JP2019031991A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】円すいころ軸受の回転トルクの増加を避けつつ、運転開始時における内輪の大つば部と円すいころの大端面間の潤滑不足を防ぐ。【解決手段】保持器４０が、柱部４３の内径面４７において保持器大径側へ潤滑油を導く溝状の油誘導路４９と、小径側環状部４１の幅面４５から油誘導路４９まで貫通する油孔部５０とを有する。油誘導路４９及び油孔部５０には、保持器４０の静止時に表面張力によって潤滑油が保持され、その潤滑油が運転開始時に円すいころ３０の大端面３２に供給される。【選択図】図１

Description

この発明は、円すいころ軸受に関する。

自動車のトランスミッションの軸、デファレンシャルの軸等、各種機械装置の回転軸を支持する用途において、円すいころ軸受を用いる場合がある。軸受内部の潤滑には液体の潤滑油を軸受外部から供給する油潤滑方式が一般的である。その潤滑油の供給方式としては、機械装置の運転中、ギヤの回転に伴う潤滑油の撹拌などによって当該潤滑油が軸受にはね飛ばされる跳ね掛け潤滑法、又は軸受の一部をオイルバス中に浸ける油浴潤滑法が一般的である。

円すいころ軸受の内輪は、運転中、円すいころの大端面に接触して案内する大つば部を有する。その大つば部と円すいころの大端面との摺接部では、周方向に滑る接触となるため、その摺接部において潤滑油が不足すれば焼き付きの発生が懸念される。

運転中は、大つば部と円すいころの大端面に十分な量の潤滑油が供給される。運転中に大つば部又は円すいころの大端面に付着した潤滑油は、運転停止後、重力によって次第に流れ落ちていくが、短時間であれば、その摺接部に十分に残っている。このため、短時間で運転が再開される場合は、潤滑油の不足等が起こる懸念はない。例えば、運転再開までの時間が長い場合、円すいころの大端面や大つば部から潤滑油が流れ落ちてしまい、運転再開当初、その摺接部において潤滑油の不足等が起こることも考えられる。

また、潤滑油が運転中に低粘度のものである程、あるいは、運転中に軸受内部へ供給される潤滑油量が少なくなる程、内輪の大つば部と円すいころの大端面との摺接部における潤滑環境が厳しくなる。少油量化が進められた場合、円すいころ軸受では、運転中に軸受内部で生じるポンプ作用により、潤滑油が保持器と内輪の間から軸受内部に入り易く、遠心力によって軸受内部を外輪側へ流動して軸受の外部へ抜け易いことから、潤滑油が大つば部に届きにくくなる。

特に、自動車のトランスミッション又はデファレンシャルに使用される円すいころ軸受では、近年、自動車の省燃費化を目的に軸受回転トルクの低減が求められている。軸受回転トルクの低減を図る手段として、軸受内部での潤滑油の攪拌抵抗を抑えることが有効である。このため、低粘度潤滑油の使用又は少油量化の傾向にあり、内輪の大つば部と円すいころの大端面との摺接部において、十分な潤滑が確保できないことが懸念される。この懸念に対して、例えば、特許文献１又は２のように、保持器に油路を形成することが考えられる（特許文献１、２）。

特許文献１に開示された円すいころ軸受の油路は、保持器の小径側の幅面から柱部の内部を通って保持器の大径側の幅面まで貫通する孔部からなり、その大径側の幅面の出口で内輪の大つば部に対向する。保持器の小径側の幅面にかかる潤滑油の一部は、油路によって大径側の幅面へ導かれ、内輪の大つば部付近に供給される。この油路によれば、運転中、円すいころと柱部の周方向側面間での潤滑油のせん断抵抗増加を避けつつ、内輪の大つば部付近への油供給量を増やすことができる。

特許文献２に開示された円すいころ軸受の油路は、保持器の小径側環状部における内周端部から柱部の内径面を通って保持器の大径側環状部付近まで連通する溝部からなり、その大径側環状部付近の溝終端で内輪の大つば面に対向する。保持器の小径側環状部と内輪の小径側との間に流入した潤滑油の一部は、油路によって大径側環状部へ導かれ、内輪の大つば部付近に供給される。この油路によれば、運転中、円すいころと柱部の周方向側面間での潤滑油のせん断抵抗増加を避けつつ、軸受内部で保持器の小径側環状部から大径側環状部への潤滑油の流動を促し、内輪の大つば部付近への油供給量を増やすことができる。

特開２０１６−２３７３３号公報 特開２０１５−１０２１３４号公報

しかしながら、特許文献１の円すいころ軸受は、油路の全部を柱部の円すい角程度に傾斜し、かつ太い孔径をもった貫通孔状にしたものなので、運転停止後には、潤滑油が油路から全て流れ出てしまい、運転開始直後に潤滑油を内輪の大つば部付近に供給することができない問題がある。

