(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のエンジン側の入力軸に連動される副軸と、副軸に設けられた副軸歯車と、駆動車輪側の出力軸に連動される主軸と、副軸歯車と常時歯合する歯部を外周面に一体に有し、内周面に複列軌道面を有する主軸歯車と、主軸の外周に嵌合され、外周面にそれぞれ軌道面を有する一対の軸受内輪と、主軸歯車の複列軌道面と一対の軸受内輪の軌道面との間に配され、保持器によって円周所定間隔に保持された複列の円すいころと、各列の円すいころおよび保持器からなる組付体にそれぞれ円周方向の重量アンバランスを生じさせるアンバランス手段と、主軸歯車に連結されたクラッチギヤと、セレクタの作動により、クラッチギヤを介して主軸歯車と主軸との間でエンジントルクを伝達又は遮断するシンクロ機構とを備え、上記重量アンバランスが、軸中心からの半径５０ｍｍに対して１〜２０ｇである自動車の変速機における主軸歯車機構。
【請求項２】
自動車の変速機の副軸歯車と常時歯合する歯部を外周面に一体に有し、内周面に複列軌道面を有する主軸歯車と、主軸の外周に嵌合され、外周面にそれぞれ軌道面を有する一対の軸受内輪と、主軸歯車の複列軌道面と一対の軸受内輪の軌道面との間に配され、保持器によって円周所定間隔に保持された複列の円すいころと、各列の円すいころおよび保持器からなる組付体にそれぞれ円周方向の重量アンバランスを生じさせるアンバランス手段とを備え、上記重量アンバランスが、軸中心からの半径５０ｍｍに対して１〜２０ｇである自動車の変速機における主軸歯車の支持用軸受装置。
【請求項３】
上記アンバランス手段が、円すいころの円周不等配である請求項１記載の自動車の変速機における主軸歯車機構。
【請求項４】
上記アンバランス手段が、円すいころの円周不等配である請求項２記載の自動車の変速機における主軸歯車の支持用軸受装置。
【請求項５】
上記アンバランス手段が、円すいころを保持する保持器の円周方向の重量アンバランスである請求項１記載の自動車の変速機における主軸歯車機構。
【請求項６】
上記アンバランス手段が、円すいころを保持する保持器の円周方向の重量アンバランスである請求項２記載の自動車の変速機における主軸歯車の支持用軸受装置。
【請求項７】
上記アンバランス手段が、各列における円すいころの重量の不等である請求項１記載の自動車の変速機における主軸歯車機構。
【請求項８】
上記アンバランス手段が、各列における円すいころの重量の不等である請求項２記載の自動車の変速機における主軸歯車の支持用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車（乗用車、トラック、バス等）の変速機における主軸歯車およびその周辺構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の変速機は、広範囲に変化する走行条件に対応して変速比を変えることによりエンジントルクを変換させ、スムーズで快適な走行を可能にする役割をもつ。一般に、変速機は  適切な変速比、充分な強度、耐久性、信頼性、高い動力伝達効率、静粛性の他、小型軽量であることが要求される。
【０００３】
図１２に一例として示すのは、同期噛合式変速機である。主軸１１と副軸１２とが所定間隔で平行配置され、図示されていないミッションケースに回転自在に支持される。主軸１１は出力軸（駆動車輪側）に連動され、副軸１２は入力軸（エンジン側）に連動される。
【０００４】
副軸１２には副軸歯車１３が一体に設けられ、主軸１１には軸受内輪１４および針状ころ１５を介して主軸歯車１６（軸受外輪を兼用している。）が回転自在に装着される。副軸歯車１３と主軸歯車１６とは常時噛合している。主軸歯車１６の一側にはスプライン歯１７とコーン１８が形成され、コーン１８の端面に近接してハブ１９が配設され、主軸１１に一体に係合連結される。ハブ１９とコーン１８との間にはシンクロ機構２０が介装され、また、ハブ１９の外周にはスリーブ２１が軸方向に移動自在にスプライン連結される。
【０００５】
