(57)【要約】【課題】部品点数や組付工数を増加させることなく潤滑油を冷却することができる円錐ころ軸受と、円錐ころ軸受を用いたデファレンシャル装置を提供する。【解決手段】内輪３１と、外輪４０と、内輪３１と外輪４０との間の環状空間に転動可能に配設された複数の円錐ころ５０と、複数の円錐ころ５０を保持する保持器６０とを備え、環状空間を通して液状の潤滑油が流れる形式の円錐ころ軸受であって、内輪３１と、外輪４０と、円錐ころ５０と、保持器６０との軸受構成部品のうち、軸受回転時に回転する少なくとも１つの回転部品には、軸受回転時に潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧となるように潤滑油を低圧化する気化促進機構７０が設けられている。【選択図】図２
2015001276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、前記内輪の外周面に環状空間を隔てて同一中心線上に配設される外輪と、前記環状空間に転動可能に配設された複数の円錐ころと、前記複数の円錐ころを保持する保持器とを備え、前記環状空間を通して液状の潤滑油が流れる形式の円錐ころ軸受であって、前記内輪と、前記外輪と、前記円錐ころと、前記保持器との軸受構成部品のうち、軸受回転時に回転する回転部品の少なくとも１つには、軸受回転時に前記潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧となるように前記潤滑油を低圧化する気化促進機構が設けられていることを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の円錐ころ軸受であって、
気化促進機構は、円錐ころに形成されたころ気化促進部によって構成されていることを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項３】
請求項２に記載の円錐ころ軸受であって、
ころ気化促進部は、円錐ころ外周面の有効転動領域から外れた部分の非接触領域に形成された軸方向に延びる複数の溝によって形成されていることを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の円錐ころ軸受であって、
潤滑油の温度は、軸受回転時の潤滑油の想定温度範囲内の最低温度以上の温度であることを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項５】
動力伝達装置の内部に回転軸を回転可能に支持するための円錐ころ軸受として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の円錐ころ軸受が用いられていることを特徴とする円錐ころ軸受を用いた動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は円錐ころ軸受と円錐ころ軸受を用いた動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円錐ころ軸受は、負荷容量が大きく、剛性が高い秀逸な転がり軸受であるが、滑り接触による摺動部（例えば、円錐ころの大端面と、内輪の大つば部の案内面との摺動部）が存在し、その摺動部の滑り摩擦によるトルク損失や焼き付き発生等を考慮すると、高速回転の転がり軸受としては使用の制約を受けやすい。
また、円錐ころ軸受を用いた動力伝達装置において、例えば、特許文献１に開示されているように、円錐ころ軸受の潤滑油の流入口側の外輪の端部と、外輪を支持する支持部材との間に放熱性の良好な金属よりなる冷却部材を配設したものがある。
そして、潤滑油が流入口から円錐ころ軸受内に流入する際に、冷却部材を通過することで潤滑油が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９１０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された円錐ころ軸受装置においては、冷却部材によって潤滑油を冷却することができる。しかしながら、冷却部材を放熱性の良好な金属により製作し、その冷却部材を、外輪の端部と、外輪を支持する支持部材との間に組み付けなければならない。このため、部品点数や組付工数が多くなる。
【０００５】
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、部品点数や組付工数を増加させることなく潤滑油を冷却することができる円錐ころ軸受と、円錐ころ軸受を用いた動力伝達装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、内輪と、前記内輪の外周面に環状空間を隔てて同一中心線上に配設される外輪と、前記環状空間に転動可能に配設された複数の円錐ころと、前記複数の円錐ころを保持する保持器とを備え、前記環状空間を通して液状の潤滑油が流れる形式の円錐ころ軸受であって、前記内輪と、前記外輪と、前記円錐ころと、前記保持器との軸受構成部品のうち、軸受回転時に回転する回転部品の少なくとも１つには、軸受回転時に前記潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧となるように前記潤滑油を低圧化する気化促進機構が設けられているものである。
