JP2007255555A - ピニオン軸支持用転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノーズ角が付いても、リングギヤにより掻き上げたオイルをピニオン軸を支持する２つの転がり軸受に十分な量で供給する。
【解決手段】ケース８内に設けた筒状壁１４の内側２箇所１４ａ，１４ｂで先端にピニオンギヤ１０を備えたピニオン軸１２を転がり軸受１６，１８により支持し、筒状壁１４の外側上方にピニオンギヤ側を上流側として反ピニオンギヤ側へオイルが自然流下するオイル供給通路２４を設け、このオイル供給通路２４の途中に両転がり軸受１６，１８間に連通する上流側オイル供給口２６を形成し、オイル供給通路２４のさらに奥側で転がり軸受１８に連通する下流側オイル供給口２８を形成してなり、蓋機構３０，３２により、これら両オイル供給口２６，２８に対して、ピニオン軸１２のノーズ角が所定角度未満であるときは、上流側で開き、下流側で閉じる方向に調整し、ノーズ角が所定角度以上であるときは、上流側で閉じ、下流側で開く方向に調整する構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のディファレンシャル装置や四輪駆動用トランスファー装置等のエンジンの駆動力を伝達する動力伝達装置に組み込むピニオン軸を軸方向２箇所の転がり軸受で回転自在に支持するピニオン軸支持用転がり軸受装置（以下、単に軸受装置と称する）に関する。

例えば、車両における最終減速機として用いられているディファレンシャル装置は、リングギヤで潤滑オイルを掻き上げてその飛沫を軸受に供給する、はねかけ潤滑方式が一般に採用されている。ディファレンシャル装置は、リングギヤを内蔵するフロントケース(デフキャリア)に車両の前後方向に円すい状に突出するリアケースを一体に設け、このリアケースに、リングギヤに噛合するピニオンギヤ（ドライブピニオン）を先端に備えたピニオン軸（駆動軸）を収納している。

従来の軸受装置は、このピニオン軸を軸線方向で一端のピニオンギヤ側と他端の反ピニオンギヤ側とに離れた一対の転がり軸受で支承している。この転がり軸受に対する潤滑は、リングギヤで掻き上げた潤滑オイルを供給することにより行うが、潤滑オイルは加圧されておらず、潤滑オイルを自然流下によりピニオンギヤ側と反ピニオンギヤ側の転がり軸受に供給するようにしている（特許文献１、２参照）。

図６を参照して従来の軸受装置を説明する。図中の上下方向は鉛直方向、左右方向は水平方向である。円形断面のフロントケース２には当該図面に垂直な方向に位置する左右の車輪を差動連動する差動機構のリングギヤ４が配置される。フロントケース２にはその底部に所定量のオイル６が収容されている。フロントケース２から車両前後方向に切頭円すい状に突出するリアケース８にはリングギヤ４に噛合するピニオンギヤ１０を先端に備えたピニオン軸１２が配置される。このピニオン軸１２はエンジンから変速機を介して出力される動力を伝達される。リアケース８は内部に筒状壁１４を備え、この筒状壁１４の内側前後２箇所（ピニオンギヤ側と反ピニオンギヤ側）１４ａ，１４ｂに円すいころ軸受１６，１８が嵌合固定されている。これら両円すいころ軸受１６，１８はスペーサ２０で一定の間隔に保持されている。この両円すいころ軸受１６，１８によりピニオン軸１２は筒状壁１４に回転自在に支持されている。ピニオン軸１２のリアケース８から突出した一端にはプロペラシャフトと連結するコンパニオンフランジ２２がボルトにより取り付けられている。

リアケース８の筒状壁１４の上側には筒状壁１４外周面とリアケース８内周面とで囲まれたオイル供給通路２４が形成されている。このオイル供給通路２４はその一端側がリングギヤ４の上側に向けて開口し、リングギヤ４から飛散したオイルを導き入れるようになっている。このオイル供給通路２４はその開口断面積をピニオンギヤ側から反ピニオンギヤ側に向けて徐々に減少しつつその高さが低くなっていき、オイルをピニオンギヤ側を上流側として自然流下により反ピニオンギヤ側にガイドすることが可能になっている。

オイル供給通路２４の途中の筒状壁１４の一部に上流側オイル供給口２６が形成されており、このオイル供給口２６は両円すいころ軸受１６，１８の間に連通してオイルを両円すいころ軸受１６，１８に供給することができるようになっている。また、オイル供給通路２６のさらに奥側は筒状壁１４の外周面とリアケース８の内周面との間の下流側オイル供給口２８が形成されている。

