(57)【要約】【課題】ころ充填率の高い円すいころ軸受において、保持器の強度及び加工性の向上を図ることで、保持器の柱部のピッチ円径を抑えることを可能とし、もって保持器と外輪との接触による摩耗を防止する。【解決手段】本発明に係る円すいころ軸受１は、ころ係数γが０．９４を超えている。この円すいころ軸受１の保持器５は、少なくとも複数の柱部５ｃに設けられた金属部５１と、金属部５１をインサート部品として成形され、保持器５の案内面５ｄが設けられた樹脂部５２とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にテーパ状の軌道面を有する内輪と、内周面にテーパ状の軌道面を有する外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の円すいころと、小径側環状部、大径側環状部、及びこれらを軸方向に連結し、前記複数の円すいころの周方向間に配された複数の柱部を有し、各柱部に、前記複数の円すいころを案内する案内面が形成された保持器とを備え、ころ係数γが０．９４を超える円すいころ軸受であって、
前記保持器が、少なくとも前記複数の柱部に設けられた金属部と、前記金属部をインサート部品として成形され、前記案内面が設けられた樹脂部とを有する円すいころ軸受。
【請求項２】
前記金属部が、各柱部に設けられた複数の柱状金属部と、前記小径側環状部に設けられ、前記複数の柱状金属部の小径側端部を連結する環状金属部とを一体に備えた請求項１記載の円すいころ軸受。
【請求項３】
前記金属部が、各柱部に設けられた複数の柱状金属部と、前記大径側環状部に設けられ、前記複数の柱状金属部の大径側端部を連結する環状金属部とを一体に備えた請求項１記載の円すいころ軸受。
【請求項４】
前記金属部が、各柱部に設けられた複数の柱状金属部と、前記小径側環状部に設けられ、前記複数の柱状金属部の小径側端部を連結する小径側の環状金属部と、前記大径側環状部に設けられ、前記複数の柱状金属部の大径側端部を連結する大径側の環状金属部とを一体に備えた請求項１記載の円すいころ軸受。
【請求項５】
前記金属部が、前記保持器の表面のうち、前記案内面を除く領域に露出した請求項１〜４の何れかに記載の円すいころ軸受。
【請求項６】
小径側環状部、大径側環状部、及びこれらを軸方向に連結し、前記複数の円すいころの周方向間に配された複数の柱部を有し、各柱部に、前記複数の円すいころを案内する案内面が形成された保持器であって、
少なくとも前記複数の柱部に設けられた金属部と、前記金属部をインサート部品として成形され、前記案内面が設けられた樹脂部とを有する円すいころ軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円すいころ軸受及びこれに用いられる保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受は、内輪及び外輪に設けられたテーパ状の軌道面の間に複数の円すいころを介在させて、ラジアル荷重及びアキシャル荷重の双方を支持するものであり、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動力伝達系に組み込まれる。
【０００３】
近年、自動車のトランスミッション等の動力伝達系では、低燃費化等のために低粘度の油が使用される傾向にある。低粘度オイルを使用した場合、油温上昇、油量減少、あるいは予圧抜け等の悪条件が重なった場合に、潤滑不良に起因する表面起点剥離が、特に面圧の高い内輪の軌道面に生じることがある。
【０００４】
例えば特許文献１には、円すいころ軸受のころ充填率を高めることで、内輪の軌道面の最大面圧を低減し、上記のような表面起点剥離による短寿命を回避する技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８８７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
円すいころ軸受には、通常、ころを所定間隔で保持する保持器が設けられる。上記特許文献１のように円すいころ軸受のころ充填率を高めると、ころの周方向間隔が狭くなるため、ころの間に配される保持器の柱部が細くなる。このような保持器を例えば樹脂で形成する場合、柱部の強度が不足する恐れがあるため、保持器の柱部のピッチ円径を大きくして、ころ間の隙間が比較的大きい場所に柱部を配し、柱部を太くして強度を確保する必要が生じる。しかし、保持器の柱部のピッチ円径を大きくすると、保持器が外輪に接触しやすくなるため、保持器の摩耗が問題となる。
