JP2015203436A

JP2015203436A - 円すいころ軸受

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Publication number: JP2015203436A
Application number: JP2014082113A
Authority: JP
Inventors: 雅阪口; Masa Sakaguchi
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2015-11-16
Also published as: CN104976232A; DE102015105510A1; US9115760B1

Abstract

【課題】円すいころと、内輪とによって設定される浮き上がり量を抑制することで沈み込み性能を向上させる。【解決手段】内輪３２と、外輪と、複数の円すいころ４０と、保持器５０と、を有するフロント軸受（円すいころ軸受）であって、保持器５０は、円すいころ４０の小径側の端面であるころ小径側端面４４と対向する第１環状部位５１から小鍔部３４の軸方向内方側の小鍔端面３４ａに延びる爪部５５を有し、爪部５５は、小鍔端面３４ａと接することで円すいころ４０をころ小径側端面４４と小鍔端面３４ａとの間に隙間６０を有するように支持する。【選択図】図５

Description

本発明は、円すいころ軸受に関する。

従来、内輪と、外輪と、複数の円すいころと、保持器と、を有する円すいころ軸受が知られている。このような円すいころ軸受は、例えば、動力伝達装置としての自動車におけるトランスミッション、デファレンシャル装置等の歯車機構に内装される軸を支持するために使用される。

ここで、円すいころ軸受は、係る軸受で回転支持する軸のラジアル方向及びアキシャル方向の位置決めを正確にして軸振れを抑制するために、円すいころを内輪と外輪との間に組付ける際に軸方向から加圧する。円すいころは、かかる加圧によって円すいころの大径側の端面であるころ大径側端面が内輪の大鍔部の軸方向内方側の大鍔端面に接触するまで十分に沈み込ませる沈み込みが行われる。この沈み込みは、円すいころの転動面が内外輪の軌道面と偏って接触した組付状態であると、これら転動面と内外輪の軌道面に繰り返し圧縮荷重が及んで早期の疲労剥離（疲労損傷）の懸念が生ずるため、係る早期剥離を抑制するために必要である。

ここで、上記沈み込みによってころ大径側端面が内輪の大鍔端面まで接触するように円すいころが軸方向に移動する量を浮き上がり量という。円すいころ軸受は、設計上、円すいころの転動面の長さに対し、内輪の内輪軌道面の長さ（小鍔と大鍔の間の距離）を大きくするように設定されており、この設定によって浮き上がり量が決定される。ここで、上記の加圧のばらつきによる沈み込み不良を低減する技術として、保持器の外周面に凸部を形成した構造の例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２１０７５９号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、沈み込みに時間がかかると組付け効率が悪くなり製造コストの増加の懸念が生じるし、沈み込みが不十分であると早期剥離の懸念が生じやすい。また、円すいころは、軸方向に複数配設されていることから加圧前において内輪に対する全ての円すいころの位置が一律ではないことも想定される。そのため、円すいころの位置のばらつきによる沈み込み不良の懸念を有する。かかる沈み込み不良は、円すいころ軸受の組付け方向において円すいころが沈み込み方向とは反対側に偏っている場合により一層顕著となり得る。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、円すいころと、内輪とによって設定される浮き上がり量を抑制することで沈み込み性能を向上させることにある。

上記課題を解決するために、本発明の円すいころ軸受は次の手段をとる。先ず、第１の発明に係る円すいころ軸受は、外周面が円すい面状の内輪軌道面と該内輪軌道面の小径側端部において径方向外方側に突出する小鍔部と前記内輪軌道面の大径側端部において径方向外方側に突出する大鍔部とを有する内輪と、前記内輪の外周に同一の回転中心線上に配設され且つ内周面が円すい面状の外輪軌道面が形成される外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間の環状空間に転動可能に配設される複数の円すいころと、前記円すいころの軸方向両端に配設される環状部位と該軸方向両端の環状部位を連結し周方向に間隔をあけて配置される複数の柱部位とによって区画形成される複数のポケットに前記複数の円すいころを保持する保持器と、を有する円すいころ軸受であって、前記保持器は、前記円すいころの小径側の端面であるころ小径側端面と対向する第１環状部位から前記小鍔部の軸方向内方側の小鍔端面に延びる爪部を有し、前記爪部は、前記小鍔端面と接することで円すいころを前記ころ小径側端面と前記小鍔端面との間に隙間を有するように支持することを特徴とする。

