JP2008190652A - Rolling bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、円錐コロ軸受、アンギュラ玉軸受などの予圧をかけて使用する転がり軸受装置に関する。 The present invention relates to a rolling bearing device that is used with a preload applied, such as a conical roller bearing or an angular ball bearing.
円錐ころ軸受やアンギュラ玉軸受は、軸方向の予圧をかけた状態で使用される。例えば、トランスミッションユニット等の自動車用のギア式駆動伝達ユニットには、その要所(例えばトランスミッションユニットでは終減速装置部分)に円錐ころ軸受が採用されている。図3(a)に示すように、前記円錐ころ軸受111は、内輪133に回転軸115を圧入するとともに、トランスミッションケースの軸受用ハウジング125に外輪132を嵌合し、その後に軸方向一方側(矢印a)へ向けて予圧を付与している。このように予圧を与えると、外輪132は円錐ころ134の傾斜した転動面上での分力を受けて軸方向及び径方向に変位し、その左端面132cと外周面132bとがハウジング125の内端面125cと内周面125aとに押しつけられて予圧が支持される。
Tapered roller bearings and angular contact ball bearings are used with axial preload applied. For example, in a gear-type drive transmission unit for an automobile such as a transmission unit, a tapered roller bearing is adopted at its main point (for example, a final reduction gear portion in the transmission unit). As shown in FIG. 3 (a), the tapered roller bearing 111 press-fits the rotating
一方、近年軽量化の一環として、トランスミッションケースをアルミニウム(Al)合金などの軽金属で構成することが行なわれている。Alは構造材料中でも線膨張係数が最も高く(室温で約23.5×10−6/℃:以下、線膨張係数の単位はppm/℃と略記する)、回転軸や円錐ころ軸受を構成する鋼(Fe系材料)の線膨張係数(室温で約12ppm/℃)とは相当の差がある。 On the other hand, as a part of weight reduction in recent years, a transmission case is made of a light metal such as an aluminum (Al) alloy. Al has the highest linear expansion coefficient among structural materials (about 23.5 × 10 −6 / ° C. at room temperature: hereinafter, the unit of linear expansion coefficient is abbreviated as ppm / ° C.) and constitutes a rotating shaft and a tapered roller bearing. There is a considerable difference from the linear expansion coefficient of steel (Fe-based material) (about 12 ppm / ° C. at room temperature).
回転軸とハウジングとが同じ材料である場合、温度による寸法変化も同じであるので、円錐ころ軸受にかかる予圧に大きな変化はない。しかし、ハウジングを軽金属で構成すると、温度上昇によってハウジングが回転軸よりも大きく寸法変化し、予圧が抜けてしまうおそれがある。
具体的には、図3(b)に示すように、トランスミッションが昇温すると、ハウジング125及び回転軸115が膨張するが、その膨張による寸法変化の差によって、外輪132の内周軌道面132aが円錐ころ134の転動面から矢印b方向に離反する。つまり、円錐ころ軸受111のアキシャル隙間及びラジアル隙間が温度により大きく変化し、予圧不足となる。このような予圧不足は、ギヤのガタツキを招き、騒音発生の原因となる。
When the rotating shaft and the housing are made of the same material, the dimensional change due to temperature is the same, so there is no significant change in the preload applied to the tapered roller bearing. However, if the housing is made of a light metal, the housing may change in size more than the rotating shaft due to temperature rise, and the preload may be lost.
Specifically, as shown in FIG. 3B, when the temperature of the transmission rises, the
かかる問題を解消し得るものとして、下記特許文献1には、油圧やバネによって外輪に予圧を付与するようにした転がり軸受装置が開示されている。具体的には、ハウジングに有底筒形のシリンダを形成し、このシリンダ内に、外輪を軸方向に摺動可能に嵌合するとともに、外輪の軸方向外端部に当該外端部の開口を閉塞する円盤状の予圧部材を沿わせ、シリンダ内面と予圧部材とに囲まれた加圧室に油圧ポンプによって作動油を供給するようになっている。さらに、加圧室内には、予圧部材を軸方向内方に付勢する圧縮コイルバネを設けている。 In order to solve such a problem, Patent Document 1 below discloses a rolling bearing device in which a preload is applied to an outer ring by hydraulic pressure or a spring. Specifically, a cylindrical cylinder with a bottom is formed in the housing, and an outer ring is slidably fitted in the cylinder in the axial direction, and the opening of the outer end is opened at the axial outer end of the outer ring. A disc-shaped preload member that closes the cylinder is disposed, and hydraulic oil is supplied to a pressurization chamber surrounded by the cylinder inner surface and the preload member by a hydraulic pump. Further, a compression coil spring that biases the preload member inward in the axial direction is provided in the pressurizing chamber.
