JP2022079274A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受が配置された部位に供給される潤滑油が少ない場合でも、外輪と内輪との間の軸受空間に潤滑油を導くことができ、寿命の低下を抑制することが可能な転がり軸受装置を提供する。【解決手段】転がり軸受装置１は、内周に外側軌道面２ａを有する外輪２、外周に外側軌道面２ａと径方向に対向する内側軌道面３ａを有する内輪３、及び外側軌道面２ａと内側軌道面３ａとの間に配置された複数の転動体４を備えた転がり軸受１１と、外輪２と内輪３との間の軸受空間１０に潤滑油を導く導油部材６とを備える。導油部材６は、外輪２に固定された固定部６１と、内輪３の側面３ｂよりも軸方向外方に突出して配置された導油部６２とを有し、導油部６２は、内輪３に挿通される支持対象軸であるインプットシャフト８１及び内輪３の回転によって飛散した潤滑油を受けて軸受空間１０に導く。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受装置に関し、特に、供給される潤滑油が少ない貧潤滑下でも用いることが可能な転がり軸受装置に関する。

従来、外輪と内輪との間に複数の転動体が配置された転がり軸受が、例えば自動車の変速機（トランスミッション）の回転軸をハウジングに対して支持するために用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された手動変速機は、駆動源であるエンジンによって駆動されるインプットシャフトと、このインプットシャフトと平行に配置されたアウトプットシャフトとが、ハウジング内に収容されている。アウトプットシャフトには、出力ギヤが固定されており、この出力ギヤがデファレンシャル装置のデフケースに固定されたリングギヤに噛み合っている。インプットシャフトは、ファーストドライブギア、セカンドドライブギア、サードドライブギア、フォースドライブギア、及びフィフスドライブギアに挿通されている。ファーストドライブギア及びセカンドドライブギアは、インプットシャフトに相対回転不能に固定されている。サードドライブギア、フォースドライブギア、及びフィフスドライブギアは、インプットシャフトに対してニードルベアリングを介して回転自在に支持されており、シンクロ機構を有するハブスリーブをインプットシャフトの軸方向にスライドさせることにより、インプットシャフトと相対回転不能に連結される。また、インプットシャフトは、フォースドライブギアとフィフスドライブギアとの間の小径部に圧入嵌合されたボールベアリングにより、ハウジングに対して回転自在に支持されている。

特開２００８－１９６６８１号公報

近年の自動車用の変速機では、変速機内での潤滑油（トランスミッションオイル）の攪拌抵抗やギヤの噛み合い部等での摩擦抵抗を低減し、省エネルギー性を向上させるため、粘性の低い潤滑油が用いられると共に、潤滑油の量も少なくなってきている。このため、変速機内の回転軸を支持するボールベアリング等の転がり軸受に供給される潤滑油の量も少なくなっており、転がり軸受の寿命を確保するために新たな対応が求められている。なお、自動車用の変速機に限らず、例えば産業機械においても、供給される潤滑油が少ない環境で転がり軸受が用いられる場合があり、このような場合でも転がり軸受の摩耗や焼き付きを抑制して寿命を確保することが求められている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり軸受が配置された部位に供給される潤滑油が少ない場合でも、外輪と内輪との間の軸受空間に潤滑油を導くことができ、寿命の低下を抑制することが可能な転がり軸受装置を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、内周に外側軌道面を有する外輪、外周に前記外側軌道面と径方向に対向する内側軌道面を有する内輪、及び前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数の転動体を備えた転がり軸受と、前記外輪と前記内輪との間の軸受空間に潤滑油を導く導油部材とを備え、前記導油部材は、前記外輪に固定された固定部と、前記内輪の側面よりも軸方向外方に突出して配置された導油部とを有し、前記導油部は、前記内輪に挿通される支持対象軸及び前記内輪の回転によって飛散した潤滑油を受けて前記軸受空間に導く、転がり軸受装置を提供する。

