JP6551125B2 - 歯車伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒状のすべり軸受を介して回転軸に相対回転可能に装着される遊動歯車を具えた歯車伝動装置に関する。

常時かみ合い歯車が組み込まれた車両用手動変速機においては、選択された変速段を達成する常時かみ合い歯車以外の常時かみ合い歯車は、変速機出力軸などの回転軸に対し、針状ころ軸受などの軸受部材を介して相対回転可能に支持されている。このような歯車伝動装置は、特許文献１などで周知である。

実用新案登録第２５４８９０１号公報

上述した常時かみ合い歯車が組み込まれた車両用手動変速機の部品コストや製造コストの削減のため、針状ころ軸受に代えてすべり軸受を回転軸と常時かみ合い歯車との間に組み入れることが考えられている。

一方において、車両用手動変速機に組み込まれる歯車として、一般にはトルク伝達力が大きく、かつ騒音も少ないはすば歯車が用いられる。しかしながら、はすば歯車は周知のようにその回転時にスラスト力も同時に生ずるため、はすば歯車自体がその回転に伴って軸線方向に付勢される。より詳細には、これが常時かみ合い歯車の場合、その回転軸線はこれを支持する回転軸の回転軸線に対して傾斜する傾向となる。このため、上述した針状ころ軸受に代えてすべり軸受を回転軸と常時かみ合い歯車との間に組み入れた場合、常時かみ合い歯車が傾斜する側のすべり軸受の端部と常時かみ合い歯車との面圧が高くなり、油切れに伴って焼き付きを起こす可能性がある。

このような不具合を回避するため、すべり軸受の外周面を中凸の樽形に加工することによって、常時かみ合い歯車が傾斜した場合にすべり軸受との面圧の上昇を抑制することが可能である。しかしながら、すべり軸受の外周面を樽形形状に加工する場合、高い加工精度が要求されるため、その製造コストが嵩み、針状ころ軸受を用いた場合と比較してコストの点で大差がなくなってしまう。

本発明の目的は、円筒状のすべり軸受を介して回転軸に相対回転可能に装着される遊動歯車を具え、高価な針状ころ軸受を使用せずとも同様な耐久性を得ることが可能な歯車伝動装置を提供することにある。

本発明による歯車伝動装置は、回転軸と、この回転軸に嵌合される円筒状のすべり軸受と、このすべり軸受を介して前記回転軸に回転自在に嵌合される遊動歯車と、前記回転軸に設けられ、前記すべり軸受の一端面に当接する当接面を有するストッパーと、前記回転軸に圧入嵌合され、前記すべり軸受の他端面に当接する当接面を有する圧入部材とを具えた歯車伝動装置であって、前記すべり軸受の一端面および他端面のうちの少なくとも一方は、その外周側に続く切頭円錐面を含み、前記ストッパーの当接面および前記圧入部材の当接面のうちの前記すべり軸受の一端面および他端面のうちの少なくとも一方に当接する前記当接面は、前記すべり軸受の切頭円錐面に対して相補性を持つ切頭円錐面であることを特徴とするものである。

本発明においては、すべり軸受が圧入部材とストッパーとの間で圧縮されるように、圧入部材を回転軸に圧入すると、当接面の切頭円錐面とすべり軸受の切頭円錐面との接触分力により、すべり軸受が中凸の樽形に撓んだ状態となる。従って、すべり軸受の外周面と遊動歯車の内周面と間の隙間は、すべり軸受の両端側がその中間部分よりも大きくなる。

本発明の歯車伝動装置によると、すべり軸受を中凸の樽形に弾性変形させた状態に維持することができるので、すべり軸受の両端部と遊動歯車との隙間をすべり軸受の長手方向中間部分と遊動歯車との隙間よりも増大させることができる。このため、回転中に遊動歯車の回転軸線が傾いたとしても、すべり軸受の端部と遊動歯車との接触圧の増大を抑制することが可能であり、焼き付きなどの不具合を回避することができる。また、すべり軸受を容易かつ確実に樽形へと弾性変形させることができるので、機械加工にてこのような中凸の樽形のすべり軸受を製造する必要がなくなる。結果として、回転軸に対し相対回転可能に装着される遊動歯車を具えた歯車伝動装置において、高価な針状ころ軸受に代えて低コストの円筒状のすべり軸受を採用することが可能となり、耐久性の良好な歯車伝動装置を低コストにて得ることができる。

