JP5359846B2

JP5359846B2 - 変速機

Info

Publication number: JP5359846B2
Application number: JP2009284835A
Authority: JP
Inventors: 龍彦岩▲崎▼; 智士藤川
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-12-16
Also published as: JP2011127643A

Description

本発明は、転がり軸受を備えた変速機に関する。

車両に搭載される変速機は、所定の軸心を中心として回転可能な各種の回転部材を有し、一般的に、これらの回転部材は、変速機のケースに対して、テーパローラベアリングまたはボールベアリング等の転がり軸受を介して支持される。

例えば、特許文献１には、自動変速機と差動装置とがユニット化された変速機ユニットのケースに対して、該ケースに収容された前記差動装置のデフケースが、テーパローラベアリングを介して支持された構造が開示されている。

変速機のケースに対して各種回転部材が転がり軸受を介して支持される場合、該転がり軸受のアウタレースはケースの筒状部に圧入状態で嵌合される。このとき、軸受に適度な予圧が働くように圧入量（締め代）が設定される。

ところで、変速機のケースの材料には、軽量化の観点等からアルミニウム系またはマグネシウム系の合金が使用されることが多い。そのため、一般的に、変速機のケースは、鉄系合金からなるアウタレースよりも熱膨張率が大きい。

よって、高温時、ケースの熱膨張により該ケースの筒状部の内径が拡大するため、圧入によるアウタレースに対する締め付け力が低下する。そのため、転がり軸受では、アウタレースとインナレースとの隙間が拡大して、該隙間において転動体が滑ったり振動したりしやすくなるため、ノイズの発生や、転動面の損傷による寿命の低下を招いてしまう。

一方、このような高温時の締め付け力の低下を見込んで、ケースの筒状部に対する転がり軸受の当初の圧入量（締め代）を大きく設定することが考えられる。しかし、この場合、比較的低温の状態で締め付け力が大きくなり、転動体の転がり抵抗が大きくなるため、燃費の悪化を招くことになる。

そのため、近年、燃費の面から、ケースの筒状部に対する転がり軸受の当初の圧入量（締め代）を小さく設定し、軸受の転がり抵抗を低く設定する傾向がある。しかし、当初の圧入量を小さく設定すると、アウタレースの締め付け力が温度上昇に伴い更に低下するため、高温時に生じる上記の問題が顕著となる。

このような問題に鑑みて、特許文献２には、アルミニウム系合金からなるケースの筒状部の内周面に、鉄系合金からなるスリーブを鋳込んでおき、該スリーブに転がり軸受のアウタレースを圧入する技術が開示されている。特許文献２の技術によれば、アウタレースが、熱膨張率が比較的小さなスリーブにより締め付けられるため、ケースにより締め付けられる場合に比べて、高温時に締め付け力が低下する問題が改善される。

特開２００９−１２７７９４号公報特開２００１−８２２４８号公報

しかし、特許文献２の技術においても、アルミニウム系合金からなるケースは熱膨張しやすいため、高温時、該ケースの筒状部により前記スリーブを締め付ける力は大きく低下する。しかも、高温時、スリーブにも若干の熱膨張が生じるため、転がり軸受に対する締め付け力の低下は避けられない、よって、高温時に生じる上記問題に関して、更なる改善が期待されている。

また、特許文献２の技術では、ケースの内周面にスリーブを鋳込むという煩雑な作業が強いられるため、生産性の悪化も招く。

そこで、本発明は、アルミニウム系またはマグネシウム系の材料からなる変速機のケースの筒状部に転がり軸受を圧入する場合において、変速機の生産性を良好に維持しつつ、前記圧入により転がり軸受にかかる締め付け力を温度に関わらず適切に維持することを、基本的な目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る変速機は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
所定の軸心を中心として回転可能に設けられた回転部材と、該回転部材の外周面を囲むように配置される筒状部を有し且つアルミニウム系材料またはマグネシウム系材料からなるケースと、前記回転部材の外周面と前記筒状部の内周面との間に介装された転がり軸受とを備え、該転がり軸受は、インナレースとアウタレースとの間に複数の転動体が介装されて構成され、前記アウタレースが鉄系材料からなる変速機であって、
前記筒状部に、鉄系材料からなる外側環状部材が外嵌されており、
該外側環状部材は、前記ケースの内部空間に配設され、
該外側環状部材は、前記筒状部の外周面に当接する当接部と、前記ケース内の作動油を整流するために前記当接部から径方向外側へ張り出して設けられたバッフルプレート部とを有することを特徴とする。

