JP5636887B2 - タンデムアンギュラ型玉軸受 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用のデファレンシャル装置に組み込まれて、ラジアル荷重及びスラスト荷重が加わった状態で回転するデファレンシャルギヤ用ピニオン軸を支承する為のタンデムアンギュラ型玉軸受の改良に関する。具体的には、負荷容量を確保しつつ、軸方向寸法の短縮を図れる構造の実現を図るものである。

自動車用のデファレンシャルギヤを構成する為のピニオン軸はデファレンシャルケース内に、複数個の転がり軸受により回転自在に支持する。デファレンシャルギヤの運転時に前記ピニオン軸には、大きなラジアル荷重及びスラスト荷重が同時に加わる為、このピニオン軸を支持する為の軸受として、ラジアル、スラスト両方向の負荷容量が十分に大きなものを使用する必要がある。又、近年に於ける自動車の省燃費化の流れにより、デファレンシャルケースに対しピニオン軸を支持する為の転がり軸受として、ラジアル、スラスト両方向に関する大きな荷重を支承可能で、しかも円すいころ軸受に比べて動トルクを低く抑えられる、タンデムアンギュラ型玉軸受を使用する事が、特許文献１〜３に記載されている様に、従来から考えられている。

図１３は、特許文献１に記載された、タンデムアンギュラ型玉軸受により構成した、デファレンシャルギヤ用ピニオン軸の回転支持装置を示している。尚、デファレンシャルギヤ全体の構造及び作用は従来から周知であるし、特許文献１〜２にも記載されている為、図示並びに詳しい説明を省略し、以下、前記回転支持装置部分の構造に就いて説明する。デファレンシャルケースの内部に１対の玉軸受１、２を、互いに離隔した状態で配置し、これら両玉軸受１、２によりピニオン軸３を支持している。これら両玉軸受１、２は、それぞれ玉に接触角を持たせたアンギュラ型玉軸受であり、これら両玉軸受１、２の接触角の方向を互いに逆向きとしている。従って、前記ピニオン軸３は、前記デファレンシャルケースの内部に、ラジアル荷重だけでなく、両方向のスラスト荷重を支承される状態で、回転自在に支持されている。

又、前記両玉軸受１、２のうち、比較的大きなラジアル荷重及びスラスト荷重を支承するピニオンギヤ４側（図１３の右側）の玉軸受１として、本発明の対象となる、タンデムアンギュラ型玉軸受を使用している。これに対して、比較的小さなラジアル荷重及びスラスト荷重しか支承しない反ピニオンギヤ４側（図１３の左側）の玉軸受２は、単列アンギュラ型の玉軸受を使用している。但し、ピニオンギヤ側だけでなく、反ピニオンギヤ側の玉軸受もタンデムアンギュラ型とする構造も、特許文献１〜２に記載されており、従来から知られている。この様な構造の場合、反ピニオンギヤ側の玉軸受も、本発明の対象となる。何れにしても、前記ピニオンギヤ４側の玉軸受１は、ラジアル荷重に加えて、このピニオンギヤ４と噛合したリングギヤ（図示省略）から離れる方向（図１３の左向き）のスラスト荷重を支承する。これに対して反ピニオンギヤ４側の玉軸受２は、ラジアル荷重に加えて、前記リングギヤに近付く方向（図１３の右向き）のスラスト荷重を支承する。

本例の場合、タンデムアンギュラ型玉軸受である、前記ピニオンギヤ４側の玉軸受１は、外輪５と、内輪６と、複数個の玉７ａ、７ｂと、１対の保持器８ａ、８ｂとを備える。このうちの外輪５は、内周面に、互いに内径が異なる、複列アンギュラ型の外輪軌道９ａ、９ｂを設けている。これら両外輪軌道９ａ、９ｂの内径は、前記ピニオンギヤ４側の外輪軌道９ａの方が大きく、このピニオンギヤ４と反対側の外輪軌道９ｂの方が小さい。又、前記内輪６は、前記外輪５の内径側にこの外輪５と同心に配置されたもので、外周面のうちで前記両外輪軌道９ａ、９ｂに対向する部分に、互いに外径が異なる、複列アンギュラ型の内輪軌道１０ａ、１０ｂを設けている。これら両内輪軌道１０ａ、１０ｂの外径は、前記ピニオンギヤ４側の内輪軌道１０ａの方が大きく、このピニオンギヤ４と反対側の外輪軌道１０ｂの方が小さい。又、前記各玉７ａ、７ｂは、前記両外輪軌道９ａ、９ｂと前記両内輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、それぞれの列毎に複数個ずつ、両列で同じ方向の（並列組み合わせ型の）接触角を付与された状態で、転動自在に設けられている。更に、前記両保持器８ａ、８ｂは、互いに直径が異なり、それぞれが前記両列の玉７ａ、７ｂを、転動自在に保持している。尚、これら両列の玉７ａ、７ｂの直径は、互いに同じ場合も、或いは、互いに異なる場合もある。

上述の様なタンデムアンギュラ型の玉軸受１は、前記デファレンシャルケースの支持部１１の支持孔１２の内周面と、前記ピニオン軸３の外周面との間に組み込まれる。そして、前記玉軸受１は、運転時に円すいころ軸受の場合の様な大きな滑り接触を伴わないので、動トルクを低く抑えられ、デファレンシャルギヤの抵抗を低くできる。又、複列に配置した玉７ａ、７ｂにより、前記ピニオンギヤ４と前記リングギヤとの噛合部で発生するラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する為、これら両方向の荷重に関する負荷容量も十分に確保できる。

