(57)【要約】      （修正有）【課題】円すいころ軸受におけるころ小端面に対向する保持器リム部（小径環状部）の摩耗を軽減し、軸受の長寿命化、メンテナンスインターバル延伸、また、この軸受を使用した装置・設備のメンテナンスコスト削減を図る。【解決手段】内外輪２０、１０に円すいころ３０を介在し、そのころを保持器５０のポケット部５４を介して周方向に均等間隔に備える円すいころ軸受１である。ころの小端面３２とポケット部リム部５２内面の一方に、他方に向かって突出する凸部３２ａを設ける。軸受が回転すると、保持器リム部は凸部でもってころの中心軸（軸心）上で接触する。金属製の保持器にあっては、ころとの接触面にＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）コーティング又はＰＥＥＫコーティングする。小端面の表面粗さは、Ｒａ：０．１５以下とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外方の軌道面を有する外輪と、内方の軌道面を有する内輪と、前記外方の軌道面及び前記内方の軌道面間に介在する円すいころと、前記ころを収めるポケット部を周方向に均等間隔で有する保持器と、を備え、
前記ころの小端面とその小端面に対向する前記ポケット部の小径環状体内面のどちらか一方に、他方に向かって突出する凸部を設け、この凸部が前記ころの小端面とポケット部の小径環状体内面の他方に前記ころの中心軸上で接触するようにした円すいころ軸受。
【請求項２】
前記凸部を、ころの小端面に設けた請求項１に記載の円すいころ軸受。
【請求項３】
前記凸部の表面を球面形状とした請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
【請求項４】
前記保持器が金属から成って、その保持器の前記ころとの接触面にＤＬＣコーティング又は樹脂コーティングした請求項１乃至３の何れか１つに記載の円すいころ軸受。
【請求項５】
遊星減速機に備わる遊星回転体とキャリヤとの間に配置される請求項１乃至４の何れか１つに記載の円すいころ軸受。
【請求項６】
鉄道車両駆動装置用として使用される請求項１乃至４の何れか１つに記載の円すいころ軸受。
【請求項７】
鉄道車両車軸用として使用される請求項１乃至４の何れか１つに記載の円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダンプトラックの終減速装置や鉄道車両駆動装置等に使用される円すいころ軸受に関し、特に、そのころと保持器の接触摩耗を軽減することに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ダンプトラック等では、ホイールリムの内側に終減速装置が配置されている。この終減速装置は、大きな減速比を得るため、一般に、遊星減速機を複数段に組み合わせた構造であり、最終段の遊星減速機からの出力をホイールリムに伝達するようになっている。その遊星減速機に備わる遊星回転体は、リングギア及びサンギア間で自転しながら公転する遊星歯車又は遊星ローラからなり、転がり軸受を介してキャリヤの軸に支持されている。その転がり軸受として、荷重負荷能力に優れた円すいころ軸受が採用されている。
【０００３】
その遊星減速機の一例として図７、図８に示すものがある。この遊星減速機は、入力軸１０１に取り付けた太陽歯車１０２と、ハウジング１０３に固定された内歯車１０４との間に両歯車１０２、１０４に噛み合う遊星歯車としての遊星回転体１０５が複数個配置され、出力軸１０６に連結されたキャリヤ１０７に対して各遊星回転体１０５が回転自在に支持され、太陽歯車１０２と内歯車１０４との間で自転しながら公転する遊星回転体１０５の公転運動が、キャリヤ１０７を介して出力軸１０６に出力される。
【０００４】
この遊星減速機は、例えば、超大型ダンプトラックのホイールリムの内側に設けられた終減速装置の第１段目の減速を行う。その超大型ダンプトラックは、例えば、鉱山用であって積載量３００ｔ以上のものであり、ころ軸受１の使用環境として、太陽歯車１０２周りに公転するころ軸受１の公転直径は５００ｍｍ程度、その公転速度は５００ｒｐｍ程度、このときの軸受回転速度は１３００ｒｐｍ程度、最大の遠心加速度は７５Ｇ程度である（特許文献１段落００１６〜同００１８、図５、図６）。
【０００５】
この遊星減速機においては、遊星回転体１０５とキャリヤ１０７との間に一対の円すいころ軸受１が配置されている。
このような遊星減速機等に使用される円すいころ軸受１は、図５、図６に示すように、外方の軌道面１１を有する外輪１０と、内方の軌道面２１を有する内輪２０と、前記外方の軌道面１１及び前記内方の軌道面２１間に介在する円すいころ３０と、前記ころ３０を収めるポケット部５４を周方向に均等間隔で有する保持器５０と、を備えた構成が一般的である。
その保持器５０は、例えば、同軸に設けられた一対の環状部（リム部）５１、５２と、これら対の環状部５１、５２間を周方向に区切る柱部５３と、ころ３０を収めるポケット部５４とからなる。
