(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受外輪に相当する部品が歯車で構成される同期噛合式変速機のパイロット部およびアイドラ部に使用される円すいころ軸受において、
転動体としての円すいころの長さ（Ｌ）ところ径（Ｄｗ）との比Ｌ／Ｄｗを１．７以上とし、
前記円すいころの転動面は、その軸方向中央部分のストレート部と、このストレート部から両端部までのクラウニング部とからなり、このクラウニング部が対数クラウニングで形成され、
前記クラウニング部のドロップ量（Ｄｒ）ところ径（Ｄｗ）との比Ｄｒ／Ｄｗが０．００３〜０．０３の範囲にあることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
前記ストレート部の幅が、前記円すいころの有効転動面幅の５０％〜８５％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
【請求項３】
前記円すいころ軸受のころ充填率が９０％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の円すいころ軸受。
【請求項４】
前記円すいころ軸受の内輪の有効軌道面幅が前記円すいころの有効転動面幅よりも長く、前記内輪の軌道面が粗さ０．１μＲａ〜０．４μＲａの範囲の研削仕上げ面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。
【請求項５】
前記円すいころ軸受の内輪の小つば面と円すいころの小端面とのすきまが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項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、円すいころ軸受に関し、特に自動車用変速機（トランスミッション）のパイロット部およびアイドラ部に用いる円すいころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示す自動車用変速機（同期噛合式変速機）のパイロット部やアイドラ部に使用される円すいころ軸受は、外輪に相当する部品が歯車で構成され、軸受がすきま環境下で、また、軸受の内外輪が同期回転する環境下で使用される。このような自動車用変速機のアイドラ用軸受として特許文献１の円すいころ軸受が提案されている。この円すいころ軸受は、歯車を兼用する外輪が内輪に対して空転する空転状態と、外輪が内輪と同期回転するシフト状態とに切り替わる自動車用変速機のアイドラ部位に用いられる円すいころ軸受において、フレッティング抑制手段を備えたものである。
【０００３】
昨今、円すいころ軸受のミスアライメントによって、ころの端部に発生する応力集中（エッジロード）をなくすために、ころの転動面の端部に対数曲線クラウニングや複合曲率の円弧で構成されたクラウニングを採用する試みがある。対数曲線クラウニングについて、特許文献２は、Ｊｏｈｎｓ−Ｇｏｈａｒの式に３つの設計パラメータを導入して整理した対数クラウニング式およびころ軸受が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２８９７４６号公報
【特許文献２】特許第５０３７０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車用変速機のパイロット部やアイドラ部に使用される円すいころ軸受のように、すきま環境で荷重を受けると、図７に示すように、円すいころ５４、７４の小径側や大径側で強く当たることになり（図７のＥ部参照）、大きなエッジ面圧が発生する。特に、近年、エンジンの高出力化と軽量化が進み、上記エッジ面圧による問題が顕著になってきた。このような状況の中、特許文献１の円すいころ軸受は、静定格荷重Ｃ0ｒに対する動定格荷重Ｃｒの比率をＣ0ｒ／Ｃｒ≧１．４という静定格荷重Ｃ0ｒを重視した円すいころ軸受７１にすることにより、フレッティング摩耗を抑制するという優れたものであるが、静定格荷重Ｃ0ｒを重視した解決手段だけでは、近年の自動車用変速機のパイロット部やアイドラ部に使用される円すいころ軸受５１、７１の要求には到達できないことが判明した。
【０００６】
