JP2008082471A - 円錐ころ軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪の大鍔部と円錐ころの大径端面との摺動部を問題なく潤滑することができると共に、トルクを急激に低減できる円錐ころ軸受装置を提供すること。
【解決手段】外輪固定部材であるハウジング４のオイル供給通路の一方の開口が、外輪１の円錐軌道面の大径側の端面３０に外輪１の径方向に重なるように、外輪１の外周面をハウジング４の内周面に固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、円錐ころ軸受装置に関する。本発明は、特に、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の上記ピニオン軸を回動自在に支持するのに使用されれば好適な円錐ころ軸受装置に関する。

従来、円錐ころ軸受装置としては、特許文献１に記載されているものがある。この円錐ころ軸受装置は、内輪と、外輪と、円錐ころとを有している。上記内輪は、その円錐軌道面の大径側に、円錐ころの大径端面に接触する大鍔部を有している。上記内輪の内周面は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸に固定されている一方、上記外輪の外周面は、ディファレンシャルギヤ装置内の環状の仕切り壁に固定されている。

上記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の方からオイル通路を介して流れてきたオイルを、外輪の内周面と内輪の外周面との間を、内輪の円錐軌道面の小径側の開口から内輪の円錐軌道面の大径側の開口まで流して、外輪、内輪および円錐ころの焼付きを防止している。

このような背景において、上述のようなオイル潤滑式の円錐ころ軸受装置において、オイルの攪拌抵抗を大幅に低減して、トルクを大幅に低減したいという要求が存在する。しかしながら、トルクの大幅な低減を目的として、トルクの主要な要因であるオイルの攪拌抵抗を大幅に低減するために、円錐ころ軸受装置内を流れるオイルの量を極微量に制限すると、内輪の大鍔部と円錐ころの大径端面との摺動部にオイルが十分に行き渡らなくなって、上記摺動部が潤滑されにくくなることがある。

一方、上記摺動部を問題なく潤滑するのに十分な量のオイルを、円錐ころ軸受装置内に供給すると、オイルの攪拌抵抗に起因するトルクが増大して、トルクの大幅な低減を達成できなくなる。
特開平１１−４８８０５号公報（第１図）

そこで、本発明の課題は、内輪の大鍔部と円錐ころの大径端面との摺動部を問題なく潤滑することができると共に、トルクを大幅に低減できる円錐ころ軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の円錐ころ軸受装置は、
円錐軌道面を有する外輪と、
円錐軌道面を有する内輪と、
上記外輪の上記円錐軌道面と上記内輪の上記円錐軌道面との間に配置された円錐ころと、
上記外輪の外周面に当接する内周面と、オイル供給通路とを有する外輪固定部材と
を備え、
上記オイル供給通路の一方の開口は、上記外輪における上記円錐軌道面の大径側の端面に上記外輪の径方向に重なっていることを特徴としている。

尚、上記内周面は、上記外輪の外周面に当接する部分以外に、上記外輪の外周面に当接しない部分を有していても良い。

本発明によれば、上記オイル供給通路の一方の開口は、上記外輪の上記円錐軌道面の大径側の端面に上記外輪の径方向に重なっているから、上記開口から排出する単位時間あたりのオイル（潤滑油）の量を、極微量に設定することによって、上記開口から排出されるオイルを、上記外輪の上記端面、上記外輪の内周面、上記円錐ころの大径端面の順につたわせることができて、オイルを円錐ころの大径端面と、この大径端面に対して摺動する外輪の大鍔部の摺動面とに効率的に導入することができる。したがって、円錐ころの大径端面および外輪の大鍔部の摺動面の焼付きを効果的に防止できる。また、円錐ころの自転、公転、および、回転輪の回転によって、円錐ころの大径端面に伝わってきたオイルを、軌道輪と円錐ころの摺動部の全てに供給できるから、円錐ころ軸受装置全体の焼付きを防止できる。

