專利名稱：小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如構(gòu)成汽車的差速裝置、四輪驅(qū)動車的分動裝置的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置。
背景技術(shù)：
汽車的差速裝置、四輪驅(qū)動車的分動裝置通常具有這樣的構(gòu)造，S卩，包括在一端部設(shè)有小齒輪的小齒輪軸，利用在軸向上分開地設(shè)置的一對滾動軸承，將該小齒輪軸旋轉(zhuǎn)自由且可支承兩方向的軸向載荷地支承在外殼的內(nèi)側(cè)。圖9表示專利文獻(xiàn)1所述的、裝入有以往構(gòu)造第1例的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的差速裝置。差速裝置設(shè)置在汽車的動力傳遞系統(tǒng)的中途，用于在降低驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速的同時(shí)、 將旋轉(zhuǎn)方向垂直轉(zhuǎn)換。在該差速裝置中，將一對環(huán)狀壁2a、2b在前后方向上分開地設(shè)置在作為外殼的殼體1內(nèi)側(cè)的靠前部分，利用一對單列圓錐滾子軸承4a、4b將小齒輪軸3旋轉(zhuǎn)自由且可支承兩方向的軸向載荷地支承在這兩個環(huán)狀壁h、2b的內(nèi)側(cè)。兩個單列圓錐滾子軸承4a、4b通過在內(nèi)嵌于環(huán)狀壁h、2b的外圈5a、恥和外嵌于小齒輪軸3的內(nèi)圈6a、6b之間設(shè)置多個可滾動的圓錐滾子7a、7b而構(gòu)成。這兩個單列圓錐滾子軸承4a、4b通過使接觸角的朝向互相相反，即付與背對背雙聯(lián)型(日文背面粗*合型)的接觸角地設(shè)置，能夠支承對小齒輪軸3施加的兩方向(圖9中的左右兩方向)的軸向載荷。另外，本說明書中的前后關(guān)系根據(jù)車輛的前后來定義。即，在圖9中，右側(cè)為“前側(cè)”，左側(cè)為“后側(cè)”。在該小齒輪軸3的前端部還外嵌固定有環(huán)狀的結(jié)合構(gòu)件8。構(gòu)成該結(jié)合構(gòu)件8的前端部的結(jié)合凸緣9配置在自殼體1的前端開口部突出到外部的部分。在結(jié)合凸緣9上自由地連結(jié)有未圖示的驅(qū)動軸的后端部。相對于此，在小齒輪軸3的后端部固設(shè)有小齒輪10， 使小齒輪10和環(huán)形齒輪11互相嚙合。環(huán)形齒輪11僅旋轉(zhuǎn)自由地支承在殼體1內(nèi)側(cè)的后部。但是，近年來，對汽車節(jié)省燃料消耗的要求有所增強(qiáng)，對于構(gòu)成上述的差速裝置及分動裝置的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置中裝入的一對滾動軸承，為了降低動力傳遞損失，也要求進(jìn)一步減小動轉(zhuǎn)矩(旋轉(zhuǎn)阻力)和起動轉(zhuǎn)矩。以往構(gòu)造的第1例并不一定能夠充分減小這些轉(zhuǎn)矩，未能應(yīng)對這樣的要求。S卩，在以往構(gòu)造的第1例中，作為裝入到小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置中的一對滾動軸承，分別使用單列圓錐滾子軸承如、413。這些單列圓錐滾子軸承4a、4b除了外圈5ajb及內(nèi)圈6a、6b與各圓錐滾子7a、7b滾動接觸之外，存在于內(nèi)圈6a、6b外周面的大徑側(cè)端部的凸緣部12與各圓錐滾子7a、7b的頭部(大徑側(cè)端面)始終滑動接觸，因此轉(zhuǎn)矩易于變大。在專利文獻(xiàn)2中公開有這樣的構(gòu)造，S卩，通過設(shè)計(jì)裝入到小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置中的一對滾動軸承的構(gòu)造，將這兩個滾動軸承的轉(zhuǎn)矩抑制得較小。圖10表示專利文獻(xiàn)2 所述的、以往構(gòu)造的第2例的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置。在該以往構(gòu)造的第2例中，作為支承比較大的徑向載荷的小齒輪側(cè)(圖10中的左側(cè))的滾動軸承，使用串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13。該串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13能夠支承從小齒輪側(cè)朝向小齒輪相反側(cè)對小齒輪軸3作用的軸向載荷。相對于此，作為支承比較小的徑向載荷的小齒輪相反側(cè)(圖10 中的右側(cè))的滾動軸承，使用單列角接觸球軸承14。該單列角接觸球軸承14能夠支承從小齒輪相反側(cè)朝向小齒輪側(cè)對小齒輪軸3作用的軸向載荷。配置在小齒輪側(cè)的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13通過這樣的方式構(gòu)成，即，在形成于外圈15的內(nèi)周面的各自為角接觸型的多列外圈軌道16a、16b與形成在內(nèi)圈17的外周面的各自為角接觸型的多列內(nèi)圈軌道18a、18b之間，將在兩列中各有多個的球19以在兩球列20a、20b相互間付與了互相相同朝向的接觸角的狀態(tài)配置，而且，使小齒輪側(cè)的球列20a 的節(jié)圓直徑大于小齒輪相反側(cè)的球列20b的節(jié)圓直徑。相對于此，配置在小齒輪相反側(cè)的單列角接觸球軸承14通過這樣的方式構(gòu)成，S卩，在形成于外圈21的內(nèi)周面的角接觸型的外圈軌道22與形成在內(nèi)圈23的外周面的角接觸型的內(nèi)圈軌道M之間，將多個球25以付與了接觸角的狀態(tài)滾動自由地設(shè)置。