JPH11201151A

JPH11201151A - 円すいころ軸受

Info

Publication number: JPH11201151A
Application number: JP10006048A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Nakagawa; 和文中川; Kazumi Adachi; 一巳安達; Kazunori Uragami; 一徳浦上; Koji Masuoka; 晃次増岡; Takashi Tsujimoto; 崇辻本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】馴らし運転時の円すいころの軸方向移動を円
滑にする。【解決手段】軌道面１ａ、軌道面２ａおよび転動面３
ｃのクラウニングの頂点をそれぞれの軸方向中心から大
径側にずらすことにより、軌道面１ａおよび軌道面２ａ
と転動面３ｃとの接触部中心位置Ｃを、円すいころ３の
軸方向中心（長さＬの１／２の位置）から大径側に所定
量αだけずらしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のデファレ
ンシャル、トランスミッション等の歯車装置に組み込ま
れる円すいころ軸受に関する

【０００２】

【従来の技術】例えば、前部機関後輪駆動の自動車で
は、エンジン、クラッチ、トランスミッションが車体前
部に、デファレンシャル、駆動軸が車体後部に集中して
いるため、この間の動力伝達用にプロペラシャフトを用
いている。エンジンの回転動力はトランスミッション
（変速機）で減速されてプロペラシャフトに伝達され、
プロペラシャフトを介してデファレンシャル（終減速装
置）に入力される。デファレンシャルは減速歯車装置と
差動装置から構成され、減速歯車装置は回転速度の減速
と駆動力の増大、特にエンジン縦置きの車輌では駆動力
の伝達方向の直角方向に変えて駆動輪車軸に伝達し、差
動装置は左右の駆動輪に回転速度差が生じたとき、両輪
を差動させて車輪のスリップを防止する機能を有する。

【０００３】図４は、デファレンシャルの一構成例を示
している。同図で上方向が車体前方、下方向が車体後方
である。デファレンシャルケース２１の前部内周面にド
ライブピニオン軸２２が挿通され、一対の円すいころ軸
受２３、２４で回転自在に支持される。ドライブピニオ
ン軸２２の前端部にはプロペラシャフトが連結され、後
端部にはリンクギア（減速大歯車）２５と歯合するドラ
イブピニオンギヤ（減速小歯車）２２ａが固定され又は
一体に設けられる。

【０００４】リンクギヤ２５は差動歯車ケース２６に連
結され、差動歯車ケース２６は一対の円すいころ軸受２
７、２８でデファレンシャルケース２１に対して回転自
在に支持される。差動歯車ケース２６の内部には、一対
のピニオンギヤ２９と、これに歯合する一対のサイドギ
ヤ３０がそれぞれ配設される。ピニオンギヤ２９はピニ
オン軸３１に固定され、サイドギヤ３０はスラストワッ
シャを介して差動歯車ケース２６に装着される。図示さ
れていない左右のドライブシャフトは、それぞれに対応
するサイドギヤ３０の内径部に連結（セレーション連結
等）される。

【０００５】プロペラシャフトの駆動トルクは、ドライ
ブピニオンギヤ２２ａ→リンクギヤ２５→差動歯車ケー
ス２６→ピニオンギヤ２９→サイドギヤ３０→ドライブ
シャフトという経路で伝達される。一方、タイヤの駆動
抵抗は、ドライブシャフト→サイドギヤ３０→ピニオン
ギヤ２９へと伝達される。

【０００６】図６は、上記のような歯車装置としてのデ
ファレンシャルにおいて、回転軸（２２、２６）をケー
シング（２１）に対して回転自在に支持する円すいころ
軸受（２３、２４、２７、２８）の一形態を例示してい
る。この円すいころ軸受は、円すい状の軌道面１１ａを
有する外輪１１と、円すい状の軌道面１２ａを有し、こ
の軌道面１２ａの小径側に小鍔面１２ｂ、大径側に大鍔
面１２ｃを有する内輪１２と、外輪１１の軌道面１１ａ
と内輪１２の軌道面１２ａとの間に転動自在に配された
複数の円すいころ１３と、円すいころ１３を円周所定間
隔に保持する保持器１４とを備えている。軌道面１１
ａ、軌道面１２ａ、および転動面１３ｃには、それぞれ
クラニングが設けられている。

【０００７】軸受使用時、円すいころ１３は軌道面１１
ａおよび軌道面１２ａから受ける合成力によって内輪１
２の大鍔面１２ｃに押し付けられ、その大端面１３ａを
大鍔面１２ｃによって接触案内されながら軌道面上を転
がり運動する。一方、軸受使用時、円すいころ１３の小
端面１３ｂと内輪１２の小鍔面１２ｂとは接触せず、両
者の間には僅かな隙間が存在する。

