JP5397505B2 - 円すいころ軸受 - Google Patents

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Description

本発明は、油潤滑で使用される円すいころ軸受に関し、より詳細には、自動車用トランスミッション又は自動車用でデファレンシャルギヤに使用される円すいころ軸受に関する。
円すいころ軸受は、大きなラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持して高速回転での使用が可能であり、且つコンパクトであるため、トランスミッション、デファレンシャルギヤなど、自動車の減速装置部分などに多用されている。このような円すいころ軸受では、軸受の回転に伴うポンプ作用によって、潤滑油が内輪の小鍔部と保持器の小径環状部側端部との間から流入し、内輪の大鍔部と保持器の大径環状部側端部との間から流出するように構成されている。
一方、円すいころ軸受の回転トルクは、円すいころと内輪との摩擦抵抗や、軸受内部に滞留する潤滑油の攪拌抵抗が主な要因となって発生し、特に、高速回転領域で使用される円すいころ軸受においては、潤滑油の攪拌抵抗が大きな要因となっている。自動車の減速装置部分などで用いられる場合、潤滑油の供給量が多く、そのため潤滑油の攪拌抵抗が大きくなりやすいという問題がある。
図１２に示すように、特許文献１に記載の円すいころ軸受１００では、プレス成形された金属製保持器１０１の内径端面１０１ａと、内輪１０２の小径側端部１０２ａの外周面１０２ｂの隙間を小さくしてラビリンスシールを形成し、流入する潤滑油量の低減を図ることにより、攪拌トルクを低減することが提案されている。
特開２００５−６９４２１号公報
しかしながら、特許文献１に記載の円すいころ軸受１００は、軸受への潤滑油流入量の低減を図ることにより攪拌トルクの低減を図っているが、高速回転時にはころ１０３の回転によりエアーカーテンが発生し、潤滑油の軸受内への進入を妨げるため内輪１０２の小鍔部外周面１０２ｃと保持器１０１のかしめ部１０１ｂとの隙間Ａに潤滑油が滞留しやすく、その結果、円すいころ軸受１００の攪拌トルクが上昇しやすいという問題があった。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、潤滑油の排出効果を高めて軸受内部に滞留する潤滑油量を減少させて、攪拌トルクを低減することができる円すいころ軸受を提供することにある。
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪の間を周方向に転動可能な複数の円すいころと、前記複数の円すいころを所定の間隔で保持する樹脂製保持器とを備え、油潤滑で使用される円すいころ軸受であって、
保持器柱部は、小径側における柱部内周面の回転軸に対する傾きが、大径側における柱部内周面の回転軸に対する傾きより大きく、軸受内部の潤滑油の排出を促進する円弧部を備え、
前記保持器柱部は前記保持器の小径環状部と大径環状部を連接し、
前記保持器の前記小径環状部は、内周面が前記内輪の小鍔部の外周面に対向してラビリンスシールを構成し、
前記柱部の最内径部は前記小鍔部の外周面よりも内径側に位置し、
前記大径環状部の内周面は、前記円すいころのピッチ円直径より外径側に位置することを特徴とする円すいころ軸受。
（２） 前記円弧部は、前記柱部の前記最内径部に連なっていることを特徴とする（１）に記載の円すいころ軸受。
（３） 前記円弧部の外径側端部は、前記円すいころのピッチ円直径より外径側に位置することを特徴とする（１）又は（２）に記載の円すいころ軸受。
（４） 前記柱部内周面が略直線状に形成され前記柱部内周面の傾きが柱部外周面の傾きと同一に形成された平行部を備え、
前記平行部は、前記円弧部の外径側端部から連続して形成されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の円すいころ軸受。
本発明の円すいころ軸受によれば、保持器柱部が、小径側における柱部内周面の回転軸に対する傾きを大径側における保持器内周面の回転軸に対する傾きより大きい円弧部を備えたことにより、潤滑油が大径側に流れやすくなる。これにより、潤滑油の排出効果が高まり軸受内部に滞留する潤滑油量が減少し、攪拌トルクを低減することができる。
本発明の第１実施形態である円すいころ軸受の軸方向断面図である。 図１に示す保持器の全体斜視図である。 図１に示す保持器の要部斜視図である。 図１のＡ−Ａ線矢視図であり、第１実施形態である円すいころ軸受の径方向断面図である。 図１に示す保持器における潤滑油の流れ方向を説明する要部断面図である。 第２実施形態の円すいころ軸受に組み込まれる保持器の断面図である。 第３実施形態の円すいころ軸受に組み込まれる保持器の断面図である。 第４実施形態の円すいころ軸受に組み込まれる保持器の断面図である。 第５実施形態の円すいころ軸受に組み込まれる保持器の断面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視図であり、第６実施形態の円すいころ軸受の径方向断面図である。 第７実施形態の円すいころ軸受の径方向断面図である。 従来の円すいころ軸受の軸方向断面図である。
