(57)【要約】【課題】  回転トルクが小さいオイル潤滑式転がり軸受装置を提供すること。【解決手段】断熱性を有するＰＰＳ製の樹脂部材１９を、外輪１６の外周面に固定する。また、外輪１６の軌道面２１の算術平均粗さＲａ１を０.２２μｍに、内輪１７の軌道面２２の算術平均粗さＲａ２を０.２４μｍに、円錐ころ１８の転動面２３の算術平均粗さＲａ３を０.０６μｍに設定し、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方を０.３μｍ以下に設定すると共に、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の少なくとも一方を０.２μｍ以上に設定する。【選択図】  図２
2005282755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道面を有する外輪と、
軌道面を有する内輪と、
上記外輪の軌道面と上記内輪の軌道面との間に配置される転動体と、
上記外輪、上記内輪および上記転動体の内の少なくとも一つに設けられて、上記外輪と上記内輪との間のオイルの温度上昇を促進するオイル温度上昇促進手段と、
上記オイルの放熱性を低下させる保温手段と
を備えることを特徴とするオイル潤滑式転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載のオイル潤滑式転がり軸受装置において、
上記外輪および内輪の温度は、上記外輪と上記内輪との間に位置する入口に流入する上記オイルの上記入口付近における上記オイルの温度に３℃足した温度よりも高く、かつ、上記入口付近における上記オイルの温度に２０℃足した温度よりも低いことを特徴とするオイル潤滑式転がり軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のオイル潤滑式転がり軸受装置において、
上記オイル温度上昇促進手段は、上記外輪の軌道面の算術平均粗さをＲａ１、上記内輪の軌道面の算術平均粗さをＲａ２、上記転動体の転動面の算術平均粗さをＲａ３としたとき、これらの相互接触面の合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方が０.３μｍ以下であると共に、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の少なくとも一方が０.２μｍ以上に設定された上記外輪の軌道面、上記内輪の軌道面および上記転動体の転動面を含むことを特徴とするオイル潤滑式転がり軸受装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のオイル潤滑式転がり軸受装置において、
上記転動体は、円錐ころであり、
上記オイル温度上昇促進手段は、
外輪の軌道面のクラウニング量＋内輪の軌道面のクラウニング量＋（円錐ころの転動面のクラウニング量×２）で定義される全クラウニング量が、５０μｍ以上であり、かつ、外輪の軌道面のクラウニング量／全クラウニング量で定義される外輪クラウニング率が、４０％以上であり、かつ、（円錐ころの転動面のクラウニング量×２）／全クラウニング量で定義される円錐ころクラウニング率が、２０％以下である外輪の軌道面、内輪の軌道面および円錐ころの転動面を含むことを特徴とするオイル潤滑式転がり軸受装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載のオイル潤滑式転がり軸受装置において、
上記保温手段は、上記外輪の外周面および上記内輪の内周面の内の少なくとも一方に固定された断熱部材であることを特徴とするオイル潤滑式転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイル潤滑式転がり軸受装置に関し、特に、自動車のディファレンシャルギヤ装置やトランスミッション装置に用いれば好適なオイル潤滑式転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オイル潤滑式転がり軸受装置としては、特開平１１−４８８０５号公報（特許文献１）に記載された円錐ころ軸受がある。
【０００３】
この円錐ころ軸受は、内輪と、外輪と、円錐ころとを備える。上記内輪の内周面は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸に固定されており、内輪の外周面には、円錐状の軌道面が形成されている。一方、上記外輪の外周面は、ディファレンシャルギヤ装置の内部の環状の仕切り壁に固定されており、外輪の内周面における上記内輪の軌道面に対向する部分には、円錐状の軌道面が形成されている。
【０００４】
上記円錐ころは、上記外輪の軌道面と上記内輪の軌道面との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。
【０００５】
