JP5331658B2

JP5331658B2 - テーパローラベアリングの予圧調節機構

Info

Publication number: JP5331658B2
Application number: JP2009264901A
Authority: JP
Inventors: 俊昭中尾
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: JP2011106639A

Description

本発明はテーパローラベアリングの予圧調節機構に関する。

従来のテーパローラベアリングの予圧調節機構として、テーパローラベアリングの外輪と、テーパローラベアリングの外輪に加える軸方向の荷重（以下「予圧」という。）を調整するためのアジャスティングナットとを一体化し、予圧を調整した後に、アジャスティングナットを回り止め部材でディファレンシャルキャリア（以下「デフキャリア」という。）に固定し、アジャスティングナットの回転を規制するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３３６６０６号公報

前述した従来のテーパローラベアリングの予圧調節機構は、アジャスティングナットに複数の位置決め用孔を形成し、この位置決め用孔のいずれかに回り止め部材を挿入してそれをデフキャリアにネジ止めすることで、アジャスティングナットをデフキャリアに固定し、アジャスティングナットの回転を規制していた。

しかしながら、このような位置決め用孔をアジャスティングナットに形成する場合には、アジャスティングナットの剛性や製造時の公差等の影響によって、隣り合う位置決め用孔どうしの間隔を狭くすることが難しかった。そのため、アジャスティングナットを固定する際に微調整がきかず、アジャスティングナットに適切な予圧を加えることができないという問題点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、アジャスティングナットに適切な予圧を加えることを目的とする。

本発明は、内周面に雌ネジが形成された円筒部を備える支持体の内部に収容される回転体を、前記円筒部に対して回転自在に支持するテーパローラベアリングの予圧調節装置であって、外周面に雄ネジと断面がＶ形の複数の溝とが形成され、前記雄ネジを前記円筒部の内周面に形成された雌ネジに螺合させて前記テーパローラベアリングに予圧を加えるアジャスティングナットと、前記アジャスティングナットを前記円筒部の内周面に螺合させたときに、前記溝に開口するように前記円筒部の外周面から内周面に向かって貫通形成されたネジ孔と、前記ネジ孔を通って前記溝に嵌め込まれるボールと、前記ネジ孔に螺合させ、前記ボールを前記溝に押し付けて前記アジャスティングナットの回転を規制するボルトと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、アジャスティングナットの外周面に断面がＶ形の複数の溝を形成し、この溝にボールを嵌め込みボルトで締め付けることでアジャスティングナットを支持体に固定する。アジャスティングナットに位置決め用孔を形成する場合と異なり、Ｖ形の溝はアジャスティングナットの外周面に周方向に沿って連続的に設けることができる。そのため、隣り合う溝どうしの間隔を狭くすることができ、アジャスティングナットを固定する際に微調整がきくのでアジャスティングナットに適切な予圧を加えることができる。

本実施形態による終減速差動装置を備えた車両のパワートレーンの概略図である。本実施形態による終減速差動装置の断面図である。アジャスティングナットの斜視図である。図２の破線で囲った部分の拡大図である。図４のＶ−Ｖ断面図である。本実施形態によるサイドベアリングの予圧調節機構の方が比較例よりも調整回転角を小さくすることができる理由について説明する図である。比較例による終減速差動装置の断面図である。図７の破線で囲った部分の拡大図である。図８のIX-IX矢視図である。

以下、図面等を参照して本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態による終減速差動装置１を備えた車両のパワートレーンの概略図である。

エンジン１００は、縦置きされた状態で車両の前方に搭載されて駆動力を発生する。

変速機１０１は、クラッチ１０２を介してエンジン１００の後方に搭載される。変速機１０１は、インプットシャフト１０３から入力されたエンジン１００の回転を、選択変速段に応じた変速比で増減速させてアウトプットシャフト１０４から出力する。