この構成では、油圧及び圧縮コイルバネによって予圧部材に予圧を付与する一方、昇温によってハウジングが回転軸及び外輪よりも大きく寸法変化したときには、圧縮コイルバネと油圧の作用によって、予圧部材を介して外輪を軸方向内方に移動させ、円錐ころ軸受のアキシャル隙間及びラジアル隙間の変化を抑えて予圧不足を解消することが可能である。
ところが、特許文献1の技術によれば、加圧室内の油圧を一定圧に維持するために、油圧ポンプから加圧室に作動油を常に供給しておく必要があるので、エネルギー消費が大きいという問題があった。特に、前記した予圧不足を解消する機構をオートマチックトランスミッションに採用する場合には、当該トランスミッションの油圧制御に用いる作動油の一部を前記加圧室に供給することが考えられるが、この場合、加圧室に供給する作動油分だけ油圧ポンプの吐出量を高める必要があるので、余分なエネルギーが必要になるという問題があった。 However, according to the technique of Patent Document 1, it is necessary to always supply hydraulic oil from the hydraulic pump to the pressurizing chamber in order to maintain the hydraulic pressure in the pressurizing chamber at a constant pressure, which means that energy consumption is large. There was a problem. In particular, when the mechanism for eliminating the preload shortage is employed in an automatic transmission, it is conceivable to supply a part of the hydraulic oil used for hydraulic control of the transmission to the pressurizing chamber. Since it is necessary to increase the discharge amount of the hydraulic pump by the amount of hydraulic oil supplied to the pressure chamber, there is a problem that extra energy is required.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、油圧等の流体圧を用いて転がり軸受に予圧を付与するにあたり、省エネルギー化を図ることができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a rolling bearing device capable of saving energy when applying a preload to a rolling bearing using fluid pressure such as hydraulic pressure. Objective.
本発明に係る転がり軸受装置は、転動体と、この転動体が転動するとともに当該転動体からの径方向荷重と軸方向一方側へ向く荷重とを受ける軌道面を内周に有し、且つ第1の線膨脹係数を有する外輪と、前記転動体が転動する軌道面を外周に有し、予圧が付与された状態で前記転動体を介して外輪に組み込まれた内輪と、前記外輪の外周面が軸方向へ移動可能に嵌合しているとともに、前記外輪の線膨脹係数よりも大きい第2の線膨張係数を有するハウジングと、前記内輪の内周面に嵌合し、第2の線膨張係数よりも小さい第3の線膨張係数を有する回転軸と、前記外輪の前記軸方向一方側の端部部材と前記ハウジングとの間に密封可能な空間として構成された加圧室と、前記加圧室に流体圧を作用させて前記外輪を軸方向他方側へ移動させることにより、前記ハウジングの熱膨張に伴う前記予圧の低下を抑制する予圧保持手段と、を備える転がり軸受装置であって、前記予圧保持手段が、流体供給路を介して前記加圧室に接続された圧力源と、前記加圧室と圧力源との間の流体供給路に設けられ、流体圧が第1の設定圧力以上で前記加圧室への流体の流入を許容する逆止弁と、前記加圧室が第1の設定圧力よりも高い第2の設定圧力以上で、当該加圧室から流体を排出させる排出路に設けられたリリーフ弁と、前記加圧室が第1の設定圧力未満になると、前記圧力源から前記逆止弁を通して加圧室に流体を供給し、第1の設定圧力以上且つ第2の設定圧力未満である第3の設定圧力以上になると当該流体の供給を停止させる流体供給制御部と、を備えることを特徴としている。 A rolling bearing device according to the present invention has a rolling element and a raceway surface on the inner periphery that receives the rolling element and a radial load from the rolling element and a load directed to one side in the axial direction. An outer ring having a first linear expansion coefficient, a raceway surface on which the rolling element rolls, and an inner ring incorporated in the outer ring via the rolling element in a state where a preload is applied; A housing having a second linear expansion coefficient larger than a linear expansion coefficient of the outer ring, and a second outer expansion surface fitted to the inner peripheral surface of the inner ring; A rotating shaft having a third linear expansion coefficient smaller than the linear expansion coefficient, a pressurizing chamber configured as a space that can be sealed between the end member on the one axial side of the outer ring and the housing; Fluid pressure is applied to the pressurizing chamber to move the outer ring to the other side in the axial direction. A preload holding means for suppressing a decrease in the preload associated with thermal expansion of the housing, wherein the preload holding means is connected to the pressurizing chamber via a fluid supply path. And a check valve that is provided in a fluid supply path between the pressurizing chamber and the pressure source and that allows the fluid to flow into the pressurizing chamber when the fluid pressure is equal to or higher than a first set pressure. A relief valve provided in a discharge passage for discharging the fluid from the pressurization chamber at a second set pressure higher than the first set pressure, and the pressurization chamber being the first set When the pressure is less than the pressure, the fluid is supplied from the pressure source to the pressurizing chamber through the check valve, and when the pressure is higher than the first set pressure and less than the second set pressure, the fluid is supplied. And a fluid supply control unit for stopping the operation.
