JP2007092860A - 複列アンギュラ玉軸受および車両用ピニオン軸支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪と外輪の間における潤滑液体の流出側の開口付近で潤滑液体の逆流が発生しなくて回転トルクが小さく、かつ、寿命が長い複列アンギュラ玉軸受、および、この複列アンギュラ玉軸受を備えた車両用ピニオン軸支持装置を提供すること。
【解決手段】外輪２４と内輪２８との間に、第１保持器４７を配置すると共に、第１保持器４７よりも潤滑油の流れの下流側に第２保持器４８を配置する。上記第２保持器４８における潤滑油の出口側の第２環状部５５の形状を、径方向の外方に延在する形状にする。このようにして、上記第２環状部５５を通過する潤滑油の流れを高速にして、第２保持器４８よりも下流側にある潤滑油が逆流することを防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複列アンギュラ玉軸受に関する。また、本発明は、デンファレンシャルギヤ装置、トランスアクスル装置およびトランスファ装置等の車両用ピニオン軸支持装置に関する。

従来、デファレンシャルギヤ装置のピニオン軸支持用の軸受としては、特開２００３−３１４５４１号公報（特許文献１）に記載されている複列アンギュラ玉軸受がある。

この複列アンギュラ玉軸受は、内輪の外周面に形成された第１および第２軌道溝と、外輪の内周面に形成された第１および第２軌道溝との間に、第１または第２保持器に保持された２列の玉が配置されている。この複列アンギュラ玉軸受は、上記内輪と上記外輪との間において、潤滑油が第１保持器側から第２保持器側に向けて流れるようになっている。

上記従来の複列アンギュラ玉軸受は、上記内輪および外輪の上記第１軌道溝と玉とのラジアル隙間と、上記内輪および外輪の上記第２軌道溝と玉とのラジアル隙間とを異なる値に設定することによって、上記第１および第２軌道溝の荷重の負担割合を適切に調整して、内外輪および玉の寿命を延ばすようにしている。

しかしながら、上記従来の複列アンギュラ玉軸受では、第１保持器よりも潤滑油の下流側に位置する第２保持器と外輪との間の隙間が、潤滑油が自由に行ききできる大きさになっているので、上記玉および保持器が回転することに起因して潤滑油の捲き込み（潤滑油の乱流）が起こって、一度軸受から流出した潤滑油が内輪と外輪の間における潤滑油の出口側の開口付近に停滞したり、内輪と外輪との間に戻ったりして潤滑油の攪拌抵抗が大きくなって、軸受の回転トルクが大きいという問題がある。また、一度軸受外に流出した潤滑油が内輪と外輪との間に逆流して、内輪と外輪との間の潤滑油の量が大きくなって、潤滑油に含まれている摩耗粉等の異物の噛み込みが起こって、軸受の寿命が短いという問題がある。
特開２００３−３１４５４１号公報（第２図）

そこで、本発明の課題は、内輪と外輪の間における潤滑液体の流出側の開口付近で潤滑液体の逆流が発生しなくて回転トルクが小さく、かつ、寿命が長い複列アンギュラ玉軸受、および、この複列アンギュラ玉軸受を備えた車両用ピニオン軸支持装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の複列アンギュラ玉軸受は、
第１軌道溝と第２軌道溝とを有する内輪と、
第１軌道溝と第２軌道溝とを有する外輪と、
上記内輪および上記外輪の上記第１軌道溝の間に配置された第１の玉および上記内輪および上記外輪の上記第２軌道溝の間に配置された第２の玉と、
上記第１の玉を保持する第１保持器および上記第２の玉を保持する第２保持器と
を備え、
上記内輪と上記外輪との間において潤滑液体が上記第１保持器側から上記第２保持器側に向けて流れ、
上記第２保持器における上記潤滑液体の下流側の端部には、上記第２保持器の下流側に位置する上記潤滑液体が上流側に逆流することを防止する潤滑液体捲き込み防止部が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、上記第２保持器における上記潤滑液体の下流側の端部に、上記第２保持器よりも下流側にある潤滑液体（例えば、潤滑油や洗浄液）が上流側に逆流することを防止する潤滑液体捲き込み防止部が設けられているので、上記第２保持器よりも下流側にある潤滑液体が上流側に逆流することを防止できる。したがって、軸受の攪拌抵抗を格段に低減できて、軸受の回転トルクを格段に低減でき、この発明の複列アンギュラ玉軸受を備える自動車等の燃費を低減できる。