プロペラシャフト１０５は、アウトプットシャフト１０４と終減速差動装置１とを連結し、アウトプットシャフト１０４の回転を終減速差動装置１に伝達する。

終減速差動装置１は、車両の後方に搭載される。終減速差動装置１は、終減速装置３（図２参照）と差動装置４（図２参照）とを一体化したものであり、プロペラシャフト１０５の回転を減速させた上で左右のアクスルシャフト１０６に伝達する。また、カーブ走行時など、左右のアクスルシャフト１０６の回転速度に速度差を生じさせる必要があるときには、自動的に速度差を与えて円滑な走行ができるようにする。左右のアクスルシャフト１０６の先端にはそれぞれ後輪１０７が取り付けられる。以下、終減速差動装置１の詳細について図２を参照して説明する。

図２は、終減速差動装置１の断面図である。

終減速差動装置１は、デフキャリア（支持体）２と、終減速装置３と、差動装置４と、を備える。

デフキャリア２は、終減速装置３及び差動装置４を組み付ける鋳鉄製又はアルミ合金製のケースである。

終減速装置３は、ドライブピニオン３１と、リングギヤ３２と、を備える。

ドライブピニオン３１は、ドライブピニオンシャフト３１１と、ドライブピニオンギヤ３１２と、を備える。

ドライブピニオンシャフト３１１の先端部３１１ａはプロペラシャフト１０５（図１参照）に連結される。ドライブピニオンシャフト３１１はプロペラシャフト１０５によって回転させられる。

ドライブピニオンシャフト３１１は、２つのドライブピニオンベアリング３３と１つのパイロットベアリング３４とによって、デフキャリア２に対して回転自在に支持される。ドライブピニオンベアリング３３は、それぞれテーパローラベアリングであり、ドライブピニオンシャフト３１１の中央部３１１ｂを支持する。パイロットベアリング３４は、ローラベアリングであり、ドライブピニオンシャフト３１１の後端部３１１ｃを支持する。

ドライブピニオンギヤ３１２は傘歯歯車であり、ドライブピニオンシャフト３１１と一体となって回転する。

リングギヤ３２は、歯数がドライブピニオンギヤ３１２より多い傘歯歯車であり、ドライブピニオンギヤ３１２と直角に交わるように噛み合っている。

終減速装置３は上記のように構成されて、リングギヤ３２の回転速度をドライブピニオン３１の回転速度よりも低くして駆動力を増大させるとともに、ドライブピニオン３１まで車両前後方向であった回転軸方向を車両左右方向に変換する。

差動装置４は、ディファレンシャルケース（以下「デフケース」という。）（回転体）４１と、ピニオンシャフト４２と、２つのピニオンギヤ４３と、２つのサイドギヤ４４と、を備える。

デフケース４１は、中央の基部４１ａと、基部４１ａから左右に突出してアクスルシャフト１０６が挿入される円筒状のアクスルシャフト挿入部４１ｂと、を備える。

中央の基部４１ａには、リングギヤ３２がボルト４５によって固定される。デフキャリア２には、アクスルシャフト挿入部４１ｂを支持するための円筒部（以下「デフキャリア円筒部」という。）２１が形成されており、アクスルシャフト挿入部４１ｂはこのデフキャリア円筒部２１にサイドベアリング４６を介して支持される。つまり、デフケース４１はデフキャリア２に対して回転自在に支持されており、リングギヤ３２と一体となって回転する。

サイドベアリング４６は、円環状の内輪４６１と、径が内輪４６１より大きい円環状の外輪４６２と、内輪４６１の外周面と外輪４６２の内周面とに接して転動する円柱状のローラ４６３と、を備えるテーパローラベアリングである。

ピニオンシャフト４２は、デフケース４１の基部４１ａに固定されて、デフケース４１と一体となって回転する。ピニオンシャフト４２には、２つのピニオンギヤ４３が向かい合うように、かつ、ピニオンシャフト４２の軸周りを自由に回転できるように取り付けられる。すなわち、２つのピニオンギヤ４３は、リングギヤ３２が回転したときにピニオンシャフト４２とともにアクスルシャフト１０６の軸周りに回転（公転）し、必要に応じてピニオンシャフト４２の軸周りに回転（自転）できるようにピニオンシャフト４２に取り付けられる。ピニオンギヤ４３は傘歯歯車である。

