(57)【要約】      （修正有）【課題】ピニオンギヤ側の転がり軸受の回転トルクの低減と負荷容量の確保とを両立できる構造を実現する。【解決手段】ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として、従来の単列の円すいころ軸受に代えて、単列の玉軸受１２を使用する。これと共に、この玉軸受１２を構成する内輪軌道１５を、ピニオン軸３ｂの外周面に直接形成する事により、この内輪軌道１５の最小径部の直径ＤAを、反ピニオンギヤ側の単列円すいころ軸受４ｄを構成する内輪軌道１７の最小径部の直径ＤBよりも小さく（ＤA＜ＤB）する。そして、その分だけ、前記玉軸受１２を構成する各玉１６、１６の直径ｄを大きくする。この様な構成を採用する事により、転がり軸受の回転トルクの低減と負荷容量の確保とを両立できる。【選択図】図１
2012092855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部にピニオンギヤを設けたピニオン軸をハウジングの内側に、軸方向に離隔して設けた１対の転がり軸受によって、回転自在に、且つ、両方向のアキシアル荷重を支承可能に支持して成るピニオン軸の回転支持装置に於いて、前記両転がり軸受のうち、ピニオンギヤ側の転がり軸受が、ピニオンギヤ側から反ピニオンギヤ側に向かって前記ピニオン軸に作用するアキシアル荷重を支承可能な単列玉軸受であり、この単列玉軸受を構成する内輪軌道が前記ピニオン軸の外周面に直接形成されていると共に、この内輪軌道の最小径部の直径が、前記反ピニオンギヤ側の転がり軸受を構成する、前記ピニオン軸に外嵌固定した内輪の外周面に形成した内輪軌道の最小径部の直径よりも小さい事を特徴とするピニオン軸の回転支持装置。
【請求項２】
一端部にピニオンギヤを設けたピニオン軸をハウジングの内側に、軸方向に離隔して設けた１対の転がり軸受によって、回転自在に、且つ、両方向のアキシアル荷重を支承可能に支持して成るピニオン軸の回転支持装置に於いて、前記両転がり軸受のうち、ピニオンギヤ側の転がり軸受が、ピニオンギヤ側から反ピニオンギヤ側に向かって前記ピニオン軸に作用するアキシアル荷重を支承可能なタンデム型の複列アンギュラ玉軸受であり、このタンデム型の複列アンギュラ玉軸受を構成する複列の内輪軌道が前記ピニオン軸の外周面に直接形成されている事を特徴とするピニオン軸の回転支持装置。
【請求項３】
一端部にピニオンギヤを設けたピニオン軸をハウジングの内側に、軸方向に離隔して設けた１対の転がり軸受によって、回転自在に、且つ、両方向のアキシアル荷重を支承可能に支持して成るピニオン軸の回転支持装置に於いて、前記両転がり軸受のうち、ピニオンギヤ側の転がり軸受が、ピニオンギヤ側から反ピニオンギヤ側に向かって前記ピニオン軸に作用するアキシアル荷重を支承可能な単列円すいころ軸受であり、この単列円すいころ軸受を構成する内輪軌道が前記ピニオン軸の外周面に直接形成されている事を特徴とするピニオン軸の回転支持装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のピニオン軸の回転支持装置の前記ピニオン軸において、少なくとも前記ピニオン軸のうち、外周面に直接形成された軌道部分が、高周波焼き入れにより熱処理されていることを特徴とするピニオン軸の回転支持装置。
【請求項５】
前記ハウジングと前記外輪は一体に形成されており、外輪は内周に複数列の軌道を有する一体型の外輪であり、外輪の外周には、外輪を固定するためのフランジが外輪と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の回転支持装置。
【請求項６】
少なくとも外輪の軌道部分が、高周波焼入れにより熱処理されていることを特徴とする請求項５に記載の回転支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車のデファレンシャル装置や四輪駆動車のトランスファー装置を構成するピニオン軸の回転支持装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のデファレンシャル装置や四輪駆動車のトランスファー装置は、通常、一端部にピニオンギヤを設けたピニオン軸を備えており、このピニオン軸をハウジングの内側に、軸方向に離隔して設けた１対の転がり軸受によって、回転自在に、且つ、両方向のアキシアル荷重を支承可能に支持する構造を有している。
【０００３】
図１３は、この様な構造を有するデファレンシャル装置の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。このデファレンシャル装置は、自動車の動力伝達系の途中に設けてプロペラシャフトの回転を減速すると同時に回転方向を直角に変換する為のもので、ハウジングであるケース１の内側の前寄り（「前後方向」は車両の進行方向によるもので、各図の右側が「前」、左側が「後」）部分に１対の環状壁２ａ、２ｂを、前後方向に離隔して設けている。これら両環状壁２ａ、２ｂの内側にはピニオン軸３を、１対の単列円すいころ軸受４ａ、４ｂによって、回転自在に、且つ、両方向のアキシアル荷重を支承可能に支持している。これら両単列円すいころ軸受４ａ、４ｂは、前記両環状壁２ａ、２ｂに内嵌した外輪５ａ、５ｂと、前記ピニオン軸３に外嵌した内輪６ａ、６ｂとの間に、複数個の円すいころ７ａ、７ｂを転動自在に設けて成る。これら両単列円すいころ軸受４ａ、４ｂは、接触角の向きを互いに逆にして（背面組み合わせ型の接触角を付与して）設置する事により、前記ピニオン軸３に加わる両方向のアキシアル荷重を支承可能としている。
