(57)【要約】【課題】ディファレンシャル装置では、ピニオン軸を円すいころ軸受で支持している。このため、回転トルクが大きくなり、ディファレンシャル装置の効率が低下することが考えられる。【解決手段】反ピニオン６側に比べて大きな荷重が働くピニオンギヤ６側の玉軸受として複列玉軸受１０を用いたことにより、円すいころ軸受を用いた場合に比べて回転トルクが小さくなり、ディファレンシャル装置の効率が向上する。また、大径側玉群１５における玉１７のピニオン側を大きく開放して排出空間６０を形成したことで、オイルは、高速かつ円滑に排出空間６０から複列玉軸受１０の外部に排出され、オイル中に金属摩耗粉が混在していたとしても、これがオイルとともに短時間で、排出空間６０から第一の複列玉軸受１０の外部に排出される。【選択図】  図３
2004232844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに軸方向に離隔した大径および小径の軌道面を有する内輪部材と、この内輪部材と同心に配置され、かつ前記内輪部材の各軌道面と対応する大径および小径の軌道面を有する外輪部材と、前記内外輪部材それぞれの軌道面間に配置される複列の玉とを有する複列玉軸受であって、
前記外輪部材の大径軌道面側の軸方向端面が、前記内輪部材の大径軌道面側の軸方向端面に比べて、軸方向で内輪部材の小径軌道面寄りに位置している、ことを特徴とする複列玉軸受。
【請求項２】
請求項１記載の複列玉軸受において、
大径軌道面側軸受部分の作用線は、小径軌道面側軸受部分に向けて傾斜している、ことを特徴とする複列玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両に搭載されるディファレンシャル装置等に用いられる玉軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両には図４で示すようなディファレンシャル装置が付設されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このディファレンシャル装置７０は、ケース７１内に、左右の車輪を差動連動する差動変速機構７２、一側にピニオンギヤ７３を有するピニオン軸（ドライブピニオン）７４を内装している。ピニオンギヤ７３は、差動変速機構７２のリングギヤ７５に噛合されている。またケース７１内には、軸受装着用の環状壁７６，７７が形成されている。ピニオン軸７４はその一方側および他方側を、それぞれ環状壁７６，７７に、円すいころ軸受７８，７９を介して軸心回りに回転自在に支持されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−４８８０５号（第３頁，第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のディファレンシャル装置７０では、ピニオン軸７４を円すいころ軸受７８，７９で支持している。このため、回転トルクが大きくなり、ディファレンシャル装置７０の効率が低下することが考えられる。そこで、ピニオン軸７４を複列玉軸受でもって支持するようにした技術が提案されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の複列玉軸受は、互いに軸方向に離隔した大径および小径の軌道面を有する内輪部材と、この内輪部材と同心に配置され、かつ前記内輪部材の各軌道面と対応する大径および小径の軌道面を有する外輪部材と、前記内外輪部材それぞれの軌道面間に配置される複列の玉とを有し、前記外輪部材の大径軌道面側の軸方向端面が、前記内輪部材の大径軌道面側の軸方向端面に比べて、軸方向で内輪部材の小径軌道面寄りに位置している。
【０００７】
このように、外輪部材の大径軌道面側の軸方向端面が、内輪部材の大径軌道面側の軸方向端面に比べて、軸方向で内輪部材の小径軌道面寄りに位置した構成によれば、大径軌道面間に嵌合する玉の側方が大きく開放されるので、潤滑剤が円滑かつ短時間で軸受外方に排出され、潤滑剤とともに例えば金属摩耗粉などの異物も排出される。