サイドギヤ４４は傘歯歯車であり、それぞれが向かい合うように左右のアクスルシャフト１０６の基端部に取り付けられる。サイドギヤ４４は、それぞれが２つのピニオンギヤ４３と噛み合っており、ピニオンギヤ４３によって回転させられる。

差動装置４は上記のように構成されて、ドライブピニオン３１によってリングギヤ３２が回転させられると、リングギヤ３２が固定されたデフケース４１とデフケース４１に固定されたピニオンシャフト４２とが、一体となって回転する。そうするとピニオンシャフト４２に取り付けられたピニオンギヤ４３によってサイドギヤ４４が回転させられ、左右のアクスルシャフト１０６が回転する。

車両が直進している場合など、左右のアクスルシャフト１０６の回転速度に速度差がないときには、ピニオンギヤ４３は自転せずにサイドギヤ４４の周りを公転してサイドギヤ４４を回転させる。一方で、車両がカーブを走行している場合など、左右のアクスルシャフト１０６の回転速度に速度差を生じさせる必要があるときには、ピニオンギヤ４３はサイドギヤ４４の周りを公転してサイドギヤ４４を回転させつつ自転してその速度差を生じさせる。

ここで、デフキャリア円筒部２１の内周面には、サイドベアリング４６の外輪４６２に予圧（軸方向の荷重）を加える円環状のアジャスティングナット５１が取り付けられる。アジャスティングナット５１は、サイドベアリング４６の外輪４６２に予圧を加えることでローラ４６３と内輪４６１、ローラ４６３と外輪４６２とのラジアル隙間を少なくして回転振動を抑え、デフケース４１を滑らかに回転させるものである。以下では、図２に加えて図３から図５を参照してこのアジャスティングナット５１を含むサイドベアリング４６の予圧調節機構５について詳しく説明する。

図３は、アジャスティングナット５１の斜視図である。

図３に示すように、アジャスティングナット５１は、外周面に、雄ネジが形成された雄ネジ部５１１と、断面がＶ形の溝（以下「Ｖ溝」という。）５２が等間隔で周方向に連続して形成された溝部５１２と、を備える。

図４は、図２の破線で囲った部分の拡大図である。図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。

図４に示すように、アジャスティングナット５１は、雄ネジ部５１１に形成された雄ネジをデフキャリア円筒部２１の内周面に形成された雌ネジ２１１に螺合させることで、デフキャリア円筒部２１に取り付けられる。デフキャリア円筒部２１に対するアジャスティングナット５１の螺合量を調節することで、サイドベアリング４６に加える予圧量が調整される。

また、デフキャリア円筒部２１には、アジャスティングナット５１を螺合させたときにアジャスティングナット５１の溝部５１２に開口するネジ孔５３が貫通形成される。ネジ孔５３は、デフキャリア円筒部２１の外周面から内周面に向かって形成される。

そして、図４及び図５に示すように、デフキャリア円筒部２１に形成されたネジ孔５３からボール５４をＶ溝５２に嵌め込み、その後、ネジ孔５３にボルト５５を螺合させてボール５４をＶ溝５２のテーパ面５２ａに押し付ける。これにより、アジャスティングナット５１が緩むのを防止し、アジャスティングナット５１をデフキャリア円筒部２１に最終的に固定する。つまり、本実施形態によるサイドベアリング４６の予圧調節機構５は、アジャスティングナット５１の外周面に形成されたＶ溝５２と、ネジ孔５３からＶ溝５２に挿入されるボール５４と、ネジ孔５３にねじ込まれてボール５４をＶ溝５２に押し付けるボルト５５と、によってアジャスティングナット５１が緩むのを防止する。

ここで、本発明の理解を容易にするために、本実施形態によるサイドベアリング４６の予圧調節機構５の作用効果について説明する前に、比較例による終減速差動装置１の構成について説明する。なお、同一の機能を果たす部分については、同一の符号を用いて説明する。

