JP2008169870A - タンデム型複列アンギュラ玉軸受及びデファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器の強度を保ちつつボールの充填率を上げることができ、定格荷重を上げることができて、軸受の長寿命化を図ることができるとともに、デファレンシャルにおける軸受の低トルク化により低燃費化を図ることができるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を提供する。
【解決手段】複列の軌道面１１ａ、１１ｂを有する内輪１２と、内輪１２の軌道面１１ａ、１１ｂと対応する複列の軌道面１３ａ、１３ｂを有する外輪１４と、内輪１２および外輪１４の各列の軌道面間に、それぞれ異なるピッチ円直径をもって介装される複列の玉群１５、１６と、玉群１５、１６のボール２７、２８を保持する保持器１９、２０とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受である。｛（ボール径×ボール個数÷（π×ピッチ円直径））×１００（％）｝で表されるボール２７、２８の充填率を複列毎に９１％以上とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンデム型複列アンギュラ玉軸受及びデファレンシャル装置に関する。

軸受には、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負荷することができるアンギュラ玉軸受がある。玉（ボール）と内輪・外輪とは接触角をもっており、接触角が大きくなるほどアキシアル荷重の負荷能力が大きくなり、接触角が小さいほど、高速回転に有利となる。

ところで、転がり抵抗を低減するために、円すいころ軸受に代わるものとして複列アンギュラ玉軸受（タンデム型）がある。また、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受を自動車のトランスファに使用したものがある（特許文献１）。なお、トランスファとは、４ＷＤ車で、トランスミッションから来る動力を前後輪に分けて伝える装置であり、通常はデファレンシャル装置（差動装置）も一緒に組み込まれており、これを総称してセンターデフと呼んでいる。また、複列アンギュラ玉軸受とは、単列アンギュラ玉軸受を背面組合せとし、内輪、外輪をそれぞれ一体にした構造で、両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、しかも、モーメント荷重に対する負荷能力がある軸受である。

タンデム型複列アンギュラ玉軸受は、図３に示すように、複列の軌道面１ａ、１ｂを有する内輪２と、この内輪２の軌道面１ａ、１ｂと対応する複列の軌道面３ａ、３ｂを有する外輪４と、内輪２および外輪４の各列の軌道面１ａ、１ｂ、３ａ、３ｂ間に介装される複列の玉群５、６とを備える。複列の玉群５、６は、それぞれ異なるピッチ円直径をもっている。また、各玉群５、６のボール７，８は内輪２と外輪４との間に配置される保持器９，１０に保持されている。

前記特許文献１に記載のデファレンシャル装置は、図４に示すように、デファレンシャルケース１０１と、このデファレンシャルケース１０１内に配置される差動減速機構（図外）と、差動減速機構のリングギヤ（図外）に噛合するピニオンギヤ１０４と、ピニオンギヤ１０４を支持するピニオン軸１０５とを備え、ピニオン軸１０５が軸受１０６、１０７を介して回転自在にデファレンシャルケース１０１内に支持されている。

そして、軸受１０６、１０７にそれぞれタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用している。ピニオンギヤ１０４側に配設される一方の軸受１０６は、内輪２の大径側端面２ａ（外輪４よりもピニオンギヤ１０４側に突出している端面）がピニオンギヤ１０４の端面１０４ａに圧接するとともに、外輪４の反ピニオンギヤ側の端面４ａがケース１０１の内面に形成された段差面１０８に圧接している。

他方の軸受１０７は、内輪２の大径側端面２ａ（外輪４よりも反ピニオンギヤ側に突出している端面）がピニオンフランジ１００の端縁１００ａに圧接するとともに、外輪４のピニオンギヤ側の端面４ａがケース１０１の内面に形成された段差面１０９に圧接している。また、ピニオン軸１０５は、そのピニオンギヤ１０４側は大径とされて段差部１０５ａが形成され、この段差部１０５ａと他方の軸受１０７の内輪２との間にスリーブ１１０が介在されている。

この場合、ピニオン軸１０５の端部のねじ部１１１にナット部材（図示省略）を螺合することによって、ピニオンフランジ１００を介して軸受１０６、１０７に予圧を付与することになる。すなわち、軸受１０６、１０７に予圧を付与することによって、軸受支持構造の剛性が増し、ピニオン軸１０５の位置が安定してリングギヤとの噛み合いが良好となる。

ところで、近年、自動車では省エネルギー及び環境問題の観点から、車両の低燃費化が要求されている。低燃費化のためには、軸受には起動トルク、回転トルクの低減が求められる。デファレンシャル装置においては、高粘土の油が用いられるため、軸受の回転トルクは大きく、また、大きな荷重を受けるため、そこに使われる軸受は従来円すいころ軸受が用いられてきた。これにより、デファレンシャル装置でのエネルギー損失は大きかった。
特表２００２−５２３７１０号

