JP2005308176A - ピニオン軸支持用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ピニオンギヤ２ａが一端に設けられたピニオン軸２をハウジング（デフケース１）内に二つの斜接型転がり軸受３，４を介して支持し、この二つの斜接型転がり軸受３，４を背面組み合わせとしたピニオン軸支持用軸受装置において、ピニオン軸２の支持剛性と回転抵抗とをバランスよく改善する。
【解決手段】ピニオンギヤ２ａ側の斜接型転がり軸受を円すいころ軸受３とする。この円すいころ軸受３の接触角αを２３度以上３０度以下にした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ピニオン軸をハウジングに二つの斜接型転がり軸受を介して支持したピニオン軸支持用軸受装置に関する。
例えば自動車等の車両に搭載されるデファレンシャルや四輪駆動車両に搭載されるトランスファ等では、それらのピニオン軸をハウジングの内周に二つの円すいころ軸受を介して支持している（例えば特許文献１参照。）。両円すいころ軸受は、外輪および内輪と円すいころとの接触面積が大きく、かつ内輪の大鍔部との間ですべりが生じるため、回転抵抗が比較的大きい。デファレンシャルやトランスファに用いるピニオンギヤ側の円すいころ軸受の接触角は、一般的に、ラジアル荷重に対する剛性を高めるために２０度と小さく設定しているが、円すいころ軸受の摩擦損失を軽減するよう見直すことが望ましい。
特開平１１−４８８０５号
本発明は、ピニオン軸支持用軸受装置において、ピニオンギヤ側に配置される円すいころ軸受の耐荷重性と摩擦損失とをバランスよく改善し、ピニオン軸の支持剛性を向上するとともにピニオン軸を回転抵抗少なく安定的に支持できるようにすることを解決すべき課題としている。
本発明は、ピニオンギヤが一端に設けられたピニオン軸をハウジング内に二つの斜接型転がり軸受を介して支持し、この二つの斜接型転がり軸受を背面組み合わせとしたピニオン軸支持用軸受装置であって、上記ピニオンギヤ側の斜接型転がり軸受を円すいころ軸受とし、この円すいころ軸受の円すいころ軸受の接触角αを２３度以上３０度以下にしたことを特徴としている。
本発明によると、ピニオンギヤ側に配置される円すいころ軸受の接触角αを規定することにより、この円すいころ軸受のラジアル荷重に対する所定の剛性を確保することができ、しかも、外輪と内輪とを軸方向に近づける向きのアキシアル荷重を外輪側で効率よく受けることができるので、内輪の大鍔部に対する円すいころの摩擦損失を軽減できるようになる。これにより、円すいころ軸受を所定の予圧を付与した状態で所定場所に組み込んだ状況において、ピニオン軸の支持剛性を向上できるとともに回転抵抗少なく支持できるようになる。
好ましくは、上記ピニオン軸を、デファレンシャルのドライブギヤとし、上記二つの斜接型転がり軸受に定位置予圧を付与する。この場合、デファレンシャルの効率が向上する。
本発明は、ピニオン軸の支持剛性を向上できるとともに、ピニオン軸を回転抵抗少なく支持できるようになり、例えば車両に搭載されるデファレンシャルやトランスファの高効率化が可能になる。
以下、本発明の最良の実施形態を図面に示して説明する。この実施形態では、ピニオン軸支持用軸受装置をデファレンシャルに適用した場合を例に挙げる。図１は、デファレンシャルを示す断面図、図２は、図１のピニオン軸支持用軸受装置を拡大して示す断面図、図３は、図２のピニオンギヤ側の円すいころ軸受の拡大図である。
