JP2004076932A

JP2004076932A - ころ軸受、車両用のトランスミッションならびにデファレンシャル

Info

Publication number: JP2004076932A
Application number: JP2003155437A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Matsuyama; 松山　博樹; Akiyuki Suzuki; 鈴木　章之; Yasunari Abo; 阿保　康成
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-03-11
Also published as: US20030232681A1; DE60305101D1; EP1375940A3; EP1375940B8; EP1375940A2; US6893372B2; DE60305101T2; EP1375940B1

Abstract

【課題】回転トルクのばらつきの抑制と同時に耐焼付き特性を向上させること。
【解決手段】円すいころ４の大径側端面４Ａの表面粗さを次の条件式（１）および（２）を共に満たす値に規定する。
０．０４μｍ≦Ｒａ（ｒ）≦０．１μｍ　　…（１）
０．８≦Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（ｃ）≦１．１　　…（２）
ただし、Ｒａ（ｒ）は、円すいころの大径側端面における半径方向の算術平均粗さ、Ｒａ（ｃ）は、円すいころの大径側端面における周方向の算術平均粗さである。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ころ軸受、車両用のトランスミッションならびにデファレンシャルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
円すいころ軸受は、内輪と外輪との間に複数の円すいころを介在させており、例えば内輪の軸方向両端部に、円すいころの大径側と小径側の両端面をすべり接触で案内する案内面を有する鍔部を設けている。この円すいころ軸受は、油、グリース等の潤滑剤で潤滑される。このような円すいころの端面と内輪の鍔部の案内面との接触面の表面粗さはその潤滑特性に影響する。
【０００３】
従来の円すいころ軸受の上記表面粗さについて図１５を参照して説明する。４Ａは、円すいころの大径側端面、８は、内輪の鍔部における案内面を示す。この従来の円すいころ軸受の場合、円すいころの大径側端面４Ａの表面粗さは、研磨加工の方向に起因して、一般に径方向表面粗さが周方向表面粗さにくらべて大きくなっている。
【０００４】
また、円すいころの端面や内輪の鍔部の表面粗さの大きさを規定したもの（例えば特許文献１参照）があるが、この従来例は粗さの方向性について考慮していない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２２１２２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
車両用のトランスミッション、デファレンシャル等に使用される円すいころ軸受においては、低速回転下のトルクによって組み付け時に与える予圧が管理される。この低速回転トルク（組付トルク）のばらつきが大きいと、過大予圧による早期焼付き、過小予圧による剛性低下などの不具合に発展する。したがって、円すいころ軸受に適正な予圧を与えるためには、上記組付トルクのばらつきが小さく、変動が小さいことが要求される。
【０００７】
円すいころ軸受の組付トルクは、そのほとんどが内輪４の鍔部における案内面８と円すいころの大径側端面４Ａとの摩擦に起因する。したがって、上記案内面８と大径側端面４Ａの表面粗さやそれらの間に形成される油膜厚さなどの潤滑特性が摩擦係数すなわちトルクに大きく影響を及ぼす。円すいころの大径側端面４Ａは、回転トルクのばらつきを抑制して適正予圧を与えるため、その表面粗さが設定されるが、その表面粗さには、当該表面の加工方法の形態が大きく影響を及ぼす。
【０００８】
円すいころの大径側端面４Ａの表面粗さがこのような形態になっていると、低速回転下で円すいころの大径側端面４Ａと内輪の鍔部における案内面８とのすべり接触部位での油膜形成が不安定となり、回転トルク（組付トルク）のばらつきが大きくなるとともに、高荷重あるいは高速回転時に円すいころの大径側端面４Ａと内輪の鍔部における案内面８とのすべり接触部位Ａにおいて潤滑油分が不足して潤滑油膜の形成が難しくなり、潤滑油膜の切れや焼き付きなど、耐焼付き特性が低下してくるなど、不具合が指摘される。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、回転トルクのばらつきを抑制して適正な予圧付与を可能にすると同時にその耐焼付き特性を向上できるようにすることを解決課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外輪と内輪との間に複数のころを介在させたころ軸受において、外輪および内輪のうちの少なくとも一方の端部に、ころの端面をすべり接触で案内する案内面を有する鍔部を設け、この鍔部の案内面またはころの端面の少なくとも一方に対して、その表面粗さを次の条件式（１）および（２）を共に満たす値に規定している。
