JP5737018B2

JP5737018B2 - 回転軸装置

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Publication number: JP5737018B2
Application number: JP2011152805A
Authority: JP
Inventors: 谷口　陽三; 陽三谷口
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: JP2013019461A

Description

本発明は、回転軸を転がり軸受を介して回転可能に軸承した回転軸装置に関する。

図４に示すように、自動車のディファレンシャル装置１００は、ディファレンシャルケース１０１に転がり軸受１１０を介して回転軸１２０を回転可能に軸承し、回転軸１２０の一端に形成されたピニオンギヤ１２１を図略のリングギヤに噛合させている。転がり軸受１１０は、外輪１１１と、内輪１１２、１１３と、玉１１４、１１５と、保持器１１６、１１７とからなり、外輪１１１の内周にオイルシール１３０が圧入嵌合され、オイルシール１３０の内周側のリップ部１３１、１３２が内輪１１２の外周に摺接している。回転軸１２０に回転連結されたコンパニオンフランジ１４０の外周にスリンガー１５０を圧入嵌合し、スリンガー１５０の内側側面にオイルシール１３０の側方リップ部１３３を摺接させている。

特許第４５２５２０８号

内輪１１２の最大径でリップ部１３１、１３２を摺接させているため、周速が大きく、摩擦による発熱が大きく、オイルスラッジが発生して密封性が低下しやすい。また、摩擦によるトルクロスが大きい。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、径の小さいところでリップ部を摺接させることで、摩擦による発熱を小さくするとともに、トルクロスを小さくする。

請求項１に記載の発明は、転がり軸受は、リング状の外輪と、この外輪の内周側に配置される内輪と、前記外輪および前記内輪間で転動する転動体とからなり、前記外輪をハウジングに嵌合固定し、前記内輪を前記回転軸に嵌合し、前記回転軸の一端にコンパニオンフランジを固定するとともに前記コンパニオンフランジで前記内輪の軸方向一端を挟み込み、前記外輪の内周にオイルシールを取付け、オイルシールの内周側のリップ部を前記コンパニオンフランジに摺接させた回転軸装置において、
前記内輪より内径側へ突出し、かつ前記コンパニオンフランジで軸方向一端が挟み込まれる突出部を設け、前記コンパニオンフランジのリップ部の摺接する外径を、前記突出部の内径よりも大きく、前記内輪の前記回転軸に嵌合される内径よりも小さくしたものである。

請求項２に記載の発明は、前記突出部は、前記内輪に一体形成されたものである。

請求項３に記載の発明は、前記突出部が、前記内輪とは別体のものであり、前記突出部の軸方向他端は、前記内輪で挟み込まれるものである。

本発明によれば、突出部を内輪よりも内径側へ突出させることにより、オイルシールのリップ部が摺接するコンパニオンフランジの外径を、内輪の回転軸に嵌合される内径よりも小さくすることができ、リップ部の周速が小さくなることにより、摩擦による発熱を小さくするとともに、トルクロスを小さくすることができる。

本発明の一実施形態における回転軸装置の縦断面図本発明の一実施形態における図１の要部拡大断面図本発明の他の実施形態における回転軸装置の断面図従来の回転軸装置の断面図

本発明の一実施形態を、図１および図２にもとづいて説明する。図１は、回転軸装置の縦断面図、図２は、図１の要部拡大断面図である。

図１および図２において、自動車のディファレンシャル装置は、ディファレンシャルケース１１と、このディファレンシャルケース１１に軸線Ｐ回りに回転可能に軸承されたリングギヤ８０と、回転軸装置１０とを有する。

回転軸装置１０は、ディファレンシャルケース１１の一部と、このディファレンシャルケース１１の一部に取り付けられた転がり軸受２０と、この転がり軸受２０を介してディファレンシャルケース１１に回転可能に軸承されたピニオン軸４０と、ピニオン軸４０の一端に取付けられたコンパニオンフランジ５０とを有している。前記リングギヤ５０の回転軸線とピニオン軸４０の回転軸線は、互いに立体的に交差している。

