JP2017137896A - 転がり軸受の固定支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】固定輪とハウジングの間でのクリープの発生を抑制すると共に、作業性を向上させる。
【解決手段】歯車を備える回転軸を、転がり軸受ＢＢの固定輪ＢoをハウジングＨに固定して回転自在に支持する転がり軸受の固定支持構造であって、歯車は、他の回転軸に備えられる他の歯車と噛合部Ｘにおいて噛み合い、ハウジングＨには、転がり軸受の固定輪との嵌め合い面Ｈiのうち、噛合部Ｘから作用する反力荷重を受ける部位に、周方向に延び、嵌め合い面の全周の長さより短い周溝Ｍが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用トランスミッション、トランスアクスル等の動力伝達装置に用いられる転がり軸受の固定支持構造に関する。

転がり軸受は、一般に、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に配置された複数のボール又はころなどの転動体とを備え、固定輪としての外輪がハウジングに支持固定されて、内輪に連結された回転軸を回転自在に支持している。そして、ハウジングへの組付けを容易にするために、通常、外輪はハウジングに対してすきま嵌めになっている。このように外輪とハウジングとがすきま嵌めに設定されているため、エンジン振動や、高速回転する回転軸のアンバランス荷重が大きい場合等にその荷重が外輪に作用することにより、固定輪である外輪とハウジングとの間でクリープが発生することが知られている。

そこで、従来、このような固定輪としての外輪とハウジングの間でクリープが発生することを防止ないしは抑制するため、外輪の外周面に周方向に延在する半周より短い周溝を設け、この周溝に油を供給する油供給路を設けた転がり軸受の固定支持構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−０１９７３８号公報

ところで、かかる転がり軸受によって回転自在に支持される回転軸においては、回転軸に設けられた駆動歯車に噛み合う被駆動歯車を備え、駆動歯車から伝達されるトルクが被駆動歯車を介して伝達される他の回転軸が存在する。このような場合、相互に噛み合う歯車を備える回転軸においては、駆動歯車と被駆動歯車とが噛み合う噛合部に作用するトルク荷重の反力荷重が回転軸に作用し、この反力荷重はさらに回転軸を支持している転がり軸受にも及ぶことになる。この結果、転がり軸受の転動体が固定輪である外輪を弾性変位させることからクリープが発生するおそれがある。

そこで、このようなクリープが発生することを防止するため、上記特許文献１に提案されている、外輪の外周面に周方向に延在する半周より短い周溝を設けた転がり軸受を用いることが考えられる。

しかしながら、上記特許文献１に提案されている転がり軸受の場合には、外輪の外周面に設けられた周溝の位置と、転がり軸受が支持する回転軸が転がり軸受を径方向に押し付ける反力荷重の作用位置とが一致しない場合があり、クリープ発生抑制性能が十分に発揮されないことがあった。また、転がり軸受の組み付けの際に反力荷重の作用位置と周溝の位置との位置合わせが困難であり、作業性が劣るという問題があった。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、固定輪とハウジングの間でのクリープの発生を抑制すると共に作業性を向上させる転がり軸受の固定支持構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る転がり軸受の固定支持構造の一形態は、
歯車を備える回転軸を、転がり軸受の固定輪をハウジングに固定して回転自在に支持する転がり軸受の固定支持構造であって、
前記歯車は、他の回転軸に備えられる他の歯車と噛合部において噛み合い、
前記ハウジングには、前記転がり軸受の固定輪との嵌め合い面のうち、前記噛合部から作用する反力荷重を受ける部位に、周方向に延び、前記嵌め合い面の全周の長さより短い周溝が形成されていることを特徴とする。

上記の本発明に係る転がり軸受の固定支持構造の一形態によれば、ハウジングの転がり軸受の固定輪との嵌め合い面のうち、噛合部から作用する反力荷重を受ける部位に、周方向に延び、嵌め合い面の全周の長さより短い周溝が形成されているので、噛合部から高い反力荷重が及ぼされたとしても、この周溝が逃げ溝として作用し、固定輪とハウジングとの間でのクリープの発生が確実に抑制されるという効果を奏する。

