(57)【要約】【課題】  接触面圧の抑制、長寿命化を低コストで実現する自動車用円すいころ軸受を提供すること。【解決手段】  外周に円錐状の軌道面１２ａを有する内輪１２と、内周に円錐状の軌道面１３ａを有する外輪１３と、両軌道面１２ａ、１３ａ間に組込まれた複数の円すいころ１４と、この円すいころ１４を収容する保持器１５とからなる自動車用円すいころ軸受１において、内輪１２および外輪１３は浸炭鋼からなり、内輪１２および外輪１３の軌道面１２ａ、１３ａはストレート状の母線形状を有し、円すいころ１４は高炭素クロム軸受鋼からなり、円すいころ１４の転動面１６は、その軸方向中央部分のストレート部１６ａと、このストレート部１６ａから両端部までのクラウニング部１６ｂ、１６ｃとからなり、このクラウニング部１６ｂ、１６ｃが対数クラウニングで形成されていることを特徴とする。【選択図】図２
2018017263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に円錐状の軌道面を有する内輪と、内周に円錐状の軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に組込まれた複数の円すいころと、この円すいころを収容する保持器とからなる自動車用円すいころ軸受において、
前記内輪および前記外輪は浸炭鋼からなり、
前記内輪および前記外輪の軌道面はストレート状の母線形状を有し、
前記円すいころは高炭素クロム軸受鋼からなり、
前記円すいころの転動面は、その軸方向中央部分のストレート部と、このストレート部から両端部までのクラウニング部とからなり、このクラウニング部が対数クラウニングで形成されていることを特徴とする自動車用円すいころ軸受。
【請求項２】
前記転動面のクラウニング部のドロップ量（Ｄｒ）ところ径（Ｄｗ）との比Ｄｒ／Ｄｗが０．００３〜０．０３の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の自動車用円すいころ軸受。
【請求項３】
前記自動車用円すいころ軸受の用途がトランスミッション又はデファレンシャルであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車用円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用円すいころ軸受に関し、特に、自動車のトランスミッションやデファレンシャルに好適な自動車用円すいころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスミッションやデファレンシャル等の自動車用円すいころ軸受は、大きな荷重やミスアライメントに対処するために、円すいころ軸受の軌道面（ころの転動面を含む）に発生する接触応力を適正な大きさに抑える必要がある。円すいころ軸受の軌道面の接触面圧（エッジ面圧）を適正な範囲にするには、クラウニングの付与が必要である。具体的には、内輪、外輪およびころの各々にクラウニングを付与する手法や、ころにのみ大きなクラウニングあるいは対数クラウニングを付与する手法など、これまでに様々な手法が試みられている。
【０００３】
このような手法の中で、接触面圧を最も適正化し、軌道面内部に発生する応力の最小化により軸受寿命の延長が図れる手法として、特許文献１は、Ｊｏｈｎｓ−Ｇｏｈａｒの式に３つの設計パラメータを導入して整理した対数クラウニング式およびころ軸受を提案している。
【０００４】
また、面圧を適正化するクラウニング形状には、クラウニング形状を問わず転動体又は軌道輪の中心からのころの母線方向の２点のクラウニングドロップ量の範囲を規定した特許文献２がある。その他、特許文献３は、ころに対数クラウニングを付与すると共に、内輪、外輪のどちらか一方にも対数クラウニングを付与することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５０３７０９４号公報
【特許文献２】特許第３７３１４０１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
