(57)【要約】【課題】温度に依存せず振動や騒音の発生を抑制し得る軸受支持装置を提供すること。【解決手段】軸受４０の内周面に回転軸が挿入され、外周面にはスリーブ４１が嵌合されている。この軸受４０の外周面に嵌合されるスリーブ４１は、軸受４０の外周面に嵌合する内周面を有する筒状部４２と、外周面から径方向外方に突出する複数の係合突起部４４とを有している。さらにそれぞれの係合突起部４４には円周方向に延びる係合円弧部４５が設けられている。スリーブ４１が組み込まれる軸受支持部としてのボス部４６には、スリーブ４１の係合突起部４４および係合円弧部４５に対応した溝が形成されており、ボス部４６がスリーブ４１よりも大きく熱膨張してもスリーブ４１は径方向にずれることが防止される。【選択図】    図３
2005016620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を軸受を介して回転自在に支持する軸受支持装置であって、
前記軸受の外周面に嵌合する内周面を有する筒状部と、前記筒状部から径方向外方に突出する複数の係合突起部とを備えるスリーブと、
前記筒状部の外周面に対向する隙間発生面および前記係合突起部が係合する径方向溝を備え、前記スリーブが組み込まれる軸受支持部とを有し、
前記軸受支持部を前記スリーブよりも熱膨張率の大きい材料により形成することを特徴とする軸受支持装置。
【請求項２】
請求項１記載の軸受支持装置において、前記筒状部の外周面に沿って円周方向に延びる係合円弧部を前記突起部の先端に設け、前記軸受支持部に前記係合円弧部を収容する円周方向溝を形成するとともに前記係合円弧部の外周面に対向する隙間発生面を形成することを特徴とする軸受支持装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の軸受支持装置において、前記スリーブを鉄合金とし、前記ボス部をアルミニウム合金とすることを特徴とする軸受支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転軸を軸受を介して回転自在に支持する軸受支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸をギヤボックスやケース内に回転自在に支持するために、ギヤボックスやケースに設けられた軸受支持部には軸受が装着される。軸受には回転軸と軸受とが滑り接触する滑り軸受と、回転軸と軸受とがボール又はローラにより転がり接触する転がり軸受とがあり、ボールやローラは内輪と外輪との間に組み込まれている。軸受が軸受支持部に対して回転すると、これらの嵌合面が摩耗して磨耗粉が発生し、磨耗粉が嵌合面に入り込んで嵌合面に傷が発生するだけでなく、軸振れや振動を引き起こすことになるので、軸受は軸受支持部に所定の締め代を与えて回転しないように装着する必要がある。軸受および軸受支持部は回転軸の回転に伴って加熱されると、それぞれ熱膨張し、軸受と軸受支持部の熱膨張率に差があると、軸受と軸受支持部との間に隙間が発生することがある。隙間が発生すると、軸振れや振動を引き起こすことになる。
【０００３】
たとえば、エンジン動力を駆動輪に伝達するための動力伝達装置には、歯車などの回転体が設けられた回転軸を支持するために、トランスミッションケースなどのケースには多数の軸受が装着される。軸受はそれぞれケースに形成された嵌合孔に固定される。ところで、近年では動力伝達装置の軽量化を図るため、トランスミッションケースなどのケースの材質として軽量材であるアルミニウムが多用されている。しかしながら、アルミニウム製のケースは鉄製のケースに比して熱膨張率が高く、エンジンの暖機や油温の上昇で熱膨張し易いことが知られている。
【０００４】
そのため、軸受をケースに形成された嵌合孔に取り付けた場合には、高温時には熱膨張率の高いケースと熱膨張率の低い鉄製の軸受との熱膨張率の差に起因して、軸受の締め代が減少したり回転軸軸と軸受との隙間が過大となることがある。隙間が発生すると軸受に支持された回転軸の回転中心は隙間分だけ荷重方向に移動することになる。このように回転中心が所定の位置からずれると、相互に噛み合う歯車列を有する軸同士の軸心間距離が変化し、最適な位置に設定されている相対歯面位置にもズレが生じてしまう。相対歯面位置のズレは、一般に駆動歯車と従動歯車との間に生じる相対回転の進み遅れ（噛合い伝達誤差）をより大きくし、これら歯対の間から発生する振動や騒音を増大させる原因となる。
【０００５】
