(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端部にプロペラシャフトが連結され、後端部に減速大歯車と歯合する減速小歯車が設けられたピニオン軸を、ケーシングに対して回転自在に支持するデファレンシャルギヤのピニオン軸支持用円すいころ軸受において、
外輪の軌道面が軸受中心軸となす角度（接触角α）が２１〜２５度であり、
円すいころの軸線と直交しかつ円すいころの直径が平均径（ＤＡ）となる位置を通る断面における、円すいころの平均径（ＤＡ）と、内輪の内径面と外輪の外径面との間の間隔（Ｗ）との比（肉厚比ＰＲ＝ＤＡ／Ｗ×１００）が４０％〜５１％であり、
円すいころの平均径（ＤＡ）は、円すいころの大端面の直径をＤＷ、小端面の直径をＤＷ２として、ＤＡ＝（ＤＷ＋ＤＷ２）／２であり、大端面の直径ＤＷと小端面の直径ＤＷ２は、大端面の端面Ｒの曲率半径をＲＢＡＳ、円すいころの転動面の円錐角をβ、長さをＬとして、ＤＷ＝２・ＲＢＡＳ・ｔａｎ（β／２）、ＤＷ２＝２（ＲＢＡＳ−Ｌ）・ｔａｎ（β／２）であり、
γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）（Ｚ：円すいころの本数、ＤＡ：円すいころの平均径、ＰＣＤ：円すいころのピッチ円直径）で表されるころ係数（γ）が０．８６〜０．９４であり、
円すいころの長さ（Ｌ）と平均径（ＤＡ）との比（＝Ｌ／ＤＡ）が１．２０〜２．２５であることを特徴とするデファレンシャルギヤのピニオン軸支持用円すいころ軸受。
【請求項２】
円すいころの大端面の粗さ（Ｒｒ）と、これを接触案内する内輪の大鍔面の粗さ（Ｒｂ）との平均粗さ（Ｒ）｛Ｒ＝（Ｒｒ2 ＋Ｒｂ2 ）1/2 ｝が０．１４μｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１記載のデファレンシャルギヤのピニオン軸支持用円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のデファレンシャルにおいて、減速小歯車のピニオン軸をケーシングに対して回転自在に支持する円すいころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば前部機関後輪駆動の自動車では、エンジン、クラッチ、トランスミッションが車体前部に、デファレンシャル、駆動車軸が車体後部に集中しているため、この間の動力伝達にプロペラシャフトを用いている。エンジンの回転動力はトランスミッション（変速機）で減速されてプロペラシャフトに伝達され、プロペラシャフトを介してデファレンシャル（終減速装置）に入力される。
【０００３】
デファレンシャル（終減速装置）は減速歯車装置と差動装置から構成される。減速歯車装置は回転速度の減速と駆動力の増大、特にエンジン縦置き車輌では駆動力の伝達方向を直角方向に変えて駆動輪車軸に伝達し、差動装置は左右の駆動輪に回転速度差が生じたとき、両輪を差動させて車輪のスリップを防止する機能を有する。
【０００４】
図４は、上記のようなデファレンシャルにおける減速歯車装置の一例を示している。ケーシング（デフケース）１１の前端部内周面にピニオン軸１２が挿通され、一対の円すいころ軸受１３によって回転自在に支持されている。ピニオン軸１２の前端部には図示されていないプロペラシャフトが連結され、後端部には減速大歯車１４と歯合する減速小歯車１２ａが固定または一体に設けられている。プロペラシャフトの回転動力はピニオン軸１２に入力され、ピニオン軸１２の減速小歯車１２ａを介して減速大歯車１４に減速伝達される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
自動車の低燃費化を実現するためには、動力伝達系の動力伝達ロスを低減することが不可欠であり、そのための手段として、動力伝達系における軸受部の摩擦トルクを低減することが考えられる。その場合、デファレンシャルギヤのピニオン軸支持用軸受（１３）の摩擦トルクを低減することが有効である。
【０００６】
本発明は、自動車の低燃費化を達成するために、デファレンシャルギヤのピニオン軸支持用軸受のトルク低減を図ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、
（ａ）外輪の軌道面が軸受中心軸となす角度（接触角α）を２１〜２５度とし、
（ｂ）円すいころの軸線と直交しかつ円すいころの直径が平均径（ＤＡ）となる位置を通る断面における、円すいころの平均径（ＤＡ）と、内輪の内径面と外輪の外径面との間の間隔（Ｗ）との比（肉厚比ＰＲ＝ＤＡ／Ｗ×１００）を４０％〜５１％とし、
（ｃ）γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）（Ｚ：円すいころの本数、ＤＡ：円すいころの平均径、ＰＣＤ：円すいころのピッチ円直径）で表されるころ係数（γ）を０．８６〜０．９４とし、
（ｄ）円すいころの長さ（Ｌ）と平均径（ＤＡ）との比（＝Ｌ／ＤＡ）を１．２０〜２．２５に設定した。
ここで、円すいころの平均径（ＤＡ）は、円すいころの大端面の直径をＤＷ、小端面の直径をＤＷ２として、ＤＡ＝（ＤＷ＋ＤＷ２）／２であり、大端面の直径ＤＷと小端面の直径ＤＷ２は、大端面の端面Ｒの曲率半径をＲＢＡＳ、円すいころの転動面の円錐角をβ、長さをＬとして、ＤＷ＝２・ＲＢＡＳ・ｔａｎ（β／２）、ＤＷ２＝２（ＲＢＡＳ−Ｌ）・ｔａｎ（β／２）である。
