CN102171469A - 小齿轮轴用旋转支承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种小齿轮轴用旋转支承装置。该小齿轮轴用旋转支承装置实现了能够充分地确保小齿轮相反侧的滚动轴承的轴向刚性、并且能够充分地降低运转时的动转矩和运转开始时的起动转矩的构造。作为小齿轮相反侧的滚动轴承，使用单列角接触球轴承(14a)，并且，将外圈轨道(22a)的曲率半径(Ro)与各球(25a)的直径(Bd)之比(Ro/Bd)限制在0.52＜Ro/Bd≤0.56的范围内，将接触角(α)限制在35°～45°的范围内。

Description

小齿轮轴用旋转支承装置
技术领域
本发明涉及一种例如构成汽车的差速装置、四轮驱动车的分动装置的小齿轮轴用旋转支承装置。
背景技术
汽车的差速装置、四轮驱动车的分动装置通常具有这样的构造，即，包括在一端部设有小齿轮的小齿轮轴，利用在轴向上分开地设置的一对滚动轴承，将该小齿轮轴旋转自由且可支承两方向的轴向载荷地支承在外壳的内侧。
图9表示专利文献1所述的、装入有以往构造第1例的小齿轮轴用旋转支承装置的差速装置。差速装置设置在汽车的动力传递***的中途，用于在降低驱动轴转速的同时、将旋转方向垂直转换。在该差速装置中，将一对环状壁2a、2b在前后方向上分开地设置在作为外壳的壳体1内侧的靠前部分，利用一对单列圆锥滚子轴承4a、4b将小齿轮轴3旋转自由且可支承两方向的轴向载荷地支承在这两个环状壁2a、2b的内侧。两个单列圆锥滚子轴承4a、4b通过在内嵌于环状壁2a、2b的外圈5a、5b和外嵌于小齿轮轴3的内圈6a、6b之间设置多个可滚动的圆锥滚子7a、7b而构成。这两个单列圆锥滚子轴承4a、4b通过使接触角的朝向互相相反，即付与背对背双联型(日文：背面粗み合わせ型)的接触角地设置，能够支承对小齿轮轴3施加的两方向(图9中的左右两方向)的轴向载荷。另外，本说明书中的前后关系根据车辆的前后来定义。即，在图9中，右侧为“前侧”，左侧为“后侧”。
在该小齿轮轴3的前端部还外嵌固定有环状的结合构件8。构成该结合构件8的前端部的结合凸缘9配置在自壳体1的前端开口部突出到外部的部分。在结合凸缘9上自由地连结有未图示的驱动轴的后端部。相对于此，在小齿轮轴3的后端部固设有小齿轮10，使小齿轮10和环形齿轮11互相啮合。环形齿轮11仅旋转自由地支承在壳体1内侧的后部。
但是，近年来，对汽车节省燃料消耗的要求有所增强，对于构成上述的差速装置及分动装置的小齿轮轴用旋转支承装置中装入的一对滚动轴承，为了降低动力传递损失，也要求进一步减小动转矩(旋转阻力)和起动转矩。以往构造的第1例并不一定能够充分减小这些转矩，未能应对这样的要求。
即，在以往构造的第1例中，作为装入到小齿轮轴用旋转支承装置中的一对滚动轴承，分别使用单列圆锥滚子轴承4a、4b。这些单列圆锥滚子轴承4a、4b除了外圈5a、5b及内圈6a、6b与各圆锥滚子7a、7b滚动接触之外，存在于内圈6a、6b外周面的大径侧端部的凸缘部12与各圆锥滚子7a、7b的头部(大径侧端面)始终滑动接触，因此转矩易于变大。
在专利文献2中公开有这样的构造，即，通过设计装入到小齿轮轴用旋转支承装置中的一对滚动轴承的构造，将这两个滚动轴承的转矩抑制得较小。图10表示专利文献2所述的、以往构造的第2例的小齿轮轴用旋转支承装置。在该以往构造的第2例中，作为支承比较大的径向载荷的小齿轮侧(图10中的左侧)的滚动轴承，使用串联型的多列角接触球轴承13。该串联型的多列角接触球轴承13能够支承从小齿轮侧朝向小齿轮相反侧对小齿轮轴3作用的轴向载荷。相对于此，作为支承比较小的径向载荷的小齿轮相反侧(图10中的右侧)的滚动轴承，使用单列角接触球轴承14。该单列角接触球轴承14能够支承从小齿轮相反侧朝向小齿轮侧对小齿轮轴3作用的轴向载荷。
