JP3822098B2 - 自動変速機の軸受装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用自動変速機に備えられる歯車軸を支持するための支軸装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、高荷重が作用し軸方向の位置決めが必要な場所、例えば車両用自動変速機の歯車軸としてのインプットシャフトやアウトプットシャフトの支持には、複列外向き円錐ころ軸受や複列外向きアンギュラ玉軸受などの斜接型転がり軸受が用いられる。これらの軸受には予圧を付与しておくが、この予圧の付与の仕方は、通常、高い剛性を確保できる定位置予圧としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例において、定位置予圧は、内輪または外輪の嵌め合い量、軸受すきまや、組幅寸法などで予圧量を設定するため、部品ごとの寸法公差を考慮しなければならず、予圧管理が面倒である。また、組み付け後の温度変化や作用する負荷増減などによっても予圧変動が発生し、適正な予圧設定が困難となっていた。
【0004】
したがって、本発明は、車両用自動変速機に備えられる歯車軸を支持するための支軸装置において、予圧変動を少なくし、予圧管理を容易にすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の自動変速機の軸受装置は、請求項1に示すように、自動変速機の歯車軸に外嵌装着され、当該歯車軸を回転自在に支持する複列外向き転がり軸受を備える軸受装置であって、前記複列外向き転がり軸受が、二列の転走面を有する単一の外輪と、二つの内輪とを有し、前記歯車軸が軸端側に小径部を有し、この小径部に前記複列外向き転がり軸受が外装されて、当該複列外向き転がり軸受の二つの内輪が前記歯車軸の小径部と大径部との境の側壁面と、前記歯車軸の小径部軸端側に取り付けられる固定部材とにより軸方向で挟まれており、前記二つの内輪の一方に対して他方側へ近接させる方向の弾発付勢力を油圧により付与するとともに、必要に応じて前記油圧を制御する予圧調整機構が設けられており、前記予圧調整機構が、自動変速機から出力される駆動トルクの変化に応じて自動変速機の所定の部位に供給する潤滑油の供給圧力を自動的に変更制御する油圧ポンプと、この油圧ポンプで制御された潤滑油の供給圧力を前記弾発付勢力として付与させるとともに、前記供給圧力に応じて前記弾発付勢力を変化させる押圧要素とを含むことを特徴とする。
【0010】
本発明の第2の自動変速機の軸受装置は、請求項2に示すように、上記第1において、前記押圧要素が、前記歯車軸の側壁面と一方内輪との間、または前記固定部材と他方内輪との間に介装されるもので、前記側壁面側、または前記固定部材側に当接されるシリンダ環体と、このシリンダ環体との間で前記潤滑油が出入りされる油圧室を作る状態でかつ前記シリンダ環体に対して軸心方向でスライド可能に装着されるピストン環体とを含み、前記歯車軸には、この歯車軸を貫通し前記油圧ポンプから前記油圧室まで連通する潤滑油流路が設けられている。
【0011】
要するに、本発明では、自動変速機の歯車軸を支持する複列外向き転がり軸受に対する予圧付与の形態を、定圧予圧としているので、従来例のように、定位置予圧とする場合に比べ、部品の寸法公差を考慮せずに済み、予圧管理が容易となる。
【0016】
また、上記第2の構成は、上記第1における押圧要素をピストン環体とシリンダ環体による構成に限定し、さらに、この押圧要素の油圧室に通じる前記油圧ポンプからの潤滑油供給用の通路を確保したものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0018】
図1は、本発明の実施形態1に係る車両用自動変速機のアウトプットシャフトの支持用の軸受装置を示す上半分断面図である。
【0019】
図例の複列外向き円錐ころ軸受1は、車両用自動変速機における歯車軸としてのアウトプットシャフト2に外嵌装着され、アウトプットシャフト2を回転自在に支持する。
【0020】
複列外向き円錐ころ軸受1は、単一の外輪11と、複数の円錐ころ12と、二つの保持器13と、二つの内輪14とを備えている。
【0021】
外輪11は、内周に二列の外輪転走面16を有している。
【0022】
円錐ころ12は、前記二列の外輪転走面16上において周方向に複数配設されている。
【0023】
保持器13は、各列の円錐ころ12を回転自在に保持している。
【0024】
内輪14は、前記外輪11の二列の外輪転走面16とでそれぞれ対になる一列の内輪転走面17を有しており、軸方向に二つ隣り合わせに配置されている。
【0025】
