(57)【要約】【課題】転がり軸受装置の剛性が低下することなく、温度変化等に応じて適正な予圧を長期間に亙って調整可能な転がり軸受装置を提供する。【解決手段】軸方向に対向する一対の円環部材２１、２２を備え、一方の円環部材２１を肩部１９に当接し、他方の円環部材２２を外輪１５の端面に当接させ、これら円環部材２１、２２の対向する各側面には、周方向に関して深さが変化する傾斜溝２５、２５が対向して形成されており、この傾斜溝２５、２５の間には移動体である複数の玉２３が、円環部材２１と円環部材２２とに挟持された状態で配設されている。さらに、玉２３を周方向に所定の間隔で保持する保持板２４を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、このハウジングに回転自在に支持された回転体と、この回転体の軸方向両端に配置された複数の転がり軸受と、この転がり軸受に予圧を付与する予圧調整機構とを備え、前記転がり軸受は外輪と内輪と複数個の転動体とを有し、前記ハウジングに嵌合された前記外輪の軸方向端面とこの端面に対向する前記ハウジングの肩面との間に前記予圧調整機構を介装している転がり軸受装置に於いて、
前記予圧調整機構は、軸方向に対向する一対の円環部材と、これら円環部材の対向する各側面に形成されて周方向に関して深さが変化する複数の傾斜溝と、対向する傾斜溝の間に挟まれて配設された移動体と、この移動体を周方向に所定の間隔で保持する保持板とを備えており、
前記保持板及び移動体を前記円環部材に対して相対的に回転させることにより、各円環部材の軸方向距離を任意に変化させて予圧を調整することを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記円環部材には、前記ハウジングに対して前記円環部材が相対回転しない為の切り欠きを設け、前記保持板の外径縁にはギアを介して前記保持板を回転駆動する為の歯面を設けたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記回転体が、ディファレンシャル装置を構成するデフケースであることを特徴とする請求項１または２に記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予圧条件下で使用される円すいころ軸受、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受を組み込んだ転がり軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の動力伝達系の途中に設けて、プロペラシャフトの回転を減速すると同時に回転方向を直角に変換するディファレンシャル装置が使用されている。図４は、従来構造のディファレンシャル装置の１例を示しており、ディファレンシャル装置１は、ハウジング２と、デフケース５と、一対の円すいころ軸受１３，１４と、シム４０とを備えている。
【０００３】
このうちの、デフケース５は、リングギヤ６と、１対のサイドギヤ１０、１０と、１対のピニオンギヤ９、９とを備え、リングギヤ６とサイドギヤ１０、１０とは、互いに同心に、且つ、相対回転を自在に配置されている。又、前記サイドギヤ１０、１０には、それぞれドライブシャフト７、７の端部がスプライン嵌合されている。前記ピニオンギヤ９、９は、互いに対向させた状態でピニオンシャフト８に外嵌され、回転自在に支持されている。そして、これら両ピニオンギヤ９、９をそれぞれ、前記サイドギヤ１０、１０に噛合させている。
【０００４】
この様なデフケース５に取付けられたリングギヤ６は、一対の円すいころ軸受１１、１２により回転自在に支持されたドライブピニオンシャフト３の端部に設けられたドライブピニオンギヤ４と噛合している。そして、ドライブピニオンギヤ４によりデフケース５が回転すると、このデフケース５の回転駆動力は、ピニオンギヤ９、９を介してサイドギヤ１０、１０にトルク配分されて、ドライブシャフト７，７を回転駆動させる。
【０００５】
上述した様なデフケース５は、一対の円すいころ軸受１３、１４によって、ハウジング２の内部に回転自在に支持されている。円すいころ軸受１３（１４）は、デフケース５に外嵌固定される内輪１６と、ハウジング２に軸方向に移動可能な状態で内嵌される外輪１５と、内輪１６と外輪１５との間に転動自在に配置される複数の円すいころ１７とを備えている。そして、回転時における振動、共振及び異音を防止し、軸受の剛性を確保してアキシャル方向荷重及びラジアル方向荷重を支承しながら前記デフケース５を回転自在に支持する為に、各円すいころ軸受１３（１４）は、適正な予圧が付与された状態で組み込まれている。尚、回転トルクの低減を目的として、転動体として円すいころの代わりに玉を使用することもできる。