【００１１】
０．０４μｍ≦Ｒａ（ｒ）≦０．１μｍ　　…（１）
０．８≦Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（ｃ）≦１．１　　…（２）
ただし、Ｒａ（ｒ）は、ころの端面における半径方向の算術平均粗さ、Ｒａ（ｃ）は、ころの端面における周方向の算術平均粗さである。
【００１２】
ここで、ころには、円すいころや円筒ころを含む。
【００１３】
本発明によれば、ころの端面における表面粗さが、半径方向と周方向とでバランスがとれるようになり、すべり接触部位における油膜形成が安定することで回転トルクのばらつきを抑制できるとともに、その耐焼付き特性を向上させることができる。
【００１４】
ここで、Ｒａ（ｒ）が０．１μｍより大きいところ軸受のすべり接触案内面の摩擦が大きくなり円滑なすべり運動を保つことができない。一方Ｒａ（ｒ）が０．０４μｍより小さいと回転トルクのばらつきが大きくなる。また、Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（ｃ）が０．８より小さい、あるは１．１より大きいと上記表面粗さのバランスが崩れて油膜形成が不安定になる。
【００１５】
本発明は、好ましくは、ころの端面または鍔部の案内面に、前記表面粗さの条件式を満たす形態で、微視的な表面形状を付与している。
【００１６】
ころの端面または鍔部の案内面に式（１）（２）の条件を満たす表面を形成することで試験結果からも明らかなように、ころ端面における潤滑環境が劣る条件でもその油膜形成能力を高く保持し、ころ軸受の耐焼付き性を大幅に向上させることができるようになる。
【００１７】
なお、前記微視的とは、サブμｍからμｍオーダーの形状のことである。
【００１８】
本発明は、好ましくは、車両用のトランスミッションやデファレンシャルの内部に使用される多数の転がり軸受のうちの少なくとも１つを円すいころ軸受とし、この円すいころ軸受として、上記条件式（１），（２）を満たすものとすることができる。この場合、トランスミッションおよびデファレンシャルの回転性能ならびに耐久性が向上することになる。
【００１９】
前記トランスミッションの一例としては、複数のギヤを備えたエンジン側インプットシャフトを一対の転がり軸受でケーシングに対し回転自在に支持し、複数のギヤを備えた駆動車輪側カウンターシャフトを一対の転がり軸受でケーシングに対し回転自在に支持し、前記インプットシャフトの回転を前記ギヤのいずれかを介して前記カウンターシャフトに伝達するものがある。
【００２０】
前記トランスミッションの他の例としては、ギヤを備えたエンジン側インプットシャフトと、複数のギヤを備えたカウンターシャフトと、複数のギヤを備えたアウトプットシャフトとを備え、これらの軸をそれぞれ転がり軸受でケーシングに対し回転自在に支持し、前記インプットシャフトの回転を前記ギヤのいずれかを介して前記アウトプットシャフトに伝達するものがある。
【００２１】
前記デファレンシャルの一例としては、ドライブピニオンの設けられたドライブピニオンシャフトを一対の転がり軸受でケーシングに対し回転自在に支持し、一対のサイドギヤのそれぞれを１つずつの転がり軸受でケーシングに対して回転自在に支持し、前記ドライブピニオンの回転を当該ドライブピニオンに噛み合うリングギヤを介して前記サイドギヤに伝達するものがある。
【００２２】
前記デファレンシャルの他の例としては、トランスミッションの出力ギヤと噛み合うリングギヤと、それぞれ１つずつの転がり軸受でケーシングに対して回転自在に支持される一対のサイドギヤとを備え、前記出力ギヤの回転をリングギヤを介して前記サイドギヤに伝達するものがある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２４】
図１を参照して本実施の形態に係る円すいころ軸受を説明する。円すいころ軸受１は、外輪２、内輪３、その両輪２，３間に介在する状態で組み込まれた複数個の円すいころ４、および各円すいころ４を保持する保持器５により構成されている。円すいころ４と両部材２，３は、油やグリース等の潤滑剤で油潤滑されている。
【００２５】
内輪３は断面円錐台状に形成されているとともに、その先すぼまりの端縁部と、底広がりの端縁部とのそれぞれに鍔部６，７を形成している。
