(57)【要約】【課題】温度変化に応じて予圧を適正に調整することができる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】転がり軸受１１の外輪１５の軸方向一方側の端面１５ｂとこれに対向するハウジング１３の内端面１３ａとの間に、その一端面２０ａが外輪１５に当接可能に設けられたギヤ部１８並びに転動ユニット１９が介装されているとともに、ハウジング１３に設けられ且つハウジング１３の熱膨張を検出する検出手段２６と、ギヤ部１８を回転させる駆動手段２８と、検出手段２６の検出信号に基づいて駆動手段２８を制御する制御手段２７とを備えている。転動ユニット１９において、転動部材保持器２２はハウジング１３に、転動部材保持器２３はギヤ部１８の他端面２０ｂに固定されているとともに、転動部材保持器２２は周方向一方側に傾斜面を有し，転動部材保持器２３は周方向他方側に傾斜面を有し、これら２つの傾斜面同士を対向させて転動部材２４を保持するポケット２５を形成し、転動部材２４は各傾斜面に接触した状態で当該ポケット２５に保持されている。【選択図】図１
2008215590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の回転体が、当該金属より線膨張係数の大きい金属からなるハウジングの内周に複数の転がり軸受を介して支持され、当該複数の転がり軸受に予圧が付与されている転がり軸受装置であって、
前記転がり軸受の外輪の軸方向一方側の端面とこれに対向する前記ハウジングの内端面との間に、その一端面が前記外輪に当接可能に設けられた回転可能なギヤ部、並びに一対の転動部材保持器及び複数の転動部材を有する転動ユニットが介装されているとともに、前記ハウジングに設けられ且つ当該ハウジングの熱膨張を検出する検出手段と、前記ギヤ部を回転させる駆動手段と、前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを備えており、
前記転動ユニットにおいて、前記転動部材保持器のうちの一方は前記ハウジングに、他方は前記ギヤ部の他端面に固定されているとともに、前記一方の転動部材保持器は周方向一方側に傾斜面を有し、前記他方の転動部材保持器は周方向他方側に傾斜面を有し、これら２つの傾斜面同士を対向させて前記転動部材を保持するポケットを形成し、前記転動部材は各傾斜面に接触した状態で当該ポケットに保持されていることを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円錐ころ軸受、アンギュラ玉軸受等の予圧をかけて使用する転がり軸受を組み込んだ転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に使用されるギヤ式駆動伝達ユニット、例えばトランスミッションユニットでは、回転軸をハウジングの内周に２つの円錐ころ軸受を介して支持している。
近年、軽量化のために鉄系金属に替えて軽合金（例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等）で前記ハウジングを形成することが行われているが、回転軸は、強度や剛性の関係から鉄系金属で製作されるのが一般的である。
回転軸の支持に用いられる円錐ころ軸受に予圧が付与されている場合、ハウジングと回転軸との線膨張係数の差が大きいため、運転中にトランスミッションユニットの温度が上昇すると、回転軸に比べてハウジングの寸法変化が大きくなることから、転がり軸受に付与された予圧が低下し、これにより予圧が抜けてしまうという問題が発生する。
【０００３】
このような予圧抜けを防止するため、ベアリングホルダ部（ハウジング）と円錐ころ軸受の端部との間に形状記憶合金製のスラストワッシャを介装することが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平５−６２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のスラストワッシャを用いれば、熱膨張率の相違によるギヤシャフト長の変位量とハウジング長の変位量の差がスラストワッシャの変形により相殺され、冷間時と熱間時との双方で適正な予圧を円錐ころ軸受に付与することができる。しかし、このスラストワッシャは形状記憶合金製であり、熱間時（８０℃以上）にならないとテーパ状に変化しないため、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができる転がり軸受装置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】
