(57)【要約】【課題】  潤滑油の供給量が減少したときにも内輪での良好な放熱特性を維持することにより、内輪の大つば部での焼き付きの発生を抑制して寿命の向上を図ることのできる円すいころ軸受とディファレンシャル装置を提供する。【解決手段】  凹部１１ｄが大つば部１１ａの背面１１ｃに形成されることによって、内輪１１の大つば部１１ａの表面積が増加し、放熱フィンとして作用して、表面からの放熱作用により大つば部１１ａの温度上昇が抑制される。流動する潤滑油Ｌが凹部１１ｄを通過するときに、その流動潤滑油Ｌに大つば部１１ａの熱が奪われ、大つば部１１ａの温度上昇が抑制される。潤滑油Ｌの供給量が減少したときにも内輪１１での良好な放熱特性を維持し、内輪１１の大つば部１１ａでの焼き付きの発生を抑制して寿命の向上を図っている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円すい面状に形成された内輪軌道面を有するとともにその内輪軌道面のアキシャル方向両端側に小つば部と大つば部とが振分配置される内輪と、前記内輪軌道面に対向するように円すい面状に形成された外輪軌道面を有する外輪と、それら内輪軌道面と外輪軌道面との間に配置された複数の円すいころとを備える円すいころ軸受であって、
前記大つば部の背面及び外周面の少なくとも一方に、周方向に沿って所定間隔で複数形成された凹部が配置されることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
ピニオンギアが一端側に固定されたピニオン軸を、円すい面状に形成された内輪軌道面のアキシャル方向両端側に小つば部と大つば部とが振分配置される内輪と、前記内輪軌道面に対向するように円すい面状に形成された外輪軌道面を有する外輪と、それら内輪軌道面と外輪軌道面との間に配置された複数の円すいころとを備える一対の円すいころ軸受によって、アキシャル方向に所定の間隔を有する背面組合せで支持するとともに、前記ピニオンギアによって駆動されるリングギアの回転に伴ってディファレンシャルケース内の潤滑油を跳ね上げ、前記一対の円すいころ軸受に対して潤滑油を供給する液体潤滑機構を備えたディファレンシャル装置であって、
前記一対の円すいころ軸受のうち少なくともいずれか一方において、前記大つば部の背面及び外周面の少なくとも一方に、周方向に沿って所定間隔で複数形成された凹部が配置されることを特徴とするディファレンシャル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円すいころ軸受とそれを用いたディファレンシャル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車等の車両のディファレンシャル装置（差動歯車装置）において、一端にピニオンギアが固定されたピニオン軸は、アキシャル方向に所定距離離間して背面組合せされた一対の円すいころ軸受で支持されている。そして、円すいころ軸受の潤滑は、ピニオンギアによって駆動されるリングギアの回転に伴ってディファレンシャルケース内の潤滑油を跳ね上げる、いわゆるはねかけ方式で行なわれる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、図７に示すＦＲ（前方エンジン後輪駆動）方式では、車両前方（図７では右側）に搭載されるエンジン（図示せず）の動力は、前後に長いプロペラシャフト１０１からディファレンシャル装置１０３を経てドライブシャフト１０２へ伝えられ、左右の後輪（駆動輪；図示せず）を回転させる。ディファレンシャル装置１０３では、プロペラシャフト１０１の回転が、コンパニオンフランジ１３８を介してピニオン軸１３１に伝達される。このピニオン軸１３１は、アキシャル方向に所定の間隔を有する一対の円すいころ軸受１１０，１２０によって、背面組合せで支持されている。これらの円すいころ軸受１１０，１２０は、内輪１１１，１２１及び外輪１１２，１２２よりなる軌道輪の間に複数の円すいころ１１３，１２３（転動体）が配置されている。