【０００８】
なお、この複列玉軸受における大径軌道面側軸受部分の作用線は、小径軌道面側軸受部分に向けて傾斜している。
【０００９】
この構成によれば、大径軌道面間に嵌合する玉の側方が大きく開放されていたとしても、荷重負荷能力など、軸受としての機能を低下させることはない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複列玉軸受を、車両に付設されるディファレンシャル装置のピニオン軸支持用軸受に適用させたタンデム型の複列玉軸受を例に、図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１はディファレンシャル装置の概略構成を示す全体断面図、図２は要部拡大断面図、図３は図２の一部をさらに拡大した図で第一の複列玉軸受の断面図である。
【００１２】
まずディファレンシャル装置１の全体構成を説明する。図１に示すように、ディファレンシャル装置１は、ディファレンシャルケース２を有する。このディファレンシャルケース２は、フロントケース３とリヤケース４とからなり、両者３，４は、ボルト・ナット２ａにより取付けられている。
【００１３】
ディファレンシャルケース２内には、オイル５０が運転停止状態においてレベルＬにて貯留されている。
【００１４】
フロントケース３の内方に、軸受装着用の環状壁２７Ａ，２７Ｂが形成されている。ディファレンシャルケース２は、左右の車輪を差動連動する差動変速機構５、一側にピニオンギヤ６を有するピニオン軸（ドライブピニオン）７を内装している。ピニオンギヤ６は、差動変速機構５のリングギヤ８に噛合されている。ピニオン軸７の軸部９は、一側に比べて他側ほど小径となるよう段状に形成されている。
【００１５】
ピニオン軸７の軸部９は、その一側を、第一の複列アンギュラ玉軸受（以下単に「複列玉軸受」という）１０を介して環状壁２７Ａに、軸心回りに回転自在に支持されている。ピニオン軸７の軸部９は、その他側を、第二の複列アンギュラ玉軸受（以下単に「複列玉軸受」という）２５を介して環状壁２７Ｂに軸心回りに回転自在に支持されている。
【００１６】
フロントケース３の外壁と一側の環状壁２７Ａの間に、オイル循環路４０が形成されており、このオイル循環路４０のオイル入口４１は、オイル循環路４０のリングギヤ８側に開口され、オイル循環路４０のオイル出口４２は、環状壁２７Ａ，２７Ｂ間に開口されている。
【００１７】
図２に示すように、第一の複列玉軸受１０は、ピニオン側の大径外輪軌道面１１ａおよび反ピニオン側の小径外輪軌道面１１ｂを有する単一の第一の外輪部材１１と、第一の組品２１とから構成されている。第一の複列玉軸受１０は、第一の外輪部材１１に第一の組品２１をピニオン側から反ピニオン側に向けて軸心方向から組付けることで構成されている。
【００１８】
第一の外輪部材１１は、環状壁２７Ａの内周面に嵌着されている。第一の外輪部材１１の大径外輪軌道面１１ａと小径外輪軌道面１１ｂとの間に、小径外輪軌道面１１ｂより大径で大径外輪軌道面１１ａに連続する平面部１１ｃが形成されている。この構成により、第一の外輪部材１１の内周面は段状に形成されている。
【００１９】
第一の組品２１は、第一の外輪部材１１の大径外輪軌道面１１ａに径方向で対向する大径内輪軌道面１３ａ、および小径外輪軌道面１１ｂに径方向で対向する小径内輪軌道面１３ｂを有する単一の第一の内輪部材１３と、ピニオン側の大径側玉群１５および反ピニオン側の小径側玉群１６と、各玉群１５，１６を構成する玉１７，１８を円周方向等配位置に保持する保持器（もみ抜き保持器が用いられる）１９，２０とから構成されている。第一の内輪部材１３は、ピニオン軸７に挿通されている。
【００２０】
保持器１９，２０は、それぞれ玉１７，１８を収納するポケット部１９ａ，２０ａと、これらポケット部１９ａ，２０ａの軸方向両側に一体的に形成された環状部（符号省略）とを有する。
