(57)【要約】【課題】  円錐ころの大端面や、円錐ころの大端面に接触する軌道輪の鍔部に焼付きが発生しない円錐ころ軸受装置、および、ピニオン軸を支持する円錐ころ軸受装置に焼付きが発生しなくて、かつ、この円錐ころ軸受装置の回転トルクが小さい車両用ピニオン軸支持装置を提供すること。【解決手段】  内輪１の外周円錐面の大径側に、外周円錐面から径方向の外方に突出すると共に、円錐ころ３の大径端面と接触する鍔部１４を形成する。また、鍔部１４と上記大径端面との接触部にオイルを供給するためのオイル供給用ポンプ７を、上記接触部にオイルを供給できる箇所に配置する。また、内輪１と外輪２の間における円錐ころ３の小径端面側の開口付近に、遮蔽板５を設置する。【選択図】  図１
2006214505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された円錐ころとを備え、
上記内輪および上記外輪の少なくとも一方は、上記円錐ころの大径端面に接する鍔部を有し、
上記鍔部と上記円錐ころの大径端面との接触部に潤滑油を供給する潤滑油供給用ポンプを備えることを特徴とする円錐ころ軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の円錐ころ軸受装置において、
上記内輪と上記外輪との間における上記円錐ころの小径端面側の開口付近に、潤滑油流入抑制手段が配置されていることを特徴とする円錐ころ軸受装置。
【請求項３】
ケースと、
上記ケース内に設けられた差動機構と、
上記差動機構のリングギヤと噛み合うピニオンギヤを有するピニオン軸と、
上記ピニオン軸を回転自在に支持する請求項２に記載の円錐ころ軸受装置と
を備えることを特徴とする車両用ピニオン軸支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円錐ころ軸受装置に関する。また、本発明は、例えば、ディファレンシャルギヤ装置やトランスアクスル装置等の車両用ピニオン軸支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円錐ころ軸受としては、内輪が円錐ころの大径端面に接する鍔部を有しているものがある。
【０００３】
上記円錐ころ軸受は、上記内輪に上記円錐ころの大径端面に接する鍔部を形成することにより、上記円錐ころ軸受の運転時において上記鍔部で上記大径端面を支えることにより、上記円錐ころを所定位置に位置決めするようになっている。
【０００４】
しかしながら、上記従来の円錐ころ軸受では、上記円錐ころ軸受の運転時において上記円錐ころが上記鍔部をすべることになるので、上記円錐ころの大端面に接触している上記鍔部や、上記鍔部に接触している円錐ころの大端面に焼付きが発生するという問題がある。
【０００５】
また、従来、車両用ピニオン軸支持装置としては、特開平１１−４８８０５号公報（特許文献１）に記載されているディファレンシャルギヤ装置がある。
【０００６】
このディファレンシャルギヤ装置は、ピニオン軸が回動している状態において、ディファレンシャルケース内のオイルを、上記ピニオン軸のピニオンギヤと噛合しているリングギヤで上方に跳ね上げて、この上方に跳ね上げられたオイルを、オイル導入路を介してピニオン軸上に所定間隔離間されて配置されている２つの円錐ころ軸受に流入させると共に、上記２つの円錐ころ軸受から流出したオイルを、オイル還流路を介して、上記リングギヤの方まで流すようになっている。
【０００７】
上記ディファレンシャルギヤ装置は、上記ピニオン軸に設置された円錐ころ軸受等が焼付きを起こして、この焼付きが原因でディファレンシャルギヤ装置を備える自動車等に火災が発生することの懸念から、大量のオイルを、上記リングギヤと上記ピニオンギヤの噛合部等の様々なギヤ接続の噛合部、および、上記２つの円錐ころ軸受を通過するように循環させて、上記様々な噛合部の焼付き、および、上記２つの円錐ころ軸受の焼付きを確実に防止するようになっている。
【０００８】