以下、本発明に係る円すいころ軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、図１〜図５を参照して、本発明に係る円すいころ軸受の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の円すいころ軸受１は、外周面に内輪軌道面２ａが形成された内輪２と、内周面に外輪軌道面３ａが形成された外輪３と、内輪軌道面２ａと外輪軌道面３ａ間を周方向に転動可能な複数の円すいころ４と、複数の円すいころ４を所定の間隔で転動可能に保持する保持器５とを備えている。
内輪２は、内輪軌道面２ａと、その小径側端部に半径方向外方に突出して形成された小鍔部２ｂと、大径側端部に半径方向外方に突出して形成された大鍔部２ｃとを備え、内輪軌道面２ａは、内輪２の外周面が小鍔部２ｂから大鍔部２ｃに向うに従って、外径が次第に大きくなるように形成されている。
外輪３は、外輪軌道面２ｂが外輪３の内周面に小径側から大径側に向けて内径が次第に大きくなるように形成されている。
保持器５は、例えば図２に示すように、小径環状部６と、大径環状部７と、小径環状部６と大径環状部７とを連結して周方向に略等間隔で配置される複数の柱部８とを備え、これら小径環状部６、大径環状部７、および隣接する柱部８とで円すいころ４を保持するポケット９を構成する。
保持器５の小径環状部６は、その内周面が内輪２の小鍔部２ｂと略平行に近接して対向配置され、小径環状部６の内周面６ａと小鍔部２ｂの外周面とによってラビリンスシール部１１が形成されている。
保持器５の柱部８は、例えば図３、図４に示すように、小径環状部６と大径環状部７とを連接する柱部本体２０と、柱部本体２０から径方向内側に向けて突出して形成される凸部３０を有する。柱部本体２０は、円周方向両側面に径方向内方に向けて僅かに幅狭となる側面２０ｂを有し、柱部本体２０の内周面からはさらに径方向内方に向けて幅狭となる凸部外径部３１と、凸部外径部３１から一様の幅で内輪２の小鍔部２ｂより内径側であって内輪軌道面２ａ近傍まで延びる凸部内径部３２が形成されている。この凸部外径部３１と凸部内径部３２とから凸部３０が構成されている。
なお、保持器５は、凸部外径部３１の側面３１ｂがころ案内面となって円すいころ４に当接することにより周方向の位置決めがなされ、回転時には円すいころ４により案内される。
柱部８の内周面８ａ、すなわち凸部内径部３２の内周面３２ａとこの内周面３２ａから連なる凸部外径部３１と柱部本体２０の内周面３１ａ、２０ａは、例えば図５に示すように、円弧状に形成された円弧部４０を備えている。
円弧部４０は、内径側の回転軸Ｏに対する傾きが外径側の回転軸Ｏに対する傾きより大きく形成されている。すなわち、凸部内径部３２の内周面３２ａの回転軸Ｏに対する傾きが、柱部本体２０の内周面２０ａの回転軸Ｏに対する傾きより大きく形成されている。
したがって、隣接する円すいころ４と柱部８の内周面８ａと内輪軌道面２ａとの径方向距離により定義される断面積は図１に示すように、小径環状部６側の断面積Ａ１より外径環状部７側の断面積Ａ２の方が大きくなっている。
保持器５の大径環状部７は、その内周面７ａが円すいころのピッチ円直径Ｐより外径側に位置するように形成され、内輪２の大鍔部２ｃと大径環状部７の内周面７ａとの間には潤滑油排出用の開口が確保されている。
保持器５は、樹脂からなり、樹脂材料としては、ポリアミド４６やポリアミド６６などのポリアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェレンサルサイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）などが例示される。また、上記樹脂に、例えば、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維状充填材を１０〜５０ｗｔ％程度適宜添加することによって、保持器５の剛性および寸法精度を向上させることができる。なお、保持器は金属により形成してもよいが、合成樹脂により形成することで保持器自体の慣性質量を十分に小さくでき、その分だけ、軸受の軽量化や回転速度の高速化を図ることができる。
上記のように構成された円すいころ軸受１では、軸受の回転に伴うポンプ作用によって、潤滑油が内輪２の小鍔部２ｂと保持器５の小径環状部６の内周面６ａとの隙間からラビリンスシール部１１を介して軸受内部に流入し、円すいころ軸受１の回転による遠心力により大径環状部７側の開口から流出する。
本実施形態の円すいころ軸受１によれば、柱部８の内周面８ａに、小径側における回転軸Ｏに対する傾きが大径側における回転軸Ｏに対する傾きより大きい円弧状の円弧部４０が形成されているので、内輪２の内輪軌道面２ａと保持器５の柱部８の内周面８ａにより形成される隙間面積が小径環状部側で小さく、大径環状部側で大きくなり、ポンプ効果の影響が強くなる。これにより、軸受内部の潤滑油の排出が促進され、攪拌トルクを低減することができる。
