JP4428615B2 - 固定複列型アンギュラ玉軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば自動車の終減速器のピニオン軸を支持する軸受のような、歯車かみ合いによる軸のたわみ剛性を確保することができるような固定複列型アンギュラ玉軸受に関し、特に予め予圧を付加してしようされるような固定複列型アンギュラ玉軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のかかる自動車の終減速器のピニオン軸を支持する軸受は歯車かみ合いによるピニオン軸のたわみ剛性を確保するため、２ケの単列円すいころ軸受を１組として、さらに予圧を付加して使用されるのが一般的である。
従来の自動車の終減速器のピニオン軸を支持する軸受としては、例えば特許文献１に開示される図４に示すような、自動車の終減速機のピニオン軸を支持する軸受として、固定複列型アンギュラ玉軸受８、９が提案されている。図示しない自動車の終減速機のハウジング内に封入されたベベルギヤを駆動するピニオン４を２個の固定複列型アンギュラ玉軸受８、９が支持する。１、11は外輪、２、12は内輪、3a,3b,13a,13b はボ−ル、６はカウンタ−ボア、７は肩おとし部で、予め予圧を付加することができる。アンギュラ玉軸受８、９は図示しない自動車の終減速機のハウジング内に封入された潤滑油により潤滑が行われる。
【０００３】
【特許文献１】
実開平５−６６３２７号公報 図３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年地球の温暖化対策として、車両の燃費向上規制が始まっているが、駆動系の回転抵抗を少なくし、燃料消費効率向上が必要とされる。終減速機の駆動損失は、封入潤滑材の攪拌抵抗及び支持軸受の軸回転抵抗で主に占められていることが分っている。潤滑材の攪拌抵抗を小さくするには、終減速機内への潤滑材の封入量を減らすか、又は封入潤滑材の粘度を小さくサラサラの油にすることが必要であり、支持軸受の回転抵抗を少なくするには軸受そのものの回転抵抗を少なくすることが必要とされる。
【０００５】
ところが、これらの方策は、図４でみて、ピニオン４を支持する２個の軸受８、９のうち、ピニオン４に遠い方の軸受９には、ハウジング内に封入された潤滑材が行きわたりにくいので、潤滑材の封入量を減らすと軸受９まで潤滑材がゆき亘らなくなり、焼き付けの発生を誘発することにつながるので、潤滑材の封入量の縮減は事実上困難に近い。また封入潤滑材の粘度を小さくサラサラの油にすると、特に高負荷／低速回転では、潤滑理論に基づく油膜形成が、当該すべり部で発生しにくくなり、すべり部の磨耗を促し、これが焼き付けの発生を誘発してしまう危険があり、粘度低下策も事実上困難に近かった。また固定複列型アンギュラ玉軸受又はその他の形式の２ケの単列円すいころ軸受等も、軸受自身の回転抵抗の発生メカニズムは今日まで解明されきっているが、低抵抗化の設計因子は全て組み込まれるようになっており、これ以上の軸受単独での低抵抗化は困難な状況になって来ている。
【０００６】
本発明の課題は、潤滑材の量ないしは粘度の影響を受けにくく、それでありながら、従来の固定複列型アンギュラ玉軸受又はその他の形式の２ケの単列円すいころ軸受等と同等の剛性、転がり寿命を有し、さらに実用的に車両の運転状態において機能を損なうことなく、さらに軸受の回転抵抗の低減を図った軸受けを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明の第１発明は、複列の各列のボ−ルサイズを同一にした固定複列型アンギュラ玉軸受において、各軌道底スキマに予め定めた所定のスキマ差を設け、又は外輪軌道ピッチと内輪軌道ピッチとの間に予め定めた所定のピッチ差を設け、アキシャル方向に内外輪が相対ずれを生じさせることにより、内外輪間に第１の荷重がかかりアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルの軌道接地を図ったとき、いずれかの列のボ−ルが軌道接地したとき、他方列のボ−ルは軌道接地しないようにされ、
