JP4223209B2 - ピニオン軸支持用軸受ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のディファレンシャル装置を構成するピニオン軸を、ディファレンシャルケースの内側に回転自在に支持するためのピニオン軸支持用軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のディファレンシャル装置の構造を図４に示す。
【０００３】
図４において、１はディファレンシャルケースであり、このディファレンシャルケース１内に、左右の車輪を差動連動する差動変速機構２、ピニオンギヤ３、ピニオン軸４、ピニオン軸４を回転自在に支持する円すいころ軸受５０，６０等が収納されている。
【０００４】
ピニオンギヤ３は、差動変速機構２のリングギヤ２ａに噛合されており、ピニオン軸４の内端部に一体形成されている。
【０００５】
また、ピニオン軸４は、背面合わせに配置した単列の円すいころ軸受５０，６０にて、ディファレンシャルケース１の内側に回転自在に支持されており、外端部にはプロペラシャフト（図示せず）が連結されるコンパニオンフランジ７が設けられている。
【０００６】
また、円すいころ軸受５０，６０は、各々ディファレンシャルケース１の鍛造製の軸受ケース部１ａに形成した軸受装着用の環状壁１３，１４の内周面に装着されている。なお、コンパニオンフランジ側の円すいころ軸受５０は軸受ケース部１ａの小径側開口部から組み込まれ、ピニオンギヤ側の円すいころ軸受６０は軸受ケース部１ａの大径側開口部から組み込まれ、両円すいころ軸受５０，６０間には位置決め用のスペーサ８が介装されている。円すいころ軸受５０，６０は、ピニオン軸４の外端部にナット１５を螺合し、コンパニオンフランジ７に締結することで、ピニオンギヤ３とコンパニオンフランジ７の間で十分な予圧を付与して固定される。
【０００７】
さらに、ディファレンシャルケース１内には、潤滑用のオイルが運転停止状態においてレベルＬにて貯留されている。オイルは、運転時にリングギヤ２ａの回転に伴って跳ね上げられ、軸受ケース部１ａ内の環状壁１３，１４間に形成したオイル導入路１１を通って円すいころ軸受５０，６０に導かれ、さらにオイル還流路（図示せず）を通って戻される。なお、ピニオン軸４の外端部側の外周面と軸受ケース部１ａの内周面との間には、オイルの漏洩防止のためのオイルシール９が装着されており、かつ、オイルシール９を隠蔽するシール保護カップ１０が取付けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のディファレンシャル装置の場合、ピニオン軸４を回転自在に支持する軸受が円すいころ軸受５０，６０からなるので、回転トルクが大きくなり、ディファレンシャル装置の効率が低下するという問題があった。
【０００９】
また、円すいころ軸受５０，６０に作用する回転トルクを少しでも小さくして、軸受寿命を長くするために、円すいころ軸受５０，６０間にスペーサ８を介装し、円すいころ軸受５０，６０の間隔を大きくする工夫が施されているが、その結果、軸心方向の長さが大きくなり、ディファレンシャル装置が大型化するという問題が生じる。
【００１０】
また、コンパニオンフランジ７にナット１５を締結することで円すいころ軸受５０，６０に予圧を付与しており、ディファレンシャル装置の組立時に、適正な予圧調整作業が必要となり、組立工程数が増大し、組立性に劣るという問題があった。
【００１１】
この発明は、組立性に優れると共に、回転トルクが小さくディファレンシャル装置の効率が向上し、かつ、軸心方向の長さが小さくディファレンシャル装置の小型化が図れるピニオン軸支持用軸受ユニットを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ピニオン軸の一端に設けたピニオンギヤと、他端に設けたコンパニオンフランジとの間に、前記ピニオン軸をケースに対して回転自在に支持するユニット化した軸受を装着してなるピニオン軸支持用軸受ユニットであって、ピニオンギヤ側の玉群が径方向外側に位置したタンデム型のピニオンギヤ側の複列アンギュラ玉軸受と、コンパニオンフランジ側の単列アンギュラ玉軸受とが、それぞれ前記ピニオン軸の軸心方向に並設されており、前記複列アンギュラ玉軸受と前記単列アンギュラ玉軸受の外輪が単一の外輪にて形成されるとともに、前記複列アンギュラ玉軸受の軌道面に対応する領域において前記外輪の外周面が前記ケースの内周面に嵌合して固定され、前記複列アンギュラ玉軸受と前記単列アンギュラ玉軸受の外輪が前記ケースに固定した単一の外輪にて形成されるとともに、前記複列アンギュラ玉軸受と前記単列アンギュラ玉軸受の内輪が軸心方向に突合せられた状態で、前記コンパニオンフランジを締結手段にて前記ピニオンギヤ方向に締結することにより、両アンギュラ玉軸受を挟み込んで予圧を付与して前記ピニオン軸に固定したことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のピニオン軸支持用軸受ユニットによると、ピニオン軸をケースに対して回転自在に支持する軸受が、単一の外輪にて構成してなるユニット化されているので、予圧調整が軸受ユニットの製造段階で正確に行え、ディファレンシャル装置の組立時に予圧調整作業が不要となり、組立工程数を削減でき、組立性が向上する。