配置在小齿轮侧的串联型的多列角接触球轴承13通过这样的方式构成，即，在形成于外圈15的内周面的各自为角接触型的多列外圈轨道16a、16b与形成在内圈17的外周面的各自为角接触型的多列内圈轨道18a、18b之间，将在两列中各有多个的球19以在两球列20a、20b相互间付与了互相相同朝向的接触角的状态配置，而且，使小齿轮侧的球列20a的节圆直径大于小齿轮相反侧的球列20b的节圆直径。相对于此，配置在小齿轮相反侧的单列角接触球轴承14通过这样的方式构成，即，在形成于外圈21的内周面的角接触型的外圈轨道22与形成在内圈23的外周面的角接触型的内圈轨道24之间，将多个球25以付与了接触角的状态滚动自由地设置。
另外，在以往构造的第2例的情况下，使构成配置在小齿轮相反侧的单列角接触球轴承14的球列的球25的直径大于构成配置在小齿轮侧的串联型的多列角接触球轴承13的球列20a、20b的球19的直径，能够充分地支承来自两方向的轴向载荷。即，在将上述各球19的直径设为Bd19、上述各球25的直径设为Bd25的情况下，使Bd19＜Bd25。但是，根据需要，也采用使构成串联型的多列角接触球轴承13的球列20a、20b的球19的直径大于构成单列角接触球轴承14的球列的球25的直径的构造(Bd19＞Bd25)。
在具有该构造的以往构造第2例的情况下，作为用于支承旋转自由的小齿轮轴3的一对滚动轴承，使用串联型的多列角接触球轴承13和单列角接触球轴承14，因此，与像以往构造的第1例那样地使用一对单列圆锥滚子轴承4a、4b的情况相比，能够谋求降低运转时的动转矩，并且，能够谋求降低运转开始时的起动转矩。但是，在以往构造的第2例的情况下，从谋求进一步降低这些动转矩和起动转矩的方面考虑，也并不能说进行了充分的研究，还存在改良的余地。
即，在以往构造的第2例中，对于配置在小齿轮相反侧的单列角接触球轴承14，为了防止在外圈轨道22和内圈轨道24上产生压痕等损伤，在将与该外圈轨道22的截面形状有关的曲率半径设为Ro、与该内圈轨道24的截面形状有关的曲率半径设为Ri、上述各球25的直径设为Bd的情况下，将曲率半径Ro与直径Bd之比、即外圈槽R比(Ro/Bd)限制在0.510≤Ro/Bd≤0.520的范围内，并且，将曲率半径Ri与直径Bd之比、即内圈槽R比(Ri/Bd)限制在0.502≤Ri/Bd≤0.512的范围内。但是，在将这些外圈槽R比和内圈槽R比限制在该范围内的情况下，各轨道22、24与各球25的接触面积过大，无法充分地降低运转时的动转矩。
另外，在以往构造的第2例中，对于配置在小齿轮相反侧的单列角接触球轴承14，为了确保对于轴向载荷的负荷容量，在将各轨道22、24与各球25的接触角设为α的情况下，将该接触角α的值限制在30°～45°的范围内。但是，在限制在该范围内的情况下，该接触角α的值过小，有可能无法充分地降低运转开始时的起动转矩。
这样，在以往构造的第2例的情况下，对于谋求进一步降低运转时的动转矩和运转开始时的起动转矩，也并不能说进行了充分的研究，还存在改良的余地。另外，为了谋求降低运转时的动转矩，也考虑使上述外圈槽R比和内圈槽R比的值大于上述范围，但在这种情况下，有可能导致单列角接触球轴承的轴向刚性不足，有可能产生在小齿轮和环形齿轮的啮合部易于产生异常噪声等新的问题。
此外，在专利文献3中公开有这样的内容，即，作为装入到小齿轮轴用旋转支承装置中的一对滚动轴承，在小齿轮侧和小齿轮相反侧这两者均使用串联型的多列角接触球轴承。在该构造中，与作为小齿轮相反侧的滚动轴承使用单列角接触球轴承的情况相比，能够增大负荷容量，但反过来动转矩(旋转阻力)会增大，因此，难以应对汽车节省燃料消耗的要求。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-48805号公报
专利文献2：日本特许4250952号公报