内外輪間に前記第１の荷重より大きい第２の荷重がかかりさらにアキシャル方向に内外輪が相対的に移動されたとき、前記軌道接地したボ−ルが弾性変形で縮小し、前記他方列のボ−ルも軌道接地するようにしたことを特徴とする固定複列型アンギュラ玉軸受を提供することによって、上述した本発明の課題を解決した。
本発明の第２発明は、複列の各列のボ−ルサイズを異ならせた固定複列型アンギュラ玉軸受において、各軌道底スキマに予め定めた所定のスキマ差を設け、又は外輪軌道ピッチと内輪軌道ピッチとの間に予め定めた所定のピッチ差を設け、アキシャル方向に内外輪が相対ずれを生じさせることにより、内外輪間第１の荷重がかかりアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルの軌道接地を図ったとき、いずれかの列のボ−ルが軌道接地したとき、他方列のボ−ルは軌道接地しないようにされ、
内外輪間に前記第１の荷重より大きい第２の荷重がかかりさらにアキシャル方向に内外輪が相対的に移動されたとき、前記軌道接地したボ−ルが弾性変形で縮小し、前記他方列のボ−ルも軌道接地するようにしたことを特徴とする固定複列型アンギュラ玉軸受を提供することによって、上述した本発明の課題を解決した。
【０００８】
【発明の効果】
ここで従来の自動車の終減速器のピニオン軸を支持する軸受として２ケの単列円すいころ軸受がなぜ必要かを考えてみると、最大外力負荷が大きいからであり、この条件で耐久的、負荷容量的に耐えなければならないからであり、両列で外力を支持することで、各列への加重緩和を図るためである。
しかし、市街地走行など、通常の殆どの荷重条件では、そのような大きな荷重の走行条件になる頻度は少なく、しかもこのような条件でこそ車両燃費の低減が最も求められるという市場の声が大きい。言い換えると、荷重の小さい走行条件が殆どであり、このときの車両燃費の改善が最も重要であり、このような条件のときは、複列の玉軸受の軌道の一列でのみ外力を支持しても充分に耐えられるものである。
【０００９】
本発明によると、市街地走行のような軽荷重では、複列の玉軸受の軌道の一列でのみ外力を支持し同時に荷重列が半分になるので、回転抵抗も小さくなり、車両燃費の改善を図ることができる。そして１速、ないしは坂道発進といったような場合は、例え頻度が少なくても、軸受が外力に負けると損傷発生は免れない。本発明では、内外輪間に前記市街地走行などの荷重条件である第１の荷重より大きい第２の荷重がかかったときに、さらにアキシャル方向に内外輪が相対的に移動されたとき、前記軌道接地したボ−ルが弾性変形で縮小し、他方列のボ−ルも軌道接地するようにした構成の複列の玉軸受としたので、両列で外力支持することで、最大外力加重が大きくても十分な耐負荷容量と耐久性を有する固定複列型アンギュラ玉軸受となった。固定複列型アンギュラ玉軸受はボ−ルが軌道に点で接地するので、潤滑条件が劣悪になっても、比較的に焼き付けにくく、かつ転がり抵抗が小さい軸受けとしおて知られている。
【００１０】
即ち、本発明では、外輪軌道ピッチと内輪軌道ピッチとの間に予め定めた所定のピッチ差を設け、又は各軌道底スキマに予め定めた所定のスキマ差を設け、アキシャル方向に内外輪が相対ずれを生じさせることにより、内外輪間に市街地走行などの荷重条件である第１の荷重がかかりアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルの軌道接地を図ったとき、いずれかの列のボ−ルが軌道接地したとき、他方列のボ−ルは軌道接地しないようにされ、外力が小さいうちは、最初に軌道接地する列のボ−ルだけで外力を支持し、また転がり抵抗もこの部位の損失のみですみ車両燃費の改善を図ることができる。一方外力がある値になったときの、最初に軌道接地する列のボ−ルの弾性変形縮小量を、このアキシャル方向の所定のスキマ差又は所定のピッチ差に設定すれば、この外力以上の荷重のときはさらにアキシャル方向に内外輪が相対的に移動され、前記最初に軌道接地したボ−ルが弾性変形で縮小し、他方列のボ−ルも軌道接地するようにした構成の複列の玉軸受としたので、両列で外力を支持することになり、最初に軌道接地する列のボ−ルをアシストする形になる。