上記構成を備えた軸受装置においては、以下のごとき課題があった。

すなわち、この課題を、図７（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図中の上下方向を鉛直方向、左右方向を水平方向とする。図７（ａ）はノーズ角が付いていない状態を示し、図７（ｂ）はノーズ角が付いている状態を示す。ノーズ角とはピニオン軸７が水平面と成す角度である。

ディファレンシャル装置は、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、車両ではピニオン軸１２のノーズ角が付いている場合と、付いていない場合がある。ノーズ角が付いていない車両の場合でも車両の走行が平坦道路の走行状態から坂道登坂等の走行状態においてはノーズ角が付く状態になりえる。

ディファレンシャル装置は上述したように、ピニオン軸１２が回動している状態において、フロントケース２内のオイルを、リングギヤ４で上方に跳ね上げ、オイル供給通路２４を介して上記円すいころ軸受１６，１８に流入させると共に、円すいころ軸受１６．１８から流出させて、オイル還流路を介して、リングギヤ４まで流すようになっている。

これにより、ピニオン軸１２が回動している状態において、オイルを、リングギヤ４とピニオンギヤ１０の噛合部等の様々なギヤ接続の噛合部、および、円すいころ軸受１６，１８を通過するように循環させて、様々な噛合部の焼付、および、円すいころ軸受１６，１８の焼付を防止するようにしている。

しかし、ピニオン軸１２にノーズ角が付くと、オイル供給通路２４内のオイルは重力による自然流下で流れるので、オイル供給通路２６の奥下流側の下流側オイル供給口２８にオイルが届きにくくなる。

すなわち、図７（ａ）で示すノーズ角状態では、円すいころ軸受１６，１８は、互いに同一水平面上にあり、リングギヤ４により掻き上げられたオイルは、図中矢印ａのようにオイル供給通路２４に入り、一部が矢印ｂのように上流側オイル供給口２６を通って円すいころ軸受１６，１８に供給され、一部が矢印ｃのように流下して下流側オイル供給口２８を通って第２円すいころ軸受１８に供給される。この場合、オイル供給通路２４はオイルが自然流下してオイルを供給する能力が極めて高いためリングギヤ４から遠い下流側オイル供給口２８にまでオイルを十分な量で供給することができる。しかしながら、図７（ｂ）で示すノーズ角状態では、オイル供給通路２４内をオイルが自然流下しにくくなり下流側オイル供給口２８にまでオイルを十分な量で供給し難い。
特開平８−２５４２５９号公報 特開２００５−２８２６５７号公報

したがって、本発明により解決すべき課題は、ノーズ角が付いても、リングギヤにより掻き上げたオイルをそこから遠い位置のオイル供給口に十分な量のオイルを供給可能にすることである。

本発明による軸受装置は、ケース内に設けた筒状壁の内側２箇所で先端にピニオンギヤを備えたピニオン軸を転がり軸受により支持し、筒状壁の外側上方にピニオンギヤ側を上流側として反ピニオンギヤ側へオイルが自然流下するオイル供給通路を設け、このオイル供給通路の途中に両転がり軸受間に連通する上流側オイル供給口を形成し、オイル供給通路のさらに奥下流側に該奥下流側の転がり軸受に連通する下流側オイル供給口を形成し、
これら両オイル供給口に、ピニオン軸のノーズ角が所定角度未満であるときは、上流側オイル供給口を開く側に、かつ、下流側オイル供給口を閉じる側に開閉動作し、ノーズ角が所定角度以上であるときは、上流側オイル供給口を閉じる側に、かつ、下流側オイル供給口を開く側に開閉動作する蓋機構を設けたことを特徴とするものである。

蓋機構は、上記オイル供給口を完全に開閉することに特に限定されず、オイル供給口から潤滑対象である転がり軸受等に必要最低限のオイルが供給することができればよい。

また、蓋機構によるオイル供給口の開閉は特に限定されず、外開き式、内開き式、引き戸式等でもよい。

また、蓋の構造は特に限定されず、隙間が全く無いタイプに限らず、網目状、多数の穴が開いている構造等でもよい。

また、蓋機構は、一枚蓋構造、二枚蓋構造等でもよい。

ノーズ角は特に限定されない。

ノーズ角が所定角度未満であるときは、上流側で完全に開いてもよく、ある程度開いた状態でもよく、下流側で完全に閉じてもよく、ある程度閉じた状態でもよい。

ノーズ角が所定角度以上であるときは、上流側で完全に閉じてもよく、ある程度閉じた状態でもよく、下流側で完全に開いてもよく、ある程度開いた状態でもよい。

本発明においては、蓋機構により、ノーズ角が所定角度未満であるときは、下流側のオイルの供給を制限するがオイル供給通路途中の上流側のオイル供給口からオイルを供給するので、各転がり軸受に十分な量でオイルを供給することができる。一方、ノーズ角が所定角度以上で付いているときは、ピニオン軸が水平面にオイル下流側が高くなる向きに傾き、その結果、オイル供給通路を流れるオイルは自然流下しにくくなるが、このノーズ角の場合、オイル供給口が上流側で小さく、下流側で大きく開閉調整されるので、両転がり軸受に十分な量でオイルを供給することができる。

