JP2006308008A - 液体潤滑式円錐ころ軸受装置および車両用ピニオン軸支持装置 - Google Patents

液体潤滑式円錐ころ軸受装置および車両用ピニオン軸支持装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 回転トルクを小さくでき、しかも、焼付き、特に、円錐ころの大径端面と内輪の鍔部との間の焼付きを確実に防止できる液体潤滑式円錐ころ軸受装置およびその液体潤滑式円錐ころ軸受装置を備えた車両用ピニオン軸支持装置を提供すること。
【解決手段】 内輪１６および外輪１５の間におけるオイルが流入する側の開口付近に、オイルが内輪１６および外輪１５の間に流入することを抑制する遮蔽板３６を設ける。また、内輪１６および外輪１５の間におけるオイルが流出する側の開口付近に、オイルを収容する液体収容板３７を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、外輪、内輪および円錐ころを有する液体潤滑式円錐ころ軸受装置に関する。また、本発明は、ディファレンシャルギヤ装置、トランスアクスル装置またはトランスファ装置等のピニオン軸を有する車両用ピニオン軸支持装置に関する。
従来より、円錐ころ軸受装置としては、内輪に、円錐ころの大径端面に接する鍔部を設けたものがある。この円錐ころ軸受装置は、上記内輪に上記円錐ころの大径端面に接する鍔部を形成することにより、上記円錐ころ軸受装置の運転時において上記鍔部で上記大径端面を支えることにより、上記円錐ころを所定位置に位置決めするようになっている。
しかしながら、上記従来の円錐ころ軸受装置では、運転時において上記円錐ころが上記鍔部をすべることになるので、上記円錐ころの大径端面に接触している上記鍔部や、上記鍔部に接触している円錐ころの大径端面に焼付きが発生するという問題がある。
また、従来、円錐ころ軸受装置としては、特開平１１−４８８０５号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この円錐ころ軸受装置は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸を支持している。この円錐ころ軸受装置は、ディファレンシャルギヤ装置のリングギヤが上方に跳ね上げたディファレンシャルケース内のオイルを、オイル導入路を介して受けるようになっている。この円錐ころ軸受装置は、円錐ころ軸受装置の焼付きに起因してディファレンシャルギヤ装置を備える自動車等に火災が発生することの懸念から、大量のオイルを受けるようになっている。
しかしながら、上記円錐ころ軸受装置では、円錐ころ軸受装置の焼付きを確実に防止できるが、上記円錐ころ軸受装置内に供給される大量のオイルによって、円錐ころ軸受装置の回転トルクが大きくなって、ディファレンシャルギヤ装置の運転コストが高くなって、このディファレンシャルギヤ装置を備える自動車等の燃費が高くなるという問題がある。
特開平１１−４８８０５号公報
そこで、本発明の課題は、回転トルクを小さくでき、しかも、焼付き、特に、円錐ころの大径端面と内輪の鍔部との間の焼付きを確実に防止できる液体潤滑式円錐ころ軸受装置およびその液体潤滑式円錐ころ軸受装置を備えた車両用ピニオン軸支持装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、
外輪、内輪および円錐ころを有すると共に、上記内輪および上記外輪の間に向けて軸方向の一方から軸方向の他方に向けて潤滑液体が流れる液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
上記内輪および上記外輪の間における潤滑液体が流入する側の開口付近に設けられると共に、潤滑液体が上記内輪および上記外輪の間に流入することを抑制する液体流入抑制部と、
上記内輪および上記外輪の間における潤滑液体が流出する側の開口付近に設けられると共に、潤滑液体を収容する液体収容部と
を備えることを特徴としている。
本発明によれば、潤滑液体（例えば、オイルや洗浄液等）が上記内輪および上記外輪の間に流入することを抑制する液体流入抑制部を有するので、潤滑液体が、上記内輪および上記外輪の間に流入することを抑制できて、上記内輪および上記外輪の間の潤滑液体の量を低減できる。したがって、液体潤滑式円錐ころ軸受装置の内部に必要最小限の潤滑液体のみを浸入させて、潤滑液体の攪拌抵抗を小さくすることができるので、液体潤滑式円錐ころ軸受装置の回転トルクを小さくすることができる。したがって、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置を備えた自動車等の燃費を低減できる。
また、本発明によれば、上記内輪および上記外輪の間における潤滑液体が流出する側の開口付近に設けられると共に、潤滑液体を収容する液体収容部を有するので、上記液体収容部に、上記内輪および上記外輪の間に流入した潤滑液体の少なくとも一部を収容することができる。したがって、円錐ころの大径端面の自転を利用することにより、潤滑液体を、焼付きが起こり易い円錐ころの大径端面と、内輪の円錐軌道面の大径側の鍔部との摺動部に効率的に供給できるので、内輪および円錐ころに焼付きが発生することを抑制できる。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記内輪が回転輪で、上記外輪が固定輪であり、上記内輪が上記円錐ころの小径端面に接する第１鍔部を有し、上記液体流入抑制部が、上記第１鍔部よりも径方向の外方に突出する突出部を有する遮蔽板であり、さらに、上記円錐ころを保持する保持器を備え、上記遮蔽板の上記突出部が、上記保持器に対して上記軸方向の外側に間隔をおいた箇所に配置されている。