上記円錐ころ軸受は、潤滑オイルとして、ディファレンシャルギヤ装置のリングギヤからオイル通路を介して流れてきたオイルを使用するようになっている。そして、このリングギヤからのオイルを、外輪の内周面と内輪の外周面との間を、軸方向の一方の開口から他方の開口まで流して、外輪、内輪および円錐ころの焼付を防止するようにしている。
【０００６】
しかしながら、ディファレンシャルギヤ装置に使用されるオイルは、リングギヤやサイドギヤ等のディファレンシャルギヤ装置の様々なギヤの噛合部の焼付を防止するのに好適な粘性が高いオイルであるので、上記円錐ころ軸受を流れるオイルの粘性が、上記円錐ころ軸受で好適なオイルの粘性よりもかなり高く、上記円錐ころ軸受の転がり粘性抵抗が非常に大きな値になるという問題がある。このため、上記円錐ころ軸受の転がり粘性抵抗に起因する回転トルクの値が非常に大きな値になって、ディファレンシャルギヤ装置の運転コストが非常に大きなものになるという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−４８８０５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、回転トルクが小さいオイル潤滑式転がり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】
上記課題を解決するため、この発明のオイル潤滑式転がり軸受装置は、
軌道面を有する外輪と、
軌道面を有する内輪と、
上記外輪の軌道面と上記内輪の軌道面との間に配置される転動体と、
上記外輪、上記内輪および上記転動体の内の少なくとも一つに設けられて、上記外輪と上記内輪との間のオイルの温度上昇を促進するオイル温度上昇促進手段と、
上記オイルの放熱性を低下させる保温手段と
を備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、上記外輪、上記内輪および上記転動体の内の少なくとも一つに、上記外輪と上記内輪との間のオイルの温度上昇を促進するオイル温度上昇促進手段が、設けられているので、オイルの温度上昇を大きくすることができて、オイルの粘性を下げることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、上記内輪の内方と外輪の外方の内の少なくとも一方に、上記オイルの放熱性を低下させる保温手段が設けられているので、オイルの温度が軸受装置内で低下することを抑制できて、オイルの粘性が軸受装置内で上昇することを抑制できる。
【００１１】
したがって、本発明によれば、オイル潤滑式転がり軸受装置内で、オイルの粘性を効果的に下げることができるので、転がり粘性抵抗を効果的に下げることができて、回転トルクを小さくできる。
【００１２】
また、一実施形態のオイル潤滑式転がり軸受装置は、上記外輪および内輪の温度が、上記外輪と上記内輪との間に位置する入口に流入する上記オイルの上記入口付近における上記オイルの温度に３℃足した温度よりも高く、かつ、上記入口付近における上記オイルの温度に２０℃足した温度よりも低くなっている。
【００１３】
上記実施形態によれば、上記外輪および内輪の温度が、上記オイルの入口付近における上記オイルの温度に３℃足した温度よりも高くなっているので、転がり粘性抵抗を低くすることができて、従来のオイル潤滑式転がり軸受装置よりも回転トルクを小さくできる。
【００１４】
というのも、従来のオイル潤滑式転がり軸受装置では、オイル温度上昇促進手段と保温手段が設けられていないため、外輪および内輪の温度が、オイルの入口付近におけるオイルの温度よりも１℃〜２℃しか高くなっておらず、粘性抵抗が大きいからである。
【００１５】
また、上記実施形態によれば、上記外輪および内輪の温度が、上記オイルの入口付近における上記オイルの温度に２０℃足した温度よりも低くなっているので、オイルの温度が過度に大きくなりすぎることがなくて、外輪、内輪および転動体に焼付が生じることがない。
【００１６】
また、一実施形態のオイル潤滑式転がり軸受装置は、上記オイル温度上昇促進手段が、上記外輪の軌道面の算術平均粗さをＲａ１、上記内輪の軌道面の算術平均粗さをＲａ２、上記転動体の転動面の算術平均粗さをＲａ３としたとき、これらの相互接触面の合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方が０.３μｍ以下であると共に、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の少なくとも一方が０.２μｍ以上に設定された上記外輪の軌道面、上記内輪の軌道面および上記転動体の転動面を含む。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記外輪の軌道面、上記内輪の軌道面および上記転動体の転動面が、上記外輪の軌道面の算術平均粗さをＲａ１、上記内輪の軌道面の算術平均粗さをＲａ２、上記転動体の転動面の算術平均粗さをＲａ３としたとき、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の少なくとも一方が０.２μｍ以上に設定され、これらの合成粗さの少なくとも一方が、従来のオイル潤滑式転がり軸受装置の外輪の軌道面、内輪の軌道面および転動体の転動面の合成粗さよりも大きく設定されているので、オイルの温度上昇を促進できる。
