JP2006009929A - ピニオン軸支持用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 円すいころ軸受に代えて玉軸受の使用を可能とし、これにより、燃費向上およびコンパクト化を可能としたピニオン軸支持用軸受装置を提供する。
【解決手段】 転がり軸受5として、左右１対の内輪11,12、１つの外輪13および各内輪11,12と外輪13との間に配された２列の玉14,15を有する複列アンギュラー玉軸受が使用されており、玉軸受5の潤滑は、ケーシング4内を循環する潤滑油によって行われている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジン等回転駆動源からの駆動トルクを伝達するピニオン軸を支持するのに好適なピニオン軸支持用軸受装置に関する。
エンジン等回転駆動源からの駆動トルクを伝達する装置としては、デファレンシャル装置やトランスファー装置が知られており、これらの装置は、基本構成として、一端部にピニオン・ギアが配設されたピニオン軸およびピニオン軸をケーシングに回転自在に支持する１対の円すいころ軸受を備えているピニオン軸支持用軸受装置を有している（特許文献１、特許文献２など）。
特開平９−９３７７９号公報 特開平８−２１０４７１号公報
円すいころ軸受は、高い剛性を得るという点では好ましいが、自動車の燃費向上の観点から軸受の低トルク化が課題となっており、円すいころ軸受より回転トルクが小さい玉軸受への切換えが望まれている。
この発明の目的は、円すいころ軸受に代えて玉軸受の使用を可能とし、これにより、燃費向上およびコンパクト化を可能としたピニオン軸支持用軸受装置を提供することにある。
この発明によるピニオン軸支持用軸受装置は、一端部にピニオン・ギアが配設されたピニオン軸と、ピニオン軸をケーシングに回転自在に支持する転がり軸受とを備えているピニオン軸支持用軸受装置において、転がり軸受として、１対の内輪、１つの外輪および各内輪と外輪との間に配された２列の玉を有する複列アンギュラー玉軸受が使用されており、玉軸受の潤滑は、ケーシング内を循環する潤滑油によって行われていることを特徴とするものである。
複列アンギュラー玉軸受は、内輪、外輪および玉のほかに、通常、各列の玉を保持する１対の保持器と、ピニオン・ギアから遠い方の両輪端部間に配されたシール部材をさらに有しているものとされる。各保持器は、２列の玉の中央を通る線に対して対称に配置される。
このピニオン軸支持用軸受装置は、トランスファー装置に使用するのに好適であり、デファレンシャル装置に適用することもできる。
ピニオン・ギアに近い方の列の玉の接触角方向と軸線とが交差する点をギア側作用点とし、ピニオン・ギアに遠い方の列の玉の接触角方向と軸線とが交差する点を反ギア側作用点として、転がり軸受の中心線からギア側作用点までの距離が転がり軸受の中心線から反ギア側作用点までの距離よりも大きくなされていることが好ましい。
ギア側作用点は、ピニオン・ギアの略軸方向中央部にあるギア噛み合い点の軸方向外側でかつギア噛み合い点の近傍に位置することから、ピニオン・ギアに近い方の軸受部分には、大きな負荷がかかることになる。転がり軸受の中心線からギア側作用点までの距離が転がり軸受の中心線から反ギア側作用点までの距離よりも大きくすると、ギア側作用点位置をギア噛み合い点から離すことができ、これにより、大きな負荷がかかるピニオン・ギアに近い方の軸受部分の負荷が低減され、長寿命化を図ることができる。
転がり軸受の中心線からギア側作用点までの距離＞転がり軸受の中心線から反ギア側作用点までの距離とするには、接触角、内輪形状、外輪形状などをギアに近い側と遠い側とで非対称にすることで可能であるが、ピニオン・ギアに近い方の内輪の肩部の幅がピニオン・ギアに遠い方の内輪の肩部の幅よりも狭くされていることがより好ましい。このようにすると、２列の玉が全体としてピニオン・ギアに近づき、これにより、潤滑性が向上し、より一層長寿命化が図られる。
外輪にフランジが設けられており、このフランジの根元部にＯリングが配置されていることが好ましい。この場合に、ケーシングの角部には、断面が略三角形のＯリング収納溝が形成されるように、面取りが施される。このようにすると、面取りの大きさをＯリング径に応じて調整することが必要となるものの、Ｏリング収納溝を外輪外径に切削加工する必要がなくなるため、全体的な工数が削減される。
