(57)【要約】  軸受に由来する剛性および寿命を保ちつつトルクを抑えた自動車用差動装置および自動車用トランスミッションを提供することを目的とする。  本発明にかかる自動車用差動装置（１００）の代表的な構成は、リングギア（１０６）側から駆動輪側へと延びるファイナル軸（１２０）のうち少なくともリングギア（１０６）側に同一玉直径で同一ピッチ円径の玉の列を複数有する複列アンギュラ玉軸受（軸受１３０）を配置したことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用差動装置において、  リングギア側から駆動輪側へと延びるファイナル軸のうち少なくとも該リングギア側に同一玉直径で同一ピッチ円径の玉の列を複数有する複列アンギュラ玉軸受を配置したことを特徴とする自動車用差動装置。
【請求項２】
前記複列アンギュラ玉軸受は、  前記内輪の軌道溝の曲率半径をＲｉ、前記玉の直径をＢｄとしたとき、  前記内輪の軌道溝の溝Ｒ比（Ｒｉ／Ｂｄ）が、  ０．５１５≦Ｒｉ／Ｂｄを満たすことを特徴とする請求項１に記載の自動車用差動装置。
【請求項３】
自動車用トランスミッションにおいて、  駆動輪へとつながるファイナルギアの軸の両側に同一玉直径で同一ピッチ円径の玉の列を複数有する複列アンギュラ玉軸受を配置したことを特徴とする自動車用トランスミッション。
【請求項４】
前記複列アンギュラ玉軸受は、  前記内輪の軌道溝の曲率半径をＲｉ、前記玉の直径をＢｄとしたとき、  前記内輪の軌道溝の溝Ｒ比（Ｒｉ／Ｂｄ）が、  ０．５１５≦Ｒｉ／Ｂｄを満たすことを特徴とする請求項３に記載の自動車用トランスミッション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動車用差動装置および自動車用トランスミッションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  差動装置およびトランスミッションは、共にエンジンの回転運動を駆動輪へと伝える、自動車にとって重要な構成要素である。差動装置およびトランスミッションは、複数のギアと軸とが複雑に組み合わされ、各所に軸受を備えている。このような軸受としては、従来から剛性の高いもの、特に円すいころ軸受が経験的に多く採用されていた。例えば、特許文献１に記載されている差動装置では、駆動輪側へと延びるサイドギアシャフト６を、車両左側では円錐ころ軸受１０で支え、車両右側では複列の斜接玉軸受（転がり軸受１１、２１）で支えている（以下、本明細書では斜接玉軸受のことをアンギュラ玉軸受と称する）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１１８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  差動装置等によく採用されていた円すいころ軸受であるが、玉軸受と比べた場合、剛性は高いものの、トルクが大きいという点には懸念がある。軸受のトルクが小さくなれば、自動車の燃費の向上にもつながる。しかしながら、差動装置等の軸受は剛性確保の観点から円すいころ軸受が広く使われてきた。【０００５】  本発明は、このような課題に鑑み、軸受に由来する剛性および寿命を保ちつつトルクを抑えた自動車用差動装置および自動車用トランスミッションを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討したところ、通常、円すいころ軸受を他の軸受に置き換えようとした場合、当業者であれば、アキシアル剛性の確保に目を向け、多段構成であるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を選択しがちである。しかしながら、本願の発明者らの研究によって、タンデム型複列アンギュラ玉軸受では、多段構成にするために片側の玉列のピッチ円径を他方の玉列のそれよりも大きくする必要が生じ、その玉列のピッチ円径が軸受サイズを決定する要因となり、結果として軸受のサイズアップを招きかねないことが分かった。一方、左右列が同一玉直径かつ同一ピッチ円径の複列アンギュラ玉軸受であると、多段構成の場合に比べて、外輪および内輪の寸法が同じであっても大きな直径の玉を採用することができ、軸受サイズの縮減、負荷容量の向上につながることが分かった。すなわち、同一玉直径かつ同一ピッチ円径の複列アンギュラ玉軸受であれば、玉軸受でありがながらも高容量、高剛性を確保できることが分かった。【０００７】  そこで本発明にかかる自動車用差動装置の代表的な構成は、リングギア側から駆動輪側へと延びるファイナル軸のうち少なくともリングギア側に同一玉直径で同一ピッチ円径の玉の列を複数有する複列アンギュラ玉軸受を配置したことを特徴とする。【０００８】  上記構成によれば、同一玉直径かつ同一ピッチ円径の複列アンギュラ玉軸受を採用することで、ハウジング側や軸側の寸法を変えることなく、寿命と剛性とを維持したままトルクを下げ、燃費向上を図ることが可能である。