JP2013019504A

JP2013019504A - 転がり軸受

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Publication number: JP2013019504A
Application number: JP2011154600A
Authority: JP
Inventors: Jun Yamaguchi; 隼山口
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】軸受回転時のポンプ作用によって内・外輪の間の小径側から大径側へ向けて流れる潤滑油の貫通油量を抑制することができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】内輪７２と、外輪８１と、これら内・外輪７２、８１の間に転動可能に配設される転動体８５、８７とを備える。軸受回転時のポンプ作用によって内・外輪７２、８１の間の小径側から大径側へ向けて潤滑油が流れるように構成される。外輪８１の小径側内周面には、内輪の小径側端面に対向する位置まで径方向内方へ環状に突出する鍔部９０が形成される。鍔部９０と内輪７２の小径側端面との協働によって潤滑油の流入量を規制するラビリンス９１が構成される。
【選択図】図３

Description

この発明は、主としてデファレンシャル装置、トランスファ装置等の動力伝達装置に用いられる転がり軸受に関する。

動力伝達装置に用いられる転がり軸受においては、軸受回転時のポンプ作用によって内・外輪の間の小径側から大径側へ向けて潤滑油が流れるように構成されたものがある。
このような転がり軸受においては、例えば、特許文献１に開示されている円すいころ軸受や、特許文献２に開示されているタンデム型玉軸受が知られている。

特開２００６−３０８００８号公報特開２００３−３１４５４１号公報

ところで、円すいころ軸受とタンデム型玉軸受との軸受単体のトルクを比較すると、タンデム型玉軸受は、円すいころ軸受よりもトルクが低いのが一般的である。
しかしながら、軸受回転時のポンプ作用によって内・外輪の間の小径側から大径側へ向けて流れる潤滑油の貫通油量を比較すると、タンデム型玉軸受は、円すいころ軸受よりも貫通油量が多いのが一般的である。
例えば、デファレンシャル装置等の動力伝達装置のピニオン軸を支持するために、円すいころ軸受と、タンデム型玉軸受とをそれぞれ組み付けて動力伝達装置のトルクを比較すると、タンデム型玉軸受を組み付けた動力伝達装置のトルクが、円すいころ軸受を組み付けた動力伝達装置のトルクよりも高くなる傾向にある。
これは、タンデム型玉軸受の貫通油量が円すいころ軸受よりも多く、この分だけ動力伝達装置のケース内の油面が高くなり、リングギヤによる潤滑油の攪拌トルクが上昇することに起因する。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、軸受回転時のポンプ作用によって内・外輪の間の小径側から大径側へ向けて流れる潤滑油の貫通油量を抑制することができる転がり軸受を提供することである。

前記課題を解決するために、この発明の請求項１に係る転がり軸受は、内輪と、外輪と、これら内・外輪の間に転動可能に配設される転動体とを備え、軸受回転時のポンプ作用によって前記内・外輪の間の小径側から大径側へ向けて潤滑油が流れるように構成された転がり軸受であって、
前記外輪の小径側内周面には、前記内輪の小径側端面に対向する位置まで径方向内方へ環状に突出する鍔部が形成され、この鍔部と前記内輪の小径側端面との協働によって潤滑油の流入量を規制するラビリンスが構成されていることを特徴とする。

前記構成によると、外輪の鍔部と内輪の小径側端面との協働によってラビリンスを構成し、潤滑油の流入量を規制することで、内・外輪の間の小径側から大径側へ向けて流れる潤滑油の貫通油量を抑制することができる。

請求項２に係る転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受であって、
前記鍔部と前記内輪の一端面との対向面には、軸方向に嵌合してラビリンスを構成する環状凹部と環状凸部とが形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、外輪の鍔部と、内輪の小径側端面との対向面に形成された環状凹部と環状凸部との嵌合によって、潤滑油の流入量を良好に規制することができる。

請求項３に係る転がり軸受は、請求項１又は２に記載の転がり軸受であって、
内・外輪の間には、転動体としての玉が複列をなして配列され、
小径側に配列された玉の配設ピッチ円が大径側に配列された玉の配設ピッチ円よりも小さく設定されたタンデム型玉軸受によって構成されていることを特徴とする。