专利文献3：日本特许4058241号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明鉴于上述情况，其目的在于实现这样的构造的小齿轮轴用旋转支承装置，即，对于用于支承可旋转的小齿轮轴的一对滚动轴承，能够充分地确保轴承刚性，并且，能够充分地降低运转时的动转矩和运转开始时的起动转矩。
用于解决课题的方案
本发明的小齿轮轴用旋转支承装置能够用于构成汽车的差速装置、四轮驱动车的分动装置，通过这样的方式构成，即，利用在轴向上分开地设置的一对滚动轴承，将一端部设有小齿轮的小齿轮轴旋转自由且能支承两方向的轴向载荷地支承在外壳内侧。
特别是，在本发明的小齿轮轴用旋转支承装置中，上述两滚动轴承中的小齿轮侧的滚动轴承是能支承从小齿轮侧向小齿轮相反侧作用在上述小齿轮轴上的轴向载荷的串联型的多列角接触球轴承。
相对于此，小齿轮相反侧的滚动轴承是能支承从小齿轮相反侧向小齿轮侧作用在上述小齿轮轴上的轴向载荷的单列角接触球轴承。
而且，在将构成该单列角接触球轴承的外圈轨道的曲率半径设为Ro、各球的直径同设为Bd、外圈轨道和内圈轨道与各球的接触角同设为α的情况下，满足以下关系，
0.52＜Ro/Bd≤0.56(更优选为0.53以下)
35°≤α(更优选为45°以下)。
另外，串联型的多列角接触球轴承的意思是指，小齿轮侧的球列的节圆直径(及轨道直径)大于小齿轮相反侧的球列的节圆直径(及轨道直径)、且两列接触角的朝向相同的并列组合型的多列角接触球轴承。
优选在将构成单列角接触球轴承的内圈轨道的负荷侧(小齿轮相反侧)的槽肩高度设为h的情况下，满足以下关系，
0.2≤h/Bd≤0.5。
还优选使构成串联型的多列角接触球轴承的两球列中的小齿轮侧的球列的节圆直径大于小齿轮相反侧的球列的节圆直径。并且，使与小齿轮侧的球列有关的径向间隙小于与小齿轮相反侧的球列有关的径向间隙。即，在这两个径向间隙为正的情况下，使小齿轮侧的径向间隙的绝对值小于小齿轮相反侧的径向间隙的绝对值。另外，在径向间隙为负的情况下，使小齿轮侧的径向间隙的绝对值大于小齿轮相反侧的径向间隙的绝对值。并且，也可以使小齿轮侧的径向间隙为负，使小齿轮相反侧的径向间隙为正。在这种情况下，优选使小齿轮侧的球列的球数多于小齿轮相反侧的球列的球数。
还优选使构成串联型的多列角接触球轴承的两球列中的构成小齿轮侧的球列的各球的直径大于构成小齿轮相反侧的球列的各球的直径。
发明效果
在具有上述构造的本发明的小齿轮轴用旋转支承装置的情况下，对于用于支承可旋转的小齿轮轴的一对滚动轴承，能够充分地确保轴承刚性，并且，能够充分地降低运转时的动转矩和运转开始时的起动转矩。
即，在本发明的情况下，作为小齿轮相反侧的滚动轴承，使用单列角接触球轴承，并且，对于该单列角接触球轴承，将外圈槽R比(Ro/Bd)限制在0.52＜Ro/Bd≤0.56的范围内，因此，能够减小外圈轨道和各球的滚动面的接触面积，并且，能够防止轴向位移量过大。因此，能够充分地确保轴向刚性、并充分地降低运转时的动转矩。另外，在外圈槽R比小于等于0.52时，外圈轨道和各球的滚动面的接触面积过大，无法充分地降低动转矩。相反，在外圈槽R比大于0.56时，外圈轨道和各球的滚动面的接触面积过小，接触表面压力增大，因此，与使外圈槽R比为0.56的情况相比，不仅难以大幅度降低动转矩，轴向位移量也过大，难以确保轴向刚性。
另外，在本发明的情况下，由于将外圈轨道和内圈轨道与各球的接触角α限制在35°以上，因此，能够充分地降低运转开始时的起动转矩。另外，在接触角α小于35°时，无法充分地降低起动转矩。
另外，只要使构成单列角接触球轴承的内圈轨道的负荷侧的槽肩高度h与各球的直径Bd之比满足0.2≤h/Bd≤0.5的关系，构成单列角接触球轴承的各球就难以骑到内圈轨道的槽肩部(宽度方向端缘部)上。因此，能够谋求该单列角接触球轴承的长寿命化。即，在各球骑到槽肩部上的情况下，对这些各球的滚动面和槽肩部的接触部作用过大的表面压力(边缘负载)，这些各球的滚动面易于损伤，因此，单列角接触球轴承的寿命易于降低。相对于此，只要满足0.2≤h/Bd≤0.5的关系，如上所述各球就难以骑到内圈轨道的槽肩部上，因此，能够谋求单列角接触球轴承的长寿命化。