【００１１】
このアキシャル方向の所定のスキマ差又は所定のピッチ差は、軸受の荷重条件と耐久性、転がり抵抗の低減量に応じて任意に設定すればよく、例えば自動車の終減速器のピニオン軸を支持する軸受については、４速以上で１列のみが外力を支持し、３速以下、ＲＥＶで複列で外力を支持するようにすれば、最も効率的な使い方ができることになる。好ましくは前記アキシャル方向の所定のピッチ差又は前記所定のスキマ差はアキシャル移動距離で０．００２０〜０．１００mmの範囲としてもよい。
さらに好ましくは、前記第１の荷重により軌道接地するボ−ルは、反荷重方向側の列のボ−ルにされてもよく、複列の各列のボ−ルサイズを異ならせた固定複列型アンギュラ玉軸受においては、前記第１の荷重により軌道接地する列のボ−ルは、前記他方列のボ−ルよりも大径にされてもよく、こうすることで、耐モーメント荷重を増加することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１発明の複列の各列のボ−ルサイズを同一にした固定複列型アンギュラ玉軸受20の第１実施の形態の概略断面図で、（ａ）は軸受20にアキシャル方向の荷重がかけられていない状態で示し、軸受20は外輪21、内輪22、同一サイズの複列のボ−ル23a,23b が複列の軌道24a,24b に配置されている。各軌道底スキマに予め定めた所定のスキマ差ｘを設け、軌道24a のスキマを大きく、軌道24b のスキマを小さくして、アキシャル方向に内外輪が相対ずれｙを生じさせるようにされている。（ｂ）は軸受20の外輪21、内輪22間に第１の荷重がかかりアキシャル方向の荷重がかけられたアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルが軌道接地を図ったときの状態で示し、いずれかの列のボ−ル23b が25、25'で軌道接地したとき、他方列のボ−ル23a は軌道接地しないようにされている。外輪21、内輪22間に前記第１の荷重より大きい第２の荷重がかかりさらにアキシャル方向に外輪21が相対的に移動されたとき、前記軌道接地したボ−ルが弾性変形で縮小し、他方列のボ−ル23a も軌道接地するようにされている。
【００１３】
図２は図１とは異なる本発明の第１発明の複列の各列のボ−ルサイズを同一にした固定複列型アンギュラ玉軸受20の第２実施の形態の概略断面図で、（ａ）は軸受30にアキシャル方向の荷重がかけられていない状態で示し、軸受30は外輪31、内輪32、同一サイズの複列のボ−ル33a,33b が複列の軌道34a,34b に配置されている。外輪軌道ピッチP1と内輪軌道ピッチP2との間に予め定めた所定のピッチ差P3を設け、外輪軌道ピッチP1を内輪軌道ピッチP2より大きくされ（その逆でもよい）、アキシャル方向に内外輪が相対ピッチ差P3を生じさせるようにされている。（ｂ）は軸受30の外輪31、内輪32間に第１の荷重がかかりアキシャル方向の荷重がかけられたアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルの軌道接地を図ったときの状態で示し、いずれかの列のボ−ル33b が35、35'で軌道接地したとき、他方列のボ−ル33a は軌道接地しないようにされている。外輪31、内輪32間に前記第１の荷重より大きい第２の荷重がかかりさらにアキシャル方向に外輪31が相対的に移動されたとき、前記軌道接地したボ−ルが弾性変形で縮小し、他方列のボ−ル33a も軌道接地するようにされている。
【００１４】
