JP5273442B2 - ラジアル針状ころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、ラジアル針状ころ軸受に関し、例えば車両の自動変速機における遊星歯車機構に用いられると好適なラジアル針状ころ軸受に関する。

車両等に搭載されている自動変速機等において、遊星歯車機構が用いられている。かかる遊星歯車機構等において、プラネタリギヤは、シャフトに対してラジアル針状ころ軸受により回転自在に支持されている。特許文献１，２には、保持器を有しない、いわゆる総ころ式のラジアル針状ころ軸受が開示されている。
特開平０７−２９３５５７号公報 特開平０７−３１７８８５号公報

ところで、特許文献１，２に開示されたラジアル針状ころ軸受においては、ころの端面が球面状であるため、負荷を受けるころの全長に対する転動面の軸線方向長が短くなるという問題がある。又、ころの端面を球面状とするための加工工程が増え、コストが増大するという問題もある。これに対し、ころの端面を平面とすれば、その分だけ転動面の軸線方向長を長くすることが出来、また加工工程も少なくなるが、端面の接触面積が増えて摺動抵抗が増大するという問題がある。又、総ころ方式ではない保持器を有するラジアル針状ころ軸受の場合にも、より摺動抵抗を減少させたいという要請がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、軸受の負荷容量を高めつつ、摺動抵抗を低く維持できるラジアル針状ころ軸受を提供することを目的とする。

第１の本発明のラジアル針状ころ軸受は、車両用自動変速機の遊星歯車機構における、キャリヤの一対の壁に固定されたシャフトとプラネタリギヤとの間に配置される総ころ式のラジアル針状ころ軸受において、
前記シャフトと前記プラネタリギヤとの間を転動するころと、前記ころと前記キャリヤとの間において前記ころの端面に対向するように前記シャフトに挿通されている円盤状の端部間座とを有し、
前記ころの端面は平面を有し、前記端部間座は、前記ころの端面の一部にのみ当接する平板状の当接部を外径側に有しており、その内径側において、前記ころの端面に対向する面が、前記プラネタリギヤから前記シャフトに向かうにつれて前記ころから離隔するテーパ状の面を備えることを特徴とする。

第２の本発明のラジアル針状ころ軸受は、車両用自動変速機の遊星歯車機構における、キャリヤの一対の壁に固定されたシャフトとプラネタリギヤとの間に配置される総ころ式のラジアル針状ころ軸受において、
前記シャフトと前記プラネタリギヤとの間を転動するころと、前記ころを保持する保持器と、前記保持器と前記キャリヤとの間において前記保持器の軸線方向端面に対向するように前記シャフトに挿通されている円盤状の端部間座とを有し、
前記保持器の軸線方向端面は軸線直交方向に延在し、前記端部間座は、前記保持器の軸線方向端面の一部にのみ当接する平板状の当接部を外径側に有しており、その内径側において、前記保持器の軸線方向端面に対向する面が、前記プラネタリギヤから前記シャフトに向かうにつれて前記ころから離隔するテーパ状の面を備えることを特徴とする。

第１の本発明のラジアル針状ころ軸受によれば、前記ころの端面が平面を有しているので、前記ころの全長を同じとしたときに、球面とする場合に比べて、転動面の軸線方向長を長くすることができるため、高い負荷容量を確保できると共に、ころの傾きを抑える作用も高まり、寿命を延長させることができる。又、前記ころの端面を平面とすれば、球面とする場合に比べると、製造工程が簡素化され、コストダウンを実現できる。一方、前記ころの端面が平面を有していると、摺動面積が大きくなる恐れがある。これに対し、本発明によれば、前記間座は、前記ころの端面の一部にのみ当接する当接部を有しているので、前記ころの端部と前記間座との摺動面積を減少させることができ、それにより動作時の摺動抵抗を効果的に減少できる。

前記間座は、前記当接部と、前記ギヤから前記シャフトに向かうにつれて前記ころから離隔するテーパ状の面とを備えると、前記テーパ状の面に沿って、潤滑油を供給しやすくなるため、ラジアル針状ころ軸受の潤滑性も向上する。

