JP5939086B2 - Rolling bearing device - Google Patents
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Description
本発明は、予圧条件下で使用される円すいころ軸受、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受を組み込んだ転がり軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a rolling bearing device incorporating a rolling bearing such as a tapered roller bearing or an angular ball bearing used under preload conditions.
従来より、自動車の動力伝達系の途中に設けて、プロペラシャフトの回転を減速すると同時に回転方向を直角に変換するディファレンシャル装置が使用されている。図4は、従来構造のディファレンシャル装置の1例を示しており、ディファレンシャル装置1は、ハウジング2と、デフケース5と、一対の円すいころ軸受13,14と、シム40とを備えている。
Conventionally, a differential device that is provided in the middle of a power transmission system of an automobile and decelerates the rotation of the propeller shaft and simultaneously converts the rotation direction to a right angle has been used. FIG. 4 shows an example of a differential device having a conventional structure, and the differential device 1 includes a
このうちの、デフケース5は、リングギヤ6と、1対のサイドギヤ10、10と、1対のピニオンギヤ9、9とを備え、リングギヤ6とサイドギヤ10、10とは、互いに同心に、且つ、相対回転を自在に配置されている。又、前記サイドギヤ10、10には、それぞれドライブシャフト7、7の端部がスプライン嵌合されている。前記ピニオンギヤ9、9は、互いに対向させた状態でピニオンシャフト8に外嵌され、回転自在に支持されている。そして、これら両ピニオンギヤ9、9をそれぞれ、前記サイドギヤ10、10に噛合させている。
The
この様なデフケース5に取付けられたリングギヤ6は、一対の円すいころ軸受11、12により回転自在に支持されたドライブピニオンシャフト3の端部に設けられたドライブピニオンギヤ4と噛合している。そして、ドライブピニオンギヤ4によりデフケース5が回転すると、このデフケース5の回転駆動力は、ピニオンギヤ9、9を介してサイドギヤ10、10にトルク配分されて、ドライブシャフト7,7を回転駆動させる。
The ring gear 6 attached to such a
上述した様なデフケース5は、一対の円すいころ軸受13、14によって、ハウジング2の内部に回転自在に支持されている。円すいころ軸受13(14)は、デフケース5に外嵌固定される内輪16と、ハウジング2に軸方向に移動可能な状態で内嵌される外輪15と、内輪16と外輪15との間に転動自在に配置される複数の円すいころ17とを備えている。そして、回転時における振動、共振及び異音を防止し、軸受の剛性を確保してアキシャル方向荷重及びラジアル方向荷重を支承しながら前記デフケース5を回転自在に支持する為に、各円すいころ軸受13(14)は、適正な予圧が付与された状態で組み込まれている。尚、回転トルクの低減を目的として、転動体として円すいころの代わりに玉を使用することもできる。
The
上記予圧を付与する方法としては、軸受の外輪15とハウジング2との間にシム40を介装する、所謂定位置予圧が用いられている。しかし、定位置予圧の組立工程では、外輪15及びハウジング2の製造公差に起因して、外輪15とハウジング2との間の隙間にばらつきがあることから、この隙間の測定結果に基づいて、厚さが異なる複数のシムの中から最適なシムを選択する必要がある。この様に、定位置予圧においては、部品点数の増加と組み付け作業の煩雑さとによりコストアップするという問題があった。
As a method for applying the preload, a so-called fixed position preload in which a
また、車両の軽量化による燃費改善を目的として、ハウジング2の材料に軽量なアルミニウム合金を用いる事が多くなっている。これらの軽合金は鉄材と比較して熱膨張係数が大きいため、定位置予圧の場合には、温度変化により予圧が大きく変化する。例えば、ディファレンシャル装置のデフケースを回転自在に支持する軸受の様に、デフケースの両端に軸受を正面組合わせにより配置し、鉄製のデフケースに内輪を嵌合し、アルミニウム合金製のハウジングに外輪を嵌合して予圧を付加する場合、ディフアレンシャル装置の温度上昇に伴う熱膨張量の差により、予圧が抜けてしまう虞がある。
In addition, for the purpose of improving fuel consumption by reducing the weight of the vehicle, a light aluminum alloy is often used as the material of the
この部分の改善の先行技術としては、特許文献1に、シムに代えて、弾発部材である皿ばねを用いて定圧予圧により予圧を付与する構成が記載されている。皿ばねを用いる事により、温度変化に伴うハウジング及びデフケースの軸方向の伸縮は皿ばねにより吸収され、軸受には常におおよそ一定の予圧が付与される。また、軸受の組み付けの際、軸受のはめあいや隙間調整は不要となり、1種類の皿バネを用意するだけでよい。 As a prior art for improving this portion, Patent Document 1 describes a configuration in which a preload is applied by a constant pressure preload using a disc spring which is a resilient member instead of a shim. By using the disc spring, the axial expansion and contraction of the housing and the differential case accompanying the temperature change is absorbed by the disc spring, and an approximately constant preload is always applied to the bearing. Further, when assembling the bearing, fitting of the bearing and adjustment of the gap are unnecessary, and only one type of disc spring needs to be prepared.
