JPH11210765A - デファレンシャルギヤのピニオン軸支持用円すいころ軸受 - Google Patents

デファレンシャルギヤのピニオン軸支持用円すいころ軸受

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JPH11210765A
JPH11210765A JP10012731A JP1273198A JPH11210765A JP H11210765 A JPH11210765 A JP H11210765A JP 10012731 A JP10012731 A JP 10012731A JP 1273198 A JP1273198 A JP 1273198A JP H11210765 A JPH11210765 A JP H11210765A
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roller bearing
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転トルクの低減 【解決手段】 外輪1の軌道面1aが軸受中心軸Xとな
す角度(接触角α)を21〜25度とし、円すいころ3
の軸線と直交しかつ円すいころ3の直径が平均径(D
A)となる位置を通る断面Pにおける、円すいころ3の
平均径(DA)と、内輪2の内径面と外輪1の外径面と
の間の間隔(W)との比(肉厚比PR=DA/W×10
0)を40%〜51%とし、γ=(Z・DA)/(π・
PCD)(Z:円すいころ3の本数、DA:円すいころ
3の平均径、PCD:円すいころ3のピッチ円直径)で
表されるころ係数(γ)を0.86〜0.94とし、円
すいころ3の長さ(L)と平均径(DA)との比(=L
/DA)を1.20〜2.25に設定してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のデファレ
ンシャルにおいて、減速小歯車のピニオン軸をケーシン
グに対して回転自在に支持する円すいころ軸受に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば前部機関後輪駆動の自動車では、
エンジン、クラッチ、トランスミッションが車体前部
に、デファレンシャル、駆動車軸が車体後部に集中して
いるため、この間の動力伝達にプロペラシャフトを用い
ている。エンジンの回転動力はトランスミッション(変
速機)で減速されてプロペラシャフトに伝達され、プロ
ペラシャフトを介してデファレンシャル(終減速装置)
に入力される。
【0003】デファレンシャル(終減速装置)は減速歯
車装置と差動装置から構成される。減速歯車装置は回転
速度の減速と駆動力の増大、特にエンジン縦置き車輌で
は駆動力の伝達方向を直角方向に変えて駆動輪車軸に伝
達し、差動装置は左右の駆動輪に回転速度差が生じたと
き、両輪を差動させて車輪のスリップを防止する機能を
有する。
【0004】図4は、上記のようなデファレンシャルに
おける減速歯車装置の一例を示している。ケーシング
(デフケース)11の前端部内周面にピニオン軸12が
挿通され、一対の円すいころ軸受13によって回転自在
に支持されている。ピニオン軸12の前端部には図示さ
れていないプロペラシャフトが連結され、後端部には減
速大歯車14と歯合する減速小歯車12aが固定または
一体に設けられている。プロペラシャフトの回転動力は
ピニオン軸12に入力され、ピニオン軸12の減速小歯
車12aを介して減速大歯車14に減速伝達される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】自動車の低燃費化を実
現するためには、動力伝達系の動力伝達ロスを低減する
ことが不可欠であり、そのための手段として、動力伝達
系における軸受部の摩擦トルクを低減することが考えら
れる。その場合、デファレンシャルギヤのピニオン軸支
持用軸受(13)の摩擦トルクを低減することが有効で
ある。
【0006】本発明は、自動車の低燃費化を達成するた
めに、デファレンシャルギヤのピニオン軸支持用軸受の
トルク低減を図ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、 外輪の軌道面が軸受中心軸となす角度(接触角α)を
21〜25度とし、 円すいころの軸線と直交しかつ円すいころの直径が平
均径(DA)となる位置を通る断面における、円すいこ
ろの平均径(DA)と、内輪の内径面と外輪の外径面と
の間の間隔(W)との比(肉厚比PR=DA/W×10
0)を40%〜51%とし、 γ=(Z・DA)/(π・PCD)(Z:円すいころ
の本数、DA:円すいころの平均径、PCD:円すいこ
ろのピッチ円直径)で表されるころ係数(γ)を0.8
6〜0.94とし、 円すいころの長さ(L)と平均径(DA)との比
(=L/DA)を1.20〜2.25に設定した。
【0008】一般に、円すいころ軸受の回転トルク
(M)は、主に、円すいころの転動面と内・外輪の軌道
面との転がり摩擦トルク(MR)と、円すいころの大端
面と内輪の大鍔面との滑り摩擦トルク(MS)で構成さ
れる。図3に示すように、滑り摩擦トルク(MS)は回
転数の増大に伴って減少し、転がり摩擦トルク(MR)
は回転数の増大に伴って増大するので、回転トルク
(M)はある一定の回転数N0までは、回転数の増大に
伴って減少傾向を示すが、回転数N0を超えると、回転
数の増大に伴って増大する。従来、円すいころの大端面
と内輪の大鍔面の面粗さを小さくして回転トルク(M)
の低減を図っているが、それによって低減できるのは滑
り摩擦トルク(MS)であり、中高速回転域で大部分を
占める転がり摩擦トルク(MR)を低減することはでき
ない。
