(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径面の軌道面の両側に小鍔と大鍔が設けられた内輪と、内径面に軌道面が設けられた外輪と、前記内輪と外輪の軌道面間に配列された複数の円錐ころと、これらの円錐ころをポケットに収納して保持する保持器とからなり、前記保持器が、前記円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記ポケットが、前記円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成された円錐ころ軸受において、
前記保持器のポケットの内側面のうちの前記台形状の狭幅側の底辺を形成する小環状部のみに切欠きを前記底辺の中央部に設けることにより、当該保持器の内径側から流入する潤滑油が当該切欠きから外径側の外輪側へ速やかに逃げるようにし、
前記保持器の小環状部の軸方向外側に、前記内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きの鍔を設け、この対向させた小環状部の鍔の内径面と前記内輪の小鍔の外径面との隙間を、前記保持器が振れ回りしても小環状部の鍔が内輪の小鍔と干渉しない範囲で小さくしたことを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項２】
前記保持器の少なくともポケットの内側面にリン酸塩皮膜処理を施した請求項１に記載の円錐ころ軸受。
【請求項３】
前記円錐ころ軸受が、自走車両の動力伝達軸を支持するものである請求項１または２に記載の円錐ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油が外部から流入する部位の用途に好適な円錐ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
円錐ころ軸受は、外径面の軌道面の両側に小鍔と大鍔が設けられた内輪と、内径面に軌道面が設けられた外輪と、内輪と外輪の軌道面間に配列された複数の円錐ころと、これらの円錐ころをポケットに収納して保持する保持器とからなり、保持器には、円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、ポケットが、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成されたものが用いられている。
【０００３】
自走車両のデファレンシャルやトランスミッション等の動力伝達軸を支持する円錐ころ軸受は、下部が油浴に漬かった状態で使用され、その回転に伴って油浴の油が潤滑油として軸受内部に流入する。このような用途に使用される円錐ころ軸受では、潤滑油が円錐ころの小径側から軸受内部に流入し、保持器よりも外径側から流入する潤滑油は外輪の軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過し、保持器よりも内径側から流入する潤滑油は内輪の軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過する。
【０００４】
このように潤滑油が外部から流入する部位に使用される円錐ころ軸受には、保持器のポケットの内側面に切欠きを設けて、保持器の外径側と内径側とに分かれて流入する潤滑油がこの切欠きを通過するようにし、軸受内部での潤滑油の流通を向上させるようにしたものがある（特許文献１、２参照）。特許文献１に記載されたものでは、図６（ａ）に示すように、保持器５のポケット９の内側面のうちの台形状の斜辺を形成する柱部８の中央部に切欠き１０を設け、潤滑油に混入する異物が軸受内部に滞留しないようにしている。また、特許文献２に記載されたものでは、図６（ｂ）に示すように、保持器５のポケット９の内側面のうちの台形状の狭幅側と広幅側の各底辺を形成する小環状部６と大環状部７に切欠き１０を設け、保持器の外径側から流入する潤滑油が内輪側へ流れやすくなるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３２８５８号公報（第３図）
【特許文献２】特開平１１−２０１１４９号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように潤滑油が保持器の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入する円錐ころ軸受では、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の割合が多くなると、トルク損失が大きくなることが分かった。この理由は、以下のように考えられる。
【０００７】
すなわち、保持器の外径側から外輪側へ流入する潤滑油は、外輪の内径面には障害物がないので、その軌道面に沿って円錐ころの大径側へスムーズに通過して軸受内部から流出するが、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油は、内輪の外径面には大鍔があるので、その軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過したときに大鍔で堰き止められ、軸受内部に滞留しやすくなる。このため、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の割合が多くなると、軸受内部に滞留する潤滑油の量が多くなり、この滞留する潤滑油が軸受回転に対する流動抵抗となってトルク損失が増大するものと考えられる。