更に、図５の矢印で示すように、柱部８の内周面８ａは、小径環状部６側から大径環状部７に向って次第に拡径するので、円すいころ軸受１内に滞留する潤滑油は、円すいころ軸受１の回転に伴って生じる遠心力によって内周面８ａに案内されて矢印方向の潤滑油の流れが生じ、円すいころ軸受１からの排出が促進される。
さらに、保持器５の大径環状部７の内周面７ａは円すいころのピッチ円直径Ｐより外径側に位置するように形成されているので、内輪２の大鍔部２ｃと大径環状部７の内周面７ａとの間には大きな開口面積が確保されている。したがって、潤滑油が軸受空間から外部に流出するための隙間（開口）の面積を大きくとることができ、潤滑油の排出性が向上する。
また、本実施形態における円すいころ軸受１においては、小径環状部６の内周面６ａと小鍔部２ｂの外周面とによってラビリンスシール部１１が形成されているので、このラビリンスシール部１１の隙間を調整することにより円すいころ軸受１内に流入する潤滑油量を調整でき、攪拌トルクを低減することができる。
さらに、保持器５の柱部８に設けられた凸部３０の体積分だけ円すいころ軸受１の内部空間の体積は狭くなる。これによって軸受１の内部空間の潤滑油量も少なくすることができ攪拌トルクを低減することができる。なお本実施形態において、図１に示すように凸部３０の最内径部３３は内輪２の小鍔部２ｂより内径側に位置しているが必ずしも小鍔部２ｂよりも内径側である必要はなく、ピッチ円直径Ｐ上又はピッチ円直径Ｐより内径側であればよい。
＜第２実施形態＞
第２実施形態の円すいころ軸受は、保持器の柱部形状が異なる以外は、本発明の第１実施形態の円すいころ軸受と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
第２実施形態の円すいころ軸受に使用される保持器５Ａは、図６に示すように、第１実施形態における保持器５において、柱部本体２０の内周面２０ａを円弧部４０から、内周面２０ａの傾きが外周面の傾きと略同一に形成された平行部５０とする。
これにより第２実施形態の保持器５Ａにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第３実施形態＞
第３実施形態の円すいころ軸受は、保持器の柱部形状が異なる以外は、本発明の第１実施形態の円すいころ軸受と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
第３実施形態の円すいころ軸受に使用される保持器５Ｂは、図７に示すように、第１実施形態における保持器５において、柱部本体２０の内周面２０ａを円弧部４０から、テーパ部６０とする。
テーパ部６０は、その内周面も略直線状に形成され、その内周面の回転軸Ｏに対する傾きがその外周面の回転軸Ｏに対する傾きより大きく形成され、柱部本体２０の径方向長さ（厚さ）が小径環状部６側から外径環状部７側に向かって小さくなっている。
これにより第３実施形態の保持器５Ｂにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第４実施形態＞
第４実施形態の円すいころ軸受は、保持器の柱部形状が異なる以外は、本発明の第１実施形態の円すいころ軸受と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
第４実施形態の円すいころ軸受に使用される保持器５Ｃは、図８に示すように、第１実施形態における保持器５において、凸部外径部３１の内周面３１ａを円弧部４０から内周面の傾きが外周面の傾きより大きく形成されたテーパ部６０とし、柱部本体２０の内周面２０ａをテーパ部６０から内周面２０ａの傾きが外周面の傾きと略同一に形成された平行部５０とする。
これにより第４実施形態の保持器５Ｃにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第４実施形態の保持器５Ｃにおいて、柱部本体２０の内周面２０ａを円弧部４０又はテーパ部６０としても同様の効果を得ることができる。
＜第５実施形態＞
第５実施形態の円すいころ軸受は、保持器の柱部形状が異なる以外は、本発明の第１実施形態の円すいころ軸受と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
第５実施形態の円すいころ軸受に使用される保持器５Ｄは、図９に示すように、第１実施形態における保持器５において、凸部内径部３２の内周面３２ａを円弧部４０から内周面の傾きが外周面の傾きより大きく形成されたテーパ部６０とし、柱部本体２０の内周面２０ａを円弧部４０から内周面２０ａの傾きが外周面の傾きと略同一に形成された平行部５０とする。
これにより第５実施形態の保持器５Ｄにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第５実施形態の保持器５Ｄにおいて、柱部本体２０の内周面２０ａを円弧部４０又はテーパ部６０としても同様の効果を得ることができる。
＜第６実施形態＞
第６実施形態の円すいころ軸受は、保持器の柱部形状が異なる以外は、本発明の第１実施形態の円すいころ軸受と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