ディファレンシャルケース１１にはピニオン軸４０の軸線方向に貫通した貫通穴１２が形成され、この貫通穴１２に転がり軸受２０が嵌合されている。転がり軸受２０は、貫通穴１２に嵌合される外輪２１と、外輪２１の内周側に配置される内輪２２、３２と、外輪２１および内輪２２、３２間を転動する玉２４、３４と、玉２４、３４を回転可能に保持する保持器２３、３３とからなっている。転がり軸受２０は、一つの外輪２１に対し、二つの内輪２２、３２を軸方向に配置した一対のアンギュラ玉軸受である。

外輪２１の内周に２つの外輪側軌道面２１ａ、３１ａが形成され、これら外輪側軌道面２１ａ、３１ａに対応する位置で内輪２２、３２の外周に内輪側軌道面２２ａ、３２ａが形成されている。外輪２１は、内輪２２に対し内輪２３と反対側へ軸方向に突出した突起部を有し、さらにこの突起部に対し外径方向へ突出したフランジ部を有する。外輪２１の軸方向に突出した突起部の内周に、後述するオイルシール６０が嵌合固定される第４の嵌合面２１ｂが形成されている。内輪２２は、内輪２３と反対側の端面より内径方向へ突出した突出部２２ｂを有し、この突出部２２ｂの内周にはピニオン軸４０の後述する第２の嵌合面４３に嵌合される第２の被嵌合面が形成されている。内輪２２、３２の内周には、ピニオン軸４０の後述する第１の嵌合面４２に嵌合される第１の被嵌合面が形成されている。第２の被嵌合面は、第１の被嵌合面より小径である。

ピニオン軸４０のリングギヤ８０側の他端には、リングギヤ８０と噛合うピニオンギヤ４１が形成され、ピニオン軸４０の一端には、ネジ部４５が形成されている。ピニオン軸４０には、ピニオンギヤ４１およびネジ部４５間でピニオンギヤ４１側から順に第１の嵌合面４２、第２の嵌合面４３、スプライン４４が形成されている。第２の嵌合面４３は、第１の嵌合面４２よりも小径であり、スプライン４４は、第２の嵌合面４３よりも小径である。ピニオンギヤ４１および第１の嵌合面４２間には第１の段部が形成され、第１の嵌合面４２および第２の嵌合面４３間には第２の段部が形成され、第２の嵌合面４３およびスプライン４４間には第３の段部が形成されている。

第１の段部に内輪３２のピニオンギヤ４１側の端面が当接し、第２の段部に突出部２２ｂのピニオンギヤ４１側の端面が当接するか、隙間を持って対向し、第３の段部にコンパニオンフランジ５０のピニオンギヤ４１側の後述する端面５３が隙間を持って対向する。スプライン４４には、コンパニオンフランジ５０が嵌合され、コンパニオンフランジ５０のピニオンギヤ４１側の後述する端面５３は、突出部２２ｂのピニオンギヤ４１と反対側の端面に当接する。ネジ部４５には、ワッシャ５６が嵌め込まれ、さらにナット５８が螺合されている。ナット５８を締めることにより、内輪２２、３２は、第１の段部およびコンパニオンフランジ５０の後述する端面５３間で挟み込まれる。

コンパニオンフランジ５０は、円筒状で、この円筒状の一端に外径方向へ突出したフランジ部を有する。円筒状の外周には、摺動面５１が形成され、この摺動面５１に後述するオイルシール６０の第１のリップ部６４および第２のリップ部６５が摺接する。摺動面５１のフランジ部側にはスリンガー７０が嵌合固定されている。コンパニオンフランジ５０のピニオンギヤ４１側には、突出部２２ｂに当接する端面５３を有する。コンパニオンフランジ５０のピニオンギヤ４１と反対側の一端には、図略の伝達軸がボルト等で連結され、エンジンからの回転動力が伝達されるようになっている。

オイルシール６０は、外輪２１の第４の嵌合面２１ｂに嵌合固定され、オイルシール６０の内周側の第１のリップ部６４および第２のリップ部６５は、コンパニオンフランジ５０の摺動面５１に摺接している。オイルシール６０は、金属製の芯金６１と、芯金６１に加硫接着されたゴム製のシール本体６２とからなっている。シール本体６２の内周側に第１のリップ部６４および第２のリップ部６５が形成され、シール本体６２のスリンガー７０側の側面に第３のリップ部６３が形成されている。第３のリップ部６３は、スリンガー７０のピニオンギヤ４１側の側面に摺接している。

