(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円錐状の軌道面を有する外輪と、円錐状の軌道面を有し、この軌道面の大径側に大鍔面が設けられた内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に配列された複数の円錐ころと、円錐ころを所定の円周方向間隔に保持する保持器とを備えた円錐ころ軸受において、前記内輪の大鍔面が、円錐ころの大端面に接触する円錐面と、この円錐面の外側に滑らかに連なり、円錐ころの大端面から離隔する方向に湾曲し、円錐面と円錐ころ大端面との接触領域の外縁近傍に鋭角の楔形空間を形成する逃げ面とで構成され、前記円錐ころ大端面の中央部に円形領域のぬすみが設けられ、このぬすみの外周端が、前記内輪大鍔面の円錐面と逃げ面の境界近傍まで延ばされ、前記内輪大鍔面の円錐面と逃げ面の境界が、円錐ころ軸受の許容最大アキシャル荷重下で、前記円錐ころ大端面と内輪大鍔面との接触で生じる最大接触楕円の外縁近傍に設けられたことを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項２】
ギヤオイルが封入されたハウジング内に、歯車軸が円錐ころ軸受により回転自在に支持された車両用歯車軸支持装置であって、前記円錐ころ軸受が、円錐状の軌道面を有する外輪と、円錐状の軌道面を有し、この軌道面の大径側に大鍔面が設けられた内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に配列された複数の円錐ころと、円錐ころを所定の円周方向間隔に保持する保持器とを備えたものにおいて、前記内輪の大鍔面が、円錐ころの大端面に接触する円錐面と、この円錐面の外側に滑らかに連なり、円錐ころの大端面から離隔する方向に湾曲し、円錐面と円錐ころ大端面との接触領域の外縁近傍に鋭角の楔形空間を形成する逃げ面とで構成され、前記円錐ころ大端面の中央部に円形領域のぬすみが設けられ、このぬすみの外周端が、前記内輪大鍔面の円錐面と逃げ面の境界近傍まで延ばされ、前記内輪大鍔面の円錐面と逃げ面の境界が、円錐ころ軸受の許容最大アキシャル荷重下で、前記円錐ころ大端面と内輪大鍔面との接触で生じる最大接触楕円の外縁近傍に設けられたことを特徴とする車両用歯車軸支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、円錐ころ軸受と車両用歯車軸支持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円錐ころ軸受は、ラジアル荷重とアキシャル荷重、およびそれらの合成荷重を負荷するのに適した軸受で、負荷能力も大きいため、自動車や建設機械等におけるデファレンシャルやトランスミッション等の動力伝達装置の歯車軸支持用に多く用いられている。
【０００３】
図１は、本願の実施形態の一つである円錐ころ軸受で歯車軸が支持された、自動車のデファレンシャルを示す。このデファレンシャルは、ハウジング１に２つの円錐ころ軸受２、３で回転自在に支持されたドライブピニオン４と、このドライブピニオン４に噛み合うリングギヤ５と、このリングギヤ５が取り付けられ、一対の円錐ころ軸受６でハウジング１に回転自在に支持された差動歯車ケース７と、この差動歯車ケース７の中に配設されたピニオン８と、ピニオン８と噛み合う一対のサイドギヤ９とで基本的に構成され、これらがギヤオイルの封入されたハウジング１内に収納されている。このギヤオイルは前記各円錐ころ軸受２、３、６の潤滑油にもなっている。
【０００４】
図４は、従来の円錐ころ軸受の一形態を示す。この円錐ころ軸受は、円錐状の軌道面２１を有する外輪２２と、円錐状の軌道面２３を有し、この軌道面２３の大径側に大鍔面２４、小径側に小鍔面２５が設けられた内輪２６と、外輪２２と内輪２６の各軌道面２１、２３の間に転動自在に配列された複数の円錐ころ２７と、円錐ころ２７を所定の円周方向間隔に保持する保持器２８とで構成されている。
【０００５】
前記円錐ころ２７は、外輪２２と内輪２６の各軌道面２１、２３と線接触し、円錐ころ２７および各軌道面２１、２３の各円錐角頂点が、円錐ころ軸受の中心線上の一点Ｏで一致するように設計されている。これにより、円錐ころ２７は各軌道面２１、２３に沿って転がり運動をすることができる。
【０００６】
円錐ころ軸受では、前記各軌道面２１、２３の円錐角が異なるので、各軌道面２１、２３から円錐ころ２７に加わる荷重の合力が、円錐ころ２７を前記内輪２６の大鍔面２４側に押す方向に作用する。したがって、円錐ころ２７は、軸受使用時に大端面２９が大鍔面２４に押し付けられて案内され、大端面２９と大鍔面２４とは接触しながら相対辷りを生じる。
【０００７】