【０００７】
一方、保持器を金属で形成した場合、樹脂と比べて強度を高めることができる。しかし、ころ充填率を高めて保持器の柱部が細くなると、保持器のプレス加工が困難となる。特に、円すいころを案内する案内面は高い精度が要求されるが、柱部が細くなると、案内面を高精度にプレス成形することが困難となる。このため、上記と同様に、保持器の柱部のピッチ円径を大きくして柱部を太くし、保持器（特に案内面）の加工性を高めることが必要となるため、保持器と外輪との接触が問題となる。
【０００８】
以上のように、円すいころ軸受のころ充填率を高めた場合、保持器を樹脂で形成した場合でも金属で形成した場合でも、保持器の柱部のピッチ円径を大きくして柱部を太くせざるを得ず、外輪との接触による摩耗が問題となる。
【０００９】
以上の事情から、本発明が解決すべき技術的課題は、ころ充填率の高い円すいころ軸受において、保持器の強度及び加工性の向上を図ることで、保持器の柱部のピッチ円径を抑えることを可能とし、もって保持器と外輪との接触による摩耗を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、外周面にテーパ状の軌道面を有する内輪と、内周面にテーパ状の軌道面を有する外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の円すいころと、小径側環状部、大径側環状部、及びこれらを軸方向に連結し、前記複数の円すいころの周方向間に配された複数の柱部を有し、各柱部に、前記複数の円すいころを案内する案内面が形成された保持器とを備え、ころ係数γが０．９４を超える円すいころ軸受であって、前記保持器が、少なくとも前記複数の柱部に設けられた金属部と、前記金属部をインサート部品として成形され、前記案内面が設けられた樹脂部とを有する円すいころ軸受を提供する。
【００１１】
このように、保持器の柱部を金属部で補強することで、保持器の強度が高められる。また、樹脂部に案内面を設けることで、金属製の柱部に案内面をプレス成形する場合と比べて、案内面の加工が容易化される。以上のように、本発明の円すいころ軸受は、保持器の柱部の強度が高く、且つ、案内面の成形が容易であるため、ころ充填率を高めて（具体的には、ころ係数γを０．９４より大きくして）柱部が細くなった場合でも、柱部の強度及び案内面の加工性を確保できる。これにより、保持器の柱部のピッチ円径を過度に大きくする必要がなくなるため、保持器と外輪との接触を防止することができる。尚、ころ係数γは、次式で定義される。
γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ただし、Ｚ：ころ本数、ＤＡ：ころ平均径、ＰＣＤ：ころピッチ円径、π：円周率
【００１２】
ところで、円すいころ軸受の負荷容量を高めるためには、ころ充填率を高める他、ころ長さを長くすることが考えられる。しかし、ころ長さを長くすると、ころを収容するポケットを大きくする必要があるため、保持器の環状部の軸方向幅が小さくなり、保持器の強度が低下する。強度を確保するために環状部（特に小径側環状部）の軸方向幅を大きくすると、外輪の端面からの保持器の軸方向突出量が大きくなり、保持器と他部材（例えば、他の円すいころ軸受の保持器や、ハウジング等）との干渉が問題となる。
【００１３】
この点に鑑み、上記の円すいころ軸受は、前記金属部が、各柱部に設けられた複数の柱状金属部と、前記小径側環状部に設けられ、前記複数の柱状金属部の小径側端部を連結する環状金属部とを一体に備えた構成とすることができる。このように、保持器の小径側環状部を環状金属部で補強することで、小径側環状部の強度が高められるため、要求される強度を確保しつつ小径側環状部の軸方向幅を抑えることができる。これにより、外輪の端面からの保持器の軸方向突出量を抑えて、保持器と他部材との干渉を回避できる。また、環状金属部と柱状金属部とを一体に備えることで、応力が集中しやすい保持器の小径側環状部と柱部との境界も補強できるため、保持器の強度がより一層高められる。
【００１４】