この第１の発明によれば、保持器は、円すいころの小径側の端面であるころ小径側端面と対向する第１環状部位から小鍔部の軸方向内方側の小鍔端面に延びる爪部を有している。爪部は、小鍔端面と接することで円すいころをころ小径側端面と小鍔端面との間に隙間を有するように支持する。この隙間により、円すいころと、内輪とによって設定される浮き上がり量を抑制することができるため、円すいころ軸受の沈みこみ性能を向上させることができる。また、円すいころ軸受の組付け方向において円すいころが沈み込み方向とは反対側に偏っている場合であっても、保持器の爪部が円すいころと小鍔端面との間に隙間を形成するため、浮き上がり量を抑制して沈み込み不良を回避し得る。

次に、第２の発明に係る円すいころ軸受は、第１の発明において、前記爪部は、円すいころの中心軸方向から見て、前記第１環状部位のうち前記ころ小径側端面と前記中心軸方向に重ならない部位に構成されており、前記小鍔端面に延びる延在部と、該延在部の先端から前記小鍔端面に向かって突出する突部を有しており、前記突部は、円すいころの中心軸方向において、前記ころ小径側端面と対向する前記第１環状部位のころ小径側対向面よりも前記小鍔端面側に突出していることを特徴とする。

この第２の発明によれば、爪部は、円すいころの中心軸方向から見て、第１環状部位のうちころ小径側端面と中心軸方向に重ならない部位に構成されるため、円すいころの転動を阻害することがない。また、爪部は、延在部と突部を有している。保持器は、爪部の突部が小鍔端面と接することで支持される。また、円すいころは、ころ小径側対向面によって支持される。ここで、突部は、円すいころの中心軸方向において、ころ小径側端面と対向する第１環状部位のころ小径側対向面よりも小鍔端面側に突出している。これにより、ころ小径側端面と小鍔端面との間における隙間を構成しつつ安定して円すいころを保持することができる。

次に、第３の発明に係る円すいころ軸受は、第２の発明において、前記延在部は、棒状に構成されていることを特徴とする。この第３の発明によれば、爪部の延在部は、棒状に構成されることで保持器の重量増加を抑制することができる。また、円すいころ軸受内を流通する潤滑油の抵抗となりにくくすることができる。

次に、第４の発明に係る円すいころ軸受は、第２の発明または第３の発明において、前記突部は、前記小鍔端面のうち径方向外方側の縁部近傍の位置で接することを特徴とする。この第４の発明によれば、延在部の長さを短くし得る。これにより、保持器の重量増加をより一層抑制し得る。

次に、第５の発明に係る円すいころ軸受は、第１の発明から第４の発明のいずれかにおいて、前記保持器は合成樹脂で形成されていることを特徴とする。この第５の発明によれば、保持器は、合成樹脂で形成されているため、軽量に構成することができる。

次に、第６の発明に係る円すいころ軸受は、第１の発明から第５の発明のいずれかにおいて、前記爪部は複数構成されており、前記保持器の第１環状部位において周方向に離間して配置構成されていることを特徴とする。この第６の発明によれば、安定して円すいころを保持し得る。

次に、第７の発明に係る円すいころ軸受は、第１の発明から第６の発明のいずれかにおける円すいころ軸受を用いた動力伝達装置である。上記円すいころ軸受は、動力伝達装置に好適である。