しかしながら、ドライブピニオンシャフトからデフケースに駆動力が伝達されると、デフケースがハウジングに対して軸方向に相対的に移動させられるが、想定以上の過度の荷重が作用した場合、剛性が弱い皿ばねが過剰に押しつぶされる事がある。皿ばねの変位量が大きくなり、デフケースが大きく変位すると、ドライブピニオンギアとリングギヤとの噛当たりが悪化して騒音が発生する。 However, when the driving force is transmitted from the drive pinion shaft to the differential case, the differential case is moved relative to the housing in the axial direction. It may be crushed excessively. When the amount of displacement of the disc spring is increased and the differential case is greatly displaced, the contact between the drive pinion gear and the ring gear is deteriorated and noise is generated.
引用文献2には、軸受軌道輪の端面とハウジングとの間をクサビ部材が径方向に移動することにより、軸受に付与する予圧を調整する構造が記載されている。これにより、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができ、転がり軸受装置の機能が長期間維持される。
しかしながら、特許文献2は、クサビ部材が軸受軌道輪の端面縁と線接触した状態で径方向に摺動するため、長期間の使用によってクサビ部材の摺動面に凹みなどの変形、摩耗などが発生すると、円滑な予圧調整が困難となる虞があった。
本発明は、転がり軸受装置の剛性が低下することなく、温度変化等に応じて適正な予圧を長期間に亙って調整可能な転がり軸受装置を提供することを目的とする。
However, in
An object of the present invention is to provide a rolling bearing device capable of adjusting an appropriate preload over a long period of time according to a temperature change or the like without reducing the rigidity of the rolling bearing device.
上記の様な問題を解決する為に、本発明の転がり軸受装置は、ハウジングと、このハウジングに回転自在に支持された回転体と、この回転体の軸方向両端に配置された複数の転がり軸受と、この転がり軸受に予圧を付与する予圧調整機構とを備え、前記転がり軸受は外輪と内輪と複数個の転動体とを有し、前記ハウジングに嵌合された前記外輪の軸方向端面とこの端面に対向する前記ハウジングの肩面との間に前記予圧調整機構を介装している。
特に本発明における転がり軸受に於いては、前記予圧調整機構は、軸方向に対向する一対の円環部材と、これら円環部材の対向する各側面に形成されて周方向に関して深さが変化する複数の傾斜溝と、対向する傾斜溝の間に挟まれて配設された移動体と、この移動体を周方向に所定の間隔で保持する保持板とを備えている。そして、前記保持板及び移動体を前記円環部材に対して相対的に回転させることにより、各円環部材の軸方向距離を任意に変化させて予圧を調整する。
In order to solve the above-described problems, a rolling bearing device of the present invention includes a housing, a rotating body rotatably supported by the housing, and a plurality of rolling bearings disposed at both ends of the rotating body in the axial direction. And a preload adjusting mechanism for applying a preload to the rolling bearing, the rolling bearing having an outer ring, an inner ring and a plurality of rolling elements, and an axial end surface of the outer ring fitted in the housing, and The preload adjusting mechanism is interposed between the housing and the shoulder surface facing the end surface.
