(57)【要約】【課題】円すいころ軸受の保持器と他の構成部材との間の摩擦抵抗を低減させ、もって回転トルクの小さい円すいころ軸受を提供する。【解決手段】保持器４を、円すいころ３の小端部近傍で内輪１の軌道面１ａもしくは小鍔１ｃの外周面、または外輪２の軌道面にガイドされるように、突起４ｃ等を形成することにより、保持器４とそのガイド部材である内輪１または外輪２との間の案内面相対速度を可能な限り小さくして、両者間の流体摩擦抵抗（潤滑剤のせん断応力）を可及的に小さくし、安定して回転トルクの小さい円すいころ軸受を得る。【選択図】  図１
2004293730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪の間に、複数の円すいころが保持器により周方向に所定の間隔で保持された状態で、内輪および外輪の各軌道面に対して転動自在に配置されてなる円すいころ軸受において、
上記保持器が、円すいころの小端部近傍で上記内輪の軌道面もしくは小鍔外周面、または上記外輪の軌道面にガイドされるよう構成されていることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
上記内輪軌道面もしくは小鍔外周面、または外輪軌道面によりガイドされる保持器の被ガイド面が、凸面形状に形成されてい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】
上記内輪軌道面もしくは小鍔外周面、または外輪軌道面によりガイドされる保持器の被ガイド面が、周方向に離散的に該当のガイド面に向けて突出する複数の突起の先端に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円すいころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円すいころ軸受においては、一般に、全体としてコーン状でその大端側に大鍔が、小端側には小鍔が形成されたた内輪と、カップ状をした外輪の間に、複数の円すいころ軸受を保持器により周方向に一定の間隔で保持した構造を採り、各円すいころは、内輪外周の軌道面と外輪内周の軌道面の双方に対して転動自在に配置される。
【０００３】
転がり軸受においては、一般に、保持器は転動体の公転に伴って内輪と外輪の間を回転することになるが、玉軸受などにおいては、保持器の内周もしくは外周を、内輪の外周もしくは外輪の内周に近接させることにより、保持器を軸受径方向にガイドする構造が採られる（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
一方、円すいころ軸受においては、従来、保持器は内輪および外輪のいずれにも近接ないしは接触せず、従って、保持器の軸受径方向へのガイドは円すいころによって行われる（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１２１３２号公報（第２頁、図５，図６）
【特許文献２】
特開平９−１７７７９２号公報（第２頁，図４）
【特許文献３】
特開平１１−３３６７６８号公報（第２−３頁、図１，図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、転がり軸受の低トルク化の要求が高くなってきており、保持器と他の構成部材との接触部における滑り摩擦抵抗も無視できなくなってきている。円すいころ軸受に関しても例外ではなく、保持器と他の構成部材との間の滑り摩擦抵抗の低減が重要な課題となってきつつある。
【０００７】
しかしながら、保持器を円すいころでガイドする構造の従来の円すいころ軸受では、保持器と円すいころとの間の摩擦抵抗を低減することは容易ではなく、自ずと限界がある。
【０００８】
本発明の目的は、円すいころ軸受の保持器と他の構成部材との間の摩擦抵抗を低減させ、もって回転トルクの小さい円すいころ軸受を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の円すいころ軸受は、内輪と外輪の間に、複数の円すいころが保持器により周方向に所定の間隔で保持された状態で、内輪および外輪の各軌道面に対して転動自在に配置されてなる円すいころ軸受において、上記保持器が、円すいころの小端部近傍で上記内輪の軌道面もしくは小鍔外周面、または上記外輪の軌道面にガイドされるよう構成されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１０】