上記蓋機構は、ノーズ角の変化に応じた重力変化を用いてオイル供給口を開閉する構成とすることが好ましい。

重力を利用するので構成的には簡素にすることができるとともに、ノーズ角変化に確実に対応することができる。

この重力変化を利用する場合、蓋機構としては、オイル供給口を開閉可能に取り付けられた蓋部材と、この蓋部材に所定の取り付け角度で一体に吊り下げ状態で取り付けられノーズ角の変化に応じて当該蓋部材を開閉駆動する錘部材とを備える構成とすることが好ましい。

この構成では、蓋部材と錘部材との簡素な構成でコストが嵩まずに済む上、確実にノーズ角変化に追随して転がり軸受に十分な量のオイルを供給することができる。

上記蓋機構は、ノーズ角の変化に応じた自重の作用方向の変化により上流側と下流側とにスライド移動してオイル供給口を開閉するスライド部材を備える構成とすることが好ましい。

この構成では、構成が簡単であり、コストが嵩まずに済む。

上記蓋機構は、オイル供給口を開閉可能でかつその開閉位置にスライド可能に筒状壁に取り付けられたスライド部材と、ノーズ角の変化を電気的に検出する傾斜センサと、この傾斜センサの検出に応答してスライド部材を上記開閉位置に駆動するアクチェエータ部材とを備えた構成とすることが好ましい。

この構成の場合、電気的に蓋機構を駆動するから、ノーズ角変化に確実に応答して転がり軸受に十分な量のオイルを供給することができる。

本発明によれば、蓋機構により、ピニオン軸のノーズ角が所定角度未満であるときは、オイル供給口を上流側で開き、下流側で閉じる方向に調整し、ノーズ角が所定角度以上であるときは、上流側で閉じ、下流側で開く方向に調整して、各転がり軸受に対するオイルの供給量を調整するようにしたので、ノーズ角が付いても、リングギヤにより掻き上げたオイルをそこから遠い位置のオイル供給口に十分な量のオイルを供給することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る軸受装置を説明する。図１を参照して、実施の形態の軸受装置を説明する。図１において、図７に示す従来例と同様の部分は同一の符号を付している。その同様の部分についての説明は重複説明を避けるため略する。

図１に示す軸受装置は、リアケース８内に設けた筒状壁１４の内側２箇所１４ａ，１４ｂでピニオンギヤ１０を備えたピニオン軸１２をピニオンギア側円すいころ軸受１６，反ピニオンギヤ側円すいころ軸受１８により支持し、円すいころ軸受１６，１８の上側に筒状壁１４の外周面とケース８内面とで囲まれてオイルがピニオンギヤ１０側を上流側として反ピニオンギヤ側へ自然流下するオイル供給通路２４を設け、このオイル供給通路２４の途中の筒状壁１４に円すいころ軸受１６，１８間に連通するオイル供給口（上流側オイル供給口）２６を形成し、オイル供給通路２４のさらに奥側で円すいころ軸受１８に連通するオイル供給口（下流側オイル供給口）２８を形成している。

以上の構成において、実施の形態では、蓋機構として、上流側と下流側のオイル供給口２６，２８の開閉を行って、円すいころ軸受１６，１８等に対するオイル供給量を調整する調整部３０，４０を備える。

図２（ａ）を参照して、上流側調整部３０は、筒状壁１４のピニオンギヤ側１４ａに支持軸３１の両端を固定し、この支持軸３１にオイル供給口２６を開閉できる大きさの蓋３２のパイプ状基部３４を開閉自在に取り付け、この蓋３２のパイプ基部３４にアーム３６を介して錘３８を固定したものである。この蓋３２と錘３８は、９０度以上の所定の取り付け角度をなしている。錘３８は常に重力により鉛直方向に垂れ下がるから、蓋３２は常に水平方向に対して一定角度だけ鉛直方向の姿勢になっている。