クラウニングを付与する場合は、加工性、コストを考慮すると、転動体としての円すいころの転動面にドロップ量の大きい単一アールのクラウニングあるいは対数クラウニングを付与することが好ましい。さらに、加工性、コストを考慮すると、内外輪はドロップ量の小さい単一アールのクラウニング形状やクラウニング形状のないストレート形状の軌道面とすることが好ましいことが判明した。
【０００７】
円すいころ軸受の使用用途においては、強いしまり嵌めで使用されることがあるため、軌道輪の材質は浸炭鋼が望ましく、ころも浸炭鋼が用いられる。
【０００８】
ところが、円すいころの転動面にのみクラウニングを付与する場合を考えると、大きなドロップ量を付けなければならないが、ドロップ量が大きくなるということは研削量が多くなるということに繋がり、結果として、長寿命を得るために施している表層の熱処理硬化層が浅くなるという問題に至った。これに着目したのが本発明である。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑み、接触面圧の抑制、長寿命化を低コストで実現する自動車用円すいころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記の目的を達成するために種々検討した結果、円すいころの転動面にのみ対数クラウニングを付与するという加工面の着想と、長寿命化のために施している熱処理効果を低減させないという材料面の新たな着想により、本発明に至った。
【００１１】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、外周に円錐状の軌道面を有する内輪と、内周に円錐状の軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に組込まれた複数の円すいころと、この円すいころを収容する保持器とからなる自動車用円すいころ軸受において、前記内輪および前記外輪は浸炭鋼からなり、前記内輪および前記外輪の軌道面はストレート状の母線形状を有し、前記円すいころは高炭素クロム軸受鋼からなり、前記円すいころの転動面は、その軸方向中央部分のストレート部と、このストレート部から両端部までのクラウニング部とからなり、このクラウニング部が対数クラウニングで形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成により、自動車用円すいころ軸受の接触面圧を抑制し、長寿命化を低コストで実現することができる。
【００１３】
ここで、本明細書および特許請求の範囲における用語を次のように定義する。自動車とは、ＪＩＳ  Ｄ  ０１０１−１９９３に規定された「原動機、かじ取り装置などを備え、これらを用いて乗車して地上を走行できる車両」を意味する。代表的には、乗用車、バス、トラック、ＡＴＶ（全地形型車両）、自動二輪車、建設車両、産業車両などを含む。このような自動車用円すいころ軸受は、通常、外輪外径がφ５０ｍｍ〜φ１５０ｍｍ程度である。また、対数クラウニングとは、対数曲線からなるクラウニングの他、曲率の異なる複数円弧が滑らかに接続された対数曲線に近似したクラウニングを含む意味のものである。さらに、軌道面のストレート状の母線形状とは、直線状の母線形状の他、ドロップ量が数μｍ程度のクラウニングのある概略直線状の母線形状を含む意味のものである。
【００１４】
上記の転動面のクラウニング部のドロップ量Ｄｒところ径Ｄｗとの比Ｄｒ／Ｄｗを０．００３〜０．０３の範囲にすることが好ましい。これにより、エッジ面圧を適正な値にすることができる。
【００１５】
本発明の自動車用円すいころ軸受は、特に、トランスミッション用、デファレンシャル用として好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自動車用円すいころ軸受の接触面圧を抑制し、長寿命化を低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動車用円すいころ軸受が使用される自動車用変速機の一部を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る自動車用円すいころ軸受の縦断面図である。
【図３】図２の円すいころを拡大した正面図である。
