JP2008095856A - ディファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油の供給不足による円すいころ軸受の焼き付きの発生を防止し得るディファレンシャル装置を提供する。
【解決手段】円すいころ軸受１０の内輪部材１１の大つば部１１ｂの外周部はアウタ側へ延設されて環状の大つば延長部１１ｃが形成される。大つば延長部１１ｃの外周面とディファレンシャルケースの軸受ハウジング部３５の内周面との間には、アウタ側に向けて排出される潤滑油Ｌを一時的に貯留するための環状のオイルシール３６が保持される。オイルシール３６のアウタ側には、外部から軸受ハウジング部３５への異物の侵入を防止するための環状のデフレクタ３７が保持される。大つば延長部１１ｃよりもラジアル方向内側に位置する内輪部材１１の背面１１ｄには、軸受ハウジング部３５の外部に開放された環状の放熱面Ｒが形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディファレンシャル装置に関し、特に自動車等の車両のディファレンシャル装置（差動歯車装置）に関する。

この種のディファレンシャル装置においては、例えば、一端にピニオンギアが固定されたピニオン軸が、アキシャル方向に所定距離離間して背面組合せされた一対の円すいころ軸受によって支持されている。各円すいころ軸受は、自動車等の車両のディファレンシャルケースの軸受ハウジング部に組み付けられている。そして、各円すいころ軸受の潤滑は、ピニオンギアによって駆動されるリングギアの回転に伴ってディファレンシャルケース内の潤滑油を跳ね上げる、いわゆるはねかけ方式で行なわれる（例えば特許文献１参照）。

具体的には、図５に示すＦＲ（前方エンジン後輪駆動）方式では、車両前方（図５では右側）に搭載されるエンジン（図示せず）の動力は、前後に長いプロペラシャフト１０１からディファレンシャル装置１０３を経てドライブシャフト１０２へ伝えられ、左右の後輪（駆動輪；図示せず）を回転させる。ディファレンシャル装置１０３では、プロペラシャフト１０１の回転が、コンパニオンフランジ１３８を介してピニオン軸１３１に伝達される。このピニオン軸１３１は、アキシャル方向に所定の間隔を有する一対の円すいころ軸受１１０，１２０によって、背面組合せで支持されている。これらの円すいころ軸受１１０，１２０は、内輪１１１，１２１及び外輪１１２，１２２よりなる軌道輪の間に複数の円すいころ１１３，１２３（転動体）が配置されている。

液体潤滑機構１３０を構成するピニオン軸１３１の後端にはピニオンギア１３２が固定され、ピニオンギア１３２と噛合して駆動されるリングギア１３３の回転により、ディファレンシャルケース１３４内の潤滑油Ｌが跳ね上げられる。多くの場合、リングギア１３３で跳ね上げられた潤滑油Ｌは、軸受ハウジング部１３５の内壁面に沿う給油路１３５ａを通り、一対の円すいころ軸受１１０，１２０に対してアキシャル方向における内輪１１１，１２１の小つば部１１１ａ，１２１ａ側から供給される。

このようなはねかけ方式による円すいころ軸受１１０，１２０の潤滑に関して、相反する次のような事情と時代の要請がある。
（１）例えば高速回転時等には、リングギア１３３で跳ね上げられ円すいころ軸受１１０，１２０に供給される潤滑油Ｌの量が増加し、軸受による撹拌抵抗が大きくなる傾向がある。これによって軸受のトルクが増大し、伝達効率が低下するので、エネルギー消費量が増え車両の燃費を悪化させる。また、潤滑油Ｌの供給量が増加すると異物の流入（混入）量も増え、円すいころ軸受１１０，１２０の摩耗・損傷が促進され寿命が低下するおそれもある。

（２）一方、車両の燃費向上を図ろうとして潤滑油Ｌの供給量を制限すると潤滑不足による焼き付きが発生するおそれがある。その際、エンジン始動時のように低温状態では、円すいころ軸受１１０，１２０に流入する潤滑油Ｌの量が減少しやすくなる。また、リングギア１３３は左右のうち片側（例えば右側）にのみ形成されているので、リングギア１３３の設置側（例えば左側）に旋回するときには、旋回中心とは反対側（例えば右側）に遠心力が作用してリングギア１３３による潤滑油Ｌの掻き揚げ量が減少しやすい。このため、前方側の円すいころ軸受１１０の内輪１１１の大つば部１１１ｂは、リングギア１３３から遠いために供給量が不足して、特に潤滑不足による焼き付きが発生しやすい。

