(57)【要約】【課題】ディファレンシャル装置やトランスファー装置のピニオン軸を支持する複列玉軸受に関し、外輪部材１１の外径寸法を小さくでき、複列玉軸受１０の小型化が図れる。【解決手段】複列の軌道面を有する内輪部材１３と、この内輪部材１３の各軌道面と対応する複列の軌道面を有する外輪部材１１と、内輪部材１３および外輪部材１１の各列の軌道面間に、それぞれ異なるピッチ円直径をもって介装される複列の玉群１５，１６とを含むタンデム型の複列アンギュラ玉軸受であり、内輪部材１３の大径内輪軌道面１３ａの底径Ｄ５が、小径内輪軌道面１３ｂの大径内輪軌道面側の肩部１３ｃの肩径Ｄ６より小さく設定されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複列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と対応する複列の軌道面を有する外輪部材と、前記内輪部材および外輪部材の各列の軌道面間に、それぞれ異なるピッチ円直径をもって介装される複列の玉群とを含むタンデム型の複列アンギュラ玉軸受からなり、
前記内輪部材の大径内輪軌道面の底径が、小径内輪軌道面の前記大径内輪軌道面側の肩部の肩径より小さく設定されている、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、自動車のディファレンシャル装置や四輪駆動用トランスファー装置等を構成するピニオン軸を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反ピニオンギヤ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】
【特許文献１】
ＤＥ  １９８  ３９  ４８１  Ａ１公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、ディファレンシャル装置において、ピニオン軸のたわみを考慮すると、大きな荷重を受ける条件の厳しいピニオンギヤ側の複列玉軸受の玉に対する負荷が大きくなり、特に負荷圏にて集中的に荷重がかかる。
【０００７】
このように、ピニオンギヤ側の複列玉軸受には、反ピニオンギヤ側の複列玉軸受より大きな負荷が作用するため、例えば、負荷容量の大きな大径の玉が用いられている。
【０００８】
しかし、玉径が大きくなると、複列玉軸受の外径寸法が大きくなって大型化し、その結果、当該複列玉軸受を装着するディファレンシャル装置も大型化してしまうという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複列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と対応する複列の軌道面を有する外輪部材と、前記内輪部材および外輪部材の各列の軌道面間に、それぞれ異なるピッチ円直径をもって介装される複列の玉群とを含むタンデム型の複列アンギュラ玉軸受からなり、前記内輪部材の大径内輪軌道面の底径が、小径内輪軌道面の前記大径内輪軌道面側の肩部の肩径より小さく設定されているものである。
【００１０】
本発明の複列玉軸受が適用される部位としては、ディファレンシャル装置やトランスファー装置などが挙げられる。
【００１１】
複列玉軸受の潤滑は、ディファレンシャルケース内のオイルをリングギヤの回転に伴って跳ね上げて軸受装置に供給するオイル潤滑、あるいは軸受内にグリースを封入してなるグリース潤滑のいずれであってもよい。
【００１２】
本発明の複列玉軸受によると、内輪部材の大径内輪軌道面の底径を、小径内輪軌道面の大径内輪軌道面側の肩部の肩径より小さく設定したことにより、大径内輪軌道面に沿って転接するピッチ円直径の大きな大径側玉群が内径寄りに位置する。よって、大径側玉群が転接する大径外輪軌道面を内径寄りに位置させることができ、その結果、外輪部材の外径面も内径寄りに形成できる。外輪部材の外径面を内径寄りに形成することによって、複列玉軸受の外径寸法を小さくでき、小型化が図れる。
【００１３】
また、外輪部材の外径寸法をを変えない場合、大径内輪軌道面の底径を小さくすることで、結果として、大径内輪軌道面と大径外輪軌道面との間隔が大きくなり、介装される大径側玉群の玉径を大きくできる。玉径が大きなると負荷容量が増大し、長寿命化が図れ、かつ耐圧痕性も向上する。しかも、小径側玉群に比べ大きな荷重が作用する大径側玉群の負荷容量を大きくすることで、大径側玉群と小径側玉群の荷重支持の分担がなされ、寿命が平均化され、複列玉軸受全体のシステム寿命が延びる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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場合を例に、図１ないし図５に基づいて説明する。
【００１５】
図１は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、図２は図１のディファレンシャル装置のピニオン軸支持用軸受の断面図、図３は図２のピニオン軸支持用軸受の拡大断面図、図４は複列玉軸受の特徴を説明する断面図、図５は図２のピニオン軸支持用軸受の複列玉軸受の組付け途中の状態を示す断面図である。