この構成の円すいころ軸受１は、内輪２０、ころ３０及び保持器５０と外輪１０との分離形であるために、内輪２０と外輪１０とを別々に取り付けることができる。また、この円すいころ軸受１の保持器５０を径方向に案内する方式にはころ３０によって保持器５０を案内する転動体案内方式が採用されている。
【０００６】
また、円すいころ軸受１は、図５、図６に示すように、内輪２０、外輪３０のそれぞれの軌道面１１、２１及びころ３０の円すい頂点が軸受中心ｃ１上の一点に集まるように、設計された軸受であり、転動体であるころ３０は内輪２０の大つば２２によって案内される。このため、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重とを受けることができ、ラジアル荷重が作用すると、軸受内部にアキシアル分力が生じるので、一般的には、アンギュラ玉軸受と同様に、図７記載のように、通常、２個（一対）の軸受１、１を対向させて使用したり、複列軸受としたりして使用する。この場合、内輪２０同士又は外輪１０同士の間隔をアキシアル方向に調整することによって、適切な内部すきまを設定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−５３４４８号公報
【特許文献２】実開昭５０−１２６８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような円すいころ軸受１においては、保持器５０に対しころ３０が低摩擦で回転することが重要であり、保持器ポケット部５４の柱部５３や環状部５１、５２との低摩擦を図るように種々の工夫がなされている。例えば、ころ３０とポケット部５４及び外輪１０との隙間を所要に設定して保持器ポケット部５４の柱部５３の異常摩耗を防止するようにしている（特許文献１要約等参照）。
【０００９】
また、この円すいころ軸受１が、図５に示す、左右に揺れる振動条件下で使用される場合や、図６に示す、縦軸状態で使用される場合、ころ３０から保持器ポケット部５４のリム部（環状体のポケット部をなす部分）５２に振動圧（図５の矢印）や重力（図６の矢印）が作用する。このとき、円すいころ３０の円すい台状外周面の特性から、ころ３０は大端面３１側に力が加わり易いため、その大端面３１は円弧状としたり、樹脂コーティングしたりして滑性を高める処理がなされている。
一方、ころ３０の小端面３２には、前記滑性を高める（低摩擦）処理をしていないのが一般的であるが、その小端面３２の滑性（低摩擦）処理の一例として、前記ころ３０の小端面３２に対向する保持器５０のリム面を円弧状に突出させたものがある（特許文献２第２図参照）。
【００１０】
このような円弧状凸部を有する円すいころ軸受１が、上記振動や重力を受けて回転すると、ころ小端面３２と保持器リム部５２との間も接触して摩擦が生じる。このとき、ころ小端面３２は、外周に向かうほど（径方向外側に向かう程）、周速が高く、保持器リム部５２の摩耗が激しい。
従来、図５、図６、図４（ｃ）に示すように、保持器５０の小径側環状部５２は、ころ３０の小端面３２に対しその軸心ｃ２より外側に位置しているため、周速の高い箇所での滑り接触であることから、保持器環状部（リム部）５２の摩耗が発生し易くなっている。上記円弧状凸部を設けた軸受にあっても、同様に、その凸部のころ小端面３２との接点が、ころ３０の軸心ｃ２から離れて外側にあるため（特許文献２第１図参照）、同様な摩耗が発生し易くなっている。
【００１１】
この発明は、以上の状況に鑑み、円すいころ軸受１におけるころ小端面３２に対向する保持器環状部５２の摩耗を軽減（抑制）することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を達成するために、この発明は、ころの小端面とその小端面に対向する保持器ポケット部の小径環状体（リム部）内面のどちらか一方に、他方に向かって突出する凸部を設け、この凸部をころの小端面とポケット部の小径環状体内面の他方にころ（小端面）の中心軸（軸心）上で接触するようにしたのである。
このようにすれば、少なくとも、ころの軸心上で保持器のリム部は接触し、その接触部において、ころは保持器に対して回転する。その軸心は周速が極めて小さいため、摩耗も極めて少ないものとなる。
【００１３】
具体的には、外方の軌道面を有する外輪と、内方の軌道面を有する内輪と、前記外方の軌道面及び前記内方の軌道面間に介在する円すいころと、前記ころを収めるポケット部を周方向に均等間隔で有する保持器と、を備え、前記ころの小端面とその小端面に対向する前記ポケット部の小径環状体内面の一方に、他方に向かって突出する凸部を設け、この凸部をころの小端面とポケット部の小径環状体内面の他方に小端面（ころ）の中心軸（軸心）上で接触するようにした構成を採用したのである。
【００１４】
この構成において、前記凸部は、ころの小端面やそれに対向する保持器環状体内面のどちらか一方に形成すれば良く、両面に形成することもできる。両者に設けた場合、両面の凸部がその頂面で接触することとなる。