【００２６】
鍔部６，７のうち大径側の鍔部７は、各円すいころ４の大径側端面４Ａを案内面８ですべり接触する状態で案内するように構成している。
【００２７】
そして、本実施形態においては、円すいころ４の大径側端面４Ａに対して、その二次元表面粗さが次の条件式（１）および（２）を共に満たす値に規定されていることに特徴を有する。
【００２８】
０．０４μｍ≦Ｒａ（ｒ）≦０．１μｍ　　…（１）
０．８≦Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（ｃ）≦１．１　　…（２）
ただし、Ｒａ（ｒ）は、円すいころ４の大径側端面４Ａにおける半径方向の算術平均粗さ、Ｒａ（ｃ）は、円すいころ４の大径側端面４Ａにおける周方向の算術平均粗さである。ここで、算術平均粗さＲａの規格は、ＪＩＳＢ０６０１である。なお、大径側の鍔部７における案内面８に対して、前記条件式と同様にその二次元表面粗さが規定されてもよい。
【００２９】
以下、詳細に本実施形態の特徴について説明する。
【００３０】
まず、円すいころ４の大径側端面４Ａを前記表面粗さにする構造について説明すると、この実施形態では、円すいころ４の大径側端面４Ａの表面粗さが前記両式を満たすようにしている。なお、大径側端面４Ａの中央部には、円形状の浅い凹みＰが形成されており、この凹みＰにおいては研磨加工がない。このように円すいころ４の大径側端面４Ａの表面さが前記式（１）（２）を満たしていると、その表面粗さは、径方向のみに粗くなるのではなく、周方向にも粗くなる。
【００３１】
また、このような表面粗さを備える表面は、例えば、以下に示す方法によりその微視的な表面形状を付与することで形成できる。
【００３２】
このような円すいころ４の大径側端面４Ａに対して所定の微視的な表面形状を付与する方法について図２を参照して説明する。円すいころ４は、例えば、研磨用円盤状砥石１０における研磨作用面１１に対して、研磨するための接触と該接触位置からの退避とをきわめて短時間ごとに繰り返すとともに、そのときに円すいころ４は一定速度でころの軸心周りで回転させながら研磨する。
【００３３】
詳述すると、円すいころ４をチャックなど支持具（図示せず）で支持する状態で、円すいころ４の大径側端面４Ａを砥石１０の研磨作用面１１に対して遠近移動（図２におけるＹ方向に沿う往復移動）できるよう対向させ、研磨作用面１１と大径側端面４Ａとが平行となるこの対向状態が変わらないまま支持具を円すいころ４の軸心周りで所定速度で回転（図２におけるＲ方向を円周方向とする一定向きの回転）させることで円すいころ４を所定速度で回転させる。そして、研磨機に備える制御手段の制御によって、支持具をＹ方向で移動させて、きわめて短時間、円すいころ４の大径側端面４Ａが砥石１０に研磨されるように接触させ、ただちに研磨位置から退避させることを繰り返す。これにより、円すいころ４の大径側端面４Ａにおいては円すいころ４が上記のように回転していることもあって、円すいころ４の大径側端面４Ａに対する砥石１０による研磨方向が周方向に特定されずにその研磨がなされる。したがって、砥石１０の砥粒によって円すいころ４の大径側端面４Ａに半径方向と周方向の表面粗さが所定範囲にバランスされた表面形状となる。
【００３４】
図３を参照して、所定の微視的な表面形状を付与する他の加工方法について説明する。図３において、１２は、軸心回りに所定の回転速度で矢印１３向きに自転する研磨加工軸であって、この加工軸１２の端面１２ａは所定の凹曲面に形成された研磨加工面（砥石面）となっている。円すいころ４は矢印１３向きに自転しながら図中矢印１４方向にその大径側端面４Ａを加工軸１２の端面１２ａに沿いその端面１２ａに対して接触状態で公転するようにして搬送される。
【００３５】
まず、円すいころ４が搬送位置ａにあるとき、その大径側端面４Ａは、研磨加工軸１２の研磨加工面１２ａにより第１方向の表面形状が付与される。次に、円すいころ４が搬送位置ｂにあるとき、同様に、大径側端面４Ａに対して第１方向とは異なる第２方向にも表面形状が付与される。さらに、円すいころ４が搬送位置ｃにあるとき、同様に、大径側端面４Ａに対して第１方向や第２方向とは異なる第３方向にも表面形状が付与される。このようにして、円すいころ４の大径側端面４Ａは矢印１４方向への搬送の途中で研磨されるから、その研磨により円すいころ４の大径側端面４Ａに半径方向と周方向の表面粗さが所定範囲にバランスされた表面形状となる。
【００３６】
なお、説明の都合で円すいころ４が３つの搬送位置ａ，ｂ，ｃにおいて３つの方向とした。実際は、円すいころ４および研磨加工軸１２が共に自転しているため、円すいころ４の大径側端面４Ａ全体にほぼ均等に研磨されて上記所定範囲のバランスの良い表面形状となる。また、前記研磨加工面の形状、研石の種類、研磨加工軸の回転数、ころ自転の回転数、公転速度、ころ端面と前記加工面の接触力等の研磨条件を適切に設定することにより所定のころ端面粗さに仕上げることができる。