【００２１】
第一の内輪部材１３におけるピニオン側端面は、ピニオンギヤ６の端面に軸心方向から当接し、第一の内輪部材１３は、ピニオンギヤ６の端面と、ピニオン軸７の軸部９の途中に外嵌された予圧設定用の塑性スペーサ２３とで軸心方向から挟まれている。
【００２２】
大径内輪軌道面１３ａと小径内輪軌道面１３ｂとの間に、小径内輪軌道面１３ｂより大径で大径内輪軌道面１３ａに連続する平面部１３ｃが形成されている。この構成により、第一の内輪部材１３の外周面は段状に形成されている。
【００２３】
図３に示すように、第一の複列玉軸受１０において、大径側玉群１５における玉１７の径と、小径側玉群１６における玉１８の径とは等しく形成され、各玉群１５，１６のピッチ円直径Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ異なる。すなわち、大径側玉群１５のピッチ円直径Ｄ１は、小径側玉群１６のピッチ円直径Ｄ２より大きく設定されている。このようにピッチ円直径Ｄ１，Ｄ２が異なる玉群１５，１６を有する第一の複列玉軸受１０は、タンデム型の複列玉軸受と称される。
【００２４】
さらに第一の複列玉軸受１０において、第一の外輪部材１１のピニオン側端面、すなわち大径軌道面側の軸方向端面１１ｄが、第一の内輪部材１３のピニオン側端面、すなわち大径軌道面側の軸方向端面１３ｄに比べて、軸方向に沿って小径軌道面側に位置している。
【００２５】
この構成により、大径側玉群１５における玉１７のピニオン側は大きく開放されて、オイル５０を排出するための環状の排出空間６０とされている。
【００２６】
この第一の複列玉軸受１０における作用線６１，６２は同方向を向いている。すなわち作用点Ｐ１，Ｐ２は、第一の複列玉軸受１０の軸方向中心に対してピニオン側に位置している。特に、第一の複列玉軸受１０のピニオン側（大径軌道面側）軸受部分において、軸受中心軸Ｃに垂直なラジアル平面と、第一の外輪部材１１および第一の内輪部材１３の軌道面１１ａ，１３ａによって玉１７に伝えられる力の合力の作用線６１とがなす接触角θ１は、排出空間６０を避けるように存在している。そして、作用線６１は排出空間６０内にないため、外輪部材１１の大径軌道面側の軸方向端面１１ｄが、内輪部材１３の大径軌道面側の軸方向端面１３ｄに比べて小径軌道面側に位置したとしても、第一の複列玉軸受１０は、荷重負荷能力など、軸受としての機能が低下することはない。
【００２７】
図２に示すように、第二の複列玉軸受２５は、第一の複列玉軸受１０に比べて径が小さく設定されているものである。第二の複列玉軸受２５は、ピニオン側の小径外輪軌道面１２ａおよび反ピニオン側の大径外輪軌道面１２ｂを有する単一の第二の外輪部材１２と、第二の組品２２とから構成されている。
【００２８】
第二の複列玉軸受２５は、第二の外輪部材１２に第二の組品２２を反ピニオン側からピニオン側へ向けて軸心方向から組付けることで構成されている。この第二の外輪部材１２には、大径外輪軌道面１２ａと小径外輪軌道面１２ｂとの間に、小径外輪軌道面１２ｂより大径で大径外輪軌道面１２ａに連続する平面部１２ｃが形成されている。この構成により、第二の外輪部材１２の内周面は段状に形成されている。第二の外輪部材１２は、環状壁２７Ｂの内周面に嵌着されている。
【００２９】
第二の組品２２は、第二の外輪部材１２の小径外輪軌道面１２ａに径方向で対向する小径内輪軌道面１４ａ、および大径外輪軌道面１２ｂに径方向で対向する大径内輪軌道面１４ｂを有する単一の第二の内輪部材１４と、ピニオン側の小径側玉群２８および反ピニオン側の大径側玉群２９と、各玉群２８，２９を構成する玉３０，３１を円周方向等配位置に保持する保持器（もみ抜き保持器が用いられる）３２，３３とから構成されている。
【００３０】
保持器３２，３３は、それぞれ玉３０，３１を収納するポケット部３０ａ，３１ａと、これらポケット部３０ａ，３１ａの軸方向両側に一体的に形成された環状部（符号省略）とを有する。
