(57)【要約】【課題】専用の気泡発生装置を配置することなく、潤滑油中に気泡を発生させて潤滑油の粘性抵抗を軽減させることができる転がり軸受と、転がり軸受を用いた動力伝達装置を提供する。【解決手段】内輪３１と、内輪３１の外周面に環状空間を隔てて同心に配設される外輪４０と、環状空間に転動可能に配設された複数の転動体５０と、複数の転動体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。保持器６０には、軸受回転時に潤滑油中に気泡を発生させる保持器気泡発生機構７０が設けられている。【選択図】図３
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【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心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転動体と、前記複数の転動体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転がり軸受であって、
前記保持器には、軸受回転時に前記潤滑油中に気泡を発生させる保持器気泡発生機構が設けられていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり軸受であって、
前記保持器気泡発生機構は、前記保持器の軸方向端面に形成された多数の凹部によって構成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の転がり軸受であって、
前記転動体は、円錐ころであり、
前記保持器の小径側環状部には、径方向内方へ延びるフランジ部が形成され、
前記保持器気泡発生機構は、前記フランジ部の軸方向端面に形成された多数の凹部によって構成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項４】
請求項２又は３のいずれか一項に記載の転がり軸受であって、
前記保持器気泡発生機構を構成する多数の凹部は、軸受回転時に前記凹部中の潤滑油の圧力を溶解限界圧以下まで低圧化することを特徴とする転がり軸受。
【請求項５】
請求項２又は３のいずれか一項に記載の転がり軸受であって、
前記保持器気泡発生機構を構成する多数の凹部は、軸受回転時に前記凹部中の潤滑油の圧力を液相から気相に変化させ飽和蒸気圧以下となるように低圧化することを特徴とする転がり軸受。
【請求項６】
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転がり軸受として、請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり軸受が用いられていることを特徴とする転がり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】
この発明は転がり軸受と転がり軸受を用いた動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受においては、潤滑油の粘性抵抗を軽減してトルク低減を図るために、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
これにおいては、転がり軸受の外部に気泡発生装置（マイクロバブル発生装置）を配置し、この気泡発生装置によって発生される気泡を潤滑油に混入させて転がり軸受内に供給し、これによって、潤滑油の粘性抵抗を軽減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されたものにおいては、転がり軸受の外部に対し、潤滑油中に気泡を混合させる供給するための専用の気泡発生装置を配置しなければならず、コストが増大するばかりでなく、気泡発生装置を配置するスペースを確保しなければならない。
【０００５】
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、専用の気泡発生装置を配置することなく、潤滑油中に気泡を発生させて潤滑油の粘性抵抗を軽減させることができる転がり軸受と、転がり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心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転動体と、前記複数の転動体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転がり軸受であって、前記保持器には、軸受回転時に前記潤滑油中に気泡を発生させる保持器気泡発生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、保持器に設けられた保持器気泡発生機構によって、潤滑油中に気泡を発生させ、これによって潤滑油の粘性抵抗を軽減することができる。
このようにして、保持器に保持器気泡発生機構を設けるという、極めて簡単な構造によって、潤滑油の粘性抵抗を軽減することができるため、従来と異なり、専用の気泡発生装置を配置するスペースを確保して設置する必要性を解消することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の転がり軸受であって、前記保持器気泡発生機構は、前記保持器の軸方向端面に形成された多数の凹部によって構成されているものである。
【０００９】
請求項２の発明によると、保持器に多数の凹部を形成することによって保持器気泡発生機構を容易に構成することができる。
この場合、保持器の回転に伴って、保持器の多数の凹部に取り込まれた空気などの気泡を潤滑油中に巻き込むことで潤滑油中に気泡を発生させることができる。これによって、潤滑油の粘性抵抗が軽減される。
また、多数の凹部によって、回転側軌道輪の表面積が増大されるため、この分だけ放熱性を高めることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の転がり軸受であって、前記転動体は、円錐ころであり、前記保持器の小径側環状部には、径方向内方へ延びるフランジ部が形成され、前記保持器気泡発生機構は、前記フランジ部の軸方向端面に形成された多数の凹部によって構成されているものである。