【００１４】
また、軸受ユニットが摩擦抵抗の小さい一対のアンギュラ玉軸受からなり、円すいころ軸受に比べて回転トルクが小さくなる。しかも、大きなスラスト荷重が作用するピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受を複列とし、かつピニオンギヤ側の玉群が径方向外側に位置するタンデム型としたことで、ピニオンギヤ側の玉群の玉数を増やすことができ、負荷容量が大きくなる。よって、回転トルクを小さくしながらも十分な負荷容量が得られ、ディファレンシャル装置の効率が向上する。
【００１５】
さらに、軸受ユニットが一対のアンギュラ玉軸受からなるため、円すいころ軸受のように軸受の間隔を大きくして回転トルクを小さくする必要がなく、軸心方向の長さを小さくでき、ディファレンシャル装置の小型化が図れる。
【００１６】
なお、軸受ユニットをピニオン軸のコンパニオンフランジ側から圧入可能に前記ピニオン軸のコンパニオンフランジ側を小径とし、かつ、外輪の外周面にケースの外面に固定する固定用のフランジを突設してもよい。
【００１７】
このように、ケースの外面に軸受ユニットを固定するようにしたことで、軸受ユニットを覆うケースに比べ、ケースの小型化が図れる。
【００１８】
また、軸心方向両端をシール部材にて密封してグリース潤滑としてもよい。
【００１９】
このように、グリース潤滑とすることで、ディファレンシャルケース内にオイル導入路やオイル還流路を形成する必要がなく、ディファレンシャル装置の小型化が図れる。しかも、オイル潤滑のようにディファレンシャル装置のオイル中の異物の影響を受けないため、軸受の寿命が向上する。
【００２０】
さらに、コンパニオンフランジ側のアンギュラ玉軸受の内輪を、コンパニオンフランジと一体に形成したり、ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受の内輪を、ピニオン軸と一体に形成したり、あるいはコンパニオンフランジ側のアンギュラ玉軸受の内輪を、コンパニオンフランジと一体に形成し、かつ、ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受の内輪を、ピニオン軸と一体に形成してもよい。
【００２１】
このように、アンギュラ玉軸受の内輪をコンパニオンフランジやピニオン軸と一体に形成することで、部品点数を削減でき、コストの低減が図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。
【００２３】
図１は、実施の形態１におけるディファレンシャル装置のピニオン軸支持用軸受ユニット部分の断面図を示している。
【００２４】
図１において、１はディファレンシャルケース、３は差動変速機構のリングギヤ（図示せず）に噛合したピニオンギヤ、４はピニオンギヤ３に一体形成したピニオン軸、２０はピニオン軸４をディファレンシャルケース１に対して回転自在に支持する軸受ユニットである。
【００２５】
軸受ユニット２０は、コンパニオンフランジ側の単列のアンギュラ玉軸受５と、ピニオンギヤ側のタンデム型の複列のアンギュラ玉軸受６にて構成されている。すなわち、アンギュラ玉軸受５は、内輪２１，外輪２６，玉群３１，保持器３４からなり、アンギュラ玉軸受６は、内輪２２，外輪２６，玉群３２，３３，保持器３５，３６からなり、両内輪２１，２２どうしを軸心方向に突合せ、かつ外輪２６を単一としたユニットものにて形成されている。
【００２６】
内輪２２は内輪２１より径方向外側に配置されている。また、内輪２１，２２の外周面には各々軌道２３，２４，２５が形成されており、内輪２２のピニオンギヤ側の軌道２４は他方の軌道２５より径方向外側に位置している。さらに、外輪２６の内周面には、軌道２３，２４，２５に対向して軌道２７，２８，２９が形成されており、コンパニオンフランジ側の外周面には固定用のフランジ３０が突設されている。
【００２７】
そして、内輪２１，２２の軌道２３，２４，２５と、外輪２６の軌道２７，２８，２９に沿って、各々保持器３４，３５，３６にて保持した玉群３１，３２，３３を配置し、グリースを充填して軸心方向両端をシール部材３７，３８にて密封する。なお、内輪２２の軌道２４は軌道２５より径方向外側に位置しているため、軌道２４が長くなり、ピニオンギヤ側の玉群３２の玉数を増加させることができる。