上述の様なタンデムアンギュラ型玉軸受を組み込んだデファレンシャルギヤの小型・軽量化を図る為には、このタンデムアンギュラ型玉軸受に関して、負荷容量を確保しつつ、軸方向寸法を短縮する事が望まれる。負荷容量の確保の為には、前記各玉７ａ、７ｂの直径並びに数を確保する事が重要である。これに対してこれら各玉７ａ、７ｂの直径並びに数を確保しつつ、軸方向寸法を短縮する為には、両列の玉７ａ、７ｂの、軸方向に関するピッチ（列間ピッチ）Ｐを短縮する必要がある。そして、これら各玉７ａ、７ｂの直径を小さくせずに、これら両列の玉７ａ、７ｂの列間ピッチを短縮する為には、特許文献４に記載されている発明の構造を採用する事が考えられる。この特許文献４に記載された発明の構造は、図１４に示した様に、両列の玉７ａ、７ｂの円周方向に関する位相をずらせると共に、これら両列の玉７ａ、７ｂを単一の保持器８ｃにより保持する。この様な構造を採用すれば、図１４から明らかな通り、前記両列の玉７ａ、７ｂの一部を円周方向に関して互いに重畳させ、これら両列の玉７ａ、７ｂの列間ピッチｐを短縮する事と合わせて、外輪５ａ及び内輪６ａの軸方向寸法も短縮できる。

但し、上述の様な特許文献４に記載された発明の構造は、次の(1)(2)の様な点で、改良の余地がある。
(1) 両列の玉７ａ、７ｂの公転速度（単位時間当たりの公転数、公転角速度）の差を考慮していない為、前記保持器８ｃに過大な応力が加わって、この保持器８ｃに亀裂等の損傷が発生したり、前記各玉７ａ、７ｂの転動面と、両外輪軌道９ａ、９ｂ及び両内輪軌道１０ａ、１０ｂとの各接触部に過大な滑りが発生する。又、この様な過大な滑りは、これら各接触部で油膜切れに基づく金属接触を発生する原因となり、タンデムアンギュラ型玉軸受の耐久性を著しく損なう原因となる。
(2) 前記保持器８ｃとして、軸方向両端部にそれぞれリム部１３ａ、１３ｂを備えたものを使用しており、これら両リム部１３ａ、１３ｂがそれぞれ、前記各玉７ａ、７ｂよりも軸方向に突出している。この為、これら両リム部１３ａ、１３ｂの分だけ、前記タンデムアンギュラ型玉軸受の軸方向寸法を短縮する面から不利になる。

特許文献３には、両列の保持器を互いに別体とし、両列の玉が互いに独立して公転できる構造で、両列の公転速度の差を小さく（１０％以下に）抑える構造に関する発明が記載されている。尚、アンギュラ型の玉軸受を構成する玉の公転速度（保持器の回転速度）を求める式に関しては、前記特許文献３の他、非特許文献１、２にも記載されている。又、この特許文献３には、両列の保持器を一体としても良い旨も記載されている（明細書の段落［００３７］部分）。従って、前記特許文献３に記載された発明の構造によれば、前記(1)(2)に示した、前記特許文献４に記載された発明の場合に生じる問題点のうち、(1) の問題点に関しては、低減乃至は解消できる。但し、前記特許文献３に記載された発明の構造にしても、保持器の軸方向両端部にそれぞれリム部を設けた構造である為、この保持器自体の軸方向寸法が嵩む事は避けられず、前記(2) の問題点に関しては解消できない。

特開２００４−１６９８９０号公報 特開２００４−２４５２３１号公報 特開２００９−３６３４８号公報 特開２００４−３０８７９２号公報

Ｊ．ブレンドライン他３名編著、吉武立雄訳、「ころがり軸受用ハンドブック」、初版第２刷、株式会社工業調査会、１９９７年８月２日、ｐ．８９−９１ 「ＮＳＫテクニカルレポート」、カタログＮｏ．７２８ｅ、日本精工株式会社、ｐ．２５０

本発明は、上述の様な事情に鑑み、負荷容量を確保しつつ、軸方向寸法を十分に短縮できる、タンデムアンギュラ型玉軸受の構造を実現すべく発明したものである。

本発明のタンデムアンギュラ型玉軸受は何れも、デファレンシャル装置を構成するピニオン軸を、デファレンシャルケース内に回転自在に支持する為のものであり、外輪と、内輪と、複数個の玉と、単一の保持器とを備える。
このうちの外輪は、それぞれがアンギュラ型であって内径が互いに異なる２列の外輪軌道を内周面に、互いに同じ向きに設けている。
又、前記内輪は、それぞれがアンギュラ型であって外径が互いに異なる２列の内輪軌道を外周面に、互いに同じ向きに設け、前記外輪の内径側にこの外輪と同心に配置している。
又、前記各玉は、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、それぞれの列毎に複数個ずつ、両列同士の間で同じ方向の接触角を付与され、且つ、ピッチ円直径を互いに異ならせた状態で転動自在に設けている。
又、前記保持器は、前記各玉を転動自在に保持している。
そして、上述の様な本発明のタンデムアンギュラ型玉軸受は、油潤滑環境下で使用される。