【０００８】上記のような円すいころ軸受を、保持器１
４、複数の円すいころ１３、及び内輪１２からなる組付
体を、内輪１２の小鍔面１２ｂ側を下に向けた状態で外
輪１１の軌道面１１ａに上方から挿入して組立てた場
合、組立時の状態（初期状態）において、円すいころ１
３は軌道面上の正規の位置に座らず（保持器１４、内輪
１２に対する自由度により、挿入時の円すいころ１３の
姿勢が定まらないため）、図７（ａ）に示すように、そ
の小端面１３ｂが内輪１２の小鍔面１２ｂに接触し、大
端面１３ａと大鍔面１２ｃとの間に隙間δができた状態
になる。この初期状態から、スラスト荷重Ｆａを作用さ
せた状態で、軸受を所要回数回転させると｛図７
（ｃ）｝、円すいころ１３が大鍔面１２ｃ側に隙間δ分
だけ軸方向移動して、大端面１３ａが大鍔面１２ｃに接
触し、円すいころ１３が正規の位置に落ち着く｛図７
（ｂ）｝。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図７（ａ）に示す初期
状態で軸受を相手装置の装着部位に固定し予圧を設定し
て本運転を行うと、円すいころ１３の大鍔面１２ｃ側へ
の軸方向移動によって予圧抜けが生じ、要求される軸受
機能が得られなくなる。そこで、従来より、本運転に先
立って、図７（ａ）に示す初期状態の軸受を相手装置の
装着部位に仮組付けし、円すいころ１３が図７（ｂ）に
示す正規の位置に落ち着くまで馴らし運転を行った後、
軸受を装着部位に固定し所定の予圧を付与するようにし
ている。この場合、円すいころ１３の大端面１２ｃ側へ
の軸方向移動が円滑に行われないと、円すいころ１３が
正規の位置に落ち着くまでの馴らし運転時間が多く必要
となり、予圧設定完了までの所要時間が長くなる。

【００１０】従来の円すいころ軸受は、円すいころ１３
の転動面１３ｃと内・外輪１２、１１の軌道面１２ａ、
１１ａとの接触部中心位置が、円すいころ１３の軸方向
中心（長さＬ’の１／２の位置）にあるため、馴らし運
転時における円すいころ１３の軸方向移動が円滑に行わ
れない場合があり、馴らし運転時間が多くなる傾向にあ
る。

【００１１】そこで、本発明は、馴らし運転時における
円すいころの軸方向移動を円滑に行わせることにより、
この種の円すいころ軸受における馴らし運転時間を短縮
化し、予圧設定作業の効率化を図ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、クラウニングが設けられた円すい状の
軌道面を有する外輪と、クラウニングが設けられた円す
い状の軌道面を有し、この軌道面の小径側に小鍔面、大
径側に大鍔面を有する内輪と、クラウニングが設けられ
た円すい状の転動面を有し、外輪の軌道面と内輪の軌道
面との間に転動自在に配された複数の円すいころと、円
すいころを円周所定間隔に保持する保持器とを備えた円
すいころ軸受において、円すいころの転動面と内・外輪
の軌道面との接触部中心位置を、円すいころの軸方向中
心から大径側にずらした。

【００１３】ここで、クラウニング（凸クラウニング）
とは、軌道面、転動面の母線に僅かな曲率をもたせるこ
とをいい、１つの曲率をもたせたもの、複数の曲率をも
たせたもの（複合クラウニング）が含まれる。

【００１４】転動面と軌道面との接触は理論上は点接触
となるが、クラウニング量がごく微小であるので、実際
上はクラウニングの頂点付近の領域で軸方向の線接触と
なる。本発明において、接触部中心位置を規定してるの
はかかる理由による。

【００１５】転動面と軌道面との接触部中心位置を円す
いころの軸方向中心（円すいころの長さをＬとしてＬ／
２の位置）からずらして、図７（ａ）に示す初期状態か
ら図７（ｂ）に示す状態に落ち着くまでの馴らし運転回
数（軸受の回転数：落ち着き回数）を求めたところ、図
５に示す結果が得られた。

【００１６】同図に示すように、接触部中心位置をＬ／
２の位置から大径側にずらすことによって、軸受の落ち
着き回数は減少し、特に大径側へのずれ量αを円すいこ
ろの長さＬに対して５％、１０％とした場合に良好な結
果が得られた。ずれ量αが１０％を超えると、円すいこ
ろの円滑な転動に影響が出ることが懸念されるので、ず
れ量αは１０％以下の範囲に押さえることが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１８】図１に示すように、この実施形態の円すい
ころ軸受は、円すい状の軌道面１ａを有する外輪１と、
円すい状の軌道面２ａを有し、この軌道面２ａの小径側
に小鍔面２ｂ、大径側に大鍔面２ｃを有する内輪２と、
円すい状の転動面３ｃを有し、外輪１の軌道面１ａと内
輪２の軌道面２ａとの間に転動自在に配された複数の円
すいころ３と、円すいころ３を円周所定間隔に保持する
保持器４とで構成される。軌道面１ａ、軌道面２ａ、お
よび転動面３ｃには、それぞれクラニングが設けられて
いる。