また、特許文献２の円すいころ軸受は、小径側環状部と内輪の小径側との間、及び小径側環状部と外輪の小径側との間をそれぞれ狭い隙間に設定することにより、軸受内部への潤滑油の流入を制限したものなので、軸受内部での攪拌抵抗の低減を図ることは可能だが、少油量化の傾向にある自動車トランスミッション等では、軸受内部の油が非常に少なくなり、柱部の内径面の油路によって潤滑油の流動を促しても、内輪の大つば部と円すいころの摺接部で潤滑不足になる可能性がある。

また、最近では、軽量化のために円すいころ軸受の外輪を支持するハウジングとしてアルミハウジングを採用することに伴う軸受のミスアライメント量の増加、軸受回転トルクを低トルク化するために円すいころ軸受への予圧を低減することに伴う軸受剛性の低下等により、軸受運転中の円すいころの挙動が不安定となり、内輪の大つば部と円すいころ大端面の摺接部における潤滑不足の懸念が一層高まっている。

また、潤滑油の温度が低い場合、軸受内部に供給される潤滑油の粘度が高くて流動性が悪いため、内輪の大つば部と円すいころ大端面間に潤滑油が特に届き難くい条件となり、その摺接部における潤滑不足が特に懸念される。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、回転トルクの増加を避けつつ、運転開始時における内輪の大つば部と円すいころの大端面との摺接部での潤滑不足を防止するのに好適な円すいころ軸受を提供することである。

上記の課題を達成するため、この発明は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の円すいころと、前記円すいころを保持する樹脂製の保持器とを備え、前記内輪は、前記円すいころが転動する軌道面と、前記軌道面の大径側に設けられて前記円すいころの大端面と摺接する大つば部とを有し、前記保持器が、前記内輪の小径側と前記外輪の小径側間に位置する環状部と、当該環状部から前記内輪の大径側と前記外輪の大径側間へ延びる複数の柱部とを有し、前記環状部が、前記内輪の小径側と前記外輪の小径側との間から軸方向に露出する幅面を含み、前記柱部のうち前記内輪の前記軌道面に臨む内径面には、前記保持器の大径側へ潤滑油を導く溝状の油誘導路が形成されており、前記保持器には、前記環状部の前記幅面から前記油誘導路まで貫通して前記潤滑油が流動する油孔部が形成されており、前記油誘導路及び前記油孔部には、前記保持器の静止時に表面張力によって前記潤滑油を保持可能である円すいころ軸受に構成したものである。

上記構成によれば、軸受運転中、軸受内部のポンプ作用により、外部の潤滑油が内輪、外輪の小径側から軸受内部側へ吸引される。その吸引される潤滑油の一部は、保持器の環状部の幅面に開口する油孔部へ容易に入り込み、油孔部を通って、柱部の内径面にある油誘導路へ流出する。その流出した潤滑油は、前述のポンプ作用と遠心力の作用により、溝状の油誘導路を流れる。油誘導路を流れる潤滑油が保持器の大径側へ導かれるので、内輪の大つば部と円すいころの大端面との摺接部へ潤滑油が供給され易くなり、当該摺接部での潤滑不足が防止される。ここで、保持器の内部を貫く油孔部や柱部の内径面の油誘導路を流れる潤滑油は、円すいころからせん断を受けないため、回転トルクの増加要因とならない。運転停止後、静止中の保持器の油誘導路及び油孔部には表面張力により潤滑油が保持される。このため、運転開始時、油誘導路及び油孔部に残る潤滑油が早期に前述の摺接部に供給される。これにより、運転開始時における前述の摺接部での潤滑不足が防止される。

例えば、前記油誘導路が、前記保持器の大径側に向かって溝幅を拡大した形状の終端部を有し、前記柱部が、前記油誘導路の前記終端部に導かれた潤滑油を前記円すいころの前記大端面へ供給可能な開放端部を有するとよい。このようにすると、油誘導路の終端部によって潤滑油が周方向に拡散し易くなり、その終端部から流出した潤滑油が柱部の開放端部から円すいころの大端面に供給され易くなり、大端面に付着した潤滑油が円すいころの回転によって内輪の大つば部との摺接部へ供給され易くなる。

この発明においては、前述のように、保持器の小径側の環状部に開口する油孔部と、柱部の内径面に形成された油誘導路とによって、円すいころの大端面により多くの潤滑油が供給され、耐焼付性が向上する。このため、保持器の小径側の環状部と内輪の小径側、外輪の小径側との間の隙間を狭くして軸受内部への潤滑油流入を制限することにより、撹拌抵抗の低減を図っても、内輪の大つば部と円すいころの大端面との摺接部を十分に潤滑することが可能である。

例えば、前記内輪が、当該内輪の前記軌道面の小径側に設けられて前記保持器の前記環状部に取り囲まれた小つば部を更に有し、当該小つば部と前記環状部との間の隙間が、当該小つば部の外径に対して１．５％以下の寸法に設定されている。このようにすると、軸受外部の潤滑油が内輪の小径側と保持器の環状部との間から軸受内部へ流入することを抑制し、攪拌抵抗を低減することができる。

例えば、前記保持器の前記環状部と前記外輪の小径側との間の隙間が、当該外輪の小径側の内径に対して２．０％以下の寸法に設定されている。このようにすると、軸受外部の潤滑油が外輪の小径側と保持器の環状部との間から軸受内部へ流入することを抑制し、攪拌抵抗を低減することができる。