さらに、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記回転部材は、径方向外側にリングギヤを有するデフケースであり、
前記バッフルプレート部は、前記リングギヤの近傍に配設されていることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、熱膨張率が比較的大きなアルミニウム系またはマグネシウム系の材料からなるケースの筒状部が、熱膨張率が比較的小さな鉄系材料からなる外側環状部材によって外側から締め付けられているから、温度上昇に伴う前記筒状部の熱膨張を確実に抑制することができる。

また、筒状部が外側へ膨張することが抑制されることによる反力として、アウタレースを内方へ締め付ける力が発生する。そのため、ケースの筒状部にアウタレースを圧入する当初の圧入量（予圧）を大きくしておかなくても、高温時、径方向外側からアウタレースにかかる圧力の低下を十分に抑制することができる。よって、温度に関わらず、アウタレースとインナレースとの隙間を適切な大きさに維持し、該隙間における転動体の転動を良好に維持することができる。したがって、転がり軸受のノイズ発生防止および長寿命化に貢献することができる。

しかも、製造時は、外側環状部材の内側にケースの筒状部を圧入するだけで、容易に外側環状部材を筒状部に外嵌させることができるため、生産性を良好に維持することができる。

さらに、外側環状部材はケースの筒状部に外嵌されるため、筒状部の周囲の空間を利用して、外側環状部材に種々の機能を兼ねさせることができる。

具体的には、請求項１に記載の発明により、外側環状部材の一部をバッフルプレート部とすることで、該バッフルプレート部によりケース内の作動油を整流することができる。

また、請求項１に記載の発明に請求項２に記載の発明を適用することで、ケース内において差動装置のリングギヤ周辺に向かって流れる作動油を、外側環状部材のバッフルプレート部によってある程度堰き止めることができ、過剰な作動油の流れ込みによるリングギヤの回転効率の低下を防止することができる。

本発明の第１の参考実施形態に係る変速機としてのデファレンシャル装置を示す断面図である。図１に示すデファレンシャル装置の要部を示す拡大断面図である。本発明の実施形態に係るデファレンシャル装置を示す断面図である。第２の参考実施形態に係るデファレンシャル装置を示す断面図である。第３の参考実施形態に係るデファレンシャル装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の参考実施形態］
先ず、図１及び図２を参照しながら、本発明の実施形態と基本的な構成が共通する第１の参考実施形態について説明する。

図１は、車両に搭載される変速ユニット２の一部を示している。変速ユニット２は、図示しない変速機構と、該変速機構の出力ギヤ１８に駆動連結されたデファレンシャル装置（差動装置）２０と、前記変速機構及びデファレンシャル装置２０を収容するケース４とを備えている。

なお、前記変速機構は、例えば、自動変速機、手動変速機または無段変速機で構成されるが、本発明において、前記変速機構の構成は特に限定されるものでない。

デファレンシャル装置２０のデフケース２２は、車幅方向に延びる軸心を中心として回転可能に設けられている。デフケース２２に固定されたリングギヤ２４には、前記変速機構の出力ギヤ１８が噛合されており、これにより、前記変速機構からデファレンシャル装置２０に動力が伝達されるようになっている。デフケース２２を貫通するピニオンシャフト２５には、互いに対向する一対のピニオンギヤ２６，２７がそれぞれ枢着されており、これらのピニオンギヤ２６，２７に跨って左右のサイドギヤ２８，２９がそれぞれ噛合されている。また、デフケース２２には、左右のシャフト挿通部３２，３４がサイドギヤ２８，２９に対応して設けられている。各シャフト挿通部３２，３４にはジョイントシャフト３６，３８が挿通され、該ジョイントシャフト３６，３８の先端は、サイドギヤ２８，２９にスプライン嵌合されている。これにより、変速機構からデファレンシャル装置２０に伝達された動力は、走行状況に応じた回転差となるように左右のジョイントシャフト３６，３８、及び該ジョイントシャフト３６，３８に連結された図示しない左右の車輪に伝達される。

