(57)【要約】車両用差動装置（Ａ）のピニオンを支持するのに非常に適した円錐ころ軸受（２６、２８）であって、クラウニングされた対向する軌道面（５２、６４）を有するコーン（４４）とカップ（４６）を備えている。コーンは、軌道面の大端部に、つば面（５８）を有するスラストつば（５４）を備えている。さらに、前記軸受はクラウニングされた側面（７０）と球面である大端部（７２）をそれぞれ有する円錐ころ（４８）を有する。前記ころ（４８）は、そのクラウニングされた側面に沿って軌道面（５２、６４）と接触し、その球状端部面に沿ってつば面と接触する。ころの長さ（Ｃ）と大端部の直径（Ｄ）の比は、１．５より小さい。軌道面（５２、６４）のクラウニングところ側面（７０）のクラウニングにより、端部逃げの総量が７００μｉｎ．／ｉｎｃｈから１５００μｉｎ．／ｉｎｃｈの間となる。側面（７０）と軌道面（５２、６４）間の接触の中心は、つば面（５８）方向に補正されている。つば面（５８）の高さは、ころ（４８）の大端部（７２）の直径の３０％〜４５％である。ころの球状大端部面（５２）の半径は、ころ頂点長さの９０％より大きい。大端部面における振れは５０μｉｎ．以下であり、各ころ（４８）の端部面（７２）とつば面（５８）間の接触の中心は０．０２から０．０４ｉｎ．の間である。これらすべてのことが、軸受自身による低トルク性要求と低摩耗性に寄与する。
2004522923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の差動装置における、軸受軸を中心とする回転を提供する円錐ころ軸受であって、前記軸受は前記軸に対して外側方向に向けられた円錐状の軌道面を備えた内輪軌道と、該内輪軌道を取り囲んでおり、且つ前記軸に対して内側方向に向けられ且つ前記内輪軌道の軌道面に向けられているとともに前記軸に対して２０°から３０°の間の角度を成している円錐状の軌道面を備えた外輪軌道と、一つの前記軌道上にあり、該軌道に対する軌道面の大端部に位置し、前記軌道面と実質的な角度を成すつば面を有するスラストつばと、前記軌道間に環状の列に配置され、それぞれが前記内輪軌道と前記外輪軌道の前記各円錐状の軌道面に沿って接触する側面と、前記スラストつばのつば面に沿って接触する大面を有する円錐ころと、を有し、前記つば面が前記軌道面によって形成される包絡面から離れる方向に、且つ、その位置している位置において、前記ころの大端部の直径の３０％以上の距離に延在していることを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項２】
各ころの前記側面が、おおよそ、頂点を軸受の軸上に有する円錐状包絡面内にあり、前記大端部面が、その中心を前記ころの軸上に有する球状包絡面内にあり、その半径が少なくとも前記ころ包絡面の頂点と前記大端部面の前記球状包絡面間の距離の少なくとも９０％であることを特徴とする請求項１に記載の軸受。
【請求項３】
前記つば面が、頂点を軸受軸上に有する円錐状包絡面内にあることを特徴とする請求項１に記載の軸受。
【請求項４】
前記各ころの大端部面が、接触の領域に沿って前記つば面に接触していて、前記接触の領域の中心が前記つば面に至る前記軌道面の包絡線から０．０４インチ以下であることを特徴とする請求項３に記載の軸受。
【請求項５】
前記軌道面又は前記ころの側面、又はそれら両方がクラウニングされ、前記ころの側面と前記軌道面との間の接触の領域の中心が前記ころの前記大端部方向へ補正されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受。
【請求項６】
前記つば面と前記ころの大端部面の算術平均粗さが４μｉｎ．を超えないことを特徴とする請求項１に記載の軸受。
【請求項７】
各ころの前記大端部面の振れが５０μｉｎ．を超えないことを特徴とする請求項１に記載の軸受。
【請求項８】
