JP5233182B2 - トランスミッション用の軸受固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、トランスミッション用の転がり軸受の軸受固定構造に係り、例えば転がり軸受とケースの軸受嵌合部との間で発生するクリープを防止することができるトランスミッション用の軸受固定構造に関するものである。

例えば自動車のトランスミッションの組立工程においては、回転側軌道輪となる転がり軸受の内輪にシャフトをタイトフィット状態で嵌合し、固定側軌道輪となる転がり軸受の外輪をケースの軸受嵌合部にルーズフィット状態で嵌合することにより、ケースの軸受嵌合部への転がり軸受の組み込み性を良くしている。

トランスミッションのケースは一般的にアルミニウム合金製であるが、アルミニウム合金は転がり軸受の軌道輪及び転動体に用いられる軸受用鋼材と比べて線膨張係数が大きい。このため、運転中における転がり軸受等の発熱に起因するケースの熱膨張率は、転がり軸受と比べて大きくなり、転がり軸受の外輪とケースの軸受嵌合部との隙間が大きくなってしまう。したがって、外輪と軸受嵌合部との間でクリープが起こり、このクリープによって前記嵌合面が摩耗することが懸念される。このクリープの防止策として、転がり軸受の外輪との軸受嵌合部とをタイトフィット状態で嵌合する構造が考えられるが、転がり軸受の内輪及び外輪の両方をタイトフィット状態にすると、軸受嵌合部への転がり軸受の組み込み性（又は転がり軸受の内輪へのシャフトの組み込み性）が悪くなってしまう。

従来の、軸受嵌合部への転がり軸受の良好な組み込み性を保ちつつ、転がり軸受の外輪と軸受嵌合部との間で発生するクリープを防止する構造として、内輪及び外輪の間に配置された複数のボールを備え、外輪がスタータのアルミ合金製や炭素鋼製のハウジングに支持固定されており、外輪の外周面に凹溝を形成し、スプリング硬度がＨｓ６０〜７５である例えばニトリルゴムからなるＯリング６をその凹溝８に嵌入したものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−１３０３０９号公報（第２頁、図１）

特許文献１のクリープ防止構造によれば、組み込み性及び耐クリープ性が向上するが、依然としてクリープの防止効果が不十分であるという課題があった。したがって、熱膨張により転がり軸受の外輪とケースの軸受嵌合部との隙間が大きくなった状態において、シャフトが負荷状態（例えばメインシャフトにおいては、エンジンのトルクがメインシャフトに伝達されている状態）では、転がり軸受に所定方向の加重がかかり、この加重によって転がり軸受は軸受嵌合部に固定されているが、シャフトが無負荷状態（例えばメインシャフトにおいては、エンジンのトルクがメインシャフトに伝達されていない状態）になると、クリープが発生することがあり、改善が望まれていた。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、ケースの軸受嵌合部への転がり軸受の良好な組み込み性を保ちつつ、シャフトが無負荷状態であっても転がり軸受の外輪とケースの軸受嵌合部との間でクリープが発生することを防止できる軸受固定構造を提供することを目的としたものである。

本発明に係る軸受固定構造は、トランスミッションのメインシャフトが内輪にタイトフィット状態で嵌合される転がり軸受の外輪が、トランスミッション用のケースの軸受嵌合部にルーズフィット状態で嵌合されるトランスミッション用の軸受固定構造において、ケースに荷重負荷機構を設け、この荷重負荷機構は、ケースの軸受嵌合部に開口する貫通穴と、貫通穴に収納された、該貫通穴の前記軸受嵌合部側の開口部よりも大径の球体と、貫通穴のケース外面側の開口部に形成されためねじに締め込まれたボルトと、貫通穴において球体とボルトとの間に自然長よりも縮小されて収納されて、球体を加圧するコイルバネと、を備えたものである。これにより、本発明に係る軸受固定構造は、軸受嵌合部に嵌合されている転がり軸受の外輪の外周面の一箇所に荷重を加え、メインシャフトにエンジンのトルクが伝達されていない無負荷状態において、転がり軸受を、擬似的にメインシャフトにエンジンのトルクが伝達されている負荷状態と同様の状態にするものである。

本発明における軸受固定構造においては、転がり軸受の外輪の外周面の一箇所に荷重を加えるので、擬似的に転がり軸受をメインシャフトが負荷状態のときと同様の状態とすることができる。したがって、ケースの軸受嵌合部への転がり軸受の良好な組み込み性を保ちつつ、転がり軸受の外輪とケースの軸受嵌合部との間でクリープが発生することを防止できる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る軸受固定構造の正面図、図２は、この軸受固定構造の縦断面図である。
トランスミッション用のケース１は、例えばアルミニウム合金製で、このケース１には、軸受１０が嵌合される軸受嵌合部２が形成されている。この軸受嵌合部２の上部には、荷重負荷機構３が設けられており、荷重負荷機構３は、貫通穴４、球体５、バネ６及びボルト７により構成されている。このバネ６が本発明の加圧手段に相当し、ボルト６７が閉塞部材に相当する。貫通穴４は、ケース１の外面から軸受嵌合部２まで貫通しており、ケース１外面側の開口部直径４ａよりも軸受嵌合部２側の開口部直径４ｂの方が小さい形状となっている。つまり、貫通穴４は、軸受嵌合部２側に向かうにつれて開口部直径が縮径されるテーパ穴形状となっている。また、貫通穴４のケース１外面側には、めねじ４ｃが形成されている。