回転輪である内輪側に部材を設ければ、一般的に、その部材は、内輪が固定されている回転軸と共に回転することになる。このような、回転軸と共に回転する部材を設けることは、当業者の間では好ましいことではないと考えられている。このことから、当業者の間では、回転輪である内輪側に遮蔽板を設けて、潤滑液体が軸受内に流入することを防止するという思想は存在しなかった。しかしながら、本発明者は、実験により、回転輪である内輪側に遮蔽板を設ければ、従来の円錐ころ軸受と比較して、回転トルクを、格段に低減できることを発見した。
上記実施形態によれば、従来の円錐ころ軸受と比較して、回転トルクを、格段に低減できる。これは、上記遮蔽板が、回転輪である内輪側に配置されており、上記遮蔽板が、回転する構造であるので、遮蔽板に付着する潤滑液体に作用する遠心力によって、潤滑液体が径方向の外方にとばされ、潤滑液体が軸受装置内に浸入しにくくなるためであると推測される。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記遮蔽板の上記突出部の先端の外径が、上記外輪の円錐軌道面の小径側の端部の内径以下である。
上記実施形態によれば、軸受装置の潤滑に必要な潤滑液体の流入を確保できるため、軸受装置の焼付きを防止できる。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記遮蔽板の上記突出部と、上記保持器との上記軸方向の上記間隔が、３ｍｍ以下である。
上記実施形態によれば、軸受装置内に浸入する潤滑液体を更に低減できて、回転トルクを更に低減できる。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記内輪と、上記遮蔽板とが、一体に形成されている。
上記実施形態によれば、加工工数や組立工数を低減することができる。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記内輪は回転輪で、上記外輪は固定輪であり、上記液体流入抑制部は、上記外輪の円錐軌道面の小径側の端部よりも径方向の内方に突出する突出部を有する遮蔽板であり、さらに、上記円錐ころを保持する保持器を備え、上記遮蔽板の上記突出部は、上記保持器に対して上記軸方向の外側に間隔をおいた箇所に配置されており、上記遮蔽板の上記突出部と、上記保持器との上記軸方向の上記間隔は、３ｍｍ以下である。
上記実施形態によれば、軸受装置内に浸入する潤滑液体を低減できて、回転トルクを、低減することができる。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記外輪と、上記遮蔽板とが、一体に形成されている。
上記実施形態によれば、加工工数や組立工数を低減することができる。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記液体収容部が、上記外輪の円錐軌道面の大径側の端部よりも上記外輪の径方向の内方に突出する突出部を有すると共に、この突出部における上記軸方向の内方側に上記潤滑液体を収容する液体収容領域を画定する液体収容板であり、さらに、上記円錐ころを保持する保持器を備え、上記液体収容板の上記突出部が、上記保持器に対して上記軸方向の外側に間隔をおいた箇所に配置されている。
上記実施形態によれば、上記液体収容板の上記突出部における上記軸方向の内方側の液体収容領域に、上流から流れてきた潤滑液体を収容することができる。したがって、この液体収容領域に収容されている潤滑液体を、円錐ころの大径端面の自転を利用することにより、円錐ころの大径端面と、内輪の円錐軌道面の大径側の鍔部との摺動部に効率的に供給できるので、内輪および円錐ころに焼付きが発生することを抑制できる。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記液体収容板の上記突出部における上記軸方向の外方の端面が、上記内輪の大径側の端部の端面よりも上記軸方向の内方に位置している。
上記実施形態によれば、上記液体収容板の上記突出部における上記軸方向の外方の端面が、上記内輪の円錐軌道面の大径側の端部の端面よりも上記軸方向の内方に位置しているので、円錐ころ軸受装置の軸方向の寸法を低減できる。また、上記内輪および上記外輪の間における潤滑液体が流出する側の開口から潤滑液体が上記液体収容領域に流入することを防止できて、流出側の開口からの潤滑液体の流入によるトルクの増大を防止できる。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記液体収容板の上記突出部の先端が、上記円錐ころの外周面と接触する上記外輪の円錐軌道面の領域のうちの上記円錐ころの大径側の端よりも上記径方向の内方に位置している。
上記実施形態によれば、上記液体収容板の上記突出部の先端が、上記円錐ころの外周面と接触する上記外輪の円錐軌道面の領域のうちの上記円錐ころの大径側の端よりも上記径方向の内方に位置しているので、潤滑液体を確実に上記円錐ころの大径端面に供給できる。したがって、内輪の円錐軌道面の大径側の鍔部および円錐ころの大径端面に焼付きが発生することを確実に防止できる。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記内輪が上記円錐ころの大径端面に接する第２鍔部を有し、上記液体収容板の上記突出部の先端が、上記第２鍔部よりも上記径方向の外方に位置している。
上記実施形態によれば、上記液体収容板の上記突出部の先端が、上記第２鍔部よりも上記径方向の外方に位置しているので、上記液体収容板が上記液体収容領域に必要以上に潤滑液体を収容することがない。したがって、回転トルクが大きくなることがない。