【０００４】
又、このピニオン軸３の前端部には、環状体８を固定している。この環状体８の前端部を構成する結合フランジ９は、前記ケース１の前端開口部から外部に突出した部分に配置している。この結合フランジ９には、図示しないプロペラシャフトの後端部を連結自在である。又、前記ピニオン軸３の後端部には、ピニオンギヤ１０を固設しており、このピニオンギヤ１０とリングギヤ１１とを互いに噛合させている。このリングギヤ１１は、前記ケース１の内側の後部に、回転のみ自在に支持している。
【０００５】
次に、図１４は、特許文献２に記載されたトランスファー装置の一部を示している。このトランスファー装置は、四輪駆動車に搭載して、トランスミッションの出力を前後輪に分配する為のものであり、ハウジングであるケース１ａの内側にピニオン軸３ａを、１対の単列円すいころ軸受４ｃ、４ｄによって、回転自在に、且つ、両方向のアキシアル荷重を支承可能に支持している。これら両単列円すいころ軸受４ｃ、４ｄは、前記ケース１ａに内嵌した外輪５ｃ、５ｄと、前記ピニオン軸３ａに外嵌した内輪６ｃ、６ｄとの間に、複数個の円すいころ７ｃ、７ｄを転動自在に設けて成る。これら両単列円すいころ軸受４ｃ、４ｄは、接触角の向きを互いに逆にして（背面組み合わせ型の接触角を付与して）設置する事により、前記ピニオン軸３ａに加わる両方向のアキシアル荷重を支承可能としている。
【０００６】
又、このピニオン軸３ａの後端部には、環状体８ａを固定している。この環状体８ａの後端部を構成する結合フランジ９ａは、前記ケース１ａの後端開口部から外部に突出した部分に配置している。この結合フランジ９ａには、図示しないプロペラシャフトの前端部を連結自在である。又、前記ピニオン軸３ａの前端部には、ピニオンギヤ１０ａを固設しており、このピニオンギヤ１０ａとリングギヤ１１ａとを互いに噛合させている。このリングギヤ１１ａは、前記ケース１ａの内側に、回転のみ自在に支持している。
【０００７】
ところで、近年、自動車の省燃費化に対する要求が強くなっており、上述の様なデファレンシャル装置やトランスファー装置を構成する、ピニオン軸の回転支持装置に組み込む１対の転がり軸受に関しても、動力の伝達ロスを低く抑えるべく、回転トルクをより小さくする事が要求される様になっている。ところが、上述した各従来構造の場合には、当該回転トルクが必ずしも十分に小さいとは言えなかった。
【０００８】
即ち、上述した各従来構造の場合には、ピニオン軸の回転支持装置に組み込む１対の転がり軸受として、それぞれ単列円すいころ軸受４ａ、４ｂ（４ｃ、４ｄ）を使用している。これら両単列円すいころ軸受４ａ、４ｂ（４ｃ、４ｄ）は、外輪５ａ、５ｂ（５ｃ、５ｄ）及び内輪６ａ、６ｂ（６ｃ、６ｄ）と各円すいころ７ａ、７ｂ（７ｃ、７ｄ）とが転がり接触する事に加え、内輪６ａ、６ｂ（６ｃ、６ｄ）の外周面の大径側端部に存在する鍔部３４、３４と各円すいころ７ａ、７ｂ（７ｃ、７ｄ）の頭部（大径側端面）とが、常に滑り接触する為、回転時の損失トルクが大きい。特に、ピニオンギヤ１０（１０ａ）側の単列円すいころ軸受４ａ（４ｃ）は、反ピニオンギヤ１０（１０ａ）側の単列円すいころ軸受４ｂ（４ｄ）に比べて、支承するアキシアル荷重が大きい為、回転時の損失トルクも、反ピニオンギヤ１０（１０ａ）側の単列円すいころ軸受４ｂ（４ｄ）に比べて大きくなる。
【０００９】
この場合に、ピニオンギヤ１０（１０ａ）側の転がり軸受として、前記単列円すいころ軸受４ａ（４ｃ）の代わりに玉軸受を使用すれば、回転トルクを低減する事ができる。しかしながら、設置スペースに制約がある為、当該玉軸受を構成する各玉（転動体）の直径を余り大きくする事ができず、各玉の数も十分に多くする事は難しい為、結果として、ピニオンギヤ１０（１０ａ）側の転がり軸受の負荷容量が減少し、軸受寿命が低下する事が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−４８８０５号公報
【特許文献２】特開平１０−２２０４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明のピニオン軸の回転支持装置は、上述の様な事情に鑑み、ピニオンギヤ側の転がり軸受の回転トルクの低減と負荷容量の確保とを両立できる構造を実現すべく、発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のピニオン軸の回転支持装置は何れも、自動車のデファレンシャル装置や四輪駆動車のトランスファー装置を構成する為に使用可能なもので、一端部にピニオンギヤを設けたピニオン軸をハウジングの内側に、軸方向に離隔して設けた１対の転がり軸受によって、回転自在に、且つ、両方向のアキシアル荷重を支承可能に支持して成る。
【００１３】
特に、請求項１に記載したピニオン軸の回転支持装置に於いては、前記両転がり軸受のうち、ピニオンギヤ側の転がり軸受が、ピニオンギヤ側から反ピニオンギヤ側に向かって前記ピニオン軸に作用するアキシアル荷重を支承可能な単列玉軸受（例えば、単列深溝玉軸受や単列アンギュラ玉軸受）であり、この単列玉軸受を構成する内輪軌道が前記ピニオン軸の外周面に直接形成されていると共に、この内輪軌道の最小径部の直径が、前記反ピニオンギヤ側の転がり軸受を構成する、前記ピニオン軸に外嵌固定した内輪の外周面に形成した内輪軌道の最小径部の直径よりも小さい。
【００１４】
