JP4748076B2 - Rolling bearing device - Google Patents
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Description
この発明は、円錐ころ軸受、アンギュラ玉軸受などの予圧をかけて使用する転がり軸受装置に関する。 The present invention relates to a rolling bearing device that is used by applying a preload such as a tapered roller bearing or an angular ball bearing.
円錐ころ軸受やアンギュラ玉軸受は、軸方向の予圧をかけた状態で使用される。例えば、トランスミッションユニット等の自動車用のギア式駆動伝達ユニットには、その要所(例えばトランスミッションユニットでは終減速装置部分)に円錐ころ軸受が採用されている。図6(a)に示すように、前記円錐ころ軸受111は、内輪133に回転軸115を圧入するとともに、トランスミッションケースのハウジング125に外輪132を嵌合し、その後に軸方向一方側(矢印a)へ向けて予圧を付与している。このように予圧を与えると、外輪132は円錐ころ134の傾斜した転動面上での分力を受けて軸方向及び径方向に変位し、その左端面132cと外周面132bとがハウジング125の内端面125cと内周面125aとに押しつけられて予圧が支持される。
Tapered roller bearings and angular contact ball bearings are used with axial preload applied. For example, in a gear-type drive transmission unit for an automobile such as a transmission unit, a tapered roller bearing is adopted at its main point (for example, a final reduction gear portion in the transmission unit). As shown in FIG. 6 (a), the tapered roller bearing 111 press-fits the rotating
一方、近年は軽量化の一環として、トランスミッションケースをAl合金などの軽金属で構成することが行なわれている。Alは構造材料中でも線膨張係数が最も高く(室温で約23.5×10−6/℃:以下、線膨張係数の単位はppm/℃と略記する)、回転軸や円錐ころ軸受を構成する鋼(Fe系材料)の線膨張係数(室温で約12ppm/℃)とは相当の差がある。 On the other hand, in recent years, as a part of weight reduction, a transmission case is made of a light metal such as an Al alloy. Al has the highest linear expansion coefficient among structural materials (about 23.5 × 10 −6 / ° C. at room temperature: hereinafter, the unit of linear expansion coefficient is abbreviated as ppm / ° C.) and constitutes a rotating shaft and a tapered roller bearing. There is a considerable difference from the linear expansion coefficient of steel (Fe-based material) (about 12 ppm / ° C. at room temperature).
回転軸とハウジングとが同じ材料である場合、温度による寸法変化も同じであるので、円錐ころ軸受にかかる予圧に大きな変化はない。しかし、ハウジングを軽金属で構成すると、温度上昇によってハウジングが回転軸よりも大きく寸法変化し、予圧が抜けてしまうおそれがある。
具体的には、図6(b)に示すように、トランスミッションが昇温すると、ハウジング125及び回転軸115が膨張するが、その膨張による寸法変化の差によって、外輪132の内周軌道面132aが円錐ころ134の転動面から矢印b方向に離反する。つまり、円錐ころ軸受装置111における外輪132と円錐ころ134とのアキシャル隙間及びラジアル隙間が温度により大きく変化し、予圧不足となる。このような予圧不足は、ギヤのガタツキを招き、騒音発生の原因となる。
When the rotating shaft and the housing are made of the same material, the dimensional change due to temperature is the same, so there is no significant change in the preload applied to the tapered roller bearing. However, if the housing is made of a light metal, the housing may change in size more than the rotating shaft due to temperature rise, and the preload may be lost.
Specifically, as shown in FIG. 6B, when the temperature of the transmission rises, the
かかる問題を解消し得るものとして、図7に示すように、スラストワッシャ141によって外輪132に予圧を付えるようにした円錐ころ軸受装置140が開示されている。この円錐ころ軸受装置140の基本的構造は図6と同じであり、同一部分には同一の参照符号を付している。具体的には、図7(a)に示すように、ハウジング125と外輪132の端部との間にスラストワッシャ141が介装されている。そして、このスラストワッシャ141は、冷却時(室温時)は扁平形状を成し(図7(a)参照)、一定温度まで昇温した時に冷却時の幅より大きいテーパ形状に弾発的に変形する(図7(b)参照)形状記憶合金から形成されている。
この構成では、一定温度に昇温すると、前述したスラストワッシャ141の作用によって、外輪132を軸方向内方(矢印e)に付勢し、外輪132と円錐ころ134とのアキシャル隙間及びラジアル隙間の変化を抑えて予圧不足を解消することが可能である。
In this configuration, when the temperature is raised to a certain temperature, the
しかしながら、前述した従来技術では、一定温度まで昇温しない限りスラストワッシャ141がテーパ形状に変形しないため、当該一定温度に達するまでは外輪132に対し軸方向内方(矢印e)に十分な予圧を付与できなかった。このため、一定温度に昇温するまでの間は、ギヤのガタツキや騒音の発生を抑制することができないという問題点があった。
However, in the above-described prior art, the
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、熱膨張に伴って予圧不足が生じるのを、リアルタイムに抑制することができ、装置のガタツキや騒音が発生するのをより効果的に防止することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and it is possible to suppress the occurrence of insufficient preload due to thermal expansion in real time, and it is more effective to generate rattling and noise of the device. It is an object of the present invention to provide a rolling bearing device that can be prevented.