また、一実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置は、上記円錐ころが、上記円錐ころの大径端面の略中央に凹部を有し、上記液体収容板の上記突出部の先端が、上記凹部の縁のうち上記径方向の最も外側の点よりも上記径方向の外方に位置している。
上記実施形態によれば、上記液体収容板の上記突出部の先端が、上記凹部の縁の上記径方向の最も外側の点よりも上記径方向の外方に位置しているので、潤滑液体が供給されても焼付きを防止することができない上記凹部へ潤滑液体が供給されることがなくて、焼付きが発生し易い内輪の円錐軌道面の大径側の上記第２鍔部と円錐ころの大径端面との摺動部のみに効率的に潤滑液体を供給できる。したがって、軸受装置内部の潤滑液体の量を必要最小限にすることができて、トルクを小さくできると共に、上記摺動部の焼付きを効果的に抑制できる。
また、本発明の車両用ピニオン軸支持装置は、
ケースと、
上記ケース内に設けられると共に、リングギヤを含む差動機構と、
上記差動機構の上記リングギヤと噛み合うピニオンギヤを有するピニオン軸と、
上記ピニオン軸を回転自在に支持する本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置と
を備えることを特徴としている。
本発明によれば、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置を備えるので、ピニオン軸を支持している軸受の回転トルクを小さくすることができて、本発明の車両用ピニオン軸支持装置を備えた自動車等の燃費を低減できる。また、ピニオン軸を支持している軸受の焼付きを抑制できる。
本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置によれば、潤滑液体が軸受装置の内部に流入することを抑制する液体流入抑制部を有するので、潤滑液体が軸受装置内部に流入することを抑制できて、軸受装置内部の潤滑液体の量を低減できる。したがって、潤滑液体の攪拌抵抗を小さくすることができて、液体潤滑式円錐ころ軸受装置の回転トルクを小さくすることができ、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置を備えた自動車等の燃費を低減できる。
また、本発明によれば、潤滑液体が流出する側の開口付近に潤滑液体を収容する液体収容部が設けられているので、この液体収容部に軸受装置の内部に流入した潤滑液体の少なくとも一部を収容することができる。したがって、円錐ころの大径端面の自転を利用することにより、潤滑液体を、焼付きが起こり易い円錐ころの大径端面と、内輪の円錐軌道面の大径側の鍔部との摺動部に効率的に供給できて、内輪および円錐ころに焼付きが発生することを抑制できる。
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の車両用ピニオン軸支持装置の一実施形態であるディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸３の中心軸１１を含む鉛直方向の断面図である。尚、図１において、矢印は、潤滑液体の一例としてのオイルの流れを示している。
このディファレンシャルギヤ装置は、ケース１と、差動機構２と、ピニオン軸３と、本発明の第１実施形態の液体潤滑式円錐ころ軸受装置５（以下、単に円錐ころ軸受装置５という）と、円錐ころ軸受７とを備える。
上記差動機構２は、ケース１内に設けられている。上記差動機構２は、リングギヤ８、サイドギヤ（図示せず）等から成り、リングギヤ８は、ピニオン軸３のピニオンギヤ１０に噛合している。上記差動機構２は、ドライブシャフトからの動力をピニオン軸３のピニオンギヤ１０を介して受けて、差動機構２の図１の紙面の垂直な方向の両側方に一つずつ配置される２つの車輪軸（図示せず）の回転速度差を適宜調整するようになっている。
上記円錐ころ軸受装置５は、外輪１５と、内輪１６と、円錐ころ１７とを備える。上記外輪１５は、ケース１内の内壁１９に嵌合固定されている一方、内輪１６は、ピニオン軸３に嵌合固定されている。上記円錐ころ１７は、外輪１５の円錐軌道面と内輪１６の円錐軌道面との間に保持器によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて略等間隔に複数配置されている。上記円錐ころ軸受装置５は、ピニオン軸３のヘッド側の部分、すなわち、ピニオン軸３のピニオンギヤ１０側の部分に配置されて、ピニオン軸３を回転自在に支持している。
一方、円錐ころ軸受７は、外輪２５と、内輪２６と、円錐ころ２７とを備える。上記円錐ころ２７は、外輪２５の円錐軌道面と内輪２６の円錐軌道面との間に保持器（図示せず）によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて略等間隔に複数配置されている。上記円錐ころ軸受７は、ピニオン軸３のテール側の部分、すなわち、ピニオン軸３における円錐ころ軸受装置５が配置されている部分よりもピニオンギヤ１０から離れた部分に配置されて、ピニオン軸３を回転自在に支持している。
上記ディファレンシャルギヤ装置は、図示しないエンジンと、このエンジンよりも低い位置に設置されている車輪の車軸との間に配置されており、ディファレンシャルギヤ装置は、ピニオン軸３におけるピニオンギヤ１０側と反対側の一端の高さが、ピニオン軸３のピニオンギヤ１０側の他端の高さよりも高くなっている。詳細には、ピニオン軸３の中心軸１１が水平面Ｐと成す角度であるノーズ角は、予め定められた設定ノーズ角θに設定されている。
図２は、図１における上記円錐ころ軸受装置５の中心軸１１よりも鉛直方向下方の部分の拡大断面図である。