このような課題を解決するために、例えば特許文献１には、アルミニウム製のクランクケースの軸受圧入部にアルミニウムより熱膨張率の小さな鉄製の補助枠を鋳包んで、補助枠に軸受を圧入する技術が開示されている。この場合には、高温時にクランクケースが比較的大きく熱膨張しても、低い熱膨張率と高い剛性を有する補助枠により軸受を支持することにより回転軸と軸受との間には隙間が発生しないようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−９７３１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のように、クランクケース内に鉄製の補助枠を鋳包んだのみでは、クランクケースが熱膨張すると、補助枠の外周面に隙間が発生することになり、軸受の回転中心は径方向に変位することになる。この結果、回転軸の回転中心が荷重方向に隙間分だけずれることになり、回転軸の振動や騒音を増大させる原因となる。
【０００８】
本発明の目的は、温度に依存せず振動や騒音の発生を抑制し得る軸受支持装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の軸受支持装置は、回転軸を軸受を介して回転自在に支持する軸受支持装置であって、前記軸受の外周面に嵌合する内周面を有する筒状部と、前記筒状部から径方向外方に突出する複数の係合突起部とを備えるスリーブと、前記筒状部の外周面に対向する隙間発生面および前記係合突起部が係合する径方向溝を備え、前記スリーブが組み込まれる軸受支持部とを有し、前記軸受支持部を前記スリーブよりも熱膨張率の大きい材料により形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明の軸受支持装置は、前記筒状部の外周面に沿って円周方向に延びる係合円弧部を前記突起部の先端に設け、前記軸受支持部に前記係合円弧部を収容する円周方向溝を形成するとともに前記係合円弧部の外周面に対向する隙間発生面を形成することを特徴とする。また、本発明の軸受支持装置は、前記スリーブを鉄合金とし、前記ボス部をアルミニウム合金とすることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、昇温によって軸受支持部が軸受に嵌合されたスリーブより大きく熱膨張しても、スリーブは軸受が嵌合する筒状部と係合突起部とを有するので、係合突起部が径方向溝に係合してスリーブの径方向移動が規制される。さらに、スリーブは円周方向溝に係合する係合円弧部を有するので、スリーブの径方向移動が規制される。このように、スリーブの径方向移動が規制されるので、軸受支持部が高温となっても回転軸の軸中心が変動することが防止され、温度が上昇しても回転軸の振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である軸受支持装置が取り付けられた動力伝達装置を示すスケルトン図である。トルクコンバータ１１はエンジンのクランク軸１２に連結されて回転するドライブプレート１３と、このドライブプレート１３に連結されたポンプ側ケース１４とを有し、ポンプ側ケース１４内に設けられたポンプインペラ１５に対向して配置されたタービンランナ１６とポンプインペラ１５との間にはステータ１７が配置され、ステータ１７はワンウエイクラッチ１８により支持されている。タービンランナ１６にはフロントカバー１９に係合するロックアップクラッチ２０が設けられており、ロックアップクラッチ２０の一方側はアプライ室２１ａであり、他方側はリリース室２１ｂである。
【００１３】
変速機部２２はタービン軸２３の回転を１速から４速に自動的に変速するとともに後退回転させて中間軸２４に伝達する構造となっており、タービン軸２３にはクラッチドラム２５が固定され、このクラッチドラム２５の外側にはこれよりも大径のクラッチドラム２６が配置され、これらのクラッチドラム２５，２６の間にはリバースクラッチＲｅＣが設けられ、クラッチドラム２５の内側に設けられたクラッチハブ２７とクラッチドラム２５との間にはハイクラッチＨＣが設けられている。
【００１４】
クラッチドラム２６にはブレーキハブ２８が固定されるとともにフロントサンギヤＳＦが固定され、このサンギヤＳＦの外側にはフロントリングギヤＲＦが配置されており、クラッチハブ２７に固定されたキャリア２９には、サンギヤＳＦとフロントリングギヤＲＦとに噛み合うプラネタリギヤＰＦが回転自在に装着されている。また、タービン軸２３にはリヤサンギヤＳＲが固定され、このリヤサンギヤＳＲの外側にはリヤリングギヤＲＲが配置されており、フロントリングギヤＲＦに固定されたキャリア３０には、サンギヤＳＲとリヤリングギヤＲＲとに噛み合うプラネタリギヤＰＲが回転自在に装着されている。