本発明に係る転がり軸受装置は、転動体と、この転動体が転動するとともに当該転動体からの径方向荷重と軸方向一方側へ向く荷重とを受ける軌道面を内周に有する外輪と、前記転動体が転動する軌道面を外周に有し、予圧が付与された状態で前記転動体を介して外輪に組み込まれた内輪と、前記外輪の外周面が嵌合するとともに第1の線膨張係数を有するハウジングと、前記内輪の内周面が軸方向及び周方向への相対移動が許容された状態で嵌合しているとともに、前記内輪の軸方向他方側の端面に対向する対向面を有し、且つ前記第1の線膨張係数よりも小さい第2の線膨張係数を有する回転軸と、前記内輪の軸方向他方側の端面及び前記回転軸の対向面の少なくとも一方に設けられた周方向に延びるテーパ溝と、このテーパ溝に転動可能に導入された押圧部材と、前記テーパ溝に導入されているとともに昇温に伴って熱膨張して前記押圧部材を周方向に付勢する付勢部材と、を有し、前記内輪と回転軸との周方向への相対移動及び前記付勢部材による付勢によって前記押圧部材をテーパ溝に沿って転動させることにより、前記内輪を軸方向一方側に押圧して前記ハウジングの熱膨張に伴う前記予圧の低下を抑制する予圧保持手段と、を備えることを特徴とするものである。 A rolling bearing device according to the present invention includes a rolling element, and an outer ring having a raceway surface on the inner periphery that receives the rolling load and a radial load from the rolling element and a load directed to one side in the axial direction. The outer ring has a raceway surface on which the rolling element rolls, and an inner ring incorporated in the outer ring via the rolling element in a state where a preload is applied, and the outer ring surface of the outer ring are fitted together and the first line A housing having an expansion coefficient and an inner peripheral surface of the inner ring are fitted in a state in which relative movement in the axial direction and the circumferential direction is allowed, and an opposing surface that faces the end surface on the other axial side of the inner ring And having a second linear expansion coefficient smaller than the first linear expansion coefficient, at least one of an end surface on the other side in the axial direction of the inner ring and a surface facing the rotation shaft. Tapered groove extending in the circumferential direction and rollable in this tapered groove A pressing member introduced into the taper groove, and a biasing member that is introduced into the tapered groove and thermally expands as the temperature rises to bias the pressing member in the circumferential direction, and the inner ring and the rotating shaft The inner ring is pressed to one side in the axial direction by rolling the pressing member along the taper groove by relative movement in the circumferential direction with the biasing member, and accompanying thermal expansion of the housing Preload holding means for suppressing a decrease in the preload.
このように構成された転がり軸受装置によれば、ハウジングが熱膨張して予圧が低下しようとすると、前記内輪と回転軸との周方向への相対移動及び昇温に伴う前記付勢部材による付勢によって、前記押圧部材をテーパ溝に沿って転動させることができ、これにより、前記内輪を軸方向一方側に押圧して前記予圧の低下をリアルタイムに抑制することができる。特に、前記付勢部材により押圧部材を周方向に付勢することができるので、押圧部材を周方向に確実に転動させることができる。 According to the rolling bearing device configured as described above, when the housing is thermally expanded and the preload tends to be reduced, the biasing member is biased by the relative movement of the inner ring and the rotating shaft in the circumferential direction and the temperature rise. Due to the force, the pressing member can be rolled along the tapered groove, whereby the inner ring can be pressed toward one side in the axial direction to suppress the decrease in the preload in real time. In particular, since the pressing member can be urged in the circumferential direction by the urging member, the pressing member can be reliably rolled in the circumferential direction.