また、円すいころ軸受５１、７１がすきま環境で使用される場合、円すいころ５４、７４の小径側又は大径側でエッジ面圧が大きくなるため、その対策として、大きなクラウニングを付与することが考えられる。このような大きなクラウニングを付与する場合は、製造コストを考慮すると、転動体としての円すいころに大きなクラウニングを付与し、内外輪には小さな曲率の単一アールのクラウニング形状やクラウニング形状のないストレート形状の軌道面とすることが好ましいと考えられる。
【０００７】
ところが、すきま環境で使用される場合は、すきまの影響で円すいころがスキューし易くなる。加えて、大きなクラウニングとすると、円すいころの転動面と内外輪の軌道面との接触幅が少なくなることから、円すいころがよりスキューし易くなるという問題も判明した。そのため、自動車用変速機のパイロット部やアイドラ部に使用される円すいころ軸受では、円すいころをスキューしにくくするためには、円すいころの転動面や内外輪の軌道面はストレート部分を多くするか、又は小さなクラウニングとすることが必要であることに考えが至った。しかしながら、自動車用変速機のパイロット部やアイドラ部における具体的な提案はこれまでになく、これに着目したのが本発明である。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑み、エッジ面圧の抑制やフレッティング摩耗、スキューを防止し、長寿命化を低コストで実現する自動車用変速機のパイロット部およびアイドラ部に使用される円すいころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記の目的を達成するために種々検討した結果、静定格荷重Ｃ0ｒを重視し細長いころを組み込んだ円すいころ軸受の設計思想に加えて、軸方向に長いころのプロポーションをベースにストレート部を十分確保すると共に両端部に対数クラウニングを設けるという新たな着想により、本発明に至った。
【００１０】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、軸受外輪に相当する部品が歯車で構成される同期噛合式変速機のパイロット部およびアイドラ部に使用される円すいころ軸受において、転動体としての円すいころの長さ（Ｌ）ところ径（Ｄｗ）との比Ｌ／Ｄｗを１．７以上とし、前記円すいころの転動面は、その軸方向中央部分のストレート部と、このストレート部から両端部までのクラウニング部とからなり、このクラウニング部が対数クラウニングで形成され、前記クラウニング部のドロップ量（Ｄｒ）ところ径（Ｄｗ）との比Ｄｒ／Ｄｗが０．００３〜０．０３の範囲にあることを特徴とする。
【００１１】
上記構成により、エッジ面圧の抑制やフレッティング摩耗、スキューを防止し、自動車用変速機のパイロット部およびアイドラ部に使用される円すいころ軸受の長寿命化を低コストで実現することができる。特に、上記クラウニング部のドロップ量Ｄｒところ径Ｄｗとの比Ｄｒ／Ｄｗをが０．００３〜０．０３の範囲にすることにより、エッジ面圧を適正な値にすることができる。ここで、本明細書および特許請求の範囲における対数クラウニングとは、対数曲線からなるクラウニングの他、曲率の異なる複数円弧が滑らかに接続された対数曲線に近似したクラウニングを含む意味のものである。
【００１２】
上記のストレート部の幅が、円すいころの有効軌道面幅の５０％〜８５％の範囲にあることが好ましい。これにより、スキューを抑制すると共に接触面圧を低減し、かつ、加工性もよく、製造コストを低減することができる。
【００１４】
上記の円すいころ軸受のころ充填率を９０％以上にすることにより、接触面圧が低減され、耐フレッティング性が向上する。また、疲労寿命もより安定して確保することができる。
【００１５】
上記の円すいころ軸受の内輪の軌道面幅が円すいころの転動面幅よりも長く、内輪の軌道面が粗さ０．１μＲａ〜０．４μＲａの範囲の研削仕上げ面であることが好ましい。これにより、軌道面の超仕上げ加工を廃止し、軌道面を研削仕上げとし、その粗さを０．１μｍ〜０．４μｍの範囲に緩和することができ、コストを低減することができる。
【００１６】