另外，只要使构成串联型的多列角接触球轴承的两球列中的小齿轮侧的球列的节圆直径大于小齿轮相反侧的球列的节圆直径，并且，使与小齿轮侧的球列有关的径向间隙小于与小齿轮相反侧的球列有关的径向间隙，就能够提高串联型的多列角接触球轴承的刚性，能够有效地防止在小齿轮和环形齿轮的啮合部产生异常噪声。
即，通过使由节圆直径较大(轴承尺寸较大)导致刚性较高(此外，能够通过增多球数或者增大球直径来进一步提高刚性)的小齿轮侧的球列的径向间隙小于由节圆直径较小导致刚性较低的小齿轮相反侧的球列的径向间隙，与刚性较低的小齿轮相反侧的球列相比，能够使刚性较高的小齿轮侧的球列支承更大的载荷。因此，能够提高串联型的多列角接触球轴承的整体刚性。
并且，只要使构成串联型的多列角接触球轴承的两球列中的构成小齿轮侧的球列的各球的直径大于构成小齿轮相反侧的球列的各球的直径，就能够防止构成串联型的多列角接触球轴承的两球列中的支承更大载荷的小齿轮侧的球列的寿命降低。因此，能够谋求多列角接触球轴承整体的长寿命化，并且，使小齿轮侧的球列和小齿轮相反侧的球列的寿命大致相同的设计容易，能够没有浪费地设计。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的第1例的、相当于图10中的A部的放大剖视图。
图2是同样相当于图10中的B部的放大剖视图。
图3是表示本发明实施方式的第2例的、相当于图2的图。
图4是表示为了确认本发明的效果而进行的实验结果的、表示外圈槽R比与动转矩的关系的图。
图5是同样地表示外圈槽R比与轴向位移量的关系的图。
图6是同样地表示接触角α与起动转矩的关系的图。
图7是同样地表示多列角接触球轴承的小齿轮侧的球列的载荷负荷比例与小齿轮的啮合点位移的关系的图。
图8是表示为了知晓构成多列角接触球轴承的两球列的球直径及材质对轴承寿命的影响而进行的实验的结果的图。
图9是表示装入有以往构造的第1例的小齿轮轴用旋转支承装置的差速装置的剖视图。
图10是表示该第2例的小齿轮轴用旋转支承装置的半剖图。
具体实施方式
实施方式的第1例
图1～2表示本发明的实施方式的第1例。另外，本例子的小齿轮轴用旋转支承装置的特征在于，为了充分地降低运转时的动转矩和运转开始时的起动转矩，设计了配置在小齿轮侧的串联型的多列角接触球轴承13a及配置在小齿轮相反侧的单列角接触球轴承14a的构造。其他部分的构造及作用、效果与上述图10所示的以往构造的第2例大致相同，因此，将相同部分的图示及说明省略或简略，下面，以本例子的特征部分为中心进行说明。
在本例子的小齿轮轴用旋转支承装置的情况也是，与以往构造的第2例的情况同样，作为小齿轮侧的滚动轴承，使用能够支承从小齿轮侧朝向小齿轮相反侧作用在小齿轮轴3上的轴向载荷的、图2所示的串联型的多列角接触球轴承13a。相对于此，作为小齿轮相反侧的滚动轴承，使用能够支承从小齿轮相反侧朝向小齿轮侧作用在小齿轮轴3上的轴向载荷的、图1所示的单列角接触球轴承14a。
配置在小齿轮相反侧的单列角接触球轴承14a通过这样的方式构成，即，在形成于外圈21a的内周面的角接触型的外圈轨道22a与形成在内圈23a的外周面的角接触型的内圈轨道24a之间，将多个球25a以付与了接触角α的状态滚动自由地设置。这些各球25a各自逐个滚动自由地保持在形成于圆环状保持器26中的多个凹部27内。另外，外圈21a内嵌固定在设置于壳体1的内侧的环状壁2a上，内圈23a外嵌固定在小齿轮轴3的中间部。
