JP2008215590A - Rolling bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、円錐ころ軸受、アンギュラ玉軸受等の予圧をかけて使用する転がり軸受を組み込んだ転がり軸受装置に関する。 The present invention relates to a rolling bearing device incorporating a rolling bearing to be used with preload such as a tapered roller bearing and an angular ball bearing.
自動車等の車両に使用されるギヤ式駆動伝達ユニット、例えばトランスミッションユニットでは、回転軸をハウジングの内周に2つの円錐ころ軸受を介して支持している。
近年、軽量化のために鉄系金属に替えて軽合金(例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等)で前記ハウジングを形成することが行われているが、回転軸は、強度や剛性の関係から鉄系金属で製作されるのが一般的である。
回転軸の支持に用いられる円錐ころ軸受に予圧が付与されている場合、ハウジングと回転軸との線膨張係数の差が大きいため、運転中にトランスミッションユニットの温度が上昇すると、回転軸に比べてハウジングの寸法変化が大きくなることから、転がり軸受に付与された予圧が低下し、これにより予圧が抜けてしまうという問題が発生する。
In a gear-type drive transmission unit used in a vehicle such as an automobile, for example, a transmission unit, a rotating shaft is supported on the inner periphery of a housing via two tapered roller bearings.
In recent years, in order to reduce the weight, the housing is formed of a light alloy (for example, an aluminum alloy, a magnesium alloy, etc.) instead of an iron-based metal. It is generally made of a base metal.
When preload is applied to the tapered roller bearing used to support the rotating shaft, the difference in linear expansion coefficient between the housing and the rotating shaft is large. Since the dimensional change of the housing becomes large, the preload applied to the rolling bearing is lowered, thereby causing a problem that the preload is released.
このような予圧抜けを防止するため、ベアリングホルダ部(ハウジング)と円錐ころ軸受の端部との間に形状記憶合金製のスラストワッシャを介装することが提案されている(特許文献1参照)。
特許文献1のスラストワッシャを用いれば、熱膨張率の相違によるギヤシャフト長の変位量とハウジング長の変位量の差がスラストワッシャの変形により相殺され、冷間時と熱間時との双方で適正な予圧を円錐ころ軸受に付与することができる。しかし、このスラストワッシャは形状記憶合金製であり、熱間時(80℃以上)にならないとテーパ状に変化しないため、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができなかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができる転がり軸受装置を提供することを目的としている。
If the thrust washer of Patent Document 1 is used, the difference between the displacement amount of the gear shaft length and the housing length due to the difference in coefficient of thermal expansion is offset by the deformation of the thrust washer, both in the cold time and in the hot time. Appropriate preload can be applied to the tapered roller bearing. However, since this thrust washer is made of a shape memory alloy and does not change in a taper shape unless it is hot (80 ° C. or higher), the preload cannot be adjusted appropriately according to the temperature change.
This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the rolling bearing apparatus which can adjust a preload appropriately according to a temperature change.