差動装置が、ハウジングと、ハウジング内部で軸受軸を規定するヘッド軸受とテール軸受と、軸受軸を中心として回転するように軸受内に実装されたピニオンシャフトと、ピニオンシャフト上且つハウジング内部のピニオンと、ハウジング内部にあってピニオンと噛み合うリングギアとを含んで構成され、ピニオンシャフトの回転がリングギアを回転させる車両の差動装置において、前記ヘッド軸受が、ピニオンシャフトに取り付けられており、且つ、前記軸から外側方向に向けられている円錐状の軌道面を備えたコーンと、前記軌道面の大端部に位置するつば面を備え、前記軌道面と実質的な角度を成すスラストつばと、前記軸方向に向けて内側方向に向けられ且つ前記コーンの軌道面に向けられているとともに前記軸に関して２０°から３０°の間の角度を成している円錐状の軌道面を備えたカップと、前記コーンとカップの間に列状に配置され、前記各円錐状の軌道面にそって接触する側面と、前記スラストつばのつば面にそって接触する大端部面を有し、さらに、長さと大端部面での半径との比率が約１．５を超えない円錐ころとを含んで構成され、前記軌道面と前記ころの側面が、軌道面の両端部で逃げができるようにクラウニングされ、前記逃げは７００μｉｎ．／ｉｎｃｈから１５００μｉｎ.／ｉｎｃｈの間であり、前記つば面が中心を前記軸上に有する円錐状包絡面内にあり、前記各ころの側面が中心を前記軸上に有する円錐状包絡面内にあり、前記各ころの大端部面が、中心を前記ころの軸上に有する球状包絡面内にあり、その半径が、前記側面によって規定される包絡面の頂点と、前記端部面の前記球状包絡線間の、前記ころの軸に沿って測定した距離の９０％より大きいことを特徴とする差動装置。
【請求項９】
前記つば面が、前記コーン軌道面によって形成される包絡面から離れる方向に向かって、前記ころの大端部の直径の３０％以上の距離に延在していることを特徴とする請求項１１に記載の差動装置。
【請求項１０】
各ころの前記大端部が、接触の領域に沿って前記つば面に接触していて、前記接触の領域の中心が前記コーン軌道面の包絡線から０．０４ｉｎ．以下であることを特徴とする請求項１１に記載の差動装置。
【請求項１１】
前記軌道面又は前記ころの側面、又はそれら両方がクラウニングされ、前記ころの側面と軌道面との間の接触の領域の中心が前記ころの前記大端部方向へ補正されていることを特徴とする請求項１１に記載の軸受。
【請求項１２】
一方における、ころの前記側面と前記コーン軌道面の間のずらした調整量と、他方における、前記ころの側面と前記カップ軌道面の間のずらした調整量の合計は、約０．０００３から０．０００２ラジアンの間であることを特徴とする請求項１４に記載の差動装置。
【請求項１３】
前記テール軸受が前記ヘッド軸受と同じ要素で構成され、且つ、それらの軸受が対向して実装され、予圧の状態に設定されることを特徴とする請求項１５に記載の差動装置。
【請求項１４】
前記つば面と前記ころの大端部面の算術平均粗さが４μｉｎ．を超えないことを特徴とする請求項１に記載の軸受。
【請求項１５】
各ころの前記大端部面の振れが５０μｉｎ．を超えないことを特徴とする請求項１に記載の軸受。
【請求項１６】
車両の差動装置において、軸受軸を中心にして回転させる円錐ころ軸受であって、該円錐ころ軸受は、前記軸から外側方向に向けられている円錐状の軌道面と、該円錐状の軌道面の大端部にスラストつばとを備えたコーンであって、前記円錐状の軌道面はクラウニングされており、且つ、頂点を前記軸上に有する円錐状包絡面内におおよそ位置しており、前記円錐状の軌道面から至る前記スラストつばは、軌道面に対して実質的な角度を成しているコーンと、前記コーンを取り囲み、さらに、前記軸方向に向けて内側方向に向き且つ前記軸に関して２０°から３０°の間の角度を成している円錐状の軌道面を備えたカップであって、該カップ軌道面はクラウニングされているとともに、およそ前記軸上で前記コーン軌道面の包絡面の頂点と大体同じ位置にある頂点を有する円錐状包絡面内にあるカップと、前記コーンとカップの間に環状の列に配置され、ころ軸と、前記軌道面に沿って接触する円錐状の側面と、前記つば面に沿って接触する大端部面をそれぞれ備えた円錐ころであって、前記側面はクラウニングされており、前記大端部面が中心を前記ころ軸上に有する球状包絡面内にあり、前記軌道面と前記各ころ側面は該側面と該軌道面の接触の領域の中心がつば面方向に補正されるようにクラウニングされている円錐ころと、を備えており、前記ころの側面と前記コーン軌道面の間のずらした調整量、及び前記ころの側面と前記カップ軌道面の間のずらした調整量の合計は、約０．０００３から０．０００２ラジアンの間であることを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項１７】