また、本発明に係る転がり軸受装置は、転動体と、この転動体が転動するとともに当該転動体からの径方向荷重と軸方向一方側へ向く荷重とを受ける軌道面を内周に有する外輪と、前記転動体が転動する軌道面を外周に有し、予圧が付与された状態で前記転動体を介して外輪に組み込まれた内輪と、前記外輪の外周面が軸方向及び周方向への相対移動が許容された状態で嵌合されているとともに、前記外輪の軸方向一方側の端面に対向する対向面を有し、且つ第1の線膨張係数を有するハウジングと、前記内輪の内周面が嵌合され、且つ前記第1の線膨張係数よりも小さい第2の線膨張係数を有する回転軸と、前記外輪の軸方向一方側の端面及び前記ハウジングの対向面の少なくとも一方に設けられた周方向に延びるテーパ溝と、このテーパ溝に転動可能に導入された押圧部材と、前記テーパ溝に導入されているとともに昇温に伴って熱膨張して前記押圧部材を周方向に付勢する付勢部材と、を有し、前記外輪とハウジングとの周方向への相対移動及び前記付勢部材による付勢によって前記押圧部材をテーパ溝に沿って転動させることにより、前記外輪を軸方向他方側に押圧して前記ハウジングの熱膨張に伴う前記予圧の低下を抑制する予圧保持手段と、を備えることを特徴とするものである。 The rolling bearing device according to the present invention includes an outer ring having a rolling element and a raceway surface on the inner circumference that receives the radial load from the rolling element and a load directed to one axial direction. And an outer ring having a raceway surface on which the rolling element rolls on the outer periphery and being preloaded, and an outer ring surface of the outer ring in the axial direction and the circumferential direction. A housing having a first linear expansion coefficient, a housing having a facing surface facing the end surface on one axial side of the outer ring, and an inner surface of the inner ring. Provided on at least one of a rotation shaft having a peripheral surface fitted therein and having a second linear expansion coefficient smaller than the first linear expansion coefficient, an end surface on one axial side of the outer ring, and an opposing surface of the housing A circumferentially extending tapered groove and the taper A pressing member introduced so as to be capable of rolling, and a biasing member that is introduced into the tapered groove and thermally expands as the temperature rises and biases the pressing member in the circumferential direction. By the relative movement of the outer ring and the housing in the circumferential direction and the urging by the urging member, the pressing member rolls along the taper groove, thereby pressing the outer ring toward the other side in the axial direction to heat the housing. Preload holding means for suppressing a decrease in the preload associated with expansion.
このように構成された転がり軸受装置によれば、ハウジングが熱膨張して予圧が低下しようとすると、前記外輪とハウジングとの周方向への相対移動及び前記付勢部材による付勢によって、前記押圧部材をテーパ溝に沿って転動させることができ、これにより、前記外輪を軸方向他方側に押圧して前記ハウジングの熱膨張に伴う前記予圧の低下を抑制することができる。特に、前記付勢部材により押圧部材を周方向に付勢することができるので、押圧部材を周方向に確実に転動させることができる。 According to the rolling bearing device configured as described above, when the housing is thermally expanded and the preload is about to decrease, the pressing is performed by the relative movement of the outer ring and the housing in the circumferential direction and the biasing by the biasing member. The member can be rolled along the taper groove, whereby the outer ring can be pressed toward the other side in the axial direction and the decrease in the preload due to the thermal expansion of the housing can be suppressed. In particular, since the pressing member can be urged in the circumferential direction by the urging member, the pressing member can be reliably rolled in the circumferential direction.
前記した各転がり軸受装置において、付勢部材は、一定の付勢力で前記押圧部材を付勢するバイメタルからなるのが好ましい。この場合には、付勢部材によって押圧部材を容易且つ確実に付勢することができる。 In each of the rolling bearing devices described above, the biasing member is preferably made of a bimetal that biases the pressing member with a constant biasing force. In this case, the pressing member can be easily and reliably urged by the urging member.
本発明の転がり軸受装置によれば、熱膨張に伴う予圧の低下をリアルタイムに抑制することができるので、予圧不足に起因して装置のガタツキや騒音が発生するのをより効果的に防止することができる。 According to the rolling bearing device of the present invention, since it is possible to suppress a decrease in preload due to thermal expansion in real time, it is possible to more effectively prevent the device from rattling and noise due to insufficient preload. Can do.