また、本発明によれば、上述のように極微量のオイルで円錐ころ軸受装置の焼付きを防止できるから、円錐ころ軸受装置のオイルの攪拌抵抗を大幅に小さくすることができて、オイルの攪拌抵抗に起因するトルクを大幅に小さくすることができる。

また、一実施形態の円錐ころ軸受装置は、上記開口の上記外輪の軸方向の最も円錐軌道面の小径側に位置している縁部分と、上記外輪の上記端面とは、上記軸方向の位置が略一致している。

ここで、略一致とは、上記開口の上記外輪の軸方向の最も円錐軌道面の小径側に位置している縁部分の軸方向の位置を中心として、上記外輪の上記端面の径方向の外端付近の面取り部分の軸方向の寸法の４倍以内の寸法の軸方向の範囲内（上記中心の片側で面取りの寸法の２倍以内）に、外輪の大径側の端面が存在している状態をいう。

上記実施形態によれば、上記外輪の軸方向において、上記開口において最も上記外輪の上記円錐軌道面の小径側に位置する縁部分と、上記外輪の上記大径側の端面とは、上記軸方向の位置が略一致しているから、上記開口の上記縁部分と、上記外輪の上記端面との間に大きな軸方向の段差が存在しない。したがって、オイル供給通路を流れてきたオイルを、上記外輪の上記端面に効率的かつ円滑につたわらせることができて、円錐ころの大径端面および外輪の大鍔部の摺動面の焼付きを防止できる必要最低限のオイルの量を少なくすることができる。

本発明の円錐ころ軸受装置によれば、オイル供給通路の一方の開口が、外輪の円錐軌道面の大径側の端面に外輪の径方向に重なっているから、開口から排出されるオイルを、外輪の上記端面、外輪の内周面、円錐ころの大径端面の順につたわせることができて、円錐ころの大径端面および外輪の大鍔部の摺動面の焼付きを防止できる。また、円錐ころの自転、公転、および、回転輪の回転によって、円錐ころの大径端面につたわってきたオイルを、軌道輪と円錐ころの摺動部の全てに供給できて、円錐ころ軸受装置全体の焼付きを防止できる。

また、本発明の円錐ころ軸受装置によれば、上述のように極微量のオイルで円錐ころ軸受装置の焼付きを防止できるから、円錐ころ軸受装置のオイルの攪拌抵抗を大幅に小さくすることができて、トルクを大幅に小さくすることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態の円錐ころ軸受装置の軸方向の模式断面図である。

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１０を回動自在に支持している。この円錐ころ軸受装置は、外輪１と、内輪２と、円錐ころ３と、外輪固定部材としてのディファレンシャルギヤ装置のハウジング（ケース）４とを備えている。

上記外輪１は、内周側に円錐軌道面を有し、外輪１の外周面は、ディファレンシャルギヤ装置のハウジング４に内嵌されて固定されている。換言すると、ハウジング４は、外輪１の外周面に当接する内周面を有している。

一方、内輪２は、外周側に円錐軌道面を有し、内輪２の内周面は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸１０に外嵌されて固定されている。上記内輪２は、円錐軌道面の小径側に小端部９を有すると共に、円錐軌道面の大径側に大鍔部１１を有し、上記大鍔部１１は、円錐ころ３の大径端面１３に対して摺動する摺動面１４を有している。また、上記円錐ころ３は、外輪１の円錐軌道面と内輪２の円錐軌道面との間に、図示しない保持器によって保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記ハウジング４は、オイル供給通路２０を有している。オイル供給通路２０は、ハウジング４の径方向内側に開口してハウジング４を貫通している。オイル供給通路２０は、ディファレンシャルギヤ装置の外部領域と、ディファレンシャルギヤ装置の内部領域とを連通している。オイル供給通路２０のディファレンシャルギヤ装置の内部側の開口は、外輪１の円錐軌道面の大径側の端面３０に外輪１の径方向に重なっている。オイル供給通路２０は、オイル供給装置の一部を構成している。

