(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触角の方向を互いに逆方向とすると共に、それぞれの外輪を固定部分に内嵌固定した第一、第二の円すいころ軸受と、これら両円すいころ軸受の内輪に内嵌固定する事により、上記固定部分に回転自在に支持した回転軸とを備え、この回転軸の一端部で上記第一の円すいころ軸受から上記第二の円すいころ軸受と反対側に突出した部分に固定したギヤを他のギヤと噛合させた状態で使用する複列円すいころ軸受装置に於いて、上記第二の円すいころ軸受の接触角αを上記第一の円すいころ軸受の接触角βよりも５度以上大きくすると共に、上記両円すいころ軸受の内輪の両端面のうち、互いに反対側の外端面同士の間隔を、上記第二の円すいころ軸受の内輪の内径の２．８倍以下にした事を特徴とする複列円すいころ軸受装置。
【請求項２】
第二の円すいころ軸受の接触角αを３４度以下とし、第一の円すいころ軸受の接触角βを１２度以上とした、請求項１に記載した複列円すいころ軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の駆動系に設けられるデファレンシャルギヤを構成するピニオン軸をケーシング内に回転自在に支持する、複列円すいころ軸受装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のプロペラシャフトと車輪の駆動軸（アクセル軸）との間には、デファレンシャルギヤを設ける事により、プロペラシャフトと駆動軸との間での動力伝達を行なうと共に、進路変更に伴う左右の駆動輪の回転速度差を吸収し、更に動力の向きを変え、最終的な減速を行なう様にしている。この様なデファレンシャルギヤとして従来から、例えば特開平９−２８７６１７号公報、実公平４−５１２３９号公報に記載された様な構造が知られている。図３は、これら公報等に記載されて従来から一般的に知られているデファレンシャルギヤの１例を示している。
【０００３】
このデファレンシャルギヤでは、ギヤケース１の一端部内側にピニオン軸２を、本発明の対象となる複列円すいころ軸受装置を構成する１対の円すいころ軸受３ａ、３ｂにより、回転自在に支持している。そして、このピニオン軸２の内端部（上記ギヤケース１の中心寄り端部で、図３の左端部）でインナー側（次述するリングギヤ５側で、図３の左側）の円すいころ軸受３ａよりも突出した部分に固設したピニオンギヤ４と、上記ギヤケース１内に回転自在に支承したリングギヤ５とを、互いに噛合させている。この様な構成により、上記ピニオン軸２の外端部（図３の右端部）に結合固定した、図示しないドライブシャフトの回転力を、上記ピニオンギヤ４を介して、上記リングギヤ５に伝達自在としている。更に、このリングギヤ５の回転を、図示しない別の円すいころ軸受により上記ギヤケース１に支承した、図示しない左右１対の駆動軸に伝達自在としている。
【０００４】
上述の様なデファレンシャルギヤの運転時には、上記ピニオンギヤ４とリングギヤ５との噛合に基づいて、上記ピニオン軸２の内端部にラジアル荷重が加わる。この様なラジアル荷重は、上記１対の円すいころ軸受３ａ、３ｂに加わり、これら各円すいころ軸受３ａ、３ｂ部分でアキシアル荷重を発生させる。即ち、これら各円すいころ軸受３ａ、３ｂを構成する外輪６ａ、６ｂの内周面には円すい凹面状の外輪軌道７ａ、７ｂを設けており、同じく内輪８ａ、８ｂの外周面には円すい凸面状の内輪軌道９ａ、９ｂを設けている。そして、これら各外輪軌道７ａ、７ｂと各内輪軌道９ａ、９ｂとの間に、それぞれ複数個ずつの円すいころ１０、１０を転動自在に設けている。上記各円すいころ軸受３ａ、３ｂにラジアル荷重が加わると、上記各円すいころ１０、１０の転動面と、上記各外輪軌道７ａ、７ｂ及び各内輪軌道９ａ、９ｂとの係合に基づいて、上記各円すいころ軸受３ａ、３ｂを構成する各外輪軌道７ａ、７ｂと各内輪軌道９ａ、９ｂとを軸方向に離す方向のスラスト荷重が加わる。
【０００５】