以下、図面を参照しつつ、本発明の転がり軸受装置の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る転がり軸受装置10を示す概略断面図である。この転がり軸受装置10は、トランスミッションのケース12と、ケース12の内部に組み込まれたギヤボックス13と、ギヤボックス13を貫通するように互いに平行に設けられた入力軸14及び出力軸(回転軸)15とを備えている。入力軸14及び出力軸15は、ギヤボックス13内の変速ギヤ16により連動して回転するようになっている。
Hereinafter, embodiments of the rolling bearing device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a rolling bearing
変速ギヤ16は、例えば、マニュアルタイプとされており、入力軸14に互いに歯数の異なる複数枚の入力ギヤ18を設けるとともに、出力軸15に互いに歯数の異なる出力ギヤ19を設け、得るべき変速比又は前進及び後退の区別に応じて、入力軸14上のギヤ18と出力軸15上のギヤ19との噛み合いの組み合わせを切り替えることによって変速可能となっている。これら入力ギヤ18及び出力ギヤ19にはスパーギヤやヘリカルギヤが用いられる。また、変速ギヤ16は、遊星ギヤ機構等を用いたオートマチックタイプであってもよい。
The
入力軸14の両端は、ケース12内の内側に固定された円筒ころ軸受21及び玉軸受22によりそれぞれ回転可能に支持されている。出力軸15の両端は、第1円錐ころ軸受11及び第2円錐ころ軸受23によりそれぞれ支持されている。軸方向一方側(図1における左側)の第1円錐ころ軸受11は、ケース12と一体の第1ハウジング25に嵌合され、軸方向他方側(図1における右側)の第2円錐ころ軸受23は、ケース12と一体の第2ハウジング26に嵌合されている。
Both ends of the
図2は、本発明の転がり軸受装置10の要部の拡大断面図である。第1円錐ころ軸受11は、外輪32と、内輪33と、外輪32及び内輪33の間に配置された複数の円錐ころ(転動体)34とを備えている。外輪32の外周面32bは、第1ハウジング25の内周面25aに嵌合され、外輪32の内周面には、円錐ころ34が斜接して転動する内周軌道面32aが形成されている。内輪33の外周面には、円錐ころ34が斜接して転動する外周軌道面33aが形成され、内輪33の内周面は出力軸15に軸方向及び周方向への相対移動が許容された状態で嵌合されている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the rolling bearing
また、内輪33の内周面に出力軸15を嵌合することによって、外輪32に対して軸方向一方側(矢印f)へ向けて予圧を与えるようになっている。このように予圧を与えると、外輪32は円錐ころ34の傾斜した転動面上での分力を受けて軸方向及び径方向に変位し、その左端面32cと外周面32bとが第1ハウジング25の内端面25cと内周面25aとにそれぞれ押しつけられて予圧が支持される。また、内輪33の大鍔側端面33cと出力軸15の段差面15aとは、軸方向に所定間隔離れた状態で対向している。
Further, by fitting the
内輪33と円錐ころ34との接触角および円錐ころ34と外輪32との接触角は、軸方向他方側(図2における右側)から軸方向一方側(図2における左側)に向けて拡径するように設定されている。なお、ここで接触角は、JISB0104−1991に規定された呼び接触角に準じる。
The contact angle between the
第1円錐ころ軸受11の第1ハウジング25は、第1の線膨張係数を有している。これに対して、出力軸15は、第1の線膨張係数よりも小さい第2の線膨張係数を有している。
例えば、第1円錐ころ軸受11は、外輪32、内輪33及び転動体34が、いずれも鋼(例えば、軸受鋼、はだ焼鋼、浸炭鋼)にて形成され、第1ハウジング25は、軽金属(Al又はMgのいずれかを主成分(10質量%以上の含有率)とする金属)にて形成され、出力軸15は、鋼(例えば、機械構造用炭素鋼)にて形成されている。好ましくは、第1ハウジング25は、加工性及び耐食性の観点からAlまたはAl合金が使用され、Al合金としては、例えばダイキャスト用Al合金が使用される。本実施形態では、ケース12(図1参照)もAl合金製であり、第1ハウジング25はケース12の内面に一体化されている。
The
For example, in the first tapered
第1ハウジング25の主成分であるAlの線膨張係数(第1の線膨張係数)は23〜24ppm/℃、出力軸15及び第1円錐ころ軸受11の主成分であるFeの線膨張係数(第2の線膨張係数)は、約12〜13ppm/℃である。また、一般に、自動車のトランスミッションにおける軸受使用環境温度は−40℃以上110℃以下の範囲(寒冷地及び高速連続運転等を除いた通常到達温度は、10℃以上80℃以下)である。
The linear expansion coefficient (first linear expansion coefficient) of Al that is the main component of the
図3は、内輪33の大鍔側端面33cの拡大図である。また、図4は、図3における内輪のA−A線断面図である。図3及び図4に示すように、内輪33における出力軸15との対向面である大鍔側端面(軸方向他方側の端面)33cには、予圧保持手段40が設けられている。予圧保持手段40は、大鍔側端面33cに周方向に沿って形成されたテーパ溝33b、このテーパ溝33bに一部が導入されている押圧部材35及び昇温に伴って押圧部材35を付勢する付勢部材36を備える。これらテーパ溝33b、押圧部材35及び付勢部材36は、大鍔側端面33cの周方向に沿って少なくとも3箇所設けられている。
FIG. 3 is an enlarged view of the large collar