【０００７】
請求項１の発明によると、軸受回転時には、内輪と外輪との間の環状空間を通して液状の潤滑油が流れる。
この際、軸受構成部品のうちの回転部品に設けられた気化促進機構によって、潤滑油の圧力が低下し、潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧となって蒸気キャビテーションが発生する。これによって、液相から気相に変化した潤滑油の気化熱によって、潤滑油が冷却される。
このようにして、部品点数や組付工数を増加させることなく、軸受構成部品のうちの回転部品に設けられた気化促進機構によって、潤滑油を冷却することができる。
この結果、高速回転の転がり軸受として好適な円錐ころ軸受を提供することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の円錐ころ軸受であって、気化促進機構は、円錐ころに形成されたころ気化促進部によって構成されているものである。
【０００９】
請求項３の発明によると、円錐ころに形成されたころ気化促進部によって気化促進機構を容易に構成することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の円錐ころ軸受であって、
ころ気化促進部は、円錐ころ外周面の有効転動領域から外れた部分の非接触領域に形成された軸方向に延びる複数の溝によって形成されているものである。
【００１１】
請求項３の発明によると、円錐ころ外周面の有効転動領域から外れた部分の非接触領域に軸方向に延びる複数の溝を形成してころ気化促進部を構成することで、円錐ころの転がり性能に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の円錐ころ軸受であって、
潤滑油の温度は、軸受回転時の潤滑油の想定温度範囲内の最低温度以上の温度であるものである。
【００１３】
請求項４の発明によると、潤滑油の温度が軸受回転時の潤滑油の想定温度範囲内の最低温度以上の温度であるから、軸受構成部品のうちの回転部品に設けられた気化促進機構によって、潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧になりやすく、潤滑油や回転部品を良好に冷却することができる。
すなわち、軸受回転時の潤滑油の想定温度範囲内の最低温度よりも低い温度である場合には、潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧にならない場合がある。そして、潤滑油の冷却効果が期待できないことが想定される。
【００１４】
請求項５の発明の円錐ころ軸受を用いた動力伝達装置は、動力伝達装置の内部に回転軸を回転可能に支持するための円錐ころ軸受として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の円錐ころ軸受が用いられているものである。
【００１５】
請求項５の発明の円錐ころ軸受を用いた動力伝達装置によると、請求項１〜４のいずれか一項に記載の円錐ころ軸受が用いることで、部品点数や組付工数を増加させることなく潤滑油を冷却することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、軸受構成部品のうちの回転部品の少なくとも１つに設けられた気化促進機構によって、潤滑油を冷却することができるため、高速回転の転がり軸受として好適な円錐ころ軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施例１に係る円錐ころ軸受を示す軸方向断面図である。
【図２】同じく内輪、外輪、円錐ころ及び保持器の関係を拡大して示す軸方向断面図である。
【図３】同じく円錐ころを拡大して示す側面図である。
【図４】同じく円錐ころの非接触領域に形成された気化促進機構としての気化促進機部を構成する溝を拡大して示す断面図である。
【図５】実施例１に係る円錐ころ軸受を用いた動力伝達装置としてのデファレンシャル装置を示す軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。
【実施例１】
【００１９】
この発明の実施例１を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、円錐ころ軸受３０は、内輪３１と、外輪４０と、複数の円錐ころ５０と、保持器６０と、を備える。
図２に示すように、内輪３１は、中心孔を有して筒状に形成され、外周面には、一端部から他端部に向ってしだいに拡径されたテーパ軸状の内輪軌道面３２が形成されている。
また、内輪３１の一端部の外周面（内輪軌道面３２の小径側）には、円錐ころ５０の小端面５１を案内する案内面３４を有する小つば部３３が形成され、他端部の外周面（内輪軌道面３２の大径側）には、円錐ころ５０の大端面５２を案内する案内面３６を有する大つば部３５が形成されている。
【００２０】
図２に示すように、外輪４０は、内輪３１の外周面に環状空間を隔てて同一中心線上に配設されて筒状をなし、その内周面には、一端部から他端部に向ってしだいに拡径されたテーパ孔状の外輪軌道面４１が形成されている。
