JP5338546B2

JP5338546B2 - 軸受装置

Info

Publication number: JP5338546B2
Application number: JP2009177314A
Authority: JP
Inventors: 泰資田上; 健一安部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: JP2011033062A

Description

本発明は、例えば、予圧条件下で使用される転がり軸受、特に自動車のディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸支持用に用いられる軸受装置に関するものである。

従来より、例えば、図５に示すようなディファレンシャルギヤ装置１００が知られている。このようなディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸１２０を支持する円錐ころ軸受１３０，１７０は、ピニオン軸１２０に螺合する予圧ナット１４０を締め付けることにより予圧を付与して使用される。

その際、ピニオン軸１２０を所定の速度で低速回転させたときの回転トルクを測定し、事前に用意した回転トルクと予圧の関係を示す線図（以降、トルク−予圧線図と称す）に照らし合わせることにより予圧値を推定し、適切な予圧を付与する。

すなわち、測定できない予圧値の替わりに測定可能な回転トルク値が狙い値になるよう予圧ナット１４０の締め付け量を調整することにより、円錐ころ軸受１３０，１７０の予圧を管理している。

しかしながら、実際には必ずしも予圧推定値が実際の予圧値と一致するとは限らない。過大な予圧を与えてしまうと早期焼き付き、予圧が過小であれば剛性低下などの不具合の原因となる。さらに、これらの不具合は、組み立て時には判別できず、適正な予圧がかかったものとして認識されてしまう可能性があった。

そのため従来より、組み立てラインでの温度管理を行い温度変化による回転トルクの測定値の変動を抑える等の環境による影響を排除する方法や、各部品精度を上げることにより製品毎の回転トルクのバラツキを抑える等の部品精度の影響を排除する方法など、予圧の推定精度を上げる工夫がなされている。

例えば、特許文献１：特開２００２−２２１２２３号公報に開示された技術がある。これは、円錐ころ軸受の回転トルクのほとんどが内輪大つば面ところ大径端面との摩擦に起因することに注目し、内輪大つば面ところ大径端面の表面粗さや、曲率半径を適切な値に管理することにより個々の円錐ころ軸受の回転トルク値のバラツキをなくすことにより、予圧の推定精度を上げるというものである。

しかしながら、これら従来の技術を用いても、軸受の、特に大つば部ところ大端面との間に、あらかじめ塗布した防錆油以外のものが介在すると軸受の回転抵抗が変わることにより回転トルク値が変動し、適切な予圧を付与できない可能性が有る。

例えば、図５に示すディファレンシャルギヤ１００のオイルシール１６０には、組み立て時に、初期潤滑用のグリースが塗布されている。このようなグリースが軸受内に浸入した場合、軸受の回転抵抗が変わり、適切な予圧を付与できない可能性が有るという問題が有った。

特開２００２−２２１２２３号公報

本発明が解決しようとする課題は、軸受の、特に大つば部ところ大端面との間に、あらかじめ塗布した防錆油以外のもの、例えばグリースなどが介在すると軸受の回転抵抗が変わることにより回転トルク値が変動し、適切な予圧を付与できない可能性があるという不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、例えば軸受内部へ近接するオイルシールの初期潤滑用グリースが浸入しても適切な予圧管理が可能な軸受装置を提供することに有る。

本発明は、上記課題を解決するために、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面の間を周方向に転動可能な複数の転動体と、該複数の転動体を所定の間隔で保持する保持器と、を備えた軸受と、ハウジングと、前記軸受によって前記ハウジングに対して回転自在に支持された軸体と、前記軸体に螺合して前記軸受に予圧を付与する予圧ナットと、前記軸受の内輪と前記予圧ナットの間に配設されたスペーサと前記スペーサの外径側に設けられ、前記ハウジングと前記スペーサとの間を封止するオイルシールと、を備え、作動油により潤滑される軸受装置であって、前記オイルシールには初期潤滑用グリースが塗布され、前記軸受には防錆油が塗布され、前記初期潤滑用グリースの粘度と前記防錆油の粘度が、予圧付与作業時の温度において同等の粘度であることを特徴とする。

本発明によれば、たとえオイルシールに塗布されたグリースが軸受内部に浸入した場合であっても、回転トルク値の変動を最小限にできるという効果がある。そのため、予圧付与作業時に推定する予圧値の推定精度が高く、予圧管理が適正にできるという効果がある。