図３は本発明の第２発明の複列の各列のボ−ルサイズを異ならせた固定複列型アンギュラ玉軸受40の実施の形態の概略断面図で、（ａ）は軸受40にアキシャル方向の荷重がかけられていない状態で示し、軸受40は、外輪41内輪42、間に異なるサイズの複列のボ−ル43a,43b が複列の軌道44a,44b に配置されている。図１に示すように、各軌道底スキマに予め定めた所定のスキマ差ｘを設けてアキシャル方向に内外輪が相対ずれｙを生じさせるか、又は図２に示すように、外輪軌道ピッチP1と内輪軌道ピッチP2との間に予め定めた所定のピッチ差P3を設け、外輪軌道ピッチP1を内輪軌道ピッチP2より大きくし（その逆でもよい）、アキシャル方向に内外輪が相対ピッチ差P3を生じさせるようにされている。（ｂ）は軸受40の外輪41、内輪42間に第１の荷重がかかりアキシャル方向の荷重がかけられたアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルが軌道接地を図ったときの状態で示し、いずれかの列のボ−ル43b が45、45'で軌道接地したとき、他方列のボ−ル43a は軌道接地しないようにされている。外輪41、内輪42間にに前記第１の荷重より大きい第２の荷重がかかりさらにアキシャル方向に外輪41が相対的に移動されたとき、前記軌道接地したボ−ルが弾性変形で縮小し、他方列のボ−ル43a も軌道接地するようにされている。
【００１５】
かかる構成により、本発明では、固定複列型アンギュラ玉軸受において、各軌道底スキマに予め定めた所定のスキマ差ｘを設けてアキシャル方向に内外輪が相対ずれｙを生じさせるか、又は外輪軌道ピッチと内輪軌道ピッチとの間に予め定めた所定のピッチ差P3を設け、アキシャル方向に内外輪が相対ずれを生じさせることにより、内外輪間に市街地走行などの荷重条件である第１の荷重がかかりアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルが軌道接地を図ったとき、いずれかの列のボ−ルが軌道接地したとき、他方列のボ−ルは軌道接地しないようにされ、外力が小さいうちは、最初に軌道接地する列のボ−ルだけで外力を支持しまた転がり抵抗もこの部位の損失のみですみ車両燃費の改善を図ることができる。一方外力がある値になったときの、最初に軌道接地する列のボ−ルの弾性変形縮小量をこのアキシャル方向の相対ずれｙ又は所定のピッチ差P3に設定すれば、この外力以上の荷重のときは両列で外力を支持することになり、最初に軌道接地する列のボ−ルをアシストする形になる。本発明の軸受は、図４に示す自動車の終減速機のピニオン軸軸を支持する固定複列型アンギュラ玉軸受８、９では、軸受９に使用される。
【００１６】
このアキシャル方向の所定のスキマ差又は所定のピッチ差は、軸受の荷重条件と耐久性、転がり抵抗の低減量に応じて任意に設定すればよく、例えば自動車の終減速器のピニオン軸を支持する軸受については、４速以上で１列のみが外力を支持し、３速以下、ＲＥＶで複列で外力を支持するようにすれば、最も効率的な使い方ができることになる。好ましくは前記アキシャル方向の所定のピッチ差又は前記所定のスキマ差はアキシャル移動距離で０．００２０〜０．１００mmの範囲としてもよい。
【００１７】
さらに好ましくは、前記第１の荷重により軌道接地するボ−ル23b,33b,43b は、反荷重方向側の列のボ−ル23b,33b,43b にされてもよく、本発明の軸受が、図４に示す固定複列型アンギュラ玉軸受９に使用されるときは、外側の列のボ−ル3bにされてもよい。複列の各列のボ−ルサイズを異ならせた固定複列型アンギュラ玉軸受40においては、図４に示すように、第１の荷重により軌道接地する列のボ−ル43b は、他方列のボ−ル43a よりも大径にされてもよく、こうすることで、耐モーメント荷重を増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１発明の複列の各列のボ−ルサイズを同一にした固定複列型アンギュラ玉軸受20の第１実施の形態の概略断面図で、（ａ）は軸受20にアキシャル方向の荷重がかけられていない状態で示し、（ｂ）は軸受20の外輪21、内輪22間に第１の荷重がかかりアキシャル方向の荷重がかけられたアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルの軌道接地を図ったときの状態で示す。