【図４】図３のＢ部を拡大した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る自動車用円すいころ軸受が使用されるデファレンシャルを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る自動車用円すいころ軸受（以下、単に円すいころ軸受ともいう）を図１〜図５に基づいて説明する。まず、本実施形態の円すいころ軸受が使用される自動車用変速機（自動車用トランスミッション）の概要を図１に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の円すいころ軸受が装着される自動車用変速機の一例として、その要部を示す縦断面図である。この変速機３０は同期噛合式変速機である。ミッションケース３１に円すいころ軸受２を介して入力軸３２が回転自在に支持され、入力軸３２と同軸上に、主軸３３が配置されている。入力軸３２と主軸３３は、パイロット部の円すいころ軸受３により、相対回転可能に支持されている。図示は省略するが、主軸３３の他の部位も円すいころ軸受によって支持されている。入力軸３２および主軸３３と所定間隔で平行配置された副軸３４とがミッションケース３０に回転自在に支持されている。副軸３４は円すいころ軸受１と他の円すいころ軸受（図示省略）によって支持されている。入力軸３２には入力軸歯車（以下、単に歯車ともいう）３５が一体に設けられ、副軸３４の副軸歯車（以下、単に歯車ともいう）３６に常時噛合っている。
【００２０】
また、主軸３３にはアイドラ部の円すいころ軸受４を介して主軸歯車（以下、単に歯車ともいう）４３が回転自在に装着されている。主軸歯車４３は、副軸３４の歯車３７に常時噛合っている。本実施形態に係る自動車用円すいころ軸受は、上記の円すいころ軸受１〜４および図示を省略した他の円すいころ軸受を指す。その中で、パイロット部の円すいころ軸受３は、歯車３５と兼用する部品としての外輪３ｏを備え、アイドラ部の円すいころ軸受４は、歯車４３と兼用する部品としての外輪４ｏを備えている。これらの外輪３ｏおよび外輪４ｏも、本明細書および特許請求の範囲における外輪を意味する。
【００２１】
入力軸３２の歯車３５の隣接部にドッグクラッチ３８が連結されている。ドッグクラッチ３８は、外周にドッグ歯３８ａ、一側に円錐形のコーン３８ｂを一体に有する。ドッグクラッチ３８に近接してシンクロ機構３９が配設されている。入力軸３２の歯車３５と同様に、主軸３３の歯車４３の隣接部にドッグクラッチ３８が連結されている。ドッグクラッチ３８は、外周にドッグ歯３８ａ、一側に円錐形のコーン３８ｂを一体に有する。ドッグクラッチ３８に近接してシンクロ機構３９が配設されている。
【００２２】
シンクロ機構３９は、セレクタ（図示省略）の作動によって軸方向（図１の左右方向）移動するスリーブ４０と、スリーブ４０の内周に軸方向に移動自在に装着されたシンクロナイザーキー４１と、主軸３３の外周面に係合連結されたハブ４２と、ドッグクラッチ３８のコーン３８ｂの外周面に摺動自在に装着されたシンクロナイザーリング４４と、シンクロナイザーキー４１の内周に弾性的に押圧する押えピン４５とばね４６とを備える。
【００２３】
図１に示す状態は、スリーブ４０およびシンクロナイザーキー４１が押えピン４５によって中立位置に保持されている。セレクタの作動により、スリーブ４０が図１に示す状態から軸方向右側に移動すると、スリーブ４０に従動してシンクロナイザーキー４１が軸方向右側に移動し、シンクロナイザーリング４４をドッグクラッチ３８のコーン３８ｂの傾斜面に押し付ける。これにより、ドッグクラッチ３８の回転速度が落ち、逆にシンクロ機構３９側の回転速度が高められる。そして、両者の回転速度が同期した時、スリーブ４０がさらに軸方向右側に移動して、シンクロナイザイキー４１がドッグクラッチ３８のドッグ３８ａに噛合い、主軸歯車４３と主軸３３との間がシンクロ機構３９を介して連結される。これにより、副軸歯車の回転が主軸歯車４３に伝達され、所定の変速比で主軸３３が回転する。逆にスリーブ４０が図１に示す状態から軸方向左側に移動すると、入力軸３２と主軸３３との間がシンクロ機構３６を介して直結され、入力軸３２と同じ高い回転数で主軸３３が回転する。このようにして変速操作が行われる。
【００２４】