また、凸部の形状は、ころ軸心で接触し得るものであれば、円すい台形、角すい台形、球形等と任意であるが、点接触となる球形が好ましい。
前記保持器は、従来と同様に、金属や樹脂等から製作できるが、金属製の保持器にあっては、ころとの接触面にＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）コーティング又は樹脂コーティングすることが好ましい。コーティング樹脂としてはフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）やポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等を採用し得る。等を採用し得る。
さらに、この凸部やその接触する小端面又はポケット部の小径環状体（リム部）内面の表面粗さは、Ｒａ：０．１５以下が好ましい。このＲａ：０．１５以下が経験則上から好ましいからである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は、上記構成の採用により、ころ小端面に対向する保持器リム部の摩耗を低減（抑制）したので、軸受の長寿命化、メンテナンスインターバル延伸ができ、この軸受を使用した装置・設備のメンテナンスコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る円すいころ軸受の一実施形態を示し、（ａ）は切断一部正面図、（ｂ）は同平面図
【図２】同他の実施形態を示し、（ａ）は切断一部正面図、（ｂ）は同平面図
【図３】さらに、同他の実施形態を示し、（ａ）は切断一部正面図、（ｂ）は同平面図
【図４】円すいころと保持器の作用説明図であり、（ａ）は一実施形態、（ｂ）は他の実施形態、（ｃ）は従来例
【図５】円すいころ軸受の中心軸を横軸とした場合の切断正面図
【図６】同縦軸とした場合の切断正面図
【図７】遊星減速機の断面図
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明に係る円すいころ軸受の実施形態に係るころ軸受を添付図面に基づいて説明する。
この実施形態の円すいころ軸受１は、例えば、図７、図８に示した遊星減速機等の公転する部位に使用されるものであり、遊星減速機にあっては、備わる遊星回転体１０５とキャリヤ１０７との間に一対で配置される。各円すいころ軸受１の外輪は、遊星回転体１０５に取り付けられ、遊星回転体１０５と一体に回転する。各円すいころ軸受１の内輪は、キャリヤ１０７に設けられた支持軸１０８に取り付けられ、外輪に対して静止する。
【００１８】
この遊星減速機は、上記と同様に、例えば、超大型ダンプトラックのホイールリムの内側に設けられた終減速装置の第１段目の減速を行う。その超大型ダンプトラックは、例えば、鉱山用であって積載量３００ｔ以上のものであり、ころ軸受１の使用環境として、太陽歯車１０２周りに公転するころ軸受１の公転直径は５００ｍｍ程度、その公転速度は５００ｒｐｍ程度、このときの軸受回転速度は１３００ｒｐｍ程度、最大の遠心加速度は７５Ｇ程度である。
【００１９】
図１に示すように、円すいころ軸受１は、外輪１０と、内輪２０と、複数の円すいころ３０と、ころ３０を周方向に等配する保持器５０とを備える。これら両軌道輪（内外輪）１０、２０の中心軸及び保持器５０の中心軸ｃ１は、設計上、一致している（図５、図６参照）。以下、その中心軸ｃ１に沿った方向のことを単に「軸方向」といい、その中心軸ｃ１に直角な方向のことを単に「径方向」といい、その中心軸ｃ１周りの円周方向のことを単に「周方向」という。
【００２０】
外輪１０は、外方の軌道面１１と、内径大径側の側面１４と、内径小径側の側面１３とを有する。外方の軌道面１１は、円すい面状に形成されている。
内輪２０は、内方の軌道面２１と、大つば２２と、小つば２３とを有する。大つば２２は、ころ３０の大端面３１を案内する。小つば２３は、ころ３０の小端面３２に対向してころ３０の内輪２０からの脱落を防ぐ。
【００２１】
ころ３０は、外方の軌道面１１及び内方の軌道面２１を転がりながら両軌道面１１、２１間に介在する。また、ころ３０は大端面３１側に力が加わり易いため、その大端面３１の周縁及び端面は円弧状としたり、樹脂コーティングしたりして滑性を高める処理がなされている。
さらに、ころ３０は、その小端面３２が表面椀状球面となって球状凸部が形成され、その凸部３２が保持器５０の環状部５２に少なくともころ３０の軸心ｃ２上で接するようになっている（図４（ａ）参照）。
【００２２】
保持器５０は、鋼板等の金属板からなって、同軸に設けられた一対の環状部５１、５２と、これら対の環状部５１、５２間を周方向に区切る柱部５３と、ころ３０を収めるポケット部５４とを有する。保持器５０の一対の環状部５１、５２は、円すいころ用のかご形保持器にするため、互いに異なる大きさの外径をもつ。柱部５３は、周方向に均等間隔で設けられている。
【００２３】
