(57)【要約】【課題】円すいころと軌道面との金属接触の発生を防止する。【解決手段】内輪２が内輪軌道面２ａの軸方向両側に小つば２ｂと大つば２ｃとを有し、ハウジング５０の内周部に嵌め合わされる外輪３の外輪軌道面３ａと内輪軌道面２ａとの間に保持器５により複数の円すいころ４が転動可能に配置されている。保持器５の小径側環状部５ｂが、外輪３の外輪軌道面３ａの小径側端部と小つば２ｂとの間を径方向の外側流入すき間２２および内側流入すき間２３をもって塞ぐ状態にあり、大つば２ｃの環状部１０が、ハウジング５０の内周部と大つば２ｃとの間を径方向の流出すき間２０をもって塞ぐ状態にある。流出すき間２０の開口面積が外側流入すき間２２の開口面積と内側流入すき間２３の開口面積との総和よりも小さくなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に形成され、円すい面をなす内輪軌道面と、前記内輪軌道面の小径側に位置する小つばと、前記内輪軌道面の大径側に位置する大つばとを有する内輪と、
ハウジングの内周部に嵌め合わされ、内周に形成され、円すい面をなす外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪の内輪軌道面と前記外輪の外輪軌道面との間に転動可能に配置された複数の円すいころと、
前記複数の円すいころを周方向に間隔をおいて保持する保持器と、を備え、油潤滑される円すいころ軸受であって、
前記保持器は、大径側環状部と、小径側環状部と、前記大径側環状部および小径側環状部を軸方向に連結する複数の柱部と、を有し、
前記大つばは、前記円すいころを案内する案内部と、前記案内部から径方向外向きに突出する環状部とを含み、
前記小径側環状部が、前記外輪軌道面の小径側端部と前記小つばとの間を径方向の流入すき間をもって塞ぐ状態にあり、
前記環状部または前記大径側環状部が、前記ハウジングの内周部と前記大つばとの間を径方向の流出すき間をもって塞ぐ状態にあり、
前記流出すき間の開口面積が前記流入すき間の開口面積より小さく、軸受内部空間へ供給される油が、１００℃で２ｃＳｔ以上８ｃＳｔ以下の動粘度を有する円すいころ軸受。
【請求項２】
前記保持器の複数の柱部が前記複数の円すいころのピッチ円径よりも径方向外側に位置し、
前記環状部が前記ハウジングの内周部と前記大つばとの間を前記流出すき間をもって塞ぐ状態にあり、
前記環状部の軸方向内側面と前記保持器の大径側環状部の軸方向外側面との間にラビリンスすき間が形成されている請求項１に記載された円すいころ軸受。
【請求項３】
前記環状部の軸方向内側面が、前記保持器の大径側環状部の軸方向外端面に対して平行に形成されている請求項２に記載された円すいころ軸受。
【請求項４】
前記保持器の複数の柱部が前記複数の円すいころのピッチ円径よりも径方向外側に位置し、
前記保持器の大径側環状部が前記大つばと前記ハウジングとの間を前記流出すき間をもって塞ぐ状態であり、
前記保持器の大径側環状部は、前記複数の柱部の前記大つば側の軸方向端部に連結された連結環状部を有する請求項１に記載された円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車のトランスミッションやデファレンシャル等の動力伝達系に組み込まれる円すいころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受は、内輪及び外輪に設けられた円すい面をなす軌道面の間に複数の円すいころを介在させて、ラジアル荷重及びアキシャル荷重の双方を支持するものであり、例えば自動車のトランスミッションやデファレンシャル等の動力伝達系に組み込まれる。
【０００３】