前記つば面が、頂点を軸受軸上に有する円錐状包絡面内にあることを特徴とする請求項１７に記載の軸受。
【請求項１８】
前記ころの長さと前記ころの大端部での直径との比率が約１．５を超えないことを特徴とする請求項１６に記載の軸受。
【請求項１９】
前記軌道面と前記ころの側面が、前記軌道面の両端部で逃げができるようにクラウニングされ、前記逃げは７００μｉｎ．／ｉｎｃｈから１５００μｉｎ．／ｉｎｃｈの間であることを特徴とする請求項１６に記載の軸受。
【請求項２０】
前記つば面と前記ころの大端部面の算術平均粗さが４μｉｎ．を超えないことを特徴とする請求項１６に記載の軸受。
【請求項２１】
前記カップ軌道面が、内側方向に前記軸方向に向けられ且つ前記コーンの軌道面に向けられているとともに前記軸に対して２０°から３０°の間の角度を成していて、前記スラストつばのつば面が、当該スラストつばが位置している前記軌道面によって形成される包絡面から離れる方向に向かって、且つ、前記ころの大端部の直径の３０％以上の距離に延在していることを特徴とする請求項１６に記載の軸受。
【請求項２２】
各ころの前記大端部面が、接触の領域に沿って前記つば面に接触していて、前記接触の領域の中心が前記つば面に至る前記軌道面の包絡面から０．０４インチ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の軸受。
【請求項２３】
各ころの前記大端部面の振れが５０μｉｎ．を超えないことを特徴とする請求項１６に記載の軸受。
【請求項２４】
各ころの側面が頂点を前記軸受軸上に有する円錐状包絡面内におおよそ位置し、前記大端部面が球状包絡面内にあり、その球状包絡面の半径が、前記ころ包絡面の頂点と前記大端部面の前記球状包絡面間の距離の少なくとも９０％であることを特徴とする請求項１６に記載の軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、一般的に円錐ころ軸受に関し、より詳細には、低磨耗性かつ出力低損失性の円錐ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
車両の差動装置の歯車装置は、騒音と磨耗を最小限に保つために非常に正確に駆動しなければならない。典型的には、そのような歯車装置は、差動装置のハウジング内で共に回転するリングギアとピニオンを含んでなっている。ピニオンは、リングギアと噛み合うことで、ドライブシャフトからリングギアへとトルクを伝え、そして次にリングギアは、前記ハウジングから延在しているアクスルシャフトへとトルクを伝える。両歯車はらせん状の歯を持っている。すなわち、それらはハイポイドギアである。
【０００３】
ピニオンは非常に安定に回転しなければならない、言い換えれば、決まった一定の軸位置で、固定された軸の周りを回転しなければならない。この目的のために、ピニオンは、差動装置のハウジング内に対向して予圧の状態で実装されて取り付けられた一対の円錐ころ軸受中で回転するシャフト上に支持される。この配置は、−少なくとも最初は−、必要とされる安定性を与えるが、最近用いられている円錐ころ軸受は、軸受自身中での摩擦や、潤滑剤の掻き乱しを克服するために、ある程度のトルクを必要としている。このトルクは出力を消費する。その上、やがて軸受は磨耗し、それにより安定性を損なうので、ピニオンはリングギアと最も効率的に噛み合う位置から移動してしまう。
【０００４】