前記構成によると、軸受単体のトルクが円すいころ軸受よりも低いタンデム型玉軸受とすることによって、動力伝達装置の低トルク化に効果が大きい。

この発明の実施例１に係る転がり軸受がデファレンシャル装置のピニオン軸に組み付けられた状態を示す縦断面図である。同じくヘッド側及びテール側のタンデム型玉軸受を示す縦断面図である。同じくテール側のタンデム型玉軸受の構成部品を拡大して示す縦断面図である。同じくデファレンシャル装置にヘッド側及びテール側のタンデム型玉軸受を介してピニオン軸を組み付ける状態を示す説明図である。同じく転がり軸受の変更例を示す縦断面図である。

この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

この発明の実施例１を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、動力伝達装置としてのデファレンシャル装置１０のデファレンシャルケース１１は、フロントケース１２とリヤケース１３とがボルト５、ナット６によって一体状に連結されることで構成される。
デファレンシャルケース１１内には、差動機構を構成するリングギヤ１５と、このリングギヤ１５に噛み合うピニオン１７を有するピニオン軸１６とが配設される。
ピニオン軸１６の軸部１８は、そのヘッド側（ピニオン１７が設けられる側）が大径でテール側（先端側）に向けて小径となる多段軸状に形成され、先端部には、雄ねじ１９が形成されている。
そして、ピニオン軸１６は、その軸部１８のヘッド側部及びテール側部が、フロントケース１２内のヘッド側及びテール側の軸受ハウジング３５、３６にヘッド側及びテール側の転がり軸受４０、７０を介して回転可能に支持される。

また、フロントケース１２内のヘッド側軸受ハウジング３５の上部には、潤滑油の供給路３０が形成され、ヘッド側軸受ハウジング３５と、テール側軸受ハウジング３６との間の上部には、潤滑油の放出口３１が形成されている。
また、ヘッド側軸受ハウジング３５と、テール側軸受ハウジング３６との下部は相互に連結されると共に、ヘッド側軸受ハウジング３５と、テール側軸受ハウジング３６との下方には、潤滑油の戻り路３２が形成されている。
また、デファレンシャルケース１１（フロントケース１２及びリヤケース１３）内の下部には、潤滑油が溜められる油溜部が設けられている。

図２と図３に示すように、テール側転がり軸受７０は、ピニオン軸１６の軸部１８のテール側部分に嵌込まれる内輪７２と、テール側軸受ハウジング３６に嵌込まれる外輪８１と、これら内・外輪７２、８１の間に転動可能に配設され、かつ保持器８６、８８によって保持された転動体としての複列の玉８５、８７とを備えたタンデム型玉軸受７１によって構成されている。
また、内・外輪７２、８１の間の小径側（放出口３１から近い側）に配列された玉８５の配設ピッチ円Ｄ１は、大径側（放出口３１から遠い側）に配列された玉８７の配設ピッチ円Ｄ２よりも小さく設定されている。そして、軸受回転時のポンプ作用によって内・外輪７２、８１の間の小径側から大径側へ向けて潤滑油が流れるように構成されている。

また、図３に示すように、テール側のタンデム型玉軸受７１の外輪８１の小径側内周面（小径側端面及び小径側端面に近い内周面を含む）には、内輪７２の小径側端面に対向する位置まで径方向内方へ環状に突出する鍔部９０が形成されている。そして、この鍔部９０と内輪７２の小径側端面との協働によって潤滑油の流入量を規制するラビリンス（微小な隙間、例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍ）９１が構成されている。
この実施例１において、鍔部９０と、内輪７２の小径側端面との対向面には、軸方向に嵌合してラビリンス９１を構成する環状凹部９５と環状凸部９６とが形成されている。
また、図３においては、鍔部９０に環状凸部９６が、内輪７２の小径側端面に環状凹部９５が形成されているが、これとは逆に、鍔部９０に環状凹部９５が内輪７２の小径側端面に環状凸部９６が形成されてもよい。また、環状凹部９５と環状凸部９６とはそれぞれ単数であってもよく、一方が単数で他方が複数であってもよく、さらに双方が複数であってもよい。