また、ハウジングに周方向に延び、嵌め合い面の全周の長さより短い周溝が形成されるので、反力荷重の入力位置から周溝の位置及び形状が明確に確定可能であり、転がり軸受の組み付けの方向（回転位置）を気にすることなく、組み付けが可能であり作業性が向上する。さらに、転がり軸受が万が一回転したとしても、周溝が形成されている位置と反力荷重を受ける部位との相対位置は変わらないので、効果的にクリープ現象を抑制できる。

本発明の一実施形態による転がり軸受の固定支持構造の基本構成の一部を示す半断面図である。 図１に示した転がり軸受の固定支持構造の側断面説明図である。 本発明に係る転がり軸受の固定支持構造が適用可能な動力伝達装置の一例を示すスケルトン図である。 本発明に係る転がり軸受の固定支持構造が適用され組み込まれた動力伝達装置の一部分を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による転がり軸受の固定支持構造の基本構成を示す半断面図であり、ＢＢは転がり軸受である。この転がり軸受ＢＢは、例えば軸受鋼で形成された内輪Ｂiと、例えば軸受鋼で形成された外輪Ｂoと、内輪Ｂiと外輪Ｂoとの間に配置された複数の転動体である鋼、セラミックス等からなるボールＢｓとを備えている。Ｂhは複数のボールＢｓを周方向に一定間隔をあけて保持する保持器である。また、Ｂpは内輪Ｂiと外輪Ｂoとの間でボールＢｓの外側に位置された芯金付きの防塵用ゴムシールである。

また、Ｈは転がり軸受ＢＢの外輪Ｂoが嵌合されて支持される、例えばアルミ合金製のハウジングである。このハウジングＨにおける転がり軸受ＢＢの外輪Ｂoとの内周面、換言すると、嵌め合い面Ｈiには、以下に詳述するように、周方向に延びる逃げ溝としての周溝Ｍが形成されている。

すなわち、周溝Ｍは、図２に示すように、噛合部Ｘからの反力荷重を受ける部位に対応して中央部が規定され、そこから周方向に延びる周溝として形成されている。具体的には、ハウジングＨの嵌め合い面Ｈiを画成するハウジング穴の（Ｏ１を中心とする）半径Ｒ１よりも小さい（Ｏ２を中心とする）半径Ｒ２で、例えばハウジング穴の加工と同じボーリング加工によって形成されている。したがって、周溝Ｍは、図１に示すように、ボールＢｓが転動する軌道面の幅ｗaよりも狭い溝幅ｗbを有し、図２に示すように、中央部における最大深さがｄで端部にいくに従い次第に浅くなる断面三日月形状を有している。この形状の周溝Ｍは、上述のように、ハウジング穴の加工と同じボーリング加工によって形成されるので、加工が容易で加工コストが少なくて済む。

周溝Ｍの周方向長さＬは、半径Ｒ１のハウジング穴の全周長さ（２πＲ１）の１/４程度（換言すると、約９０°の夾角αに対応する周方向長さ）である。なお、周溝Ｍの最大深さｄ及び周方向長さＬは、転がり軸受ＢＢが設けられる部位が受ける噛合部Ｘからの反力荷重の大きさに応じて設定される。すなわち、図２に矢印で示すように、噛合部Ｘからの反力荷重（Ｎ）は、ハウジング穴の中心Ｏ１を通り噛合部Ｘの反対側（周方向で１８０°ずれた部位）に作用する。反力荷重は中央部付近で最大であり、この反力荷重による外輪Ｂoの弾性変形量（ｍｍ）は、図２の下側に示すように、中央部で最大値をとる対称山形である。本実施形態では、中央部における最大深さｄが、この中央部での最大弾性変形量以下に設定されている。なお、周溝Ｍの周方向長さＬは、４５°〜１８０°の範囲に対応する周方向長さに設定されてもよい。さらに、周溝Ｍの側面が嵌め合い面Ｈiと交わる縁部Ｍe（図１参照）には、応力集中を避けるために面取りが施されるのが好ましい。

