JP2008169922A - デファレンシャル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】デファレンシャル油に対しても軸受の保持器は、強度が低下せず、耐久性に優れ、ボールを安定して保持することができて、円滑な転動を維持することができ、しかも、転がり抵抗を低減することができるデファレンシャル装置を提供する。
【解決手段】デファレンシャルケース５１と、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、ピニオン軸５５をケース５１内に回転自在に支持する軸受５６、５７とを備えたデファレンシャル装置である。軸受５６、５７はタンデム型複列アンギュラ玉軸受である。軸受５６、５７の保持器１９、２０を、圧延鋼板をプレス成形にて構成したプレス保持器とした。
【選択図】図１
【解決手段】デファレンシャルケース５１と、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、ピニオン軸５５をケース５１内に回転自在に支持する軸受５６、５７とを備えたデファレンシャル装置である。軸受５６、５７はタンデム型複列アンギュラ玉軸受である。軸受５６、５７の保持器１９、２０を、圧延鋼板をプレス成形にて構成したプレス保持器とした。
【選択図】図１
Description
本発明は、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（特許文献１）。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２）。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２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。
特許第１８１５４７号
特開２００４−１８３７４５号公報
ところで、軸受の保持器は、転動体が軸受から外れることを防ぐとともに、転動体を軸受の中で等間隔に保持して転動体同士の接触を防ぎ、高速回転を助ける役割を持っている。また、保持器には、打抜き保持器（プレス加工で造った保持器）、もみ抜き保持器（削り加工で造った保持器）などがあり、さらには、プラスチックを使用した成形保持器（樹脂保持器）もある。
そして、前記特許文献２に記載のデファレンシャル装置における軸受の保持器には、樹脂保持器が使用されている。樹脂保持器は射出成型により大量生産が可能である。このため、近年多く利用されている。しかしながら、デファレンシャル装置に使用される油（デファレンシャル油）は、リン（Ｐ）や硫黄（Ｓ）分が含まれている。このため、デファレンシャル油中で、樹脂保持器が使用されると、樹脂材にＰやＳが浸入して、強度低下を招くおそれがあった。
本発明は、上記課題に鑑みて、デファレンシャル油に対しても軸受の保持器は、強度が低下せず、耐久性に優れ、ボールを安定して保持することができて、円滑な転動を維持することができ、しかも、転がり抵抗を低減することができるデファレンシャル装置を提供する。
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、このピニオン軸をデファレンシャルケース内に回転自在に支持する軸受とを備えたデファレンシャル装置であって、前記軸受を、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、この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とし、かつ保持器を、圧延鋼板をプレス成形にて構成したプレス保持器としたものである。
本発明のデファレンシャル装置によれば、軸受をタンデム型複列アンギュラ玉軸受としたので、転がり抵抗を低減することができる。しかも、軸受の保持器が、圧延鋼板をプレス成形にて構成したプレス保持器であるので、デファレンシャル油に含まれているリンや硫黄が保持器に浸入しない。
圧延鋼板としては、冷間圧延板であっても、熱間圧延板であってもよい。ここで、圧延とは、互いに反対方向に回転する２本のロールの間に，素材を通過させ，断面積を減少させて板・棒・線・形材など所要形状にする塑性加工をいう。また、素材を加熱する熱間圧延と、常温のままロール間を通過させる冷間圧延とがある
本発明のデファレンシャル装置では、デファレンシャル油に対しても軸受の保持器は、強度が低下せず、耐久性に優れ、ボールを安定して保持することができて、円滑な転動を維持することができる。しかも、この軸受はタンデム型アンギュラ玉軸受であるため、転がり抵抗を低減することができ、高品質なデファレンシャル装置を提供できる。
圧延は、素材はロールによる圧縮を受けて鋳造組織が破壊され，均等・優秀な性質を得る。このため、圧延板にて構成する保持器は、鍛造より能率的で生産費が低い利点がある。また、熱間圧延は所要形状の強靭(きょうじん)な組織の鋼材となり、冷間圧延は熱間では得られない薄さ，高寸法精度，機械的性質を得ることができる。
以下本発明の実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。
図１に本発明にかかる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。