また、この実施例１において、ヘッド側転がり軸受４０においても、テール側転がり軸受７０と同様にしてタンデム型玉軸受４１によって構成されている。
すなわち、ヘッド側転がり軸受４０を構成するタンデム型玉軸受４１は、ピニオン軸１６の軸部１８のヘッド側部分に嵌込まれる内輪４２と、ヘッド側軸受ハウジング３５に嵌込まれる外輪５１と、これら内・外輪４２、５１の間に転動可能に配設され、かつ保持器５６、５８によって保持された転動体としての複列の玉５５、５７とを備える。
また、内・外輪４２、５１の間の小径側（放出口３１から近い側）に配列された玉５５の配設ピッチ円Ｄ３は、大径側（放出口３１から遠い側）に配列された玉５７の配設ピッチ円Ｄ４よりも小さく設定されている。そして、軸受回転時のポンプ作用によって内・外輪４２、５１の間の小径側から大径側へ向けて潤滑油が流れるように構成されている。
さらに、ヘッド側のタンデム型玉軸受４１の外輪５１の小径側内周面（小径側端面及び小径側端面に近い内周面を含む）には、径方向内方へ環状に突出する鍔部６０が形成されている。この鍔部６０は、内輪４２の小径側端面に対向する位置まで延出されている。
そして、鍔部６０と、内輪４２の小径側端面との対向面には、テール側のタンデム型玉軸受７１と同様にして、軸方向に嵌合してラビリンスを構成する環状凹部と環状凸部とが形成されている。

なお、図１に示すように、ピニオン軸１６の軸部１８の外周のヘッド側及びテール側の両タンデム型玉軸受４１、７１の内輪４２、７２の間には、筒状のスペーサ部材３７が配設されている。
また、フロントケース１２のテール側開口部に突出するピニオン軸１６の軸部１８のテール側部分には、フランジ部材２０のボス部２２が嵌挿されている。
そして、フロントケース１２のテール側開口部の内周面と、フランジ部材２０のボス部２２との間には、シール部材２５と、シール部材２５を覆うカバー部材２６とが配設される。
また、ピニオン軸１６の軸部１８先端部の雄ねじ１９には、ピニオン軸１６の軸部１８のテール側部分にフランジ部材２０のボス部２２と締め付け固定すると共に、スペーサ部材３７を塑性変形させて両タンデム型玉軸受４１、７１に所要とする予圧を付与するナット２７が締め付けられる。

この実施例１は上述したように構成される。
したがって、エンジンの出力軸からのトルク伝達によってピニオン軸１６が回転すると、このピニオン軸１６のピニオン１７に噛み合ってリングギヤ１５が回転する。
すると、デファレンシャルケース１１の下部に溜められた潤滑油がリングギヤ１５の回転によってかき上げられる（攪拌される）。そして、かき上げられた潤滑油が供給路３０の入口から流入して流れ、放出口３１から放出される。放出口３１から放出された潤滑油は、ヘッド側及びテール側の両タンデム型玉軸受４１、７１の各内・外輪４２、７２、５１、８１の間の小径側から大径側へ向けて流れて貫通した後、戻り路３２を流れて戻される。

さて、テール側転がり軸受７０としてのテール側のタンデム型玉軸受７１の外輪８１の鍔部９０と、内輪７２の小径側端面との協働によってラビリンス（微小な隙間）９１が構成される。そして、このラビリンス９１によって、テール側のタンデム型玉軸受７１の小径側からの潤滑油の流入を規制することができる。これによって、テール側のタンデム型玉軸受７１の内・外輪７２、８１の間の小径側から大径側へ向けて流れる潤滑油の貫通油量を抑制することができる。
また、この実施例１において、外輪８１の鍔部９０と、内輪７２の小径側端面との対向面に形成された環状凹部９５と環状凸部９６との嵌合によるラビリンス９１によって、潤滑油の流入量を良好に規制することができる。

