CN212584128U - 汽车用差动装置和汽车用变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于，提供在保持轴承的刚性和寿命的同时抑制了转矩的汽车用差动装置和汽车用变速器。本实用新型的汽车用差动装置(100)的代表性的结构的特征在于，在从环形齿轮(106)侧向驱动轮侧延伸的末端传动轴(120)中的至少环形齿轮(106)侧配置有多列角接触球轴承(轴承130)，该多列角接触球轴承(轴承130)具有多列同一滚珠直径且同一节圆直径的滚珠的列。

Description

汽车用差动装置和汽车用变速器

技术领域

本实用新型涉及汽车用差动装置和汽车用变速器。

背景技术

差动装置和变速器均是将发动机的旋转运动传递至驱动轮的、对于汽车来讲重要的构成要件。在差动装置和变速器中，多个齿轮与轴复杂地组合，并在各处具有轴承。作为这样的轴承，以往，凭经验大多采用刚性较高的轴承特别是圆锥滚子轴承。例如，在专利文献1所记载的差动装置中，向驱动轮侧延伸的侧齿轮轴6在车辆左侧由圆锥滚子轴承10支承，在车辆右侧由多列斜角接触球轴承(滚动轴承11、21)支承(以下，在本说明书中将斜角接触球轴承称为角接触球轴承)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－211855号公报

实用新型内容

实用新型要解决的问题

对于在差动装置等中经常采用的圆锥滚子轴承，在与球轴承相比的情况下，虽然圆锥滚子轴承的刚性较高，但在转矩较大这点上存在忧虑。若轴承的转矩变小，则还会有助于汽车的燃料效率的提高。然而，从确保刚性的观点出发，差动装置等的轴承广泛使用圆锥滚子轴承。

本实用新型的目的在于，鉴于这样的课题而提供在保持轴承的刚性和寿命的同时抑制了转矩的汽车用差动装置和汽车用变速器。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本实用新型的发明人等进行了深入研究，结果发现，通常，在欲将圆锥滚子轴承换成其他轴承的情况下，若为本领域技术人员，则关注轴向刚性的确保而容易选择作为多级结构的串联型多列角接触球轴承。但是，通过本申请的发明人等的研究可知，在串联型多列角接触球轴承中，为了形成多级结构，需要使一侧的滚珠列的节圆直径大于另一侧的滚珠列的节圆直径，该滚珠列的节圆直径成为决定轴承尺寸的因素，其结果，很可能导致轴承的尺寸增大。另一方面，可知，如果左右列是同一滚珠直径且同一节圆直径的多列角接触球轴承，则与多级结构的情况相比，即使外圈和内圈的尺寸相同，也能够采用较大的直径的滚珠，从而有助于轴承尺寸的缩小、载荷容量的提高。即，若为同一滚珠直径且同一节圆直径的多列角接触球轴承，则虽是球轴承，但也能够确保了高容量、高刚性。

于是，本实用新型的汽车用差动装置的代表性结构的特征在于，在从环形齿轮侧向驱动轮侧延伸的末端传动轴(日文：ファイナル軸)中的至少环形齿轮侧配置有多列角接触球轴承，该多列角接触球轴承具有多列同一滚珠直径且同一节圆直径的滚珠的列。

根据上述结构，通过采用同一滚珠直径且同一节圆直径的多列角接触球轴承，从而不必改变壳体侧、轴侧的尺寸，能够在维持寿命和刚性的状态下降低转矩而谋求燃料效率的提高。

对于上述多列角接触球轴承，较佳的是，在将内圈的滚道槽的曲率半径设为Ri、将滚珠的直径设为Bd时，内圈的滚道槽的槽R比，即，Ri/Bd满足0.515≤Ri/Bd。通过满足上述条件，从而在确保刚性的同时使滚道槽与滚珠之间的接触面积较小而降低转矩，能够有助于车辆的燃料效率的提高。

为了解决上述课题，本实用新型的汽车用变速器的代表性结构的特征在于，在与驱动轮相连的末端传动齿轮的轴的两侧配置有多列角接触球轴承，该多列角接触球轴承具有多列同一滚珠直径且同一节圆直径的滚珠的列。