このような構成の転がり軸受装置によれば、前記流体供給路の流体圧が第1の設定圧力以上であると、当該流体供給路の流体を前記逆止弁を通して加圧室へ供給することができ、前記加圧室が第1の設定圧力以下になると、前記流体供給制御部によって、前記圧力源から逆止弁を通して加圧室に流体を供給することができる。また、一旦昇温した後、転がり軸受装置の稼働の停止に伴う冷却等によって前記加圧室が第2の設定圧力以上になると、リリーフ弁を通して加圧室から流体を排出させることができる。そして、前記加圧室が前記第3の設定圧力以上になると前記流体供給制御部によって前記流体の供給を停止させることができる。したがって、圧力源から加圧室に流体を常に供給しておくことなく、昇温時には加圧室内の圧力を第1の設定圧力から第3の設定圧力の間に維持することができ、これらの加圧室の圧力によって、前記外輪を軸方向他方側へ移動させて、前記ハウジングの熱膨張に伴う前記予圧の低下を抑制することができる。また、冷却時等には加圧室内の圧力が過剰に上昇するのを防止することができる。 According to the rolling bearing device having such a configuration, when the fluid pressure in the fluid supply path is equal to or higher than the first set pressure, the fluid in the fluid supply path can be supplied to the pressurizing chamber through the check valve. When the pressure chamber becomes equal to or lower than a first set pressure, the fluid supply control unit can supply fluid from the pressure source to the pressure chamber through a check valve. In addition, after the temperature has been raised once, when the pressure chamber becomes equal to or higher than the second set pressure due to cooling accompanying the stop of the operation of the rolling bearing device, the fluid can be discharged from the pressure chamber through the relief valve. And when the said pressurization chamber becomes more than the said 3rd setting pressure, the supply of the said fluid can be stopped by the said fluid supply control part. Therefore, without always supplying fluid from the pressure source to the pressurizing chamber, the pressure in the pressurizing chamber can be maintained between the first set pressure and the third set pressure when the temperature is raised. The outer ring can be moved to the other side in the axial direction by the pressure in the pressurizing chamber, and a decrease in the preload due to thermal expansion of the housing can be suppressed. Further, it is possible to prevent the pressure in the pressure chamber from rising excessively during cooling or the like.
また、前記加圧室を構成する端部部材が、前記外輪の前記軸方向一方側の端部開口を塞いでいることが好ましい。この場合、流体が外輪を付勢するときの接触面積を増やすことができるとともに、当該流体供給時の流体圧の斑が生じにくくなり外輪が傾くのを防止することができる。 Moreover, it is preferable that the end part member which comprises the said pressurization chamber has block | closed the edge part opening of the said axial direction one side of the said outer ring | wheel. In this case, it is possible to increase the contact area when the fluid urges the outer ring, and it is possible to prevent the occurrence of uneven fluid pressure when the fluid is supplied and to prevent the outer ring from tilting.
また、前記外輪と前記端部部材とは一体形成されているのが好ましい。この場合には、外輪の剛性を高めることができるので、ハウジングに対して外輪を軸方向へ移動可能に嵌合しているにもかかわらず、当該外輪の軌道面の真円度が悪化するのを抑制することができる。このため、軸受が振動したり寿命が低下したりするのを防止することができる。 Further, it is preferable that the outer ring and the end member are integrally formed. In this case, since the rigidity of the outer ring can be increased, the roundness of the raceway surface of the outer ring is deteriorated even though the outer ring is fitted to the housing so as to be movable in the axial direction. Can be suppressed. For this reason, it can prevent that a bearing vibrates or a lifetime falls.
本発明によれば、加圧室への流体の供給が必要なときにのみ圧力源から流体を供給することができるので、圧力源から流体を常に供給するものに比べて省エネルギー化を達成することができる。 According to the present invention, since the fluid can be supplied from the pressure source only when the fluid supply to the pressurizing chamber is necessary, energy saving can be achieved as compared with the case where the fluid is always supplied from the pressure source. Can do.