本発明は上記各発明の手段をとることにより、円すいころと、内輪とによって設定される浮き上がり量を抑制することで沈み込み性能を向上させることができる。

本実施形態としてのデファレンシャル装置の断面図である。図１のＩＩ部を拡大した拡大断面図である。本実施形態としての円すいころ軸受における保持器の斜視図である。図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図２のＶ部を拡大した拡大断面図である。本実施形態としての円すいころ軸受をデファレンシャル装置に組付ける状態を示した断面図である。

以下に、本発明の円すいころ軸受の実施形態について、図１〜６を用いて説明する。本実施形態における円すいころ軸受は、四輪駆動の自動車に適用されたデファレンシャル装置のリヤデファレンシャル装置に適用したものを例示して説明する。

図１は、本実施形態として、デファレンシャル装置の全体構成を概略的に示した軸線方向に沿った断面図である。図１において、デファレンシャルリングギヤ１４には差動機構が装備されているが図示を省略している。なお、図１において矢印Ｆ方向は自動車の前進時における進行方向を示している。

図１に示されるように、本実施形態のデファレンシャル装置１０（動力伝達装置）は、デファレンシャルキャリア１２内にデファレンシャルリングギヤ１４とドライブピニオン１６が噛み合うように配置構成されている。ドライブピニオン１６はドライブピニオンシャフト１８の図１で見て左端に一体的に形成されている。ドライブピニオンシャフト１８の図１で見て右端はコンパニオンフランジ２０のスリーブ２１がナット２２により締め付けられて回転連結されている。コンパニオンフランジ２０は不図示の継手やプロペラシャフトを介してフロントエンジンに駆動連結されており、フロントエンジンの駆動力が伝達されてくるようになっている。なお、デファレンシャルリングギヤ１４には不図示の差動機構が装備されており、差動機構から左右の車輪に動力が伝達されるようになっている。ドライブピニオンシャフト１８はフロント軸受３０及びリヤ軸受７０によりデファレンシャルキャリア１２に支持されている。このフロント軸受３０及びリヤ軸受７０は共に円すいころ軸受が構成されている。フロント軸受３０及びリヤ軸受７０は、実質的に同様の構成のためフロント軸受３０を例示して説明する。

フロント軸受３０（円すいころ軸受）は、図２に示されるように概略、内輪３２、外輪３６、円すいころ４０、保持器５０を主体的に構成している。

内輪３２は、外周面が円すい面状の内輪軌道面３３が形成されている。内輪軌道面３３の小径の端部側には、径方向外方側に突出する鍔状の小鍔部３４が形成されている。また、内輪軌道面３３の大径の端部側には、径方向外方側に突出する鍔状の大鍔部３５が形成されている。

外輪３６は、内輪３２の内輪軌道面３３の外周に同一の回転中心線上に配設されて対向し且つ、内周面が円すい面状の外輪軌道面３７が形成されている。円すいころ４０は、内輪３２の内輪軌道面３３と、外輪３６の外輪軌道面３７と、の間の環状空間３９に転動可能に複数が配設される。

円すいころ４０は、内輪軌道面３３と、外輪軌道面３７の間に挟み込まれた状態で転動可能な円すい面状の転動面４３が形成されている。円すいころ４０は、転動面４３の小径の端部側にころ小径側端面４４が構成されている。また、円すいころ４０は、転動面４３の大径の端部側にころ大径側端面４５が構成されている。円すいころ４０は、保持器５０のポケット５４に保持された状態で内輪３２と外輪３６の間に挟みこまれて複数配列されており、ドライブピニオンシャフト１８の外周面上を自転かつ公転可能とされている。保持器５０は、円すいころ４０の転動面４３が内輪３２の内輪軌道面３３と外輪３６の外輪軌道面３７との間を自転かつ公転可能な状態で保持するものである。