特開平１１−５１１５９号公報

本発明の課題は、潤滑油の供給不足による円すいころ軸受の焼き付きの発生を防止し得るディファレンシャル装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するために、本発明は、ピニオンギアが一端側に固定されたピニオン軸を、内輪部材及び外輪部材よりなる軌道部材の間に複数の円すいころが配置された一対の円すいころ軸受によって、アキシャル方向に所定の間隔を有する背面組合せで支持するとともに、前記ピニオンギアによって駆動されるリングギアの回転に伴ってディファレンシャルケース内の潤滑油を跳ね上げ、前記リングギアから遠い側の円すいころ軸受に対してアキシャル方向における前記内輪部材の小つば部側から潤滑油を供給する液体潤滑機構を備えたディファレンシャル装置であって、
潤滑油の排出側となる前記内輪部材の大つば部側において、その大つば部の外周部はアウタ側へ延設されて環状の大つば延長部が形成され、
その大つば延長部の外周面と前記ディファレンシャルケースの軸受ハウジング部の内周面との間には、アウタ側に向けて排出される潤滑油を一時的に貯留するための環状のオイルシールと、外部から前記軸受ハウジング部への異物の侵入を防止するために前記オイルシールのアウタ側に配置される環状の保護部材とが保持され、
前記大つば延長部よりもラジアル方向内側に位置する前記内輪部材の背面に、前記軸受ハウジング部の外部に開放された環状の放熱面が形成されることを特徴とする。

本発明のディファレンシャル装置においては、内輪部材の大つば部の外周部がアウタ側へ延設されて環状の大つば延長部が形成されている。また、その大つば延長部の外周面とディファレンシャルケースの軸受ハウジング部の内周面との間には、オイルシール及び保護部材が保持されている。このため、内輪部材のアウタ側に向けて排出される潤滑油がオイルシールによって一時的に貯留されるので、円すいころ軸受への潤滑油の供給量を制限しても、軸受内にて潤滑油による潤滑機能が適切に維持されるようになって、潤滑油の供給不足による軸受の焼き付き（軸受内輪部材ところの焼き付き）を防止することが可能である。また、大つば延長部の外周面と軸受ハウジング部の内周面との間にオイルシール及び保護部材を設けたことに伴い、内輪部材の背面に軸受ハウジング部の外部に開放された放熱面が形成されるようになる。このため、円すいころ軸受への潤滑油の供給量を制限しても、内輪部材の大つば部で発生した熱が内輪部材の背面及び大つば延長部の内周面から軸受ハウジング部の外部に放熱され、内輪部材の大つば部の温度上昇が効果的に抑制されるようになって、潤滑油の供給不足による軸受の焼き付きを防止することも可能である。

この場合、例えば、前記オイルシールは、前記軸受ハウジング部の内周面に固定され、かつ前記大つば延長部の外周面に接触するとともに、
前記保護部材は、前記大つば延長部の外周面に固定され、かつ前記軸受ハウジング部の先端部に接近又は接触するように実施することも可能である。これによれば、保護部材によってオイルシールの内周部と大つば延長部の外周面との接触部位への異物の侵入・噛み込みが防止されて、オイルシールの密封性を良好に確保するとともに、軸受の寿命を向上させることが可能である。

また、例えば、前記内輪部材の背面は、前記放熱面が形成される形態で、アキシャル方向に予圧が付与されているように構成するとよい。これによれば、内輪部材から放熱され、かつアキシャル方向に予圧が付与されるような形態を簡易に構成することができる。

（実施例１）
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る円すいころ軸受を備えたディファレンシャル装置の一例を示す側面断面図、図２は図１の要部拡大図である。

図１に示すＦＲ（前方エンジン後輪駆動）方式では、車両前方（図１では右側）に搭載されるエンジン（図示せず）の動力は、前後に長いプロペラシャフト１からディファレンシャル装置３を経てドライブシャフト２へ伝えられ、左右の後輪（駆動輪；図示せず）を回転させる。ディファレンシャル装置３では、プロペラシャフト１の回転が、コンパニオンフランジ３８を介してピニオン軸３１に伝達される。このピニオン軸３１は、円筒状のスペーサ３９によりアキシャル方向に所定の間隔を有する一対の円すいころ軸受１０，２０によって、背面組合せで支持されている。