【００２８】
軸受ユニット２０は、製造段階で、内輪２１，２２、外輪２６、保持器３４，３５，３６にて保持した玉群３１，３２，３３を組み付けることで正確な予圧調整を行っておく。
【００２９】
また、ピニオン軸４は、ピニオンギヤ側に向かって順次外径が大きくなる、大径部４２、中径部４３、小径部４４にて形成されている。
【００３０】
軸受ユニット２０は、ピニオン軸４にドライブシャフト側から圧入し、内輪２２をピニオン軸４の大径部４２に外嵌し、内輪２１を中径部４３に外嵌させる。また、ディファレンシャルケース１の外面に外輪２６のフランジ３０を当接し、フランジ３０にボルト４０を挿通しディファレンシャルケース１に締結する。
【００３１】
さらに、ピニオン軸４の小径部４４にコンパニオンフランジ７をスプライン嵌合し、ピニオン軸４のドライブシャフト側端部を径方向外向きに変形させてコンパニオンフランジ７にかしめ付け、当該締結手段となるかしめ４１によって、軸受ユニット２０をピニオンギヤ３とコンパニオンフランジ７にて挟み込み、予圧を付与して固定する。なお、外輪２６とディファレンシャルケース１の間には、ディファレンシャル装置のオイルが漏洩するのを防止するために、パッキング３９が設けられている。
【００３２】
このように構成されたピニオン軸支持用軸受ユニットによると、ピニオン軸４をディファレンシャルケース１に対して回転自在に支持する軸受が、単一の外輪２６にて構成してなるユニット化されているので、予圧調整が軸受ユニット２０の製造段階で正確に行え、ディファレンシャル装置の組立時に予圧調整作業が不要となり、組立工程数を削減でき、組立性が向上する。
【００３３】
また、軸受ユニット２０が摩擦抵抗の小さい一対のアンギュラ玉軸受５，６からなり、円すいころ軸受に比べて回転トルクが小さくなり、ディファレンシャル装置の効率が向上する。
【００３４】
また、大きなスラスト荷重が作用するピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受６を、コンパニオンフランジ側のアンギュラ玉軸受５より径方向外側に配置させると共に、ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受６を複列とし、かつピニオンギヤ側の玉群３２が径方向外側に位置するタンデム型としたことで、ピニオンギヤ側の玉群３２の玉数を増やすことができる。よって、大きなスラスト荷重が作用するピニオンギヤ側の負荷容量が大きくなり、玉軸受を用いても十分な支持剛性が得られ、軸受性能が向上する。
【００３５】
また、軸受ユニット２０が一対のアンギュラ玉軸受５，６からなり、円すいころ軸受のように軸受の間隔を大きくして回転トルクを小さくする必要がなく、軸心方向の長さを小さくでき、ディファレンシャル装置の小型化が図れる。
【００３６】
また、締結手段がかしめ４１であるため、ピニオン軸４にねじ加工を施す手間が不要となり、加工コストを低減でき、重量も軽くできる。
【００３７】
また、軸受ユニット２０が軸心方向両端をシール部材３７，３８にて密封してなるグリース潤滑であり、従来のオイル潤滑のように、ディファレンシャルケース１内にオイル導入路やオイル還流路を形成する必要がなく、ディファレンシャル装置の小型，軽量化が図れる。しかも、軸受ユニット２０はディファレンシャル装置のオイル中の異物の影響を受けないため、軸受寿命が向上する。
【００３８】
また、ピニオン軸４をコンパニオンフランジ側に向かって小径とし、軸受ユニット２０をピニオン軸４にドライブシャフト側から圧入し、かつ、フランジ３０をディファレンシャルケース１の外面にボルト４０にて固定するので、ディファレンシャルケース１にて軸受ユニット２０を覆う必要がなく、ディファレンシャルケース１の小型化が図れる。
【００３９】
さらに、軸受ユニット２０はフランジ３０をディファレンシャルケース１の外面にボルト止めして固定されており、コンパニオンフランジ側のアンギュラ玉軸受５はディファレンシャルケース１にて覆われていない。このため、軌道２３，２７の径が大きくなるように、アンギュラ玉軸受５の内輪２１ならびに外輪２６を径方向外側に張出させ、玉群３１の玉数を増やして負荷容量を大きくすることができる。
【００４０】
なお、締結手段はかしめ４１に限らず、ナットによるものであってもよい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図２を用いて説明する。なお、図１に示した実施の形態１と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