保持器５０は、耐油性、耐熱性に優れた合成樹脂（例えば、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂等）で形成されている。保持器５０は、図２、３に示すように円すいころ４０の軸方向両側に第１環状部位５１と第２環状部位５２が配設されている。第１環状部位５１は、円すいころ４０のころ小径側端面４４に対向して配設される。第２環状部位５２は、円すいころ４０のころ大径側端面４５に対向して配設される。これら第１環状部位５１と第２環状部位５２の間は、複数の柱部位５３が周方向に間隔をあけて架け渡されて連結している。第１環状部位５１と第２環状部位５２と柱部位５３によって複数の円すいころ４０を収容する複数のポケット５４が矩形状の開孔として区画形成されている。

ここで、保持器５０は、図２、５に示すように第１環状部位５１から小鍔部３４の軸方向内方側の小鍔端面３４ａに延びる爪部５５を有している。この爪部５５は、小鍔端面３４ａと接することで円すいころ４０をころ小径側端面４４と小鍔端面３４ａとの間に隙間６０を有するように支持するものである。爪部５５は、図３に示すように複数構成されており、保持器５０の第１環状部位５１において周方向に離間して配置構成されている。

爪部５５は、図４に示すように円すいころ４０の中心軸４２方向から見て、第１環状部位５１の領域のうち、ころ小径側端面４４と中心軸４２方向に重ならない部位に配設される。これにより、爪部５５は、周方向において柱部位５３に対応する位置に構成される。また爪部５５は、図５に示すように小鍔端面３４ａに延びる延在部５６と、延在部５６の先端から小鍔端面３４ａに向かって突出する突部５７を有している。突部５７は、円すいころ４０の中心軸４２方向において、第１環状部位５１のころ小径側端面４４と対向するころ小径側対向面５１ａよりも小鍔端面３４ａ側（ポケット５４から離れる方向）に突出している。これにより爪部５５は、小鍔端面３４ａと接することで円すいころ４０をころ小径側端面４４と小鍔端面３４ａとの間に隙間６０を有するように支持している。突部５７は、小鍔端面３４ａのうち径方向外方側の縁部３４ｂ近傍の位置で接することが好ましい。また、突部５７は、先端にむけて先細り形状にすることで、小鍔端面との接触面積を抑止することができる。また、延在部５６は、棒状に形成されていることが好ましい。これにより、保持器５０の重量増加を抑制し得る。また、円すいころ軸受内を流通する潤滑油の抵抗となりにくくすることができる。ここで、延在部５６は、上記隙間６０の量が変わらないように円すいころ４０を支持した状態で弾性変形しないことが好ましい。これにより、フロント軸受３０の組付け時における浮き上がり量を抑制することができる。