本発明による歯車伝動装置の一実施形態の概略構造を表す断面図である。 図１中の圧力歯車と第２の軸受ブシュとの当接部分を抽出拡大した断面図であり、図の下半分は圧力歯車が第２の軸受ブシュに押し当たる前の状態を示している。 圧入荷重が一定の場合の円錐角と軸受ブシュの撓み量との関係を表すグラフである。

本発明による歯車伝動装置を手動変速機に適用させた一実施形態について、図１〜図３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のみに限らず、すべり軸受を介して回転軸に相対回転可能に嵌合される遊動歯車を有するあらゆる歯車伝動装置に応用することが可能である。

本発明による手動変速機の一部を抽出拡大した断面構造を模式的に図１に示し、その一部を抽出拡大して図２に示すが、軸受ブシュの弾性変形に関しては誇張して描かれている。内部に油路１０ａが形成された本発明における回転軸としての変速機出力軸（以下、単に出力軸と記述する）１０は、段部１１を有する中空の段付き軸であるが、これに限定されない。この出力軸１０の中間部には、座金２０と、第１の軸受ブシュ３０と、ハブ４０と、第２の軸受ブシュ５０とがその段部１１に近い側から順に取り付けられている。出力軸１０の中間部の末端にはスプライン１２が形成され、ここに圧入歯車６０が所定の圧入荷重にてスプライン嵌合され、出力軸１０に対して圧入歯車６０が一体的に固定された状態となっている。

従って、円環状をなす座金２０は、出力軸１０の段部１１と、第１の常時かみ合い歯車７０を回転自在に支持する円筒状の第１の軸受ブシュ３０との間に挟まれた状態となっている。この座金２０と共に本発明におけるストッパーとしての環状をなすハブ４０は、第１の軸受ブシュ３０と、第２の常時かみ合い歯車８０を回転自在に支持する円筒状の第２の軸受ブシュ５０との間に挟まれた状態となっている。第１の軸受ブシュ３０と共に本発明におけるすべり軸受としての第２の軸受ブシュ５０は、ハブ４０と本発明における圧入部材としての圧入歯車６０との間に挟まれた状態となっている。

これら圧入歯車６０および常時かみ合い歯車７０，８０は、図示しない従動軸に取り付けられた対応する同期歯車６１，７１，８１とそれぞれ噛み合っている。ハブ４０を挟んで隣接する２つの常時かみ合い歯車７０，８０の間には、図示しない周知のシンクロメッシュ機構などが配され、これによって常時かみ合い歯車７０，８０の何れか一方が出力軸１０と一体化され、所望の変速段が達成されるようになっている。

出力軸１０に対する圧入歯車６０の圧入荷重は、第１および第２の軸受ブシュ３０，５０が軸線方向（図１中、左右方向）に沿った圧縮を受けて所望の撓み量δを持つ中凸の樽形に弾性変形するように設定される。このため、第１および第２の軸受ブシュ３０，５０は、出力軸１０に対して中間ばめまたは締まりばめの状態で装着されるが、これに限定されない。これら軸受ブシュ３０，５０の外周面には、その一端面から他端面に亙って相互に平行に延在する複数本の油溝３１，５１がこれら軸受ブシュ３０，５０の円周方向にそれぞれ一定間隔で形成されている。出力軸１０の油路１０ａと軸受ブシュ３０，５０の一部の油溝３１，５１とは、出力軸１０および軸受ブシュ３０，５０に形成した連通路１０ｂ，３０ａ，５０ａを介して接続している。これにより、油路１０ａを流れる圧油が連通路１０ｂ，３０ａ，５０ａを介して油溝３１，５１に導かれ、同時かみ合い歯車７０，８０と、軸受ブシュ３０，５０，圧入歯車６０，ハブ４０，座金２０との間の潤滑が円滑に行われる。結果として、同時かみ合い歯車７０，８０がこれら軸受ブシュ３０，５０，ハブ４０，圧入歯車６０，座金２０との間で焼き付きなどを発生しないようにすることができる。

常時かみ合い歯車７０，８０に形成された中心穴７０ａ，８０ａの内周面と、軸受ブシュ３０，５０の外周面との間には、常時かみ合い歯車７０，８０が軸受ブシュ３０，５０に対して回転自在となるように適当な環状の隙間が形成される。