同図に示す状態では、主軸歯車１６は副軸歯車１３の回転を受けて、主軸１１に対して空転する。一方、スリーブ２１が同図に示す状態から軸方向右側に移動すると、これがシンクロ機構２０を介して主軸歯車１６のスプライン歯１７に係合し、主軸歯車１６と主軸１１との間が連結される。これにより、副軸歯車１３の回転が主軸歯車１６によって所定の変速比で減速されて、主軸１１に伝達される。変速時、主軸歯車１６は、主軸１１および内輪１４と同期回転する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
変速時、主軸歯車１６と内輪１４とが同期回転することにより、転動体（針状ころ１５）が両者１４、１６の軌道面上で停止した状態が生じる。一方、外部からの繰返し負荷（振動等）が作用すると、転動体と軌道面との間に繰返し微小滑りが生じ、フレッティング（接触する２面間が、相対的な繰返し微小滑りを生じて摩耗する現象をいう。）が発生し易い。
【０００７】
従来、フレッティングを抑制するため、主軸歯車１６および内輪１４の軌道面や転動体の転動面にパーカー処理（リン酸被膜処理）を施し、転動体と軌道面との摩擦抵抗を低減したものもあるが、パーカー処理被膜の損耗により、長期にわたる良好なフレッティング抑制効果を期待することはできない可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明は、主軸歯車および軸受内輪の軌道面、転動体の転動面のフレッティングを長期にわたり防止するのできる手段を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動車のエンジン側の入力軸に連動される副軸と、副軸に設けられた副軸歯車と、駆動車輪側の出力軸に連動される主軸と、副軸歯車と常時歯合する歯部を外周面に一体に有し、内周面に複列軌道面を有する主軸歯車と、主軸の外周に嵌合され、外周面にそれぞれ軌道面を有する一対の軸受内輪と、主軸歯車の複列軌道面と一対の軸受内輪の軌道面との間に配され、保持器によって円周所定間隔に保持された複列の円すいころと、各列の円すいころおよび保持器からなる組付体にそれぞれ円周方向の重量アンバランスを生じさせるアンバランス手段と、主軸歯車に連結されたクラッチギヤと、セレクタの作動により、クラッチギヤを介して主軸歯車と主軸との間でエンジントルクを伝達又は遮断するシンクロ機構とを備え、上記重量アンバランスが、軸中心からの半径５０ｍｍに対して１〜２０ｇである自動車の変速機における主軸歯車機構を提供する。
【００１０】
また、本発明は、自動車の変速機の副軸歯車と常時歯合する歯部を外周面に一体に有し、内周面に複列軌道面を有する主軸歯車と、主軸の外周に嵌合され、外周面にそれぞれ軌道面を有する一対の軸受内輪と、主軸歯車の複列軌道面と一対の軸受内輪の軌道面との間に配され、保持器によって円周所定間隔に保持された複列の円すいころ列と、各列の円すいころおよび保持器からなる組付体にそれぞれ円周方向の重量アンバランスを生じさせるアンバランス手段とを備え、上記重量アンバランスが、軸中心からの半径５０ｍｍに対して１〜２０ｇである自動車の変速機における主軸歯車の支持用軸受装置を提供する。
【００１１】
上記の重量アンバランスは、円すいころの円周不等配により得ることができる。あるいは、上記の重量アンバランスは、保持器の円周方向の重量アンバランスにより得ることもできる。保持器の重量アンバランスは、例えば、保持器の形状または肉厚を円周方向に不均一にすることにより得ることができる。さらに、上記の重量アンバランスは、各列における円すいころの重量の不等により得ることもできる。具体的には、複数の円すいころのうち少なくとも１つの円すいころの重量を他の円すいころの重量と異ならせるのであるが、そのための手段として、例えば、少なくとも１つの円すいころを中空にする、少なくとも１つの円すいころの端面にぬすみ部を設ける、少なくとも１つの円すいころをセラミック等の比重の小さい材料で形成する等の手段が考えられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本考案の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、同期噛合式変速機における主軸歯車１の周辺部を示している。主軸５と副軸（図示省略）とが所定間隔で平行配置され、ミッションケース（図示省略）に回転自在に支持される。主軸５は駆動車輪側の出力軸（図示省略）に連動され、副軸はエンジン側の入力軸（図示省略）に連動される。