各テーパ溝33bは、その深さが周方向左端縁から底面中央部に向って漸次深くなる凹曲面部Aと、この凹曲面部Aに連続して底面中央部から右端縁にかけて形成された同一深さの直線部Bとを有している(図4参照)。このテーパ溝33bの最深部(直線部B)の深さは、押圧部材35の半径と等しくなるよう設定されている。また、テーパ溝33bの開口縁は、右端縁から中央部にかけて並行で、中央部から左端縁に向って漸次細くなっている。さらに、テーパ溝33bの径方向断面は、押圧部材35と合致する半円形に設定されている(図2参照)。
Each of the tapered
付勢部材36は、一部を突出させた状態で前記テーパ溝33bに導入されている。この付勢部材36は、熱膨張率の異なる板状の低膨張部材と高膨張部材とを接合して構成されたバイメタルからなり、断面略V字形をしている。低膨張部材は、例えば、36〜46%Ni−Fe合金等の低膨張材料で構成されている。また、高膨張部材は、例えば、Cu、Ni、70%Cu−Zn合金、70%Ni−Cu合金、20%Ni−Mn−Fe合金、Ni−Cr−Fe合金、20%Ni−Mo−Fe合金、70%Mn−Ni−Cu合金等の高膨張材料で構成されている。接合される低膨張部材及び高膨張部材のそれぞれの金属組成を変更することにより、付勢部材36の膨張度合を変更することができる。前記付勢部材36は、昇温に伴う熱膨張によって漸次開脚して押圧部材35を一定の付勢力で付勢するものである。
The urging
押圧部材35は、鋼球からなり、内輪33と同素材(例えば、軸受鋼、はだ焼鋼、浸炭鋼)にて形成されている。例えば図3に示すように、内輪33が矢印cの方向に回転し、転がり軸受装置10が昇温すると、その昇温に伴い付勢部材36が左右方向に拡張する。これにより、押圧部材35が付勢部材36によって周方向に付勢され、矢印dの方向にテーパ溝33bの開口縁にガイドされながらテーパ溝33bの底面上を転動する。なお、押圧部材35の直径はテーパ溝33bの開口縁の最大幅と同寸である。
The pressing
前記押圧部材35は、内輪33のテーパ溝33bの周方向中央部である凹曲面部Aと直線部Bとの境界部と、出力軸15の段差面15aとの間で挟まれているとともに、付勢部材36によって図3において矢印dに示す周方向に付勢されている。
また、テーパ溝33bの凹曲面部Aの曲率半径Rは、付勢部材36によって付勢された押圧部材35がその底面上を転動して内輪33を軸方向一方側に押圧することによって、第1ハウジング25と出力軸15との熱膨張差に伴う予圧の低下を抑制することができる値に設定されている。
The pressing
Further, the radius of curvature R of the concave curved surface portion A of the tapered
以下に上記実施形態に係る転がり軸受装置10の動作について説明する。
転がり軸受装置10の温度が比較的低温に保たれている場合、第1ハウジング25、外輪32、出力軸15の熱膨張による寸法変化の差はそれほど生じず、予圧も一定に保たれており、この予圧によって、出力軸15と内輪33との相対移動が規制されている。
The operation of the rolling
When the temperature of the rolling
転がり軸受装置10が稼働して昇温すると、出力軸15よりもケース12及び第1,第2ハウジング25,26の線膨張係数が大きいため、第1ハウジング25が軸方向及び径方向に大きく膨張し、外輪32が円錐ころ34から離反しようとする。つまり、予圧低下が生じようとする。
すると、内輪33と出力軸15との周方向の相対移動が許容されて、第1円錐ころ軸受11の回転抵抗により出力軸15に対して内輪33の回転遅れが生じる。つまり内輪33と出力軸15とが周方向に相対移動する。この相対移動及び昇温に伴う付勢部材36の付勢によって、押圧部材35がテーパ溝33bの凹曲面部Aと、これに対向する出力軸15の段差面15aとを周方向に転動する。これにより、押圧部材35がテーパ溝33bからさらに突出して、内輪33を軸方向一方側(図2において左側)へ押圧移動させる。内輪33は、押圧部材35の押圧力と第1ハウジング25からの反力とが平衡する位置まで軸方向一方側へ移動し、外輪32に対する予圧がほぼ一定に保たれる。すなわち、予圧保持手段40によって、転がり軸受装置10の熱膨張に伴う予圧の低下がリアルタイムに抑制される。
When the rolling
Then, relative movement in the circumferential direction between the
また、転がり軸受装置10がさらに昇温すると、前記内輪33と出力軸15とがさらに相対移動するとともに付勢部材36がさらに熱膨張して開脚し、押圧部材35がさらに周方向に転動する。これにより、内輪33が軸方向一方側へさらに押圧移動されて、さらなる熱膨張に伴う転がり軸受装置10の予圧の低下が防止される。
Further, when the temperature of the rolling
特に、前記転がり軸受装置10においては、付勢部材36によって押圧部材35を周方向に付勢しているので、押圧部材35を周方向に確実に移動させることができる。また、前記付勢部材36をバイメタルによって構成しているので、押圧部材35を一定圧にて確実且つ容易に付勢することができる。このため、転がり軸受装置の予圧低下をより確実に抑制することができる。
さらに、転がり軸受装置10の変速やクラッチ(図示略)の断接等によって、出力軸15に予圧付与方向とは逆方向(軸方向他方側)への衝撃荷重等が加わった場合でも、予圧保持手段40が内輪33を軸方向一方側に移動させることにより、転がり軸受装置10の予圧が適切に保たれる。
In particular, in the rolling
Furthermore, even when an impact load or the like is applied to the
