JP2006329257A - 車両用ピニオン軸支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピニオン軸を支持する円錐ころ軸受のオイルの攪拌抵抗が小さくて回転トルクが小さい車両用ピニオン軸支持装置を提供すること。
【解決手段】 コラプシブルスペーサ７の第１円錐ころ軸受５側の端部と、保持器４０の内輪２８の小径端部側の端部における内周面との径方向の隙間ｂを狭窄して、隙間ｂを５ｍｍ以下に設定する。
【選択図】 図２

Description

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、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、車両用ピニオン軸支持装置としては、特開平１１−４８８０５号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この車両用ピニオン軸支持装置は、ピニオン軸が回動している状態において、ケース内のオイルを、上記ピニオン軸のピニオンギヤと噛合しているリングギヤで上方に跳ね上げて、この上方に跳ね上げられたオイルを、オイル導入路を介して上記ピニオン軸上に軸方向に間隔をおいて配置されている２つの円錐ころ軸受に流入させるようになっている。また、上記２つの円錐ころ軸受から流出したオイルを、オイル還流路を介して戻すようになっている。上記車両用ピニオン軸支持装置は、上記リングギヤと上記ピニオンギヤとの噛合部等の様々なギヤ接続の噛合部および上記２つの円錐ころ軸受を通過するように大量のオイルを循環させて、上記様々な噛合部および上記２つの円錐ころ軸受の焼付を確実に防止するようにしている。

しかしながら、上記車両用ピニオン軸支持装置では、上記２つの円錐ころ軸受内に大量のオイルが流入することで、円錐ころ軸受のオイルの攪拌抵抗が大きくなって、円錐ころ軸受の回転トルクが大きいという問題がある。このため、この車両用ピニオン軸支持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（第１図）

そこで、本発明の課題は、ピニオン軸を支持する円錐ころ軸受のオイルの攪拌抵抗が小さくて回転トルクが小さい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、この発明の車両用ピニオン軸支持装置は、
差動機構の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と共に、内輪、外輪、円錐ころおよび保持器を有する円錐ころ軸受と、
上記ピニオン軸の外周面に嵌合すると共に、上記内輪の小径端部側に先端が当接し、かつ、上記保持器の上記内輪の小径端部側の端部における内周面との径方向の隙間を狭窄する狭窄部を有するコラプシブルスペーサと
を備えることを特徴としている。

尚、本明細書では、上記隙間を、コラプシブルスペーサの狭窄部と、上記保持器の上記小径端部側の端部における内周面との径方向（正確には上記内輪の径方向）の最短距離で定義するものとする。

本発明によれば、コラプシブルスペーサが、上記保持器の上記内周面との上記径方向の隙間を狭窄する狭窄部を有するので、上記外輪と上記内輪との間における上記内輪の小径端部側の開口から上記円錐ころ軸受に流入するオイルを抑制できる。したがって、円錐ころ軸受のオイルの攪拌抵抗を低減できるので、円錐ころ軸受の回転トルクを低減できる。したがって、この車両用ピニオン軸支持装置を有する自動車等の運転コストを低減できる。

また、本発明によれば、新たな部材を配置してオイルの流入を抑制するのではなく、一般的に車両用ピニオン軸支持装置に配置されているコラプシブルスペーサを利用して、コラプシブルスペーサに狭窄部を形成することによって、上記小径端部側の開口からのオイルの流入を抑制するようにしているので、従来の車両用ピニオン軸支持装置の製造コストと比較して製造コストが大きく増大することがなくて、製造コストを従来の車両用ピニオン軸支持装置の製造コストと同程度にすることができる。

また、本発明によれば、オイルの流入を抑制している部分が、上記小径端部の開口の近傍であるので、上記小径端部側の開口から流入するオイルを整流することができて、上記小径端部側の開口付近で乱流が発生することがない。したがって、回転トルクを大きく低減させることができる。

また、一実施形態の車両用ピニオン軸支持装置は、上記保持器の上記内周面と、上記狭窄部との隙間が、５ｍｍ以下である。

上記実施形態によれば、上記保持器の上記内周面と、上記狭窄部との隙間が、５ｍｍ以下であるので、上記円錐ころ軸受の回転トルク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によれば、コラプシブルスペーサの内輪の小径端部側の端部に、保持器の内輪の小径端部側の端部における内周面との径方向の隙間を狭窄する狭窄部を形成しているので、外輪と内輪との間における内輪の小径端部側の開口から円錐ころ軸受に流入するオイルを抑制できる。したがって、円錐ころ軸受のオイルの攪拌抵抗を低減できるので、円錐ころ軸受の回転トルクを低減できて、この発明の車両用ピニオン軸支持装置を有する自動車等の運転コストを低減できる。