【００１５】
副軸には副軸歯車６が一体（または別体）に設けられ、主軸５には後述する軸受装置Ａを介して主軸歯車１が回転自在に装着される。主軸歯車１の外周面の中央部分には副軸歯車６と常時歯合する歯部１ａが一体に設けられ、両端部分にはクラッチギヤ７が係合連結される。クラッチギヤ７は、外周にスプライン歯７ａ、一側に円錐形のコーン７ｂを一体に有し、クラッチギヤ７に近接してシンクロ機構８が配設される。
【００１６】
シンクロ機構８は、図示されていないセレクタの作動によって軸方向（同図で左右方向）に移動するスリーブ８１、スリーブ８１の内周に軸方向移動自在に装着されたシンクロナイザーキー８２、主軸５の外周に係合連結されたハブ８３、クラッチギヤ７のコーン７ｂの外周に摺動自在に装着されたシンクロナイザーリング８４、シンクロナイザーキー８２をスリーブ８１の内周に弾性的に押圧する押さえピン８５およびスプリング８６を備えている。
【００１７】
同図に示す状態では、スリーブ８１およびシンクロナイザーキー８２が押さえピン８５によって中立位置に保持されている。この時、主軸歯車１は副軸歯車６の回転を受けて、主軸５に対して空転する。一方、セレクタの作動により、スリーブ８１が同図に示す状態から例えば軸方向左側に移動すると、スリーブ８１に従動してシンクロナイザーキー８２が軸方向左側に移動し、シンクロナイザ−リング８４をクラッチギヤ７のコーン７ｂの傾斜面に押し付ける。これにより、クラッチギヤ７側の回転速度が落ち、逆にシンクロ機構８側の回転速度が高められる。そして、両者の回転速度が同期した頃、スリーブ８１がさらに軸方向左側に移動して、クラッチギヤ７のスプライン歯７ａに噛み合い、主軸歯車１と主軸５との間がシンクロ機構８を介して連結される。これにより、副軸歯車６の回転が主軸歯車１によって所定の変速比で減速されて、主軸５に伝達される。この時、主軸歯車１は、主軸５および軸受装置Ａの内輪２と同期回転する。
【００１８】
図２は、上記のような自動車の変速機において、主軸歯車１を主軸５に対して回転自在に支持する軸受装置Ａを示している。軸受装置Ａは、副軸歯車６と常時噛合する歯部１ａ、およびクラッチギヤ７が係合連結される歯部１ｂ（クラッチギヤ７を図１に示すような態様で連結する場合に設ける。ただし、主軸歯車１とクラッチギヤ７との連結は図１に示す態様に限定されない。）を外周面に一体に有し、内周面に複列の軌道面１ｃを有する主軸歯車１と、外周面に軌道面２ａを有し、主軸５の外周に嵌合される一対の内輪２と、主軸歯車１の複列の軌道面１ｃと一対の内輪２の軌道面２ａとの間に配された複列の円すいころ３と、各列の円すいころ３をそれぞれ保持する一対の保持器４とを備えている。ニュートラル時あるいは他の主軸歯車による変速時、主軸歯車１は内輪２（および主軸５）に対して空転するが、この主軸歯車１による変速時、主軸歯車１は内輪２（および主軸５）と同期回転する。尚、図１に示すように、軸受装置Ａの一対の内輪２は間座９を介して主軸５の外周に嵌合され、ハブ８３の端面と端面部材１０との間で軸方向位置決めされる。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、この実施形態において、保持器４のポケット４ａは不等ピッチであり、ポケット４ａに収容された円すいころ３が円周不等配になっている。そのため、各保持器４と各列の円すいころ３とからなる組付体の重心Ｇが軸中心Ｏから半径ｒだけずれ、組付体に円周方向の重量アンバランスが生じる。
【００２０】
図２（ｂ）において、円すいころ３のピッチ角度θｎ（ｎ：１〜７）は、少なくとも２つの値を持っている。ここで、円すいころ３の重量をＷｒ、保持器４の柱部４ｂの重量をＷｃｎ（ｎ：１〜７）とし、それぞれの軸中心Ｏからの重心位置半径をＲｒ、Ｒｃとすると、半径ｒの位置におけるアンバランス量ｍは下式で求められる値になる。
【００２１】
アンバランス量ｍ＝（Ｘ2＋Ｙ2）1/2 ／ｒ
