(57)【要約】【課題】円すいころに作用する各種態様の荷重に対してエッジロードを効果的に吸収可能にする一方で、円すいころ軸受の特徴である高剛性で高負荷容量を十分に確保可能にすること。【解決手段】本円すいころ軸受２は、内・外輪４，６の相対回転に伴ない円すいころ８が転動して円すいころ８の大径側端面と内輪４の大径側鍔部１２の内側面とが摺接する円すいころ軸受であり、円すいころ８の大径側と小径側に内部中空部１６，１８を設けてその円すいころ８の中央側を内部中実部２０となし、該内部中実部２０の円すいころ軸心方向の幅や位置、ならびに内部中空部１６，１８の形状や大きさを円すいころ８に作用する荷重の状態に応じて設定してある。【選択図】図１
2007270970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内・外輪の相対回転に伴ない円すいころが転動して円すいころの大径側端面と内輪の大径側鍔部の内側面とが摺接する円すいころ軸受において、
上記円すいころの大径側と小径側に内部中空部を設けてその円すいころの中央側を内部中実部となし、該内部中実部の円すいころ軸心方向の幅および位置を上記円すいころに作用する荷重の状態に応じて設定してある、ことを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
内・外輪の相対回転に伴ない円すいころが転動して円すいころの大径側端面と内輪の大径側鍔部の内側面とが摺接する円すいころ軸受において、
上記円すいころの大径側と小径側に内部中空部を設けてその円すいころの中央側を内部中実部となし、該内部中空部の形状や大きさを上記円すいころに作用する荷重の状態に応じて設定してある、ことを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項３】
内・外輪の相対回転に伴ない円すいころが転動して円すいころの大径側端面と内輪の大径側鍔部の内側面とが摺接する円すいころ軸受において、
上記円すいころの大径側と小径側に内部中空部を設けてその円すいころの中央側を内部中実部となし、該内部中実部の円すいころ軸心方向の幅や位置、ならびに内部中空部の形状や大きさを上記円すいころに作用する荷重の状態に応じて設定してある、ことを特徴とする円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車のトランスミッションやデファレンシャル等の歯車装置を始めとして各種の産業機械や設備等に組み込まれて用いられる円すいころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受は、周知されるごとく、内・外輪の軌道間に転動自在に複数の円すいころを配置し、これら円すいころを保持器により軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持した構成となっている。内輪は小径側と大径側に鍔部を備えている。
【０００３】
以上の構成を備えた円すいころ軸受においては、内・外輪の相対回転に伴って内・外輪の軌道上を円すいころが転動することにより、円すいころの大径側端面と内輪の大径側鍔部の内側面とが摺接し、この摺接面でスラスト荷重を支持することにより、玉軸受と比較して高剛性で高負荷容量の軸受構成となっている。
【０００４】
しかしながら、円すいころ軸受の場合、円すいころの形状が切頭円錐状であるために、例えば曲げ（モーメント）荷重が負荷される使用環境に組み込まれている場合、円すいころの転動面の軸方向両端縁と接触する内・外輪の軌道にエッジロード(応力集中)が発生し、これにより、軸受計算寿命時間以下の早期の使用段階で当該軌道にフレーキング等の損傷が発生する場合がある。
【０００５】
そこで、このような内・外輪軌道に対するエッジロードの発生を防止して円すいころ軸受の長寿命化を図るため、円すいころの転動面にフルクラウニングや複合クラウニング加工を施すことが行われている(特許文献１等)。
【０００６】
しかしながら、このようなクラウニング加工はコストが嵩むという課題がある。
【０００７】
そこで、加工コストが高くつくクラウニングを施すのではなく、円すいころ軸受の大径側端面に凹所を形成して円すいころに径方向への可撓性を付与し、曲げ荷重の負荷時におけるエッジロードを円すいころの撓み変形で吸収するようにした円すいころ軸受が既に提案されている（特許文献２）。
【０００８】
この円すいころ軸受の構成の場合、加工コストをさほど上昇させることなく、また、ころの疲労破壊を生じることなく、曲げ荷重の負荷に対応してエッジロードを吸収し、長寿命を達成することができるようになった。
