CN104791383A - 圆锥滚子轴承及动力传递装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种圆锥滚子轴承及动力传递装置。本发明的圆锥滚子轴承中，圆锥滚子的大径侧端面形成为凸曲面状，大径侧端面所滑动接触的内圈的大突缘部端面形成为凹曲面状。设从圆锥滚子的圆锥顶点到沿着内圈滚道面远离的规定的基准点为止的距离为R时，大突缘部端面的曲率半径设定得大于距离，大径侧端面的曲率半径设定在相对于距离为80～100％的范围内。而且，在通过圆锥滚子的大径侧端面的曲率中心和内圈的大突缘部端面的曲率中心的假想直线上配置由大径侧端面和大突缘部端面的接触所形成的接触椭圆的中心。

Description

圆锥滚子轴承及动力传递装置

在2014年1月16日提出的日本专利申请2014-005738的说明书、附图及摘要作为参照而包含于此。

技术领域

本发明涉及圆锥滚子轴承及动力传递装置。

背景技术

圆锥滚子轴承与同尺寸的其他的滚动轴承相比，具有负荷容量大且刚性高这样的特征。因此，所述圆锥滚子轴承使用于要求这样的特性的机动车的差动齿轮装置或变速驱动桥装置等驱动传递装置。图10是表示以往的圆锥滚子轴承的轴向剖视图。如图10所示，圆锥滚子轴承100具备内圈101、外圈102、多个圆锥滚子103、环状的保持器104。圆锥滚子103滚动自如地介于内外圈101、102之间。保持器104沿周向而等间隔地保持多个圆锥滚子103。圆锥滚子103的大径侧端面103a形成为凸曲面状，内圈101的大突缘部端面101a形成为凹曲面状，减少上述两端面103a、101a彼此的滑动摩擦(例如，参照日本实开平5-75520号公报)。

在上述圆锥滚子轴承中，关于应将圆锥滚子103的大径侧端面103a及内圈101的大突缘部端面101a的各曲率半径设定为何种程度的尺寸的具体的指针并未明确。因此，根据两端面103a、101a的曲率半径的尺寸的不同，圆锥滚子103的大径侧端面103a可能会与内圈101的大突缘部端面101a的径向的角部接触，从而产生边缘载荷。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够有效地减少在圆锥滚子的大径侧端面与内圈的大突缘部端面之间产生的边缘载荷的圆锥滚子轴承及动力传递装置。

本发明的一方案的圆锥滚子轴承的结构上的特征在于，包括：内圈，具有内圈滚道面及与该内圈滚道面的轴向一侧相邻的大突缘部；外圈，与所述内圈同心地配置在所述内圈的外周侧，且具有与所述内圈滚道面相对的外圈滚道面；多个圆锥滚子，滚动自如地介于所述内圈滚道面与所述外圈滚道面之间；及保持器，沿着圆周方向每隔规定间隔地保持所述圆锥滚子，所述圆锥滚子轴承的特征在于，所述圆锥滚子的大径侧端面形成为凸曲面状，该大径侧端面所滑动接触的所述大突缘部端面形成为凹曲面状，设从所述圆锥滚子的圆锥顶点到沿着所述内圈滚道面远离的规定的基准点为止的距离为R时，所述大突缘部端面的曲率半径Ri设定得大于所述距离R，所述大径侧端面的曲率半径Rr设定在相对于所述距离R为80～100％的范围内，且在通过所述大径侧端面的曲率中心和所述大突缘部端面的曲率中心的假想直线上配置由该大径侧端面和该大突缘部端面的接触所形成的接触椭圆的中心。

在此，“沿着内圈滚道面”不仅包括沿着实际的内圈滚道面的情况，也包括沿着内圈滚道面的延长线上的情况。

附图说明

前述及后述的发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1是适用了本发明的一实施方式的圆锥滚子轴承的差动装置的剖视图。