【０００４】
液体潤滑機構１３０を構成するピニオン軸１３１の後端にはピニオンギア１３２が固定され、ピニオンギア１３２と噛合して駆動されるリングギア１３３の回転により、ディファレンシャルケース１３４内の潤滑油Ｌが跳ね上げられる。多くの場合、リングギア１３３で跳ね上げられた潤滑油Ｌは、軸受ハウジング部１３５内に形成された給油路１３５ａを通り、一対の円すいころ軸受１１０，１２０に対してアキシャル方向における内輪１１１，１２１の小つば部１１１ｂ，１２１ｂ側から供給される。
【０００５】
このようなはねかけ方式による円すいころ軸受１１０，１２０の潤滑に関して、相反する次のような事情と時代の要請がある。
（１）例えば高速回転時等には、リングギア１３３で跳ね上げられ円すいころ軸受１１０，１２０に供給される潤滑油Ｌの量が増加し、軸受による撹拌抵抗が大きくなる傾向がある。これによって軸受の回転トルクが増大し、伝達効率が低下するので、エネルギー消費量が増え車両の燃費を悪化させる。また、潤滑油Ｌの供給量が増加すると異物の流入（混入）量も増え、円すいころ軸受１１０，１２０の摩耗・損傷が促進され寿命が低下するおそれもある。
【０００６】
（２）一方、車両の燃費向上を図ろうとして潤滑油Ｌの供給量を制限すると潤滑不足による焼き付きが発生するおそれがある。その際、エンジン始動時のように低温状態では、円すいころ軸受１１０，１２０に流入する潤滑油Ｌの量が減少しやすくなる。また、リングギア１３３は左右のうち片側（例えば右側）にのみ形成されているので、リングギア１３３の設置側（例えば左側）に旋回するときには、旋回中心とは反対側（例えば右側）に遠心力が作用してリングギア１３３による潤滑油Ｌの掻き揚げ量が減少しやすい。このため、前方側の円すいころ軸受１１０の内輪１１１の大つば部１１１ａは、リングギア１３３から遠いために供給量が不足して、特に潤滑不足による焼き付きが発生しやすい。
【０００７】
そこで、内輪の大つば部において、円すいころの大端面に接触するころ案内面に微小凹部を形成して油膜を厚い状態に維持する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−５１１５９号公報
【特許文献２】特開平６−２４１２３５号公報
【０００９】
特許文献２によれば、ころ案内面での油膜形成により内輪の大つば部での焼き付きの発生を抑制することができる。しかし最近では、例えば長時間連続運転してディファレンシャルケース内が高温状態となり、円すいころ軸受への潤滑油の流入量（供給量）が減少したときに、温度上昇しやすい内輪の大つば部からの放熱性の確保がさらに要請されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、潤滑油の供給量が減少したときにも内輪での良好な放熱特性を維持することにより、内輪の大つば部での焼き付きの発生を抑制して寿命の向上を図ることのできる円すいころ軸受とディファレンシャル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
上記課題を達成するために、本発明の円すいころ軸受は、
円すい面状に形成された内輪軌道面を有するとともにその内輪軌道面のアキシャル方向両端側に小つば部と大つば部とが振分配置される内輪と、前記内輪軌道面に対向するように円すい面状に形成された外輪軌道面を有する外輪と、それら内輪軌道面と外輪軌道面との間に配置された複数の円すいころとを備える円すいころ軸受であって、
前記大つば部の背面及び外周面の少なくとも一方に、周方向に沿って所定間隔で複数形成された凹部が配置されることを特徴とする。
【００１２】
このような凹部が大つば部の背面及び外周面の少なくとも一方に形成されることによって、内輪の大つば部の表面積が増加し、表面からの放熱作用により大つば部の温度上昇を抑制できる。また、流動する潤滑油が凹部を通過する場合には、その流動潤滑油に大つば部の熱が奪われ（伝達され）、大つば部の温度上昇を抑制できる。これらによって、潤滑油の供給量が減少したときにも内輪での良好な放熱特性を維持でき、内輪の大つば部での焼き付きの発生を抑制して寿命の向上を図ることができる。