しかしながら、上記ディファレンシャルギヤ装置では、上記２つの円錐ころ軸受の焼付きを確実に防止できる一方、上記２つの円錐ころ軸受内に供給される大量のオイルによって円錐ころ軸受の回転トルクが大きくなって、ディファレンシャルギヤ装置の運転コストが高くなり、このディファレンシャルギヤ装置を備える自動車等の燃費が高いという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−４８８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の課題は、円錐ころの大端面や円錐ころの大端面に接触する軌道輪の鍔部に焼付きが発生しない円錐ころ軸受装置、および、ピニオン軸を支持する円錐ころ軸受装置に焼付きが発生しなくて、かつ、この円錐ころ軸受装置の回転トルクが小さい車両用ピニオン軸支持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明の円錐ころ軸受装置は、
内輪と、外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された円錐ころとを備え、
上記内輪および上記外輪の少なくとも一方は、上記円錐ころの大径端面に接する鍔部を有し、
上記鍔部と上記円錐ころの大径端面との接触部に潤滑油を供給する潤滑油供給用ポンプを備えることを特徴としている。
【００１１】
尚、上記鍔部と上記円錐ころの大径端面との接触部とは、上記鍔部と上記円錐ころの大径端面とが互いに接触する上記鍔部および上記大径端面の接触部をいう。
【００１２】
本発明によれば、上記内輪および上記外輪の少なくとも一方は、上記円錐ころの大径端面に接する鍔部を有するので、円錐ころ軸受装置の運転時に円錐ころを所定位置に正確に位置決めできて、軸受の剛性を高くできる。
【００１３】
また、本発明によれば、上記鍔部と上記円錐ころの大径端面との接触部（摺動部）に潤滑油を供給する潤滑油供給用ポンプを備えるので、周囲の潤滑条件によらず、上記鍔部および上記大径端面の接触面間に確実に潤滑油を供給できるため、両接触面間に油膜を形成できて、両接触面の直接接触を防止できる。よって、上記鍔部と上記大径端面間で発生する摩擦を抑制できて、温度上昇を抑制できるから、上記鍔部と上記大径端面との接触部が焼付きを起こすことがない。
【００１４】
したがって、本発明によれば、周囲の潤滑条件によらず、上記鍔部と上記大径端面との接触部の焼付きを確実に防止できる。
【００１５】
尚、上記円錐ころは、上記内外輪の軌道面上を転がり、上記内外輪の軌道面上をすべらないので、円錐ころの外周面と上記内外輪の軌道面の焼付きは、すべりに起因する上記鍔部と上記大径端面との接触部の焼付きと比較するとはるかに起こりにくい。このことから、上記鍔部と上記大径端面との接触部の焼付きを防止できれば、円錐ころおよび内外輪に焼付きが発生することはない。
【００１６】
また、一実施形態の円錐ころ軸受装置は、上記内輪と上記外輪との間における上記円錐ころの小径端面側の開口付近に、潤滑油流入抑制手段が配置されている。
【００１７】
上記実施形態によれば、周囲に潤滑油が大量に存する潤滑条件でも上記潤滑油流入抑制手段によって、上記内輪と上記外輪との間への潤滑油の流入を抑制できるので、円錐ころ軸受装置の回転トルクを大幅に低減できる。
【００１８】
また、本発明の車両用ピニオン軸支持装置は、
ケースと、
上記ケース内に設けられた差動機構と、
上記差動機構のリングギヤと噛み合うピニオンギヤを有するピニオン軸と、
上記ピニオン軸を回転自在に支持する上記実施形態の円錐ころ軸受装置と
を備えることを特徴としている。
【００１９】
本発明によれば、ピニオン軸を支持する軸受として上記実施形態の円錐ころ軸受装置を使用しているので、車両用ピニオン軸支持装置の運転中に、ピニオン軸を支持している軸受装置が焼き付くことがなく、かつ、この軸受装置の回転トルクを格段に低減できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の円錐ころ軸受装置によれば、鍔部と円錐ころの大径端面との接触部（摺動部）に潤滑油を供給する潤滑油供給用ポンプを備えるので、周囲の潤滑条件によらず、上記鍔部および上記大径端面の接触面間に確実に潤滑油を供給できるため、両接触面間に油膜を形成できて、両接触面の直接接触を防止できる。よって、上記鍔部と上記大径端面間で発生する摩擦を抑制できて、温度上昇を抑制できるから、上記鍔部と上記大径端面との接触部が焼付きを起こすことがない。したがって、本発明によれば、周囲の潤滑条件によらず、上記鍔部と上記大径端面との接触部の焼付きを確実に防止できる。