この実施の形態２は、軸受ユニット２０のドライブシャフト側のアンギュラ玉軸受５の内輪を、コンパニオンフランジ７に一体形成したことを特徴とするものである。
【００４２】
すなわち、コンパニオンフランジ７の外周面に軌道２３を形成し、アンギュラ玉軸受５をコンパニオンフランジ７，外輪２６，保持器３４にて保持した玉群３１にて構成する。なお、ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受６は、実施の形態１と同様である。
【００４３】
軸受ユニット２０は、製造段階で、内輪２２、外輪２６、保持器３４，３５，３６にて保持した玉群３１，３２，３３ならびにコンパニオンフランジ７を組み付けることで正確な予圧調整を行っておく。
【００４４】
軸受ユニット２０の取付けは、ドライブシャフト側から内輪２２をピニオン軸４に圧入すると共に、コンパニオンフランジ７をピニオン軸４にスプライン嵌合し、ピニオン軸４のドライブシャフト側端部にナット１５を締結し予圧を付与して固定する。
【００４５】
このように構成されたピニオン軸支持用軸受ユニットによると、実施の形態１に記載の効果に加え、アンギュラ玉軸受５の内輪とコンパニオンフランジ７を一体に形成したので、部品点数を削減でき、コストの低減が図れるという効果が得られる。
【００４６】
さらに、コンパニオンフランジ７がアンギュラ玉軸受５の内輪を兼用することで、コンパニオンフランジ７の長さを短くしても、回転トルクの伝達に必要なスプライン７１の長さを十分に確保でき、ディファレンシャル装置のより一層の小型化ならびに軽量化が図れる。
【００４７】
なお、締結手段はナット１５に限らず、かしめによるものであってもよい。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について、図３を用いて説明する。なお、図１に示した実施の形態１と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
この実施の形態３は、軸受ユニット２０のドライブシャフト側のアンギュラ玉軸受５の内輪を、コンパニオンフランジ７に一体形成すると共に、ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受６の内輪をピニオン軸４に一体形成したことを特徴とするものである。
【００４９】
すなわち、コンパニオンフランジ７の外周面に軌道２３を形成し、アンギュラ玉軸受５をコンパニオンフランジ７，外輪２６，保持器３４にて保持した玉群３１にて構成する。また、ピニオン軸４の外周面に、ピニオンギヤ側が大径となる一対の軌道２４，２５を形成し、アンギュラ玉軸受６を、ピニオン軸４，外輪２６，保持器３５，３６にて保持した玉群３２，３３にて構成する。
【００５０】
軸受ユニット２０は、製造段階で、外輪２６、保持器３４，３５，３６にて保持した玉群３１，３２，３３ならびにコンパニオンフランジ７を組み付けることで正確な予圧調整を行っておく。
【００５１】
軸受ユニット２０の取付けは、ドライブシャフト側から玉群３２，３３をピニオン軸４の軌道２４，２５に装着すると共に、コンパニオンフランジ７をピニオン軸４にスプライン嵌合し、ピニオン軸４のドライブシャフト側端部にナット１５を締結し予圧を付与して固定する。
【００５２】
このように構成されたピニオン軸支持用軸受ユニットによると、実施の形態１に記載の効果に加え、アンギュラ玉軸受５の内輪とコンパニオンフランジ７を一体に形成し、かつ、アンギュラ玉軸受６の内輪とピニオン軸４を一体に形成したので、部品点数を削減でき、コストの低減が図れるという効果が得られる。
【００５３】
また、コンパニオンフランジ７がアンギュラ玉軸受５の内輪を兼用することで、コンパニオンフランジ７の長さを短くしても、回転トルクの伝達に必要なスプライン７１の長さを十分に確保でき、ディファレンシャル装置のより一層の小型化ならびに軽量化が図れる。
【００５４】
さらに、アンギュラ玉軸受６の内輪をピニオン軸４に一体形成したことで、内輪が不要になる分、ピニオン軸４の径が大きくなり、ピニオン軸４の強度が向上する。しかも、アンギュラ玉軸受６の内輪が無いため、ピニオン軸４との嵌め合いによる隙間のばらつきの問題が発生せず、剛性が向上し、軸受寿命が向上する。
【００５５】
なお、締結手段はナット１５に限らず、かしめによるものであってもよい。
【００５６】
また、ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受６の内輪がピニオン軸４に一体形成され、ドライブシャフト側のアンギュラ玉軸受５の内輪は、図１に示すようにコンパニオンフランジ７とは別体に形成されていてもよい。