【００３７】
次に、図４を参照して、砥石車を利用する研磨について説明する。図４は、砥石車を利用する研磨装置の概略構成を示す模式図である。研磨装置２１は円すいころ軸受用の円すいころの大端面を球面からなる凸曲面に研磨加工するためのものであり略円錐台形状の円すいころを加工する。研磨装置２１は中心軸線２２ｂの回りに第１駆動手段２１１により回転駆動される上述の砥石車２２と中心軸２２ｂに交差する回転軸線２１２ａの回りに第２駆動手段２１２により回転駆動されて複数の円すいころ４を保持する保持体２１３とを有している。保持体２１３は回転軸線２１２ａを中心として回転する一対の円板２１４，２１５を含んでいる。これら円板２１４，２１５は、円板形状の主体部２１４ｄ，２１５ｄとこれら２１４ｄ，２１５ｄの中心部から回転軸線２１２ａに沿って延びて第２駆動手段２１２と駆動連結される軸部２１４ａ，２１５ａと主体部２１４ｄ，２１５ｄの外周縁にあって互いに接近するように逆向きに張り出す環状張出部２１４ｂ，２１５ｂとをそれぞれ有している。環状張出部２１４ｂ，２１５ｂの相対向する端面は、保持面２１４ｃ，２１５ｃを構成しており、保持面２１４ｃ，２１５ｃ同士の間に円すいころからなる円すいころ４を複数挟んで保持するようにしている。保持面２１４ｃ，２１５ｃは互いに逆向きに傾斜する円錐テーパ面からなり、円すいころ４の円錐面からなる周面と接する。
【００３８】
保持面２１４ｃ，２１５ｃ間に保持された複数の円すいころ４の中心軸線Ｗは、回転軸線２１２ａに直交する平面Ａ内において、この平面Ａと回転軸線２１２ａとの交点Ｐを中心とする放射線状に並べられている。また複数の円すいころ４は、例えばその中心孔を貫通する軸からなる保持器２１６によって、上述の交点Ｐを中心とする平面Ａ内の円弧上において、円周方向の間隔を規制され、例えば円周当配に保持されている。また円すいころ４の大端面は円板２１４，２１５の半径方向外方に向けられ、予め定められた半径方向位置に配置されている。この半径方向位置を通り交点Ｐを中心として平面Ａに含まれる円が、砥石車２２の端面２２ａにほぼ沿って、特に端面２２２ａの内周縁部を通るようにされ、また砥石車２２の中心軸線２２ｂは交点Ｐと交わるようになっている。第２の駆動手段２１２は一対で設けられ、一対の円板２１４，２１５をそれぞれ駆動する。一対の円板２１４，２１５は、複数の円すいころ４をこの円すいころ４の中心軸線ＷＣの回りに自転自在に保持し、相対回転することにより、生デる保持面２１４ｃ，２１５ｃ間の周速差により、複数の円すいころ４を自転させるようにしている。また、上述の周速差は回転軸線２１２ａの回りに円すいころ４を公転させるように設定されている。各円すいころ４は、円すいころの公転軌道からなる円形の送り軌道２１８をＦ方向に送られる。円すいころは、図５に示すように、送り軌道２１８（図５では紙面垂直方向に湾曲している）の一部の領域で、円すいころの大端面を研磨するために砥石車２２の端面２２ａに沿って送られ、送り軌道２１８の残りの領域では円すいころガイド２１７により案内される。円すいころガイド２１７は、環状の一部を切り欠かれた形状であり、その内周面を保持体２１３の外周部に接近して設置され、内周面に円すいころ４の大端面を沿わせている。
【００３９】
また、一対の円板２１４，２１５は、互いに接近するように付勢手段２１９により付勢され、保持面２１４ｃ，２１５ｃのテーパ面により、円すいころの大端面を砥石車２２の端面２２ａおよび円すいころガイド２１７に押し付けている。この研磨装置２１では砥石車２２を回転させると、砥石車本体２２１と内ガイド２２２と外ガイド２２３とは一体に回転する。円すいころは、自転しつつ送り軌道２１８を送られる。その間に砥石車２２の端面２２ａに円すいころを押し付け、研磨面２２１ａにより円すいころに凸曲面形状を形成することができる。
【００４０】
この研磨方法に基づいて所定の表面粗さを付与されている円すいころ４を備える実施形態品と従来品とに対して貧潤滑条件として無給油焼付き試験を行うとともに、さらに少量給油試験を行った。この試験条件を説明する。
【００４１】
従来品および実施形態品は、共に、内径４５ｍｍφ、外径１００ｍｍφ、幅３８．２５ｍｍの円すいころ軸受を用いる。
【００４２】
従来品の仕様は次の通りである。
【００４３】
すなわち、内輪３の大径側鍔部６における案内面８は、研磨加工により、同心円状に研磨し、半径方向の十点平均粗さＲｚで０．４４μｍとする。円すいころ４の大径側端面４Ａの表面粗さは、スルーフィード加工機により、同心円に研磨しており、半径方向の算術平均粗さＲａ（ｒ）を０．０７２５μｍ（Ｒｚ：０．４９３μｍ）、周方向の算術平均粗さＲａ（ｃ）を０．０３０２μｍ（Ｒｚ：０．２０４μｍ）である。
