JP6740936B2 - Bearing lubrication structure - Google Patents
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Description
本発明は、内輪が固定軸物に対してすきまばめとなり、かつ外輪が回転体に対して締まり嵌めとなった転がり軸受の潤滑構造に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lubrication structure for a rolling bearing in which an inner ring is a clearance fit with respect to a fixed shaft and an outer ring is an interference fit with a rotating body.
車両に搭載されるエンジンやモーターなどの原動機と駆動輪との間に配される動力伝達装置には、通常、多数の歯車が転がり軸受と共に組み込まれている。このうち、ハウジングに形成されたボス部に転がり軸受を介して歯車が取り付けられる構造を持つ部分では、転がり軸受の外輪をしまりばめにて歯車に圧入するようにしている。しかしながら、転がり軸受の内輪に関しては、ハウジングを構成する材料、一般的にはアルミニウム合金と、転がり軸受の内輪を構成する材料、一般的には鋼との線膨張率の相違によって生ずる悪影響に対して配慮する必要がある。このような場合、通常は転がり軸受の内輪をハウジングのボス部に対してすきまばめにて装着しており、転がり軸受の内輪とハウジングのボス部との間に発生するクリープ現象に対処する必要がある。 A power transmission device arranged between a prime mover such as an engine or a motor mounted on a vehicle and a drive wheel usually incorporates a large number of gears together with rolling bearings. Among them, in a portion having a structure in which a gear is attached to a boss formed on a housing via a rolling bearing, an outer ring of the rolling bearing is press-fitted into the gear by an interference fit. However, regarding the inner ring of the rolling bearing, against the adverse effect caused by the difference in linear expansion coefficient between the material forming the housing, generally an aluminum alloy, and the material forming the inner ring of the rolling bearing, generally steel. Need to be considered. In such a case, the inner ring of the rolling bearing is usually mounted with a clearance fit to the boss of the housing, and it is necessary to deal with the creep phenomenon that occurs between the inner ring of the rolling bearing and the boss of the housing. There is.
特許文献1は、上述した問題に対処した技術を開示しており、ハウジングのボス部の外周面か、あるいはこのボス部にすきまばめにて嵌合される転がり軸受の内周面に、内側層と、この内側層に重ねられる外側層とを形成している。内側層は、Zr,Ti,Siの少なくとも1つの酸化物または水酸化物からなり、外側層は、フッ素重合体や二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤からなる。 Patent Document 1 discloses a technique for dealing with the above-mentioned problem, and an inner side is formed on an outer peripheral surface of a boss portion of a housing or on an inner peripheral surface of a rolling bearing fitted to the boss portion by a clearance fit. Forming a layer and an outer layer overlying the inner layer. The inner layer is made of at least one oxide or hydroxide of Zr, Ti, Si, and the outer layer is made of a solid lubricant such as a fluoropolymer or molybdenum disulfide.
特許文献1に開示された従来の方法では、ハウジングのボス部の外周面や転がり軸受の内周面に固定潤滑剤層を含むコーティングを施す必要があり、そのための部品コストが増大する。 In the conventional method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to apply a coating containing a fixed lubricant layer to the outer peripheral surface of the boss portion of the housing and the inner peripheral surface of the rolling bearing, which increases the component cost.
一方、車両の加速や減速に伴って動力伝達装置の一部を構成する歯車群の回転駆動方向が変化すると、すきまばめにてハウジングのボス部に転がり軸受を介して支持された歯車に作用するラジアル荷重の方向も変動する。この際に発生する歯車の過渡的なクリープ挙動により、ハウジングのボス部の外周面や転がり軸受の内輪の内周面が摩耗する。このため、ハウジングのボス部の外周面や転がり軸受の内周面に固定潤滑剤層を含むコーティングを施していても、クリープの発生によってコーティングが次第に損耗してしまう。この結果、転がり軸受の寿命に伴う交換よりも先に、ハウジングの交換が必要となり、ランニングコストの増大を招いてしまう。 On the other hand, when the rotational drive direction of the gear group that forms part of the power transmission device changes with the acceleration and deceleration of the vehicle, it acts on the gear supported by the boss of the housing via the rolling bearing due to the clearance fit. The direction of the radial load is also changed. Due to the transient creep behavior of the gears generated at this time, the outer peripheral surface of the boss portion of the housing and the inner peripheral surface of the inner ring of the rolling bearing are worn. For this reason, even if the outer peripheral surface of the boss portion of the housing and the inner peripheral surface of the rolling bearing are coated with a fixed lubricant layer, the coating gradually wears due to the occurrence of creep. As a result, the housing needs to be replaced prior to the replacement of the rolling bearing due to its service life, resulting in an increase in running cost.
