JP2021089058A - 回転体のスラスト受け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】スラストニードルベアリングの針状コロの遠心力による倒れを防いで異音や振動の発生、リテーナの摩耗などを防ぐことができる回転体のスラスト受け構造を提供すること。【解決手段】固定体（１）と該固定体（１）に対して相対回転可能な回転体（２）との軸方向隙間に、スラストニードルベアリング（７）と該スラストニードルベアリング（７）に軸方向の予圧を付与するリングプレート状のシム（８）を軸方向に互いに当接させた状態で介設して成る回転体（２）のスラスト受け構造であって、シム（８）のスラストニードルベアリング（７）とは反対側の軸方向端面に、当該シム（８）の内周面に開口する油溝（８ａ）を形成し、回転体（２）に軸方向油路（２ａ）と該軸方向油路（２ａ）から径方向外方に向かって直線状に延びる径方向油路（２ｂ）を形成し、径方向油路（２ｂ）をシム（８）の油溝（８ａ）に連通させる。【選択図】図２

Description

本発明は、スラスト力が作用する回転体のスラスト受け構造に関する。

例えば、車両の動力伝達装置には、エンジンなどの駆動源からの回転動力を駆動輪へと伝達する回転軸やギヤなどが設けられている。ここで、回転軸に固定されたギヤが例えばヘリカルギヤである場合には、ヘリカルギヤ同士の噛み合いによって発生する軸方向のスラスト力が回転軸に作用する。このため、回転軸に作用するスラスト力を受けるためのスラストベアリングが用いられている。

上記スラストベアリングとして、リングプレート状のアウタレースとインナレースとの間に転動体としての複数の針状コロを介設するとともに、複数の針状コロをリテーナ（保持器）によって周方向に等間隔に保持して構成されるスラストニードルベアリングが用いられることがある。

スラストニードルベアリングを用いた回転軸のスラスト受け構造として、固定体であるケースと該ケースに対して相対回転可能な回転体としての回転軸との軸方向隙間に、スラストニードルベアリングと該スラストニードルベアリングに軸方向の予圧を付与するリングプレート状のシムを軸方向に互いに当接させた状態で介設する構成が採用される場合がある。このようなスラスト受け構造において、無負荷時などに回転軸が高速回転すると、スラストニードルベアリングの針状コロがこれに作用する大きな遠心力によって倒れ、これが原因で異音や振動が発生したり、リテーナが摩耗するおそれがある。

そこで、スラストニードルベアリングの針状コロの倒れ防止対策として、リングプレート状のシムにバネ定数の大きなスプリングワッシャを入れることが考えられるが、このような構成を採用すると、低回転時においてもスプリングワッシャによってスラストニードルベアリングに与圧が与えられるために当該スラストニードルベアリングの寿命低下やフリクションの増大を招いてしまう。また、部品点数が増加するため、スラストニードルベアリングの重量増加やコストアップを招くという問題も発生する。

ところで、特許文献１には、車両の変速機においてスラスト力を受けるためのスラストワッシャの軸受側の側面に、複数の径方向油溝とコロ軸受のコロに向かって軸方向に突出する環状突起部を形成した変速機の潤滑構造が提案されている。これによれば、シャフトに形成された軸方向油路と径方向油路を経てスラストワッシャの前記径方向油溝に潤滑油を供給し、この潤滑油をスラストワッシャの前記環状突起部に沿ってコロ軸受のコロに供給することによって、潤滑油の飛散を抑制してコロ軸受の焼き付きを防ぐことができる。

特開２０１７−０２５９８５号公報

しかしながら、特許文献１において提案された潤滑構造によっても、スラスト受け構造において発生する前記問題を解決することは不可能である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、スラストニードルベアリングの針状コロの遠心力による倒れを防いで異音や振動の発生、リテーナの摩耗などを防ぐことができる回転体のスラスト受け構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、固定体（１）と該固定体（１）に対して相対回転可能な回転体（２）との軸方向隙間に、スラストニードルベアリング（７）と該スラストニードルベアリング（７）に軸方向の予圧を付与するリングプレート状のシム（８）を軸方向に互いに当接させた状態で介設して成る前記回転体（２）のスラスト受け構造であって、前記シム（８）の前記スラストニードルベアリング（７）とは反対側の軸方向端面に、当該シム（８）の内周面に開口する油溝（８ａ）を形成し、前記回転体（２）に軸方向油路（２ａ）と該軸方向油路（２ａ）から径方向外方に向かって直線状に延びる径方向油路（２ｂ）を形成し、前記径方向油路（２ｂ）を前記シム（８）の前記油溝（８ａ）に連通させたことを特徴とする。