さらにまた、外輪の２列の玉の中央に相当する部分に潤滑油入口用の貫通孔が設けられ、外輪のピニオン・ギアに遠い方の端部に潤滑油出口用の貫通孔が設けられていることが好ましい。この場合に、ケーシングの内周には、軸方向にのびる潤滑油溝が形成され、両貫通孔は、潤滑油溝に連通するように設けられる。このようにすると、焼付きが起こりやすい反ギア側の軸受部分における潤滑油の循環が促進させられ、耐焼付き性能が向上する。
この発明のピニオン軸支持用軸受装置によると、転がり軸受として、１対の内輪、１つの外輪および両輪間に配された２列の玉からなる複列アンギュラー玉軸受が使用されるとともに、玉軸受の潤滑は、ケーシング内を循環する潤滑油によって行われているので、従来の円すいころ軸受を使用したピニオン軸支持用軸受装置に比べて、耐焼付き性能が向上し、しかも、回転トルクが小さくなり、燃費を向上することができる。
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
図１は、この発明によるピニオン軸支持用軸受装置を４輪駆動車用のトランスファー装置として適用する場合の１実施形態を示している。以下の説明において、左右・上下は、図の左右・上下をいうものとする。なお、左が車両のフロント側、右が車両のリア側となっている。
ピニオン軸支持用軸受装置(1)は、左端部にピニオン・ギア(3)が配設されたピニオン軸(2)と、ピニオン軸(2)をケーシング(4)に回転自在に支持する転がり軸受(5)とを備えている。そして、ピニオン・ギア(3)が後輪駆動用リング・ギアに噛み合わされるとともに、ピニオン軸(2)がプロペラシャフトに接続されることで、車両前側に配置されたエンジンから後輪に動力が伝達される。
転がり軸受(5)は、複列アンギュラー玉軸受であり、左右１対の内輪(11)(12)と、これらに共通の１つの外輪(13)と、左の内輪(11)と外輪(13)の左半部との間に配された左列の玉(14)と、右の内輪(12)と外輪(13)の右半部との間に配された右列の玉(15)と、各列の玉(14)(15)を保持する左右１対の保持器(16)(17)と、右の内輪(12)と外輪(13)の右半部との間すなわちピニオン・ギア(3)から遠い方の端部間に配されたシール部材(18)とからなる。
転がり軸受(5)の潤滑は、軸受内にグリースを封入するのではなく、ケーシング(4)内を循環する潤滑油によって行われている。
ピニオン軸(2)の右端部には、転がり軸受(5)の内輪(11)(12)を固定するための段付き状の抜け止め部材(6)がねじ止められており、抜け止め部材(6)の小径部の外径には、スリンガ(7)が嵌め合わされている。スリンガ(7)は、外輪(13)の右端部に若干の隙間をおいて対向する折り曲げ部(7a)を有しており、これにより、外輪(13)とスリンガ(7)によるラビリンスシールが形成されている。
左右の内輪(11)(12)は、軌道溝(11a)(12a)の形状が左右で同じとされるとともに、肩部(11b)(12b)の幅が左の方が狭くされた非対称に形成されている。これに対応して、外輪(13)には、左右の内輪(11)(12)の境界線に対して対称な軌道溝(13a)(13b)が形成されている。左右の保持器(16)(17)は、その柱部を軸方向内側にして対称に配置されている。
したがって、左右の玉(14)(15)の接触角は同じとなっており、左右の内輪が同じ幅の場合に比べると、左右の玉(14)(15)の中心線が転がり軸受(5)の中心よりも内輪(11)(12)の肩部(11b)(12b)の幅の差の半分だけ左に寄っている点で異なっている。
すなわち、ピニオン・ギア(3)に近い方の列の玉(14)の接触角方向と軸線Ｌとが交差する点をギア側作用点Ｐ１とし、ピニオン・ギア(3)に遠い方の列の玉(15)の接触角方向と軸線Ｌとが交差する点を反ギア側作用点Ｐ２として、転がり軸受(5)の中心線Ｏからギア側作用点Ｐ１までの距離Ｗ１が転がり軸受(5)の中心線Ｏから反ギア側作用点Ｐ２までの距離Ｗ２よりも大きく（Ｗ１＞Ｗ２）なされている。
ギア側作用点Ｐ１は、ピニオン・ギア(3)の略軸方向中央部にあるギア噛み合い点Ｇの軸方向外側でかつギア噛み合い点Ｇの近傍に位置することから、ピニオン・ギア(3)に近い方の軸受部分（左部）には、大きな負荷がかかることになる。転がり軸受(5)の中心線Ｏからギア側作用点Ｐ１までの距離Ｗ１が転がり軸受(5)の中心線Ｏから反ギア側作用点Ｐ２までの距離Ｗ２よりも大きくすると、ギア側作用点Ｐ１の位置をギア噛み合い点Ｇから離すことができ、これにより、大きな負荷がかかるピニオン・ギア(3)に近い方の軸受部分の負荷が低減され、左右の内輪が同じ幅の場合に比べて、長寿命となる。なお、Ｗ１＞Ｗ２とするには、左右の内輪を同じ幅として、接触角を変更することでも可能であり、左右の内輪を異なる幅とし、さらに接触角も変更するようにしてもよい。