【００１８】
また、上記実施形態によれば、上記合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方が、０.３μｍ以下に設定されているので、軸受装置の使用に伴う軌道面や転動面の疲労を抑制できると共に、上記外輪、上記内輪および上記転動体に焼付が生じることがない。
【００１９】
また、一実施形態のオイル潤滑式転がり軸受装置は、上記転動体が、円錐ころであり、上記オイル温度上昇促進手段が、外輪の軌道面のクラウニング量＋内輪の軌道面のクラウニング量＋（円錐ころの転動面のクラウニング量×２）で定義される全クラウニング量が５０μｍ以上であり、かつ、外輪の軌道面のクラウニング量／全クラウニング量で定義される外輪クラウニング率が、４０％以上であり、かつ、（円錐ころの転動面のクラウニング量×２）／全クラウニング量で定義される円錐ころクラウニング率が、２０％以下である上記外輪の軌道面と、上記内輪の軌道面および上記円錐ころの転動面を含む。
【００２０】
尚、この明細書では、図６（ａ）に示すように、円錐ころの軸方向に対する転動面の幅をＬ１、転動面のテーパ角度をγ、転動面の一端部に形成されている面取り部の幅に対応し、上記一端部においてころ接触有効範囲から除外される幅をＳ１、動面の他端部に形成されている面取り部の幅に対応し、上記他端部においてころ接触有効範囲から除外される幅をＳ２とし、また、図６（ｂ）に示すように、円錐ころの転動面に施されたクラウニングの円弧半径をＲＲとしたとき、円錐ころのクラウニング量ＲＣを、以下の（１）式
ＲＣ＝ＲＲ−［ＲＲ２−（（Ｌ１／ｃｏｓ（γ／２）
−（Ｓ１＋Ｓ２））／２）２］１／２・・・・・・（１）
で定義するものとする。
【００２１】
また、図７（ａ）に示すように、外輪の軸方向に対する外輪軌道面の幅をＬ２、外輪軌道面のテーパ角度をθ、外輪軌道面の一端部に形成されている面取り部の曲面の幅に対応し、上記一端部において外輪有効接触範囲から除外される幅をＴ１、外輪軌道面の他端部に形成されている面取り部の曲面の幅に対応し、上記他端部において外輪有効接触範囲から除外される幅をＴ２とし、また、図７（ｂ）に示すように、外輪軌道面に施されたクラウニングの円弧半径をｒｒとしたとき、外輪クラウニング量ｒｃを、以下の（２）式
ｒｃ＝ｒｒ−［ｒｒ２−（（Ｌ２／ｃｏｓ（θ／２）
−（Ｔ１＋Ｔ２））／２）２］１／２・・・・・・（２）
で定義するものとする。
【００２２】
また、内輪の軸方向に対する内輪軌道面の幅をＬ３、内輪軌道面のテーパ角度をα、内輪軌道面の一端部に形成されている面取り部の曲面の幅に対応し、上記一端部において内輪有効接触範囲から除外される幅をＵ１、内輪軌道面の他端部に形成されている面取り部の曲面の幅に対応し、上記他端部において内輪有効接触範囲から除外される幅をＵ２、内輪軌道面に施されたクラウニングの円弧半径をｒｎとしたとき、内輪クラウニング量ｎｒを、以下の（３）式
ｎｒ＝ｒｎ−［ｒｎ２−（（Ｌ３／ｃｏｓ（α／２）
−（Ｕ１＋Ｕ２））／２）２］１／２・・・・・・（３）
で定義するものとする。
【００２３】
上記全クラウニング量と回転トルクとの関係を示す実験によれば、全クラウニング量が５０μｍ以上である場合、全クラウニング量が５０μｍより小さい場合と比較して、オイルを効率的に温度上昇させることができて、トルクを格段に低減できることがわかった。また、外輪クラウニング率と回転トルクとの関係を示す実験によれば、外輪クラウニング率が４０％以上である場合、クラウニング率が４０％より小さい場合と比較して、オイルを効率的に温度上昇させることができて、トルクを格段に低減できることがわかった。また、円錐ころクラウニング率と回転トルクとの関係を示す実験によれば、円錐ころクラウニング率が２０％以下である場合、円錐ころクラウニング率が２０％より大きい場合と比較して、オイルを効率的に温度上昇させることができて、トルクを格段に低減できることがわかった。
【００２４】
上記実施形態によれば、上記転動体が、円錐ころであり、外輪の軌道面と、内輪の軌道面および円錐ころの転動面に、上記全クラウニング量が５０μｍ以上であり、かつ、上記外輪クラウニング率が、４０％以上であり、かつ、円錐ころクラウニング率が２０％以下であるクラウニングを施しているので、オイルを効率的に温度上昇させることができて、トルクを格段に低減できる。
【００２５】
また、一実施形態のオイル潤滑式転がり軸受装置は、上記保温手段が、上記外輪の外周面および上記内輪の内周面の内の少なくとも一方に固定された断熱部材である。
【００２６】