【００２１】
また、本発明の車両用ピニオン軸支持装置によれば、ピニオン軸を支持する軸受として上記実施形態の円錐ころ軸受装置を使用しているので、車両用ピニオン軸支持装置の運転中に、ピニオン軸を支持している軸受装置が焼き付くことがないと共に、この軸受装置の回転トルクを格段に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態の円錐ころ軸受装置の断面図である。
【００２４】
この円錐ころ軸受装置は、内輪１と、外輪２と、円錐ころ３と、潤滑油流入抑制手段の一例としての遮蔽板５と、潤滑油供給用ポンプとしてのオイル供給用ポンプ７とを備える。
【００２５】
上記内輪１は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸８上に外嵌固定されており、ピニオン軸８と同期回転するようになっている。上記内輪１の外周側には円錐軌道面が形成されている。また、上記内輪１は、円錐軌道面の小径側の端部に、円錐ころ３の小径端面に接する鍔部１３を有すると共に、円錐軌道面の大径側の端部に、円錐ころ３の大径端面に接する鍔部１４を有している。
【００２６】
この円錐ころ軸受装置は、周囲にディファレンシャルギヤ装置のギヤ潤滑用の比較的粘度が高いオイルが大量に存しており、内輪１と外輪２との間における円錐ころ３の小径端面側の開口から潤滑油の一例としての上記比較的粘度が高いオイルが流入すると共に、内輪１と外輪２との間における円錐ころ３の大径端面側の開口から上記比較的粘度が高いオイルが流出する状況で使用されている。
【００２７】
上記外輪２の内周側には、円錐軌道面が形成されている。上記外輪２は、ディファレンシャルギヤ装置のハウジング１１に圧入により内嵌固定されている。また、上記円錐ころ３は、内輪１の円錐軌道面と外輪２の円錐軌道面との間に保持器４によって保持された状態で周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。
【００２８】
上記遮蔽板５はオイルの流入を制限する目的で配置されている。上記遮蔽板５は、内輪１の円錐軌道面の小径側の鍔部１５の端面に当接するように、内輪１の軸方向に内輪１に隣接配置されている。上記遮蔽板５は、ピニオン軸１に外嵌固定されておりピニオン軸１と同期回転するようになっている。
【００２９】
上記遮蔽板５は、上記軸方向の外方に、内輪１の鍔部１３よりも径方向の外方に突出する突出部１７を有している。換言すれば、上記突出部１７の外径は、内輪１の小端側の鍔部１３の外径以上の寸法になっている。また、上記突出部１７は、保持器４に対して内輪１の軸方向に間隔（隙間）をおいた箇所に配置されている。
【００３０】
上記オイル供給用ポンプ７は、図示しない発電機と、ダイアフラムポンプ２０と、タンク２１とを備えている。このオイル供給用ポンプ７は、内輪１の回転に伴い上記発電機で発電して、ダイアフラムポンプ２０を駆動することにより、円錐ころ３の大径端面と、内輪１の円錐軌道面の大径側の鍔部との接触部付近（摺動部付近）に、タンク２１内のオイルを所定時間毎に微量ずつ供給するようになっている。
【００３１】
上記発電機は、内輪１と同期回転するパルサリング（図示せず）と、外輪２に対して相対運動不可である発電用コイル（図示せず）とを有する。上記パルサリングは、周方向交互に異なる極性の磁極が設けられたプラスチックマグネットリングから成っている。このプラスチックマグネットリングは、磁性粉を混入した合成樹脂の射出成形品や焼結フェライト等の磁性金属材を母材として、その周方向所要角度領域を、交互にＳ極、Ｎ極に着磁されることにより形成されている。また、上記発電用コイルは、パルサリングと対向配置されている。上記発電機は、電磁誘導の法則により発電するようになっている。