【００１１】
請求項３の発明によると、ころが円錐ころである場合（すなわち、円錐ころ軸受である場合）、軸受回転時のポンプ作用により、潤滑油が小径側から大径側に向けて大量に流れることが想定され、これによって潤滑油の攪拌抵抗によるトルクが大きくなりやすい。しかしながら、保持器のフランジ部の軸方向端面に形成された多数の凹部に取り込まれた空気などの気泡を潤滑油中に巻き込むことで潤滑油中に気泡を発生させることができるため、潤滑油の粘性抵抗を軽減して、低トルク化を図ることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２又は３のいずれか一項に記載の転がり軸受であって、前記保持器気泡発生機構を構成する多数の凹部は、軸受回転時に前記凹部中の潤滑油の圧力を溶解限界圧以下まで低圧化するものである。
【００１３】
請求項４の発明によると、保持器の回転に伴って、保持器の多数の凹部中の潤滑油の圧力が溶解限界以下まで低圧化すると、潤滑油中に溶け込んでいた空気などの気体が、潤滑油中から出てきて気泡を発生させることができる。これによっても潤滑油の粘性抵抗を軽減することができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項２又は３のいずれか一項に記載の転がり軸受であって、前記保持器気泡発生機構を構成する多数の凹部は、軸受回転時に前記凹部中の潤滑油の圧力を液相から気相に変化させ飽和蒸気圧以下となるように低圧化するものである。
【００１５】
請求項５の発明によると、保持器の多数の凹部中の潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧以下となると、潤滑油の一部が液相から気相に変化して潤滑油中に気泡を発生させることがことができる。これによって、潤滑油の粘性抵抗を軽減することができる。
また、液相から気相に変化した潤滑油の気化熱によって、潤滑油を冷却することも期待できる。
【００１６】
請求項６の発明の転がり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転がり軸受として、請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり軸受が用いられているものである。
【００１７】
請求項６の発明の転がり軸受を用いた動力伝達装置によると、請求項１又は２に記載の転がり軸受が用いることで、潤滑油の粘性抵抗を軽減して低トルク化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、保持器に設けられた保持器気泡発生機構によって、潤滑油の粘性抵抗を軽減して低トルク化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施例１に係る転がり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】同じく保持器を示す斜視図である。
【図４】同じく保持器の軸方向の小径側端面に形成された保持器気泡発生機構を構成する多数の凹部を示す説明図である。
【図５】同じく保持器の軸方向の大径側端面に形成された保持器気泡発生機構を構成する多数の凹部を示す説明図である。
【図６】同じく気化器気泡発生機構を構成する多数の凹部の回転方向前側に位置する内壁面の後方に低圧部が発生した状態を示す説明図である。
【図７】この発明の実施例１に係る転がり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】
【００２０】
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】
【００２１】
この発明の実施例１を図１〜図５にしたがって説明する。
図１と図２に示すように、転がり軸受としての円錐ころ軸受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。
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。
【００２２】
外輪４０は、内輪３１の外周面に環状空間を隔てて同心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。
【００２３】
保持器６０は、金属材又は樹脂材によって形成され、図２と図３に示すように、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。
また、この実施例１において、保持器６０の小径側環状部６１の軸方向端縁には、内輪３１の小つば部３３の外周面に接近する位置まで径方向内方へ曲げられたフランジ部６１ａが形成されている。
そして、円錐ころ軸受３０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形式に構成されている。
【００２４】
保持器６０には、軸受回転時に潤滑油中に気泡を発生させる保持器気泡発生機構７０が設けられている。また、保持器気泡発生機構７０は、保持器６０の軸方向端面に形成された多数の凹部７２によって構成されている。
この実施例１において、図３〜図５に示すように、保持器６０の軸方向両端面、すなわち、保持器６０の小径側環状部６１のフランジ部６１ａを含む軸方向端面と、大径側環状部６２の軸方向端面とのそれぞれに、保持器気泡発生機構７０を構成する多数の凹部７２が形成されている。
また、凹部７２の大きさは、例えば、直径寸法が１０μｍ前後で、深さ寸法が５μｍ前後の大きさに形成されている。
【００２５】
また、保持器６０が金属製である場合には、多数の凹部７２は、エッチング加工、ショットブラスト加工によって形成されている。
また、保持器６０が樹脂製である場合には、保持器６０を形成する成形型の型面に、多数の凹部７２を形成するための凸部が形成され、成形型内に樹脂材料が射出されて保持器６０が形成されると同時に、保持器６０の軸方向両端面に多数の凹部７２をそれぞれ形成することもできる。
【００２６】
また、保持器気泡発生機構７０を構成する多数の凹部７２は、軸受回転時に凹部７２中の潤滑油の圧力を溶解限界圧以下まで低圧化するように設定することが望ましい。なお、溶解限界圧は、常圧下で潤滑油中に溶け込んだ空気などの気体が、潤滑油の圧力により潤滑油中に溶け込んだ状態を維持できなくなり気泡化される圧力のことをいう。