本発明の目的は、ハウジングのボス部と転がり軸受の内輪との間にクリープ現象が発生しても、ハウジングのボス部の外周面や転がり軸受の内輪の内周面にコーティングを施さずとも、これらの損耗を抑制することができる動力伝達装置を提供することにある。 It is an object of the present invention, even if a creep phenomenon occurs between the boss portion of the housing and the inner ring of the rolling bearing, without coating the outer peripheral surface of the boss portion of the housing or the inner peripheral surface of the inner ring of the rolling bearing, An object of the present invention is to provide a power transmission device capable of suppressing such wear.
本発明は、相互に噛み合う一対の歯車を収容するハウジングと、このハウジングの壁面から突出する円形のボス部と、一方の前記歯車にしまりばめにて外輪が嵌合され、かつ内輪が前記ボス部にすきまばめにて嵌合される転がり軸受とを具えた動力伝達装置であって、前記ボス部の中心軸線と平行であって、このボス部の中心軸線から垂直上方に伸びる幾何学的平面と、前記ボス部の中心軸線から前記一対の歯車の噛み合い点側へ水平に伸びる幾何学的平面とで囲まれた前記ボス部の外周面の領域に当該ボス部の長手方向に沿って形成される凹部と、前記内輪の一端面が当接する前記ハウジングの壁面に形成され、この壁面に付着する潤滑油を前記凹部へと導くための潤滑油誘導部とを具えたことを特徴とするものである。 According to the present invention, a housing that accommodates a pair of gears that mesh with each other, a circular boss portion that projects from a wall surface of the housing, an outer ring is fitted to one of the gears by a tight fit, and an inner ring is the boss. A power transmission device comprising a rolling bearing fitted to the boss by a clearance fit, wherein the geometrical structure is parallel to the central axis of the boss and extends vertically upward from the central axis of the boss. Formed along the longitudinal direction of the boss portion in the region of the outer peripheral surface of the boss portion surrounded by a plane and a geometrical plane extending horizontally from the central axis of the boss portion toward the meshing point side of the pair of gears. And a lubricating oil guide portion that is formed on a wall surface of the housing with which one end surface of the inner ring abuts and that guides lubricating oil adhering to the wall surface to the recess portion. Is.
本発明においては、ハウジング内でかき上げられた潤滑油の一部がハウジングの壁面に付着し、この壁面を伝って潤滑油誘導部から凹部へと導かれる。そして、歯車が回転することによって凹部に導かれた潤滑油は、ボス部と転がり軸受の内輪との嵌め合い隙間に確実に引き込まれる。 In the present invention, part of the lubricating oil scraped up in the housing adheres to the wall surface of the housing and is guided along the wall surface to the recess from the lubricating oil guide portion. Then, the lubricating oil guided to the concave portion by the rotation of the gear is reliably drawn into the fitting gap between the boss portion and the inner ring of the rolling bearing.
本発明の動力伝達装置によると、歯車の回転に伴ってハウジング内でかき上げられた潤滑油の一部がハウジングの壁面を伝って潤滑油誘導部から凹部へと導かれ、この潤滑油をボス部と転がり軸受の内輪との隙間に確実に供給することができる。この結果、転がり軸受にクリープが発生したとしても、ハウジングのボス部や、転がり軸受の内輪の内周面の損耗を抑制することが可能である。 According to the power transmission device of the present invention, a part of the lubricating oil scraped up in the housing due to the rotation of the gear is guided along the wall surface of the housing to the recess from the lubricating oil guiding portion, and the lubricating oil is bossed. It is possible to reliably supply the clearance between the portion and the inner ring of the rolling bearing. As a result, even if creep occurs in the rolling bearing, it is possible to suppress wear of the boss portion of the housing and the inner peripheral surface of the inner ring of the rolling bearing.