図７は、比較例による終減速差動装置１の断面図である。図８は、図７の破線で囲った部分の拡大図である。図９は、図８のIX-IX矢視図である。

図７から図９に示すように、比較例による終減速差動装置１は、アジャスティングナット５１の形状、及びアジャスティングナット５１の緩みを防止するための機構が本実施形態とは異なる。

図８に示すように、比較例のアジャスティングナット５１は、外周面の全域が雄ネジ部５１１となっている。一方で、図９に示すように、アジャスティングナット５１の内周面の全域に、断面が矩形の溝（以下「矩形溝」という。）５６が等間隔で形成される。そして、アジャスティングナット５１の雄ネジ部５１１に形成された雄ネジをデフキャリア円筒部２１の内周面に形成された雌ネジ２１１に螺合させることで、デフキャリア円筒部２１に取り付けられる。

その後、コの字形のロックプレート５７の爪部５７ａをアジャスティングナット５１の矩形溝５６にひっかけて、アジャスティングナット５１が緩むのを防止する。ロックプレート５７は、ボルト５８によってデフキャリア円筒部２１の側面に固定される。デフキャリア円筒部２１の側面には、このボルト５８をねじ込むためのネジ穴５９が形成される。

つまり、比較例によるサイドベアリング４６の予圧調節機構５は、アジャスティングナット５１の内周面に形成された矩形溝５６と、矩形溝５６にひっかけてアジャスティングナット５１の回転を規制するロックプレート５７と、ロックプレート５７をデフキャリア円筒部２１に固定するボルト５８と、によってアジャスティングナット５１が緩むのを防止する。

ここで、アジャスティングナット５１をデフキャリア円筒部２１に固定する際には、本実施形態及び比較例の両方とも、一旦アジャスティングナット５１をサイドベアリング４６に適切な予圧（以下「適正予圧」という。）を加えることのできる螺合位置（以下「適正締め付け位置」という。）まで締め付けた後に、アジャスティングナット５１を固定できる位置（以下「固定可能位置」という。）までアジャスティングナット５１を締め付ける方向又は緩める方向に再び回転させる必要がある。

なお、固定可能位置とは、本実施形態の場合は、ネジ孔５３からボール５４をＶ溝５２に嵌め込むことのできる位置である。一方、比較例の場合は、ロックプレート５７の爪部５７ａを矩形溝５６にひっかけてロックプレート５７を固定できる位置である。

適正締め付け位置から固定可能位置までの回転角度（以下「調整回転角」という。）が大きくなると、その分サイドベアリング４６に加わる予圧が適正予圧よりも大きく又は小さくなってしまう。サイドベアリング４６に加わる予圧が適正予圧よりも大きいと、ローラ４６３等に大きな負荷がかかるため、サイドベアリング４６の劣化が早くなってしまう。一方、サイドベアリング４６に加わる予圧が適正予圧よりも小さいと、ラジアル隙間が大きくなって回転振動が大きくなってしまう。

調整回転角を小さくするにはアジャスティングナットに形成される溝（Ｖ溝５２、矩形溝５６）の数を多くすればよい。

しかしながら、比較例は本実施形態と比べてこの溝の数を増やすことが難しく、本実施形態と比べて調整回転角が大きくなってしまう。言い換えれば、本実施形態によるサイドベアリング４６の予圧調節機構５は、比較例よりも調整回転角を小さくすることができる。その理由について、図６を参照して説明する。

図６は、本実施形態によるサイドベアリング４６の予圧調節機構５の方が比較例よりも調整回転角を小さくすることができる理由について説明する図である。

図６（Ａ）に示すように、比較例の場合は、ロックプレート５７の爪部５７ａの幅よりも矩形溝５６の幅を大きくして、ロックプレート５７とアジャスティングナット５１との間に隙間を設ける必要がある。この隙間を小さくすればするほど矩形溝５６の数を増やすことができるので、調整回転角を小さくすることができる。