另外，在以往構(gòu)造的第2例的情況下，使構(gòu)成配置在小齒輪相反側(cè)的單列角接觸球軸承14的球列的球25的直徑大于構(gòu)成配置在小齒輪側(cè)的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13 的球列20a、20b的球19的直徑，能夠充分地支承來自兩方向的軸向載荷。即，在將上述各球19的直徑設(shè)為Bd19、上述各球25的直徑設(shè)為Bd25的情況下，使Bd19 < Bd25 0但是，根據(jù)需要，也采用使構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13的球列20a、20b的球19的直徑大于構(gòu)成單列角接觸球軸承14的球列的球25的直徑的構(gòu)造(Bd19 > Bd25)。在具有該構(gòu)造的以往構(gòu)造第2例的情況下，作為用于支承旋轉(zhuǎn)自由的小齒輪軸3 的一對滾動軸承，使用串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13和單列角接觸球軸承14，因此，與像以往構(gòu)造的第1例那樣地使用一對單列圓錐滾子軸承^、4b的情況相比，能夠謀求降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩，并且，能夠謀求降低運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩。但是，在以往構(gòu)造的第2例的情況下，從謀求進(jìn)一步降低這些動轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩的方面考慮，也并不能說進(jìn)行了充分的研究，還存在改良的余地。即，在以往構(gòu)造的第2例中，對于配置在小齒輪相反側(cè)的單列角接觸球軸承14，為了防止在外圈軌道22和內(nèi)圈軌道M上產(chǎn)生壓痕等損傷，在將與該外圈軌道22的截面形狀有關(guān)的曲率半徑設(shè)為Ro、與該內(nèi)圈軌道M的截面形狀有關(guān)的曲率半徑設(shè)為Ri、上述各球 25的直徑設(shè)為Bd的情況下，將曲率半徑Ro與直徑Bd之比、即外圈槽R比(Ro/Bd)限制在 0. 510彡Ro/Bd彡0. 520的范圍內(nèi)，并且，將曲率半徑Ri與直徑Bd之比、即內(nèi)圈槽R比(Ri/ Bd)限制在0. 502彡Ri/Bd彡0.512的范圍內(nèi)。但是，在將這些外圈槽R比和內(nèi)圈槽R比限制在該范圍內(nèi)的情況下，各軌道22、24與各球25的接觸面積過大，無法充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩。另外，在以往構(gòu)造的第2例中，對于配置在小齒輪相反側(cè)的單列角接觸球軸承14， 為了確保對于軸向載荷的負(fù)荷容量，在將各軌道22J4與各球25的接觸角設(shè)為α的情況下，將該接觸角α的值限制在30° 45°的范圍內(nèi)。但是，在限制在該范圍內(nèi)的情況下， 該接觸角α的值過小，有可能無法充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩。這樣，在以往構(gòu)造的第2例的情況下，對于謀求進(jìn)一步降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩和運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩，也并不能說進(jìn)行了充分的研究，還存在改良的余地。另外，為了謀求降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩，也考慮使上述外圈槽R比和內(nèi)圈槽R比的值大于上述范圍，但在這種情況下，有可能導(dǎo)致單列角接觸球軸承的軸向剛性不足，有可能產(chǎn)生在小齒輪和環(huán)形齒輪的嚙合部易于產(chǎn)生異常噪聲等新的問題。此外，在專利文獻(xiàn)3中公開有這樣的內(nèi)容，S卩，作為裝入到小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置中的一對滾動軸承，在小齒輪側(cè)和小齒輪相反側(cè)這兩者均使用串聯(lián)型的多列角接觸球軸承。在該構(gòu)造中，與作為小齒輪相反側(cè)的滾動軸承使用單列角接觸球軸承的情況相比，能夠增大負(fù)荷容量，但反過來動轉(zhuǎn)矩(旋轉(zhuǎn)阻力)會增大，因此，難以應(yīng)對汽車節(jié)省燃料消耗的要求。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開平11-48805號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特許4250952號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特許4058241號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明鑒于上述情況，其目的在于實(shí)現(xiàn)這樣的構(gòu)造的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置， 即，對于用于支承可旋轉(zhuǎn)的小齒輪軸的一對滾動軸承，能夠充分地確保軸承剛性，并且，能夠充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩和運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩。用于解決課題的方案本發(fā)明的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置能夠用于構(gòu)成汽車的差速裝置、四輪驅(qū)動車的分動裝置，通過這樣的方式構(gòu)成，即，利用在軸向上分開地設(shè)置的一對滾動軸承，將一端部設(shè)有小齒輪的小齒輪軸旋轉(zhuǎn)自由且能支承兩方向的軸向載荷地支承在外殼內(nèi)側(cè)。特別是，在本發(fā)明的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置中，上述兩滾動軸承中的小齒輪側(cè)的滾動軸承是能支承從小齒輪側(cè)向小齒輪相反側(cè)作用在上述小齒輪軸上的軸向載荷的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承。相對于此，小齒輪相反側(cè)的滾動軸承是能支承從小齒輪相反側(cè)向小齒輪側(cè)作用在上述小齒輪軸上的軸向載荷的單列角接觸球軸承。而且，在將構(gòu)成該單列角接觸球軸承的外圈軌道的曲率半徑設(shè)為Ro、各球的直徑同設(shè)為Bd、外圈軌道和內(nèi)圈軌道與各球的接觸角同設(shè)為α的情況下，滿足以下關(guān)系，0. 52 < Ro/Bd 彡 0. 56 (更優(yōu)選為 0. 53 以下)35° ( α (更優(yōu)選為45°以下)。另外，串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的意思是指，小齒輪側(cè)的球列的節(jié)圓直徑(及軌道直徑)大于小齒輪相反側(cè)的球列的節(jié)圓直徑(及軌道直徑)、且兩列接觸角的朝向相同的并列組合型的多列角接觸球軸承。優(yōu)選在將構(gòu)成單列角接觸球軸承的內(nèi)圈軌道的負(fù)荷側(cè)(小齒輪相反側(cè))的槽肩高度設(shè)為h的情況下，滿足以下關(guān)系，0. 2 彡 h/Bd 彡 0. 5。還優(yōu)選使構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的兩球列中的小齒輪側(cè)的球列的節(jié)圓直徑大于小齒輪相反側(cè)的球列的節(jié)圓直徑。并且，使與小齒輪側(cè)的球列有關(guān)的徑向間隙小于與小齒輪相反側(cè)的球列有關(guān)的徑向間隙。即，在這兩個徑向間隙為正的情況下，使小齒輪側(cè)的徑向間隙的絕對值小于小齒輪相反側(cè)的徑向間隙的絕對值。另外，在徑向間隙為負(fù)的情況下，使小齒輪側(cè)的徑向間隙的絕對值大于小齒輪相反側(cè)的徑向間隙的絕對值。并且，也可以使小齒輪側(cè)的徑向間隙為負(fù)，使小齒輪相反側(cè)的徑向間隙為正。在這種情況下，優(yōu)選使小齒輪側(cè)的球列的球數(shù)多于小齒輪相反側(cè)的球列的球數(shù)。還優(yōu)選使構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的兩球列中的構(gòu)成小齒輪側(cè)的球列的各球的直徑大于構(gòu)成小齒輪相反側(cè)的球列的各球的直徑。發(fā)明效果在具有上述構(gòu)造的本發(fā)明的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的情況下，對于用于支承可旋轉(zhuǎn)的小齒輪軸的一對滾動軸承，能夠充分地確保軸承剛性，并且，能夠充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩和運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩。S卩，在本發(fā)明的情況下，作為小齒輪相反側(cè)的滾動軸承，使用單列角接觸球軸承， 并且，對于該單列角接觸球軸承，將外圈槽R比(Ro/Bd)限制在0. 52 < Ro/Bd ( 0. 56的范圍內(nèi)，因此，能夠減小外圈軌道和各球的滾動面的接觸面積，并且，能夠防止軸向位移量過大。因此，能夠充分地確保軸向剛性、并充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩。另外，在外圈槽R比小于等于0. 52時(shí)，外圈軌道和各球的滾動面的接觸面積過大，無法充分地降低動轉(zhuǎn)矩。相反，在外圈槽R比大于0. 56時(shí)，外圈軌道和各球的滾動面的接觸面積過小，接觸表面壓力增大，因此，與使外圈槽R比為0. 56的情況相比，不僅難以大幅度降低動轉(zhuǎn)矩，軸向位移量也過大，難以確保軸向剛性。另外，在本發(fā)明的情況下，由于將外圈軌道和內(nèi)圈軌道與各球的接觸角α限制在 35°以上，因此，能夠充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩。另外，在接觸角α小于35°時(shí)， 無法充分地降低起動轉(zhuǎn)矩。另外，只要使構(gòu)成單列角接觸球軸承的內(nèi)圈軌道的負(fù)荷側(cè)的槽肩高度h與各球的直徑Bd之比滿足0. 2 ^ h/Bd ^ 0. 5的關(guān)系，構(gòu)成單列角接觸球軸承的各球就難以騎到內(nèi)圈軌道的槽肩部(寬度方向端緣部)上。因此，能夠謀求該單列角接觸球軸承的長壽命化。 即，在各球騎到槽肩部上的情況下，對這些各球的滾動面和槽肩部的接觸部作用過大的表面壓力(邊緣負(fù)載)，這些各球的滾動面易于損傷，因此，單列角接觸球軸承的壽命易于降低。相對于此，只要滿足0. 2彡h/Bd彡0. 5的關(guān)系，如上所述各球就難以騎到內(nèi)圈軌道的槽肩部上，因此，能夠謀求單列角接觸球軸承的長壽命化。另外，只要使構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的兩球列中的小齒輪側(cè)的球列的節(jié)圓直徑大于小齒輪相反側(cè)的球列的節(jié)圓直徑，并且，使與小齒輪側(cè)的球列有關(guān)的徑向間隙小于與小齒輪相反側(cè)的球列有關(guān)的徑向間隙，就能夠提高串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的剛性，能夠有效地防止在小齒輪和環(huán)形齒輪的嚙合部產(chǎn)生異常噪聲。