そこで、トルクを低減するために、前記特許文献１に記載のように、軸受を円すいころ軸受からアンギュラ玉軸受を用いることが考えられる。しかし、アンギュラ玉軸受に変更することで、定格荷重が下がるため、必要寿命を満足することができない。必要寿命を満足するためには、ボールの充填率を上げて、定格荷重を上げる必要がある。ところが、現在のアンギュラ玉軸受の保持器形式は様々な形状があり、ボールの充填率は、平均で８０％であった。

本発明は、上記課題に鑑みて、保持器の強度を保ちつつボールの充填率を上げることができ、定格荷重を上げることができて、軸受の長寿命化を図ることができるとともに、デファレンシャルにおける軸受の低トルク化により低燃費化を図ることができるデファレンシャル装置およびこのデファレンシャル装置に好適に用いることができるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を提供する。

本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、複列の軌道面を有する内輪と、この内輪の軌道面と対応する複列の軌道面を有する外輪と、内輪および外輪の各列の軌道面間に、それぞれ異なるピッチ円直径をもって介装される複列の玉群と、前記玉群のボールを保持する保持器とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受において、｛（ボール径×ボール個数÷（π×ピッチ円直径））×１００（％）｝で表されるボールの充填率を複列毎に９１％以上としたものである。

本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受によれば、タンデム型複列アンギュラ玉軸受において、ボールの充填率を９１％以上としたので、限られたスペース内でボールの充填率を上げることができ、定格荷重を上げることができる。

前記保持器が、幅方向中央にポケットを有する窓型とすることができる。これにより、保持器の強度を保ちつつ、ボールの充填率を上げることができて、定格荷重を上げることができる。

本発明のデファレンシャル装置は、デファレンシャルケースと、このデファレンシャルケース内に配置される差動減速機構と、差動減速機構のリングギヤに噛合するピニオンギヤと、ピニオンギヤを支持するピニオン軸とを備えたデファレンシャル装置であって、前記ピニオン軸が請求項１又は２に記載のタンデム型複列アンギュラ玉軸受にてデファレンシャルケース内に回転自在に支持されるものである。

本発明のデファレンシャル装置によれば、請求項１又は２に記載のタンデム型複列アンギュラ玉軸受にてデファレンシャルケース内に回転自在に支持される。

本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受では、保持器の強度を保ちつつ、ボールの充填率を上げることができる（すなわち、窓型保持器を用いることで従来達成できなかった、保持器強度を確保したまま充填率９１％を達成することが出来る）ため、定格荷重を上げることができて、軸受の長寿命化を図ることができる。

本発明のデファレンシャル装置では、請求項１又は２に記載のタンデム型複列アンギュラ玉軸受にてデファレンシャルケース内に回転自在に支持されるため、軸受の長寿命化を図ることができ、デファレンシャルにおける軸受の低トルク化により低燃費化を図ることができる。これにより、自動車の燃費改善の一躍を担うことができる。

以下本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。

図１に本発明のタンデム型アンギュラ玉軸受を示し、このタンデム型アンギュラ玉軸受は、複列の軌道面１１ａ、１１ｂを有する内輪１２と、この内輪１２の軌道面１１ａ、１１ｂと対応する複列の軌道面１３ａ、１３ｂを有する外輪１４と、内輪１２および外輪１４の各列の軌道面１１ａ、１１ｂ、１３ａ、１３ｂ間に介装される複列の玉群１５、１６とを備える。

内輪１２は、その外径面に第１切欠部２１が形成されるとともに、この第１切欠部２１に第２切欠部２２が形成される。そして、第１切欠部２１の第２切欠部側の端部が前記軌道面１１ａとされ、第２切欠部２２が前記軌道面１１ｂとされる。

外輪１４は、その内径面に第１切欠部２４が形成されるとともに、この第１切欠部２４に第２切欠部２５が形成される。第１切欠部２４の第２切欠部側の端部が前記軌道面１３ｂとされ、第２切欠部２５が前記軌道面１３ａとされる。

玉群１５、１６はそれぞれ保持器１９、２０にて保持される。保持器１９、２０は、テーパ筒形のリング状に形成した合成樹脂製のものであって、ボール２７、２８の保持用の複数のポケット３２を、軸方向幅の中間部で周方向に多数並べて設けた窓型のものとしてある。保持器１９、２０の各ポケット３２、３２間の部分は、傾斜した柱状の仕切り壁３４となり、ポケット３２よりも小径側の部分および大径側の部分は、各々内径面および外径面が共に円筒面状となった小径円環部３０および大径円環部３１となっている。各仕切り壁３４の両側面は、ボール２７、２８の外径に応じた球面状としてある。

