(57)【要約】【課題】剛性の向上を図ることができるとともに、デファレンシャルにおける軸受の低トルク化を図ることができるデファレンシャル装置およびこのデファレンシャル装置に好適に用いることができるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を提供する。【解決手段】内輪１２の大径軌道面１１ａと外輪１４の大径軌道面１３ａ間に大径側のピッチ円直径をもって介装される大径玉群１５と、内輪１２の小径軌道面１１ｃと外輪１４の小径軌道面１３ｃとの間に小径側のピッチ円直径をもって介装される小径玉群１７とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受である。内輪１２に大径軌道面１１ａと小径軌道面１１ｃとの間の中径軌道面１１ｂを設けるとともに、外輪１４に大径軌道面１３ａと小径軌道面１３ｃとの間の中径軌道面１３ｂを設けて、中径軌道面間１１ｂ、１３ｂに中径のピッチ円直径をもって介装される玉群１６とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径面に大径軌道面と小径軌道面とを有する内輪と、内径面に大径軌道面と小径軌道面とを有する外輪と、内輪の大径軌道面と外輪の大径軌道面間に大径側のピッチ円直径をもって介装される大径玉群と、内輪の小径軌道面と外輪の小径軌道面との間に小径側のピッチ円直径をもって介装される小径玉群とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受であって、
内輪に大径軌道面と小径軌道面との間の中径軌道面を設けるとともに、外輪に大径軌道面と小径軌道面との間の中径軌道面を設けて、この中径軌道面間に中径のピッチ円直径をもって介装される玉群を配置したことを特徴とするタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
【請求項２】
デファレンシャルケースと、このデファレンシャルケース内に配置される差動減速機構と、差動減速機構のリングギヤに噛合するピニオンギヤと、ピニオンギヤを支持するピニオン軸とを備えたデファレンシャル装置であって、
前記ピニオン軸が前記請求項１に記載のタンデム型複列アンギュラ玉軸受にてデファレンシャルケース内に回転自在に支持されることを特徴とするデ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、タンデム型複列アンギュラ玉軸受及びデファレンシャル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受には、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負荷することができるアンギュラ玉軸受がある。玉（ボール）と内輪・外輪とは接触角をもっており、接触角が大きくなるほどアキシアル荷重の負荷能力が大きくなり、接触角が小さいほど、高速回転に有利となる。
【０００３】
ところで、転がり抵抗を低減するために、円すいころ軸受に代わるものとして複列アンギュラ玉軸受（タンデム型）がある（特許文献１）。また、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受を自動車のトランスファに使用したものがある（特許文献２）。なお、トランスファとは、４ＷＤ車で、トランスミッションから来る動力を前後輪に分けて伝える装置であり、通常はデファレンシャル装置（差動装置）も一緒に組み込まれており、これを総称してセンターデフと呼んでいる。また、複列アンギュラ玉軸受とは、単列アンギュラ玉軸受を背面組合せとし、内輪、外輪をそれぞれ一体にした構造で、両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、しかも、モーメント荷重に対する負荷能力がある軸受である。
【０００４】
タンデム型複列アンギュラ玉軸受は、図３に示すように、複列の軌道面１ａ、１ｂを有する内輪２と、この内輪２の軌道面１ａ、１ｂと対応する複列の軌道面３ａ、３ｂを有する外輪４と、内輪２および外輪４の各列の軌道面１ａ、１ｂ、３ａ、３ｂ間に介装される複列の玉群５、６とを備える。複列の玉群５、６は、それぞれ異なるピッチ円直径をもっている。また、各玉群５、６のボール７，８は内輪２と外輪４との間に配置される保持器９，１０に保持されている。
【０００５】