Particularly in the rolling bearing according to the present invention, the preload adjusting mechanism is formed on a pair of annular members facing each other in the axial direction, and on each side surface facing these annular members, and the depth changes in the circumferential direction. A plurality of inclined grooves, a moving body disposed between the opposed inclined grooves, and a holding plate for holding the moving body at predetermined intervals in the circumferential direction are provided. Then, by rotating the holding plate and the moving body relative to the annular member, the axial distance of each annular member is arbitrarily changed to adjust the preload.
さらに、前記円環部材には、前記ハウジングに対して前記円環部材が相対回転しない為の切り欠きを設け、前記保持板の外径縁にはギアを介して前記保持板を回転駆動する為の歯面を設けている。
さらに、前記回転体が、ディファレンシャル装置を構成するデフケースである。
Further, the annular member is provided with a cutout for preventing the annular member from rotating relative to the housing, and the holding plate is driven to rotate via a gear at the outer diameter edge of the holding plate. The tooth surface is provided.
Further, the rotating body is a differential case constituting a differential device.
本発明によれば、転がり軸受装置の剛性が低下することなく、温度変化等に応じて適正な予圧を長期間に亙って調整可能な転がり軸受装置を提供することができる。
即ち、本発明の転がり軸受装置においては、温度変化によりハウジングが膨張又は収縮するなどして転がり軸受の予圧が変化した場合、予圧調整機構を構成する保持板を周方向に回転させる。この保持板に保持されて2枚の円環部材の間に狭持された移動体は周方向に変位するが、移動体が円環部材に形成された周方向に傾斜を持つ傾斜溝内を移動することにより、両円環部材の軸方向距離が変化する。これにより、温度変化等による予圧の変動をキャンセルして、常に最適の予圧を転がり軸受に付与することができる。
さらに、傾斜溝の径方向断面は、移動体である玉とほぼ同じ曲率を有する円弧形状としており、これにより、円環部材の変形及び摩耗を防止すると共に、予圧調整機構の剛性を確保している。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rolling bearing apparatus which can adjust an appropriate preload over a long period of time according to a temperature change etc. can be provided, without the rigidity of a rolling bearing apparatus falling.
That is, in the rolling bearing device of the present invention, when the preload of the rolling bearing changes due to expansion or contraction of the housing due to temperature change, the holding plate constituting the preload adjusting mechanism is rotated in the circumferential direction. The moving body held by the holding plate and sandwiched between the two annular members displaces in the circumferential direction. However, the moving body moves in the inclined groove formed in the annular member and having an inclination in the circumferential direction. By moving, the axial distance of both annular members changes. Thereby, the fluctuation | variation of the preload by a temperature change etc. can be canceled and the optimal preload can always be provided to a rolling bearing.
Furthermore, the radial cross section of the inclined groove has an arc shape having substantially the same curvature as the ball as the moving body, thereby preventing deformation and wear of the annular member and ensuring the rigidity of the preload adjusting mechanism. Yes.