近年、自動車のトランスミッション等の動力伝達系では、低燃費化等のために低粘度の潤滑油が使用される傾向にある。低粘度の潤滑油を使用した場合、潤滑油の動粘度が低下するため、軌道面と円すいころとの接触面間に安定した充分な厚さの油膜が形成され難い。このため、軌道面と円すいころとの接触面間において金属接触が生じ、長期にわたって軸受を使用するのが難しいという問題がある。この場合、軸受の寿命を向上させる必要がある。
【０００４】
この問題に対して、例えば、内輪、外輪および円すいころの各部品の素材としての鋼に浸炭窒化処理を施し、その表層部に浸炭窒化層を形成することにより、円すいころの耐久寿命を向上させた円すいころ軸受が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、内輪、外輪または円すいころの少なくとも１つとなる軸受鋼に対して浸炭窒化処理後、加熱拡散処理を施し、軸受鋼の転動疲労寿命を向上させた円すいころ軸受が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３４１４５号公報
【特許文献２】特開２００６−２００６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された円すいころ軸受は、円すいころの表層部に浸炭窒化層を形成することにより、円すいころの耐久寿命を向上させるものである。特許文献２に記載された円すいころ軸受は、内輪、外輪または円すいころの少なくとも１つとなる軸受鋼の転動疲労寿命を向上させるものである。
【０００８】
この特許文献１、２に記載された円すいころ軸受は、円すいころと軌道面との間の油膜の形成による潤滑性が考慮されていないものである。このため、上述のように低粘度の潤滑油を使用する場合、円すいころと軌道面との間で金属接触が発生する恐れがある。
【０００９】
そこで、この発明の課題としては、低粘度油潤滑の条件下で使用する場合、円すいころと軌道面との金属接触の発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明は、外周に形成され、円すい面をなす内輪軌道面と、前記内輪軌道面の小径側に位置する小つばと、前記内輪軌道面の大径側に位置する大つばとを有する内輪と、ハウジングの内周部に嵌め合わされ、内周に形成され、円すい面をなす外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪の内輪軌道面と前記外輪の外輪軌道面との間に転動可能に配置された複数の円すいころと、前記複数の円すいころを周方向に間隔をおいて保持する保持器とを備え、油潤滑される円すいころ軸受であって、
前記保持器は、大径側環状部と、小径側環状部と、前記大径側環状部および小径側環状部を軸方向に連結する複数の柱部とを有し、前記大つばは、前記円すいころを案内する案内部と、前記案内部から径方向外向きに突出する環状部を含み、前記小径側環状部が、前記外輪軌道面の小径側端部と前記小つばとの間を径方向の流入すき間をもって塞ぐ状態にあり、前記環状部または前記大径側環状部が、前記ハウジングの内周部と前記大つばとの間を径方向の流出すき間をもって塞ぐ状態にあり、前記流出すき間の開口面積が前記流入すき間の開口面積より小さく、軸受内部空間へ供給される油が、１００℃で２ｃＳｔ以上８ｃＳｔ以下の動粘度を有する構成を採用することができる。
【００１１】
この構成では、外輪軌道面が円すい状をなし、小径側から大径側に向かって拡径している。この円すいころ軸受（例えば、内輪）が回転すると、外輪と内輪との間を油（潤滑油）が外輪軌道面の小径側から大径側へ向かって流れる作用（ポンプ作用）が生じる。
【００１２】
このポンプ作用により、軸受外部の潤滑油が流入すき間から軸受内部に流入し、流出すき間から軸受外部へ流出する。ここで、流出すき間の開口面積が流入すき間の開口面積よりも小さくなっている。