前記特許文献２に記載のデファレンシャル装置は、図４に示すように、デファレンシャルケース１０１と、このデファレンシャルケース１０１内に配置される差動減速機構（図外）と、差動減速機構のリングギヤ（図外）に噛合するピニオンギヤ１０４と、ピニオンギヤ１０４を支持するピニオン軸１０５とを備え、ピニオン軸１０５が軸受１０６、１０７を介して回転自在にデファレンシャルケース１０１内に支持されている。
【０００６】
そして、軸受１０６、１０７にそれぞれタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用している。ピニオンギヤ１０４側に配設される一方の軸受１０６は、内輪２の大径側端面２ａ（外輪４よりもピニオンギヤ１０４側に突出している端面）がピニオンギヤ１０４の端面１０４ａに圧接するとともに、外輪４の反ピニオンギヤ側の端面４ａがケース１０１の内面に形成された段差面１０８に圧接している。
【０００７】
他方の軸受１０７は、内輪２の大径側端面２ａ（外輪４よりも反ピニオンギヤ側に突出している端面）がピニオンフランジ１００の端縁１００ａに圧接するとともに、外輪４のピニオンギヤ側の端面４ａがケース５１の内面に形成された段差面１０９に圧接している。また、ピニオン軸１０５は、そのピニオンギヤ１０４側は大径とされて段差部１０５ａが形成され、この段差部１０５ａと他方の軸受１０７の内輪２との間にスリーブ１１０が介在されている。
【０００８】
この場合、ピニオン軸１０５の端部のねじ部１１１にナット部材（図示省略）を螺合することによって、ピニオンフランジ１００を介して軸受１０６、１０７に予圧を付与することになる。すなわち、軸受１０６、１０７に予圧を付与することによって、軸受支持構造の剛性が増し、ピニオン軸１０５の位置が安定してリングギヤとの噛み合いが良好となる。
【０００９】
ところで、近年、自動車では省エネルギー及び環境問題の観点から、車両の低燃費化が要求されている。低燃費化のためには、軸受には起動トルク、回転トルクの低減が求められる。デファレンシャル装置においては、高粘度の油が用いられるため、軸受の回転トルクは大きく、また、大きな荷重を受けるため、そこに使われる軸受は従来円すいころ軸受が用いられてきた。
【特許文献１】特許第１８１５４７号
【特許文献２】特開２００２−５２３７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、トルクを低減するために、前記特許文献２に記載のように、軸受を円すいころ軸受からアンギュラ玉軸受を用いることが考えられる。すなわち、内輪と玉と保持器アッシーと外輪とが分離できる構造となっており、取り扱い性は円すいころ軸受と同様である。しかし、アンギュラ玉軸受に変更することで、トルクを低減することはできるが、剛性が大幅に低下する。すなわち、テーパーと同じ軸受サイズのタンデム型複列アンギュラ玉軸受とすれば、タンデム型複列アンギュラ玉軸受の剛性が劣る。
【００１１】
また、剛性の低い軸受をデファレンシャルギアのピニオン軸に組み込むと、ギアのかみ合いに悪影響を与える恐れがある。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて、剛性の向上を図ることができるとともに、デファレンシャルにおける軸受の低トルク化を図ることができるデファレンシャル装置およびこのデファレンシャル装置に好適に用いることができるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、外径面に大径軌道面と小径軌道面とを有する内輪と、内径面に大径軌道面と小径軌道面とを有する外輪と、内輪の大径軌道面と外輪の大径軌道面間に大径側のピッチ円直径をもって介装される大径玉群と、内輪の小径軌道面と外輪の小径軌道面との間に小径側のピッチ円直径をもって介装される小径玉群とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受であって、内輪に大径軌道面と小径軌道面との間の中径軌道面を設けるとともに、外輪に大径軌道面と小径軌道面との間の中径軌道面を設けて、この中径軌道面間に中径のピッチ円直径をもって介装される玉群を配置したものである。
【００１４】
本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受によれば、内輪に大径軌道面と小径軌道面との間の中径軌道面を設けるとともに、外輪に大径軌道面と小径軌道面との間の中径軌道面を設けて、この中径軌道面間に中径のピッチ円直径をもって介装される玉群を配置したものであるので、低トルク化を実現でき、しかも円すいころ軸受と同様の剛性を有するものとなる。
【００１５】