本発明による動力伝達装置をハイブリッド車両に応用した一実施形態について、図1〜図4を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の精神に帰属するあらゆる動力伝達装置に対して応用することが可能である。 An embodiment in which the power transmission device according to the present invention is applied to a hybrid vehicle will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and can be applied to any power transmission device belonging to the spirit of the present invention.
本実施形態におけるハイブリッド車両のトランスアクスルケースのハウジングの部分の側面形状を模式的に図1に示し、そのII−II矢視に沿って展開したハウジングの内部構造の一部を図2に示す。 FIG. 1 schematically shows the side surface shape of the housing part of the transaxle case of the hybrid vehicle in the present embodiment, and FIG. 2 shows a part of the internal structure of the housing developed along the line II-II.
本実施形態におけるハイブリッド車両は、原動機として1つの内燃機関、すなわち図示しないエンジンと、図示しない2つの回転電機とを含むが、これに限定されない。原動機が1つのエンジンと1つの回転電機とで構成されるハイブリッド車両であっても、本発明を適用することができる。本実施形態においては、回転電機および/またはエンジンの出力を図示しない駆動輪へと伝達する力行モードと、回転電機を発電機として機能させる回生モードとが車両の運転状態に基づいて切り替えられる。 The hybrid vehicle in the present embodiment includes, as a prime mover, one internal combustion engine, that is, an engine (not shown) and two rotating electric machines (not shown), but is not limited thereto. The present invention can be applied even to a hybrid vehicle in which the prime mover is composed of one engine and one rotating electric machine. In the present embodiment, the power running mode in which the output of the rotating electric machine and/or the engine is transmitted to drive wheels (not shown) and the regenerative mode in which the rotating electric machine functions as a generator are switched based on the operating state of the vehicle.
エンジンおよび2つの回転電機と駆動輪との間には、遊星歯車列10と、図示しない差動装置とを含む動力伝達装置Tが組み込まれている。
A power transmission device T including a
図示しない固定子がトランスアクスルケース20のケーシング21に固定される第1回転電機の回転子軸31の両端部は、ケーシング21に対し回転自在に支持され、この第1回転電機の回転子軸31には、図示しない回転子が取り付けられている。
Both ends of a
エンジンに接続するエンジン出力軸32の基端部は、トランスアクスルケース20のハウジング22に対して回転自在に支持されている。また、第1回転電機の回転子軸31の一端部(図2中、右側)の内側に入り込むエンジン出力軸32の先端部と第1回転電機の回転子軸31との間には軸受33が組み込まれている。これにより、エンジン出力軸32および第1回転電機の回転子軸31は、同軸状をなして相互に相対回転可能である。
The base end portion of the
エンジン出力軸32を同軸状に取り囲む中空の太陽歯車軸11の一端部(図2中、右側)には、太陽歯車部11aが形成され、この太陽歯車軸11の他端部が第1回転電機の回転子軸31の一端部にスプライン嵌合されている。エンジン出力軸32に固定された円板状をなすキャリアー12には、太陽歯車部11aを取り囲むようにエンジン出力軸32の回転軸線と平行にキャリアー12から突出する複数の遊星歯車軸13が固定されている。各遊星歯車軸13には、太陽歯車部11aと噛み合う遊星歯車14がそれぞれ軸受15を介して回転自在に支持されている。これら遊星歯車14を囲むように筒状の太陽歯車軸11と同軸状に配された歯車筒16の内周には、遊星歯車14と噛み合う内歯車部16aが形成されている。歯車筒16は、その長手方向両端部が一対の玉軸受17を介してトランスアクスルケース20のケーシング21の壁面から突出するボス部21aと、ハウジング22の壁面から突出するボス部22aとにそれぞれ回転自在に支持されている。また、歯車筒16の外周面には、図示しない副軸の大歯車41と噛み合う外歯車部16bが形成されている。