上記実施形態によれば、上記保温手段が、上記外輪の外周面および上記内輪の内周面の内の少なくとも一方に固定された断熱部材であるので、オイル潤滑式転がり軸受装置を簡単安価に保温できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のオイル潤滑式転がり軸受装置によれば、外輪、内輪および転動体の内の少なくとも一つに、上記外輪と上記内輪との間のオイルの温度上昇を促進するオイル温度上昇促進手段が設けられ、かつ、上記オイルの放熱性を低下させる保温手段が設けられているので、オイルの温度を効果的に上昇させてオイルの粘性を効果的に下げることができ、転がり粘性抵抗を効果的に下げることができる。したがって、オイル潤滑式転がり軸受装置の回転トルクを小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本発明のオイル潤滑式転がり軸受装置の第１実施形態の円錐ころ軸受装置１０,１５を備えるディファレンシャルギヤ装置の軸方向の断面図である。
【００３０】
上記円錐ころ軸受装置１０,１５は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸１と、ディファレンシャルギヤ装置のハウジング２およびこのハウジング２から内部空間に延びる環状の軸受固定壁３との間に、軸方向に２列に亘って配置されている。
【００３１】
図１において、リングギヤ４側の円錐ころ軸受装置１０は、外輪１１と、内輪１２と、円錐ころ１３と、断熱部材の一例としてのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製の樹脂部材１４とを備える。上記円錐ころ１３は、外輪１１と内輪１２の間に配置されている。また、上記樹脂部材１４は、環状部材であり、外輪１１の外周面全面を完全に被覆するように、外輪１１の外周面に固定されている。
【００３２】
また、他方の円錐ころ軸受装置１５は、外輪１６と、内輪１７と、円錐ころ１８と、断熱部材の一例としてのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製の樹脂部材１９とを備える。上記円錐ころ１８は、外輪１６と内輪１７の間に配置されている。また、上記樹脂部材１９は、環状部材であり、外輪１６の外周面全面を完全に被覆するように、外輪１６の外周面に固定されている。
【００３３】
上記円錐ころ軸受装置１０,１５は、ピニオン軸１を、所定位置に回転自在に支持している。また、上記円錐ころ軸受装置１０,１５は、リングギヤ４で上方に跳ね上げられたディファレンシャル装置内のオイルを受けて、このオイルを、外輪１１,１６と内輪１２,１７との間を、軸方向の一端から他端まで流動させて、焼付が起こらないようにしている。
【００３４】
図２は、上記他方の円錐ころ軸受装置１５の軸方向の断面図である。
【００３５】
図２に示すように、上記円錐ころ１８は、外輪１６の円錐状の軌道面２１と、内輪１７の円錐状の軌道面２２との間に、保持器２０によって保持された状態で、周方向に複数配置されている。
【００３６】
上記円錐ころ１８の転動面２３の算術平均粗さ（以下Ｒａ３という）は、標準的な０.０６μｍに設定されている。一方、上記外輪１６の軌道面２１および内輪１７の軌道面２２には、多数のマイクロディンプル（直径がμｍオーダ）が散在して形成されており、外輪１６の軌道面２１の算術平均粗さ（以下Ｒａ１という）は、０.２２μｍに設定され、内輪１７の軌道面２２の算術平均粗さ（以下Ｒａ２という）は、０.２４μｍに設定されている。このことから、Ｒａ１、Ｒａ２およびＲａ３を上記の値に設定したことに基づいて合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２は０.２３μｍ、合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２は、０.２５μｍになっている。（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方が０.３μｍ以下であると共に、（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の少なくとも一方が０.２μｍ以上である外輪１６の軌道面２１、内輪１７の軌道面２２および円錐ころ１８の転動面２３は、オイル温度上昇促進手段になっている。
【００３７】
図３は、上記外輪１６の軌道面２１の凹凸形状（表面粗さ）を表す図であり、図４は、従来の円錐ころ軸受の外輪の軌道面の凹凸形状（表面粗さ）を表す図である。詳細には、図３は、上記軌道面２１の表面の周方向の円弧の幅１ｍｍにおける、径方向の凹凸形状（表面粗さ）の平均（中心線または基準線）からの増減のようすを示す図であり、図４は、従来の外輪における図３に対応する図である。
【００３８】
図３および図４に示すように、軌道面２１の表面は、マイクロディンプルの形成により、従来の外輪の軌道面と比較して、径方向のばらつきが大きくなっており、凹凸の度合いが大きくなっている。
【００３９】
上記外輪１６、内輪１７、および、円錐ころ軸受装置の入口付近のオイルの温度の測定実験によれば、第１実施形態では、外輪１６および内輪１７の温度を、入口付近のオイルの温度よりも５℃高くすることができ、従来の１〜２℃よりも格段に高くすることができた。そして、円錐ころ軸受装置の回転トルクを、従来の円錐ころ軸受と比べて１２％程度大幅に低減することができた。