デファレンシャルのピニオン軸支持用軸受装置は、ハウジングとしてのデフケース１内にピニオンギヤ２ａ付きのピニオン軸２を、単列の円すいころ軸受３と単列のアンギュラ玉軸受４とを介して回転自在に支持した構成である。ピニオン軸２のピニオンギヤ２ａは、リングギヤ５に噛合されている。
円すいころ軸受３およびアンギュラ玉軸受４は、背面組み合わせで組み込まれて、定位置予圧が付与されている。この定位置予圧は、円すいころ軸受３の外輪１１の背面およびアンギュラ玉軸受４の肩おとし外輪２１の背面をデフケース１の径方向内向きの段部１ａ，１ｂにそれぞれ当接させ、円すいころ軸受３の内輪１２の背面をピニオンギヤ２ａの一側面に、また、アンギュラ玉軸受４の肩おとし内輪２２の背面をコンパニオンフランジ６の内端面にそれぞれ当接させ、さらに、円すいころ軸受３の内輪１２の正面とアンギュラ玉軸受４の肩おとし内輪２２の正面との間に間座７を挟んだ状態において、ナット８を締めこむことにより設定する。
円すいころ軸受３は、外輪１１と内輪１２との間に複数個の円すいころ１３を介装し、この複数個の円すいころ１３を保持器１４で円周方向等間隔に保持した構成である。アンギュラ玉軸受４は、肩おとし外輪２１と肩おとし内輪２２との間に複数個の玉２３を介装し、この複数個の玉２３を保持器２４で円周方向等間隔に保持した構成である。
円すいころ軸受３およびアンギュラ玉軸受４は、それらの内部にデフケース１内に封入されている潤滑油を通過させる油浴潤滑という方法で潤滑される。具体的に、デフケース１内には図１の一点鎖線で示すレベルＬの量の潤滑油が入っており、この潤滑油中に円すいころ軸受３およびアンギュラ玉軸受４の略下半分が浸かっている。そして、デフケース１内の潤滑油は、リングギヤ５の回転により図１の矢印で示すように上方へ跳ね上げられ、デフケース１の油通路１ｃを経て円すいころ軸受３とアンギュラ玉軸受４との間に流れ、ここから円すいころ軸受３およびアンギュラ玉軸受４の内部を通過する。
なお、円すいころ軸受３の構成を詳しく説明する。内輪１２は、外周面の軸方向中間に軌道面１２ａが設けられ、この軌道面１２ａの大径側端部に大鍔部１２ｂが、また、小径側端部に小鍔部１２ｃが設けられている。保持器１４は、テーパ形状であり、その円周方向複数箇所に径方向内外に貫通するポケット１４ａが設けられており、小径側部分には径方向内向きに延びる鍔部１４ｂが設けられている。この保持器１４は各円すいころ１３の回転軸線Ｇそれぞれを結んだ仮想の円すい面より大径とされており、組立時に、内輪１２の軌道面１２ａ上に保持器１４を配置してこの保持器１４の各ポケット１４ａに円すいころ１３を無理嵌めすることで、内輪１２と円すいころ１３と保持器１４とを非分離の組品にしている。
円すいころ１３は外輪１１の軌道面１１ａや内輪１２の軌道面１２ａ上を転動する際、外輪１１の軌道面１１ａと内輪１２の軌道面１２ａとから受ける合成力によって、図３に示すように、内輪１２の小鍔部１２ｃから離れ、内輪１２の大鍔部１２ｂに押し付けられる。内輪１２の小鍔部１２ｃは、主として組立や取り扱いを容易にするために設けられている。
ここで、上記ピニオンギヤ２ａ側に配置される円すいころ軸受３の接触角αを、２３度以上３０度以下、好ましくは、２５度以上２８度以下に設定した。
ここで、接触角αの下限値を２３度未満に設定すると、内輪１２の大鍔部１２ｂに対する円すいころ１３の摩擦抵抗が増大する。一方、接触角αの上限値を３０度より大きくすると、ラジアル荷重に対する剛性が低下する。このことを考慮して、ラジアル荷重に対する所定以上の剛性を確保しつつ、摩擦損失を低減できるように接触角αを上記のように特定した。