また、本発明の車両用ピニオン軸支持装置によれば、従来から車両用ピニオン軸支持装置に配置されているコラプシブルスペーサを利用して、コラプシブルスペーサに狭窄部を形成することによって、上記小径端部側の開口からのオイルの流入を抑制しているので、従来の車両用ピニオン軸支持装置の製造コストと比較して製造コストが大きく増大することがなくて、製造コストを従来の車両用ピニオン軸支持装置の製造コストと同程度にすることができる。

また、本発明の車両用ピニオン軸支持装置によれば、オイルの流入を抑制している場所が、上記小径端部の開口の近傍であるので、上記小径端部側の開口から流入するオイルを整流することができて、上記小径端部側の開口付近の乱流を防止でき、回転トルクを大きく低減させることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の車輪用ピニオン軸支持装置の一実施形態のディファレンシャルギヤ装置の断面図である。

このディファレンシャルギヤ装置は、ピニオン軸１と、差動機構３と、ピニオン軸１の差動機構３側の外周に配置されている第１円錐ころ軸受５と、ピニオン軸１の差動機構３側と反対側の外周に配置されている第２円錐ころ軸受６と、ピニオン軸１の外周における第１円錐ころ軸受５と第２円錐ころ軸受６との間に配置されているコラプシブルスペーサ（折り畳式スペーサ：collapsible spacer）７と、ピニオン軸１、差動機構３、第１および第２円錐ころ軸受５,６、および、コラプシブルスペーサ７を収容しているケース８とを備える。尚、上記コラプシブルスペーサ７は、第１、第２円錐ころ軸受５,６に、軸方向の予圧を付与するものである。

上記ピニオン軸１の差動機構３側の一端部には、ピニオンギヤ２が形成されており、このピニオンギヤ２は、差動機構３のリングギヤ１１と噛合している。一方、上記ピニオン軸１の他端部には、フランジ継手１２が配置され、図示しないドライブシャフトを連結できるようになっている。上記ケース８は、ディファレンシャルギヤ装置の内部領域を画定する本体部２６と、本体部２６の内周面に連なると共に、本体部２６の内部空間に配置される内側部としての略筒状の環状部２７とを備える。

上記第１円錐ころ軸受５は、内輪２８、外輪２４および円錐ころ３０を備える。上記第１円錐ころ軸受５の内輪２８の内周面は、ピニオン軸１の外周面に嵌合固定されている一方、外輪２４の外周面は、環状部２７の内周面に嵌合固定されている。また、上記円錐ころ３０は、外輪２４の内周面と内輪２８の外周面との間に、保持器に保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。

一方、第２円錐ころ軸受６は、内輪２９、外輪２５および円錐ころ３１を備える。上記第２円錐ころ軸受６の内輪２９の内周面はピニオン軸１に嵌合固定されている一方、外輪２５の外周面は本体部２６の内周面に嵌合固定されている。また、上記円錐ころ３１は、外輪２５の内周面と内輪２９の外周面との間に、保持器に保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。上記第１および第２円錐ころ軸受５,６は、ピニオン軸１を、所定位置に回転自在に支持している。

上記コラプシブルスペーサ７は、径方向の肉厚が略一定の筒状の環状部材である。上記コラプシブルスペーサ７は、ピニオン軸１における第１円錐ころ軸受５と第２円錐ころ軸受６との間の部分を覆うように、ピニオン軸１の径方向外方の第１円錐ころ軸受５と第２円錐ころ軸受６との間の部分に配置されている。

図１に示すように、コラプシブルスペーサ７におけるその軸方向の中央部分よりも第２円錐ころ軸受６側の大部分は、ピニオン軸１の外周面に嵌合固定されており、コラプシブルスペーサ７はピニオン軸１と同期回転するようになっている。また、コラプシブルスペーサ７は、その軸方向の中央あたりで、ピニオン軸と鋭角をなすように径方向の外方に屈曲しており、コラプシブルスペーサ７における軸方向の中央部分よりも第１円錐ころ軸受５側の部分と、ピニオン軸１との間には空隙が存在している。また、上記コラプシブルスペーサ７の軸方向の一端は、第１円錐ころ軸受５の内輪２８の小径端部に当接しており、コラプシブルスペーサ７の軸方向の他端は、第２円錐ころ軸受６の内輪２９の小径端部に当接している。