本発明に係る転がり軸受装置によれば、転がり軸受が配置された部位に供給される潤滑油が少ない場合でも、外輪と内輪との間の軸受空間に潤滑油を導くことができ、寿命の低下を抑制することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る転がり軸受装置及びその周辺部を示す断面図である。 転がり軸受装置の斜視断面図である。 転がり軸受装置の分解断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る転がり軸受装置及びその周辺部を示す断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、本発明の第３の実施の形態に係る転がり軸受装置の軸方向断面図である。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る転がり軸受装置及びその周辺部を示す断面図である。図２は、転がり軸受装置の斜視断面図である。図３は、転がり軸受装置の分解断面図である。図１では、転がり軸受装置が自動車の手動変速機に用いられた場合について図示している。

転がり軸受装置１は、内周に外側軌道面２ａを有する外輪２、外周に内側軌道面３ａを有する内輪３、外側軌道面２ａと内側軌道面３ａとの間に配置された複数の転動体４、及び複数の転動体４を保持する環状の保持器５を備えた転がり軸受１１と、外輪２と内輪３との間の軸受空間１０に潤滑油を導く導油部材６と、軸受空間１０からの潤滑油の流出を抑制する流出抑制部材７とを備えている。内輪３は、中心軸線Ｃを中心として外輪２に対して回転する。以下、中心軸線Ｃに平行な方向を軸方向といい、中心軸線Ｃに対して垂直な方向を径方向という。

外側軌道面２ａと内側軌道面３ａとは、径方向に向かい合っている。内輪３が外輪２に対して回転すると、複数の転動体４が外側軌道面２ａ及び内側軌道面３ａを転動する。本実施の形態では、転がり軸受装置１が、ラジアル荷重と共に軸方向へのアキシアル荷重を同時に受けることができる深溝玉軸受であり、転動体４が球状の玉である。外側軌道面２ａ及び内側軌道面３ａは、外輪２及び内輪３の軸方向断面において、転動体４の半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する円弧状である。外輪２、内輪３、及び転動体４は、軸受鋼等の鋼材からなる。

保持器５は、外輪２と内輪３との間に配置された環状の部材であり、複数の転動体４を周方向等間隔に保持している。保持器５には、複数の転動体４をそれぞれ保持する複数のポケット５０が形成されている。本実施の形態では、保持器５が樹脂からなる樹脂保持器であるが、保持器５を鋼材によって形成してもよい。

図１では、転がり軸受装置１が自動車用の手動変速機（マニュアルトランスミッション）８に用いられた場合について図示している。手動変速機８は、転がり軸受装置１を除いて前述した従来のものと同様に構成されており、エンジンによって駆動されるインプットシャフト８１と、インプットシャフト８１の外周に軸方向に並んで配置されたフォースドライブギア８２及びフィフスドライブギア８３と、インプットシャフト８１とフォースドライブギア８２との間に配置された第１の針状ころ軸受８４と、インプットシャフト８１とフィフスドライブギア８３との間に配置された第２の針状ころ軸受８５と、これらを収容するハウジング８６とを備えている。ハウジング８６内には、潤滑油（トランスミッションオイル）が封入されている。

自動車が第４速で走行する際には、不図示のハブスリーブによってフォースドライブギア８２がインプットシャフト８１に相対回転不能に連結され、フォースドライブギア８２のギヤ部８２１がフォースドリブンギア８７のギヤ部８７１に噛み合って駆動力を伝達する。また、自動車が第５速で走行する際には、不図示のハブスリーブによってフィフスドライブギア８３がインプットシャフト８１に相対回転不能に連結され、フィフスドライブギア８３のギヤ部８３１がフィフスドリブンギア８８のギヤ部８８１に噛み合って駆動力を伝達する。