外輪(13)は、右端部にフランジ(13a)を有しており、このフランジ(13a)の左側根元部には、外輪(13)とケーシング(4)との間からの潤滑油の漏れを防止するためのＯリング(19)が配置されている。ケーシング(4)のＯリング(19)に接触する角部(4a)は、フランジ(13a)の左側根元部とによって断面略三角形状のＯリング収納溝(20)を形成するように面取りされており、Ｏリング(19)はこのＯリング収納溝(20)内に配置されている。Ｏリング収納溝(20)を形成するための外輪(13)の外径およびフランジ(13a)根元部に対する加工は、従来から行われている研磨により行うことができる。また、面取りは、従来から行われている面取りの大きさをＯリング(19)の径に応じて調整するだけでよい。これにより、Ｏリング収納溝を切削加工により外輪(13)外径に設ける場合に比べて、工数を削減することができる。また、Ｏリング収納溝(20)を研磨によって形成することで、切削に比べて溝精度が向上し、潤滑油密封性も向上する。
外輪(13)には、２列の玉(14)(15)の軸方向中央に相当する部分すなわち外輪(13)の軸方向中央よりも内輪(11)(12)の幅が左右で非対称とされている分若干左に寄った部分に、潤滑油入口用の径方向貫通孔(21)が設けられ、外輪(13)の右端部すなわちピニオン・ギア(3)に遠い方の端部に潤滑油出口用の斜め方向貫通孔(22)が設けられている。ケーシング(4)の内周には、軸方向にのびる潤滑油溝(23)が形成され、両貫通孔(21)(22)は、この潤滑油溝(23)に連通するように設けられている。これにより、焼付きが起こりやすい右側（リア側）の軸受部分における潤滑油の循環が促進させられ、耐焼付き性能が向上するとともに、シール部材(18)へのスラッジの付着も防止される。潤滑油溝(23)およびこれに連通する両貫通孔(21)(22)は、周方向の同じ位相位置とすることで、１カ所だけに設ければよく、これにより、コスト増を抑えることができる。
図１は、この発明によるピニオン軸支持用軸受装置の１実施形態を示す縦断面図である。
符号の説明
(1) ピニオン軸支持用軸受装置
(2) ピニオン軸
(3) ピニオン・ギア
(4) ケーシング
(5) 転がり軸受
(11)(12) 左右内輪
(13) 外輪
(14)(15) 玉
(19) Ｏリング
(20) Ｏリング収納溝
(21) 潤滑油入口用貫通孔
(22) 潤滑油出口用貫通孔
(23) 潤滑油溝
Ｐ１ ギア側作用点
Ｐ２ 反ギア側作用点
Ｏ 転がり軸受中心線

Claims (5)

  1. 一端部にピニオン・ギアが配設されたピニオン軸と、ピニオン軸をケーシングに回転自在に支持する転がり軸受とを備えているピニオン軸支持用軸受装置において、
    転がり軸受として、１対の内輪、１つの外輪および各内輪と外輪との間に配された２列の玉を有する複列アンギュラー玉軸受が使用されており、玉軸受の潤滑は、ケーシング内を循環する潤滑油によって行われていることを特徴とするピニオン軸支持用軸受装置。
  2. ピニオン・ギアに近い方の列の玉の接触角方向と軸線とが交差する点をギア側作用点とし、ピニオン・ギアに遠い方の列の玉の接触角方向と軸線とが交差する点を反ギア側作用点として、転がり軸受の中心線からギア側作用点までの距離が転がり軸受の中心線から反ギア側作用点までの距離よりも大きくなされている請求項１のピニオン軸支持用軸受装置。
  3. ピニオン・ギアに近い方の内輪の肩部の幅がピニオン・ギアに遠い方の内輪の肩部の幅よりも狭くされている請求項２のピニオン軸支持用軸受装置。
  4. 外輪にフランジが設けられており、このフランジの根元部にＯリングが配置されている請求項１から３までのいずれかのピニオン軸支持用軸受装置。
  5. 外輪の２列の玉の中央に相当する部分に潤滑油入口用の貫通孔が設けられ、外輪のピニオン・ギアに遠い方の端部に潤滑油出口用の貫通孔が設けられている請求項１から４までのいずれかのピニオン軸支持用軸受装置。
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