図２に示すように、この円錐ころ軸受装置５は、外輪１５と、内輪１６と、複数の円錐ころ１７と、円錐ころ１７を外輪１５の円錐軌道面と内輪１６の円錐軌道面との間に保持する保持器３０と、液体流入抑制部の一例としての環状の遮蔽板３６と、液体収容部の一例としての環状の液体収容板３７とを備える。
上記内輪１６は、円錐軌道面を有する回転輪であり、ピニオン軸３に嵌合固定されている。上記外輪１６は、円錐軌道面を有する固定輪であり、内壁１９に嵌合固定されている。上記内輪１６は、その円錐軌道面の小径側の端部に、円錐ころ１７の小径端面に接する第１鍔部３９を有すると共に、その円錐軌道面の大径側の端部に、円錐ころ１７の大径端面に接する第２鍔部４０を有している。図１に示すように、この円錐ころ軸受装置５は、円錐ころ３の小径端面側の開口部よりオイルが流入する条件で使用されている。
上記遮蔽板３６は、オイルが外輪１５と内輪１６との間に流入するのを抑制する目的で配置されている。図２に示すように、上記遮蔽板３６は、内輪１６の円錐軌道面の小径側の第１鍔部３９の端面に軸方向に当接するように、ピニオン軸３に直接的（部材を介して間接的に固定されても良い）に固定されている。上記遮蔽板３６は、上記ピニオン軸３に同期して回転するようになっている。上記遮蔽板３６は、内輪１６の第１鍔部３９よりも径方向の外方に突出する突出部４２を有している。換言すれば、上記突出部４２の外径φＡは、内輪１６の小端側（内輪１６の円錐軌道面の小径側）の第１鍔部３９の外径φＣ以上の寸法になっている。また、上記突出部４２の外径φＡは、外輪１５の円錐軌道面の小径側の端部の内径φＢ以下になっている。
また、上記突出部４２は、保持器３０に対して内輪１６の軸方向の外側に間隔（隙間）ａをおいた箇所に配置されている。上記間隔ａは、３ｍｍ以下に設定されている。
尚、遮蔽板の突出部の外径を、内輪の円錐軌道面の小径側の第１鍔部の外径よりも小さくすると、オイルが流入することを抑制する抑制効果が小さくなり、回転トルク低減の効果が小さくなる。また、遮蔽板の突出部の外径を、外輪の円錐軌道面の小径側の内周端部の内径より大きくすると、オイルが円錐ころ軸受装置内に殆ど流入しなくなって、軌道輪（内輪および外輪）と円錐ころの双方の接触部の潤滑不足となって、上記接触部が破損したり焼き付いたりする。また、遮蔽板の突出部の外径の寸法の如何を問わず、遮蔽板の突出部と保持器との軸方向の間隔を、３ｍｍよりも大きくすると、オイルが流入することを抑制する抑制効果が小さくなって、回転トルク低減の効果が小さくなる。
図３は、図２の断面図における外輪１５および内輪１６のオイルの流出側の端部付近の拡大断面図である。
図３に示すように、上記液体収容板３７は、外輪１５の円錐軌道面の大径側の端部５０の端面に当接するように、その端部５０の軸方向の外方に配置されている。上記液体収容板３７は、内壁１９（図１参照）に嵌合固定されている。上記液体収容板３７は、外輪１５の円錐軌道面の大径側の端部５０よりも径方向の内方に突出する突出部５１を有している。上記液体収容板３７の突出部５１における軸方向の内方側には、液体収容領域５２が形成されている。上記液体収容板３７の突出部５１は、保持器３０に対して上記軸方向の外側に間隔をおいた箇所に配置されている。上記液体収容板３７の突出部５１における軸方向の外方の端面５６は、内輪１６の円錐軌道面の大径側の端部の端面５７よりも軸方向の内方に位置している。
また、上記液体収容板３７の突出部５１の先端は、液体収容板３７の突出部５１の先端が、円錐ころ１７の外周面と接触する外輪１５の円錐軌道面の領域のうちの円錐ころ１７の大径側の端５５よりも径方向の内方に位置している。上述のように、上記内輪１６は円錐ころ１７の大径端面に接する第２鍔部４０を有している。上記液体収容板３７の突出部５１の先端は、第２鍔部４０よりも径方向の外方に位置している。
上記円錐ころ１７は、円錐ころ１７の大径端面に、仕上げ加工を容易にする逃げである凹部６０を有している。上記液体収容板３７の突出部５１の先端は、凹部６０の縁のうち径方向の最も外側の点６１よりも径方向の外方に位置している。図３に示すように、外輪１５の円錐軌道面の大径側の端面と、保持器３０のオイルの流出側（円錐ころ１７の大径端面側）の端部における軸方向の外方の点との距離をｂ［ｃｍ］とし、外輪１５の円錐軌道面の大径側の端面と、液体収容板３７の突出部５１の軸方向の内方の端面との距離をｃ［ｃｍ］とし、外輪１５の円錐軌道面の大径側の端面と、内輪１６の円錐軌道面の大径側の端面５７との距離をｄ［ｃｍ］としたとき、ｂ＜ｃ＜ｄになっている。
また、図３の断面図における液体収容板３７の径方向の外方の縁６３（外輪１５の中心軸に略平行な直線）と、外輪１５における円錐ころ１７の大径端面が接触している部分との距離をｅ［ｃｍ］とし、上記縁６３と、液体収容板３７の突出部５１の先端との距離をｆ［ｃｍ］とし、上記縁６３と、凹部６０の縁の径方向の外側の点６１との距離をｇ［ｃｍ］とし、上記縁６３と、内輪１６の円錐軌道面の大径側の第２鍔部４０との距離をｈ［ｃｍ］としたとき、ｅ＜ｆ＜ｇ＜ｈになっている。