円すいころ軸受１０は、ピニオン軸３１と一体回転する例えば軸受用鋼からなる内輪部材１１、及びディファレンシャルケース３４の軸受ハウジング部３５に固定される例えば軸受用鋼からなる外輪部材１２よりなる軌道部材の間に、例えば軸受用鋼からなる複数の円すいころ１３（転動体）が保持器１４により周方向に所定間隔を保持しつつ配置されるように構成されている。内輪部材１１は、図２に示すように、潤滑油Ｌの供給側である正面側にて円すいころ１３のアキシャル方向の移動を規制する小つば部１１ａを一体に有するとともに、潤滑油Ｌの排出側である背面側にて円すいころ１３の大端面からの負荷を受けることが可能な大つば部１１ｂを一体に有している。大つば部１１ｂには、環状の大つば延長部１１ｃが一体に形成されている。

大つば延長部１１ｃは、大つば部１１ｂの端面からアキシャル方向アウタ側（ディファレンシャル装置３のプロペラシャフト１側）に延設されていて、その外径が内輪部材１１の外径と等しく形成され、その内径が内輪部材１１の内径に比して所定量大きく形成され、その先端が軸受ハウジング部３５の開口縁とほぼ一致するようにアキシャル方向の長さが設定されている。これにより、大つば延長部１１ｃとコンパニオンフランジ３８との間には放熱空間が形成され、内輪部材１１の背面１１ｄと、大つば延長部１１ｃの内周面及び先端面とによって、軸受ハウジング部３５の外部に開放された放熱面Ｒが形成されている。この大つば延長部１１ｃの外周面と軸受ハウジング部３５の内周面との間には、オイルシール３６及びデフレクタ３７が配設されている。

オイルシール３６は、軸受ハウジング部３５の内周面に固定されていて、そのリップ部３６ａが大つば延長部１１ｃの外周面と常に接触するようにラジアル方向内方に向けて弾性的に付勢されている。オイルシール３６と軸受との間には、油溜め部Ｓが形成されていて、潤滑油Ｌが一時的に貯留されるようになっている。

デフレクタ３７は、軸受内への異物の侵入を防止する保護部材としての機能を果たす円環状の板材であり、オイルシール３６のアウタ側にて大つば延長部１１ｃの外周面に固定されるとともに、軸受ハウジング部３５の内周面との間に小さな隙間が形成されるようにその内周面に接近している。

図１に戻って、円すいころ軸受２０は、ピニオン軸３１と一体回転する例えば軸受用鋼からなる内輪部材２１、及びディファレンシャルケース３４の軸受ハウジング部３５に固定される例えば軸受用鋼からなる外輪部材２２よりなる軌道部材の間に、例えば軸受用鋼からなる複数の円すいころ２３（転動体）が保持器２４によって周方向に所定間隔を保持しつつ配置されるように構成されている。内輪部材２１は、円すいころ２３のアキシャル方向の移動を規制する小つば部２１ａ及び円すいころ２３の大端面からの負荷を受けることが可能な大つば部２１ｂを一体に有している。

液体潤滑機構３０を構成するピニオン軸３１の後端にはピニオンギア３２が固定され、ピニオンギア３２と噛合して駆動されるリングギア３３の回転により、ディファレンシャルケース３４内の潤滑油Ｌが跳ね上げられる。なお、コンパニオンフランジ３８（連結継手）は、プロペラシャフト１とピニオン軸３１とを連結するとともに、ナット３８ａ（締付部材）の締め付け（螺合）により内輪部材１１の背面１１ｄを押圧してアキシャル方向に予圧を付与している。

次に、以上のように構成された実施例１の動作について説明する。リングギア３３で跳ね上げられた潤滑油Ｌは、軸受ハウジング部３５の内壁面に沿う給油路３５ａを通り、一対の円すいころ軸受１０，２０に対してアキシャル方向における内輪部材１１，２１の正面側から供給される。

具体的には、円すいころ軸受１０，２０において、内輪部材１１，２１の正面側へ供給された潤滑油Ｌは、ポンプ作用と呼ばれる油の引き込み現象により、各軸受内に進入し、円すいころ１３，２３の回転に伴う遠心力で内輪部材１１，２１と外輪部材１２，２２との間を遡上し、内輪部材１１，２１の背面側である大つば部１１ｂ，２１ｂ側から排出される。排出された潤滑油Ｌは、図示を省略する排油路を通ってディファレンシャルケース３４の底部に戻される。