【００１３】
このため、上述のポンプ作用により、流出すき間から軸受外部へ流出する潤滑油の油量が抑制され、軸受内部での油圧を高めることが可能となる。
【００１４】
なお、軸受内部空間とは、内輪の外周面と外輪の内周面との径方向の間であって、複数の円すいころが転動可能な空間を意味する。
【００１５】
前記保持器の複数の柱部が前記複数の円すいころのピッチ円径よりも径方向外側に位置し、前記環状部が前記ハウジングの内周部と前記大つばとの間を前記流出すき間をもって塞ぐ状態にあり、前記環状部の軸方向内側面と前記保持器の大径側環状部の軸方向外側面との間にラビリンスすき間が形成されている構成を採用することができる。
【００１６】
この構成では、軸受内部空間の油圧が高まり、潤滑油の粘度が更に高まる。低粘度の潤滑油が増粘するため、円すいころと軌道面との間の油膜厚さを更に厚くすることができる。
【００１７】
また、この構成において、前記環状部の軸方向内側面が前記保持器の大径側環状部の軸方向外端面に対して平行に形成されている構成を採用してもよい。この場合、ラビリンスすき間の大きさを一定に保った状態にすることができるので、ラビリンスすき間の内部を経て、流出すき間へ移動する油の流量を抑制することができる。
【００１８】
また、前記保持器の複数の柱部が前記複数の円すいころのピッチ円径よりも径方向外側に位置し、前記保持器の大径側環状部が前記大つばと前記ハウジングとの間を前記流出すき間をもって塞ぐ状態であり、前記保持器の大径側環状部は、前記複数の柱部の前記大つば側の軸方向端部に連結された連結環状部を有する構成を採用することができる。
【００１９】
この構成では、軸受内部空間の油圧が高まり、潤滑油の粘度が更に高まる。低粘度の潤滑油が増粘するため、円すいころと軌道面との間の油膜厚さを更に厚くすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は、軸受内部から軸受外部への低粘度の潤滑油の流出を抑制して低粘度の潤滑油を軸受内部に滞留させることで、円すいころと軌道面との間に油膜を形成させ、金属接触の発生を防止することができる。
【００２１】
また、軸受内部の圧力（内圧）が上昇することにより、低粘度の潤滑油は増粘するため油膜を厚くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明に係る第一の実施形態の円すいころ軸受の縦断面図
【図２】同上の円すいころ軸受の内輪の大つば側から見た側面図
【図３】この発明に係る第二の実施形態の円すいころ軸受の縦断面図
【図４】同上の円すいころ軸受の内輪の大つば側から見た側面図
【図５】同上の円すいころ軸受の保持器を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の第一の実施形態に係る円すいころ軸受を図面に基づいて説明する。
この実施形態に係る円すいころ軸受１は、例えば、自動車のトランスミッションやデファレンシャル等の動力伝達系に組み込まれ、低粘度油潤滑条件で使用される。ここで、低粘度油とは、１００℃において２〜８ｃＳｔの動粘度を有する潤滑油を意味する。
【００２４】
円すいころ軸受１は、図１および図２に示すように、外周に円すい状の内輪軌道面２ａを有する内輪２と、内周に円すい状の外輪軌道面３ａを有する外輪３と、内輪２の内輪軌道面２ａと外輪３の外輪軌道面３ａとの間に転動可能に複数配置される円すいころ４と、これらの円すいころ４を周方向に間隔をおいて保持する保持器５とを備えている。なお、以下の説明において、円すいころ軸受１の中心軸に沿った方向を「軸方向」、円すいころ軸受１の中心軸に直交する方向を「径方向」、円すいころ軸受１の中心軸周りの円周方向を「周方向」と呼ぶ。