上記の円すいころ軸受の内輪の小つば面と円すいころの小端面とのすきまが０．３ｍｍ以下であることにより、スキューの抑制効果が得られると共に、円すいころ軸受の組込時の馴染み回転を減らし組付け性も良好となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エッジ面圧の抑制やフレッティング摩耗、スキューを防止し、自動車用変速機のパイロット部およびアイドラ部に使用される円すいころ軸受の長寿命化を低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る円すいころ軸受が使用される自動車用変速機の一部を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る円すいころ軸受の縦断面図である。
【図３】図２の円すいころ軸受の横断面図である。
【図４】図２の円すいころを拡大した正面図である。
【図５】図４のＢ部を拡大した図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る円すいころ軸受の縦断面図である。
【図７】開発過程の知見を示す円すいころ軸受の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係る円すいころ軸受を図１〜図５に基づいて説明する。まず、本実施形態の円すいころ軸受が使用される自動車用変速機の概要を図１に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態の円すいころ軸受が装着される自動車用変速機の一例として、その一部を中心線から上側半分のみ示す縦断面図である。この変速機は同期噛合式変速機である。ミッションケース３０に転がり軸受３１を介して入力軸３２が回転自在に支持され、入力軸３２と同軸上に、主軸３３が配置されている。入力軸３２および主軸３３と所定間隔で平行配置された副軸（図示省略）とがミッションケース３０に回転自在に支持されている。入力軸３２には入力軸歯車（以下、単に歯車ともいう）３４が一体に設けられ、図示を省略した副軸の副軸歯車（以下、単に歯車ともいう）に常時噛合っている。入力軸３２と主軸３３は、パイロット部の円すいころ軸受１により、相対回転可能に支持されている。パイロット部の円すいころ軸受１は、入力軸３２の内径面と主軸３３の外径面との間に装着されている。パイロット部の円すいころ軸受１が、本実施形態に係る円すいころ軸受である。
【００２１】
また、主軸３３にはアイドラ部の円すいころ軸受２１を介して主軸歯車（以下、単に歯車ともいう）４３が回転自在に装着されている。主軸歯車４３は、図示を省略した副軸の歯車に常時噛合っている。アイドラ部の円すいころ軸受２１が、本実施形態に係る円すいころ軸受である。
【００２２】
パイロット部の円すいころ軸受１の内輪２は、主軸３３の外径面に嵌合して装着されている。パイロット部の円すいころ軸受１の外輪３は、入力軸３２の一端部に設けられた中空軸部で構成され、外周に歯車３４が形成されている。すなわち、外輪３は、歯車３４と兼用する部品として構成され、また、入力軸３２と一体に構成されている。歯車３４は、前述したように、副軸（図示省略）の歯車と噛合う。入力軸３２の歯車３４の隣接部にドッグクラッチ３５が連結されている。ドッグクラッチ３５は、外周にドッグ歯３５ａ、一側に円錐形のコーン３５ｂを一体に有する。ドッグクラッチ３５に近接してシンクロ機構３６が配設されている。
【００２３】
アイドラ部の円すいころ軸受２１の内輪２２は、主軸３３の外径面に嵌合して装着されている。アイドラ部の円すいころ軸受２１の外輪２３には、副軸（図示省略）の歯車と噛合う歯車４３が外周に形成されている。すなわち、外輪３は、歯車４３と兼用する部品として構成されている。入力軸３２の歯車３４と同様に、主軸３３の歯車４３の隣接部にドッグクラッチ３５が連結されている。ドッグクラッチ３５は、外周にドッグ歯３５ａ、一側に円錐形のコーン３５ｂを一体に有する。ドッグクラッチ３５に近接してシンクロ機構３６が配設されている。
【００２４】
シンクロ機構３６は、セレクタ（図示省略）の作動によって軸方向（図１の左右方向）移動するスリーブ３７と、スリーブ３７の内周に軸方向に移動自在に装着されたシンクロナイザーキー３８と、主軸３３の外周面に係合連結されたハブ３９と、ドッグクラッチ３５のコーン３５ｂの外周面に摺動自在に装着されたシンクロナイザーリング４０と、シンクロナイザーキー３８の内周に弾性的に押圧する押えピン４１とばね４２とを備える。
【００２５】
図１に示す状態は、スリーブ３７およびシンクロナイザーキー３８が押えピン４１によって中立位置に保持されている。この時、入力軸歯車３４は副軸歯車（図示省略）を回転させ、この回転が別の副軸歯車を介して主軸歯車４３を回転させる。したがって、主軸３３に対して、パイロット部の円すいころ軸受１とアイドラ部の円すいころ軸受２１は回転状態となる。