图2是上述圆锥滚子轴承的轴向剖视图。

图3是说明上述圆锥滚子轴承中的内圈的大突缘部端面及圆锥滚子的大径侧端面的各形状的图。

图4是图3的内圈的大突缘部端面的从A方向观察到的图。

图5是上述圆锥滚子轴承的保持器的立体图。

图6是上述圆锥滚子轴承的剖视图，是为了说明切缺部的形态而省略了圆锥滚子进行表示的图。

图7是上述保持器的空腔的从径向外侧观察时的外观图。

图8是图7的V-V向视剖视图。

图9是表示上述保持器的大径环状部的变形例的主要部分剖视图。

图10是表示以往的圆锥滚子轴承的轴向剖视图。

具体实施方式

接着，参照附图，说明本发明的优选的实施方式。图1是表示适用了本发明的一实施方式的圆锥滚子轴承的驱动传递装置即差动装置的剖视图。

差动装置51配置在对机动车的发动机的输出进行传递的动力传递路径。差动装置51将发动机的输出向分别配置在该差动装置51的左右方向(图1的纸面贯通方向)的两侧的作为驱动轮的后轮传递。

差动装置51具备小齿轮轴(动力传递轴)52、齿圈53、差动机构54、壳体55。小齿轮轴52与用于传递发动机的输出的传动轴(图示省略)能够一体旋转地连接。齿圈53与在该小齿轮轴52的轴向一端部(前端部)设置的小齿轮52a啮合。差动机构54与齿圈53能够一体旋转地连结，使后轮旋转。壳体55对上述部位进行收容。小齿轮轴52被一对圆锥滚子轴承1支承为相对于壳体55旋转自如。而且，在壳体55形成有如图中的箭头所示用于将润滑油导入而润滑一对圆锥滚子轴承1的滚道面的润滑油供给路56。

图2是圆锥滚子轴承1的轴向剖视图。圆锥滚子轴承1具备内圈2、外圈3、多个圆锥滚子4、保持器10。外圈3与内圈2同心地配置在内圈2的外周侧。圆锥滚子4排列在内外圈2、3之间。保持器10沿着圆周方向每隔规定间隔地保持圆锥滚子4。

内圈2是使用轴承钢或机械结构用钢等而形成的环状的构件。在内圈2的外周以使圆锥滚子4滚动的方式形成由圆锥面构成的内圈滚道面2a。

外圈3也与内圈2同样，是使用轴承钢或机械结构用钢等形成的环状的构件。在外圈3的内周，以与内圈滚道面2a相对且使多个圆锥滚子4滚动的方式形成有由圆锥面构成的外圈滚道面3a。

圆锥滚子4是使用轴承钢等形成的构件，且滚动自如地介于内圈滚道面2a与外圈滚道面3a之间。

在内圈2的外周，与内圈滚道面2a的轴向一端侧相邻而向径向外方突出地形成有小突缘部5，与内圈滚道面2a的轴向另一端侧相邻而向径向外方突出地形成有大突缘部7。大突缘部7的内圈滚道面2a侧的端面(大突缘部端面)7b形成为凹曲面状。在由内圈滚道面2a与大突缘部端面7b之间构成的拐角部分处，在整周形成有截面凹状的避让部9。

圆锥滚子4的大径侧端面4b形成为凸曲面状，且与大突缘部端面7b滑动接触。

图3是说明内圈2的大突缘部端面7b及圆锥滚子4的大径侧端面4b的各形状的图。如图3所示，设从圆锥滚子4的圆锥顶点C到沿着内圈滚道面2a远离的规定的基准点K为止的距离为R时，内圈2的大突缘部端面7b及圆锥滚子4的大径侧端面4b的各形状基于所述距离R来设定。

在此，圆锥滚子4的“圆锥顶点”是指圆锥滚子4的圆锥形状的顶点。而且，“沿着内圈滚道面2a”不仅包括沿着实际的内圈滚道面2a的情况，也包括沿着内圈滚道面2a的延长线L上的情况。本实施方式中的基准点K设定在内圈滚道面2a的延长线L上。而且，“距离R”是指圆锥顶点C与基准点K的两点间距离。例如，在xy坐标中，设圆锥顶点C的坐标为(0，0)，基准点K的坐标为(x，y)时，距离R是满足R²＝x²+y²的关系式的距离。