上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５によれば、遮蔽板３６の突出部４２の外径φＡを、内輪１６の円錐軌道面の小径側の第１鍔部３９の外径φＣ以上にすると共に、外輪１５の円錐軌道面の小径側の端部の内径φＢ以下にし、かつ、突出部４２と保持器３０の端部との軸方向の隙間ａを３ｍｍ以下にしているので、オイルの浸入を制限できて、攪拌抵抗を格段に低減できる。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５によれば、液体収容板３７の突出部５１における軸方向の内方側の液体収容領域５２に、上流から流れてきたオイルを収容することができる。したがって、この液体収容領域５２に収容されているオイルを、円錐ころ１７の大径端面の自転を利用することにより、円錐ころ１７の大径端面と、内輪１６の円錐軌道面の大径側の第２鍔部４０との間に効率的に供給できて、内輪１６および円錐ころ１７に焼付きが発生することを抑制できる。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５によれば、液体収容板３７の突出部５１における軸方向の外方の端面５６が、内輪１６の円錐軌道面の大径側の端面５７よりも軸方向の内方に位置しているので、円錐ころ軸受装置５の軸方向の寸法を低減できる。また、内輪１６および外輪１５の間におけるオイルが流出する側の開口からオイルが液体収容領域５２に流入することを防止できて、流出側の開口からの望まれないオイルの流入に起因する回転トルクの増大を防止できる。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５によれば、液体収容板３７の突出部５１の先端が、円錐ころ１７の外周面と接触する外輪１５の円錐軌道面の領域のうちの円錐ころ１７の大径側の端５５よりも径方向の内方に位置しているので、オイルを確実に円錐ころ１７の大径端面に供給できる。したがって、内輪１６の円錐軌道面の大径側の第２鍔部４０と円錐ころ１７の大径端面との摺動部に焼付きが発生することを確実に防止できる。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５によれば、液体収容板３７の突出部５１の先端が、第２鍔部４０よりも径方向の外方に位置しているので、液体収容領域５２に必要以上にオイルが収容されることがない。したがって、回転トルクが大きくなることがない。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５によれば、液体収容板３７の突出部５１の先端が、円錐ころ１７の凹部６０の縁のうち径方向の最も外側の点６１よりも径方向の外方に位置しているので、オイルが供給されても焼付きを防止することができない凹部６０へオイルが供給されることがなくて、焼付きが発生し易い内輪１６の円錐軌道面の大径側の第２鍔部４０と円錐ころ１７の大径端面との摺動部のみに効率的にオイルを供給できる。したがって、軸受装置内のオイルの量を必要最小限にすることができて、トルクを小さくできると共に、上記摺動部の焼付きを効果的に抑制できる。
また、上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置によれば、本発明の円錐ころ軸受装置５を備えるので、ピニオン軸３を支持している軸受の回転トルクを小さくすることができて、本発明のディファレンシャルギヤ装置を備えた自動車等の燃費を低減できる。また、ピニオン軸３を支持している軸受の焼付きを抑制できる。
尚、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５では、突出部４２を、遮蔽板３６における軸方向の外方に形成したが、この発明では、突出部を、遮蔽板における軸方向の外方以外の箇所に形成しても良い。また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５では、突出部４２は、略径方向内方にまっすぐ延びていたが、この発明では、突出部は、略径方向内方に斜めに延びていても良い。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５では、上記遮蔽板３６を、内輪１６の円錐軌道面の小径側の第１鍔部３９の端面に当接するように配置したが、この発明では、遮蔽板と、内輪の円錐軌道面の小径側の第１鍔部の端面との間には、内輪の軸方向に空隙が存在していても良く、遮蔽板は、内輪の円錐軌道面の小径側の第１鍔部の端面に当接していなくても良い。また、遮蔽板と、内輪の円錐軌道面の小径側の第１鍔部の端面との間に、部材が配置されていても良い。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５では、液体流入抑制部が、遮蔽板３６であったが、この発明では、液体流入抑制部が、ラビリンス状に内輪側に延在している保持器のオイルの流入側の端部であっても良い。保持器のオイルの流入側の端部をこのような形状にすると、保持器のオイルの流入側の端部の径方向の内方の部分と、内輪との径方向の隙間を狭めることができて、オイルの流入を抑制できる。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５では、内輪１６は、その円錐軌道面の小径側に第１鍔部３９を有していたが、この発明では、内輪は、その円錐軌道面の小径側に鍔部を有さないような形状であっても良い。この場合、例えば、液体流入抑制部として遮蔽板を採用する場合、遮蔽板が、内輪の円錐軌道面の小径側の端部よりも径方向の外方に突出する突出部を有することは、言うまでもない。また、この場合においても、その突出部と保持器との軸方向の距離を３ｍｍ以下に設定したり、その突出部を外輪の円錐軌道面の小径側の端部よりも径方向の内方に位置させたりすると好ましいことも言うまでもない。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５では、液体収容板３７は、環状の部材であったが、この発明では、液体収容板は、環状部材でなくても良く、例えば、配置状態で、鉛直方向の下方だけに存在する半環状の部材等であっても良い。