そして、転がり軸受装置10の稼動が停止し、第1ハウジング25の温度が低下して当該第1ハウジング25が収縮するとともに付勢部材36が閉脚すると、外輪32及び円錐ころ34を介して内輪33が軸方向他方側に押圧移動される。これにより押圧部材35が内輪33で押圧されてテーパ溝33bに沿って昇温時と逆方向に漸次転動し、最終的にテーパ溝33bの周方向中央部に復帰する。
Then, when the operation of the rolling
図5は、トランスミッションに本発明の他の実施形態に係る転がり軸受装置10を構成した場合を示す概略断面図である。この転がり軸受装置10の基本的構造は、図2の転がり軸受装置10と同じであり、同一部分に同一の参照符号を付している。この実施形態に係る転がり軸受装置10が、図2の転がり軸受装置10と相違する点は、内輪33の内周面が出力軸15に圧入され、内輪33と出力軸15との相対移動が規制されている点、外輪32の外周面32bが軸方向及び周方向への相対移動が許容された状態で第1ハウジング25に嵌合されている点、及び予圧保持手段40が外輪32と第1ハウジング25との対向部に設けられている点である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a case where a rolling
この実施の形態において、予圧保持手段40のテーパ溝33bは、外輪32における第1ハウジング25との対向面である左端面32cに設けられている。このテーパ溝33bは、図2〜図4に示すテーパ溝33bと同じ形状のものである。
In this embodiment, the tapered
また、外輪32の左端面32cと第1ハウジング25の内端面25cとは所定間隔離れており、この状態で前記押圧部材35が、外輪32のテーパ溝33bの凹曲面部Aと直線部Bとの境界部と、第1ハウジング25の内端面25cとの間で挟まれている。
さらに、テーパ溝33bの凹曲面部Aの曲率半径R(図4参照)は、押圧部材35がその底面上を転動して外輪32を軸方向他方側(矢印g)に押圧することによって、第1ハウジング25と出力軸15との熱膨張差に伴う予圧の低下を抑制することができる値に設定されている。
Further, the
Further, the radius of curvature R (see FIG. 4) of the concave curved surface portion A of the
この実施形態においては、転がり軸受装置10が昇温して第1ハウジング25が軸方向及び径方向に大きく膨張し、外輪32が円錐ころ34から離反しようとすると、つまり、予圧低下が生じようとすると、外輪32と第1ハウジング25との相対移動が許容され、内輪33及び円錐ころ34を介して外輪32に伝達される出力軸15の回転トルクによって外輪32が周方向に回動する。つまり、第1ハウジング25と外輪32とが周方向に相対移動する。この相対移動及び昇温に伴う付勢部材36の付勢によって、押圧部材35が外輪32側のテーパ溝33bの凹曲面部Aと、第1ハウジング25の内端面25cとを転動し、外輪32が軸方向他方側(図5において右側)へ押圧移動される。外輪32は、押圧部材35の押圧力と出力軸15からの反力とが平衡する位置まで軸方向他方側へ移動し、内輪33に対する予圧がほぼ一定に保たれる。すなわち、予圧保持手段40によって、転がり軸受装置10の熱膨張に伴う予圧の低下がリアルタイムに抑制される。
In this embodiment, when the rolling
また、転がり軸受装置10がさらに昇温すると、前記外輪32と第1ハウジング25とがさらに相対移動するとともに、付勢部材36がさらに熱膨張して開脚し、押圧部材35がさらに周方向に転動する。これにより、押圧部材35がさらに周方向に転動し、外輪32が軸方向他方側へさらに押圧移動されて、さらなる熱膨張に伴う転がり軸受装置10の予圧の低下が防止される。
Further, when the temperature of the rolling
本発明は、前記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。例えばテーパ溝33bは、図2に示す実施形態においては、内輪33の大鍔側端面33c及び出力軸15の段差面15aの少なくとも一方に設けられていればよく、図5に示す実施形態においては、外輪32の左端面32c及び第1ハウジング25の内端面25cの少なくとも一方に設けられていればよい。また、付勢部材36は前記したバイメタルからなるV字形のものに代えて、熱膨張率の大きい例えばAl合金からなる棒状又は柱状のもので構成してもよい。さらに、テーパ溝33bは、前記した凹曲面部Aに代えて直線的に傾斜する傾斜面としてもよい。また、押圧部材35は前記した球のほか、円錐ころや樽形の転動体であってもよく、この場合、転動体の形状に対応させたテーパ溝を形成すればよい。
前記実施形態では、トランスミッションに用いられる転がり軸受装置を示しているが、四輪駆動車の駆動分配軸用のギヤユニット等、他の装置にも適用することができる。転がり軸受としては、円錐ころ軸受に限らずアンギュラ玉軸受、深みぞ玉軸受等の予圧を使用する他の転がり軸受であってもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed in design. For example, in the embodiment shown in FIG. 2, the
Although the rolling bearing device used in the transmission is shown in the above embodiment, the present invention can be applied to other devices such as a gear unit for a drive distribution shaft of a four-wheel drive vehicle. The rolling bearing is not limited to the tapered roller bearing, but may be another rolling bearing using preload such as an angular ball bearing or a deep groove ball bearing.