【００２５】
円すいころ軸受１は、シャフト（図示省略）の外周に内輪２が嵌め合わされ、外輪３がハウジング５０内に嵌め合わされており、回転トルクが付与されたシャフトが回転すると、これに従って内輪２が回転するものである。
【００２６】
内輪２は、その外周に形成され、軸方向一方側から軸方向他方側へ拡径する内輪軌道面２ａと、内輪軌道面２ａの小径側（軸方向一方側）に位置する小つば２ｂと、内輪軌道面２ａの大径側（軸方向他方側）に位置する大つば２ｃとを有する。
【００２７】
内輪軌道面２ａは円すい面をなし、小つば２ｂとの間、および大つば２ｃとの間のそれぞれに設けられたぬすみ部２ｄを有する。小つば２ｂおよび大つば２ｃは、径方向外向きへ突出している。
【００２８】
大つば２ｃは、軸方向内側面が円すいころ４の大径側端面に対向している。軸方向外側面が円すいころ軸受１の回転中心に対して直角な平面となっている。大つば２ｃは、円すいころ４に接触して当該円すいころ４を案内する案内部２ｅと、案内部２ｅから径方向外向きに突出する環状部１０とを有する。
【００２９】
環状部１０は、円環状をなし、大つば２ｃの全周にわたって一体に形成されている。環状部１０は、円すいころ軸受１の中心軸と同心上に、かつ外輪３の軸方向他方側の端面（内輪２の大つば２ｃ側の端面）よりも軸方向外側に位置している。環状部１０は、大つば２ｃとハウジング５０との間を径方向の流出すき間２０をもって塞ぐ状態にある。
【００３０】
また、環状部１０の軸方向内側面１０ａは、径方向外側に向かって軸方向外向きに傾斜するテーパ面である。環状部１０の軸方向外側面は、大つば２ｃの軸方向外側面と同一平面上に連続する平面である。
【００３１】
流出すき間２０は、図２に示すように、ハウジング５０の嵌合部５１の内周面と環状部１０の外周部との間に形成されている。流出すき間２０の径方向の大きさは、外輪３の外径寸法ｄ１（ハウジング５０の内周部の内径寸法）と環状部１０の外径寸法ｄ２との差の１／２となる。流出すき間２０は、円すいころ軸受１の運転中、軸受内部から軸受外部へ潤滑油を流出させる開口部分となる。
【００３２】
それぞれの円すいころ４は、図１に示すように、外周面の軸方向両端縁に面取り部を有し、その大径側端面が内輪２の大つば２ｃ側となるように配置されている。円すいころ４の大径側端面は、大つば２ｃの軸方向内側面と対向している。
【００３３】
保持器５は、大径側環状部５ａと、小径側環状部５ｂと、大径側環状部５ａと小径側環状部５ｂとを軸方向に連結する複数の柱部５ｃとを有する。大径側環状部５ａ、小径側環状部５ｂ、及び一対の柱部５ｃで囲まれるポケットに、円すいころ４が一つずつ収容されている。ポケットに収容される複数の円すいころ４により、保持器５は転動体案内されている（図１参照）。
【００３４】
大径側環状部５ａ、小径側環状部５ｂおよび複数の柱部５ｃは同じ厚みに形成されている。大径側環状部５ａの軸方向外側面５ｄは、外輪３の軸方向他方側の端面（内輪２の大つば２ｃ側の端面）よりも軸方向外側に位置し、かつ、大つば２ｃの環状部１０の軸方向内側面１０ａに対して平行となっている。なお、大径側環状部５ａの軸方向外側面５ｄは、環状部１０の軸方向内側面１０ａと平行でなくてもよい。
【００３５】
大径側環状部５ａの軸方向外側面５ｄと、環状部１０の軸方向内側面１０ａとの間にラビリンスすき間２１が形成されている。
【００３６】
小径側環状部５ｂは、軸方向外側に向かって径方向内向きに湾曲し、湾曲した径方向内周部が小つば２ｂに対向している。小径側環状部５ｂは、外輪３の外輪軌道面３ａの小径側端部と小つば２ｂとの間を径方向の外側流入すき間２２および内側流入すき間２３をもって塞ぐ状態にある。
【００３７】