S卩，通過使由節(jié)圓直徑較大(軸承尺寸較大)導(dǎo)致剛性較高(此外，能夠通過增多球數(shù)或者增大球直徑來進(jìn)一步提高剛性)的小齒輪側(cè)的球列的徑向間隙小于由節(jié)圓直徑較小導(dǎo)致剛性較低的小齒輪相反側(cè)的球列的徑向間隙，與剛性較低的小齒輪相反側(cè)的球列相比，能夠使剛性較高的小齒輪側(cè)的球列支承更大的載荷。因此，能夠提高串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的整體剛性。并且，只要使構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的兩球列中的構(gòu)成小齒輪側(cè)的球列的各球的直徑大于構(gòu)成小齒輪相反側(cè)的球列的各球的直徑，就能夠防止構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的兩球列中的支承更大載荷的小齒輪側(cè)的球列的壽命降低。因此，能夠謀求多列角接觸球軸承整體的長壽命化，并且，使小齒輪側(cè)的球列和小齒輪相反側(cè)的球列的壽命大致相同的設(shè)計(jì)容易，能夠沒有浪費(fèi)地設(shè)計(jì)。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的第1例的、相當(dāng)于圖10中的A部的放大剖視圖。圖2是同樣相當(dāng)于圖10中的B部的放大剖視圖。圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式的第2例的、相當(dāng)于圖2的圖。圖4是表示為了確認(rèn)本發(fā)明的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的、表示外圈槽R比與動轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖。圖5是同樣地表示外圈槽R比與軸向位移量的關(guān)系的圖。圖6是同樣地表示接觸角α與起動轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的圖。圖7是同樣地表示多列角接觸球軸承的小齒輪側(cè)的球列的載荷負(fù)荷比例與小齒輪的嚙合點(diǎn)位移的關(guān)系的圖。圖8是表示為了知曉構(gòu)成多列角接觸球軸承的兩球列的球直徑及材質(zhì)對軸承壽命的影響而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖9是表示裝入有以往構(gòu)造的第1例的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的差速裝置的剖視圖。圖10是表示該第2例的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的半剖圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式的第1例圖1 2表示本發(fā)明的實(shí)施方式的第1例。另外，本例子的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的特征在于，為了充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩和運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩，設(shè)計(jì)了配置在小齒輪側(cè)的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13a及配置在小齒輪相反側(cè)的單列角接觸球軸承 Ha的構(gòu)造。其他部分的構(gòu)造及作用、效果與上述圖10所示的以往構(gòu)造的第2例大致相同， 因此，將相同部分的圖示及說明省略或簡略，下面，以本例子的特征部分為中心進(jìn)行說明。在本例子的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的情況也是，與以往構(gòu)造的第2例的情況同樣，作為小齒輪側(cè)的滾動軸承，使用能夠支承從小齒輪側(cè)朝向小齒輪相反側(cè)作用在小齒輪軸3上的軸向載荷的、圖2所示的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13a。相對于此，作為小齒輪相反側(cè)的滾動軸承，使用能夠支承從小齒輪相反側(cè)朝向小齒輪側(cè)作用在小齒輪軸3上的軸向載荷的、圖1所示的單列角接觸球軸承14a。配置在小齒輪相反側(cè)的單列角接觸球軸承Ha通過這樣的方式構(gòu)成，即，在形成于外圈21a的內(nèi)周面的角接觸型的外圈軌道2 與形成在內(nèi)圈23a的外周面的角接觸型的內(nèi)圈軌道2 之間，將多個球25a以付與了接觸角α的狀態(tài)滾動自由地設(shè)置。這些各球 2 各自逐個滾動自由地保持在形成于圓環(huán)狀保持器沈中的多個凹部27內(nèi)。另外，外圈 21a內(nèi)嵌固定在設(shè)置于殼體1的內(nèi)側(cè)的環(huán)狀壁加上，內(nèi)圈23a外嵌固定在小齒輪軸3的中間部。特別是在本例子的情況下，對于單列角接觸球軸承14a，在將外圈軌道22的(截面形狀的)曲率半徑設(shè)為Ro、各球25a的直徑設(shè)為Bd的情況下，將曲率半徑Ro與直徑Bd之比、即外圈槽R比(Ro/Bd)限制在0. 52<Ro/Bd彡0. 56的范圍內(nèi)。而且，將接觸角α的值限制在30° 45°的范圍內(nèi)。