【００４４】
また、実施形態品の仕様は次の通りである。
【００４５】
すなわち、内輪３の大径側鍔部６における案内面８の粗さを、上記従来品と同じにする。
【００４６】
円すいころ４の大径側端面４Ａの粗さを、上述した方法により、半径方向と周方向の表面粗さがバランスする状態に研磨し、半径方向の算術平均粗さＲａ（ｒ）を０．０９５４μｍ、周方向の算術平均粗さＲａ（ｃ）を０．０９０９μｍとする。このときの具体的加工条件は、砥石車２の内ガイド２２２：５０ｍｍφ、砥石車２の外ガイド２２３：１３０ｍｍφ、付勢手段２１９：加圧力３５０ｋｇ、円すいころ：自転速度４ｒｐｍ、第１駆動手段２１１：２５００ｒｐｍ、第２駆動手段２１２（図４の上側）：２８０ｒｐｍ（１９０ｍｍφ）、第２駆動手段２１２（図４の下側）：２７０ｒｐｍ（１９０ｍｍφ）である。研磨材は、例えば、アルミナ系砥粒等、一般的に使用されるもの、結合剤も樹脂系ボンド等一般的に使用されるものを用いた。
【００４７】
なお、上記円すいころの大径側端面の粗さは、表面粗さ測定機を用いて以下のように求めた。
【００４８】
測定位置：円すいころ４の大径側端面４Ａの周方向約９０°間隔の４ヶ所
測定方法：上記４ヶ所それぞれの半径方向、周方向の表面粗さを（算術平均粗さＲａ）を測定
粗さフィルタ：ガウシアンフィルタ
カットオフ長さ：０．２５ｍｍ
上記測定においては、粗さの計算：上記４ヶ所の周方向表面粗さの平均値をＲａ（ｃ）、半径方向の表面粗さの平均値をＲａ（ｒ）とする。なお、粗さの測定では球面形状を除去し、うねり成分を除去し、粗さ成分を抽出する。
【００４９】
図６に実線で実施形態品における円すいころの大径側端面４Ａの半径方向における粗さ曲線を、また、破線で円周方向における粗さ曲線を示す。図６において、縦軸は、粗さ（μｍ）、横軸は、半径方向の距離（ｍｍ）を示す。図６では半径方向における粗さ曲線と円周方向における粗さ曲線の形状の相違は小さい。つまり、この端面の表面の微視的形状の方向性は小さいといえる。
【００５０】
一方、図７に実線で従来品における大径側端面４Ａの半径方向における粗さ曲線を、また、破線で従来品における大径側端面４Ａの円周方向における粗さ曲線を示す。図７において、縦軸は、粗さ（μｍ）、横軸は、それぞれの方向の距離（ｍｍ）を示す。図７では半径方向の粗さが、円周方向の粗さより明らかに大きく（最大で３倍程度）、両方向の粗さ曲線の相違が大きいことがわかる。つまり、この端面の表面の微視的形状の方向性は大きいといえる。
【００５１】
このような実施形態品と従来品とに対して無給油焼付き試験では従来品３つ、実施形態品２つについて、少量給油試験では従来品、実施形態品共に２つについて行った。また、この試験は、試験機（図示省略）に対して共に一対の円すいころ軸受を背面合わせの形態で組み込んで行った。また、円すいころ軸受は共に、試験機により内輪３が回転させられる。
【００５２】
・無給油焼付き試験
内輪３の回転速度は３８００ｒ／ｍｉｎとする。この回転速度へは１５秒以内に到達させる。外輪３に対して８ｋＮのアキシヤル荷重Ｆａを負荷する。潤滑は、ギヤオイル（ＳＡＥ８５Ｗ−９０）を円すいころ４の大径側端面４Ａと内輪３の大径側鍔部６の案内面８など内輪組立品に塗布してから試験機に組み込み、それから１０分間放置し、この放置の後で運転する。ギヤオイルの油温と室温共に試験時に１８〜１９℃とする。内輪３の回転がロックされるか、火花が発生すると焼付きと判断する。この無給油焼付き試験の結果を図８に示す。図８の縦軸は焼き付きまでの時間（単位：分：秒）を示す。図８から明らかであるように、同一の回転速度、同一のアキシヤル荷重Ｆａおよび同一の潤滑条件下において、従来品では３つとも、数分以内に焼付きが発生したのに対して実施形態品では２つとも４０分間程度以上の時間が経過してから焼付きが発生した。すなわち、従来品に対して実施形態品ではほぼ１０倍以上の耐焼付き性を有する。
【００５３】
・少量給油試験
内輪３の回転速度は３８００ｒ／ｍｉｎとする。外輪２に対して１０ｋＮのアキシヤル荷重Ｆａを１ｋＮずつステップアップして負荷する。このときのアキシヤル荷重Ｆａの各ステップアップ毎における１ステップの保持時間を５分間とする。潤滑は、ギヤオイル（ＳＡＥ８５Ｗ−９０）を毎分３ミリリットル、内輪３の大径側の鍔部７に滴下する。ギヤオイルの油温は試験時に１８〜１９℃とする。内輪３の回転がロックされるか、火花が発生するか、軸受が過大昇温（２００℃）したときに、焼付きと判断する。この少量給油試験の結果を図９に示す。図９の縦軸は、焼付き時におけるアキシヤル荷重Ｆａ（単位：ｋＮ）を示す。図９から明らかであるように、同一の回転速度、同一の潤滑条件下で、アキシヤル荷重Ｆａを増大していくと、従来品では３つとも、アキシヤル荷重Ｆａが１４〜２１ＫＮ程度に増大した時点で焼付きが発生したのに対して、実施形態品では２つとも、アキシヤル荷重Ｆａが３１〜３６ＫＮ以上に増大した時点で初めて焼付きが発生した。すなわち、従来品に対して実施形態品では、アキシヤル荷重Ｆａに関して、ほぼ１．９倍以上の耐焼付き性を有する。