本発明のデファレンシャル装置は、デファレンシャルケースと、このデファレンシャルケース内に配置される差動減速機構と、差動減速機構のリングギヤに噛合するピニオンギヤと、ピニオンギヤを支持するピニオン軸とを備えたデファレンシャル装置であって、前記ピニオン軸が請求項１に記載のタンデム型複列アンギュラ玉軸受にてデファレンシャルケース内に回転自在に支持されるものである。
【００１６】
本発明のデファレンシャル装置によれば、請求項１に記載のタンデム型複列アンギュラ玉軸受にてデファレンシャルケース内に回転自在に支持される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受では、低トルク化を実現でき、しかも、剛性を向上することができる。このため、高品質な軸受となる。
【００１８】
本発明のデファレンシャル装置では、請求項１に記載のタンデム型複列アンギュラ玉軸受にてデファレンシャルケース内に回転自在に支持されるため、軸受の剛性の向上を図ることができ、ギアのかみ合いが良好となるとともに、デファレンシャルにおける軸受の低トルク化を図ることができる。これにより、高品質なデファレンシャル装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
【００２０】
図１に本発明のタンデム型アンギュラ玉軸受を示し、このタンデム型アンギュラ玉軸受は、外径面に大径軌道面１１ａと小径軌道面１１ｃとを有する内輪１２と、内径面に大径軌道面１３ａと小径軌道面１３ｃとを有する外輪１４と、内輪１２の大径軌道面１１ａと外輪１４の大径軌道面１３ａ間に大径側のピッチ円直径をもって介装される大径玉群１５と、内輪１２の小径軌道面１１ｃと外輪１４の小径軌道面１３ｃとの間に小径側のピッチ円直径をもって介装される小径玉群１７とを備える。そして、内輪１２に大径軌道面１１ａと小径軌道面１１ｃとの間の中径軌道面１１ｂを設けるとともに、外輪１４に大径軌道面１３ａと小径軌道面１３ｃとの間の中径軌道面１３ｂを設けて、この中径軌道面１１ｂ、１３ｂ間に中径のピッチ円直径をもって介装される玉群１６を配置する。
【００２１】
また、各列の玉群１５、１６のピッチ円直径差（Ｄ１−Ｄ２）の比率と、玉群１６、１７のピッチ円直径差（Ｄ２−Ｄ３）の比率とが同一であり、玉群１５、１６、１７を軸方向に沿って同一ピッチで配置している。この場合、玉群１５のボール２７中心と玉群１６のボール２８中心との軸方向距離（ピッチ）をＰ１として、玉群１６のボール２８中心と玉群１７のボール４０中心との軸方向距離（ピッチ）をＰ２とすると、Ｐ１とＰ２の比率を１：１としている。
【００２２】
内輪１２は、その外径面に大径側の第１切欠部２１と、小径側の第３切欠部３６と、第１切欠部２１と第３切欠部３６との間に中径の第２切欠部２２とが形成される。第１切欠部２１が前記大径軌道面１１ａとされ、第２切欠部２２が前記中径軌道面１１ｂとされ、第３切欠部３６が前記小径軌道面１１ｃとされる。また、第１切欠部２１の第２切欠部２２側には、周方向溝２３が形成され、第２切欠部２２の第３切欠部３６側には、周方向溝３７が形成されている。
【００２３】
外輪１４は、その内径面に小径側の第１切欠部２４と、大径側の第３切欠部３８と、第１切欠部２４と第３切欠部３８との間に中径の第２切欠部２５が形成される。第１切欠部２４が前記小径軌道面１３ｃとされ、第２切欠部２５が前記中径軌道面１３ｂとされ、第３切欠部３８が前記大径軌道面１３ａとされる。
【００２４】
玉群１５、１６、１７はそれぞれ保持器１９、２０、３９にて保持される。保持器１９、２０、３９は、リング状に形成した合成樹脂製のものであって、ボール２７、２８、４０の保持用の複数のポケット３２を、周方向に多数並べて設けた窓型のものとしてある。なお、保持器２０、３９には、保持器１９側に外鍔３０と内鍔４１とが設けられる。保持器２０の内鍔４１の突起部４２が、内輪溝２３に対応し、保持器３９の内鍔４１の突起部４２が内輪溝３７に対応している。
【００２５】
この実施形態では、保持器１９、２０、３９に使用する合成樹脂材としてはエンジニアリングプラスチック製としているが、樹脂製すなわちエンジニアリングプラスチック製とすれば、樹脂製保持器は軸受の組立において底広げ、かしめといった作業が不要となるため、所要の寸法精度を確保することが容易である。また、樹脂製保持器は鉄板製に比べ保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、樹脂製保持器は重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。なお、エンジニアリングプラスチック（エンプラ）とは、合成樹脂のなかで主に耐熱性が優れており、強度が必要とされる分野に使うことのできるものをいう。さらに耐熱性・強度を増した樹脂をスーパーエンプラと呼び、このスーパーエンプラを使用してもよい。保持器として、打抜き保持器（プレス加工で造った保持器）、もみ抜き保持器（削り加工で造った保持器）であってもよい。このように、鉄板製保持器とすれば、耐油性（油への浸漬による材質劣化）を気にせず使用できるというメリットがある。