図２（ｂ）を参照して、下流側調整部４０は、リアケース８の内奥面８ａに支持パイプ４２を固定し、この支持パイプ４２に回転軸４４を回転自在に挿通し、蓋４６の突出基部４８を支持パイプ４２に形成した切欠き５０を介して回転軸４４に固定すると共にこの蓋４６にアーム５２を介して錘５４を固定したものである。この蓋４６と錘５４は、９０度の取り付け角度をなしている。錘５４は常に重力により鉛直方向に垂れ下がるから、蓋４６は常に水平方向に向いた姿勢になっている。

図３（ａ）、図３（ｂ）を参照して各調整部３０，３２の動作を説明する。

図３（ａ）で示すようにピニオン軸１２が水平面と成す角度であるノーズ角が所定角度未満の一例としてゼロで付いていないときは、上流側調整部３０ではその錘３８が重力で鉛直方向下方に垂れ下がり、これにより蓋３２は調整角度だけ鉛直方向上方に向き、これにより上流側オイル供給口２６は開いている。また、下流側調整部３２の錘５４は重力で鉛直方向下方に垂れ下がり、これにより下流側調整部３２の蓋４６は水平方向に位置し下流側オイル供給口２８を閉じている。これにより、オイル供給通路２４からのオイルは、矢印ａで示すように、上流側オイル供給口２６を介して円すいころ軸受１６，１８間に供給される。

以上より、ノーズ角が付いていないときは、リングギヤ４により掻き上げられてオイル供給通路２４を自然流下するオイルは上流側オイル供給口２６から円すいころ軸受１６，１８に十分な量で供給され、円すいころ軸受１６，１８は潤滑される。

次に、図３（ｂ）で示すようにピニオン軸１２にノーズ角が付いている状態では、上流側調整部３０の蓋３２は上流側オイル供給口２６を閉じる。また、下流側調整部３２の蓋４６は水平方向に位置し、下流側オイル供給口２８は開く。その結果、ノーズ角が所定角度以上であるときは、オイル供給通路２４からのオイルは、矢印ｂで示すように、下流側オイル供給口２８から円すいころ軸受１６，１８に十分な量で供給され、円すいころ軸受１６，１８は潤滑される。

以上より、この実施の形態ではノーズ角の有無にかかわらず、リングギヤ４により掻き上げられてオイル供給通路２４を流れるオイルにより円すいころ軸受１６，１８に十分な量のオイルを供給して円すいころ軸受１６，１８を潤滑することができる。

図４（ａ）（ｂ）を参照して本発明の他の実施の形態に係る軸受装置を説明する。この実施の形態では、蓋機構として、ノーズ角が付いていない図４（ａ）では下流側オイル供給口２８を閉じ、上流側オイル供給口２６を開く第１位置に位置しており、車両が平坦道路から坂道に走行してノーズ角が付かない図４（ａ）からノーズ角が付く図４（ｂ）では自重により下流側オイル供給口２８を開き、上流側オイル供給口２６を閉じることができる第２位置にスライド移動するスライド部材５０を備えたものである。車両が坂道走行から平坦道路の走行になってノーズ角が付いている図４（ｂ）から、ノーズ角が付かない図４（ａ）に戻ると、自重により自動的に第１位置に復帰移動するようになっている。スライド部材５０は第１位置と第２位置との往復移動を図４（ｂ）の断面図である図４（ｃ）で示すように左右一対のガイド溝５１によりガイドされるようになっている。

図５（ａ）（ｂ）を参照して本発明のさらに他の実施の形態に係る軸受装置を説明する。この実施の形態では、蓋機構として、スライド部材６０と、ノーズ角の変化を電気的に検出する傾斜センサ６１と、この傾斜センサ６１の検出結果に基づいてスライド部材６０を駆動するアクチェエータ部材６２とを備える。傾斜センサ６１は、ピニオン軸１２の水平からの傾きが所定のノーズ角以上に達しているか否かに応じたセンサ信号を出力する。

図５（ａ）で示すようにノーズ角が付いていないとき、傾斜センサ６１は、それに対応したセンサ信号をアクチェエータ部材６２に与える。アクチェエータ部材６２は、このセンサ信号に応答して、スライド部材６０を下流側オイル供給口２８方向に移動させて下流側オイル供給口２８を閉じ、上流側オイル供給口２６を開く。図５（ｂ）で示すようにノーズ角が付いているとき、傾斜センサ６１は、それに対応したセンサ信号をアクチェエータ部材６２に与える。アクチェエータ部材６２は、このセンサ信号に応答して、スライド部材６０を上流側オイル供給口２６方向に移動させて上流側オイル供給口２６を閉じ、下流側オイル供給口２８を開く。センサ信号はアクチェエータ部材６２に入力するのではなく、当該車両に搭載する電子制御ユニット（ＥＣＵ）に入力し、このＥＣＵからの制御信号に応答してアクチェエータ部材６２を駆動制御するようにしてもよい。このアクチェエータ部材６２は、電磁ソレノイド式あるいは油圧式でスライド部材６０を移動制御することができる。上記の場合、ＥＣＵに上流側と下流側の各オイル供給口２６，２８がセンサ信号に従い、スライド部材６０により開閉しているか否かを監視する機能をもたせてもよい。例えば、スライド部材６０の開閉位置を検出する近接センサを配置し、この近接センサのセンサ信号でスライド部材６０の開閉状態を監視することができる。