リヤ軸受７０（円すいころ軸受）は、上記フロント軸受３０を実質的に同様の構成を有するため、詳細な図示及び説明は省略する。

上記デファレンシャル装置１０を例示してフロント軸受３０の組み付け工程を説明する。図５、６に示されるように外輪３６は、予めデファレンシャルキャリア１２（ハウジング）に圧入して嵌め込まれる。次いで、保持器５０のポケット５４（図２参照）に円すいころ４０を収容した状態で内輪３２の内輪軌道面３３（図２参照）に配設して三位一体の仮組み状態にする。ここで、保持器５０は、爪部５５の突部５７が小鍔端面３４ａと接することで支持される。また、円すいころ４０は、ころ小径側対向面５１ａによって支持される。ここで、突部５７は、円すいころ４０の中心軸４２方向において、ころ小径側対向面５１ａよりも小鍔端面３４ａ側（ポケット５４から離れる方向）に突出している。これにより、ころ小径側端面４４と小鍔端面３４ａとの間における隙間６０を構成しつつ安定して円すいころ４０を保持している。そして、内輪３２、保持器５０、円すいころ４０の三位一体の仮組み状態でドライブピニオンシャフト１８の軸端から挿通させ、円すいころ４０の転動面４３が外輪３６の外輪軌道面３７に接触するまで嵌め込む。その上で、コンパニオンフランジ２０のスリーブ２１をナット２２により締め付けることで軸方向から加圧する。円すいころ４０は、かかる加圧によって円すいころ４０のころ大径側端面４５（図２参照）が内輪３２の大鍔部３５の軸方向内方側の大鍔端面３５ａに接触するまで十分に沈み込ませる沈み込みが行われる。なお、沈み込みが行われた後は、爪部５５の突部５７と、小鍔端面３４ａの接触は解除される。そのため、フロント軸受３０が回転する際に保持器５０と内輪３２の接触によるトルク損失は生じない。ここで、上記保持器５０は、三位一体の仮組み状態の円すいころ４０が隙間６０を有して保持されている。そのため、係る隙間６０の量だけ円すいころ４０を大鍔端面３５ａに近い位置で保持しているため浮き上がり量を抑制している。これにより、上記加圧の際の沈み込み性能が向上する。特に、デファレンシャル装置１０は、図６のようにドライブピニオンシャフト１８を上下方向に立てての組み立てる態様がある。かかる場合、フロント軸受３０における円すいころ４０は、ころ小径側端面４４（図２、５参照）と小鍔端面３４ａ（図２、５参照）とが接する方向に移動しようとする傾向にあり、円すいころ４０の位置のばらつきによる沈み込み不良が生じやすい。しかし、本実施形態におけるフロント軸受３０（図２参照）の保持器５０は、爪部５５（図５参照）の構成によって好適に沈み込み性能の向上が図られる。なお、かかる構成は、リヤ軸受７０（図１参照）も同様の構成である。

このように、本実施形態のフロント軸受３０（円すいころ軸受）によれば、以下のような効果を得ることができる。保持器５０は、円すいころ４０の小径側の端面であるころ小径側端面４４と対向する第１環状部位５１から小鍔部３４の軸方向内方側の小鍔端面３４ａに延びる爪部５５を有している。爪部５５は、小鍔端面３４ａと接することで円すいころ４０をころ小径側端面４４と小鍔端面３４ａとの間に隙間６０を有するように支持する。この隙間６０により、円すいころ４０と、内輪３２とによって設定される浮き上がり量を抑制することができるため、フロント軸受３０の沈みこみ性能を向上させることができる。また、フロント軸受３０の組付け方向において円すいころ４０が沈み込み方向とは反対側に偏っている場合であっても、保持器５０の爪部５５が円すいころ４０と小鍔端面３４ａとの間に隙間６０を形成するため、浮き上がり量を抑制して沈み込み不良を回避し得る。

また、爪部５５は、円すいころ４０の中心軸４２から見て、第１環状部位５１のうちころ小径側端面４４と中心軸４２方向に重ならない部位に構成されるため、円すいころ４０の転動を阻害することがない。また、爪部５５は、延在部５６と突部５７を有している。保持器５０は、爪部５５の突部５７が小鍔端面３４ａと接することで支持される。また、円すいころ４０は、ころ小径側対向面５１ａによって支持される。ここで、突部５７は、円すいころ４０の中心軸４２方向において、ころ小径側端面４４と対向する第１環状部位５１のころ小径側対向面５１ａよりも小鍔端面３４ａ側に突出している。これにより、ころ小径側端面４４と小鍔端面３４ａとの間における隙間６０を構成しつつ安定して円すいころ４０を保持することができる。

また、爪部５５の延在部５６は、棒状に構成されることで保持器５０の重量増加を抑制することができる。また、フロント軸受３０内を流通する潤滑油の抵抗となりにくくすることができる。また、突部５７は、小鍔端面３４ａのうち径方向外方側の縁部３４ｂ近傍の位置で接することにより、延在部５６の長さを短くし得る。これにより、保持器５０の重量増加をより一層抑制し得る。また、保持器５０は、合成樹脂で形成されているため、軽量に構成することができる。爪部５５は複数構成されており、保持器５０の第１環状部位５１において周方向に離間して配置構成されていることにより、安定して円すいころ４０を保持し得る。上記円すいころ軸受は、デファレンシャル装置１０（動力伝達装置）に好適である。なお、本実施形態のリヤ軸受７０（円すいころ軸受）も実質的に同様の構成であり、上記フロント軸受３０と同様の効果を得られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は実施形態に限定するものではなく、その他各種の実施形態において実施することができるものである。上記の実施形態では、動力伝達装置として、四輪駆動の自動車に適用されたデファレンシャル装置のうちリヤデファレンシャル装置を例にして説明したが、フロントデファレンシャル装置にも適用できる。また、フロントエンジンフロントドライブの駆動形態やフロントエンジンリヤドライブの駆動形態等、その他各種の駆動形態に適用可能なものである。また、トランスミッション等の歯車機構に内装される軸を支持する円すいころ軸受にも適用し得る。