いくつかの要因が、円錐ころ軸受により要求されるこのトルクと、軸受が受ける磨耗に対して影響を与える。例えば、ころは、予圧の下、軌道面上に対して小角度をもって軌道面間にしっかりとはめられているが、そのために軸受の摩擦が増加し、それに伴い磨耗も増加する。ころの長さがその幅に比べて長い場合、軌道面とのその長い接触ラインは、ころを軌道面から離している潤滑性膜の重大な掻き乱しを引き起こしてしまう。そしてこのことはトルクを要する。典型的には、ころは、過度な端部負荷を避けるために、わずかにクラウニングが施されている。しかし、それでも、端部間でそのクラウニングが相当の程度減少すると、そこで接触のラインに沿って掻き乱しが起きてしまう。
【０００５】
典型的な円錐ころ軸受は、内輪軌道又はコーン上の軌道面の大径端部において軌道スラストつばを備えている。このつばは、ころが軌道面をせり上って放出されてしまうのを、防止している。通常、つばの高さはころの大径端部における直径の約２０％である。このことにより、接触力は比較的狭い領域に集中し、磨耗は加速される。つばところの端部の表面仕上げが雑であると粗面が残り、この粗面によって潤滑剤によって形成される保護膜が突き破られ、より大きな摩擦が生み出される。ころの大端部表面は、望ましい接触領域を得るためにわずかにＲ面状である。しかし、クラウニングがあまりに顕著であると、それによって、ころとつばの間の軸力はあまりに小さい領域にさらに集中してしまう。ころの大端部表面での振れ（runout）が顕著になると、その端部面とスラストつばとの間の油膜が不安定になり、より大きなトルクの原因となる。
【０００６】
典型的には、ころ端部面は、コーン軌道面の大端部から比較的離れたスラストつばに接触している。そしてこのことによって、その接触点と軌道面との間に比較的大きなモーメントアームが生じている。この大きなモーメントアームによって、ころを軸周りに回転させるのに比較的大きなトルクが必要となり、これが、軸受のコーンを回転させるのに必要とされるトルクに形を変える。最終的に、ころ上のクラウニングによって、典型的な軸受は、通常、ころと軌道面の間の接触の中心を、ころの端部間の途中に有する。そのため、比較的大きなモーメントアームは、ころの大端部の接触点と軌道面に沿った接触の中心点との間に存在する。このモーメントアームに沿って作用する接触力は、ころを傾ける傾向があり、そのことにより、軸受中でのトルクが増大する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、対向した軌道面を備えた軌道と、一方の軌道上の軌道面の大端部につば面を有するスラストつばと、軌道間に位置し、軌道面に沿って接触する位置となる側面と、つば面に沿って接触する位置となる大端部面を有する円錐ころと、を有する円錐ころ軸受に関する。前記軌道面、前記つば面、前記ころの側面及び大端部面のすべては、ころ自体と同様に、軸受が、その内部にある流体力学的な油膜の掻き乱れを最小限に減らし、ほとんどトルクを必要とせず、また、最小限の磨耗しか起こさないように設計されている。本発明はまた、このような軸受で支持されたピニオンを有する車両用差動装置に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照すると、車両用の差動装置Ａ（図１）は、その内部でピニオンシャフト４と２本のアクスルシャフト６が回転するハウジング２を含んでなっている。前者は軸Ｘ周りに、後者は、軸Ｘに対して横切って延在し且つその上方にある軸Ｙ周りに回転する。
【０００９】
ピニオンシャフト４はピニオン１０を支持しており、このピニオン１０は、クロスシャフト１６が貫通して延在するキャリア１４上のリングギア１２と噛み合う。クロスシャフト１６はベベルギア１８を支持しており、このベベルギア１８は、アクスルシャフト６上にあるもう一つのベベルギア２０に噛み合う。そのため、リングギア１２とそのキャリア１４が回転すると、側方のシャフト６が回る。キャリア１４は、ハウジング２に直接配置され大端部が互いに突き出る方向に向かい合うように取付けられている２つの円錐ころ軸受２４上で回転する。
【００１０】