ディファレンシャルケース１１には、貫通穴１２の上部に開口する第１の給油通路１３が形成され、また貫通穴１２の下部に開口する第２の排油通路１４が形成されている。外輪２１の上部には、第２の給油通路２１ｃが半径方向に貫通して形成され、外輪２１の下部には、第１の排油通路２１ｄが半径方向に貫通し形成されている。第２の給油通路２１ｃの外径側は第１の給油通路１３に開口し、第１の排油通路２１ｄの外径側は第２の排油通路１４に開口している。ディファレンシャルケース１１の内部空間８１は、リングギヤ８０が回転する作動空間でもあり、潤滑油を貯留する貯留空間でもある。リングギヤ８０によって掻き揚げられた潤滑油は、流れＦに示すように、第１の給油通路１３および第２の給油通路２１ｃを経て外輪２１および内輪２２、３２間に導かれ、また流れＧに示すように、直接外輪２１および内輪２２、３２間に導かれる。外輪２１および内輪２２、３２間内で下方へ落下した潤滑油は、流れＲ１に示すように、第１の排油通路２１ｄおよび第２の排油通路１４を経て内部空間８１へ排出され、また流れＲ２に示すように、外輪２１および内輪２２、３２間から直接内部空間８１へ排出される。

次に上述した構成にもとづいて、回転軸装置１０の組付け動作を説明する。

ピニオン軸４０の第１の嵌合面４２に転がり軸受２０の内輪２２、３２を嵌合させ、ピニオン軸４０の第１の段部に内輪３２のピニオンギヤ４１側の端面を当接させるとともにピニオン軸４０の第２の段部に突出部２２ｂのピニオンギヤ４１側の端面が当接するか、隙間を持って対向する。外輪２１の第４の嵌合面２１ｂにオイルシール６０を嵌合固定し、コンパニオンフランジ５０の摺動面５１にスリンガー７０を嵌合固定する。コンパニオンフランジ５０をネジ部４５に嵌め込み、さらにスプライン４４に嵌め込み、第１のリップ部６４および第２のリップ部６５をコンパニオンフランジ５０の摺動面５１に摺動させる。突出部２２ｂのピニオンギヤ４１と反対側の端面にコンパクトフランジ５０のピニオンギヤ４１側の端面５３が当接すると同時に、オイルシール６０の第３のリップ部６３がスリンガー７０の側面に当接する。

続いてネジ部４５にワッシャ５６が嵌め込まれ、ネジ部４５にナット５８が螺合される。ナット５８を締め付けると、内輪２２、３２が、ピニオン軸４０の第１の段部およびコンパニオンフランジ５０のピニオンギヤ４１側の端面５３間で挟み込まれ、コンパニオンフランジ５０の回転が、突出部２２ｂ、内輪２２、内輪３２を介してピニオン軸４０へ伝達可能となる。さらにディファレンシャルケース１１の貫通穴１２に転がり軸受２０の外輪２１を嵌合し、第２の給油通路２１ｃが第１の給油通路１３に対応するよう外輪２１を回し、外輪２１のフランジ部が図略のボルト等を介してディファレンシャルケース１１に固定される。こうしてディファレンシャルケース１１にピニオン軸４０が転がり軸受２０を介して回転可能に軸承される。

次に、ディファレンシャル装置の動作を説明する。エンジンからの回転動力がコンパニオンフランジ５０に伝達されると、突出部２２ｂ、内輪２２、３２に伝達されるとともに、スプライン４４を介してピニオン軸４０に伝達され、さらにピニオンギヤ４１を介してリングギヤ８０が回転する。リングギヤ８０が回転すると、潤滑油が掻き揚げられ、流れＦに示すように、第１の給油通路１３および第２の給油通路２１ｃを経て外輪２１および内輪２２、３２間に導かれ、また流れＧに示すように、直接外輪２１および内輪２２、３２間に導かれる。外輪２１および内輪２２、３２間内で下方へ落下した潤滑油は、流れＲ１に示すように、第１の排油通路２１ｄおよび第２の排油通路１４を経て内部空間８１へ排出され、また流れＲ２に示すように、外輪２１および内輪２２、３２間から直接内部空間８１へ排出される。コンパニオンフランジ５０の回転により、オイルシール６０の第１のリップ部６４および第２のリップ部６４が、コンパニオンフランジ５０の摺動面５１に対して摺動し、オイルシール６０の第３のリップ部６３が、スリンガー７０の側面に対して摺動する。

