(57)【要約】【課題】ニードルベアリングの内接円径が外スプラインの歯先の直径より小さくてもニードルベアリングを回転シャフトに組み付けることができるシャフト構造を提供する。【解決手段】シャフト構造は、回転シャフト１と、この上で第１出力ギア２を支持するニードルベアリング３とを備える。回転シャフト１は外スプライン５、９を備える。ニードルベアリング３の内接円径は、外スプライン５、９の歯先の直径より小さくかつ歯元の直径より大きい。外スプライン５、９及びニードルベアリング３は、軸線方向に一方が他方を通過するように移動させたとき、ニードルベアリング３のコロが、外スプライン５、９の歯Ｔの間を相互に干渉することなく通過するような寸法及び形状を有する。【選択図】図１
2013167271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトと、
前記回転シャフトの周りで所定の動力伝達部材を回転自在に支持するニードルベアリングとを備え、
前記回転シャフトは、その周りにスプライン結合により所定の固定部材を固定するための外スプラインを備え、
前記ニードルベアリングの内接円径は、前記外スプラインの歯先の直径より小さくかつ歯元の直径より大きく、
前記外スプライン及びニードルベアリングは、同一軸線上で、所定の周方向の位置関係を保持しながら、軸線方向に一方が他方を通過するように移動させたとき、該ニードルベアリングのコロが、該外スプラインの歯の間を相互に干渉することなく通過するような該コロ及び歯の配置を有することを特徴とするシャフト構造。
【請求項２】
前記回転シャフトには、その一端側に固定された固定ギアが一体的に設けられ、
前記ニードルベアリングは、前記固定ギアと外スプラインの間に位置し、
前記回転シャフトの一端側の固定ギアよりも他端側における前記外スプラインの歯先以外の部分は、前記ニードルベアリングの内接円径よりも直径が小さく構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシャフト構造。
【請求項３】
前記回転シャフトは、変速機内で動力を伝達するために回転するものであり、
前記固定ギアは、前記回転シャフトに動力を入力するための入力ギアであり、
前記動力伝達部材は、前記回転シャフトの動力を出力するための出力ギアであり、
前記固定部材は、前記外スプラインに噛み合う内スプラインを介して該回転シャフトに固定された同期機構の固定部であり、
前記同期機構は、前記回転シャフトに前記出力ギアが連結された連結状態と、この連結が解除された開放状態とに切り替えるものであることを特徴とする請求項２に記載のシャフト構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外スプラインを有し、ニードルベアリングが配置されるシャフト構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、変速機等において、外スプラインを有する回転シャフトにニードルベアリングが設けられたシャフト構造が知られている。例えば、特許文献１の変速機では、入力シャフト上に、動力を導入するためのギアがスプラインを介して結合され、これに隣接して、３速駆動ギアがニードルベアリングを介して支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８１５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようなシャフト構造において、ニードルベアリングが一体形保持器を用いたものであるとすれば、これを回転シャフトに組み付ける際には、回転シャフトにおけるニードルベアリングの組付け位置よりも外スプライン側の端部からニードルベアリングを回転シャフトの外側に嵌合することにより組付けが行われる。
【０００５】
ただし、この場合、回転シャフトの外スプライン側端部から組付けを行うには、ニードルベアリングが外スプラインの外側を通過するので、外スプラインとニードルベアリングとが干渉しないように、ニードルベアリングの内接円径が外スプラインの歯先の直径よりも大きくなければならない。
【０００６】
しかしながら、ニードルベアリングの内接円径が大きくなるほど、コロの回転速度が大きくなるので、耐久性の点で懸念を生じる。また、内接円径の大きいニードルベアリングを容易に製造し、又はその組付けを容易にするために、２つ割り形又は樹脂製の１つ割り形の保持器を用いたニードルベアリングを採用すると、製造コストや製造工数の増大、焼付きに対する耐性の低下等を招来する。