又、請求項２に記載したピニオン軸の回転支持装置に於いては、前記両転がり軸受のうち、ピニオンギヤ側の転がり軸受が、ピニオンギヤ側から反ピニオンギヤ側に向かって前記ピニオン軸に作用するアキシアル荷重を支承可能なタンデム型の複列アンギュラ玉軸受｛ピニオンギヤ側の玉列のピッチ円直径（及び軌道径）が反ピニオンギヤ側の玉列のピッチ円直径（及び軌道径）よりも大きくなっており、且つ、両列の接触角の向きが等しくなっている複列アンギュラ玉軸受｝であり、このタンデム型の複列アンギュラ玉軸受を構成する複列の内輪軌道が前記ピニオン軸の外周面に直接形成されている。
【００１５】
又、請求項３に記載したピニオン軸の回転支持装置に於いては、前記両転がり軸受のうち、ピニオンギヤ側の転がり軸受が、ピニオンギヤ側から反ピニオンギヤ側に向かって前記ピニオン軸に作用するアキシアル荷重を支承可能な単列円すいころ軸受であり、この単列円すいころ軸受を構成する内輪軌道が前記ピニオン軸の外周面に直接形成されている。
【００１６】
又、請求項４に記載したピニオン軸の回転支持装置に於いては、前記ころがり軸受を構成する内輪軌道が前記ピニオン軸の外周面に直接形成されているピニオン軸において、少なくとも転がり軸受の内輪軌道が形成された部分が高周波焼き入れにより熱処理されている。
【００１７】
又、請求項５に記載したピニオン軸の回転支持装置に於いては、前記ころがり軸受を構成する外輪はハウジングの機能を兼ね備えるものであり、内周に複数列の軌道を有する一体型の外輪であって、外輪の外周には、ハウジングの内側に外輪を固定するためのフランジが外輪と一体的に形成されている。
【００１８】
又、請求項６に記載したピニオン軸の回転支持装置に於いては、少なくとも外輪の軌道部分が、高周波焼入れにより熱処理されている。
【発明の効果】
【００１９】
上述の様に構成する本発明のピニオン軸の回転支持装置のうち、請求項１に記載したものの場合には、ピニオンギヤ側の転がり軸受として、従来の単列円すいころ軸受の代わりに、単列玉軸受を使用している為、回転トルクを低減できる。又、この単列玉軸受は、内輪軌道をピニオン軸の外周面に直接形成すると共に、この内輪軌道の最小径部の直径を、反ピニオンギヤ側の転がり軸受を構成する、ピニオン軸に外嵌固定した内輪の外周面に形成した内輪軌道の最小径部の直径よりも小さくしている為、その分だけ各玉の直径を大きくする事ができ、延いては負荷容量を増やせる。この結果、この単列玉軸受の寿命を、従来の単列円すいころ軸受の寿命と同程度に近づける事ができる。即ち、請求項１に記載した構造によれば、ピニオンギヤ側の転がり軸受に関して、従来の単列円すいころ軸受と同程度の寿命を保持したまま、この従来の単列円すいころ軸受よりも低い回転トルクを実現する事が可能となる。又、ピニオンギヤ側の転がり軸受として使用する単列玉軸受が、ピニオン軸と別体の内輪を有していない分、回転支持装置の組み立てを容易に行える。
【００２０】
尚、前記単列深溝玉軸受として、内輪軌道を、ピニオン軸に外嵌固定した別体の内輪の外周面に形成する構造を採用すると、この内輪軌道の最小径部の小径化を図った場合に、この内輪のうちこの最小径部に対応する部分が薄肉化して、当該部分の強度（耐久性）を確保する事が難しくなると言った不具合が生じる。これに対し、本例の場合には、前記単列深溝玉軸受の内輪軌道を、前記ピニオン軸の外周面に直接形成する構造を採用している為、その様な不具合が生じる事はない。
【００２１】
又、請求項２に記載したピニオン軸の回転支持装置の場合には、ピニオンギヤ側の転がり軸受として、従来の単列円すいころ軸受の代わりに、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受を使用している為、回転トルクを低減できる。又、このタンデム型の複列アンギュラ玉軸受は、同程度のサイズの単列アンギュラ玉軸受に比べて、負荷容量が十分に大きく、寿命も十分に長い。即ち、請求項２に記載した構造によれば、ピニオンギヤ側の転がり軸受に関して、十分な寿命を保持したまま、従来の単列円すいころ軸受よりも低い回転トルクを実現する事が可能となる。又、ピニオンギヤ側の転がり軸受として使用するタンデム型の複列アンギュラ玉軸受が、ピニオン軸と別体の内輪を有していない分、回転支持装置の組み立てを容易に行える。
【００２２】
又、請求項３に記載したピニオン軸の回転支持装置の場合には、ピニオンギヤ側の転がり軸受として単列円すいころ軸受を使用しているが、内輪軌道面をピニオン軸の外周面に直接成形している為、負荷容量を確保しながら装置を小型化できる。即ち、請求項３に記載した構造によれば、ピニオンギヤ側の転がり軸受に関して、従来の単列円すいころ軸受と実質的に同じ寿命を保持したまま、この従来の単列円すいころ軸受よりも小型化を実現する事が可能となる。又、ピニオンギヤ側の転がり軸受として使用する単列アンギュラ玉軸受が、ピニオン軸と別体の内輪を有していない分、回転支持装置の組み立てを容易に行える。
【００２３】
又、請求項４に記載したピニオン軸の回転支持装置に於いては、前記ころがり軸受を構成する内輪軌道が前記ピニオン軸の外周面に直接形成されているピニオン軸において、少なくとも転がり軸受の内輪軌道が形成された部分が高周波による焼き入れにより熱処理されているため、転がり軸受の軌道面としての必要な硬度を確保することができ、必要な部分だけ硬化処理が行えるため熱処理変形等の影響がピニオン軸の他の部分に及ぶことを防止できる。
【００２４】