内圈2的大突缘部端面7b形成在通过基准点K的位置。在此，大突缘部端面7b“通过基准点K”的含义不仅包括实际的大突缘部端面7b通过基准点K的情况，也包括大突缘部端面7b的延长线Yi通过基准点K的情况。因此，“基准点K”是内圈滚道面2a或其延长线L与大突缘部端面7b或其延长线Yi相交的点。在本实施方式中，大突缘部端面7b的延长线Yi通过基准点K。

内圈2的大突缘部端面7b的曲率半径Ri设定为大于距离R。更优选的是，大突缘部端面7b的曲率半径Ri设定为相对于距离R满足100％<Ri≤300％的关系。

圆锥滚子4的大径侧端面4b的曲率半径Rr设定在相对于距离R为80～100％的范围内，设定为小于大突缘部端面7b的曲率半径Ri。而且，在本实施方式中，大径侧端面4b的曲率中心Cr与圆锥顶点C一致。

此外，在通过大径侧端面4b的曲率中心Cr和大突缘部端面7b的曲率中心Ci的假想直线X上配置有大径侧端面4b与大突缘部端面7b的接触所形成的接触椭圆(图4的交叉阴影线部分)的中心G。由此，如图3所示，所述接触椭圆的中心G配置在大突缘部端面7b的径向中心部附近。

通过上述的结构，在通过圆锥滚子4的大径侧端面4b的曲率中心Cr和内圈2的大突缘部端面7b的曲率中心Ci的假想直线X上配置大径侧端面4b与大突缘部端面7b的接触所形成的接触椭圆的中心G。由此，能够将该接触椭圆的中心G配置在内圈2的大突缘部端面7b的径向中心部附近。由此，能够抑制大径侧端面4b与大突缘部端面7b的径向的角部发生接触的情况。其结果是，能够有效地减少在圆锥滚子4的大径侧端面4b与内圈2的大突缘部端面7b之间产生的边缘载荷。

另外，所述距离R、所述曲率半径Ri、Rr设定在前述的数值范围内，由此能够减小所述接触椭圆的径向宽度。即，能够使所述接触椭圆的径向上端及径向下端从大突缘部端面7b的角部更加远离。由此，所述接触椭圆更难以与该角部接触，因此能够更有效地减少所述边缘载荷的发生。

图5是保持器10的立体图。参照图5及图2，保持器10是通过注塑成形等形成的合成树脂制的构件。保持器10具备一对环状部11、12(小径环状部11及大径环状部12)、多个柱部13。一对环状部11、12离开规定间隔地相对。柱部13沿周向隔开规定间隔地架设在上述环状部11、12之间。一对环状部11、12和彼此相邻的2根柱部13划分形成对圆锥滚子4进行收容保持的空腔14。

保持器10配置在内圈2及外圈3之间的环状空间内。保持器10将多个圆锥滚子4分别收容于各空腔14，将多个圆锥滚子4以沿圆周方向大致等间隔地配置的方式保持。

该保持器10通过两环状部11、12的面向空腔14侧的环状部侧面11c、12c与圆锥滚子4的两端面4a、4b滑动接触，而向轴向的移动受到限制。即，保持器10通过两环状部11、12与圆锥滚子4的端面4a、4b滑动接触而在轴向上被定位。

这样，环状部11、12的环状部侧面11c、12c构成通过与圆锥滚子4的端面4a、4b滑动接触而利用圆锥滚子4的端面4a、4b将保持器10在轴向上定位的第一滑动接触面。

另外，保持器10如图5所示，各柱部13的径向外侧面13a形成为沿着外圈滚道面3a的圆锥面形状。当内圈2及外圈3相对旋转时，保持器10使柱部13的外侧面13a与外圈滚道面3a滑动接触，并同时沿圆周方向旋转。