【０００７】
したがって、ニードルベアリングとしては、一体型保持器を用いたものであって、内接円径が極力小さいものを用いるのが好ましい。しかし、これに応じて、回転シャフトや外スプラインの径を小さくすると、剛性低下による回転シャフトの撓みの増大や外スプラインの強度低下による耐久性の低下が懸念される。このため、回転シャフト及び外スプラインの径を小さくすることにも限界がある。
【０００８】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、ニードルベアリングの内接円径が外スプラインの歯先の直径より小さくても支障なくニードルベアリングを回転シャフトに組み付けることができるシャフト構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のシャフト構造は、回転シャフトと、前記回転シャフトの周りで所定の動力伝達部材を回転自在に支持するニードルベアリングとを備え、前記回転シャフトは、その周りにスプライン結合により所定の固定部材を固定するための外スプラインを備え、前記ニードルベアリングの内接円径は、前記外スプラインの歯先の直径より小さくかつ歯元の直径より大きく、前記外スプライン及びニードルベアリングは、同一軸線上で、所定の周方向の位置関係を保持しながら、軸線方向に一方が他方を通過するように移動させたとき、該ニードルベアリングのコロが、該外スプラインの歯の間を相互に干渉することなく通過するような該コロ及び歯の配置を有することを特徴とする。
【００１０】
これによれば、ニードルベアリングの内接円径が外スプラインの歯先の直径より小さいにも拘わらず、ニードルベアリングを、外スプラインの外側を通過させることができる。すなわち、ニードルベアリングを回転シャフトに外嵌して組み付ける場合に、外スプラインが障害となることはない。このため、障害が他にも無ければ、外スプラインの外側を通過させてニードルベアリングを回転シャフトに組み付けることができる。
【００１１】
また、ニードルベアリングの内接円径が、外スプラインの歯先の直径より小さいので、回転シャフトの径を小さくすることなく、ニードルベアリングの内接円径を小さくすることができる。これにより、ニードルベアリングとして、一体保持形の保持器を有するものを容易に採用することができる。
【００１２】
本発明においては、前記回転シャフトには、その一端側に固定された固定ギアが一体的に設けられ、前記ニードルベアリングは、前記固定ギアと外スプラインの間に位置し、前記回転シャフトの一端側の固定ギアよりも他端側における前記外スプラインの歯先以外の部分は、前記ニードルベアリングの内接円径よりも直径が小さく構成されている。
【００１３】
また、本発明においては、前記回転シャフトは、変速機内で動力を伝達するために回転するものであり、前記固定ギアは、前記回転シャフトに動力を入力するための入力ギアであり、前記動力伝達部材は、前記回転シャフトの動力を出力するための出力ギアであり、前記固定部材は、前記外スプラインに噛み合う内スプラインを介して該回転シャフトに固定された同期機構の固定部であり、前記同期機構は、前記回転シャフトに前記出力ギアが連結された連結状態と、この連結が解除された開放状態とに切り替えるものであってもよい。
【００１４】
この構成において、同期機構が連結状態であるとき、入力ギアを介して回転シャフトに入力された動力は、出力ギアを経て出力される。このとき、大きな動力が入力ギアに入力されると、回転シャフトの撓みや、外スプラインの強度低下、回転シャフトの強度低下等が懸念される。また、高差回転によりニードルベアリングのコロが高速で回転すると、その焼付きが懸念される。さらに、出力ギアの肉厚を十分確保できない場合には、出力ギアの強度を十分確保することが困難となる。
【００１５】
この点、本発明によれば、回転シャフトや外スプラインの歯先の径を小さくする必要なく、ニードルベアリングの内接円径を小さくすることができるので、回転シャフトの撓みや強度低下、外スプラインの強度低下を回避するとともに、高差回転時におけるニードルベアリングの焼付きに対する耐性を向上させることができる。また、ニードルベアリングの内接円径を小さくした分だけ出力ギアの肉厚を厚くすることができるので、出力ギアの強度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る変速機の一部を示す断面図である。