本発明によれば、回転軸の軸方向油路を流れるオイルが遠心力によって径方向油路を径方向外方へと流れ、各径方向油路からシムの各油溝へと流れ込む。そして、各油溝へと流れ込んだオイルは、遠心力によって加圧されて高圧となっているため、シムを介してスラストニードルベアリングを押圧する。このため、スラストニードルベアリングの針状コロの遠心力による倒れが防がれ、針状コロの倒れによる異音や振動の発生、リテーナの摩耗などが効果的に防がれる。

ここで、複数の前記油溝（８ａ）を前記シム（８）の内周面から径方向外方に向かって放射状に形成するとともに、該油溝（８ａ）と同数の前記径方向油路（２ｂ）を各油溝（８ａ）にそれぞれ連通させてもよい。そして、複数の前記油溝（８ａ）と前記径方向油路（２ｂ）とを周方向に等角度ピッチで形成してもよい。

上記構成によれば、複数の油溝において加圧されたオイルによる押圧力がスラストニードルベアリングにその全周に亘って均一に作用するため、スラストニードルベアリングの全ての針状コロが均一に押圧されてその倒れが確実に防がれる。

また、前記油溝（８ａ）を、前記シム（８）の前記スラストニードルベアリング（７）とは反対側の軸方向端面の内周部に全周に亘って形成されたリング状の第１の油溝（８ａ１）と、該第１の油溝（８ａ１）から径方向外方に向かって直線状に延びる複数の第２の油溝（８ａ２）とで構成し、前記第１の油溝（８ａ１）に少なくとも１つの前記径方向油路（２ｂ）を連通させてもよい。

上記構成によれば、回転軸にシムの第２の油溝と同数の径方向油路を形成しなくても済むため、回転軸への孔加工に要する工数を削減することができる。

また、前記油溝（８ａ）を、前記シム（８）の前記スラストニードルベアリング（７）とは反対側の軸方向端面に全周に亘ってリング状に形成し、該油溝（８ａ）に少なくとも１つの前記径方向油路（２ｂ）を連通させてもよい。

上記構成によれば、シムへの油溝の形成が簡単化するとともに、回転軸に、シムの複数の油溝にそれぞれ連通する多数の径方向油路を形成しなくても済むため、シムと回転軸に対する加工工数を削減することができる。

本発明によれば、スラストニードルベアリングの針状コロの遠心力による倒れを防いで異音や振動の発生、リテーナの摩耗などを防ぐことができるという効果が得られる。

本発明に係る回転体のスラスト受け構造を示す車両用変速機要部の断面図である。 図１のＡ部拡大詳細図である。 図１のＡ部拡大斜視図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係る回転体のスラスト受け構造に用いられるシムの斜視図である。 シムの別形態１を示す図４と同様の図である。 シムの別形態２を示す図４と同様の図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る回転体のスラスト受け構造を示す車両用変速機要部の断面図、図２は図１のＡ部拡大詳細図、図３は図１のＡ部拡大斜視図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図、図５はシムの斜視図である。

車両用変速機には、図１に示すように、固定体である変速機ケース１に、回転体である回転軸２が相対回転可能に支持されている。具体的には、回転軸２は、その軸方向両端部（図１の左右両端部）がボールベアリング３とニードルベアリング４によって支持されることによって変速機ケース１に相対回転可能に支持されている。ここで、ボールベアリング３は、回転軸２の外周に固定されて該回転軸２と共に一体に回転するインナレース（内輪）３ａと変速機ケース１に固定されたアウタレース（外輪)３ｂとの間に複数のボール（鋼球）３ｃを転動可能に配置して構成されている。また、ニードルベアリング４は、回転軸２の軸方向端部（図１の右端部）外周と変速機ケース１に固定されたアウタレース４ａとの間に複数の転動可能な針状コロ４ｂを配置して構成されている。

そして、回転軸２のニードルベアリング４に近い軸方向中間部には変速ギヤ５が一体に形成されており、この変速ギヤ５には、他の変速ギヤ６が噛合している。また、回転軸２の軸中心には、軸方向油路２ａが軸方向に沿って貫設されている。