【０００５】
本発明の転がり軸受装置は、金属製の回転体が、当該金属より線膨張係数の大きい金属からなるハウジングの内周に複数の転がり軸受を介して支持され、当該複数の転がり軸受に予圧が付与されている転がり軸受装置であって、前記転がり軸受の外輪の軸方向一方側の端面とこれに対向する前記ハウジングの内端面との間に、その一端面が前記外輪に当接可能に設けられた回転可能なギヤ部、並びに一対の転動部材保持器及び複数の転動部材を有する転動ユニットが介装されているとともに、前記ハウジングに設けられ且つ当該ハウジングの熱膨張を検出する検出手段と、前記ギヤ部を回転させる駆動手段と、前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを備えており、前記転動ユニットにおいて、前記転動部材保持器のうちの一方は前記ハウジングに、他方は前記ギヤ部の他端面に固定されているとともに、前記一方の転動部材保持器は周方向一方側に傾斜面を有し、前記他方の転動部材保持器は周方向他方側に傾斜面を有し、これら２つの傾斜面同士を対向させて前記転動部材を保持するポケットを形成し、前記転動部材は各傾斜面に接触した状態で当該ポケットに保持されていることを特徴としている。
【０００６】
本発明の転がり軸受装置によれば、温度変化によるハウジングの熱膨張が検出手段で検出されると、その検出信号に基づいて制御手段が駆動手段を制御してギヤ部を回転させ、転動ユニットのうちギヤ部に固定された転動部材保持器を回転させる。この転動部材保持器の回転に伴い当該転動部材保持器の傾斜面も移動して転動部材が両転動部材保持器を互いに離反する方向に押すことになり、外輪に軸方向荷重が加えられる。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る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の転がり軸受装置によれば、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下においては、本発明の転がり軸受装置を自動車のトランスミッションに適用した場合を例示して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置を適用したトランスミッション１の横断面説明図である。トランスミッション１は、ケース２と、このケース２の内部に組み込まれたギヤボックス３と、このギヤボックス３を貫通するように互いに平行に設けられた回転体である入力軸４及び出力軸５とを備えている。入力軸４及び出力軸５は鉄系金属（鋼）製であり、この線膨張係数は約１２×１０−６〜１３×１０−６／℃であり、ギヤボックス３内に設けられた変速ギヤ６により連動して回転するように構成されている。
【０００９】
変速ギヤ６は、マニュアルタイプであり、入力軸４に互いに歯数の異なる複数枚の入力ギヤ７を設けるとともに、出力軸５に互いに歯数の異なる出力ギヤ８を設け、得るべき変速比又は前進／後退の区別に応じて、入力軸４上の入力ギヤ７と出力軸５上の出力ギヤ８との噛み合いの組み合わせを切り替えることによって変速可能となっている。これら入力ギヤ７及び出力ギヤ８にはスパーギヤやヘリカルギヤが用いられる。なお、変速ギヤ６は、遊星ギヤ機構等を用いたオートマチックタイプであってもよい。
【００１０】
入力軸４の両端は、ケース２内の内側に固定された円筒ころ軸受９及び玉軸受１０によりそれぞれ回転可能に支持されている。出力軸５の両端は、一対の転がり軸受である円錐ころ軸受１１，１２によりそれぞれ支持されている。軸方向一方側（図１において左側）の円錐ころ軸受１１は、ケース２と一体のハウジングとしての軸受ハウジング１３に嵌合されており、軸方向他方側（右側）の円錐ころ軸受１２は、ケース１２と一体の軸受ハウジング１４に当て止め固定されている。双方の円錐ころ軸受１１，１２には、定位置予圧方式によって予圧が付与されている。なお、ケース２、軸受ハウジング１３，１４は、軽量化のためにアルミニウム合金にて形成され、この線膨張係数は約２３×１０−６〜２４×１０−６／℃である。
