(57)【要約】【課題】低粘度油を使用して玉と内外輪の軌道溝との間を潤滑する場合に、これらの間の油膜切れを防止する。【解決手段】内輪１０の軸方向一方側の端部には、軸受内部空間Ｓへ供給される低粘度油を内輪１０の回転中に玉３０側へ移動させる複数の切欠き部１４を設け、さらに、玉３０に対して軸方向他方側で低粘度油の外部への流出量を絞る流出制限構造１６を備えることにより、軸受内部空間Ｓの圧力を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側に軌道溝を有する内輪と、内側に軌道溝を有する外輪と、前記内輪の軌道溝と前記外輪の軌道溝との間に介在する複数の玉と、を備え、
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ものである玉軸受において、
前記内輪の軸方向一方側の端部に設けられ、当該内輪の回転中に前記油を前記玉側へ移動させる複数の切欠き部と、
前記玉に対して軸方向他方側で前記油の外部への流出量を絞る流出制限構造と、をさらに備えることを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
前記流出制限構造は、前記内輪又は前記外輪の前記軸方向他方側の端部において当該内輪の前記軸方向一方側の端部外径面又は当該外輪の前記軸方向一方側の端部内径面よりも径方向に延びている請求項１に記載の玉軸受。
【請求項３】
前記流出制限構造は、前記外輪に取り付けられたシール部材からなる請求項１に記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、玉軸受に関し、特に軸受内部空間の潤滑に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のトランスミッション等に組み込まれる玉軸受は、一般に、内外の軌道輪（内輪、外輪）を備え、内輪を回転軸に取り付け、外輪をハウジングに取り付けた状態で使用される。近年、その軸受回転トルクを低減するため、軸受内部空間に供給する潤滑油として低粘度油が採用されている。低粘度油の動粘度が低下した場合、軌道輪と玉との間の油膜厚さを確保し難くなり、軌道輪と玉との金属接触が増えるため、玉軸受の寿命を向上させる必要がある。
【０００３】
従来、軌道輪の素材とする鋼材成分の改良（例えば、特許文献１）や、軌道輪の製造時に施す熱処理の改良（例えば、特許文献２）の採用により、軸受の転動疲労寿命を向上させて長寿命化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、鋼材や熱処理の改良では、製造に時間がかかるため、製造コストが高価になる。また、低粘度油の動粘度油膜パラメータが低い場合、軌道輪と玉との金属接触で鋼材等の改良による効果が得られ難い。
【０００６】
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、低粘度油を使用して玉と内外輪の軌道溝との間を潤滑する場合に、これらの間の油膜切れを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明は、外側に軌道溝を有する内輪と、内側に軌道溝を有する外輪と、前記内輪の軌道溝と前記外輪の軌道溝との間に介在する複数の玉と、を備え、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ものである玉軸受において、前記内輪の軸方向一方側の端部に設けられ、当該内輪の回転中に前記油を前記玉側へ移動させる複数の切欠き部と、前記玉に対して軸方向他方側で前記油の外部への流出量を絞る流出制限構造と、をさらに備える構成を採用したものである。ここで、軸方向一方は、軸方向の一方向のことをいい、軸方向他方は、前記一方向に対して反対の方向のことをいう。
【０００８】
上記構成によれば、外部から軸受内部空間へ供給される油は、低粘度油、すなわち１００℃で２ｃＳｔ以上８ｃＳｔ以下の動粘度を有するものである。この油は、軸受運転に伴う内輪の回転中、内輪の軸方向一方側の端部に設けられた複数の切欠き部により、玉側へ移動させられる。一方、玉に対して軸方向他方側には油の流出量を絞る流出制限構造が設けられているため、切欠き部によって玉側へ送り込まれた油は外部へ抜けにくい。これら複数の切欠き部が行う油の送り込みと、流出制限構造が行う油の流出抑制との協働により、軸受内部空間の圧力が高められ、軸受内部空間に存在する油の粘度が増加する。油の粘度が増加すると、動粘度も高まるため、低粘度油であっても十分な油膜が形成される。