前記当接部の径方向寸法は、前記ころの外径より小さいと好ましい。

前記ころは単列で配置されており、前記間座は、前記ころの両端側に配置されていると好ましい。

前記ころは複列で配置されており、前記間座は、前記ころの列間に配置されていると好ましい。

第２の本発明のラジアル針状ころ軸受によれば、前記保持器の軸線方向端面が軸線直交方向に延在しているので、それにより保持する前記ころの転動面の軸線方向長を長くすることができるため、高い負荷容量を確保できると共に、ころの傾きを抑える作用も高まり、寿命を延長させることができる。一方、前記保持器の軸線方向端面が軸線直交方向に延在しているため、その摺動面積が大きくなる恐れがある。これに対し、本発明によれば、前記間座が、前記保持器の軸線方向端面の一部にのみ当接する当接部を有しているので、前記保持器の端部と前記間座との摺動面積を減少させることができ、それにより動作時の摺動抵抗を効果的に減少できる。

前記間座は、前記当接部と、前記ギヤから前記シャフトに向かうにつれて前記保持器から離隔するテーパ状の面とを備えると、前記テーパ状の面に沿って、潤滑油を供給しやすくなるため、ラジアル針状ころ軸受の潤滑性も向上する。

前記当接部の径方向寸法は、前記保持器の端面の径方向寸法より小さいと好ましい。

前記ころ及び保持器は単列で配置されており、前記間座は、前記保持器の両端側に配置されていると好ましい。

前記ころ及び保持器は複列で配置されており、前記間座は、前記ころの列間に配置されていると好ましい。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかるラジアル針状ころ軸受を含む車両の自動変速機１の断面図である。図１において、エンジンのクランクシャフト２から出力されるトルクは、トルクコンバータ３を介して伝達され、更に複数列組み合わせれた遊星歯車機構４，５，６等を介して複数段に減速され、その後デファレンシャルギヤ７及びドライブシャフト８を介して、不図示の車輪に出力されるようになっている。

図２は、遊星歯車機構４（５，６も原則的に同じ）の分解図である。図２において、遊星歯車機構４は、内歯を有するリングギヤ４ａと、外歯を有する太陽ギヤ４ｂと、リングギヤ４ａ及び太陽ギヤ４ｂに噛合する３つの遊星歯車４ｃと、３つのシャフト４ｅによりプラネタリギヤ４ｃを回転自在に支持すると共に、自らも回転可能なキャリヤ４ｄとを有する。

遊星歯車機構４の作動原理を図３に示す。まず、１速の場合、図３（ａ）に示すように、太陽歯車４ｂをドライブ側とし、プラネタリギヤ４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ４ａを固定することで、大きな減速比が得られる。次に、２速の場合、図３（ｂ）に示すように、太陽歯車４ｂを固定し、プラネタリギヤ４ｃ（キャリヤ）をドリブン側とし、リングギヤ４ａをドライブ側とすることで、中程度の減速比が得られる。更に、３速の場合、図３（ｃ）に示すように、太陽歯車４ｂを固定し、プラネタリギヤ４ｃ（キャリヤ）をドライブ側とし、リングギヤ４ａをドリブン側とすることで、小さな減速比が得られる。尚、後退の場合、図３（ｄ）に示すように、太陽歯車４ｂをドリブン側とし、プラネタリギヤ４ｃ（キャリヤ）を固定し、リングギヤ４ａをドライブ側とすることで、入力に対して出力を逆転させることができる。なお、以上は遊星歯車機構４の動作の一例を示すものであり、必ずしもかかる動作に限られることはない。

図４は、本実施の形態にかかるラジアル針状ころ軸受を含む遊星歯車機構のプラネタリギヤ周辺を示す断面図である。図４に示すように、ラジアル針状ころ軸受１０は、キャリヤ４ｄの一対の壁に固定されたシャフト（内輪）４ｅとプラネタリギヤ（外輪）４ｃとの間に配置され、シャフト４ｅに対してプラネタリギヤ４ｃを回転自在に支持している。総ころ式のラジアル針状ころ軸受１０は、２列に並べられた複数のころ１１と、ころ１１の列間に配置された中間間座１２と、ころ１１とキャリヤ４ｄとの間に配置された端部間座１３とを有する。シャフト４ｅ内には、左右いずれかより軸線に沿って延在し、中央で外周面に抜ける潤滑油用の油路が形成されていてもよい。