【００４０】
このことから、第１実施形態のように、内外輪１６,１７のＲａ１およびＲａ２を、従来よりも大きく設定すれば、軌道面２１と円錐ころ１８の転動面との間の摩擦を、従来の外輪の軌道面と円錐ころとの間の摩擦よりも格段に大きくすることができて、この摩擦に起因する円錐ころ軸受装置の発熱を格段に大きくすることができる。
【００４１】
表１は、潤滑オイルとしてディファレンシャルギヤ装置で用いられるディファレンシャルギヤ装置用オイルを採用し、かつ、内輪の軌道面、外輪の軌道面および円錐ころの転動面のＲａ１、Ｒａ２およびＲａ３を様々な値に変動させたときの、外輪温度（内輪温度は外輪温度と略同じ温度であった）から円錐ころ軸受装置に流入する前のオイルの温度を引いた温度差と、円錐ころ軸受装置の回転トルクとの関係を表わすデータの一部を、表にしたものである。また、図５は、表１の結果をグラフ化した図である。表１において、トルク比は、温度差が０℃の円錐ころ軸受の回転トルクを１としたときの、各円錐ころ軸受装置の回転トルクの値を示している。また、焼付の有無の欄における無は、焼付を生じなかったことを意味し、焼付の有無の欄における有は、焼付が発生したことを意味している。
【００４２】
【表１】
2005282755.tif 000003
【００４３】
表１および図５に示すように、温度差を３℃より高くすれば、温度差が０℃の円錐ころ軸受と比較して、トルク減少率５パーセント以上にすることができ、円錐ころ軸受装置の運転コストを明確に低減できる。また、表１および図５に示すように、温度差を２０℃より小さくすれば、円錐ころ軸受装置に焼付が発生することを確実に防止できて、円錐ころ軸受装置の性能の低下を防止できる。
【００４４】
本発明者は、表１に示すデータを含む多数のデータの分析を行った。その結果、外輪の軌道面、内輪の軌道面および円錐ころの転動面の合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の少なくとも一方を０.２μｍ以上に設定すれば、オイルの種類によらず、上記温度差を３℃より高くすることができることを見出した。また、外輪の軌道面、内輪の軌道面および円錐ころの転動面の合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方を０.３μｍ以下に設定すれば、オイルの種類によらず、上記温度差を２０℃よりも小さくできて、焼付を防止できることを見出した。
【００４５】
上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、上記外輪１６の軌道面２１のＲａ１を、０.２２μｍに、内輪１７の軌道面２２のＲａ２を、０.２４μｍに、円錐ころ１８の転動面２３のＲａ３を０.０６μｍに設定すると共に、外輪１６の外方に、オイルの放熱性を低下させるＰＰＳ製の樹脂部材１９を設けたので、外輪１６の温度から、円錐ころ軸受装置に流入する前のオイルの温度を引いた温度差を５℃にすることができ、３℃よりも高い温度にすることができる。したがって、円錐ころ軸受装置内でオイルの粘性を格段に低減できて、転がり粘性抵抗を格段に小さくすることができ、従来の円錐ころ軸受と比較して回転トルクを１２％程度大幅に低減できる。
【００４６】
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、上記外輪１６の温度、および、外輪１６の温度と略同じ内輪１７の温度が、オイルの入口付近におけるオイルの温度に２０℃足した温度よりも低くなっているので、オイルの温度が過度に大きくなりすぎることがなくて、円錐ころ軸受装置に焼付が生じることがない。
【００４７】
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、上記外輪１６の軌道面２１、内輪１７の軌道面２２および円錐ころ１８の転動面２３の合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２を０.２３μｍに設定すると共に、合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２を、０.２５μｍに設定し、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の少なくとも一方を０.２μｍ以上に設定しているので、オイルの温度上昇を大幅に促進できて、回転トルクを格段に低減できる。
【００４８】