【図２】図１の変速機における回転シャフトの外スプラインの歯と、ニードルベアリングのコロとの位置関係を示す説明図である。
【図３】図２と同様の部分の従来例に係る位置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、実施形態に係るシャフト構造を適用した変速機は、変速機内で動力を伝達するために回転する回転シャフト１と、回転シャフト１の動力を出力するための第１出力ギア２を回転シャフト１の周りで回転自在に支持するニードルベアリング３とを備える。
【００１８】
回転シャフト１は、その周りにスプライン結合により同期機構４の固定部４ａを固定するための外スプライン５を備える。固定部４ａは、外スプライン５に噛み合う内スプラインを介して回転シャフト１に固定される。同期機構４は、回転シャフト１に第１出力ギア２が連結された連結状態と、この連結が解除された開放状態とを切り替える。
【００１９】
回転シャフト１には、その一方の端部の近傍に固定された入力ギア６が一体的に設けられる。入力ギア６は、回転シャフト１に動力を入力する。入力ギア６と外スプライン５との間にニードルベアリング３が位置する。
【００２０】
なお、回転シャフト１には、その他、回転シャフト１の動力を第１出力ギア２とは異なる回転数でそれぞれ出力する第２出力ギア７及び第３出力ギア８や、これらのギアを回転シャフト１に選択的に連結させる同期機構１０、同期機構１０を回転シャフト１に結合させるための外スプライン９等が設けられる。外スプライン９は、外スプライン５の入力ギア６とは反対側に位置する。
【００２１】
回転シャフト１の一端側の入力ギア６よりも他端側における外スプライン５及び９の歯先以外の部分は、ニードルベアリング３の内接円径よりも直径が小さく構成されている。そして、後述するように、外スプライン５及び９の歯先は、ニードルベアリング３が外スプライン５及び９の外側を回転シャフト１の軸方向に通過するのを妨げない。
【００２２】
したがって、回転シャフト１に対するニードルベアリング３の組付けは、回転シャフト１の入力ギア６とは反対側の端部からニードルベアリング３を回転シャフト１の外側に嵌合し、外スプライン５及び９の外側を通過させ、そして外スプライン５と入力ギア６との間に位置させることにより行われる。
【００２３】
図２は、外スプライン５及び９の歯Ｔと、ニードルベアリング３のコロＣとの軸線方向に見た場合の位置関係を示す。図３は、図２と同様の部分の従来例に係る位置関係を示す。図３のように、従来例では、ニードルベアリング３の内接円径φ１は、外スプライン５及び９の歯先の直径φ２より大きい。ニードルベアリング３を回転シャフト１に組み付けるに際し、外スプライン５及び９の歯Ｔとニードルベアリング３のコロＣとの干渉を回避するためである。
【００２４】
これに対し、本実施形態では、図２に示すように、ニードルベアリング３の内接円径Φ１は、外スプライン５の歯先の直径Φ２より小さく、かつ歯元の直径Φ３より大きい。同じ大きさの歯先の直径を有する外スプライン９に対しても同様である。ただし、外スプライン５と９及びニードルベアリング３は、次の条件を満たすような形態を有する。
【００２５】
すなわち、外スプライン５と９及びニードルベアリング３は、同一軸線上で、所定の周方向の位置関係を保持しながら、軸線方向に一方が他方を通過するように移動させたとき、ニードルベアリング３のコロＣが、外スプライン５及び９の歯Ｔの間を相互に干渉することなく通過するようなコロＣ及び歯Ｔの配置を有する。ただし、このとき、外スプライン５及び９相互間の位置関係は、回転シャフト１上での位置関係のままであるものとする。
【００２６】
この条件を満たす典型的な例として、図２のように、コロＣがニードルベアリング３の周方向に等しい角度間隔で配置され、外スプライン５及び９の歯Ｔがこれと同じ角度間隔で配置されている場合が考えられる。
【００２７】
ただし、上述の条件を満たせば、ニードルベアリング３のコロＣの数と、外スプライン５又は９の歯Ｔの数とが同数である必要はない。つまり、外スプライン５又は９において歯抜け等があってもよい。また、コロＣの角度間隔と、歯Ｔの角度間隔とが同一である必要もない。また、コロＣの角度間隔や、歯Ｔの角度間隔が均等である必要もない。
【００２８】
したがって、ニードルベアリング３及び外スプライン５と９は、上述のように同一軸線上で移動した場合、隣り合う２つの歯Ｔの間を複数のコロＣが通過したり、１つも通過しなかったりするような形状及び寸法を有するものであってもよい。