図1は、本発明の第1実施形態に係る転がり軸受装置10を構成したトランスミッションを示す断面図である。このトランスミッションは、ケース12と、ケース12の内部に組み込まれたギヤボックス13と、ギヤボックス13を貫通させた状態で互いに平行に設けられた入力軸14及び出力軸(回転軸)15とを備えている。入力軸14及び出力軸15は、ギヤボックス13内の変速ギヤ16により連動して回転するようになっている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a transmission that constitutes a rolling bearing
変速ギヤ16は、例えば、マニュアルタイプとされており、入力軸14に互いに歯数の異なる複数枚の入力ギヤ18を設けるとともに、出力軸15に互いに歯数の異なる出力ギヤ19を設け、得るべき変速比又は前進又は後退の区別に応じて、入力軸14上のギヤ18と出力軸15上のギヤ19との噛み合いの組み合わせを切り替えることによって変速可能となっている。これら入力ギヤ18及び出力ギヤ19にはスパーギヤやヘリカルギヤが用いられる。なお、変速ギヤ16は、遊星ギヤ機構等を用いたオートマチックタイプであってもよい。
The
入力軸14の両端は、ケース12内の内側に固定された円筒ころ軸受21及び玉軸受22によりそれぞれ回転可能に支持されている。出力軸15の両端は、軸方向一方側(左側)の第1円錐ころ軸受11及び軸方向他方側(右側)の第2円錐ころ軸受23によりそれぞれ支持されている。第1円錐ころ軸受11は、ケース12と一体の第1ハウジング25に嵌合され、第2円錐ころ軸受23は、ケース12と一体の第2ハウジング26に嵌合固定されている。また、第1円錐ころ軸受11は、予圧保持手段30により軸方向内方(右方向)へ向く予圧が付与されている。この予圧保持手段30については後に詳述する。
Both ends of the
図2は、本発明の要部を拡大して示す断面図である。同図に示すように、第1円錐ころ軸受11は、外輪32と、内輪33と、外輪32及び内輪33の間に配置された複数の円錐ころ(転動体)34とを備えている。外輪32の外周面は、第1ハウジング25の内周面に嵌合され、外輪32の内周面には、円錐ころ34が斜接して転動する内周軌道面32aが形成されている。内輪33の外周面には、円錐ころ34が斜接して転動する外周軌道面33aが形成され、内輪33の内周面には出力軸15が嵌合されている。内輪33と円錐ころ34との接触角および円錐ころ34と外輪32との接触角は、軸方向内側(右側)から軸方向外側(左側)に向けて拡径するように設定されている。なお、ここで接触角は、JISB0104−1991に規定された呼び接触角に準じる。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the main part of the present invention. As shown in the figure, the first tapered roller bearing 11 includes an
第1円錐ころ軸受11の外輪32には、閉塞部材(端部部材)36が設けられている。この閉塞部材36は、外輪32の軸方向外端部(左端部)において、外輪32の開口部を塞ぐように外輪32と一体に形成されている。したがって、外輪32は、軸方向外端部が中実構造となり、軸方向内端部のみが開口した形状となっている。
また、外輪32の外周の軸方向外端部側は縮径されており、この縮径部32cの外周面にはシール部材38が嵌合されている。
The
Further, the outer peripheral side of the
シール部材38は、強化ゴム製の耐圧シールであり、縮径部32cの外周面に嵌合した円筒部38aと、円筒部38aから径方向外方に突出するリップ部38bとを有している。シール部材38に使用するゴムの材質は、機械的強度と耐油性とを両立できるゴム、例えば、ニトリルゴム(特に水素化ニトリルゴム)、アクリルゴム、シリコンゴム及びフッ素ゴム等が好適である。
The
リップ部38bは、円筒部38aの軸方向内端部(右端部)を基端として径方向外方に延びる円環部38dと、円環部38dの径方向外端部から軸方向外方(左方)に延びる当接部38cとを有している。当接部38cの外周面は、径方向外方へ向けて先細り状となる山形状とされている。リップ部38bは、径方向内方に弾性変形することにより第1ハウジング25の内周面に圧接されている。なお、リップ部38bの形状は、これに限定されるものではなく、円筒部38aから径方向外方及び軸方向外方へ略直線的に斜めに延びる形状としてもよい。
The
第1円錐ころ軸受11の外輪32は、第1の線膨張係数を有している。これに対して、第1ハウジング25は、第1の線膨張係数よりも大きい第2の線膨張係数を有している。また、出力軸15は、第2の線膨張係数よりも小さい第3の線膨張係数を有している。
例えば、第1円錐ころ軸受11は、外輪32、内輪33及び転動体34が、いずれも鋼(例えば、軸受鋼、はだ焼鋼、浸炭鋼)にて形成され、第1ハウジング25は、軽金属製(Al又はMgのいずれかを主成分(50質量%以上の含有率)とする金属)にて形成され、出力軸15は、鋼(例えば、機械構造用炭素鋼)にて形成されている。好ましくは、第1ハウジング25は、加工性及び耐食性の観点からAlまたはAl合金が使用され、Al合金としては、例えばダイキャスト用Al合金が使用される。本実施形態では、ケース12(図1)もAl合金製であり、第1ハウジング25はケース12の内面に一体化されている。
The
For example, in the first tapered
第1ハウジング25の主成分であるAlの線膨張係数(第2の線膨張係数)は23〜24ppm/℃、出力軸15及び第1円錐ころ軸受11の主成分であるFeの線膨張係数(第1,第3の線膨張係数)は、約12〜13ppm/℃である。また、一般に、自動車のトランスミッションにおける軸受使用環境温度は−40℃以上150℃以下の範囲(寒冷地及び高速連続運転等を除いた通常到達温度は、50℃以上80℃以下)である。