また、この実施例１において、ヘッド側転がり軸受４０としてのヘッド側のタンデム型玉軸受４１においても、テール側のタンデム型玉軸受７１と同様にして、外輪５１の鍔部６０と、内輪４２の小径側端面との環状凹部と環状凸部との嵌合によるラビリンスによって、潤滑油の流入量を良好に規制することができる。

前記したように、デファレンシャル装置１０のピニオン軸１６のヘッド側とテール側とに、ヘッド側転がり軸受４０としてのタンデム型玉軸受４１とテール側転がり軸受７０としてのタンデム型玉軸受７１とを配設してピニオン軸の転がり軸受装置とすることで、ヘッド側及びテール側の各タンデム型玉軸受４１、７１に対する貫通油量を良好に抑制することができる。これによって、デファレンシャルケース１１内の油面を低く保つことができる。この結果、リングギヤ１５による潤滑油の攪拌トルクを低減することができる。

また、ヘッド側及びテール側のタンデム型玉軸受４１、７１の外輪５１、８１の小径側内周面に鍔部６０、９０を形成することによって、内輪４２、７２の外周面の大径側内輪軌道面と、小径側内輪軌道面に対し玉５５、５７、８５、８７を容易に配列することができる。
仮に、内輪７２の小径側外周面に、外輪８１の小径側端面に対向する位置まで鍔部を形成すると、この鍔部が妨害物となって玉５５、５７、８５、８７の配列が困難となる。

また、フロントケース１２のヘッド側軸受ハウジング３５とテール側軸受ハウジング３６との間に、ヘッド側のタンデム型玉軸受４１とテール側のタンデム型玉軸受７１とを介してピニオン軸１６を組み付ける場合、図４に示すように、先ず、フロントケース１２のヘッド側軸受ハウジング３５とテール側軸受ハウジング３６とに、ヘッド側のタンデム型玉軸受４１の外輪５１と、テール側のタンデム型玉軸受７１の外輪８１とをそれぞれ圧入して組み付ける。

次に、ピニオン軸１６の軸部１８のヘッド側部分に、ヘッド側のタンデム型玉軸受４１の内輪４２を圧入によって組み付ける。また、内輪４２を圧入する前に予め、内輪４２の外周面の大径側及び小径側の各内輪軌道面に、玉５５、５７及び保持器５６、５８を組み付ける。
その後、ピニオン軸１６の軸部１８をヘッド側及びテール側のタンデム型玉軸受４１の外輪５１、８１の内周に挿通する。そして、ピニオン軸１６の軸部１８のヘッド側のタンデム型玉軸受４１の内輪４２の玉５５、５７を、外輪５１の大径側及び小径側の外輪軌道面に嵌込む。また、ピニオン軸１６の軸部１８の外周にはスペーサ部材３７を挿通する。
その後、ピニオン軸１６の軸部１８のテール側部分に、テール側のタンデム型玉軸受７１の内輪７２（この内輪７２の外周面の大径側及び小径側の各内輪軌道面には、予め玉８５、８７及び保持器８６、８８を組み付ける。）を圧入によって組み付ける。そして、内輪７２の玉８５、８７を外輪８１の大径側及び小径側の外輪軌道面に嵌込む。

