(57)【要約】【課題】  保持器剛性を低下させることなくころ収容本数を増大可能であって、しかもトルクの増大を可及的に抑制可能な円錐ころ軸受を提供すること。【解決手段】  内輪２と、外輪３と、内輪２と外輪３との間に転動自在に配された複数の円錐ころ４と、円錐ころ４を円周所定間隔に保持する保持器５とを備えた円錐ころ軸受１において、保持器５の柱部外径面に、外輪３の内径面に向かって凸状をなし外輪３の内径面との間に微小隙間を形成する断面円弧状の突起部５ｆを円周所定間隔で複数形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪と外輪との間に転動自在に配された複数の円錐ころと、前記円錐ころを円周所定間隔に保持する保持器とを備えた円錐ころ軸受において、前記保持器の外径面に、前記外輪の内径面に向かって凸状をなし前記外輪の内径面との間に微小隙間を形成する突起部を円周所定間隔で複数形成したことを特徴とする円錐ころ軸受 。
【請求項２】
前記突起部が保持器の柱部外径面に断面円弧状で形成され、その円弧曲率半径が外輪軌道面の半径よりも小さく、かつ、前記突起部の幅寸法を保持器の柱部の幅寸法の５０％以上としたことを特徴とする請求項１記載の円錐ころ軸受 。
【請求項３】
前記保持器が鋼板プレス製であることを特徴とする請求項１記載の円錐ころ軸受 。
【請求項４】
前記保持器の外周面が二硫化モリブデン（MoS2）系でコーティング処理されていることを特徴とする請求項１記載の円錐ころ軸受 。
【請求項５】
前記保持器の外周面がバレル研磨されていることを特徴とする請求項１記載の円錐ころ軸受 。
【請求項６】
前記保持器がＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＰＡまたはポリアミド樹脂製であることを特徴とする請求項１記載の円錐ころ軸受 。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は円錐ころ軸受に関し、特に自動車のトランスミッションの歯車装置に好適に組み込まれる円錐ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のトランスミッション（主変速機）は大別するとマニュアルタイプとオートマチックタイプがあり、また車輌の駆動方式によって前輪駆動（ＦＷＤ）用トランスアクスル、後輪駆動（ＲＷＤ）用トランスミッション、および四輪駆動（４ＷＤ）用トランスファ（副変速機）がある。これらは、エンジンからの駆動力を変速して駆動軸などへ伝達するものである。
【０００３】
図６は、自動車 のトランスミッションの一構成例を示している。このトランスミッションは同期噛合式のもので、同図で左方向がエンジン側、右方向が駆動車輪側である。メインシャフト４１とメインドライブギヤ４２との間に円錐ころ軸受 ４３が介装される。この例では、メインドライブギヤ４２の内周に円錐ころ軸受 ４３の外輪軌道面が直接形成されている。メインドライブギヤ４２は、円錐ころ軸受 ４４でケーシング４５に対して回転自在に支持される。メインドライブギヤ４２にクラッチギヤ４６が係合連結され、クラッチギヤ４６に近接してシンクロ機構４７が配設される。
【０００４】
シンクロ機構４７は、セレクタ（図示省略）の作動によって軸方向（同図で左右方向）に移動するスリーブ４８と、スリーブ４８の内周に軸方向移動自在に装着されたシンクロナイザーキー４９と、メインシャフト４１の外周に係合連結されたハブ５０と、クラッチギヤ４６の外周（コーン部）に摺動自在に装着されたシンクロナイザーリング５１と、シンクロナイザーキー４９をスリーブ４８の内周に弾性的に押圧する押さえピン５２及びスプリング５３とを備えている。
【０００５】