内輪３１の内輪軌道面３２と、外輪４０の外輪軌道面４１との間の環状空間には、複数の円錐ころ５０が保持器６０によって保持された状態で転動可能に配設されている。
【００２１】
図２に示すように、保持器６０は、軸方向に所定間隔を隔てる小径側環状部６１と、大径側環状部６２と、これら両環状部６１、６２を連結する柱部６３とを有し、両環状部６１、６２と柱部６３によって囲まれた部分に円錐ころ５０を保持するポケット６４が構成されている。
そして、円錐ころ軸受３０は、その内輪３１と外輪４０との間の環状空間を通して液状の潤滑油が流れる形式に構成されている。
また、円錐ころ軸受３０の潤滑油の温度は、軸受回転時の潤滑油の想定温度範囲内の最低温度以上である。例えば、動力伝達装置等の動力伝達装置に用いられる潤滑油の想定温度は、４０℃〜１６０℃である。そして、潤滑油の温度は、４０℃以上である。
また、この実施例１において、軸受回転時の回転数が１０００ｒｐｍ以上になる円錐ころ軸受３０である。
【００２２】
内輪３１と、外輪４０と、円錐ころ５０と、保持器６０との軸受構成部品のうち、軸受回転時に回転する回転部品、例えば、内輪３１、円錐ころ５０、保持器６０のうち少なくとも１つの部品には、軸受回転時に潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧となるように潤滑油を低圧化する気化促進機構７０が設けられている。
この実施例１において、気化促進機構７０は、複数の円錐ころ５０にそれぞれ形成されたころ気化促進部７１によって構成されている。
ころ気化促進部７１は、円錐ころ５０の外周面のうち、有効転動領域５３から外れた部分の小径側非接触領域５４と、大径側非接触領域５５との少なくとも一方の非接触領域に形成された軸方向に延びかつ周方向に所定間隔を隔てる複数の溝７２によって形成されている。
すなわち、図２と図３に示すように、円錐ころ５０の外周面は、その軸方向両端から中央部に向けて円錐台形状と比較して膨らんだクラウニング形状に形成されている。クラウニング形状の円錐ころ５０の外周面のうち、軸方向中央部に内輪軌道面３２及び外輪軌道面４１に接触する有効転動領域５３が設定され、有効転動領域５３の軸方向両側部のうち、小径側に小径側非接触領域５４が設けられ、大径側に大径側非接触領域５５が設けられる。
そして、小径側非接触領域５４と大径側非接触領域５５とのうち、少なくとも一方の非接触領域の外周面、この実施例１では、大径側非接触領域５５の外周面に対し、軸方向に延びかつ周方向に所定間隔を隔てる複数の溝７２が形成されている。
【００２３】
この実施例１に係る円錐ころ軸受は上述したように構成される。
したがって、軸受回転時には、内輪３１と外輪４０との間の環状空間を通して液状の潤滑油が流れる。
この際、軸受構成部品のうちの回転部品としての円錐ころ５０に設けられた気化促進機構７０によって、潤滑油の圧力が低下し、潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧となる。これによって、液相から気相に変化した潤滑油の気化熱によって、潤滑油や円錐ころ５０が冷却される。
【００２４】
すなわち、この実施例１では、気化促進機構７０としてころ気化促進部７１を円錐ころ３０の外周面に形成した複数の溝７２によって構成している。
そして、軸受回転時には、図４に示すように、溝７２の両溝壁面のうち、回転方向（矢印Ｐ方向）前側に位置する溝壁面７２ａの後方（二点鎖線で囲まれた部分）に低圧部９０が発生する。また、潤滑油は、圧力が低くなるほど気相化しやすくなる。このため、低圧部９０において、潤滑油内にキャビテーションが発生し、潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧となる。これによって、液相から気相に変化した潤滑油の気化熱によって、潤滑油が冷却される。
このようにして、部品点数や組付工数を増加させることなく、軸受構成部品のうちの回転部品としての円錐ころ８３に設けられた気化促進機構７０によって、潤滑油を冷却することができる。
この結果、高速回転の転がり軸受として好適な円錐ころ軸受３０を提供することができる。
【００２５】
また、円錐ころ軸受３０の軸受回転時の回転数が１０００ｒｐｍ以上であると、気化促進機構７０によって潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧となりやすく、潤滑油の冷却効果を高めることができる。
【００２６】
また、円錐ころ３０に形成されたころ気化促進部７１としての複数の溝７２によって気化促進機構７０を容易に構成することができる。
また、円錐ころ３０外周面の有効転動領域５３から外れた部分の小径側非接触領域５４と大径側非接触領域５５とのうち、少なくとも一方の非接触領域、この実施例１では、大径側非接触領域５５に対し、ころ気化促進部７１を構成する軸方向に延びる複数の溝７２を形成することで、円錐ころ５０の転がり性能に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
また、大径側非接触領域５５に軸方向に延びる複数の溝７２を形成してころ気化促進部７１を構成することで、内輪３１の大つば部３５の案内面３６と、円錐ころ５０の大端面５２との相互間で発生する摩擦熱を冷却することができ、焼き付きの抑制に効果が大きい。