特に、請求項１に記載した本発明のタンデムアンギュラ型玉軸受に於いては、前記保持器は、合成樹脂製で、全体が部分円すい筒状であり、中央リム部と、それぞれ複数ずつの第一ポケット及び第二ポケットとを備える。
このうちの中央リム部は、前記両列に配置された玉同士の間部分に配置されたもので、円環状である。
又、前記各第一ポケットは、前記保持器の軸方向に関してこの中央リム部の片側に、円周方向に関して間欠的に設けている。
又、前記各第二ポケットは、前記保持器の軸方向に関してこの中央リム部の他側に、円周方向に関する位相を前記各第一ポケットとずらせた状態で、円周方向に関して間欠的に設けている。
又、前記各第一ポケットと前記各第二ポケットとの両方のポケットに関し、前記保持器の軸方向に関して前記中央リム部と反対側部分が開放されており、この保持器の軸方向両端縁が、前記第一、第二各ポケットに保持された前記各玉よりも軸方向に突出していない。
更に、前記保持器の軸方向に関して前記第一、第二各ポケットに対向する部分で、前記外輪の両端部内周面と前記内輪の両端部外周面との間に、それぞれの内周縁を、この内輪の両端部外周面に係止すると共に、それぞれの外周縁を前記外輪の両端部内周面に近接対向させる事により、これら外輪の内周面と内輪の外周面との間に存在して前記各玉を設置した空間の両端部開口を塞いでいる、１対の塞ぎ板が設けられている。

一方、請求項２に記載したタンデムアンギュラ型玉軸受に於いては、前記保持器は、合成樹脂製で、全体が部分円すい筒状であり、中央リム部と、小径側リム部と、それぞれ複数ずつの第一ポケット及び第二ポケットとを備える。
このうちの中央リム部は、前記両列に配置された玉同士の間部分に配置されたもので、円環状である。
又、前記小径側リム部は、前記保持器の小径側端縁部に全周に亙り連続する状態で形成されている。
又、前記各第一ポケットは、前記保持器の軸方向に関して前記中央リム部よりも大径側に、円周方向に関して間欠的に設けている。
又、前記各第二ポケットは、前記保持器の軸方向に関してこの中央リム部の小径側に、円周方向に関する位相を前記各第一ポケットとずらせた状態で、円周方向に関して間欠的に設けている。
そして、前記各第一ポケットは、前記中央リム部側部分と円周方向に関して両側部分との三方のみが囲まれていて、前記保持器の軸方向に関して前記中央リム部と反対側部分は開放されており、この保持器の軸方向に関して前記各第一ポケット側の端縁は、これら各第一ポケットに保持された前記各玉よりも軸方向に突出していない。
又、前記各第二ポケットは、全周が囲まれると共に、径方向外方及び径方向内方にのみ開口しており、開口部の形状が円形で、その内面が部分球面状の凹面である。

更に、請求項１及び請求項２に記載された何れの発明も、両列の玉の公転速度（単位時間当たりの公転数、公転角速度）を、互いに等しくしている。
即ち、内径が大きな前記外輪軌道と外径が大きな前記内輪軌道との間に配置された、大径列側の各玉の直径をＤ_w1mmとし、同じくピッチ円直径をＤ_pw1mmとし、同じく接触角をα₁度とし、
内径が小さな前記外輪軌道と外径が小さな前記内輪軌道との間に配置された、小径列側の各玉の直径をＤ_w2mmとし、同じくピッチ円直径をＤ_pw2 mmとし、同じく接触角をα₂度とし、
前記内輪の回転速度（単位時間当たりの自転数、自転角速度）をｎ_imin^-1とし、前記外輪の回転速度をｎ_emin^-1とした場合に、下記の(1) 式で表される、前記大径列側の各玉の公転速度ｎ₁min^-1と、下記の(2) 式で表される前記小径列側の各玉の公転速度ｎ₂min^-1との関係を、ｎ₁＝ｎ₂としている。

上述の様に構成する本発明のタンデムアンギュラ型玉軸受によれば、負荷容量を確保しつつ、軸方向寸法を十分に短縮でき、しかも、各部の損傷を抑えて、十分な耐久性を確保できる。
即ち、単一の保持器を使用して、複列に配置された玉を、円周方向に関して交互に配置している（千鳥配置している）為、これら各玉の直径を小さくせずに、両列の玉の列間ピッチを短縮できる。又、これら両列の玉の数を少なくする必要もない為、負荷容量の確保を図れる。
又、少なくとも何れか一方のポケットの側で、前記保持器が当該ポケットに保持された玉よりも軸方向に突出する事がない為、この保持器を含めて、タンデムアンギュラ型玉軸受の軸方向寸法を短くできる。
更に、前記両列の玉の公転速度を互いに等しくしている為、これら両列の玉の公転速度の相違に基づいて、前記保持器に無理な力が加わったり、前記各玉の転動面と両外輪軌道及び両内輪軌道との接触部に過大な滑りが発生する事はなく、各部の損傷を抑えて、十分な耐久性を確保できる。

本発明に関連する参考例の第１例を示す部分断面図。 保持器を取り出して径方向から見た状態で示す展開図。 本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。 本発明に関連する参考例の第２例を示す部分断面図。 同第３例を示す部分断面図。 同第４例を示す部分断面図。 保持器を取り出して径方向から見た状態で示す展開図。 本発明に関連する参考例の第５例を示す部分断面図。 本発明の実施の形態の第２例を示す部分断面図。 保持器を取り出して径方向から見た状態で示す展開図。 本発明に関連する参考例の第６例を示す部分断面図。 ポケットの配置状態の２例を示す、図２、７、１０と同様の図。 タンデムアンギュラ型玉軸受を組み込んだデファレンシャルギヤの１例を示す断面図。 従来から知られているタンデムアンギュラ型玉軸受の第２例を示す部分断面図。