The linear expansion coefficient (second linear expansion coefficient) of Al that is the main component of the
前記予圧保持手段30は、第1円錐ころ軸受11に軸方向内方への予圧を付与するものであり、第1ハウジング25に設けられた有底円筒状のシリンダ43と、このシリンダ43に接続され、シリンダ43内に作動油を供給する作動油供給機構Aと、シリンダ43内の作動油を排出させる作動油排出機構Bとを備えている。
シリンダ43の内周には、外輪32の大径部32bが軸方向に摺動可能に嵌合されており、シリンダ43内面と外輪32の閉塞部材36との間に形成される空間がシール部材38によって密封可能な空間である加圧室45として構成されている。外輪32の外周面には、摺動をスムーズにするために固体潤滑剤がコーティングされている。固体潤滑剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂や二硫化モリブデン、グラファイト又はモリブデンやこれらを樹脂に分散させたものを使用することができる。
The preload holding means 30 applies axially inward preload to the first tapered
A
作動油供給機構Aは、流体供給路48と、この流体供給路48を介して加圧室45に接続された圧力源としての油圧ポンプ49と、この油圧ポンプ49と加圧室45との間の流体供給路48に設けられた逆止弁44と、前記油圧ポンプ49による流体の供給と供給停止とを制御する流体供給制御部60とを備えている。
この実施の形態において、逆止弁44はシリンダ43の底壁43aに配設されており、その内部空間(第1の内部空間)44dを流路に沿って移動可能な第1のチェックボール44bと、この第1のチェックボール44bを軸方向外方に第1の設定圧力で付勢する第1の付勢部材44cとを備えている。
The hydraulic oil supply mechanism A includes a
In this embodiment, the
前記第1の付勢部材44cは圧縮コイルばねで構成されており、その第1の設定圧力は、加圧室45の体積や形状、軸受の形式、大きさ等の緒元により設定される。第1のチェックボール44bは、第1の付勢部材44cによって軸方向外方に押しやられて第1の内部空間44dの左端部(流体供給路48の孔)を閉塞する。また、油圧ポンプ49から第1の設定圧力以上の圧力で作動油が供給されると、第1のチェックボール44bは、第1の付勢部材44cの付勢力に抗して軸方向内方に移動して第1の内部空間44dと油圧ポンプ49側の流体供給路48とが連通され、作動油が加圧室45内に流入する。言い換えると、第1の設定圧力は、油圧ポンプ49から逆止弁44に負荷される作動油の油圧に負けて第1の付勢部材44cが第1のチェックボール44bを軸方向内方に移動させることのできる加圧室側の最大の油圧であり、実質的に、油圧ポンプ49から供給される作動油の流体圧と、逆止弁44を連通させるときに必要な最小の差圧aとの差に基づく。
The
このように油圧ポンプ49により流体供給路48及び逆止弁44を介して加圧室45に作動油が供給されると、外輪32が軸方向内方へ微少移動して予圧が付与される。外輪32は、円錐ころ34の傾斜した転動面から分力を受けて軸方向及び径方向に変位し、径方向の予圧は、外輪32の外周面がシリンダ43の内周面に押しつけられることによって支持される。
In this way, when hydraulic oil is supplied to the pressurizing
作動油排出機構Bは、シリンダ43の底壁43aに配設されたリリーフ弁50と、このリリーフ弁50を介して加圧室45と油タンク52とを接続する排出路51とを備えている。このリリーフ弁50は、その内部空間(第2の内部空間)50dを移動可能な第2のチェックボール50bと、この第2のチェックボール50bを軸方向内方に第2の設定圧力で付勢する第2の付勢部材50cとを備えている。すなわち、リリーフ弁50は逆止弁44と基本的構造が同じものを、作動油の排出方向と流入方向とを左右逆にした状態で配置したものである。
The hydraulic oil discharge mechanism B includes a
第2の設定圧力は、第1の設定圧力よりも高い圧力に設定されている。第2のチェックボール50bは第2の付勢部材50cによって押圧され、軸方向内方に押しやられて第2の内部空間50dの右端部(排出路51の孔)を閉塞する。また、加圧室45内の圧力が第2の設定圧力以上になると、第2のチェックボール50bが軸方向外方に移動して加圧室45と第2の内部空間50dとが連通され、加圧室45の作動油が排出路51を通して油タンク52に回収されるようになっている。言い換えると、第2の設定圧力は、加圧室45からリリーフ弁50に負荷される作動油の圧力に負けて第2の付勢部材50cが第2のチェックボール50bを軸方向外方に移動させることのできる加圧室45側の最小の圧力であり、実質的に、排出側の流体圧(本実施例では油タンク52内の圧力であり、大気圧)と、リリーフ弁50を連通させるときに必要な最小の差圧bとの和に基づく。なお、作動油がトランスミッションの潤滑油と同じである場合には、作動油排出機構Bによりトランスミッション内に作動油を排出してもよい。このときは当然、第2の設定圧力は、トランスミッション内の圧力と、リリーフ弁50を連通させるときに必要な最小の差圧bとの和に基づくことになる。
第2の設定圧力は、第1の設定圧力以上の圧力に設定されているので、前述した逆止弁44とリリーフ弁50の機能によって、加圧室45内部の圧力が第1の設定圧力と第2の設定圧力との間に維持されることになる。