又、請求項５に記載したピニオン軸の回転支持装置に於いては、前記ころがり軸受を構成する外輪はハウジングの機能を兼ね備えたものであり、内周に複数列の軌道を有する一体型の外輪であって、外輪の外周には、外輪を固定するためのフランジが外輪と一体的に形成されているため、ハウジングへの取り付けのためのフランジを外輪外周に設けることが可能であり、これにより回転支持装置の組立が、より容易となる。
【００２５】
又、請求項６に記載したピニオン軸の回転支持装置に於いては、少なくとも外輪の軌道部分が、高周波焼入れにより熱処理されているため、転がり軸受の軌道面としての必要な硬度を確保することができ、必要な部分だけ硬化処理が行えるため熱処理変形等の影響が外輪の他の部分に及ぶことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。
【図２】同第２例を示す断面図。
【図３】同第３例を示す断面図。
【図４】同第４例を示す断面図。
【図５】同第５例を示す断面図。
【図６】同第６例を示す断面図。
【図７】本発明に係る高周波による熱処理の第１例を説明する図。
【図８】本発明に係る高周波による熱処理の第２例を説明する図。
【図９】本発明に係る高周波による熱処理の第３例を説明する図。
【図１０】本発明に係る高周波による熱処理の第４例を説明する図。
【図１１】本発明に係る一体型外輪の第１例を説明する図。
【図１２】本発明に係る一体型外輪の第２例を説明する図。
【図１３】従来のピニオン軸の回転支持装置を組み込んだデファレンシャル装置の１例を示す断面図。
【図１４】従来のピニオン軸の回転支持装置を組み込んだトランスファー装置の１例を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、トランスファー装置を構成するピニオン軸３ｂを支持する１対の転がり軸受のうち、ピニオンギヤ１０ａ側（図１の右側）の転がり軸受の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１４に示した従来構造の場合とほぼ同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２８】
本例の場合、前記ピニオン軸３ｂを支持する１対の転がり軸受のうち、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受は、このピニオンギヤ１０ａ側から反ピニオンギヤ１０ａ側（図１の左側）に向かって前記ピニオン軸３ｂに作用するアキシアル荷重を支承可能な、単列深溝玉軸受１２としている。この単列深溝玉軸受１２は、外輪１３の内周面に形成した深溝型の外輪軌道１４と、前記ピニオン軸３ｂの外周面の前端寄り部分に直接形成した深溝型の内輪軌道１５との間に、複数個の玉１６、１６を転動自在に設けて成る。特に、本例の場合には、この様に内輪軌道１５をピニオン軸３ｂの外周面に直接形成する事により、この内輪軌道１５の最小径部（溝底部）の直径ＤAを、反ピニオンギヤ１０ａ側の単列円すいころ軸受４ｄを構成する内輪軌道１７の最小径部（小径側端部）の直径ＤＢよりも小さく（ＤＡ＜ＤＢ）している｛図示の例では、前記ピニオン軸３ｂのうち、反ピニオンギヤ１０ａ側の単列円すいころ軸受４ｄを構成する内輪６ｄを外嵌した部分の直径ＤＣとほぼ等しく（ＤＡ≒ＤＣ）している｝。そして、この様に単列深溝玉軸受１２を構成する内輪軌道１５の最小径部の直径ＤＡを小さくした分だけ、前記各玉１６、１６の直径ｄを大きくしている。この様な単列深溝玉軸受１２の外輪１３は、ケース１ｂを構成する筒状部材１８の前端部に内嵌している。又、この状態で、この外輪１３の後端面を、この筒状部材１８の内周面に形成した段差面１９に突き当てる事により、この外輪１３の軸方向の位置決めを図っている。
【００２９】
又、本例の場合、反ピニオンギヤ１０ａ側の単列円すいころ軸受４ｄの外輪５ｄは、前記筒状部材１８の後端寄り部分に内嵌している。又、この状態で、この外輪５ｄの前端面を、この筒状部材１８の内周面に形成した段差面２０に突き当てる事により、この外輪５ｄの軸方向の位置決めを図っている。一方、前記単列円すいころ軸受４ｄの内輪６ｄは、前記ピニオン軸３ｂの中間部後端寄り部分に外嵌している。又、この状態で、この内輪６ｄの前端面と前記ピニオン軸３ｂの外周面の中間部に形成した段差面２１との間に、中間部の断面形状がアーチ形状になった筒状のスペーサ２２を挟持すると共に、前記ピニオン軸３ｂの後端部に外嵌固定した環状体８ａにより、前記内輪６ｄの後端面を抑え付けている。これにより、前記単列深溝玉軸受１２と前記単列円すいころ軸受４ｄとのアキシアル内部隙間を調整し、且つ、これら単列深溝玉軸受１２と単列円すいころ軸受４ｄとが前記筒状部材１８の内周面と前記ピニオン軸３ｂの外周面の間から脱落する事を防止している。
【００３０】
上述の様に構成する本例のピニオン軸の回転支持装置の場合には、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として、従来の単列円すいころ軸受４ｃ（図１４参照）の代わりに、単列深溝玉軸受１２を使用している為、回転トルクを低減できる。又、この単列深溝玉軸受１２は、内輪軌道１５をピニオン軸３ｂの外周面に直接形成する事により、この内輪軌道１５の最小径部の直径ＤAを小さくする（ＤA＜ＤB、ＤA≒ＤCとする）事に基づいて、各玉１６、１６の直径ｄを大きくしている為、負荷容量を大きくする事ができる。従って、この単列深溝玉軸受１２の寿命を、前記従来の単列円すいころ軸受４ｃの寿命と同程度に近づける事ができる。即ち、本例の構造によれば、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受に関して、前記従来の単列円すいころ軸受４ｃ（図１４参照）と同程度の寿命を保持したまま、この従来の単列円すいころ軸受４ｃよりも低い回転トルクを実現する事が可能となる。又、本例の場合には、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として使用する単列深溝玉軸受１２が、前記ピニオン軸３ｂと別体の内輪を有していない分、回転支持装置の組み立てを容易に行える。