転がり軸受装置１は、ハウジング８６に設けられた保持穴８６０に収容されて保持されている。インプットシャフト８１は、転がり軸受装置１に支持される支持対象軸であり、内輪３に挿通されている。内輪３は、一対のギヤ部材であるフォースドライブギア８２及びフィフスドライブギア８３の間に配置されている。また、インプットシャフト８１は、外径が異なる大径部８１１と小径部８１２とを有し、大径部８１１と小径部８１２との間に環状の段差面８１ａが形成されている。内輪３には、小径部８１２における大径部８１１側の端部が圧入嵌合されている。インプットシャフト８１の回転軸線Ｏは、転がり軸受装置１の中心軸線Ｃと一致している。

第１の針状ころ軸受８４は、複数の針状ころ８４１と、複数の針状ころ８４１を周方向等間隔に保持する保持器８４２とを有している。また、第１の針状ころ軸受８４は、インプットシャフト８１における大径部８１１の外周面８１１ａとフォースドライブギア８２の内周面８２ａとの間に配置されており、フォースドライブギア８２がインプットシャフト８１に対して回転すると、複数の針状ころ８４１が大径部８１１の外周面８１１ａ及びフォースドライブギア８２の内周面８２ａを転動する。

第２の針状ころ軸受８５は、複数の針状ころ８５１と、複数の針状ころ８５１を周方向等間隔に保持する保持器８５２と、円筒状の内輪８５３とを有している。また、第２の針状ころ軸受８５は、インプットシャフト８１における小径部８１２の外周面８１２ａとフィフスドライブギア８３の内周面８３ａとの間に配置されており、内輪８５３が小径部８１２の外周面８１２ａに嵌合されている。フィフスドライブギア８３がインプットシャフト８１に対して回転すると、複数の針状ころ８５１が内輪８５３の外周面８５３ａ及びフィフスドライブギア８３の内周面８３ａを転動する。

第１の針状ころ軸受８４における複数の針状ころ８４１の間、及び第２の針状ころ軸受８５における複数の針状ころ８５１の間には、潤滑油が軸方向に流動可能な隙間が形成されている。また、フォースドライブギア８２の内径側の端部にあたる基端部８２２は、転がり軸受装置１の内輪３側に向かってギヤ部８２１よりも軸方向に突出しており、この突出した部分に複数の切り欠き８２０が形成されている。それぞれの切り欠き８２０は、基端部８２２を径方向に貫通しており、内輪３の一方の軸方向端面である側面３ｂに向かって開口している。また、複数の切り欠き８２０は、周方向に所定の間隔で形成され、潤滑油を径方向に流動させることが可能な大きさを有している。図１では、複数の切り欠き８２０のうち、一つの切り欠き８２０を図示している。

導油部材６は、軸受空間１０の軸方向一方側（フォースドライブギア８２側）に配置され、流出抑制部材７は、軸受空間１０の軸方向他方側（フィフスドライブギア８３側）に配置されている。本実施の形態では、導油部材６及び流出抑制部材７が、共に鋼板をプレスして形成されている。

図３に示すように、外輪２には、外側軌道面２ａの軸方向一方側及び他方側にあたる内周面に第１及び第２の環状溝２１，２２が形成されており、このうち外側軌道面２ａの軸方向一方側に形成された第１の環状溝２１に導油部材６が取り付けられ、外側軌道面２ａの軸方向他方側に形成された第２の環状溝２２に流出抑制部材７が取り付けられている。

導油部材６は、外輪２に固定された固定部６１と、インプットシャフト８１及び内輪３の回転によって飛散した潤滑油を受けて軸受空間１０に導く導油部６２とを有している。固定部６１は、断面円弧状に湾曲して形成された環状であり、外輪２の第１の環状溝２１に固定されている。導油部材６を外輪２に取り付ける際には、外輪２と導油部材６とを軸方向に相対移動させ、固定部６１を弾性変形させて第１の環状溝２１に嵌め合わせる。