【００２６】
セレクタの作動により、スリーブ３７が図１に示す状態から軸方向右側に移動すると、スリーブ３７に従動してシンクロナイザーキー３８が軸方向右側に移動し、シンクロナイザーリング４０をドッグクラッチ３５のコーン３５ｂの傾斜面に押し付ける。これにより、ドッグクラッチ３５の回転速度が落ち、逆にシンクロ機構３６側の回転速度が高められる。そして、両者の回転速度が同期した時、スリーブ３７がさらに軸方向右側に移動して、シンクロナイザイキー３８がドッグクラッチ３５のドッグ３５ａに噛合い、主軸歯車４３と主軸３３との間がシンクロ機構３６を介して連結される。これにより、副軸歯車の回転が主軸歯車４３に伝達され、所定の変速比で主軸３３が回転する。この時、主軸歯車４３は主軸３３および円すいころ軸受２１の内輪２２と同期回転する。逆にスリーブ３７が図１に示す状態から軸方向左側に移動すると、入力軸３２と主軸３３との間がシンクロ機構３６を介して直結され、入力軸３２と主軸３３および内輪２２とが同期回転する。
【００２７】
パイロット部の円すいころ軸受１は、入力軸３２、歯車３４と兼用する部品としての外輪３と、内輪２と、円すいころ４と、保持器５とからなる。アイドラ部の円すいころ軸受２１は、主軸歯車４３と兼用する部品としての外輪２３と、内輪２２と、複列の円すいころ２４と、保持器２５とからなる。
【００２８】
図１に示す入力軸３２と主軸３３は、軸方向の若干の相対移動を許容する構造となっている。そのため、パイロット部の円すいころ軸受１およびアイドラ部の円すいころ軸受２１は、軸受内部すきまが、すきま環境で使用されることになる。これに加えて、前述した変速時に、入力軸３２と主軸３３および内輪２２や主軸歯車４３と主軸３３および内輪２２が同期回転することにより、転動体である円すいころ４、２４が内外輪２、３、２２、２３の軌道面上で停止した状態になる。このような状態で、外部からの振動などが繰り返し作用すると、円すいころ４、２４と内外輪２、３、２２、２３の軌道面との間に繰り返しの微小滑りが生じ、これにより接触面が摩耗するフレッティングが問題となる場合がある。
【００２９】
次に、本実施形態の円すいころ軸受の詳細を図２〜図５に基づいて説明する。パイロット部とアイドラ部に使用される円すいころ軸受は、前述したように、同様の使用環境であるので、本実施形態では、パイロット部の円すいころ軸受を例にして説明し、アイドラ部の円すいころ軸受は説明を省略する。図２は、本実施形態の円すいころ軸受の縦断面図である。
【００３０】
円すいころ軸受１は、内輪２、外輪３、内輪２と外輪３との間に組込まれた円すいころ４、円すいころ４を保持する保持器５からなる。内輪２は外周に円錐状の軌道面２ａが形成され、小径側に小つば部２ｂが設けられ、大径側に大つば部２ｃが設けられている。外輪３は内周に円錐状の軌道面３ａが形成されている。外輪３の軌道面３ａと内輪２の軌道面２ａとの間に複数の円すいころ４が組み込まれている。各円すいころ４は、保持器５のポケット５ａに収容され、円周方向等間隔に保持されている。
【００３１】
内輪２の軌道面２ａと大つば部２ｃの大つば面２ｅとが交わる隅部に研削逃げ部２ｆが形成され、軌道面２ａと小つば部２ｂの小つば面２ｄとが交わる隅部に研削逃げ部２ｇが形成されている。軌道面２ａの軸方向に延びる母線は直線状に形成されている。また、外輪３の軌道面３ａの軸方向に延びる母線も直線状に形成されている。内輪２の軌道面２ａには研削逃げ部２ｆ、２ｇが設けられているので、軌道面２ａの有効軌道面幅Ｌｉは円すいころ４の転動面６の有効転動面幅Ｌｅ（図４参照）より小さい。その分、接触面圧は不利になる。                                                                             
【００３２】
円すいころ４の外周には、円錐状の転動面６が形成され、小径側に小端面４ａ、大径側に大端面４ｂが形成され、円すいころ４は、その大端面４ｂが内輪２の大つば面２ｅで受けられる。円すいころ４の転動面６は、図４に示すように、軸方向中央部分のストレート部６ａと両端部のクラウニング部６ｂ、６ｃとからなる。図４に示すクラウニング部６ｂ、６ｃのドロップ量は誇張して表示している。クラウニング部６ｂ、６ｃの詳細は後述する。図２に示すように、保持器５は、小径側環状部５ｂと、大径側環状部５ｃと、小径側環状部５ｂと大径側環状部５ｃとを軸方向に繋ぐ複数の柱部５ｄ（図３参照）とからなる。