The second set pressure is set to a pressure higher than the first set pressure. The
Since the second set pressure is set to a pressure equal to or higher than the first set pressure, the pressure in the pressurizing
流体供給制御部60は、加圧室45の油圧を検知するセンサ61を有しており、このセンサ61からの検知信号に基づいて油圧ポンプ49を駆動したり停止させたりすることができる。すなわち、流体供給制御部60は、加圧室45内の油圧が第1の設定圧力未満になったことをセンサ61が検知すると、油圧ポンプ49を駆動して逆止弁44を通して加圧室45に作動油を供給し、加圧室45内の油圧が第1の設定圧力以上且つ第2の設定圧力未満である第3の設定圧力以上になったことをセンサ61が検知すると、油圧ポンプ49の駆動を停止させて加圧室45への作動油の供給を中止させる。この場合、油圧ポンプ49から逆止弁44に負荷される作動油の油圧は、第3の設定圧力と逆止弁44を連通させるときに必要な最小の差圧aとの和以上であればよい。このことで加圧室45内の作動油の油圧は略第3の設定圧力以上になる。加圧室45内の作動油の圧力が第2の設定圧力よりも大きければリリーフ弁50から作動油が排出され、センサ61によって加圧室45内部の油圧が第2の設定圧力未満である第3の設定圧力以上となったことが検知されるため、油圧ポンプ49の駆動は停止する。このため、好ましくは、油圧ポンプ49の余分な駆動をなくすために、油圧ポンプ49の逆止弁44に負荷される作動油の圧力の最大値は、第2の設定圧力よりも小さいほうがよい。また、第3の設定圧力は第1の設定圧力と同じ値でもよい。
The fluid
以上の構成の転がり軸受装置10において、当該転がり軸受装置10が組み込まれたトランスミッションの温度が比較的低温で一定に保たれている場合、第1ハウジング25、外輪32、出力軸15の熱膨張による寸法変化の差はさほど生じず、予圧も一定に保たれる。この際、加圧室45には作動油が供給されており、その油圧は第1の設定圧力と第2の設定圧力との間に維持されているとともに、油圧ポンプ49は流体供給制御部60によって駆動停止されている。
In the rolling
トランスミッションが昇温すると、出力軸15の線膨張係数よりもトランスミッション、第1ハウジング25及び第2ハウジング26の線膨張係数の方が大きいため、トランスミッション、第1ハウジング25及び第2ハウジング26が軸方向に大きく膨張し、外輪32が円錐ころ34から離反しようとする。
また、第1円錐ころ軸受11よりも第1ハウジング25の方が線膨張係数が大きいため、第1ハウジング25(シリンダ43)の内周面が拡径し、外輪32の外周面から離反しようとする。つまり、第1ハウジング25の内周面による外輪32の外周面の支持位置が径方向外方に変化し、第1ハウジング25による外輪32への反力が減少する。
When the transmission rises in temperature, the linear expansion coefficients of the transmission, the
Further, since the
すると、外輪32は、加圧室45内の油圧によって軸方向内方へ押圧され、外輪32に付与される予圧と、第1ハウジング25からの反力とがバランスする位置まで移動する。その結果、温度上昇によって外輪32の外周面の支持位置が移動しても、外輪32に対する予圧はほぼ一定に保たれる。この外輪32の移動に伴って加圧室45の油圧が第1の設定圧力よりも低下すると、流体供給制御部60は油圧ポンプ49を駆動して加圧室45内に作動油を供給し、加圧室45内の油圧が第3の設定圧力になると油圧ポンプ49を停止させて作動油の供給を中止させる。
Then, the
このように、前記転がり軸受装置10は、加圧室45の圧力が低下したときのみ油圧ポンプ49を駆動して、加圧室45の圧力を第1の設定圧力と第3の設定圧力との間に維持するものであるので、常に油圧ポンプ49を駆動させて加圧室45の圧力を維持するものに比べて、油圧ポンプ49の駆動に要するエネルギーを低減させることができる。
As described above, the rolling
また、図2に示すように、第1ハウジング25の内周面が拡径し、外輪32の外周面から離反すると、外輪32に設けたシール部材38のリップ部38bが第1ハウジング25の内周面に追従して弾性復元し、圧接(密着)した状態を維持する。したがって、第1ハウジング25の内周面と外輪32の外周面との隙間から作動油が漏れることはほとんどなく、予圧を維持することができる。
Further, as shown in FIG. 2, when the inner peripheral surface of the
トランスミッションの稼働停止に伴ってその温度が低下すると、第1ハウジング25が軸方向及び径方向に熱収縮し、加圧室45が縮小する。これにより、加圧室45内の作動油が加圧され、第1円錐ころ軸受11に過剰な予圧が付与されようとする。しかし、加圧室45内が第2の設定圧力以上になると、作動油排出機構Bのリリーフ弁50が開口して排出路51と連通し、加圧室45から作動油を排出することにより、加圧室45の圧力が適正に保たれる。また、この場合、逆止弁44の作用により、油圧ポンプ49に作動油が逆流するのが食い止められている。
このように、前記転がり軸受装置10の温度が低下したときでも、前記リリーフ弁50の作用によって、加圧室45の圧力が第2の設定圧力に維持されるものであるので、加圧室45の圧力が過剰に上昇するのを防止することができる。
When the temperature of the transmission decreases as the transmission stops, the