本発明の転がり軸受装置は、金属製の回転体が、当該金属より線膨張係数の大きい金属からなるハウジングの内周に複数の転がり軸受を介して支持され、当該複数の転がり軸受に予圧が付与されている転がり軸受装置であって、前記転がり軸受の外輪の軸方向一方側の端面とこれに対向する前記ハウジングの内端面との間に、その一端面が前記外輪に当接可能に設けられた回転可能なギヤ部、並びに一対の転動部材保持器及び複数の転動部材を有する転動ユニットが介装されているとともに、前記ハウジングに設けられ且つ当該ハウジングの熱膨張を検出する検出手段と、前記ギヤ部を回転させる駆動手段と、前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを備えており、前記転動ユニットにおいて、前記転動部材保持器のうちの一方は前記ハウジングに、他方は前記ギヤ部の他端面に固定されているとともに、前記一方の転動部材保持器は周方向一方側に傾斜面を有し、前記他方の転動部材保持器は周方向他方側に傾斜面を有し、これら2つの傾斜面同士を対向させて前記転動部材を保持するポケットを形成し、前記転動部材は各傾斜面に接触した状態で当該ポケットに保持されていることを特徴としている。 In the rolling bearing device of the present invention, a metal rotating body is supported on the inner periphery of a housing made of a metal having a larger linear expansion coefficient than the metal via a plurality of rolling bearings, and preload is applied to the plurality of rolling bearings. The rolling bearing device is configured such that one end surface of the rolling bearing is provided such that one end surface thereof is in contact with the outer ring between the end surface on one axial side of the outer ring of the rolling bearing and the inner end surface of the housing opposed to the end surface. A rotating gear unit, a pair of rolling member cages and a rolling unit having a plurality of rolling members, and a detecting means provided in the housing and detecting thermal expansion of the housing And a drive means for rotating the gear portion, and a control means for controlling the drive means based on a detection signal of the detection means. In the rolling unit, the rolling member holding member is provided. One of the rollers is fixed to the housing, and the other is fixed to the other end surface of the gear portion, and the one rolling member retainer has an inclined surface on one side in the circumferential direction. The member holder has an inclined surface on the other side in the circumferential direction, the two inclined surfaces are opposed to each other to form a pocket for holding the rolling member, and the rolling member is in contact with each inclined surface. It is characterized by being held in the pocket.
本発明の転がり軸受装置によれば、温度変化によるハウジングの熱膨張が検出手段で検出されると、その検出信号に基づいて制御手段が駆動手段を制御してギヤ部を回転させ、転動ユニットのうちギヤ部に固定された転動部材保持器を回転させる。この転動部材保持器の回転に伴い当該転動部材保持器の傾斜面も移動して転動部材が両転動部材保持器を互いに離反する方向に押すことになり、外輪に軸方向荷重が加えられる。これにより、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができる。 According to the rolling bearing device of the present invention, when the thermal expansion of the housing due to a temperature change is detected by the detection means, the control means controls the drive means based on the detection signal to rotate the gear portion, and the rolling unit The rolling member retainer fixed to the gear portion is rotated. As the rolling member retainer rotates, the inclined surface of the rolling member retainer also moves and the rolling member pushes both rolling member retainers away from each other, and an axial load is applied to the outer ring. Added. Thereby, a preload can be appropriately adjusted according to a temperature change.
本発明の転がり軸受装置によれば、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができる。 According to the rolling bearing device of the present invention, it is possible to appropriately adjust the preload according to the temperature change.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下においては、本発明の転がり軸受装置を自動車のトランスミッションに適用した場合を例示して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置を適用したトランスミッション1の横断面説明図である。トランスミッション1は、ケース2と、このケース2の内部に組み込まれたギヤボックス3と、このギヤボックス3を貫通するように互いに平行に設けられた回転体である入力軸4及び出力軸5とを備えている。入力軸4及び出力軸5は鉄系金属(鋼)製であり、この線膨張係数は約12×10−6〜13×10−6/℃であり、ギヤボックス3内に設けられた変速ギヤ6により連動して回転するように構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, a case where the rolling bearing device of the present invention is applied to an automobile transmission will be described as an example.