オイル供給装置は、オイル収容タンク（図示せず）、ポンプ（図示せず）、開閉バルブ（図示せず）、オイルライン（図示せず）、オイル供給通路２０等で構成されている。上記オイル収容タンクは、上記開閉バルブを介してオイルラインに接続され、オイルラインは、オイル供給通路２０に接続されている。上記オイル供給装置は、オイル供給通路２０の一方の開口から、転がり軸受の焼付きを防止するのに適した粘度を有するオイルを排出するようになっている。尚、オイル供給通路に接続される構造は、オイル供給通路にオイルを導入できる構成であれば、如何なる構造であっても良いことは言うまでもない。

詳述しないが、ディファレンシャルギヤ装置のハウジング４は、ディファレンシャルギヤ装置内のギヤ等の焼付きを防止するギヤオイルが円錐ころ軸受装置の両側の開口から円錐ころ装置内に浸入することを防止できるような形状になっている。すなわち、このディファレンシャルギヤ装置では、ディファレンシャルギヤ装置内のギヤオイルが、円錐ころ軸受装置内に殆ど浸入しないようになっている。すなわち、この円錐ころ軸受装置内に供給されるオイルの殆どは、オイル供給通路２０の一方の開口から供給されるようになっている。尚、図１において、参照番号２４は、コラプシブルスペーサを示している。コラプシブルスペーサ２４は、内輪２に軸方向の予圧を付与する役割を担っている。

図２は、図１における、外輪１の円錐軌道面の大径側の端面３０付近の部分拡大模式断面図である。図２に示すように、この実施形態の円錐ころ軸受装置では、外輪１の軸方向において、開口において最も外輪１の円錐軌道面の小径側（図２に矢印Ａで示す外輪１の軸方向の一方の側）に位置する縁部分４０と、外輪１の大径側の端面３０とは、軸方向の位置が略一致している。

上記構成において、上記オイル供給装置は、所定時間間隔おきに極微量のオイルを、オイル供給通路２０の開口から排出するようになっている。すなわち、極微量のオイルが、所定間隔おきにオイル供給通路２０の開口から外輪１の大径側の端面３０に供給されるようになっている。オイルの供給量が極微量であるから、オイル供給通路２０の開口から外輪１の大径側の端面３０に供給されたオイルは、外輪１の大径側の端面３０、外輪１の円錐軌道面における大径側の部分３３（図１参照）をつたって、円錐ころ３の大径端面１３に到達するようになっている。また、周方向の円錐ころ３が存在していない位置では、外輪１の大径側の端面３０、外輪１の円錐軌道面における大径側の部分３３をつたったオイルは、外輪１の円錐軌道面における小径側の部分にまで到達するようになっている。このようにして、オイル供給通路２０の開口から流出するオイルを、円錐ころ３の大径端面１３、この大径端面１３に対して摺動する外輪１の大鍔部１１の摺動面１４および外輪１の円錐軌道面に行き渡らせて、円錐ころ軸受装置の焼付きを防止している。

本発明者は、製造材料や形状等が異なる多数の円錐ころ軸受装置において、様々な場所から様々な量の様々な種類のオイルを供給して、円錐ころ軸受装置の焼付きの有無とトルクの大きさを多角的に調査する実験を行った。その結果、焼付きの殆どが、円錐ころの大径端面と内輪の大鍔部との摺動部に発生することを発見した。また、円錐ころの大径端面と内輪の大鍔部との摺動部に、その摺動部の焼付きを防止するのに十分なオイルを供給しておけば、殆どの場合において、円錐ころの自転、公転や、回転輪の回転等によって、軌道面等の上記摺動部以外の摺動部に十分なオイルを供給でき、円錐ころ軸受装置全体に焼付きが発生しないことを突き止めた。