即，本实施方式的保持器10通过与外圈滚道面3a滑动接触，而利用外圈滚道面3a在径向上被定位。

这样，本实施方式的柱部13的外侧面13a构成通过与外圈滚道面3a滑动接触而利用外圈滚道面3a将保持器10在径向上定位的第二滑动接触面。

小径环状部11是形成为厚壁较厚的圆环状的部分，配置在内圈2的小突缘部5与外圈3的轴向一端部6之间。小径环状部11将由小突缘部5和外圈3的轴向一端部6构成的一端侧环状开口部A1闭塞。

小径环状部11的内周面11a形成为大致圆筒状，在其与小突缘部5的外周面5a之间形成微小的间隙。小径环状部11的外周面11b形成为沿着柱部13的外侧面13a的锥面，在其与轴向一端部6的内周面6a之间形成微小的间隙。

这样，小径环状部11在其分别与小突缘部5及外圈3的轴向一端部6之间隔开微小的间隙，并将一端侧环状开口部A1闭塞。

将上述一端侧环状开口部A1闭塞而形成的轴向一端侧的微小的间隙成为向轴承内部流入的用于润滑该圆锥滚子轴承1的润滑油的流入口。

即，圆锥滚子轴承1当内外圈2、3相对旋转时，利用其离心力，而产生要使轴承内部的润滑油从滚道面2a、3a的直径尺寸小的一方朝向大的一方流动的泵作用。

由于上述泵作用，而润滑油从一端侧环状开口部A1向圆锥滚子轴承1流入。因此，上述的轴向一端侧的微小的间隙成为向轴承内部流入的用于润滑该圆锥滚子轴承1的润滑油的流入口。

在此，当向轴承内部流入的润滑油增多为必要以上的量时，由于润滑油的搅拌阻力或粘性阻力而存在使圆锥滚子轴承1的转矩增加的可能性。

关于这一点，在本实施方式中，小径环状部11在其分别与小突缘部5及外圈3的轴向一端部6之间隔开微小的间隙，并将一端侧环状开口部A1闭塞，因此能够限制润滑油从一端侧环状开口部A1向轴承内部流入必要以上的情况。其结果是，能够抑制润滑油过多引起的搅拌阻力的增加等。由此，能够减少圆锥滚子轴承1的转矩。

大径环状部12也与小径环状部11同样，是形成为壁厚较厚的圆环状的部分，且配置在内圈2的大突缘部7与外圈3的轴向另一端部8之间。大径环状部12将由大突缘部7和外圈3的轴向另一端部8构成的另一端侧环状开口部A2闭塞。

在大径环状部12外周侧，形成有在周向整体将其外周端部切缺的切缺部15。

图6是圆锥滚子轴承的剖视图，是为了说明切缺部15的形态而省略圆锥滚子表示的图。

参照图6及图5，切缺部15从大径环状部12的轴向外侧端缘越过空腔14的外周端缘直至柱部13的外周端部，向径向内侧切缺而形成。切缺部15由形成为大致圆筒形状的圆筒面15a和台阶面15b构成。台阶面15b从圆筒面15a与柱部13的外侧面13a的端缘连结。

如图6所示，切缺部15将空腔14的轴向另一端侧的外周端缘向径向内侧切缺。假设未形成该切缺部15时，空腔14的轴向另一端侧的外周端缘由于大径环状部12和外圈滚道面3a而成为相对于轴承外部被闭锁的状态。然而，在本实施方式中，形成有将空腔14的轴向另一端侧的外周端缘向径向内侧切缺而成的切缺部15。由此，空腔14的轴向另一端侧朝向轴承外部敞开。

因此，沿着外圈滚道面3a向空腔14内流入的润滑油利用切缺部15向轴承外部迅速地排出。

切缺部15的圆筒面15a在其与外圈3上的轴向另一端部8的内周面8a之间形成间隙。

另外，大径环状部12的内周面12a形成为沿着柱部13的内周面的锥面，在其与大突缘部7的外周面7a之间形成微小的间隙。

这样，大径环状部12在其与大突缘部7之间隔开微小的间隙并将另一端侧环状开口部A2闭塞。

将上述另一端侧环状开口部A2闭塞而形成的轴向另一端侧的微小的间隙成为通过上述泵作用而向轴承内部流入的润滑油的排出口。

即，通过上述泵作用而流入到轴承内部的润滑油用于轴承内部的润滑，从另一端侧环状开口部A2排出。因此，上述的轴向另一端侧的微小的间隙成为通过上述泵作用而流入到轴承内部的润滑油的排出口。

