(57)【要約】【課題】変速機に装備される回転軸１とそれに外装される変速ギヤ２との対向環状空間に介装されるギヤインナ用針状ころ軸受３において、保持器１０の案内面における耐焼付き性を確保したうえで異音の発生を抑制または防止する。【解決手段】保持器１０が、変速ギヤ２の内径面で案内されるものであり、この保持器１０の外径部分に外接する外接円Ｘが、変速ギヤ２の内径面に対して適度の隙間ｈを介して対向するように設定されている。これにより、変速ギヤ２が回転軸１に対して相対回転している状況において、ある一定の速度域を越えた回転速度以上で回転した場合でも、針状ころ１１が変速ギヤ２側に押し付けられたまま保持器１０が変速ギヤ２と連れ回りする状態を維持しやすくなるので、変速ギヤ２の共振現象が起こりにくくなって、従来例のような異音の発生が抑制または防止される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機に装備される回転軸とそれに外装される変速ギヤとの対向環状空間に介装されるギヤインナ用針状ころ軸受であって、
円筒形に形成されかつ円周数ヶ所に径方向に貫通するポケットを有する保持器と、保持器の各ポケットに収納される複数の針状ころとを備え、
前記保持器が、前記変速ギヤの内径面で案内される形態で用いられるものであり、この保持器の外径部分に外接する外接円が、前記変速ギヤの内径面に対して０．１３ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の隙間を介して対向するように設定されている、ギヤインナ用針状ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギヤインナ用針状ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ギヤインナ用の針状ころ軸受は、例えば自動車の手動式変速機に備える変速ギヤとドライブシャフトとの間に装着される。
【０００３】
この種の針状ころ軸受は、通常、円筒形に形成されかつ円周数ヶ所にポケットを有する保持器と、この保持器の各ポケットに収納される複数の針状ころとで構成されている。つまり、この針状ころ軸受は、内・外輪を備えておらず、上記ドライブシャフトを内輪として、また、上記変速ギヤを外輪として利用するようになっている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−６９４３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記手動式変速機では、変速ギヤに対して駆動力を伝達するとき、変速ギヤがドライブシャフトに対して同期して回転する状態になって針状ころ軸受に負荷がかかる状態になるが、上記変速ギヤに駆動力を伝達しないとき、変速ギヤがドライブシャフトに対して相対回転する状態になって針状ころ軸受に負荷がかからなくなる。
【０００６】
特に、変速ギヤがドライブシャフトに対して相対回転している状況では、回転数が高くなるにしたがい、針状ころが遠心力により変速ギヤの内径面に押し付けられるとともに、保持器が変速ギヤと連れ回る状態になってドライブシャフトとの間で滑る現象が起こる。このような状況において、ある一定の速度域を越えた回転速度以上で回転した場合、変速ギヤの内径面に押し付けられていた針状ころが、突然、ドライブシャフトの外周面との間で摩擦が強くなり転動しようとすることになり、このときに、針状ころがすべり、転がりを生じて、軸受の自励振動が生じることで変速ギヤが共振し、クークー音と言われる異音を発生することがある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のギヤインナ用針状ころ軸受は、変速機に装備される回転軸とそれに外装される変速ギヤとの対向環状空間に介装されるもので、円筒形に形成されかつ円周数ヶ所に径方向に貫通するポケットを有する保持器と、保持器の各ポケットに収納される複数の針状ころとを備え、前記保持器が、前記変速ギヤの内径面で案内される形態で用いられるものであり、この保持器の外径部分に外接する外接円が、前記変速ギヤの内径面に対して０．１３ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の隙間を介して対向するように設定されている。
【０００８】