次に、本実施形態の円すいころ軸受の詳細を図２〜図５に基づいて説明する。図２は、本実施形態の円すいころ軸受の中心線から上側半分を示す縦断面図である。ここでは、図１中の副軸３４を支持する円すいころ軸受１を例にして説明し、円すいころ軸受２〜４は、円すいころ軸受１と同様であるので、説明を省略する。
【００２５】
図２に示すように、円すいころ軸受１は、内輪１２、外輪１３、内輪１２と外輪１３との間に組込まれた円すいころ１４、円すいころ１４を保持する保持器１５からなる。内輪１２は外周に円錐状の軌道面１２ａが形成され、小径側に小つば部１２ｂが設けられ、大径側に大つば部１２ｃが設けられている。外輪１３は内周に円錐状の軌道面１３ａが形成されている。内輪１２の軌道面１２ａと外輪１３の軌道面１３ａとの間に複数の円すいころ１４が組み込まれている。各円すいころ１４は、保持器１５のポケット１５ａに収容され、円周方向等間隔に保持されている。
【００２６】
内輪１２の軌道面１２ａと大つば部１２ｃの大つば面１２ｅとが交わる隅部に研削逃げ部１２ｆが形成され、軌道面１２ａと小つば部１２ｂの小つば面１２ｄとが交わる隅部に研削逃げ部１２ｇが形成されている。軌道面１２ａの軸方向に延びる母線は直線状に形成されている。また、外輪１３の軌道面１３ａの軸方向に延びる母線も直線状に形成されている。内輪１２の軌道面１２ａには研削逃げ部１２ｆ、１２ｇが設けられているので、軌道面１２ａの有効軌道面幅Ｌｉは円すいころ１４の転動面１６の有効転動面幅Ｌｅ（図３参照）より小さい。その分、接触面圧は不利になる。
【００２７】
円すいころ１４の外周には、円錐状の転動面１６が形成され、小径側に小端面１４ａ、大径側に大端面１４ｂが形成され、円すいころ１４は、その大端面１４ｂが内輪１２の大つば面１２ｅで受けられる。円すいころ１４の転動面１６は、図３に示すように、軸方向中央部分のストレート部１６ａと両端部のクラウニング部１６ｂ、１６ｃとからなる。図３に示すクラウニング部１６ｂ、１６ｃのドロップ量は誇張して表示している。クラウニング部１６ｂ、１６ｃの詳細は後述する。図２に示すように、保持器１５は、小径側環状部１５ｂと、大径側環状部１５ｃと、小径側環状部１５ｂと大径側環状部１５ｃとを軸方向に繋ぐ複数の柱部１５ｄとからなる。
【００２８】
本実施形態の円すいころ軸受の概要は以上のとおりである。次に、本実施形態の円すいころ軸受の特徴的な構成を図２〜図４に基づいて説明する。図３は、図２の円すいころを拡大した正面図で、図４は、図３のＢ部を拡大した図である。本実施形態の円すいころ軸受の特徴的な構成は、円すいころの転動面にのみ対数クラウニングを付与するという加工面からの着想と、長寿命化のための熱処理効果を低減させないという材料面からの着想が相俟ったもので、軌道輪としての内外輪の軌道面はストレート状の母線形状とし内外輪の材質を浸炭鋼とすると共に、転動体としての円すいころの転動面にのみ対数クラウニングを付与し円すいころの材質を高炭素クロム軸受鋼としたものである。
【００２９】
図２に示すように、内輪１２の軌道面１２ａおよび外輪１３の軌道面１３ａは、ストレート状の母線形状を有する。本実施形態では、軌道面１２ａおよび軌道面１３ａが直線状の母線形状のものを例示したが、これに限られず、ドロップ量が５μｍ程度（中凸状）の小さな曲率の単一アールのクラウニングとした概略直線状の母線形状にしてもよい。
【００３０】
内輪１２および外輪１３は、クロム鋼（例えば、ＳＣＲ４３５）やクロムモリブデン鋼（例えば、ＳＣＭ４３５）などの浸炭鋼からなる。図示は省略するが、内輪１２の軌道面１２ａおよび外輪１３の軌道面１３ａの表面には、浸炭焼入れ焼戻しによる焼入れ硬化層が形成され、ＨＲＣ５８〜６３程度の表面硬さを有する。焼入れ硬化層の有効硬化層深さは、研削加工後の軌道面１２ａ、１３ａにおいて０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ以上である。軌道面１２ａ、１３ａは、ストレート状の母線形状であるので、研削加工量が少なく研削加工後にも必要量の有効硬化層深さを確保することができる。これにより、軸受機能を確保すると共に強いしまり嵌めで使用される用途にも対応することができる。有効硬化層深さとは、一般的にＨｖ５１３（ＨＲＣ５０）以上の範囲とされている。
【００３１】