ここで、本発明においては、内輪軌道面もしくは小鍔外周面、または外輪軌道面によりガイドされる保持器の被ガイド面が、凸面形状に形成されている構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【００１１】
また、本発明においては、内輪軌道面もしくは小鍔外周面、または外輪軌道面によりガイドされる保持器の被ガイド面が、周方向に離散的に該当のガイド面に向けて突出する複数の突起の先端に設けられている構成（請求項３）を採用することができる。
【００１２】
本発明は、円すいころ軸受の保持器を、内輪もしくは外輪によりガイドする構成を採用するとともに、そのガイド位置を、保持器とそのガイド部材（内輪もしくは外輪）との相対速度ができるだけ小さくなる位置とすることによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１３】
すなわち、保持器を内輪もしくは外輪によりガイドするとともに、そのガイド部分が流体潤滑状態にあるとすれば、その流体摩擦（潤滑剤のせん断応力）を小さくすることにより、保持器とそのガイド部材（内輪もしくは外輪）との間の摩擦抵抗を低減させ、軸受としての回転トルクを低減させることができる。潤滑剤のせん断応力τ（単位面積当たりの流体摩擦抵抗に相当）は、案内面の相対速度をＶ、潤滑剤の粘度をμ、その膜厚をｈとすると、
τ＝μＶ／ｈ  ・・・・（１）
で表される。保持器とガイド部材（内輪または外輪）との間の滑り摩擦抵抗、つまり潤滑剤のせん断応力τを小さくするためには、潤滑剤の粘度μを一定とすれば、案内面相対速度Ｖを小さくするか、あるいは膜厚ｈを厚くすることが有効である。
【００１４】
請求項１に係る発明においては、案内面相対速度Ｖを小さくすることによって保持器とそのガイド部材（内輪もしくは外輪）との間の潤滑剤のせん断応力を低減する。すなわち、円すいころ軸受においては、回転時における内・外輪と保持器との相対速度は、カップ中心（コーン中心）に近づくほど、換言すれば円すいころの小端側に近づくほど小さくなる。そこで、保持器を円すいころの小端部近傍において内輪の軌道面もしくは小鍔外周面、または外輪の軌道面でガイドすることによって、そのガイド位置において保持器の公転時に生じる潤滑剤のせん断応力、ひいては滑り摩擦抵抗を減少させることができ、軸受の回転トルクを低減させることが可能となる。
【００１５】
なお、ころの小端部近傍とは、特に限定的範囲はないが、円すいころ軸受の一般的なカップ状、保持器の形状を考慮すると、例えば、ころ小端部に合わせて径方向に内側または外側に保持器先端部を屈曲させて、当該先端部が軌道輪と近接ないしは接触する部分である。
【００１６】
そして、請求項２に係る発明によれば、内輪軌道面もしくは小鍔外周面、もしくは外輪軌道面による保持器の被ガイド面を凸面形状とすることにより、その被ガイド面とガイド部材の表面との間に潤滑剤が入り込みやすく（油膜を形成しやすく）、従って（１）式中の膜厚ｈを厚くする効果があり、せん断応力τを低減させることができる。
【００１７】
更に、請求項３に係る発明によれば、保持器側の被ガイド面を全周に設けるのではなく、周方向に離散的に形成した複数の突起の先端に被ガイド面を設けることによって、ガイド部材との接触面積を小さくし、τ×接触面積で表される全体としての流体摩擦抵抗を低減させることができる。
【００１８】
【発明の実８の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の軸平行断面図であり、保持器４のポケット４ａの位置で切断した図を示し、図２は同じく軸平行断面図であって保持器４の柱部４ｂの位置で切断した図を示している。また、図３は保持器４の一部を切断して示す斜視図である。
【００１９】
内輪１と外輪２の間に、複数の円すいころ３が保持器４に保持されることによって、周方向に一定のピッチで転動自在に配置されている。内輪１はその外周にテーパ面からなる軌道面１ａが形成され、その大径側に大鍔１ｂが、小径側には小鍔１ｃが形成された形状を有している。外輪２はその内周側に内テーパ面からなる軌道面２ａが形成されている。
【００２０】