【０００６】
上記予圧を付与する方法としては、軸受の外輪１５とハウジング２との間にシム４０を介装する、所謂定位置予圧が用いられている。しかし、定位置予圧の組立工程では、外輪１５及びハウジング２の製造公差に起因して、外輪１５とハウジング２との間の隙間にばらつきがあることから、この隙間の測定結果に基づいて、厚さが異なる複数のシムの中から最適なシムを選択する必要がある。この様に、定位置予圧においては、部品点数の増加と組み付け作業の煩雑さとによりコストアップするという問題があった。
【０００７】
また、車両の軽量化による燃費改善を目的として、ハウジング２の材料に軽量なアルミニウム合金を用いる事が多くなっている。これらの軽合金は鉄材と比較して熱膨張係数が大きいため、定位置予圧の場合には、温度変化により予圧が大きく変化する。例えば、ディファレンシャル装置のデフケースを回転自在に支持する軸受の様に、デフケースの両端に軸受を正面組合わせにより配置し、鉄製のデフケースに内輪を嵌合し、アルミニウム合金製のハウジングに外輪を嵌合して予圧を付加する場合、ディフアレンシャル装置の温度上昇に伴う熱膨張量の差により、予圧が抜けてしまう虞がある。
【０００８】
この部分の改善の先行技術としては、特許文献１に、シムに代えて、弾発部材である皿ばねを用いて定圧予圧により予圧を付与する構成が記載されている。皿ばねを用いる事により、温度変化に伴うハウジング及びデフケースの軸方向の伸縮は皿ばねにより吸収され、軸受には常におおよそ一定の予圧が付与される。また、軸受の組み付けの際、軸受のはめあいや隙間調整は不要となり、１種類の皿バネを用意するだけでよい。
【０００９】
しかしながら、ドライブピニオンシャフトからデフケースに駆動力が伝達されると、デフケースがハウジングに対して軸方向に相対的に移動させられるが、想定以上の過度の荷重が作用した場合、剛性が弱い皿ばねが過剰に押しつぶされる事がある。皿ばねの変位量が大きくなり、デフケースが大きく変位すると、ドライブピニオンギアとリングギヤとの噛当たりが悪化して騒音が発生する。
【００１０】
引用文献２には、軸受軌道輪の端面とハウジングとの間をクサビ部材が径方向に移動することにより、軸受に付与する予圧を調整する構造が記載されている。これにより、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができ、転がり軸受装置の機能が長期間維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３４３６９２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１５５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２は、クサビ部材が軸受軌道輪の端面縁と線接触した状態で径方向に摺動するため、長期間の使用によってクサビ部材の摺動面に凹みなどの変形、摩耗などが発生すると、円滑な予圧調整が困難となる虞があった。
本発明は、転がり軸受装置の剛性が低下することなく、温度変化等に応じて適正な予圧を長期間に亙って調整可能な転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の様な問題を解決する為に、本発明の転がり軸受装置は、ハウジングと、このハウジングに回転自在に支持された回転体と、この回転体の軸方向両端に配置された複数の転がり軸受と、この転がり軸受に予圧を付与する予圧調整機構とを備え、前記転がり軸受は外輪と内輪と複数個の転動体とを有し、前記ハウジングに嵌合された前記外輪の軸方向端面とこの端面に対向する前記ハウジングの肩面との間に前記予圧調整機構を介装している。
特に本発明における転がり軸受に於いては、前記予圧調整機構は、軸方向に対向する一対の円環部材と、これら円環部材の対向する各側面に形成されて周方向に関して深さが変化する複数の傾斜溝と、対向する傾斜溝の間に挟まれて配設された移動体と、この移動体を周方向に所定の間隔で保持する保持板とを備えている。そして、前記保持板及び移動体を前記円環部材に対して相対的に回転させることにより、各円環部材の軸方向距離を任意に変化させて予圧を調整する。
【００１４】
さらに、前記円環部材には、前記ハウジングに対して前記円環部材が相対回転しない為の切り欠きを設け、前記保持板の外径縁にはギアを介して前記保持板を回転駆動する為の歯面を設けている。
さらに、前記回転体が、ディファレンシャル装置を構成するデフケースである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、転がり軸受装置の剛性が低下することなく、温度変化等に応じて適正な予圧を長期間に亙って調整可能な転がり軸受装置を提供することができる。