例えば、潤滑液体捲き込み防止部を、上記第２保持器における上記潤滑液体の下流側の端部に設けられると共に、上記外輪または上記外輪が固定されているハウジング等の部材の方に延びる突出部でもって構成し、この突出部と、上記外輪または上記ハウジング等の部材との隙間をしぼるようにした場合、上記隙間を通過する潤滑液体の流速を速くすることができて、上記第２保持器の下流側の潤滑液体の流れを整流できる。したがって、この場合、上記第２保持器の下流側に位置する上記潤滑液体が上流側に逆流することを確実に防止することができる。

また、本発明によれば、上記第２保持器における上記潤滑液体の下流側の端部に、潤滑液体捲き込み防止部が設けられているので、上記内輪と上記外輪との間の空間に浸入する潤滑液体の量を低減できる。したがって、上記内輪と上記外輪との間に潤滑液体と共に流入する異物の量を低減できて、異物の噛み込みを抑制でき、軸受の寿命を長くすることができる。

また、一実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、上記外輪の上記第１軌道溝の内径は上記外輪の上記第２軌道溝の内径よりも小さくなっている。

尚、この明細書では、外輪の軌道溝の最大内径を外輪の軌道溝の内径とし、内輪の軌道溝の最小外径を内輪の軌道溝の外径とする。

上記実施形態によれば、潤滑液体の入口側の上記外輪の第１軌道溝の内径が、上記第２軌道溝の内径よりも小さくなっているので、潤滑液体が外輪の内周面に沿って潤滑液体の流出側に移動するポンプ効果を大きくすることができる。したがって、内輪と外輪との間に存在する潤滑液体を効率的に排出することができるので、攪拌抵抗を更に小さくできると共に、内輪と外輪との間に存在する異物の量を更に低減することができる。

また、本発明の車両用ピニオン軸支持装置は、
ケースと、
上記ケース内に設けられると共に、リングギヤを含む差動機構と、
上記差動機構の上記リングギヤと噛み合うピニオンギヤを有するピニオン軸と、
上記ピニオン軸を回転自在に支持する請求項１または２に記載の複列アンギュラ玉軸受と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記発明の複列アンギュラ玉軸受を備えているので、この発明の車両用ピニオン軸支持装置を備える自動車等の燃費を低減できると共に、上記ピニオン軸を支持する軸受の寿命を長くすることができる。

本発明の複列アンギュラ玉軸受によれば、第１保持器よりも潤滑液体の流出側に位置する第２保持器が、第２保持器の下流側にある上記潤滑液体が逆流することを防止する潤滑液体捲き込み防止部を有しているので、内輪と外輪との間の潤滑液体の下流側の開口付近の潤滑液体の流れを整流できる。したがって、攪拌抵抗を格段に低減できて、回転トルクを格段に低減でき、この発明の複列アンギュラ玉軸受を備える自動車等の燃費を低減できる。

また、本発明によれば、上記第２保持器が、この第２保持器よりも下流側にある上記潤滑液体が逆流することを防止する潤滑液体捲き込み防止部を有しているので、上記内輪と上記外輪との間に潤滑液体と共に流入する異物の量を低減できて、異物の噛み込みを抑制でき、軸受の寿命を長くすることができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受を備える本発明の一実施形態のデファレンシャルギヤ装置の断面図である。

このデファレンシャルギヤ装置は、ピニオン軸１と、差動機構３と、ピニオン軸１の差動機構３側の外周に配置されているこの発明の第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受（以下、第１の複列アンギュラ玉軸受という）５と、ピニオン軸１の差動機構３側と反対側の外周に配置されているこの発明の第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受（以下、第２の複列アンギュラ玉軸受という）６と、ピニオン軸１、差動機構３、および、第１、第２の複列アンギュラ玉軸受５,６を収容しているケース８とを備える。

上記ピニオン軸１の差動機構３側の一端部には、ピニオンギヤ２が形成されており、このピニオンギヤ２は、差動機構３のリングギヤ１１と噛合している。一方、上記ピニオン軸１の他端部には、フランジ継手１２が配置され、図示しないドライブシャフトを連結できるようになっている。

上記ケース８は、デファレンシャルギヤ装置の内部領域を画定する本体部２６と、本体部２６の内周面に連なると共に、本体部２６の内部空間に配置される内側部としての略筒状の環状部２７とを備える。