A
ハウジング22内に収容される上述した歯車筒16の外歯車部16bおよびこれと噛み合う副軸の大歯車41が本発明における一対の歯車に対応し、これらの部分、すなわち図2中のA−A矢視に沿った断面形状を模式的に図3,図4に示す。なお、ケーシング21に形成された円形、より具体的には円筒状のボス部21aおよび玉軸受17も基本的にこれらと同じ構成である。本発明における転がり軸受としての玉軸受17の外輪17aは、外歯車部16bが形成された歯車筒16の内周面にしまりばめにて嵌合され、その内輪17bはハウジング22に形成された円形、より具体的には円筒状のボス部22aにすきまばめにて嵌合されている。従って、玉軸受17の内輪17bは、外歯車部16bが形成された歯車筒16と共にハウジング22のボス部22aに対し、これらの嵌め合い隙間Gに対応した任意の径方向に微小変位可能である。図3は回生モードにおける状態を表し、図中の矢印Lに示すように、右斜め上方へのラジアル荷重が歯車筒16の外歯車部16bに加わることを示している。これに対し、図4は力行モードにおける状態を表し、図中の矢印Lに示すように、左斜め下方へのラジアル荷重が歯車筒16の外歯車部16bに加わることを示している。このように、回生モード/力行モードの切り替わりに伴って、内輪17bとボス部22aとの嵌め合い隙間Gの最大/最小位置がほぼ逆となるように変化する。
The
ボス部22aの外周面には、その長手方向に沿って凹部23が形成されている。凹部23は、ボス部22aの中心軸線Cと平行かつこの中心軸線Cから垂直上方に伸びる幾何学的平面PVと、ボス部22aの中心軸線Cから外歯車部16bと大歯車41との噛み合い点M側へ水平に伸びる幾何学的平面PHとで囲まれたボス部22aの外周面の領域Zにあればよい。これにより、図3に示す回生モードにて凹部23に滞留する潤滑油Oは、図4に示す力行モードにて凹部23から嵌め合い隙間G(図4中、左下側)へと引き込まれ、この潤滑油Oは回生モードにて図3中、右上側へと押し込まれる。つまり、回生モードと力行モードとの切り替わりの度に内輪17bのラジアル変位に伴うポンプ作用により、凹部23にある潤滑油Oが内輪17bとボス部22aとの嵌め合い隙間Gの全域に亙って導かれることとなる。なお、凹部23をこの領域Zから外してボス部22aの外周面に形成した場合、内輪17bとボス部22aとの嵌め合い隙間Gに潤滑油Oを効率よく供給することができないことに注意されたい。また、凹部23にはそれ自体に潤滑油Oが留まらないように、水平面に対して下向きに傾斜した形状であることが好ましい。また、内輪17bの一端面が当接するハウジング22の座部22bには、ボス部22aよりも大径の座部22bへとハウジング22の壁面を伝って流れ落ちる潤滑油Oを凹部23へと導くための潤滑油誘導部24が形成されている。さらにケーシング21の上端部側から潤滑油誘導部24へと延在するリブをケーシング21の壁面に突出状態で形成することも有効である。
A
図示しない差動装置は、潤滑油Oが密封されたトランスアクスルケース20の下端部に配され、潤滑油Oは重力によってトランスアクスルケース20の下端部の油溜め20aに流れ落ちるようになっている。トランスアクスルケース20のハウジング22とケーシング21とに両端部が回転自在に支持される副軸には、先の歯車筒16の外歯車部16bおよび第2回転電機の図示しない回転子軸の小歯車51と噛み合う大歯車41が取り付けられている。また、この副軸の大歯車41の側方には、差動装置の最終減速歯車61と噛み合う出力歯車42が形成されている。
The differential device (not shown) is arranged at the lower end of the
第2回転電機の回転子軸は、副軸のさらに上方に配され、差動装置のほぼ真上に位置している。先のエンジン出力軸32は、差動装置に対し、副軸よりもさらに前方に配されており、副軸よりも差動装置からさらに離れた位置にあるが、これに限定されない。
The rotor shaft of the second rotating electric machine is arranged further above the counter shaft and is located almost directly above the differential device. The aforementioned
差動装置の最終減速歯車61の回転に伴って油溜め20aにある潤滑油Oが掻き上げられ、これと噛み合う副軸の出力歯車42ならびに歯車筒16の外歯車部16bと副軸の大歯車41との噛み合い部分へと潤滑油Oが供給される。通常、外歯歯車16bおよび大歯車41は、はすば歯車として形成され、これらの歯溝に流れ込む潤滑油Oは、これらの噛み合い点M近傍にてハウジング22の内壁に向けて回転軸線Cと平行な方向に押し出され、同時に噛み合い点Mの上方へと押し出される。この結果、外歯歯車16bおよび大歯車41が回転している限り、これらの噛み合い点Mの近傍に潤滑油Oを留めておくことができ、しかも潤滑油Oの一部をハウジング22の座部22bが形成された壁面へと弾き飛ばすことができる。また、ハウジング22およびケーシング21の上端内壁に付着した潤滑油Oは、ハウジング22およびケーシング21の内壁を伝って流下する。そして、座部22bの周面の上端部に達した潤滑油Oは、それぞれ玉軸受17の内輪17bと外輪17aとの間の鋼球17cの周囲を通って遊星歯車列10の部分に導かれ、これらを潤滑しつつ最終的に油溜め20aへと流下する。
As the