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置５では、液体収容部が、液体収容板３７であったが、この発明では、液体収容部が、外輪側に屈曲して外輪側に延在している保持器のオイルの流出側の端部であっても良い。保持器のオイルの流出側の端部をこのような形状にすると、保持器の屈曲部の周辺にオイルを溜めることができて、オイルを、内輪と円錐ころの大径端面との摺動部に供給できる。
また、上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置では、ピニオンギヤ側の円錐ころ軸受のみに、本発明の円錐ころ軸受装置５を適用したが、この発明のディファレンシャルギヤ装置では、ピニオン軸を支持している２つの円錐ころ軸受のうちの少なくとも一方の円錐ころ軸受に、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置を適用すれば良い。また、ピニオン軸を支持している軸受のうちの一方が、円錐ころ軸受で、他方が玉軸受の場合には、一方の円錐ころ軸受に、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置を適用すれば良い。
また、上記実施形態では、この発明の円錐ころ軸受装置５を備える車両用ピニオン軸支持装置が、ディファレンシャルギヤ装置であったが、この発明の円錐ころ軸受装置を備える車両用ピニオン軸支持装置は、トランスアクスル装置やトランスファ装置であっても良い。
図４は、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置の第２実施形態の円錐ころ軸受装置７５における図２に対応する軸方向の断面図である。
第２実施形態の円錐ころ軸受装置７５は、第１実施形態の内輪１６と遮蔽板３６とを一体にした形状の内輪７６を有する点と、第１実施形態の外輪１５と液体収容板３７とを一体にした形状の外輪７７を有する点のみが、第１実施形態の円錐ころ軸受装置５と異なる。
第２実施形態の円錐ころ軸受装置７５では、第１実施形態の円錐ころ軸受装置５の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態の円錐ころ軸受装置７５では、第１実施形態の円錐ころ軸受装置５と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の円錐ころ軸受装置５と異なる構成および作用効果についてのみ説明を行うことにする。
上述のように、第２実施形態の円錐ころ軸受装置７５の内輪７６は、第１実施形態の内輪１６と遮蔽板３６とを一体にした形状を有している。また、第２実施形態の円錐ころ軸受装置７５の外輪７７は、第１実施形態の外輪１５と液体収容板３７とを一体にした形状を有している。
上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置７５によれば、内輪７６が、第１実施形態の内輪１６と遮蔽板３６とを一体にした形状を有していると共に、外輪７７が、第１実施形態の外輪１５と液体収容板３７とを一体にした形状を有しているので、製造工程において、加工工数や組立工数を低減することができる。
図５は、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置の第３実施形態の円錐ころ軸受装置１０５における図２に対応する軸方向の断面図である。
第３実施形態の円錐ころ軸受装置１０５では、第１実施形態の円錐ころ軸受装置５の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第３実施形態の円錐ころ軸受装置１０５では、第１実施形態の円錐ころ軸受装置５と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の円錐ころ軸受装置５と異なる構成および作用効果についてのみ説明を行うことにする。
第３実施形態の円錐ころ軸受装置１０５では、外輪１５を固定している内壁１９に、液体流入抑制部の一例としての遮薮板１０７を嵌合固定している。詳しくは、上記遮蔽板１０７は、外輪１５の円錐軌道面の小径側の端部の端面に当接している状態で、内壁１９に嵌合固定されている。
上記遮蔽板１０７は、外輪１５の円錐軌道面の小径側の端部よりも径方向の内方に突出する突出部１１０を有している。いいかえれば、上記突出部１１０の内径φＤは、外輪１５の円錐軌道面の小径側の端部１０８の内径φＢ以下に設定されている。また、上記突出部１１０の内径φＤは、内輪１６の円錐軌道面の小径側の第１鍔部３９の外径φＣよりも小さくなっている。また、保持器３０のオイルの流入側の端部の径方向の内方の部分の内径φＥは、上記外径φＣよりも大きく、上記内径φＢよりも小さくなっている。また、上記突出部１１０は、保持器３０に対して外輪１６の軸方向に間隔ｉをおいた箇所に配置されている。上記突出部１１０と、保持器３０との上記軸方向の間隔ｉは、３ｍｍ以下に設定されている。
尚、実験によると、第３実施形態のように、遮蔽板を、オイルの流入側の外輪の軸方向の端面に当接するように設ける構造においては、遮蔽板の内径を、外輪のオイルの流入側の端部の内径より大きくすると、オイルの流入を抑制する効果が小さくなり、回転トルク低減の効果も小さくなった。また、遮薮板の内径寸法の如何を問わず、遮蔽板の突出部と保持器との軸方向の間隔を、３ｍｍよりも大きくすると、オイルの流入を抑制する効果が不十分で、回転トルク低減の効果が小さくなった。一方、第３実施形態のように、突出部１１０と保持器３０との軸方向の間隔ｉを３ｍｍ以下に設定し、かつ、φＤ＜φＣ＜φＢにすると、回転トルクを格段に低減できると共に、十分な潤滑性を確保できた。
上記第３実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、軸受装置内に浸入するオイルを低減できて、回転トルクを、低減することができる。