前記油誘導路及び前記油孔部は、運転停止時から保持器が静止状態にある間、油誘導路、油孔部に潤滑油が残留する形状であればよい。

例えば、前記保持器の前記油孔部の全部が、軸方向に沿った形状である。このようにすると、運転停止時に潤滑油が油孔部を流れ下り難くなるので、潤滑油が油孔部に残り易くなる。

例えば、前記保持器の前記油孔部が、前記保持器の大径側に向かって大きくなる形状である。このようにすると、油孔部の容量を増やし、より多くの潤滑油を油孔部に保持することができる。

例えば、前記保持器の前記油誘導路の全部が、前記保持器の大径側に向かって溝幅を拡大した形状である。このようにすると、油誘導路の容量を増やし、より多くの潤滑油を油誘導路に保持することができる。

この発明に係る円すいころ軸受は、自動車の動力伝達経路に含まれた回転軸を支持する用途であって、跳ね掛け又は油浴潤滑法で潤滑油を外部から軸受内部へ供給する用途に好適であり、例えば、自動車用トランスミッション又はデファレンシャルの回転軸を支持する場合に好適である。この発明に係る円すいころ軸受は、前述のように円すいころ軸受の回転トルクの増加を避けつつ、運転開始時における内輪の大つば部と円すいころの大端面間の潤滑不足を防止することが可能なため、低粘度潤滑油の使用や少油量化にも対応することができ、ひいては自動車の動力損失を低減して低燃費化に貢献することができる。

この発明は、上記構成の採用により、円すいころ軸受の回転トルクの増加を避けつつ、運転開始時における内輪の大つば部と円すいころの大端面との摺接部での潤滑不足を防止することができ、ひいては低粘度潤滑油の使用や少油量化を図る場合の耐焼付き性を向上させることができる。

この発明の第一実施形態に係る円すいころ軸受を示す断面図 図１の保持器の油誘導路を径方向内側から視たときの外観を示す部分拡大図 この発明の第二実施形態に係る保持器を示す部分断面図 図３の保持器部分を成形する金型部分を示す図 この発明の第三実施形態に係る保持器の油誘導路を図２と同様に示す部分拡大図 この発明に係る円すいころ軸受を組み込んだ自動車用デファレンシャルの一例を示す断面図 この発明に係る円すいころ軸受を組み込んだ自動車用トランスミッションの一例を示す断面図

以下、この発明の第一実施形態に係る円すいころ軸受を添付図面の図１、図２に基づいて説明する。

図１に示す円すいころ軸受は、内輪１０と、外輪２０と、内輪１０と外輪２０との間に介在する複数の円すいころ３０と、これら複数の円すいころ３０を保持する保持器４０とを備える。

図１において、内輪１０、外輪２０及び保持器４０の各中心軸（図示省略）は、同軸上にある。この同軸の回転中心となる軸線が、円すいころ軸受の軸受中心軸（図示省略）である。以下、この軸受中心軸（図示省略）に沿った方向のことを単に「軸方向」といい、この軸方向は、図１中左右方向に相当する。また、その軸受中心軸に対して直角な方向のことを単に「径方向」といい、この径方向は、図１中上下方向に相当する。また、その軸受中心軸（図示省略）周りの円周方向のことを単に「周方向」という。なお、図１は、円すいころ軸受の軸受中心軸（図示省略）を含む仮想アキシアル平面上における断面を示すものである。

内輪１０は、周方向全周に連続する環状の軌道輪からなり、その外周に円すい状の軌道面１１と、大つば部１２と、小つば部１３とを有する。軌道面１１に対して小径側に位置する小つば部１３の外径は、軌道面１１に対して大径側に位置する大つば部１２の外径よりも小さい。大つば部１２は、円すいころ３０を周方向に案内すると共に円すいころ３０からのアキシアル負荷を受ける。小つば部１３は、内輪１０と保持器４０と複数の円すいころ３０とで構成されたアセンブリにおいて円すいころ３０を内輪１０から分離しないように支持する。

ここで、軸方向の位置関係で考えて、内輪１０の軌道面１１の平均径をもった軌道面１１上の軸方向位置を境としたとき、内輪１０の幅を規定する両側面のうち、外径が小さい方の側面（図中左側の側面）から当該境までの軸方向範囲に存在する内輪部分を内輪１０の小径側といい、外径が大きい方の側面（図中右側の側面）から当該境までの軸方向範囲に存在する内輪部分を内輪１０の大径側という。

外輪２０は、周方向全周に連続する環状の軌道輪からなり、その内周に円すい状の軌道面２１を有する。外輪２０は、内輪１０と同軸に配置される。

ここで、軸方向の位置関係で考えて、外輪２０の軌道面２１の平均径をもった軌道面２１上の軸方向位置を境としたとき、外輪２０の幅を規定する両側面のうち、内径が小さい方の側面（図中左側の側面）から当該境までの軸方向範囲に存在する外輪部分を外輪２０の小径側といい、内径が大きい方の側面（図中右側の側面）から当該境までの軸方向範囲に存在する外輪部分を外輪２０の大径側という。