特别是在本例子的情况下，对于单列角接触球轴承14a，在将外圈轨道22的(截面形状的)曲率半径设为Ro、各球25a的直径设为Bd的情况下，将曲率半径Ro与直径Bd之比、即外圈槽R比(Ro/Bd)限制在0.52＜Ro/Bd≤0.56的范围内。而且，将接触角α的值限制在30°～45°的范围内。
另外，在本例子的情况下，利用与各球25a的直径Bd的关系来限制设置于内圈轨道24a的负荷侧(小齿轮相反侧)的槽肩部28的高度h。即，将这些槽肩部28的高度h与各球25a的直径Bd之比(h/Bd)限制在0.2≤h/Bd≤0.5的范围内。
相对于此，对于配置在小齿轮侧的串联型的多列角接触球轴承13a，在两个球列20a、20b相互之间使径向间隙的大小不同。具体地讲，如图2所示，使与小齿轮侧的节圆直径较大的球列20a有关的径向间隙δa小于与小齿轮相反侧的节圆直径较小的球列20b有关的径向间隙δb(δa＜δb)。另外，图2将这些径向间隙δa、δb夸张地表示。另外，在本例子的情况下，使构成小齿轮侧的球列20a的各球19的直径与构成小齿轮相反侧的球列20b的各球19的直径相同，并且，使小齿轮侧的球列20a的球数多于小齿轮相反侧的球列20b的球数。另外，使小齿轮侧的球列20a的接触角β小于小齿轮相反侧的球列20b的接触角γ(β＜γ)。
在本例子的情况下，作为构成单列角接触球轴承14a的套圈(外圈21a和内圈23a)及构成多列角接触球轴承13a的套圈(外圈15和内圈17)的材料，能够使用SUJ2、SUJ3(高碳铬轴承钢2种、3种)等轴承钢、在轴承钢上为了获得表面硬化层(富氮层)实施了渗碳处理或碳氮共渗处理而成的材料、或者对根据需要向S53C等中碳钢中添加Si、Mn、Cr、Mo等合金元素而成的合金钢实施了渗碳处理或碳氮共渗处理而成的材料。特别是，在高速旋转且高温条件下使用本例子的小齿轮轴用旋转支承装置的情况下，优选使用对在上述合金钢中也含有大量的Si的合金钢实施了渗碳处理或碳氮共渗处理而成的材料，该Si能够获得提高抗回火软化性等的效果。另外，也能够使用不锈钢(例如马氏体类不锈钢)、碳钢等铁类合金。
并且，作为构成单列角接触球轴承14a的各球25a、及构成多列角接触球轴承13a的两球列20a、20b的各球19的材料，能够使用SUJ2、SUJ3等轴承钢、对轴承钢实施了渗碳处理或碳氮共渗处理而成的材料、或者对根据需要向中碳钢中添加Si、Mn、Cr、Mo等而成的合金钢实施了渗碳处理或碳氮共渗处理而成的材料等。另外，各球25a、19也可以为陶瓷制。
在具有上述构造的本例子的小齿轮轴用旋转支承装置的情况下，对于用于支承旋转自由的小齿轮轴3的一对滚动轴承，能够充分地确保刚性，并且，能够充分地降低运转时的动转矩和运转开始时的起动转矩。
即，在本例子的情况下，作为小齿轮相反侧的滚动轴承，使用单列角接触球轴承14a，并且，对于该单列角接触球轴承14a，将外圈槽R比(Ro/Bd)限制在0.52＜Ro/Bd≤0.56的范围内。因此，能够减小外圈轨道22a和各球25a的滚动面的接触面积，并且，能够防止轴向位移量过大。因此，能够充分地确保轴向刚性、并充分地降低运转时的动转矩。另外，在外圈槽R比小于等于0.52时，外圈轨道22a和各球25a的滚动面的接触面积过大，无法充分地降低动转矩。相反，在外圈槽R比大于0.56时，外圈轨道22a和各球25a的滚动面的接触面积过小，接触表面压力增大，因此，与使外圈槽R比为0.56的情况相比，不仅难以进一步降低动转矩，轴向位移量也过大，难以确保轴向刚性。
另外，在本例子的情况下，将单列角接触球轴承14a的接触角α限制在35°～45°的范围内，因此，能够充分地降低运转开始时的起动转矩。在接触角α小于35°时，无法充分地降低起动转矩。相反，在接触角α大于45°时，径向刚性不足，从防止在小齿轮10和环形齿轮11(参照图9)的啮合部产生异常噪声的方面考虑较为不利。