即ち、本発明の転がり軸受装置においては、温度変化によりハウジングが膨張又は収縮するなどして転がり軸受の予圧が変化した場合、予圧調整機構を構成する保持板を周方向に回転させる。この保持板に保持されて２枚の円環部材の間に狭持された移動体は周方向に変位するが、移動体が円環部材に形成された周方向に傾斜を持つ傾斜溝内を移動することにより、両円環部材の軸方向距離が変化する。これにより、温度変化等による予圧の変動をキャンセルして、常に最適の予圧を転がり軸受に付与することができる。
さらに、傾斜溝の径方向断面は、移動体である玉とほぼ同じ曲率を有する円弧形状としており、これにより、円環部材の変形及び摩耗を防止すると共に、予圧調整機構の剛性を確保している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態における転がり軸受装置を示す断面図。
【図２】同じく、図１の予圧調整機構を示す組立説明図。
【図３】同じく、図２の予圧調整機構の動作を示す説明図。。
【図４】従来のディファレンシャル装置の1例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、転がり軸受に予圧を付与する予圧調整機構２０の構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図４に示した従来構造の１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１８】
図１に示す様に、デフケース５は、円すいころ軸受１３（１４）によって、ハウジング２に対して回転自在に支持されている。円すいころ軸受１３（１４）は、デフケース５に外嵌固定される内輪１６と、ハウジング２に軸方向に移動可能な状態で内嵌される外輪１５と、内輪１６と外輪１５との間に転動自在に配置される複数の円すいころ１７と、これら円すいころ１７を円周方向等間隔に保持する保持器１８とを備えている。円すいころ軸受１３（１４）に予圧を付与する為に、予圧調整機構２０は、ハウジング２の肩面１９と、前記外輪１５の軸方向端面との間に介装されている。
【００１９】
前記ハウジング２の内部に前記デフケース５と前記各円すいころ軸受１３（１４）とを組み込んだ状態において、前記予圧調整機構２０は、軸方向に対向する一対の円環部材２１、２２を備え、一方の円環部材２１を前記肩部１９に当接し、他方の円環部材２２を外輪１５の端面に当接させている。さらに、これら円環部材２１、２２の対向する各側面には、周方向に関して深さが変化する複数の傾斜溝２５、２５が対向して形成されており、この傾斜溝２５、２５の間には移動体である複数の玉２３が、円環部材２１と円環部材２２とに挟持された状態で配設されている。傾斜溝２５の径方向断面は円弧形状であり、この円弧の曲率は移動体である前記玉２３の曲率と略同一とすることで、玉２３と傾斜溝２５とは径方向に於いて全面が当接している。また、対向する両傾斜溝２５、２５の間隔は、周方向に関して距離が変化する様に設定されており、図３に示す様に、記号ｔの方向に向かうに従い両傾斜溝２５、２５の間隔は直線状に狭くなっている。前記玉２３は、これら傾斜溝２５、２５の間を周方向に沿って移動可能である。
【００２０】
また、前記予圧調整機構２０は、前記玉２３を周方向に所定の間隔で保持する保持板２４を備えている。この保持板２４は、全体が円環状に形成され、周方向の複数箇所には前記玉２３を保持する為の複数のポケット２７が設けられており、前記両円環部材２１、２２の間に同心に配設されている。さらに、保持板２４の外径縁には、ウォームギア機構を構成するウォームホイール３０が形成されており、このウォームホイール３０を周方向に移動させることにより保持板２４が回転し、保持板２４に保持された玉２３は周方向に移動する。
【００２１】
予圧調整機構２０の動作に関して説明する。図１に示す様に、予圧調整機構２０は、前記ハウジング２の肩面１９と、前記外輪１５の軸方向端面との間に軸方向に狭持された状態で配設される。前記円環部材２１、２２の外径側部分の複数箇所には切り欠き２６が形成されており、これら切り欠き２６を図示しないハウジング２に設けられた突起に嵌合させることで、前記円環部材２１、２２はハウジング２に対して相対回転しない。一方、前記ウォームホイール３０に対向するハウジング２の内側部分には、ウォームギア機構を形成するウォーム３１が前記ウォームホイール３０と噛み合った状態で設けられており、図示しない駆動手段によりウォーム３１は回転する。
【００２２】