以上より、この実施の形態でも、ノーズ角が付く、付かないにかかわらず、リングギヤ４により掻き上げられてオイル供給通路２４を流れるオイルにより円すいころ軸受１６，１８等に潤滑のために十分な量のオイルを供給することができる。

図１は本発明の実施の形態に係る軸受装置の断面図である。 図２（ａ）は上流側調整部の構成を示す斜視図、図２（ｂ）は下流側調整部の構成を示す斜視図である。 図３（ａ）は図１の要部を示しノーズ角が付いていない状態を示す断面図、図３（ｂ）は図１の要部を示しノーズ角が付いている状態を示す断面図である。 図４（ａ）は本発明の他の実施の形態に係る軸受装置の要部を示しノーズ角が付いていない状態を示す断面図、図４（ｂ）は同要部を示しノーズ角が付いている状態を示す断面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。 図５（ａ）は本発明のさらに他の実施の形態に係る軸受装置の要部を示しノーズ角が付いていない状態を示す断面図、図５（ｂ）は同要部を示しノーズ角が付いている状態を示す断面図である。 図６は従来例に係る軸受装置を含むディファレンシャル装置の断面図である。 図７（ａ）は図６に示す軸受装置の要部を示しノーズ角が付いていない状態を示す断面図、図７（ｂ）は同要部を示しノーズ角が付いている状態を示す断面図である。

符号の説明

４ リングギヤ
８ リアケース（ケース）
１０ ピニオンギヤ
１２ ピニオン軸
１４ 筒状壁
１６，１８ 円すいころ軸受（転がり軸受）
２４ オイル供給通路
２６ 上流側オイル供給口
２８ 下流側オイル供給口
３０ 上流側調整部（蓋機構）
３２ 下流側調整部（蓋機構）

Claims (5)

1. ケース内に設けた筒状壁の内側２箇所で先端にピニオンギヤを備えたピニオン軸を転がり軸受により支持し、筒状壁の外側上方にピニオンギヤ側を上流側として反ピニオンギヤ側へオイルが自然流下するオイル供給通路を設け、このオイル供給通路の途中に両転がり軸受間に連通する上流側オイル供給口を形成し、オイル供給通路のさらに奥下流側に該奥下流側の転がり軸受に連通する下流側オイル供給口を形成してなり、
   これら両オイル供給口に、
   ピニオン軸のノーズ角が所定角度未満であるときは、上流側オイル供給口を開く側に、かつ、下流側オイル供給口を閉じる側に開閉動作し、
   ノーズ角が所定角度以上であるときは、上流側オイル供給口を閉じる側に、かつ、下流側オイル供給口を開く側に開閉動作する
   蓋機構を設けた、ことを特徴とするピニオン軸支持用転がり軸受装置。
2. 蓋機構は、ノーズ角の変化に応じた重力変化を用いてオイル供給口を開閉する、ことを特徴とする請求項１に記載のピニオン軸支持用転がり軸受装置。
3. 蓋機構は、オイル供給口を開閉可能に取り付けられた蓋部材と、この蓋部材に所定の取り付け角度で一体に吊り下げ状態で取り付けられノーズ角の変化に応じて当該蓋部材を開閉駆動する錘部材とを備える、ことを特徴とする請求項２に記載のピニオン軸支持用転がり軸受装置。
4. 蓋機構は、ノーズ角の変化に応じた自重の作用方向の変化により上流側と下流側とにスライド移動してオイル供給口を開閉するスライド部材を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のピニオン軸支持用転がり軸受装置。
5. 蓋機構は、オイル供給口を開閉可能でかつその開閉位置にスライド可能に筒状壁に取り付けられたスライド部材と、ノーズ角の変化を電気的に検出する傾斜センサと、この傾斜センサの検出に応答してスライド部材を上記開閉位置に駆動するアクチェエータ部材とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のピニオン軸支持用転がり軸受装置。

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