JP2009191986A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 適切な潤滑状態を維持し焼き付きが生じるのを抑制することができるデファレンシャル装置のピニオン軸用円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】 本発明のピニオン軸用円すいころ軸受１０は、外周面に内輪軌道面１１ａが形成されるとともにピニオン軸２の他端側に一体に固定される内輪１１と、内周面１２ａに外輪軌道面１２ｂが形成されるとともにハウジング５に固定される外輪１２と、両軌道面１１ａ，１２ｂ間に転動自在に介在する複数の円すいころ１３とを備えている。内周面１２ａにおける軸方向他端側の端部には、潤滑油Ｒ´を留める環状の油溜め溝１５が、外輪軌道面１２ｂに隣接して凹入形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、車両等のデファレンシャル装置のピニオン軸を支持するために用いられるピニオン軸用円すいころ軸受に関する。

自動車等の車両の後輪駆動に用いられるデファレンシャル装置は、エンジンの出力を伝達するためのプロペラシャフトに接続されて回転駆動されるピニオン軸と、このピニオン軸の一端側先端に設けられたピニオンギヤと噛合するリングギヤと、このリングギヤに一体回転可能に固定され左右一対の後輪を回転させる差動機構とを備えており、前記ピニオン軸の他端側に接続された前記プロペラシャフトを介して伝達されるエンジンの出力を前記一対の後輪に対して伝達する。
前記ピニオン軸の両端部には一対の円すいころ軸受が配置されており、前記ピニオン軸は、この一対の円すいころ軸受によって、デファレンシャル装置のハウジング内に回転自在に支持されている。
また、デファレンシャル装置のハウジングの内部には、潤滑油が貯留されており、前記リングギヤの回転によって貯留された潤滑油を跳ね上げることで当該潤滑油が前記ハウジング内部で循環するように構成されている。ハウジング内部に配置される差動機構や、リングギヤ、前記一対の円すいころ軸受は、貯留された潤滑油中への浸漬や、リングギヤによる跳ね上げによって循環する潤滑油の供給によって潤滑される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１４８４５９号公報

通常の後輪駆動の自動車では、そのレイアウト上、駆動輪はエンジンよりも下方に位置するため、エンジンと、駆動輪側に配置されるデファレンシャル装置とを接続するプロペラシャフトは、エンジンからデファレンシャル装置に向かって下がるように傾斜させて配置される。このため、デファレンシャル装置は、プロペラシャフトの軸線に沿うようにピニオン軸を傾斜させた状態で車体に搭載される。つまり、前記ピニオン軸は、プロペラシャフトが接続される他端側（前側）からピニオンギヤを有する一端側（後側）に向かって下がるように傾斜させて配置される。従って、前記ピニオン軸を支持する一対の円すいころ軸受の内、他端側の円すいころ軸受は、一端側を支持する円すいころ軸受よりも上方に位置することとなる。

このため、例えば、当該デファレンシャル装置が搭載された自動車が平坦路に位置する状態において、他端側の円すいころ軸受が浸漬する程度に潤滑油がハウジング内に貯留されていたとしても、自動車が坂路を走行する際には、水平を維持する潤滑油の油面に対してピニオン軸はさらに傾斜し、上方に位置する他端側の円すいころ軸受が貯留された潤滑油に浸漬されない状態になり易い。また、自動車が低速走行している場合には、リングギヤの跳ね上げによる潤滑油の供給も期待できない。このような場合、前記他端側の円すいころ軸受の潤滑が適切に行われず、焼き付きを生じるおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、適切な潤滑状態を維持し焼き付きが生じるのを抑制することができるデファレンシャル装置のピニオン軸用円すいころ軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、潤滑油が貯留されたデファレンシャル装置のハウジング内に配置され、一端側先端にピニオンギヤを有するピニオン軸の他端側を支持するピニオン軸用円すいころ軸受であって、外周面に内輪軌道面が形成されるとともに前記ピニオン軸の他端側に一体に固定される内輪と、内周面に外輪軌道面が形成されるとともに前記ハウジングに固定される外輪と、前記両軌道面間に転動自在に介在する複数の円すいころと、を備え、前記外輪内周面における軸方向他端側の端部には、前記潤滑油を留める環状の油溜め溝が、前記外輪軌道面に隣接して凹入形成されていることを特徴としている。