【０００９】
しかしながら、本出願人が上記凹所について研究したところ、円すいころの大径側端面に凹所が形成されているにもかかわらず、円すいころ軸受の使用環境に基づいて円すいころに作用する荷重にも様々な態様があり、必ずしも上記した凹所のみではエッジロードの吸収効果が十分ではない場合が存在することが判明した。例えば、上記凹所の大きさが過不足してエッジロードの吸収に適した所期の撓み変形が得られなかったりする場合があり、そのような場合、エッジロードの吸収効果が不足することに加えて、凹所を設けた分、玉軸受と比較して高剛性で高負荷容量という円すいころ軸受の特徴や利点が損なわれてしまう、など検討すべき課題が存在する。
【特許文献１】特開平８−２３２９６０号公報
【特許文献２】特開２０００−１７０７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明により解決すべき課題は、円すいころに作用する各種態様の荷重に対してエッジロードを効果的に吸収可能にする一方で、円すいころ軸受の特徴である高剛性で高負荷容量を十分に確保可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明第１による円すいころ軸受は、内・外輪の相対回転に伴ない円すいころが転動して円すいころの大径側端面と内輪の大径側鍔部の内側面とが摺接する円すいころ軸受において、上記円すいころの大径側と小径側に内部中空部を設けてその円すいころの中央側を内部中実部となし、該内部中実部の円すいころ軸心方向の幅および位置を上記円すいころに作用する荷重の状態に応じて設定してあることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明第１によると、円すいころ軸受が使用される環境に基づく円すいころに作用する荷重の様々な態様に対応して、内部中実部の上記幅と位置とを設定してあるので、その態様に応じたエッジロードの吸収効果を期待することができ、円すいころの撓み変形が量的に不足したり、逆に上記凹所の大きさが大きすぎて過度に撓み変形したりして所期の撓み変形が得られないためにエッジロードの吸収効果が発揮できない事態を回避することが可能となり、円すいころの両端面を内部中空部（凹所）としても、玉軸受と比較しての円すいころ軸受の長所である高剛性で高負荷容量という特徴を損なわずに済む。
【００１３】
本発明第２による円すいころ軸受は、内・外輪の相対回転に伴ない円すいころが転動して円すいころの大径側端面と内輪の大径側鍔部の内側面とが摺接する円すいころ軸受において、上記円すいころの大径側と小径側に内部中空部を設けてその円すいころの中央側を内部中実部となし、該内部中空部の形状や大きさを上記円すいころに作用する荷重の状態に応じて設定してあることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明第２の場合、本発明第１とは異なって、内部中空部の形状や大きさを上記円すいころに作用する荷重の状態に応じて設定してあるが、内部中空部の形状を例えば切頭円錐状としたり、円筒状としたり、あるいは、大径側と小径側とで内部中空部の形状を異ならせたりして、円すいころに作用する荷重の状態に応じて大径側と小径側の可撓性を個別に設定することができるようになり、エッジロードの吸収効果を大径側と小径側とで個別に設定してエッジロードの吸収効果を発揮することができると同時に、本発明第１と同様にして、円すいころの両端面を内部中空部（凹所）としても、玉軸受と比較しての円すいころ軸受の長所である高剛性で高負荷容量という特徴を損なわずに済む。
【００１５】
本発明第３による円すいころ軸受は、内・外輪の相対回転に伴ない円すいころが転動して円すいころの大径側端面と内輪の大径側鍔部の内側面とが摺接する円すいころ軸受において、上記円すいころの大径側と小径側に内部中空部を設けてその円すいころの中央側を内部中実部となし、該内部中実部の円すいころ軸心方向の幅や位置、ならびに内部中空部の形状や大きさを上記円すいころに作用する荷重の状態に応じて設定してあることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明第３の場合は、本発明第１と第２それぞれの作用効果を同時に発揮することができるものであり、より効果的に円すいころに作用する荷重の状態に応じて、エッジロードの吸収効果を発揮することができると同時に、本発明第１や第２と同様にして、円すいころの両端面を内部中空部（凹所）としても、玉軸受と比較しての円すいころ軸受の長所である高剛性で高負荷容量という特徴を損なわずに済む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、円すいころに作用する各種態様の荷重に対してエッジロードを効果的に吸収することができると同時に高剛性で高負荷容量を十分に確保することができた円すいころ軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る円すいころ軸受を説明すると、図１を参照して、実施の形態の円すいころ軸受２は、内・外輪４，６の軌道間に転動自在に複数の円すいころ８を配置し、これら円すいころ８を保持器１０により軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持した構成となっている。内輪４は大径側と小径側に鍔部１２，１４を備えている。
【００１９】
以上の構成において、円すいころ８は、その大径側と小径側とが端面に開口した内部中空部１６，１８を備えた筒部領域８ａ，８ｂをなし、中央側が上記両内部中空部１６，１８で軸心方向から挟まれた内部中実部２０を備えた柱部領域８ｃをなしている。内部中空部１６，１８は円すいころ８の中心軸周りの回転体形状をなす切頭円すい形状の内周面を備えた中空形状になっている。
【００２０】
図２を参照して円すいころ８のこれら大径側と小径側の筒部領域８ａ，８ｂと、中央側の柱部領域８ｃの構成を説明する。
【００２１】
大径側の筒部領域８ａの外径は円すいころ８の外周面形状に従い小径側方向に向けて漸次小さく変化していき、また、内径はその内部中空部１６の内周面形状に従い小径側方向に向けて漸次小さく変化していく。大径側の筒部領域８ａの肉厚は内部中空部１６の内周面形状に従い小径側に向けて一様あるいは漸増あるいは漸減する。
【００２２】
したがって、大径側の筒部領域８ａの肉厚の軸心方向に沿う変化は、内部中空部１６の内周面形状の設定により、任意に設定することができる。例えば、内部中空部１６の内周面の形状を実線で示す第１切頭円すい形状１６ａとした場合と、点線で示す第２切頭円すい形状１６ｂとした場合と、別の点線で示す第３切頭円すい形状１６ｃとした場合とでは、大径側筒部領域８ａの小径側方向に向けての肉厚変化は相違する。
【００２３】
内部中空部１６の内周面形状が第１切頭円すい形状１６ａである場合、大径側の筒部領域８ａの肉厚は軸心方向に沿って一様に変化するので、大径側筒部領域８ａに作用する曲げ荷重を含む各種態様の荷重に対して大径側の撓み変形量や撓み角度を大径側筒部領域８ａ全体にわたり例えば一様に設定することができる。
【００２４】
また、内部中空部１６の内周面形状が第２切頭円すい形状１６ｂである場合、大径側の筒部領域８ａの肉厚は軸心方向に沿って漸次薄肉に変化するので、大径側筒部領域８ａに作用する曲げ荷重を含む各種態様の荷重に対して例えば大径側で撓みにくく小径側で撓みやすく設定することができる。
【００２５】
また、内部中空部１６の内周面形状が第３切頭円すい形状１６ｃである場合、大径側の筒部領域８ａの肉厚は軸心方向に沿って漸次厚肉に変化するので、大径側筒部領域８ａに作用する曲げ荷重を含む各種態様の荷重に対して例えば大径側で撓みやすく小径側で撓みにくく設定することができる。
【００２６】
したがって、大径側筒部領域８ａの内部中空部１６の内周面形状を第１ないし第３の切頭円すい形状１６ａ，１６ｂ，１６ｃのいずれを選択するかにより、大径側筒部領域８ａに作用する曲げ荷重を含む各種態様の荷重に対する撓み変形の態様、例えば、撓み変形量、撓み角度等を設定することができる。
【００２７】
一方、小径側筒部領域８ｂにおいては、その外周面の外径は円すいころ８の外周面形状に従い大径側方向に向けて大きくなり、また、内周面の内径はその内部中空部１８の内周面形状に従い種々に設定することができる。
【００２８】
例えば、小径側の内部中空部１８の内周面形状を実線で示す第４切頭円すい形状１８ａとした場合と、点線で示す第５切頭円すい形状１８ｂとした場合と、別の点線で示す第６切頭円すい形状１８ｃとした場合とでは、小径側筒部領域８の大径側方向に向けての肉厚変化は相違する。
【００２９】
小径側の内部中空部１８の内周面形状が第４切頭円すい形状１８ａである場合、小径側の筒部領域８ｂの肉厚は軸心方向に沿って一様に変化するので、小径側筒部領域８ｂに作用する曲げ荷重を含む各種態様の荷重に対して小径側の撓み変形量や撓み角度を小径側筒部領域８ｂ全体にわたり例えば一様に設定することができる。