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a transmission 1 to which a rolling bearing device according to an embodiment of the present invention is applied. The transmission 1 includes a case 2, a gear box 3 incorporated in the case 2, and an
変速ギヤ6は、マニュアルタイプであり、入力軸4に互いに歯数の異なる複数枚の入力ギヤ7を設けるとともに、出力軸5に互いに歯数の異なる出力ギヤ8を設け、得るべき変速比又は前進/後退の区別に応じて、入力軸4上の入力ギヤ7と出力軸5上の出力ギヤ8との噛み合いの組み合わせを切り替えることによって変速可能となっている。これら入力ギヤ7及び出力ギヤ8にはスパーギヤやヘリカルギヤが用いられる。なお、変速ギヤ6は、遊星ギヤ機構等を用いたオートマチックタイプであってもよい。
The
入力軸4の両端は、ケース2内の内側に固定された円筒ころ軸受9及び玉軸受10によりそれぞれ回転可能に支持されている。出力軸5の両端は、一対の転がり軸受である円錐ころ軸受11,12によりそれぞれ支持されている。軸方向一方側(図1において左側)の円錐ころ軸受11は、ケース2と一体のハウジングとしての軸受ハウジング13に嵌合されており、軸方向他方側(右側)の円錐ころ軸受12は、ケース12と一体の軸受ハウジング14に当て止め固定されている。双方の円錐ころ軸受11,12には、定位置予圧方式によって予圧が付与されている。なお、ケース2、軸受ハウジング13,14は、軽量化のためにアルミニウム合金にて形成され、この線膨張係数は約23×10−6〜24×10−6/℃である。
Both ends of the
図2は、図1に示されるトランスミッション1の要部の拡大断面説明図である。左側の円錐ころ軸受11は、外輪15と、内輪16と、これら外輪15及び内輪16の間に転動自在に配設された複数の転動体として円錐ころ17とを備えている。外輪15の外周面は、軸受ハウジング13の内周面に嵌合され、外輪15の内周面には、円錐ころ17が斜接して転動する内周軌道面15aが形成されている。一方、内輪16の外周面には、円錐ころ17が斜接して転動する外周軌道面16aが形成され、当該内輪16の内周面には出力軸5が嵌合されている。内輪16と円錐ころ17との接触角および円錐ころ17と外輪15との接触角は、軸方向内側(右側)から軸方向外側(左側)に向けて拡径するように設定されている。なお、ここで接触角は、JISB0104−1991に規定された呼び接触角に準じる。
これらの構成は、右側の円錐ころ軸受12(図1)についても、軸方向内側が左側に、軸方向外側が右側になる点以外は同様であるため、その説明を省略する。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part of the transmission 1 shown in FIG. The left tapered roller bearing 11 includes an
These configurations are the same for the right tapered roller bearing 12 (FIG. 1) except that the inner side in the axial direction is on the left side and the outer side in the axial direction is on the right side.
外輪15の軸方向外側(図2において左側)の端面15bと、この端面15bに対向する軸受ハウジング13の内端面13aとの間には、ギヤ部18及びボールユニット19が介装されている。
ギヤ部18は、外輪15と同軸心状に配置された第1ギヤ20と、この第1ギヤ20と噛合し、第1ギヤ20のピッチ円直径より小さいピッチ円直径を有する第2ギヤ21とで構成されている。本実施の形態では、ギヤ部18としてヘリカルギヤを用いている。第1ギヤ20の一方の端面20aの周縁部には複数の突出部20bが設けられており、第1ギヤ20は、これら複数の突出部20bにより外輪15の軸方向一方側の端面15bと当接している。また、第1ギヤ20の他方の端面20cには、後述するボールユニット19のボール保持器23が固定されている。
A
The
転動ユニットとしてのボールユニット19は、一対の転動部材保持器としてのボール保持器22,23と複数の転動部材としてのボール24とを有している。ボール保持器22は軸受ハウジング13の内端面13aに固定されており、ボール保持器23は第1ギヤ20の他方の端面20cに固定されている。複数のボール24は、それぞれ保持器30に形成されたボール24と同じ数だけあるポケットに保持され、ボールユニット19から脱落しないよう保持される。図3は、ボールユニット19における一対のボール保持器22,23の説明図である。図3に示すように、各ボール保持器22,23は、周方向複数箇所に断面三角形の溝22a,23aを有しており、これらの溝22a,23aの2つの平面からなる傾斜面22a1,22a2と23a1,23a2とをそれぞれ対向させてボール24を保持するポケット25を形成している。そして、ボール24は各傾斜面22a1,22a2,23a1,23a2に接触した状態で保持されている。
The
トランスミッション1はさらに、軸受ハウジング13に設けられ且つ軸受ハウジング13の熱膨張を検出する検出手段26と、ギヤ部18を回転させる駆動手段である電動モータ28と、検出手段26の検出信号に基づいて前記電動モータ28の回転を制御する制御手段27とを備えている。
検出手段26は、軸受ハウジング13の熱膨張に関する情報を検出し、検出した情報を制御手段27に送信可能なものであり、本実施の形態では温度センサが用いられている。
The transmission 1 is further based on detection means 26 provided in the bearing
The detection means 26 is capable of detecting information related to thermal expansion of the bearing
制御手段27の記憶部には、検出手段である温度センサ26によって検出された温度情報から軸受ハウジング13の熱膨張(変位量)及び予圧の変動量を求める演算式が記憶されており、この制御手段27によって温度センサ26の情報に基づいた予圧の変動量が求められる。そして、得られた予圧の変動量に応じて電動モータ28の駆動を制御する。