【００１３】
具体的には、凹部は、大つば部の背面からアキシャル方向に所定の開口幅を有し、大つば部の外周面からラジアル方向に所定の開口深さを有し、かつ大つば部の外周面上で周方向に所定の開口長さを有するとともに、凹部のラジアル方向の開口深さをアキシャル方向の開口幅よりも大きく設定することができる。これによって、凹部はアウタ側となる内輪（大つば部）の背面に広く開口する。したがって、大つば部の背面（アウタ側）において放熱用の表面積が広く形成され、外部への放熱効果を大きくできる。
【００１４】
その際、凹部のラジアル方向の開口深さを内輪のラジアル方向の背面高さの１／２以下に設定すれば、予圧を付与するための領域を内輪の背面に確保しつつ、放熱面を増加することができる。また、凹部のアキシャル方向の開口幅を大つば部のアキシャル方向の全幅よりも小さく形成すれば、大つば部が全周にわたり円すいころの大端面に接触して摺動案内することができる。
【００１５】
一方、凹部は、大つば部の外周面に沿ってアキシャル方向に所定の開口幅を有し、大つば部の外周面からラジアル方向に所定の開口深さを有し、かつ大つば部の外周面上で周方向に所定の開口長さを有するとともに、凹部のアキシャル方向の開口幅をラジアル方向の開口深さよりも大きく設定することができる。これによって、凹部は大つば部の外周面上に広く開口する。したがって、大つば部の外周面において放熱用の表面積が広く形成され、外部への放熱効果を大きくできる。
【００１６】
その際、凹部が大つば部の外周面上において円すいころの大端面に達するように開口形成されていると、凹部に貯留された潤滑油により円すいころの大端面との接触部を直接的に冷却（吸熱）できる。このときさらに、凹部が大つば部の外周面においてアキシャル方向全幅にわたり開口形成することにより、凹部での潤滑油の流動を促進することができる。
【００１７】
そして、上記課題を達成するために、本発明のディファレンシャル装置は、
ピニオンギアが一端側に固定されたピニオン軸を、円すい面状に形成された内輪軌道面のアキシャル方向両端側に小つば部と大つば部とが振分配置される内輪と、前記内輪軌道面に対向するように円すい面状に形成された外輪軌道面を有する外輪と、それら内輪軌道面と外輪軌道面との間に配置された複数の円すいころとを備える一対の円すいころ軸受によって、アキシャル方向に所定の間隔を有する背面組合せで支持するとともに、前記ピニオンギアによって駆動されるリングギアの回転に伴ってディファレンシャルケース内の潤滑油を跳ね上げ、前記一対の円すいころ軸受に対して潤滑油を供給する液体潤滑機構を備えたディファレンシャル装置であって、
前記一対の円すいころ軸受のうち少なくともいずれか一方において、前記大つば部の背面及び外周面の少なくとも一方に、周方向に沿って所定間隔で複数形成された凹部が配置されることを特徴とする。
【００１８】
これにより、潤滑油の供給量が減少したときにも軸受内輪での放熱特性に優れ、耐久性にも優れたディファレンシャル装置を安価に提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施例１）
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る円すいころ軸受の一例をディファレンシャル装置とともに示す側面断面図、図２はその要部拡大図、図３は内輪の背面図及びＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