与上述汽车用差动装置的技术思想对应的说明也能够适用于该汽车用变速器。因此，在上述结构中，通过在以往的配置圆锥滚子轴承那样的部位配置同一滚珠直径且同一节圆直径的多列角接触球轴承，从而不必改变壳体侧、轴侧的尺寸，能够在维持寿命和刚性的状态下降低转矩而提高燃料效率。

对于上述多列角接触球轴承，较佳的是，在将内圈的滚道槽的曲率半径设为Ri、将滚珠的直径设为Bd时，内圈的滚道槽的槽R比，即，Ri/Bd满足0.515≤Ri/Bd。通过满足上述条件，从而在确保刚性的同时使滚道槽与滚珠之间的接触面积较小而降低转矩，能够有助于车辆的燃料效率的提高。

实用新型的效果

根据本实用新型，能够提供在保持轴承的刚性和寿命的同时抑制了转矩的汽车用差动装置和汽车用变速器。

附图说明

图1是本实用新型的实施方式的汽车用差动装置的图。

图2是本实用新型的实施方式的汽车用变速器的图。

图3是将作为实施例的多列角接触球轴承与其他比较例比较的试验结果的图。

附图标记说明

100、差动装置；102、壳体；104、驱动小齿轮；106、环形齿轮；108、小齿轮轴；110、差速器壳；112、差动小齿轮；116、左侧齿轮；118、右侧齿轮；120、左末端传动轴；122、右末端传动轴；130、作为多列角接触球轴承的轴承；132、右轴承；134、内圈；136、外圈；138、140、滚珠；150、变速器；152、输入轴；154、输出轴；156、末端传动齿轮；158、差动轴；160、倒档惰齿轮；162、左轴承；162、右轴承；170、实施例的轴承；10、比较例1的轴承；12、比较例2的轴承。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明本实用新型的优选实施方式。该实施方式所示的尺寸、材料、其他具体的数值等只不过是为了使实用新型容易理解的例示，除了特别说明的情况之外，并不限定本实用新型。此外，在本说明书和附图中，对于具有实质上相同的功能、结构的要件，通过标注相同的附图标记来省略重复说明，另外，省略与本实用新型没有直接关系的要件的图示或说明。

(汽车用差动装置)

图1是本实用新型的实施方式的汽车用差动装置(以下称为差动装置100)的图。图1的(a)所示的差动装置100是向驱动轮传递动力并且吸收左右的驱动轮的速度差的装置。差动装置100在壳体102的内侧具备驱动小齿轮104和环形齿轮106。驱动小齿轮104利用传动轴(日文：プロペラシャフト)(省略图示)和小齿轮轴108来接受来自发动机的动力而使环形齿轮106旋转。环形齿轮106与差速器壳110成为一体，从而连同差速器壳110一起旋转。该旋转力通过轴(后述的末端传动轴120、122)传递至驱动轮。

在本实施方式中，将从中央的环形齿轮106侧朝向左右的驱动轮侧延伸的轴称为末端传动轴120、122。末端传动轴120、122是包含与侧齿轮116、118直接连接的侧齿轮轴、与驱动轮直接连接的驱动轴等的轴的总称。

差动装置100利用轴承130、132来支承末端传动轴120、122。轴承130、132将差速器壳110和末端传动轴120、122支承为能够相对于壳体102旋转。其中，作为对末端传动轴120的至少环形齿轮106侧的部分进行支承的轴承130，配置有多列角接触球轴承。以往，从寿命、刚性等观点出发，通常在该部位配置圆锥滚子轴承，但在本实施方式中，其特征在于，配置有多列角接触球轴承。

图1的(b)是图1的(a)的多列角接触球轴承(轴承130)的放大图。作为多列角接触球轴承的轴承130在内圈134与外圈136之间具有两列滚珠138、140，该两列滚珠138、140均具有规定的接触角。特别是，在本实施方式中，滚珠138、140成为彼此同一滚珠直径且彼此同一节圆直径(以下称作PCD(pitch circle diameter))的结构。

通常，与滚动体和轴承圈线接触的圆锥滚子轴承相比，滚动体和轴承圈点接触的球轴承的转矩较低。在该差动装置100中，作为轴承130，配置同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承，由此，与以往的配置圆锥滚子轴承的情况相比，能够降低转矩而谋求车辆的燃料效率的提高。

