JP5235392B2 - 複列アンギュラ玉軸受 - Google Patents
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Description
ピニオン軸を支持する転がり軸受として、従来は、負荷容量の大きい円すいころ軸受が多用されている。しかし、円すいころ軸受を用いると摩擦抵抗が大きくなり、その結果トルクが高くなるので、近年では、トルク損失を減らすために、円すいころ軸受の代わりに複列アンギュラ玉軸受を使用することが提案されている(特許文献1及び2参照)。この複列アンギュラ玉軸受は、内外輪の各軌道面の全体にわたって曲率半径が一定とされており、内輪軌道面の曲率半径は、玉の直径の50.5〜53%程度であり、外輪軌道面の曲率半径は、玉の直径の50.5〜53%程度である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、大きいアキシアル荷重が負荷されたときに低トルクを達成することができる複列アンギュラ玉軸受を提供することを目的としている。
本明細書において、「アキシアル荷重が小さい」とは、面圧で約2000MPa以下をいい、「アキシアル荷重が大きい」とは、面圧で約2000MPaを超える場合をいうものとする。
図1は、本発明の1つの実施形態に係る複列アンギュラ玉軸受を組み入れた自動車のディファレンシャル装置1である。図1に示すように、ディファレンシャル装置1は、外側をディファレンシャルケース2が覆っており、このディファレンシャルケース2内に、左右の車輪を差動連動する差動変速機構3、ピニオンギヤ4、ピニオン軸5、このピニオン軸5を回転自在に支持する複列アンギュラ玉軸受6,7等が収納されている。
ピニオン軸5は、背面合わせに配置したタンデム型の複列アンギュラ玉軸受からなる一対の転がり軸受6,7にて、ディファレンシャルケース2の内側に回転自在に支持されており、外端部にはプロペラシャフト(図示せず)が連結される接続フランジとなるコンパニオンフランジ9が設けられている。
第一の複列アンギュラ玉軸受6は、第一の外輪15と第一の内輪16との間に、軸方向2列に玉列17,18を保持器19,20により配置し、各玉列17,18それぞれの軌道に対する接触角の傾きを同じ向きにした軸受である。
上記実施形態では、内外輪軌道面15a,15b,16a,16bの肩部側軌道面部分15a2,15b2,16a1,16b1の曲率半径を玉の直径の100%にしているが、玉の直径の100%に限定されるものではなく、底部側軌道面部分15a1,15b1,16a2,16b2の曲率半径よりも大きければよい。また、第二の複列アンギュラ玉軸受7の玉の直径Bd2を、第一の複列アンギュラ玉軸受6の玉の直径Bd1より小さく設定しているが(Bd1>Bd2)、第二の複列アンギュラ玉軸受7の玉の直径Bd2は、第一の複列アンギュラ玉軸受6の玉の直径Bd1と等しくてもかまわない。
また、上記実施形態では、大径側列における曲率の変曲点となる接触角(θ1及びθ2)と小径側列における曲率の変曲点となる接触角(θ4及びθ5)とを同じ角度とし、また大径側列における接触角(θ3)と小径側列における接触角(θ6)とを同じ角度にしているが、接触角及び曲率の変曲点となる接触角は、列ごとに異なっていてもよい。
ここで、曲率の変曲点となるアキシアル荷重負荷後の接触角は、次の式によって求めた。
α0:初期接触角
C:曲率によって決まる弾性定数
gri:内輪軌道半径(mm)
gro:外輪軌道半径(mm)
Bd:玉の直径(mm)
Z:玉数
Fa:アキシアル荷重(N)
Rs:ラジアルすきま(μm)
円すいころ軸受(外径72.233mm、内径34.925mm、組幅25.4mm)を比較例2とした。
比較例1及び比較例2の軸受についても、実施例の軸受と同様にしてアキシアル荷重負荷時のトルクを計算した。そして、実施例、比較例1及び比較例2の各計算値について、比較例1のアキシアル荷重12.5kNの時のトルクを1とした場合の相対トルク値を求めた。その結果を図5に示す。
2 ディファレンシャルケース
3 差動変速機構
4 ピニオンギヤ
5 ピニオン軸
6 第一の複列アンギュラ玉軸受
7 第二の複列アンギュラ玉軸受
15 第一の外輪
15a 大径外輪軌道面
15b 小径外輪軌道面
15c1 第一肩部
15c2 第二肩部
16 第一の内輪
16a 大径内輪軌道面
16b 小径内輪軌道面
16c1 第一肩部
16c2 第二肩部
17 大径側玉列
18 小径側玉列
21 第二の外輪
21a 小径外輪軌道面
21b 大径外輪軌道面
22 第二の内輪
22a 小径内輪軌道面
22b 大径内輪軌道面
23 小径側玉列
24 大径側玉列
Claims (2)
- 内周に2列の外輪軌道面を有するとともに、各外輪軌道面の軸方向一方側にその外輪軌道面の軸方向他方側より径方向内方に突出する肩部が形成された外輪と、
この外輪の外輪軌道面に対向させて、外周に2列の内輪軌道面を有するとともに、各内輪軌道面の軸方向他方側にその内輪軌道面の軸方向一方側より径方向外方に突出する肩部が形成された内輪と、
互いに対向する内輪と外輪の軌道面間に配置された玉と、を備え、
大きいアキシアル荷重が負荷されると、前記外輪及び前記内輪の軌道面と前記玉との接触面が、当該軌道面の底部側から肩部側へ移動する複列アンギュラ玉軸受であって、
面圧2000MPaを超える大きいアキシアル荷重のときに前記玉が接触する肩部側の軌道面部分と、面圧2000MPa以下の小さいアキシアル荷重のときに前記玉が接触する底部側の軌道面部分と、の2つの軌道面部分を有する前記内輪の軌道面の曲率は、前記肩部側の軌道面部分の曲率が、前記底部側の軌道面部分の曲率よりも小さい二段曲率であり、
面圧2000MPaを超える大きいアキシアル荷重のときに前記玉が接触する肩部側の軌道面部分と、面圧2000MPa以下の小さいアキシアル荷重のときに前記玉が接触する底部側の軌道面部分と、の2つの軌道面部分を有する前記外輪の軌道面の曲率は、前記肩部側の軌道面部分の曲率が、前記底部側の軌道面部分の曲率よりも小さい二段曲率であることを特徴とする複列アンギュラ玉軸受。 - 前記外輪の前記底部側の軌道面部分の曲率が、前記内輪の前記底部側の軌道面部分の曲率よりも小さい請求項1に記載の複列アンギュラ玉軸受。
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