図１に示すＦＲ（前方エンジン後輪駆動）方式では、車両前方（図１では右側）に搭載されるエンジン（図示せず）の動力は、前後に長いプロペラシャフト１からディファレンシャル装置３を経てドライブシャフト２へ伝えられ、左右の後輪（駆動輪；図示せず）を回転させる。ディファレンシャル装置３では、プロペラシャフト１の回転が、コンパニオンフランジ３８を介してピニオン軸３１に伝達される。このピニオン軸３１は、円筒状のスペーサ３９によりアキシャル方向に所定の間隔を有する第一及び第二の円すいころ軸受１０，２０（円すいころ軸受）によって、背面組合せで支持されている。これらの円すいころ軸受１０，２０は、ピニオン軸３１と一体回転する内輪１１，２１及びディファレンシャルケース３４の軸受ハウジング部３５に固定される外輪１２，２２よりなる軌道輪の間に複数の円すいころ１３，２３（転動体）が保持器１４，２４によって周方向に所定間隔を保持しつつ配置されている。
【００２１】
具体的には、内輪１１，２１は、軸受鋼等で構成され、円すい面状に形成された内輪軌道面を有するとともにその内輪軌道面のアキシャル方向両端側に小つば部１１ｂ，２１ｂと大つば部１１ａ，２１ａとが振分配置されている。内輪１１，２１は、軸受鋼等で構成され、内輪軌道面に対向するように円すい面状に形成された外輪軌道面を有している。円すいころ１３，２３は、軸受鋼等で構成され、両軌道輪の間に配置されるとともに、その大端面が大つば部１１ａ，２１ａの内側面と接触して摺動案内されている。
【００２２】
液体潤滑機構３０を構成するピニオン軸３１の後端にはピニオンギア３２が固定され、ピニオンギア３２と噛合して駆動されるリングギア３３の回転により、ディファレンシャルケース３４内の潤滑油Ｌが跳ね上げられる。この実施例では、リングギア３３で跳ね上げられた潤滑油Ｌの大部分は、軸受ハウジング部３５の内壁面に沿う給油路３５ａを通り、一対の円すいころ軸受１０，２０に対してアキシャル方向における内輪１１，２１の小つば部１１ｂ，２１ｂ側から供給される。
【００２３】
具体的には、一対の円すいころ軸受１０，２０において、内輪１１，２１の小つば部１１ｂ，２１ｂ側へ供給された潤滑油Ｌは、回転に伴う遠心力で内輪１１，２１と外輪１２，２２との間を大つば部１１ａ，２１ａ側へ向って遡上する。なお、リングギア３３で跳ね上げられた潤滑油Ｌの一部は、リングギア３３の外周に沿う給油路３５ｂを通り、後方側（リングギア３３に近い側）の第二円すいころ軸受２０に対してアキシャル方向における内輪２１の大つば部２１ａ側へも供給される。
【００２４】
なお、コンパニオンフランジ３８（連結継手）は、プロペラシャフト１とピニオン軸３１とを連結するとともに、ナット３８ａ（締付部材）の締め付け（螺合）により内輪１１の背面１１ｃを押圧して予圧を付与している。また、円環状のオイルシール３６は、軸受ハウジング部３５の内周面に固定され、コンパニオンフランジ３８に摺動して、潤滑油Ｌを一時的に貯留する。環状のデフレクタ３７（保護部材）はコンパニオンフランジ３８に固定され、ラジアル方向外側に延びて軸受ハウジング部３５の外周面にまで達し、オイルシール３６に異物が侵入しないようにアウタ側から覆っている。
【００２５】
図２に示すように、前方側（リングギア３３から遠い側）の第一円すいころ軸受１０には、潤滑油Ｌの排出側となる内輪１１の大つば部１１ａ側において、内輪１１（大つば部１１ａ）の背面１１ｃに有底の凹部１１ｄが形成されている。
【００２６】
図３に示すように、凹部１１ｄは、大つば部１１ａ（内輪１１）の背面１１ｃの周縁部に、周方向に沿って所定の間隔（例えば６０°間隔）で複数（例えば６個）配置されている。さらに具体的には、各々の凹部１１ｄは背面視で扇形状に形成され、大つば部１１ａの背面１１ｃから（大つば部１１ａの外周面に沿って）アキシャル方向に開口幅Ｗを有し、大つば部１１ａの外周面１１ｃ’から（大つば部１１ａの背面１１ｃに沿って）ラジアル方向に開口深さＨを有し、大つば部１１ａの外周面１１ｃ’上で周方向に開口長さＤを有する。そして、凹部１１ｄのラジアル方向の開口深さＨが、アキシャル方向の開口幅Ｗよりも大きく設定されている。また、凹部１１ｄのラジアル方向の開口深さＨが、大つば部１１ａのラジアル方向の背面高さＨ０の１／２よりも小さく設定されている。さらに、凹部１１ｄのアキシャル方向の開口幅Ｗが、大つば部１１ａの外周面１１ｃ’におけるアキシャル方向の全幅Ｗ０よりも小さく設定されている。
