(57)【要約】      （修正有）【課題】軌道面と転動面との間の早期剥離を防止する。【解決手段】円すいころ軸受１０において、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、前記外輪軌道面１１ａと前記内輪軌道面１２ａとの間に円周方向に転動可能に配設される複数の円すいころ１３とを備え、前記外輪１１または内輪１２の厚肉側端面１１ｂから薄肉側端面１１ｃに向かい、軸受中心軸に対して角度を有して延びる溝１５が、円周方向全周に渡って形成される構成とした。【選択図】図１
2011033061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に円周方向に転動可能に配設される複数の円すいころと、を備える円すいころ軸受であって、前記外輪及び／または内輪の厚肉側端面から薄肉側端面に向かい、軸受中心軸に対して角度を有して延びる溝が、円周方向全周に渡って形成されていることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
前記溝には樹脂材が充填され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用オルタネータやベルト式無段変速機のプーリ、或は、マニュアルトランスミッション、オートマチックトランスミッションを構成する歯車等、各種回転機械装置の回転部材を回転自在に支持する為の転がり軸受である円すいころ軸受の耐久性確保を図るものである。
【０００２】
特に、本発明は、例えばアルミニウム合金製の様な剛性の低いハウジングに固定された場合においても、内輪軌道面及び外輪軌道面と各転動体の転動面との転がり接触部の早期剥離を防止できる円すいころ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
円すいころ軸受においては、従来より、装置全体の軽量化や小型化のためにハウジングの剛性が十分確保できない場合等に、軸の撓みやハウジングの傾きにより、外輪の軸線が内輪の軸線に対して傾く、いわゆる軸線ずれが起こるという問題があった。
【０００４】
このような軸線ずれが発生すると、外輪の軌道面ところの転動面との接触部、内輪の軌道面ところの転動面との接触部のうちのいずれか、あるいは双方において、接触面積が減少することにより接触面圧が上昇し、内輪軌道面及び外輪軌道面や各ころの転動面に早期剥離が生じる可能性があった。これに対して従来、軌道面と転動面のクラウニング量を大きくする等の対策がとられてきた。しかし、これによると軸線ずれがある場合は高接触面圧を防止できる反面、軸線ずれがない場合には、接触部減少に伴い、クラウニング量が小さい場合と比較して、ころ中央部付近での接触面圧が上昇してしまい、結果として早期剥離に至る場合もあった。
【０００５】
これらの問題点を改善する先行技術としては、特許文献１：特表２００４−５０８５０９号、特許文献２：特開２００４−９２８５６号、特許文献３：特表２００４−５２２０８９号、特許文献４：特表２００７−５１９８６５号がある。特許文献１には、外輪とハウジングとの間にアクチュエータ・スリーブを設けることにより、また、特許文献２には、外輪とハウジング間に樹脂材を充填することにより、外輪及びハウジングに必要十分で過大とならないような剛性を確保するというものである。しかしながら、この先行技術には、アクチュエータや樹脂材を用いるため、装置が複雑化、大型化し、コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
一方、特許文献３及び４には、外輪または内輪に軸方向に延びる溝を設けることにより、外輪または内輪の剛性を減少させ、軌道面の損傷を抑制した円すいころ軸受が記載されている。ところが、特許文献３及び４に記載されている上記溝は軸と平行であるため、高い接触面圧を防ぐ効果はあるが、肉厚が不足してしまうため、軸受強度が損なわれるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−５０８５０９号
【特許文献２】特開２００４−９２８５６号
【特許文献３】特表２００４−５２２０８９号