円すいころ３０は、小端面３１と、大端面３２と、転動面３３とを有する転動体からなる。小端面３１の直径は大端面３２の直径よりも小さい。転動面３３は、内輪１０の軌道面１１及び外輪２０の軌道面２１に線接触可能な円すい状に形成されている。転動面３３は、面取り部を介して小端面３１、大端面３２に接続されている。小端面３１は、内輪１０の小つば部１３に支持される。大端面３２は、内輪１０の大つば部１２に摺接し、大つば部１２によって周方向に案内される。

円すいころ３０の大端面３２と内輪１０の大つば部１２とは、予圧により、接触状態とされる。軸受運転中、円すいころ３０は、転動面３３において、内輪１０の軌道面１１と外輪２０の軌道面２１との間に介在し、自転しながら、軌道面１１、２１間を公転する。

内輪１０の外周と外輪２０の内周とで囲まれた軸受内部で接触する円すいころ３０と、内輪１０、外輪２０の夫々との摩擦部は、軸受外部から供給される潤滑油によって潤滑される。その潤滑油の供給方式は、前述の跳ね掛け潤滑法又は油浴潤滑法である。

円すいころ３０、内輪１０及び外輪２０は、それぞれ鋼、例えば軸受鋼によって形成されている。

保持器４０は、図１、図２に示すように、小径側環状部４１と、大径側環状部４２と、小径側環状部４１と大径側環状部４２との間を周方向に一定間隔に区切る複数の柱部４３とを有し、かご形のポケット４４に円すいころ３０を収容可能な環状の軸受部品からなる。なお、保持器４０は、かご形保持器を例示したが、大径側環状部をもたない、いわゆる櫛形保持器に変更してもよい。

ここで、軸方向の位置関係で考えて、軸方向の柱部４３の長さを二等分する軸方向位置を境としたとき、保持器４０の最も図中左側の端から当該境までの軸方向範囲に存在する保持器部分を保持器４０の小径側といい、保持器４０の最も図中右側の端から当該境までの軸方向範囲に存在する保持器部分を保持器４０の大径側という。

保持器４０におけるポケット４４の数は、内輪１０の軌道面１１と外輪２０の軌道面２１との間に配置される円すいころ３０の総数と同数になっている。円すいころ３０は、大端面３２を保持器４０の大径側へ向けた姿勢でポケット４４に収容されている。

保持器４０は、軸受運転中、円すいころ３０間の周方向間隔を柱部４３で所定に保ちながら回転する。保持器４０は、通常、円すいころ３０によって径方向に案内される、いわゆる転動体案内方式のものとなっている。

保持器４０の小径側環状部４１は、内輪１０の小径側と、外輪２０の小径側との間に位置する。小径側環状部４１は、内輪１０の小つば部１３を取り囲む。保持器４０の大径側環状部４２は、内輪１０の大径側の大つば部１２を取り囲む。大径側環状部４２の外径は、小径側環状部４１の外径よりも大きい。保持器４０の柱部４３は、小径側環状部４１から内輪１０の大径側と外輪２０の大径側間へ延びている。

小径側環状部４１は、内輪１０の小径側と外輪２０の小径側との間から軸方向に露出する幅面４５を有する。大径側環状部４２は、内輪１０の大つば部１２を取り囲む位置で軸方向に露出する幅面４６を有する。これら幅面４５、４６は、それぞれ径方向に沿った平面状であり、保持器４０の幅を規定する二側面となっている。

保持器４０の小径側環状部４１と、内輪１０の小つば部１３との間には、隙間δｉが設定されている。小径側環状部４１は、隙間δｉを狭くするため、柱部４３と軸方向に重なる領域から径方向内側へ突き出た形状である。隙間δｉの寸法は、小つば部１３の外径に対して１．５％以下に設定されている。これにより、軸受外部の潤滑油は、隙間δｉを通過して内輪１０の小径側と保持器４０の間に流入し難くなる。なお、小つば部１３の外径は、軌道面１１に対する小つば部１３の径方向の突出高さに相当する。

また、保持器４０の小径側環状部４１と、外輪２０の小径側との間には、隙間δｏが設定されている。小径側環状部４１及び柱部４３は、隙間δｏを狭くするため、外輪２０の軌道面２１に沿った一連の外径面部を有する。隙間δｏの寸法は、外輪２０の小径側の内径に対して２．０％以下に設定されている。これにより、軸受外部の潤滑油は、隙間δｏを通過して外輪２０の小径側と保持器４０の間に流入し難くなる。なお、外輪２０の小径側の内径は、小径側環状部４１と径方向に対向する外輪２０の内周部分の中で最小の内径に相当する。

柱部４３は、小径側環状部４１と大径側環状部４２とを連結する保持器４０の一部分からなる。柱部４３は、内輪１０の軌道面１１に径方向に臨む内径面４７と、当該柱部４３に隣接する円すいころ３０に周方向に臨む対の周方向側面４８とを有する。柱部４３の全部は、円すいころ３０のピッチ円直径よりも外輪２０側に位置する。