【００１９】軸受使用時、円すいころ３は軌道面１ａお
よび軌道面２ａから受ける合成力によって内輪２の大鍔
面２ｃに押し付けられ、その大端面３ａを大鍔面２ｃに
よって接触案内されながら軌道面上を転がり運動する。
軸受使用時、円すいころ３の小端面３ｂと内輪２の小鍔
面２ｂとは接触せず、両者の間には僅かな隙間が存在す
る。

【００２０】図２は、外輪１の軌道面１ａおよび内輪２
の軌道面２ａと、円すいころ３の転動面３ｃとの接触状
態を模式的に示している。クラウニングはかなり誇張し
て図示している。また、保持器４の図示を省略してい
る。点線は従来軸受の軌道面、転動面の形状を誇張して
図示している。従来軸受における軌道面および転動面の
クラウニングの頂点はぞれぞれの軸方向中心にあり、転
動面と軌道面との接触部中心位置は円すいころの軸方向
中心位置にある。

【００２１】この実施形態では、軌道面１ａ、軌道面２
ａおよび転動面３ｃのクラウニングの頂点をそれぞれの
軸方向中心から大径側にずらすことにより、軌道面１ａ
および軌道面２ａと転動面３ｃとの接触部中心位置Ｃ
を、円すいころ３の軸方向中心（長さＬの１／２の位
置）から大径側に所定量αだけずらしている。ずれ量α
は、円すいころ３の長さ（Ｌ）に対して、０以上１０％
以下の範囲で設定すれば良いが、この実施形態では、α
＝５％に設定している。尚、長さ（Ｌ）は、小端面３ｂ
と、大端面３ａにおける大鍔面２ｃとの接触位置Ｐとの
間の寸法（円すいころ３の軸線に平行な方向の寸法）で
ある。クラウニング量（ドロップ量）は、転動面３ｃに
ついて１〜６μｍ、軌道面１ａについて１〜２０μｍ、
軌道面２ａについて１〜２０μｍ（複合クラウニングの
場合は１０〜５０μｍ）の範囲で任意に設定することが
できる。このような構成とすることにより、馴らし運転
時における円すいころ３の大鍔面２ｃ側への軸方向移動
が円滑に行われ、馴らし運転時間が短縮される。

【００２２】図３に示す第２の実施形態では、外輪１の
軌道面１ａの接触角（軌道面１ａの延長線が軸受中心軸
と交わる角度：厳密には軌道面１ａの接触部中心位置Ｃ
における接線が軸受中心軸と交わる角度）を従来軸受
（同図に点線で示す。）よりも小さくすると共に、内輪
２の軌道面２ａの接触角を従来軸受（同図に点線で示
す。）よりも大きくすることにより、軌道面１ａおよび
軌道面２ａと転動面３ｃとの接触部中心位置Ｃを、円す
いころ３の軸方向中心（長さＬの１／２の位置）から大
径側に所定量αだけずらしている。その他の事項は、第
１の実施形態に準じる。

【００２３】第１及び第２の実施形態において、内輪２
の小鍔面２ｂを円すいころ３の小端面３ｂと略平行にな
るように旋削加工し、さらに、研削加工を施して小端面
３ｂと平行になる面に仕上げている。従来軸受における
内輪の小鍔面は、円すいころの小端面に対して外側に傾
斜した傾斜面である。尚、所要の精度が確保できれば、
コスト低減のため、小鍔面２ｂを旋削加工によって、小
端面３ｂと平行になる面に仕上げても良い。大鍔面２ｃ
は、例えば、上記のような小鍔面２ｂを寸法基準とし
て、小鍔面２ｂからの溝幅寸法（Ｗ）をインプロセスゲ
ージで測定しながら、研削加工によって仕上げることが
できる。これにより、溝幅寸法（Ｗ）を、狙い寸法に対
して所定の寸法公差内に精度良く仕上げることができ
る。溝幅寸法（Ｗ）は、小鍔面２ｂと、大鍔面２ｃにお
ける大端面３ａとの接触位置Ｐとの間の寸法（円すいこ
ろ３の軸線と平行な方向の寸法）である。