このように、外径案内とされる保持器の外径面と変速ギヤの内径面との間の隙間を適度に設定すれば、変速ギヤに対する保持器の摩擦抵抗が比較的大きくなるので、変速ギヤが回転軸に対して相対回転している状況において、ある一定の速度域を越えた回転速度以上で回転した場合でも、針状ころが変速ギヤ側に押し付けられたまま保持器が変速ギヤと連れ回りする状態を維持しやすくなる。そのため、従来例において針状ころがすべり、転がりを生じることに伴い発生していた変速ギヤの共振現象が起こりにくくなり、クークー音と呼ばれる異音の発生を抑制または防止できるようになる。しかも、保持器が変速ギヤの内径面に対して案内されて連れ回りするときに、保持器と変速ギヤとの間に潤滑油が適度に残留されることになるので、ここの潤滑による粘性抵抗が適度に発生し、保持器と変速ギヤは連れ回りを維持できる状態になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１から図４に本発明の一実施形態を示している。図１には、手動式変速機のシンクロ機構の一部を示しており、ドライブシャフト１と変速ギヤ２との間にラジアルタイプのギヤインナ用針状ころ軸受３が配設されている。
【００１０】
なお、図１において、４はシンクロハブ、５はカップリングスリーブ、６は同期リングである。図１に示すように、カップリングスリーブ５がシンクロハブ４と変速ギヤ２の係合部２ａとに係合していない場合、ドライブシャフト１と変速ギヤ２が相対回転する状態となり、ドライブシャフト１から変速ギヤ２に対して駆動力が伝達されない。しかし、カップリングスリーブ５が軸方向に移動されてシンクロハブ４と変速ギヤ２の係合部２ａとに係合された場合、ドライブシャフト１と変速ギヤ２が同期して回転する状態となり、ドライブシャフト１から変速ギヤ２に対して駆動力が伝達される。
【００１１】
上記ギヤインナ用針状ころ軸受３は、保持器１０と、複数の針状ころ１１とで構成されており、いわゆるケージアンドローラと呼ばれるものである。つまり、この針状ころ軸受３は、内・外輪を備えておらず、上記ドライブシャフト１を内輪として、また、上記変速ギヤ２を外輪として利用するようになっている。
【００１２】
上記保持器１０は、円筒形に形成されており、その円周数ヶ所には径方向内外に貫通するポケット１２が設けられている。このポケット１２は平面的に見て長方形であり、このポケット１２に対して針状ころ１１が径方向内外に抜け出さないように収納される。例えば、ポケット１２の外径側開口と内径側開口の両方には、図示しないが、周方向に突出するころ止めが設けられており、それによってポケット１２の外径側開口の周方向幅寸法と、内径側開口の周方向幅寸法が、共に針状ころ１１の直径よりも小さく設定されている。なお、この保持器１０は、例えば帯状の鋼板にポケット１２を形成するなど必要な加工を施してから、円筒形に丸めた状態で両端を溶接して製作される、いわゆる溶接保持器である。但し、この保持器１０は、円筒形の鋼材をベースとして形成されるものであってもよいし、また、ポリアミド等の合成樹脂で成形したものであってもよい。
【００１３】
このような針状ころ軸受３では、保持器１０の外径面を変速ギヤ２の内径面で案内させるようにしている。この案内形式を外径案内と言う。
【００１４】
本発明では、上記のような外径案内とされる保持器１０の外径面と、変速ギヤ２の内径面との間の隙間ｈを適度に設定しているので、以下で詳細に説明する。
【００１５】
そもそも、変速ギヤ２は、金属材を旋削加工、研磨加工などにより高精度に製作されるので、この変速ギヤ２の内径面の真円度は比較的高いが、保持器１０は、上述したような溶接保持器であるため、この保持器１０の外径面の真円度は比較的低いと言え、図３に示すように、周方向で波打つように微小な凹凸が存在している。なお、図３では保持器１０の凹凸を極端に誇張して記載している。
【００１６】
このように、保持器１０の外径面の真円度が低い場合、当該保持器１０の外径面と変速ギヤ２の内径面との間の隙間ｈについて、周方向の各位置でばらつくことになる。そこで、保持器１０の外径面については、図３の二点鎖線で示すように、保持器１０の外径面を、その外径部分に外接する外接円Ｘで表すようにし、上記隙間ｈについては、上記外接円Ｘと変速ギヤ２の内径面との間の隙間として考えるようにする。このように考えれば、前記隙間ｈは周方向の各位置でほぼ均等になる。
【００１７】
本発明では、上述した隙間ｈについて、０．１３ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下に設定している。ちなみに、前記隙間ｈを下限値０．１３ｍｍよりも小さく設定すると、針状ころ軸受３の空転時において、隙間ｈに潤滑油が残留しにくくなって、変速ギヤ２に対する保持器１０の摩擦抵抗が過大になるなど、耐焼付き性が低下することになり、好ましくない。一方、上限値０．２５ｍｍを越えると、後で詳細に説明するが、針状ころ軸受３の空転時において、異音が発生することになり、好ましくない。
【００１８】
ここで、上記針状ころ軸受３を手動式変速機に組み込んだ状態で、試験をしているので、説明する。