また、円錐ころ軸受装置に、その円錐ころ軸受装置の外輪の円錐軌道面の小径側の開口からオイルを供給すると、円錐ころの大径端面と内輪の大鍔部との摺動部の焼付きを防止するのに、試験に使用した多数のサンプルの円錐ころ軸受装置での比較において、大きな量のオイルを必要とし、トルクが大きくなることを突き止めた。これは、外輪の円錐軌道面の小径側の開口からオイルを供給した場合、円錐ころ軸受装置内を流れるオイルは、内輪の回転に伴う遠心力で径方向の外方に流れる傾向があるから、径方向の内方側に位置する内輪の大鍔部と円錐ころの大径端面との摺動部にオイルが行き渡たりにくいためであると推察される。

また、円錐ころ軸受装置に、その円錐ころ軸受装置の外輪の円錐軌道面の大径側の開口からオイルを供給すると、試験に使用した多数のサンプルの円錐ころ軸受装置での比較において、極微量のオイルの供給で、円錐ころの大径端面と内輪の大鍔部との摺動部の焼付きを防止できて、円錐ころ軸受装置全体に焼付きが発生しないことを発見した。そして、円錐ころ軸受装置の外輪の円錐軌道面の大径側の開口からオイルを供給した場合、円錐ころ軸受装置の外輪の円錐軌道面の小径側の開口からオイルを供給した場合と比較して、オイルの量を半分以下まで大幅に低減できると共に、トルクの大きさを大幅に低減できることを確認した。

上記実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、オイル供給通路２０の一方の開口は、外輪１の円錐軌道面の大径側の端面３０に外輪１の径方向に重なっている（開口の直下に端面が配置される）から、上記開口から排出される極微量のオイルを、外輪１の端面３０、外輪１の内周面の大径側の部分３３、円錐ころ３の大径端面１３の順に円滑に伝わせることができて、極微量のオイルで円錐ころ３の大径端面１３と、この大径端面１３に対して摺動する外輪１の大鍔部１１の摺動面１４とを効果的にオイル潤滑することができる。したがって、円錐ころ３の大径端面１３および内輪２の大鍔部１１の摺動面１４の焼付きを防止できる。また、円錐ころ３の自転、公転、および、回転輪である内輪２の回転によって、円錐ころ３の大径端面１３に伝わってきたオイルを、軌道輪１,２と、円錐ころ３との摺動部の全てに供給できるから、円錐ころ軸受装置全体の焼付きを防止できる。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、上述のように極微量のオイルで円錐ころ軸受装置の焼付きを防止できるから、円錐ころ軸受装置のオイルの攪拌抵抗を大幅に小さくすることができて、オイルの攪拌抵抗に起因するトルクを大幅に小さくすることができる。

尚、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、図２に示すように、外輪１の軸方向において、開口の最も外輪１の円錐軌道面の小径側に位置する縁部分４０と、外輪１の大径側の端面３０とは、軸方向の位置が略一致していたが、この発明では、変形例における図２に対応する図である図３に示すように、ハウジング５４に形成されているオイル供給通路７０の一方の開口８４は、外輪５１の円錐軌道面の大径側の端面８０に外輪５１の径方向に重なっていさえすれば良く、開口８４の最も外輪５１の円錐軌道面の小径側（図３に矢印Ｂで示す軸方向の一方の側）に位置する縁部分９０と、外輪１の大径側の端面８０とは、軸方向の位置が一致していなくても良い。この場合においても、開口８４から排出される極微量のオイルを、外輪５１の端面８０、外輪５１の内周面の大径側の部分、円錐ころの大径端面の順に円滑に伝わせることができて、極微量のオイルで円錐ころの大径端面と、この大径端面に対して摺動する内輪の大鍔部の摺動面とをオイル潤滑することができる。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、内輪の大鍔部１１の外周面が円筒面であったが、この発明では、内輪の大鍔部の外周面は、内輪の軸方向の内方に行くに従って外径が小さくなる外周面部分（例えば円錐面）を有していても良い（この外周面部分は、大鍔部の円錐ころに対する摺動面に滑らかにつながっている必要がある）。