図２は、図１における第１円錐ころ軸受５のピニオン軸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、保持器４０における内輪２８の小径端部側の端部は屈曲して略径方向の内方に延在している。また、上述のように、コラプシブルスペーサ７の第１円錐ころ軸受５側の端部とピニオン軸１との間には、径方向に空隙ａが存在しており、コラプシブルスペーサ７の第１円錐ころ軸受５側の端部と、保持器４０の上記小径端部側の端部における内周面との径方向の隙間ｂは、上記空隙ａの存在によって狭窄されている。上記隙間ｂは、５ｍｍ以下に設定されている。上記ピニオン軸１との間に径方向に空隙ａが存在するような形状になっているコラプシブルスペーサ７の第１円錐ころ軸受５側の端部４４は、狭窄部になっている。

上記構成において、このディファレンシャルギヤ装置は、上記ドライブシャフトの動力を、ピニオン軸１を介して差動機構３に伝達して、差動機構３を駆動させるようになっている。そして、上記差動機構３の両側の側方に配置される継手の夫々に連結されている図示しない２つの車輪軸（紙面に垂直な方向に延在している）の回転速度差を適宜調整するようになっている。

また、このディファレンシャルギヤ装置は、運転停止時において、一定の水準に貯留されているオイルを、運転時にリングギヤ１１の回転に伴って跳ね上げて、ケース８内のオイル潤滑路３７を介して、図１に矢印で示す方向に循環させて、ピニオンギヤ２、差動機構３のリングギヤ１１、差動機構３のサイドギヤ（図示せず）、第１円錐ころ軸受５および第２円錐ころ軸受６を通過するように循環させて、運転時に、上記複数のギヤ、および、第１、第２円錐ころ軸受５,６の焼付を防止するようにしている。

本発明者は、コラプシブルスペーサの第１円錐ころ軸受側（ピニオンギヤ側）の端部と、保持器の内輪の小径端部側の端部の径方向の内方の部分（保持器の内輪の小径端部側の端部における内周面）との径方向の隙間と、第１円錐ころ軸受の回転トルクとの関係を調べた。そして、コラプシブルスペーサの第１円錐ころ軸受側の端部と、保持器の内輪の小径端部側の端部における内周面との径方向の隙間を５ｍｍ以下に設定すると、コラプシブルスペーサの第１円錐ころ軸受側の端部と、保持器の内輪の小径端部側の端部における内周面との径方向の隙間が５ｍｍよりも大きい場合と比較して、回転トルクの大きさを急激に低減できることを発見した。具体的には、一実験例において、コラプシブルスペーサの第１円錐ころ軸受側（ピニオンギヤ側）の端部と、保持器の内輪の小径端部側の端部における内周面との径方向の隙間を５ｍｍよりも大きく設定した場合の回転トルクに対して、コラプシブルスペーサの第１円錐ころ軸受側の端部と、保持器の内輪の小径端部側の端部における内周面との径方向の隙間を５ｍｍ以下に設定した場合の回転トルクを、１５％程度急激に低減できることを発見した。また、さらに、隙間を１.５ｍｍ以下に設定するとトルクは３０％低減できることも発見した。

上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置によれば、コラプシブルスペーサ７における内輪２８の小径端部４３側の端部４４が、保持器４０の径方向の内方の部分（保持器４０の小径端部４３側の端部における内周面）との径方向の隙間ｂを狭窄するような形状をしているので、外輪２４と内輪２８との間における内輪２４の小径端部４３側の開口から第１円錐ころ軸受５に流入するオイルを抑制できる。したがって、第１円錐ころ軸受５のオイルの攪拌抵抗を低減できて、第１円錐ころ軸受５の回転トルクを低減できる。したがって、この車両用ピニオン軸支持装置を有する自動車等の運転コストを低減できる。

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、従来から車両用ピニオン軸支持装置に配置されているコラプシブルスペーサを利用して、コラプシブルスペーサに狭窄部を形成することによって、外輪２４と内輪２８との間における内輪２８の小径端部側の開口からのオイルの流入を抑制するようにしているので、追加部品が不要ゆえ、当該部品コストおよび組立コストからなる製造コストが、従来の車両用ピニオン軸支持装置の製造コストと比較して大きく増大することがない。

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、オイルの流入を抑制している場所が内輪２８の小径端部４３側の開口の近傍であるので、小径端部４３側の開口から流入するオイルを整流することができて、小径端部４３側の開口付近で乱流が発生することがない。したがって、第１円錐ころ軸受２８の回転トルクを効果的に低減させることができる。