【００１９】
この試験は、表１に示す実施例１〜３および比較例１，２に対して行った。実施例１〜３は、上記隙間ｈを規定範囲内に設定している。また、比較例１，２は、実施例１〜３との比較のためのもので、上記隙間ｈを規定範囲外にそれぞれ設定している。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
試験条件は、変速ギヤ２がドライブシャフト１に対して相対回転している状態とし、変速ギヤ２の回転速度を６３７０ｒ／ｍｉｎ、ドライブシャフト１の回転速度を３６００ｒ／ｍｉｎ、ドライブシャフト１と変速ギヤ２の相対回転速度を２７７０ｒ／ｍｉｎとした。
【００２２】
結果としては、変速ギヤ２とドライブシャフト１が相対回転している状況において、実施例１〜３は異音が発生しなかったが、比較例１，２は共に異音が発生した。ここでの異音とは、軸受の自励振動により変速ギヤ２が共振して発生するもので、手動式変速機において周知のクークー音のことである。
【００２３】
図４に、試験中に発生した音のパワースペクトラムを示している。図４において、横軸は音の周波数（Ｈｚ）、縦軸は音圧（ｄＢＶ）を示す。図４に示すように、実施例１〜３と比較例１，２は、ほぼ同様に、周波数０〜１０ｋＨｚにおいて音圧が変化しているものの、比較例１，２の場合のみ、６４００〜７５００Ｈｚ近辺において音圧のピーク（矢印Ｙ1，Ｙ2）が見られ、軸受の自励振動により変速ギヤ２が共振現象を起こし、上記異音として発生しているものと考えられる。
【００２４】
この試験において、変速ギヤ２に対する保持器１０の連れ回り状態を回転比で調べたので、説明する。この回転比は、針状ころ１１の公転速度／変速ギヤ２の回転速度で求める。なお、針状ころ１１の公転速度は、保持器１０の回転速度と同じと考える。この回転比が「１」の場合、変速ギヤ２に対して保持器１０が完全に連れ回っている状態を表し、「０．５」の場合、針状ころ１１が完全に転がっている状態を表す。
【００２５】
ちなみに、異音が発生しない実施例１〜３の場合、変速ギヤ２の回転速度を上述したように６３７０ｒ／ｍｉｎとしたときに、針状ころ１１の公転速度が６３４０ｒ／ｍｉｎ〜６１８０ｒ／ｍｉｎであり、回転比は、「０．９９〜０．９７」となった。また、異音が発生した比較例１，２の場合、変速ギヤ２の回転速度を上述したように６３７０ｒ／ｍｉｎとしたときに、針状ころ１１の公転速度が５３００ｒ／ｍｉｎであり、回転比は、「０．８３」であった。
【００２６】
以上のことから、隙間ｈを適度に設定していれば、外径案内とされる保持器１０と変速ギヤ２との間の摩擦抵抗が比較的大きくなるので、変速ギヤ２とドライブシャフト１とが相対回転している状況において、ある一定の速度域を越えた回転速度以上で回転した場合でも、針状ころ１１が変速ギヤ２側に押し付けられたまま保持器１０が変速ギヤ２と連れ回りする状態を維持しやすくなる。そのため、従来例において針状ころ１１がすべり、転がりを生じることに伴い発生していた変速ギヤ２の共振現象が起こりにくくなり、クークー音と呼ばれる異音の発生を抑制または防止できるようになる。しかも、保持器１０が変速ギヤ２の内径面に対して案内されて連れ回りするときに、保持器１０と変速ギヤ２との間に潤滑油が適度に残留されることになるので、ここの潤滑による粘性抵抗が適度に発生し、保持器１０と変速ギヤ２が連れ回りを維持できる状態になる。これにより、耐焼付き性が維持されるようになる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のギヤインナ用針状ころ軸受では、変速ギヤが回転軸に対して相対回転している状況において、変速ギヤの共振現象を起こしにくくさせているから、従来例のような異音の発生を抑制または防止できるとともに、保持器の案内面における耐焼付き性を確保することができる。このように、本発明では、信頼性の高いギヤインナ用針状ころ軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るギヤインナ用針状ころ軸受の使用状態を示す断面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図
【図３】図１中の保持器の外径形状を説明するための説明図
【図４】上記ギヤインナ用針状ころ軸受の試験結果を示す図表
【符号の説明】
１    ドライブシャフト
２    変速ギヤ
３    ギヤインナ用針状ころ軸受
１０    保持器
１１    針状ころ
１２    保持器のポケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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