【００１５】
ブレーキハブ２８とトランスミッションケース３１との間には、２速と４速と５速の際に締結状態となるブレーキ２・４Ｂが設けられている。また、キャリア２９にはクラッチドラム３２が固定され、リヤリングギヤＲＲに固定されたクラッチハブ３３とクラッチドラム３２との間にはロークラッチＬＣが設けられている。クラッチドラム３２にはブレーキハブ３４が固定され、このブレーキハブ３４とトランスミッションケース３１との間にはローおよびリバースブレーキＬＲＢが設けられ、クラッチドラム３２はワンウエイクラッチＦＬを介してトランスミッションケース３１に回転自在に支持されている。
【００１６】
中間軸２４のトルクを駆動輪に伝達するために、中間軸２４に取り付けられた減速駆動歯車３５は、タービン軸２３および中間軸２４に平行に配置された出力軸３６に取り付けられた減速従動歯車３７に噛み合っている。中間軸２４の先端にはドライブピニオン３８が取り付けられ、このドライブピニオン３８がハイポイド歯車３９に噛み合うことにより、図示しない駆動輪に連結されている。
【００１７】
図２は図１の一部を拡大して示す断面図であり、図３は図２におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う方向の断面図である。中間軸２４は、回転中心をＯとして軸受４０により回転自在に支持されている。この軸受４０は、図示するように転がり軸受であって、中間軸２４が嵌合する内輪４０ａと、アルミニウム合金製のトランスミッションケース３１の一部を構成するカバー３１ａに取り付けられる外輪４０ｂと、これらの間に組み込まれる多数の鋼球４０ｃとを有し、外輪４０ｂはカバー３１ａに組み込まれたスリーブ４１に嵌合し、スリーブ４１を介してカバー３１ａに取り付けられている。
【００１８】
スリーブ４１は鉄製であり、軸受４０の外周面に嵌合する内周面を有する筒状部４２と、筒状部４２の外周面４３から径方向外方に突出する複数の係合突起部４４とを有し、係合突起部４４は筒状部４２の円周方向に９０度おきに４つ設けられている。それぞれの係合突起部４４の先端には円周方向に延びる係合円弧部４５が設けられており、それぞれの係合円弧部４５は円周方向の中央部で係合突起部４４と一体となっている。図示するスリーブ４１にあっては、係合突起部４４および係合円弧部４５が円周方向に相互に等間隔に４つずつ設けられている。ただし、それぞれを円周方向に１２０度おきに３つ設けるようにしても良く、５あるいはそれ以上設けるようにしても良い。
【００１９】
スリーブ４１はカバー３１ａに設けられた軸受支持部としてのボス部４６に組み込まれており、ボス部４６には、スリーブ４１の筒状部４２の外周面４３に対応した内周面４７が形成され、この内周面４７に連通し係合突起部４４を収容する径方向溝４８が形成されるとともに、それぞれの径方向溝４８に連通し係合円弧部４５を収容する円周方向溝４９が形成されている。スリーブ４１をカバー３１ａに組み込むには、カバー３１ａを鋳造する際にスリーブ４１がカバー３１ａに一体となるようにスリーブ４１をカバー３１ａに鋳ぐるむようにしても良く、カバー３１ａに径方向溝４８および円周方向溝４９を機械加工してスリーブ４１を溝内に圧入するようにしても良い。
【００２０】
このように、係合突起部４４と係合円弧部４５とにより形成される錨形状の部分に対応する形状の錨形状の溝が径方向溝４８と円周方向溝４９とにより内周面４７に連なってボス部４６に形成されている。この溝によって円周方向溝４９の外周面に対向する外側の隙間発生面４９ａがボス部４６に形成され、内周面４７は筒状部４２の外周面４３に対向する内側の隙間発生面４７ａとなっており、ボス部４６には筒状部４２と係合円弧部４５との間に入り込む円周方向の突起部５１が形成されている。ボス部４６および軸受４０がそれぞれ常温のもとでは、隙間発生面４９ａは係合突起部４４の外周面に接触し、内周面４７つまり隙間発生面４７ａは筒状部４２の外周面４３に接触している。
【００２１】
上述のようにスリーブ４１は鉄合金で形成されており、アルミニウム材で形成されたボス部４６に比して剛性が高く、一般に減衰能が高いので中間軸２４の回転運動にともなう振動を抑制する。一方のトランスミッションケース３１は、カバー３１ａを含めて鉄合金に比して比重が小さいアルミニウム合金で形成されており、動力伝達装置全体の軽量化を図ることができる。
【００２２】