【００３１】
尚、前記単列深溝玉軸受１２として、内輪軌道１５を、ピニオン軸３ｂに外嵌固定した別体の内輪の外周面に形成する構造を採用すると、この内輪軌道１５の最小径部の小径化を図った場合に、この内輪のうちこの最小径部に対応する部分が薄肉化して、当該部分の強度（転がり疲れ寿命）を確保する事が難しくなると言った不具合が生じる。これに対し、本例の場合には、前記単列深溝玉軸受１２の内輪軌道１５を、前記ピニオン軸３ｂの外周面に直接形成する構造を採用している為、その様な不具合が生じる事はない。
【００３２】
［実施の形態の第２例］
図２は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、反ピニオンギヤ１０ａ側（図２の左側）の転がり軸受として、反ピニオンギヤ１０ａ側からピニオンギヤ１０ａ側（図２の右側）に向かってピニオン軸３ｂに作用するアキシアル荷重を支承可能な、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３を使用している。このタンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３は、外輪２４の内周面に形成した、それぞれがアンギュラ型である複列の外輪軌道２５ａ、２５ｂと、内輪２６の外周面に形成した、それぞれがアンギュラ型である複列の内輪軌道２７ａ、２７ｂとの間に、両列毎に複数個ずつの玉２８ａ、２８ｂを、両列同士で互いに同じ向きの接触角を付与した状態で配置して成り、且つ、反ピニオンギヤ１０ａ側の玉列のピッチ円直径を、ピニオンギヤ１０ａ側の玉列のピッチ円直径よりも大きくしている。この様な本例の場合には、反ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として、従来の単列円すいころ軸受４ｄ（図１４参照）の代わりに、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３を使用している為、回転トルクを低減できる。また、反ピニオンギヤ１０ａ側の玉２８ａの直径と、ピニオンギヤ１０ａ側の玉２８ｂの直径を、異径とする事もできる。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。
【００３３】
［実施の形態の第３例］
図３は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、ピニオンギヤ１０ａ側（図３の右側）の転がり軸受を、ピニオンギヤ１０ａ側から反ピニオンギヤ１０ａ側（図３の左側）に向かってピニオン軸３ｂに作用するアキシアル荷重を支承可能な、単列アンギュラ玉軸受２９としている。この単列アンギュラ玉軸受２９は、外輪１３ａの内周面に形成したアンギュラ型の外輪軌道１４ａと、前記ピニオン軸３ｂの外周面の前端寄り部分に直接形成したアンギュラ型の内輪軌道１５ａとの間に、複数個の玉１６、１６を、接触角を付与した状態で転動自在に設けて成る。又、本例の場合、前記外輪１３ａの内周面のうち、前記外輪軌道１４ａの後端側には肩部３０が存在するが、前端側には肩部が存在しない。この為、前記単列アンギュラ玉軸受２９の組み立てを容易に行える。又、この単列アンギュラ玉軸受２９に組み込む玉１６、１６の数を多くできる。即ち、本例の場合には、前記内輪軌道１５ａの周囲に前記各玉１６、１６を（図示しない保持器やグリース等により）保持した状態で、これら各玉１６、１６を前記外輪軌道１４ａの内側に、前記外輪１３ａの前端側から軸方向に挿入する事によって、より多くの玉１６、１６を有する前記単列アンギュラ玉軸受２９を、容易に組み立てる事ができる。その他の構成及び作用は、上述した各例の場合と同様である。
【００３４】
［実施の形態の第４例］
図４は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合、ピニオンギヤ１０ａ側（図４の右側）の転がり軸受である単列アンギュラ玉軸受２９ａに関して、外輪１３ｂの内周面の後端部に存在する肩部３０ａの高さＨを、各玉１６、１６の直径ｄの１／２よりも大きく（Ｈ＞ｄ／２）している。又、本例の場合には、前記単列アンギュラ玉軸受２９ａを構成する内輪軌道１５ａの反ピニオンギヤ１０ａ側（図４の左側）にも、肩部が存在しない。又、本例の場合には、この内輪軌道１５ａと前記ピニオンギヤ１０ａの端面とを、曲面部３１を介して滑らかに連続させる事により、このピニオンギヤ１０ａの付け根部分の強度及び剛性を向上させている。又、本例の場合も、反ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として、前述の図２に示した第２例の場合と同様の、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３を使用している。