本発明に係る円錐ころ軸受の実施形態の断面図である。本発明に係る円錐ころ軸受に予圧を付与する手順を説明する断面図である。従来の防錆油を塗布した円錐ころ軸受のトルク−与圧線図の一例を示す。従来の防錆油を塗布した円錐ころ軸受にグリースが浸入した時のトルク−予圧線図の一例を示す。自動車用ディファレンシャルギヤ装置の一例を示す断面図である。

（実施例１）以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る円錐ころ軸受装置の実施形態の断面であり、図５に示すディファレンシャルギヤ装置１００におけるＡ部に相当する断面図である。

本発明の軸受である円錐ころ軸受３０は、内周面に外輪軌道面が形成された外輪３２と外周面に内輪軌道面が形成された内輪３１と、外輪軌道面と内輪軌道面の間を周方向に転動可能な複数の転動体である円錐ころ３３と、該複数の転動体を所定の間隔で保持する保持器３４によって構成されている。そして、後述のオイルシール６０に塗布された初期潤滑用グリースと予圧付与作業を行う温度において同等の粘度を持つ防錆油が塗布されている。

円錐ころ軸受３０は、軸体であるピニオン軸２０をハウジング１０に対して回転自在に保持している。ピニオン軸２０には、ネジ部２０ａが設けられており、締め付け具合により円錐ころ軸受３０に予圧を付与する予圧ナット４０が螺合している。

一般に、ディファレンシャルギヤ装置は、ギヤ部や軸受けの潤滑のため内部に作動油を封入して使用する。そのため、ハウジング１０の開口部には、オイルシール６０が配設されている。オイルシール６０のリップ摺接面確保のため、円錐ころ軸受３０と予圧ナット４０の間にシールリップの摺接に適した外周面を持つスペーサ５０を配設している。

なお、本実施形態では、予圧ナット４０とスペーサ５０が別体となった例を説明するが、予圧ナットの外周面にオイルシール摺接面を設けたスペーサ一体の予圧ナットを用いても、本発明の効果を得ることができる。

次に、図２ａ，図２ｂを用いて、円錐ころ軸受３０に予圧を付与する手順を説明する。図２ａは、円錐ころ軸受３０によりハウジング１０に対しピニオン軸２０が回転可能に支持され、円錐ころ軸受３０に近接してオイルシール６０がハウジング１０に配設されている。この状態では、円錐ころ軸受３０には、まだ予圧は付与されていない。

オイルシールのリップ部には、予圧付与作業時にピニオン軸を低速回転させるため、初期潤滑用のグリースが塗布されており、円錐ころ軸受３０には、防錆油が塗布されている。

本実施形態では、この防錆油は、予圧付与作業時の温度における粘度が、初期潤滑用のグリースと同等の粘度となる防錆油を用いている。ここで、初期潤滑用のグリースを防錆油として円錐ころ軸受３０に塗布してもよい。

この状態から、まずは、スペーサ５０を円錐ころ軸受３０の内輪３１に接触するまでピニオン軸２０に挿入する。続いて、図２ｂに示すように、予圧ナット４０を締め付ける。このとき、例えば、図５に見られるようなピニオンギヤ部と軸受内輪などを用いた公知のストッパー構造を持たせることにより、図示されてはいないがピニオン軸２０は、予圧ナット４０の締め付けによりハウジング１０から抜け出すことが無いようになっている。

予圧ナット４０を締め付けると、円錐ころ軸受３０の外輪３２はハウジング１０からの軸方向反力を受け、円錐ころ軸受３０の内輪３１は、スペーサ５０を介して予圧ナット４０の軸方向力を受けるため、円錐ころ３３は、外輪３２と内輪３１から挟力を受けることとなり、円錐ころ軸受３０は、予圧ナット４０の締め付けに応じた予圧が付与される。

しかしながら、予圧値を測定しながらの組み付け作業は行えないので、円錐ころ軸受３０に付与する目標予圧値が実際に付与されているかどうかがわからない。そこで、代替値として、ピニオン軸２０を低速回転させ、その回転トルクを測定する。

軸受に予圧を付与すると、その回転トルクが増加することは広く知られている。そこで、ディファレンシャルギヤと同等の部品を用い、予圧付与作業時と同等な所定の温度で、所定の速度でピニオン軸を低速回転させたときのトルク−予圧線図を予め用意する。円錐ころ軸受３０に付与する目標予圧値が円錐ころ軸受３０に付与された時の回転トルク値を、このトルク−予圧線図から読み取り、その回転トルク値を予圧付与作業時の目標回転トルク値とする。