同図に示す状態では、スリーブ４８及びシンクロナイザーキー４９が押さえピン５２によって中立位置に保持されている。この時、メインドライブギヤ４２はメインシャフト４１に対して空転する。一方、セレクタの作動により、スリーブ４８が同図に示す状態から例えば軸方向左側に移動すると、スリーブ４８に従動してシンクロナイザーキー４９が軸方向左側に移動し、シンクロナイザーリング５１をクラッチギヤ４６のコーン部の傾斜面に押し付ける。これにより、クラッチギヤ４６の回転速度が落ち、逆にシンクロ機構４７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頃、スリーブ４８がさらに軸方向左側に移動して、クラッチギヤ４６と噛み合い、メインシャフト４１とメインドライブギヤ４２との間がシンクロ機構４７を介して連結される。これにより、メインシャフト４１とメインドライブギヤ４２とが同期回転する。
【０００６】
ところで、自動車トランスミッションは、近年、ミッションのＡＴ化、ＣＶＴ化および低燃費化等のために低粘度の油が使われる傾向にある。低粘度オイルが使用される環境化では、（１）油温が高い、（２）油量が少ない、（３）予圧抜けが発生するなどの悪条件が重なった場合に、潤滑不良に起因する非常に短寿命の表面起点剥離が面圧の高い内輪軌道面に生じることがある。
【０００７】
この表面起点剥離による短寿命対策としては最大面圧低減が直接的かつ有効な解決策である。最大面圧を低減するためには軸受寸法を変更するか、軸受寸法を変えない場合は軸受のころ本数を増大させる。ころ直径を減少させないでころ本数を増やすためには保持器のポケット間隔を狭くしなければならないが、そのためには保持器のピッチ円を大きくして外輪側にできるだけ寄せる必要がある。
【０００８】
保持器を外輪内径面に接するまで寄せた例として、図７に記載の円錐ころ軸受がある（特許文献１参照）。この円錐ころ軸受６１は保持器６２の小径側環状部６２ａの外周面と大径側環状部６２ｂの外周面を外輪６３内径面と摺接させて保持器６２をガイドし、保持器６２の柱部６２ｃの外径面に引きずりトルクを抑制するため凹所６４を形成して、柱部６２ｃの外径面と外輪６３の軌道面６３ａの非接触状態を維持するようにしている。保持器６２は詳しくは図８に示すように、小径側環状部６２ａと、大径側環状部６２ｂと、小径側環状部６２ａと大径側環状部６２ｂとを軸方向に繋ぎ外径面に凹所６４が形成された複数の柱部６２ｃとを有する。そして柱部６２ｃ相互間に円錐ころ６５を転動自在に収容するための複数のポケット６６が設けられている。小径側環状部６２ａには、内径側に一体に延びた鍔部６２ｄが設けられている。
【特許文献１】特開２００３−２８１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１記載の円錐ころ軸受６１では、保持器６２の柱部６２ｃに凹所６４があるので板厚が必然的に薄くなって保持器６２の剛性が低下し、軸受６１の組立て時の応力によって保持器６２が変形したり、軸受６１の回転中に保持器６２が変形する等の可能性がある。また保持器６２の小径側環状部６２ａの外周面と大径側環状部６２ｂの外周面を外輪６３内径面と摺接させているためその分だけ高トルクになるという問題もある。
【００１０】
本発明の目的は、保持器剛性を低下させることなくころ収容本数を増大可能であって、しかもトルクの増大を可及的に抑制可能な円錐ころ軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため本発明の円錐ころ軸受（請求項１）は、内輪と、外輪と、前記内輪と外輪との間に転動自在に配された複数の円錐ころと、前記円錐ころを円周所定間隔に保持する保持器とを備えた円錐ころ軸受において、前記保持器の外径面に、前記外輪の内径面に向かって凸状をなし前記外輪の内径面との間に微小隙間を形成する突起部を円周所定間隔で複数形成したことを特徴とする。
【００１２】
前記突起部を形成することにより円錐ころ軸受の回転時に突起部と外輪内径面との間に形成される楔状油膜の動圧により保持器と外輪との間の微小隙間が維持され、両者の接触に伴うトルク損失や保持器ないし外輪軌道面の損傷が防止される。従って保持器外径面を可及的に外輪内径面に接することなく近接させることが可能となり、軸受トルクを増大させることなく保持器のころ収容本数を増大させて内輪軌道面に生じる最大面圧を抑制することができる。
【００１３】
また本発明の円錐ころ軸受（請求項２）は、前記突起部が保持器の柱部外径面に断面円弧状で形成され、その円弧曲率半径が外輪軌道面の半径よりも小さく、かつ、前記突起部の幅寸法を保持器の柱部の幅寸法の５０％以上としたことを特徴とする。
