(57)【要約】【課題】構造の複雑化及び大型化を抑制しつつハウジングの熱膨張に起因する転がり軸受の予圧の変化を抑制することができる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】金属製の回転体３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２の内周に２つの転がり軸受５，６を介して支持され、この２つの転がり軸受５，６に予圧が付与されている転がり軸受装置１。ハウジング２に、少なくとも軸方向への膨張を抑制して転がり軸受５，６の予圧が抜けるのを防止する膨張抑制部材１９が設けられている。【選択図】図１
2008215541.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、
前記ハウジングに、当該ハウジングの少なくとも軸方向への膨張を抑制して前記転がり軸受の予圧が抜けるのを防止する膨張抑制部材が設けられ、前記膨張抑制部材が、前記回転体と同じ又はそれより小さい線膨張係数を有していることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記膨張抑制部材として、炭素繊維又はアラミド繊維からなるシートを前記ハウジングに貼着させている請求項１に記載の転がり軸受装置。
【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、ハウジングを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、予圧部材（ピストン）と、このピストンを予圧付与方向に付勢する油圧シリンダとコイルばねとを含む予圧付勢機構が提案されている（特許文献１参照）。
この予圧付勢機構によれば、温度が上昇すると、ピストンが外輪を、コイルばね及び油圧による予圧付勢力と外輪からの反力とがバランスする位置まで移動させることにより、外輪に対する予圧をほぼ一定に保つことができる。
【特許文献１】特開２００６−１５３０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記機構を用いる場合、油圧により予圧を付与するために油圧ポンプ等の油圧機構を設けなければならないため、そのためのスペースが必要になるとともにトランスミッションユニットの構造が複雑になるという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、構造の複雑化及び大型化を抑制しつつハウジングの熱膨張に起因する転がり軸受の予圧の変化を抑制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。
【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、前記ハウジングに、当該ハウジングの少なくとも軸方向への膨張を抑制して前記転がり軸受の予圧が抜けるのを防止する膨張抑制部材が設けられ、前記膨張抑制部材が、前記回転体と同じ又はそれより小さい線膨張係数を有していることを特徴としている。
【０００６】
この構成によれば、転がり軸受に常温で適切な予圧が設定された状態で転がり軸受装置が高温になった場合、回転体よりも熱膨張係数が大きいハウジングは回転体よりも大きく膨張しようとするが、ハウジングに膨張抑制部材が設けられているので、ハウジングが少なくとも軸方向へ膨張するのを抑制して転がり軸受の予圧が変化するのを抑えることができる。すなわち、転がり軸受の予圧抜けを防止することができる。また、膨張抑制部材をハウジングに設けるだけで転がり軸受の予圧変化を抑制することができるため、予圧を調整するために特別な装置、例えば油圧機構を設ける必要がなく、このため構造が簡素となり、省スペースという点からも有利である。
【０００７】
上記転がり軸受装置において、膨張抑制部材は、回転体と同じ又はそれより小さい線膨張係数を有していて、このような膨張抑制部材として、炭素繊維又はアラミド繊維からなるシートをハウジングに貼着させることができる。この場合、転がり軸受装置の温度の上昇でハウジングが熱膨張するのをより効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、転がり軸受装置の構造の複雑化及び大型化を抑制しつつハウジングの熱膨張に起因する転がり軸受の予圧抜けを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下は、本発明の転がり軸受装置を自動車のデファレンシャル装置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デファレンシャル装置１の横断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るデファレンシャル装置１のハウジング２内には、エンジン側からの回転動力が伝達される回転体としてのピニオンシャフト３が設けられている。なお、本実施形態では、軽量化等を目的としてハウジング２が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。