軸受５６、５７としては、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。軸受５６、５７は、それぞれ複列の軌道面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。玉群１５、１６はそれぞれ異なるピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２をもっている。この場合、Ｄ１＞Ｄ２とされる。
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切欠部逆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。また、第１切欠部２１の第２切欠部２２側には、周方向溝２３が形成されている。
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切欠部逆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、冷間圧延板（ＳＰＣＣ）をプレス成形にて加工したプレス保持器である。ここで、ＳＰＣＣは、 Ｃ（炭素）が０．１５重量％以下 ，Ｍｎ（マンガン）が０．６０重量％以下、Ｐ（リン）が０．１００重量％以下、Ｓ（硫黄）が０．０５０重量％以下の低炭素鋼である。
また、保持器１９，２０は、熱間圧延板（ＳＰＨＣ）をプレス成形にて加工したプレス保持器であってもよい。ＳＰＨＣは、Ｃが０．０８質量％、Ｍｎが０．２４質量％、Ｐが０．０２質量％、Ｓが０．０２％、残部Ｆｅの熱間圧延軟質鋼板である。
保持器１９、２０は、平板リング状の基部３０と、この基部３０の外径側から拡径するように延びる周壁３１とを備え、周壁３１に周方向に沿って所定ピッチで配設されるポケット３２が形成されている。各保持器１９、２０のポケット３２には、それぞれ玉群１５、１６を構成するボール２７，２８が保持される。なお、大径側の保持器１９は、その基部３０が内輪１２の周方向溝２３に対応している。
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。
本発明のデファレンシャル装置によれば、圧延鋼板をプレス成形にて構成したプレス保持器であるので、デファレンシャル油に含まれているリンや硫黄が保持器１９、２０に浸入しない。このため、デファレンシャル油に対しても軸受５６、５７の保持器１９、２０は、強度が低下せず、耐久性に優れ、ボール２７、２８を安定して保持することができて、円滑な転動を維持することができ、長期にわたってピニオン軸５５がデファレンシャルケース５１内で回転自在に安定した状態で支持される。しかも、この軸受５６、５７はタンデム型アンギュラ玉軸受であるため、転がり抵抗を低減することができ、高品質なデファレンシャル装置を提供できる。
圧延は、素材はロールによる圧縮を受けて鋳造組織が破壊され，均等・優秀な性質を得る。このため、圧延板にて構成する保持器は、鍛造より能率的で生産費が低い利点がある。また、熱間圧延は所要形状の強靭(きょうじん)な組織の鋼材となり、冷間圧延は熱間では得られない薄さ，高寸法精度，機械的性質を得ることができる。
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、玉群１５，１６のボール２７、２８の数、球径等は任意に変更できる。さらに、玉群１５、１６の各ピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２の差も、使用するデファレンシャル装置に応じて種々変更できる。また、デファレンシャル装置において、前記実施形態では、両軸受５６、５７にタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用したが、どちらか一方を円すいころ軸受にて構成してもよい。なお、冷間圧延板としてはＳＰＣＣ以外のもの、熱間圧延板としてＳＰＨＣ以外のものであってもよい。保持器の材質として、要は、デファレンシャル油に浸漬しても、このデファレンシャル油に含まれているリンや硫黄等にて強度的に劣化せず、しかも、ボールを回転自在に保持せきる剛性と潤滑性とを具備すればよい。
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
３２ ポケット
５１ デファレンシャルケース
５２ 差動減速機構
５３ リングギヤ
５４ ピニオンギヤ
５５ ピニオン軸
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
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５１ デファレンシャルケース
５２ 差動減速機構
５３ リングギヤ
５４ ピニオンギヤ
５５ ピニオン軸
Claims (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、このピニオン軸をデファレンシャルケース内に回転自在に支持する軸受とを備えたデファレンシャル装置であって、
前記軸受を、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、この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とし、かつ保持器を、圧延鋼板をプレス成形にて構成したプレス保持器としたことを特徴とするデファレンシャル装置。 - 前記圧延鋼板が冷間圧延板であることを特徴とする請求項１のデファレンシャル装置。
- 前記圧延鋼板が熱間圧延板であることを特徴とする請求項１のデファレンシャル装置。
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