【００５４】
以上の試験結果から明らかであるように、実施形態品は、無給油あるいは少量給油のいずれにおいても、円すいころ４の大径側端面４Ａおよび内輪の案内面の焼付きを従来品よりも大幅に抑制できるようになる。
【００５５】
・回転トルクばらつき試験
次に上記実施形態品と従来品とに対して回転トルクのばらつきを測定した。これらの軸受に防錆油を塗布し、アキシヤル荷重Ｆａを８ｋＮとし、外輪を固定して内輪を５０ｒ／ｍｉｎで回転させて当該外輪に作用する回転トルクを測定した。
【００５６】
図１０に上記実施形態品と従来品との回転トルク（摩擦トルク）の測定値を示す。図１０中の○印は、トルクの平均値を、当該○印から上下に延びる線は、トルクのばらつき幅を示す。この図より、実施形態品の低速回転時の回転トルクのばらつき（振れ幅）は０．３８Ｎ・ｍであり、従来品の０．８３Ｎ・ｍと比較すると、１／２以下のばらつきとなっていることがわかる。
【００５７】
以上から明らかであるように、本実施形態では、円すいころ４の大径側端面４Ａに前記式（１）（２）を満たす表面粗さとすることにより前記した焼き付きを大幅に抑制できるようになるとともに、回転トルクのばらつきを低減できるようになる。
【００５８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、以下の実施形態にも適用することができる。
【００５９】
上述の実施形態では、円すいころ４の大径側端面４Ａの表面粗さが前記式（１）（２）を満たすよう研磨し、鍔部７の案内面８が円周方向に沿うように研磨するものを示したが、鍔部７の案内面８を表面粗さが前記式（１）（２）を満たすように研磨しても同様に焼付きや摩耗等の不具合は抑制されることになる。さらに、前記端面と前記案内面の両方の表面粗さが前記式（１）（２）を満たすよう研磨してもよい。
【００６０】
本発明のころ軸受は、図１１、図１２それぞれに示す他のころ軸受例えば円筒ころを備えたころ軸受３１にも適用できる。
【００６１】
図１１、図１２に示すころ軸受３１は、外輪３２、内輪３３、円筒ころ３４を備える。図１１に示すころ軸受３１は、外輪３２の内径の軸方向両端に径方向内向きに延びる鍔部３２ａが設けられており、この鍔部３２ａの内側面３２ｂで円筒ころ３４の両端面をすべり接触案内するタイプになっている。図１２に示すころ軸受３１は、内輪３３の外径の軸方向両端に径方向外向きに延びる鍔部３３ａが設けられており、この鍔部３３ａの内側面３３ｂで円筒ころ３４の両端面をすべり接触案内するタイプになっている。なお、図示しないが、鍔部３２ａ，３３ａを軸方向一方のみに設けて、軸方向他方に鍔輪を付設したタイプのころ軸受もあるが、そのようなころ軸受にも本発明を適用できる。
【００６２】
これらのタイプのころ軸受３１において、その鍔部３２ａ，３３ａの内側面３２ｂ，３３ｂと円筒ころ３４の端面３４ａとのうちの少なくとも一方の表面粗さが上記条件式（１）または（２）を共に満たす値に規定されている。
【００６３】
上述した円すいころ軸受１は、自動車などの車両用のトランスミッションやデファレンシャルの内部に用いられる。図１３には、フロントエンジンリヤドライブ（ＦＲ）式の動力伝達系統を、また、図１４には、フロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）式の動力伝達系統を示している。
【００６４】
図１３において、５０はトランスミッション、５１はデファレンシャルを示す。トランスミッション５０とデファレンシャル５１は、プロペラシャト５２を介して連結されている。
【００６５】
トランスミッション５０は、インプットシャフト５３と、カウンターシャフト５４と、アウトプットシャフト５５とを備える。インプットシャフト５３にはギヤ５６ａが、カウンターシャフト５４にはギヤ５６ｂおよび複数の変速用ギヤ５６ｃが、アウトプットシャフト５５には複数の変速用ギヤ５６ｄが設けられている。
【００６６】
インプットシャフト５３は、一つの転がり軸受５８ａを介してケーシング５７に、カウンターシャフト５４は、二つの転がり軸受５８ｂ，５８ｃを介してケーシング５７に、アウトプットシャフト５５は、二つの転がり軸受５８ｄ，５８ｅを介してケーシング５７に、それぞれ回転自在に支持されている。
【００６７】
インプットシャフト５３は、エンジンの回転出力により回転し、この回転がギヤ５６ａよりカウンターシャフト５４に設けられたギヤ５６ｂに伝達され、カウンターシャフト５４が回転する。カウンターシャフト５４に設けられた複数の変速用ギヤ５６ｃのいずれかは、アウトプットシャフト５５に設けられた複数の変速用ギヤ５６ｄのいずれかと噛み合い、カウンターシャフト５４の回転が変速されてアウトプットシャフト５５に伝達される。