一方、ピニオンシャフト４は、ハウジング２に間接配置されて小端部が互いに突き出る方向に向かい合うように取付けられている円錐ころ軸受２６と２８の中で回転する。軸受２６はピニオン１０に最も近いヘッドポジションを占め、一方、軸受２８はピニオン１０からより離れたテールポジションを占める。２つの軸受２６と２８は、ピニオンシャフト４の周りにぴったりと取り付けられており、さらにハウジング２にもぴったりと取り付けられており、その上、予圧状態に設定されている。結果的に、軸Ｘはハウジング２に対して固定され、ピニオン１０は、シャフト４と共に軸Ｘ周りに回転可能でありながら、ハウジング２に対して半径方向にも、軸方向にも動かないようになっている。
【００１１】
実際、ハウジング２は座ぐり３０を有している（図１）一方で、ピニオンシャフト４は、ピニオン１０の背後に隣接する部分に軸受座３２を有している。ヘッド軸受２６は、座ぐり３０内と受座３２の周囲にはめ合わされている。また、ハウジング２は、ハウジング２の外部へと開いている座ぐり３４を有し、シャフト４は、その座ぐり３４に位置する他の軸受座３６を有している。テール軸受２８は座ぐり３４内と軸受座３６の周囲にはめ合わされている。ピニオンシャフト１０は、ハウジング２から突き出ていて、そこでシャフト４の端部にねじ込まれているナット４０によってそのシャフト４上に保持されているユニバーサルジョイント３８と嵌合している。軸受座３０はピニオン１０に通じており、一方、受座３４はユニバーサルジョイント３８の端部に通じている。テール軸受２８の外側に、ハウジング２には、ユニバーサルジョイント４０の周囲の動的液体バリアを確保するシール４２が嵌合されている。
【００１２】
ヘッド軸受２６は（図２）、軸受座３２に締まりばめではめ合わされたコーン４４を含んでおり、且つ、そのコーン４４を取り囲んでいる。さらに、軸受２６は、コーン４４とカップ４６の間に一列に配列された円錐ころ４８と、コーン４４とカップ４６との間に取り付けられていて、隣接するころ４８間の適切な間隔を維持するためにころ４８を受ける保持器５０とを備えている。コーン４４は、軸受２６の内輪軌道を構成しており、一方、カップ４６は外輪軌道４６を構成している。
【００１３】
ここでコーン４４に着目すると、コーン４４は（図２）、軸Ｘに対して外側に向けられている円錐状の軌道面５２を備えている。加えて、コーン４４は、円錐状の軌道面５２の大端部にスラストつば５４と、小端部に保持つば５６を有する。スラストつば５４は、軌道面５２の大端部に沿うつば面５８と、その反対方向に背面６０を有する。実際、コーン４４は、その背面６０に沿ってピニオン１０の後背部に接するか、ピニオン１０の後背部に接触しているシムに接している。加えて、コーン４４は、スラストつば５４の基部に、軌道面５２の大端部とつば面５８を分ける逃げ溝６２を有する。一般的には、円錐状の軌道面５２は、頂点を軸Ｘ上に有する円錐状の包絡面内にある。実際には、軌道面５２はわずかにクラウニングされており、円錐状の包絡面は、クラウニングされた軌道面５２（図３）を通り抜ける平均を表す。また、つば面５８も頂点を軸Ｘ上に有する円錐状の包絡面内にあるが、つば面５８の頂角は軌道面５２の頂角に比べかなり大きい。背面６０は軸Ｘに垂直な一平面内にある。
【００１４】
カップ４６は、該カップの端部間に延在し、内側に軸Ｘ方向に向けて、且つコーン４４の軌道面５２に向けて内側方向に面している円錐状の軌道面６４を有する。軌道面６４の小端部に、カップ４６は背面６６を有しており、この背面はハウジング２内で座ぐり３０の端部の段部に当接する。一般的には、軌道面６４は、頂点を軸Ｘ上に有する円錐状の包絡面内にある。実際、２つの軌道面５２と６４についての包絡面の頂角は軸Ｘ上で一致する。コーン軌道面５２と同じように、カップ軌道面６４はわずかにクラウニングされているため、その軌道面に対する包絡面は実際には平均である（図３）。カップ軌道面６４−又はより正確には軌道面６４に対する包絡面−は、軸Ｘと角度θをなす。カップ４６の背面６６は、軸Ｘに垂直な一平面内にある。
【００１５】