［本発明に関連する参考例の第１例］
図１〜２は、本発明に関連する参考例の第１例を示している。本参考例のタンデムアンギュラ型玉軸受は、図１に示す様に、外輪５ｂと、内輪６ｂと、複数個の玉７Ａ、７Ｂと、単一の保持器８ｄとを備える。

このうちの外輪５ｂは、外周面が単なる円筒面であり、内周面に、それぞれがアンギュラ型であって内径が互いに異なる２列の外輪軌道９Ａ、９Ｂを、互いに同じ向きに設けている。本参考例の場合には、前記各玉７Ａ、７Ｂの直径Ｄ_w1、Ｄ_w2を互いに異ならせた事に伴って、前記両外輪軌道９Ａ、９Ｂの断面形状の曲率半径を互いに異ならせている。この理由は、本参考例の構造の場合、２列に配置した前記各玉７Ａ、７Ｂの直径Ｄ_w1、Ｄ_w2を互いに異ならせている為である。即ち、本参考例の場合には、後述する様に、前記両列の玉７Ａ、７Ｂの公転速度を一致させる為に、ピッチ円直径Ｄ_pw1が大きな側の各玉７Ａ、７Ａの直径Ｄ_w1を、同じく小さな側の各玉７Ｂ、７Ｂの直径Ｄ_w2よりも大きく（Ｄ_w1＞Ｄ_w2）している。従って、本参考例の場合には、内径が大きな外輪軌道９Ａの断面形状の曲率半径を、内径が小さな外輪軌道９Ｂの断面形状の曲率半径よりも大きくしている。一方、玉軸受の分野で広く知られている様に、外輪軌道の断面形状の曲率半径は、当該外輪軌道と転がり接触する玉の直径の１／２よりも少しだけ大きくする。具体的には、前記各玉７Ａ、７Ｂの直径Ｄ_w1、Ｄ_w2と、それぞれの列のピッチ円直径Ｄ_pw1、Ｄ_pw2との関係に応じて、前記両外輪軌道９Ａ、９Ｂの断面形状の曲率半径Ｒ_Oと、前記各玉７Ａ、７Ｂの直径Ｄ（Ｄ_w1、Ｄ_w2）との関係を、Ｒ_O＝（０．５３〜０．５８）Ｄとする。但し、タンデムアンギュラ型玉軸受に要求される性能（負荷容量、動トルク）によっては、前記曲率半径Ｒ_Oの値が、上述した範囲から外れても構わない。

又、前記内輪６ｂは、内周面が単なる円筒面であり、外周面に、それぞれがアンギュラ型であって外径が互いに異なる２列の内輪軌道１０Ａ、１０Ｂを、互いに同じ向きに設けている。本参考例の場合には、これら両内輪軌道１０Ａ、１０Ｂの断面形状の曲率半径に関しても、前記両外輪軌道９Ａ、９Ｂの断面形状の曲率半径を互いに異ならせたのと同じ理由により、互いに異ならせている。従って、本参考例の場合には、外径が大きな内輪軌道１０Ａの断面形状の曲率半径を、外径が小さな内輪軌道１０Ｂの断面形状の曲率半径よりも大きくしている。尚、やはり玉軸受の分野で広く知られている様に、内輪軌道の断面形状の曲率半径は、当該内輪軌道と転がり接触する玉の直径の１／２よりも僅かに大きく、且つ、当該内輪軌道と径方向に対向する外輪軌道の断面形状の曲率半径よりも僅かに小さくする。具体的には、前記両内輪軌道１０Ａ、１０Ｂの断面形状の曲率半径Ｒ_Iと、前記各玉７Ａ、７Ｂの直径Ｄ（Ｄ_w1、Ｄ_w2）との関係を、Ｒ_I＝（０．５１〜０．５３）Ｄとする。この曲率半径Ｒ_I値に関しても、要求される性能によっては、この範囲から外れても構わない。この様な内輪６ｂは、前記外輪５ｂの内径側にこの外輪５ｂと同心に、前記外輪軌道９Ａと前記内輪軌道１０Ａとを、前記外輪軌道９Ｂと前記内輪軌道１０Ｂとを、それぞれ対向させた状態で配置している。

又、前記各玉７Ａ、７Ｂは、前記両外輪軌道９Ａ、９Ｂと前記両内輪軌道１０Ａ、１０Ｂとの間に、前記保持器８ｄにより保持された状態で、それぞれの列毎に複数個ずつ、転動自在に設けている。この状態で前記各玉７Ａ、７Ｂには、両列同士の間で同じ方向の接触角α₁、α₂を付与している。又、前記両列の玉７Ａ、７Ｂのピッチ円直径をＤ_pw1、Ｄ_pw2は、前記両外輪軌道９Ａ、９Ｂの内径と、前記両内輪軌道１０Ａ、１０Ｂの外径との相違に応じて、互いに異なっている。即ち、直径Ｄ_w1が大きな玉７Ａ、７Ａの列のピッチ円直径Ｄ_pw1は大きくし（当該列を大径列とし）、直径Ｄ_w2２が小さな玉７Ｂ、７Ｂの列のピッチ円直径Ｄ_pw2は小さくし（当該列を小径列とし）ている。