尚、第３実施形態の円錐ころ軸受装置では、上記遮蔽板１０７を、外輪１５の円錐軌道面の小径側の端部の端面に当接するように、内壁１９に嵌合固定した。しかしながら、この発明では、遮蔽板と、外輪の円錐軌道面の小径側の端部の端面との間に、外輪の軸方向に空隙が存在していても良く、遮蔽板は、外輪の円錐軌道面の小径側の端部の端面に当接していなくても良い。また、遮蔽板と、外輪の円錐軌道面の小径側の端部の端面との間に部材が配置されていても良い。
図６は、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置の第４実施形態の円錐ころ軸受装置１２５における図２に対応する軸方向の断面図である。
第４実施形態の円錐ころ軸受装置１２５では、第１実施形態の円錐ころ軸受装置５の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第４実施形態の円錐ころ軸受装置１２５では、第１実施形態または第３実施形態の円錐ころ軸受装置５,１０５と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態または第３実施形態の円錐ころ軸受装置５,１０５と異なる構成および作用効果についてのみ説明を行うことにする。
図６に示すように、第４実施形態の円錐ころ軸受装置１２５の外輪１３５は、第３実施形態の外輪１５と遮蔽板１０７と液体収容板３７とを一体にした形状と略同一の形状を有している。詳しくは、上記外輪１３５は、第３実施形態の外輪１５と遮蔽板１０７と液体収容板３７とを一体にした形状と比較すると、外輪１３５の円錐軌道面の小径側の端部から径方向の内方に突出している突出部１３０の高さが低い形状を有している。図６に示すように、突出部１３０の内径φＦは、内輪のオイル流入側の第１鍔部３９の外径φＣと略同一になっている。上記突出部１３０と、保持器３０との軸方向の間隔ｊは、３ｍｍ以下に設定されている。尚、図６において、φBは、外輪１３５の円錐軌道面の小径側の端部の内径を示し、φＥは、保持器３０のオイルの流入側の端部の径方向の内方の部分の内径を示している。
第４実施形態の円錐ころ軸受装置１２５によれば、外輪１３５が、第３実施形態の外輪１５と遮蔽板１０７と液体収容板３７とを一体にした形状と略同一の形状を有しているので、製造工程において、加工工数や組立工数を低減することができる。
尚、自動車のディファレンシャルギヤ装置、トランスアクスル装置またはトランスファ装置のような車両用ピニオン軸支持装置のピニオン軸支持用の軸受を、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置にすると好適であるが、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置を、ピニオン軸支持用の軸受以外の軸受に適用しても良いことは勿論である。特に、比較的高粘度のオイルが多量に軸受内に流入して、攪拌抵抗が大きくなるような条件下に設置される軸受を、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置にすると、攪拌抵抗を顕著に低減できて、本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置を備える機械の燃費を格段に低減できる。
本発明の車両用ピニオン軸支持装置の一実施形態であるディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸の中心軸を含む鉛直方向の断面図である。 図１における円錐ころ軸受装置の中心軸よりも鉛直方向下方の部分の拡大断面図である。 図２の断面図における内外輪のオイルの流出側の端部付近の拡大断面図である。 本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置の第２実施形態の円錐ころ軸受装置における図２に対応する軸方向の断面図である。 本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置の第３実施形態の円錐ころ軸受装置における図２に対応する軸方向の断面図である。 本発明の液体潤滑式円錐ころ軸受装置の第４実施形態の円錐ころ軸受装置における図２に対応する軸方向の断面図である。
符号の説明
１ ケース
２ 差動機構
３ ピニオン軸
５,７５,１０５,１２５ 円錐ころ軸受装置
８ リングギヤ
１０ ピニオンギヤ
１５,７７,１３５ 外輪
１６,７６ 内輪
１７ 円錐ころ
１９ 内壁
３０ 保持器
３６,１０７ 遮蔽板
３７ 液体収容板
３９ 第１鍔部
４０ 第２鍔部
４２,５１,１１０,１３０ 突出部
５２ 液体収容領域
５５ 円錐ころの外周面と接触する外輪の円錐軌道面の領域のうち円錐ころの大径側の端
６０ 凹部
６１ 凹部の縁のうち径方向の最も外側の点

Claims (13)

  1. 外輪、内輪および円錐ころを有すると共に、上記内輪および上記外輪の間に向けて軸方向の一方から軸方向の他方に向けて潤滑液体が流れる液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記内輪および上記外輪の間における潤滑液体が流入する側の開口付近に設けられると共に、潤滑液体が上記内輪および上記外輪の間に流入することを抑制する液体流入抑制部と、
    上記内輪および上記外輪の間における潤滑液体が流出する側の開口付近に設けられると共に、潤滑液体を収容する液体収容部と
    を備えることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  2. 請求項１に記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記内輪は回転輪で、上記外輪は固定輪であり、