【００２４】また、第１及び第２の実施形態において、
内輪２の溝幅（Ｗ）と円すいころ３の長さ（Ｌ）を所定
の寸法公差内に仕上げると共に、保持器４、複数の円す
いころ３、及び内輪２を一体に組付けた状態で、円すい
ころ３の大端面３ａを内輪２の大鍔面２ｃに接触させた
時の、小端面３ｂと小鍔面２ｂとの間の隙間δを測定す
ることにより、この隙間δがδ≦０．４ｍｍになるよう
に規制している。内輪２の小鍔面２ｂを円すいころ３の
小端面３ｂと平行な面にすることにより、小端面３ｂ側
の面取り寸法・形状のばらつきに起因した隙間δのばら
つきをなくすことができる。

【００２５】第１及び第２の実施形態の円すいころ軸受
は、図８に示すような自動車のデファレンシャルに組み
込まれる軸受（軸受２３、２４、２７、２８、特にドラ
イブピニオン軸２２を回転自在に支持する軸受２３、２
４）として好適である他、自動車のトランスミッション
等の歯車装置に組み込まれる軸受として好適である。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、円すいころの転動面と
内・外輪の軌道面との接触部中心位置を、円すいころの
軸方向中心から大径側にずらしたので、円すいころの大
端面側への軸方向移動が促進され、この種の円すいころ
軸受における馴らし運転時間を短縮すると同時に、馴ら
し運転後の予圧設定作業の信頼性を向上させることがで
きる。また、隙間δの大きさの基準値を許容範囲内で大
きく設定できるので、加工コスト、管理コストの低減の
点で有利である。

【００２７】上記のような円すいころ軸受で回転軸をケ
ーシングに対して回転自在に支持する回転軸の支持構造
は、予圧設定作業の効率が高く、かつ、予圧設定の信頼
性が高いので、自動車の歯車装置、特にデファレンシャ
ルのドライブピニオン軸の支持構造として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の円すいころ軸受を示す断面図であ
る。

【図２】外輪の軌道面および内輪の軌道面と、円すいこ
ろの転動面との接触状態を模式的に示す断面図である。

【図３】外輪の軌道面および内輪の軌道面と、円すいこ
ろの転動面との接触状態を模式的に示す断面図である。

【図４】自動車のデファレンシャルの一構成例を示す断
面図である。

【図５】接触部中心位置のずれ量と軸受の落ち着き回数
の関係を示す図である。

【図６】従来の円すいころ軸受を示す断面図である。

【図７】従来の円すいころ軸受における組立時の状態
（初期状態）を示す断面図（図ａ）、馴らし運転後の状
態を示す断面図（図ｂ）、馴らし運転時の状態を示す断
面図（図ｃ）である。

【符号の説明】

１外輪１ａ軌道面２内輪２ａ軌道面２ｂ小鍔面２ｃ大鍔面３円すいころ３ａ大端面３ｂ小端面Ｃ接触部中心位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クラウニングが設けられた円すい状の軌
道面を有する外輪と、クラウニングが設けられた円すい
状の軌道面を有し、この軌道面の小径側に小鍔面、大径
側に大鍔面を有する内輪と、クラウニングが設けられた
円すい状の転動面を有し、外輪の軌道面と内輪の軌道面
との間に転動自在に配された複数の円すいころと、円す
いころを円周所定間隔に保持する保持器とを備え、上記円すいころの転動面と内・外輪の軌道面との接触部
中心位置が、円すいころの軸方向中心から大径側にずれ
ていることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】上記接触部中心位置のずれ量αが、円す
いころの長さをＬとして、０＜α≦０．１Ｌの範囲内で
あることを特徴とする請求項１記載の円すいころ軸受。
【請求項３】自動車の歯車装置における回転軸の支持
用に用いられる請求項１又は２記載の円すいころ軸受。
【請求項４】ケーシングに組み込まれた回転軸を、円
すいころ軸受でケーシングに対して回転自在に支持する
自動車の歯車装置における回転軸の支持構造であって、上記円すいころ軸受が、クラウニングが設けられた円す
い状の軌道面を有する外輪と、クラウニングが設けられ
た円すい状の軌道面を有し、この軌道面の小径側に小鍔
面、大径側に大鍔面を有する内輪と、クラウニングが設
けられた円すい状の転動面を有し、外輪の軌道面と内輪
の軌道面との間に転動自在に配された複数の円すいころ
と、円すいころを円周所定間隔に保持する保持器とを備
え、上記円すいころの転動面と内・外輪の軌道面との接
触部中心位置が、円すいころの軸方向中心から大径側に
ずれていることを特徴とする自動車の歯車装置における
回転軸の支持構造。
【請求項５】上記ケーシングがデファレンシャルケー
スであり、上記回転軸が、その前端部にプロペラシャフ
トが連結され、その後端部にリンクギヤと歯合するドラ
イブピニオンギヤが設けられたドライブピニオン軸であ
ることを特徴とする請求項４記載の自動車の歯車装置に
おける回転軸の支持構造。