図５に拡大して示すように、前記内輪２６の大鍔面２４は、図４に示したＯ点を中心とする円錐面で形成され、この円錐面の外側に面取り３０が設けられている。また、円錐ころ２７の大端面２９は、Ｏ点から大鍔面２４までの距離ＲO よりもわずかに小さい曲率半径の球面で形成され、この球面の一部が大鍔面２４の円錐面と楕円状の接触領域で接触する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の円錐ころ軸受は、円錐ころの大端面と接触する内輪大鍔面の円錐面が、逃げ角の大きい面取り部に直接接続されているので、油膜を形成すべき接触領域への楔形隙間が形成されず、潤滑油を接触領域へ十分に引き込むことができない。したがって、接触しながら相対辷りを生じる円錐ころ大端面と内輪大鍔面間に十分な油膜を形成することが難しく、特に、高負荷で回転するデファレンシャル等の歯車軸の支持に用いる場合は、歯車軸支持装置のメインテナンス周期等より問題となることがある。
【０００９】
また、円錐ころ軸受では、円錐ころがスリップ等でわずかにスキューする場合があり、スキューした円錐ころの大端面が、前記大鍔面面取り部が円錐面に接続されたエッジに当たり、円錐ころの大端面への疵が問題となることがある。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、円錐ころ大端面と内輪大鍔面間の接触領域に十分な油膜を形成でき、かつ円錐ころ大端面を疵付けない円錐ころ軸受と、メインテナンス周期の長い車両用歯車軸支持装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、円錐状の軌道面を有する外輪と、円錐状の軌道面を有し、この軌道面の大径側に大鍔面が設けられた内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に配列された複数の円錐ころと、円錐ころを所定の円周方向間隔に保持する保持器とを備えた円錐ころ軸受において、前記内輪の大鍔面を、円錐ころの大端面に接触する円錐面と、この円錐面の外側に滑らかに連なり、円錐ころの大端面から離隔する方向に湾曲する逃げ面とで構成したのである。
【００１２】
すなわち、円錐ころ大端面と接触する内輪大鍔面の円錐面に、湾曲した逃げ面を滑らかに接続し、接触領域の外縁近傍に鋭角の楔形隙間を形成することにより、接触領域への潤滑油引き込み作用を高めて、十分な油膜を形成できるようにしたのである。また、この滑らかな逃げ面の形成で、円錐ころスキュー時の、内輪大鍔面との当たりによる疵付きを防止することができる。
【００１３】
前記逃げ面の断面形状として円弧を採用することにより、潤滑油引き込み作用の優れた逃げ面を容易に加工することができる。
【００１４】
前記円錐ころ大端面の中央部に円形領域のぬすみを設け、このぬすみの外周端を、前記内輪大鍔面の円錐面と逃げ面の境界近傍まで延ばすことにより、前記楔形隙間の近くまで潤滑油を導いて楔形隙間に十分な潤滑油を供給することができ、かつ円錐ころの許容スキュー角もさらに大きくすることができる。
【００１５】
前記内輪大鍔面の円錐面と逃げ面の境界を、円錐ころ軸受の許容最大アキシャル荷重下で、前記円錐ころ大端面と内輪大鍔面との接触で生じる最大接触楕円の外縁近傍に設けることにより、円錐ころ軸受の全ての使用負荷レンジで、前記潤滑油を引き込む楔形隙間を適切に形成することができる。
【００１６】
また、この発明は、ギヤオイルが封入されたハウジング内に、歯車軸が円錐ころ軸受により回転自在に支持された車両用歯車軸支持装置において、前記円錐ころ軸受が、円錐状の軌道面を有する外輪と、円錐状の軌道面を有し、この軌道面の大径側に大鍔面が設けられた内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に配列された複数の円錐ころと、円錐ころを所定の円周方向間隔に保持する保持器とを備えたものにおいて、前記内輪の大鍔面を、円錐ころの大端面に接触する円錐面と、この円錐面の外側に滑らかに連なり、円錐ころの大端面から離隔する方向に湾曲する逃げ面とで構成したので、軸受部を良好な潤滑状態に保ち、歯車軸支持装置のメインテナンス周期を著しく延長することができる。
【００１７】
前記車両用歯車軸支持装置において、前記逃げ面の断面形状として円弧を採用することにより、潤滑油引き込み作用の優れた逃げ面を容易に加工することができる。
【００１８】
前記車両用歯車軸支持装置において、前記円錐ころ大端面の中央部に円形領域のぬすみを設け、このぬすみの外周端を、前記内輪大鍔面の円錐面と逃げ面の境界近傍まで延ばすことにより、前記楔形隙間の近くまで潤滑油を導いて楔形隙間に十分な潤滑油を供給することができ、かつ円錐ころの許容スキュー角もさらに大きくすることができる。
【００１９】