ケース４は、アルミニウム系合金からなり、デフケース２０の右側シャフト挿通部３２の外周面を囲むように配置される右側筒状部６と、デフケース２０の左側シャフト挿通部３４の外周面を囲むように配置される左側筒状部８とを有する。右側筒状部６は、ケース４の表面から外方へ延びるように形成されている。すなわち、右側筒状部６の外周面は、ケース４の外部空間１２に面して配置されている。一方、左側筒状部８は、ケース４の表面から内方へ延びるように形成されている。すなわち、左側筒状部８の外周面は、ケース４の内部空間１０に面して配置されている。

各筒状部６，８の一部は、ジョイントシャフト３６，３８の外周面を囲むように配置されており、筒状部６，８の内周面とジョイントシャフト３６，３８の外周面との間には、ケース４内のオイルが外部へ漏れるのを防止するための例えばゴムからなるシール部材５４，５６が介装されている。

また、各筒状部６，８の内周面とデフケース２２のシャフト挿通部３２，３４の外周面との間には、転がり軸受４０，４２が介装されている。転がり軸受４０，４２の具体的構成については後述する。

さらに、各筒状部６，８の内周面とデフケース２２のシャフト挿通部３２，３４における軸方向先端部の外周面との間には、シムプレート５０，５２が介装されている。シムプレート５０，５２は、シャフト挿通部３２とジョイントシャフト３６との摺動面の潤滑に用いられるオイルが軸受４０，４２側へ逃げるのを防止する機能と、軸受４０，４２のスラスト方向の予圧を調整する機能とを有する。具体的には、右側のシムプレート５０として、所定の厚みを有するプレートを使用し、左側のシムプレート５２として、厚みの異なる複数種類のプレートの中から適切な厚みを有するプレートを選択して使用することで、軸受４０，４２のスラスト方向の予圧が調整される。

また、各筒状部６，８には、鉄系合金からなる外側環状部材６０，６２が外嵌されている。これにより、各筒状部６，８は、外側環状部材６０，６２と転がり軸受４０，４２とにより径方向の両側から挟み込まれた状態となっている。外側環状部材６０，６２の取付けは、該外側環状部材６０，６２の内側にケース４の筒状部６，８を圧入するだけで簡単に行うことができる。特に、右側の外側環状部材６０は、ケース４の外部空間１２に配設されるため、右側の外側環状部材６０への右側筒状部６の圧入をケース４の組み立て完了後に行うことができ、組み立て性の向上に貢献している。

図２を参照しながら、転がり軸受４０，４２及びその周辺の構造について詳細に説明する。なお、ここでは、図２に示される右側の転がり軸受４０及びその周辺の構造について説明するが、左側の転がり軸受４２及びその周辺の構造も同様である。

図２に示すように、本参考実施形態において、転がり軸受４０は、インナレース４４とアウタレース４６との間に複数の円錐状のコロ（転動体）４８が介装されてなるテーパローラベアリングである。インナレース４４及びアウタレース４６は鉄系合金で構成されている。

転がり軸受４０は、スラスト方向およびラジアル方向にそれぞれ適当な大きさの予圧がかけられた状態で設置されており、これにより、インナレース４４とアウタレース４６との隙間が適切な幅に設定され、該隙間においてコロ４８が適切に転動できるようになっている。

ところが、車両の走行等に伴い変速ユニット２の各部の温度が上昇すると、軸受４０にかかる圧力は変化する。特に、従来は、ケース４が、熱膨張率が比較的高いアルミニウム系合金からなるため、熱膨張によりケース４の筒状部６の内径が拡大することで、軸受４０にかかる軸方向の締め付け力が弱まる問題があった。