上記のように構成されたピニオン軸用円すいころ軸受によれば、外輪内周面の軸方向他端側の端部には、潤滑油を留める環状の油留め溝が外輪軌道面に隣接して凹入形成されているので、ハウジング内の潤滑油の油面が傾斜したとしても、適切な潤滑状態を維持することができる。つまり本発明によれば、例えば、デファレンシャル装置が傾斜することでハウジング内の潤滑油の油面が傾斜し、ピニオン軸の他端側を支持する当該ピニオン軸用円すいころ軸受がハウジング内に貯留された潤滑油に浸漬されない状態になることで、ハウジング内に貯留された潤滑油による潤滑が行われなくなったとしても、前記油留め溝に留められた潤滑油を外輪軌道面、及び当該外輪軌道面を介して内輪軌道面に供給することができる。
この結果、ハウジング内の潤滑油の油面が傾斜したとしても、適切な潤滑状態を維持することができ、当該ピニオン軸用円すいころ軸受に生じる焼き付きを抑制することができる。

上記ピニオン軸用円すいころ軸受において、前記外輪内周面の軸方向他端側の端縁には、前記外輪内周面より径方向内側に向けて突出する環状壁部が形成されているものであることが好ましい。
この場合、環状壁部によって、当該ピニオン軸用円すいころ軸受が潤滑油に浸漬している状態から油面より露出した状態になるときに、軸受内の潤滑油が全て流れ出てしまうのを防ぎ、油留め溝に留められる潤滑油を効果的に確保することができる。

また、前記環状壁部の先端部内周径は、前記複数の円すいころの外接円径よりも大径に設定されていることが好ましく、この場合、複数の円すいころを内輪軌道面に配置した状態の内輪が、環状壁部の内周側を通過することを妨げない。従って、当該ピニオン軸用円すいころ軸受を組み立てるべく、複数の円すいころ及び内輪を外輪の内周側に配置する際に、外輪に環状壁部を設けた状態で、当該ピニオン軸用円すいころ軸受を組み立てることができる。このため、外輪単体の状態で環状壁部を設けることができ、より容易に環状壁部を設けることができる。

本発明のピニオン軸用円すいころ軸受によれば、適切な潤滑状態を維持し焼き付きが生じるのを抑制することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を自動車の後輪駆動用のデファレンシャル装置に適用した場合を例示して説明する。図１は、本発明を適用したデファレンシャル装置を示す断面図である。
図中、デファレンシャル装置１は、自動車のエンジン（図示せず）からの回転力を当該デファレンシャル装置１の（紙面直交方向における）両側にそれぞれ配置された駆動輪である後輪（図示せず）に伝達するためのものであり、エンジンの出力を伝達するためのプロペラシャフト（図示せず）に一体回転可能に接続されるピニオン軸２と、このピニオン軸２の一端側先端に設けられたピニオンギヤ２ａと噛合するリングギヤ３と、リングギヤ３に一体回転可能に固定され後輪（図示せず）を回転させる差動機構４と、これらを収容するハウジング５とを備えている。

また、デファレンシャル装置１は、さらに、ピニオン軸２の一端側（リングギヤ３側）を支持する第一のピニオン軸用円すいころ軸受６（以下、第一の円すいころ軸受６ともいう）と、ピニオン軸２の他端側（反リングギヤ３側）を支持する、本発明の一実施形態に係る第二のピニオン軸用円すいころ軸受１０（以下、第二の円すいころ軸受１０ともいう）とを備えている。
ピニオン軸２は、両円すいころ軸受６，１０によって、他端側の端部がハウジング５の外部へ突出した状態で、当該ハウジング５に対して回転可能に支持されている。ピニオン軸２の他端側の端部には、プロペラシャフトが接続され、ピニオン軸２は、エンジンの回転力によって回転駆動され、その回転力をピニオンギヤ２ａと噛合するリングギヤ３に伝達する。