As described above, even when the temperature of the rolling
第1の設定圧力は、第1円錐ころ軸受11に付与する所定の予圧の範囲のうち略最小の予圧を付与するために必要な圧力であり、第2の設定圧力は第1円錐ころ軸受11に付与する所定の予圧の範囲の略最大の予圧を付与するために必要な圧力である。
The first set pressure is a pressure necessary for applying a substantially minimum preload within a predetermined preload range to be applied to the first tapered
さらに、トランスミッションの変速やクラッチ(図示略)の断接等によって、出力軸15に予圧付与方向とは逆方向(軸方向外方)への衝撃荷重等が加わった場合、内輪33、円錐ころ34を介して外輪32が加圧室45内の油圧に抗して軸方向に移動し、第1円錐ころ軸受11に過剰な予圧が付与されるおそれがあるが、この場合でも、作動油排出機構Bが機能して加圧室45内の作動油を排出することにより、第1円錐ころ軸受11に過剰な予圧が付与されるのを防止することができる。また、この場合、加圧室45の油圧が瞬間的に上昇するが、逆止弁44の作用によって油圧ポンプ49に作動油が逆流するのが防止される。
また、この衝撃荷重が加わることによって瞬間的に加圧室45内が昇圧したとしても、外輪32には耐圧シールからなるシール部材38が設けられているので、第1ハウジング25の内周面と外輪32の外周面との間の隙間から作動油が漏れ出すおそれがない。
Further, when an impact load or the like is applied to the
Further, even if the pressure in the pressurizing
一方、前記転がり軸受装置10をオートマチックトランスミッションに適用し、当該トランスミッションの油圧制御に用いる作動油の一部を加圧室45に供給するように構成する場合には、加圧室45に供給する作動油分だけトランスミッション用の油圧ポンプの吐出量を高める必要があるが、当該加圧室45の油圧が一旦第3の設定圧力以上となった後は、加圧室45への作動油の供給が不要であるので、その供給を制御バルブ等によって規制することにより、油圧ポンプによる作動油の供給量を削減することができる。このため油圧ポンプの駆動に必要なエネルギーを削減することができる。
On the other hand, when the rolling
なお、閉塞部材36は、外輪32とは別体に構成することが可能である。但し、本実施形態のように、外輪32と閉塞部材36とを一体に形成することによって、外輪32の剛性が高められるので、トランスミッションの昇温に伴って、第1ハウジング25の内周面と外輪32の外周面との間に隙間が生じた場合でも、軌道真円度の悪化を抑制し、軸受性能を維持することができる。また、外輪32と閉塞部材36とが別体であると、第1ハウジング25の内周面が拡径したときに外輪32と閉塞部材36とが個別に傾き易くなり、外輪32と閉塞部材36とが相互に位置ずれして擦れによる摩耗を生じる恐れがあるが、外輪32と閉塞部材36とを一体に形成することによって、このような不都合も生じなくなる。
The closing
また、上記実施例では、センサ61を加圧室45の油圧を検知するため加圧室45に配設したが、逆止弁44、さらに言えば第1のチェックボール44bよりも加圧室45側の流体供給路48に配設してもよく、リリーフ弁50、さらに言えば第2のチェックボール50bよりも加圧室45側の排出路51に配設してもよい。これらの位置にセンサ61を配設することで、加圧室45の油圧を検知することができる。
In the above embodiment, the
また、上記実施例では、逆止弁44を第1のチェックボール44bと第1の付勢部材44cと第1の内部空間44dとで構成したが、電磁弁により構成されてもよい。この場合、センサ61で第1の設定圧力未満を検知すると、油圧ポンプ49を駆動するとともに前記電磁弁を開けることで、加圧室45の油圧を第1の設定圧力以上で維持することができる。さらに、少なくとも第1の設定圧力以上、好ましくは第3の設定圧力以上を検知すると前記電磁弁を閉じるようにしておけば、衝撃荷重等が加わって、第1円錐ころ軸受11に過剰な予圧が付与されようとし、加圧室45の油圧が瞬間的に上昇した場合に、油圧ポンプ49に作動油が逆流するのを防止することができる。
Moreover, in the said Example, although the
本発明は、前記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。例えば、前記実施形態では、トランスミッションに用いられる転がり軸受装置を示しているが、四輪駆動車の駆動分配軸用のギヤユニット等、他の装置にも適用することができる。
また、転がり軸受としては、円錐ころ軸受に限らずアンギュラ玉軸受、深みぞ玉軸受等の予圧を使用する他の転がり軸受であってもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed in design. For example, although the rolling bearing device used in the transmission is shown in the above embodiment, the present invention can be applied to other devices such as a gear unit for a drive distribution shaft of a four-wheel drive vehicle.