また、上記の円すいころ軸受は、前記金属部が、各柱部に設けられた複数の柱状金属部と、前記大径側環状部に設けられ、前記複数の柱状金属部の大径側端部を連結する環状金属部とを一体に備えた構成としてもよい。さらに、上記の円すいころ軸受は、前記金属部が、各柱部に設けられた複数の柱状金属部と、前記小径側環状部に設けられ、前記複数の柱状金属部の小径側端部を連結する小径側の環状金属部と、前記大径側環状部に設けられ、前記複数の柱状金属部の大径側端部を連結する大径側の環状金属部とを一体に備えた構成としてもよい。
【００１５】
上記の円すいころ軸受において、金属部をインサート部品として樹脂部を射出成形する場合、射出成形金型のキャビティ内の所定位置に金属部を位置決めする必要がある。このとき、保持器の表面に金属部を露出させれば、この露出した部分を金型で保持することで、金属部をキャビティ内の所定位置に位置決めすることができる。ただし、案内面を樹脂部で形成するために、金属部は、保持器の表面のうち、案内面を除く領域に露出させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、ころ充填率の高い円すいころ軸受において、保持器の強度及び加工性の向上が図られるため、保持器の柱部のピッチ円径を抑えることができ、これにより保持器と外輪との接触による摩耗を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受の軸方向断面図である。
【図２】上記円すいころ軸受の軸直交方向断面図である。
【図３】（ａ）図は、上記円すいころ軸受の保持器の正面図であり、（ｂ）図は（ａ）図のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図４】（ａ）図は、金属部原形の平面図及び断面図であり、（ｂ）図は、金属部の平面図及び断面図である。
【図５】（ａ）図は、他の実施形態に係る保持器の正面図であり、（ｂ）図は同断面図である。
【図６】（ａ）図は、さらに他の実施形態に係る保持器の正面図であり、（ｂ）図は同断面図である。
【図７】（ａ）図は、さらに他の実施形態に係る保持器の断面図であり、（ｂ）図は（ａ）図のＹ−Ｙ線における断面図である。
【図８】図７の保持器の樹脂部を射出成形する金型の断面図である。
【図９】さらに他の実施形態に係る保持器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を、図１〜４に基づいて説明する。
【００１９】
本実施形態の円すいころ軸受１は、図１及び図２に示すように、外周面にテーパ状の軌道面２ａを有する内輪２と、内周面にテーパ状の軌道面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の間に転動自在に配され、外周面にテーパ状の転動面４ａを有する複数の円すいころ４と、円すいころ４を周方向等間隔に保持する保持器５とで構成される。この円すいころ軸受１は、円すいころ４が高密度で充填されており、具体的にはころ係数γが、γ＞０．９４となっている。この円すいころ軸受１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動力伝達系に組み込まれる。
【００２０】
内輪２、外輪３、及び円すいころ４は鋼材で形成され、例えば軸受鋼、浸炭鋼、ステンレス鋼等で形成される。内輪２は、軌道面２ａの小径側（図１の左側）に設けられた小鍔部２ｂと、軌道面２ａの大径側（図１の右側）に設けられた大鍔部２ｃとを有する。
【００２１】
保持器５は、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とを軸方向に連結する複数の柱部５ｃとを有する。小径側環状部５ａ、大径側環状部５ｂ、及び一対の柱部５ｃで囲まれるポケットに、円すいころ４が一つずつ収容され、円すいころ４の周方向間に保持器５の各柱部５ｃが配される。保持器５は、円すいころ４の中心よりも外径側で、且つ、外輪３とは接触しない位置に配される（図２参照）。
【００２２】
各柱部５ｃの周方向両側の側面には、円すいころ４と接触する案内面５ｄが設けられる。各ポケットの周方向両側の案内面５ｄ（すなわち、周方向で対向する一対の案内面５ｄ）は、その周方向間隔が内径側に行くほど徐々に広がっている。図示例では、案内面５ｄが、半径方向に対して傾斜した平坦面で構成される。
【００２３】