なお、内輪１２の軌道面１２ａの延長線とピニオン軸２の回転軸線とでなす角度βは、一般的に、接触角αに関係なく、所定の固定値に設定されている。そのため、接触角αを所定の範囲で従来よりも大きく設定すれば、円すいころ１３を大径サイズにでき、円すいころ軸受３の定格荷重が向上することになる。
以上説明したように、ピニオンギヤ２ａ側に配置される円すいころ軸受３の接触角αを規定することにより、円すいころ軸受３のラジアル荷重に対する所定の剛性を確保することができ、しかも、外輪２と内輪３とを軸方向に近づける向きのアキシアル荷重を外輪２側で効率よく受けることができるので、内輪１２の大鍔部１２ｂに対する円すいころ１３の摩擦損失を軽減できるようになる。したがって、円すいころ軸受３を所定の予圧を付与した状態で所定場所に組み込んだ状況において、ピニオン軸２の支持剛性を向上することができるとともに回転抵抗少なく支持することができる。
以下、本発明に係る他の実施の形態を説明する。
図２において、反ピニオンギヤ２ａ（コンパニオンフランジ６）側に配置されるアンギュラ玉軸受４の軸受形式は斜接型転がり軸受であれば特に限定されない。例えば反ピニオンギヤ２ａ側軸受は、図４に示すように、いわゆるタンデム型の複列斜接玉軸受３０としたり、あるいは、図５に示すように、単列の円すいころ軸受４０としたりすることができる。
図４に示す複列斜接玉軸受３０は、外輪３１、内輪３２、二列の玉３３Ａ，３３Ｂ、二つの保持器３４Ａ，３４Ｂを備えた構成であり、二列の玉３３Ａ，３３Ｂの直径を同一にし、一方列の玉３３Ａのピッチ円直径を他方列の玉３３Ｂのピッチ円直径より大きくし、さらに、二列の玉３３Ａ，３３Ｂの接触角を同一にし、二つの作用線の傾きを同じ向きにしている。このような構成の複列斜接玉軸受３０を、タンデム型と言う。但し、二列の玉３３Ａ，３３Ｂの直径や、接触角が異なる場合もタンデム型の複列斜接玉軸受と言う。
図５に示す円すいころ軸受４０は、外輪４１、内輪４２、円すいころ４３、保持器４４を備えた構成であり、この反ピニオンギヤ２ａ側の円すいころ軸受４０の接触角αを図３に示すピニオンギヤ２ａ側の円すいころ軸受３と同じにしている。但し、図５に示す反ピニオンギヤ２ａ側の円すいころ軸受４０の接触角αは、特に限定されない。
本発明の最良の形態に係るデファレンシャルを示す断面図 図１のピニオン軸支持用軸受装置を拡大して示す断面図 図２のピニオンギヤ側の円すいころ軸受の拡大図 本発明のピニオン軸支持用軸受装置の他の構成を示す断面図 本発明のピニオン軸支持用軸受装置のさらに他の構成を示す断面図
符号の説明
１…デフケース（ハウジング）、２…ピニオン軸、２ａ…ピニオンギヤ、３…ピニオンギヤ側の円すいころ軸受、４…反ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受、１１…外輪、１２…内輪、２ａ…軌道面、１３…円すいころ。

Claims (2)

  1. ピニオンギヤが一端に設けられたピニオン軸をハウジング内に二つの斜接型転がり軸受を介して支持し、この二つの斜接型転がり軸受を背面組み合わせとしたピニオン軸支持用軸受装置であって、
    上記ピニオンギヤ側の斜接型転がり軸受を円すいころ軸受とし、この円すいころ軸受の円すいころ軸受の接触角αを２３度以上３０度以下にしたことを特徴とするピニオン軸支持用軸受装置。
  2. 上記ピニオン軸は、デファレンシャルのドライブギヤとされ、上記二つの斜接型転がり軸受に定位置予圧が付与されることを特徴とする請求項１に記載のピニオン軸支持用軸受装置。
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