１０デファレンシャル装置（動力伝達装置）
１２デファレンシャルキャリア
１３ドライブシャフト
１４デファレンシャルリングギヤ
１６ドライブピニオン
１８ドライブピニオンシャフト
２０コンパニオンフランジ
２１スリーブ
２２ナット
３０フロント軸受（円すいころ軸受）
３２内輪
３３内輪軌道面
３４小鍔部
３４ａ小鍔端面
３４ｂ縁部
３５大鍔部
３５ａ大鍔端面
３６外輪
３７外輪軌道面
３９環状空間
４０円すいころ
４２円すいころの中心軸
４３転動面
４４ころ小径側端面
４５ころ大径側端面
５０保持器
５１第１環状部位
５１ａころ小径側対向面
５２第２環状部位
５３柱部位
５４ポケット
５５爪部
５６延在部
５７突部
６０隙間
７０リヤ軸受（円すいころ軸受）
Ｆ自動車の前進時における進行方向

Claims

外周面が円すい面状の内輪軌道面と該内輪軌道面の小径側端部において径方向外方側に突出する小鍔部と前記内輪軌道面の大径側端部において径方向外方側に突出する大鍔部とを有する内輪と、
前記内輪の外周に同一の回転中心線上に配設され且つ内周面が円すい面状の外輪軌道面が形成される外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間の環状空間に転動可能に配設される複数の円すいころと、
前記円すいころの軸方向両端に配設される環状部位と該軸方向両端の環状部位を連結し周方向に間隔をあけて配置される複数の柱部位とによって区画形成される複数のポケットに前記複数の円すいころを保持する保持器と、を有する円すいころ軸受であって、
前記保持器は、
前記円すいころの小径側の端面であるころ小径側端面と対向する第１環状部位から前記小鍔部の軸方向内方側の小鍔端面に延びる爪部を有し、
前記爪部は、前記小鍔端面と接することで円すいころを前記ころ小径側端面と前記小鍔端面との間に隙間を有するように支持することを特徴とする円すいころ軸受。
請求項１に記載の円すいころ軸受であって、
前記爪部は、円すいころの中心軸方向から見て、前記第１環状部位のうち前記ころ小径側端面と前記中心軸方向に重ならない部位に構成されており、前記小鍔端面に延びる延在部と、該延在部の先端から前記小鍔端面に向かって突出する突部を有しており、
前記突部は、円すいころの中心軸方向において、前記ころ小径側端面と対向する前記第１環状部位のころ小径側対向面よりも前記小鍔端面側に突出していることを特徴とする円すいころ軸受。
請求項２に記載の円すいころ軸受であって、
前記延在部は、棒状に構成されていることを特徴とする円すいころ軸受。
請求項２または請求項３に記載の円すいころ軸受であって、
前記突部は、前記小鍔端面のうち径方向外方側の縁部近傍の位置で接することを特徴とする円すいころ軸受。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の円すいころ軸受であって、
前記保持器は合成樹脂で形成されていることを特徴とする円すいころ軸受。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の円すいころ軸受であって、
前記爪部は複数構成されており、前記保持器の第１環状部位において周方向に離間して配置構成されていることを特徴とする円すいころ軸受。
請求項１から請求項６のいずれかに記載の円すいころ軸受を用いた動力伝達装置。