【００１１】
図２は、図１に示されるトランスミッション１の要部の拡大断面説明図である。左側の円錐ころ軸受１１は、外輪１５と、内輪１６と、これら外輪１５及び内輪１６の間に転動自在に配設された複数の転動体として円錐ころ１７とを備えている。外輪１５の外周面は、軸受ハウジング１３の内周面に嵌合され、外輪１５の内周面には、円錐ころ１７が斜接して転動する内周軌道面１５ａが形成されている。一方、内輪１６の外周面には、円錐ころ１７が斜接して転動する外周軌道面１６ａが形成され、当該内輪１６の内周面には出力軸５が嵌合されている。内輪１６と円錐ころ１７との接触角および円錐ころ１７と外輪１５との接触角は、軸方向内側（右側）から軸方向外側（左側）に向けて拡径するように設定されている。なお、ここで接触角は、ＪＩＳＢ０１０４−１９９１に規定された呼び接触角に準じる。
これらの構成は、右側の円錐ころ軸受１２（図１）についても、軸方向内側が左側に、軸方向外側が右側になる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
【００１２】
外輪１５の軸方向外側（図２において左側）の端面１５ｂと、この端面１５ｂに対向する軸受ハウジング１３の内端面１３ａとの間には、ギヤ部１８及びボールユニット１９が介装されている。
ギヤ部１８は、外輪１５と同軸心状に配置された第１ギヤ２０と、この第１ギヤ２０と噛合し、第１ギヤ２０のピッチ円直径より小さいピッチ円直径を有する第２ギヤ２１とで構成されている。本実施の形態では、ギヤ部１８としてヘリカルギヤを用いている。第１ギヤ２０の一方の端面２０ａの周縁部には複数の突出部２０ｂが設けられており、第１ギヤ２０は、これら複数の突出部２０ｂにより外輪１５の軸方向一方側の端面１５ｂと当接している。また、第１ギヤ２０の他方の端面２０ｃには、後述するボールユニット１９のボール保持器２３が固定されている。
【００１３】
転動ユニットとしてのボールユニット１９は、一対の転動部材保持器としてのボール保持器２２，２３と複数の転動部材としてのボール２４とを有している。ボール保持器２２は軸受ハウジング１３の内端面１３ａに固定されており、ボール保持器２３は第１ギヤ２０の他方の端面２０ｃに固定されている。複数のボール２４は、それぞれ保持器３０に形成されたボール２４と同じ数だけあるポケットに保持され、ボールユニット１９から脱落しないよう保持される。図３は、ボールユニット１９における一対のボール保持器２２，２３の説明図である。図３に示すように、各ボール保持器２２，２３は、周方向複数箇所に断面三角形の溝２２ａ，２３ａを有しており、これらの溝２２ａ，２３ａの２つの平面からなる傾斜面２２ａ１，２２ａ２と２３ａ１，２３ａ２とをそれぞれ対向させてボール２４を保持するポケット２５を形成している。そして、ボール２４は各傾斜面２２ａ１，２２ａ２，２３ａ１，２３ａ２に接触した状態で保持されている。
【００１４】
トランスミッション１はさらに、軸受ハウジング１３に設けられ且つ軸受ハウジング１３の熱膨張を検出する検出手段２６と、ギヤ部１８を回転させる駆動手段である電動モータ２８と、検出手段２６の検出信号に基づいて前記電動モータ２８の回転を制御する制御手段２７とを備えている。
検出手段２６は、軸受ハウジング１３の熱膨張に関する情報を検出し、検出した情報を制御手段２７に送信可能なものであり、本実施の形態では温度センサが用いられている。
【００１５】
制御手段２７の記憶部には、検出手段である温度センサ２６によって検出された温度情報から軸受ハウジング１３の熱膨張（変位量）及び予圧の変動量を求める演算式が記憶されており、この制御手段２７によって温度センサ２６の情報に基づいた予圧の変動量が求められる。そして、得られた予圧の変動量に応じて電動モータ２８の駆動を制御する。
電動モータ２８は、ギヤ部１８を回転させるものであり、軸２９を介して第２ギヤ２１に連結されており、当該電動モータ２８の回動により第２ギヤ２１を回転させる。そして、この第２ギヤ２１が回転することにより、第２ギヤ２１と噛合している第１ギヤ２０も回転する。
【００１６】
次に、本実施形態に係るトランスミッション１の動作を説明する。