另外，在本例子的情况下，将设置在内圈轨道24a的负荷侧的槽肩部28的高度h与各球25a的直径Bd之比(h/Bd)限制在0.2～0.5的范围内，因此，各球25a难以骑到槽肩部28上。因此，能够谋求单列角接触球轴承14a的长寿命化。即，在各球25a骑到槽肩部28上的情况下，对这些各球25a的滚动面和槽肩部28的接触部作用过大的表面压力(边缘负载)，这些各球25a的滚动面易于损伤，因此，单列角接触球轴承14a的寿命易于降低。相对于此，在本例子的情况下，由于各球25a难以骑到槽肩部28上，因此，防止产生边缘负载，能够谋求单列角接触球轴承14a的长寿命化。另外，在h/Bd的值小于0.2时，能够充分地防止骑上，相反，在其大于0.5时，成本增加，但却无法提高防止骑上的效果。
并且，在本例子的情况下，对于配置在小齿轮侧的串联型的多列角接触球轴承13a，使与小齿轮侧的球列20a有关的径向间隙δa小于与小齿轮相反侧的球列20b有关的径向间隙δb，因此，能够提高单列角接触球轴承14a整体的刚性。
即，在本例子的情况下，通过使由节圆直径较大且球数较多导致刚性较高的小齿轮侧的球列20a的径向间隙δa小于由节圆直径较小且球数较少导致刚性较低的小齿轮相反侧的球列20b的径向间隙δb，与刚性较低的小齿轮相反侧的球列20b相比，能够在刚性较高的小齿轮侧的球列20a上支承更大的载荷。更具体地说明，在单列角接触球轴承14a上负荷径向载荷的情况下，首先，小齿轮侧的球列20a的径向间隙δa减小，仅是小齿轮侧的球列20a支承径向载荷。而且，在其上负荷更大的径向载荷的情况下，小齿轮相反侧的球列20b的径向间隙δb减小，小齿轮相反侧的球列20b支承剩余的径向载荷。因而，刚性较高的小齿轮侧的球列20a与刚性较低的小齿轮相反侧的球列20b相比支承更大的载荷。结果，能够提高串联型的多列角接触球轴承13a的整体刚性。而且，能够有效地防止在小齿轮10和环形齿轮11(参照图9)的啮合部产生异常噪声。
采用以上的本例子的小齿轮轴用旋转支承装置，能够分别提高小齿轮侧的串联型的多列角接触球轴承13a及小齿轮相反侧的单列角接触球轴承14a的刚性，因此，能够有效地防止在啮合部产生异常噪声。另外，由于能够充分地降低单列角接触球轴承14a的动转矩和起动转矩，因此，能够充分地应对对于汽车节省燃料消耗的要求。
在实施本发明的情况下，构成单列角接触球轴承的内圈轨道的曲率半径Ri与各球的直径Bd之比、即内圈槽R比的大小并没有特别的限制，但为了在降低单列角接触球轴承的转矩的基础之上进一步延长轴承寿命，例如能够采用使内圈槽R比(Ri/Bd)稍稍大于外圈槽R比(Ro/Bd)(例如0.53≤Ri/Bd≤0.57)的构造。这样地使内圈槽R比大于外圈槽R比的理由如下。即，在各球的滚动面与外圈轨道和内圈轨道的接触面积相同的情况下，各球的滚动面与外圈轨道的接触表面压力(Po)比内圈轨道的接触表面压力(Pi)大出(Po＞Pi)对这些各球施加的离心力的量。因此，以接触表面压力(Po)大出的量来确保各球的滚动面与外圈轨道的接触面积，需要谋求降低接触表面压力(Po)。换言之，为了确保外圈轨道的接触面积，需要使外圈轨道的曲率半径小于内圈轨道的曲率半径。由此，能够使内圈槽R比大于外圈槽R比。
另外，在实施本例子的情况下，也能够将构成配置在小齿轮侧的串联型的多列角接触球轴承的多列内圈轨道直接形成在小齿轮轴的外周面。采用该构造，能够谋求装入有小齿轮轴用旋转支承装置的差速装置、分动装置的小型化，并且，能够增大构成串联型的多列角接触球轴承的各球的直径，从而能够谋求增大负荷容量。另外，也能够谋求简化小齿轮轴用旋转支承装置的组装作业。
另外，在实施本发明的情况下，通过使构成小齿轮侧的球列的球的直径小于构成小齿轮相反侧的球列的球的直径，从而也能够使小齿轮侧的球列的球数足够多于小齿轮相反侧的球列的球数，而使该小齿轮侧的球列的刚性高于小齿轮相反侧的球列的刚性的程度显著。
实施方式的第2例
