JP2020528984A - 接続スリーブを有するキャリアハブおよび軸受アセンブリ - Google Patents

Abstract

キャリアハブアセンブリは、キャリアハブと軸受アセンブリとを含む。キャリアハブは、第１のフェース面および第２のフェース面を有する端部を含む。軸受アセンブリは、第１のフェース面に配置された第１の軸受と、第２のフェース面に配置された第２の軸受とを含む。各軸受は、一対のレースを形成する一対のワッシャ、ケージ、および複数の転動要素を含む。軸受アセンブリは、第１の軸受を第２の軸受に接続する接続スリーブをさらに含む。接続スリーブは、第１の軸受および第２の軸受をキャリアハブに保定する。

Description

参照による援用
以下の文書、つまり、２０１７年８月１０日に出願された米国非仮特許出願第１５／６７３，９７５号明細書は、参照により完全に記載されているかのように本明細書に援用される。

発明の分野
本発明は、キャリアハブアセンブリに関し、より詳細には、構成要素を相互接続する接続スリーブを有するスラスト針状ころ軸受アセンブリによって被包されたキャリアハブを有する変速機アセンブリに関する。

現代の遊星自動変速機は、最小数の構成要素を用いて全体的にコンパクトな配置で幅広い速度比を提供するために、比較的複雑で柔軟な構造を有している。多くの速度比を実現するために、多くの変速機は、特定の変速機構成要素の選択的な分離を可能にする特徴部を備えている。この機能は、遊星リングギアまたは特定のクラッチ要素を単一のキャリアハブ上に支持することで提供されることがある。これらのキャリアハブは、キャリアハブのそれぞれの相手側リングギアまたはクラッチ構成要素を支持するため、しばしば、「リングギアキャリアハブ」または「クラッチキャリアハブ」と呼ばれる。典型的には、これらのキャリアハブは、キャリアハブに取り付けられた変速機構成要素（すなわち、遊星リングギア）によって生成されるアキシャル荷重、または相手側部品からキャリアハブを介して伝達されるスラスト力を支持してよいスラスト軸受によって、互いに逆向きのフェース上で支持される。

図１は、リングギアキャリアハブ１１０を含む従来技術の変速機１００の部分図を示している。リングギアキャリアハブ１１０は、リングギア１２０を支持する。一対のスラスト軸受１３０，１４０が、リングギアキャリアハブ１１０の互いに逆向きのスラストフェースに接触して配置されている。キャリアハブ１１０は、スラスト軸受１３０，１４０に隣接する内側端１５０を含む。他の既存のキャリアハブも同様の構造を持つことがあり、リングギア、クラッチ構成要素、上記２つの組合せ、または他の変速機構成要素を同様に支持することがある。

現状では、スラスト軸受とキャリアハブとは個別に組み立てし、取り付ける必要がある（つまり、軸受はキャリアハブとは別に変速機に取り付けられる）。これにより、組立工程が複雑になり、部品の位置ずれおよび／または変速機への損傷につながる可能性がある。キャリアハブの両方のスラストフェースへのスラスト軸受の必要性は、これらの問題をさらに悪化させ、多くの変速機アセンブリに使用されるオーバーヘッド／反転組立工程中に、軸受の組立および案内の両方を困難なものにする。

本開示は、従来技術のこれらおよび他の問題を克服することを対象とする。

一態様では、本開示は、キャリアハブアセンブリを対象にする。キャリアハブアセンブリは、キャリアハブと軸受アセンブリとを含む。キャリアハブは、第１のフェース面および第２のフェース面を有する端部を含む。軸受アセンブリは、第１のフェース面に配置された第１の軸受であって、第１のレースを形成する第１のワッシャ、第２のレースを形成する第２のワッシャ、第１のケージ、および第１の複数の転動要素を含む第１の軸受を含む。軸受アセンブリは、第２のフェース面に配置された第２の軸受であって、第３のレースを形成する第３のワッシャ、第４のレースを形成する第４のワッシャ、第２のケージ、および第２の複数の転動要素を含む第２の軸受も含む。軸受アセンブリは、第１の軸受を第２の軸受に接続する接続スリーブをさらに含む。接続スリーブは、第１の軸受および第２の軸受をキャリアハブに保定する。