上記第１の複列アンギュラ玉軸受５は、内輪２８、外輪２４および複数の玉３０を備え、第２の複列アンギュラ玉軸受６は、内輪２９、外輪２５および複数の玉３１を備える。図１に示すように、上記玉３０は、外輪２４の内周面と内輪２８の外周面との間に、内輪２８の軸方向に２列に配置されており、玉３１は、外輪２５の内周面と内輪２９の外周面との間に、内輪２９の軸方向に２列配置されている。

上記第１の複列アンギュラ玉軸受５の内輪２８の内周面はピニオン軸１の外周面に嵌合固定されている一方、外輪２４の外周面は、環状部２７の内周面に嵌合固定されている。また、上記第２の複列アンギュラ玉軸受６の内輪２９の内周面はピニオン軸１に嵌合固定されている一方、外輪２５の外周面は本体部２６の内周面に嵌合固定されている。上記第１および第２の複列アンギュラ玉軸受５,６は、ピニオン軸１を、所定位置に回転自在に支持している。

上記構成において、このデファレンシャルギヤ装置は、上記ドライブシャフトの動力を、ピニオン軸１を介して差動機構３に伝達して、差動機構３を駆動させるようになっている。そして、上記差動機構３の両側の側方に配置される継手の夫々に連結されている２つの車輪軸（図示せず）の回転速度差を適宜調整するようになっている。

また、このデファレンシャルギヤ装置は、運転停止時において、レベルＬにて貯留されている潤滑液体としての潤滑油を、運転時にリングギヤ１１の回転に伴って跳ね上げて、ケース８内の潤滑油潤滑路３７を介して、図１に矢印ａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅの順に循環させて、ピニオンギヤ２、差動機構３のリングギヤ１１、差動機構３のサイドギヤ（図示せず）、第１の複列アンギュラ玉軸受５および第２の複列アンギュラ玉軸受６を通過するように循環させて、運転時に、上記複数のギヤ、および、第１、第２の複列アンギュラ玉軸受５,６の焼付を防止するようにしている。

図２は、上記第１の複列アンギュラ玉軸受５の潤滑油面Ｌよりも上方の部分の断面図である。尚、図２において、矢印ｄは、図１にｄで示した矢印であり、潤滑油が流入する方向を示す矢印である。また、説明しないが、第２の複列アンギュラ玉軸受６も、第１の複列アンギュラ玉軸受５と同じ構造を有しているものとする。

図２に示すように、上記第１の複列アンギュラ玉軸受５の外輪２４は、内周面に２列の軌道溝を有し、内輪２８は、外周面における外輪２４の軌道溝に略対向する位置に、２列の軌道溝を有している。

また、上記複数の玉３０は、外輪２４の内周面における潤滑油が流入する側の第１軌道溝と、内輪２８の外周面における潤滑油が流入する側の第１軌道溝との間に、配置された第１の玉４５と、外輪２４の他方の第２軌道溝と、内輪２８の他方の第２軌道溝との間に配置された第２の玉４６とから成る。

上記第１の玉４５は、第１保持器４７に保持されており、第２の玉４６は、第２保持器４８に保持されている。詳しくは、第１保持器４７は、第１環状部５０と、第２環状部５１と、第１環状部５０と第２環状部５１との間を周方向の所定の間隔毎に連結する複数の柱部５２とを有し、第２保持器４８は、第１環状部５４と、第２環状部５５と、第１環状部５４と第２環状部５５との間を周方向の所定の間隔毎に連結する複数の柱部５６とを有する。上記第１の玉４５は、周方向に隣接する柱部５２の間に形成されるポケットに収容されており、第２の玉４６は、周方向に隣接する柱部５６の間に形成されるポケットに収容されている。

図２に示すように、外輪２４の潤滑油の流入側の第１軌道溝の内径は、外輪２４の第２軌道溝の内径よりも小さくなっており、内輪２８の潤滑油の流入側の第１軌道溝の外径は、内輪２８の他方の第２軌道溝の外径よりも小さくなっている。

また、図２に示すように、第２保持器４８の潤滑油の出口側に位置する第２環状部５５は、径方向の外方に延びており、ケース８の環状部２７との間の隙間を狭める形状になっている。このことから、ρｖＳ＝一定（ρは潤滑油の密度、ｖは潤滑油の流速、Ｓは潤滑油の流れ方向と垂直方向の断面積）で表される連続の方程式により、第２環状部５５と環状部２７との間を通り過ぎる際の潤滑油の流速を速くすることができるので、第２環状部５５付近で潤滑油が停滞することを防止できて、第２環状部５５付近で、潤滑油の停滞や逆流が発生することを防止できる。上記径方向の外方に延びる形状である第２環状部５５は、潤滑液体捲き込み防止部になっている。