【００１６】
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。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。この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、ピニオンギヤ側ほど大径となるよう段状に形成されている。
【００１７】
ピニオン軸７の軸部９は、そのピニオンギヤ側を、複列玉軸受１０を介してフロントケース３に形成された環状壁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、その反ピニオンギヤ側を、複列玉軸受２５を介してフロントケース３の環状壁２７Ｂに軸心回りに回転自在に支持されている。
【００１８】
フロントケース３の外壁と環状壁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。
【００１９】
図２に示すように、ピニオンギヤ側の複列玉軸受１０は、ピニオンギヤ側の大径外輪軌道面１１ａおよび反ピニオンギヤ側の小径外輪軌道面１１ｂを有する単一の外輪部材１１と、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を有する単一の内輪部材１３と、ピニオンギヤ側の大径側玉群１５および反ピニオンギヤ側の小径側玉群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１９，２０とから構成されている。
【００２０】
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を有する複列玉軸受１０は、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受と称される。
【００２１】
反ピニオンギヤ側の複列玉軸受２５は、ピニオンギヤ側の小径外輪軌道面１２ａおよび反ピニオンギヤ側の大径外輪軌道面１２ｂを有する単一の外輪部材１２と、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を有する単一の内輪部材１４と、ピニオンギヤ側の小径側玉群２８および反ピニオンギヤ側の大径側玉群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３２，３３とから構成されている。
【００２２】
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２９のピッチ円直径Ｄ４は、小径側玉群２８のピッチ円直径Ｄ３より大きく設定されている。このようにピッチ円直径Ｄ３，Ｄ４が異なる玉群２８，２９を有する複列玉軸受２５は、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受と称される。
【００２３】
図３に示すように、複列玉軸受１０の内輪部材１３の大径内輪軌道面１３ａの底径Ｄ５は、小径内輪軌道面１３ｂの大径内輪軌道面側の肩部１３ｃの肩径Ｄ６より小さく設定されている。すなわち、大径内輪軌道面１３ａの底部は、肩部１３ｃより寸法Ｌ１だけ、内径寄りに位置している。
【００２４】
これにより、大径内輪軌道面１３ａに沿って転接するピッチ円直径の大きな大径側玉群１５が内径寄りに位置する。よって、大径側玉群１５が転接する大径外輪軌道面１１ａを内径寄りに位置させることができ、その結果、外輪部材１１の外径面１１ｃも内径寄りに形成できる。なお、大径側玉群１５を内径寄りに位置させる場合、玉径や作用線の傾斜角は変更しない。
【００２５】
図４（Ａ）は本発明の複列玉軸受１０、図４（Ｂ）は比較例として挙げた複列玉軸受１１０である。複列玉軸受１１０は、内輪部材１１３の大径内輪軌道面１１３ａの底径と、小径内輪軌道面１１３ｂの大径内輪軌道面側の肩部１１３ｃの肩径が、同じ径に設定されている。
【００２６】
図４に示すように、複列玉軸受１０の外輪部材１１の外径面１１ｃは、複列玉軸受１１０の外輪部材１１１の外径面１１１ｃより、寸法Ｌ２だけ内径寄りに位置する。すなわち、複列玉軸受１０の外径寸法が小さくなる。
【００２７】
次に、このようなディファレンシャル装置１の組立方法を説明する。
【００２８】
まず、フロントケース３とリヤケース４とを未だ分離させた状態で、複列玉軸受１０の外輪部材１１を、フロントケース３の大径開口から、環状壁２７Ａ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、複列玉軸受２５の外輪部材１２を、フロントケース３の小径開口から、環状壁２７Ｂ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。
【００２９】
これとは別に、複列玉軸受１０の内輪部材１３、玉群１５，１６、保持器１９，２０からなる組品２１を、その内輪部材１３をピニオン軸７に外嵌させ、組品２１をピニオン軸７の軸部９のピニオンギヤ側に位置させておく。
【００３０】