图3表示本发明的实施方式的第2例。本例子的特征在于，对于配置在小齿轮侧的串联型的多列角接触球轴承13b，在两球列20c、20d相互之间使各球19a、19b的直径不同。即，在本例子的情况下，使构成两球列20c、20d中的、小齿轮侧(图3中左侧)的球列20c的各球19a的直径(Bd19a)大于构成小齿轮相反侧(图3中右侧)的球列20d的各球19b的直径(Bd19b)。具体地讲，使小齿轮侧的各球19a的直径(Bd19a)为小齿轮相反侧的各球19b的直径(Bd19b)的1.01～1.5倍。另外，在本例子的情况下，分别构成小齿轮侧和小齿轮相反侧的球列的球的球数与小齿轮侧的各球19a的直径(Bd19a)相对于小齿轮相反侧的各球19b的直径(Bd19b)的比率、及小齿轮侧的球列20c的节圆直径相对于小齿轮相反侧的球列20d的节圆直径的比率相对应。
在具有以上构造的本例子的情况下，能够使构成多列角接触球轴承13b的两球列20c、20d中的、支承更大载荷的小齿轮侧的球列20c的负荷容量增大。因此，能够防止球列20c的寿命降低。因而，能够谋求多列角接触球轴承13b整体的长寿命化，并且，使小齿轮侧的球列20c和小齿轮相反侧的球列20d的寿命大致相同的设计容易，能够没有浪费地设计。
其他的构造及作用与上述实施方式的第1例的情况相同。
实施例
接着，参照图4～8说明为了确认本发明的效果而进行的实验。首先，对为了求出外圈槽R比(Ro/Bd)和动转矩的关系而进行的实验进行说明。实验使用使外圈槽R比的值在0.51～0.58的范围内不同的8个试样(接触角均为40°)，在利用使供油温度恒定在80℃的(40℃下的粘度为73mm2/s的)矿物油使各试样分别在强制润滑条件下运转的状态下进行。另外，对各试样负荷轴向载荷(2770N)，内圈的转速为3000min-1。图4表示这样进行的实验的结果。由该图4所示的实验结果可明确，在使外圈槽R比的值大于0.52的情况下，动转矩充分降低。
接着，对为了求出外圈槽R比(Ro/Bd)和轴向位移量的关系而进行的实验进行说明。实验使用使外圈槽R比的值在0.51～0.6的范围内不同的7个试样(球数均为12个，初始接触角均为40°)，通过测定使这些各试样负荷有轴向载荷(10kN)的情况下的轴向位移量来进行。图5表示这样进行的实验的结果。由该图5所示的实验结果可明确，在使外圈槽R比的值小于等于0.56的情况下，轴向位移量足够小。
接着，对为了求出接触角α和起动转矩的关系而进行的实验进行说明。本实验使用使接触角α在10°～70°的范围内不同的9个试样(球数均为12个，外圈槽R比均为0.55)，通过在对各试样负荷有预压载荷(2770N)的状态下测定起动转矩来进行。图6表示这样进行的实验的结果。由该图6所示的实验结果可明确，在使接触角α设定为35°以上的情况下，起动转矩充分地降低。
接着，对于串联型的多列角接触球轴承，对为了确认这样的效果而进行的实验进行说明，该效果是通过使小齿轮侧的球列的径向间隙小于小齿轮相反侧的球列的径向间隙，能够提高多列角接触球轴承的整体刚性。实验通过针对使小齿轮侧的球列所支承的载荷负荷比例在25％～75％的范围内变化的情况分别求出小齿轮的啮合点位移的量来进行。图7表示这样进行的实验的结果。由该图7所示的实验结果可明确，小齿轮侧的球列所支承的载荷负荷比例越大(越朝向图7中的右侧)，越能够减小啮合点的位移量。即，能够确认串联型的多列角接触球轴承的刚性升高。