ところで、本実施例１においては、円すいころ軸受１０における内輪部材１１の大つば部１１ｂの外周部がアウタ側へ延設されて環状の大つば延長部１１ｃが形成されている。また、その大つば延長部１１ｃの外周面と軸受ハウジング部３５の内周面との間には、オイルシール３６及びデフレクタ３７が保持されている。

これにより、円すいころ軸受１０において、内輪部材１１のアウタ側に向けて排出される潤滑油Ｌがオイルシール３６により形成された油溜め部Ｓ内に一時的に貯留されるので、円すいころ軸受１０への潤滑油Ｌの供給量を制限しても、軸受内にて潤滑油Ｌによる潤滑機能が適切に維持されるようになって、潤滑油Ｌの供給不足による円すいころ軸受１０の焼き付き（内輪部材１１と円すいころ１３の焼き付き）を防止することが可能である。

また、大つば延長部１１ｃの外周面と軸受ハウジング部３５の内周面との間にオイルシール３６及びデフレクタ３７を設けたことに伴い、内輪部材１１の背面１１ｄに軸受ハウジング部３５の外部に開放された放熱面Ｒが形成されるようになる。このため、円すいころ軸受１０への潤滑油Ｌの供給量を制限しても、内輪部材１１の大つば部１１ｂで発生した熱が内輪部材１１の背面１１ｄ及び大つば延長部１１ｃの内周面から軸受ハウジング部３５の外部に放熱され、大つば延長部１１ｃの温度上昇が効果的に抑制されるようになって、潤滑油Ｌの供給不足による円すいころ軸受１０の焼き付きの発生を防止することも可能である。

なお、リングギア３３で跳ね上げられた潤滑油Ｌの一部は、リングギア３３の外周に沿う給油路３５ｂを通り、後方側（リングギア３３に近い側）の円すいころ軸受２０に対してアキシャル方向における内輪部材１１の大つば部２１ｂ側へも供給される。このように、後方側の円すいころ軸受２０では、潤滑油Ｌの流入量（供給量）を制限した場合であっても、潤滑油Ｌの流入量（供給量）不足が前方側の円すいころ軸受１０に比較すれば発生しにくい。したがって、円すいころ軸受２０では、円すいころ軸受１０のように、大つば延長部を設けていない。

また、本実施例１では、オイルシール３６が軸受ハウジング部３５の内周面に固定され、そのリップ部３６ａにて大つば延長部１１ｃの外周面に接触している。また、デフレクタ３７が大つば延長部１１ｃの外周面に固定され、軸受ハウジング部３５の先端部の内周面に接近している。

これにより、デフレクタ３７によってオイルシール３６のリップ部３６ａと大つば延長部１１ｃの外周面との接触部位への異物の侵入・噛み込みが防止されて、オイルシール３６の密封性を良好に確保するとともに、円すいころ軸受１０の寿命を向上させることが可能である。

（変形例）
上記実施例１においては、保護部材としてのデフレクタ３７が、軸受ハウジング部３５の内側に組み込まれていたが、これに代えて、例えば図３に示すように、デフレクタ３７’が軸受ハウジング部３５の外側に組み付けられるように実施することも可能である。なお、図３に示したこの変形例の他の構成は、上記実施例１の円すいころ軸受１０と同様であるため、同一の部材または同一の機能を果たす部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

この変形例では、デフレクタ３７’がラジアル方向外側に延設されて、軸受ハウジング部３５の開口端を覆っており、その外周端部が軸受ハウジング部３５の先端部の外周面にまで達している。この変形例によっても、上記実施例１と同様、オイルシール３６の密封性を良好に確保するとともに、円すいころ軸受１０の寿命を向上させることが可能である。

（実施例２）
上記実施例１及びその変形例で使用した円すいころ軸受１０においては、内輪部材１１の大つば部１１ｂの外周部がアウタ側へ延設されて環状の大つば延長部１１ｃが内輪部材１１と一体的に形成されるように実施したが、これに代えて、例えば図４に示すように、円すいころ軸受１０’の内輪部材１１を構成する円筒部材４１を内輪部材１１とは別に設け、この円筒部材４１がアウタ側へ延設されて環状の大つば延長部として機能するように実施することも可能である。なお、図４に示したこの実施例２の他の構成は、上記変形例の円すいころ軸受１０と同様であるため、同一の部材または同一の機能を果たす部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