ところで、互いに噛み合う変速ギヤ５，６が例えばヘリカルギヤで構成されている場合には、回転軸２には変速ギヤ５，６同士の噛み合いによって図１の矢印方向のスラスト力Ｆが作用するが、このスラスト力Ｆは、本発明に係るスラスト受け構造によって受けられる。

すなわち、図２に詳細に示すように、変速機ケース１と共に固定体を構成するニードルベアリング４のアウタレース４ａと回転軸２に一体に形成された変速ギヤ５との軸方向隙間には、スラストニードルベアリング７と該スラストニードルベアリング７に軸方向の予圧を付与するリングプレート状のシム８が軸方向に互いに当接した状態で介設されている。

上記スラストニードルベアリング７は、回転軸２に作用するスラスト力Ｆを受けつつ該回転軸２の回転を許容するものであって、ニードルベアリング４のアウタレース４ａの軸方向端面（図２の左端面）に固定されたリング状のアウタレース７ａと回転軸２の外周に固定されたリング状のインナレース７ｂとの間に複数の転動可能な針状コロ７ｃを配置するとともに、これらの針状コロ７ｃをリテーナ７ｄによって周方向に所定の間隔で保持することによって構成されている。なお、本実施の形態では、スラストニードルベアリング７のアウタレース７ａは、変速機ケース１と共に固定体を構成している。

前記シム８は、変速ギヤ５の軸方向端面（図２の右端面）に形成されたリング状の凹溝５ａに嵌着されて変速ギヤ５および回転軸２と共に一体に回転する部材であって、スラストニードルベアリング７とは反対側の軸方向端面（図２の左端面）には、当該シム８の内周面に開口する複数（図示例では、８つ）の油溝８ａが周方向に等角度ピッチ（４５°ピッチ）で放射状に形成されている（図４および図５参照）。ここで、各油溝８ａは、シム８の内周面から径方向外方に向かって直線状に延びており、その径方向外端部は閉止されている。

ところで、図１〜図４に示すように、回転軸２の軸中心に形成された軸方向油路２ａからは、シム８の油溝８ａと同数（図示例では、８つ）の径方向油路２ｂが径方向外方に向かって斜め直線状を成して放射状に形成されており、各径方向油路２ｂは、シム８に形成された各油溝８ａにそれぞれ連通している。

以上のようなスラスト受け構造を備える車両用変速機において、回転軸２が回転すると、該回転軸２に一体に形成された変速ギヤ５とこれに噛合する変速ギヤ６が回転するが、ヘリカルギヤである変速ギヤ５，６同士の噛み合いによって回転軸２には図１に示す方向のスラスト力Ｆが発生する。このスラスト力Ｆは、シム８を介してスラストニードルベアリング７（より詳細には、スラストニードルベアリング７とニードルベアリング４のアウタレース４ａを介して最終的には変速機ケース１）によって受けられる。

ところで、無負荷時などにおいて回転軸２が高速（例えば、１９，０００ｒｐｍ）で回転すると、スラストニードルベアリング７の複数の針状コロ７ｃには大きな遠心力が作用するために該針状コロ７ｃに倒れが発生する可能性があることは前述の通りである。

ところが、本実施の形態においては、図２〜図４に示すように、回転軸２の軸方向油路２ａを流れるオイルが遠心力によって径方向油路２ｂを径方向外方へと流れ、各径方向油路２ｂからシム８の各油溝８ａへと流れ込む。そして、各油溝８ａへと流れ込んだオイルは、遠心力によって加圧されて高圧となっているため、シム８を介してスラストニードルベアリング７を図２に示すように押圧力ｆで図示矢印方向に押圧する。このため、スラストニードルベアリング７の針状コロ７ｃの遠心力による倒れが防がれ、針状コロ７ｃの倒れによる異音や振動の発生、リテーナ７ｄの摩耗などが効果的に防がれる。この場合、シム８には複数（本実施の形態では、８つ）の油溝８ａが周方向に等角度ピッチ（４５°ピッチ）で放射状に形成されているため、これらの油溝８ａにおいて加圧されたオイルによる押圧力ｆがスラストニードルベアリング７にその全周に亘って均一に作用する。このため、スラストニードルベアリング７の全ての針状コロ７ｃが均一に押圧されてその倒れが確実に防がれる。なお、本実施の形態では、シム８に形成される油溝８ａと回転軸２に形成される径方向油路２ｂの数を８つとしたが、これらの油溝８ａと径方向油路２ｂの数は８つに限らず任意である。