図1〜3は、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、本例の特徴は、転がり軸受に予圧を付与する予圧調整機構20の構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図4に示した従来構造の1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
1 to 3 show an example of an embodiment of the present invention. The feature of this example is that the structure of the
図1に示す様に、デフケース5は、円すいころ軸受13(14)によって、ハウジング2に対して回転自在に支持されている。円すいころ軸受13(14)は、デフケース5に外嵌固定される内輪16と、ハウジング2に軸方向に移動可能な状態で内嵌される外輪15と、内輪16と外輪15との間に転動自在に配置される複数の円すいころ17と、これら円すいころ17を円周方向等間隔に保持する保持器18とを備えている。円すいころ軸受13(14)に予圧を付与する為に、予圧調整機構20は、ハウジング2の肩面19と、前記外輪15の軸方向端面との間に介装されている。
As shown in FIG. 1, the
前記ハウジング2の内部に前記デフケース5と前記各円すいころ軸受13(14)とを組み込んだ状態において、前記予圧調整機構20は、軸方向に対向する一対の円環部材21、22を備え、一方の円環部材21を前記肩部19に当接し、他方の円環部材22を外輪15の端面に当接させている。さらに、これら円環部材21、22の対向する各側面には、周方向に関して深さが変化する複数の傾斜溝25、25が対向して形成されており、この傾斜溝25、25の間には移動体である複数の玉23が、円環部材21と円環部材22とに挟持された状態で配設されている。傾斜溝25の径方向断面は円弧形状であり、この円弧の曲率は移動体である前記玉23の曲率と略同一とすることで、玉23と傾斜溝25とは径方向に於いて全面が当接している。また、対向する両傾斜溝25、25の間隔は、周方向に関して距離が変化する様に設定されており、図3に示す様に、記号tの方向に向かうに従い両傾斜溝25、25の間隔は直線状に狭くなっている。前記玉23は、これら傾斜溝25、25の間を周方向に沿って移動可能である。
In the state in which the
また、前記予圧調整機構20は、前記玉23を周方向に所定の間隔で保持する保持板24を備えている。この保持板24は、全体が円環状に形成され、周方向の複数箇所には前記玉23を保持する為の複数のポケット27が設けられており、前記両円環部材21、22の間に同心に配設されている。さらに、保持板24の外径縁には、ウォームギア機構を構成するウォームホイール30が形成されており、このウォームホイール30を周方向に移動させることにより保持板24が回転し、保持板24に保持された玉23は周方向に移動する。
The
予圧調整機構20の動作に関して説明する。図1に示す様に、予圧調整機構20は、前記ハウジング2の肩面19と、前記外輪15の軸方向端面との間に軸方向に狭持された状態で配設される。前記円環部材21、22の外径側部分の複数箇所には切り欠き26が形成されており、これら切り欠き26を図示しないハウジング2に設けられた突起に嵌合させることで、前記円環部材21、22はハウジング2に対して相対回転しない。一方、前記ウォームホイール30に対向するハウジング2の内側部分には、ウォームギア機構を形成するウォーム31が前記ウォームホイール30と噛み合った状態で設けられており、図示しない駆動手段によりウォーム31は回転する。
The operation of the
ウォーム31が回転すると、保持板24がハウジング2に対して相対回転し、保持板24に保持された玉23も周方向に移動する。円環部材21、22はハウジングに対しては相対回転しないので、玉23は円環部材21、22に形成された傾斜溝25内を円周方向に沿って移動することで、円環部材21と円環部材22との軸方向距離が変化する。この両円環部材21、22の軸方向変位によって、予圧調整機構20は、円すいころ軸受13(14)に対して所定の予圧を付与する。
When the
自動車の使用時に於いて、ディファレンシャル装置の温度が上昇してアルミニウム合金製のハウジング2が熱膨張した場合、図3に示す様に、記号tの方向に保持板24(玉23)を回転させることで、両円環部材21、22の軸方向距離が大きくなるので、円すいころ軸受13の予圧が過小になることを防止している。一方、温度が低下した場合には、記号tとは逆の方向に保持板24(玉23)を回転させることで、予圧が過大になることを防止している。この様に、転がり軸受装置の温度変化に応じて、適切な予圧を転がり軸受に付与することができる。
When the temperature of the differential device rises and the
以上の構成により、転がり軸受装置の剛性が低下することなく、温度変化等に応じて適正な予圧を長期間に亙って調整可能な転がり軸受装置を提供することができる。
即ち、本発明の転がり軸受装置においては、温度変化によりハウジング2が膨張又は収縮するなどして転がり軸受13(14)の予圧が変化した場合、予圧調整機構20を構成する保持板24を周方向に回転させる。この保持板24に保持されて2枚の円環部材21、22の間に狭持された移動体である玉23は周方向に変位するが、玉23が円環部材に形成された周方向に傾斜を持つ傾斜溝25内を移動することにより、両円環部材21、22の軸方向距離が変化する。これにより、温度変化等による予圧の変動をキャンセルして、常に最適の予圧を転がり軸受13(14)に付与することができる。
With the above configuration, it is possible to provide a rolling bearing device capable of adjusting an appropriate preload over a long period of time according to a temperature change or the like without reducing the rigidity of the rolling bearing device.