Further, the rolling bearing is not limited to the tapered roller bearing, but may be another rolling bearing using a preload such as an angular ball bearing or a deep groove ball bearing.
10 転がり軸受装置
11 第1円錐ころ軸受(転がり軸受)
15 出力軸(回転軸)
25 第1ハウジング(ハウジング)
30 予圧保持手段
32 外輪
32a 内周軌道面
33 内輪
33a 外周軌道面
34 円錐ころ(転動体)
36 閉塞部材(端部部材)
44 逆止弁
45 加圧室
48 流体供給路
49 油圧ポンプ(圧力源)
50 リリーフ弁
51 排出路
A 作動油供給機構
B 作動油排出機構
DESCRIPTION OF
15 Output shaft (rotary shaft)
25 First housing (housing)
30 Preload holding means 32
36 Closure member (end member)
44
50
Claims (3)
この転動体が転動するとともに当該転動体からの径方向荷重と軸方向一方側へ向く荷重とを受ける軌道面を内周に有し、且つ第1の線膨脹係数を有する外輪と、
前記転動体が転動する軌道面を外周に有し、予圧が付与された状態で前記転動体を介して外輪に組み込まれた内輪と、
前記外輪の外周面が軸方向へ移動可能に嵌合しているとともに、前記外輪の線膨脹係数よりも大きい第2の線膨張係数を有するハウジングと、
前記内輪の内周面に嵌合し、第2の線膨張係数よりも小さい第3の線膨張係数を有する回転軸と、
前記外輪の前記軸方向一方側の端部部材と前記ハウジングとの間に密封可能な空間として構成された加圧室と、
前記加圧室に流体圧を作用させて前記外輪を軸方向他方側へ移動させることにより、前記ハウジングの熱膨張に伴う前記予圧の低下を抑制する予圧保持手段と、を備える転がり軸受装置であって、
前記予圧保持手段が、
流体供給路を介して前記加圧室に接続された圧力源と、
前記加圧室と圧力源との間の流体供給路に設けられ、流体圧が第1の設定圧力以上で前記加圧室への流体の流入を許容する逆止弁と、
前記加圧室が第1の設定圧力よりも高い第2の設定圧力以上で、当該加圧室から流体を排出させる排出路に設けられたリリーフ弁と、
前記加圧室が第1の設定圧力未満になると、前記圧力源から前記逆止弁を通して加圧室に流体を供給し、第1の設定圧力以上且つ第2の設定圧力未満である第3の設定圧力以上になると当該流体の供給を停止させる流体供給制御部と、を備えることを特徴とする転がり軸受装置。 Rolling elements,
An outer ring having a raceway surface on the inner periphery that receives a radial load from the rolling element and a load directed to one side in the axial direction, and has a first linear expansion coefficient;
An inner ring that has a raceway surface on which the rolling element rolls on the outer periphery and is incorporated in an outer ring via the rolling element in a state in which a preload is applied;
A housing having a second linear expansion coefficient larger than a linear expansion coefficient of the outer ring, and an outer peripheral surface of the outer ring is fitted so as to be movable in the axial direction;
A rotating shaft fitted to the inner peripheral surface of the inner ring and having a third linear expansion coefficient smaller than the second linear expansion coefficient;
A pressurizing chamber configured as a sealable space between the end member on one axial side of the outer ring and the housing;
And a preload holding means for suppressing a decrease in the preload accompanying thermal expansion of the housing by applying fluid pressure to the pressurizing chamber to move the outer ring to the other side in the axial direction. And
The preload holding means is
A pressure source connected to the pressurizing chamber via a fluid supply path;
A check valve provided in a fluid supply path between the pressurizing chamber and a pressure source and allowing fluid to flow into the pressurizing chamber when the fluid pressure is equal to or higher than a first set pressure;
A relief valve provided in a discharge path for discharging the fluid from the pressurizing chamber at a pressure equal to or higher than a second set pressure higher than the first set pressure;
When the pressurizing chamber is less than the first set pressure, a fluid is supplied from the pressure source to the pressurizing chamber through the check valve, and the third set pressure is not less than the first set pressure and less than the second set pressure. A rolling bearing device comprising: a fluid supply control unit that stops supply of the fluid when the pressure exceeds a set pressure.
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