柱部４３の周方向側面４８は、円すいころ３０の転動面３３と周方向に接触可能なころ案内領域を有する。柱部４３の周方向側面４８のうち、円すいころ３０の転動面３３と周方向に接触可能な領域の径方向幅は、その転動面３３における最小径の１／３以下であることが好ましい。これにより、円すいころ３０の転動面３３と、柱部４３の周方向側面４８との間での潤滑油のせん断抵抗が抑えられる。なお、この径方向幅は、円すいころ３０の転動面３３と最も径方向内側で接触する柱部４３上の接触位置と、その転動面３３と最も径方向外側で接触する柱部４３上の接触位置との間の径方向の距離に相当する。

柱部４３の内径面４７は、周方向側面４８との境界である内径縁ｅのみで円すいころ３０と周方向に対向する。柱部４３の内径面４７は、保持器４０の大径側に向かって外輪２０側に傾斜した形状である。

柱部４３の内径面４７は、保持器４０の大径側へ潤滑油を導く溝状の油誘導路４９を有する。保持器４０は、小径側環状部４１の幅面４５から油誘導路４９まで貫通する油孔部５０をさらに有する。油孔部５０には、後述するように、軸受外部から潤滑油が流入し、当該潤滑油が油誘導路４９まで流動する。

柱部４３の油誘導路４９は、内径面４７の周方向中央部を通って柱部４３の小径側から大径側まで連通する。油誘導路４９の大部分は、柱部４３の小径側に位置する始端部から一定の溝幅ｗ１で柱部４３の大径側まで連続し、内径面４７の内径縁ｅから一定の深さを有する。

油誘導路４９は、保持器４０の大径側に向かって溝幅を拡大した形状の終端部５１を有する。油誘導路４９の終端部５１は、溝幅ｗ１よりも大きな溝幅ｗ２を有し、保持器４０の大径側に向かって、次第に周方向に離れ、かつ次第に浅くなる形状である。油誘導路４９の終端部５１は、円すいころ３０の大端面３２よりも小径側環状部４１に近い位置にあり、柱部４３の大径側の端（大径側環状部４２との接続部）まで達していない。

油誘導路４９に入った潤滑油は、油誘導路４９を保持器４０の大径側に向かって流れ、終端部５１に達する。油誘導路４９の終端部５１に導かれる潤滑油の流動方向は、次第に周方向に近くなる。このため、油誘導路４９の終端部５１により、潤滑油が周方向に拡散し易くなる。

柱部４３は、油誘導路４９の終端部５１と柱部４３の大径側の端との間で周方向に開放した形状の開放端部５２を有する。柱部４３の開放端部５２は、周方向両側に開放した形状である。

油誘導路４９の終端部５１に導かれた潤滑油は、流動方向を円すいころ３０側へ変化させられているので、柱部４３の開放端部５２から円すいころ３０の大端面付近に向かい、その潤滑油の一部は、円すいころ３０の大端面３２に供給される。円すいころ３０の大端面３２に付着した潤滑油は、円すいころ３０の回転によって内輪１０の大つば部１２との摺接部へ供給され易くなる。

柱部４３の開放端部５２は、油誘導路４９の終端部５１から軸方向に沿って連続する平坦部分を有する。このため、油誘導路４９の終端部５１から流出する潤滑油の勢いは、柱部４３の開放端部５２にぶつかることで弱められ、その開放端部５２から円すいころ３０の大端面３２付近に拡散し易くなり、ひいては大端面３２に付着し易くなる。

油孔部５０は、小径側環状部４１のうち、柱部４３と軸方向に重なる領域から油誘導路４９まで連通する流路からなる。油孔部５０は、小径側環状部４１の幅面４５に形成された入口と、油誘導路４９の始端部に交差するように形成された出口とを有する。油孔部５０は、一定の孔径で軸方向に貫通する孔を形成する。油誘導路４９の溝幅ｗ１と同等の寸法に設定されている。

油誘導路４９及び油孔部５０には、保持器４０の静止時に表面張力によって潤滑油を保持可能である。すなわち、軸受運転中、温度上昇によって低粘度化した潤滑油は、油孔部５０から油誘導路４９へ流れる。運転停止の際、油誘導路４９、油孔部５０に存在する潤滑油の表面張力により、潤滑油が重力によって油誘導路４９及び油孔部５０から流出することが防止される。このため、油誘導路４９及び油孔部５０に潤滑油が残留する。その後、運転停止中は、保持器４０が静止状態にある。運転停止からの時間経過に伴い、油誘導路４９及び油孔部５０に残留する潤滑油の温度が低下し、その潤滑油の粘度が上がる。このため、油誘導路４９及び油孔部５０に潤滑油がより残留し易くなる。なお、油誘導路４９の形状を規定する溝幅ｗ１、溝深さ、勾配等の各幾何的パラメータや、油孔部５０の形状を規定する孔径、貫通方向等の各幾何的パラメータは、運転時に許容する上限の油温のときの潤滑油の表面張力によって、静止状態にある保持器４０の油誘導路４９及び油孔部５０に潤滑油が保持されるように定めればよい。理想的には、潤滑油が油誘導路４９及び油孔部５０に充満する状態で残留すればよい。