【００３３】
本実施形態の円すいころ軸受の概要は以上のとおりである。次に、本実施形態の円すいころ軸受の特徴的な構成を図３〜図５に基づいて説明する。図３は、図２の円すいころ軸受の横断面図で、図４は、図２の円すいころを拡大した正面図で、図５は、図４のＢ部を拡大した図である。
【００３４】
図４に示すように、円すいころ４は、静定格荷重Ｃ0ｒを重視した円すいころ軸受の設計思想に加えて、この設計思想の軸方向に長いころのプロポーションをベースに転動面６にストレート部を十分確保すると共に両端部に対数クラウニングを形成している。
【００３５】
ここで、上記対数クラウニングに関して、クラウニング部６ｂの母線は、一例として、次式で表される対数クラウニングの対数曲線に基づいて求められる。この対数クラウニング式は、本出願人の特許第５０３７０９４号公報に記載されたものを引用した。
【数１】
0006739968.tif 000002
【００３６】
上記の対数クラウニング式中の設計パラメータＫ1、Ｋ2およびｚmが設計の対象となる。対数クラウニングの数理的最適化手法について説明する。設計パラメータＫ2を定めた上で、対数クラウニングを表す関数式中のＫ1、ｚmを適切に選択することによって、最適な対数クラウニング設計することができる。クラウニングは一般的に接触部の面圧もしくは応力の最大値を低下させるように設計する。ここでは、転動疲労寿命は、Ｍｉｓｅｓの降伏条件に従って発生すると考え、Ｍｉｓｅｓの相当応力の最大値を最小にするようにＫ1、ｚmを選択する。Ｋ1、ｚmは適当な数理的最適化手法を用いて選択することが可能である。数理的最適化手法のアルゴリズムには種々のものが提案されているが、その一つである直接探索法は、関数の微係数を使用せずに最適化を実行することが可能であり、目的関数と変数が数式によって直接的に表現できない場合に有用である。ここでは、直接探索法の一つであるＲｏｓｅｎｂｒｏｃｋ法を用いてＫ1、ｚmを求める。
【００３７】
本実施形態における円すいころ４のクラウニング部６ｂ、６ｃの形状は、上記の数式によって求められた対数曲線クラウニングとした。ただし、上記の数式に限られるものではなく、他の対数クラウニング式を用いて対数曲線を求めてもよい。
【００３８】
図４に示す円すいころ４のクラウニング部６ｂ、６ｃには上記の数式で求められた対数クラウニングの対数曲線に近似する形状のクラウニングが形成されている。円すいころ４の大端面４ｂ側に形成されたクラウニング部６ｂの詳細を図５に基づいて説明する。図５はクラウニング６ｂ部のドロップ量を理解しやすいように図４に示す円すいころ４よりも更に誇張して表示している。クラウニング部６ｂは、ストレート部６ａに大きな曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３をもつ３つの円弧が滑らかに接続され複合的な円弧形状で構成されている。そして、クラウニング部６ｂのドロップ量として、第１のゲートのドロップ量Ｄｒ１、中間の第２のゲートのドロップ量Ｄｒ２、最大の第３のゲートのドロップ量Ｄｒ３を規定することにより、対数曲線に近似したクラウニング形状となる。ドロップ量Ｄｒ３が、本明細書および特許請求の範囲におけるＤｒである。また、前述した数式１中のｚmに相当する。これにより、エッジ面圧を回避し軸方向の面圧分布を均一化できる。ドロップ量は、サイズや型番によって異なるが、最大でも６０μｍ程度である。小端面４ａに形成されたクラウニング部６ｃは、クラウニング部６ｂと同様であるので、説明を省略する。ここで、本明細書および特許請求の範囲におけるストレート部は、直線状の他、小さなクラウニングのある概略直線状のものを含む意味で用いる。
【００３９】
図２の内輪２の研削逃げ部２ｆ、２ｇに相対するクラウニング部６ｂ、６ｃの領域は、内輪２とは接触しない。この領域は、円すいころ４の軌道面６が対数クラウニングである必要はなく、クラウニング部６ｂ、６ｃの滑らかに接続される直線あるいは円弧、その他の関数としてもよい。これにより、研削量を抑え、ころの加工効率の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる。