另外，在本 例子的情況下，利用與各球25a的直徑Bd的關(guān)系來限制設(shè)置于內(nèi)圈軌道24a的負(fù)荷側(cè)(小齒輪相反側(cè))的槽肩部28的高度h。即，將這些槽肩部28的高度h與各球25a的直徑Bd之比(h/Bd)限制在0. 2 ( h/Bd彡0. 5的范圍內(nèi)。相對于此，對于配置在小齒輪側(cè)的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13a，在兩個球列 20a、20b相互之間使徑向間隙的大小不同。具體地講，如圖2所示，使與小齒輪側(cè)的節(jié)圓直徑較大的球列20a有關(guān)的徑向間隙δ a小于與小齒輪相反側(cè)的節(jié)圓直徑較小的球列20b有關(guān)的徑向間隙Sb(Sa< Sb)。另外，圖2將這些徑向間隙δ a、Sb夸張地表示。另外， 在本例子的情況下，使構(gòu)成小齒輪側(cè)的球列20a的各球19的直徑與構(gòu)成小齒輪相反側(cè)的球列20b的各球19的直徑相同，并且，使小齒輪側(cè)的球列20a的球數(shù)多于小齒輪相反側(cè)的球列20b的球數(shù)。另外，使小齒輪側(cè)的球列20a的接觸角β小于小齒輪相反側(cè)的球列20b的接觸角Y (β < Y)o在本例子的情況下，作為構(gòu)成單列角接觸球軸承14a的套圈(外圈21a和內(nèi)圈 23a)及構(gòu)成多列角接觸球軸承13a的套圈(外圈15和內(nèi)圈17)的材料，能夠使用SUJ2、 SUJ3(高碳鉻軸承鋼2種、3種)等軸承鋼、在軸承鋼上為了獲得表面硬化層(富氮層)實(shí)施了滲碳處理或碳氮共滲處理而成的材料、或者對根據(jù)需要向S53C等中碳鋼中添加Si、Mn、 Cr、Mo等合金元素而成的合金鋼實(shí)施了滲碳處理或碳氮共滲處理而成的材料。特別是，在高速旋轉(zhuǎn)且高溫條件下使用本例子的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的情況下，優(yōu)選使用對在上述合金鋼中也含有大量的Si的合金鋼實(shí)施了滲碳處理或碳氮共滲處理而成的材料，該Si能夠獲得提高抗回火軟化性等的效果。另外，也能夠使用不銹鋼(例如馬氏體類不銹鋼)、碳鋼等鐵類合金。并且，作為構(gòu)成單列角接觸球軸承14a的各球25a、及構(gòu)成多列角接觸球軸承13a 的兩球列20a、20b的各球19的材料，能夠使用SUJ2、SUJ3等軸承鋼、對軸承鋼實(shí)施了滲碳處理或碳氮共滲處理而成的材料、或者對根據(jù)需要向中碳鋼中添加Si、Mn、Cr、M0等而成的合金鋼實(shí)施了滲碳處理或碳氮共滲處理而成的材料等。另外，各球25a、19也可以為陶瓷制。在具有上述構(gòu)造的本例子的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的情況下，對于用于支承旋轉(zhuǎn)自由的小齒輪軸3的一對滾動軸承，能夠充分地確保剛性，并且，能夠充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩和運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩。S卩，在本例子的情況下，作為小齒輪相反側(cè)的滾動軸承，使用單列角接觸球軸承14a，并且，對于該單列角接觸球軸承14a，將外圈槽R比(Ro/Bd)限制在0. 52 < Ro/ Bd ( 0. 56的范圍內(nèi)。因此，能夠減小外圈軌道22a和各球25a的滾動面的接觸面積，并且， 能夠防止軸向位移量過大。因此，能夠充分地確保軸向剛性、并充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩。另外，在外圈槽R比小于等于0.52時(shí)，外圈軌道22a和各球25a的滾動面的接觸面積過大，無法充分地降低動轉(zhuǎn)矩。相反，在外圈槽R比大于0. 56時(shí)，外圈軌道22a和各球25a 的滾動面的接觸面積過小，接觸表面壓力增大，因此，與使外圈槽R比為0. 56的情況相比， 不僅難以進(jìn)一步降低動轉(zhuǎn)矩，軸向位移量也過大，難以確保軸向剛性。
另外，在本例子的情況下，將單列角接觸球軸承14a的接觸角α限制在35° 45°的范圍內(nèi)，因此，能夠充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩。在接觸角α小于35°時(shí)，無法充分地降低起動轉(zhuǎn)矩。相反，在接觸角α大于45°時(shí)，徑向剛性不足，從防止在小齒輪 10和環(huán)形齒輪11 (參照圖9)的嚙合部產(chǎn)生異常噪聲的方面考慮較為不利。 另外，在本例子的情況下，將設(shè)置在內(nèi)圈軌道24a的負(fù)荷側(cè)的槽肩部28的高度h 與各球25a的直徑Bd之比(h/Bd)限制在0.2 0.5的范圍內(nèi)，因此，各球25a難以騎到槽肩部28上。因此，能夠謀求單列角接觸球軸承14a的長壽命化。即，在各球25a騎到槽肩部28上的情況下，對這些各球25a的滾動面和槽肩部28的接觸部作用過大的表面壓力(邊緣負(fù)載)，這些各球25a的滾動面易于損傷，因此，單列角接觸球軸承14a的壽命易于降低。 相對于此，在本例子的情況下，由于各球25a難以騎到槽肩部28上，因此，防止產(chǎn)生邊緣負(fù)載，能夠謀求單列角接觸球軸承14a的長壽命化。另外，在h/Bd的值小于0. 2時(shí)，能夠充分地防止騎上，相反，在其大于0. 5時(shí)，成本增加，但卻無法提高防止騎上的效果。并且，在本例子的情況下，對于配置在小齒輪側(cè)的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承 13a，使與小齒輪側(cè)的球列20a有關(guān)的徑向間隙δ a小于與小齒輪相反側(cè)的球列20b有關(guān)的徑向間隙Sb，因此，能夠提高單列角接觸球軸承14a整體的剛性。