具体的には、油孔部５０の全部は、軸方向に沿った形状である。油孔部５０が軸方向に対して勾配をもたない表面のみからなるので、運転停止時、油孔部５０に残る潤滑油が重力によって油孔部５０を流れ下り難くなる。

また、柱部４３の内径面４７の幅をＷとしたとき、油孔部５０の孔径が内径面４７の幅Ｗの２５％以上６０％以下であるとよい。このように細い油孔部５０にすれば、軸受停止の際、油孔部５０に潤滑油が全面的に付着し、保持器４０が静止状態にある間、油孔部５０に潤滑油が略充満状態に残留する。ここで、内径面４７の幅Ｗは、例えば、１．５〜２．５ｍｍである。

特に、油孔部５０の孔径が内径面４７の幅Ｗの４０％以下であれば、保持器４０が静止状態にあるとき、油孔部５０で毛細管現象が生じ、小径側環状部４１の幅面４５に付着した潤滑油や、油誘導路４９に付着した潤滑油が油孔部５０に吸われ、油孔部５０に潤滑油が充満し易くなる。

また、油誘導路４９の溝幅ｗ１が内径面４７の幅Ｗの２５％以上６０％以下であるとよい。このように細い油誘導路４９にすれば、軸受停止の際、油誘導路４９の勾配に抗して潤滑油が油誘導路４９に付着し、保持器４０が静止状態にある間、油誘導路４９に潤滑油が略充満状態に残留する。

保持器４０の全体は、合成樹脂により一体に形成されている。その合成樹脂は、例えば、強化繊維が含まれた繊維強化樹脂であってもよい。油誘導路４９及び油孔部５０の表面性状が親油性か否かは、潤滑油の付着性に大きく影響する。例えば、保持器４０を形成する合成樹脂の親油性、合成樹脂に添加する改質剤の選択によって油誘導路４９及び油孔部５０に親油性をもたせればよい。

図１に示す円すいころ軸受は、上述のようなものであり、軸受運転中、軸受内部のポンプ作用により、外部の潤滑油が内輪１０、外輪２０の小径側から軸受内部側へ吸引される。その吸引される潤滑油の一部は、保持器４０の小径側環状部４１の幅面４５に開口する油孔部５０へ容易に入り込む（図１中に矢線で潤滑油の流れを概念的に示す。）。特に、本実施形態の円すいころ軸受では、隙間δｉと隙間δｏの寸法を上述のように規定することで、軸受外部の潤滑油は、内輪１０の小径側と保持器４０の間、外輪２０の小径側と保持器４０の間に流入し難く、油孔部５０に流入し易い。そして、油孔部５０に入り込んだ潤滑油は、油孔部５０を通って、柱部４３の内径面４７にある油誘導路４９へ流出する。その流出した潤滑油は、前述のポンプ作用と遠心力の作用により、溝状の油誘導路４９を流れる。油誘導路４９を流れる潤滑油が溝状に沿って保持器４０の大径側へ導かれるので、軸受運転中、内輪１０の大つば部１２と円すいころ３０の大端面３２との摺接部へ潤滑油が供給され易くなり、当該摺接部での潤滑不足が防止される。

また、保持器４０の内部を貫く油孔部５０や、柱部４３の内径面４７の油誘導路４９に流れる潤滑油は、円すいころ３０からせん断を受けないため、回転トルクの増加要因とならない。

運転停止後、静止中の保持器４０の油孔部５０及び油誘導路４９には潤滑油が保持される。このため、運転開始時（運転再開当初）、先ず、油誘導路４９に残る潤滑油が早期に前述の摺接部に供給され、さらに油孔部５０に残る潤滑油が油誘導路４９を経て前述の摺接部に供給される。これにより、運転開始時における前述の摺接部での潤滑不足が防止される。

したがって、図１に示す円すいころ軸受は、回転トルクの増加を避けつつ、運転開始時における内輪１０の大つば部１２と円すいころ３０の大端面３２との摺接部での潤滑不足を防止し、耐焼付き性を向上させることができる。

また、図１に示す円すいころ軸受は、油誘導路４９が保持器４０の大径側に向かって溝幅（ｗ１、ｗ２）を拡大した形状の終端部５１を有し、柱部４３が当該終端部５１に導かれた潤滑油を円すいころ３０の大端面３２へ供給可能な開放端部５２を有するので、油誘導路４９の終端部５１によって潤滑油が周方向に拡散し易くなり、その終端部５１から流出した潤滑油が柱部４３の開放端部５２から円すいころ３０の大端面３２に供給され易くなり、大端面３２に付着した潤滑油が円すいころ３０の回転によって内輪１０の大つば部１２との摺接部へ供給され易くなる。

また、図１に示す円すいころ軸受は、内輪１０の小つば部１３と保持器４０の小径側環状部４１との間の隙間δｉが、小つば部１３の外径に対して１．５％以下の寸法に設定されているので、軸受外部の潤滑油が内輪１０の小つば部１３と保持器４０の小径側環状部４１との間から軸受内部へ流入することを抑制し、攪拌抵抗を低減することができる。