【００４０】
次に、スキュー抑制策として、図４に示す対数クラウニング形状を有する円すいころ４の転動面６のストレート部６ａの幅Ｌｓは、有効軌道面幅Ｌｅの５０％〜８５％の範囲とする。検証の結果、ストレート部６ａの幅Ｌｓが有効軌道面幅Ｌｅの５０％より小さいとスキューしやすくなり、また、接触面圧が上昇するといった問題が生じ、一方、ストレート部６ａの幅Ｌｓが有効軌道面幅Ｌｅの８５％より大きいとクラウニング部６ｂ、６ｃの加工幅が狭くなり過ぎて、製造困難な形状となることが確認できた。
【００４１】
円すいころ４の転動面６の有効転動面幅Ｌｅに対するストレート部６ａの幅Ｌｓの割合別に、クラウニング部６ｂ、６ｃの端部でのドロップ量Ｄｒ（Ｄｒ３）と、その接線角度α、加工性および接触面圧値の変化度合についての検証結果を表１に示す。
【表１】
0006739968.tif 000003
【００４２】
表１に示すように、有効転動面幅Ｌｅに対するストレート部の幅Ｌｓの割合（Ｌｓ／Ｌｅ）が大きくなる程、接触面圧は下がるが、クラウニング端部での接線角度αが大きくなる。接線角度αは大き過ぎるとクラウニング端部で超仕上げ加工が施せなくなり、研削目残り等の不具合が発生する可能性がある。また、有効転動面幅Ｌｅに対するストレート部の幅Ｌｓの割合（Ｌｓ／Ｌｅ）が小さいと接触面圧が上がり実用困難という結果が得られた。以上の検証結果より、転動面６のストレート部６ａの幅Ｌｓを有効軌道面幅Ｌｅの５０％〜８５％の範囲とすることにより、スキューを抑制すると共に接触面圧を低減し、かつ、加工性もよく、製造コストを低減することができる。
【００４３】
図２に示す円すいころ４の小端面４ａと小つば面２ｄとのすきまＳを０．３ｍｍ以下に設定したので、スキューの抑制効果が得られると共に、円すいころ軸受１の組込時の馴染み回転を減らし組付け性も良好となる。
【００４４】
図４に示すころ径Ｄｗに対するクラウニング端部ドロップ量Ｄｒ（Ｄｒ３）は、０．００３≦Ｄｒ／Ｄｗ≦０．０３の範囲とすることでエッジ面圧を適正な値にすることができる。Ｄｒ／Ｄｗが０．００３より小さいとエッジ面圧が大きくなり、Ｄｒ／Ｄｗが０．０３より大きいとドロップ量Ｄｒが大きくなり過ぎて製造困難となる。
【００４５】
ころ充填率γを９０％＜γ＜１００％と設定することで、適正な接触面圧を得ることができる。ころ充填率γが９０％より小さいと接触面圧が大きくなるため、ころ長さを長くする等の対策が必要となり、軸受サイズが大きくなってしまう。ころ充填率γは次式で表される。
ころ充填率γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ここで、Ｚ：ころ本数、ＤＡ：ころ平均径、ＰＣＤ：ころピッチ円径
【００４６】
図３に、ころ充填率γが９０％以上の本実施形態に係る円すいころ軸受の横断面を示す。保持器５の柱部５ｄの柱面５ｅの窓押し角（窓角）θは、例えば、５５°以上８０°以下となっている。ころ充填率γを９０％以上とすることで、接触面圧が低減され、耐フレッティング性が向上する。また、動定格荷重Ｃｒ自体の絶対値も大きくなるので、疲労寿命もより安定して確保することができる。
【００４７】
次に、図４に示すころ長さＬところ径Ｄｗとの比Ｌ／Ｄｗ別に最大接触面圧を解析した。従来仕様である標準フルクラウニングころと本実施形態の対数クラウニングを施した円すいころの最大接触面圧を表２に示す。従来仕様の標準フルクラウニングころは、ころ端部のドロップ量が５μｍ程度で、殆どストレートに近いものである。
【表２】
0006739968.tif 000004
＜軸受条件＞
・転動面ストレート部幅の割合（Ｌｓ／Ｌｅ）：５０％
・クラウニング端部ドロップ量（Ｄｒ／Ｄｗ）：０．００３６７
・ころ充填率γ：９４％
・軸受アキシャルすきま：０．１ｍｍ
【００４８】
表２に示すように、対数クラウニングを適用した場合においては、標準フルクラウニングころよりも最大接触面圧値が若干（２％程度）上昇するが、転動面ストレート部幅の割合（Ｌｓ／Ｌｅ）を調整することにより最大接触面圧値を標準フルクラウニングころ並みにすることができる。フレッティング摩耗を抑制できる実験結果である２２００ＭＰａ以下とするためには、対数曲線クラウニングを施したころにおいてもＬ／Ｄｗの比率は１．７以上、すなわち、静定格荷重Ｃ0ｒ重視の設計思想が必要になることが確認できた。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る円すいころ軸受を図６に基づいて説明する。本実施形態の円すいころ軸受１’は、内輪２’の軌道面２ａ’の形態が第１の実施形態と異なる。第１の実施形態の円すいころ軸受と同様の機能を有する部位には、同一の符号を付して、要点のみ説明する。