なお、外輪11の外周には、アウトプットギア19が設けられており、このアウトプットギア19は、自動変速機の変速操作などによりアウトプットシャフト2と相対回転または同期回転することで、動力を伝達したり遮断したりするようになっている。
【0026】
この実施形態1では、複列外向き円錐ころ軸受1に、定圧予圧形態で所要の予圧を付与するようにしている。
【0027】
具体的に、アウトプットシャフト2の軸端側の小径部には、複列外向き円錐ころ軸受1が外装されており、複列外向き円錐ころ軸受1の二つの内輪14が、前記アウトプットシャフト2の小径部と大径部との境の側壁面21と、前記アウトプットシャフト2の小径部軸端側に取り付けられるナット4とにより軸方向で挟まれている。
【0028】
さらに、前記アウトプットシャフト2の側壁面21と、二つの内輪14の一方との間に、環状板ばね(皿ばね)3が、軸方向で弾性的に圧縮された状態で介装されている。
【0029】
また、複列外向き円錐ころ軸受1の二つの内輪14の間には、間座15が介装されている。
【0030】
なお、間座15の軸方向長さは、上記二つの内輪14どうしの軸方向隙間に合わせて設定するが、この隙間は、複列外向き円錐ころ軸受1に適正な予圧を付与した状態を基準としている。つまり、間座15は、複列外向き円錐ころ軸受1に適正な予圧を許容しつつ、予圧超過を防止するようになっている。
【0031】
以上のような形態では、前記ナット4を締め付けることにより、環状板ばね3の弾性圧縮量が調節される。したがって、環状板ばね3の弾性復元力により、複列外向き円錐ころ軸受1に対して所要の予圧が付与されるようになる。
【0032】
ここで、仮に、アウトプットシャフト2が熱膨張したときには、環状板ばね3が弾性的に復元し、またアウトプットシャフト2が熱収縮したときには、環状板ばね3が弾性的に圧縮されることにより、複列外向き円錐ころ軸受1に対する予圧が一定に保たれる。
【0033】
また、アウトプットシャフト2の熱収縮量が異常に大きい場合には、間座15により二つの内輪14が近接しすぎることを防止するので、環状板ばね3が圧縮されすぎることがなく、環状板ばね3が塑性変形して弾性復元力が異常に低下することが避けられる。
【0034】
以上のように、車両用自動変速機におけるアウトプットシャフト2を支持する複列外向き円錐ころ軸受1に対して、定圧予圧形態で所要の予圧を付与するようにしているので、従来例のように、定位置予圧形態とする場合に比べ、部品の寸法公差を考慮せずに済み、予圧管理が容易となる。
【0035】
また、組み付け後の温度変化や作用する負荷増減などによる予圧変動がないので、常に適正な予圧を維持できるようになる。
【0036】
図2は、本発明の実施形態2に係る車両用自動変速機のアウトプットシャフトの支軸装置を示す上半分断面図である。
【0037】
この実施形態2において、上記実施形態1の複列外向き円錐ころ軸受1と異なる構成は、予圧調整機構を設けたことである。その他の構成は基本的に同じである。
【0038】
具体的に、アウトプットシャフト2の小径部と大径部との境の側壁面21と、一方内輪との間に、請求項5に記載の押圧要素としての予圧変更機6を介装する。
【0039】
予圧変更機6は、金属製のピストン環体61と、シリンダ環体62とで構成される。
【0040】
ピストン環体61,シリンダ環体62は、ともに上半分の断面がほぼ逆さL字形に形成されており、それぞれ環状板部66,68と、円筒部67,69とで構成されている。これらピストン環体61,シリンダ環体62は、それぞれの円筒部66,67が互いに向かい合うように配置され、径方向内外に僅かに隙間をあけて嵌合されている。
【0041】
これらピストン環体61,シリンダ環体62でもって囲う空間が油圧室65になっている。
【0042】
また、ピストン環体61の円筒部の付け根側外周面には、周溝が設けられており、そこにOリング71が嵌着されている。さらに、ピストン環体61,シリンダ環体62の環状板部66,68の内周にも、周溝が設けられており、そこにOリング72が嵌着されている。
【0043】
なお、二つの内輪14の間には、例えば皿ばねなどの戻りばね15が設置される。
【0044】
ところで、アウトプットシャフト2の軸心には、軸方向に貫通する潤滑油流路5が設けられている。この潤滑油流路5には、油圧ポンプ(図示省略)により、潤滑油が供給されるようになっている。
【0045】
なお、この潤滑油流路5から径方向外側の一方向に向けて貫通し、前記予圧変更機6の油圧室65に開口する貫通孔51が設けられる。
【0046】
これら予圧変更機6と、貫通孔51と、潤滑油流路5と、油圧ポンプ(不図示)とが、上記予圧調整機構を構成している。
【0047】