電動モータ28は、ギヤ部18を回転させるものであり、軸29を介して第2ギヤ21に連結されており、当該電動モータ28の回動により第2ギヤ21を回転させる。そして、この第2ギヤ21が回転することにより、第2ギヤ21と噛合している第1ギヤ20も回転する。
The storage unit of the
The
次に、本実施形態に係るトランスミッション1の動作を説明する。
エンジンが始動して運転状態になると、ギヤシャフト間の噛み合い摩擦やギヤオイルの攪拌等によりトランスミッション1の温度は徐々に上昇する。すると、出力軸5と軸受ハウジング13との線膨張係数の違いにより、出力軸5より軸受ハウジング13の方が大きく膨張するため、予圧が変化することになる。ところが、温度センサ26で測定された温度情報が制御手段27に送られると、そこで予圧の変動量が求められ、その予圧の変動量に応じて電動モータ28の回転が制御される。この電動モータ28の回転駆動力が軸29を介して第2ギヤ21に伝達されて第2ギヤ21が回転し、第2ギヤ21と噛合する第1ギヤ20も回転する。このとき、第1ギヤ20に固定されたボール保持器23も一体となって回転移動し、それに伴いボール保持器23の傾斜面23a1,23a2も移動する。そして、ボール24からの反力が、傾斜面22a1,23a2(又は22a2,23a1)に作用して両ボール保持器22,23を互いに離反させようとし、その結果、移動可能なボール保持器23に固定された第1ギヤ20から突出部20bを介して外輪15に軸方向荷重が与えられる。これにより予圧を適正に調整することができる。なお、エンジンが停止すると、ボール保持器23及びギヤ部18は元の位置に戻るように設定されている。
Next, the operation of the transmission 1 according to this embodiment will be described.
When the engine starts and is in an operating state, the temperature of the transmission 1 gradually increases due to meshing friction between gear shafts, stirring of gear oil, and the like. Then, due to the difference in linear expansion coefficient between the
このように、本発明の転がり軸受装置であるトランスミッション1によれば、温度変化による軸受ハウジング13の熱膨張が検出手段である温度センサ26で検出されると、その検出信号に基づいて制御手段27が駆動手段である電動モータ28を制御してギヤ部18(第2ギヤ21及び第1ギヤ20)を回転させ、ボールユニットのうち第1ギヤ20に固定されたボール保持器23を回転させる。このボール保持器23の回転に伴い当該ボール保持器23の傾斜面23a1,23a2も移動してボール24が両ボール保持器22,23を互いに離反させる方向に押すことになり、外輪5に軸方向荷重が加えられる。これにより、温度変化に応じて予圧を適正に調整することができる。
As described above, according to the transmission 1 as the rolling bearing device of the present invention, when the thermal expansion of the bearing
本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜変更することが可能である。上記実施形態においては、ギヤ部18としてヘリカルギヤを使用しているが、ヘリカルギヤに限定されるものではなく、例えばスパーギヤ等の他のギヤを使用してもよい。また、検出手段として温度センサ26を用いているが、軸受ハウジング13の熱膨張に関する情報を検出できればよく、歪みセンサ等を用いることも可能である。また、転動ユニットの転動部材としてボールに代えてころを用いてもよい。さらに、ボール保持器22,23の溝は断面三角形に限定されるものではなく、一方のボール保持器22は周方向一方側に、他方のボール保持器23は周方向他方側にそれぞれ傾斜面を設ければ、これらの傾斜面は円錐面でも円筒面でも他の曲面でもかまわない。
The present invention is not limited to the above embodiment and can be modified as appropriate. In the above embodiment, a helical gear is used as the
上記実施形態では、トランスミッションに用いられる転がり軸受装置を示しているが、四輪駆動車の駆動分配軸用のギヤユニット等、他の装置にも適用することができる。転がり軸受としては、円錐ころ軸受に限らずアンギュラ玉軸受、深溝玉軸受等の予圧を使用する他の転がり軸受を使用してもよい。また、ハウジングをアルミニウム合金で形成しているが、回転体を形成する金属より線膨張係数の大きい金属であればよく、他の軽合金、例えばマグネシウム合金で形成してもよい。 Although the rolling bearing device used for the transmission is shown in the above embodiment, the present invention can be applied to other devices such as a gear unit for a drive distribution shaft of a four-wheel drive vehicle. The rolling bearing is not limited to the tapered roller bearing, and other rolling bearings using a preload such as an angular ball bearing or a deep groove ball bearing may be used. Moreover, although the housing is formed of an aluminum alloy, it may be a metal having a larger linear expansion coefficient than the metal forming the rotating body, and may be formed of another light alloy, such as a magnesium alloy.