上記第1実施形態の複列アンギュラ玉軸受によれば、第２保持器４８が、潤滑油の出口側の軸方向の外方の端部に、この端部を通過する潤滑油の流れを高速にすると共に、第２保持器４８よりも下流側にある潤滑油が逆流することを防止する機能を有する第２環状部５５を有しているので、第２保持器５５の上記端部を通過する潤滑油の流速を高速にすることができて、内外輪２４,２８の間における潤滑油の出口側の開口付近において、潤滑油の流れを整流できて潤滑油の流れを円滑にすることができる。したがって、一旦軸受外に流出して再度軸受内に逆流する潤滑油の流れを格段に低減できるので、軸受の攪拌抵抗を格段に低減できて、回転トルクを格段に低減できる。したがって、この発明の複列アンギュラ玉軸受を備える自動車等の燃費を低減できる。

また、上記第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受によれば、第２保持器４８が、潤滑油の出口側の軸方向の外方に、潤滑液体捲き込み防止部を有しているので、第２保持器４８よりも下流側に潤滑油が逆流する事がなくなるので、内輪２８と外輪２４との間に潤滑油と共に流入する異物の量を低減できて、異物の噛み込みを抑制でき、軸受の寿命を長くすることができる。

また、上記第１実施形態のアンギュラ玉軸受によれば、外輪２４の潤滑油の流入側の第１軌道溝の内径が、外輪２４の第２軌道溝の内径よりも小さくなっているので、潤滑油が外輪２４の内周面に沿って移動して潤滑油の流出側に移動するポンプ効果を大きくすることができる。したがって、内輪２８と外輪２４との間に存在する潤滑油を効率的に排出できるので、回転トルクを更に小さくできると共に、内輪と外輪との間に存在する異物の量を更に低減することができる。

また、上記実施形態のデファレンシャルギヤ装置によれば、第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受を備えているので、この実施形態の車両用ピニオン軸支持装置を備える自動車等の燃費を低減できると共に、ピニオン軸１を支持する軸受の寿命を長くすることができる。

尚、上記第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受では、潤滑液体捲き込み防止部である第２環状部５５が略径方向の外方に真っ直ぐ延び、軸方向の成分を有さない状態になっていたが、この発明では、潤滑液体捲き込み防止部を、径方向の外方に斜めに延び、軸方向の成分を有する第２環状部で構成しても良い。

また、上記第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受では、潤滑液体捲き込み防止部としての第２環状部５５は、外輪２４が固定されているケース８との隙間を小さくするような形状になっていたが、この発明では、潤滑液体捲き込み防止部としての第２環状部は、外輪との間の隙間を小さくするような形状であっても良い。また、潤滑液体捲き込み防止部としての第２環状部は、内輪との隙間を小さくするような形状であっても良く、内輪が固定されているピニオン軸との隙間を小さくするような形状であっても良い。

また、上記第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受では、外輪２４の潤滑油の流入側の第１軌道溝の内径は、外輪２４の第２軌道溝の内径よりも小さくなっており、内輪２８の潤滑油の流入側の第１軌道溝の外径は、内輪２８の第２軌道溝の外径よりも小さくなっていたが、この発明では、外輪の潤滑油の流入側の第１軌道溝の内径は、外輪の他方の第２軌道溝の内径と略等しいかまたは大きくても良く、内輪の潤滑油の流入側の第１軌道溝の外径は、内輪の他方の第２軌道溝の外径と略等しいかまたは大きくなっていても良い。

図３は、本発明の第２実施形態の複列アンギュラ玉軸受の軸方向の断面図である。

このアンギュラ玉軸受は、図示しない４ＷＤ自動車の前部に位置するエンジンの駆動力を自動車の後部に伝達するトランスファ装置のピニオン軸（図示せず）上に設置されている。

第２実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、２列に配置された第１の玉７０および第２の玉７１の転動体荷重の方向が、第１の玉７０の中心と第２の玉７１の中心とを結ぶ線分の垂直２等分面に対して、略左右対称になっており、外輪７２の二つの軌道溝が、上記垂直２等分面に対して略ハの字状に形成されている点が、上記第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受と大きく異なっている。

上記第２実施形態の複列アンギュラ玉軸受では、第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

第２実施形態の複列アンギュラ玉軸受は、内外輪７２,７３間のピニオンギヤ（図示しない）側に配置された第２保持器８５と、内外輪７２,７３間の第２保持器８５よりもピニオンギヤから遠い箇所に配置された第１保持器８６とを有する。