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、軸受内部に潤滑油が流入する円錐ころ軸受における潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、外径面の軌道面の両側に小鍔と大鍔が設けられた内輪と、内径面に軌道面が設けられた外輪と、前記内輪と外輪の軌道面間に配列された複数の円錐ころと、これらの円錐ころをポケットに収納して保持する保持器とからなり、前記保持器が、前記円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記ポケットが、前記円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成された円錐ころ軸受において、前記保持器のポケットの内側面のうちの前記台形状の狭幅側の底辺を形成する小環状部のみに切欠きを前記底辺の中央部に設け、前記保持器の小環状部の軸方向外側に、前記内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きの鍔を設け、この対向させた小環状部の鍔の内径面と前記内輪の小鍔の外径面との隙間を、前記保持器が振れ回りしても小環状部の鍔が内輪の小鍔と干渉しない範囲で小さくした構成を採用した。
【００１０】
すなわち、保持器のポケットの内側面のうちの台形状の狭幅側の底辺を形成する小環状部のみに切欠きを設けることにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油を、円錐ころの小径側を収納するポケットの狭幅側で切欠きから外輪側へ速やかに逃がし、内輪の軌道面に沿って大鍔まで到る潤滑油の量を少なくして、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減できるようにした。
【００１１】
なお、前記潤滑油をポケットの狭幅側で内輪側から外輪側へ逃がす手段としては、ポケットの台形状の斜辺を形成する柱部の狭幅側に切欠きを設けることが考えられるが、柱部の狭幅側のみに切欠きを設けると、円錐ころが柱部の広幅側のみで摺接することになり、円錐ころの姿勢が崩れやすくなるとともに、円錐ころと柱部との摺接面圧が高くなって焼付きが生じやすくなる問題がある。
【００１２】
前記保持器の小環状部の軸方向外側に、前記内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きの鍔を設け、この対向させた小環状部の鍔の内径面と前記内輪の小鍔の外径面との隙間を、前記保持器が振れ回りしても小環状部の鍔が内輪の小鍔と干渉しない範囲で小さくすることにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の量を少なくし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をより低減することができる。
【００１３】
前記保持器の少なくともポケットの内側面にリン酸塩皮膜処理を施すことにより、円錐ころとポケットの内側面との摺接による焼付きの発生を防止することができる。
【００１４】
上述した各円錐ころ軸受は、自走車両の動力伝達軸を支持するものに好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の円錐ころ軸受は、保持器のポケットの内側面のうちの台形状の狭幅側の底辺を形成する小環状部のみに切欠きを設けたので、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油を、円錐ころの小径側を収納するポケットの狭幅側で切欠きから外輪側へ速やかに逃がし、内輪の軌道面に沿って大鍔まで到る潤滑油の量を少なくして、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減することができる。
【００１６】
前記保持器の小環状部の軸方向外側に、内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きの鍔を設け、この対向させた小環状部の鍔の内径面と内輪の小鍔の外径面との隙間を、保持器が振れ回りしても小環状部の鍔が内輪の小鍔と干渉しない範囲で小さくすることにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の量を少なくし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をより低減することができる。
【００１７】
前記保持器の少なくともポケットの内側面にリン酸塩皮膜処理を施すことにより、円錐ころとポケットの内側面との摺接による焼付きの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、この円錐ころ軸受１は、内輪２と外輪３の各軌道面２ａ、３ａ間に、複数の円錐ころ４が保持器５に保持されて配列され、各円錐ころ４は、内輪２の軌道面２ａの両側に設けられた小鍔２ｂと大鍔２ｃとで軸方向への移動を規制されている。
【００１９】
前記保持器５は、図２（ａ）に示すように、円錐ころ４の小径端面側で連なる小環状部６と、円錐ころ４の大径端面側で連なる大環状部７と、これらの小環状部６と大環状部７を連結する複数の柱部８とからなり、円錐ころ４の小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状のポケット９が形成されており、ポケット９の内側面のうちの台形状の狭幅側の底辺を形成する小環状部６に切欠き１０が設けられている。また、ポケット９の内側面を含む保持器５の全表面には、図２（ｂ）に示すように、リン酸塩皮膜処理によってリン酸塩皮膜１１が形成されている。