図１に示すパイロット部の円すいころ軸受３およびアイドラ部の円すいころ軸受４では、それぞれ、外輪３ｏ、４ｏが歯車３５、４３を兼用する部品となっているが、この場合も、浸炭鋼を用い浸炭焼入れ焼戻しが施される。
【００３２】
浸炭鋼として、クロム鋼やクロムモリブデン鋼を例示したが、これに限られず、相当する材料として、例えば、ＡＳＴＭ  Ａ５３４規格の５１２０材、４１１８材、８６２０材、４３２０材、９３１０材などを適用してもよい。
【００３３】
円すいころ１４の転動面１６は、図３に示すように、軸方向中央部分のストレート部１６ａと両端部のクラウニング部１６ｂ、１６ｃとからなり、このクラウニング部１６ｂ、１６ｃが対数クラウニングで形成されている。円すいころ１４の転動面１６のストレート部１６ａの幅Ｌｓは、有効転動面幅Ｌｅの５０％〜８５％の範囲に設定されているので、スキューを抑制すると共に接触面圧を低減し、かつ、加工性もよく、製造コストを低減することができる。
【００３４】
材料面では、円すいころ１４は高炭素クロム軸受鋼（例えば、ＳＵＪ２）からなる。そして、円すいころ１４は、全体焼入れ（ズブ焼入れ）により、表面から内部まで全硬化されており、ＨＲＣ５８〜６３程度の硬度で均一になっている。このため、ドロップ量の大きい対数クラウニングを形成するために研削加工量が多くても、円すいころ１４の転動面１６は焼入れ硬さを保つことができ、軸受機能を維持することができる。これにより、本実施形態の自動車用円すいころ軸受は、接触面圧を抑制し、長寿命化を低コストで実現することができる。
【００３５】
高炭素クロム軸受鋼は、ＳＵＪ２の他、ＳＵＪ３、ＳＵＪ５あるいは、相当する材料として、例えば、ＡＳＴＭ  Ａ２９５規格の５２１００材やＡＳＴＭ  Ａ４８５規格のＧｒａｄｅ１材、Ｇｒａｄｅ２材などを適用してもよい。
【００３６】
ここで、上記対数クラウニングに関して説明する。クラウニング部１６ｂ、１６ｃの母線は、一例として、次式で表される対数クラウニングの対数曲線に基づいて求められる。この対数クラウニング式は、本出願人の特許第５０３７０９４号公報に記載されたものを引用した。
【数１】
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【００３７】
上記の対数クラウニング式中の設計パラメータＫ1、Ｋ2およびｚmが設計の対象となる。対数クラウニングの数理的最適化手法について説明する。設計パラメータＫ2を定めた上で、対数クラウニングを表す関数式中のＫ1、ｚmを適切に選択することによって、最適な対数クラウニング設計することができる。クラウニングは一般的に接触部の面圧もしくは応力の最大値を低下させるように設計する。ここでは、転動疲労寿命は、Ｍｉｓｅｓの降伏条件に従って発生すると考え、Ｍｉｓｅｓの相当応力の最大値を最小にするようにＫ1、ｚmを選択する。Ｋ1、ｚmは適当な数理的最適化手法を用いて選択することが可能である。数理的最適化手法のアルゴリズムには種々のものが提案されているが、その一つである直接探索法は、関数の微係数を使用せずに最適化を実行することが可能であり、目的関数と変数が数式によって直接的に表現できない場合に有用である。ここでは、直接探索法の一つであるＲｏｓｅｎｂｒｏｃｋ法を用いてＫ1、ｚmを求める。
【００３８】
本実施形態における円すいころ１４のクラウニング部１６ｂ、１６ｃの形状は、上記の数式によって求められた対数曲線クラウニングとした。ただし、上記の数式に限られるものではなく、他の対数クラウニング式を用いて対数曲線を求めてもよい。
【００３９】
図３に示す円すいころ１４のクラウニング部１６ｂ、１６ｃには上記の数式で求められた対数クラウニングの対数曲線に近似する形状のクラウニングが形成されている。円すいころ１４の大端面１４ｂ側に形成されたクラウニング部１６ｂの詳細を図４に基づいて説明する。図４はクラウニング１６ｂ部のドロップ量を理解しやすいように図３に示す円すいころ４よりも更に誇張して表示している。クラウニング部１６ｂは、ストレート部１６ａに大きな曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３をもつ３つの円弧が滑らかに接続され複合的な円弧形状で構成されている。