エンジンを駆動させると、エンジンの暖機や油温の上昇で、トランスミッションケース３１内の温度が上昇する。このとき、熱膨張率の小さなスリーブ４１は中間軸２４や軸受４０の熱膨張による自由な変形を拘束するので、中間軸２４と軸受４０の間に隙間を生じない。一方、スリーブ４１に比して熱膨張率の大きな材料で形成されたボス部４６はスリーブ４１よりも大きく熱膨張する。したがって、温度によってはスリーブ４１とボス部４６の間には径方向の隙間が生じても、スリーブ４１の係合突起部４４は径方向溝４８に係合し、係合円弧部４５の両側面は円周方向溝４９の側面に係合するので、スリーブ４１の中心はボス部４６の中心を維持することになる。
【００２３】
図４（Ａ）は昇温時における本願発明の軸受支持装置の熱変形状態を示す説明図であり、（Ｂ），（Ｃ）は比較例としての軸受支持装置の熱変形状態を示す説明図である。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）において、図３に示す部材と共通する部材については同一の番号が付されている。
【００２４】
図４（Ｂ），（Ｃ）に示す軸受支持装置は、軸受４０の外輪に嵌合されるとともにボス部４６に組み付けられる筒体５０を有しており、筒体５０は軸受４０と同様に鉄合金製である。このような筒体５０を用いた軸受支持装置にあっては、中間軸２４と軸受４０との間に隙間を生じにくいが、昇温時には筒体５０の外周面とボス部４６との間では全周域にわたって隙間が発生する。その結果、中間軸２４、軸受４０および筒体５０は一体となって中間軸２４に作用する荷重方向に隙間分だけ変位する。図示する場合にあっては、通常運転時における中間軸２４の回転中心Ｏが、図４（Ｃ）に示すように、高温状態では回転中心Ｏａにずれることになる。
【００２５】
これに対して、図４（Ａ）に示す本願発明の軸受支持装置にあっては、昇温時に、スリーブ４１とボス部４６との熱膨張率の差によって、ボス部４６がスリーブ４１よりも大きく径方向に熱膨張すると、係合円弧部４５の外周面とこれに対向する外側の隙間発生面４９ａとの間に隙間が発生し、筒状部４２の外周面４３とこれに対向する内側の隙間発生面４７ａとの間に隙間が発生する。しかしながら、ボス部４６が熱膨張して隙間発生面４７ａと外周面４３との間に隙間が発生しても係合突起部４４が径方向溝４８に係合しているので、スリーブ４１の径方向への自由な移動が拘束される。同様に、隙間発生面４９ａと係合円弧部４５との間に隙間が発生しても、係合円弧部４５の両側面は円周方向溝４９の両側面に係合しているので、スリーブ４１の径方向への自由な移動が拘束される。さらに、円周方向の突起部５１が係合円弧部４５の内周面と筒状部４２との間に入り込んでいるので、熱膨張時に突起部５１は係合円弧部４５の内周面に密着し続け、スリーブ４１の径方向への自由な移動が拘束される。
【００２６】
これにより、中間軸２４と軸受４０の間に隙間を生じにくいだけでなく、中間軸２４、軸受４０およびスリーブ４１に径方向の荷重が作用してもスリーブ４１は径方向に変位しない。また、円周方向に延びる係合円弧部４５の側面はボス部４６に接し、径方向溝４８の内面は係合突起部４４に接するので、スリーブ４１の円周方向への自由な変形移動が拘束され、中間軸２４、軸受４０およびスリーブ４１に円周方向の荷重が働いてもスリーブ４１は移動しない。
【００２７】
このように図示する軸受支持装置においては、中間軸２４、軸受４０およびスリーブ４１が一体となって径方向、円周方向のいずれの方向にも移動しないよう移動が拘束されている。つまり、スリーブ４１とボス部４６の間に径方向の隙間が発生しても、中間軸２４、軸受４０およびスリーブ４１が荷重方向に隙間分だけ移動することはなく、中間軸２４の回転中心Ｏは変位しない。
【００２８】
ところで、中間軸２４に設けられた減速駆動歯車３５と噛み合う減速従動歯車３７を介して出力軸３６に回転運動を伝達する場合にあっては、減速駆動歯車３５と減速従動歯車３７との間で動力伝達損失が生じる。そのため、各歯車３５，３７を支持する中間軸２４と出力軸３６の軸心間距離も動力伝達損失を最小にするように慎重に決定されており、動力伝達損失を増加させないためには、この軸心間距離は高温時においても維持される必要がある。
【００２９】
図５は、高温時における駆動歯車と従動歯車の歯面当たりの噛合伝達誤差を示す説明図である。実線は図４（Ａ）に示す軸受支持装置を利用した場合の伝達トルクに対する噛合伝達誤差を示す特性曲線である。一方、破線は図４（Ｂ）に示す比較例の軸受支持装置を利用した場合の同曲線である。図示されるように、実線が示す噛合伝達誤差は、伝達トルクの増加に伴い増加傾向を示すものの、押しなべて破線が示す噛合伝達誤差を下回っている。つまり、実線が示すように、本発明の軸受支持装置を用いた場合の方が高温時の噛合伝達誤差が小さい。これより、従来技術に比して、歯対間での動力伝達損失が少ないことが分かる。
