(57)【要約】【課題】 円すいころ軸受内部の潤滑油量を大幅に減らしても、大鍔部の焼付きが発生しにくいものとして、低トルク化と耐焼付き性を両立させた円すいころ軸受装置を提供する。【解決手段】  円すいころ軸受装置1は、ハウジングに取り付けられる外輪2と、回転軸10に取り付けられる内輪3と、両輪2,3の間に配置された複数の円すいころ4と、円すいころ4を保持する保持器4と、回転軸10に取り付けられて内輪3の熱を回転軸10に逃がす円筒状放熱部材6とを備えている。【選択図】    図１
2008215485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪、内輪、両輪の間に配置された複数の円すいころ、およびこれらの円すいころを保持する保持器を備えており、内輪が回転軸に取り付けられる円すいころ軸受装置において、
内輪の大鍔側端部および回転軸の両方に接触しかつ回転軸よりも熱伝導率の高い材料からなる放熱部材をさらに備えていることを特徴とする円すいころ軸受装置。
【請求項２】
放熱部材は、アルミニウム合金またはマグネシウム合金で形成されていることを特徴とする請求項１の円すいころ軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円すいころ軸受装置、さらに詳しくは、自動車の最終減速装置（ディファレンシャル装置）などにおけるピニオン軸を支持するとともに、その装置の内部に収容される潤滑油を利用して潤滑される円すいころ軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外輪、内輪、両輪の間に配置された複数の円すいころ、およびこれらの円すいころを保持する保持器を有する円すいころ軸受（特許文献１参照）は、コンパクトで、大きなラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持することができ、しかも、高速回転で使用することができるため、特許文献２に示されているように、車両用のピニオン軸支持装置などにおいて広く使用されている。
【０００３】
図４は、この発明による円すいころ軸受装置が対象としている１例のディファレンシャル・ギア装置を示すもので、ディファレンシャル・ギア装置は、ハウジング(41)に回転自在に支持されかつ後端部にピニオンギア(43)が配設されたピニオン軸(42)と、ピニオンギア(43)に噛み合わされたリングギア(44)と、ピニオン軸(42)をハウジング(41)に回転自在に支持する内外１対の円すいころ軸受(45)(46)と、ピニオン軸(42)の外側端部に設けられたドライブシャフト連結用フランジ継手(47)とを備えている。
【０００４】
このディファレンシャル・ギア装置では、リングギア(44)の回転に伴って跳ね上げられた潤滑油がハウジング(41)内の潤滑油通路(48)を介して１対の円すいころ軸受(45)(46)の間に導入されている。円すいころ軸受(45)(46)が回転すると、内輪小鍔側から大鍔側への流体の流れ（ポンプ作用）が発生するので、ディファレンシャル・ギア装置用の円すいころ軸受(45)(46)では、このポンプ作用を利用して、内輪の小鍔側から給油し、大鍔側へ油を排出させる潤滑方法が一般に適用されている。
【特許文献１】特開２００４−７６７６６号公報
【特許文献２】特開２０００−１７０７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の潤滑方法では、円すいころ軸受内に容易に潤滑油を導入することができるが、高速時には遠心力によってほとんどの油が外輪側に流れるため、内輪の大鍔部付近には潤滑油が行き渡らず、内輪の大鍔部ところ大端面とのすべり接触部での発熱が大きい上、発生した熱量が取り去られ難いので、（局所的な温度上昇が起こり易く、）焼付きが発生しやすい。
【０００６】
一方、車両用のピニオン軸支持装置などでは、低損失化のために、円すいころ軸受の回転トルクの低減が世界的な課題となっている。回転トルク低減のためには、軸受内を通過する潤滑油の量を減らし、潤滑油による撹拌抵抗を抑制することが有効である。しかし、潤滑油の量を減らすと、上述した大鍔部の焼付きの危険性が増すため、現状では、多量の潤滑油が円すいころ軸受に供給されている。
【０００７】