デファレンシャル装置１は、ピニオン軸２の軸線Ｌと、自動車の車体水平方向を示す基準線Ｓとが、角度θとなるように、ピニオン軸２の軸線Ｌが傾斜するように車体に搭載されている。これは、上述したように、通常の後輪駆動の自動車においては、そのレイアウト上、後輪はエンジンよりも下方に位置するため、エンジンと駆動輪側に配置されるデファレンシャル装置１とを接続するプロペラシャフトは、エンジンからデファレンシャル装置１に向かって下がるように傾斜させて配置される。このため、デファレンシャル装置１は、プロペラシャフトによって回転駆動されるピニオン軸２の軸線Ｌをプロペラシャフトの傾斜に沿うように傾斜させた状態で車体に搭載される。このため、第二の円すいころ軸受１０は、自動車の車体が水平な状態にあるときには、第一の円すいころ軸受６よりも僅かに上方に位置することとなる。

ハウジング５の内部には、差動機構４や、リングギヤ３、両円すいころ軸受６，１０等を潤滑するための潤滑油Ｒが貯留されている。この潤滑油Ｒの油量は、リングギヤ３が１／３程度浸漬する程度の高さ位置に油面Ｒ１が位置するように設定されている。
また、上述のように、デファレンシャル装置１は、ピニオン軸２の軸線Ｌと、車体水平方向を示す基準線Ｓとが角度θとなるように搭載されるので、自動車の車体が水平な状態にあるときには、油面Ｒ１は、図１のように、基準線Ｓに平行となる。
また、この潤滑油Ｒは、リングギヤ３の回転によって図中矢印Ｔの方向に跳ね上げられ、再度ハウジング５の下方に流入し貯留される。このように、デファレンシャル装置１は、潤滑油Ｒがハウジング５内部で循環するように構成されている。
ハウジング５内部に収容されている各部は、貯留された潤滑油Ｒへの浸漬や、リングギヤ３の跳ね上げによる潤滑油Ｒの循環供給によって潤滑される。

図２は、第二の円すいころ軸受１０の一部を示す断面図である。なお、図２では、自動車が上りの坂路に位置することでデファレンシャル装置１を含む車体全体が前後方向に坂路の傾斜角度γだけ傾斜している状態を示している。
このピニオン軸２の他端側を支持する第二の円すいころ軸受１０は、ピニオン軸２の他端側に一体回転可能に固定された内輪１１と、ハウジング５に固定された外輪１２と、内外輪１１，１２間に転動自在に介在する複数の円すいころ１３と、複数の円すいころ１３を内外輪１１，１２の周方向に沿って等間隔に保持するための保持器１４とを備えている。

内輪１１は、例えば、軸受鋼等を用いて形成された円筒状の部材であり、その外周面には円すいころ１３が接触し転動する内輪軌道面１１ａが形成されている。
外輪１２は、例えば、軸受鋼等を用いて形成された円筒状の部材であり、内輪１１の外周側に同心に配置されている。外輪１２の内周面１２ａには、円すいころ１３が接触し転動する外輪軌道面１２ｂが形成されている。
複数の円すいころ１３は、軸受用鋼等からなり、その外周面が両軌道面１１ａ，１２ｂに対して転動接触する転動面１３ａとされており、内輪１１と外輪１２との間の環状空間に配置されている。これら円すいころ１３は、両軌道面１１ａ，１２ｂ間に転動自在に介在しており、内外輪１１，１２は、相対回転自在である。

外輪１２の内周面１２ａの軸方向他端側の端部には、潤滑油Ｒを留めるための環状の油留め溝１５が外輪軌道面１２ｂに隣接して凹入形成されている。この油留め溝１５は、外輪１２の周方向に沿って径方向外側に凹むように断面矩形とされ、内周面１２ａ全周に亘って形成されている。