【００３０】
図６は、伝達トルクを図５にＶ−Ｖ線で示す値とした場合の振動周波数に対するケース振動値を示す説明図である。実線は図４（Ａ）に示す軸受支持装置を利用した場合の振動周波数に対するケース振動値を示す特性曲線である。一方、破線は図４（Ｂ）に示す軸受支持装置を利用した場合の同曲線である。ケース振動値とは、ケースの外側に加速度センサを取り付けて計測された、振動周波数に対する振動の大きさのことである。図示されるように、実線が示すケース振動値は、振動周波数の変化に対し、破線が示すケース振動値に比して全般的に小さくなっている。つまり、噛合伝達誤差が小さい場合には、発生する振動の大きさも全般的に抑制されることが伺える。また、振動の大きさを抑制することは騒音の増大防止にもつながることから、発生する騒音の大きさも全般的に抑制されるといえる。
【００３１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示する実施の形態においては、転がり軸受４０を軸受支持部に装着した場合を示すが、滑り軸受を装着する場合にも適用できる。また、スリーブ４１には係合突起部４４の先端に一体となった係合円弧部４５が設けられているが、スリーブ４１を筒状部４２と複数の係合突起部４４とにより形成し、係合円弧部４５を設けないようにしても良い。さらに、本発明の軸受支持装置は、歯車などの回転体が取り付けられた回転軸を支持するためであれば、動力伝達装置における回転軸の支持だけでなく、種々の歯車装置にも適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、昇温によって軸受支持部が軸受に嵌合されたスリーブより大きく熱膨張しても、スリーブの径方向移動が規制されるので、軸受支持部が高温となっても回転軸の軸中心が変動することが防止され、温度が上昇しても回転軸の振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００３３】
特に、回転軸、軸受およびスリーブの軸受支持部に対する相対位置の移動が制限されるので、歯車が設けられた他の回転軸との軸心間距離が変化せず、温度が変化しても常に最適な相対歯面位置を維持することができる。常に一定の相対歯面位置を維持するようにすれば、各歯車の損傷も減り、歯車の長寿命化を図ることもできる。
【００３４】
歯対間などで発生する軸系の振動は、減衰能の高い鉄合金製のスリーブを介して軸受支持部に伝わるので、従来よりも安定したギヤノイズ低減が図れる。振動の伝播を抑制することで、騒音の発生を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である軸受支持装置を取り付けた自動変速装置を示すスケルトン図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のＩＩ−ＩＩ線に沿う方向の断面図である。
【図４】（Ａ）は昇温時における本願発明の軸受支持装置の熱変形状態を示す説明図であり、（Ｂ）、（Ｃ）は比較例としての軸受支持装置の熱変形状態を示す説明図である。
【図５】高温時における駆動歯車と従動歯車の歯面当たりの伝達誤差を示す説明図である。
【図６】伝達トルクを図４にＶ−Ｖ線で示す値とした場合の振動周波数に対するケース振動値を示す説明図である。
【符号の説明】
２４  中間軸
３１  トランスミッションケース
３１ａ  カバー
３５  減速駆動歯車
３６  出力軸
３７  減速従動歯車
４０  軸受
４１  スリーブ
４２  筒状部
４３  外周面
４４  係合突起部
４５  係合円弧部
４６  ボス部（軸受支持部）
４７  内周面
４７ａ  隙間発生面
４８  径方向溝
４９  円周方向溝
４９ａ  隙間発生面
５０  筒体
【図１】
2005016620.tif 000003
【図２】
2005016620.tif 000004
【図３】
2005016620.tif 000005
【図４】
2005016620.tif 000006
【図５】
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【図６】
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