【０００９】  上記の複列アンギュラ玉軸受は、内輪の軌道溝の曲率半径をＲｉ、玉の直径をＢｄとしたとき、内輪の軌道溝の溝Ｒ比（Ｒｉ／Ｂｄ）が、０．５１５≦Ｒｉ／Ｂｄを満たすとよい。上述した条件を満たすことにより剛性を確保しつつ、軌道溝と玉との接触面積を小さくしてトルクを下げ、車両の燃費向上に資することが可能になる。【００１０】  上記課題を解決するために、本発明にかかる自動車用トランスミッションの代表的な構成は、駆動輪へとつながるファイナルギアの軸の両側に同一玉直径で同一ピッチ円径の玉の列を複数有する複列アンギュラ玉軸受を配置したことを特徴とする。【００１１】  上述した自動車用差動装置における技術的思想に対応する説明は、当該自動車用トランスミッションにも適用可能である。したがって、上記構成においても、従来であれば円すいころ軸受を配置するような箇所に同一玉直径かつ同一ピッチ円径の複列アンギュラ玉軸受を配置することで、ハウジング側や軸側の寸法を変えることなく、寿命と剛性とを維持したままトルクを下げ、燃費を向上させることが可能になる。【００１２】  上記の複列アンギュラ玉軸受は、内輪の軌道溝の曲率半径をＲｉ、玉の直径をＢｄとしたとき、内輪の軌道溝の溝Ｒ比（Ｒｉ／Ｂｄ）が、０．５１５≦Ｒｉ／Ｂｄを満たすとよい。上述した条件を満たすことにより剛性を確保しつつ、軌道溝と玉との接触面積を小さくしてトルクを下げ、車両の燃費向上に資することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】  本発明によれば、軸受に由来する剛性および寿命を保ちつつトルクを抑えた自動車用差動装置および自動車用トランスミッションを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態にかかる自動車用差動装置の図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる自動車用トランスミッションの図である。
【図３】実施例である複列アンギュラ玉軸受を他の比較例と比べた試験結果の図である。
【符号の説明】
【００１５】１００…差動装置、１０２…ハウジング、１０４…ドライブピニオンギア、１０６…リングギア、１０８…ピニオン軸、１１０…ディファレンシャルケース、１１２…デフピニオンギア、１１６…左のサイドギア、１１８…右のサイドギア、１２０…左のファイナル軸、１２２…右のファイナル軸、１３０…複列アンギュラ玉軸受である軸受、１３２…右の軸受、１３４…内輪、１３６…外輪、１３８、１４０…玉、１５０…トランスミッション、１５２…インプットシャフト、１５４…アウトプットシャフト、１５６…ファイナルギア、１５８…ディファレンシャルシャフト、１６０…リバースアイドルギア、１６２…左の軸受、１６２…右の軸受、１７０…実施例の軸受、１０…比較例１の軸受、１２…比較例２の軸受
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。
【００１７】（自動車用差動装置）  図１は、本発明の実施形態にかかる自動車用差動装置（以下、差動装置１００）の図である。図１（ａ）に示す差動装置１００は、駆動輪に動力を伝達し、さらには左右の駆動輪の速度差を吸収する装置である。差動装置１００は、ハウジング１０２の内側にドライブピニオンギア１０４およびリングギア１０６を備えている。ドライブピニオンギア１０４は、エンジンからの動力をプロペラシャフト（図示省略）およびピニオン軸１０８で受け、リングギア１０６を回転させる。リングギア１０６は、ディファレンシャルケース１１０と一体になっていて、ディファレンシャルケース１１０ごと回転する。この回転力がシャフト（後述するファイナル軸１２０、１２２）を通じて駆動輪へと伝えられる。
【００１８】  本実施形態では、中央のリングギア１０６側から左右の駆動輪側に向かって延びるシャフトを、ファイナル軸１２０、１２２と称する。ファイナル軸１２０、１２２は、サイドギア１１６、１１８に直接つながっているサイドギアシャフトや、駆動輪に直接つながっているドライブシャフトなどを含む、軸の総称とする。
【００１９】  差動装置１００は、ファイナル軸１２０、１２２を軸受１３０、１３２で支えている。軸受１３０、１３２は、ハウジング１０２に対して、ディファレンシャルケース１１０およびファイナル軸１２０、１２２を回転可能に支えている。このうち、ファイナル軸１２０の少なくともリングギア１０６側を支える軸受１３０として、複列アンギュラ玉軸受が配置されている。従来では寿命、剛性等の観点からこの箇所には円すいころ軸受を配置するのが一般的であったところ、本実施形態では複列アンギュラ玉軸受を配置していることに特徴がある。
【００２０】  図１（ｂ）は、図１（ａ）の複列アンギュラ玉軸受（軸受１３０）の拡大図である。複列アンギュラ玉軸受である軸受１３０は、内輪１３４と外輪１３６との間に、所定の接触角を有する２列の玉１３８、１４０を有している。特に、本実施形態では、玉１３８、１４０は、互いに同一玉直径で、同一ピッチ円径（以下、ＰＣＤ（pitch circle diameter）と称する）の構成となっている。