前記車両用歯車軸支持装置において、前記内輪大鍔面の円錐面と逃げ面の境界を、円錐ころ軸受の許容最大アキシャル荷重下で、前記円錐ころ大端面と内輪大鍔面との接触で生じる最大接触楕円の外縁近傍に設けることにより、全ての使用負荷レンジで、前記潤滑油を引き込む楔形隙間を適切に形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３に基づいて、この発明の実施形態を説明する。図１は、前述したように、自動車のデファレンシャルであり、前記ドライブピニオン４の軸と、前記リングギヤ５が取り付けられた差動歯車ケース７の軸の支持に、それぞれ実施形態の円錐ころ軸受２、３、６を用いた歯車軸支持装置が採用されている。
【００２１】
図２（ａ）は、代表例として円錐ころ軸受６を示す。この円錐ころ軸受６は、円錐状の軌道面１０を有する外輪１１と、円錐状の軌道面１２を有し、この軌道面１２の大径側に大鍔面１３、小径側に小鍔面１４が設けられた内輪１５と、外輪１１と内輪１５の各軌道面１０、１２の間に転動自在に配列された複数の円錐ころ１６と、円錐ころ１６を所定の円周方向間隔に保持する保持器１７とで構成されている。円錐ころ１６と、外輪１１および内輪１５の各軌道面１０、１２の各円錐角頂点は、図２（ｂ）に示すように、円錐ころ軸受６の中心線上の一点Ｏで一致し、円錐ころ１６が各各軌道面１０、１２に沿って転がり運動できるようになっている。
【００２２】
図３に拡大して示すように、前記内輪１５の大鍔面１３は、円錐面１３ａと、この円錐面１３ａの外側に滑らかに接続された円弧断面の逃げ面１３ｂとで構成され、逃げ面１３ｂの外側に面取り１３ｃが設けられている。円錐面１３ａは、図２（ｂ）に示したＯ点を中心として形成されたものである。また、円錐ころ１６の大端面１８は、Ｏ点から内輪１５の大鍔面１３までの距離ＲO よりも適宜小さい曲率半径Ｒの球面１８ａで形成され、この球面１８ａの中央部に円形領域のぬすみ１９が設けられている。このぬすみ１９の外周端は、大鍔面１３の円錐面１３ａと逃げ面１３ｂの境界近傍まで延ばされている。
【００２３】
前述したように、円錐ころ１６は軸受使用時に大端面１８が大鍔面１３に押し付けられながら転動するため、前記球面１８ａの一部が円錐面１３ａと接触し、図３に断面で示すように、両曲面間に接触楕円２０が生じる。前記逃げ面１３ｂと円錐面１３ａの境界は接触楕円２０の外縁近傍に設けられ、逃げ面１３ｂと球面１８ａとで接触楕円２０に近接する鋭角の楔形隙間が形成されるようになっている。
【００２４】
前記接触楕円２０は軸受使用時のアキシャル荷重が高いほど大きくなる。この円錐ころ軸受６では、許容最大アキシャル荷重下での最大接触楕円を想定して、前記逃げ面１３ｂと円錐面１３ａの境界が、この最大接触楕円の外縁近傍となるように設計されており、前記潤滑油を引き込む楔形隙間を、全ての使用負荷レンジで適切に形成できるようになっている。
【００２５】
なお、図示はしないが、前記円錐ころ軸受２、３も同様の構成と仕様で製造されている。また、本発明は種々の形態の円錐ころ軸受への適用が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の円錐ころ軸受は、円錐ころ大端面と接触する内輪大鍔面の円錐面に、湾曲した逃げ面を滑らかに接続して、接触領域の外側に鋭角の楔形隙間を形成し、接触領域への潤滑油引き込み作用を高めるようにしたので、両接触面間に十分な油膜を形成できるとともに、この滑らかな逃げ面の形成で、円錐ころスキュー時の、内輪大鍔面との当たりによる疵付きを防止することができる。また、この円錐ころ軸受で歯車軸を支持することにより、歯車軸支持装置のメインテナンス周期を著しく延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の歯車軸支持装置が組み込まれたデファレンシャルの縦断面図
【図２】ａは図１の円錐ころ軸受を示す縦断面図、ｂはａの設計仕様を説明する断面図
【図３】図１の円錐ころ軸受の要部拡大断面図
【図４】従来の円錐ころ軸受を示す一部省略縦断面図
【図５】図４の要部拡大断面図
【符号の説明】
１  ハウジング
２、３  円錐ころ軸受
４  ドライブピニオン
５  リングギヤ
６  円錐ころ軸受
７  差動歯車ケース
８  ピニオン
９  サイドギヤ
１０  軌道面
１１  外輪
１２  軌道面
１３  大鍔面
１３ａ  円錐面
１３ｂ  逃げ面
１３ｃ  面取り
１４  小鍔面
１５  内輪
１６  円錐ころ
１７  保持器
１８  大端面
１８ａ  球面
１９  ぬすみ
２０  接触楕円
２１  軌道面
２２  外輪
２３  軌道面
２４  大鍔面
２５  小鍔面
２６  内輪
２７  円錐ころ
２８  保持器
２９  大端面
３０  面取り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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