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、保持器４０の径方向の内方の部分と、狭窄部であるコラプシブルスペーサ７の第１円錐ころ軸受５側の端部４４との隙間が、５ｍｍ以下であるので、保持器の径方向の内方の部分と、狭窄部であるコラプシブルスペーサの第１円錐ころ軸受側の端部との隙間が、５ｍｍよりも大きい場合と比較して、第１円錐ころ軸受５の回転トルクを急激に低減できる。

尚、上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置では、コラプシブルスペーサ７の径方向の肉厚を略一定にすると共に、コラプシブルスペーサ７における第１円錐ころ軸受５側の部分を、ピニオン軸１から径方向に離間するようにして、保持器４０の小径段部４３側の端部との径方向の間隔ｂを狭窄するようにした。しかしながら、この発明の車両用ピニオン軸支持装置では、コラプシブルスペーサにおける円錐ころ軸受側の端部の径方向の肉厚を、この端部以外の部分の径方向の肉厚よりも厚くすることにより、保持器の内輪の小径段部側の端部との径方向の間隔を狭窄するようにしても良い。また、この発明では、コラプシブルスペーサの径方向の肉厚を、保持器の小径段部側の端部との径方向の間隔が５ｍｍ以下である略一定の肉厚にしても良い。

また、上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置では、図１に示すように、コラプシブルスペーサ７の軸方向の中央よりも第１円錐ころ軸受５側の部分が、断面略への字状の形状であるが、この発明では、コラプシブルスペーサは、ピニオン軸に嵌合固定されている第１筒部、および、この第１筒部に段部を介して連なると共に、ピニオン軸に対して径方向に離間されていて、上記ピニオン軸に略平行に延在している狭窄部としての第２筒部を有するような形状であっても良い。その他、各種形状が適用できるのはいうまでもない。

また、上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置では、ピニオン軸１上に２つの第１および第２円錐ころ軸受５,６を配置すると共に、コラプシブルスペーサ７における軸方向の第１円錐ころ軸受５側の端部４４のみに狭窄部を形成し、コラプシブルスペーサ７は、第１円錐ころ軸受５に流入するオイルのみを抑制するようになっていたが、この発明では、コラプシブルスペーサは、ピニオン軸１上に配置されている２つの円錐ころ軸受の少なくとも一方の円錐ころ軸受に流入するオイルを抑制すれば良い。すなわち、コラプシブルスペーサの軸方向の少なくとも一方に狭窄部が形成されれば良い。特に、ピニオンギヤ側の第１円錐ころ軸受側に狭窄部を設けるとトルク低減効果が大きくなる。

また、上記実施形態のディファレンシャルギヤ装置では、ピニオン軸１上に２つの円錐ころ軸受５,６を配置したが、この発明では、ピニオン軸上に円錐ころ軸受と玉軸受を各一つずつ配置し、コラプシブルスペーサの円錐ころ軸受側の端部に狭窄部を形成しても良い。

尚、上記実施形態では、円錐ころ軸受の保持器との径方向の隙間を狭める狭窄部を有するコラプシブルスペーサを、ディファレンシャルギヤ装置に配置したが、この発明では、円錐ころ軸受の保持器との径方向の隙間を狭める狭窄部を有するコラプシブルスペーサを、トランスアクスル装置やトランスファ装置等、ディファレンシャルギヤ装置以外の車両用ピニオン軸支持装置に配置しても良いことは、勿論である。

本発明の車輪用ピニオン軸支持装置の一実施形態のディファレンシャルギヤ装置の断面図である。 図１における第１円錐ころ軸受５のピニオン軸よりも鉛直方向下方の部分の拡大断面図である。

符号の説明

１ ピニオン軸
２ ピニオンギヤ
３ 差動機構
５ 第１円錐ころ軸受
７ コラプシブルスペーサ
２４ 外輪
２８ 内輪
３０ 円錐ころ
４０ 保持器
４３ 内輪の小径端部
４４ コラプシブルスペーサの第１円錐ころ軸受側の端部
ｂ コラプシブルスペーサの第１円錐ころ軸受側の端部と、保持器の端部の内周面との隙間

Claims (2)

1. 差動機構の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と共に、内輪、外輪、円錐ころおよび保持器を有する円錐ころ軸受と、
   上記ピニオン軸の外周面に嵌合すると共に、上記内輪の小径端部側に先端が当接し、かつ、上記保持器の上記内輪の小径端部側の端部における内周面との径方向の隙間を狭窄する狭窄部を有するコラプシブルスペーサと
   を備えることを特徴とする車両用ピニオン軸支持装置。
2. 請求項１に記載の車両用ピニオン軸支持装置において、
   上記保持器の上記内周面と、上記狭窄部との隙間は、５ｍｍ以下であ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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