突出部２２ｂを内輪２２、３２の第１の被嵌合面より内径側へ突出させることにより、コンパニオンフランジ５０の摺動面５１を、内輪２２、３２の第１の被嵌合面よりも内径側に設けることができる。この結果、摺動面５１の外径を従来に比べて小さくすることができ、第１のリップ部６４、第２のリップ部６５の摺動面５１に対する周速を従来に比べて小さくすることができ、摩擦による発熱が小さくなり、オイルスラッジが発生しにくくなり密封性が低下しにくい。また摺動面５１の外径を従来に比べて小さくすることにより、第１のリップ部６４および第２のリップ部６５の摩擦によるトルクロスが小さくなり、自動車の燃費向上に繋がる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

上述した実施形態は、内輪２２と突出部２２ｂを一体に形成した。他の実施形態として、図３に示すように、内輪２２と突出部２２ｅを別体に形成しても良い。この場合、内輪２２に突出部２２ｅが嵌め込まれる凹みが形成され、この凹みは第４の段部２２ｃと第４の被嵌合面２２ｄを有する。第４の段部２２ｃに突出部２２ｅが当接する位置まで第４の被嵌合面２２ｄに突出部２２ｅを圧入嵌合することにより、突出部２２ｅを内輪２２に固定しても良い。あるいは、第４の段部２２ｃに突出部２２ｅが当接する位置まで第４の被嵌合面２２ｄに突出部２２ｅを嵌め込み、図略のボルト等により突出部２２ｅを内輪２２に固定しても良い。さらにあるいは、突出部２２ｅを内輪２２の第４の段部２２ｃおよびコンパニオンフランジ５０のピニオンギヤ４１側の端面５３間で挟み込み、第４の段部２２ｃおよび突出部２２ｅ間の摩擦力で持って、コンパニオンフランジ５０の回転を内輪２２に伝えても良い。

上述した実施形態は、転がり軸受２０として一対のアンギュラ玉軸受を適用した。他の実施形態として、転がり軸受２０として一対の円すいころ軸受を適用しても良い。

１１：ディファレンシャルケース（ハウジング）、２０：転がり軸受、２１：外輪、２２：内輪、２２ｂ：突出部、２４：玉（転動体）、３２：内輪、３４：玉（転動体）、４０：ピニオン軸（回転軸）、５０：コンパニオンフランジ、６０：オイルシール、６４：第１のリップ部（リップ部）、６５：第２のリップ部（リップ部）

Claims

転がり軸受は、リング状の外輪と、この外輪の内周側に配置される内輪と、前記外輪および前記内輪間で転動する転動体とからなり、前記外輪をハウジングに嵌合固定し、前記内輪を前記回転軸に嵌合し、前記回転軸の一端にコンパニオンフランジを固定するとともに前記コンパニオンフランジで前記内輪の軸方向一端を挟み込み、前記外輪の内周にオイルシールを取付け、オイルシールの内周側のリップ部を前記コンパニオンフランジに摺接させた回転軸装置において、
前記内輪より内径側へ突出し、かつ前記コンパニオンフランジで軸方向一端が挟み込まれる突出部を設け、前記コンパニオンフランジのリップ部の摺接する外径を、前記突出部の内径よりも大きく、前記内輪の前記回転軸に嵌合される内径よりも小さくしたことを特徴とする回転軸装置。
前記突出部は、前記内輪に一体形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の回転軸装置。
前記突出部は、前記内輪とは別体のものであり、前記突出部の軸方向他端は、前記内輪で挟み込まれることを特徴とする請求項１に記載の回転軸装置。