在本实施方式中，大径环状部12在其与大突缘部7之间隔开微小的间隙，并将另一端侧环状开口部A2闭塞。由此，能够限制向圆锥滚子轴承1内部流入的润滑油从另一端侧环状开口部A2向轴承外部排出必要以上的情况。

尤其是通过大突缘部7来限制润滑油的排出，因此能够在相互滑动的大突缘部端面7b与圆锥滚子4的大径侧端面4b的接触部附近的、内圈2侧的避让部9(参照图6)附近保持润滑油。由此，能够减少大突缘部7与圆锥滚子4之间的滑动摩擦，并抑制烧结等的发生。

需要说明的是，在具有大突缘部7的内圈2侧需要保持润滑油，而在外圈3侧，需要抑制润滑油引起的搅拌阻力或粘性阻力等的增加。

关于这一点，在本实施方式中，在大径环状部12的外周侧形成有通过将空腔14的外周端缘向径向内侧切缺而将润滑油从轴承内部排出的切缺部15。由此，能够将沿着外圈滚道面3a欲向轴承外部流出的润滑油迅速地向外部排出。

如上所述，在内圈2侧能够适度地将润滑油保持在轴承内部，并且在外圈3侧，能够抑制润滑油过多引起的搅拌阻力等的增加。其结果是，能够抑制大突缘部7与圆锥滚子4之间的烧结等的发生，并也能够进一步减少圆锥滚子轴承1的转矩。

图7是保持器10的空腔14的从径向外侧观察时的外观图。

如图所示，在空腔14处，相对于收容在该空腔14内的圆锥滚子4的滚动面4c(的径向两侧)在圆周方向上设有规定的间隙s1。

另外，相对于圆锥滚子4的两端面，在轴向上设有规定的间隙s2。

在本实施方式的圆锥滚子轴承1中，保持器10通过两环状部11、12的环状部侧面11c、12c(第一滑动接触面)在轴向上被定位。

另外，在柱部13设有通过与外圈滚道面3a滑动接触而利用外圈滚道面3a将保持器10在径向上定位的外侧面13a(第二滑动接触面)。由此，保持器10通过外圈滚道面3a稳定地在径向上被定位。因此，保持器10无需由多个圆锥滚子4定位。由此，在空腔14与圆锥滚子4之间，如图7所示，能够设置适度的间隙s1、s2。通过该间隙s1、s2能抑制柱部13始终与圆锥滚子4滑动接触的情况，能够减少柱部13与圆锥滚子4之间的滑动摩擦。而且，能够抑制柱部13向圆锥滚子4啮入的情况，能够减少该圆锥滚子轴承1的转矩。

而且，如上所述，能抑制柱部13相对于圆锥滚子4的啮入，因此即使圆锥滚子轴承1以高速旋转，也能够抑制该柱部13向圆锥滚子4卷入的情况。其结果是，能够使该圆锥滚子轴承1更高速地旋转。

这样，根据本实施方式的圆锥滚子轴承1，能够减少转矩并以更高速旋转。需要说明的是，上述间隙s1、s2设定为能够抑制圆锥滚子4在空腔14内发生啮入的情况且能够抑制柱部13的卷入的程度，例如，设定为零点几毫米程度。

图8是图7的V-V向视剖视图，示出保持器10的径向的主要部分截面。

在构成空腔14的柱部13中，面向该空腔14的内侧的柱部侧面13b如图8所示沿着径向形成为大致直线状。

如上所述，除了在空腔14设有相对于圆锥滚子4的间隙s1、s2之外，还将柱部侧面13b沿着径向形成为大致直线状。由此，通过柱部13能够使彼此相邻的圆锥滚子彼此远离，并能够极力减少柱部13的柱部侧面13b与圆锥滚子4的滚动面4c的接触面。其结果是，能够进一步降低两者间的摩擦阻力。