保持器４は例えばプレス保持器であって、周方向に一定のピッチで円すいころ３を収容するための複数のポケット４ａが形成されている。この保持器４の小径側、つまり円すいころ３の小端側の端部に複数の突起４ｃが形成されており、この各突起４ｃは、それぞれポケット４ａの間を仕切る柱部４ｂに対応して形成されている。そして、これらの突起４ｃは、保持器４の小径側の端部から大径側の端部に向けて伸びた後、略９０°屈曲して、ポケット４ａ内に収容された円すいころ３の間を通るように径方向中心に向けて突出している。そして、各突起４ｃの先端面４ｄが、内輪１の小鍔１ｃの近傍において軌道面１ａに対して僅かな隙間を介して対向し、この各突起４ｃの先端面４ｄが、円すいころ３の小端部近傍において内輪１の軌道面１ａによりガイドされるように構成されている。
【００２１】
以上の実施の形態によると、軸受回転時において保持器４が内輪１にガイドされ、しかもそのガイド部における案内面相対速度、つまりガイド部材である内輪軌１の道面１ａと、保持器４の被ガイド面である突起４ｃとの相対速度が、保持器４と内輪１との間の相対速度がほぼ最低となる位置であるため、適当な潤滑剤を用いて流体潤滑状態としている限りにおいて、その潤滑剤のせん断応力（単位面積当たりの流体摩擦抵抗）を可及的に小さくすることができる。しかも、保持器４の被ガイド面は、周方向に離散的に設けられている複数の突起４ｃの先端に形成されているため、ガイド部における接触面積が少なくなり、保持器４と内輪１との全体的な摩擦抵抗を小さくすることができ、軸受の回転トルクを低減させることができる。
【００２２】
次に、本発明の他の実施の形態について述べる。図４はその軸平行断面図であり、保持器４１の柱部４１ｂの位置で切断した図を示している。また、図５にはその保持器４１の一部を切断した斜視図を示す。
【００２３】
この例においては、内輪１、外輪２および円すいころ３については先の例とほぼ同等であるが、このうち、内輪１の小鍔１ｃの外周面に研削加工が施されている点が相違している。そして、この例における保持器４１は、円すいころ３を収容するための複数のポケット４１ａ相互の間に形成された複数の柱部４１ｂに対応して、円すいころ３の小端部側の端部から軸受中心に向かって突出する複数の突起４１ｃが形成されている。そして、各突起４１ｃの先端面４ｄが、内輪１の小鍔１ｃの外周面に対して僅かな隙間を介して対向し、この各突起４１ｃの先端面４１ｄが、内輪１の小鍔１ｃの外周面によりガイドされるように構成されている。
【００２４】
この実施の形態においても、先の例と同様に、軸受回転時において保持器４１が内輪１にガイドされ、しかもそのガイド部における案内面相対速度が、保持器４１と内輪１との間の相対速度がほぼ最低となる位置であるため、これらの間を流体潤滑状態とすることにより、その潤滑剤のせん断応力を可及的に小さくすることができ、しかも、保持器４１の被ガイド面は、周方向に離散的に設けられている複数の突起４１ｃの先端に形成されているため、ガイド部における接触面積が少なくなり、保持器４１と内輪１との全体的な摩擦抵抗を小さくすることができ、軸受の回転トルクを低減させることができる。また、前述のように内輪の小鍔の外周面が研削加工されて表面粗さが小さくなっているため、ガイド部との摺動抵抗が更に低減されるようになっている。
【００２５】
次に、本発明の更に他の実施の形態について説明する。図６はその軸平行断面図であり、保持器４２の柱部４２ｂの位置で切断した図を示している。また、図７にはその保持器４２の一部を切断した斜視図を示す。
【００２６】
この例においては、内輪１、外輪２および円すいころ３については図１の例と同等であり、保持器４２の形状にのみ特徴がある。すなわち、この例における保持器４２は、各円すいころ３を収容する複数のポケット４２ａ相互の間に形成された柱部４２ｂに対応して、円すいころ３の小端側の端部から外側に向かって突出する突起４２ｃが形成されている。そして、各突起４２ｃの先端面４２ｄが、各円すいころ３の小端部の外側において外輪２の軌道面２ａに対して僅かな隙間を介して対向し、この各突起４２ｃの先端面４２ｄが、外輪２の軌道面２ａによりガイドされるように構成されている。
【００２７】