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、上記外輪１６の軌道面２１、内輪１７の軌道面２２および円錐ころ１８の転動面２３の合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方を０.３μｍ以下に設定しているので、外輪１６および内輪１７の温度を、オイルの入口付近におけるオイルの温度に２０℃足した温度よりも低くできて、焼付を防止できる。尚、上記第１実施形態のように、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方を、ともに０.２６μｍ以下に設定すると、外輪の軌道面、内輪の軌道面および転動体の転動面の疲労寿命の低下を十分に抑制することができる。
【００４９】
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、保温手段の一例としての断熱部材を、断熱性の高いＰＰＳ製の樹脂部材１９から構成しているので、円錐ころ軸受装置の温度低下を極小さく抑え込むことができる。また、保温手段を、扱い易く、かつ、安価な断熱部材で構成しているので、円錐ころ軸受装置を簡単安価に保温できる。
【００５０】
尚、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置では、断熱部材を、外輪１６の外周面に固定されたＰＰＳ製の樹脂部材１９から構成したが、この発明のオイル潤滑性転がり軸受装置では、断熱部材を、外輪の外周面に固定されたフェノール樹脂等のＰＰＳ以外の保温性が高い樹脂部材（熱伝導率が低い樹脂）から構成しても良い。また、この発明のオイル潤滑性転がり軸受装置では、断熱部材を、チタンやステンレス等の保温性が高い金属部材（熱伝導率が低い金属材質）から構成しても良く、樹脂および金属以外の保温性が高い材質からなる部材で構成しても良い。金属を使用すると軸受装置の剛性を高くできる点で有利である。
【００５１】
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置では、外輪１６の軌道面２１のＲａ１を、０.２２μｍに、内輪１７の軌道面２２のＲａ２を、０.２４μｍに、および、円錐ころ１８の転動面２３のＲａ３を、０.０６μｍ設定したが、この発明のオイル潤滑式転がり軸受装置では、外輪の軌道面の算術平均粗さをＲａ１、内輪の軌道面の算術平均粗さをＲａ２、および、円錐ころの転動面の算術平均粗さをＲａ３としたとき、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方を０.３μｍ以下に設定すると共に、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の少なくとも一方を０.２μｍ以上に設定すると、外輪１６の軌道面２１のＲａ１を、０.２２μｍに、内輪１７の軌道面２２のＲａ２を、０.２４μｍに、および、円錐ころ１８の転動面２３のＲａ３を、０.０６に設定した場合と同様の作用効果を獲得することができる。
【００５２】
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置では、オイル温度上昇促進手段と、樹脂部材１９の設置により外輪１６および内輪１７の温度が、円錐ころ軸受装置に流入する直前のオイルの温度よりも５℃高くなるようにしたが、この発明のオイル潤滑式転がり軸受装置では、外輪および内輪の温度が、オイル潤滑式転がり軸受装置に流入する直前のオイルの温度に３℃足した温度よりも高く、かつ、流入する直前のオイルの温度に２０℃足した温度よりも低くすると、外輪１６および内輪１７の温度が、円錐ころ軸受装置に流入する直前のオイルの温度よりも５℃高くした場合と同様の作用効果を獲得することができる。
【００５３】
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置では、保温手段の一例としての樹脂部材１９を、外輪１６の外周面に固定したが、この発明のオイル潤滑式転がり軸受装置では、断熱部材を、内輪の内周面に固定しても良い。また、この発明のオイル潤滑式転がり軸受装置では、第１の断熱部材を、外輪の外周面に固定すると共に、第２の断熱部材を、内輪の内周面に固定しても良く、このようにすると、保温効果を更に向上させることができる。
【００５４】
また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置では、保温手段を、断熱部材の一例としての樹脂部材１９で構成したが、この発明のオイル潤滑式転がり軸受装置では、保温手段を、外輪の外方に設けられたヒータで構成しても良く、外輪および内輪の少なくとも一つに電気を導通する電気導通手段で構成しても良い。
【００５５】
また、上記第１実施形態のオイル潤滑式転がり軸受装置は、転動体が円錐ころ１８であったが、この発明のオイル潤滑式転がり軸受装置は、転動体が円筒ころや玉であっても良い。尚、転動面と軌道面の接触領域が広い（線接触）となる円錐ころ、円筒ころの場合、転がり粘性抵抗が軸受トルク全体に占める割合が高いため、上記構成によるトルク低減効果が特に大きい。
【００５６】