【０００９】
例えば、前記流出制限構造は、前記内輪又は前記外輪の前記軸方向他方側の端部において当該内輪の前記軸方向一方側の端部外径面又は当該外輪の前記軸方向一方側の端部内径面よりも径方向に延びているとよい。このようにすると、内輪又は外輪の一部で流出制限構造を構成することができ、流出制限構造を設けるために部品点数を増やす必要がない。
【００１０】
また、前記流出制限構造は、前記外輪に取り付けられたシール部材からなるものでもよい。このようにすると、転がり軸受の密封用として一般的なシール部材によって流出制限構造を設けることができ、流出制限構造を設けるために内輪、外輪を特殊な形状にする必要がない。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、上記構成の採用により、玉軸受において、低粘度油を使用して玉と内外輪の軌道溝との間を潤滑する場合に、これらの間の油膜切れを防止することができ、ひいては、これらの間の金属接触を防止して玉軸受の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の第一実施形態に係る玉軸受を図２中のＩ−Ｉ線の切断位置で示す断面図
【図２】図１の玉軸受の側面図
【図３】図１の玉軸受の外観を右斜め方向から示す斜視図
【図４】この発明の第二実施形態に係る玉軸受を図１と同様の切断位置で示す断面図
【図５】この発明の第三実施形態に係る玉軸受を図１と同様の切断位置で示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の第一実施形態に係る玉軸受を添付図面の図１〜図３に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、この玉軸受は、内輪１０と、外輪２０と、複数の玉３０と、保持器４０と、を備える。なお、図３では、保持器４０の図示は省略している。
【００１４】
内輪１０は、外側に軌道溝１１を有する環状部品からなる。
【００１５】
外輪２０は、内側に軌道溝２１を有する環状部品からなる。
【００１６】
複数の玉３０は、内輪１０の軌道溝１１と、外輪２０の軌道溝２１との間に介在する。保持器４０は、玉３０同士の間の周方向間隔を保っている。
【００１７】
ここで、内輪１０の中心軸（図１中に一点鎖線で示す）に沿った方向のことを軸方向という。また、内輪１０の中心軸に対して直角な方向のことを径方向という。また、内輪１０の中心軸回りの円周方向のことをいう周方向という。また、説明の便宜上、図１の右側を玉３０の右側、図１の左側を玉３０の左側と呼ぶ。
【００１８】
内輪１０、外輪２０及び玉３０は、それぞれ鋼材によって形成されている。
【００１９】
内輪１０、外輪２０及び複数の玉３０は、深溝玉軸受を構成している。外輪２０は、他装置（例えば、自動車のトランスミッション）のハウジング（図示省略）に取り付けられる。内輪１０は、他装置（例えば、自動車のトランスミッション）の回転軸（図示省略）に取り付けられる。その回転軸（図示省略）の回転による軸受運転中、内輪１０は、周方向一方側に回転する。その内輪１０の回転方向を図３中に矢線Ａで示す。
【００２０】
内輪１０は、内輪１０の幅を規定する二つの端面１２，１３を有する。これら端面１２，１３は、それぞれ径方向に沿った平坦面になっている。
【００２１】
内輪１０のうち、軸方向に関して軌道溝１１よりも外部側に存在する部分が、内輪１０の端部である。すなわち、内輪１０の軸方向一方側（図中、玉３０の右側）の端部は、内輪１０のうち、軌道溝１１の図中右側の縁から図中右側の端面１３までの軸方向範囲に存在する部分である。また、内輪１０の図中右側と反対の軸方向他方側（図中、玉３０の左側）の端部は、軌道溝１１の図中左側の縁から図中左側の端面１２までの軸方向範囲に存在する部分である。
【００２２】