【００３５】
上述の様に構成する本例のピニオン軸の回転支持装置の場合には、単列アンギュラ玉軸受２９ａを組み立てるべく、筒状部材１８の前端部に外輪１３ｂを内嵌すると共に、この外輪１３ｂの内周面に形成した外輪軌道１４ａの内側に各玉１６、１６を配置した状態で、これら各玉１６、１６の内側にピニオン軸３ｃを挿入する作業を、前記筒状部材１８の前端部を上方に向けた状態で行えば、前記肩部３０ａによって前記各玉１６、１６が前記外輪軌道１４ａの内側からこぼれ落ちる事を防止できる。この為、前記単列アンギュラ玉軸受２９ａの組み立てを、より容易に行える。尚、上述した各玉１６、１６のこぼれ落ちは、保持器によって防止する事もできる。但し、本例の構造の場合には、前記肩部３０ａによって、かかる防止機能を発揮できる。この為、当該保持器として、かかる防止機能を持たないものを使用する事ができ、その分だけ設計の自由度を高める事ができる。その他の構成及び作用は、上述した各例の場合と同様である。
【００３６】
［実施の形態の第５例］
図５は、請求項２に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、ピニオンギヤ１０ａ側（図５の右側）の転がり軸受として、ピニオンギヤ１０ａ側から反ピニオンギヤ１０ａ側（図５の左側）に向かってピニオン軸３ｂに作用するアキシアル荷重を支承可能な、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３ａを使用している。このタンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３ａは、外輪２４ａの内周面に形成した、それぞれがアンギュラ型である複列の外輪軌道２５ｃ、２５ｄと、ピニオン軸３ｂの外周面の前端寄り部分に直接形成した、それぞれがアンギュラ型である複列の内輪軌道２７ｃ、２７ｄとの間に、両列毎に複数個ずつの玉２８ｃ、２８ｄを、両列同士で互いに同じ向きの接触角を付与した状態で配置して成り、且つ、ピニオンギヤ１０ａ側の玉列のピッチ円直径を、反ピニオンギヤ１０ａ側の玉列のピッチ円直径よりも大きくしている。又、本例の場合も、反ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として、前述の図２に示した第２例の場合と同様の、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３を使用している。また、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３ａの玉２８ｃの直径と、玉２８ｄの直径を、異径とする事もできる。
【００３７】
上述の様に構成する本例のピニオン軸３ｂの回転支持装置の場合には、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として、従来の単列円すいころ軸受４ｃ（図１４参照）の代わりに、タンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３ａを使用している為、回転トルクを低減できる。又、このタンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３ａは、同程度のサイズの単列アンギュラ玉軸受に比べて、負荷容量が十分に大きく、寿命も十分に長い。即ち、本例の構造によれば、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受に関して、十分な寿命を保持したまま、前記従来の単列円すいころ軸受４ｃよりも低い回転トルクを実現する事が可能となる。又、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として使用するタンデム型の複列アンギュラ玉軸受２３ａが、別体の内輪を有していない分、回転支持装置の組み立てを容易に行える。その他の構成及び作用は、上述した各例の場合と同様である。
【００３８】
［実施の形態の第６例］
図６は、請求項３に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合には、ピニオンギヤ１０ａ側（図６の右側）の転がり軸受を、ピニオンギヤ１０ａ側から反ピニオンギヤ１０ａ側（図６の左側）に向かってピニオン軸３ｄに作用するアキシアル荷重を支承可能な、単列円すいころ軸受４ｅを使用している。この単列円すいころ軸受４ｅは、外輪５ｃの内周面に形成した円すい凹面状の外輪軌道３２と、ピニオン軸３ｄの外周面の前端寄り部分に直接形成した円すい凸面状の内輪軌道３３との間に、複数個の円すいころ７ｃ、７ｃを転動自在に設けている。
【００３９】
上述の様に構成する本例のピニオン軸の回転支持装置の場合には、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として、単列円すいころ軸受を使用しているが、内輪軌道面をピニオン軸の外周面に直接成形している為、装置を小型化できる。即ち、本例の構造によれば、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受に関して、前記従来の単列円すいころ軸受４ｃ（図１４参照）と実質的に同じ寿命を保持したまま、この従来の単列円すいころ軸受よりも小型化を実現する事が可能となる。又、ピニオンギヤ１０ａ側の転がり軸受として使用する単列アンギュラ玉軸受４ｅが、別体の内輪を有していない分、回転支持装置の組み立てを容易に行える。その他の構成及び作用は、前述の図１に示した第１例の場合と同様である。