保持器５は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、金属部５１と樹脂部５２とで構成される。金属部５１は、各柱部５ｃに設けられた複数の柱状金属部５１ａと、小径側環状部５ａに設けられ、複数の柱状金属部５１ａの小径側端部を連結する環状金属部５１ｂとを一体に有する。図示例では、金属部５１全体が、樹脂部５２の内部に埋め込まれている。柱状金属部５１ａは、大径側環状部５ｂまでは達しておらず、柱部５ｃの軸方向中間部（図示例では軸方向中央部付近）に大径側端部が設けられる。環状金属部５１ｂの軸方向幅Ｗ１と、小径側環状部５ａの軸方向幅Ｗ２との比は、例えば０．２≦Ｗ１／Ｗ２≦０．８の範囲で設定される。柱状金属部５１ａの周方向幅Ｗ３と、柱部５ｃの周方向幅Ｗ４との比は、例えば０．２≦Ｗ３／Ｗ４≦０．８の範囲で設定される。尚、金属部５１の構成は上記に限らず、例えば、柱部５ｃの大径側端部を、大径側環状部５ｂに達するまで延ばしてもよい。
【００２４】
金属部５１は、例えばプレス加工で形成される。具体的には、まず、金属板を打ち抜いて、図４（ａ）に示すような形状の金属部原形５１’を形成する。金属部原形５１’は、放射状に延びる複数の柱状金属部５１ａ’と、柱状金属部５１ａ’の内径端を連結する環状金属部５１ｂ’とを一体に備える。この金属部原形５１’にプレス加工を施し、環状金属部５１ｂ’と柱状金属部５１ａ’との境界を折り曲げることにより、図４（ｂ）に示す柱状金属部５１ａ及び環状金属部５１ｂを一体に有する金属部５１が形成される。この場合、環状金属部５１ｂの軸方向幅Ｗ２と、柱状金属部５１ａの肉厚Ｗ５（詳しくは、柱状金属部５１ａの外径面あるいは内径面と直交する方向の肉厚。図３参照。）とは、ほぼ等しくなっている。また、柱状金属部５１ａの軸直交方向断面（図２参照）、及び、環状金属部５１ｂの軸方向断面｛図３（ｂ）参照｝は、何れも矩形を成している。金属部５１は、プレス加工性及び強度に優れた材料で形成され、例えば鋼材、具体的にはＳＰＣＣ、ＳＰＨＣ、バネ鋼等で形成される。
【００２５】
樹脂部５２は、金属部５１をインサート部品として樹脂で成形される。本実施形態では、樹脂部５２が、金属部５１をインサート部品とした樹脂の射出成形により形成される。具体的には、金型のキャビティ内の所定位置に金属部５１を配置した状態で、キャビティへ溶融樹脂を射出し、この樹脂を固化させることで、金属部５１と樹脂部５２とが一体に形成される。樹脂部５２は、保持器５のうち、少なくとも案内面５ｄを形成する領域に設けられる。図示例では、保持器５の表面全面が、樹脂部５２で形成される。樹脂部５２は、エンジニアリングプラスチックで形成され、例えば、ＰＡ４６、ＰＡ６６、ＰＰＳ等で形成される。
【００２６】
円すいころ軸受１の内輪２と外輪３とが相対回転すると、各円すいころ４は、保持器５のポケット内で自転しながら、内輪２及び外輪３の周方向に沿って公転する。このとき、各円すいころ４の大径側端面４ｂと内輪２の大鍔部２ｃとが摺動すると共に、各円すいころ４の転動面４ａと保持器５の案内面５ｄとが摺動する。
【００２７】
本実施形態では、保持器５に金属部５１が設けられているため、十分な強度を有している。特に、柱部５ｃに柱状金属部５１ａが設けられているため、要求される強度を確保しつつ柱部５ｃの周方向幅を小さくすることができる。これにより、保持器５の柱部５ｃのピッチ円径を小さくする（柱部５ｃ全体を内径側に寄せる、あるいは、柱部５ｃの外径面を内径側に寄せる）ことが可能となり、保持器５と外輪３とを半径方向で十分に離隔させることができるため、保持器５と外輪３との接触による摩耗を回避することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、保持器５の案内面５ｄが樹脂部５２に設けられているため、樹脂部５２の射出成形と同時に案内面５ｄを型成形することができる。従って、上記のように柱部５ｃのピッチ円径を小さくして柱部５ｃを細くした場合でも、案内面５ｄを容易に形成することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、保持器５の小径側環状部５ａに環状金属部５１ｂが設けられているため、要求される強度を確保しつつ、小径側環状部５ａの軸方向幅を小さくすることができる。これにより、外輪３の小径側端面３ｂからの保持器５の軸方向突出量を小さくし、あるいは、保持器５の小径側端部を外輪３の小径側端面３ｂよりも大径側に後退させることができるため、保持器５と他部品との干渉を防止できる。