ところで、以上の実施の形態では、シム８の軸方向端面に、該シム８の内周から径方向外方に向かって直線状に延びる複数（図示例では、８つ）の油溝８ａを形成し、回転軸２に形成された複数（８つ）の径方向油路２ｂをシム８の各油溝８ａにそれぞれ連通させる構成を採用したが、図６または図７に示すような構成を採用してもよい。

すなわち、図６に示すように、シム８に形成される油溝８ａを、シム８の軸方向端面の内周部に全周に亘って形成されたリング状の第１の油溝８ａ１と、該第１の油溝８ａ１から径方向外方に向かって直線状に延びる複数の第２の油溝８ａ２とで構成し、第１の油溝８ａ１に、回転軸２に形成された径方向油路２ｂの少なくとも１つを連通させるようにしてもよい。このような構成によれば、回転軸２にシム８の第２の油溝８ａ２と同数の径方向油路２ｂを形成しなくても済み、回転軸２への孔加工に要する工数を削減することができる。なお、この場合も、第２の油溝８ａ２の数は８つに限らず任意である。

或いは、図７に示すように、シム８の軸方向端面に油溝８ａを全周に亘ってリング状に形成し、該油溝８ａに、回転軸２に形成された径方向油路２ｂの少なくとも１つを連通させるようにしてもよい。このような構成によれば、シム８への油溝８ａの形成が簡単化するとともに、回転軸２に多数の径方向油路２ｂを形成しなくても済むため、シム８と回転軸２に対する加工工数を削減することができる。

なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

１ 変速機ケース（固定体）
２ 回転軸（回転体）
２ａ 軸方向油路
２ｂ 径方向油路
３ ボールベアリング
４ ニードルベアリング
４ａ ニードルベアリングのアウタレース（固定体）
４ｂ ニードルベアリングの針状コロ
５，６ 変速ギヤ
７ スラストニードルベアリング
７ａ スラストニードルベアリングのアウタレース
７ｂ スラストニードルベアリングのインナレース
７ｃ スラストニードルベアリングの針状コロ
７ｄ スラストニードルベアリングのリテーナ
８ シム
８ａ シムの油溝
８ａ１ シムの第１の油溝
８ａ２ シムの第２の油溝
Ｆ スラスト力
ｆ 押圧力

Claims (5)

1. 固定体と該固定体に対して相対回転可能な回転体との軸方向隙間に、スラストニードルベアリングと該スラストニードルベアリングに軸方向の予圧を付与するリングプレート状のシムを軸方向に互いに当接させた状態で介設して成る前記回転体のスラスト受け構造であって、
   前記シムの前記スラストニードルベアリングとは反対側の軸方向端面に、当該シムの内周面に開口する油溝を形成し、
   前記回転体に軸方向油路と該軸方向油路から径方向外方に向かって直線状に延びる径方向油路を形成し、前記径方向油路を前記シムの前記油溝に連通させたことを特徴とする回転体のスラスト受け構造。
2. 複数の前記油溝を前記シムの内周面から径方向外方に向かって放射状に形成するとともに、該油溝と同数の前記径方向油路を各油溝にそれぞれ連通させたことを特徴とする請求項１に記載の回転体のスラスト受け構造。
3. 複数の前記油溝と前記径方向油路とを周方向に等角度ピッチで形成したことを特徴とする請求項２に記載の回転体のスラスト受け構造。
4. 前記油溝を、前記シムの前記スラストニードルベアリングとは反対側の軸方向端面の内周部に全周に亘って形成されたリング状の第１の油溝と、該第１の油溝から径方向外方に向かって直線状に延びる複数の第２の油溝とで構成し、前記第１の油溝に少なくとも１つの前記径方向油路を連通させたことを特徴とする請求項１に記載の回転体のスラスト受け構造。
5. 前記油溝を、前記シムの前記スラストニードルベアリングとは反対側の軸方向端面に全周に亘ってリング状に形成し、該油溝に少なくとも１つの前記径方向油路を連通させたことを特徴とする請求項１に記載の回転体のスラスト受け構造。

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