【００４０】
［高周波焼き入れの実施の例］
図７は、図１に示した前記第１の実施形態の変形例であって、ピニオン軸１０３ｂを中空軸とした形態におけるピニオン軸１０３ｂへの高周波焼き入れの適用の状態を示すものである。図７において濃色で示す硬化層１０３ｃに高周波による焼き入れが施され、その後焼き戻し処理がされている。
【００４１】
高周波による焼入れ及びその後の焼き戻しは、図７に示すように、少なくとも、ピニオン軸１０３ｂに直接形成した、深溝玉軸受の内輪軌道１５に施されていることが好ましい。また、内輪軌道１５においては、高周波による焼き入れ及びその後の焼き戻しにより、その表面硬さがＨＲＣ５８〜６４に硬化されていると共に、この硬化層の有効硬化層深さが少なくとも２ｍｍとなるようにすることが好ましい。さらに、本実施形態のようにピニオン軸１０３ｂが中空軸の場合は、高周波による焼き入れによる硬化処理が施される部分の半径方向厚さが４ｍｍ以上となるようにすることが好ましい。有効硬化深さが少なくとも２ｍｍ存在することにより、内輪軌道１５の転がり疲労耐久性、耐荷重性が確保される。また、高周波焼き入れにより硬化処理が施される部分の半径方向厚さを４ｍｍ以上とすることにより、高周波焼き入れ処理時の焼割れ等の発生を抑止し、均一な表面硬度に硬化できるため前記転がり疲労耐久性や耐荷重性を一層高めることが可能となる。
【００４２】
さらに、高周波による焼き入れを適用する場合は、ピニオン軸１０３ｂが炭素０．４０〜０．０８質量％を含む中炭素鋼で形成されていることが好ましい。具体的にはＪＩＳに規定されるＳ３８Ｃ〜Ｓ５８Ｃの機械構造用炭素鋼等、もしくは、Ｓ５８Ｃにおいて炭素濃度をさらに上昇させたものが使用できる。これら鋼材は、ピニオン軸として必要な強度が得られ、かつ、冷間加工・熱間加工等の鍛造成形も可能であり、前記した高周波による焼き入れおよびその後の焼き戻しにより必要な硬度とすることが可能であり、また、鋼材自体の価格も比較的低いため全体として、低コストで必要な性能を得るためのものとして好適である。
【００４３】
高周波による焼き入れの方法は特に限定されず、一般に軸形態のものに適用される方法が問題なく適用できる。また、高周波焼き入れ後に行われる焼戻しについても高周波を使用した方法等の一般に軸形態ものに適用される方法が問題なく適用できる。
【００４４】
本実施形態のピニオン軸１０３ｂの場合は、ＨＲＣ５８〜６４の硬度を得るために、高周波による焼き入れ温度を８２０〜９２０℃、焼き戻し温度を１４０〜２４０℃とすることが好ましい。また、前記したように、少なくとも有効硬化深さを２ｍｍ以上確保するために焼き入れ時間、焼き戻し時間等を適宜変更することが好ましい。
【００４５】
ここで、少なくとも２ｍｍの有効硬化深さは、内輪軌道１５が完成した状態で確保されていることが好ましい。すなわち、通常であれば高周波による焼き入れ、その後の焼き戻し処理の後、軌道面の研削加工、超仕上げ加工等が行われて軌道面が完成するため、焼き入れ・焼き戻し処理時から表面が除去されることになる。これは所謂取り代であり、通常厚さで０．５ｍｍ以下であるが、この取り代を考慮に入れて、少なくとも２ｍｍの有効硬化深さを確保することが好ましい。
【００４６】
図８は、図２に示した前記第２の実施形態における高周波による焼き入れ、その後の焼き戻しによる硬化処理の例を示すものである。図８における形態では、内輪軌道１５のみならず、ピニオン軸２０３ｂに複数ある段部（軸径が変化する部分）及び、ピニオン軸２０３ｂに他部品が嵌合される嵌合面にも高周波焼き入れ、その後の焼き戻しが行われている。図８において、濃色で示す硬化層２０３ｃが硬化処理されている部分である。
【００４７】
段部にも高周波による焼き入れ、その後の焼き戻しによる硬化処理を行うことにより、段部に応力が集中した場合の耐疲労性を向上させることが可能であり、ピニオン軸として信頼性の高いものとすることができる。また、他部品が嵌合される嵌合面にも高周波による焼き入れ、その後の焼き戻しによる硬化処理を行うことにより、嵌合面におけるしめ代による応力やクリープ力への耐久性が良くなり、また、前記硬化処理後に嵌合面を研削仕上げ等により精度良く仕上げることも可能となるので、嵌合部全体の信頼性の向上を図ることが可能である。
【００４８】
図８に示す形態での、その他の好ましい処理方法やその効果は図７に示した場合と同様である。
【００４９】
図９に示す形態は、前記図３に示した第３の実施形態において、ピニオンギヤ１０ａの歯面部、及び段部を含むピニオン軸３０３ｂの外周全体に対して高周波焼き入れ、その後に焼き戻しによる硬化処理を施した形態を示す。必要であればピニオン軸３０３ｂの端面部にも同様の処理を施してもよい。図９において、濃色で示す硬化層３０３ｃが硬化処理されている部分である。
【００５０】
ピニオン軸３０３ｂの歯面部も内輪軌道１５ａと同様に高周波による焼き入れ、その後の焼き戻しによる硬化処理が行われることにより、より強固な歯面とすることが可能となる。また、ピニオン軸３０３ｂの歯面部、段部も含めて全体を一度の処理とすることが可能でありコスト的にも有利となる。また、歯面部、軌道、段部、その他外周部で異なる条件の高周波焼き入れ、その後の焼き戻しとすることも可能であり、歯面部、段部には高周波焼き入れではない方法を適用することも可能である。
【００５１】
図９に示す形態での、その他の好ましい処理方法やその効果は図７、８に示した場合と同様である。