この点に関して、本参考実施形態では、ケース４の筒状部６が、ケース４よりも熱膨張し難い鉄系合金製の外側環状部材６０によって外側から締め付けられているため、温度上昇に伴う筒状部６の熱膨張を確実に抑制することができる。

また、筒状部６の径方向外側への膨張が抑制されることによる反力として、アウタレース４６を内方へ締め付ける力が発生する。そのため、筒状部６にアウタレース４６を圧入する当初の圧入量（予圧）を大きくしておかなくても、高温時、径方向外側からアウタレース４６にかかる圧力の低下を十分に抑制することができる。よって、温度に関わらず、アウタレース４６とインナレース４４との隙間を適切な大きさに維持し、該隙間におけるコロ４８の転動を良好に維持することができる。したがって、転がり軸受４０のノイズ発生防止および長寿命化に貢献することができる。

図１に示すように、左側の軸受４２に関しても、外側環状部材６２による外側からの締め付けにより左側筒状部８の熱膨張が抑制され、この膨張抑制による反力により軸受４２のアウタレースが内方へ締め付けられるため、同様の効果を得ることができる。

［本発明の実施形態］
図３を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態の基本的な構成は第１の参考実施形態と同様であり、図３では、第１の参考実施形態と同様の機能を有する部材には図１と同じ符号を付しており、同符号を付した部材の説明は省略する。

本実施形態では、左側の外側環状部材７２の構成が第１の参考実施形態と異なる。本実施形態に係る左側の外側環状部材７２は、ケース４の左側筒状部８の熱膨張を抑制する機能に加えて、該左側筒状部８の周囲の空間を利用して、ケース４内の作動油を整流する機能を有する。

具体的に、外側環状部材７２は、左側筒状部８の外周面に当接する当接部７４と、ケース４内の作動油を整流するために当接部７４から径方向外側へ張り出して設けられたバッフルプレート部７６とを有する。バッフルプレート部７６は、リングギヤ２４の近傍に配設されている。そのため、ケース４内においてリングギヤ２４周辺に向かって流れる作動油を、外側環状部材７２のバッフルプレート部７６によってある程度堰き止めることができる。よって、過剰な作動油の流れ込みによるリングギヤ２４の回転効率の低下を防止することができ、燃費の向上に貢献することができる。

［第２の参考実施形態］
図４を参照しながら、第２の参考実施形態について説明する。なお、図４では第１の参考実施形態と同様の機能を有する部材には図１と同じ符号を付しており、同符号を付した部材の説明は省略する。

第２の参考実施形態では、右側の外側環状部材８０の構成が第１の参考実施形態と異なる。第２の参考実施形態に係る右側の外側環状部材８０は、ケース４の右側筒状部６の熱膨張を抑制する機能に加えて、該右側筒状部６の周囲の空間を利用して、ケース４の外部空間１２に配置された熱源８８からの熱伝達を遮断する機能を有する。

この熱源８８としては、例えば、デファレンシャル装置２０の近傍に配設された排気管または排気浄化触媒等が挙げられる。

具体的に、外側環状部材８０は、右側筒状部６の外周面に当接する当接部８２と、熱源８８からの熱伝達を遮断するために軸方向に関して右側筒状部６の先端よりも突出するように当接部８２から延設されてなる遮熱部８４とを有する。第２の参考実施形態において、遮断部８４は、当接部８２から内径および外径を一定の大きさに維持したまま軸方向に延設されているが、当接部８２から内径および／または外径を変化させながら軸方向に延設されるようにしてもよい。

このように、外側環状部材８０は遮熱部８４を有するため、ケース４外の熱源８８からの熱を遮熱部８４により遮断して、シール部材５４等、ケース４内に設けられた耐熱性の低い種々の部品を熱害から保護することができる。