ところで、この軸受のボール２７、２８の充填率を９１％以上としている。ここで、充填率とは、｛（ボール径×ボール個数÷（π×ピッチ円直径））×１００（％）｝で表されるボール複列毎の充填率をいう。

本発明では、タンデム型複列アンギュラ玉軸受において、ボール２７、２８の充填率を９１％以上としたので、限られたスペース内でボール２７、２８の充填率を上げることができ、定格荷重を上げることができて、軸受の長寿命化を図ることができる。なお、９１％未満であると、定格荷重を上げることができず、軸受の長寿命化を図ることができない。

前記保持器１９、２０を、幅方向中央にポケット３２を有する窓型としている。これにより、保持器１９、２０の強度を保ちつつ、ボール２７、２８の充填率を上げることができる。すなわち、窓型保持器を用いることで従来達成できなかった、保持器強度を確保したまま充填率９１％を達成することが出来る。従って、定格荷重を上げることができて、軸受の長寿命化を図ることができる。

次に、図２は本発明にかかるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用したデファレンシャル装置を示し、このデファレンシャル装置は、デファレンシャルケース５１と、このデファレンシャルケース５１内に配置される差動減速機構５２と、差動減速機構５２のリングギヤ５３に噛合するピニオンギヤ５４と、ピニオンギヤ５４を支持するピニオン軸５５とを備え、ピニオン軸５５が軸受５６、５７を介して回転自在にデファレンシャルケース５１内に支持されている。

そして、軸受５６、５７にそれぞれ前記図１に示すタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用している。ピニオンギヤ５４側に配設される一方の軸受５６は、ピニオン軸５５のピニオンギヤ５４の端面５４aに軸受５６の内輪１２の端部３３、つまり端面１２aが圧接するとともに、外輪１４の反ピニオンギヤ側の端面１４ａがケース５１の内面に形成された段差面５８に圧接している。

他方の軸受５７は、内輪１２の端部３３、つまり端面１２a（反フランジ側の端面）がピニオンフランジ５０の端縁５０aに圧接するとともに、外輪１４のピニオンギヤ側の端面１４ａがケース５１の内面に形成された段差面５９に圧接している。また、一方の軸受５６と他方の軸受５７の内輪１２との間にスリーブ６０が介在されている。

この場合、ピニオン軸５５の端部のねじ部６１にナット部材６２を螺合することによって、ピニオンフランジ５０を介して軸受５６、５７に予圧を付与することになる。

軸受５６、５７の長寿命化を図ることができ、デファレンシャルにおける軸受５６、５７の低トルク化により低燃費化を図ることができる。これにより、自動車の燃費改善の一躍を担うことができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、転がり抵抗を低減することができるものであるので、デファレンシャル装置以外の種々の機械、装置、工具等に使用することができる。また、玉群１５，１６のボール２７、２８の数、球径等は任意に変更できる。なお、図２に示すデファレンシャル装置では、タンデム型複列アンギュラ玉軸受にて構成したが、どちらか一方の軸受５６，５７が、タンデム型複列アンギュラ玉軸受ではなくて円すいころ軸受であってもよい。

本発明の実施形態を示すタンデム型複列アンギュラ玉軸受の断面図である。 本発明の実施形態を示すデファレンシャル装置の断面図である。 従来のタンデム型複列アンギュラ玉軸受の断面図である。 従来のデファレンシャル装置の断面図である。

符号の説明

１１ａ、１１ｂ 軌道面
１２ 内輪
１３ａ、１３ｂ 軌道面
１４ 外輪
１５、１６ 玉群
１９、２０ 保持器
２７、２８ ボール

Claims (3)

1. 複列の軌道面を有する内輪と、この内輪の軌道面と対応する複列の軌道面を有する外輪と、内輪および外輪の各列の軌道面間に、それぞれ異なるピッチ円直径をもって介装される複列の玉群と、前記玉群のボールを保持する保持器とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受において、
   ｛（ボール径×ボール個数÷（π×ピッチ円直径））×１００（％）｝で表されるボールの充填率を複列毎に９１％以上としたことを特徴とするタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
2. 前記保持器が、幅方向中央にポケットを有する窓型であることを特徴とする請求項１のタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
3. デファレンシャルケースと、このデファレンシャルケース内に配置される差動減速機構と、差動減速機構のリングギヤに噛合するピニオンギヤと、ピニオンギヤを支持するピニオン軸とを備えたデファレンシャル装置であって、
   前記ピニオン軸が前記請求項１又は２に記載のタンデム型複列アンギュラ玉軸受にてデファレンシャルケース内に回転自在に支持されることを特徴とするデファレンシャル装置。

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