【００３０】
また、内部中空部１８の内周面形状が第５切頭円すい形状１８ｂである場合、小径側の筒部領域８ｂの肉厚は軸心方向に沿って漸次薄肉に変化するので、小径側筒部領域８ｂに作用する曲げ荷重を含む各種態様の荷重に対して小径側で撓みにくく大径側で撓みやすく設定することができる。
【００３１】
また、内部中空部１８の内周面形状が第６切頭円すい形状１８ｃである場合、小径側の筒部領域８ｂの肉厚は軸心方向に沿って漸次厚肉に変化するので、小径側筒部領域８ｂに作用する曲げ荷重を含む各種態様の荷重に対して小径側で撓みやすく大径側で撓みにくく設定することができる。
【００３２】
したがって、小径側筒部領域８ｂの内部中空部１８の内周面形状を第４ないし第６の切頭円すい形状１８ａ，１８ｂ，１８ｃのいずれを選択するかにより、小径側筒部領域８ｂに作用する曲げ荷重を含む各種態様の荷重に対する撓み変形の態様、例えば、撓み変形量、撓み角度等を設定することができる。
【００３３】
また、大径側筒部領域８ａと小径側筒部領域８ｂそれぞれの軸心方向の長さは中央側柱部領域８ｃの軸心方向の長さ設定あるいは中央側柱部領域８ｃの軸心方向位置設定により任意に設定することができる。
【００３４】
この中央側柱部領域８ｃの軸心方向の長さ設定あるいは中央側柱部領域８ｃの軸心方向位置設定により、大径側と小径側の各筒部領域８ａ，８ｂに作用する曲げ荷重を含む各種態様の荷重に対して大径側と小径側の各筒部領域８ａ，８ｂにおける撓み変形の態様、例えば、撓み変形量、撓み角度等を設定することができる。
【００３５】
具体的には、小径側よりも大径側に大きな荷重が作用する際、中央側柱部領域８ｃを小径側の筒部領域側に配置して、大径側の筒部容積を小径側より大きくすることで大径側を撓みやすくして、大径側のエッジロード発生を防止する。
【００３６】
以上から円すいころに作用する曲げ荷重を含む荷重の態様に応じて大径側や小径側の各筒部領域８ａ，８ｂの肉厚の軸心方向各位置での大きさおよび軸心方向各位置での変化、中央側柱部領域８ｃの軸心方向の長さ設定あるいは軸心方向の位置設定により、上記荷重によるエッジロードの発生を防止することができるようになる。
【００３７】
図３を参照して円すいころ８の変形例を説明すると、この円すいころ８においては、大径側と小径側の各筒部領域８ａ，８ｂにおける内部中空部１６，１８の内周面が軸心方向に沿う断面円筒状になっている。この場合は、円すいころ８に作用する曲げ荷重を含む荷重の態様に応じて大径側や小径側の筒部領域８ａ，８ｂにおける内部中空部１６，１８の形状や大きさの設定、中央側の柱部領域８ｃの軸心方向の長さ設定あるいは軸心方向の位置設定により、各種態様に応じた荷重によるエッジロードの発生を防止することができるようになる。
【００３８】
図４を参照して円すいころ８の他の変形例を説明すると、この円すいころ８においては、大径側や小径側の内部中空領域８ａ，８ｂにおける内部中空部１６，１８の内周面が軸心方向に沿って断面放物線形状になっている。この場合は、円すいころ８に作用する曲げ荷重を含む荷重の態様に応じて大径側や小径側の各筒部領域８ａ，８ｂにおける内部中空部１６，１８の放物線形状の設定、中央側の柱部領域８ｃの軸心方向の長さ設定あるいは軸心方向の位置設定により、各種態様に応じた荷重によるエッジロードの発生を防止することができるようになる。
【００３９】
また、図示しないが、大径側や小径側の内部中空部の軸心方向に沿う断面形状を切頭円すい形状、円筒状、放物線形状の組み合わせ、その他の形状の組み合わせで、各種態様に応じた荷重によるエッジロードの発生を防止することができるようにしてもよい。
【００４０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る円すいころ軸受の断面図である。
【図２】図２は図１の円すいころ軸受が備える円すいころの側面図である。
【図３】図３は円すいころの変形例を示す断面図である。
【図４】図４は円すいころの他の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
２  円すいころ軸受
４  内輪
６  外輪
８  円すいころ
８ａ，８ｂ  筒部領域
８ｃ  柱部領域
１０  保持器
１６，１８  内部中空部
２０  内部中実部
【図１】
2007270970.tif 000003
【図２】
2007270970.tif 000004
【図３】
2007270970.tif 000005
【図４】
2007270970.tif 000006