【００３１】
第二の内輪部材１４は、ピニオン軸７の途中に挿通され、第二の内輪部材１４は、予圧設定用の塑性スペーサ２３と遮蔽板３７とで軸心方向から挟まれている。
【００３２】
小径内輪軌道面１４ａと大径内輪軌道面１４ｂとの間に、大径内輪軌道面１４ｂより小径で小径内輪軌道面１４ａに連続する平面部１４ｃが形成されている。この構成により、第一の内輪部材１４の外周面は段状に形成されている。
【００３３】
第二の複列玉軸受２５において、小径側玉群２８における玉３０の径と大径側玉群２９における玉３１の径とは等しく形成され、各玉群２８，２９のピッチ円直径Ｄ３，Ｄ４はそれぞれ異なる。すなわち、大径側玉群２８のピッチ円直径Ｄ３は、小径側玉群２８のピッチ円直径Ｄ４より小さく設定されている。この第二の複列玉軸受２５もタンデム型の複列玉軸受である。
【００３４】
さらに第二の複列玉軸受２５において、第二の外輪部材１２の反ピニオン側端面、すなわち大径軌道面側の軸方向端面１２ｄが、第二の内輪部材２２の反ピニオン側端面、すなわち大径軌道面側の軸方向端面１４ｄに比べて、軸方向に沿って小径軌道面側に位置している。
【００３５】
この構成により、大径側玉群２９における玉３１の反ピニオン側は大きく開放されて、オイル５０を排出するための環状の排出空間６５とされている。なお、第二の複列玉軸受２５における作用線（図示せず）の傾斜方向は、第一の複列玉軸受１０における作用線６１，６２と逆方向の傾斜であり、特に反ピニオン側軸受部分の接触角は、排出空間６５を避けるように存在している。
【００３６】
図１に示すように、ディファレンシャル装置１は、コンパニオンフランジ４３を有する。このコンパニオンフランジ４３は、胴部４４と、この胴部４４に一体的に形成されるフランジ部４５とを有する。胴部４４は、ピニオン軸７の軸部９の他側、すなわち不図示のドライブシャフト側に外嵌するものである。
【００３７】
前記遮蔽板３７は、前記胴部４４の一側端面と第二の複列玉軸受２５の第二の内輪部材１４端面との間に介装されている。胴部４４の外周面とフロントケース３の他側開口内周面との間に、オイルシール４６が配置されている。オイルシール４６を覆うためのシール保護カップ４７が、フロントケース３の他側開口部に取付けられている。軸部９の他側外端部にねじ部４８が形成され、このねじ部４８は、フランジ部４５の中心凹部４１に突出している。ねじ部４８に、ナット４９が螺着されている。
【００３８】
このように、ねじ部４８にナット４９が螺着されることで、第一の複列玉軸受１０の第一の内輪部材１３、および第二の複列玉軸受２５の第二の内輪部材１４がピニオンギヤ６の端面とコンパニオンフランジ４３の端面とで軸心方向に挟み込まれ、遮蔽板３７および塑性スペーサ２３を介して、第一の複列玉軸受１０の玉１７，１８および第二の複列玉軸受２５の玉３０，３１に対して所定の予圧が付与された状態となる。
【００３９】
上記構成のディファレンシャル装置１では、オイル５０は、運転時にリングギヤ８の回転に伴って跳ね上げられ、フロントケース３内のオイル循環路４０を通って第一の複列玉軸受１０、および第二の複列玉軸受２５の上部に供給されるように導かれ、第一の複列玉軸受１０および第二の複列玉軸受２５を潤滑するようディファレンシャルケース２内を循環する。
【００４０】
以下オイル５０の流れを、第一の複列玉軸受１０側を例に説明する。第一の複列玉軸受１０において、これはタンデム型の複列玉軸受であるので、上記のようにしてオイル５０が供給されると、第一の外輪部材１１、および第一の内輪部材１３の間の環状空間Ａを、タンデム型でない通常の複列玉軸受に比べてオイル５は高速で流れることになる。従って、オイル５０が環状空間Ａに供給されにくい環境であるなら、第一の複列玉軸受１０は貧潤滑になり易いが、オイル５は順次供給されるためこのような貧潤滑状態に陥ることはない。
【００４１】