また、上記第１実施形態のオイル潤滑式転がり軸受装置では、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２を０.２３μｍに設定すると共に、合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２を、０.２５μｍに設定し、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の両方を０.２μｍ以上に設定したが、この発明のオイル潤滑式転がり軸受装置では、合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の一方を０.２μｍ以上に設定すれば良い。合成粗さ（Ｒａ１２＋Ｒａ３２）１／２と合成粗さ（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２の内の一方を０.２μｍ以上に設定する場合、より接触面圧が大きい内輪と転動体の接触面に関係する合成粗さである（Ｒａ２２＋Ｒａ３２）１／２を０.２μｍ以上に設定すると効果を大きくすることができる。
【００５７】
（第２実施形態）
図６は、この発明のオイル潤滑式転がり軸受装置の第２実施形態の円錐ころ軸受装置が備える円錐ころ５０の転動面５２を詳細に示す図である。また、図７は、第２実施形態の円錐ころ軸受装置が備える外輪６０の軌道面６２を詳細に示す図である。
【００５８】
第２実施形態の円錐ころ軸受装置は、軌道面２１,２２にマイクロディンプルが形成された内外輪１６,１７および標準的な円錐ころ１８を採用するかわりに、軌道面６２に所定のクラウニングが施された外輪６０、軌道面に所定のクラウニングが施された内輪、および、転動面５２に所定のクラウニングが施された円錐ころ５０を採用した点が、第１実施形態の円錐ころ軸受装置と異なる。
【００５９】
第２実施形態の円錐ころ軸受装置では、第１実施形態の円錐ころ軸受装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の円錐ころ軸受装置と異なる作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。
【００６０】
第２実施形態の円錐ころ軸受装置は、全クラウニング量が６４μｍ、外輪クラウニング量が４０μｍ、円錐ころクラウニング量が２μｍ、内輪クラウニング量が２０μｍに設定されており、外輪クラウニング率が６２.５％、円錐ころクラウニング率が６.２５％に設定されている。また、内輪クラウニング量／全クラウニング量で定義される内輪クラウニング率が、３１.２５％に設定されている。
【００６１】
上記外輪６０の軌道面６２、内輪の軌道面、および、円錐ころ５０の転動面５２は、オイル温度上昇促進手段を構成している。
【００６２】
本発明者は、全クラウニング量、外輪クラウニング率および円錐ころクラウニング率と、円錐ころ軸受装置の回転トルクとの関係を明らかにするために、以下の実験を行った。
【００６３】
先ず、内外輪の軌道面および円錐ころの転動面に様々なクラウニングを施した複数の円錐ころ軸受装置（ＪＩＳ３０３０６相当品）を、一つずつ軸受試験装置に設置した後、各円錐ころ軸受装置において、３００ｒｐｍと２０００ｒｐｍの２種類の回転速度で内外輪の一方を回転させて、内外輪の他方に作用する回転トルク値を測定した。このとき、オイルとしては、ディファレンシャルギヤ装置用オイルを採用し、擬似的な予圧として４ｋＮのアキシャル荷重を与えた。
【００６４】
尚、実験時の潤滑条件としては、回転速度３００ｒｐｍの際には、常温のオイルを試験前に適量塗布するのみで以後給油を行わずに実験を行った。一方、回転速度２０００ｒｐｍの際には、オイルの温度が５０℃のオイルを、０.５Ｌ／分の割合で供給しつつ実験を行った。
【００６５】
図８は、全クラウニング量と、円錐ころ軸受装置の回転トルクとの関係を示す図である。
【００６６】
図８において、▲は、内外輪の一方の回転数が３００ｒｐｍである場合の測定値を示し、●は、内外輪の一方の回転数が２０００ｒｐｍである場合の測定値を示す。また、図８において、縦軸は、クラウニングを施していない標準的な円錐ころ軸受の回転トルクを１とした場合の、トルク比を示している。
【００６７】
図８に示すように、全クラウニング量が５０μｍより小さい場合では、全クラウニング量が増加するに従って、分散している回転トルク中の最大値が低下する傾向を示す一方、全クラウニング量が５０μｍ以上になると、分散している回転トルク中の最大値が、クラウニングを施していない場合と比較して低い値で略一定となっている。このことから、全クラウニング量を５０μｍ以上に設定すると、回転トルクを格段に低減できる。
【００６８】
図９は、外輪クラウニング率と、円錐ころ軸受装置の回転トルクとの関係を示す図である。
【００６９】
図９において、▲は、内外輪の一方の回転数が３００ｒｐｍである場合の測定値を示し、●は、内外輪の一方の回転数が２０００ｒｐｍである場合の測定値を示す。また、図９において、縦軸は、クラウニングを施していない標準的な円錐ころ軸受の回転トルクを１とした場合の、トルク比を示している。
【００７０】