【0009】接触角α、肉厚比PR、ころ係数γ、比
(L/DA)を上記のような値に設定することにより、
転がり摩擦トルク(MR)を低減し、特に中高速回転域
における回転トルク(M)を効果的に低減することがで
きる。
【0010】さらに、滑り摩擦トルク(MS)の低減を
図るため、円すいころの大端面の粗さ(Rr)と、これ
を接触案内する内輪の大鍔面の粗さ(Rb)との平均粗
さ(R){R=(Rr2 +Rb2 1/2 }を0.14μ
mRa以下にすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0012】図1に示す円すいころ軸受は、図4に示す
ようなデファレンシャルの減速歯車装置において、ピニ
オン軸12をケーシング11に対して回転自在に支持す
るもので、円すい状の軌道面1aを有する外輪1と、円
すい状の軌道面2aを有し、この軌道面2aの小径側に
小鍔面2b、大径側に大鍔面2cを有する内輪2と、外
輪1の軌道面1aと内輪2の軌道面2aとの間に転動自
在に配された複数の円すいころ3と、円すいころ3を円
周所定間隔に保持する保持器4とで構成される。軌道面
1a、軌道面2a、および円すいころ3の円すいの頂点
は軸受中心軸X上の一点Oに一致するように設計されて
おり、軸受回転時、円すいころ3は軌道面1aおよび軌
道面2aから受ける合成力によって内輪2の大鍔面2c
に押し付けられ、その大端面3aを大鍔面2cによって
接触案内されながら軌道面上を転がり運動する。軸受回
転時、円すいころ3の小端面3bと内輪2の小鍔面2b
とは接触せず、両者の間には僅かな隙間が存在する。
【0013】この実施形態では、外輪1の軌道面1aの
接触角αを22.5度、肉厚比PR(=DA/W×10
0)を46%、ころ係数γ{=(Z・DA)/(π・P
CD)}を0.88、比(L/DA)を1.81に設定
してある。また、円すいころ3の大端面3aの粗さ(R
r)と内輪2の大鍔面2cの粗さ(Rb)との平均粗さ
(R)を0.14μmRa以下にしてある。
【0014】図1(b)に示すように、接触角αは、外
輪1の軌道面1aが軸受中心軸Xとなす角度である。肉
厚比PRは、円すいころ3の軸線と直交しかつ円すいこ
ろ3の直径が平均径DAとなる位置を通る断面Pにおけ
る、円すいころ3の平均径DAと、内輪2の内径面と外
輪1の外径面との間の間隔Wとの比である。円すいころ
3の平均径DAは、大端面3aの直径をDW、小端面3
bの直径をDW2として、DA=(DW+DW2)/2
で算出される。大端面3aの端面Rの曲率半径をRBA
S、円すいころ3の転動面の円錐角をβ、長さをLとす
ると、DW=2・RBAS・tan(β/2)、DW2
=2(RBAS−L)・tan(β/2)である。
【0015】図2は、上記構成の円すいころ軸受(実施
形態品)と、接触角α=20度、肉厚比PR=38%、
ころ係数γ=0.85、比(L/DA)=2.38に設
定した円すいころ軸受(比較品)について、スラスト荷
重Fa=1000kgfの荷重条件下で回転トルク
(M)を測定した結果を示している。同図に示すよう
に、実施形態品は比較品に比べ、中高速回転域において
優れた低トルク性を示した。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、円すいころ軸受の中高
速回転域における回転トルクを低減して、デファレンシ
ャルギヤの動力伝達ロスを低減し、自動車の低燃費化を
図ることができる。また、接触角αを21〜25度の範
囲内に設定しているので、比較品に比べ、軸受剛性が高
く、長寿命化が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の円すいころ軸受を示す断面図であ
る。
【図2】回転数と回転トルクとの関係を示す図である。
【図3】回転数と回転トルクとの関係を示す図である。
【図4】デファレンシャルの減速歯車装置の一例を示す
断面図である。
【符号の説明】
1 外輪 1a 軌道面 2 内輪 2a 軌道面 2c 大鍔面 3 円すいころ P 断面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前端部にプロペラシャフトが連結され、
    後端部に減速大歯車と歯合する減速小歯車が設けられた
    ピニオン軸を、ケーシングに対して回転自在に支持する
    デファレンシャルギヤのピニオン軸支持用円すいころ軸
    受において、 外輪の軌道面が軸受中心軸となす角度(接触角α)が2
    1〜25度であり、 円すいころの軸線と直交しかつ円すいころの直径が平均
    径(DA)となる位置を通る断面における、円すいころ
    の平均径(DA)と、内輪の内径面と外輪の外径面との
    間の間隔(W)との比(肉厚比PR=DA/W×10
    0)が40%〜51%であり、 γ=(Z・DA)/(π・PCD)(Z:円すいころの
    本数、DA:円すいころの平均径、PCD:円すいころ
    のピッチ円直径)で表されるころ係数(γ)が0.86
    〜0.94であり、 円すいころの長さ(L)と平均径(DA)との比(=L
    /DA)が1.20〜2.25であることを特徴とする
    デファレンシャルギヤのピニオン軸支持用円すいころ軸
    受。
  2. 【請求項2】 円すいころの大端面の粗さ(Rr)と、
    これを接触案内する内輪の大鍔面の粗さ(Rb)との平
    均粗さ(R){R=(Rr2 +Rb2 1/2}が0.1
    4μmRa以下であることを特徴とする請求項1記載の
    デファレンシャルギヤのピニオン軸支持用円すいころ軸
    受。
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