突起部の形を、外輪軌道面の半径よりも小さい曲率半径の断面円弧状とし、突起部の幅寸法を保持器の柱部の幅寸法の５０％以上とすることにより、軸受回転時に外輪内径面との間に良好な楔状油膜が形成され、この楔状油膜の動圧により保持器と外輪との非接触状態が維持される。
【００１４】
また本発明の円錐ころ軸受（請求項３）は、保持器が鋼板プレス製であることを特徴とする。鋼板プレス製保持器は高剛性であり耐摩耗性があるので軸受寿命の延長に適する。
【００１５】
また本発明の円錐ころ軸受（請求項４、５）は、前記保持器の外周面が二硫化モリブデン（MoS2）系でコーティング処理またはバレル研磨されていることを特徴とする。
【００１６】
このような平滑化処理をすることにより軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗を低減することができる。
【００１７】
また本発明の円錐ころ軸受（請求項６）は、前記保持器がＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＰＡまたはポリアミド樹脂製であることを特徴とする。
樹脂製保持器は鋼板プレス製保持器と比べると重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は前述の如く、円錐ころ軸受の保持器の外周面に外輪の内周面に向かって凸状をなす突起部を円周所定間隔で複数形成したので、保持器外径面を外輪内径面に近接させてころ収容本数を増大させても、突起部と外輪内周面との間で楔状油膜による良好な潤滑作用が得られる。従って、軸受のトルク特性を損なうことなくころ本数増大によって内外輪軌道面の最大面圧を低減させることができ、高油温、少油量、および予圧抜け発生など悪条件が重なって過酷潤滑条件となった場合でも、極短寿命の表面起点剥離がとりわけ内輪軌道面に発生するの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】
【００１９】
以下に本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１および図４に示す如く、この実施形態の円錐ころ軸受１は、円錐状の軌道面２ａを有し、この軌道面２ａの小径側に小鍔部２ｂ、大径側に大鍔部２ｃを有する内輪２と、円錐状の軌道面３ａを有する外輪３と、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に転動自在に配された複数の円錐ころ４と、円錐ころ４を円周等間隔に保持する保持器５とで構成される。
【００２０】
保持器５は、例えばＳＰＣＣ鋼板等の鋼板（鋼管）からプレス加工によって成形されたプレス加工品で、図３に示すように、小径側環状部５ａと、大径側環状部５ｂと、小径側環状部５ａと大径側環状部５ｂとを軸方向に繋ぐ複数の柱部５ｃと、円周方向に隣接する柱部５ｃ間に設けられ、円錐ころ４を転動自在に収容する複数のポケット５ｄとを備えている。小径側環状部５ａには、内径側に一体に延びた鍔部５ｅが設けられている。
【００２１】
柱部５ｃの外径面には図１〜図３に示すように外輪軌道面側に向けて凸状を成す突起部５ｆが一体に形成されている。この突起部５ｆは図２に示すように柱部５ｃの横断方向の断面輪郭形状が円弧状を成している。この円弧状の曲率半径Ｒ２は外輪軌道面半径Ｒ１より小さく形成されている。これは突起部５ｆと外輪軌道面との間に良好な楔状油膜が形成されるようにするためであり、望ましくは突起部の曲率半径Ｒ２は外輪軌道面半径Ｒ１の７０〜９０％程度に形成するとよい。７０％未満であると楔状油膜の入口開き角度が大きくなり過ぎて却って動圧が低下する。また９０％を超えると楔状油膜の入口角度が小さくなり過ぎて同様に動圧が低下する。また、突起部５ｆの横幅Ｗ２は望ましくは柱部５ｃの横幅Ｗ１の５０％以上となるように形成する（Ｗ２≧０．５×Ｗ１）。５Ｏ％未満では良好な楔状油膜を形成するための充分な突起部５ｆの高さが確保できなくなるためである。なお、外輪軌道面半径Ｒ１は大径側から小径側へと連続的に変化しているので、突起部５ｆの曲率半径Ｒ２もそれに合わせて大径側環状部５ｂの大きな曲率半径Ｒ２から小径側環状部５ａの小さな曲率半径Ｒ２へと連続的に変化するようにする。