【特許文献４】特表２００７−５１９８６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、円すいころ軸受において、装置の複雑化、大型化、コストの増加という問題を減少させつつ、軸受強度が損なわれることを防止し、それらと共に前記軸線ずれの発生に起因する早期剥離を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に円周方向に転動可能に配設される複数の円すいころと、を備える円すいころ軸受において、前記外輪及び／または内輪の厚肉側端面から薄肉側端面に向かい、軸受中心軸に対して角度を有して延びる溝が、円周方向全周に渡って形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記溝には樹脂材が充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記溝の形成により、軌道輪の剛性が部分的に下がり、軸の撓みやハウジングの傾きを吸収できるので、軸線ずれを防止することができ、結果として早期剥離を防止できる。また、前記溝を軸受中心軸に対して角度を有したものとすることにより、全体的な強度を確保しながら、軸受剛性を適度に弱めることができる。さらに、アクチュエータ等の特別な装置を用いることなく軌道面と転動面との接触面圧の上昇を抑えることができるので、軸受の加工コスト以外にコストの増加はなく、結果的に装置全体のコストを抑えることが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の円すいころ軸受の第１実施形態の要部断面図である。
【図２】（ａ）は図１の溝の拡大図、（ｂ）（ｃ）は第１実施形態の変形例を示す図である。
【図３】本発明の円すいころ軸受の第２実施形態の要部断面図である。
【図４】本発明の円すいころ軸受の第３実施形態の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
まず、図１及び図２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は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要部断面図である。本実施形態の円すいころ軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に保持器１４を介して円周方向に転動可能に配設される複数の円すいころ１３と、を備える。外輪１１には、外輪１１の厚肉側端面１１ｂから薄肉側端面１１ｃに向かい、円すいころ軸受１０の中心軸に対して角度を有して径方向外側に延びる溝１５が、円周方向全周に渡って形成されている。
【００１４】
このように構成された円すいころ軸受１０では、軸の撓みやハウジングの傾きが溝１５により外輪１１で吸収されるため、外輪軌道面１１ａに軸の撓みやハウジングの傾きの影響が及ぶことを抑制できる。これにより、軸線ずれが起こり外輪軌道面１１ａと円すいころ１３との接触面積が減少して接触面圧が増加することを防止できる。その結果、早期剥離を防止できる。さらに、溝１５を軸受中心軸に対して角度を有したものとすることにより、外輪軌道面１１ａとの間の肉厚を確保しつつ、溝１５の深さを深くできるため、全体的な強度を確保しながら軸受剛性を適度に弱めることができる。
【００１５】
また、軸受全体としての剛性が下がるので、円すいころ１３にかかる負荷が減少し、軸受寿命の向上も図ることができるだけでなく、円すいころ１３に余分な負荷をかけることなく調心性を持たせることもできる。さらに、円すいころ１３及び／または外輪軌道面１１ａ、内輪軌道面１２ａのクラウニング加工も不要とすることが可能となり、加工コストを下げることもできる。
【００１６】
ここで、溝１５の径方向開口幅ｄは、外輪１１の最大肉厚部の肉厚寸法ｈとすると、ｈの１０〜４０％であることが好ましく、溝１５の開口部は外輪１１の厚肉側端面１１ｂのおよそ中間位置、つまり、外輪１１の外径面から径方向内側にｈ／２の位置にあることが好ましい。また、溝１５の角度θは、円すいころ軸受１３の中心軸に対する外輪軌道面１１ａの角度をα、内輪軌道面１２ａの角度をβとすると、（β―１０°）〜（α＋１０°）であり、かつθ＞０°であることが望ましい。これにより、溝１５の深さを確保でき、かつ十分な肉厚を確保することが可能となるので、強度を損なうことなく、軸の撓みやハウジングの傾きの吸収を十分に行うことができる。すなわち、上記範囲を下回る場合、軸受としての十分な強度を得られなくなる恐れがある。また上記範囲を超える場合、軸の撓みやハウジングの傾きの吸収が不十分となる恐れがある。
【００１７】
さらに溝１５の深さについては、溝１５の底部１５ａが軸方向に、外輪軌道面１１ａと円すいころ１３の小径側端部との接点Ａよりも、外輪１１の薄肉側端面１１ｃ側に位置することが好ましい。溝１５の底部１５ａが軸方向に、接点Ａよりも外輪１１の厚肉側端面１１ｂ側にある場合、軸の撓みやハウジングの傾きの吸収が不十分となる恐れがある。
【００１８】