【００６８】
このようなトランスミッション５０の内部に用いる多数の転がり軸受５８ａ〜５８ｅを、上記実施形態で説明した円すいころ軸受１とする。その場合、インプットシャフト５３を支持する転がり軸受５８ａとアウトプットシャフト５５を支持する転がり軸受５８ｄとを正面取り付けとし、また、アウトプットシャフト５５の両端を支持する二つの転がり軸受５８ｄ，５８ｅを正面取り付けとし、さらに、カウンターシャフト５４の両端を支持する転がり軸受５８ｂ，５８ｃを正面取り付けとする。
【００６９】
デファレンシャル５１は、ドライブピニオンギヤ５９と、リングギヤ６０と、二つ一対のデフピニオンギヤ６１，６２と、左右二つのサイドピニオンギヤ６３，６４とを備えている。ドライブピニオンギヤ５９に一体に設けられるドライブピニオンシャフト６５は、二つの転がり軸受６８ａ，６８ｂを介してケーシング６９に回転自在に支持されている。図１３の下側のサイドピニオンギヤ６３に一体に設けられる左ドライブシャフト６６と、図１３の上側のサイドピニオンギヤ６４に一体に設けられる右ドライブシャフト６７とが、それぞれ一つの転がり軸受６８ｃ，６８ｄを介してケーシング６９に回転自在に支持されている。
【００７０】
このようなデファレンシャル５１の内部に用いる多数の転がり軸受６８ａ〜６８ｄを、上記実施形態で説明した円すいころ軸受１とする。その場合、ドライブピニオンシャフト６５を支持する二つの転がり軸受６８ａ，６８ｂを背面取り付けとし、また、左ドライブシャフト６６を支持する一つの転がり軸受６８ｃと右ドライブシャフト６７を支持する一つの転がり軸受６８ｄとを正面取り付けとする。
【００７１】
このように、トランスミッション５０およびデファレンシャル５１の内部に、上述したように回転トルクのばらつきが小さくかつ耐焼付き性が高い円すいころ軸受を用いることによって、これらトランスミッション５０およびデファレンシャル５１の回転性能ならびに耐久性を向上させることができる。
【００７２】
図１４において、７０はトランスミッション、７１はデファレンシャルを示す。トランスミッション７０とデファレンシャル７１は、単一のケーシング７２の内部に設けられている。
【００７３】
トランスミッション７０は、インプットシャフト７３と、カウンターシャフト７４とを備える。
【００７４】
インプットシャフト７３には複数の変速用ギヤ７５ａが、カウンターシャフト７４には複数の変速用ギヤ７５ｂおよび出力ギヤ７５ｃが設けられている。
【００７５】
インプットシャフト７３の両端は一対の転がり軸受７６ａ，７６ｂを介してケーシング７２に、また、カウンターシャフト７４の両端は、一対の転がり軸受７６ｂ，７６ｃを介してケーシング７２にそれぞれ回転自在に支持されている。
【００７６】
インプットシャフト７３は、エンジンの回転出力により回転し、インプットシャフト７３に設けられた複数の変速用ギヤ７５ａのいずれかが、カウンターシャフト７４に設けられた複数の変速用ギヤ７５ｂのいずれかと噛み合い、カウンターシャフト７４の回転が変速される。このカウンターシャフト７４の回転は、出力ギヤ７５ｃを介してデファレンシャル７１に伝達される。
【００７７】
このようなトランスミッション７０の内部に用いる多数の転がり軸受７６ａ〜７６ｄを、上記実施形態で説明した円すいころ軸受１とする。その場合、インプットシャフト７３を支持する一対の転がり軸受７６ａ，７６ｂと、カウンターシャフト７４を支持する一対の転がり軸受７６ｃ，７６ｄとを、それぞれ正面取り付けとする。
【００７８】
デファレンシャル７１は、リングギヤ（またはファイナルギヤと言う）８０と、二つ一対のデフピニオンギヤ８１，８２と、左右二つのサイドピニオンギヤ８３，８４とを備えている。
【００７９】
左側のサイドピニオンギヤ８３に一体に設けられる左ドライブシャフト８５と、右側のサイドピニオンギヤ８４に一体に設けられる右ドライブシャフト８６とは、それぞれ一つの転がり軸受８７ａ，８７ｂを介してケーシング７２に回転自在に支持されている。
【００８０】
このようなデファレンシャル７１の内部に用いる二つの転がり軸受８７ａ，８７ｂを、上記実施形態で説明した円すいころ軸受１とする。その場合、前記二つの転がり軸受８７ａ，８７ｂを正面取り付けとする。
【００８１】
このように、トランスミッション７０およびデファレンシャル７１の内部に、上述したように回転トルクのばらつきが小さくかつ耐焼付き性が高い円すいころ軸受１を用いることによって、これらトランスミッション７０およびデファレンシャル７１の回転性能ならびに耐久性を向上させることができる。
【００８２】