【００２７】
図２に戻り、凹部１１ｄが大つば部１１ａの背面１１ｃに形成されることによって、内輪１１の大つば部１１ａの表面積が増加し、放熱フィンとして作用して、表面からの放熱作用により大つば部１１ａの温度上昇が抑制される。また、流動する潤滑油Ｌが凹部１１ｄを通過するときに、その流動潤滑油Ｌに大つば部１１ａの熱が奪われ（伝達され）、大つば部１１ａの温度上昇が抑制される。このようにして、潤滑油Ｌの供給量が減少したときにも内輪１１での良好な放熱特性を維持し、内輪１１の大つば部１１ａでの焼き付きの発生を抑制して寿命の向上を図っている。
【００２８】
また、図３のように、凹部１１ｄのラジアル方向の開口深さＨをアキシャル方向の開口幅Ｗよりも大きく設定したので、凹部１１ｄはアウタ側となる内輪１１の背面１１ｃに広く開口する。これによって、大つば部１１ａの背面１１ｃ（アウタ側）において放熱用の表面積を広く形成でき、外部への放熱効果が大きくなる。
【００２９】
さらに、凹部１１ｄのラジアル方向の開口深さＨが内輪１１のラジアル方向の背面高さＨ０の１／２よりも小さく設定してあるので、予圧を付与するためのコンパニオンフランジ３８の先端部を大つば部１１ａの背面１１ｃで受け止めることができる（図２参照）。また、凹部１１ｄのアキシャル方向の開口幅Ｗを大つば部１１ａのアキシャル方向の全幅Ｗ０よりも小さく設定してあるので、大つば部１１ａの内側面は全周にわたり円すいころ１３の大端面に接触して摺動案内できる。したがって、大つば部１１ａの接触面（内側面）の強度を確保しつつ接触面の温度上昇を抑制できる。
【００３０】
なお、図１に示すように、リングギア３３で跳ね上げられた潤滑油Ｌの一部は、リングギア３３の外周に沿う給油路３５ｂを通り、第二円すいころ軸受２０に対してアキシャル方向における内輪１１の大つば部２１ａ側へも供給されている。このように、第二円すいころ軸受２０では、潤滑油Ｌの供給量不足が第一円すいころ軸受１０に比較すれば発生しにくく、大つば部２１ａでの焼き付きも発生しにくい。したがって、本実施例の第二円すいころ軸受２０には、第一円すいころ軸受１０のように、内輪の大つば部に凹部を形成していない。
【００３１】
（実施例２）
図４は本発明に係る円すいころ軸受の他の例を拡大して示す側面断面図、図５は内輪の背面図及びＢ−Ｂ断面図である。図４に示すディファレンシャル装置３’に搭載される第一円すいころ軸受１０’（円すいころ軸受；転がり軸受）には、潤滑油Ｌの排出側となる内輪１１’の大つば部１１ａ側において、内輪１１’の大つば部１１ａの外周面１１ｃ’に凹部１１ｄ’が形成されている。
【００３２】
図５に示すように、凹部１１ｄ’は、大つば部１１ａの外周面１１ｃ’に、周方向に沿って所定の間隔（例えば６０°間隔）で複数（例えば６個）配置されている。さらに具体的には、各々の凹部１１ｄ’は背面視で扇形状に形成され、大つば部１１ａの背面１１ｃから（大つば部１１ａの外周面に沿って）アキシャル方向に開口幅Ｗ’を有し、大つば部１１ａの外周面１１ｃ’から（大つば部１１ａの背面１１ｃに沿って）ラジアル方向に開口深さＨ’を有し、大つば部１１ａの外周面１１ｃ’上で周方向に開口長さＤ’を有する。そして、凹部１１ｄ’のアキシャル方向の開口幅Ｗ’が、ラジアル方向の開口深さＨ’よりも大きく設定されている。また、凹部１１ｄ’が大つば部１１ａの外周面１１ｃ’上において円すいころ１３の大端面に達するように、かつ大つば部１１ａの外周面１１ｃ’においてアキシャル方向全幅（Ｗ’＝Ｗ０）にわたり開口形成されている。
【００３３】
図４に戻り、凹部１１ｄ’が大つば部１１ａの外周面１１ｃ’に形成されることによって、内輪１１’の大つば部１１ａの表面積が増加し、放熱フィンとして作用して、表面からの放熱作用により大つば部１１ａの温度上昇が抑制される。また、流動する潤滑油Ｌが凹部１１ｄ’を通過するときに、その流動潤滑油Ｌに大つば部１１ａの熱が奪われ（伝達され）、大つば部１１ａの温度上昇が抑制される。このようにして、潤滑油Ｌの供給量が減少したときにも内輪１１’での良好な放熱特性を維持し、内輪１１’の大つば部１１ａでの焼き付きの発生を抑制して寿命の向上を図っている。