更に、前記保持器８ｄは、耐油性を有する合成樹脂を射出成形する事により、或いは、真鍮の如き銅系合金等の自己潤滑性を有する金属材（円筒状の素材）を削り加工する事により、全体を円環状に形成している。本参考例の場合、前記保持器８ｄは、中央リム部１４と、それぞれ複数ずつの第一ポケット１５、１５及び第二ポケット１６、１６とを備えるもので、全体を大略部分円すい筒状としている。これら第一、第二各ポケット１５、１６はそれぞれ、前記保持器８ｄの径方向から見た形状が、半円よりも少しだけ大きい。又、前記各玉７Ａ、７Ｂの転動面と対向する、前記第一、第二各ポケット１５、１６の内面は、これら各玉７Ａ、７Ｂの直径Ｄ_w1、Ｄ_w2の１／２よりも僅かに大きな曲率半径を有する、部分球面状の凹面としている。従って、前記第一、第二各ポケット１５、１６の、前記保持器８ｄの軸方向端縁側の開口部の幅Ｗ₁、Ｗ₂は、当該ポケット１５、１６に保持する玉７Ａ、７Ｂの直径Ｄ_w1、Ｄ_w2よりも少しだけ小さく（Ｗ₁＜Ｄ_w1、Ｗ₂＜Ｄ_w2）している。

前記各第一ポケット１５、１５は前記保持器８ｄの大径側の端縁部に、前記各第二ポケット１６、１６は同じく小径側の端縁部に、円周方向に関して互いに等ピッチで形成している。円周方向の位相に関して、前記各第一ポケット１５、１５の設置位置と前記各第二ポケット１６、１６の設置位置とは、互いに半ピッチ分ずつずらせている。又、前記各第一ポケット１５、１５の奥部と前記各第二ポケット１６、１６の奥部とは、円周方向に関して互いに重畳させている。従って、前記各第一ポケット１５、１５と前記各第二ポケット１６、１６とを仕切る状態で、前記大径列側の玉７Ａ、７Ａと前記小径列側の玉７Ｂ、７Ｂとの間部分で前記保持器８ｄの軸方向中間部に設けられた、前記中央リム部１４は、周方向に関して屈曲した形状を有する。

上述の様な構成を有する、前記保持器８ｄに対して、前記大径側列を構成する前記各玉７Ａ、７Ａは前記各第一ポケット１５、１５内に、前記小径側列を構成する前記各玉７Ｂ、７Ｂは前記各第二ポケット１６、１６内に、それぞれ前記保持器８ｄの軸方向端縁側の開口部から押し込む。そして、押し込んだ後の状態では、前記各玉７Ａ、７Ｂの転動面と前記第一、第二各ポケット１５、１６の内面との係合により（玉案内により）、前記各玉７Ａ、７Ｂに対する前記保持器８ｄの径方向位置が規制される。又、前記各玉７Ａ、７Ｂの一部は、それぞれ前記第一、第二各ポケット１５、１６の開口部から軸方向に突出する。言い換えれば、前記保持器８ｄの軸方向両端縁は、前記第一、第二各ポケット１５、１６に保持された前記各玉７Ａ、７Ｂよりも軸方向に突出していない。

更に、本参考例のタンデムアンギュラ型玉軸受の場合には、次述する様に、各部の寸法等を規制する事により、前記両列の玉７Ａ、７Ｂの公転速度（単位時間当たりの公転数、公転角速度）を互いに等しくしている。
先ず、前述の様に、前記大径列側の各玉７Ａ、７Ａの直径をＤ_w1mm、同じくピッチ円直径をＤ_pw1mm、同じく接触角をα₁度、前記小径列側の各玉７Ｂ、７Ｂの直径をＤ_w2mm、同じくピッチ円直径をＤ_pw2mm、同じく接触角をα₂度とする。
この条件で、前記内輪６ｂの回転速度（単位時間当たりの自転数、自転角速度）をｎ_imin^-1とし、前記外輪５ｂの回転速度をｎ--_emin^-1とした場合に、下記の(1) 式で表される、前記大径列側の各玉７Ａ、７Ａの公転速度ｎ₁min^-1と、下記の(2) 式で表される前記小径列側の各玉７Ｂ、７Ｂの公転速度ｎ₂min^-1との関係を、ｎ₁＝ｎ₂としている。

即ち、前記大径列側の各玉７Ａ、７Ａと前記小径列側の各玉７Ｂ、７Ｂとが同一角速度で公転運動し、これら両列の玉７Ａ、７Ｂの円周方向に関する位相がずれ動かない様にしている。

上述の様に構成する本参考例のタンデムアンギュラ型玉軸受によれば、負荷容量を確保しつつ、軸方向寸法を十分に短縮でき、しかも、各部の損傷を抑えて、十分な耐久性を確保できる。
即ち、本参考例の構造の場合には、前記単一の保持器８ｄを使用して、複列に配置された前記各玉７Ａ、７Ｂを保持する為の、前記第一、第二各ポケット１５、１６を円周方向に関して交互に配置している。しかも本参考例の構造の場合には、これら第一、第二各ポケット１５、１６の奥部同士を円周方向に関して互いに重畳させている。この為、前記各玉７Ａ、７Ｂの直径Ｄ_w1、Ｄ_w2を小さくせずに、両列の各玉７Ａ、７Ｂの列間ピッチｐを短縮できる。又、これら両列の各玉７Ａ、７Ｂの数を特に少なくする必要もない為、負荷容量の確保を図れる。