ポケット部５４は、ころ３０を収容するための空間を規定する保持器表面部からなる。ポケット部５４は、周方向に隣接する柱部５３、５３の対向面と、これら隣接する柱部５３、５３間に亘る対の環状部（リム部）５１、５２の対向面部分とで構成されたかご形になっている。ポケット部５４は、ころ３０と同数だけ周方向に均等間隔で設けられている。
【００２４】
この円すいころ軸受１は、単列円すいころ軸受になっている。内輪２０、複数のころ３０及び保持器５０によって内輪アセンブリが構成される。この内輪アセンブリに外輪１０を嵌め込んで軸受１が構成される。
【００２５】
他の実施形態を図２に示し、この実施形態は、前記凸部３２を円すい台状としたものである。円すい台３２の頂面３２ａはできるだけ小さい円径が好ましく、円すい台外周面の傾斜度は任意である。
さらに、他の実施形態を図３に示し、この実施形態は、保持器５０のリム部５２に表面椀状球面の球状凸部５５を形成したものである。凸部５５は球状に代えて前記円すい台状とし得る。その円すい台状は角すい台状とし得る。
【００２６】
このように、凸部３２、５５でもって、保持器５０の環状部（リム部）５２と円すいころ３０の小端面３２がその中心軸（軸心）ｃ２上で接してころ３０が回転すると、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、少なくとも、ころ３０の軸心ｃ２上で保持器５０の小径環状部５２はころ３０に接触し、その接触部（点模様部分）において、ころ３０は保持器５０に対して回転する。その軸心ｃ２は周速が極めて小さいため、接触部の摩耗も極めて少ないものとなる。
これに対し、従来の図５、図６で示す保持器にあっては、同図（ｃ）に示すように、保持器５０の小径側環状部５２は、ころ３０の小端面３２に対しその軸心ｃ２より外側に位置しているため、周速の高い箇所での滑り接触であり、さらに、ころ小端面３２の幅方向全長に亘って接触面（点模様部分）が生じているため、保持器環状部５２の摩耗が発生し易くなっている。
【００２７】
保持器５０は、低摩擦、低摩耗、耐焼付きのようなトライボロジ特性の優れた材料を使用することが好ましく、この実施形態のように、鋼板等の金属板から打ち抜きしたり、もみ抜きしたりして形成するが、樹脂製とすることができる。樹脂製の保持器５０とすると、鋼板等の金属製の保持器に比して、成型表面の摩擦係数が比較的小さくなり、保持器５０の摩耗防止に対して有利であり、また、保持器５０の剛性が比較的柔らかくなり、柱部５３が摩耗した場合でもころ３０への攻撃性が小さく、軸受損傷に対して有利となる。
【００２８】
その樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）といったものを採用することができる。また、樹脂にガラス繊維（ＧＦ）を混ぜたガラス繊維強化樹脂としてもよく、例えば、ＰＡ４６＋ＧＦ、ＰＡ６６＋ＧＦといったものを採用することができる。
【００２９】
金属製保持器の場合、全面にＤＬＣ又はＰＥＥＫ等をコーティングするのが好ましいが、少なくとも、ころ３０との環状部５２の接触面にはそれらのコーティングを行う。
一方、この小端面３２の表面粗さは、Ｒａ：０．１５以下となるように処理する。このとき、ころ３０の外周面及び大端面３１も同様に、その表面粗さをＲａ：０．１５以下となるように処理する。
【００３０】
この円すいころ軸受１は、上述のようなものであり、図７、図８に示す遊星回転体１０５のように、公転する部位に使用され、基本的に、保持器５０は、外方及び内方の軌道面１１、２１を転がるころ３０のみによって案内される。すなわち、保持器５０は転動体（ころ）案内型である。
【００３１】
また、この円すいころ軸受１は、転動体が円すいころ３０からなるので、円すいころ軸受１に特有のポンプ作用により、保持器５０の内径小径（小径環状部５２）側から流入した潤滑油が大径環状部５１の方へ送られて案内ポケット部５４等の潤滑を促進することができる。
【００３２】
前記実施形態は、遊星減速機等を組み込むダンプトラックの終減速装置の小型軸受の場合であったが、鉄道車両駆動装置用やその車軸用として使用される大型の円すいころ軸受であっても、この発明を採用できることは勿論である。
このように、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】
【００３３】
１  円すいころ軸受
１０  外輪
１１  外輪の軌道面
２０  内輪
２１  内輪の軌道面
３０  ころ
３１  ころの大端面
３２  ころの小端面（凸部）
３２ａ  凸部頂面
５０  保持器
５１、５２  環状部（リム部）
５３  柱部
５４  ポケット部
５５  凸部
【図１】
2019168040.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019168040.tif 000009
【図８】
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