組品２１を取付けたピニオン軸７を、その小径側から、またフロントケース３の大径開口から、組品２１の小径側玉群１６の玉１８が外輪部材１１の小径外輪軌道面１１ｂに転接するよう、かつ組品２１の大径側玉群１５の玉１７が外輪部材１１の大径外輪軌道面１１ａに転接するよう挿入する（図５参照）。
【００３１】
次に、塑性スペーサ２３を、フロントケース３の小径開口からピニオン軸７の軸部９に外嵌する。続いて、複列玉軸受２５の内輪部材１４、玉群２８，２９、保持器３２，３３からなる組品２２を、その内輪部材１４をフロントケース３の小径開口からピニオン軸７の軸部９に外嵌し、組品２２の玉群２８，２９を外輪部材１２の外輪軌道面１２ａ，１２ｂに転接させる。
【００３２】
その後、遮蔽板３７をフロントケース３の小径開口からピニオン軸７の軸部９に外嵌し、コンパニオンフランジ４３の胴部４４を軸部９にスプライン嵌合してその端面を遮蔽板３７に当接させる。オイルシール４６を装着し、シール保護カップ４７をフロントケース３の小径開口部に取付ける。続いて、軸部９のねじ部４８にナット４９を螺着することで、複列玉軸受１０の組品２１における玉１７，１８、および複列玉軸受２５の組品２２における玉３０，３１に所定の予圧を付与する。
【００３３】
すなわち、ねじ部４８にナット４９が螺着されることで、複列玉軸受１０の内輪部材１３および複列玉軸受２５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、複列玉軸受１０の玉１７，１８および複列玉軸受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。
【００３４】
上記構成のディファレンシャル装置１では、ディファレンシャルケース２内には、潤滑用のオイルが運転停止状態においてレベルＬにて貯留されている。オイルは、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を通って複列玉軸受１０および複列玉軸受２５の上部に供給されるように導かれ、複列玉軸受１０および複列玉軸受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。
【００３５】
このように構成された複列玉軸受によると、内輪部材１３の大径内輪軌道面１３ａの底径を、小径内輪軌道面１３ｂの大径内輪軌道面側の肩部１３ｃの肩径より小さく設定したことにより、複列玉軸受１０の外径寸法を小さくでき、小型化が図れる。よって、複列玉軸受１０が装着されるディファレンシャル装置１の小型化が図れる。
【００３６】
複列玉軸受１０の外輪部材１１の外径寸法を変えない場合、大径内輪軌道面１３ａの底径を小さくすることで、結果として、大径内輪軌道面１３ａと大径外輪軌道面１１ａとの間隔が大きくなり、介装される大径側玉群１５の玉径を大きくできる。玉径が大きくなると、負荷容量が増大し、長寿命化が図れ、かつ耐圧痕性も向上する。しかも、小径側玉群１６に比べ大きな荷重が作用する大径側玉群１５の負荷容量を大きくすることで、大径側玉群１５と小径側玉群１６の荷重支持の分担がなされ、寿命が平均化され、複列玉軸受全体のシステム寿命が延びる。
【００３７】
反ピニオンギヤ側に比べて大きな荷重が働くピニオンギヤ側の玉軸受として、摩擦抵抗の小さい複列玉軸受１０を用いている。これにより、従来用いていた円錐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。
【００３８】
複列玉軸受１０として、ピニオンギヤ側の大径側玉群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アンギュラ玉軸受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。
【００３９】
なお、反ピニオンギヤ側の複列玉軸受２５についても複列玉軸受１０と同様に、内輪部材１４の大径内輪軌道面１４ｂの底径を、小径内輪軌道面１４ａの大径内輪軌道面側の肩径より小さく設定することにより、内輪部材１４の内径面から外輪部材１２の外径面までの径方向厚み寸法を小さくしてもよい。また、反ピニオンギヤ側の軸受は、単列のアンギュラ玉軸受であったり、複列玉軸受１０とで背面組合せ軸受を構成する円すいころ軸受としてもよい。
【００４０】
本発明の変形例を図６ないし図８に示す。
【００４１】
図６は本変形例におけるピニオン軸支持用軸受装置を適用したディファレンシャル装置の断面図、図７は図６のディファレンシャル装置のピニオン軸支持用軸受の断面図、図８は図７のピニオン軸支持用軸受のシール部分の拡大断面図を示している。
【００４２】
本変形例は、ピニオンギヤ側の複列玉軸受１０がタンデム型の複列のアンギュラ玉軸受からなり、反ピニオンギヤ側の単列玉軸受６０が単列のアンギュラ玉軸受からなるものであって、複列玉軸受１０と単列玉軸受６０の間にグリースＧを充填したことことを特徴とするものである。
【００４３】
複列玉軸受１０は、一対の外輪軌道１１ａ，１１ｂを有した外輪１１と、一対の内輪軌道１３ａ，１３ｂを有した内輪１３と、各々保持器１９，２０にて保持された２列の玉群１５，１６とからなる。
【００４４】
単列玉軸受６０は、外輪軌道１２ａを有した外輪１２と、内輪軌道１４ａを有した内輪１４と、保持器３２にて保持された玉群２８とからなる。
【００４５】