本実施形態における圧入歯車６０側に面する軸受ブシュ３０，５０の一端面は、その外周側に続く切頭円錐面３２，５２をそれぞれ含む。切頭円錐面３２，５２の頂角αは、１４０〜１６０度程度が好ましいが、これに限定されない。これら軸受ブシュ３０，５０の一端面に当接する圧入歯車６０およびハブ４０の当接面６２，４２は、軸受ブシュ３０，５０に形成された切頭円錐面３２，５２に対して相補性を持つ切頭円錐面であるが、軸受ブシュ３０，５０の切頭円錐面３２，５２の頂角αと完全に同じ頂角である必要はない。要するに、圧入歯車６０を出力軸１０のスプライン１２へと所定の圧入荷重を以て圧入することにより、圧入歯車６０の切頭円錐面６１が軸受ブシュ５０の切頭円錐面５２に押し当たり、軸受ブシュ３０，５０を図２中の下半分に示す状態から上半分に示す中凸の樽形に弾性変形させることができさえすればよい。

ここで、出力軸１０に対する圧入歯車６０の圧入荷重を一定に設定した場合の切頭円錐面３２，５２の頂角と軸受ブシュ３０，５０の撓み量との関係を図３に示す。図３から明らかなように、切頭円錐面３２，５２の頂角と軸受ブシュ３０，５０の撓み量とに相関があることが理解されよう。従って、圧入荷重と、切頭円錐面３２，５２の頂角を適当に設定することにより、軸受ブシュ３０，５０の径方向の撓み量δを所望の値に規定することができる。

このように、軸受ブシュ３０，５０を中凸の樽形にそれぞれ弾性変形させることにより、軸受ブシュ３０，５０の長手方向（図１中、左右方向）両端部と常時かみ合い歯車７０，８０との間に楔状に拡がる隙間を形成することができる。上述したように、同期歯車７１，８１と共にはすば歯車にて形成される常時かみ合い歯車７０，８０は、同期歯車７１，８１と常時噛み合った状態となっている。このため、常時かみ合い歯車７０，８０は同期歯車７１，８１から回転力と同時にスラスト力を受け、出力軸１０の軸線方向に変位すると同時に、常時かみ合い歯車７０，８０の回転軸線が出力軸１０の回転軸線に対して傾き、常時かみ合い歯車７０，８０の中心穴７０ａ，８０ａの端部が軸受ブシュ３０，５０の外周面により接近した状態となる。しかしながら、軸受ブシュ３０，５０は中凸の樽状となっているため、軸受ブシュ３０，５０の端部と常時かみ合い歯車７０，８０との間の面圧の上昇を避けることができ、これらの間での焼き付きの発生を防止することが可能となる。

上述した実施形態では、切頭円錐面３２，５２を軸受ブシュ３０，５０の一端面側にのみ形成したが、これらの切頭円錐面３２，５２を軸受ブシュ３０，５０の他端面にも形成することが可能である。この場合、軸受ブシュ３０，５０の他端面に当接するハブ４０および座金２０の部分にも相補的切頭円錐面を形成する必要があることは言うまでもない。あるいは、切頭円錐面を軸受ブシュ３０，５０の他端面側にのみ形成してもよい。何れの場合であっても、圧入歯車６０を所定の圧入荷重にて出力軸１０に装着することにより、軸受ブシュ３０，５０を中凸の樽形に弾性変形させることができる。

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。

１０ 変速機出力軸
４０ ハブ
４２ 当接面
５０ 第２の軸受ブシュ
５２ 切頭円錐面
６０ 圧入歯車
６２ 当接面
８０ 第２の常時かみ合い歯車

Claims (1)

1. 回転軸と、
   この回転軸に嵌合される円筒状のすべり軸受と、
   このすべり軸受の外周面との間に隙間を介して前記回転軸に回転自在に嵌合される遊動歯車と、
   前記回転軸に設けられ、前記すべり軸受の一端面に当接する当接面を有するストッパーと、
   前記回転軸に圧入嵌合され、前記すべり軸受の他端面に当接する当接面を有する圧入部材と
   を具えた歯車伝動装置であって、
   前記すべり軸受の一端面および他端面のうちの少なくとも一方は、その外周側に続く切頭円錐面を含み、
   前記ストッパーの当接面および前記圧入部材の当接面のうちの前記すべり軸受の一端面および他端面のうちの少なくとも一方に当接する前記当接面は、前記すべり軸受の切頭円錐面に対して相補性を持つ切頭円錐面であることを特徴とする歯車伝動装置。

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