【００１０】
ピニオンシャフト３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、その一端部には、ドライブピニオン３ａが形成されており、他端部には、プロペラシャフト等の駆動軸（図示せず）を連結するためのコンパニオンフランジ４がスプライン結合されている。そして、ピニオンシャフト３は、所定間隔離して対向配置されている一対の転がり軸受である円錐ころ軸受５，６によってハウジング２に回転可能に支持されている。
【００１１】
各円錐ころ軸受５，６は、内輪５ａ，６ａ及び外輪５ｂ，６ｂが同心状に配置されており、内輪５ａ，６ａと外輪５ｂ，６ｂとの間には転動体としての円錐ころ５ｃ，６ｃが介在している。なお、内輪５ａ，６ａは、その小鍔側同士が対向するように配置されている。そして、各円錐ころ軸受５，６の内輪５ａ，６ａの内周面はピニオンシャフト３の外周面に固定されている一方、各円錐ころ軸受５，６の外輪５ｂ，６ｂの外周面はハウジング２の内周面に固定されており、両円錐ころ軸受５，６はピニオンシャフト３を所定位置に回転可能に支持している。ハウジング２とコンパニオンフランジ４との間には、オイルシール７が取り付けられている。また、両円錐ころ軸受５，６の内輪５ａ，６ａ間には、略円筒状のスペーサ８が組み込まれており、このスペーサ８は、ピニオンシャフト３にねじ込まれたナット９の締付けにより軸方向に圧縮されて途中部が径方向外方に膨出変形されている。このナット９の締付力及びスペーサ８の圧縮変形によって、円錐ころ軸受５，６の内輪５ａ，６ａ間に所定の予圧が付与されるようになっている。
【００１２】
ハウジング２内には、ピニオンシャフト３のドライブピニオン３ａに噛合されてこのドライブピニオン３ａにより回転駆動されるリングギヤ１０が収容されている。このリングギヤ１０は、回転中心軸線がピニオンシャフト３と直交するように支持される回転体としてのデフケース１１の外周にボルト固定されている。
【００１３】
このデフケース１１は、ハウジング２に対し、円錐ころ軸受１２を介して回転可能に支持されている。すなわち、円錐ころ軸受１２は、内輪１２ａ及び外輪１２ｂが同心状に配置されており、内輪１２ａと外輪１２ｂとの間には転動体としての円錐ころ１２ｃが介在している。そして、各円錐ころ軸受１２の内輪１２ａの内周面はデフケース１１の円筒状部１１ａ，１１ｂの外周面に固定されている一方、各円錐ころ軸受１２の外輪１２ｂの外周面はハウジング２の内周面に固定されており、両円錐ころ軸受１２は所定の予圧が付与された状態でデフケース１１を所定位置に回転可能に支持している。デフケース１１は鉄系金属で形成され、この線膨張係数は約１２×１０−６〜１３×１０−６／℃であり、デフケース１１の円筒状部１１ａ，１１ｂには、回転中心軸線を同一とするドライブシャフト１３ａ，１３ｂが挿入されている。
【００１４】
各ドライブシャフト１３ａ，１３ｂは、デフケース１１の各円筒状部１１ａ，１１ｂの内周面を滑り軸受面としてデフケース１１に回転可能に支持されている。換言すれば、円錐ころ軸受１２はデフケース１１を介してドライブシャフト１３ａ，１３ｂを回転自在に支持している。なお、ドライブシャフト１３ａ，１３ｂも鉄系金属（鋼）で形成され、この線膨張係数は約１２×１０−６〜１３×１０−６／℃である。
【００１５】
デフケース１１内部において、各ドライブシャフト１３ａ，１３ｂの先端にはドリブンギヤ１４ａ，１４ｂが固定されている。デフケース１１には、両ドリブンギヤ１４ａ，１４ｂの間の空間において、これらの回転中心軸線と直交する方向に延在するように支軸１５が固定されており、この支軸１５に回転可能に支持された２つのピニオンギヤ１６が両ドリブンギヤ１４ａ，１４ｂの双方に噛合されている。
【００１６】
このような構成のデファレンシャル装置１においては、ピニオンシャフト３にエンジンからの回転動力が伝達されると、ドライブピニオン３ａの回転に伴って、リングギヤ１０すなわちデフケース１１が回転駆動される。そして、この回転が支軸１５を介して各ギヤ１６，１４ａ，１４ｂに伝達されることで各ドライブシャフト１３ａ，１３ｂ、ひいては自動車の駆動輪が回転駆動されるようになる。また、各ピニオンギヤ１６の支軸１５周りの回転に基づき両ドリブンギヤ１４ａ，１４ｂ、すなわち両ドライブシャフト１３ａ，１３ｂの差動が許容されるようになる。
【００１７】
ここで、ハウジング２の外周面には、２つの転がり軸受５，６に対応する部分を覆うように膨張抑制部材１９ａが取り付けられている。また、ハウジング２の開口部には、ハウジング２と同じくアルミニウム合金製のデフカバー１７が、ボルト１８によって固定されて２つの転がり軸受１２の間を覆っており、このデフカバー１７もハウジング２を構成していて、この線膨張係数は約２３×１０−６〜２４×１０−６／℃である。そして、このデフカバー１７の内周面及び外周面には、膨張抑制部材１９ｂが取り付けられている。