この発明の目的は、円すいころ軸受内部の潤滑油量を大幅に減らしても、大鍔部の焼付きが発生しにくいものとして、低トルク化と耐焼付き性を両立させた円すいころ軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による円すいころ軸受装置は、外輪、内輪、両輪の間に配置された複数の円すいころ、およびこれらの円すいころを保持する保持器を備えており、内輪が回転軸に取り付けられる円すいころ軸受装置において、内輪の大鍔側端部および回転軸の両方に接触しかつ回転軸よりも熱伝導率の高い材料からなる放熱部材をさらに備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
円すいころ軸受の内輪の大鍔部は、内輪大鍔面ところ端面間で発生する摩擦熱によって回転軸よりも高温になり、この内輪の熱が放熱部材によって回転軸側へ逃がされることで、焼付きが抑制される。放熱部材は、内周面が回転軸に接触する円筒状に形成されて、円すいころ軸受内輪の大鍔側端面（背面）の少なくとも一部に接触させられる。
【００１０】
放熱部材の基本形状は、円筒体とされるが、種々の形状とすることができ、放熱部材の形状に合わせて、回転軸および／または内輪の形状を一部変更するようにしてもよい。放熱部材が回転軸に接触している面積は、放熱部材が内輪に接触している面積よりも大きいことが好ましい。放熱部材は、例えば、円筒部、円筒部の一端部内径に設けられた内向きフランジ部および円筒部の一端部外径に設けられた環状突出部からなるものとされることがあり、また、円筒部、円筒部の一端部内径に設けられた内向きフランジ部および内向きフランジ部から軸方向に突出する環状突出部からなるものとされることがある。後者の場合、内輪には、放熱部材の環状突出部を収めるための環状切欠き部が設けられる。
【００１１】
放熱部材は、アルミニウム合金またはマグネシウム合金で形成されていることが好ましい。
【００１２】
回転軸は、通常、炭素鋼などの鉄鋼製とされ、内輪も、通常、軸受鋼などの鉄鋼とされる。炭素鋼の熱伝導度は、４２Ｗ／ｍ・ｋ（ワット／メータ×ケルビン）であり、回転軸が炭素鋼の場合、放熱部材の材料としては、熱伝導度が４２Ｗ／ｍ・ｋより大きいものが使用される。熱伝導度については、例えば、黄銅が６０Ｗ／ｍ・ｋ、銅が１７０Ｗ／ｍ・ｋ、純マグネシウムが１５６Ｗ／ｍ・ｋ（比熱容量は１０２０Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、純アルミニウムが２３７Ｗ／ｍ・ｋ（比熱容量は９００Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、マグネシウム合金のＡＺ９１が７２Ｗ／ｍ・ｋ、マグネシウム合金のＡＭ６０が６２Ｗ／ｍ・ｋ、アルミニウム合金（ダイキャスト）の３８０が１００Ｗ／ｍ・ｋ、アルミニウム合金（ダイキャスト）のＡＤＣ１２が９２Ｗ／ｍ・ｋ、アルミニウム合金（ダイキャスト）の６０６３が２２０Ｗ／ｍ・ｋとなっている。したがって、上記に例示したすべての材料は、放熱部材の材料として使用できる。このうち、マグネシウム合金は、変形に対する抵抗力が大きい、振動・衝撃吸収特性がよい、寸法変化が少ないなどの点で優れているために、放熱材料として適しており、アルミニウム合金は、熱伝導が大きい点で放熱材料として適している。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の円すいころ軸受装置によると、内輪の大鍔部に接触している放熱部材によって、焼き付きやすい大鍔部で発生する摩擦熱が回転軸に逃げやすくなり、この部分の焼付きが抑制されるので、潤滑油量を削減することができ、軸受の摩擦損失の低減が可能となる。したがって、低トルク化と耐焼付き性とを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、左右は、図の左右をいうものとする。
【００１５】
図１は、この発明による円すいころ軸受装置の第１実施形態を示している。この円すいころ軸受装置(1)は、ハウジング（図示略）に取り付けられる外輪(2)と、回転軸(10)に取り付けられる内輪(3)と、両輪(2)(3)の間に配置された複数の円すいころ(4)と、円すいころ(4)を保持する保持器(5)と、回転軸(10)に取り付けられて内輪(3)の熱を回転軸(10)に逃がす円筒状放熱部材(6)とを備えている。
【００１６】