貫通穴４には、本発明における荷重負荷機構３の先端部に相当する、例えば軸受用鋼材からなる球体５が収納されている。この球体５の直径５ａは、貫通穴４の軸受嵌合部２側の開口部直径４ｂよりも大きい形状となっている。このため、軸受嵌合部２に軸受１０が嵌合されていない状態においても、球体５は貫通穴４から抜け落ちることはない。また、貫通穴４には、球体５の上部側にバネ６が収納されており、このバネ６は、貫通穴４のめねじ４ｃにボルト７を締め込むことによって、自然長より縮小されて収納されている。

軸受嵌合部２に嵌合されている軸受１０は例えば深溝玉軸受であり、内輪１１、外輪１２、転動体１３及び保持器１４により構成されている。内輪１１の外周の周方向には、円弧状の転走面１１ａが設けられており、外輪１２の内周の周方向には、内輪１１の転走面１１ａと対向して円弧状の転走面１２ａが設けられている。転動体１３は軸受用鋼材からなる球状の転動体（玉）で、保持器１４の周方向に所定の間隔で設けた複数のポケットに転動自在に保持され、内輪１１と外輪１２の転走面１１ａ及び１２ａの間に転走自在に配設されている。なお、図示してないが転動体１３が配設された空間部には、グリスの如き潤滑剤が充填されている。また、内輪１１にはメインシャフト２０がタイトフィット状態で嵌合されている。

軸受嵌合部２に軸受１０が嵌合されていない状態においては、貫通穴４に収納されている球体５は、バネ６によって軸受嵌合部側に押しつけられている。この状態では、球体５は軸受嵌合部２にわずかに飛び出た状態となっている。軸受嵌合部２に軸受１０を嵌合する際には、外輪１２によって球体５はケース１の外面側に押し上げられるため、支障なく軸受１０を軸受嵌合部２に嵌合することができる。したがって、軸受１０の外輪１２と軸受嵌合部２のそれぞれをルーズフィット状態で嵌合できる寸法関係にすることで、溝玉軸受１０の軸受嵌合部２への良好な組み込み性を保つことができる。軸受嵌合部２に軸受１０が嵌合されている状態においては、バネ６の自然長より縮められた長さに対応する反力が、球体５を介して、軸受１０の外輪１２の外周面に局所的に加えられることとなる。このバネ６の反力が、本発明における荷重に相当する。

トランスミッションは、エンジンのトルクを車の運転状況に応じた値に変換し、プロペラシャフト及びデファレンシャルギヤ等を介してドライブシャフトに伝える機能を果たしている。メインシャフト２０の外周面上には、歯数の異なる複数の歯車（図示せず）が回転可能に設けられている。これら複数の歯車は、エンジンの回転に対して一定の比率で回転するカウンタシャフトに設けられた歯車とそれぞれ常時噛み合っている。メインシャフト２０の外周面上に回転可能に設けられたある一の歯車を同期装置（図示せず）でメインシャフト２０に固定することにより、エンジンのトルクがメインシャフト２０に伝達され、歯車の歯数比に対応したトルクに変換し、車の運転状況に応じた値のトルクをプロペラシャフト及びデファレンシャルギヤ等を介してドライブシャフトに伝える。

メインシャフト２０及び内輪１１が回転することにより軸受１０が発熱し、この熱によって軸受１０及びケース１は熱膨張する。ケース１はアルミニウム合金製であるが、アルミニウム合金は軸受１０に用いられている軸受用鋼材と比べて線膨張係数が大きい。つまり、ケース１の熱膨張率は軸受１０と比べて大きいので、軸受嵌合部２と外輪１２との隙間が大きくなり、軸受嵌合部２と外輪１２との間でクリープが発生しやすい状況となる。

このようなクリープが発生しやすい状況において、メインシャフト２０にエンジンのトルクが伝達されていない無負荷状態のときに、軸受嵌合部２と外輪１２との間でクリープが発生していることが調査により判明した。メインシャフト２０にエンジンのトルクが伝達されている負荷状態のとき、軸受１０にはある所定方向の荷重Ａがかかる（例えば図１に示す矢印Ａ）。軸受１０の内輪１１、転動体１３及び外輪１２は、この荷重Ａによってメインシャフト２０及び軸受嵌合部内側面に挟み込まれる。このため、メインシャフト２０が負荷状態のときには、軸受嵌合部２と外輪１２との間でのクリープの発生が抑制されている。なお、荷重Ａの方向はあくまでも例示であり、図１に矢印で示す方向に限定するものではない。