在本实施方式中，还考虑了将圆锥滚子轴承换成球轴承而引起的刚性降低。与作为多级结构的串联型角接触球轴承等相比，同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承确保内圈和外圈的厚度所受到制约较少，相应地，即使轴承整体为相同尺寸，也能够采用直径较大的滚珠。因而，即使差动装置100所具备的多列角接触球轴承(轴承130)的轴承尺寸与以往配置的圆锥滚子轴承的轴承尺寸相同，通过在多列角接触球轴承的内部采用直径较大的滚珠138、140，由此，虽是球轴承，但也确保了高容量、高刚性。

根据以上情况，对于该差动装置100，通过在以往的配置圆锥滚子轴承那样的部位配置同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承(轴承130)，从而不必改变壳体侧、轴侧的尺寸，能够在维持刚性的状态下降低转矩而提高车辆的燃料效率。

(汽车用变速器)

图2是本实用新型的实施方式的汽车用变速器(以下称为变速器150)的图。变速器150例如是设想了将前轮驱动车(FF车)所使用的变速器和差动齿轮一体化而成的驱动桥等的机构。变速器150将发动机的动力在改变转矩、转速、旋转方向等的情况下传递至驱动轮。变速器150具备多个齿轮、轴。作为概述，变速器150具备经由离合器接受发动机的动力的输入轴152、从输入轴152经由各齿轮接受动力的输出轴154以及从输出轴154经由末端传动齿轮156将动力传递至驱动轮的差动轴158等。另外，变速器150还具备进行后退操作的倒档惰齿轮160等。

在该变速器中，在与驱动轮相连的差动轴158上，在末端传动齿轮156的两侧配置有多列角接触球轴承作为轴承162、164。这些轴承162、164是与上述参照图1的(b)说明的多列角接触球轴承即轴承130相同的结构，且具有两列同一滚珠直径且同一PCD的滚珠，该两列滚珠均具有规定的接触角。在该变速器中，同样地，其特征在于，在以往配置有圆锥滚子轴承的部位配置了同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承。

在该变速器中，同样地，通过配置同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承(轴承162、164)，与以往的配置了圆锥滚子轴承的情况相比，能够降低转矩而谋求车辆的燃料效率的提高。另外，通过配置同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承(轴承162、164)，能够在内部采用直径较大的滚珠，弥补了与以往配置的圆锥滚子轴承相比的刚性降低量。

根据以上情况，在该变速器150中，同样地，通过在以往配置圆锥滚子轴承那样的部位配置同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承(轴承162、164)，从而不必改变壳体侧、轴侧的尺寸，能够在确保高容量、高刚性的同时降低转矩而提高车辆的燃料效率。

(多列角接触球轴承的性能)

上述差动装置100和变速器150均采用同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承，不仅提高了燃料效率，还谋求了寿命的提高。

图3是将作为实施例的多列角接触球轴承与其他比较例相比的试验结果的图。图3的(a)是将试验对象排列的图。从左起依次示出作为实施例的同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承(轴承170)、作为比较例1的左右直径不同且PCD不同的串联型角接触球轴承(轴承10)、作为比较例2的左右直径不同且PCD不同的串联型角接触球轴承(轴承12)。在比较例1的轴承10中，在两列中的小径侧的滚道上排列小径的滚珠，在比较例2的轴承12中，在两列中的大径侧的滚道上排列小径的滚珠。另外，作为实施例的轴承170是与图1的(b)所示的轴承130和图2的轴承162、164相同的结构，轴承170代表它们来示出。

图3的(b)是图3的(a)的各试验对象的寿命试验的结果。在横轴上依次排列有比较例1(轴承10)、比较例2(轴承12)以及实施例(轴承170)。纵轴表示寿命比。试验是设想将各试验对象的轴承配置于图2的变速器150的轴承162、164的位置来进行的。在横轴上，齿轮侧表示接近图2的末端传动齿轮156的轴承162的位置，齿轮相反侧表示远离末端传动齿轮156的轴承164的位置。