ウォーム３１が回転すると、保持板２４がハウジング２に対して相対回転し、保持板２４に保持された玉２３も周方向に移動する。円環部材２１、２２はハウジングに対しては相対回転しないので、玉２３は円環部材２１、２２に形成された傾斜溝２５内を円周方向に沿って移動することで、円環部材２１と円環部材２２との軸方向距離が変化する。この両円環部材２１、２２の軸方向変位によって、予圧調整機構２０は、円すいころ軸受１３（１４）に対して所定の予圧を付与する。
【００２３】
自動車の使用時に於いて、ディファレンシャル装置の温度が上昇してアルミニウム合金製のハウジング２が熱膨張した場合、図３に示す様に、記号ｔの方向に保持板２４（玉２３）を回転させることで、両円環部材２１、２２の軸方向距離が大きくなるので、円すいころ軸受１３の予圧が過小になることを防止している。一方、温度が低下した場合には、記号ｔとは逆の方向に保持板２４（玉２３）を回転させることで、予圧が過大になることを防止している。この様に、転がり軸受装置の温度変化に応じて、適切な予圧を転がり軸受に付与することができる。
【００２４】
以上の構成により、転がり軸受装置の剛性が低下することなく、温度変化等に応じて適正な予圧を長期間に亙って調整可能な転がり軸受装置を提供することができる。
即ち、本発明の転がり軸受装置においては、温度変化によりハウジング２が膨張又は収縮するなどして転がり軸受１３（１４）の予圧が変化した場合、予圧調整機構２０を構成する保持板２４を周方向に回転させる。この保持板２４に保持されて２枚の円環部材２１、２２の間に狭持された移動体である玉２３は周方向に変位するが、玉２３が円環部材に形成された周方向に傾斜を持つ傾斜溝２５内を移動することにより、両円環部材２１、２２の軸方向距離が変化する。これにより、温度変化等による予圧の変動をキャンセルして、常に最適の予圧を転がり軸受１３（１４）に付与することができる。
【００２５】
また、傾斜溝２５の径方向断面は、移動体である玉２３とほぼ同じ曲率を有する円弧形状としており、これにより、円環部材２１、２２の変形及び摩耗を防止すると共に、予圧調整機構２０の剛性を確保している。円環部材２１、２２は円環状の平板形状であり、その側面の全てが肩面１９及び外輪１５と面接触しているので、剛性が高く、大きなアキシャル方向の荷重を支承することができる。
【００２６】
更に、保持板２４（玉２３）の回転駆動にはウォームギア機構が用いられており、大きな減速比により十分な駆動力を得ている。また、転がり軸受に作用するアキシャル荷重の反力により、保持板２４（玉２３）が回転させられて予圧が変化することを防止している。また、予圧調整機構２０の円環部材２１、２２は、肩面１９及び外輪１５とは摺動しないので、肩面１９及び外輪１５が摩耗して円滑な予圧調整が困難になることを防止している。
【００２７】
予圧調整機構２０は、デフケース５の軸方向両側にそれぞれ設けられている事が好ましいが、いずれか一方のみに設ける事もできる。
又、移動体として玉２３が予圧調整機構２０に組み込まれた構成について述べたが、本発明に係わる移動体はこれに限定されるものでは無く、ころ、くさび等の各種部材を使用する事ができる。さらに、本発明に係わる転がり軸受は円すいころ軸受に限定されるものでは無く、単列のアンギュラ玉軸受、タンデム型アンギュラ玉軸受等の予圧条件下で使用される各種転がり軸受を使用する事ができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、自動車のディファレンシャル装置、特にデフケースを回転自在に支承する転がり軸受装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１    ディファレンシャル装置
２    ハウジング
３    ドライブピニオンシャフト
４    ドライブピニオンギヤ
５    デフケース
６    リングギヤ
７    ドライブシャフト
８    ピニオンシャフト
９    ピニオンギヤ
１０    サイドギヤ
１１、１２  円すいころ軸受
１３、１４  円すいころ軸受
１５    外輪
１６    内輪
１７    円すいころ
１８    保持器
１９    肩面
２０    予圧調整機構
２１、２２    円環部材
２３    玉
２４    保持板
２５    傾斜溝
２６    切欠き
２７    ポケット
３０    ウォームホイール
３１    ウォーム
４０    シム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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