図５は、片側のころ１１と中間間座１２とを抜き出して示す図である。図５に示すように、ころ１１の両端は、転動面との境界の面取り部を除き、軸線に直交する平面１１ａ、１１ａとなっている。又、環状の中間間座１２は、両列のころ１１の端面に対向する軸線方向両面１２ａ、１２ａが、全面的に、図４に示すプラネタリギヤ４ｃからシャフト４ｅに向かうにつれて、角度θでころ１１から離隔するテーパ状となっており、すなわち内径の幅が外径の幅より小さくなっている。中間間座１２は、面１２ａ上において、ころ１１の端面の一部のみに周方向に連続して線状に当接する当接部１２ｂを有する。

更に図４に示すように、円盤状の端部間座１３は、プラネタリギヤ４ｃとキャリヤ４ｄとの間において、ころ１１の端面に対向するようにして、シャフト４ｅに挿通されている。各端部間座１３は、中央より外径側は平板状であって、軸線方向に延在する面状の当接部１３ｂを有している。一方、各端部間座１３において、ころ１１の端面に対向する中央より内径側では、ラジアル針状ころ軸受１０のころ１１の端面に対向する面１３ａが、プラネタリギヤ４ｃからシャフト４ｅに向かうにつれてころ１１から離隔するテーパ状となっている。尚、端部間座１３の片面だけテーパ状とすると、組み付け時の方向性が問題となるが、例えばテーパ状の面側にのみ目立つ色でペイントするなどして、誤組を抑制することもできる。但し、テーパ状とするのは片面だけでなく、端部間座１３の両面でもよく、それにより組み付け時の方向性を気にしなくて済むというメリットがある。中央間座１２，端部間座１３の素材として、ＳＫ５、ＳＵＪ２等の鉄系素材を用いれば、耐摩耗性が向上し、樹脂を用いれば、大量生産が可能となる。

本実施の形態のラジアル針状ころ軸受１０によれば、ころ１１の端面が平面１１ａとなっているので、球面とする場合に比べて、転動面の軸線方向長を長くすることができるため、高い負荷容量を確保できると共に、ころの傾きを抑える作用も高まり、寿命を延長させることができる。又、ころ１１の端面を平面とすれば、球面とする場合に比べると、製造工程が簡素化され、コストダウンを実現できる。一方、ころ１１の端面が平面１１ａを有していると、中央間座１２及び端部間座１３との摺動面積が大きくなる恐れがある。これに対し、本実施の形態によれば、ころ１１の端面１１ａに対向して配置される間座１２，１３の面１２ａ、１３ａをテーパ状としており、当接部１２ｂ、１３ｂのみが、ころ１１の端面に当接するので、ころ１１の端部１１ａと間座１２，１３との摺動面積を減少させることができ、それにより動作時の摺動抵抗を効果的に減少できる。又、間座１２，１３のテーパ状の面１２ａ、１３ａと、ころ１１の端面１１ａとの間を通って、径方向内方より潤滑油を供給しやすくなるため、ラジアル針状ころ軸受１０の潤滑性も向上する。

図６は、変形例にかかるラジアル針状ころ軸受の図４と同様な断面図である。本変形例においては、単列のころ１１を設けた点のみが異なる。従って、中央間座は設けていない。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。

図７は、別な実施の形態にかかる遊星歯車機構のプラネタリギヤ周辺を示す断面図である。図７に示すように、ラジアル針状ころ軸受１０’は、シャフト（内輪）４ｅとプラネタリギヤ（外輪）４ｃとの間に配置され、シャフト４ｅに対しプラネタリギヤ４ｃを回転自在に支持している。ラジアル針状ころ軸受１０’は、２列に並べられた複数のころ１１と、各列のころ１１を保持する２つの保持器１４と、ころ１１の列間に配置された中間間座１２と、保持器１４とキャリヤ４ｄとの間に配置された端部間座１３とを有する。ころ１１の構成は、上述した実施の形態と同様である。