複列玉軸受１０のピニオンギヤ側端部ならびに単列玉軸受６０の反ピニオンギヤ側端部は、シール部材５０，５１にて密封されている。これらシール部材５０，５１にて密封された複列玉軸受１０と単列玉軸受６０の間に、グリースＧが充填されている。
【００４６】
なお、複列玉軸受１０は、図４に示したように、内輪部材１３の大径内輪軌道面１３ａの底径が、小径内輪軌道面１３ｂの大径内輪軌道面側の肩部１３ｃの肩径より小さく設定されている。
【００４７】
複列玉軸受１０のピニオンギヤ側端部に配置されるシール部材５０は、オイルシールと呼ばれるタイプとされており、単列玉軸受６０の反ピニオンギヤ側端部に配置されるシール部材５１は、軸受シールと呼ばれるタイプとされている。
【００４８】
各シール部材５０，５１は、環状芯金５２，５３にゴムなどの弾性体５４，５５を加硫接着してなり、弾性体５４，５５には内輪１３，１４に対して所定の緊縛力を持つ状態で接触されるリップ部５６，５７が形成されている。なお、リップ部５６は、主としてギヤオイルの流入を阻止し、リップ部５７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。
【００４９】
また、シール部材５０は、リップ部５６をバネリング５８によって内輪１３に対して強制的に押圧させることにより、密封性を可及的に高めるようになっていて、オイルが軸受内部に侵入することを強力に防止することができる。
【００５０】
シール部材５１は、バネリングなどを用いておらず、単にリップ部５７の内径を内輪１４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５７を弾性的に拡径した状態で内輪１４に対して接触させるようになっている。
【００５１】
各シール部材５０，５１の弾性体５４，５５については、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。
【００５２】
また、軸受装置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。
【００５３】
なお、その他の構成は図１ないし図５の例と同一であり、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
このように構成された複列玉軸受においても、図１ないし図５の例と同様の効果が得られる。
【００５５】
さらに、グリース潤滑としたことで、オイル潤滑のようにディファレンシャルケース２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１の小型，軽量化が図れ、かつ、軸受装置はディファレンシャル装置１におけるオイル中の異物の影響を受けないため、軸受寿命が向上する。
【００５６】
グリースＧが充填される密封空間が、複列玉軸受１０ならびに単列玉軸受２５の各内外輪間に加え、複列玉軸受１０と単列玉軸受２５の間におけるフロントケース３とピニオン軸７間にも形成されており、軸受の潤滑に十分なグリースＧを充填できる。
【００５７】
なお、反ピニオンギヤ側の軸受は、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受や円すいころ軸受としてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の複列玉軸受によると、外輪部材の外径面寸法を小さくでき、小型化が図れる。また、外輪部材の外径面寸法を変えない場合、介装される大径側玉群の玉径を大きくして、負荷容量を増大でき、長寿命化ならびに耐圧痕性の向上が図れ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】図１のディファレンシャル装置のピニオン軸支持用軸受の断面図である。
【図３】図２のピニオン軸支持用軸受の拡大断面図である。
【図４】複列玉軸受の特徴を説明する断面図である。
【図５】図２のピニオン軸支持用軸受の複列玉軸受の組付け途中の状態を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例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７】図６のディファレンシャル装置のピニオン軸支持用軸受の断面図である。
【図８】図７のピニオン軸支持用軸受のシール部材の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  ディファレンシャル装置
６  ピニオンギヤ
７  ピニオン軸
１０  複列玉軸受
１１  外輪部材
１３  内輪部材
１５  大径側玉群
１６  小径側玉群
１７，１８  玉
【図１】
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【図２】
2004183745.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004183745.tif 000007
【図６】
2004183745.tif 000008
【図７】
2004183745.tif 000009
【図８】
2004183745.tif 000010