導油部６２は、内輪３の軸方向一方側の側面３ｂよりもフォースドライブギア８２側に向かって軸方向外方に突出して配置されている。また、導油部６２は、固定部６１よりも径方向内方に突出して環状に形成されている。本実施の形態では、導油部６２が、部分円錐形状のテーパ部６２１と、円環板状の延在部６２２とを有している。円環板状の延在部６２２は、テーパ部６２１の内径側の端部から径方向内方に向かって軸方向に対して垂直に延在している。テーパ部６２１は、延在部６２２側にあたる内径側ほど、軸方向外方に大きく突出している。なお、延在部６２２はなくてもよい。すなわち、導油部６２は、少なくとも一部が内径側ほど軸方向外方に大きく突出した部分円錐形状であればよい。

流出抑制部材７は、外輪２に固定された固定部７１と、固定部７１から径方向内方に延在して内輪３側に延びる遮蔽部７２とを有している。固定部７１は、断面円弧状に湾曲して形成された環状であり、外輪２の第２の環状溝２２に固定されている。遮蔽部７２は、外輪２の外側軌道面２ａの軸方向他方側で、軸受空間１０の開口の少なくとも一部を遮蔽している。流出抑制部材７を外輪２に取り付ける際には、外輪２と流出抑制部材７とを軸方向に相対移動させ、固定部７１を弾性変形させて第２の環状溝２２に嵌め合わせる。

インプットシャフト８１及び内輪３が回転すると、第１の針状ころ軸受８４の複数の針状ころ８４１の間を流動した潤滑油が遠心力によってフォースドライブギア８２の切り欠き８２０から径方向外方に飛散する。飛散した潤滑油は、導油部材６の導油部６２に受け止められ、テーパ部６２１によって軸受空間１０に導かれる。テーパ部６２１の内径側の端部及び延在部６２２は、フォースドライブギア８２の切り欠き８２０の径方向外方にあたる部位に配置されており、切り欠き８２０から飛散した潤滑油を効率よく捕集することができる。軸受空間１０に導入された潤滑油は、複数の転動体４の表面に付着し、転動体４や外側軌道面２ａ及び内側軌道面３ａの摩耗が抑制される。

これにより、転がり軸受１１が配置された部位に供給される潤滑油が少ない場合でも、切り欠き８２０から飛散する潤滑油を軸受空間１０に導くことができ、転がり軸受１１の寿命の低下を抑制することが可能となる。また、本実施の形態では、軸受空間１０からの潤滑油の流出が流出抑制部材７によって抑制されるので、より確実に各部の摩耗が抑えられ、転がり軸受１１の寿命をさらに延ばすことができる。ただし、導油部材６によって十分な量の潤滑油が軸受空間１０に導入される場合には、流出抑制部材７はなくともよい。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態に係る転がり軸受装置１Ａ及びその周辺部を示す断面図である。本実施の形態では、軸受空間１０に潤滑油を導く導油部材６Ａの形状ならびに取り付け構造が第１の実施の形態と異なるので、この違いの部分について重点的に説明する。また、図４において、第１の実施の形態において説明したものと共通する構成要素については、図１等に付したものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。

本実施の形態に係る転がり軸受装置１Ａは、外輪２Ａ、内輪３Ａ、複数の転動体４Ａ、及び保持器５Ａを有する転がり軸受１１Ａと、導油部材６Ａと、流出抑制部材７Ａとを有している。外輪２Ａには、フォースドライブギア８２側にあたる軸方向一方側の端部における外周面に環状の凹部２３が形成されている。内輪３Ａ、複数の転動体４Ａ、及び保持器５Ａの構成は、第１の実施の形態おける内輪３、複数の転動体４、及び保持器５と同じである。

導油部材６Ａは、外輪２Ａの凹部２３に圧入嵌合されて外輪２Ａに固定された円筒状の固定部６３と、外輪２Ａの軸方向一方側の側面２ｃに当接する当接部６４と、当接部６４の径方向内側に形成された導油部６５とを有している。導油部６５は、内輪３の軸方向一方側における側面３ｂよりも軸方向外方に突出して配置され、固定部６３及び当接部６４よりも径方向内方に突出して環状に形成されている。また、導油部６５は、部分円錐形状のテーパ部６５１と、円環板状の延在部６５２とを有している。テーパ部６５１は、延在部６５２側にあたる内径側ほど、軸方向外方に大きく突出している。延在部６５２は、テーパ部６５１の内径側の端部から径方向内方に向かって軸方向に対して垂直に延在している。