【００３２】
上記ダイアフラムポンプ２０は、本体部２３と、オイル吐出用のノズル２４とを有する。本体部２３は、ハウジング１１の内周面に接着固定されている。また、オイル吐出用のノズル２４の先端は、内輪１の円錐軌道面の大径側の鍔部１４と、円錐ころ３の大径端面との接触部付近に向けられている。
【００３３】
上記ダイアフラムポンプ２０は、例えば圧電素子やミニチュアモータ等（図示せず）でもってダイアフラム（図示せず）を往復変位させることにより、タンク２１内のオイルを吸引して、オイル吐出用のノズル２４からオイルを上記接触部付近に向けて吐出するようになっている。
【００３４】
尚、内輪１の円錐軌道面の大径側の鍔部１４と、円錐ころ３の大径端面との接触部付近にオイルを吐出するポンプとして、プリンタのインクジェットに使用されているポンプ等を用いることができる。
【００３５】
また、オイル供給用ポンプ７のタンク２１にオイルを充填する方法としては、タンク２１をディファレンシャルギヤ装置のハウジングの外側に配置して、外部からタンク２１にオイルを供給する方法や、ディファレンシャルギヤ装置内を循環しているオイルを、ポンプ等で吸い上げて、タンク２１にオイルを供給する方法等がある。
【００３６】
本発明者は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸設置用の円錐ころ軸受について、一般的な使用条件で内輪と外輪との間にオイルを大量に流した場合と、円錐ころ軸受の外輪と内輪との間のオイル流入側の開口付近に遮蔽板を形成して、内輪と外輪との間へのオイルの流入を抑制した場合と、円錐ころ軸受の潤滑用オイルを一切供給しない場合の３通りについて、円錐ころ軸受の回転トルクと円錐ころ軸受の外輪の温度を測定する試験を行った。
【００３７】
その結果、内輪と外輪との間に流入するオイルを抑制した場合は、内輪と外輪との間にオイルを大量に流した一般的な場合に比して回転トルクを４１％低減できることが見いだされ、更に、オイルを一切供給しない場合は、内輪と外輪との間にオイルを大量に流した一般的な場合に比して回転トルクを６５％著しく低減できることが見いだされた。
【００３８】
また、温度については、内輪と外輪との間にオイルを大量に流した一般的な場合が外輪の温度が５５℃であったのに対し、オイルを一切供給しない場合は外輪の温度が７３℃まで上昇することが確認された。
【００３９】
上記実験より、円錐ころ軸受の内輪と外輪との間に供給するオイルを、焼付きを防止できる最小量に設定できれば、その円錐ころを有するディファレンシャルギヤ装置を備える自動車等の火災を防止できると共に、上記自動車等の燃費を著しく低減できることがわかる。
【００４０】
上記実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、鍔部１４と円錐ころ３の大径端面との接触部（摺動部）にオイルを供給するオイル供給用ポンプ７を備えるので、周囲の潤滑条件によらず、鍔部１４および上記大径端面の接触面間に確実にオイルを供給できるため、両接触面間に油膜を形成できて、両接触面の直接接触を防止できる。よって、上記鍔部１４と上記大径端面間で発生する摩擦を抑制できて、温度上昇を抑制できるから、鍔部１４と上記大径端面との接触部が焼付きを起こすことがない。したがって、周囲の潤滑条件によらず、上記鍔部１４と上記大径端面との接触部の焼付きを確実に防止できる。
【００４１】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、遮蔽板５によって、内輪１と外輪２との間へのオイルの流入を抑制できるので、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸に配置される標準的な円錐ころ軸受に比して、回転トルクを略４１％程度（略半分程度）著しく低減できる。
【００４２】
尚、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、遮蔽板５を、ピニオン軸８に外嵌固定したが、この発明では、略径方向の内方に延びる遮蔽板を、外輪が内嵌固定されている部材に内嵌固定しても良い。