そして、クラウニング部１６ｂのドロップ量として、第１のゲートのドロップ量Ｄｒ１、中間の第２のゲートのドロップ量Ｄｒ２、最大の第３のゲートのドロップ量Ｄｒ３を規定することにより、対数曲線に近似したクラウニング形状となる。ドロップ量Ｄｒ３が、本明細書および特許請求の範囲におけるＤｒである。また、前述した数式１中のｚmに相当する。これにより、エッジ面圧を回避し軸方向の面圧分布を均一化できる。ドロップ量は、サイズや型番によって異なるが、最大でも６０μｍ程度である。小端面１４ａに形成されたクラウニング部１６ｃは、クラウニング部１６ｂと同様であるので、説明を省略する。本明細書および特許請求の範囲における円すいころの転動面のストレート部は、直線状の他、ドロップ量が数μｍ程度のクラウニングのある概略直線状のものを含む意味で用いる。
【００４０】
図２の内輪１２の研削逃げ部１２ｆ、１２ｇに相対するクラウニング部１６ｂ、１６ｃの領域は、内輪１２とは接触しない。この領域は、円すいころ１４の軌道面１６が対数クラウニングである必要はなく、クラウニング部１６ｂ、１６ｃの滑らかに接続される直線あるいは円弧、その他の形状としてもよい。これにより、研削量を抑え、ころの加工効率の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる。
【００４１】
図２に示す円すいころ１４の小端面１４ａと小つば面１２ｄとのすきまＳを０．３ｍｍ以下に設定したので、スキューの抑制効果が得られると共に、円すいころ軸受１の組込時の馴染み回転を減らし組付け性も良好となる。
【００４２】
次に、本実施形態の円すいころ軸受１が、重荷重仕様として、円すいころ１４を高炭素クロム軸受鋼とすることにより、クラウニングのドロップ量を大きくしても軸受機能面、加工面で問題とはならないことを説明する。図３に示す円すいころ１４は、転動面１６のクラウニング部１６ｂ、１６ｃのドロップ量Ｄｒところ径Ｄｗとの比Ｄｒ／Ｄｗを０．００３〜０．０３の範囲とした。この検証結果を表１に示す。
【表１】
2018017263.tif 000004
【００４３】
表１に示すように、ころのクラウニングドロップ量Ｄｒところ径Ｄｗとの比Ｄｒ／Ｄｗが０．００３より小さくなると、接触面圧（エッジ面圧）が大きくなり実用困難という結果が得られた。一方、比Ｄｒ／Ｄｗが０．０３より大きくなると製造困難になることが確認できた。以上の検証結果より、比Ｄｒ／Ｄｗが０．００３〜０．０３の範囲とすることにより、エッジ面圧を適正な値にすることができ、かつ、加工性もよく、製造コストを低減することができる。
【００４４】
これに対して、開発過程における従来の円すいころ軸受の検証結果を説明する。従来の円すいころ軸受は、軌道輪としての内外輪および転動体としての円すいころは、いずれも、浸炭鋼を用い浸炭焼入れ焼戻しを施していた。そして、重荷重仕様として、内外輪の軌道面にはカットクラウニングを施し、円すいころの転動面にはフルクラウニング（ドロップ量が数μｍ程度の単一アールのクラウニング）を施していた。エッジ面圧を低減させるためには、内外輪の軌道面にカットクラウニングの適用により大きなドロップ量を必要としていた。上記カットクラウニングは、エッジ面圧を低減させるため、内輪には１５〜３０μｍ程度のドロップ量が必要となる。また、外輪に適用する場合は軌道面幅が円すいころの転動面よりも長い事からより大きなドロップ量となるため、５０〜１００μｍ程度となる。
【００４５】
従来のクラウニングドロップ量を主に円すいころにのみ持たせると、大きなドロップ量となる。例えば、ころ径がφ２０ｍｍであれば、０．１ｍｍ程度のドロップ量が必要になるが、０．１ｍｍの研削加工を行うと、浸炭鋼の焼入れ硬化層深さでは寿命低下を引き起こす恐れがある。そのため、各ころ径ところのクラウニングドロップ量の関係を検証した。その検証結果を表２に示す。
【表２】
2018017263.tif 000005
【００４６】
表２に示すように、ころ径φ１０ｍｍの円すいころでクラウニングドロップ量Ｄｒを０．０１５ｍｍとしたとき、有害なエッジ面圧が生じたことにより、実用不可の判定結果となった。また、ころ径φ２０ｍｍを超える円すいころでは、クラウニングドロップ量Ｄｒが大きくなり過ぎることにより、浸炭鋼の焼入れ硬化層深さでは、研削加工後の硬化層深さが浅くなり、実用不可の判定結果となった。