この膨張抑制部材１９ａ，１９ｂは、ハウジング２及びデフケース１７が少なくとも軸方向に膨張するのを抑制して円錐ころ軸受５，６，１２の予圧が抜けるのを防止するものであり、回転体であるピニオンシャフト３及びデフケース１１の熱膨張係数と同じ又はそれより小さい線膨張係数を有している。ここでは、膨張抑制部材１９ａ，１９ｂとして、線膨張係数が回転体３，１１より小さい炭素繊維からなるカーボンシートを、ハウジング２及びデフカバー１７に貼着させている。なお、炭素繊維の線膨張係数はアルミニウム合金や鉄系金属（鋼）より小さい、又は、マイナスである。
【００１８】
この構成によると、円錐ころ軸受５，６に常温で適切な予圧が設定された状態でデファレンシャル装置１が高温になった場合、鉄系金属製のピニオンシャフト３よりも熱膨張係数が大きいハウジング２は、ピニオンシャフト３より大きく膨張しようとするが、ハウジング２の外周面に、２つの転がり軸受５，６に対応する部分を覆うように膨張抑制部材１９ａが取り付けられているため、ハウジング２の軸方向及び径方向への熱膨張を抑制することができ、円錐ころ軸受５，６の予圧が変化するのを効果的に抑制することができる。同様に、鉄系金属製のデフケース１１よりも熱膨張係数が大きいハウジング２は、デファレンシャル装置１の温度上昇によりデフケース１１より大きく膨張しようとするが、デフカバー１７の内周面及び外周面に膨張抑制部材１９ｂを取り付けられていることにより、ハウジング２の軸方向への熱膨張を抑制することができ、このため円錐ころ軸受１２の予圧が変化するのを抑制することができる。これにより円錐ころ軸受５，６，１２の予圧抜けを防ぐことができる。また、膨張抑制部材１９ａ，１９ｂをハウジング２及びデフカバー１７に設けるだけで円錐ころ軸受５，６，１２の予圧変化を抑制することができるため、予圧を調整するために特別な装置、例えば油圧機構を設ける必要がなく、このため構造が簡素となり、省スペースという点からも有利である。
【００１９】
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。例えば、上記実施形態においては、膨張抑制部材１９として炭素繊維からなるカーボンシートを用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、アラミド繊維からなるケブラー（登録商標）シートを用いてもよい。なお、このアラミド繊維の線膨張係数もアルミニウム合金や鉄系金属（鋼）より小さい、又は、マイナスである。
膨張抑制部材１９をハウジング２又はデフカバー１７に設ける方法は、上記のようなシート状の膨張抑制部材１９をハウジング２等に貼着させる方法に限られない。図２に示すように、膨張抑制部材１９として、回転体３，１１と同じ熱膨張係数と同じ線膨張係数を有する鉄系金属で製造した鋳物製の膨張抑制部材１９ｃ，１９ｄを用いてもよい。この膨張抑制部材１９ｃは、図３（ａ）に示すように、例えば、２つの転がり軸受５，６の間を覆う２分割の鋳物を鉄系金属で製造し、必要であればその軸方向内側面１９ｃ１を切削加工してから圧入し、共締めすることにより取り付けることができる。膨張抑制部材１９ｄはデフカバー１７を兼ねるものであり、図３（ｂ）に示すように、鉄系金属で鋳物製のデフカバー１７を製造し、圧入してボルト１８で固定することができる。
【００２０】
上記実施形態では、デファレンシャル装置に用いられる転がり軸受装置を示しているが、例えばトランスミッション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。上記実施形態では、回転体を２つの転がり軸受で支持しているが、転がり軸受の数は２つに限定されず、複数であれば、例えば３つ又は４つ以上でもよい。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かまわない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る転がり軸受装置を適用したデファレンシャル装置を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る転がり軸受装置を示す断面図である。
【図３】（ａ）は図２の膨張抑制部材１９ｃを説明する斜視図であり、（ｂ）は同じく膨張抑制部材１９ｄを説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  デファレンシャル装置（転がり軸受装置）
２  ハウジング
３  ピニオンシャフト（回転体）
５  円錐ころ軸受（転がり軸受）
６  円錐ころ軸受（転がり軸受）
１１  デフケース（回転体）
１２  円錐ころ軸受（転がり軸受）
１７  デフカバー
１９  膨張抑制部材
【図１】
2008215541.tif 000003
【図２】
2008215541.tif 000004
【図３】
2008215541.tif 000005