第６実施形態の円すいころ軸受に使用される保持器５Ｅは、図１０に示すように、第１実施形態における保持器５において、柱部８の円周方向両側面８ｂ、すなわち柱部８を構成する柱部本体２０、凸部外径部３１及び凸部内径部３２の円周方向両側面２０ｂ、３１ｂ、３２ｂを円すいころ４の形状に沿った円弧形状とする。なお、柱部内周面の形状は第１実施形態と同一である。
ここで円すいころ４のピッチ円直径Ｐの位置における柱部８の周方向側面８ｂと円すいころ４の周方向の隙間（ポケット隙間）は０．０５〜０．４ｍｍであることが望ましい。ポケット隙間が０．０５ｍｍ以下では円すいころ４が柱部８により拘束される可能性があり、０．４ｍｍ以上では回転中に保持器５の振れ回りが大きくなって振動が増大し、トルクが増大する原因となる可能性がある。
本実施形態の円すいころ軸受１によれば、第１実施形態の円すいころ軸受の効果に加え、円すいころ軸受１の内部空間の体積がさらに減少し、軸受内部の潤滑油の潤滑油量を減らすことができ、攪拌トルクをさらに低減させることができる。また、ポケット９を構成する柱部８の円周方向両側面８ｂを円すいころ４の形状に沿った円弧形状とすることで、保持器５と円すいころ４の接触可能な面積が増えるため、円すいころ４にスキューが発生して傾くとすぐに柱部８の側面８ｂと接触してスキューが矯正され、円すいころのスキューを抑制することができる。したがって、スキューに起因して発生するトルクの変動をも抑制することができる。
なお、本実施形態は、第１実施形態に限らず、第２〜第６実施形態の円すいころ軸受にも適用することができる。
＜第７実施形態＞
第７実施形態の円すいころ軸受は、保持器の柱部形状が異なる以外は、本発明の第６実施形態の円すいころ軸受と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
第７実施形態の円すいころ軸受に使用される保持器５Ｆは、図１１に示すように、第６実施形態における保持器５Ｅにおいて、柱部８の円周方向両側面８ｂのうち柱部８を構成する柱部本体２０及び凸部外径部３１の円周方向両側面２０ｂ、３１ｂを円すいころ４の形状に沿った円弧形状とし、凸部内径部３２の円周方向両側面３２ｂを一様の幅を有するように構成する。
これにより、第６実施形態の円すいころ軸受１と同様の効果を得ることができる。さらに、第６実施形態の円すいころ軸受１と比較して、円すいころ４の組込み性が向上する。
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、本実施形態において保持器として大径環状部７を備えた保持器を例示したが、大径環状部を備えていない、いわゆるくし型保持器であってもよい。
１ 円すいころ軸受
２ 内輪
２ａ 内輪軌道面
２ｂ 小鍔部
３ 外輪
３ａ 外輪軌道面
４ 円すいころ
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ 保持器
６ 小径環状部
７ 大径環状部
８ 柱部
８ａ 柱部内周面
８ｂ 柱部の周方向側面
９ ポケット
１１ ラビリンスシール部
２０ 柱部本体
２０ａ 柱部本体の内周面
２０ａ 柱部本体の周方向側面
３０ 凸部
３１ 外径側凸部
３１ａ 外径側凸部の内周面
３１ｂ 外径側凸部の周方向側面
３２ 内径側凸部
３２ａ 内径側凸部の内周面
３２ａ 外径側凸部の周方向側面
４０ 円弧部
５０ 平行部
６０ テーパ部
Ｏ 回転軸
Ｐ ピッチ円すい面

Claims (4)

  1. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪の間を周方向に転動可能な複数の円すいころと、前記複数の円すいころを所定の間隔で保持する樹脂製保持器とを備え、油潤滑で使用される円すいころ軸受であって、
    保持器柱部は、小径側における柱部内周面の回転軸に対する傾きが、大径側における柱部内周面の回転軸に対する傾きより大きく、軸受内部の潤滑油の排出を促進する円弧部を備え、
    前記保持器柱部は前記保持器の小径環状部と大径環状部を連接し、
    前記保持器の前記小径環状部は、内周面が前記内輪の小鍔部の外周面に対向してラビリンスシールを構成し、
    前記柱部の最内径部は前記小鍔部の外周面よりも内径側に位置し、
    前記大径環状部の内周面は、前記円すいころのピッチ円直径より外径側に位置することを特徴とする円すいころ軸受。
  2. 前記円弧部は、前記柱部の前記最内径部に連なっていることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
  3. 前記円弧部の外径側端部は、前記円すいころのピッチ円直径より外径側に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
  4. 前記柱部内周面が略直線状に形成され前記柱部内周面の傾きが柱部外周面の傾きと同一に形成された平行部を備え、
    前記平行部は、前記円弧部の外径側端部から連続して形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
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