外側流入すき間２２は、外輪３の外輪軌道面３ａの小径側端部と保持器５の小径側環状部５ｂとの間に形成されている。外側流入すき間２２の径方向の大きさは、外輪３の外輪軌道面３ａの小径側端部の内径寸法ｄ３と保持器５の小径側環状部５ｂの外径寸法ｄ４との差の１／２となる。
【００３８】
内側流入すき間２３は、保持器５の小径側環状部５ｂと小つば２ｂとの間に形成されている。内側流入すき間２３の径方向の大きさは、保持器５の小径側環状部５ｂの内径寸法ｄ５と小つば２ｂの外径寸法ｄ６との差の１／２となる。
【００３９】
それぞれの柱部５ｃは、複数の円すいころ４のピッチ円径Ｐよりも径方向外側に位置し、かつ外輪軌道面３ａよりも径方向内側に位置している。また、それぞれの柱部５ｃは、円すいころ４の中心軸に対して平行に配置される。
【００４０】
外側流入すき間２２および内側流入すき間２３は、流入すき間を構成し、円すいころ軸受１の運転中、軸受外部から軸受内部へ潤滑油が流入する開口部分となる。外側流入すき間２２の開口面積と内側流入すき間２３の開口面積との総和に対して、流出すき間２０の開口面積が小さくなっている。すなわち、流出すき間２０の開口面積は、外側流入すき間２２の開口面積と内側流入すき間２３の開口面積との総和（流入すき間の開口面積）よりも小さくなっている。
【００４１】
なお、流出すき間２０の開口面積は、外輪３の外径寸法ｄ１（ハウジング５０の内周部の内径寸法）と環状部１０の外径寸法ｄ２に基づいて算出される。
【００４２】
また、外側流入すき間２２の開口面積は、外輪３の外輪軌道面３ａの小径側端部の内径寸法ｄ３と保持器５の小径側環状部５ｂの外径寸法ｄ４に基づいて算出される。内側流入すき間２３の開口面積は、保持器５の小径側環状部５ｂの内径寸法ｄ５と小つば２ｂの外径寸法ｄ６に基づいて算出される。
【００４３】
以上のように構成される第一の実施形態の円すいころ軸受１は、内輪２が回転すると、内輪２と外輪３との間を低粘度油（潤滑油）が外輪軌道面３ａの小径側から大径側へ向かって流れるポンプ作用が生じる。
【００４４】
このポンプ作用によって、潤滑油は、軸受外部から外側流入すき間２２および内側流入すき間２３を通り軸受内部に流入し、軸受内部から流出すき間２０を通って軸受外部に流出する。
【００４５】
ここで、流出すき間２０の開口面積は、外側流入すき間２２の開口面積と内側流入すき間２３の開口面積との総和よりも小さくなっている。このため、ポンプ作用により、流出すき間から軸受外部へ流出する潤滑油の油量が抑制され、軸受内部での油圧を高めることが可能となる。
【００４６】
その結果、低粘度の潤滑油を軸受内部に滞留させて、円すいころ４と内輪軌道面２ａおよび外輪軌道面３ａとの間に効果的に油膜を形成させ、金属接触の発生を防止することができる。また、軸受内部の圧力（内圧）が上昇することにより、低粘度の潤滑油は増粘するため油膜を厚くすることができる。
【００４７】
この実施形態では、保持器５の複数の柱部５ｃが複数の円すいころ４のピッチ円径Ｐよりも径方向外側に位置している。そして、大径側環状部５ａの軸方向外側面５ｄと環状部１０の軸方向内側面１０ａとの間にラビリンスすき間２１が形成されている。
【００４８】
このため、軸受内部空間の油圧が高まり、潤滑油の粘度が更に高まる。低粘度の潤滑油が増粘するため、円すいころ４と内輪軌道面２ａとの間、および円すいころ４と外輪軌道面３ａとの間の油膜厚さを更に厚くすることができる。
【００４９】
この発明に係る第二の実施形態を図３〜５に基づいて説明する。
第二の実施形態の円すいころ軸受１では、大つば２ｃの外周部に形成された環状部１０の代わりに、保持器５の大径側環状部５ａが、ハウジング５０の内周部と大つば２ｃとの間を径方向の流出すき間をもって塞ぐ状態にある点で、上述の第一の実施形態と相違する。その他の構成については、第一の実施形態の構成と同じと考えられるものは、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