図９に示すように、外輪クラウニング率が４０％より小さい場合では、外輪クラウニング率が増加するに従って、分散している回転トルク中の最大値が低下する傾向を示す一方、外輪クラウニング率が４０％以上になると、分散している回転トルク中の最大値が、クラウニングを施していない場合と比較して低い値で略一定となっている。このことから、外輪クラウニング率を４０％以上に設定すると、回転トルクを格段に低減できる。
【００７１】
図１０は、円錐ころクラウニング率と、円錐ころ軸受装置の回転トルクとの関係を示す図である。
【００７２】
図１０において、▲は、内外輪の一方の回転数が３００ｒｐｍである場合の測定値を示し、●は、内外輪の一方の回転数が２０００ｒｐｍである場合の測定値を示す。また、図１０において、縦軸は、クラウニングを施していない標準的な円錐ころ軸受の回転トルクを１とした場合の、トルク比を示している。
【００７３】
図１０に示すように、分散している回転トルク中の最大値は、円錐ころクラウニング率が低くなるに従って徐々に低下する傾向を示している。そして、円錐ころクラウニング率が、２０％以下の場合に、分散している回転トルク中の最大値が、標準的なクラウニングを施していない場合と比較して低い値になっている。このことから、円錐ころクラウニング率を２０％以下に設定すると、従来よりも回転トルクを低減できる。
【００７４】
上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、全クラウニング量を、５０μｍ以上に、外輪クラウニング率を、４０％以上に、円錐ころクラウニング率を、２０％以下に設定しているので、外輪６０の軌道面６２と、円錐ころ５０の転動面５２との面圧、および、内輪の軌道面と、円錐ころ５０の転動面５２との面圧を、増加させることができて、各軌道面と転動面との摺動によって生じる発熱を促進できる。したがって、オイルの温度を高くできて、オイルの粘性を低くできるので、クラウニングを施していない場合と比較して、回転トルクを大幅に低減できる。
【００７５】
尚、上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置では、全クラウニング量を６４μｍ、外輪クラウニング率を６２.５％、円錐ころクラウニング率を６.２５％に設定したが、全クラウニング量を５０μｍ以上に、外輪クラウニング率を、４０％以上に、かつ、円錐ころクラウニング率を、２０％以下に設定すれば、全クラウニング量を６４μｍ、外輪クラウニング率を６２.５％、円錐ころクラウニング率を６.２５％に設定した場合と同様の作用効果を獲得できる。
【００７６】
また、上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置のように、内輪クラウニング率を１０％以上に設定すると、内輪の軌道面と、円錐ころ５０の転動面５２との接触面における軸方向両端部付近の接触荷重を減少させることができる。そして、上記両端部と円錐ころ５０の転動面５２との接触によって、円錐ころ軸受装置が損傷することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のオイル潤滑式転がり軸受装置の第１実施形態の円錐ころ軸受装置を二つ備えたディファレンシャルギヤ装置の軸方向の断面図である。
【図２】上記円錐ころ軸受装置の内の一方の軸方向の断面図である。
【図３】図２の円錐ころ軸受装置の外輪軌道面の凹凸を示す図である。
【図４】従来の円錐ころ軸受の外輪軌道面の凹凸を示す図である。
【図５】外輪の温度から円錐ころ軸受装置の入口付近のオイルの温度を引いた温度差と、回転トルクとの関係を示す図である。
【図６】本発明のオイル潤滑式転がり軸受装置の第２実施形態の円錐ころ軸受装置の円錐ころの転動面を示す図である。
【図７】上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置の外輪の軌道面を示す図である。
【図８】全クラウニングと、トルク比との関係を示す図である。
【図９】外輪クラウニング率と、トルク比との関係を示す図である。
【図１０】円錐ころクラウニング率と、トルク比との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０,１５  円錐ころ軸受装置
１１,１６,６０  外輪
１２,１７  内輪
１３,１８,５０  円錐ころ
１４,１９  樹脂部材
２１,２２,６２  軌道面
２３,５２  転動面
【図１】
2005282755.tif 000004
【図２】
2005282755.tif 000005
【図３】
2005282755.tif 000006
【図４】
2005282755.tif 000007
【図５】
2005282755.tif 000008
【図６】
2005282755.tif 000009
【図７】
2005282755.tif 000010
【図８】
2005282755.tif 000011
【図９】
2005282755.tif 000012
【図１０】
2005282755.tif 000013