上記の実施形態によれば、ハウジングＨの転がり軸受の外輪Ｂoとの内周面、すなわち、嵌め合い面Ｈiのうち、噛合部Ｘからの反力荷重を受ける部位に、周方向に延びる周溝Ｍが形成されているので、噛合部Ｘから高い反力荷重が及ぼされたとしても、この周溝が逃げ溝として作用し、固定輪とハウジングとの間でのクリープの発生が確実に抑制される。

ここで、本発明に係る転がり軸受の固定支持構造が適用される動力伝達装置の一例を図３のスケルトン図を参照して説明する。

図３は、例えばハイブリッド車両用駆動装置に用いられる、エンジンＥの動力を駆動輪ＤＷに伝達する動力伝達装置であるトランスアクスル１００のスケルトン図であり、
トランスアクスル１００は、その筺体である不図示のハウジング内に互いに平行な４つの回転軸心（Ｃ１〜Ｃ４）を備えて構成されている。第１軸心Ｃ１はエンジンＥの回転軸心と一致しており、第１軸心Ｃ１上には、インプットシャフト１１４、動力分配機構１２８、及び第１電動機ＭＧ１の第１ロータ回転軸１１６が回転可能に支持されている。第２軸心Ｃ２上には、カウンタ回転軸１１８が回転可能に配置されている。第３軸心Ｃ３上には、動力伝達回転軸１２０及び第２電動機ＭＧ２の第２ロータ回転軸１２２が回転可能に支持されている。また、第４軸心Ｃ４上には、差動歯車装置であるデフギヤ１２４が回転可能に支持されている。

インプットシャフト１１４の外周側には、ダンパ装置１２６、及び遊星歯車装置から成る動力分配機構１２８が配置されている。ダンパ装置１２６は、エンジンＥから伝達されるトルク変動を吸収する機能を有し、そのエンジンＥとインプットシャフト１１４との間に動力伝達可能に介挿されている。ダンパ装置１２６の外周部が、エンジンＥのクランクシャフト１３２に連結されている円盤状のフライホイールにボルトによって締結され、ダンパ装置１２６の内周部がインプットシャフト１１４の軸方向の一端にスプライン嵌合されている。

動力分配機構１２８は、第１軸心Ｃ１回りに回転可能なサンギヤＳと、外周側に配置されるリングギヤＲと、それらサンギヤＳ及びリングギヤＲと噛み合うピニオンギヤＰＧを自転及び公転可能に支持するキャリヤＣＡとから主に構成されている。サンギヤＳはスプライン嵌合によって第１電動機ＭＧ１の第１ロータ回転軸１１６に相対回転不能に連結され、キャリヤＣＡはインプットシャフト１１４から径方向に伸びる鍔部１１４ａに相対回転不能に接続されている。また、リングギヤＲは、後述するカウンタードライブギヤ１３８が形成されている複合ギヤ軸１４０の内周部に一体的に形成されている。従って、リングギヤＲの回転は、カウンタードライブギヤ１３８に伝達される。

複合ギヤ軸１４０は、軸方向の両端に配置されている第１軸受１４２及び第２軸受１４６を介してハウジングに第１軸心Ｃ１の回りに回転可能に支持されている。また、第１ロータ回転軸１１６は、第３軸受１４８及び第４軸受１５０を介してハウジングに第１軸心Ｃ１の回りに回転可能に支持されている。

第１ロータ回転軸１１６の外周側には、第１電動機ＭＧ１が配置されている。第１電動機ＭＧ１は、ステータ１５２、ロータ１５４、及びステータ１５２から軸方向に突き出るコイルエンド１５６を主に備えて構成されている。第１電動機ＭＧ１はモータ機能と発電機能とを有する所謂モータジェネレータである。その第１電動機ＭＧ１のステータ１５２は、ボルトによってハウジングに回転不能に固定されている。ロータ１５４の内周部は、第１ロータ回転軸１１６に相対回転不能に固定されている。従って、第１電動機ＭＧ１の回転が第１ロータ回転軸１１６に伝達される。