前述の発明の概要および以下の詳細な説明は、本発明の好適な実施形態を示す添付の図面と併せて読むと、よりよく理解されるであろう。

従来技術の変速機アセンブリの一部分の断面図である。 第１の実施形態にしたがう、キャリアハブに取り付けられた針状ころ軸受アセンブリの断面図である。 開示された針状ころ軸受アセンブリの接続スリーブの例示的な実施形態の断面図である。 第２の実施形態にしたがう、キャリアハブに取り付けられた別の針状ころ軸受アセンブリの断面図である。

本開示は、キャリアハブおよび軸受アセンブリを対象としており、軸受アセンブリは、変速機アセンブリ内への取付けのための構成要素と相互接続する複合アセンブリを提供するためにキャリアハブを被包する。軸受アセンブリは、キャリアハブの互いに逆向きのフェースに配置された一対のスラスト軸受を含む。２つの軸受は、等しいまたは異なる直径の典型的なアキシャル軸受であってよく、２つの軸受同士が、接続スリーブを利用することによってキャリアハブの内径部に層状に接続されている。接続スリーブは、軸受のための案内とキャリアハブへの保定との両方を提供する。接続スリーブは、ワッシャのフランジやケージのような、各軸受の特徴部に接続するよう構成されていてよい。接続スリーブは、取付けを支援する可撓性フランジを有していてよい。

図２は、第１の実施形態にしたがうキャリアハブアセンブリ１０の断面図である。キャリアハブアセンブリ１０は、キャリアハブ１２と軸受アセンブリ１４とを含む。スラスト軸受アセンブリは、一対の軸受１６，１８を含む。好ましくは、キャリアハブ１２は、車両用の遊星自動変速機のような変速機の構成要素である。たとえば、キャリアハブ１２は、リングギアキャリアハブまたはクラッチキャリアハブであってよい。しかしながら、キャリアハブ１２は、これらの構成要素に限定されず、軸受センブリと共に使用される他のキャリア構成要素であり得る。

キャリアハブ１２は、少なくとも１つの寸法において比較的薄いことが好ましく、端部２０を含む。一実施形態では、端部２０は、ディスク状キャリアハブ１２の内径境界に形成された内側端部である。この端部２０に、キャリアハブ１２は、第１のフェース面２２、第２のフェース面２４、および端面２６を有している。例示的な実施形態では、第１および第２のフェース面２２，２４は互いに平行であり、キャリアハブアセンブリ１０内でラジアル方向に延びる。端面２６はアキシャル方向に延び、キャリアハブ１２の内側端境界を形成する。

第１の軸受１６は、第１のワッシャ２８、第２のワッシャ３０、ケージ３２、および複数の転動要素３４を含む。転動要素３４のために、第１のワッシャ２８は第１のレース３６を形成し、第２のワッシャ３０は第２のレース３８を形成する。ケージ３２は、複数の転動要素３４を保持しかつ複数の転動要素３４をレース３６，３８と接触して配置させる。

同様に、第２の軸受１８は、第１のワッシャ４０、第２のワッシャ４２、ケージ４４、および複数の転動要素４６を含む。転動要素４６のために、第１のワッシャは第１のレース４８を形成し、第２のワッシャ４２は第２のレース５０を形成する。ケージ４４は、複数の転動要素４６を保持しかつ複数の転動要素４６をレース４８，５０と接触して配置させる。転動要素３４，４６は好ましくは針状ころであるが、他の構成も可能である。本明細書で使用されている命名規則は便宜のためであると理解されるべきであり、第１のワッシャ４０、第１のレース４８、第２のワッシャ４２、第２のレース５０、ケージ４４、および複数の転動要素４６は、第１の軸受１６の要素と区別するために、それぞれ第３のワッシャ、第３のレース、第４のワッシャ、第４のレース、第２のケージ、および第２の複数の転動要素とみなされてもよいと理解されるべきある。