この様にして発生するスラスト荷重に拘らず、上記各内輪８ａ、８ｂを外嵌固定した前記ピニオン軸２が軸方向にずれ動く事を防止する為、図３に鎖線ａ、ｂで示す様に、上記各円すいころ軸受３ａ、３ｂの接触角の方向を互いに逆にしている。従って、上記ラジアル荷重に基づいてこれら各円すいころ軸受３ａ、３ｂ内で発生するアキシアル荷重の作用方向は互いに逆になり、上記ピニオン軸２内で相殺されるか、相殺されない場合でも何れかの円すいころ軸受３ａ、３ｂがこのアキシアル荷重を支承する為、このピニオン軸２が軸方向に変位する事はない。
【０００６】
この様な、上記ピニオン軸２を支承する１対の円すいころ軸受３ａ、３ｂとして従来は、接触角がほぼ同じものを使用していた。この理由は、上記ラジアル荷重に基づいてこれら各円すいころ軸受３ａ、３ｂ内で発生するアキシアル荷重の大きさをほぼ同じにし、これら各円すいころ軸受３ａ、３ｂ内で発生したアキシアル荷重を上記ピニオン軸２内でできるだけ相殺する事を意図した為である。又、上記アキシアル荷重を相殺し切れない場合でも、何れかの円すいころ軸受３ａ、３ｂが十分にこのアキシアル荷重を支承できる様にすべく、これら各円すいころ軸受３ａ、３ｂの接触角を或る程度大きくしていた。又、上記ラジアル荷重が、上記ピニオンギヤ４から上記ピニオン軸２の内端部に加わった場合でも、このピニオン軸２の支持剛性を確保してこのピニオン軸２の中心軸がずれる事を防止すべく、上記１対の円すいころ軸受３ａ、３ｂ同士の間隔を広くあけて、支持スパンを大きくしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した様な従来構造の場合、デファレンシャルギヤを通じて伝達するトルクの増大に拘らず、十分な耐久性を確保しようとした場合には、ピニオン軸２を支持する為の複列円すいころ軸受及びこの複列円すいころ軸受を組み込んだデファレンシャルギヤが大型化する。即ち、エンジンの高出力化等により、上記トルクが増大すると、ピニオンギヤ４からピニオン軸２の内端部に加わるラジアル荷重が大きくなる。図３に示した従来構造のまま、このラジアル荷重に対する支持剛性を確保しようとした場合には、少なくとも上記ピニオンギヤ４に近い、インナー側の円すいころ軸受３ａを大型化する必要がある。
【０００８】
この様な円すいころ軸受３ａの大型化は、上記複列円すいころ軸受及びこの複列円すいころ軸受を組み込んだデファレンシャルギヤの大型化に結び付き、この大型化は自動車の重量増大及び燃費性能の悪化に結び付く為、好ましくない。
この様な事情に鑑みて本発明者が、上記複列円すいころ軸受の構成各部の挙動に就いて考察したところ、１対の円すいころ軸受３ａ、３ｂ内で発生するアキシアル荷重を相殺する為には、これら両円すいころ軸受３ａ、３ｂの接触角を同じにする必要がない事に気付いた。即ち、上記ラジアル荷重の入力部である上記ピニオンギヤ４に近い、インナー側の円すいころ軸受３ａには大きなラジアル荷重が作用し、この円すいころ軸受３ａ内で発生するアキシアル荷重もその分大きくなる。これに対して、上記ピニオンギヤ４から遠い、アウター側の円すいころ軸受３ｂに作用するラジアル荷重は小さくなり、この円すいころ軸受３ｂ内で発生するアキシアル荷重もその分だけ小さくなる。
【０００９】
従って、上記インナー側の円すいころ軸受３ａの接触角をアウター側の円すいころ軸受３ｂの接触角より小さくしても、デファレンシャルギヤの運転時にこれら両円すいころ軸受３ａ、３ｂ内で発生するアキシアル荷重の大きさにあまり大きな差を生じさせる事はない。一方、円すいころ軸受のラジアル剛性を高くし、当該円すいころ軸受の近傍に支持したギヤと相手ギヤとの噛合状態を正規の状態に維持する為には、当該円すいころ軸受の接触角を小さくする事が好ましい。