【００５０】
内輪２’は外周に円錐状の軌道面２ａ’が形成され、小径側に小つば部２ｂが設けられ、大径側に大つば部２ｃが設けられている。軌道面２ａ’の軸方向に延びる母線は直線状に形成されている。軌道面２ａ’と大つば部２ｃの大つば面２ｅとが交わる隅部には研削逃げ部はなく、ころ端部面取り部Ｒより曲率半径の小さな隅アール部２ｈが設けられている。同様に、軌道面２ａ’と小つば部２ｂの小つば面２ｄとが交わる隅部には研削逃げ部はなく、ころの端部面取り部Ｒより曲率半径の小さな隅アール部２ｉが設けられている。
【００５１】
本実施形態における内輪２’の軌道面２ａ’には研削逃げ部が設けられていないので、前述した第１の実施形態とは逆に、軌道面２ａ’の有効軌道面幅Ｌｉ’は円すいころ４の転動面６の有効転動面幅Ｌｅ（図４参照）より大きくなる。これにより、更なる面圧低減が可能になる。また、軌道面２ａ’の有効軌道面幅Ｌｉ’を円すいころ４の転動面６の有効転動面幅Ｌｅより長くすることで、軌道面６の超仕上げ加工を廃止し、軌道面６を研削仕上げとし、その粗さを０．１μｍ〜０．４μｍの範囲に緩和することができ、コストを低減することができる。
【００５２】
その他の構成や作用は、第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態で前述した内容を準用し、説明を省略する。
【００５３】
第１の実施形態の円すいころ軸受と第２の実施形態の円すいころ軸受について、トラック用途の使用条件を模擬した接触面圧の解析を行った。解析結果を表３に示す。
【表３】
0006739968.tif 000005
＜軸受条件＞
・転動面ストレート部幅の割合（Ｌｓ／Ｌｅ）：５０％
・クラウニング端部ドロップ量（Ｄｒ／Ｄｗ）：０．００３６７
・ころ充填率γ：９４％
・軸受アキシャルすきま：０．１ｍｍ
表３に示すように、第１、第２の実施形態は、いずれも、エッジ面圧の発生を防止することができた。また、最大接触面圧もフレッティング摩耗を抑制できる範囲に抑えられることが確認できた。
【００５４】
第１、第２の実施形態では、パイロット部の円すいころ軸受１、１’を例にして説明したが、アイドラ部の円すいころ軸受２１は、複列にあることを除き、その他の構成や作用は、パイロット部の円すいころ軸受１、１’と同様であるので、前述した内容を準用し、説明を省略する。
【００５５】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００５６】
１、１’      パイロット部の円すいころ軸受
２、２’      内輪
２ａ、２ａ’  軌道面
２ｂ          小つば部
２ｃ          大つば部
２ｄ          小つば面
２ｅ          大つば面
２ｆ          研削逃げ部
２ｇ          研削逃げ部
２ｈ          隅アール部
２ｉ          隅アール部
３            外輪
４            円すいころ
４ａ          小端面
４ｂ          大端面
５            保持器
６            転動面
６ａ          ストレート部
６ｂ          クラウニング部
６ｃ          クラウニング部
２１        アイドラ部の円すいころ軸受
２２          内輪
２３          外輪
２４          円すいころ
２５          保持器
Ｄｒ          クラウニング端部ドロップ量
Ｄｗ          ころ径
Ｌ            ころ長さ
Ｌｅ          有効転動面幅
Ｌｉ          有効軌道面幅
Ｌｉ’        有効軌道面幅
Ｌｓ          ストレート部の幅
【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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