円錐ころ４８は、コーン４４とカップ４６の間に環状の列に配置されている（図２）。各ころ４８は円錐状の側面７０（図３）と大径端部面７２とを有し、その側面に沿って該ころ４８がコーン４４及びカップ４６のそれぞれの軌道面５２及び６４と接触し、その大径端部面に沿って前記ころ４８がスラストつば５４のつば面５８に接触する。円錐状の側面７０はクラウニングされている。しかし、クラウニングされた表面の平均面は、軸Ｘ上に頂点を有する円錐状の包絡面を形成し、その包絡面の頂点は、軌道面５２と軌道面６４により形成される各包絡面の頂点とほぼ同じ位置にある（図３）。これによって、ころ４８は頂点に合わせて配置されるので、ころが、個々の中心軸Ｚを中心にして回転しながら軌道面５２と６４に沿って転動するときに、純粋な転がり接触が、ころ４８の側面７０と軌道面５２及び６４との間に存在する。すなわち、この転がり接触はスピンを伴わない。個々のころ４８の大端部面７２は、中心をころ４８の軸Ｚ上に有する球面の一部を形成する。
【００１６】
テール軸受２８は、ヘッド軸受２６と同じ構成部品を有するが、ピニオン１０から離れて位置しており、より小さい荷重しか支持しないため、ヘッド軸受２６ほど大きくなくて良い。テール軸受２８のカップ４６は、ハウジング２の座ぐり３０内に、締まりばめではめ合わされていて、その背面６６は座ぐり３０の端部の段部に当接している（図１）。テール軸受２８のコーン４４は、ピニオンシャフト４上の軸受座３６を覆うように締まりばめではめ合わされていて、その背面６０は、ユニバーサルジョイント３８の端部に当接して支えている。ユニバーサルジョイント３８をピニオンシャフト４に取り付けているナット４０は、シャフト４上でジョイント３８の軸方向の位置を制御しており、それによって、２つの軸受２６と２８の設定を制御している。ナット４０は、軸受２６と２８に予圧がかかるまで締める。このことにより、軸受２６と２８は軸方向又は半径方向のクリアランス無しで作動する。
【００１７】
軸受２６と２８は、もちろん、ピニオンシャフト４の端部のピニオン１０を定まった軸方向及び半径方向の位置に保持しながら、ピニオンシャフト４を最小限の摩擦抵抗で回転可能にしている。リングギア１２と噛み合っているピニオン１０は、リングギア１２を回転させ、次にリングギア１２はアクスルシャフト６を回転させて車両を動かす。２つの軸受２６と２８は、ハウジング２に、例えばユニバーサルジョイント４０に連結しているドライブシャフトの重量などによりピニオンシャフトに加えられる半径方向荷重を伝える。それらはまた、軸方向荷重も伝える。これらの荷重は、主として、ピニオン１２とリングギア１２の係合している歯のラセン形状により発現する。ピニオン１０が車両を前進させる方向に回転している場合、前記係合している歯は、前記ピニオンを２つの軸受２６と２８の方向へと動かそうとする。しかし、ヘッド軸受２６が、ピニオン１０の軸方向への移動に抵抗し、ピニオン１０をリングギア１２と適切に噛み合うように維持する。一方、ピニオン１０が逆方向に回転する場合、テール軸受２８は前記ピニオンがハウジング２内へさらに動いてしまう傾向に抵抗する。
【００１８】
ヘッド軸受２６は、その外観において、いく分、従来の設計の単列円錐ころ軸受に似ている。しかし、違いがあり、この違いにより、軸受２６は、より少ないトルクで且つより少ない磨耗量で駆動することが可能となっている。結果として、軸受２６は、同等のサイズの従来の単列円錐ころ軸受と比べて、より少ない出力しか消費せず、また、非常に長い寿命を有している。
【００１９】
まず第一に、カップ４６に対する円錐状の軌道面６４の角度θはかなり大きく（図２）、２０度から３０度の範囲である。角度が大きくなると、実効軸受広がり （effective bearing spread） が、軸受の幾何学的広がり（spread） と従来の軸受の実効広がり（effective spread）を超えて増加し、この実効広がり（effective spread）における増加は、シャフト４の安定性を増す。カップ軌道面６４の角度が大きくなると、軌道面６４はシャフト４上にかかるスラスト荷重に対しより良く耐えることができるような配置になる。また、ピニオン１０は、そのらせん状の歯によって、スラスト荷重をシャフト４上に及ぼす。このスラスト荷重は、車両が前進するとき、ヘッド軸受２６の方向に向けられ、そのヘッド軸受２６により阻止される。
【００２０】