［第３の参考実施形態］

図５を参照しながら、第３の参考実施形態について説明する。なお、図５では第１の参考実施形態と同様の機能を得得する部材には図１と同じ符号を付しており、同符号を付した部材の説明は省略する。

第３の参考実施形態では、右側の外側環状部材９０の構成が第１の参考実施形態と異なる。第３の参考実施形態に係る右側の外側環状部材９０は、ケース４の右側筒状部６の熱膨張を抑制する機能に加えて、該右側筒状部６の周囲の空間を利用して、ケース４の外部空間１２に配置された周辺部品１００を支持する機能を有する。

この周辺部品１００としては、例えば、デファレンシャル装置２０の近傍を通るように配設される種々のハーネス又はパイプ等が挙げられる。

具体的に、外側環状部材９０は、右側筒状部６の外周面に当接する当接部９２と、周辺部品１００を支持するために当接部９２から軸方向に延設されてなる周辺部品支持部９４とを有する。第３の参考実施形態において、周辺部品支持部９４は、当接部９２から内径および外径を一定の大きさに維持したまま軸方向に延設されているが、当接部９２から内径および／または外径を変化させながら軸方向に延設されるようにしてもよい。

第３の参考実施形態において、周辺部品支持部９４は、結束部材９８を介して周辺部品１００を支持可能となっており、周辺部品支持部９４には、結束部材９８を取り付けるための取付穴９６が形成されている。

ただし、周辺部品支持部９４により周辺部品１００を支持するための構成はこれに限定されるものでなく、周辺部品１００の構成に応じて適宜変更可能である。

このように、外側環状部材９０は、周辺部品支持部９４において周辺部品１００を支持することができるため、周辺部品１００の配置に関して利便性の向上を図ることができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、本発明を差動装置に適用する場合について説明したが、本発明は、差動装置以外の種々の変速機にも等しく適用することができる。

また、上述の実施形態では、変速ユニット２のケース４がアルミニウム系材料からなる場合について説明したが、本発明は、マグネシウム系材料からなるケースを使用する場合にも等しく適用することができる。

さらに、上述の実施形態では、転がり軸受としてテーパローラベアリング４０，４２を用いる場合について説明したが、本発明は、ボールベアリング等のテーパローラベアリング以外の転がり軸受を使用する場合にも等しく適用することができる。

以上のように、本発明によれば、アルミニウム系またはマグネシウム系の材料からなるケースと、該ケースの筒状部に圧入される転がり軸受とを備えた変速機において、該変速機の生産性を良好に維持しつつ、前記圧入により転がり軸受にかかる締め付け力を温度に関わらず適切に維持することが可能となるから、この種の変速機の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

２変速ユニット
４変速ユニットのケース
６，８ケースの筒状部
１０ケースの内部空間
１２ケースの外部空間
１８変速機構
２０デファレンシャル装置（差動装置）
２２デフケース
２４リングギヤ
４０，４２転がり軸受
４４インナレース
４６アウタレース
４８コロ（転動体）
６０，６２，８０，９０外側環状部材
８２当接部
８４遮熱部
９２当接部
９４周辺部材支持部

Claims

所定の軸心を中心として回転可能に設けられた回転部材と、該回転部材の外周面を囲むように配置される筒状部を有し且つアルミニウム系材料またはマグネシウム系材料からなるケースと、前記回転部材の外周面と前記筒状部の内周面との間に介装された転がり軸受とを備え、該転がり軸受は、インナレースとアウタレースとの間に複数の転動体が介装されて構成され、前記アウタレースが鉄系材料からなる変速機であって、
前記筒状部に、鉄系材料からなる外側環状部材が外嵌されており、
該外側環状部材は、前記ケースの内部空間に配設され、
該外側環状部材は、前記筒状部の外周面に当接する当接部と、前記ケース内の作動油を整流するために前記当接部から径方向外側へ張り出して設けられたバッフルプレート部とを有することを特徴とする変速機。
前記回転部材は、径方向外側にリングギヤを有するデフケースであり、
前記バッフルプレート部は、前記リングギヤの近傍に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の変速機。