【００２６】
本発明では、内輪１２に大径軌道面１１ａと小径軌道面１１ｃとの間の中径軌道面１１ｂを設けるとともに、外輪１４に大径軌道面１３ａと小径軌道面１３ｃとの間の中径軌道面１３ｂを設けて、この中径軌道面１１ｂ、１３ｂ間に中径のピッチ円直径をもって介装される玉群１６を配置したものであるので、低トルク化を実現でき、しかも円すいころ軸受と同様の剛性を有するものとなる。このため、高品質な軸受となる。特に、実施形態のように、（Ｄ１−Ｄ２）の比率と（Ｄ２−Ｄ３）の比率とを同一とし、Ｐ１とＰ２の比率を１：１とすれば、より安定して高品質（低トルク化及び剛性向上を達成したもの）な軸受を提供できる。
【００２７】
次に、図２は本発明にかかるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用したデファレンシャル装置を示し、このデファレンシャル装置は、デファレンシャルケース５１と、このデファレンシャルケース５１内に配置される差動減速機構５２と、差動減速機構５２のリングギヤ５３に噛合するピニオンギヤ５４と、ピニオンギヤ５４を支持するピニオン軸５５とを備え、ピニオン軸５５が軸受５６、５７を介して回転自在にデファレンシャルケース５１内に支持されている。
【００２８】
そして、軸受５６、５７にそれぞれ前記図１に示すタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用している。ピニオンギヤ５４側に配設される一方の軸受５６は、ピニオン軸５５のピニオンギヤ５４の端面５４aに軸受５６の内輪１２の端部３３、つまり端面１２aが圧接するとともに、外輪１４の反ピニオンギヤ側の端面１４ａがケース５１の内面に形成された段差面５８に圧接している。
【００２９】
他方の軸受５７は、内輪１２の端部３３、つまり端面１２a（反フランジ側の端面）がピニオンフランジ５０の端縁５０aに圧接するとともに、外輪１４のピニオンギヤ側の端面１４ａがケース５１の内面に形成された段差面５９に圧接している。また、一方の軸受５６と他方の軸受５７の内輪１２との間にスリーブ６０が介在されている。
【００３０】
この場合、ピニオン軸５５の端部のねじ部６１にナット部材６２を螺合することによって、ピニオンフランジ５０を介して軸受５６、５７に予圧を付与することになる。
【００３１】
軸受５６、５７の剛性の向上を図ることができ、ギアのかみ合いが良好となるとともに、デファレンシャルにおける軸受５６、５７の低トルク化を図ることができる。これにより、高品質なデファレンシャル装置を提供できる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、転がり抵抗を低減することができるものであるので、デファレンシャル装置以外の種々の機械、装置、工具等に使用することができる。また、玉群１５，１６、１７のボール２７、２８、４０の数、球径等は任意に変更できる。なお、図２に示すデファレンシャル装置では、タンデム型複列アンギュラ玉軸受にて構成したが、どちらか一方の軸受５６，５７が、タンデム型複列アンギュラ玉軸受ではなくて円すいころ軸受であってもよい。各列の玉群１５、１６のピッチ円直径差（Ｄ１−Ｄ２）の比率と、玉群１６、１７のピッチ円直径差（Ｄ２−Ｄ３）の比率とが同一でなくてもよく、Ｐ１とＰ２の比率が１：１でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態を示すタンデム型複列アンギュラ玉軸受の断面図である。
【図２】本発明の実施形態を示すデファレンシャル装置の断面図である。
【図３】従来のタンデム型複列アンギュラ玉軸受の断面図である。
【図４】従来のデファレンシャル装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ    軌道面
１２        内輪
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ    軌道面
１４        外輪
１５、１６、１７  玉群
１９、２０、３９  保持器
２７、２８、４０   ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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