このようにすると、外輪の円錐軌道面の大径側の端面につたわったオイルの一部が外輪の円錐軌道面に伝わらずに、落下したとしても、この落下したオイルを、上記外周面部分を介して、内輪の大鍔部の円錐ころに対する摺動面に案内できて、大鍔部および円錐ころの焼付きを更に確実に防止することができる。

つまり、この発明が有している、オイル供給通路の開口と、外輪の円錐軌道面の大径側の端面との位置関係、および、内輪の大鍔部における、内輪の軸方向の内方に行くに従って外径が小さくなる外周面形状の相乗効果によって、大鍔部および円錐ころの焼付きを更に確実に防止することができるのである。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、オイル供給装置のオイル供給通路２０の一方の開口から所定間隔おきに極微量のオイルが排出されるようになっていたが、この発明では、オイル供給装置のオイル供給通路の一方の開口から連続的に極微量のオイルが排出されるようになっていても良い（この場合、オイルは、数ｍｌ／ｍｉｎ程度で供給するのが好ましい）。また、この発明では、オイル供給装置が、円錐ころ軸受装置の温度または円錐ころ軸受装置の周辺の温度を測定する温度センサから温度を表す信号を受信するようになっていても良く、オイル供給装置が、温度センサから温度センサの測定温度が所定の温度以上である信号を受けたときのみ、極微量のオイルを、オイル供給通路の一方の開口から排出するようになっていても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、円錐ころ軸受装置内に供給されるオイルの殆どは、オイル供給通路２０の一方の開口から供給されるようになっていたが、この発明では、オイルは、オイル供給通路の一方の開口以外の場所からも供給されるようになっていても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受装置では、オイルは、ディファレンシャルギヤ装置の外部から供給されるようになっていたが、この発明では、オイルは、ディファレンシャルギヤ装置の外部から供給されなくても良い。これは、例えば、円錐ころ軸受装置が、車両用ピニオン軸支持装置のピニオン軸に設置されている場合、そのピニオン軸を有する車両用ピニオン軸支持装置における、ハウジングの内部構造であるハウジングの内部仕切壁を、適切に形成することにより、車両用ピニオン軸支持装置（例えば、ディファレンシャルギヤ装置）内のギヤオイルを、オイル供給通路の円錐ころ軸受装置側とは反対側の開口に供給する、つまり、装置の内部から供給することができるからである。

本発明の一実施形態の円錐ころ軸受装置の軸方向の模式断面図である。 図１における、外輪の円錐軌道面の大径側の端面付近の部分拡大模式断面図である。 変形例の図２に対応する図である。

符号の説明

１,５１ 外輪
２ 内輪
３ 円錐ころ
４,５４ ディファレンシャルギヤ装置のハウジング
１０ ピニオン軸
１１ 大鍔部
１３ 大径端面
１４ 摺動面
２０,７０ オイル供給通路
３０,８０ 外輪の円錐軌道面の大径側の端面
４０,９０ 開口において最も外輪の円錐軌道面の小径側に位置する縁部分
８４ 開口

Claims (2)

1. 円錐軌道面を有する外輪と、
   円錐軌道面を有する内輪と、
   上記外輪の上記円錐軌道面と上記内輪の上記円錐軌道面との間に配置された円錐ころと、
   上記外輪の外周面に当接する内周面と、オイル供給通路とを有する外輪固定部材と
   を備え、
   上記オイル供給通路の一方の開口は、上記外輪における上記円錐軌道面の大径側の端面に上記外輪の径方向に重なっていることを特徴とする円錐ころ軸受装置。
2. 請求項１に記載の円錐ころ軸受装置において、
   上記開口の上記外輪の軸方向の最も円錐軌道面の小径側に位置している縁部分と、上記外輪の上記端面とは、上記軸方向の位置が略一致していることを特徴とする円錐ころ軸受装置。

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