なお、図１３と図１４の例では、前記転がり軸受のすべてを上記実施形態で説明した円すいころ軸受１とした例を示したが、トランスミッションやデファレンシャルの具体的な負荷や形状などに応じて必要な箇所に上記実施形態で説明した円すいころ軸受１を用い、他の箇所には別形式の転がり軸受を用いることができる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、ころの大径側端面に対して、その表面粗さが実施形態で述べた条件式（１）（２）を共に満たす値に規定されていることにより、回転トルクのばらつきを抑制できるとともに、その耐焼付き特性を向上させることができる。また、本発明によれば、車両用のトランスミッションやデファレンシャルの回転性能ならびに耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る円すいころ軸受を、その一部を破断して示す斜視図
【図２】円すいころ端面の研磨方法の説明に用いる概念図
【図３】円すいころ端面の他の研磨方法の説明に用いる概念図
【図４】砥石車を利用する研磨装置の概略構成の模式図
【図５】砥石車を端面側から見た図
【図６】実施形態品における円すいころの大径側端面の半径方向と円周方向それぞれの粗さ曲線を示す図
【図７】従来品における円すいころの大径側端面の半径方向と円周方向それぞれの粗さ曲線を示す図
【図８】実施形態品と従来品それぞれにおける円すいころの大径側端面に対する無給油焼き付き試験結果を示す図
【図９】実施形態品と従来品それぞれにおける円すいころの大径側端面に対する少量給油焼付き試験結果を示す図
【図１０】実施形態品と従来品それぞれにおける回転トルクばらつきの測定結果を示す図
【図１１】本発明が適用される他のころ軸受の断面図
【図１２】本発明が適用されるさらに他のころ軸受の断面図
【図１３】本発明のころ軸受をＦＲ式の自動車用トランスミッションとデファレンシャルとに適用した図
【図１４】本発明のころ軸受をＦＦ式の自動車用トランスミッションとデファレンシャルとに適用した図
【図１５】従来におけるころと鍔部とのそれぞれの表面形状を示す正面図
【符号の説明】
１　　円すいころ軸受
２　　外輪
３　　内輪
４　　円すいころ
４Ａ　大径側の端面
７　　鍔部

Claims

外輪と内輪との間に複数のころを介在させたころ軸受において、
前記外輪および内輪のうちの少なくとも一方の軸方向端部に、前記ころの一方の端面をすべり接触で案内する案内面を有する鍔部を備え、
前記ころの端面および前記鍔部の案内面のうちの少なくとも一方の表面粗さが次の条件式（１）および（２）を共に満たす値に規定されている、ころ軸受。
０．０４μｍ≦Ｒａ（ｒ）≦０．１μｍ　　…（１）
０．８≦Ｒａ（ｒ）／Ｒａ（ｃ）≦１．１　　…（２）
ただし、Ｒａ（ｒ）は、前記ころの端面における半径方向の算術平均粗さ、Ｒａ（ｃ）は、前記ころの前記端面における周方向の算術平均粗さである。
前記ころが、円すいころである、請求項１に記載のころ軸受。
複数のギヤを備えたエンジン側インプットシャフトを一対の転がり軸受でケーシングに対し回転自在に支持し、複数のギヤを備えた駆動車輪側カウンターシャフトを一対の転がり軸受でケーシングに対し回転自在に支持し、前記インプットシャフトの回転を前記ギヤのいずれかを介して前記カウンターシャフトに伝達する車両用トランスミッションにおいて、
前記転がり軸受の少なくとも１つを、請求項２に記載のころ軸受とする、車両用トランスミッション。
ギヤを備えたエンジン側インプットシャフトと、複数のギヤを備えたカウンターシャフトと、複数のギヤを備えたアウトプットシャフトとを備え、これらの軸をそれぞれ転がり軸受でケーシングに対し回転自在に支持し、前記インプットシャフトの回転を前記ギヤのいずれかを介して前記アウトプットシャフトに伝達する車両用トランスミッションにおいて、
前記転がり軸受の少なくとも１つを、請求項２に記載のころ軸受とする、車両用トランスミッション。
ドライブピニオンの設けられたドライブピニオンシャフトを一対の転がり軸受でケーシングに対し回転自在に支持し、一対のサイドギヤのそれぞれを１つずつの転がり軸受でケーシングに対して回転自在に支持し、前記ドライブピニオンの回転を当該ドライブピニオンに噛み合うリングギヤを介して前記サイドギヤに伝達する車両用デファレンシャルにおいて、
前記転がり軸受の少なくとも１つを、請求項２に記載のころ軸受とする、車両用デファレンシャル。
トランスミッションの出力ギヤと噛み合うリングギヤと、それぞれ１つずつの転がり軸受でケーシングに対して回転自在に支持される一対のサイドギヤとを備え、前記出力ギヤの回転をリングギヤを介して前記サイドギヤに伝達する車両用デファレンシャルにおいて、
前記転がり軸受の少なくとも１つを、請求項２に記載のころ軸受とする、車両用デファレンシャル。