導油部６５は、フォースドライブギア８２の切り欠き８２０の径方向外方にあたる部位に配置されており、インプットシャフト８１及び内輪３の回転によって切り欠き８２０から飛散した潤滑油を受け止めて軸受空間１０に導入する。これにより、本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。

［第３の実施の形態］
次に、図５（ａ）～（ｄ）を参照し、本発明の第３の実施の形態に係る転がり軸受装置を四つの構成例について説明する。図５（ａ）～（ｄ）は、これらの構成例に係る転がり軸受装置１Ｂ～１Ｅの軸方向断面図である。第３の実施の形態では、導油部材６Ｂ～６Ｅ及び流出抑制部材７Ｂ，７Ｄが、図５（ａ）～（ｄ）に示す断面においてＬ字状に形成されている。

転がり軸受装置１Ｂ～１Ｅは、それぞれ外輪２Ｂ～２Ｅ、内輪３Ｂ～３Ｅ、複数の転動体４Ｂ～４Ｅ、及び保持器５Ｂ～５Ｅを有する転がり軸受１１Ｂ～１１Ｅと、導油部材６Ｂ～６Ｅとを有している。また、第１の構成例に係る転がり軸受装置１Ｂ及び第３の構成例に係る転がり軸受装置１Ｄは、軸受空間１０からの潤滑油の流出を抑制する流出抑制部材７Ｂ，７Ｄをそれぞれ有している。内輪３Ｂ～３Ｅ、複数の転動体４Ｂ～４Ｅ、及び保持器５Ｂ～５Ｅの構成は、第１の実施の形態おける内輪３、複数の転動体４、及び保持器５と同じである。転動体４Ｂ～４Ｅは、外輪２Ｂ～２Ｅの外側軌道面２ａ及び内輪３Ｂ～３Ｅの内側軌道面３ａを転動する。

導油部材６Ｂ～６Ｅは、軸方向の断面における形状がＬ字状を呈する環状に形成されており、軸方向に対して平行な円筒状の円筒部６０１と、軸方向に対して垂直な円環板状の垂直部６０２とを一体に有している。垂直部６０２は、円筒部６０１の軸方向一方側の端部から径方向内方に延在している。円筒部６０１の一部は、外輪２Ｂ～２Ｅに固定された固定部６６であり、円筒部６０１の他の一部及び垂直部６０２は、内輪３Ｂ～３Ｅの軸方向一方側の側面３ｂよりも軸方向外方に突出して配置された導油部６７となっている。

導油部６７は、固定部６６よりも径方向内方に突出して環状に形成されており、内輪３Ｂ～３Ｅに挿通される支持対象軸（図示せず）及び内輪３Ｂ～３Ｅの回転によって飛散した潤滑油を受けて軸受空間１０に導く。

第１の構成例に係る転がり軸受装置１Ｂ及び第２の構成例に係る転がり軸受装置１Ｃでは、固定部６６が外輪２Ｂ，２Ｃの内周面に圧入嵌合されることにより、導油部材６Ｂ，６Ｃが外輪２Ｂ，２Ｃに固定されている。第３の構成例に係る転がり軸受装置１Ｄ及び第４の構成例に係る転がり軸受装置１Ｅでは、外輪２Ｄ，２Ｅの軸方向一方側の端部における内周面に環状の凹部２４Ｄ，２４Ｅが形成されており、この凹部２４Ｄ，２４Ｅに固定部６６が圧入嵌合されることによって導油部材６Ｄ，６Ｅが外輪２Ｄ，２Ｅに固定されている。