【００５７】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
（１）本発明は、上述の実施の形態に示すように、ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受６が、２列のタンデム型のアンギュラ玉軸受であったが、２列に限るものではなく、ピニオンギヤ側の玉群が径方向外側に位置するように配置してなる３列以上の玉群からなるものでもよい。
（２）本発明は、上述の実施の形態に示すように、ドライブシャフト側のアンギュラ玉軸受５が単列であったが、タンデム型の複列のアンギュラ玉軸受としてもよい。
（３）本発明は、上述の実施の形態に示すように、グリース潤滑に限るものではなく、外輪２６にオイル導入路ならびにオイル還流路を形成して、図４に示したようなオイル潤滑としてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明のピニオン軸支持用軸受ユニットによれば、組立性に優れると共に、回転トルクが小さくディファレンシャル装置の効率が向上し、かつ、軸心方向の長さが小さくディファレンシャル装置の小型化が図れるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるディファレンシャル装置のピニオン軸支持用軸受ユニットの部分断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２におけるディファレンシャル装置のピニオン軸支持用軸受ユニットの部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３におけるディファレンシャル装置のピニオン軸支持用軸受ユニットの部分断面図である。
【図４】従来例におけるディファレンシャル装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ディファレンシャルケース
２ 差動変速機構
２ａ リングギヤ
３ ピニオンギヤ
４ ピニオン軸
５ コンパニオンフランジ側のアンギュラ玉軸受
６ ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受
７ コンパニオンフランジ
２０ 軸受ユニット
２１，２２ 内輪
２６ 外輪
３１，３２，３３ 玉群
１５ ナット（締結手段）
４１ かしめ（締結手段）

Claims (6)

1. ピニオン軸の一端に設けたピニオンギヤと、他端に設けたコンパニオンフランジとの間に、前記ピニオン軸をケースに対して回転自在に支持するユニット化した軸受を装着してなるピニオン軸支持用軸受ユニットであって、
   ピニオンギヤ側の玉群が径方向外側に位置したタンデム型のピニオンギヤ側の複列アンギュラ玉軸受と、コンパニオンフランジ側の単列アンギュラ玉軸受とが、それぞれ前記ピニオン軸の軸心方向に並設されており、
   前記複列アンギュラ玉軸受と前記単列アンギュラ玉軸受の外輪が単一の外輪にて形成されるとともに、前記複列アンギュラ玉軸受の軌道面に対応する領域において前記外輪の外周面が前記ケースの内周面に嵌合して固定され、
   前記複列アンギュラ玉軸受と前記単列アンギュラ玉軸受の内輪が軸心方向に突合せられた状態で、前記コンパニオンフランジを締結手段にて前記ピニオンギヤ方向に締結することにより、両アンギュラ玉軸受を挟み込んで予圧を付与して前記ピニオン軸に固定したことを特徴とするピニオン軸支持用軸受ユニット。
2. 軸受ユニットをピニオン軸のコンパニオンフランジ側から圧入可能に前記ピニオン軸のコンパニオンフランジ側を小径とし、かつ、外輪の外周面にケースの外面に固定する固定用のフランジを突設したことを特徴とする請求項１記載のピニオン軸支持用軸受ユニット。
3. 軸心方向両端をシール部材にて密封してグリース潤滑としたことを特徴とする請求項１記載のピニオン軸支持用軸受ユニット。
4. コンパニオンフランジ側のアンギュラ玉軸受の内輪を、コンパニオンフランジと一体に形成したことを特徴とする請求項１記載のピニオン軸支持用軸受ユニット。
5. ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受の内輪を、ピニオン軸と一体に形成したことを特徴とする請求項１記載のピニオン軸支持用軸受ユニット。
6. コンパニオンフランジ側のアンギュラ玉軸受の内輪を、コンパニオンフランジと一体に形成し、かつ、ピニオンギヤ側のアンギュラ玉軸受の内輪を、ピニオン軸と一体に形成したことを特徴とする請求項１記載のピニオン軸支持用軸受ユニット。

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