ここで、
Ｘ＝Ｗｒ・Ｒｒ・Σ（ｃｏｓαｎ）＋Ｒｃ・Σ（Ｗｃｎ・ｃｏｓβｎ）
Ｙ＝Ｗｒ・Ｒｒ・Σ（ｓｉｎαｎ）＋Ｒｃ・Σ（Ｗｃｎ・ｓｉｎβｎ）
αｎ＝Σ（θn）、  βｎ＝Σ（θn-1）＋θｎ／２
主軸歯車１が副軸歯車６の回転を受けて内輪２（および主軸５）と同期回転する時、重量アンバランスｍに対する重力の位置エネルギーが運動エネルギーへと変換されることにより、例えば図３（ａ）に示す位置では反時計方向に、図３（ｂ）に示す位置では時計方向に、上記組付体を主軸歯車１および内輪２に対して相対回転運動させようとする力（＝ｍ×ｒ）が作用する。そのため、円すいころ３と主軸歯車１の軌道面１ｃおよび内輪２の軌道面２ａとの接触位置が変動し、これにより、フレッティングが防止される。
【００２２】
アンバランス量ｍは使用条件等に応じて適宜設定すれば良いが、この種の変速機においては、軸中心Ｏからの半径５０ｍｍに対し、１〜２０ｇ程度とするのが良い。つまり、モーメント量（ｍ×ｒ）として５０〜１０００ｇ・ｍｍ程度とするのがフレッティング防止に効果的である。
【００２３】
上記実施形態の軸受装置Ａ（不等ピッチ）と比較品（等ピッチ：実施形態品と同一品番、パーカー処理なし）を用いて比較試験を行なった。その結果を表１に示す。尚、試験は、ラジアル荷重Ｆｒ＝５００ｋｇｆ、スラスト荷重Ｆａ＝３５０ｋｇｆ、回転数＝１６００ｒｐｍの条件下で試験軸受の内輪と主軸歯車とを同期回転させ、試験時間＝２４ｈｏｕｒ経過後における内輪・主軸歯車の軌道面の摩耗量を測定することにより行なった。
【００２４】
【表１】
0004023860.tif 000002
【００２５】
上記試験結果から明らかなように、重量アンバランスを設けた実施形態品は、重量アンバランスを設けていない比較品に比べ、フレッティングによる摩耗が大幅に低減している。特に、重量アンバランス量＝１．５ｇ（軸心から半径５０ｍｍに対する値）とした場合に、摩耗低減が顕著である。
【００２６】
ところで、上記のようなポケット４ａが不等ピッチの保持器４においては、組立工程上、基準となる角度位置が明確にわかるのが好ましい（この種の円すいころ軸受では、保持器を加締めて円すいころを保持するが、加締型が円すいころのピッチに適合する形状になっているため、保持器と加締型との位相合せを行なう必要がある。）。図４〜図６に示す実施形態は、保持器４の角度基準位置を表す識別マークを設けたものである。図４に示す実施形態は保持器４の大径側または小径側の基準位置外周に凸部４ｃを設けたもの（同図ａ）、基準位置内周に凸部４ｃを設けたもの（同図ｂ）、図５に示す実施形態は保持器４の大径側または小径側の基準位置外周に切欠き４ｄを設けたもの（同図ａ）、基準位置内周に切欠き４ｄを設けたもの（同図ｂ）、図６に示す実施形態は保持器４の大径側または小径側の基準位置端面に切欠き４ｅ（凸部でも良い。）を設けたものである。
【００２７】
図７および図８に示す実施形態は、保持器に円周方向の重量アンバランスを設けたものである。保持器が重量アンバランスを有することにより、保持器と円すいころとからなる組付体の重心が軸中心からずれ、組付体に円周方向の重量アンバランスが生じる。図７は、保持器４１の大径側の１箇所または複数箇所に切欠き４１ａを設けた構成、図８は、保持器４２の大径側の１箇所または複数箇所に凸部４２ａを設けた構成をそれぞれ例示している。図４〜図６に示す凸部４ｃ、切欠き４ｄ、４ｅが識別マークとして設けられ、実質的な重量アンバランスを生じさせるものではないのに対し、ここでの切欠き４１ａ、凸部４２ａは重量アンバランスを生じさせるために設けられるものである。ただし、切欠き４１ａ、凸部４２ａは識別マークとしても利用することができる。尚、切欠き４１ａ、凸部４２ａは、保持器４１（４２）の小径側にのみ、あるいは、小径側と大径側の双方に設けても良い。
【００２８】
図９および図１０に示す実施形態は、各列における円すいころの重量を不等にしたものである。円すいころの重量が不等であることにより、保持器と円すいころとからなる組付体の重心が軸中心からずれ、組付体に円周方向の重量アンバランスが生じる。図９は、少なくとも１つの円すいころ３１を中空状にした構成、図１０は、少なくとも１つの円すいころ３２の大端面にぬすみ３２ａを設けた構成（ぬすみ３２ａは小端面、あるいは、小端面と大端面の双方に設けも良い。）をそれぞれ例示している。