本発明においては、荷重負荷機構３によってバネ６の自然長より縮められた長さに対応する反力が、球体５を介して、軸受１０の外輪１２の外周面に局所的に加えられるため、この反力によって、軸受１０の外輪１２、転動体１３及び内輪１１は球体５及びメインシャフト２０に挟み込まれる。このため、メインシャフト２０が無負荷状態においても、擬似的に軸受１０をメインシャフト２０が負荷状態のときと同様の状態にすることができ、軸受嵌合部２と外輪１２との間でのクリープの発生を防止することができる。なお、荷重負荷機構３が外輪１２に作用する力は、前記負荷状態のものより小さいが、クリープ防止には十分である。

なお、本実施形態では軸受１０の外輪１２の外周面に対して局所的に加えられた荷重は一箇所のみであるが、軸受１０の外輪１２の外周面に対して局所的に荷重が加えられる箇所は複数箇所であっても本発明を実施することが可能である。

図３は、本発明の一実施の形態に係る別の軸受固定構造の正面図である。軸受嵌合部２の上部には、所定の間隔で２つの荷重負荷機構３が設けられている。このような構成においても、それぞれの荷重負荷機構３によってバネ６の自然長より縮められた長さに対応する反力が、球体５を介して、軸受１０の外輪１２の外周面に局所的に加えられるため、この反力によって、軸受１０の外輪１２、転動体１３及び内輪１１は球体５及びメインシャフト２０に挟み込まれる。このため、メインシャフト２０が無負荷状態においても、擬似的に軸受１０をメインシャフト２０が負荷状態のときと同様の状態にすることができ、軸受嵌合部２と外輪１２との間でのクリープの発生を防止することができる。

また、本実施形態では、荷重負荷機構３においてバネ６の自然長より縮められた長さが一定となる構造としたが、バネ６の縮みしろを調整できる構造としてもよい。つまり、荷重負荷機構３によって外輪１２の外周面に対して局所的に加えられる荷重を可変にできる構造としてもよい。なお、加圧手段としてバネ６を使用せずに例えばゴム等の他の弾性体、油圧又は空気圧等によって外輪１２の外周面に対して局所的に荷重を加えてもよい。

また、荷重負荷機構３の先端部は球体５である必要はなく、例えば貫通穴４の形状に対応したテーパ形状のピンでもよい。貫通穴４の形状が開口部４ａ及び４ｂの等しい形状であれば、円筒上のピンでもよい。これらピンの先端部を球状又は面取りを設けることにより、軸受嵌合部２への軸受１０の嵌合がより容易となる。さらに、ケース１に設けた貫通穴４の形状は図示のものに限定するものではなく、他の形状でもよい。また、貫通穴でなくても、内周のみに開口し、球体５をこの開口部から挿入し、球体５より小径の開口部を有する蓋をして球体５を抜け止めするようにしてもよい。

また、本発明は深溝玉軸受の固定構造に限定されるものではなく、例えば円筒ころ軸受や針状ころ軸受等の転がり軸受にも実施可能である。

本発明の一実施の形態に係る軸受固定構造の正面図である。 図１の縦断面図である。 本発明の一実施の形態に係る別の軸受固定構造の正面図である。

符号の説明

１ ケース、２ 軸受嵌合部、３ 荷重負荷機構、４ 貫通穴、４ａ，４ｂ 開口部直径、４ｃ めねじ、５ 球体、５ａ 直径、６ バネ、７ ボルト、１０ 軸受、１１ 内輪、１１ａ 転走面、１２ 外輪、１２ａ 転走面、１３ 転動体、１４ 保持器、２０ メインシャフト。

Claims (1)

1. トランスミッションのメインシャフトが内輪にタイトフィット状態で嵌合される転がり軸受の外輪が、トランスミッション用のケースの軸受嵌合部にルーズフィット状態で嵌合されるトランスミッション用の軸受固定構造において、
   前記ケースに荷重負荷機構を設け、
   前記荷重負荷機構は、
   前記ケースの軸受嵌合部に開口する貫通穴と、
   該貫通穴に収納された、該貫通穴の前記軸受嵌合部側の開口部よりも大径の球体と、
   前記貫通穴のケース外面側の開口部に形成されためねじに締め込まれたボルトと、
   前記貫通穴において前記球体と前記ボルトとの間に自然長よりも縮小されて収納されて、前記球体を加圧するコイルバネと、
   を備え、
   該荷重負荷機構は、
   前記軸受嵌合部に嵌合された前記転がり軸受の外輪の外周面の一箇所に荷重を加え、
   前記メインシャフトにエンジンのトルクが伝達されていない無負荷状態において、前記転がり軸受を、擬似的に前記メインシャフトにエンジンのトルクが伝達されている負荷状態と同様の状態にすることを特徴とする軸受固定構造。

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