流出抑制部材７Ｂ，７Ｄは、導油部材６Ｂ～６Ｅと同様に軸方向の断面における形状がＬ字状を呈する環状に形成されており、外輪２Ｂ，２Ｄに固定された固定部７３と、固定部７３から径方向内方に延在して内輪３Ｂ，３Ｄ側に延びる遮蔽部７４とを有している。固定部７３は、軸方向に対して平行な円筒状であり、遮蔽部７４は、軸方向に対して垂直な円環板状である。第１の構成例に係る転がり軸受装置１Ｂでは、固定部７３が外輪２Ｂの内周面に圧入嵌合されることにより、流出抑制部材７Ｂが外輪２Ｂに固定されている。第３の構成例に係る転がり軸受装置１Ｄでは、外輪２Ｄの軸方向他方側の端部における内周面に環状の凹部２５Ｄが形成されており、この凹部２５Ｄに固定部７３が圧入嵌合されることによって流出抑制部材７Ｄが外輪２Ｄに固定されている。

これらの構成例によっても、内輪３Ｂ～３Ｅに挿通される支持対象軸、及び内輪３Ｂ～３Ｅの回転によって飛散した潤滑油を導油部材６Ｂ～６Ｅの導油部６７によって捕集し、軸受空間１０に導入することができるので、転がり軸受１１Ｂ～１１Ｅの各部の摩耗が抑制され、寿命の低下を抑制することが可能となる。

（付記）
以上、本発明を第１乃至第３の実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、各実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。またさらに、上記した複数の実施の形態の一部の構成を互いに組み合わせることも可能であると共に、例えば下記のように変形することも可能である。

上記の第１乃至第３の実施の形態では、転がり軸受１１，１１Ａ～１１Ｅが深溝玉軸受である場合を例にとって説明したが、これに限らず、深溝でない玉軸受や、ころ軸受や円錐ころ軸受、あるいはアンギュラ玉軸受に本発明を適用することも可能であり、保持器を有しない総玉軸受あるいは総ころ軸受に本発明を適用することも可能である。また、第１乃至第３の実施の形態では、導油部材６，６Ａ～６Ｅが軸受空間１０の軸方向一方側のみに配置された場合について説明したが、これに限らず、軸受空間１０の軸方向一方側及び他方側に導油部材を配置してもよい。またさらに、本発明の転がり軸受装置は、自動車の変速機に限らず、例えば各種の産業機械に用いることも可能である。

１，１Ａ～１Ｅ…軸受装置 １０…軸受空間
１１，１１Ａ～１１Ｅ…転がり軸受 ２，２Ａ～２Ｅ…外輪
２ａ…外側軌道面 ３，３Ａ～３Ｅ…内輪
３ａ…内側軌道面 ４，４Ａ～４Ｅ…転動体
６，６Ａ～６Ｅ…導油部材 ６１，６３，６６，７１，７３…固定部
６２，６５，６７，７４…導油部 ７，７Ａ，７Ｂ，７Ｄ…流出抑制部材
８１…インプットシャフト（支持対象軸）

Claims (4)

1. 内周に外側軌道面を有する外輪、外周に前記外側軌道面と径方向に対向する内側軌道面を有する内輪、及び前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数の転動体を備えた転がり軸受と、前記外輪と前記内輪との間の軸受空間に潤滑油を導く導油部材とを備え、
   前記導油部材は、前記外輪に固定された固定部と、前記内輪の側面よりも軸方向外方に突出して配置された導油部とを有し、
   前記導油部は、前記内輪に挿通される支持対象軸及び前記内輪の回転によって飛散した潤滑油を受けて前記軸受空間に導く、
   転がり軸受装置。
2. 前記導油部は、前記固定部よりも径方向内方に突出して環状に形成されている、
   請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記導油部は、その少なくとも一部が、内径側ほど軸方向外方に大きく突出した部分円錐形状である、
   請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。
4. 前記導油部材は、前記軸受空間の軸方向一方側に配置されており、
   前記軸受空間の軸方向他方側には、前記軸受空間からの潤滑油の流出を抑制する流出抑制部材が配置されている、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の転がり軸受装置。

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