【図２】図１とは異なる本発明の第１発明の複列の各列のボ−ルサイズを同一にした固定複列型アンギュラ玉軸受20の第２実施の形態の概略断面図で、（ａ）は軸受30にアキシャル方向の荷重がかけられていない状態で示し、（ｂ）は軸受30の外輪31、内輪32間に第１の荷重がかかりアキシャル方向の荷重がかけられたアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルが軌道接地を図ったときの状態で示す。
【図３】本発明の第２発明の実施の形態の複列の各列のボ−ルサイズを異ならせた固定複列型アンギュラ玉軸受40の実施の形態の概略断面図で、（ａ）は軸受40にアキシャル方向の荷重がかけられていない状態で示し（ｂ）は軸受40の外輪41内輪42間に第１の荷重がかかりアキシャル方向の荷重がかけられたアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルの軌道接地を図ったときの状態で示す。
【図４】従来の自動車の終減速器のピニオン軸４を支持する固定複列型アンギュラ玉軸受８、９の概略上半分断面図。
【符号の説明】
20、30、40・・軸受 21、31、41・・外輪 22、32、42・・内輪
23a,23b,33a,33b,43a,43b ・・複列のボ−ル
ｙ・・アキシャル方向の相対ずれ
P3・・アキシャル方向の所定のピッチ差

Claims (5)

1. 複列の各列のボ−ルサイズを同一にした固定複列型アンギュラ玉軸受において、各軌道底スキマに予め定めた所定のスキマ差を設け、又は外輪軌道ピッチと内輪軌道ピッチとの間に予め定めた所定のピッチ差を設け、アキシャル方向に内外輪が相対ずれを生じさせることにより、内外輪間に第１の荷重がかかりアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルの軌道接地を図ったとき、いずれかの列のボ−ルが軌道接地したとき、他方列のボ−ルは軌道接地しないようにされ、
   内外輪間に前記第１の荷重より大きい第２の荷重がかかりさらにアキシャル方向に内外輪が相対的に移動されたとき、前記軌道接地したボ−ルが弾性変形で縮小し、前記他方列のボ−ルも軌道接地するようにしたことを特徴とする固定複列型アンギュラ玉軸受。
2. 複列の各列のボ−ルサイズを異ならせた固定複列型アンギュラ玉軸受において、各軌道底スキマに予め定めた所定のスキマ差を設け、又は外輪軌道ピッチと内輪軌道ピッチとの間に予め定めた所定のピッチ差を設け、アキシャル方向に内外輪が相対ずれを生じさせることにより、内外輪間第１の荷重がかかりアキシャル方向に内外輪が相対的に移動しボ−ルの軌道接地を図ったとき、いずれかの列のボ−ルが軌道接地したとき、他方列のボ−ルは軌道接地しないようにされ、
   内外輪間に前記第１の荷重より大きい第２の荷重がかかりさらにアキシャル方向に内外輪が相対的に移動されたとき、前記軌道接地したボ−ルが弾性変形で縮小し、前記他方列のボ−ルも軌道接地するようにしたことを特徴とする固定複列型アンギュラ玉軸受。
3. 請求項２記載の固定複列型アンギュラ玉軸受において、前記第１の荷重により軌道接地する列のボ−ルは、前記他方列のボ−ルよりも大径にされていることを特徴とする固定複列型アンギュラ玉軸受。
4. 前記第１の荷重により軌道接地するボ−ルは、反荷重方向側の列のボ−ルにされたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の固定複列型アンギュラ玉軸受。
5. 前記アキシャル方向の所定のピッチ差又は前記所定のスキマ差はアキシャル移動距離で０．００２０〜０．１００mmの範囲内としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４項のいずれか１に記載の固定複列型アンギュラ玉軸受。

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