内輪(3)には、円すい状の軌道面(3a)の左端部に設けられて円すいころ(4)の軸方向の移動を規制する小鍔部(3b)と、同右端部に設けられて円すいころ(4)の軸方向の移動を規制する大鍔部(3c)とが設けられている。
【００１７】
外輪(2)は、円すい状の軌道面(2a)を有しており、その右端面は、内輪(3)の右端面よりも内方にあり、その左端面は、内輪(3)の左端面と面一とされている。
【００１８】
保持器(5)は、円すいころ(4)よりも右方に突出する大径側端部(5a)と、同左方に突出する小径側端部(5b)とを有しており、小径側端部(5b)は、径方向内方に折り曲げられて、内輪(3)の小鍔部(3b)に若干の間隙をおいて臨まされている。
【００１９】
回転軸(10)は、内輪(3)が嵌め入れられている小径部(10a)と、小径部(10a)の右方に段差部(10c)を介して連なる大径部(10b)とを有しており、内輪(3)の右端面が段差部(10c)によって受け止められている。
【００２０】
放熱部材(6)以外の円すいころ軸受部分および回転軸(10)は、公知のものであり、円すいころ軸受は、例えば軸受鋼製とされ、回転軸(10)は、例えば炭素鋼製とされる。
【００２１】
放熱部材(6)は、その左端面が内輪(3)の大鍔側端面（背面）に接触させられているとともに、その内周面が回転軸(10)の外周面に接触させられている。放熱部材(6)は、回転軸(10)よりも熱伝導率の高い材料（アルミニウム合金、マグネシウム合金など）から形成されている。
【００２２】
この円すいころ軸受装置(1)によると、内輪(3)の大鍔部(3c)は、内輪(3)大鍔面ところ(4)端面間で発生する摩擦熱によって回転軸(10)よりも高温になり、この内輪(3)の熱が放熱部材(6)によって回転軸(10)側へ逃がされることで、焼付きが抑制される。
【００２３】
図２は、この発明による円すいころ軸受装置の第２実施形態を示している。この円すいころ軸受装置(11)は、第１実施形態のものと放熱部材(16)の形状が相違しており、これに伴って回転軸(10)の形状も若干相違している。以下の説明において、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
この実施形態の放熱部材(16)は、円筒部(16a)と、円筒部(16a)の左端部内径に設けられた内向きフランジ部(16b)と、円筒部(16a)の左端部外径に設けられた環状突出部(16c)とからなり、回転軸(10)よりも熱伝導率の高い材料（アルミニウム合金、マグネシウム合金など）から形成されている。
【００２５】
回転軸(10)は、放熱部材(16)の内向きフランジ部(16b)がちょうど嵌め入れられるスペースを形成するために、第１実施形態のものを基準にして、その段差部(10d)が右方に移動させられている。そして、放熱部材(16)の円筒部(16a)の左端面および内向きフランジ部(16b)の左面が内輪(3)の大鍔側端面（背面）に接触させられているとともに、放熱部材(16)の円筒部(16a)の内周面が回転軸(10)の大径部(10b)の外周面に、内向きフランジ部(16b)の内周面が回転軸(10)の小径部(10a)の外周面に接触させられ、さらに、放熱部材(16)の環状突出部(16c)の内周面が内輪(3)の大鍔部(3c)の径方向外周面に接触させられている。
【００２６】
この第２実施形態の円すいころ軸受装置(11)によると、第１実施形態ものと同様に、内輪(3)の熱が放熱部材(16)によって回転軸(10)側へ逃がされることで、焼付きが抑制される。この放熱部材(16)は、第１実施形態の放熱部材(6)に比べて、内輪(3)に接触する面積および回転軸(10)に接触する面積のいずれもが大きくなっており、より高い放熱効果が得ることができる。
【００２７】
また、放熱部材(16)が主な熱源である大鍔部(3c)のすべり接触部に近い位置に配置されるため、熱が内輪(3)に滞留することなく放熱部材(16)から放熱される。
【００２８】
図３は、この発明による円すいころ軸受装置の第３実施形態を示している。この円すいころ軸受装置(21)は、第１実施形態のものと放熱部材(26)の形状が相違しており、これに伴って内輪(3)および回転軸(10)の形状も若干相違している。以下の説明において、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