S卩，在本例子的情況下，通過使由節(jié)圓直徑較大且球數(shù)較多導(dǎo)致剛性較高的小齒輪側(cè)的球列20a的徑向間隙δ a小于由節(jié)圓直徑較小且球數(shù)較少導(dǎo)致剛性較低的小齒輪相反側(cè)的球列20b的徑向間隙δ b，與剛性較低的小齒輪相反側(cè)的球列20b相比，能夠在剛性較高的小齒輪側(cè)的球列20a上支承更大的載荷。更具體地說明，在單列角接觸球軸承14a 上負(fù)荷徑向載荷的情況下，首先，小齒輪側(cè)的球列20a的徑向間隙δ a減小，僅是小齒輪側(cè)的球列20a支承徑向載荷。而且，在其上負(fù)荷更大的徑向載荷的情況下，小齒輪相反側(cè)的球列20b的徑向間隙δ b減小，小齒輪相反側(cè)的球列20b支承剩余的徑向載荷。因而，剛性較高的小齒輪側(cè)的球列20a與剛性較低的小齒輪相反側(cè)的球列20b相比支承更大的載荷。結(jié)果，能夠提高串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13a的整體剛性。而且，能夠有效地防止在小齒輪 10和環(huán)形齒輪11 (參照圖9)的嚙合部產(chǎn)生異常噪聲。采用以上的本例子的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置，能夠分別提高小齒輪側(cè)的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13a及小齒輪相反側(cè)的單列角接觸球軸承14a的剛性，因此，能夠有效地防止在嚙合部產(chǎn)生異常噪聲。另外，由于能夠充分地降低單列角接觸球軸承14a的動轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩，因此，能夠充分地應(yīng)對對于汽車節(jié)省燃料消耗的要求。在實(shí)施本發(fā)明的情況下，構(gòu)成單列角接觸球軸承的內(nèi)圈軌道的曲率半徑Ri與各球的直徑Bd之比、即內(nèi)圈槽R比的大小并沒有特別的限制，但為了在降低單列角接觸球軸承的轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步延長軸承壽命，例如能夠采用使內(nèi)圈槽R比(Ri/Bd)稍稍大于外圈槽R比(Ro/Bd)(例如0. 53 ( Ri/Bd ( 0. 57)的構(gòu)造。這樣地使內(nèi)圈槽R比大于外圈槽R比的理由如下。即，在各球的滾動面與外圈軌道和內(nèi)圈軌道的接觸面積相同的情況下， 各球的滾動面與外圈軌道的接觸表面壓力(Po)比內(nèi)圈軌道的接觸表面壓力(Pi)大出(Po >Pi)對這些各球施加的離心力的量。因此，以接觸表面壓力(Po)大出的量來確保各球的滾動面與外圈軌道的接觸面積，需要謀求降低接觸表面壓力(Po)。換言之，為了確保外圈軌道的接觸面積，需要使外圈軌道的曲率半徑小于內(nèi)圈軌道的曲率半徑。由此，能夠使內(nèi)圈槽 R比大于外圈槽R比。
另外，在實(shí)施本例子的情況下，也能夠?qū)?gòu)成配置在小齒輪側(cè)的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的多列內(nèi)圈軌道直接形成在小齒輪軸的外周面。采用該構(gòu)造，能夠謀求裝入有小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的差速裝置、分動裝置的小型化，并且，能夠增大構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的各球的直徑，從而能夠謀求增大負(fù)荷容量。另外，也能夠謀求簡化小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置的組裝作業(yè)。另外，在實(shí)施本發(fā)明的情況下，通過使構(gòu)成小齒輪側(cè)的球列的球的直徑小于構(gòu)成小齒輪相反側(cè)的球列的球的直徑，從而也能夠使小齒輪側(cè)的球列的球數(shù)足夠多于小齒輪相反側(cè)的球列的球數(shù)，而使該小齒輪側(cè)的球列的剛性高于小齒輪相反側(cè)的球列的剛性的程度顯著。實(shí)施方式的第2例圖3表示本發(fā)明的實(shí)施方式的第2例。本例子的特征在于，對于配置在小齒輪側(cè)的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承13b，在兩球列20c、20d相互之間使各球19a、19b的直徑不同。即，在本例子的情況下，使構(gòu)成兩球列20c、20d中的、小齒輪側(cè)(圖3中左側(cè))的球列 20c的各球19a的直徑(Bd19a)大于構(gòu)成小齒輪相反側(cè)(圖3中右側(cè))的球列20d的各球 19b的直徑(Bd19b)。具體地講，使小齒輪側(cè)的各球19a的直徑(Bd19a)為小齒輪相反側(cè)的各球19b的直徑(Bd19b)的1. 01 1. 5倍。另外，在本例子的情況下，分別構(gòu)成小齒輪側(cè)和小齒輪相反側(cè)的球列的球的球數(shù)與小齒輪側(cè)的各球19a的直徑(Bd19a)相對于小齒輪相反側(cè)的各球19b的直徑(Bd19b)的比率、及小齒輪側(cè)的球列20c的節(jié)圓直徑相對于小齒輪相反側(cè)的球列20d的節(jié)圓直徑的比率相對應(yīng)。在具有以上構(gòu)造的本例子的情況下，能夠使構(gòu)成多列角接觸球軸承13b的兩球列 20c、20d中的、支承更大載荷的小齒輪側(cè)的球列20c的負(fù)荷容量增大。因此，能夠防止球列 20c的壽命降低。因而，能夠謀求多列角接觸球軸承13b整體的長壽命化，并且，使小齒輪側(cè)的球列20c和小齒輪相反側(cè)的球列20d的壽命大致相同的設(shè)計(jì)容易，能夠沒有浪費(fèi)地設(shè)計(jì)。其他的構(gòu)造及作用與上述實(shí)施方式的第1例的情況相同。