さらに、座部22bの周面の先の領域Z近傍に達した潤滑油Oは、潤滑油誘導部24からボス部22aの凹部23へと導かれ、さらにここから毛細管現象によって内輪17bとボス部22aとの嵌め合い隙間Gへと供給される。また、回生モード/力行モードの切り替わりに伴って凹部23近傍の嵌め合い隙間Gが変化し、凹部23から嵌め合い隙間Gへの潤滑油Oの流出が促進される。さらに、クリープが発生すると、凹部23に導かれる潤滑油Oが内輪17bとボス部22aとの嵌め合い隙間Gへとさらに引き込まれ、内輪17bの内周面やボス部22aの外周面の損耗をより確実に低減させることができる。
Further, the lubricating oil O that has reached the vicinity of the region Z ahead of the peripheral surface of the
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のない構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。 It should be noted that the present invention should be interpreted only from the matters described in the claims, and in the above-described embodiment, in addition to matters described in any changes and modifications included in the concept of the present invention It is possible. That is, all the matters in the above-described embodiment are not intended to limit the present invention, and may be arbitrarily changed according to the use and purpose thereof, including the configuration not directly related to the present invention. It is a thing.
16b 外歯車部
17 玉軸受
17a 外輪
17b 内輪
22 ハウジング
22a ボス部
23 凹部
24 潤滑油誘導部
41 大歯車
C ボス部の中心軸線
M 噛み合い点
O 潤滑油
PV 幾何学的平面
PH 幾何学的平面
T 動力伝達装置
Z 領域
16b
Claims (1)
このハウジングの壁面から突出する円形のボス部と、
一方の前記歯車にしまりばめにて外輪が嵌合され、かつ内輪が前記ボス部にすきまばめにて嵌合される転がり軸受と
を具えた動力伝達装置であって、
前記ボス部の中心軸線と平行であって、このボス部の中心軸線から垂直上方に伸びる幾何学的平面と、前記ボス部の中心軸線から前記一対の歯車の噛み合い点側へ水平に伸びる幾何学的平面とで囲まれた前記ボス部の外周面の領域に当該ボス部の長手方向に沿って形成される凹部と、
前記内輪の一端面が当接する前記ハウジングの壁面に形成され、この壁面に付着する潤滑油を前記凹部へと導くための潤滑油誘導部と
を具えたことを特徴とする動力伝達装置。 A housing that houses a pair of gears that mesh with each other;
A circular boss protruding from the wall surface of this housing,
A power transmission device comprising: a rolling bearing in which one of the gears is fitted with an outer ring by a tight fit and an inner ring is fitted in the boss part by a loose fit,
A geometric plane that is parallel to the central axis of the boss and extends vertically upward from the central axis of the boss, and a geometric plane that horizontally extends from the central axis of the boss to the meshing point side of the pair of gears. A concave portion formed along the longitudinal direction of the boss portion in a region of the outer peripheral surface of the boss portion surrounded by a flat plane,
A power transmission device, comprising: a lubricating oil guide portion formed on a wall surface of the housing with which one end surface of the inner ring abuts and guiding the lubricating oil adhering to the wall surface to the recess.
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