本発明の複列円すいころ軸受装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の複列円すいころ軸受装置は、前述したデファレンシャルギヤに組み込まれて従来から知られている複列円すいころ軸受装置と同様に、接触角の方向を互いに逆方向とすると共に、それぞれの外輪を固定部分に内嵌固定した第一、第二の円すいころ軸受と、これら両円すいころ軸受の内輪に内嵌固定する事により、上記固定部分に回転自在に支持した回転軸とを備える。そして、この回転軸の一端部で上記第一の円すいころ軸受から上記第二の円すいころ軸受と反対側に突出した部分に固定したギヤを他のギヤと噛合させた状態で使用する。
【００１１】
特に、本発明の複列円すいころ軸受装置に於いては、上記第二の円すいころ軸受の接触角αを上記第一の円すいころ軸受の接触角βよりも５度以上大きくする。これと共に、上記両円すいころ軸受の内輪の両端面のうち、互いに反対側の外端面同士の間隔を、上記第二の円すいころ軸受の内輪の内径の２．８倍以下にしている。
【００１２】
【作用】
上述の様に構成する本発明の複列円すいころ軸受装置によれば、第一の円すいころ軸受の接触角を小さくする事により、この第一の円すいころ軸受のラジアル剛性を十分に高くできる。この為、回転軸の端部に固定したギヤから受ける大きなラジアル荷重に拘らず、このギヤのラジアル方向に亙る変位を抑えて、このギヤと他のギヤとの噛合状態を正規状態に維持できる。
第一の円すいころ軸受の接触角を第二の円すいころ軸受の接触角よりも小さくした事に伴い、これら両円すいころ軸受に同じ大きさのラジアル荷重が作用したと仮定した場合には、第二の円すいころ軸受内で発生するアキシアル荷重が、第一の円すいころ軸受内で発生するアキシアル荷重よりも大きくなる。但し、実際には、ギヤに近い第一の円すいころ軸受に作用するラジアル荷重が、ギヤから遠い第二の円すいころ軸受に作用するラジアル荷重よりも大きくなる。従って、上記第一、第二の円すいころ軸受の内部でそれぞれ発生するアキシアル荷重に、大きな差が生じる事はない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、第二の円すいころ軸受であるアウター側（運転時にラジアル荷重を受けるピニオンギヤ４から遠い側で、図１〜２の右側）の円すいころ軸受３ｂの接触角αを、第一の円すいころ軸受であるインナー側（ピニオンギヤ４に近い側で、図１〜２の左側）の円すいころ軸受３ａの接触角βよりも大きくする事により、必要とする剛性を確保しつつ、上記両円すいころ軸受３ａ、３ｂの間隔を狭めて小型・軽量化を可能にした点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図３に示した従来構造と同様であるから、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、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１４】
上記アウター側の円すいころ軸受３ｂの接触角αを、上記インナー側の円すいころ軸受３ａの接触角βよりも５度以上大きくしている（α≧β＋５°）。この場合に、好ましくは、上記アウター側の円すいころ軸受３ｂの接触角αを３４度以下とし、上記インナー側の円すいころ軸受３ａの接触角βを１２度以上とする（１２°≦β、β＋５°≦α≦３４°）。上記インナー側の円すいころ軸受３ａの接触角βを１２度以上とする理由は、この円すいころ軸受３ａのラジアル剛性を高くする反面、必要とするアキシアル剛性を確保する為である。又、アウター側、インナー側両円すいころ軸受３ｂ、３ａの接触角α、βの差を５度以上にする理由は、アウター側の円すいころ軸受３ｂのアキシアル剛性を高くして、リングギヤ５と噛合するピニオンギヤ４から加わる大きなラジアル荷重に基づいて、上記インナー側の円すいころ軸受３ａ内で発生するアキシアル荷重を、十分に支承可能にする為である。更に、上記アウター側の円すいころ軸受３ｂの接触角αを３４度以下にする理由は、この円すいころ軸受３ｂのアキシアル剛性を高くする反面、必要とするラジアル剛性を確保する為である。
【００１５】