又、前記保持器８ｄの軸方向両端縁が、前記第一、第二各ポケット１５、１６に保持された玉よりも軸方向に突出する事がない為、前記保持器８ｄを含めて、タンデムアンギュラ型玉軸受の軸方向寸法を短くできる。そして、自動車用のデファレンシャルギヤ、トランスファ等、前記タンデムアンギュラ型玉軸受を組み込んだ各種回転機械装置の小型・軽量化を図れる。

更に、前記両列の玉７Ａ、７Ｂの公転速度を互いに等しくしている為、これら両列の玉７Ａ、７Ｂの公転速度の相違に基づいて、前記保持器８ｄに無理な力が加わる事を抑えられる。又、前記各玉７Ａ、７Ｂの転動面と前記両外輪軌道９Ａ、９Ｂ及び前記両内輪軌道１０Ａ、１０Ｂとの転がり接触部に過大な（アンギュラ型玉軸受の運転時に不可避なスピン滑り以外の）滑りが発生する事を抑えられる。この為、各部の損傷を抑えて、十分な耐久性を確保できる。尚、不可避的な製造誤差等により、前記各寸法等Ｄ_w1、Ｄ_pw1、α₁、Ｄ_w2、Ｄ_pw2、α₂が設計値からずれ、完全にｎ₁＝ｎ₂とはならなくても、その差が僅少（例えば大きな方の値を基準として５％未満、好ましくは３％未満、更に好ましくは１％未満）に抑えれば、本参考例及び本発明の目的を達成できる。従って、本明細書及び特許請求の範囲中、「ｎ₁＝ｎ₂」には、上述の様に、大きな方の値を基準として５％未満のずれが存在する場合も含む。

［実施の形態の第１例］
図３は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、外輪５ｂの両端部内周面と内輪６ｂの両端部外周面との間に、これら外輪５ｂの内周面と内輪６ｂの外周面との間に存在して各玉７Ａ、７Ｂを設置した空間１７の両端部開口を塞ぐ塞ぎ板１８ａ、１８ｂを設けている。本例の場合には、これら両塞ぎ板１８ａ、１８ｂとして、シールド板と呼ばれる非接触型のものを使用している。そして、これら両塞ぎ板１８ａ、１８ｂの内周縁を、それぞれ前記内輪６ｂの両端部外周面に係止すると共に、それぞれの外周縁を前記外輪５ｂの両端部内周面に近接対向させて、当該部分にラビリンスシールを構成している。

上述の様に構成する本例の構造によれば、タンデムアンギュラ型玉軸受の内部を流通する潤滑油の量を適正に規制できる。即ち、前記空間１７内に過剰な潤滑油が存在する事で、この空間１７内に存在する前記各玉７Ａ、７Ｂの自転及び公転運動に基づく、前記潤滑油の攪拌抵抗が過大になる事を防止できる。又、仮に前記空間１７内に摩耗粉等の異物が入り込んだ場合にも、この異物は、前記各玉７Ａ、７Ｂの公転運動に基づくポンプ作用により、大径側列に対向して配置した、前記塞ぎ板１８ａの外周縁と前記外輪５ｂの端部内周面との間の隙間から排出される。この為、前記異物が、前記タンデムアンギュラ型玉軸受の耐久性を損なう原因とはなりにくい。その他の構成及び作用は、上述した参考例の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

［本発明に関連する参考例の第２例］
図４は、本発明に関連する参考例の第２例を示している。上述の図３に示した実施の形態の第１例の場合には、空間１７の両端開口を、１対の塞ぎ板１８ａ、１８ｂにより塞ぐ構成を採用しているが、本参考例の場合には、空間１７の大径列側（図４の右側）の端部開口のみを、塞ぎ板１８ａにより塞ぐ構成を採用している。又、本参考例の場合には、前記空間１７の小径列側（図４の左側）の端部開口に組み付ける塞ぎ板を省略した事に伴い、外輪５ｃ及び内輪６ｃの小径列側の軸方向寸法を、上述した実施の形態の第１例の場合よりも短くして、タンデムアンギュラ型玉軸受の軸方向寸法の更なる短縮化を図っている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第１例又は実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

［本発明に関連する参考例の第３例］
図５は、本発明に関連する参考例の第３例を示している。前述の図３に示した実施の形態の第１例の場合には、空間１７の両端開口を、１対の塞ぎ板１８ａ、１８ｂにより塞ぐ構成を採用しているが、本参考例の場合には、空間１７の小径列側（図５の左側）の端部開口のみを、塞ぎ板１８ｂにより塞ぐ構成を採用している。又、本参考例の場合には、前記空間１７の大径列側（図５の右側）の端部開口に組み付ける塞ぎ板を省略した事に伴い、外輪５ｄ及び内輪６ｄの大径列側の軸方向寸法を、前述した実施の形態の第１例の場合よりも短くして、タンデムアンギュラ型玉軸受の軸方向寸法の更なる短縮化を図っている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した参考例の第１例又は実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