【００２２】
保持器５の表面、特に保持器５の外径面は、できるだけ滑らかな表面にしておくのがよい。すなわち、円錐ころ軸受１の回転中は保持器５外径面の突起部５ｆと外輪軌道面との間に楔状油膜が形成されてその動圧作用で保持器５の外径面ないし突起部５ｆが外輪軌道面に接触することはないが、円錐ころ軸受１の回転直後で低回転数のため十分な楔状油膜が形成されないうちに過酷な潤滑条件が発生すると保持器５の外径面ないし突起部５ｆが外輪軌道面に接触する可能性がある。このような場合に備えて、保持器５の外径面を例えば二硫化モリブデン（MoS2）系のコーティング処理をしたり、またはバレル研磨仕上げ等を行なうことにより可及的に摩擦係数を低減する処置をしておくのがよい。
【００２３】
保持器５は鋼板プレス製品のほか、樹脂製の保持器５’（図５参照）としてもよい。この樹脂製保持器５’の柱部５’ｃ外径面にも、鋼板プレス製保持器５と同様に突起部５’ｆを一体形成する。樹脂の種類としては、自動車トランスミッションでの使用を前提する場合は耐油性を考慮してＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＰＡ等のスーパーエンプラ又はポリアミド樹脂とするのが望ましい。樹脂製保持器５’は鋼板プレス製保持器５と比べると重量が軽く摩擦係数が小さいという特徴があるため、本発明の円錐ころ軸受用保持器として好適である。
【００２４】
本発明の円錐ころ軸受１は以上にように構成されているため、軸受１が回転して保持器５（５’）が回転し始めると、外輪軌道面と保持器５（５’）の突起部５ｆとの間に楔状油膜が形成される。この楔状油膜は軸受１の回転速度にほぼ比例した動圧を発生するので、保持器５（５’）のピッチ円直径（ＰＣＤ）を大きくして外輪軌道面に近接させても、軸受１を大きな摩耗ないしトルク損失を生じることなく回転させることが可能となり、無理なくころ本数を増加させることが可能となる。
【００２５】
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば前記実施形態では突起部５ｆ（５’ｆ）を柱部５ｃ（５’ｃ）の外径面に形成したが、これに加えて、保持器５（５’）の小径側環状部５ａや大径側環状部５ｂの外径面にも形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る円錐ころ軸受１ は、自動車のトランスミッションに組み込む他、自動車のデファレンシャルや、自動車用歯車装置以外の用途に使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る円錐ころ軸受の部分断面図。
【図２】保持器の柱部の断面図。
【図３】保持器の部分斜視図。
【図４】（Ａ）は鋼板プレス製保持器を使用した円錐ころ軸受の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図５】（Ａ）は樹脂製保持器を使用した円錐ころ軸受の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図６】自動車のトランスミッションの部分断面図。
【図７】従来の円錐ころ軸受の部分断面図。
【図８】従来の円錐ころ軸受の保持器の斜視図。
【符号の説明】
【００２８】
１     軸受
２     内輪
２ａ   軌道面
２ｂ   小鍔部
２ｃ   大鍔部
３     外輪
３ａ   軌道面
４     円錐ころ
５     保持器
５ａ   小径側環状部
５ｂ   大径側環状部
５ｃ   柱部
５ｄ   ポケット
５ｅ   鍔部
５ｆ   突起部
【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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【図８】
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