また、図１に示す円すいころ軸受は、保持器４０の小径側環状部４１と外輪２０の小径側との間の隙間δｏが外輪２０の小径側の内径に対して２．０％以下の寸法に設定されているので、軸受外部の潤滑油が外輪２０の小径側と保持器４０の小径側環状部４１との間から軸受内部へ流入することを抑制し、攪拌抵抗をさらに低減することができる。

また、図１に示す円すいころ軸受は、保持器４０の油孔部５０の全部が軸方向に沿った形状であるので、運転停止時に潤滑油が油孔部５０を流れ下り難くなり、潤滑油が油孔部５０に残り易くなる。

この発明の第二実施形態を図３、図４に基づいて説明する。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。

図３に示す第二実施形態の保持器６０は、小径側環状部６１から油誘導路６２まで連通する油孔部６３の形状を変更した点でのみ第一実施形態と相違するものである。すなわち、油誘導路６２に交差する油孔部６３の出口の孔径ｄ_２は、油孔部６３の入口の孔径ｄ_１よりも大きい。また、油孔部６３は、孔径ｄ_１の入口から保持器６０の大径側に向かって孔径ｄ_２の出口まで次第に大きくなる形状である。油孔部６３の保持器内径側の半部は軸方向に沿った形状であり、油孔部６３の保持器外径側の半部は保持器６０の大径側に向かって次第に径方向外側へ拡大した形状であり、これにより、油孔部６３の孔径変化が実現されている。

図３に示す保持器６０は、油孔部６３が保持器６０の大径側に向かって大きくなる形状であるため、油孔部の全部が軸方向に沿った形状である第一実施形態に比して、油孔部６３の容量を増やし、より多くの潤滑油を油孔部６３に保持することができる。

図３に示す保持器６０は、油誘導路６２及び油孔部６３の全部が保持器６０の大径側に向かって軸方向に開放した形状であるから、図４に示すように軸方向に二分割された金型Ｍ１０、Ｍ２０によって形成することができる。すなわち、図中右側の金型Ｍ２０において、柱部の内径面の周方向両端部を転写するテーパ面Ｍ２１から径方向に高くなった突面Ｍ２２を設けると、その突面Ｍ２２によって図３の油誘導路６２の形状を転写することが可能である。さらに、その突面Ｍ２２から軸方向に突き出た棒状部Ｍ２３を金型Ｍ２０に設け、その棒状部Ｍ２３の先端を図中左側の金型Ｍ１０の側端面Ｍ１１に突き当てると、その棒状部Ｍ２３によって図３の油孔部６３を転写することが可能である。

第二実施形態の保持器６０は、油孔部６３の孔径を入口から出口まで保持器大径側に向かって拡大した形状なので、図４の棒状部Ｍ２３が抜き勾配を有する形状となる。このため、第二実施形態は、第一実施形態に比して、図４の金型Ｍ１０とＭ２０を離型する際、棒状部Ｍ２３を抜き易い利点がある。

この発明の第三実施形態を図５に基づいて説明する。第三実施形態に係る保持器７０は、油誘導路７１の形状を変更した点でのみ第一実施形態と相違するものである。すなわち、その油誘導路７１の全部が保持器７０の大径側に向かって溝幅を拡大した形状である。油誘導路７１の油孔部５０近傍での溝幅ｗ３は、第一実施形態と大差ないが、油誘導路７１の終端部７２近傍での溝幅ｗ４は、第一実施形態に比して１．５倍程度になっている。油誘導路７１のうち、終端部７２よりも油孔部５０側の範囲は、溝幅が一定の変化率で拡大した形状である。油誘導路７１の終端部７２は、溝幅が前述の一定の変化率よりも大きな変化率で拡大した形状である。

第三実施形態の保持器７０は、油誘導路７１の全部が保持器７０の大径側に向かって溝幅を拡大した形状であるため、第一実施形態に比して油誘導路７１の容量を増やし、より多くの潤滑油を油誘導路７１に保持することができる。なお、第三実施形態の油誘導路７１は、第二実施形態において採用してもよい。

上述した各実施形態に係る円すいころ軸受は、自動車用円すいころ軸受として用いると好適である。具体的には、上述した実施形態に係る円すいころ軸受は、自動車の動力伝達装置の回転軸を支持する用途であって、跳ね掛け又は油浴潤滑によって、潤滑油を外部から軸受内部へ供給する用途に好適である。上述の円すいころ軸受の使用例を図６に基づいて説明する。図６は、自動車用デファレンシャルの一例を示すものである。

図６に示すデファレンシャルは、ハウジング１０１に対して２つの円すいころ軸受１０２、１０３で回転自在に支持されたドライブピニオン１０４と、このドライブピニオン１０４に噛み合うリングギヤ１０５と、このリングギヤ１０５が取り付けられ、一対の円すいころ軸受１０６でハウジング１０１に対して回転自在に支持された差動歯車ケース１０７と、この差動歯車ケース１０７の中に配設されたピニオン１０８と、ピニオン１０８と噛み合う一対のサイドギヤ１０９とを備え、これらがギヤオイルの封入されたハウジング１０１内に収納されている。このギヤオイルは、各円すいころ軸受１０２、１０３、１０６の潤滑油にもなっており、跳ね掛け又は油浴潤滑法により軸受側面に供給される。各円すいころ軸受１０２、１０３、１０６は、上述の実施形態のいずれかに該当するものである。