その後、フロントケース１２のテール側開口部に突出するピニオン軸１６の軸部１８のテール側部分に、フランジ部材２０のボス部２２を嵌挿する。この際、フロントケース１２のテール側開口部の内周面、又はフランジ部材２０のボス部２２の外周面にシール部材２５を配設する。
また、フランジ部材２０のボス部２２の外周面にカバー部材２６を配設する。
その後、ピニオン軸１６の軸部１８先端部の雄ねじ１９にナット２７をねじ込んで、フランジ部材２０のボス部２２を締め付け固定すると共に、ヘッド側及びテール側の両タンデム型玉軸受４１、７１の両内輪４２、７２の間でスペーサ部材３７を塑性変形させ、ヘッド側及びテール側の両タンデム型玉軸受４１、７１に所要とする予圧を付与する。
これによって、フロントケース１２のヘッド側及びテール側の軸受ハウジング３５、３６の間に、ヘッド側及びテール側のタンデム型玉軸受４１、７１を介してピニオン軸１６を組み付ける。
そして、前記したように、フロントケース１２のヘッド側軸受ハウジング３５とテール側軸受ハウジング３６との間に、ヘッド側及びテール側のタンデム型玉軸受４１、７１を介してピニオン軸１６を組み付ける際に、ヘッド側及びテール側のタンデム型玉軸受４１、７１の外輪５１、８１の鍔部６０、９０がピニオン軸１６の組み付けの妨害物となることがない。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
例えば、前記実施例１においては、テール側のタンデム型玉軸受７１の外輪８１の鍔部９０と、内輪７２の小径側端面との対向面に、軸方向に嵌合してラビリンス（微小な隙間）９１を構成する環状凹部９５と環状凸部９６とが形成される場合を例示したが、環状凹部９５と環状凸部９６とは必ずしも形成しなくてもよい。また、ヘッド側のタンデム型玉軸受７１も同様である。
但し、この場合、図５に示すように、テール側（及びヘッド側）のタンデム型玉軸受７１（４１）の外輪８１（５１）の小径側端部には、内輪７２（４２）の小径側端面との協働によって潤滑油の流入量を規制するラビリンス９１（６１）を構成する鍔部９０（６０）が径方向内方へ環状に突出して形成される。
また、前記実施例１においては、動力伝達装置がデファレンシャル装置である場合を例示したが、トランスファ装置等であっても採用することができる。
また、この発明の転がり軸受は、軸受回転時のポンプ作用によって内・外輪の間の小径側から大径側へ向けて潤滑油が流れるように構成された転がり軸受であれば実施可能である。
また、デファレンシャル装置、トランスファ装置等の動力伝達装置において、ピニオン軸のヘッド側とテール側に、ヘッド側転がり軸受とテール側転がり軸受とがそれぞれ配設されたピニオン軸の転がり軸受装置としても構成することができる。
この場合、各転がり軸受の貫通油量を抑制した分だけ、動力伝達装置のケース内の油面を低く保つことができ、リングギヤによる潤滑油の攪拌トルクを低減することができる。
また、ピニオン軸の転がり軸受装置として構成した場合、ヘッド側転がり軸受と、テール側転がり軸受とが、共に円すいころ軸受であってもよく、またタンデム型玉軸受であってもよい。
さらに、ヘッド側転がり軸受と、テール側転がり軸受とのうち、一方が円すいころ軸受で、他方がタンデム型玉軸受であってもよい。

１０デファレンシャル装置（動力伝達装置）
１６ピニオン軸
１７ピニオン
１８軸部
４０ヘッド側転がり軸受
４１ヘッド側のタンデム型玉軸受（転がり軸受）
４２内輪
５１外輪
５５、５７玉（転動体）
５６、５８保持器
６０鍔部
７０テール側転がり軸受
７１タンデム型玉軸受（転がり軸受）
７２内輪
８１外輪
８５、８７玉（転動体）
８６、８８保持器
９０鍔部
９１ラビリンス
９５凹部
９６凸部

Claims

内輪と、外輪と、これら内・外輪の間に転動可能に配設される転動体とを備え、軸受回転時のポンプ作用によって前記内・外輪の間の小径側から大径側へ向けて潤滑油が流れるように構成された転がり軸受であって、
前記外輪の小径側内周面には、前記内輪の小径側端面に対向する位置まで径方向内方へ環状に突出する鍔部が形成され、この鍔部と前記内輪の小径側端面との協働によって潤滑油の流入量を規制するラビリンスが構成されていることを特徴とする転がり軸受。
請求項１に記載の転がり軸受であって、
前記鍔部と前記内輪の一端面との対向面には、軸方向に嵌合してラビリンスを構成する環状凹部と環状凸部とが形成されていることを特徴とする転がり軸受。
請求項１又は２に記載の転がり軸受であって、
内・外輪の間には、転動体としての玉が複列をなして配列され、
小径側に配列された玉の配設ピッチ円が大径側に配列された玉の配設ピッチ円よりも小さく設定されたタンデム型玉軸受によって構成されていることを特徴とする転がり軸受。