【００２０】
前記保持器５の小環状部６の軸方向外側には、図１に示したように、内輪２の小鍔２ｂの外径面に対向させた径方向内向きの鍔１２が設けられ、後の図４に示すように、この対向させた小環状部６の鍔１２の内径面と内輪２の小鍔２ｂの外径面との隙間δは、保持器５が振れ回りしても小環状部６の鍔１２が内輪２の小鍔２ｂと干渉しない範囲で小さく設定されている。
【００２１】
図３は、上述した円錐ころ軸受１を使用した自動車のデファレンシャルを示す。このデファレンシャルは、プロペラシャフト（図示省略）に連結され、デファレンシャルケース２１に挿通されたドライブピニオン２２が、差動歯車ケース２３に取り付けられたリングギヤ２４と噛み合わされ、差動歯車ケース２３の内部に取り付けられたピニオンギヤ２５が、差動歯車ケース２３に左右から挿通されるドライブシャフト（図示省略）に連結されるサイドギヤ２６と噛み合わされて、エンジンの駆動力がプロペラシャフトから左右のドライブシャフトに伝達されるようになっている。このデファレンシャルでは、動力伝達軸であるドライブピニオン２２と差動歯車ケース２３が、それぞれ一対の円錐ころ軸受１ａ、１ｂで支持されている。
【００２２】
前記デファレンシャルケース２１には潤滑油が貯留されて、シール部材２７ａ、２７ｂ、２７ｃで密封されており、各円錐ころ軸受１ａ、１ｂは、下部がこの貯留された潤滑油の油浴に漬かった状態で回転する。
【００２３】
前記各円錐ころ軸受１ａ、１ｂが高速で回転してその下部が油浴に漬かると、図４に矢印で示すように、油浴の潤滑油が円錐ころ４の小径側から保持器５の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入し、保持器５の外径側から外輪３へ流入した潤滑油は、外輪３の軌道面３ａに沿って円錐ころ４の大径側へ通過して軸受内部から流出する。一方、保持器５の内径側から内輪２側へ流入する潤滑油は、保持器５の小環状部６の鍔１１と内輪２の小鍔２ｂとの隙間δが小さく設定されているので、保持器５の外径側から流入する潤滑油よりも遥かに少なく、かつ、この隙間δから流入する潤滑油の大半は、ポケット９の狭幅側の小環状部６に設けた切欠き１０を通過して、保持器５の外径側へ移動する。したがって、そのまま内輪２の軌道面２ａに沿って大鍔２ｃまで到る潤滑油の量は非常に少なくなり、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らすことができる。
【実施例】
【００２４】
実施例として、図２に示した保持器を用いた円錐ころ軸受を用意した。また、比較例として、ポケットに切欠きのない保持器を用いた円錐ころ軸受（比較例１）と、図６（ａ）、（ｂ）に示した保持器を用いた円錐ころ軸受（比較例２、３）を用意した。なお、実施例と比較例の各円錐ころ軸受の寸法は、外径１００ｍｍ、内径４５ｍｍ、幅２７．２５ｍｍとした。
【００２５】
上記実施例と比較例の各円錐ころ軸受について、縦型トルク試験機を用いたトルク測定試験を行った。試験条件は以下の通りである。
・アキシアル荷重：３００ｋｇｆ
・回転速度      ：３００〜２０００ｒｐｍ（１００ｒｐｍピッチ）
・潤滑条件      ：油浴潤滑（潤滑油：７５Ｗ−９０）
【００２６】
図５は、上記トルク測定試験の結果を示す。図５のグラフの縦軸は、ポケットに切欠きのない保持器を用いた比較例１のトルクに対するトルク低減率を表す。ポケットの柱部中央部に切欠きを設けた比較例２や、ポケットの小環状部と大環状部に切欠きを設けた比較例３も、トルク低減効果が認められるが、ポケットの狭幅側の小環状部に切欠きを設けた実施例のものは、これらの比較例のものよりも明らかに優れたトルク低減効果が認められる。
【００２７】
また、試験の最高回転速度である２０００ｒｐｍにおけるトルク低減率は、実施例のものが１０．５％であり、デファレンシャルやトランスミッション等における高速回転での使用条件でも優れたトルク低減効果を得ることができる。なお、比較例２と比較例３のものの回転速度２０００ｒｐｍにおけるトルク低減率は、それぞれ８．０％と６．５％である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】円錐ころ軸受の実施形態を示す縦断面図
【図２】ａは図１の保持器の展開平面図、ｂはａの保持器の表面部分を拡大して示す断面図
【図３】図１の円錐ころ軸受を使用したデファレンシャルを示す横断面図
【図４】図３の円錐ころ軸受の軸受内部への潤滑油の流れを示す断面図
【図５】トルク測定試験の結果を示すグラフ
【図６】ａ、ｂは、それぞれ従来の保持器を示す展開平面図
【符号の説明】
【００２９】
１、１ａ、１ｂ  円錐ころ軸受
２  内輪
２ａ  軌道面
２ｂ  小鍔
２ｃ  大鍔
３  外輪
３ａ  軌道面
４  円錐ころ
５  保持器
６  小環状部
７  大環状部
８  柱部
９  ポケット
１０  切欠き
１１  リン酸塩皮膜
１２  鍔
２１  デファレンシャルケース
２２  ドライブピニオン
２３  差動歯車ケース
２４  リングギヤ
２５  ピニオンギヤ
２６  サイドギヤ
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ  シール部材
【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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