最后，对于串联型的多列角接触球轴承，进行了用于知晓两球列的球的直径(在两球列相互之间球直径的异同)及材质对轴承寿命的影响的实验。实验使用外圈的直径为105.25mm、内圈的直径为45mm、两列球为SUJ2(高碳铬轴承钢2种)制且直径为15.081mm、小齿轮侧和小齿轮相反侧的球数为15个、13个、其接触角为30°、40°的串联型的多列角接触球轴承(比较品)，小齿轮侧的球列的球直径为18.256mm、小齿轮相反侧的球列的球直径为12.7mm、小齿轮侧和小齿轮相反侧的球数为12个、14个、其接触角为30°、40°、除了各球列的节圆直径和列间距离之外的其他轴承尺寸等诸元素与上述比较品相同的串联型的多列角接触球轴承(实施品1)，除了各球的材质是对SUJ3(高碳铬轴承钢3种)实施了碳氮共渗处理而成的材料这一点之外的诸元素与该实施品1相同的串联型的多列角接触球轴承(实施品2)，在下述条件下进行了寿命评价试验。另外，对于构成实施品2的多列角接触球轴承的各球，将碳氮共渗处理在830℃下进行5～20小时之后，接着，在180～270℃的条件下进行了热处理(回火)。
实验条件
径向载荷：2.5kN
轴向载荷：2.9kN
转速：3000min-1
润滑油：差速器油VG73相当
图8表示这样进行的实验的结果。由该图8所示的实验结果能够确认，在使小齿轮侧的球列的各球直径大于小齿轮相反侧的球列的各球直径的实施品1的多列角接触球轴承的情况下，与使两球列的球直径相同的比较品的多列角接触球轴承的情况相比，能够使轴承寿命延长1.8倍。一般认为其原因在于，能够增大支承比小齿轮相反侧的球列更大的载荷的小齿轮侧的球列的负荷容量。还能够确认，在使用对SUJ3实施了碳氮共渗处理的球的实施品2的多列角接触球轴承的情况下，与使用未实施碳氮共渗处理的球的实施品1的多列角接触球轴承的情况相比，能够将轴承寿命延长2.4倍。一般认为其原因在于，通过实施碳氮共渗处理，在各球的表层部形成有硬化层，难以产生划伤、压痕等损伤，能够使各球长寿命化。
附图标记说明
1、壳体；2a、2b、环状壁；3、小齿轮轴；4a、4b、单列圆锥滚子轴承；5a、5b、外圈；6a、6b、内圈；7a、7b、圆锥滚子；8、结合构件；9、结合凸缘；10、小齿轮；11、环形齿轮；12、凸缘部；13、13a、13b、多列角接触球轴承；14、14a、单列角接触球轴承；15、外圈；16a、16b、外圈轨道；17、内圈；18a、18b、内圈轨道；19、19a、19b、球；20a、20b、20c、20d、球列；21、外圈；22、外圈轨道；23、内圈；24、内圈轨道；25、球；26、保持器；27、凹部；28、槽肩部。

Claims (5)

1.一种小齿轮轴用旋转支承装置，该小齿轮轴用旋转支承装置是利用在轴向上分开地设置的一对滚动轴承，将一端部设有小齿轮的小齿轮轴旋转自由且能支承两方向的轴向载荷地支承在外壳内侧而构成的，其特征在于，上述两滚动轴承中的小齿轮侧的滚动轴承是能支承从小齿轮侧向小齿轮相反侧作用在上述小齿轮轴上的轴向载荷的串联型的多列角接触球轴承，小齿轮相反侧的滚动轴承是能支承从小齿轮相反侧向小齿轮侧作用在上述小齿轮轴上的轴向载荷的单列角接触球轴承，在将构成该单列角接触球轴承的外圈轨道的曲率半径设为Ro、各球的直径同设为Bd、外圈轨道和内圈轨道与各球的接触角同设为α的情况下，满足以下关系，
0.52＜Ro/Bd≤0.56
35°≤α。
2.根据权利要求1所述的小齿轮轴用旋转支承装置，其特征在于，在将构成单列角接触球轴承的内圈轨道的负荷侧的槽肩高度设为h的情况下，满足以下关系，
0.2≤h/Bd≤0.5。
3.根据权利要求1或2所述的小齿轮轴用旋转支承装置，其特征在于，使构成串联型的多列角接触球轴承的两球列中的小齿轮侧的球列的节圆直径大于小齿轮相反侧的球列的节圆直径，使与小齿轮侧的球列有关的径向间隙小于与小齿轮相反侧的球列有关的径向间隙。
4.根据权利要求3所述的小齿轮轴用旋转支承装置，其特征在于，使构成串联型的多列角接触球轴承的两球列中的小齿轮侧的球列的球数多于小齿轮相反侧的球列的球数。
5.根据权利要求3所述的小齿轮轴用旋转支承装置，其特征在于，
使构成串联型的多列角接触球轴承的两球列中的构成小齿轮侧的球列的各球的直径大于构成小齿轮相反侧的球列的各球的直径。
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