このような構成の予圧調整機構の動作は、以下の通りである。
【0048】
油圧ポンプ(不図示)と予圧変更機6の油圧室65は、潤滑油流路5と、アウトプットシャフト2の貫通孔51とを経由してつながっているので、予圧変更機6の油圧室65には、油圧ポンプ(不図示)からの潤滑油の供給圧力が付与される。この供給圧力により、ピストン環体61が、前記アウトプットシャフト2の側壁面21に当接されているシリンダ環体62から軸心方向に離隔される状態となり、二つの内輪14が互いに近接する方向へ弾発付勢力(アキシャル荷重)を付与して、複列外向き円錐ころ軸受1に予圧を付与するようになる。
【0049】
なお、油圧室65の内圧が下がったときは、二つの内輪14の間に設置される戻りばね15により、アウトプットシャフト2の拡径部側の内輪14と、予圧変更機6のピストン環体61との隙間発生(予圧抜け現象)を防止する。
【0050】
ところで、予圧変更機6の油圧室65に付与される潤滑油の供給圧力は、自動変速機から出力される駆動トルクの増減に応じて、油圧ポンプ(不図示)により制御されている。つまり、駆動トルクが上がると、油圧室65に対する潤滑油の供給圧力も上がり、駆動トルクが下がると、油圧室65に対する潤滑油の供給圧力も下がるようになっている。
【0051】
具体的に、車両の発進時や加速時など変速機のローギアにて駆動力を出力するときには、エンジンの回転数が上がり、駆動トルクも上昇するが、これに伴い、油圧室65に対する潤滑油の供給圧力が上がり、複列外向き円錐ころ軸受1に付与する予圧が高くなる。
【0052】
逆に、停車中や定常走行時などの際には、エンジンの回転数は下がり、駆動トルクも低くなるが、これに伴い、油圧室65に対する潤滑油の供給圧力が下がり、複列外向き円錐ころ軸受1に付与する予圧が低くなる。
【0053】
以上のように、予圧変更機6と、潤滑油流路5と、それに通じるアウトプットシャフト2の貫通孔51と、油圧ポンプ(不図示)とで構成される予圧調整機構を設けることにより、自動変速機から出力される駆動トルクの増減に応じて、複列外向き円錐ころ軸受1に対する予圧を自動的に適切に制御することができる。
【0054】
つまり、車両の発進時や加速時などのように駆動トルクが上昇する場合には、複列外向き円錐ころ軸受1に付与する予圧を適度に高くすることができるため、複列外向き円錐ころ軸受1の剛性が上がり、車両の安定した加速や動作を確保できる。
【0055】
また、車両の停車時や定常走行時などのように駆動トルクが低下する場合には、複列外向き円錐ころ軸受1に付与する予圧を適度に低くすることができるため、摺動抵抗を低減でき、車両の燃費向上や静寂性向上につながる。
【0056】
しかも、複列外向き円錐ころ軸受1の予圧制御のために、わざわざ特別なセンサ類や制御系統を別途設けなくて済む。
【0057】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【0058】
(1)上記実施形態1,2において、複列外向き円錐ころ軸受1に代えて、複列外向きアンギュラ玉軸受も使用でき、さらに、単列斜接型転がり軸受を二つ組み合わせたものも使用できる。
【0059】
(2)上記実施形態1において、環状板ばね3に代えて、コイルばね等、その他あらゆる弾性体を使用することができる。
【0060】
(3)上記実施形態1において、環状板ばね3は、軸心方向どの位置に設置してもよい。例えば、環状板ばね3を、ナット4と内輪14との間に設置するなどである。
【0061】
(4)上記実施形態2では、予圧変更機6は、アウトプットシャフト2の側壁面21と内輪14の一方との間に設置するようにしたが、これに代えて、予圧変更機6を、ナット4と内輪14との間に設置するようにしてもよい。
【0062】
(5)上記実施形態2において、予圧変更機6は、自動変速機内の潤滑油系統と切り離し、制御系統を別途設けるようにしてもよい。この場合、例えば、駆動トルク検出用のセンサを装備するとともに、このセンサ出力に基づき、予圧変更機6の動作を制御するコントローラなどを用いればよい。
【0063】
(6)上記実施形態2において、予圧変更機6に代えて、次のような構成としてもよい。
【0064】
すなわち、アウトプットシャフト2の大径部側の内輪14をピストンとし、アウトプットシャフト2をシリンダーとして用いる。
【0065】
具体的に、図4において、アウトプットシャフト2の大径部側の内輪14の、アウトプットシャフト2の大径部側端縁に対して、軸心方向に延びる円筒部18が形成される。
【0066】
この円筒部18は、その内径が、内輪14の最小内径部分よりも大きく、かつ、その外径が、内輪14の最大外径と同じになっている。
【0067】