エンジンが始動して運転状態になると、ギヤシャフト間の噛み合い摩擦やギヤオイルの攪拌等によりトランスミッション１の温度は徐々に上昇する。すると、出力軸５と軸受ハウジング１３との線膨張係数の違いにより、出力軸５より軸受ハウジング１３の方が大きく膨張するため、予圧が変化することになる。ところが、温度センサ２６で測定された温度情報が制御手段２７に送られると、そこで予圧の変動量が求められ、その予圧の変動量に応じて電動モータ２８の回転が制御される。この電動モータ２８の回転駆動力が軸２９を介して第２ギヤ２１に伝達されて第２ギヤ２１が回転し、第２ギヤ２１と噛合する第１ギヤ２０も回転する。このとき、第１ギヤ２０に固定されたボール保持器２３も一体となって回転移動し、それに伴いボール保持器２３の傾斜面２３ａ１，２３ａ２も移動する。そして、ボール２４からの反力が、傾斜面２２ａ１，２３ａ２（又は２２ａ２，２３ａ１）に作用して両ボール保持器２２，２３を互いに離反させようとし、その結果、移動可能なボール保持器２３に固定された第１ギヤ２０から突出部２０ｂを介して外輪１５に軸方向荷重が与えられる。これにより予圧を適正に調整することができる。なお、エンジンが停止すると、ボール保持器２３及びギヤ部１８は元の位置に戻るように設定されている。
【００１７】
このように、本発明の転がり軸受装置であるトランスミッション１によれば、温度変化による軸受ハウジング１３の熱膨張が検出手段である温度センサ２６で検出されると、その検出信号に基づいて制御手段２７が駆動手段である電動モータ２８を制御してギヤ部１８（第２ギヤ２１及び第１ギヤ２０）を回転させ、ボールユニットのうち第１ギヤ２０に固定されたボール保持器２３を回転させる。このボール保持器２３の回転に伴い当該ボール保持器２３の傾斜面２３ａ１，２３ａ２も移動してボール２４が両ボール保持器２２，２３を互いに離反させる方向に押すことになり、外輪５に軸方向荷重が加えられる。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る。
【００１８】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜変更することが可能である。上記実施形態においては、ギヤ部１８としてヘリカルギヤを使用しているが、ヘリカルギヤに限定されるものではなく、例えばスパーギヤ等の他のギヤを使用してもよい。また、検出手段として温度センサ２６を用いているが、軸受ハウジング１３の熱膨張に関する情報を検出できればよく、歪みセンサ等を用いることも可能である。また、転動ユニットの転動部材としてボールに代えてころを用いてもよい。さらに、ボール保持器２２，２３の溝は断面三角形に限定されるものではなく、一方のボール保持器２２は周方向一方側に、他方のボール保持器２３は周方向他方側にそれぞれ傾斜面を設ければ、これらの傾斜面は円錐面でも円筒面でも他の曲面でもかまわない。
【００１９】
上記実施形態では、トランスミッションに用いられる転がり軸受装置を示しているが、四輪駆動車の駆動分配軸用のギヤユニット等、他の装置にも適用することができる。転がり軸受としては、円錐ころ軸受に限らずアンギュラ玉軸受、深溝玉軸受等の予圧を使用する他の転がり軸受を使用してもよい。また、ハウジングをアルミニウム合金で形成しているが、回転体を形成する金属より線膨張係数の大きい金属であればよく、他の軽合金、例えばマグネシウム合金で形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置であるトランスミッションの断面説明図である。
【図２】図１に示されるトランスミッションの要部の拡大断面説明図である。
【図３】ボールユニットにおける一対のボール保持器の説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  トランスミッション（転がり軸受装置）
５  出力軸（回転体）
１１  円錐ころ軸受（転がり軸受）
１３  軸受ハウジング（ハウジング）
１５  外輪
１６  内輪
１８  ギヤ部
１９  ボールユニット（転動ユニット）
２０  第１ギヤ
２１  第２ギヤ
２２，２３  ボール保持器（転動部材保持器）
２４  ボール（転動部材）
２６  温度センサ（検出手段）
２７  制御手段
２８  電動モータ（駆動手段）
【図１】
2008215590.tif 000003
【図２】
2008215590.tif 000004
【図３】
2008215590.tif 000005