JP2022166738A - 回転体の支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の寿命を延ばす。【解決手段】第２軸受３８は、内輪５４としまりばめにて嵌合している支持部５２に支持されている。軸受３８に作用する半径方向の荷重Ｆが加わる周方向の位置において、内輪５４と支持部５２の間に隙間６０が形成されている。隙間６０によって、荷重Ｆが周方向において分散され、内輪５４の転動面に加わる最大荷重を小さくすることができる。これにより、軸受の寿命を延ばすことができる。【選択図】図３

Description

本発明は、転がり軸受を介して回転体を支持する支持構造に関する。

回転体を、回転を許容するように支持するために転がり軸受が広く用いられている。ラジアル荷重を担持可能なラジアル転がり軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪の間に介在する転動体とを含む。下記特許文献１には、支軸（３）と、支軸（３）と同軸に、かつ支軸（３）の外側に位置するヘリカルギヤ（２）と、支軸（３）とヘリカルギヤ（２）の間に介在する転動体（４ａ）が示されている。外側のヘリカルギヤ（２）は内側の支軸（３）に対して回転する。支軸（３）が軸受の内輪、ヘリカルギヤ（２）が軸受の外輪として機能する。なお、上記の（ ）内の符号は、下記特許文献１で用いられた符号であり、本実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。

特開２０１８－４４６３８号公報

軸受の内輪または外輪の、転動体が転動する転動面の周上の１箇所に荷重が集中して、または継続的に加わると、転動面の当該部分にピーリング、フレーキングと呼ばれる損傷が生じ、軸受の寿命が短くなる場合がある。

本発明は、軸受の転動面の１箇所に荷重が集中する条件において、軸受の寿命を延ばすことを目的とする。

本発明に係る回転体の支持構造は、転がり軸受を介して支持体にて回転体を支持する構造であり、転がり軸受の外輪が回転体の内周面に嵌合し、転がり軸受の内輪が支持体の外周面にしまりばめにて嵌合し、支持体が転がり軸受を介して回転体から受けるラジアル荷重が作用する周方向位置において、支持体と内輪の間に隙間が設けられている。

支持体と内輪の間に設けられた隙間により、ラジアル荷重を受けた内輪がたわみ、荷重が分散される。荷重が分散されることで、最大荷重が減少し、軸受の寿命が延びる。

自動車のトランスアクスルの一部を模式的に示す断面図である。 第２軸受３８およびその周囲の構成を模式的に示す図である。 軸受に加わる荷重についての説明図である。 第２軸受３８およびその周囲の構成の他の例を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態を図面に従って説明する。図１は、自動車のトランスアクスル１０の一部の断面を模式的に示す図である。トランスアクスル１０は、自動車を駆動するエンジン（不図示）の出力をドライブシャフト（不図示）に伝える歯車列を備え、また、自動車を駆動し、またエンジンの出力により駆動されて発電し、さらにまたエンジンを始動する電動機１２を備える。さらに、トランスアクスル１０は、サンギヤ１４、プラネタリキャリア１６およびリングギヤ１８の三要素を有する遊星歯車機構２０を備える。サンギヤ１４、プラネタリキャリア１６およびリングギヤ１８は、共通の軸線周りに回転可能に設けられ、プラネタリキャリア１６は、それぞれサンギヤ１４およびリングギヤ１８とかみ合う複数のプラネタリピニオン２２を回転可能に支持している。電動機１２は、トランスアクスル１０のケース２４に固定されたステータ２６と、ステータ２６により回転駆動されるロータ２８を含む。ロータ２８には、電動機１２の出力軸であるロータシャフト３０が固定されている。

エンジンの出力は、エンジンに接続されたインプットシャフト３２を介してトランスアクスル１０に入力される。インプットシャフト３２は、プラネタリキャリア１６に結合しており、プラネタリキャリア１６と一体に回転する。ロータシャフト３０は、サンギヤ１４とスプライン結合しており、サンギヤ１４はロータシャフト３０と一体となって回転する。リングギヤ１８は、インプットシャフト３２およびロータシャフト３０と同軸に配置された円筒形状の中間スリーブ３４の内周面に形成されている。中間スリーブ３４は、両端が転がり軸受３６，３８を介してケース２４に支持されている。転がり軸受３６，３８は玉軸受であってよい。２つの転がり軸受３６，３８のうち、電動機１２の側に配置された軸受を第１軸受３６、もう１つの軸受を第２軸受３８と記す。

中間スリーブ３４の外周面の第２軸受３８寄りに、カウンタドライブギヤ４０が形成されている。カウンタドライブギヤ４０は、インプットシャフト３２およびロータシャフト３０と平行に配置されたカウンタシャフト４２と一体に回転するカウンタドリブンギヤ４４とかみ合っている。カウンタシャフト４２は、ケース２４に転がり軸受４６，４８を介して支持されている。転がり軸受４６，４８は、円錐ころ軸受であってよい。カウンタシャフト４２には、カウンタシャフト４２と同軸に、ファイナルドライブギヤ５０が形成されており、ファイナルドライブギヤ５０は、デフケース（不図示）と一体のファイナルドリブンギヤ（不図示）とかみ合っている。第２軸受３８は、ケース２４の、壁面から突出した支持部５２にしばりばめにて嵌合されて支持されている。