また、溝１５に外輪１１と比較して低い剛性を有する物質、例えばポリアミド、ＰＴＦＥなどの樹脂材を充填しても良い。充填する樹脂の材質、溝１５の全部或いは部分的に充填する等を適宜選定することにより、軸受の剛性の調節をすることも可能である。さらに耐衝撃性も高めることが可能である。
【００１９】
また、図２（ａ）は、図１の溝１５の拡大図である。図２（ａ）のように溝１５の底部１５ａは曲率を有する形状となっている。このため、溝１５の底部１５ａと側面部１５ｂの境界部分で応力集中が起こり、き裂が発生、進展することを防止することができる。この溝の底部と側面部の境界部分は滑らかに連続していれば良く、図２（ｂ）のように底部１５ａ′が平面であっても、底部１５ａ′と側面部１５ｂ′との境界部分に丸みを持たせるような形状としてもよい。また、図２（ｃ）は、本発明の第１実施形態の変形例である。溝１５″の形状をテーパ状とすることにより加工が簡便になるという効果がある。
【００２０】
（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明に係る円すいころ軸受の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００２１】
図３は本発明に係る円すいころ軸受の第２実施形態を説明するための要部断面図である。本実施形態の円すいころ軸受２０は、図３に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪２１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪２２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に保持器１４を介して円周方向に転動可能に配設される複数の円すいころ１３と、を備える。内輪２２には、内輪２２の厚肉側端面２２ｂから薄肉側端面２２ｃに向かい、円すいころ軸受２０の中心軸に対して角度を有して径方向内側に延びる溝２５が、円周方向全周に渡って形成されている。
【００２２】
このように構成された円すいころ軸受２０では、軸の撓みやハウジングの傾きが溝２５により内輪２２で吸収されるため、内輪軌道面１２ａに軸の撓みやハウジングの傾きの影響が及ぶことを抑制できる。これにより、軸線ずれが起こり外輪軌道面１１ａと円すいころ１３との接触面積が減少して接触面圧が増加することを防止できる。その結果、早期剥離を防止できる。さらに、溝２５を軸受中心軸に対して角度を有したものとすることにより、外輪軌道面１１ａとの間の肉厚を確保しつつ、溝２５の深さを深くできるため、全体的な強度を確保しながら軸受剛性を適度に弱めることができる。
【００２３】
また、軸受全体としての剛性が下がるので、円すいころ１３にかかる負荷が減少し、軸受寿命の向上も図ることができるだけでなく、円すいころ１３に余分な負荷をかけることなく調心性を持たせることもできる。さらに、円すいころ１３及び／または外輪軌道面１１ａ、内輪軌道面１２ａのクラウニング加工も不要とすることが可能となり、加工コストを下げることもできる。
【００２４】
ここで、溝２５の径方向開口幅ｄ′は、内輪２２の最大肉厚部の肉厚寸法ｈ′とすると、ｈ′の１０〜４０％であることが好ましく、溝２５の開口部は内輪２２の厚肉側端面２２ｂのおよそ中間位置、つまり、内輪２２の内径面から径方向外側にｈ′／２の位置にあることが好ましい。また、溝２５の角度θ′は、円すいころ軸受１３の中心軸に対する外輪軌道面１１ａの角度をα、内輪軌道面１２ａの角度をβとすると、（β―１０°）〜（α＋１０°）であり、かつθ′＞０°であることが望ましい。これにより、溝２５の深さを確保でき、かつ十分な肉厚を確保することが可能となるので、強度を損なうことなく軸の撓みやハウジングの傾きの吸収を十分に行うことができる。すなわち、上記範囲を下回る場合、軸受として十分な強度を得られなくなる恐れがある。また上記範囲を超える場合、軸の撓みやハウジングの傾きの吸収が不十分となる恐れがある。
【００２５】
さらに溝２５の深さについては、溝２５の底部２５ａが軸方向に、内輪軌道面１２ａと円すいころ１３の大径側端部との接点Ｂよりも、内輪２２の薄肉側端面２２ｃ側に位置することが好ましい。溝２５の底部２５ａが接点Ｂよりも内輪２２の厚肉側端面２２ｂ側にある場合、前記第１実施形態の場合と同様に、軸の撓みやハウジングの傾きの吸収が不十分となる恐れがある。
【００２６】
また、溝２５に内輪２２と比較して低い剛性を有する物質、例えばポリアミド、ＰＴＦＥなどの樹脂材を充填しても良い。充填する樹脂の材質、溝２５の全部或いは部分的に充填する等を適宜選定することにより、軸受の剛性の調節をすることも可能である。さらに耐衝撃性も高めることが可能である。その他の構成及び作用効果については、前記第１実施形態と同様である。