    上記内輪は上記円錐ころの小径端面に接する第１鍔部を有し、
    上記液体流入抑制部は、上記第１鍔部よりも径方向の外方に突出する突出部を有する遮蔽板であり、
    さらに、上記円錐ころを保持する保持器を備え、
    上記遮蔽板の上記突出部は、上記保持器に対して上記軸方向の外側に間隔をおいた箇所に配置されていることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  3. 請求項２に記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記遮蔽板の上記突出部の先端の外径は、上記外輪の円錐軌道面の小径側の端部の内径以下であること特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  4. 請求項２または３に記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において
    上記遮蔽板の上記突出部と、上記保持器との上記軸方向の上記間隔は、３ｍｍ以下であることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  5. 請求項２乃至４のいずれか１つに記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記内輪と、上記遮蔽板とは、一体に形成されていることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  6. 請求項１に記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記内輪は回転輪で、上記外輪は固定輪であり、
    上記液体流入抑制部は、上記外輪の円錐軌道面の小径側の端部よりも径方向の内方に突出する突出部を有する遮蔽板であり、
    さらに、上記円錐ころを保持する保持器を備え、
    上記遮蔽板の上記突出部は、上記保持器に対して上記軸方向の外側に間隔をおいた箇所に配置されており、
    上記遮蔽板の上記突出部と、上記保持器との上記軸方向の上記間隔は、３ｍｍ以下であることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  7. 請求項６に記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記外輪と、上記遮蔽板とは、一体に形成されていることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記液体収容部は、上記外輪の円錐軌道面の大径側の端部よりも上記外輪の径方向の内方に突出する突出部を有すると共に、この突出部における上記軸方向の内方側に上記潤滑液体を収容する液体収容領域を画定する液体収容板であり、
    さらに、上記円錐ころを保持する保持器を備え、
    上記液体収容板の上記突出部は、上記保持器に対して上記軸方向の外側に間隔をおいた箇所に配置されていることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  9. 請求項８に記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記液体収容板の上記突出部における上記軸方向の外方の端面は、上記内輪の大径側の端部の端面よりも上記軸方向の内方に位置していることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  10. 請求項８または９に記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記液体収容板の上記突出部の先端は、上記円錐ころの外周面と接触する上記外輪の円錐軌道面の領域のうち上記円錐ころの大径側の端よりも上記径方向の内方に位置していることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  11. 請求項１０に記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記内輪は上記円錐ころの大径端面に接する第２鍔部を有し、
    上記液体収容板の上記突出部の先端は、上記第２鍔部よりも上記径方向の外方に位置していることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  12. 請求項１１に記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置において、
    上記円錐ころは、上記円錐ころの大径端面の略中央に凹部を有し、
    上記液体収容板の上記突出部の先端は、上記凹部の縁のうち上記径方向の最も外側の点よりも上記径方向の外方に位置していることを特徴とする液体潤滑式円錐ころ軸受装置。
  13. ケースと、
    上記ケース内に設けられると共に、リングギヤを含む差動機構と、
    上記差動機構の上記リングギヤと噛み合うピニオンギヤを有するピニオン軸と、
    上記ピニオン軸を回転自在に支持する請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の液体潤滑式円錐ころ軸受装置と
    を備えることを特徴とする車両用ピニオン軸支持装置。
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