また、保持器気泡発生機構７０を構成する多数の凹部７２は、軸受回転時に凹部７２中の潤滑油の圧力を液相から気相に変化させ飽和蒸気圧以下となるように低圧化するように設定することが望ましい。
【００２７】
この実施例１に係る転がり軸受としての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、保持器６０に設けられた保持器気泡発生機構７０によって、潤滑油中に気泡が発生し、これによって潤滑油の粘性抵抗が軽減される。
このようにして、保持器６０に保持器気泡発生機構７０を設けるという、極めて簡単な構造によって、潤滑油の粘性抵抗を軽減することができるため、従来と異なり、専用の気泡発生装置を配置するスペースを確保して設置する必要性を解消することができる。
【００２８】
この実施例１において、保持器６０の軸方向両端面に対し、それぞれ多数の凹部７２が形成されている。
そして、保持器６０の回転に伴って、保持器６０の軸方向両端面にそれぞれ形成された多数の凹部７２に取り込まれた空気などの気泡を潤滑油中に巻き込むことで潤滑油中に気泡を発生させることができる。これによって、潤滑油の粘性抵抗が軽減される。
また、保持器６０の軸方向両端面にそれぞれ形成された多数の凹部７２によって、保持器６０の表面積が増大されるため、この分だけ放熱性を高めることができる。
【００２９】
また、軸受回転時には、図６に示すように、保持器気泡発生機構７０を構成する多数の凹部７２の内壁面のうち、回転方向（図６の矢印Ｐ方向）の前側に位置する内壁面の後方に対し低圧部９０が発生する。
この実施例１において、多数の凹部７２中の潤滑油の圧力を、低圧部９０において、溶解限界以下まで低圧化するように設定される。
そして、内輪３１の回転に伴って、多数の凹部７２中の潤滑油の圧力が溶解限界以下まで低圧化すると、潤滑油中に溶け込んでいた空気などの気体が、潤滑油中から出てきて気泡を発生させることができる。これによっても潤滑油の粘性抵抗を軽減することができる。
【００３０】
また、この実施例１において、軸受回転時の多数の凹部７２中の低圧部９０において、潤滑油の圧力を液相から気相に変化する飽和蒸気圧以下となるように設定される。
これによって、多数の凹部７２中の低圧部９０で潤滑油の圧力が液相から気相に変化する飽和蒸気圧以下となる。そして、潤滑油の一部が液相から気相に変化して潤滑油中に気泡を発生させることがことができる。これによって、潤滑油の粘性抵抗を軽減することができる。
また、液相から気相に変化した潤滑油の気化熱によって、潤滑油を冷却することも期待できる。
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。
【００３１】
次に、前記実施例１で述べた転がり軸受としての円錐ころ軸受３０を用いた動力伝達装置、例えば、デファレンシャル装置１０について図７にしたがって説明する。
図７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。
【００３２】
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。
【００３３】
図７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１４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１５が形成されている。
【００３４】
前記実施例１で述べた円錐ころ軸受３０を用いた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１４に流入して供給口１５に向けて流れる。そして、潤滑油は供給口１５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流れて排出される。
【００３５】
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の保持器６０の軸方向両端面にそれぞれ形成された多数の凹部７２に取り込まれた気泡が潤滑油内に混入される。これによって、潤滑油の粘性抵抗が軽減されるため、低トルク化を良好に図ることができる。
【００３６】
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、保持器６０の小径側環状部６１のフランジ部６１ａを含む軸方向端面と、大径側環状部６２の軸方向端面とのそれぞれに、保持器気泡発生機構７０を構成する多数の凹部７２が形成される場合を例示したが、保持器６０の小径側環状部６１のフランジ部６１ａを含む軸方向端面と、大径側環状部６２の軸方向端面との一方に、保持器気泡発生機構７０を構成する多数の凹部７２が形成される場合においてもこの発明を実施可能である。
また、保持器６０の軸方向両端面以外の部分、例えば、小径側環状部６１と、大径側環状部６２と、柱部６３との保持器構成部分のうち、少なくとの一つの保持器構成部分の外径側面及び／又は内径側面に保持器気泡発生機構を構成する多数の凹部を形成してもこの発明を実施可能である。
また、前記実施例１においては、転がり軸受が円錐ころ軸受３０である場合を例示したが、円筒ころ軸受であってもよく、玉軸受であってもよい。
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】
【００３７】
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  転がり軸受
３１  内輪
３３  小つば部
３５  大つば部
４０  外輪
５０  円錐ころ
６０  保持器
７０  保持器気泡発生機構
７２  多数の凹部
【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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【図６】
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【図７】
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