また、外輪１２の軸方向他端側の端部１２ｃには、断面Ｌ字型の環状部材１６が固定されている。この環状部材１６は、例えば、ゴム等の弾性材料によって形成されており、外輪１２の外周側を覆うように固定された筒部１６ａと、筒部１６ａの端部から径方向内側に延びる環部１６ｂとを有しており、外輪１２の端部１２ｃを覆うように固定されている。環状部材１６は、例えば、加硫成形によって外輪１２に接着固定されている。
環部１６ｂは、その先端部１６ｃが外輪１２の内周面１２ａよりも径方向内側に向けて突出しており、この環部１６ｂの内周面１２ａよりも径方向内側に突出している突出部１６ｄは、外輪１２の内周面１２ａの軸方向他端側の端縁１２ｄにおいて、内周面１２ａよりも径方向内側に向けて突出する環状壁部を構成している。

また、環部１６ｂは、突出部１６ｄの内周径Ａが、周方向に配置されている複数の円すいころ１３の大端面における外接円径Ｂ（ころ大端面位置の外輪軌道径に相当）よりも大径となるように形成されている。この場合、複数の円すいころ１３を内輪軌道面１１ａに配置した状態の内輪１１が、突出部１６ｄの内周側を通過することを妨げない。従って、第二の円すいころ軸受１０を組み立てるべく、複数の円すいころ１３及び内輪１１を外輪１２の内周側に配置する際に、外輪１２に環状部材１６を固定した状態で、当該第二の円すいころ軸受１０を組み立てることができる。このため、外輪１２単体の状態で環状部材１６の固定をより容易にすることができる。

ここで、図２においては、上述のように、自動車が上りの坂路に位置することでデファレンシャル装置１を含む車体全体が前後方向に傾斜している状態を示しており、基準線Ｓが、水平な状態を維持している油面Ｒ１に対して坂路の角度γ分だけ傾斜することで、外輪１２の内周面１２ａが、ハウジング５に貯留される潤滑油Ｒの油面Ｒ１より露出する位置となる状態を示している。

上述したように、デファレンシャル装置１は、車体に対して傾斜させた状態で搭載されているので、第二の円すいころ軸受１０は、自動車の車体が水平な状態にあるときには、第一の円すいころ軸受６よりも僅かに上方に位置することとなる。このため、自動車が上りの坂路に位置することで、デファレンシャル装置１の水平方向に対する傾斜がさらに大きくなると、図２に示すように、第二の円すいころ軸受１０の外輪内周面１２ａが潤滑油Ｒより露出し、貯留された潤滑油に浸漬されない状態になり易い。
このような場合、第二の円すいころ軸受１０は、ハウジング５内に貯留された潤滑油Ｒに浸漬されていないので、ハウジング５内に貯留された潤滑油Ｒによる潤滑を受けることができない。さらに、自動車が低速で走行している場合には、リングギヤ３による潤滑油Ｒの循環供給も期待できない。

その一方、第二の円すいころ軸受１０は、その内周面１２ａが潤滑油Ｒに浸漬した状態から、油面Ｒ１より露出した状態となるときに、流れ出てしまう潤滑油Ｒを、図２に示すように油留め溝１５の下方に留めることができる。このようにして油留め溝１５に留められた潤滑油Ｒ´は、油面Ｒ１より露出した外輪軌道面１２ａに序々に流れていくことで、外輪軌道面１２ａを潤滑する。
また、環状部材１６の突出部１６ｄは、内周面１２ａが潤滑油Ｒに浸漬した状態から、油面Ｒ１より露出した状態となるときに、軸受内の潤滑油Ｒが全て流れ出てしまうのを防ぎ、油留め溝１５に留められる潤滑油Ｒ´を効果的に確保することができる。
さらに、油留め溝１５は、内周面１２ａ全周に亘って形成されているので、内周面１２ａが潤滑油Ｒに浸漬した状態から、油面Ｒ１より露出した状態となるときに、この油留め溝１５が樋のような役目を果たして油留め溝１５の下方側に導くので、より効率よく潤滑油Ｒ´を留めることができる。