ところで、本発明の実施形態では、大径側玉群１５における玉１７のピニオン側は大きく開放されて環状の排出空間６０が形成されているため、オイル５０は、さらに高速かつ円滑に排出空間６０から第一の複列玉軸受１０の外部に排出されることになる。従って、オイル５とともに、オイル５中に金属摩耗粉が混在していたとしても、これがオイル５０とともに短時間で、排出空間６０から第一の複列玉軸受１０の外部に排出されることになる。
【００４２】
これにより、内外輪軌道面１１ａ，１３ａ，１１ｂ，１３ｂに金属摩耗粉による圧痕が生じるのを最小限に抑えることができる。
【００４３】
第二の複列玉軸受２５の場合は、オイル５０の流れの方向が第一の複列玉軸受１０とは反対方向（ピニオン側から反ピニオン側）になるだけであるため詳細な説明は省略するが、第二の複列玉軸受２５の環状空間Ｂ内に供給されたオイル５０は、潤滑に充分な量のオイル５０でもって確実に潤滑して環状空間Ｂ内を移動し、オイル５中に金属摩耗粉が混在していたとしても、これがオイル５０とともに短時間で、排出空間６５から外部に排出されることになる。
【００４４】
これにより、内外輪軌道面１２ａ，１４ａ，１２ｂ，１４ｂに金属摩耗粉による圧痕が生じるのを最小限に抑えることができる。
【００４５】
さらに、この実施形態では、反ピニオン６側に比べて大きな荷重が働くピニオンギヤ６側の玉軸受として、摩擦抵抗の小さい第一の複列玉軸受１０を用いている。これにより、従来用いていた円すいころ軸受に比べて回転トルクが小さくなり、ディファレンシャル装置１の効率を向上させることができる。しかも、単列の玉軸受でなく、複列の玉軸受を用いたことにより、単列の玉軸受に比べて負荷容量を大きくすることができ、十分な支持剛性が得られる。
【００４６】
加えて、第一の複列玉軸受１０として、ピニオンギヤ６側の大径側玉群１５のピッチ円直径Ｄ１を、小径側玉群１６のピッチ円直径Ｄ２に比べて大きくしたタンデム型の第一の複列玉軸受１０を用いたことにより、両列の玉１７，１８が同径であれば、より大きな荷重が働くピニオンギヤ６側の大径側玉群１５における玉１７の数を増加させることができ、このため大きな負荷に耐え得る。
【００４７】
上記実施の形態では、第一の複列玉軸受１０および第二の複列玉軸受２５を、車両のディファレンシャル装置１のピニオン軸支持用軸受に用いた例を示したが、これに限定されるものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明の複列玉軸受によれば、軸受内に必要で充分な量の潤滑剤を供給することができとともに、潤滑剤とともに軸受内部に入り込んだ金属摩耗粉などの異物を短時間で軸受外部に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すディファレンシャル装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】同じく要部拡大断面図である。
【図３】同じく第一の複列玉軸受を示す拡大断面図である。
【図４】従来のディファレンシャル装置の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１          ディファレンシャル装置
７          ピニオン軸
９          軸部
１０        複列玉軸受
１１        第一の外輪部材
１１ｄ      第一の外輪部材の大径軌道面側の軸方向端面
１３        第一の内輪部材
１３ｄ      第一の内輪部材の大径軌道面側の軸方向端面
２５        複列玉軸受
２７Ａ      環状壁
２７Ｂ      環状壁
５０        オイル
６０        排出空間
【図１】
2004232844.tif 000003
【図２】
2004232844.tif 000004
【図３】
2004232844.tif 000005
【図４】
2004232844.tif 000006