That is, in the rolling bearing device of the present invention, when the preload of the rolling bearing 13 (14) changes due to expansion or contraction of the
また、傾斜溝25の径方向断面は、移動体である玉23とほぼ同じ曲率を有する円弧形状としており、これにより、円環部材21、22の変形及び摩耗を防止すると共に、予圧調整機構20の剛性を確保している。円環部材21、22は円環状の平板形状であり、その側面の全てが肩面19及び外輪15と面接触しているので、剛性が高く、大きなアキシャル方向の荷重を支承することができる。
In addition, the radial cross section of the
更に、保持板24(玉23)の回転駆動にはウォームギア機構が用いられており、大きな減速比により十分な駆動力を得ている。また、転がり軸受に作用するアキシャル荷重の反力により、保持板24(玉23)が回転させられて予圧が変化することを防止している。また、予圧調整機構20の円環部材21、22は、肩面19及び外輪15とは摺動しないので、肩面19及び外輪15が摩耗して円滑な予圧調整が困難になることを防止している。
Further, a worm gear mechanism is used for rotationally driving the holding plate 24 (ball 23), and a sufficient driving force is obtained with a large reduction ratio. Further, the preload is prevented from changing due to the holding plate 24 (ball 23) being rotated by the reaction force of the axial load acting on the rolling bearing. Further, since the
予圧調整機構20は、デフケース5の軸方向両側にそれぞれ設けられている事が好ましいが、いずれか一方のみに設ける事もできる。
又、移動体として玉23が予圧調整機構20に組み込まれた構成について述べたが、本発明に係わる移動体はこれに限定されるものでは無く、ころ、くさび等の各種部材を使用する事ができる。さらに、本発明に係わる転がり軸受は円すいころ軸受に限定されるものでは無く、単列のアンギュラ玉軸受、タンデム型アンギュラ玉軸受等の予圧条件下で使用される各種転がり軸受を使用する事ができる。
The
Further, the configuration in which the
本発明は、自動車のディファレンシャル装置、特にデフケースを回転自在に支承する転がり軸受装置に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an automobile differential device, particularly a rolling bearing device that rotatably supports a differential case.
1 ディファレンシャル装置
2 ハウジング
3 ドライブピニオンシャフト
4 ドライブピニオンギヤ
5 デフケース
6 リングギヤ
7 ドライブシャフト
8 ピニオンシャフト
9 ピニオンギヤ
10 サイドギヤ
11、12 円すいころ軸受
13、14 円すいころ軸受
15 外輪
16 内輪
17 円すいころ
18 保持器
19 肩面
20 予圧調整機構
21、22 円環部材
23 玉
24 保持板
25 傾斜溝
26 切欠き
27 ポケット
30 ウォームホイール
31 ウォーム
40 シム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記予圧調整機構は、軸方向に対向する一対の円環部材と、これら円環部材の対向する各側面に形成されて周方向に関して深さが変化する複数の傾斜溝と、対向する傾斜溝の間に挟まれて配設された移動体と、この移動体を周方向に所定の間隔で保持する保持板とを備えており、
前記保持板及び移動体を前記円環部材に対して相対的に回転させることにより、各円環部材の軸方向距離を任意に変化させて予圧を調整することを特徴とする転がり軸受装置。 A housing, a rotating body rotatably supported by the housing, a plurality of rolling bearings disposed at both axial ends of the rotating body, and a preload adjusting mechanism for applying a preload to the rolling bearing, The bearing includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements, and the preload adjusting mechanism is interposed between an axial end surface of the outer ring fitted to the housing and a shoulder surface of the housing facing the end surface. In the mounted rolling bearing device,
The preload adjusting mechanism includes a pair of annular members opposed to each other in the axial direction, a plurality of inclined grooves formed on respective opposed side surfaces of the annular members and changing in depth with respect to the circumferential direction, and opposed inclined grooves. A moving body disposed between the holding body and a holding plate for holding the moving body in the circumferential direction at a predetermined interval;
A rolling bearing device characterized by adjusting a preload by arbitrarily changing an axial distance of each annular member by rotating the holding plate and the moving body relative to the annular member.
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