第２軸心Ｃ２上に配置されているカウンタ回転軸１１８は、軸方向の両端に配置されている第５軸受１６０及び第６軸受１６２を介してハウジングに第２軸心Ｃ２の回りに回転可能に支持されている。

カウンタ回転軸１１８の軸方向においてエンジンＥ側（図３において右側）には、複合ギヤ軸１４０に形成されているカウンタードライブギヤ１３８、及び後述するリダクションギヤ１７２の各々と噛み合うカウンタードリブンギヤ１６４が設けられている。また、カウンタ回転軸１１８の軸方向において図２の左側には、デフギヤ１２４のデフケースに連結されているデフリングギヤ１６５と噛み合うデフドライブギヤ１６６が形成されている。

第３軸心Ｃ３上に配置されている動力伝達回転軸１２０は、第２電動機ＭＧ２に連結されており、第７軸受１６８及び第８軸受１７０を介してハウジングに第３軸心Ｃ３の回りに回転可能に支持されている。

動力伝達回転軸１２０には、カウンタードリブンギヤ１６４と噛み合うリダクションギヤ１７２が形成されている。また、動力伝達回転軸１２０の軸方向において図３の左側の端部が、第２ロータ回転軸１２２に相対回転不能にスプライン嵌合されている。第２ロータ回転軸１２２は、第９軸受１７４及び第１０軸受１７６を介してハウジングに第３軸心Ｃ３の回りに回転可能に支持されている。

第２ロータ回転軸１２２の外周側には、動力源として機能する第２電動機ＭＧ２が配置されている。第２電動機ＭＧ２は、ステータ１７８、ロータ１８０、及びステータ１７８から軸方向に突き出るコイルエンド１８２を主に備えて構成されている。第２電動機ＭＧ２は、第１電動機ＭＧ１と同様に、モータ機能と発電機能とを有する所謂モータジェネレータである。その第２電動機ＭＧ２のステータ１７８は、ボルトによって
ハウジングに回転不能に固定されている。ロータ１８０の内周部は、第２ロータ回転軸１２２に相対回転不能に固定されている。従って、第２電動機ＭＧ２の回転が第２ロータ回転軸１２２に伝達される。また、第２ロータ回転軸１２２は動力伝達回転軸１２０にスプライン嵌合されていることから、第２ロータ回転軸１２２すなわち第２電動機ＭＧ２の回転がリダクションギヤ１７２に伝達される。

なお、デフギヤ１２４の具体的な構造及び作動は公知であるため、その詳細な説明は省略するが、デフリングギヤ１６５が連結されデフギヤ１２４を収容するデフケースは、その両側で第１１転がり軸受１８４及び第１２転がり軸受１８６を介してハウジングに第４軸心Ｃ４の回りに回転可能に支持されている。ここで、デフドライブギヤ１６６と噛み合うデフリングギヤ１６５が別体で示す図として記載されているのは、第１軸心Ｃ１〜第４軸心Ｃ４が、実際には一平面上に配置されていないためである。

次に、本発明の一実施形態による転がり軸受の固定支持構造が適用されて組み込まれた動力伝達装置について、図４を参照してさらに説明する。図４は、図３におけるスケルトン図に対して、転がり軸受が固定支持されるハウジングの構成を符合１１０として加えて示す一部断面図である。図４おいては、上述の動力伝達装置としてのトランスアクスル１００における軸心Ｃ２及びＣ３に対応する部位の一部分が示されている。

図示の実施形態では、歯車としてのリダクションギヤ１７２を備える回転軸であるリダクションシャフト１２０が、第７転がり軸受１６８及び第８転がり軸受１７０を介してハウジング１１０に回転自在に支持されている。そして、このリダクションギヤ１７２に他の歯車であるカウンタードリブンギヤ１６４が噛合部Ｘにおいて噛み合い、カウンタードリブンギヤ１６４を備える他の回転軸であるカウンターシャフト１１８が、第５転がり軸受１６０及び第６転がり軸受１６２を介してハウジング１１０に回転自在に支持されている。なお、このカウンターシャフト１１８には、カウンタードリブンギヤ１６４以外に上述のデフリングギヤ１６５と噛み合うデフドライブギヤ１６６が設けられている。