10 転がり軸受装置
11 第1円錐ころ軸受(転がり軸受)
15 出力軸(内軸)
15a 段差面(対向面)
25 第1ハウジング(ハウジング)
25c 内端面(対向面)
32 外輪
32a 内周軌道面
32b 外周面
32c 左端面(対向面)
33 内輪
33a 外周軌道面
33b テーパ溝
33c 大鍔側端面(対向面)
34 円錐ころ(転動体)
35 押圧部材
36 付勢部材
40 予圧保持手段
DESCRIPTION OF
15 Output shaft (inner shaft)
15a Step surface (opposite surface)
25 First housing (housing)
25c Inner end face (opposite face)
32
33
34 Tapered rollers (rolling elements)
35 pressing
Claims (3)
この転動体が転動するとともに当該転動体からの径方向荷重と軸方向一方側へ向く荷重とを受ける軌道面を内周に有する外輪と、
前記転動体が転動する軌道面を外周に有し、予圧が付与された状態で前記転動体を介して外輪に組み込まれた内輪と、
前記外輪の外周面が嵌合するとともに第1の線膨張係数を有するハウジングと、
前記内輪の内周面が軸方向及び周方向への相対移動が許容された状態で嵌合しているとともに、前記内輪の軸方向他方側の端面に対向する対向面を有し、且つ前記第1の線膨張係数よりも小さい第2の線膨張係数を有する回転軸と、
前記内輪の軸方向他方側の端面及び前記回転軸の対向面の少なくとも一方に設けられた周方向に延びるテーパ溝と、このテーパ溝に転動可能に導入された押圧部材と、前記テーパ溝に導入されているとともに昇温に伴って熱膨張して前記押圧部材を周方向に付勢する付勢部材と、を有し、前記内輪と回転軸との周方向への相対移動及び前記付勢部材による付勢によって前記押圧部材をテーパ溝に沿って転動させることにより、前記内輪を軸方向一方側に押圧して前記ハウジングの熱膨張に伴う前記予圧の低下を抑制する予圧保持手段と、を備えることを特徴とする転がり軸受装置。 Rolling elements,
An outer ring having a raceway surface on the inner periphery for receiving the radial load from the rolling element and the load directed to one side in the axial direction while the rolling element rolls;
An inner ring that has a raceway surface on which the rolling element rolls on the outer periphery and is incorporated in an outer ring via the rolling element in a state in which a preload is applied;
A housing having an outer peripheral surface of the outer ring fitted therein and having a first linear expansion coefficient;
The inner ring has an inner circumferential surface that is fitted in a state in which relative movement in the axial direction and the circumferential direction is allowed, and has an opposing surface that faces an end surface on the other axial side of the inner ring, and A rotating shaft having a second linear expansion coefficient smaller than the linear expansion coefficient of 1;
A taper groove extending in the circumferential direction provided on at least one of the end surface on the other axial side of the inner ring and the opposite surface of the rotation shaft, a pressing member introduced into the taper groove so as to be capable of rolling, and a taper groove A biasing member that is introduced and thermally expands as the temperature rises and biases the pressing member in the circumferential direction, and the relative movement in the circumferential direction between the inner ring and the rotating shaft and the biasing Preload holding means that presses the inner ring toward one side in the axial direction by rolling the pressing member along the tapered groove by urging by the member, and suppresses a decrease in the preload due to thermal expansion of the housing; A rolling bearing device comprising:
この転動体が転動するとともに当該転動体からの径方向荷重と軸方向一方側へ向く荷重とを受ける軌道面を内周に有する外輪と、
前記転動体が転動する軌道面を外周に有し、予圧が付与された状態で前記転動体を介して外輪に組み込まれた内輪と、
前記外輪の外周面が軸方向及び周方向への相対移動が許容された状態で嵌合されているとともに、前記外輪の軸方向一方側の端面に対向する対向面を有し、且つ第1の線膨張係数を有するハウジングと、
前記内輪の内周面が嵌合され、且つ前記第1の線膨張係数よりも小さい第2の線膨張係数を有する回転軸と、
前記外輪の軸方向一方側の端面及び前記ハウジングの対向面の少なくとも一方に設けられた周方向に延びるテーパ溝と、このテーパ溝に転動可能に導入された押圧部材と、前記テーパ溝に導入されているとともに昇温に伴って熱膨張して前記押圧部材を周方向に付勢する付勢部材と、を有し、前記外輪とハウジングとの周方向への相対移動及び前記付勢部材による付勢によって前記押圧部材をテーパ溝に沿って転動させることにより、前記外輪を軸方向他方側に押圧して前記ハウジングの熱膨張に伴う前記予圧の低下を抑制する予圧保持手段と、を備えることを特徴とする転がり軸受装置。 Rolling elements,
An outer ring having a raceway surface on the inner periphery for receiving the radial load from the rolling element and the load directed to one side in the axial direction while the rolling element rolls;
An inner ring that has a raceway surface on which the rolling element rolls on the outer periphery and is incorporated in an outer ring via the rolling element in a state in which a preload is applied;
The outer ring has an outer peripheral surface that is fitted in a state in which relative movement in the axial direction and the circumferential direction is allowed, and has an opposing surface that faces an end surface on one axial side of the outer ring, and A housing having a linear expansion coefficient;
A rotating shaft having an inner peripheral surface of the inner ring fitted therein and having a second linear expansion coefficient smaller than the first linear expansion coefficient;
A taper groove extending in the circumferential direction provided on at least one of the end surface on the one axial side of the outer ring and the opposing surface of the housing, a pressing member introduced into the taper groove in a rollable manner, and introduced into the taper groove And a biasing member that thermally expands as the temperature rises and biases the pressing member in the circumferential direction, and is provided with a relative movement in the circumferential direction between the outer ring and the housing and by the biasing member. Preload holding means for pressing the outer ring toward the other side in the axial direction by rolling the pressing member along the tapered groove by urging to suppress a decrease in the preload due to thermal expansion of the housing. A rolling bearing device characterized by that.
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