作为结果的寿命比，以1的比率示出在横轴的左端所示的齿轮相反侧的实施例。能够根据图3的(b)确认：与齿轮相反侧相比，齿轮侧容易承受载荷而寿命较短，并且，在齿轮侧和齿轮相反侧这两方面，实施例的寿命均最长。考虑其原因在于，如果是同一PCD的多列角接触球轴承(轴承170)，则与各比较例的串联型多列角接触球轴承相比，即使外圈和内圈的尺寸相同，也能够采用直径较大的滚珠，从而有助于载荷容量的提高。另外，在各比较例的串联型多列角接触球轴承中，为了形成多级结构，需要使一侧的滚珠的直径比另一侧的滚珠的直径小。因此，无法最大限度地提高左右列的载荷容量，结果导致寿命的降低。

通常，在欲将圆锥滚子轴承换成其他轴承的情况下，若为本领域技术人员，则关注轴向刚性的确保而容易选择作为多级结构的串联型多列角接触球轴承。但是，在上述差动装置100和变速器150中，关注上述试验结果而选择了同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承(轴承130和轴承162、164)。因而，若为该差动装置100以及变速器150，则不仅能够谋求转矩的降低和刚性的确保，还能够谋求寿命的提高。

在本实施方式中，还对转矩的降低进行了进一步的研究。具体而言，对于在上述实施方式中作为各轴承采用的同一滚珠直径且同一PCD的多列角接触球轴承，在将内圈的滚道槽的曲率半径为Ri、将滚珠的直径为Bd时，其被设定为滚道槽的槽R比(Ri/Bd)满足0.515≤Ri/Bd的条件。

图3的(c)是表示与内圈的槽R比和动态转矩有关的试验的结果的图。在图3的(c)中，横轴为内圈的槽R比(Ri/Bd)，纵轴为动态转矩(Nm)。如图3的(c)所示，可知，多列角接触球轴承在槽R比为0.515以上的情况下，动态转矩充分变小。其原因在于，随着槽R比变大即滚道槽的曲率半径Ri变大，滚道槽与滚珠之间的接触面积也变小。

若滚道槽与滚珠之间的接触面积变小，则本来轴承的刚性会下降。但是，在为多列角接触球轴承的情况下，如上所述，通过采用直径较大的滚珠来确保刚性，并且将内圈的槽R比设定为0.515以上而降低动态转矩，从而谋求了车辆的燃料效率的提高。这样，在本实施方式中，兼顾了由多列角接触球轴承的动态转矩的降低实现的车辆的燃料效率提高和由多列角接触球轴承的刚性的确保实现的末端传动轴120(参照图1的(a))和差动轴158(参照图2)的位移量的降低。

以上，参照附图说明了本实用新型的优选实施例，但本实用新型当然不限定于该例子。显然，只要是本领域的技术人员，在权利要求书记载的范畴内，能想到各种变形例或修改例，这些也当然属于本实用新型的技术范围。

产业上的可利用性

本实用新型能够应用于汽车用差动装置和汽车用变速器。

Claims (4)

1.一种汽车用差动装置，其特征在于，

在汽车用差动装置中，在从环形齿轮侧向驱动轮侧延伸的末端传动轴中的至少该环形齿轮侧配置有多列角接触球轴承，该多列角接触球轴承具有多列同一滚珠直径且同一节圆直径的滚珠的列。

2.根据权利要求1所述的汽车用差动装置，其特征在于，

对于所述多列角接触球轴承，在将内圈的滚道槽的曲率半径设为Ri、将所述滚珠的直径设为Bd时，所述内圈的滚道槽的槽R比，即，Ri/Bd满足0.515≤Ri/Bd。

3.一种汽车用变速器，其特征在于，

在汽车用变速器中，在与驱动轮相连的末端传动齿轮的轴的两侧配置有多列角接触球轴承，该多列角接触球轴承具有多列同一滚珠直径且同一节圆直径的滚珠的列。

4.根据权利要求3所述的汽车用变速器，其特征在于，

对于所述多列角接触球轴承，在将内圈的滚道槽的曲率半径设为Ri、将所述滚珠的直径设为Bd时，所述内圈的滚道槽的槽R比，即，Ri/Bd满足0.515≤Ri/Bd。

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