(57)【要約】【課題】自動車のディファレンシャル装置を構成するピニオン軸４を、ディファレンシャルケース１の内側に回転自在に支持するための複列玉軸受に関し、ディファレンシャル装置の小型軽量化が図れ、かつ、オイル中の異物の影響を受けずメンテナンスが不要となる。【解決手段】内外輪６１，６２間に、大径側玉群６３と小径側玉群６４を介装し、内輪６１の大径内輪軌道の軸方向外側肩部に外輪６２の内周面に摺接するリップ部を有した第１シール部材７０を嵌合し、外輪６２の小径外輪軌道の軸方向外側肩部に内輪６１の外周面に摺接するリップ部を有した第２シール部材８０を嵌合し、第１シール部材７０と第２シール部材８０の間において内外輪６１，６２間の環状空間にグリースＧを封入し、第１シール部材７０と第２シール部材８０のうち、少なくとも一方のシール部材７０をオイルシールとしたものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に軸方向に並んで大径内輪軌道と小径内輪軌道とを有した内輪と、内周面に軸方向に並んで大径外輪軌道と小径外輪軌道とを有した外輪と、前記大径内輪軌道と前記大径外輪軌道との間に転動自在に介装した大径側玉群と、前記小径内輪軌道と前記小径外輪軌道との間に転動自在に介装した小径側玉群と、前記内輪の大径内輪軌道の軸方向外側肩部に嵌合され外周に前記外輪の内周面に摺接するリップ部を有した第１シール部材と、前記外輪の小径外輪軌道の軸方向外側肩部に嵌合され内周に前記内輪の外周面に摺接するリップ部を有した第２シール部材と、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間において内外輪間の環状空間に封入したグリースとを備えたタンデム型のアンギュラ玉軸受からなり、
前記第１シール部材と前記第２シール部材とのうち、少なくとも一方のシール部材をオイルシールとした、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、自動車のディファレンシャル装置を構成するピニオン軸を、ディファレンシャルケースの内側に回転自在に支持するための複列玉軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のディファレンシャル装置において、当該ピニオン軸をピニオンギヤ側ならびにコンパニオンフランジ側において各々複列玉軸受にて回転自在に支持する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ディファレンシャル装置は、ディファレンシャルケース内にピニオン軸（ドライブピニオン）を有し、当該ピニオン軸の一端に差動変速機構のリングギヤに噛合されるピニオンギヤが設けられ、他端にプロペラシャフトに連結されるコンパニオンフランジが設けられている。
【０００４】
ピニオン軸は、軸心方向に離間して配置されるタンデム型の複列アンギュラ玉軸受からなる複列玉軸受によって、ディファレンシャルケースに対して軸心回りに回転自在に支持されている。
【０００５】
ディファレンシャルケース内には、潤滑用のオイルが貯留されており、オイルは運転時にリングギヤの回転に伴って跳ね上げられ、複列玉軸受に供給される。
【０００６】
【特許文献１】
ＤＥ  １９８  ３９  ４８１  Ａ１公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ディファレンシャル装置の小型軽量化のため、複列玉軸受にグリースを封入した軸受が提供されている。このように、グリース潤滑とすることで、オイル潤滑路をなくし、ディファレンシャル装置の小型軽量化を図ることができ、しかもオイル攪拌抵抗によるトルクの増加を抑えることができる。
【０００８】
グリース潤滑の複列玉軸受の場合、軸受内に封入したグリースが漏れるのを防止するため、軸方向両端にシール部材が装着されている。
【０００９】