［本発明に関連する参考例の第４例］
図６〜７は、本発明に関連する参考例の第４例を示している。本参考例の場合には、保持器８ｅの大径側端縁部に大径側リム部１９を、全周に亙り連続する状態で形成している。この為、大径列側の玉７Ａ、７Ａを保持する各第一ポケット１５ａ、１５ａは全周を囲まれた円形となる。従って、これら各玉７Ａ、７Ａはこれら各第一ポケット１５ａ、１５ａ内に、前記保持器８ｅの径方向の開口部から組み込む。
この様な本参考例の構造の場合、前述した参考例の第１例の場合に比べれば保持器８ｅの軸方向寸法が嵩むが、前述の特許文献４に記載された従来構造に比べれば、軸方向寸法を短縮できる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した参考例の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

［本発明に関連する参考例の第５例］
図８は、本発明に関連する参考例の第５例を示している。本参考例の場合には、外輪５ｂの小径側端部内周面と内輪６ｂの小径側端部外周面との間に、空間１７の小径側端部開口を塞ぐ塞ぎ板１８ｂを設けて、タンデムアンギュラ型玉軸受の内部を流通する潤滑油の量を適正に規制可能としている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第４例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

［実施の形態の第２例］
図９〜１０は、請求項２にのみ対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、保持器８ｆの小径側端縁部に小径側リム部２０を、全周に亙り連続する状態で形成している。この為、小径列側の玉７Ｂ、７Ｂを保持する各第二ポケット１６ａ、１６ａは全周を囲まれた円形となる。従って、これら各玉７Ｂ、７Ｂはこれら各第二ポケット１６ａ、１６ａ内に、前記保持器８ｆの径方向の開口部から組み込む。
この様な本例の構造の場合、前述した参考例の第１例の場合に比べれば保持器８ｆの軸方向寸法が嵩むが、前述の特許文献４に記載された従来構造に比べれば、軸方向寸法を短縮できる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した参考例の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

［本発明に関連する参考例の第６例］
図１１は、本発明に関連する参考例の第６例を示している。本参考例の場合には、外輪５ｂの大径側端部内周面と内輪６ｂの大径側端部外周面との間に、空間１７の大径側端部開口を塞ぐ塞ぎ板１８ａを設けて、タンデムアンギュラ型玉軸受の内部を流通する潤滑油の量を適正に規制可能としている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第２例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明を実施する場合に、保持器の軸方向寸法を可能な限り短縮する為には、図１〜１１に示す様に、各第一ポケット１５、１５（１５ａ、１５ａ）の奥部と各第二ポケット１６、１６（１６ａ、１６ａ）の奥部とを、円周方向に関して互いに重畳させる事が好ましい。但し、軸方向寸法短縮に関する要求レベル（小型・軽量化の必要性の程度）によっては、必ずしも重畳させなくても良い場合もある。即ち、図１〜１１及び図１２の（Ａ）に示す様に、各第一ポケット１５、１５の奥部と各第二ポケット１６、１６の奥部とを、円周方向に関して互いに重畳させれば（「列間ピッチ＜両列の玉の直径の和／２」とすれば）、保持器と玉とを組み合わせた状態での、軸方向に関する幅Ｗ_Aを十分に小さくできて、大幅な小型・軽量化が可能になる。これに対して、図１２の（Ｂ）に示す様に、各第一ポケット１５、１５の奥部と各第二ポケット１６、１６の奥部とを、円周方向に関して互いに重畳させない（「列間ピッチ≧両列の玉の直径の和／２」とする）場合には、保持器と玉とを組み合わせた状態での、軸方向に関する幅Ｗ_Bを短縮できる程度、延いては、小型・軽量化を可能な程度が限られる。但し、上述の様に、軸方向寸法短縮に関する要求レベルによっては、図１２の（Ｂ）に示した構造を採用する事も可能である。

又、本発明（請求項２に係る発明）を実施する場合で、各玉を設置した空間の端部開口を塞ぐ塞ぎ板を設ける場合、この塞ぎ板は、非接触型のものに限らず、接触型のもの（その先端縁を相手面に対して摺接させるシール材を備えたシールリング）とする事もできる。又、この塞ぎ板は、内輪の外周面に係止する型式のものに限らず、外輪の内周面に係止する型式のものとする事もできる。

又、本発明に係るタンデムアンギュラ型玉軸受は、自動車用のデファレンシャル装置に組み込んで、デファレンシャルギヤ用ピニオン軸を支承する為に利用するものである。但し、本発明の技術的範囲から外れるが、自動車用のトランスファ等の様に、ラジアル荷重及びスラスト荷重が加わった状態で回転する回転軸を有する各種回転機械装置に組み込んで、この回転軸を支承する為に利用する事もできる。

１ 玉軸受
２ 玉軸受
３ ピニオン軸
４ ピニオンギヤ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 外輪
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 内輪
７ａ、７ｂ、７Ａ、７Ｂ 玉
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ 保持器
９ａ、９ｂ、９Ａ、９Ｂ 外輪軌道
１０ａ、１０ｂ、１０Ａ、１０Ｂ 内輪軌道
１１ 支持部
１２ 支持孔
１３ａ、１３ｂ リム部
１４ 中央リム部
１５、１５ａ 第一ポケット
１６、１６ａ 第二ポケット
１７ 空間
１８ａ、１８ｂ 塞ぎ板
１９ 大径側リム部
２０ 小径側リム部

Claims (2)