図２は、第２軸受３８、ケース２４の支持部５２およびこれらの周囲の構成要素を軸線方向から見た図を示している。第２軸受３８は、同軸に配置された内輪５４および外輪５６と、内輪５４と外輪５６の間に介在する転動体である複数のボール５８を有する。

電動機１２によりエンジンを始動する際、遊星歯車機構２０は、リングギヤ１８が支点、サンギヤ１４が力点、プラネタリキャリア１６が作用点となって動作する。このとき、リングギヤ１８およびリングギヤ１８が形成された中間スリーブ３４には、カウンタドリブンギヤ４４からの反力が入力する。この反力は、第１および第２軸受３６，３８が受けるが、カウンタドリブンギヤ４４とかみ合うカウンタドライブギヤ４０の近くに位置する第２軸受３８がより多くの荷重を負担する。この、第２軸受３８に入力する荷重が図２において符号Ｆで示されている。また、前述のように、第１軸受３８は、支持部５２に対してしまりばめとなっているため、荷重Ｆは、常に内輪５４の決まった位置に作用する。このため、この荷重Ｆが加わる位置において、内輪５４の、ボール５８が接触する転動面が損傷し、第２軸受３８の寿命が短くなる可能性がある。

このトランスアクスル１０においては、荷重Ｆが作用する位置に対応して、第２軸受３８と支持部５２の間に隙間６０を設けている。隙間６０は、円弧と弦で囲まれた弓形に形成してよい。隙間を設けることにより、内輪５４がたわんで荷重Ｆが周方向に分散する。

図３は、荷重Ｆが分散する様子が模式的に示されており、（ａ）は支持部５２と内輪５４の間に隙間６０が形成された構成が示され、（ｂ）は隙間を形成しない支持部５２Ｂを有する比較例が示されている。（ｂ）に示すように隙間がない場合、荷重Ｆが加わる位置に最も近いボール５８を介して内輪５４に加わる力Ｆb1が大きく、隣接するボール５８を介して内輪５４に加わる力Ｆb2は小さい。隙間６０を形成した場合は、荷重Ｆが加わる位置に最も近いボール５８を介して内輪５４に加わる力Ｆa1は、隙間がない場合の力Ｆb1に比べて小さくなる。その分、隣接するボール５８を介して内輪５４に加わる力Ｆa2は、隙間がない場合の力Ｆb2に比べて大きくなる。力Ｆa2が力Ｆa1に比べて小さいことは、隙間がない場合と変わらない。このように、荷重Ｆが分散して最大荷重が低減すること（Ｆb1→Ｆa1）により、第２軸受３８の寿命を延ばすことができる。

図４は、第２軸受３８の周辺構造の他の構成例を示す模式図である。この例では、ケース２４の、第２軸受３８の内輪５４の側面に接する面に、隙間６０とつながる潤滑溝６２が形成されている。潤滑溝６２の、隙間６０とは反対側の端は、ケース２４内の空間に開放している。隙間６０と潤滑溝６２を通って潤滑油が流れ、第２軸受３８の冷却の一助となる。

内輪と支持部がしまりばめにて嵌合する軸受の周方向の１箇所に荷重が集中する場合、この荷重が加わる位置に、内輪と支持部の間に隙間を設けることで、荷重を分散し、内輪５４の転動面に加わる最大荷重を小さくすることができる。これにより、軸受の寿命を延ばすことができる。

１０ トランスアクスル、１２ 電動機、１４ サンギヤ、１６ プラネタリキャリア、１８ リングギヤ、２０ 遊星歯車機構、２２ プラネタリピニオン、２４ ケース、２６ ステータ、２８ ロータ、３０ ロータシャフト、３２ インプットシャフト、３４ 中間スリーブ、３６ 第１軸受、３８ 第２軸受、４０ カウンタドライブギヤ、４２ カウンタシャフト、５２ 支持部、５４ 内輪、５６ 外輪、５８ ボール、６０ 隙間、６２ 潤滑溝。

Claims (1)

1. 転がり軸受を介して支持体にて回転体を支持する回転体の支持構造であって、
   前記転がり軸受の外輪が前記回転体の内周面に嵌合し、
   前記転がり軸受の内輪が前記支持体の外周面にしまりばめにて嵌合し、
   前記支持体が前記転がり軸受を介して前記回転体から受けるラジアル荷重が作用する周方向位置において、前記支持体と前記内輪の間に隙間が設けられている、
   回転体の支持構造。
   

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