【００３４】
また、図５のように、凹部１１ｄ’のアキシャル方向の開口幅Ｗ’をラジアル方向の開口深さＨ’よりも大きく設定したので、凹部１１ｄ’は大つば部１１ａの外周面上に広く開口する。これによって、潤滑油Ｌが大つば部１１ａの外周面１１ｃ’上の凹部１１ｄ’を流動しやすくなり、流動潤滑油Ｌによる外部への放熱効果が大きくなる。
【００３５】
さらに、凹部１１ｄ’の潤滑油Ｌが円すいころ１３の大端面と接触する大つば部１１ａの内側面に導入しやすくなるため、接触面の潤滑を促進できる。
【００３６】
なお、図４・図５（実施例２）において図２・図３（実施例１）と共通する機能を有する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
（変形例）
図６に図５（ｂ）（実施例２）の変形例を示す。図６に示す内輪１１”にも、潤滑油Ｌの排出側となる大つば部１１ａ側において、内輪１１”の大つば部１１ａの外周面に凹部１１ｄ”が形成されている。
【００３８】
そして、凹部１１ｄ”のアキシャル方向の開口幅Ｗ”も、ラジアル方向の開口深さＨ’よりも大きく設定されている。ただし、凹部１１ｄ”は内輪１１”の大つば部１１ａの外周面上において円すいころ１３の大端面には達せず、かつ内輪１１”の大つば部１１ａの外周面においてアキシャル方向に部分的に開口形成（Ｗ”）されている。このように、凹部１１ｄ”が、内輪１１”の大つば部１１ａの外周面においてアキシャル方向全幅に開口していなくても、表面積増大による放熱作用によって大つば部１１ａの温度上昇を抑制することができる。
【００３９】
以上の実施例では、ＦＲ方式の車両に用いるディファレンシャル装置についてのみ説明したが、ＦＦ（前方エンジン前輪駆動）方式や４ＷＤ（４輪駆動）方式の車両等に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る円すいころ軸受の一例をディファレンシャル装置とともに示す側面断面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】図２に示す内輪の背面図及びＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明に係る円すいころ軸受の他の例を拡大して示す側面断面図。
【図５】図４に示す内輪の背面図及びＢ−Ｂ断面図。
【図６】図５（ｂ）の変形例を示す断面図。
【図７】従来のディファレンシャル装置を示す側面断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１      プロペラシャフト
２      ドライブシャフト
３      ディファレンシャル装置
１０    第一円すいころ軸受（円すいころ軸受；転がり軸受）
１１    内輪
１１ａ  大つば部
１１ｂ  小つば部
１１ｃ  背面
１１ｃ’  外周面
１１ｄ  凹部
１２    外輪
１３    円すいころ（転動体）
１４    保持器
２０    第二円すいころ軸受（円すいころ軸受；転がり軸受）
２１    内輪
２１ａ  大つば部
２１ｂ  小つば部
２２    外輪
２３    円すいころ（転動体）
２４    保持器
３０    液体潤滑機構
３１    ピニオン軸
３２    ピニオンギア
３３    リングギア
３４    ディファレンシャルケース
３５    軸受ハウジング部
３６    オイルシール
３７    デフレクタ（保護部材）
３８    コンパニオンフランジ（連結継手）
Ｌ      潤滑油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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