そして、この図示の実施形態においては、リダクションギヤ１７２とカウンタードリブンギヤ１６４との噛合部Ｘとリダクションシャフト１２０の回転中心（すなわち、軸心C３）とを含む平面内において、噛合部Ｘに対して回転中心を挟んで反対側の部位（図４において矢印で示されている）のハウジング１１０の内周面に周溝Ｍが設けられている。より詳しくは、第７転がり軸受１６８及び第８転がり軸受１７０のそれぞれの固定輪である外輪１６８Ｂo及び１７０Ｂoとのハウジング嵌め合い面Hiにそれぞれ周溝Ｍが設けられている。

この実施の形態によれば、ハウジング１１０の嵌め合い面Ｈiのうち、噛合部Ｘからの反力荷重を受ける部位である第７転がり軸受１６８及び第８転がり軸受１７０のそれぞれの固定輪である外輪１６８Ｂo及び１７０Ｂoとのハウジング嵌め合い面Hiにそれぞれ周溝Ｍが設けられているので、噛合部Ｘから高い反力荷重が及ぼされたとしても、この周溝Ｍが逃げ溝として作用し、外輪とハウジングの間でのクリープの発生が確実に抑制される。

なお、上述の別の実施形態として、例えば図４に示すような、この周溝Ｍに油を供給する油供給路Oｓが設けられてもよい。この別の実施形態によれば、油供給路Oｓを介して周溝Ｍ内に油が供給され、そこにある程度の油が保持されるので、油膜切れが発生し易い高荷重部位での油の供給と保持が可能となり、クリープを抑制するのみならず耐久性にも優れたものとなる。

以上、本発明に係る転がり軸受の固定支持構造が、図３のスケルトン図で示されたトランスアクスル１００において、カウンタードリブンギヤ１６４を備えるカウンターシャフト１１８とカウンタードリブンギヤ１６４に噛み合うリダクションギヤ１７２を備えるリダクションシャフト１２０をそれぞれ含む軸心Ｃ２及びＣ３に対応する部位における転がり軸受に関連して適用された動力伝達装置について説明したが、本発明に係る転がり軸受の固定支持構造は、他の部位にも適用できることは言うまでもない。例えば、デフドライブギヤ１６６を備えるカウンターシャフト１１８とデフドライブギヤ１６６に噛み合うデフリングギヤ１６５が連結されるデフケースをそれぞれ含む軸心Ｃ２及びＣ４に対応する部位や、カウンタードライブギヤ１３８を備える複合ギヤ軸１４０とカウンタードライブギヤ１３８に噛み合うカウンタードリブンギヤ１６４を備えるカウンターシャフト１１８をそれぞれ含む軸心Ｃ１及びＣ２に対応する部位において、歯車の噛み合いに起因して反力荷重が作用する箇所に適用され得る。

さらに、本発明に係る転がり軸受において、転動体は、ボールに限られることなく「ころ」の場合にも適用可能である。

ＢＢ 転がり軸受
Ｂi 内輪
Ｂo 外輪
Ｂs ボール
Ｂh 保持器
Ｈ ハウジング
Ｈi 内周面（嵌め合い面）
Ｍ 周溝
Ｘ 噛合部

Claims (1)

1. 歯車を備える回転軸を、転がり軸受の固定輪をハウジングに固定して回転自在に支持する転がり軸受の固定支持構造であって、
   前記歯車は、他の回転軸に備えられる他の歯車と噛合部において噛み合い、
   前記ハウジングは、前記転がり軸受の固定輪との嵌め合い面のうち、前記噛合部から作用する反力荷重を受ける部位に、周方向に延び、前記嵌め合い面の全周の長さより短い周溝が形成されていることを特徴とする転がり軸受の固定支持構造。

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