カップ軌道面の角度θが小さいと、軌道面にはスラスト荷重が強い力となって加わるが、反対に、カップ軌道面６４の角度θが大きいと、軌道面力は小さくなる。このことにより、ころの側面７０と軌道面５２、６４の間でのより短いラインでの接触が可能となり、また、出力損失が少なくてすむ。このことに関して、短い接触ラインを有するころ４８は、ほとんど動的油膜を乱さない。油膜を乱したり、かき乱すことは、出力を必要とするものである。軌道面５２と６４にかかる力が減少することにより、磨耗も減少する。
【００２１】
加えて、軸受２６は、低いＬ／Ｄ比を有する、すなわち、任意のころ４８の長さＬと、そのころ４８の大端部の直径Ｄの比が低い（図２）。典型的なヘッド軸受では、Ｌ／Ｄ比は２．０よりも大きいが、軸受２６ではＬ／Ｄ比は１．５から１．２の間である。また、長さが短いので、ころ４８は動的油膜をほとんど掻き乱さない。この短い長さにより、任意のころ４８の側面７０に沿った直径は大きくなり、このことにより、ころ側面７０と軌道面５２、６４の間の力はより大きな面積にわたって分散する。言い換えれば、このことにより、ころ４８と軌道面５２、６４の間の接触ラインの幅は広くなるので、接触圧力は少なくなる。Ｌ／Ｄ比が小さいので、軸受２６は、破片粒子をより排除できる。
【００２２】
従来の軸受に比べると、軸受２６は、コーン４２とカップ４４に高度に輪郭形成された軌道面５２と６４を有し、ころ４８の側面７０に対しても同じことが当てはまる（図３）。要するに、軌道面５２、６４ところ側面７０はクラウニングされている。従来の円錐ころ軸受が、ころの端部で圧力を最小限化する様に輪郭形成された軌道面ところ側面を有することは確かであるが、しかし、その輪郭形成では接触長さ１インチあたりの逃げで４０μｉｎ．よりも小さかった。軸受２６において、各ころ４８の両端部で、接触１インチあたりの逃げは７００μｉｎ．から１５００μｉｎ．になる。このことは、軽荷重時に軸受２６の剛性を減らすが、また、軽荷重時にころ４８が油膜を疵つけたり掻き乱すことを減らす。なぜなら、端部に近いころ側面７０は、動的油膜を過度に掻き乱すのを妨げるのに十分なだけ軌道面５２と６４から離れており、それらの領域では膜は断裂されないからである。しかし、より重い荷重（これは普通は過渡的である）は、クラウニングの作用を減じ、軸受２６をより安定にする。
【００２３】
さらに従来の軸受と比べると、コーン４２上の軸受２６は、つば面５８を備えた比較的高いスラストつば５４を有し、これは、摩耗し始める部分であるつば面５８が従来の軸受の対応する構成要素よりも大きな面積を有する。従来の軸受において、つばの高さは任意のころの大端部の直径の約２０％である。軸受２６においては、つば５４の高さＨは、任意のころ４８の大端部の直径Ｄの３０％から４５％になる（図２）。同様のことが、スラストつば５４のつば面についても当てはまり、大体、任意のころ４８の大端部の直径Ｄの３０％から４５％になる。つば面５８の大きな面積の結果、任意のころ４８の端部面７２は、大きな面積にわたってつば面５８に接触し、このことにより、磨耗が減少する。そのため、ピニオン１０の軸方向の位置は、より長い期間にわたって同じ位置にとどまる。また、ピニオン１０はより長い期間にわたってリングギア１２と適切に噛み合う。
【００２４】
軸受の接触表面の大きな粗さにより、動的油膜は突き破られるので、表面仕上げは低い平均粗さとなっていなければならない。このことは、それらの面間の接触が摺動と回転で特徴付けられる、つば側面５８ところ４８の大端部面７２との接触にも当てはまる。面５８と面７２に大きな粗さがあると金属−金属接触が起こり、これは低速でのトルクを増大させ、同時に温度を上昇させる。軸受２６では、つば面５８ところ４８の端部面７２の算術平均粗さが４μｉｎ．以下である。この小さい表面粗さにより、つば面に沿った動的油膜は維持され、トルクが軽減される。
【００２５】