この内輪14およびその円筒部18と、アウトプットシャフト2の外周面およびその側壁面21とで囲まれる空間において、油圧室22が形成されており、油圧ポンプ(不図示)からの潤滑油の供給圧力が付与されている。
【0068】
なお、アウトプットシャフト2の大径部の外周面上には周溝が設けられており、そこにOリング73が嵌着され、円筒部18の内周面に接触する。また、アウトプットシャフト2の大径部側の内輪14の内周面にも周溝が設けられており、そこにOリング74が嵌着され、アウトプットシャフト2の小径部外周面に接触する。
【0069】
以上のような構成では、油圧ポンプ(不図示)からの潤滑油の供給圧力が油圧室22に付与されるので、アウトプットシャフト2の大径部側の内輪14が、アウトプットシャフト2の側壁面21から軸心方向に離隔される状態となり、二つの内輪14が互いに近接する方向へ弾発付勢力を付与するようになる。
【0070】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1の自動変速機の軸受装置では、自動変速機の歯車軸を支持する複列外向き転がり軸受に対する予圧付与の形態を、定圧予圧としているので、従来例のように、定位置予圧とする場合に比べ、部品の寸法公差を考慮せずに済み、予圧管理が容易となる。また、組み付け後の温度変化や作用する負荷増減などによる予圧変動がないので、常に適正な予圧を維持できるようになる。したがって、自動変速機の軸受装置のメンテナンスフリー化に貢献する。
【0072】
また、上記請求項1の自動変速機の軸受装置では、本来、自動変速機の所定の部位に供給される潤滑油の供給圧力を自動的に変更制御する油圧ポンプを、上記予圧調整機構の油圧制御に利用しているので、自動変速機から出力される駆動トルクの増減に応じて、複列外向き円錐ころ軸受に対する予圧を自動的に適切に制御することができ、しかも、わざわざ特別なセンサ類や制御系統を別途設けなくて済む。
【0073】
また、請求項2の自動変速機の軸受装置では、請求項1に記載の押圧要素をピストン環体とシリンダ環体で構成するという比較的簡素な構成にしているので、軸受装置の製造コストを低減できる。さらに、この押圧要素の油圧室に通じる前記油圧ポンプからの潤滑油供給用の通路が歯車軸に設けられているので、別途潤滑油供給通路を外付け等する必要がなく、組立工数を減らし、軸受装置の製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態1に係る車両用自動変速機のアウトプットシャフトの支持用の軸受装置を示す上半分断面図
【図2】 本発明の実施形態2に係る車両用自動変速機のアウトプットシャフトの支軸装置を示す上半分断面図
【図3】 図2の要部の断面図
【図4】 本発明の他の実施形態に係る車両用自動変速機のアウトプットシャフトの支軸装置を示す上半分断面図
【符号の説明】
1 複列外向き円錐ころ軸受
2 アウトプットシャフト
3 環状板ばね
4 ナット
21 側壁面
Claims (2)
- 自動変速機の歯車軸に外嵌装着され、当該歯車軸を回転自在に支持する複列外向き転がり軸受を備える軸受装置であって、前記複列外向き転がり軸受が、二列の転走面を有する単一の外輪と、二つの内輪とを有し、前記歯車軸が軸端側に小径部を有し、この小径部に前記複列外向き転がり軸受が外装されて、当該複列外向き転がり軸受の二つの内輪が前記歯車軸の小径部と大径部との境の側壁面と、前記歯車軸の小径部軸端側に取り付けられる固定部材とにより軸方向で挟まれており、前記二つの内輪の一方に対して他方側へ近接させる方向の弾発付勢力を油圧により付与するとともに、必要に応じて前記油圧を制御する予圧調整機構が設けられており、前記予圧調整機構が、自動変速機から出力される駆動トルクの変化に応じて自動変速機の所定の部位に供給する潤滑油の供給圧力を自動的に変更制御する油圧ポンプと、この油圧ポンプで制御された潤滑油の供給圧力を前記弾発付勢力として付与させるとともに、前記供給圧力に応じて前記弾発付勢力を変化させる押圧要素とを含むことを特徴とする自動変速機の軸受装置。
- 請求項1の自動変速機の軸受装置において、前記押圧要素が、前記歯車軸の側壁面と一方内輪との間、または前記固定部材と他方内輪との間に介装されるもので、前記側壁面側、または前記固定部材側に当接されるシリンダ環体と、このシリンダ環体との間で前記潤滑油が出入りされる油圧室を作る状態でかつ前記シリンダ環体に対して軸心方向でスライド可能に装着されるピストン環体とを含み、前記歯車軸には、この歯車軸を貫通し前記油圧ポンプから前記油圧室まで連通する潤滑油流路が設けられていることを特徴とする自動変速機の軸受装置。
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