外輪２０も同様であり、外輪２０のうち、軸方向に関して軌道溝２１よりも外部側に存在する部分が、外輪２０の端部である。外輪２０の図中左側の端部における内径を規定する端部内径面２２と、外輪２０の図中右側の端部における内径を規定する端部内径面２３とは、径方向に同高さで形成されている。外輪２０の端部内径面２２、２３は、外輪２０の両端部の略全域にあり、内輪１０の両端部と径方向に対向する。
【００２３】
内輪１０と外輪２０とが径方向に対向する環状の空間が、軸受内部空間Ｓである。その軸受内部空間Ｓへ供給される油は、低粘度油である。ここで、低粘度油とは、１００℃で２ｃＳｔ以上８ｃＳｔ以下の動粘度を有する油のことをいう。なお、ＣＧＳ単位系における動粘度の単位：１センチストークス（ｃＳｔ）は、ＳＩ単位系において、１平方ミリメートル毎秒（ｍｍ２／ｓ）に相当する。
【００２４】
油の供給方式としては、例えば、はねかけ式、油浴式等が挙げられる。
【００２５】
この玉軸受は、内輪１０の図中右側の端部に設けられた複数の切欠き部１４をさらに備える。切欠き部１４は、内輪１０の回転中に油を玉３０側へ移動させる。
【００２６】
切欠き部１４は、内輪１０の図中右側の端面１３から軸方向に軌道溝１１側へ向かって内輪１０の回転方向Ａと反対の周方向他方側へ曲がった螺旋溝状に形成されている。このため、内輪１０が回転すると、切欠き部１４に入っている低粘度油には、回転方向Ａに移動する当該切欠き部１４との接触により、軸方向他方側へ向かう運動量が与えられる。それ故、内輪１０の回転中、外部から軸受内部空間Ｓへ供給される油は、複数の切欠き部１４によって玉３０側へ移動させられる（この油の流れを図１、図３中に矢線で概念的に示した。）。
【００２７】
内輪１０の図中右側の端部のうち、周方向に隣り合う切欠き部１４同士の間の部分、及び切欠き部１４と軌道溝１１との間の部分は、端部外径面１５となっている。端部外径面１５は、内輪１０の図中右側の端部における外径を規定する外面部である。この端部外径面１５を基準とした切欠き部１４の深さは、内輪１０の図中右側の端面１３から軸方向に軌道溝１１側に向かって次第に浅くなっている。
【００２８】
また、切欠き部１４の周方向幅は、内輪１０の図中右側の端面１３から軸方向に軌道溝１１側へ向かって次第に狭くなっている。
【００２９】
前述の切欠き部１４の深さ変化や周方向幅変化は、深溝玉軸受用の軌道溝１１を形成するのに必要な内輪１０の図中右側の端部外径面１５を確保すると共に、油を軌道溝１１側へ送り込み易くするためのものであって、必須でない。
【００３０】
また、この玉軸受は、玉３０に対して図中左側で油の外部への流出量を絞る流出制限構造１６をさらに備える。
【００３１】
流出制限構造１６は、内輪１０の図中左側の端部において内輪１０の図中右側の端部外径面１５よりも径方向に延びている（換言すると、流出制限構造１６は内輪１０の端部外径面１５よりも大径に形成されている）。流出制限構造１６は、内輪１０と一体に設けられたフランジ部として構成されている。
【００３２】
外輪２０の図中左側の端部内径面２２の近傍まで延びた流出制限構造１６により、内輪１０と外輪２０の図中左側の端部内径面２２との間の径方向間隔が僅かな大きさに狭められているため、軸受内部空間Ｓから図中左側に向かって外部へ抜ける油の流出量が絞られる（この低粘度油の流れを図１中に矢線で概念的に示した。）。外輪２０のうち軸方向他方側（図中左側）の端部内径面２２と流出制限構造１６との径方向間隔は、外輪２０のうち軸方向一方側（図中右側）の端部内径面２３と内輪１０の端部外径面１５との径方向間隔よりも小さい。
【００３３】
この玉軸受の運転による内輪１０の回転中、外部から供給される油は、内輪１０の図中右側の端部（特に端面１３付近）によく接触し、複数の切欠き部１４により、玉３０側へ移動させられる。一方、玉３０に対して図中左側には油の流出量を絞る流出制限構造１６が設けられているため、複数の切欠き部１４によって玉３０側へ送り込まれた油は、軸受内部空間Ｓから図中左側に向かって外部へ抜けにくい。これら複数の切欠き部１４が行う油の送り込みと、流出制限構造１６が行う油の流出抑制との協働により、軸受内部空間Ｓの圧力が高められる。その結果、軸受内部空間Ｓに存在する油の粘度が増加する。油の粘度が増加すると、動粘度も高まるため、低粘度油であっても十分な油膜が形成される。
【００３４】