1. デファレンシャル装置を構成するピニオン軸を、デファレンシャルケース内に回転自在に支持する為のものであり、
   それぞれがアンギュラ型であって内径が互いに異なる２列の外輪軌道を内周面に、互いに同じ向きに設けた外輪と、それぞれがアンギュラ型であって外径が互いに異なる２列の内輪軌道を外周面に、互いに同じ向きに設け、前記外輪の内径側にこの外輪と同心に配置された内輪と、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、それぞれの列毎に複数個ずつ、両列同士の間で同じ方向の接触角を付与され、且つ、ピッチ円直径を互いに異ならせた状態で転動自在に設けられた玉と、これら各玉を転動自在に保持した単一の保持器とを備え、油潤滑環境下で使用されるタンデムアンギュラ型玉軸受に於いて、
   前記保持器は、合成樹脂製で、全体が部分円すい筒状であり、前記両列に配置された玉同士の間部分に配置された、円環状の中央リム部と、この保持器の軸方向に関してこの中央リム部の片側に、円周方向に関して間欠的に設けられた複数の第一ポケットと、同じく他側に、円周方向に関する位相をこれら各第一ポケットとずらせた状態で、円周方向に関して間欠的に設けられた複数の第二ポケットとを備えたものであり、
   前記各第一ポケットと前記各第二ポケットとの両方のポケットに関し、前記保持器の軸方向に関して前記中央リム部と反対側部分が開放されており、この保持器の軸方向両端縁が、前記第一、第二各ポケットに保持された前記各玉よりも軸方向に突出しておらず、
   前記保持器の軸方向に関して前記第一、第二各ポケットに対向する部分で、前記外輪の両端部内周面と前記内輪の両端部外周面との間に、それぞれの内周縁を、この内輪の両端部外周面に係止すると共に、それぞれの外周縁を前記外輪の両端部内周面に近接対向させる事により、これら外輪の内周面と内輪の外周面との間に存在して前記各玉を設置した空間の両端部開口を塞いでいる、１対の塞ぎ板が設けられており、
   内径が大きな前記外輪軌道と外径が大きな前記内輪軌道との間に配置された、大径列側の各玉の直径をＤ_w1mmとし、同じくピッチ円直径をＤ_pw1mmとし、同じく接触角をα₁度とし、
   内径が小さな前記外輪軌道と外径が小さな前記内輪軌道との間に配置された、小径列側の各玉の直径をＤ_w2mmとし、同じくピッチ円直径をＤ_pw2mmとし、同じく接触角をα₂度とし、
   前記内輪の回転速度をｎ_imin^-1とし、前記外輪の回転速度をｎ_emin^-1とした場合に、下記の(1) 式で表される、前記大径列側の各玉の公転速度ｎ₁min^-1と、下記の(2) 式で表される前記小径列側の各玉の公転速度ｎ₂min^-1との関係を、ｎ₁＝ｎ₂とした
   事を特徴とするタンデムアンギュラ型玉軸受。
   

   

   
2. デファレンシャル装置を構成するピニオン軸を、デファレンシャルケース内に回転自在に支持する為のものであり、
   それぞれがアンギュラ型であって内径が互いに異なる２列の外輪軌道を内周面に、互いに同じ向きに設けた外輪と、それぞれがアンギュラ型であって外径が互いに異なる２列の内輪軌道を外周面に、互いに同じ向きに設け、前記外輪の内径側にこの外輪と同心に配置された内輪と、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、それぞれの列毎に複数個ずつ、両列同士の間で同じ方向の接触角を付与され、且つ、ピッチ円直径を互いに異ならせた状態で転動自在に設けられた玉と、これら各玉を転動自在に保持した単一の保持器とを備え、油潤滑環境下で使用されるタンデムアンギュラ型玉軸受に於いて、
   前記保持器は、合成樹脂製で、全体が部分円すい筒状であり、前記両列に配置された玉同士の間部分に配置された、円環状の中央リム部と、小径側端縁部に全周に亙り連続する状態で形成された小径側リム部と、前記保持器の軸方向に関して前記中央リム部よりも大径側に、円周方向に関して間欠的に設けられた複数の第一ポケットと、同じく小径側に、円周方向に関する位相をこれら各第一ポケットとずらせた状態で、円周方向に関して間欠的に設けられた複数の第二ポケットとを備えたものであり、
   前記各第一ポケットは、前記中央リム部側部分と円周方向に関して両側部分との三方のみが囲まれていて、前記保持器の軸方向に関して前記中央リム部と反対側部分は開放されており、この保持器の軸方向に関して前記各第一ポケット側の端縁は、これら各第一ポケットに保持された前記各玉よりも軸方向に突出しておらず、
   前記各第二ポケットは、全周が囲まれると共に、径方向外方及び径方向内方にのみ開口しており、開口部の形状が円形で、その内面が部分球面状の凹面であり、
   内径が大きな前記外輪軌道と外径が大きな前記内輪軌道との間に配置された、大径列側の各玉の直径をＤ_w1mmとし、同じくピッチ円直径をＤ_pw1mmとし、同じく接触角をα₁度とし、
   内径が小さな前記外輪軌道と外径が小さな前記内輪軌道との間に配置された、小径列側の各玉の直径をＤ_w2mmとし、同じくピッチ円直径をＤ_pw2mmとし、同じく接触角をα₂度とし、
   前記内輪の回転速度をｎ_imin^-1とし、前記外輪の回転速度をｎ_emin^-1とした場合に、下記の(1) 式で表される、前記大径列側の各玉の公転速度ｎ₁min^-1と、下記の(2) 式で表される前記小径列側の各玉の公転速度ｎ₂min^-1との関係を、ｎ₁＝ｎ₂とした
   事を特徴とするタンデムアンギュラ型玉軸受。
   

   

   

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