予圧付与作業時には、ピニオン軸２０を所定の速度で低速回転させ、回転トルク値を測定し、その測定値が目標回転トルク値となるよう予圧ナット４０の締め付けを調整することにより、円錐ころ軸受３０に付与する予圧値を管理することが出来る。

ところで、前述の通り、オイルシール６０には、初期潤滑用のグリースが塗布されている。さらに、オイルシール６０のリップ部は、スペーサ５０の外径よりも小径であり、ガータスプリングにより内径方向へ負荷されている。

そのため、図２ａに示すようにスペーサ５０を挿入する際、スペーサ角部５０ａが初期潤滑用のグリースをそぎ取るように付着させ、図２ｂに示すように、グリースの一部を円錐ころ軸受３０の内輪大つば部３１ａのところまで運んでしまうことが有る。さらに、内輪大つば部の外径面を伝わり円錐ころ軸受３０の内部にまでグリースが浸入する場合が有る。

図３は、２５℃における粘度３．３ｍｍ^２／ｓの防錆油を塗布した円錐ころ軸受を単体で２５℃の環境にて６０ｒｐｍ（ｍｉｎ^―１）の速度で低速回転させたときの予圧値と回転トルクの関係線図を測定した一例である。

図４は、２５℃における粘度５５５．１ｍｍ^２／ｓのグリースを人為的に図３の測定に使用した円錐ころ軸受に浸入させ、２５℃の環境にて６０ｒｐｍ（ｍｉｎ^―１）の速度で低速回転させたときの予圧値と回転トルクの関係線図を測定した一例である。グリースの浸入により回転トルクの低下が見られることが実験で明らかになった。

これより、例えば図３の線図を想定して回転トルクで予圧を管理していてグリースの浸入があった場合、実際には図４の線図に示す関係となるため、目標回転トルクで予圧を管
理すると想定したよりも高い予圧を掛けてしまう可能性がある。

しかしながら、本実施形態では、予圧付与作業を行う温度において、初期潤滑用グリースと同等の粘度を持つ防錆油を、円錐ころ軸受３０に塗布している。そのため、グリースが軸受内部に浸入しても、軸受抵抗に変化は少なく、適切に予圧管理を行うことが出来る。

もちろん、予め用意しておくトルク−予圧線図を作成する際には、本実施形態のグリースと防錆油の組み合わせで作成しておくことは言うまでもない。なお、本実施形態では、予圧を付与する軸受として円錐ころ軸受を例に説明したが、近年、ディファレンシャルギヤの同部位に使用され始めたアンギュラ玉軸受など、本実施形態と同様に予圧を付与する軸受であれば、同様の効果を得ることができる。

さらには、ディファレンシャルギヤのピニオン支持軸受に用途が限定されるわけではなく、本実施形態と同様の構成で予圧を付与する軸受であれば、同様の効果を得ることができる。

本発明は、例えば、予圧条件下で使用される転がり軸受、特に自動車のディファレンシャルギヤのピニオン軸支持用軸受に利用可能である。

１０，１０１ハウジング２０，１０２ピニオン軸（軸体）２０ａネジ部３０，１０３円錐ころ軸受（軸受）３１内輪３１ａ内輪大つば部３２外輪３３円錐ころ（転動体）３４保持器４０，１０４予圧ナット５０，１０５スペーサ５０ａスペーサ角部６０，１０６オイルシール１００ディファレンシャルギヤ装置１１３円錐ころ軸受（軸受）

Claims

内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面の間を周方向に転動可能な複数の転動体と、該複数の転動体を所定の間隔で保持する保持器と、を備えた軸受と、ハウジングと、前記軸受によって前記ハウジングに対して回転自在に支持された軸体と、前記軸体に螺合して前記軸受に予圧を付与する予圧ナットと、前記軸受の内輪と前記予圧ナットの間に配設されたスペーサと前記スペーサの外径側に設けられ、前記ハウジングと前記スペーサとの間を封止するオイルシールと、を備え、作動油により潤滑される軸受装置であって、
前記オイルシールには初期潤滑用グリースが塗布され、前記軸受には防錆油が塗布され、前記初期潤滑用グリースの粘度と前記防錆油の粘度が、予圧付与作業時の温度において同等の粘度であることを特徴とする軸受装置。