【００２９】
図１１に示す軸受装置Ｂは、左右の軸受部分の軸方向寸法Ｌ１、Ｌ２、内径寸法Ｄ１、Ｄ２を異ならせたものである（Ｌ１＞Ｌ２、Ｄ１＜Ｄ２）。ミッションケース内のレイアウト上の問題や、負荷されるアキシャル荷重の違い（一般的には、片側にのみアキシャル荷重が負荷される。）に配慮したものである。この実施形態において、Ｌ１は同図で左側（エンジン側）の内輪２’の軸方向幅寸法、Ｌ２は同図で右側（駆動車輪側）の内輪２”の軸方向幅寸法であるが、それらの軌道面２’ａ、２”ａの軸方向寸法、左右の円すころ３’、３”の軸方向寸法、主軸歯車１’の左右の軌道面１’ｃ、１”ｃの軸方向寸法もそれぞれＬ１とＬ２との比率に対応して相互に異なる寸法になっている。尚、レイアウトや、アキシャル荷重の負荷態様によっては、（Ｌ１＞Ｌ２、Ｄ１＞Ｄ２）、（Ｌ１＜Ｌ２、Ｄ１＜Ｄ２）、（Ｌ１＜Ｌ２、Ｄ１＞Ｄ２）とすることもできる。その他の構成は、上述した軸受装置Ａに準ずる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、保持器と円すいころとからなる組付体に円周方向の重量アンバランスを生じさせるアンバランス手段を有し、この重量アンバランスが、軸中心からの半径５０ｍｍに対して１〜２０ｇであるので、変速機のニュートラル時等において主軸歯車と軸受内輪とが同期回転する場合でも、上記組付体が内輪および主軸歯車に対して相対回転運動することにより、フレッティングが防止される。しかも、このフレッティング防止効果は長期にわたって期待することができる。
【００３１】
また、フレッティングが長期にわたって防止されることにより、軸受の耐久寿命が向上し、かつ、軸受のサイズダウンも可能になる。そのため、主軸やその他周辺部品の小型化が可能となり、耐久性、信頼性を維持しつつ、変速機のより一層の小型軽量を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】変速機における主軸歯車の周辺部を示す断面図である。
【図２】軸受装置Ａの断面図（図ａ）、保持器と円すいころとの組付体を示す断面図（図ｂ）である。
【図３】重量アンバランスの位置と組付体の相対回転方向を示す概念図である。
【図４】保持器の一部分を示す正面図又は背面図である。
【図５】保持器の一部分を示す正面図又は背面図である。
【図６】保持器の一部分を示す正面図又は背面図である。
【図７】他の実施形態に係わる保持器の一部平面図（図ａ）、図ａにおけるｂ−ｂ断面図（図ｂ）である。
【図８】他の実施形態に係わる保持器の一部平面図（図ａ）、図ａにおけるｂ−ｂ断面図（図ｂ）である。
【図９】他の実施形態に係わる円すいころの断面図である。
【図１０】他の実施形態に係わる円すいころの一部断面図である。
【図１１】他の実施形態に係わる軸受装置Ｂの断面図である。
【図１２】同期噛合式変速機の従来例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１    主軸歯車
１ａ  歯部
１ｃ  軌道面
２    内輪
２ａ  軌道面
３    円すいころ
４    保持器
５    主軸
６    副軸歯車
７    クラッチギヤ
８    シンクロ機構
【図１】
0004023860.tif 000003
【図２】
0004023860.tif 000004
【図３】
0004023860.tif 000005
【図４】
0004023860.tif 000006
【図５】
0004023860.tif 000007
【図６】
0004023860.tif 000008
【図７】
0004023860.tif 000009
【図８】
0004023860.tif 000010
【図９】
0004023860.tif 000011
【図１０】
0004023860.tif 000012
【図１１】
0004023860.tif 000013
【図１２】
0004023860.tif 000014