この実施の形態においては、軸受回転時において保持器４２が外輪２にガイドされ、しかもそのガイド部における案内面相対速度が、保持器４２と外輪２との間の相対速度がほぼ最低となる位置であるため、これらの間を流体潤滑状態とすることにより、その潤滑剤のせん断応力を可及的に小さくすることができ、しかも、保持器４２の被ガイド面は、周方向に離散的に設けられている複数の突起４２ｃの先端に形成されているため、ガイド部における接触面積が少なくなり、保持器４２と外輪２との全体的な摩擦抵抗を小さくすることができ、軸受の回転トルクを低減させることができる。
【００２８】
ここで、以上の各実施の形態における保持器の被ガイド面である、突起４ｃ、４１ｃまたは４２ｃの先端面４ｄ、４１ｄまたは４２ｄを、凸面形状とすることにより、これらをガイドする内輪軌道面１ａ、小鍔１ｃの外周面または外輪軌道面２ａとの間に潤滑剤が入り込みやすくなり、流体潤滑状態での流体（潤滑剤）の膜厚（前記した（１）式におけるｈ）を厚くすることができる結果、潤滑剤のせん断応力を更に低減させる効果を奏することができる。その例を図８に部分断面拡大図で示す。この例では、前記した各実施の形態における保持器４、４１または４２の突起４ｃ、４２ｃまたは４２ｃのを含む適宜箇所に、インサート成形等により樹脂Ｐをモールディングし、各突起４ｃ、４２ｃまたは４２ｃの先端面４ｄ、４１ｄまたは４２ｄを凸曲面Ｃで覆っている。被ガイド面をこのような凸形状にすることにりよ、案内面間に潤滑剤が侵入しやすく、その膜厚を安定して厚くすることが可能となり、案内面間の摩擦抵抗を低減させることができ、軸受の回転トルクを更に小さくすることができる。
【００２９】
また、樹脂は摩擦係数が一般に小さいため、これで形成されるガイド部と軌道輪が接触した場合でも、摩擦抵抗を低減できる。ＰＴＦＥ等の低摩擦材を含有する樹脂を用いればさらに低トルク化に効果的である。また、以上の実施の形態ではプレス保持器を用いる例を示したが、保持器全体を樹脂で形成してもよい。この場合、保持器と他部材の接触部全てにおいて摩擦抵抗を低減することができ、もって軸受トルクの低減に効果を奏することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、円すいころ軸受の保持器を、円すいころの小端部近傍において内輪の軌道面または小鍔外周面、もしくは外輪の軌道面によりガイドするので、従来のころガイドに比して、保持器とその案内部材との間の摩擦抵抗を安定して低減させることが可能となり、従来に比してその回転トルクを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の軸平行断面図で、保持器４のポケット４ａの位置で切断して示す図である。
【図２】同じく本発明の実施の形態の軸平行断面図で、保持器４の柱部４ｂの位置で切断して示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の保持器４の一部を切断して示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の軸平行断面図で、保持器４１の柱部４１ｂの位置で切断して示す図である。
【図５】図４の実施の形態の保持器４１の一部を切断して示す斜視図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態の軸平行断面図で、保持器４２の柱部４２ｂの位置で切断して示す図である。
【図７】図６の実施の形態の保持器４２の一部を切断して示す斜視図である。
【図８】本発明の各実施の形態において被ガイド面を形成する保持器の突起の先端部の他の形態の説明図である。
【符号の説明】
１  内輪
１ａ  軌道面
１ｃ  小鍔
２  外輪
２ａ  軌道面
３  円すいころ
４，４１，４２  保持器
４ａ，４１ａ，４２ａ  ポケット
４ｂ，４１ｂ，４２ｂ  柱部
４ｃ，４１ｃ，４２ｃ  突起
４ｄ，４１ｄ，４２ｄ  先端面（被ガイド面）
Ｐ  樹脂
Ｃ  凸曲面
【図１】
2004293730.tif 000003
【図２】
2004293730.tif 000004
【図３】
2004293730.tif 000005
【図４】
2004293730.tif 000006
【図５】
2004293730.tif 000007
【図６】
2004293730.tif 000008
【図７】
2004293730.tif 000009
【図８】
2004293730.tif 000010