【００２１】  一般に、転動体と軌道輪とが点接触する玉軸受は、転動体と軌道輪とが線接触する円すいころ軸受と比べて、トルクが低い。当該差動装置１００では、軸受１３０として同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受を配置することで、従来の円すいころ軸受を配置していた場合と比較して、トルクを下げ、車両の燃費向上を図ることが可能になっている。
【００２２】  本実施形態では、円すいころ軸受を玉軸受に置き換えたことによる剛性低下についても配慮している。同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受は、多段構成であるタンデム型アンギュラ玉軸受などと比較して、内輪および外輪の厚みの確保に制約が少ない分、軸受全体として同じ寸法であっても、直径の大きな玉を採用することができる。したがって、差動装置１００が備える複列アンギュラ玉軸受（軸受１３０）は、従来配置していた円すいころ軸受と軸受サイズは同じであっても、内部に直径の大きな玉１３８、１４０を採用することで、玉軸受でありながらも高容量、高剛性を確保している。
【００２３】  以上のことから、当該差動装置１００は、従来であれば円すいころ軸受を配置するような箇所に同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受（軸受１３０）を配置することで、ハウジング側や軸側の寸法を変えることなく、剛性を維持したままトルクを下げ、車両の燃費を向上させることが可能になっている。
【００２４】（自動車用トランスミッション）  図２は、本発明の実施形態にかかる自動車用トランスミッション（以下、トランスミッション１５０）の図である。トランスミッション１５０は、例えば前輪駆動車（ＦＦ車）に用いられるトランスミッションとディファレンシャルギアとを一体化したトランスアクスルなどを想定した機構である。トランスミッション１５０は、エンジンの動力をトルクや回転数、回転方向などを変えて駆動輪に伝達する。トランスミッション１５０は、複数のギアや軸を備えている。概要として、クラッチを介してエンジンの動力を受け取るインプットシャフト１５２、インプットシャフト１５２から各ギアを介して動力を受け取るアウトプットシャフト１５４、およびアウトプットシャフト１５４からファイナルギア１５６を介して駆動輪へと動力を伝えるディファレンシャルシャフト１５８などを備えている。また、後退を操作するリバースアイドルギア１６０なども備えられている。
【００２５】  当該トランスミッションでは、駆動輪へとつながるディファレンシャルシャフト１５８において、ファイナルギア１５６の両側に軸受１６２、１６４として複列アンギュラ玉軸受が配置されている。これら軸受１６２、１６４は、上記で図１（ｂ）を参照して説明した複列アンギュラ玉軸受である軸受１３０と同じ構成であり、所定の接触角を有する同一玉直径かつ同一ＰＣＤの２列の玉を有している。当該トランスミッションにおいても、従来では円すいころ軸受を配置していた箇所に、同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受を配置していることに特徴がある。
【００２６】  当該トランスミッションにおいても、同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受（軸受１６２、１６４）を配置することで、従来の円すいころ軸受を配置していた場合と比較して、トルクを下げ、車両の燃費向上を図ることが可能になっている。また、同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受（軸受１６２、１６４）を配置することで、内部に直径の大きな玉を採用可能にし、従来配置していた円すいころ軸受からの剛性の低下分を補っている。
【００２７】  以上のことから、当該トランスミッション１５０においても、従来であれば円すいころ軸受を配置するような箇所に同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受（軸受１６２、１６４）を配置することで、ハウジング側や軸側の寸法を変えることなく、高容量、高剛性を確保しつつトルクを下げ、車両の燃費を向上させることが可能になっている。
【００２８】（複列アンギュラ玉軸受の性能）  上述した差動装置１００およびトランスミッション１５０のいずれも、同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受を採用しており、燃費の向上だけでなく、寿命の向上も図っている。