この実施形態において、図３、５に示すように、保持器５の大径側環状部５ａは、板状の円環状をなし、円すいころ軸受１の中心軸に対して直角に、かつ同心軸上に配置されている。大径側環状部５ａは、外輪３の外輪軌道面３ａの大径側となる軸方向端面よりも、軸方向外側に位置し、複数の柱部５ｃの大つば２ｃ側の軸方向端部に連結された連結環状部５ｅを有する。
【００５１】
連結環状部５ｅは、軸方向外側に向かって径方向外向きに傾斜する板状の円環状をなしている。連結環状部５ｅの軸方向内側端には、複数の柱部５ｃが連結され、連結環状部５ｅの軸方向外側端には、大径側環状部５ａの大径側端部が連結されている。
【００５２】
大径側環状部５ａは、図４に示すように、ハウジング５０の内周部と大つば２ｃとの間を径方向の外側流出すき間２４および内側流出すき間２５をもって塞ぐ状態にある。
【００５３】
外側流出すき間２４は、ハウジング５０の嵌合部５１の内周面と大径側環状部５ａとの間に形成されている。外側流出すき間２４の径方向の大きさは、外輪３の外径寸法ｄ１（ハウジング５０の内周部の内径寸法）と大径側環状部５ａの外径寸法ｄ７との差の１／２となる。
【００５４】
内側流出すき間２５は、大径側環状部５ａと大つば２ｃとの間に形成されている。内側流出すき間２５の径方向の大きさは、大径側環状部５ａの内径寸法ｄ８と、大つば２ｃの外径寸法ｄ９との差の１／２となる。内側流出すき間２５の開口面積は、大径側環状部５ａの内径寸法ｄ８と、大つば２ｃの外径寸法ｄ９に基づいて算出される。
【００５５】
外側流出すき間２４および内側流出すき間２５は、流出すき間を構成し、円すいころ軸受１の運転中、軸受内部から軸受外部へ潤滑油が流出する開口部分となる。外側流出すき間２４の開口面積と内側流出すき間２５の開口面積との総和は、外側流入すき間２２の開口面積と内側流入すき間２３の開口面積との総和よりも小さくなっている。
【００５６】
なお、外側流出すき間２４の開口面積は、外輪３の外径寸法ｄ１（ハウジング５０の内周部の内径寸法）と大径側環状部５ａの外径寸法ｄ７に基づいて算出される。
【００５７】
以上のように構成されるこの実施形態の円すいころ軸受１は、上述のように、外側流出すき間２４の開口面積と内側流出すき間２５の開口面積の総和が、外側流入すき間２２の開口面積と内側流入すき間２３の開口面積との総和よりも小さくなっている。
【００５８】
このため、第一の実施形態の場合と同様に、ポンプ作用により、流出すき間から軸受外部へ流出する潤滑油の油量が抑制され、軸受内部での油圧を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００５９】
１  円すいころ軸受
２  内輪
２ａ  内輪軌道面
２ｂ  小つば
２ｃ  大つば
２ｄ  ぬすみ部
２ｅ  案内部
３  外輪
３ａ  外輪軌道面
４  円すいころ
５  保持器
５ａ  大径側環状部
５ｂ  小径側環状部
５ｃ  柱部
５ｄ  軸方向外側面
５ｅ  連結環状部
１０  環状部
１０ａ  軸方向内側面
２０  流出すき間
２１  ラビリンスすき間
２２  外側流入すき間
２３  内側流入すき間
２４  外側流出すき間
２５  内側流出すき間
５０  ハウジング
５１  嵌合部
Ｐ  ピッチ円径
ｄ３、ｄ５、ｄ８  内径寸法
ｄ１、ｄ２、ｄ４、ｄ６、ｄ７、ｄ９  外径寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018135984.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018135984.tif 000007