第１の軸受１６は、ケージ３２内にクリップ留めするタブを有する第１のワッシャ２８および第２のワッシャ３０を用いて連結してもよい。第２の軸受１８は、ケージ４４内にクリップ留めする第１および第２のワッシャ４０，４２によって同様に構成されてよい。図２に示した実施形態では、ワッシャ２８，３０，４０，４２は、レース３６，３８，４８，５０を規定するラジアルフランジと、対向するワッシャに向けて延びるアキシャルフランジとを有するＬ字形に形成されている。アキシャルフランジは、当分野で既知の方法によって対応するケージ内にクリップ留めする保定タブを有していてよい。

第１の軸受１６は、キャリアハブ１２の第１のフェース面２２と接触して配置され、第２の軸受１８は、キャリアハブ１２の第２のフェース面２４と接触して配置されている。一実施形態では、第１の軸受１６の第１のワッシャ２８のラジアルフランジは、第１のフェース面２２と接触しており、第２の軸受１８の第１のワッシャ４０のラジアルフランジは、第２のフェース面２４と接触している。第２のワッシャ３０，４２は、別のキャリア構成要素や変速機ケースなどの、キャリアハブアセンブリ１０の隣接する構成要素と接触して配置されてよい。

開示された実施形態によれば、軸受アセンブリ１４は、軸受１６，１８をキャリアハブ１２に互いに相互接続する追加的な構成要素を備えている。好ましくは、軸受アセンブリ１４は接続スリーブ５２を含む。接続スリーブ５２は、両側のアキシャル端部５６，５８の間に延在する本体部５４を含む略円筒形の構成要素として形成されていてよい。

本体部５４は、薄肉部として形成され、キャリアハブ１２の端部２０に配置されている。好ましくは、接続スリーブ５２は、本体部５４において、キャリアハブ１２の内径とほぼ等しいか、またはキャリアハブ１２の内径よりも僅かに小さい外径を有している。接続スリーブ５２は、接続スリーブ５２が第１の軸受１６から第２の軸受１８まで横断するように、端面２６の長さよりも大きいアキシャル長さＬを有している。図２の実施形態では、第１のワッシャ２８，４０のアキシャルフランジは、接続スリーブ５２の本体部５４上に支持されている。

好ましくは、接続スリーブ５２は、軸受１６，１８の一方に接続するアキシャル端部５６，５８に形成された取付け部を含む。図３は、接続スリーブ５２をさらに示している。一実施形態では、接続スリーブ５２は、アキシャル端部５６に形成されたフランジ６０を有している。フランジ６０はラジアル方向に延び、接続スリーブ５２を第１の軸受１６に保定する。たとえば、フランジ６０は、３６０°フランジとして形成されてよく、または接続スリーブ５２の周囲に部分的にのみ延びることもできる。

好ましくは、フランジ６０は第１の軸受１６の一部分に当接するよう構成される。たとえば、フランジ６０は、第１のワッシャ２８のアキシャルフランジに接触してよい。フランジ６０は、第１の軸受１６の、接続スリーブ５２からのアキシャル方向の滑脱を防止するように寸法決めされた外径を有していてよい。

反対側のアキシャル端部５６には、別の取付け部が形成されていてもよい。図３に示すように、第２のアキシャル端部５６は複数の保定タブ６２を有していてよい。保定タブ６２は、第２の軸受１８の１つまたは複数の特徴部にクリップ留めするよう構成されていてよい。たとえば、保定タブ６２は、第１のワッシャ４０のアキシャルフランジに取り付いてもよい。

例示的な実施形態では、保定タブ６２は、１つまたは複数の可撓性延長部６４に形成されていてよい。可撓性延長部６４は、円周方向に互いに間隔を空けて配置され、接続スリーブをキャリアハブ１２ならびに第１および第２の軸受１６，１８の内径開口部に挿入できるように、可撓性を有している。たとえば、可撓性延長部６４は、第２のアキシャル端部５６の位置で接続スリーブの外径を減少させるために内側に押し下げられてよい。フランジ６０、保定タブ６２、および可撓性延長部６４が本明細書に記載されているが、これらの特徴部のすべてまたはいくつかを接続スリーブ５２とともに任意に組み合わせて、軸受１６，１８をキャリアハブ１２に保定させてもよいことを理解されたい。他の実施形態では、他の取付け特徴部が使用されてよい。