【００４７】
上記のような従来の円すいころ軸受の検証結果を基に、種々検討した結果、円すいころの転動面にのみ対数クラウニングを付与するという加工面からの着想と、長寿命化のための熱処理効果を低減させないという材料面からの着想とによって、軌道輪としての内外輪の軌道面はストレート状の母線形状とし内外輪の材質を浸炭鋼とすると共に、転動体としての円すいころの転動面にのみ対数クラウニングを付与し円すいころの材質を高炭素クロム軸受鋼とした本実施形態の自動車用円すいころ軸受に至った。
【００４８】
次に、本実施形態の自動車用円すいころ軸受が適用される自動車のデファレンシャルを図５に基づいて説明する。図５は一般的な自動車のデファレンシャルの縦断面図である。デファレンシャルケース１００の入力側にドライブピニオン軸１０１が収容され、一対の円すいころ軸受５、６により回転自在に支持される。ドライブピニオン軸１０１の一端部にはプロペラシャフト１０２が連結され、他端部にはリンクギヤ（減速大歯車）１０３とかみ合うドライブピニオンギヤ（減速小歯車）１０４が一体に設けられている。
【００４９】
リンクギヤ１０３は差動歯車ケース１０５に連結され、差動歯車ケース１０５は一対の円すいころ軸受７、８によりデファレンシャルケース１００に対して回転自在に支持される。差動歯車ケース１０５の内部に、一対のピニオンギヤ１０６と、これとかみ合う一対のサイドギヤ１０７とがそれぞれ配設される。ピニオンギヤ１０６はピニオン軸１０８に装着され、サイドギヤ１０７は差動歯車ケース１０５に装着されている。サイドギヤ１０７の内径部に左右のドライブシャフト（図示省略）が連結（セレーション連結等）される。本実施形態の自動車用円すいころ軸受は、上記の円すいころ軸受５〜８である。
【００５０】
プロペラシャフト１０２の駆動トルクは、ドライブピニオンギヤ１０４→リンクギヤ１０３→差動歯車ケース１０５→ピニオンギヤ１０６→サイドギヤ１０７→ドライブシャフトという経路で伝達される。
【００５１】
円すいころ軸受５〜８も、前述した円すいころ軸受１と同様に、軌道輪としての内外輪の軌道面はストレート状の母線形状とし内外輪の材質を浸炭鋼とすると共に、転動体としての円すいころの転動面にのみ対数クラウニングを付与し円すいころの材質を高炭素クロム軸受鋼としたものである。円すいころ軸受５〜８の具体的な構成や作用効果は、円すいころ軸受１と同様であるので、円すいころ軸受１について説明した内容を準用し、説明を省略する。
【００５２】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００５３】
１            自動車用円すいころ軸受
２            自動車用円すいころ軸受
３            自動車用円すいころ軸受
４            自動車用円すいころ軸受
５            自動車用円すいころ軸受
６            自動車用円すいころ軸受
７            自動車用円すいころ軸受
８            自動車用円すいころ軸受
１２          内輪
１２ａ        軌道面
１２ｂ        小つば部
１２ｃ        大つば部
１２ｄ        小つば面
１２ｅ        大つば面
１２ｆ        研削逃げ部
１２ｇ        研削逃げ部
１３          外輪
１３ａ        軌道面
１４          円すいころ
１４ａ        小端面
１４ｂ        大端面
１５          保持器
１６          転動面
１６ａ        ストレート部
１６ｂ        クラウニング部
１６ｃ        クラウニング部
Ｄｒ          クラウニング端部ドロップ量
Ｄｗ          ころ径
Ｌ            ころ長さ
Ｌｅ          有効転動面幅
Ｌｉ          有効軌道面幅
Ｌｓ          ストレート部の幅
Ｓ            すきま
【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】
2018017263.tif 000010