【００５２】
前記図７〜９に関する高周波焼き入れ、その後の焼き戻しによる硬化処理は、図４〜６に示す実施の形態の第４〜６例に対しても好適に適用できるものである。また、図７〜９に示す硬化処理形態を組み合わせて適用することも可能である。
【００５３】
図１０は、ピニオン軸４０３ｂと複列のアンギュラ型玉軸受の内輪軌道を一体化し、かつ、結合フランジ９とアンギュラ型玉軸受の内輪軌道も一体型とした形態のピニオン軸及び結合フランジ部の概略図を示すものである。この形態においてピニオン軸４０３ｂには前記図７〜９に関する高周波焼き入れ、その後の焼き戻しによる硬化処理を適用できるだけでなく、結合フランジ９にも同様の処理を施すことが可能である。
【００５４】
図１０において、濃色の硬化層４０３ｃは高周波による焼き入れ、その後の焼き戻しが行われている部分である。ただし、高周波による焼き入れ、その後の焼き戻しが行われる部分は、図１０に示した部分に限られるものではない。
【００５５】
また、図７〜９に示した高周波焼き入れの実施の例、さらには図７〜１０に示した高周波焼入れ、その後の焼き戻しによる硬化処理は、例えば図１に示す外輪１３、５ｄやケース１ｂに施すことも可能である。
【００５６】
図１１は、本発明に係る一体型外輪の第１例を示すものであり図１０に示すピニオン軸４０３ｂにハウジングと一体に形成された外輪５００を組み合わせたものに相当する。本例においては、外輪５００は、その内周においてピニオンギヤ側に２つの軌道５１０、５１１、反ピニオンギヤ側に１つの軌道５１２を有しており、一体に形成されている。また、外輪５００の軌道５１１と５１２の間の外周面には、外輪をトランスファー装置あるいはディファレンシャル装置の筐体（図示せず）に取り付けるためのフランジ５０１が設けられている。フランジ５０１には取り付け用のねじを貫通させるための通孔５０２が円周方向略等配に複数設けられている。
【００５７】
このように、外輪とハウジングが一体となった構成とすることにより、部品点数が削減されコストダウンにつながる他、回転支持装置の組立、回転支持装置のトランスファー装置あるいはディファレンシャル装置への組み付けも容易になる。
【００５８】
ここで、外輪５００は、軌道５１０、５１１、５１２の部分について図７〜１０に示したものと同様の硬化処理が施されている。
【００５９】
図１２は、本発明に係る一体型外輪の第２例を示すものであり、前記第１例と同様に図１０に示すピニオン軸４０３ｂにハウジングと一体に形成された外輪５００を組み合わせたものに相当する。
【００６０】
この第２例の外輪５００においては、フランジ５０１の基端部５２０，５２１も高周波焼入れ、焼き戻しによる硬化処理が施されている。フランジ５０１の基端部５２０、５２１あるいは基端部５２０，５２１のどちらか一方に硬化処理を施すことにより、フランジ基端部の強度が向上する。これにより、トランスファー装置あるいはディファレンシャル装置としての信頼性の向上が可能となる。
【００６１】
尚、上述した各実施の形態では、本発明を、トランスファー装置を構成するピニオン軸の回転支持装置に適用したが、本発明は、前述の図１３に示した様なデファレンシャル装置を構成するピニオン軸の回転支持装置に適用する事もできる。また、回転支持装置の転がり軸受において、外輪のみ一体とし、内輪については従来からのものをピニオン軸と一体とせずに別体として嵌め合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１、１ａ  ケース
２ａ〜２ｄ  環状壁
３、３ａ〜３ｄ、１０３ｂ、２０３ｂ、３０３ｂ、４０３ｂ  ピニオン軸
４ａ〜４ｅ  単列円すいころ軸受
５ａ〜５ｄ  外輪
６ａ〜６ｄ  内輪
７ａ〜７ｄ  円すいころ
８、８ａ  環状体
９、９ａ  結合フランジ
１０、１０ａ  ピニオンギヤ
１１、１１ａ  リングギヤ
１２  単列深溝玉軸受
１３、１３ａ、１３ｂ  外輪
１４、１４ａ  外輪軌道
１５、１５ａ  内輪軌道
１６  玉
１７  内輪軌道
１８  筒状部材
１９  段差面
２０  段差面
２１  段差面
２２  スペーサ
２３、２３ａ  複列アンギュラ玉軸受
２４、２４ａ  外輪
２５ａ〜２５ｄ  外輪軌道
２６  内輪
２７ａ〜２７ｄ  内輪軌道
２８ａ〜２８ｄ  玉
２９、２９ａ  単列アンギュラ玉軸受
３０、３０ａ  肩部
３１  曲面部
３２  外輪軌道
３３  内輪軌道
３４  鍔部
１０３Ｃ、２０３Ｃ、３０３Ｃ、４０３Ｃ  硬化層
５００  外輪
５０１  フランジ
５１０、５１１、５１２  軌道
５２０、５２１  基端部
【図１】
2012092855.tif 000003
【図２】
2012092855.tif 000004
【図３】
2012092855.tif 000005
【図４】
2012092855.tif 000006
【図５】
2012092855.tif 000007
【図６】
2012092855.tif 000008
【図７】
2012092855.tif 000009
【図８】
2012092855.tif 000010
【図９】
2012092855.tif 000011
【図１０】
2012092855.tif 000012
【図１１】
2012092855.tif 000013
【図１２】
2012092855.tif 000014
【図１３】
2012092855.tif 000015
【図１４】
2012092855.tif 000016