上記第２保持器８５は、第１保持器８６側に位置する第１環状部９０と、第１保持器８６から遠い側（ピニオンギヤ側）に位置する第２環状部９２と、第１環状部９０と第２環状部９２との間を周方向に等間隔に連結する複数の柱部９１とを有する。一方、第１保持器８６は、いわゆる冠型保持器であり、第２保持器８５側に位置する環状部９４と、この環状部９４の周方向の等間隔な箇所から軸方向に延びる複数の柱部９５とから構成されている。

上記第２保持器８５の第２環状部９２の軸方向の外方の部分には、径方向の外方に延びる第１突起８０と、径方向の内方に延びる第２突起８１が形成されている。

上記第１突起８０は、第２保持器８５と外輪７２との間の隙間を狭めると共に外輪７２の軌道溝を覆う形状になっており、第２突起８１は、第２保持器８５と内輪７３との間の隙間を狭めると共に内輪７３の軌道溝を覆う形状になっている。

上記第１、第２突起８０,８１は、異物が内外輪７２,７３の間に浸入することを抑制して、異物の噛み込みに起因する剥離を防止すると共に、大きな異物の噛み込みに起因する軸受のロックを防止するようになっている。また、上記第１、第２突起８０,８１は、第２保持器８５の第２環状部９２の周辺で潤滑油が逆流することを防止している。上記第１、第２突起８０,８１は、潤滑液体捲き込み防止部を構成している。

尚、詳述しないが、９８は、外輪７２をトランスファ装置のケース（図示せず）に固定するためのボルトを挿通するボルト挿通穴を示している。

上記第２実施形態の複列アンギュラ玉軸受によれば、第２保持器８５の第２環状部９２の軸方向の外方の部分には、径方向の外方に延びる第１突起８０と、径方向の内方に延びる第２突起８１が形成されているので、剥離寿命を向上させることができると共に、軸受のロックも防止することができる。

尚、上記第２実施形態の複列アンギュラ玉軸受では、第２保持器８５の第２環状部９２の軸方向の外方の部分に、径方向の外方に延びる第１突起８０と、径方向の内方に延びる第２突起８１を形成したが、第１突起８０と第２突起８１のうちのどちらか一方を省略しても良いことは勿論である。

本発明の第１実施形態の複列アンギュラ玉軸受を備える本発明の一実施形態のデファレンシャルギヤ装置の断面図である。 第１の複列アンギュラ玉軸受の潤滑油面Ｌよりも上方の部分の断面図である。 本発明の第２実施形態の複列アンギュラ玉軸受の軸方向の断面図である。

符号の説明

１ ピニオン軸
２ ピニオンギヤ
３ 作動機構
５ 第１の複列アンギュラ玉軸受
６ 第２の複列アンギュラ玉軸受
１１ リングギヤ
２４,２５ 外輪
２８,２９ 内輪
４５ 第１の玉
４６ 第２の玉
４７,８６ 第１保持器
４８,８５ 第２保持器
５５ 第２環状部
８０,８１ 突起

Claims (3)

1. 第１軌道溝と第２軌道溝とを有する内輪と、
   第１軌道溝と第２軌道溝とを有する外輪と、
   上記内輪および上記外輪の上記第１軌道溝の間に配置された第１の玉および上記内輪および上記外輪の上記第２軌道溝の間に配置された第２の玉と、
   上記第１の玉を保持する第１保持器および上記第２の玉を保持する第２保持器と
   を備え、
   上記内輪と上記外輪との間において潤滑液体が上記第１保持器側から上記第２保持器側に向けて流れ、
   上記第２保持器における上記潤滑液体の下流側の端部には、上記第２保持器の下流側に位置する上記潤滑液体が上流側に逆流することを防止する潤滑液体捲き込み防止部が設けられていることを特徴とする複列アンギュラ玉軸受。
2. 請求項１に記載の複列アンギュラ玉軸受において、
   上記外輪の上記第１軌道溝の内径は上記外輪の上記第２軌道溝の内径よりも小さいことを特徴とする複列アンギュラ玉軸受。
3. ケースと、
   上記ケース内に設けられると共に、リングギヤを含む差動機構と、
   上記差動機構の上記リングギヤと噛み合うピニオンギヤを有するピニオン軸と、
   上記ピニオン軸を回転自在に支持する請求項１または２に記載の複列アンギュラ玉軸受と
   を備えることを特徴とする車両用ピニオン軸支持装置。

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