實(shí)施例接著，參照圖4 8說明為了確認(rèn)本發(fā)明的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。首先，對為了求出外圈槽R比(Ro/Bd)和動轉(zhuǎn)矩的關(guān)系而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明。實(shí)驗(yàn)使用使外圈槽R比的值在0. 51 0. 58的范圍內(nèi)不同的8個試樣(接觸角均為40° )，在利用使供油溫度恒定在 80°C的(40°C下的粘度為73mm2/s的)礦物油使各試樣分別在強(qiáng)制潤滑條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下進(jìn)行。另外，對各試樣負(fù)荷軸向載荷(2770N)，內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速為SOOOmirT1。圖4表示這樣進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。由該圖4所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可明確，在使外圈槽R比的值大于0. 52的情況下，動轉(zhuǎn)矩充分降低。接著，對為了求出外圈槽R比(Ro/Bd)和軸向位移量的關(guān)系而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明。實(shí)驗(yàn)使用使外圈槽R比的值在0. 51 0. 6的范圍內(nèi)不同的7個試樣(球數(shù)均為12個， 初始接觸角均為40° )，通過測定使這些各試樣負(fù)荷有軸向載荷(IOkN)的情況下的軸向位移量來進(jìn)行。圖5表示這樣進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。由該圖5所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可明確，在使外圈槽R比的值小于等于0. 56的情況下，軸向位移量足夠小。接著，對為了求出接觸角α和起動轉(zhuǎn)矩的關(guān)系而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明。本實(shí)驗(yàn)使用使接觸角α在10° 70°的范圍內(nèi)不同的9個試樣(球數(shù)均為12個，外圈槽R比均為0.55)，通過在對各試樣負(fù)荷有預(yù)壓載荷(2770N)的狀態(tài)下測定起動轉(zhuǎn)矩來進(jìn)行。圖6表示這樣進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。由該圖6所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可明確，在使接觸角α設(shè)定為35°以上的情況下，起動轉(zhuǎn)矩充分地降低。接著，對于串聯(lián)型的多列角接觸球軸承，對為了確認(rèn)這樣的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明，該效果是通過使小齒輪側(cè)的球列的徑向間隙小于小齒輪相反側(cè)的球列的徑向間隙，能夠提高多列角接觸球軸承的整體剛性。實(shí)驗(yàn)通過針對使小齒輪側(cè)的球列所支承的載荷負(fù)荷比例在25% 75%的范圍內(nèi)變化的情況分別求出小齒輪的嚙合點(diǎn)位移的量來進(jìn)行。圖7表示這樣進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。由該圖7所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可明確，小齒輪側(cè)的球列所支承的載荷負(fù)荷比例越大(越朝向圖7中的右側(cè))，越能夠減小嚙合點(diǎn)的位移量。S卩，能夠確認(rèn)串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的剛性升高。最后，對于串聯(lián)型的多列角接觸球軸承，進(jìn)行了用于知曉兩球列的球的直徑(在兩球列相互之間球直徑的異同)及材質(zhì)對軸承壽命的影響的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)使用外圈的直徑為 105. 25mm、內(nèi)圈的直徑為45mm、兩列球?yàn)镾UJ2 (高碳鉻軸承鋼2種)制且直徑為15. 081mm、 小齒輪側(cè)和小齒輪相反側(cè)的球數(shù)為15個、13個、其接觸角為30°、40°的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承(比較品)，小齒輪側(cè)的球列的球直徑為18. 256mm、小齒輪相反側(cè)的球列的球直徑為12. 7mm、小齒輪側(cè)和小齒輪相反側(cè)的球數(shù)為12個、14個、其接觸角為30°、40°、除了各球列的節(jié)圓直徑和列間距離之外的其他軸承尺寸等諸元素與上述比較品相同的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承(實(shí)施品1)，除了各球的材質(zhì)是對SUJ3 (高碳鉻軸承鋼3種)實(shí)施了碳氮共滲處理而成的材料這一點(diǎn)之外的諸元素與該實(shí)施品1相同的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承(實(shí)施品2)，在下述條件下進(jìn)行了壽命評價(jià)試驗(yàn)。