各保持器１４は、一対の環状部１４ａを複数の柱部１４ｂで連結した構成を有している。隣接する柱部１４ｂの間の空間が、ころ１１を保持するポケット部となる。各柱部１４ｂは、軸線方向中央において縮径した（即ち保持器１４の軸線に近接した）中央部１４ｃを有している。このような形状を有する保持器１４をＭ型保持器と呼ぶ。環状部１４ａの端面は、軸線に直交する平面となっている。

上述した実施の形態と同様に、本実施の形態においても、中央間座１２と端部間座１３とは、テーパ状の面１２ａ、１３ａを有している。

本実施の形態のラジアル針状ころ軸受１０’によれば、保持器１４の端面が平面となっているので、ころ１１の端面が平面であることも相まって、転動面の軸線方向長を長くすることができるため、高い負荷容量を確保できると共に、ころ１１の傾きを抑える作用も高まり、寿命を延長させることができる。更に、本実施の形態によれば、保持器１４の端面に対向して配置される間座１２，１３の面１２ａ、１３ａをテーパ状としており、当接部１２ｂ、１３ｂのみが、保持器１４の端面の一部に当接することにより、保持器１４の端面と間座１２，１３との摺動面積を減少させることができ、それにより動作時の摺動抵抗を効果的に減少できる。又、間座１２，１３のテーパ状の面１２ａ、１３ａと、保持器１４の端面との間を通って、径方向内方より潤滑油を供給しやすくなるため、ラジアル針状ころ軸受１０’の潤滑性も向上する。

図８は、変形例にかかるラジアル針状ころ軸受の図７と同様な断面図である。本変形例においては、単列のころ１１を設けた点のみが異なる。従って、中央間座は設けていない。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。

図９は、中央間座の変形例を示す断面図である。図９（ａ）に示す中央間座１２’は、全体的に環状であって、円筒状の内周中央から半径方向に延在するフランジ部１２ｃを有している。本変形例において、中央間座１２’の軸線方向両側の端面に形成された面状の当接部１２ｂは、軸線に直交しており、当接部１２ｂの径方向寸法Ｈは、ころの端面又は保持器の端面の径方向寸法より小さいため、ころ又は保持器の一部に当接するようになっている。図９（ｂ）に示す中央間座１２”は、外周側に、軸線に直交する面状の当接部１２ｂを有し、それより内周側にテーパ状面１２ａを有する。当接部１２ｂはころ又は保持器の一部に当接するようになっている。

図１０（ａ）は、中央間座の別な変形例１２’”を軸線方向に見た図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の構成をXB-XB線で切断して矢印方向に見た図である。本変形例は、図５に示す中央間座に対して、内周に複数の円弧状の切欠１２ｄを等間隔に形成している点が異なる。

以上、本発明を実施例を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。本発明は、自動変速機に限らず、種々の用途に適用できる。

本実施の形態にかかるラジアル針状ころ軸受を含む車両の自動変速機１の断面図である。 遊星歯車機構４の分解図である。 遊星歯車機構４の作動原理を示す図である。 本実施の形態にかかるラジアル針状ころ軸受を含む遊星歯車機構のプラネタリギヤ周辺を示す断面図である。 片側のころ１１と中間間座１２とを抜き出して示す図である。 変形例にかかる図４と同様な図である。 別な実施の形態にかかるラジアル針状ころ軸受を含む遊星歯車機構のプラネタリギヤ周辺を示す断面図である。 変形例にかかる図７と同様な図である。 中央間座の変形例を示す断面図である。 図１０（ａ）は、中央間座の別な変形例１２’”を軸線方向に見た図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の構成をXB-XB線で切断して矢印方向に見た図である。

符号の説明

１ 自動変速機
４ 遊星歯車機構
４ｃ プラネタリギヤ
４ｈ シャフト
１０、１０’ ラジアル針状ころ軸受
１１ ころ
１２、１２’、１２”、１２’” 中央間座
１３ 端部間座
１４ 保持器

Claims (8)