しかしながら、アジャスティングナット５１の製法上（例えば鋳造）、矩形溝５６の幅にはバラツキが生じてしまうので、ロックプレー５７の爪部５７ａの幅に対してある程度の余裕代を持って矩形溝５６の幅を決定する必要がある。そのため、矩形溝５６の幅を小さくすることが難しく、矩形溝５６の数を増やすことが難しい。したがって、調整回転角を小さくすることも難しい。

これに対して図６（Ｂ）に示すように、本実施形態の場合は、バラツキが生じてＶ溝５２のテーパ面５２ａの傾きが変化しても、ボール５４の落ち込み量でそのバラツキを吸収してアジャスティングナット５１を固定することができる。つまり、バラツキによってＶ溝５２の幅が拡大、または縮小してもボール５４によって調節することができるので、Ｖ溝５２の幅を矩形溝５６の幅よりも小さくすることができる。そのため、本実施形態によるサイドベアリング４６の予圧調節機構５は、比較例よりもアジャスティングナット５１に形成する溝の数を増やすことができ、調整回転角を小さくすることができる。

以上説明した本実施形態によるサイドベアリング４６の予圧調節機構５によれば、比較例と比べてアジャスティングナット５１に形成するＶ溝５２の数を増やすことができる。そのため、アジャスティングナット５１を適正締め付け位置から固定可能位置まで調整するときの調整回転角を小さくすることができる。したがって、サイドベアリング４６に加える予圧を適正予圧に近づけることができるので、サイドベアリング４６の劣化を抑制することができるとともに、回転振動を抑制することができる。

また、比較例の場合は、サイドベアリング４６に加える予圧量を再調整するときに、一旦ボルト５８をネジ穴５９から抜き出してロックプレート５７を取り外した後にアジャスティングナット５１を回転させて、再度ロックプレート５７をボルト５８で固定する必要がある。これに対し、本実施形態の場合は、ボルト５５を緩めるだけでアジャスティングナット５１を回転させることができる。そのため、容易に予圧量を再調整することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、本実施形態では、予圧調節機構５を終減速差動装置１のサイドベアリング４６の予圧を調節するのに適用したが、回転体を支持するあらゆるテーパローラベアリングの予圧を調節するものとして適用できる。

また、本実施形態ではアジャスティングナット５１の外周面にＶ溝５２を形成したが、形状はこれに限らず円錐状としてもよい。

２デフキャリア（支持体）
５予圧調節機構
２１デフキャリア円筒部（円筒部）
４１デフケース（回転体）
４１ｂアクスルシャフト挿入部
４６サイドベアリング（テーパローラベアリング）
５１アジャスティングナット
５２Ｖ溝（溝）
５３ネジ孔
５４ボール
５５ボルト
１０６アクスルシャフト
２１１雌ネジ
５１１雄ネジ部（雄ネジ）

Claims

内周面に雌ネジが形成された円筒部を備える支持体の内部に収容される回転体を、前記円筒部に対して回転自在に支持するテーパローラベアリングの予圧調節機構であって、
外周面に雄ネジと断面がＶ形の複数の溝とが形成され、前記雄ネジを前記円筒部の内周面に形成された雌ネジに螺合させて前記テーパローラベアリングに予圧を加えるアジャスティングナットと、
前記アジャスティングナットを前記円筒部の内周面に螺合させたときに、前記溝に開口するように前記円筒部の外周面から内周面に向かって貫通形成されたネジ孔と、
前記ネジ孔を通って前記溝に嵌め込まれるボールと、
前記ネジ孔に螺合させ、前記ボールを前記溝に押し付けて前記アジャスティングナットの回転を規制するボルトと、
を備えることを特徴とするテーパローラベアリングの予圧調節機構。
前記回転体は、アクスルシャフトを挿入する円筒状のアクスルシャフト挿入部を備える終減速差動装置のディファレンシャルケースであり、
前記支持体は、前記アクスルシャフト挿入部を、前記テーパローラベアリングを介して支持する終減速差動装置のディファレンシャルキャリアである、
ことを特徴とする請求項１に記載のテーパローラベアリングの予圧調節機構。