しかし、ディファレンシャルケース内にはギヤオイルが封入されており、通常の軸受シールでは、ギヤオイルがシール部材を通過して軸受内に流入し、軸受がオイル中の異物の影響を受け、軸受の寿命が低下したり、メンテナンスが必要になるという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の複列玉軸受は、外周面に軸方向に並んで大径内輪軌道と小径内輪軌道とを有した内輪と、内周面に軸方向に並んで大径外輪軌道と小径外輪軌道とを有した外輪と、前記大径内輪軌道と前記大径外輪軌道との間に転動自在に介装した大径側玉群と、前記小径内輪軌道と前記小径外輪軌道との間に転動自在に介装した小径側玉群と、前記内輪の大径内輪軌道の軸方向外側肩部に嵌合され外周に前記外輪の内周面に摺接するリップ部を有した第１シール部材と、前記外輪の小径外輪軌道の軸方向外側肩部に嵌合され内周に前記内輪の外周面に摺接するリップ部を有した第２シール部材と、前記第１シール部材と前記第２シール部材との間において内外輪間の環状空間に封入したグリースとを備えたタンデム型のアンギュラ玉軸受からなり、前記第１シール部材と前記第２シール部材とのうち、少なくとも一方のシール部材をオイルシールとしたものである。
【００１１】
本発明の複列玉軸受によると、グリース潤滑としたことで、オイル攪拌抵抗によるトルクの増加を抑えることができ、また、ディファレンシャル装置のピニオン軸を回転自在に支持する軸受に適用した際に、ディファレンシャルケース内にオイル導入路やオイル還流路を形成する必要がなく、ディファレンシャル装置の小型軽量化が図れる。
【００１２】
軸受の両端をそれぞれ密封した第１シール部材と第２シール部材のうち、少なくとも一方のシール部材をオイルシールとしたので、ディファレンシャル装置のギヤオイルが流入する側のシール部材をオイルシールとすることで、軸受内にギヤオイルが流入するのを阻止でき、オイル中の異物の影響を受けず、軸受の寿命が向上すると共に、メンテナンスが不要となる。
【００１３】
大径内輪軌道の軸方向外側肩部に第１シール部材を嵌合してなる内輪の大径内輪軌道に大径側玉群を組み込み、小径内輪軌道に小径側玉群を組み込んでなる組品を、小径外輪軌道の軸方向外側肩部に第２シール部材を嵌合してなる外輪に、大径側玉群が大径外輪軌道に小径側玉群が小径外輪軌道にそれぞれ転接するように装着することで、第１シール部材のリップ部が外輪の内周面に摺接すると共に、第２シール部材のリップ部が内輪の外周面に摺接し、複列玉軸受の組み込み作業が容易に行える。なお、玉群を外輪に組み込んでおき、内輪に装着するようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１ないし図４を用いて説明する。
【００１５】
図１は本実施の形態における複列玉軸受を適用したディファレンシャル装置の断面図、図２はディファレンシャル装置のピニオン軸支持部の断面図、図３は複列玉軸受のシール部分の拡大断面図、図４は複列玉軸受の組み込み説明図を示している。
【００１６】
図において、１はディファレンシャルケースであり、このディファレンシャルケース１内に、左右の車輪を差動連動する差動変速機構２、ピニオンギヤ３、ピニオン軸４、ピニオン軸４を回転自在に支持する一対の転がり軸受５，６等が収納されている。また、ピニオンギヤ３は、差動変速機構２のリングギヤ２ａに噛合されており、ピニオン軸４の内端部に一体形成されている。
【００１７】
ピニオン軸４は、軸心方向に並設した一対の転がり軸受５，６にてディファレンシャルケース１に対して回転自在に支持されており、外端部にはプロペラシャフト（図示せず）が連結されるコンパニオンフランジ７が設けられている。
【００１８】
コンパニオンフランジ側の転がり軸受５は、単列のアンギュラ玉軸受にて構成されている。ピニオンギヤ側の転がり軸受６は、複列玉軸受となるタンデム型のアンギュラ玉軸受にて構成されている。転がり軸受５のアンギュラ玉軸受の作用線と、転がり軸受６のアンギュラ玉軸受の作用線とは外輪側で交わり、転がり軸受５，６にて複列外向きのアンギュラ玉軸受を構成している。
【００１９】