【００３０】
本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３１】
図５に示す実施形態は、保持器５の金属部５１が、各柱部５ｃに設けられた複数の柱状金属部５１ａと、大径側環状部５ｂに設けられ、複数の柱状金属部５１ａの大径側端部を連結する環状金属部５１ｃを一体に備える。この場合、保持器５の大径側環状部５ｂが環状金属部５１ｃで補強されるため、大径側環状部５ｂの軸方向幅を小さくすることが可能となる。
【００３２】
図６に示す実施形態は、保持器５の金属部５１が、各柱部５ｃに設けられた複数の柱状金属部５１ａと、小径側環状部５ａに設けられ、複数の柱状金属部５１ａの小径側端部を連結する小径側の環状金属部５１ｂと、大径側環状部５ｂに設けられ、複数の柱状金属部５１ａの大径側端部を連結する大径側の環状金属部５１ｃとを一体に備える。この場合、保持器５の小径側環状部５ａ、大径側環状部５ｂ、及び複数の柱部５ｃ、及びこれらの境界が全て金属部５１で補強される。
【００３３】
以上の実施形態では、保持器５の金属部５１が樹脂部５２の内部に埋め込まれ、金属部５１が保持器５の表面に露出していない場合を示したが、これに限らず、金属部５１を保持器５の表面に露出させてもよい。この場合、保持器５の柱部５ｃの案内面５ｄを樹脂部５２で形成するために、金属部５１は、保持器５の表面のうち、案内面５ｄを除く領域に露出させることが好ましい。具体的には、例えば図７（ａ）（ｂ）に示す実施形態では、柱状金属部５１ａの内径面５１ａ１を、保持器５の柱部５ｃの内径面に露出させている。この場合、樹脂部５２を射出成形するにあたり、図８に示すように、金型１１，１２で形成されるキャビティ１３に金属部５１を配置する際、一方の金型１１の外周面１１ａを柱状金属部５１ａの内径面５１ａ１に嵌合させることで、キャビティ１３内の所定位置に金属部５１を位置決めすることができる。図示例では、さらに、環状金属部５１ｂの大径側の端面５１ｂ１を、保持器５の小径側環状部５ａの大径側の端面に露出させている。従って、図８に示すように、金型１１の端面１１ｂに環状金属部５１ｂの大径側の端面５１ｂ１を当接させることができるため、キャビティ１３内で金属部５１をより安定的に位置決めすることができる。
【００３４】
図９に示す実施形態では、図７に示す構成からさらに、環状金属部５１ｂの小径側の端面５１ｂ２を、保持器５の小径側環状部５ａの小径側の端面に露出させている。これにより、樹脂部５２を射出成形する際、金型で環状金属部５１ｂを軸方向両側から挟持することができるため、金属部５１をキャビティ内でより一層安定的に位置決めすることができる（図示省略）。また、保持器５の小径側環状部５ａの軸方向幅が、環状金属部５１ｂの軸方向幅のみとなるため、小径側環状部５ａの軸方向幅をさらに縮小することができ、保持器５と他部材との緩衝をより一層確実に防止できる。
【００３５】
この他、図示は省略するが、柱状金属部５１ａの外径面を保持器５の柱部５ｃの外径面に露出させてもよい。あるいは、柱状金属部５１ａの内径面及び外径面を、それぞれ保持器５の柱部５ｃの内径面及び外径面に露出させてもよい。あるいは、保持器５の表面のうち、案内面５ｄのみを樹脂部５２で形成し、案内面５ｄ以外の領域の全てに金属部５１を露出させてもよい。
【００３６】
また、図５及び図６に示す実施形態において、保持器５の表面のうち、案内面５ｄを除く領域に、金属部５１を露出させてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１     円すいころ軸受
２     内輪
３     外輪
４     円すいころ
５     保持器
５ａ   小径側環状部
５ｂ   大径側環状部
５ｃ   柱部
５ｄ   案内面
５１   金属部
５１ａ 柱状金属部
５１ｂ 環状金属部
５１ｃ 環状金属部
５２   樹脂部
【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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【図９】
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