又、ピニオン軸２の長さを小さくすると共に、上記両円すいころ軸受３ａ、３ｂを構成する内輪８ａ、８ｂの内端面（互いに対向する端面）同士の間に挟持する円筒状のスペーサ１１の軸方向寸法を小さくしている。そして、上記内輪８ａ、８ｂの両端面のうち、互いに反対側の外端面同士の間隔Ｄ8 を、上記アウター側の円すいころ軸受３ｂを構成する内輪８ｂの内径Ｒ8bの２．８倍以下（Ｄ8 ≦２．８Ｒ8b）にしている。この様に、上記外端面同士の間隔Ｄ8 を上記内輪８ｂの内径Ｒ8bの２．８倍以下にする理由は、上記両円すいころ軸受３ａ、３ｂの接触角α、βを上記範囲に規制した事に伴い、これら両円すいころ軸受３ａ、３ｂに加わるラジアル荷重及びアキシアル荷重をバランスさせつつ、複列円すいころ軸受装置の小型化を図る為である。尚、上記外端面同士の間隔Ｄ8 の最小値は、上記内輪８ｂの内径Ｒ8bの１．５倍程度必要である。
【００１６】
上述の様に構成する本発明の複列円すいころ軸受装置によれば、インナー側の円すいころ軸受３ａの接触角βを小さくする事により、このインナー側の円すいころ軸受３ａのラジアル剛性を十分に高くできる。従って、回転軸であるピニオン軸２の内端部に固定したピニオンギヤ４から受ける大きなラジアル荷重に拘らず、このピニオンギヤ４のラジアル方向に亙る変位を抑えて、このピニオンギヤ４と、他のギヤであるリングギヤ５との噛合状態を正規状態に維持できる。この為、これらピニオンギヤ４とリングギヤ５との噛合部の伝達効率を確保すると共に、この噛合部で異音が発生したり、この噛合部の摩耗が著しくなる事を防止できる。
【００１７】
尚、上記インナー側の円すいころ軸受３ａの接触角βをアウター側の円すいころ軸受３ｂの接触角αよりも５度以上小さくした事に伴い、これら両円すいころ軸受３ａ、３ｂに同じ大きさのラジアル荷重が作用したと仮定した場合には、アウター側の円すいころ軸受３ｂ内で発生するアキシアル荷重が、インナー側の円すいころ軸受３ａ内で発生するアキシアル荷重よりも大きくなる。但し、実際には、上記ピニオンギヤ４に近いインナー側の円すいころ軸受３ａに作用するラジアル荷重が、上記ピニオンギヤ４から遠いアウター側の円すいころ軸受３ｂに作用するラジアル荷重よりも大きくなる。従って、上記インナー側、アウター側、両円すいころ軸受３ａ、３ｂの内部でそれぞれ発生するアキシアル荷重に、大きな差が生じる事はない。この為、これら両円すいころ軸受３ａ、３ｂの内部でそれぞれ発生するアキシアル荷重にアンバランスが生じても、その大きさは小さく、何れの円すいころ軸受３ａ、３ｂによっても、このアンバランス量を十分に支承できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の複列円すいころ軸受装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、例えばデファレンシャルギヤの耐久性及び伝達効率を確保しつつ、小型・軽量化を図れる。この為、デファレンシャルギヤを組み込んだ自動車の軽量化により性能向上を図る等、各種機械装置の性能向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、デファレンシャルギヤの部分断面図。
【図２】１対の円すいころ軸受のみを取り出して、図１と同方向から見た断面図。
【図３】従来構造の１例を示す、デファレンシャルギヤの部分断面図。
【符号の説明】
１    ギヤケース
２    ピニオン軸
３ａ、３ｂ  円すいころ軸受
４    ピニオンギヤ
５    リングギヤ
６ａ、６ｂ  外輪
７ａ、７ｂ  外輪軌道
８ａ、８ｂ  内輪
９ａ、９ｂ  内輪軌道
１０    円すいころ
１１    スぺーサ
【図１】
0003937556.tif 000002
【図２】
0003937556.tif 000003
【図３】
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