転がり軸受５のアンギュラ玉軸受は、内輪５１，外輪５２，保持器５４にて保持された玉群５３からなり、内輪５１ならびに外輪５２のコンパニオンフランジ側ならびにピニオンギヤ側の端部間は、シール部材５５，５６にて密封されている。両シール部材５５，５６間において、内外輪５１，５２間の環状空間にグリースＧが封入されている。
【００２０】
転がり軸受６のアンギュラ玉軸受は、外周面に軸方向に並んで大径内輪軌道６１ａと小径内輪軌道６１ｂを有した内輪６１と、内周面に軸方向に並んで大径外輪軌道６２ａと小径外輪軌道６２ｂを有した外輪６２と、大径内輪軌道６１ａと大径外輪軌道６２ａの間に転動自在に介装され保持器６５にて保持されたＰＣＤ（ピッチ円直径）の大きな大径側玉群６３と、小径内輪軌道６１ｂと小径外輪軌道６２ｂの間に転動自在に介装され保持器６６にて保持されたＰＣＤの小さな小径側玉群６４からなる。
【００２１】
内輪６１ならびに外輪６２のピニオンギヤ側の端部間は、第１シール部材７０にて密封されている。内輪６１ならびに外輪６２のコンパニオンフランジ側の端部間は、第２シール部材８０にて密封されている。両シール部材７０，８０間において、内外輪６１，６２間の環状空間にグリースＧが封入されている。
【００２２】
転がり軸受６のシール部材７０，８０について詳細に説明する。
【００２３】
ピニオンギヤ側に配置される第１シール部材７０は、オイルシールと呼ばれるタイプとされており（図３（ａ））、コンパニオンフランジ側に配置される第２シール部材８０は、軸受シールと呼ばれるタイプとされている（図３（ｂ））。
【００２４】
各シール部材７０，８０は、環状芯金７１，８１にゴムなどの弾性体７２，８２を加硫接着した構成である。
【００２５】
環状芯金７１は、円筒部７１ａの軸方向一端に径方向外向きに延びる環状板部７１ｂを設けた形状である。弾性体７２は、環状芯金７１の円筒部７１ａの外周から環状板部７１ｂの一側にかけて覆う包皮部（符号省略）と、環状板部７１ｂの外周に突出されるリップ部７３とを有している。
【００２６】
環状芯金８１は、円筒部８１ａの軸方向一端に径方向内向きに延びる環状板部８１ｂを設けた形状である。弾性体８２は、環状芯金８１の円筒部８１ａの外周から環状板部８１ｂの一側にかけて覆う包皮部（符号省略）と、環状板部８１ｂの内周に突出されるリップ部８３とを有している。
【００２７】
リップ部７３は、主としてギヤオイルの流入を阻止し、リップ部８３は、主として軸受外部からの泥水や異物の侵入を阻止するように取付けられている。
【００２８】
第１シール部材７０は、環状芯金７１の円筒部７１ａが弾性体７２の包皮部を介して、内輪６１の大径内輪軌道の軸方向外側肩部６１ｃに対して圧入嵌合されることにより固定されており、リップ部７３が外輪６２の肩部に対して継続的に適正な緊縛力を持つ状態で接触される。
【００２９】
第２シール部材８０は、環状芯金８１の円筒部８１ａが弾性体８２の包皮部を介して、外輪６２の小径外輪軌道の軸方向外側肩部６２ｃに対して圧入嵌合されることにより固定されており、リップ部８３が内輪６１の肩部に対して継続的に適正な緊縛力を持つ状態で接触される。
【００３０】
第１シール部材７０は、リップ部７３をガータスプリング７４によって外輪６２に対して強制的に押圧させることによって密封性を可及的に高めるようになっており、ディファレンシャルケース１内のギヤオイルが軸受内部に侵入するのを強力に防止することができる。
【００３１】
第２シール部材８０は、ガータスプリングなどを用いておらず、単にリップ部８３の内径を内輪６１の肩部外径よりも所定量小さく設定することにより、この寸法差によってリップ部８３を弾性的に拡径した状態で内輪６１に対して接触させるようになっている。なお、第２シール部材８０に、軸受内外に連通する通気孔を形成し、軸受内外の圧力差によってリップ部８３が内輪６１の肩部外径に吸い付くのを防止するようにしてもよい。
【００３２】