【００２９】  図３は、実施例である複列アンギュラ玉軸受を他の比較例と比べた試験結果の図である。図３（ａ）は、試験対象を並べた図である。左から順に、実施例である同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受（軸受１７０）、比較例１として左右異径かつ異ＰＣＤのタンデム型アンギュラ玉軸受（軸受１０）、比較例２として左右異径かつ異ＰＣＤのタンデム型アンギュラ玉軸受（軸受１２）を示している。比較例１の軸受１０は２列のうち小径側の軌道に小径の玉を配列し、比較例２の軸受１２は２列のうち大径側の軌道に小径の玉を配列している。なお、実施例である軸受１７０は、図１（ｂ）に示した軸受１３０、および図２の軸受１６２、１６４と同じ構成であり、これらを代表して示している。
【００３０】  図３（ｂ）は、図３（ａ）の各試験対象の寿命試験の結果である。横軸には比較例１（軸受１０）、比較例２（軸受１２）、および実施例（軸受１７０）が順に並んでいる。縦軸は寿命比を示している。試験は、各試験対象の軸受を、図２のトランスミッション１５０の軸受１６２、１６４の位置に配置することを想定して行った。横軸のうち、ギア側とは図２のファイナルギア１５６に近い軸受１６２の位置であり、反ギア側とはファイナルギア１５６から離れた軸受１６４の位置を示している。
【００３１】  結果である寿命比は、横軸の左端に示されている反ギア側の実施例を１とした比率で示している。図３（ｂ）からは、ギア側のほうが反ギア側よりも負荷を受けやすく寿命が短いこと、およびギア側および反ギア側の両方とも実施例がもっとも寿命が長いことが確認できる。これは、同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受（軸受１７０）であると、各比較例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受に比べて、外輪および内輪の寸法が同じであっても大きな直径の玉を採用することができ、負荷容量の向上につながったためと考えられる。また、各比較例のタンデム型複列アンギュラ玉軸受では、多段構成にするために片側の玉の直径を他方よりも小さくする必要が生じる。このため、左右列の負荷容量を最大限に向上させることができず、結果として寿命の低下を招いていると考えられる。
【００３２】  通常、円すいころ軸受を他の軸受に置き換えようとした場合、当業者であれば、アキシアル剛性の確保に目を向け、多段構成であるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を選択しがちである。しかし、上述した差動装置１００およびトランスミッション１５０では、上記試験結果に目を向け、同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受（軸受１３０および軸受１６２、１６４）を選択している。したがって、当該差動装置１００およびトランスミッション１５０であれば、トルクの低下と剛性確保だけでなく、寿命の向上も図ることが可能である。
【００３３】  本実施形態では、トルクの低下について、さらなる工夫も行っている。具体的には、上記実施形態で各軸受として採用している同一玉直径かつ同一ＰＣＤの複列アンギュラ玉軸受は、内輪の軌道溝の曲率半径をＲｉ、玉の直径をＢｄとしたとき、軌道溝の溝Ｒ比（Ｒｉ／Ｂｄ）が、０．５１５≦Ｒｉ／Ｂｄの条件を満たすよう設定している。
【００３４】  図３（ｃ）は、内輪の溝Ｒ比と動トルクとに関する試験の結果を示した図である。図３（ｃ）は、横軸を内輪の溝Ｒ比（Ｒｉ／Ｂｄ）とし、縦軸を動トルク（Ｎｍ）としている。図３（ｃ）に示すように、複列アンギュラ玉軸受は、溝Ｒ比が０．５１５以上とした場合において動トルクが十分に小さくなることが分かる。これは、溝Ｒ比が大きくなること、すなわち軌道溝の曲率半径Ｒｉが大きくなることにつれ、軌道溝と玉との接触面積も小さくなるためである。
【００３５】  軌道溝と玉との接触面積が小さくなると、本来であれば軸受の剛性は下がってしまう。しかしながら、複列アンギュラ玉軸受では、上述したように直径の大きい玉を採用することで剛性を確保しつつ、内輪の溝Ｒ比を０．５１５以上に設定して動トルクを下げ、車両の燃費向上を図っている。このようにして、本実施形態では、複列アンギュラ玉軸受の動トルクの低下による車両の燃費向上と、複列アンギュラ玉軸受の剛性の確保によるファイナル軸１２０（図１（ａ）参照）およびディファレンシャルシャフト１５８（図２参照）の変位量の低減とを両立させている。
【００３６】  以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】  本発明は、自動車用差動装置および自動車用トランスミッションに利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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