【００４３】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、遮蔽板５が内輪１に当接するように遮蔽板５をピニオン軸８に外嵌固定したが、この発明では、遮蔽板は、内輪または外輪に接触しなくても良い。
【００４４】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、上記オイル供給用ポンプ７が、円錐ころ３の大径端面と内輪１の鍔部１４との接触部に、所定時間毎にオイルを供給するようになっていたが、この発明では、鍔部と円錐ころの大径端面との接触部の温度を常時または一定時間毎に測定する温度センサを備え、この温度センサによって測定された上記接触部の温度が所定温度に達したときに、オイル供給用ポンプ７が上記接触部にオイルを供給するようにしても良い。
【００４５】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、図１に示すように、遮蔽板５が内輪１と外輪２との間におけるオイル流入側の開口を部分的に塞いでいるが、この発明では、遮蔽板は、内輪と外輪との間におけるオイル流入側の開口を完全に塞いでいても良い。
【００４６】
また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、上記内輪１の円錐軌道面の大径側の端部に、円錐ころ３の大径端面に接する鍔部１４を形成し、円錐ころ３の大径端面と鍔部１４との摺動部に、オイル供給用ポンプ７からオイルを供給するようになっているが、この発明の円錐ころ軸受装置では、外輪の円錐軌道面の大径側の端部に、円錐ころの大径端面に接する鍔部を形成し、円錐ころの大径端面と外輪の鍔部との摺動部に、オイル供給用ポンプからオイルを供給するようにしても良い。また、内輪および外輪の夫々の円錐軌道面の大径側の端部に、円錐ころの大径端面に接する鍔部を形成し、円錐ころの大径端面と、内輪および外輪の鍔部との摺動部に、オイル供給用ポンプからオイルを供給するようにしても良い。
【００４７】
尚、上記実施形態の円錐ころ軸受装置は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸８に設置されていたが、この発明の円錐ころ軸受装置は、トランスアクスル装置のピニオン軸に設置されていても良いことは勿論である。
【００４８】
図２は、本発明の車両用ピニオン軸支持装置の一実施形態であるディファレンシャルギヤ装置の断面図である。
【００４９】
このディファレンシャルギヤ装置は、ピニオン軸１０１と、差動機構１０３と、ピニオン軸１０１の差動機構１０３側の外周に配置されている図１で説明した上記実施形態の円錐ころ軸受１０５（以下第１の円錐ころ軸受装置５という）と、ピニオン軸１０１の差動機構１０３側と反対側の外周に配置されている第２の円錐ころ軸受１０６と、ピニオン軸１０１、差動機構１０３、第１の円錐ころ軸受装置１０５および第２の円錐ころ軸受装置１０６を収容しているケース１０８とを備える。
【００５０】
上記ピニオン軸１０１の差動機構１０３側の一端部には、ピニオンギヤ１０２が形成されており、このピニオン軸１０１のピニオンギヤ１０２は、差動機構１０３のリングギヤ１１１と噛合している。一方、上記ピニオン軸１０１の他端部には、フランジ継手１１２が配置され、図示しないドライブシャフトを連結できるようになっている。
【００５１】
上記ケース１０８は、ディファレンシャルギヤ装置の内部領域を画定する本体部１２６と、本体部１２６の内周面に連なると共に、本体部１２６の内部空間に配置される内側部としての略筒状の環状部１２７とを備える。
【００５２】
上記第１の円錐ころ軸受装置１０５は、内輪１２８と、外輪１２４と、複数の円錐ころ１３０と、オイル流入抑制手段の一例としての遮蔽板１４１と、オイル供給用ポンプ１４６とを備える。上記内輪１２８の内周面は、ピニオン軸１０１の外周面に外嵌固定されている一方、外輪１２４の外周面は、ケース１０８の本体部１２６の内周面および環状部１２７の内周面に内嵌固定されている。
【００５３】