【００２７】
また、円錐ころ軸受３０の潤滑油の温度は、軸受回転時の潤滑油の想定温度範囲内の最低温度以上である。このため、ころ気化促進部７１によって、潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧になりやすく、潤滑油や円錐ころ３０を良好に冷却することができる。
すなわち、軸受回転時の潤滑油の想定温度範囲内の最低温度よりも低い温度である場合には、潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧にならない場合がある。そして、潤滑油の冷却効果が期待できないことが想定されるが、このような不具合の発生を抑制することができる。
【００２８】
次に、前記実施例１で述べた円錐ころ軸受３０を用いた動力伝達装置としてのデファレンシャル装置１０について図にしたがって説明する。
図に示すように、デファレンシャル装置１０のデファレンシャルキャリア１１の内部には、軸方向に所定間隔を隔てる軸受ハウジング１２、１３がそれぞれ形成されている。
両軸受ハウジング１２、１３には、ピニオン軸２１（この発明の回転軸に相当する）の前後部を回転可能に支持するための前後の両円錐ころ軸受３０、８０がそれぞれ組み付けられている。
これら両円錐ころ軸受３０、８０のうち、少なくとも一方の円錐ころ軸受３０は、前記実施例１で述べた円錐ころ軸受が用いられている。
【００２９】
また、ピニオン軸２１の両端部のうち、一方の端部は、デファレンシャルキャリア１１から突出され、当該一端部には、プロペラシャフト（図示しない）に連結されるコンパニオンフランジ２３が組み付けられている。ピニオン軸２１の他方の端部には、デファレンシャルキャリア１１内のデファレンシャルケース（図示しない）に組み付けられたリングギヤ２０に噛み合うピニオン２２がトルク伝達可能に設けられている。これらリングギヤ２０とピニオン２２によって終減速機構が構成されている。
また、両円錐ころ軸受３０、８０の内輪３１、８１の間にはスペーサ部材２６が介在されている。
また、デファレンシャルキャリア１１内の下部には、潤滑油が所定の油面レベルまで充填されて封入されている。
なお、周知のように、デファレンシャルケース（図示しない）内には、差動歯車機構が内蔵されている。
【００３０】
図５に示すように、デファレンシャルキャリア１１内の軸受ハウジング１２上部には、リングギヤ２０の回転によってかき上げられた潤滑油が流入される潤滑流路が形成され、両軸受ハウジング１２、１３間の上部には、潤滑流路を流れる潤滑油を両円錐ころ軸受３０、８０に供給するための供給口が形成されている。
【００３１】
前記実施例１で述べた円錐ころ軸受３０を用いた動力伝達装置としてのデファレンシャル装置１０は、上述したように構成される。
したがって、車両走行時等において、デファレンシャルキャリア１１の下部に溜められた潤滑油は、リングギヤ２０の回転に伴って攪拌され、一部の潤滑油は潤滑流路に流入して供給口に向けて流れる。そして、潤滑油は供給口から前後の両円錐ころ軸受３０、８０の環状空間の小径側に供給される。
両円錐ころ軸受３０、８０の内輪３１、８１は、リングギヤ２０からのトルク伝達を受けて回転するピニオン軸２１と一体に回転する。これによって、円錐ころ５０が転動すると共に、保持器６０が回転する。
また、前後の両円錐ころ軸受３０、８０の環状空間の小径側に供給された潤滑油は、円錐ころ５０の転動に基づくポンプ作用によって、環状空間の大径側に向けてながれて排出される。
【００３２】
前後の両円錐ころ軸受３０、８０のうち、少なくとも一方の円錐ころ軸受３０は、前記実施例１で述べた円錐ころ軸受が用いられている。このため、円錐ころ軸受３０に設けられた気化促進機構７０によって、潤滑油を冷却することができ、潤滑油を冷却するための専用の冷却部材を製作して組み付ける手間を省くことができる。
【００３３】
なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
例えば、前記実施例１においては、気化促進機構７０が円錐ころ５０に設けられる場合を例示したが、内輪３１と、外輪４０と、円錐ころ５０と、保持器６０との軸受構成部品のうち、軸受回転時に回転する回転部品であればよく、例えば、内輪３１や保持器６０に気化促進機構７０を設けることも可能である。
また、動力伝達装置としては、デファレンシャル装置以外であってもよく、例えば、トランスアクスル装置等であってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  デファレンシャル装置（動力伝達装置）
１１  デファレンシャルキャリア
１２、１３  軸受ハウジング
２１  ピニオン軸（回転軸）
３０  円錐ころ軸受
３１  内輪
４０  外輪
５０  円錐ころ
５３  有効転動領域
５４  小径側非接触領域
５５  大径側非接触領域
７０  気化促進機構
７１  ころ気化促進部
７２  溝
【図１】
2015001276.tif 000003
【図２】
2015001276.tif 000004
【図３】
2015001276.tif 000005
【図４】
2015001276.tif 000006
【図５】
2015001276.tif 000007