この実施形態の放熱部材(26)は、円筒部(26a)と、円筒部(26a)の左端部内径に設けられた内向きフランジ部(26b)と、内向きフランジ部(26b)の左面に設けられた環状突出部(26c)とからなり、回転軸(10)よりも熱伝導率の高い材料（アルミニウム合金、マグネシウム合金など）から形成されている。
【００３０】
回転軸(10)は、第２実施形態ものと同様に、放熱部材(26)の内向きフランジ部(26b)がちょうど嵌め入れられるスペースを形成するために、第１実施形態のものを基準にして、その段差部(10d)が右方に移動させられている。また、内輪(3)の大鍔部(3c)の内径には、放熱部材(26)の環状突出部(26c)がちょうど嵌め入れられる環状の切欠き部(3d)が設けられている。そして、放熱部材(26)の円筒部(26a)の左端面が内輪(3)の大鍔側端面（背面）に接触させられているとともに、放熱部材(26)の円筒部(26a)の内周面が回転軸(10)の大径部(10b)の外周面に、内向きフランジ部(26b)の内周面が回転軸(10)の小径部(10a)の外周面に接触させられ、さらに、放熱部材(26)の環状突出部(26c)の外周面および左面が内輪(3)の切欠き部(3d)を形成している面に、同内周面が回転軸(10)の小径部(10a)外周面に接触させられている。
【００３１】
この第３実施形態の円すいころ軸受装置(11)によると、第１実施形態ものと同様に、内輪(3)の熱が放熱部材(26)によって回転軸(10)側へ逃がされることで、焼付きが抑制される。この放熱部材(26)は、第１実施形態の放熱部材(6)に比べて、内輪(3)に接触する面積および回転軸(10)に接触する面積のいずれもが大きくなっており、より高い放熱効果が得ることができる。
【００３２】
この発明の円すいころ軸受装置(1)(11)(21)は、図４に示した自動車のディファレンシャルギア装置において、ピニオン軸(42)をハウジング(41)に回転自在に支持する軸受装置として好適に使用される。円すいころ軸受装置(1)(11)(21)は、ハウジング(41)内部に収容される潤滑油を利用して潤滑され、この際、回転トルク低減のために、円すいころ軸受内を通過する潤滑油の量を減らし、潤滑油による撹拌抵抗が抑制される。潤滑油の量を減らすと、内輪(3)の大鍔部(3c)が焼き付く危険性が増すが、放熱部材(6)(16)(26)によって大鍔部(3c)の熱が回転軸(10)（図４におけるピニオン軸(42)）に逃がされるため、円すいころ軸受内部の潤滑油量を大幅に減らしても、大鍔部(3c)の焼付きが発生しにくいものとなり、低トルク化と耐焼付き性の両立が果たされる。
【００３３】
なお、図４において、フランジ継手(47)が図の右方にある円すいころ軸受(46)の内輪に当接しているが、このフランジ継手(47)は、ピニオン軸(42)に比べて熱伝導率が低いか同じであり、回転軸(10)よりも熱伝導率の高い材料（アルミニウム合金、マグネシウム合金など）から形成されている上記放熱部材(6)(16)(26)のような放熱効果を有しているものではない。
【００３４】
本発明の放熱部材を備えた構成は、軸受として円すいころ軸受以外の玉軸受、円筒ころ軸受などを使用した装置にも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、この発明の円すいころ軸受装置の第１実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【図２】図２は、この発明の円すいころ軸受装置の第２実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【図３】図３は、この発明の円すいころ軸受装置の第３実施形態を示す上半部の縦断面図である。
【図４】図４は、この発明の円すいころ軸受装置が使用される１例としてのディファレンシャルギア装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
(1)         円すいころ軸受装置
(2)         外輪
(3)         内輪
(4)         円すいころ
(5)         保持器
(6)(16)(26) 放熱部材
(10)        回転軸
【図１】
2008215485.tif 000003
【図２】
2008215485.tif 000004
【図３】
2008215485.tif 000005
【図４】
2008215485.tif 000006