【０００８】
一般に、円すいころ軸受の回転トルク（Ｍ）は、主に、円すいころの転動面と内・外輪の軌道面との転がり摩擦トルク（ＭＲ）と、円すいころの大端面と内輪の大鍔面との滑り摩擦トルク（ＭＳ）で構成される。図３に示すように、滑り摩擦トルク（ＭＳ）は回転数の増大に伴って減少し、転がり摩擦トルク（ＭＲ）は回転数の増大に伴って増大するので、回転トルク（Ｍ）はある一定の回転数Ｎ０までは、回転数の増大に伴って減少傾向を示すが、回転数Ｎ０を超えると、回転数の増大に伴って増大する。従来、円すいころの大端面と内輪の大鍔面の面粗さを小さくして回転トルク（Ｍ）の低減を図っているが、それによって低減できるのは滑り摩擦トルク（ＭＳ）であり、中高速回転域で大部分を占める転がり摩擦トルク（ＭＲ）を低減することはできない。
【０００９】
接触角α、肉厚比ＰＲ、ころ係数γ、比（Ｌ／ＤＡ）を上記のような値に設定することにより、転がり摩擦トルク（ＭＲ）を低減し、特に中高速回転域における回転トルク（Ｍ）を効果的に低減することができる。
【００１０】
さらに、滑り摩擦トルク（ＭＳ）の低減を図るため、円すいころの大端面の粗さ（Ｒｒ）と、これを接触案内する内輪の大鍔面の粗さ（Ｒｂ）との平均粗さ（Ｒ）｛Ｒ＝（Ｒｒ2 ＋Ｒｂ2 ）1/2 ｝を０．１４μｍＲａ以下にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１に示す円すいころ軸受は、図４に示すようなデファレンシャルの減速歯車装置において、ピニオン軸１２をケーシング１１に対して回転自在に支持するもので、円すい状の軌道面１ａを有する外輪１と、円すい状の軌道面２ａを有し、この軌道面２ａの小径側に小鍔面２ｂ、大径側に大鍔面２ｃを有する内輪２と、外輪１の軌道面１ａと内輪２の軌道面２ａとの間に転動自在に配された複数の円すいころ３と、円すいころ３を円周所定間隔に保持する保持器４とで構成される。軌道面１ａ、軌道面２ａ、および円すいころ３の円すいの頂点は軸受中心軸Ｘ上の一点Ｏに一致するように設計されており、軸受回転時、円すいころ３は軌道面１ａおよび軌道面２ａから受ける合成力によって内輪２の大鍔面２ｃに押し付けられ、その大端面３ａを大鍔面２ｃによって接触案内されながら軌道面上を転がり運動する。軸受回転時、円すいころ３の小端面３ｂと内輪２の小鍔面２ｂとは接触せず、両者の間には僅かな隙間が存在する。
【００１３】
この実施形態では、外輪１の軌道面１ａの接触角αを２２．５度、肉厚比ＰＲ（＝ＤＡ／Ｗ×１００）を４６％、ころ係数γ｛＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）｝を０．８８、比（Ｌ／ＤＡ）を１．８１に設定してある。また、円すいころ３の大端面３ａの粗さ（Ｒｒ）と内輪２の大鍔面２ｃの粗さ（Ｒｂ）との平均粗さ（Ｒ）を０．１４μｍＲａ以下にしてある。
【００１４】
図１（ｂ）に示すように、接触角αは、外輪１の軌道面１ａが軸受中心軸Ｘとなす角度である。肉厚比ＰＲは、円すいころ３の軸線と直交しかつ円すいころ３の直径が平均径ＤＡとなる位置を通る断面Ｐにおける、円すいころ３の平均径ＤＡと、内輪２の内径面と外輪１の外径面との間の間隔Ｗとの比である。円すいころ３の平均径ＤＡは、大端面３ａの直径をＤＷ、小端面３ｂの直径をＤＷ２として、ＤＡ＝（ＤＷ＋ＤＷ２）／２で算出される。大端面３ａの端面Ｒの曲率半径をＲＢＡＳ、円すいころ３の転動面の円錐角をβ、長さをＬとすると、ＤＷ＝２・ＲＢＡＳ・ｔａｎ（β／２）、ＤＷ２＝２（ＲＢＡＳ−Ｌ）・ｔａｎ（β／２）である。
【００１５】
図２は、上記構成の円すいころ軸受（実施形態品）と、接触角α＝２０度、肉厚比ＰＲ＝３８％、ころ係数γ＝０．８５、比（Ｌ／ＤＡ）＝２．３８に設定した円すいころ軸受（比較品）について、スラスト荷重Ｆａ＝１０００ｋｇｆの荷重条件下で回転トルク（Ｍ）を測定した結果を示している。同図に示すように、実施形態品は比較品に比べ、中高速回転域において優れた低トルク性を示した。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、円すいころ軸受の中高速回転域における回転トルクを低減して、デファレンシャルギヤの動力伝達ロスを低減し、自動車の低燃費化を図ることができる。また、接触角αを２１〜２５度の範囲内に設定しているので、比較品に比べ、軸受剛性が高く、長寿命化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の円すいころ軸受を示す断面図である。
【図２】回転数と回転トルクとの関係を示す図である。
【図３】回転数と回転トルクとの関係を示す図である。
【図４】デファレンシャルの減速歯車装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    外輪
１ａ  軌道面
２    内輪
２ａ  軌道面
２ｃ  大鍔面
３    円すいころ
Ｐ    断面
【図１】
0004108169.tif 000002
【図２】
0004108169.tif 000003
【図３】
0004108169.tif 000004
【図４】
0004108169.tif 000005