すなわち、上記のように構成された本実施形態の第二の円すいころ軸受１０によれば、外輪１２の内周面１２ａの軸方向他端側の端部には、潤滑油Ｒを留める環状の油留め溝１５が外輪軌道面１２ｂに隣接して凹入形成されているので、ハウジング５内の潤滑油Ｒの油面Ｒ１が傾斜したとしても、適切な潤滑状態を維持することができる。つまり本実施形態によれば、例えば、デファレンシャル装置１が傾斜することでハウジング５内の潤滑油Ｒの油面Ｒ１が傾斜し、第二の円すいころ軸受１０がハウジング５内に貯留された潤滑油Ｒに浸漬されない状態になることで、ハウジング５内に貯留された潤滑油Ｒによる潤滑が行われなくなったとしても、油留め溝１５に留められた潤滑油Ｒ´を外輪軌道面１２ｂ、及び当該外輪軌道面１２ｂ、及び円すいころ１３を介して内輪軌道面１１ａに供給することができる。
この結果、ハウジング５内の潤滑油Ｒの油面Ｒ１が傾斜したとしても、適切な潤滑状態を維持することができ、当該第二の円すいころ軸受１０に生じる焼き付きを抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、油留め溝１５の形状を断面矩形としたものを例示したが、例えば、図３に示すように、油留め溝１５を構成する、円すいころ１３側に位置する壁面１５ａを、内周面１２ａから油留め溝１５の底部１５ｂに向かって拡径するテーパ面としてもよい。この場合、油留め溝１５に留められた潤滑油Ｒ´が外輪軌道面１２ｂ側へ適度に流れ易くすることができ、より効果的に各軌道面１１ａ，１２ｂの潤滑を行うことができる。

また、上記実施形態では、環状部材１６を加硫成形によって外輪１２に接着固定したが、例えば、ゴム等の弾性材料を用いて予め所定形状に形成された環状部材１６を接着剤等によって外輪１２に接着固定することもできる。
さらに、上記実施形態では、環状部材１６は、その全体を弾性材料によって形成したが、例えば、図３に示すように、外輪１２の外周面に固定される金属からなる環状の芯金部材１６ｅと、弾性材料からなる先端部材１６ｆとを有して構成してもよい。先端部材１６ｆは、径方向外側に折り曲げられた芯金部材１６ｅの折曲部１６ｅ１先端に固定されており、内周面１２ａより突出した環状壁部を構成している。この場合、芯金部材１６ｅは、外輪１２に対して、嵌合や、接着剤等による接着、レーザ等による溶接等で固定することができる。このように、芯金部材１６ｅを備えて構成された環状部材１６によれば、多様な方法の内から、好適な固定方法を選択できる。

本発明のピニオン軸用円すいころ軸受を適用したデファレンシャル装置を示す断面図である。 第二の円すいころ軸受の一部を示す断面図である。 他の実施形態に係るピニオン軸用円すいころ軸受の一部を示す断面図である。

符号の説明

１ デファレンシャル装置
２ ピニオン軸
２ａ ピニオンギヤ
５ ハウジング
１０ 第二のピニオン軸用円すいころ軸受
１１ 内輪
１１ａ 内輪軌道面
１２ 外輪
１２ａ 内周面
１２ｂ 外輪軌道面
１３ 円すいころ
１５ 油留め溝
１６ｄ 突出部（環状壁部）

Claims (3)

1. 潤滑油が貯留されたデファレンシャル装置のハウジング内に配置され、一端側先端にピニオンギヤを有するピニオン軸の他端側を支持するピニオン軸用円すいころ軸受であって、
   外周面に内輪軌道面が形成されるとともに前記ピニオン軸の他端側に一体に固定される内輪と、
   内周面に外輪軌道面が形成されるとともに前記ハウジングに固定される外輪と、
   前記両軌道面間に転動自在に介在する複数の円すいころと、を備え、
   前記外輪内周面における軸方向他端側の端部には、前記潤滑油を留める環状の油溜め溝が、前記外輪軌道面に隣接して凹入形成されていることを特徴とするピニオン軸用円すいころ軸受。
2. 前記外輪内周面の軸方向他端側の端縁には、前記外輪内周面より径方向内側に向けて突出する環状壁部が形成されている請求項１に記載のピニオン軸用円すいころ軸受。
3. 前記環状壁部の先端部内周径は、前記複数の円すいころの外接円径よりも大径に設定されている請求項２に記載のピニオン軸用円すいころ軸受。

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