この実施例２においては、円筒部材４１が内輪部材１１の背面１１ｄに固定されていて、内輪部材１１の背面１１ｄと、円筒部材４１の内周面及び先端面とによって、軸受ハウジング部３５の外部に開放された放熱面Ｒ’が形成され、この放熱面Ｒ’から内輪部材１１の大つば部１１ｂで発生した熱が軸受ハウジング部３５の外部に放熱されるようになる。この場合、円筒部材４１を、銅合金やアルミ合金等の鋼より熱伝導率が高い材料で形成することにより放熱を促進することができる。また、円筒部材４１を内輪部材１１と別体とすれば、内輪部材１１と一体成形する場合に比して加工が簡単になり、しかも材料の使用量を削減することもできる。なお、図４に示したこの実施例２の他の構成は、上記変形例の円すいころ軸受１０と同様であるため、同一の部材または同一の機能を果たす部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

以上の各実施例及び変形例では、デフレクタ３７，３７’の各外周端部が軸受ハウジング部３５の内周面、外周面にそれぞれ近接してラビリンスを形成するように構成したが、これに限らず、デフレクタ３７，３７’の各外周端部が軸受ハウジング部３５の内周面、外周面にそれぞれ接触するように構成してもよい。

また、以上の各実施例及び変形例では、ＦＲ方式の車両に用いるディファレンシャル装置についてのみ説明したが、ＦＦ（前方エンジン前輪駆動）方式や４ＷＤ（４輪駆動）方式の車両等、他の車両用のピニオン軸支持装置に適用してもよい。

本発明による実施例１に係る円すいころ軸受を備えたディファレンシャル装置を示す側面断面図。 図１の要部拡大図。 本発明による実施例１の変形例に係る円すいころ軸受を備えたディファレンシャル装置の要部を拡大して示す側面断面図。 本発明による実施例２に係る円すいころ軸受を備えたディファレンシャル装置の要部を拡大して示す側面断面図。 従来のディファレンシャル装置を示す側面断面図。

符号の説明

１ プロペラシャフト
２ ドライブシャフト
３ ディファレンシャル装置
１０，１０’ 円すいころ軸受
１１ 内輪部材（軌道部材）
１１ａ 小つば部
１１ｂ 大つば部
１１ｃ 大つば延長部
１１ｄ 内輪部材１１の背面
Ｒ，Ｒ’ 放熱面
１２ 外輪部材（軌道部材）
１３ 円すいころ（転動体）
１４ 保持器
２０ 円すいころ軸受
２１ 内輪部材（軌道部材）
２１ａ 小つば部
２１ｂ 大つば部
２２ 外輪部材（軌道部材）
２３ 円すいころ（転動体）
２４ 保持器
３０ 液体潤滑機構
３１ ピニオン軸
３２ ピニオンギア
３３ リングギア
３４ ディファレンシャルケース
３５ 軸受ハウジング部
３５ａ 給油路
３６ オイルシール
３７，３７’ デフレクタ（保護部材）
３８ コンパニオンフランジ（連結継手）
４１ 円筒部材
Ｌ 潤滑油

Claims (2)

1. ピニオンギアが一端側に固定されたピニオン軸を、内輪部材及び外輪部材よりなる軌道部材の間に複数の円すいころが配置された一対の円すいころ軸受によって、アキシャル方向に所定の間隔を有する背面組合せで支持するとともに、前記ピニオンギアによって駆動されるリングギアの回転に伴ってディファレンシャルケース内の潤滑油を跳ね上げ、前記リングギアから遠い側の円すいころ軸受に対してアキシャル方向における前記内輪部材の小つば部側から潤滑油を供給する液体潤滑機構を備えたディファレンシャル装置であって、
   潤滑油の排出側となる前記内輪部材の大つば部側において、その大つば部の外周部はアウタ側へ延設されて環状の大つば延長部が形成され、
   その大つば延長部の外周面と前記ディファレンシャルケースの軸受ハウジング部の内周面との間には、アウタ側に向けて排出される潤滑油を一時的に貯留するための環状のオイルシールと、外部から前記軸受ハウジング部への異物の侵入を防止するために前記オイルシールのアウタ側に配置される環状の保護部材とが保持され、
   前記大つば延長部よりもラジアル方向内側に位置する前記内輪部材の背面に、前記軸受ハウジング部の外部に開放された環状の放熱面が形成されることを特徴とするディファレンシャル装置。
2. 前記オイルシールは、前記軸受ハウジング部の内周面に固定され、かつ前記大つば延長部の外周面に接触するとともに、
   前記保護部材は、前記大つば延長部の外周面に固定され、かつ前記軸受ハウジング部の先端部に接近又は接触する請求項１に記載のディファレンシャル装置。

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