特別な高さのつば高さとそのことによる増大した表面領域を最大限に利用するために、任意のころ４８の大端部面７２がある球面の半径は、その球面から、ころ４８の側面７０についての包絡面により形成される頂角までの、ころの軸Ｚに沿って測定した距離の９０％より大きいことが望ましい。典型的な円錐ころ軸受では、任意のころの大端部面半径は、頂点長さの８５％から９０％にある。各ころ４８の大端部面７２の半径を大きくしたことによって、大端部面７２と円錐状つば面５８の接触の面積が増大し、そしてこのことが低速でのトルクと高温を減少させる。ころ４８は、その大端部面７２において円錐状つば面５８と、長軸が円周方向に延びた、いく分楕円形状の領域に沿って接触する（図４）。
【００２６】
ころ４８の大端部面７２での振れを減らすことによって、動的油膜はより安定になり、大端部面７２とつば面５８との間に起こる金属−金属接触は起こりにくくなる。任意のころ４８の端部面７２での振れにより、端部面７２でのふらつきが生じ、振れの高位点では油膜を突き破ってしまい、端部面７２はつば面５８と接触してしまう。ころ４８の大端部面７２でのこの振れは、５０μｉｎ．を超えないことが好ましい。
【００２７】
典型的には、ピニオンシャフトを支持するヘッド軸受のころは、コーン軌道面とつば面の約０．０４μｉｎ．から０．０６μｉｎ．上方で、つば面に接触している。これにより、接触の楕円領域とコーン軌道面との間に、比較的大きなモーメントアームが発生し、ころは軌道面に沿って転動する時に、そのかなり長いモーメントアームを通って作用している、つば面に沿って摩擦により生じるトルクに打ち勝たねばならない。このトルクは、出力を消費し、このことは温度を上昇させる。軸受２６のコーン４２では、任意のころ４８の大端部面７２と円錐状つば面５８間の接触の楕円領域の中心は、コーン軌道面５２と円錐状つば面５８の各包絡線の交差する点を超えて、半径方向に０．０２ｉｎ．から０．０４ｉｎ．の間の距離Ｃにある（図４）。これにより、つば面５８に沿って摩擦に逆らって、ころ４８を回転させるのに必要なトルクが減り、そのため、軸受２６を回転させるのに必要なトルクが減る。
【００２８】
円錐ころ軸受において、ころとつば面間の摩擦接触により、ころにトルクが加わるだけでなく、軌道面間でころが傾けられる傾向がある。ここで、他のモーメントアーム−ころの大端部面と、ころところがそれに沿って転動する軌道面間の接触の領域の中心との間のモーメントアーム−を考慮する。このモーメントの結果、ころはその軸を中心に蝶つがい状に僅かに摺動運動する、または言い換えれば、傾く。このことにより軸受のトルクを増加させる傾向がある。典型的には、わずかにクラウニングされたころとわずかにクラウニングされた軌道面間の接触の中心は、一般的に、ころの端部間の中間にある。軸受２６において、任意のころ４８の側面７０と軌道面５２、６４の接触の中心は、ころ４８の大端部面７２方向へ補正されている。これにより、より小さいモーメントアームとなり、この小さいモーメントアームによっては、軌道面５２と６４間で、ころ４８は傾けられる程度は少ない。接触の中心は、コーン軌道面をカップ軌道面に対して故意にずらして調整することで補正される。このずらした調整は０．０００３から０．０００２ラジアンであることが望ましい。
【００２９】
好ましくは、テール軸受２８も同様に、前述の特性、つまりヘッド軸受２６を従来の軸受と区別しているような特性を有する。
【００３０】
スラストつばは、コーン４４上のコーン軌道面５２の大端部にある代わりに、カップ４６上にあってもよく、又は、少なくともカップ軌道面６４の大端部にカップ４６に当接して設けられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によって構成され且つこれを具現化している、軸受上に実装されたピニオンシャフトを有する車両用差動装置の断面図。
【図２】ヘッドポジションにある軸受の拡大断面図。
【図３】接触面の輪郭内を強調して示してある軸受の断面図。
【図４】図３中の線４−４に沿った部分断面図であって、ころと、スラストつば面の接触している領域を隠れ線で示してある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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