開示された特徴部は例示であり、他の特徴部および特徴部の組合せが可能であることを理解されたい。たとえば、アキシャルスラスト軸受の代わりに、開示された特徴部は、ローラ軸受、ボール軸受、ケージレス軸受、非接触軸受、オイル軸受などの他の軸受と組み合わせて使用されてよい。他の実施形態では、接続スリーブを使用して、１つの軸受のみがキャリアハブに接続されてよい。接続スリーブの設計および形状は、これらの構成要素を単一のアセンブリとして最適に保定するために、軸受およびキャリアハブの寸法に基づいて調整されてよい。

図４は、第２の実施形態にしたがう、キャリアハブ１２および軸受アセンブリ１４Ａを含む別のキャリアハブアセンブリ１０Ａを示す。この実施形態では、第１のワッシャ２８Ａ，４０Ａは、平ワッシャとして形成されている（すなわち、第１のワッシャ２８Ａ，４０Ａはアキシャルフランジを有しない）。平ワッシャ２８Ａ，４０Ａは、Ｌ字形ワッシャ２８，４０と同じようにして第１のレース３６，４８を形成する。しかしながら、平ワッシャ２８Ａ，４０Ａは、アキシャル方向においてケージ３２，４４または転動要素３４，４６と重なる部分を含まない。代わりに、接続スリーブ５２の本体部５４が、欠落したアキシャルフランジとして機能してよく、これにより平ワッシャ２８Ａ，４０Ａの端部を支持し、場合によってはケージ３２，４４にクリップ留めすることができる。これにより、接続スリーブ５２が軸受アセンブリ１４Ａの軸受１６Ａ，１８Ａとさらに一体化され、必要な構成要素の数も削減される。いくつかの実施形態では、平ワッシャ２８Ａ，４０Ａは、接続スリーブ５２と一体品として一体的に形成されてよい。

キャリアハブアセンブリ１０の例示的な組立工程中、予め組み立てられた軸受１６，１８が、キャリアハブ１２の互いに逆向きのフェース面２２，２４上に配置されてよく、接続スリーブ５２は、構成要素をまとめて保定するため所定の位置に移動されてよい。他の例では、軸受１６，１８は、キャリアハブ１２上で組み立てられてよい。たとえば、第１のワッシャ２８，４０（または２８Ａ，４０Ａ）および接続スリーブ５２が、最初にキャリアハブ１２上に配置されてよく、そして軸受１６，１８（または１６Ａ，１８Ａ）の追加の構成要素が、相互接続されたワッシャ２８，４０（または２８Ａ，４０Ａ）、キャリアハブ１２、および接続スリーブ５２に取り付けられてよい。

得られたキャリアハブアセンブリは、接続スリーブによって互いに接続されたキャリアハブおよび少なくとも１つの軸受を含む。この構造は、構成要素をアセンブリ全体への取付け前に互いに保定するので、組立工程を簡素化するとともに、位置ずれや構成要素への潜在的な損傷の回避に役立つ。特に、開示されたハブアセンブリの層状構造は、両方の軸受が既に取り付けられた完成したサブアセンブリとして配送され、取り付けられてよい。さらに、軸受は接続スリーブによって既に配置されているので、キャリアハブに特徴部を案内する必要性がなくなる。

開示されたキャリアハブアセンブリは、遊星変速機アセンブリに特に適用可能である。たとえば、軸受アセンブリは、リングギアキャリアハブまたはクラッチキャリアハブと組み合わせて使用するのに特に適しているが、これらに限定されない。開示された接続スリーブは、アセンブリ全体に大きな嵩を追加せず、したがって、もしあったとしても多大なスペースや大幅な追加コストを伴うことなく、全体の組立工程を簡素化する。

このように現時点で好適な実施形態を詳細に説明してきたが、本発明の詳細な説明にほんの数例しか示していない多くの物理的変更を、そこに具体化された発明の概念および原理を改変することなく行うことができることを理解されたく、またそれは当業者には明らかであろう。好適な実施形態の一部分のみが組み込まれ、それらの部分に関して、そこに具体化された本発明の概念および実施される原理を改変しない多数の実施形態が可能であることも理解されたい。したがって、本実施形態および任意選択の構成は、あらゆる点で例示的および／または例証的であり、限定的ではないとみなされるべきであり、本発明の範囲は、前述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示され、したがって、前述の特許請求の範囲の意味および均等範囲内にあるすべての代替実施形態およびこの実施形態に対する変更は、本発明の範囲に包含されるべきである。