1 トランスミッション(転がり軸受装置)
5 出力軸(回転体)
11 円錐ころ軸受(転がり軸受)
13 軸受ハウジング(ハウジング)
15 外輪
16 内輪
18 ギヤ部
19 ボールユニット(転動ユニット)
20 第1ギヤ
21 第2ギヤ
22,23 ボール保持器(転動部材保持器)
24 ボール(転動部材)
26 温度センサ(検出手段)
27 制御手段
28 電動モータ(駆動手段)
1 Transmission (Rolling bearing device)
5 Output shaft (rotating body)
11 Tapered roller bearings (rolling bearings)
13 Bearing housing (housing)
15
20
24 balls (rolling member)
26 Temperature sensor (detection means)
27 Control means 28 Electric motor (drive means)
Claims (1)
前記転がり軸受の外輪の軸方向一方側の端面とこれに対向する前記ハウジングの内端面との間に、その一端面が前記外輪に当接可能に設けられた回転可能なギヤ部、並びに一対の転動部材保持器及び複数の転動部材を有する転動ユニットが介装されているとともに、前記ハウジングに設けられ且つ当該ハウジングの熱膨張を検出する検出手段と、前記ギヤ部を回転させる駆動手段と、前記検出手段の検出信号に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを備えており、
前記転動ユニットにおいて、前記転動部材保持器のうちの一方は前記ハウジングに、他方は前記ギヤ部の他端面に固定されているとともに、前記一方の転動部材保持器は周方向一方側に傾斜面を有し、前記他方の転動部材保持器は周方向他方側に傾斜面を有し、これら2つの傾斜面同士を対向させて前記転動部材を保持するポケットを形成し、前記転動部材は各傾斜面に接触した状態で当該ポケットに保持されていることを特徴とする転がり軸受装置。 A rolling bearing device in which a metal rotating body is supported on the inner periphery of a housing made of a metal having a larger linear expansion coefficient than the metal via a plurality of rolling bearings, and preload is applied to the plurality of rolling bearings. And
A rotatable gear portion having one end surface provided to be in contact with the outer ring, between an end surface on one axial side of the outer ring of the rolling bearing and an inner end surface of the housing facing the outer ring, and a pair of A rolling unit holder and a rolling unit having a plurality of rolling members are interposed, a detecting unit provided in the housing and detecting thermal expansion of the housing, and a driving unit for rotating the gear unit And a control means for controlling the drive means based on a detection signal of the detection means,
In the rolling unit, one of the rolling member holders is fixed to the housing, and the other is fixed to the other end surface of the gear portion, and the one rolling member holder is on one side in the circumferential direction. The other rolling member retainer has an inclined surface and has an inclined surface on the other side in the circumferential direction. The two inclined surfaces are opposed to each other to form a pocket for holding the rolling member. The rolling bearing device, wherein the moving member is held in the pocket in a state of being in contact with each inclined surface.
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Cited By (1)
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JP2014040888A (en) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Nsk Ltd | Rolling bearing device |
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2007
- 2007-03-08 JP JP2007057991A patent/JP2008215590A/en active Pending
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