各シール部材７０，８０の弾性体７２，８２については、これら装置が１３０℃〜１５０℃にさらされる場合があるため、アクリルゴム、耐熱アクリルゴムなどが好適に用いられる。耐熱アクリルゴムは、エチレンおよびアクリル酸エステルが共重合体組成の主成分として結合されてなるエチレン−アクリルゴムである。
【００３３】
各転がり軸受５，６の内部に封入されるグリースＧについては、耐熱性を考慮し、ジウレア系グリースまたはギヤオイルとの相性がよいエステル系グリースが好ましい。具体的に、例えば日本グリース株式会社製の商品名ＫＮＧ１７０や、協同油脂株式会社製の商品名マルテンプＳＢ−Ｍと呼ばれるものが好適に用いられる。ＫＮＧ１７０は、基油をポリαオレフィン鉱油、増ちょう剤をジウレアとしたもので、使用温度範囲は−３０℃〜１５０℃である。マルテンプＳＢ−Ｍは、基油を合成炭化水素、増ちょう剤をジウレアとしたもので、使用温度範囲は−４０℃〜２００℃である。
【００３４】
次に、ディファレンシャル装置１の組立方法を説明する。
【００３５】
まず、転がり軸受６の第２シール部材８０を圧入固定した外輪６２を、軸受ケース１ａの大径開口から、環状壁１ｂに形成されている段部に当たる軸心方向所定位置まで圧入する。また、転がり軸受５のシール部材５６を圧入固定した外輪５２を、軸受ケース１ａの小径開口から、環状壁１ｃに形成されている段部に当たる軸心方向所定位置まで圧入する。
【００３６】
これとは別に、第１シール部材７０を圧入固定した内輪６１、玉群６３，６４、保持器６５，６６、グリースＧからなる転がり軸受６の組品を、その内輪６１をピニオン軸４に外嵌させ、ピニオン軸４のピニオンギヤ側に位置させておく。
【００３７】
転がり軸受６の組品を取付けたピニオン軸４を、軸受ケース１ａの大径開口から、組品の小径側玉群６４が外輪６２の小径外輪軌道６２ｂに転接するよう、かつ大径側玉群６３が外輪６２の大径外輪軌道６２ａに転接するよう挿入する（図４参照）。
【００３８】
次に、塑性スペーサ８を、軸受ケース１ａの小径開口からピニオン軸４に外嵌する。続いて、シール部材５５を圧入固定した内輪５１、玉群５３、保持器５４からなる転がり軸受５の組品を、その内輪５１を軸受ケース１ａの小径開口からピニオン軸４に外嵌し、組品の玉群５３を外輪５２の外輪軌道面に転接させる。
【００３９】
その後、コンパニオンフランジ７をピニオン軸４にスプライン嵌合し、その端面を転がり軸受５の内輪５１に当接させる。続いて、ピニオン軸４にナット４１を螺着することで、転がり軸受５の玉群５３、および転がり軸受６の玉群６３，６４に所定の予圧を付与する。
【００４０】
すなわち、ピニオン軸４にナット４１が螺着されることで、転がり軸受５の内輪５１および転がり軸受６の内輪６１が、ピニオンギヤ３の端面とコンパニオンフランジ７の端面とで軸心方向に挟み込まれ、塑性スペーサ８を介して、転がり軸受５の玉群５３および転がり軸受６の玉群６３，６４に対して所定の予圧が付与された状態となる。
【００４１】
このようにして、転がり軸受５，６にてアキシアル荷重ならびにラジアル荷重を受けて、ピニオン軸４をディファレンシャルケース１に対して回転自在に支持する。
【００４２】
このように構成された複列玉軸受によると、グリース潤滑としたことで、オイル攪拌抵抗によるトルクの増加を抑えることができ、また、ディファレンシャルケース１内にオイル導入路やオイル還流路を形成する必要がなく、ディファレンシャル装置の小型軽量化が図れる。
【００４３】
ディファレンシャル装置のギヤオイルが流入する側の第１シール部材７０をオイルシールとすることで、軸受内にギヤオイルが流入するのを阻止でき、オイル中の異物の影響を受けず、軸受の寿命が向上すると共に、メンテナンスが不要となる。
【００４４】
大径内輪軌道６１ａの軸方向外側肩部６１ｃに第１シール部材７０を嵌合してなる内輪６１の大径内輪軌道６１ａに大径側玉群６３を組み込み、小径内輪軌道６１ｂに小径側玉群６４を組み込んでなる組品を、小径外輪軌道６２ｂの軸方向外側肩部６２ｃに第２シール部材８０を嵌合してなる外輪６２に、大径側玉群６３が大径外輪軌道６２ａに小径側玉群６４が小径外輪軌道６２ｂにそれぞれ転接するように装着することで、第１シール部材７０のリップ部７３が外輪６２の内周面に摺接すると共に、第２シール部材８０のリップ部８３が内輪６１の外周面に摺接し、例えば、単列の円すいころ軸受の組み込みと同様の工程にて、転がり軸受６の組み込み作業が容易に行える。