【００２７】
（第３実施形態）
次に、図４を参照して、本発明に係る円すいころ軸受の第３実施形態について説明する。なお、第１及び第２実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００２８】
図４は本発明に係る円すいころ軸受の第３実施形態を説明するための要部断面図である。本実施形態の円すいころ軸受３０は、図４に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪３１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪３２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に保持器１４を介して円周方向に転動可能に配設される複数の円すいころ１３と、を備える。外輪３１及び内輪３２には、それぞれ外輪３１、内輪３２の厚肉側端面３１ｂ、３２ｂから薄肉側端面３１ｃ、３２ｃに向かい、円すいころ軸受３０の中心軸に対して角度を有し、それぞれ径方向外側と内側に延びる溝３５、３６が、円周方向全周に渡って形成されている。
【００２９】
このように構成された円すいころ軸受３０では、軸の撓みやハウジングの傾きが溝３５、３６により外輪３１及び内輪３２で吸収されるため、外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａに軸の撓みやハウジングの傾きの影響を及ぼすことを抑制できる。これにより、軸線ずれが起こり、外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａと円すいころ１３との接触面積が減少して接触面圧が増加することを防止できる。その結果、早期剥離を防止できる。さらに、溝３５、３６を軸受中心軸に対して角度を有したものとすることにより、外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａとの間の肉厚を確保しつつ、溝３５、３６の深さを深くできるため、全体的な強度を確保しながら軸受剛性を適度に弱めることができる。
【００３０】
また、軸受全体としての剛性は下がるので、円すいころ１３にかかる負荷が減少し、軸受寿命の向上も図ることができるだけでなく、円すいころ１３に余分な負荷をかけることなく調心性を持たせることもできる。さらに、円すいころ１３及び／または外輪軌道面１１ａ、内輪軌道面１２ａのクラウニング加工も不要とすることが可能となり、加工コストを下げることもできる。その上、溝３５、３６を形成した分だけ軸受を軽量化することも可能である。
【００３１】
その他の構成及び作用効果については、前記第１及び第２実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、例えば自動車用オルタネータやベルト式無段変速機のプーリ、或は、マニュアルトランスミッション、オートマチックトランスミッションを構成する歯車等、各種回転機械装置の回転部材を回転自在に支持する為の転がり軸受に適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１０，２０，３０                    円すいころ軸受
１１，２１，３１                    外輪
１１ａ                              外輪軌道面
１１ｂ，３１ｂ                      厚肉側端面
１１ｃ，３１ｃ                      薄肉側端面
１２，２２，３２                    内輪
１２ａ                              内輪軌道面
２２ｂ，３２ｂ                      厚肉側端面
２２ｃ，３２ｃ                      薄肉側端面
１３                                円すいころ
１４                                保持器
１５，２５，３５，３６              溝
１５ａ，１５ａ′，１５a″，２５ａ   底部
１５ｂ                              側面部
【図１】
2011033061.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011033061.tif 000006