上述の円すいころ軸受の別の使用例を図７に基づいて説明する。図７は、自動車用トランスミッションの一例を示すものである。

図７に示すトランスミッションは、段階的に変速比を変化させる多段変速機になっており、その回転軸（例えば入力軸２０１および出力軸２０２）を回転可能に支持する転がり軸受２０３〜２０８として、上述の実施形態のいずれかに係る円すいころ軸受を備えている。図示のトランスミッションは、エンジンの回転が入力される入力軸２０１と、入力軸２０１と平行に設けられた出力軸２０２と、入力軸２０１から出力軸２０２に回転を伝達する複数のギヤ列２０９〜２１２と、各ギヤ列２０９〜２１２と入力軸２０１または出力軸２０２との間に組み込まれた図示しないクラッチとを有する。

図示のトランスミッションは、クラッチを選択的に係合させることで使用するギヤ列２０９〜２１２を切り替え、入力軸２０１から出力軸２０２に伝達する回転の変速比を変化させるものである。出力軸２０２の回転は出力ギヤ２１３に出力され、その出力ギヤ２１３の回転がディファレンシャルギヤ等に伝達される。入力軸２０１と出力軸２０２は、それぞれ対応の円すいころ軸受２０３、２０４又は円すいころ軸受２０５、２０６で回転可能に支持されている。また、このトランスミッションは、ギヤの回転に伴う潤滑油（ミッションオイル）のはね掛けにより、潤滑油が各円すいころ軸受２０３〜２０８の側面にかかるようになっている。

図６、図７に例示する円すいころ軸受１０２、１０３、１０６、２０３〜２０８は、前述の第一〜第三実施形態のいずれかの円すいころ軸受を使用している。そのため、トランスミッション又はデファレンシャル内で跳ね掛け又は油浴潤滑法により軸受内部へ供給された潤滑油の攪拌抵抗やせん断抵抗による軸受回転トルクの増加を避けつつ、運転開始時における内輪の大つば部と円すいころの大端面間の潤滑不足を防止することが可能なため、低粘度潤滑油の使用や少油量化にも対応することができ、ひいては自動車の動力損失を低減して低燃費化に貢献することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 内輪
１１ 軌道面
１２ 大つば部
１３ 小つば部
２０ 外輪
３０ 円すいころ
３２ 大端面
４０、６０、７０ 保持器
４１、６１ 環状部
４３ 柱部
４５ 幅面
４７ 内径面
４９、６２、７１ 油誘導路
５０、６３ 油孔部
５１、７２ 終端部
５２ 開放端部
１０２、１０３、１０６、２０３〜２０８ 円すいころ軸受

Claims (8)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の円すいころと、前記円すいころを保持する樹脂製の保持器とを備え、
   前記内輪は、前記円すいころが転動する軌道面と、前記軌道面の大径側に設けられて前記円すいころの大端面と摺接する大つば部とを有し、
   前記保持器が、前記内輪の小径側と前記外輪の小径側間に位置する環状部と、当該環状部から前記内輪の大径側と前記外輪の大径側間へ延びる複数の柱部とを有し、
   前記環状部が、前記内輪の小径側と前記外輪の小径側との間から軸方向に露出する幅面を含み、
   前記柱部のうち前記内輪の前記軌道面に臨む内径面には、前記保持器の大径側へ潤滑油を導く溝状の油誘導路が形成されており、
   前記保持器には、前記環状部の前記幅面から前記油誘導路まで貫通して前記潤滑油が流動する油孔部が形成されており、
   前記油誘導路及び前記油孔部には、前記保持器の静止時に表面張力によって前記潤滑油を保持可能である円すいころ軸受。
2. 前記油誘導路が、前記保持器の大径側に向かって溝幅を拡大した形状の終端部を有し、前記柱部が、前記油誘導路の前記終端部に導かれた潤滑油を前記円すいころの前記大端面へ供給可能な開放端部を有する請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 前記内輪が、当該内輪の前記軌道面の小径側に設けられて前記保持器の前記環状部に取り囲まれた小つば部を更に有し、当該小つば部と前記環状部との間の隙間が、当該小つば部の外径に対して１．５％以下の寸法に設定されている請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
4. 前記保持器の前記環状部と前記外輪の小径側との間の隙間が、当該外輪の小径側の内径に対して２．０％以下の寸法に設定されている請求項１から３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
5. 前記保持器の前記油孔部の全部が、軸方向に沿った形状である請求項１から４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
6. 前記保持器の前記油孔部が、前記保持器の大径側に向かって大きくなる形状である請求項１から５のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
7. 前記保持器の前記油誘導路の全部が、前記保持器の大径側に向かって溝幅を拡大した形状である請求項１から６のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
8. 自動車用トランスミッション又はデファレンシャルの回転軸を支持する請求項１から７のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。

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