【００４５】
図５，６に本発明の変形例を示す。図５は複列玉軸受の断面図、図６は複列玉軸受のシール部分の拡大断面図を示している。なお、図１ないし図４に示した例と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
この例は、転がり軸受６の軸方向両側からギヤオイルが流入するのを阻止する必要がある場合に適用され、ピニオンギヤ側ならびにコンパニオンフランジ側に配置される両シール部材７０，７０を共にオイルシールとしたことを特徴とする。
【００４７】
図６（ａ）は、ピニオンギヤ側の第１シール部材７０であり、環状芯金７１の円筒部７１ａが弾性体７２の包皮部を介して、内輪６１の大径内輪軌道の軸方向外側肩部６１ｃに対して圧入嵌合されることにより固定されており、リップ部７３がガータスプリング７４によって外輪６２に対して強制的に押圧されることによって密封性を可及的に高めるようになっており、ディファレンシャルケース１内のギヤオイルが軸受内部に侵入するのを強力に防止することができる。
【００４８】
図６（ｂ）は、コンパニオンフランジ側の第２シール部材７０であり、環状芯金７１の円筒部７１ａが弾性体７２の包皮部を介して、外輪６２の小径外輪軌道の軸方向外側肩部６２ｃに対して圧入嵌合されることにより固定されており、リップ部７３がガータスプリング７４によって内輪６１に対して強制的に押圧されることによって密封性を可及的に高めるようになっており、ディファレンシャルケース１内のギヤオイルが軸受内部に侵入するのを強力に防止することができる。
【００４９】
このように、ギヤオイルが流入するのを阻止する必要がある側のシール部材をオイルシールにて構成すればよく、上記の例の他、転がり軸受６のコンパニオンフランジ側の第２シール部材のみをオイルシールにて構成したものでもよい。さらに、転がり軸受５についても、上記の例のように、タンデム型のアンギュラ玉軸受からなる複列玉軸受とし、ピニオンギヤ側およびコンパニオンフランジ側のシール部材の少なくと一方をオイルシールにて構成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の複列玉軸受によれば、ディファレンシャル装置の小型軽量化が図れ、かつ、オイル中の異物の影響を受けずメンテナンスが不要となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における複列玉軸受を適用したディファレンシャル装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるディファレンシャル装置のピニオン軸支持部の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における複列玉軸受のシール部分の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における複列玉軸受の組み込み説明図である。
【図５】本発明の変形例における複列玉軸受の断面図である。
【図６】本発明の変形例における複列玉軸受のシール部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  ディファレンシャルケース
２  差動変速機構
２ａ  リングギヤ
３  ピニオンギヤ
４  ピニオン軸
５  コンパニオンフランジ側の転がり軸受
６  ピニオンギヤ側の転がり軸受
７  コンパニオンフランジ
７０，８０  シール部材
Ｇ  グリース
【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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