【００２９】
回転シャフト１に対するニードルベアリング３の組付けは、外スプライン５及び９とニードルベアリング３とが、上述のように同一軸線上で所定の周方向の位置関係となるように回転シャフト１及びニードルベアリング３を配置しながら、ニードルベアリング３を回転シャフト１の外側に入力ギア６とは反対側の方向から嵌合し、外スプライン５及び９の外側を通過させ、そして、外スプライン５と入力ギア６との間に位置させることにより行われる。
【００３０】
ニードルベアリング３は、上述のように、内接円径Φ１が外スプライン５及び９の歯先の直径Φ２よりも小さいので、その分だけ、内接円径Φ１が従来よりも小さくなるように構成される。また、第１出力ギア２は、内接円径Φ１が従来よりも小さくなった分だけ、肉厚が厚くなるように構成される。
【００３１】
この構成において、入力ギア６を介して回転シャフト１に入力された動力は、同期機構４及び１０の動作に応じ、第１出力ギア２、第２出力ギア７、若しくは第３出力ギア８から出力される。
【００３２】
このとき、回転シャフト１の外スプライン５及び９部分の径が従来の場合と同等の大きさであるため、高トルクの動力が回転シャフト１に入力されたときの回転シャフト１の撓みが従来よりも増大することはない。このため、第１出力ギア２、第２出力ギア７及び第３出力ギア８のミスアライメントや、ギア強度の低下が生じることはない。
【００３３】
また、回転シャフト１の外スプライン５及び９部分の径も従来の場合と同等の大きさであり、外スプライン５及び９の歯数や歯先の径が従来の場合と同等に維持されるので、高トルクの動力が回転シャフト１に入力された場合でも、外スプライン５及び９の強度が低下することはない。
【００３４】
また、ニードルベアリング３が高差回転の状況で動作する場合でも、ニードルベアリング３の内接円径Φ１が従来よりも小さく、ニードルベアリング３のコロＣの回転速度が減少しているので、ニードルベアリング３における焼付きや摩耗が促進されることはない。
【００３５】
また、外スプライン５と９及びニードルベアリング３は、上述のように歯Ｔの間をコロＣが通過できるような形態を有し、各コロＣ間の間隔が大きくなっているので、回転シャフト１の潤滑穴１１からより多くの潤滑油が供給される。このため、高差回転時の第１出力ギア２等の端面における摩耗が促進されることはない。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、回転シャフト１に対するニードルベアリング３の組付けに支障を来たすことなく、ニードルベアリング３の内接円径Φ１を外スプライン５及び９の歯先の直径Φ２よりも小さくしている。これにより、回転シャフト１や外スプライン５及び９の歯先の径を減少させることなく、ニードルベアリング３の内接円径を小さくすることができる。
【００３７】
したがって、回転シャフト１や、外スプライン５及び９、第１出力ギア２等の強度低下を防止することができる。また、ニードルベアリング３の焼付きや摩耗に対する耐性を向上させることができる。また、回転シャフト１の潤滑穴１１からの潤滑油の供給量を増大させ、第１出力ギア２の端面等における摩耗耐性を向上させることができる。
【００３８】
また、ニードルベアリング３の内接円径を小さくすることができるので、一体形保持器によるニードルベアリング３を容易に用いることができる。したがって、１つ割形や２つ割形の保持器によるニードルベアリング３を用いることによる製造コストの増大や、組付け時の工程数の増加、焼付きに対する耐性の低下等を回避することができる。
【００３９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、回転シャフト１は変速機において回転するものに限らず、他の動力伝達機構において回転自在に支持されるものであってもよい。また、ニードルベアリングにより支持される動力伝達部材として、上記実施形態では第１出力ギア２を用いた場合について説明したが、これに限らず、他のベルト式駆動におけるプーリ等の動力伝達部材であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…回転シャフト、２…第１出力ギア、３…ニードルベアリング、４，１０…同期機構、４ａ…固定部、５，９…外スプライン、６…入力ギア、Ｃ…コロ、Ｔ…歯。
【図１】
2013167271.tif 000003
【図２】
2013167271.tif 000004
【図３】
2013167271.tif 000005