１０ キャリアハブアセンブリ
１０Ａ キャリアハブアセンブリ
１２ キャリアハブ
１４ 軸受アセンブリ
１４Ａ 軸受アセンブリ
１６ 第１の軸受
１６Ａ 第１の軸受
１８ 第２の軸受
１８Ａ 第２の軸受
２０ 端部
２２ 第１のフェース面
２４ 第２のフェース面
２６ 端面
２８ 第１のワッシャ
２８Ａ 第１のワッシャ
３０ 第２のワッシャ
３２ ケージ
３４ 転動要素
３６ 第１のレース
３８ 第２のレース
４０ 第１のワッシャ
４０Ａ 第１のワッシャ
４２ 第２のワッシャ
４４ ケージ
４６ 転動要素
４８ 第１のレース
５０ 第２のレース
５２ スリーブ
５４ 本体部
５６ アキシャル端部
５８ アキシャル端部
６０ フランジ
６２ 保定タブ
６４ 可撓性延長部
１００ 変速機
１１０ キャリアハブ
１２０ リングギア
１３０ スラスト軸受
１４０ スラスト軸受
１５０ 内側端

Claims (10)

1. キャリアハブアセンブリであって、
   第１のフェース面および第２のフェース面を有する端部を含むキャリアハブと、
   軸受アセンブリと、を備え、
   前記軸受アセンブリは、
   前記第１のフェース面に配置された第１の軸受であって、第１のレースを形成する第１のワッシャ、第２のレースを形成する第２のワッシャ、第１のケージ、および第１の複数の転動要素を含む第１の軸受と、
   前記第２のフェース面に配置された第２の軸受であって、第３のレースを形成する第３のワッシャ、第４のレースを形成する第４のワッシャ、第２のケージ、および第２の複数の転動要素を含む第２の軸受と、
   前記第１の軸受を前記第２の軸受に接続する接続スリーブと、を備え、
   前記接続スリーブは、前記第１の軸受および前記第２の軸受を前記キャリアハブに保定する、キャリアハブアセンブリ。
2. 前記キャリアハブの前記端部は、該キャリアハブの内径部である、請求項１記載のキャリアハブアセンブリ。
3. 前記キャリアハブの前記端部は、前記内径部を規定する端面を含み、前記接続スリーブは、前記端面の長さよりも大きいアキシャル長さを有する、請求項２記載のキャリアハブアセンブリ。
4. 前記第１の複数の転動要素および前記第２の複数の転動要素は、針状ころである、請求項１記載のキャリアハブアセンブリ。
5. 前記接続スリーブは、前記第１の軸受および前記第２の軸受の一方に接続するため、前記接続スリーブのアキシャル端部に形成された少なくとも１つの取付け部を含む、請求項１記載のキャリアハブアセンブリ。
6. 前記取付け部は、前記第１の軸受または前記第２の軸受の一部分に当接することで、該第１の軸受または第２の軸受の、前記接続スリーブからの滑脱を妨げるよう構成されたフランジである、請求項５記載のキャリアハブアセンブリ。
7. 前記取付け部は、前記第１の軸受または前記第２の軸受の一部分にクリップ留めするよう構成された複数の保定タブを含む、請求項５記載のキャリアハブアセンブリ。
8. 前記第１の軸受または前記第２の軸受の前記一部分は、前記第１のケージまたは前記第２のケージである、請求項７記載のキャリアハブアセンブリ。
9. 前記接続スリーブは、複数の可撓性延長部を含み、前記保定タブは前記可撓性延長部に形成されている、請求項７記載のキャリアハブアセンブリ。
10. 前記接続スリーブは、前記第１の軸受に接続するよう構成された第１の取付け部と、前記第２の軸受に接続するよう構成された第２の取付け部とを含む、請求項５記載のキャリアハブアセンブリ。

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