このように、この玉軸受は、低粘度油を使用して玉３０と内外輪１０、２０の軌道溝１１、２１との間を潤滑する場合に、これらの間の油膜切れを防止することができ、ひいては、軌道溝１１、２１の金属表面と玉３０の金属表面同士が接触するこれらの間の金属接触を防止して玉軸受の長寿命化を図ることができる。
【００３５】
また、この玉軸受は、内輪１０の一部で流出制限構造１６を構成することができ、流出制限構造１６を設けるために部品点数を増やす必要がない。
【００３６】
この玉軸受では、深溝玉軸受を例示したが、アンギュラ玉軸受に変更してもよい。例えば、アンギュラ玉軸受にする場合、カウンタボア内輪の肩落とし側の端部に切欠き部を形成すればよい。
【００３７】
また、流出制限構造は、内輪の一部として形成するものに限定されず、内輪の回転速度が所定以上のとき、軸受内部空間の圧力を高めて玉と軌道溝との間を弾性流体潤滑状態に維持することが可能なように狭める構造であればよく、外輪の一部として形成してもよいし、軌道輪に取り付ける別部材で構成してもよい。
【００３８】
その一例としての第二実施形態に係る玉軸受を図４に基づいて説明する。なお、以下では、この玉軸受と第一実施形態との相違点を述べるに留める。
【００３９】
第二実施形態に係る内輪５０は、図中左側の端部に周溝５１を有する。一方、外輪６０は、図中左側（切欠き部１４とは軸方向反対側）の端部にシール溝６１を有する。図中右側のシール溝６１は、切欠き部１４と径方向に重なっている。流出制限構造７０は、外輪６０のシール溝６１に取り付けられたシール部材からなる。流出制限構造７０は、内周にシールリップ７１を有し、外周を外輪６０のシール溝６１に圧入可能な一般的なものである。シールリップ７１は、内輪５０の周溝５１に摺接する、又は周溝５１との間にラビリンスシールを形成する。
【００４０】
この玉軸受は、転がり軸受の密封用として一般的なシール部材によって流出制限構造７０を設けることができ、流出制限構造７０を設けるために内輪５０、外輪６０を特殊な形状にする必要がない。なお、流出制限構造７０は、接触式及び非接触式いずれのシールであってもよいが、非接触式のシールを本実施形態の玉軸受に用いた場合、シールトルクを低減することができる。本実施形態の玉軸受では、低粘度油が軸受内部空間Ｓに流入するため、油の攪拌抵抗も低減される。したがって、非接触式のシールを用いた玉軸受では、攪拌抵抗を低減しつつ、シールトルクを低減することができるので、軸受全体のトルクを更に低減することができる。これにより、当該軸受を使用した自動車のトランスミッション全体におけるトルクを低減することができ、自動車の燃費向上に寄与することができる。
【００４１】
第三実施形態に係る玉軸受を図５に基づいて説明する。
第三実施形態に係る内輪８０は、図中右側の端部外径面１５と径方向に同高さで形成された図中左側の端部外径面８１を有する。一方、外輪９０の図中左側の端部において、流出制限構造９１が外輪９０の図中右側の端部内径面２３よりも径方向に延びている（換言すれば、流出制限構造９１は外輪９０の端部内径面２３よりも小径に形成されている）。流出制限構造９１は外輪９０と一体に設けられたフランジ部として構成されている。内輪８０の図中左側の端部外径面８１の近傍まで延びた流出制限構造９１により、内輪８０の図中左側の端部外径面８１と外輪９０との間の径方向間隔が僅かな大きさに狭められているため、軸受内部空間Ｓから図中左側に向かって外部へ抜ける油の流出量が絞られる。
【００４２】
この玉軸受は、外輪９０の一部で流出制限構造９１を構成することができ、流出制限構造９１を設けるために部品点数を増やす必要がない。
【００４３】
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。
【符号の説明】
【００４４】
１０、５０、８０  内輪
１１、２１  軌道溝
１４  切欠き部
１５、８１  端部外径面
１６、７０、９１  流出制限構造
２０、６０、９０  外輪
２２、２３  端部内径面
３０  玉
Ｓ  軸受内部空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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