1. 車両用自動変速機の遊星歯車機構における、キャリヤの一対の壁に固定されたシャフトとプラネタリギヤとの間に配置される総ころ式のラジアル針状ころ軸受において、
   前記シャフトと前記プラネタリギヤとの間を転動するころと、前記ころと前記キャリヤとの間において前記ころの端面に対向するように前記シャフトに挿通されている円盤状の端部間座とを有し、
   前記ころの端面は平面を有し、前記端部間座は、前記ころの端面の一部にのみ当接する平板状の当接部を外径側に有しており、その内径側において、前記ころの端面に対向する面が、前記プラネタリギヤから前記シャフトに向かうにつれて前記ころから離隔するテーパ状の面を備えることを特徴とするラジアル針状ころ軸受。
2. 前記ころは複列で配置されており、前記ころの列間に環状の中間間座を有し、前記中間間座は、前記両列のころの端面に対向する両面が前記プラネタリギヤから前記シャフトに向かうにつれて前記ころから離隔するテーパ状となっており、前記テーパ状の面上において、前記ころの端面の一部のみに線状に当接することを特徴とする請求項１に記載のラジアル針状ころ軸受。
3. 前記ころは複列で配置されており、前記ころの列間に環状の中間間座を有し、前記中間間座は、軸線方向両側の端面に形成され、前記ころの端面の一部にのみ当接する、軸線に直交した、径方向寸法が前記ころの端面の径方向寸法より小さい面状の当接部と、前記当接部の内周側に設けられ、前記ころの端面とは当接しない、半径方向に延在するフランジ部を有することを特徴とする請求項１に記載のラジアル針状ころ軸受。
4. 前記ころは複列で配置されており、前記ころの列間に環状の中間間座を有し、前記中間間座は、軸線方向両側の端面に形成され、前記ころの端面の一部にのみ当接する、軸線に直交した、径方向寸法が前記ころの端面の径方向寸法より小さい面状の当接部と、前記当接部の内周側に設けられ、前記ころの端面とは当接しないテーパ状面を有することを特徴とする請求項１に記載のラジアル針状ころ軸受。
5. 車両用自動変速機の遊星歯車機構における、キャリヤの一対の壁に固定されたシャフトとプラネタリギヤとの間に配置される総ころ式のラジアル針状ころ軸受において、
   前記シャフトと前記プラネタリギヤとの間を転動するころと、前記ころを保持する保持器と、前記保持器と前記キャリヤとの間において前記保持器の軸線方向端面に対向するように前記シャフトに挿通されている円盤状の端部間座とを有し、
   前記保持器の軸線方向端面は軸線直交方向に延在し、前記端部間座は、前記保持器の軸線方向端面の一部にのみ当接する平板状の当接部を外径側に有しており、その内径側において、前記保持器の軸線方向端面に対向する面が、前記プラネタリギヤから前記シャフトに向かうにつれて前記ころから離隔するテーパ状の面を備えることを特徴とするラジアル針状ころ軸受。
6. 前記ころ及び保持器は複列で配置されており、前記ころの列間に環状の中間間座を有し、前記中間間座は、前記両列の保持器の軸線方向端面に対向する両面が前記プラネタリギヤから前記シャフトに向かうにつれて前記保持器から離隔するテーパ状となっており、前記テーパ状の面上において、前記保持器の軸線方向端面の一部のみに線状に当接することを特徴とする請求項５に記載のラジアル針状ころ軸受。
7. 前記ころ及び保持器は複列で配置されており、前記ころの列間に環状の中間間座を有し、前記中間間座は、軸線方向両側の端面に形成され、前記保持器の軸線方向端面の一部にのみ当接する、軸線に直交した、径方向寸法が前記保持器の軸線方向端面の径方向寸法より小さい面状の当接部と、前記当接部の内周側に設けられ、前記保持器の軸線方向端面とは当接しない、半径方向に延在するフランジ部を有することを特徴とする請求項５に記載のラジアル針状ころ軸受。
8. 前記ころ及び保持器は複列で配置されており、前記ころの列間に環状の中間間座を有し、前記中間間座は、軸線方向両側の端面に形成され、前記保持器の軸線方向端面の一部にのみ当接する、軸線に直交した、径方向寸法が前記保持器の軸線方向端面の径方向寸法より小さい面状の当接部と、前記当接部の内周側に設けられ、前記保持器の軸線方向端面とは当接しないテーパ状面を有することを特徴とする請求項５に記載のラジアル針状ころ軸受。

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