上記遮蔽板１４１は、内輪１２８の円錐軌道面の小径側の鍔部の端面に当接するように、内輪１２８に隣接配置されている。上記遮蔽板１４１は、ピニオン軸１０１に外嵌固定されておりピニオン軸１０１に対して相対運動できないようになっている。
【００５４】
また、上記オイル供給用ポンプ１４６は、図示しない発電機と、ダイアフラムポンプ１５０と、図示しないタンクとを備えている。図２に示すように、上記ダイアフラムポンプ１５０は、ケース（ハウジング）１０８に接着固定されている。
【００５５】
また、上記第２の円錐ころ軸受装置１０６は、内輪１２９と、外輪１２５と、複数の円錐ころ１３１と、オイル流入抑制手段の一例としての遮蔽板１４２と、オイル供給用ポンプ１４７とを備える。上記内輪１２９の内周面は、ピニオン軸１０１の外周面に外嵌固定されている一方、外輪１２５の外周面は、ケース１０８の本体部１２６の内周面および環状部１２７の内周面に内嵌固定されている。
【００５６】
上記遮蔽板１４２は、外輪１２５の円錐軌道面の小径側の鍔部の端面に当接するように、外輪１２５に隣接配置されている。上記遮蔽板１４２は、ケース１０８の本体部１２６の内周面および環状部１２７の内周面に内嵌固定されている。
【００５７】
また、上記オイル供給用ポンプ１４７は、図示しない発電機と、ダイアフラムポンプ１５１と、図示しないタンクとを備えている。図２に示すように、上記ダイアフラムポンプ１５１は、ケース（ハウジング）１０８に接着固定されている。
【００５８】
上記第１および第２の円錐ころ軸受装置１０５,１０６は、ピニオン軸１０１を、所定位置に回転自在に支持している。
【００５９】
尚、図２において、１２０は、シール部材である。このシール部材１２０は、ディファレンシャルギヤ装置内のオイルが外部に漏れるのを防止している。
【００６０】
上記構成において、上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置は、上記ドライブシャフトの動力を、ピニオン軸１０１を介して差動機構１０３に伝達して、差動機構１０３を駆動させるようになっている。そして、上記差動機構１０３の側方に配置される継手１２１および１２２の夫々に連結されている２つの車輪軸（図示せず）の回転速度差を適宜調整するようになっている。
【００６１】
上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置によれば、ピニオン軸１０１を支持する軸受として上記実施形態の円錐ころ軸受装置１０５、および、図１で説明した上記実施形態の円錐ころ軸受装置の変形例の円錐ころ軸受装置１０６を使用しているので、車両用ピニオン軸支持装置の運転中に、ピニオン軸１０１を支持している円錐ころ軸受装置１０５,１０６が焼き付くことがないと共に、円錐ころ軸受装置１０５,１０６の回転トルクを著しく低減できる。そして、この実施形態のディファレンシャルギヤ装置を備える自動車等の火災を確実に防止できると共に、この自動車等の燃費を格段に低減できる。
【００６２】
尚、上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置には、図１で説明した上記実施形態の円錐ころ軸受装置が搭載されていたが、トランスアクスル装置に、図１で説明した上記実施形態の円錐ころ軸受装置を搭載しても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態の円錐ころ軸受装置の断面図である。
【図２】本発明の車両用ピニオン軸支持装置の一実施形態であるディファレンシャルギヤ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１,１２８,１２９  内輪
２,１２４,１２５  外輪
３,１３０,１３１  円錐ころ
５,１４１,１４２  遮蔽板
７,１４６,１４７  オイル供給用ポンプ
８,１０１  ピニオン軸
１０２  ピニオンギヤ
１０３  差動機構
１０５,１０６  円錐ころ軸受装置
１１１  リングギヤ
【図１】
2006214505.tif 000003
【図２】
2006214505.tif 000004