另外，對于構(gòu)成實(shí)施品2的多列角接觸球軸承的各球，將碳氮共滲處理在830°C下進(jìn)行5 20小時(shí)之后，接著，在180 270°C 的條件下進(jìn)行了熱處理(回火)。實(shí)驗(yàn)條件徑向載荷2.5kN軸向載荷2.9kN轉(zhuǎn)速3000min-1潤滑油差速器油VG73相當(dāng)圖8表示這樣進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。由該圖8所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠確認(rèn)，在使小齒輪側(cè)的球列的各球直徑大于小齒輪相反側(cè)的球列的各球直徑的實(shí)施品1的多列角接觸球軸承的情況下，與使兩球列的球直徑相同的比較品 的多列角接觸球軸承的情況相比，能夠使軸承壽命延長1. 8倍。一般認(rèn)為其原因在于，能夠增大支承比小齒輪相反側(cè)的球列更大的載荷的小齒輪側(cè)的球列的負(fù)荷容量。還能夠確認(rèn)，在使用對SUJ3實(shí)施了碳氮共滲處理的球的實(shí)施品2的多列角接觸球軸承的情況下，與使用未實(shí)施碳氮共滲處理的球的實(shí)施品1 的多列角接觸球軸承的情況相比，能夠?qū)⑤S承壽命延長2. 4倍。一般認(rèn)為其原因在于，通過實(shí)施碳氮共滲處理，在各球的表層部形成有硬化層，難以產(chǎn)生劃傷、壓痕等損傷，能夠使各球長壽命化。附圖標(biāo)記說明1、殼體；2a、2b、環(huán)狀壁；3、小齒輪軸；4a、4b、單列圓錐滾子軸承；5a、5b、外圈；6a、 6b、內(nèi)圈；7a、7b、圓錐滾子；8、結(jié)合構(gòu)件；9、結(jié)合凸緣；10、小齒輪；11、環(huán)形齒輪；12、凸緣部；13、13a、13b、多列角接觸球軸承；14、14a、單列角接觸球軸承；15、外圈；16a、16b、外圈軌道；17、內(nèi)圈；18a、18b、內(nèi)圈軌道；19、19a、19b、球；20 a、20b、20c、20d、球列；21、外圈； 22、外圈軌道；23、內(nèi)圈；24、內(nèi)圈軌道；25、球；26、保持器；27、凹部；28、槽肩部。
權(quán)利要求
1.一種小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置，該小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置是利用在軸向上分開地設(shè)置的一對滾動軸承，將一端部設(shè)有小齒輪的小齒輪軸旋轉(zhuǎn)自由且能支承兩方向的軸向載荷地支承在外殼內(nèi)側(cè)而構(gòu)成的，其特征在于，上述兩滾動軸承中的小齒輪側(cè)的滾動軸承是能支承從小齒輪側(cè)向小齒輪相反側(cè)作用在上述小齒輪軸上的軸向載荷的串聯(lián)型的多列角接觸球軸承，小齒輪相反側(cè)的滾動軸承是能支承從小齒輪相反側(cè)向小齒輪側(cè)作用在上述小齒輪軸上的軸向載荷的單列角接觸球軸承，在將構(gòu)成該單列角接觸球軸承的外圈軌道的曲率半徑設(shè)為Ro、各球的直徑同設(shè)為Bd、外圈軌道和內(nèi)圈軌道與各球的接觸角同設(shè)為α的情況下，滿足以下關(guān)系，0. 52 < Ro/Bd ≤ 0. 5635° ≤ α 。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置，其特征在于，在將構(gòu)成單列角接觸球軸承的內(nèi)圈軌道的負(fù)荷側(cè)的槽肩高度設(shè)為h的情況下，滿足以下關(guān)系，0. 2 ≤ h/Bd ≤ 0. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置，其特征在于，使構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的兩球列中的小齒輪側(cè)的球列的節(jié)圓直徑大于小齒輪相反側(cè)的球列的節(jié)圓直徑，使與小齒輪側(cè)的球列有關(guān)的徑向間隙小于與小齒輪相反側(cè)的球列有關(guān)的徑向間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置，其特征在于，使構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的兩球列中的小齒輪側(cè)的球列的球數(shù)多于小齒輪相反側(cè)的球列的球數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置，其特征在于，使構(gòu)成串聯(lián)型的多列角接觸球軸承的兩球列中的構(gòu)成小齒輪側(cè)的球列的各球的直徑大于構(gòu)成小齒輪相反側(cè)的球列的各球的直徑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置。該小齒輪軸用旋轉(zhuǎn)支承裝置實(shí)現(xiàn)了能夠充分地確保小齒輪相反側(cè)的滾動軸承的軸向剛性、并且能夠充分地降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動轉(zhuǎn)矩和運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩的構(gòu)造。作為小齒輪相反側(cè)的滾動軸承，使用單列角接觸球軸承(14a)，并且，將外圈軌道(22a)的曲率半徑(Ro)與各球(25a)的直徑(Bd)之比(Ro/Bd)限制在0.52＜Ro/Bd≤0.56的范圍內(nèi)，將接觸角(α)限制在35°～45°的范圍內(nèi)。
文檔編號F16C19/16GK102171469SQ201080002231
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者齋藤智治, 田上泰資, 田中孝道 申請人:日本精工株式會社