另外，如图8所示，柱部13的径向内侧的前端13c位于比圆锥滚子4的轴中心的节圆P靠径向内侧的位置。

这种情况下，例如，与柱部13的前端13c位于节圆P的径向外侧的情况相比，通过柱部13能够可靠地使彼此相邻的圆锥滚子4彼此远离地进行保持。

需要说明的是，本发明没有限定为上述实施方式。例如，在上述实施方式中，例示了将圆锥滚子轴承适用于差动装置的情况。然而，也可以适用于变速驱动桥装置等其他的驱动传递装置。

另外，在上述实施方式中，例示了将保持器10的大径环状部12的内周面12a形成为沿着柱部13的内周面的锥面的情况。然而，例如图9所示，也可以将该内周面12a形成为与大突缘部7的外周面7a滑动接触的圆筒面状。

这种情况下，作为第三滑动接触面的内周面12a与大突缘部7的外周面7a滑动接触，由此保持器10由大突缘部7的外周面7a在径向上定位。

因此，通过外圈滚道面3a及大突缘部7的外周面7a这双方能够将保持器10在径向上定位，能够将该保持器10更稳定地定位。

而且，在图9的情况下，将大径环状部12的内周面12a与大突缘部7的外周面7a之间大致闭塞，因此能够进一步限制轴承内部的润滑油从内圈2侧排出的情况。其结果是，与上述实施方式的情况相比，能够在内圈2的大突缘部端面7b与圆锥滚子4的大径侧端面4b的接触部附近保持更多的润滑油。

根据本发明的圆锥滚子轴承，能够有效地减少在圆锥滚子的大径侧端面与内圈的大突缘部端面之间产生的边缘载荷。

Claims (3)

1.一种圆锥滚子轴承，包括：

内圈，具有内圈滚道面及与该内圈滚道面的轴向一侧相邻的大突缘部；

外圈，与所述内圈同心地配置在所述内圈的外周侧，且具有与所述内圈滚道面相对的外圈滚道面；

多个圆锥滚子，滚动自如地介于所述内圈滚道面与所述外圈滚道面之间；及

保持器，沿着圆周方向每隔规定间隔地保持所述圆锥滚子，

所述圆锥滚子轴承的特征在于，

所述圆锥滚子的大径侧端面形成为凸曲面状，该大径侧端面所滑动接触的所述大突缘部端面形成为凹曲面状，

设从所述圆锥滚子的圆锥顶点到沿着所述内圈滚道面远离的规定的基准点为止的距离为R时，

所述大突缘部端面的曲率半径Ri设定得大于所述距离R，

所述大径侧端面的曲率半径Rr设定在相对于所述距离R为80～100％的范围内，

且在通过所述大径侧端面的曲率中心和所述大突缘部端面的曲率中心的假想直线上配置由该大径侧端面和该大突缘部端面的接触所形成的接触椭圆的中心。

2.根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承，其中，

所述保持器具有：小径环状部；大径环状部，相对于该小径环状部离开规定间隔且与该小径环状部相对；及多个柱部，架设在所述小径环状部与所述大径环状部之间，且与所述小径环状部和所述大径环状部一起划分形成收容所述圆锥滚子的空腔，

在所述两环状部的至少一方设有第一滑动接触面，该第一滑动接触面通过与所述圆锥滚子的端面滑动接触而利用该端面将所述保持器在轴向上定位，

在所述柱部设有第二滑动接触面，该第二滑动接触面通过与所述外圈滚道面滑动接触而利用所述外圈滚道面将所述保持器在径向上定位。

3.一种动力传递装置，其特征在于，具备：

动力传递轴，配置于动力传递路径；及

根据权利要求1或2所述的圆锥滚子轴承，将该动力传递轴支承为旋转自如。