(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心軸線に対して傾斜した軌道面を有する内・外輪間に複数の円錐ころが介入され、かつ使用対象に対する組み付け時に所要のアキシャル荷重が予圧として付与される円錐ころ軸受であって、
予圧付与によって、前記内輪の軌道面の大径側端縁に設けられる径方向外向きの鍔部内面に対して円錐ころの大端面が接触させられる形態とされ、
かつ、前記円錐ころの大端面の粗さが０．３〜１．２μｍ〔Ｒｚ〕に、かつこの円錐ころの大端面粗さと前記内輪の鍔部内面粗さとに基づく合成粗さが、０．４２〜１．２４μｍ〔Ｒｚ〕に設定されている、ことを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項２】
回転中心軸線に対して傾斜した軌道面を有する内・外輪間に複数の円錐ころが介入され、かつ使用対象に対する組み付け時に所要のアキシャル荷重が予圧として付与される円錐ころ軸受であって、
予圧付与によって、前記内輪の軌道面の大径側端縁に設けられる径方向外向きの鍔部内面に対して円錐ころの大端面が接触させられる形態とされ、
かつ、前記円錐ころの大端面の粗さが０．３〜１．２μｍ〔Ｒｚ〕に、かつ鍔部内面の面粗さが０．１５〜０．８μｍ〔Ｒｚ〕に、かつこの円錐ころの大端面粗さと前記内輪の鍔部粗さとに基づく合成粗さが、０．４２〜１．２４μｍ〔Ｒｚ〕に設定されている、ことを特徴とする円錐ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円錐ころ軸受に関する。この円錐ころ軸受は、例えば自動車のトランスミッション装置の回転軸やデファレンシャル装置の入・出力軸などの支持軸受として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、円錐ころ軸受では、使用対象への組み付け時において、所要のアキシャル荷重を予圧として付与することにより、内輪の軌道面の大径側端縁に設けられる径方向外向きの鍔部に対する円錐ころの大端面の接触形態を管理して、回転トルクを調整するようにしている。
【０００３】
なお、通常は、使用対象の種類ごとに要求される回転トルクが異なるので、要求される回転トルクを目標にして予圧を増減調整するようにしている。
【０００４】
ところで、前述した回転トルクは、内輪の鍔部内面と円錐ころの大端面との接触部位における摩擦係数に起因して変化する。この摩擦係数は、内輪の鍔部内面の粗さσ１と円錐ころの大端面の粗さσ２とに基づく合成粗さσにより管理するようにしている。
【０００５】
合成粗さσは、内輪の鍔部内面の粗さσ１と円錐ころの大端面の粗さσ２とをそれぞれ二乗して、加算した結果の平方根、つまり、σ＝√（σ１2＋σ２2）で求められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、合成粗さσは、あくまでも内輪の鍔部内面の粗さσ１と円錐ころの大端面の粗さσ２とに基づき決定されるため、特定の合成粗さσに設定しても、内輪の鍔部内面の粗さσ１と円錐ころの大端面の粗さσ２との組み合わせが種々考えられ、組み合わせ形態によっては、摩擦係数が異なるものになる。
【０００７】
そのため、上記従来の円錐ころ軸受では、使用対象に組み付けるにあたって、製品すべてに対して一定の予圧を付与しても、製品ごとに回転トルクが大きくばらつくことがあるので、要求される回転トルクを得るときの予圧が製品ごとに過剰になったり不足したりすることが起こる。ちなみに、予圧を過剰にかけた状態になると、円錐ころ軸受の耐焼付性が低下し、また、予圧が不足した状態になると、円錐ころ軸受の剛性が低下することになる。
【０００８】
このように、内輪の鍔部内面と円錐ころの大端面との接触部位における摩擦係数を合成粗さσで管理するだけでは、円錐ころ軸受の耐焼付性や剛性が製品ごとに定まらなくなるなど、不十分であると言える。
【０００９】
このような事情に鑑み、本発明は、円錐ころ軸受において、使用対象に対する組み付け時に、要求される回転トルクを得るときの予圧が製品ごとに過剰になったり不足したりする現象を回避できるようにし、製品すべての耐焼付性や剛性の安定化を図ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術で説明したように、内輪の鍔部内面と円錐ころの大端面との接触部位における摩擦係数を合成粗さσで管理するだけでは不十分であったので、本願出願人は、合成粗さσを決定する２つの要因である内輪の鍔部内面の粗さσ１と円錐ころの大端面の粗さσ２とのうち、どちらの要因が摩擦係数を安定させるうえで重要かを鋭意研究した。
【００１１】
そこで、本願出願人は、合成粗さσを設定するにあたって、内輪の鍔部内面の粗さおよび円錐ころの大端面の粗さのうち、一方の粗さを一定にして他方の粗さを変化させることを試みた。
【００１２】
（ａ）円錐ころ側の粗さσ２を一定にして内輪側の粗さσ１を変えることにより合成粗さσを管理する形態では、実施形態での説明に用いる図２に示すように、一定の予圧を付与した状態で、円錐ころ側の粗さσ２を小さく設定した場合の方が、大きく設定する場合に比べて、回転トルクが小さくなる。しかも、円錐ころ側の粗さσ２を小さく設定したときは、内輪側の粗さσ１を大きくするにしたがい、回転トルクが徐々に高くなり、また、円錐ころ側の粗さσ２を大きく設定したときは、内輪側の粗さσ１を大きくしても回転トルクはほとんど変化しなくなる。この形態では、合成粗さσを一定にしても円錐ころ側の粗さσ２の大小によって回転トルクのばらつき幅が広くなる。
【００１３】
（ｂ）内輪側の粗さσ１を一定にして円錐ころ側の粗さσ２を変えることにより合成粗さσを管理する形態では、実施形態での説明に用いる図３に示すように、一定の予圧を付与した状態で、内輪側の粗さσ１を小さく設定しても大きく設定しても、回転トルクはほぼ同等になる。しかも、円錐ころ側の粗さσ２を所要の数値よりも小さくすると回転トルクが所要の数値よりも小さくなり、所要の数値よりも大きくすると回転トルクが急に高くなる。この形態では、円錐ころ側の粗さσ２を所要の数値範囲に収めると、内輪側の粗さσ１の大小関係に関係なく、回転トルクのばらつきがなくなる。
【００１４】
このようなことから、上記（ｂ）の形態で合成粗さσを管理したうえで、円錐ころ側の粗さσ２を所要範囲内に収める設定にするのが好ましいと言える。このような知見に基づき、本発明をなし得た。
【００１５】
本発明の円錐ころ軸受は、回転中心軸線に対して傾斜した軌道面を有する内・外輪間に複数の円錐ころが介入され、かつ使用対象に対する組み付け時に所要のアキシャル荷重が予圧として付与される円錐ころ軸受であって、予圧付与によって、前記内輪の軌道面の大径側端縁に設けられる径方向外向きの鍔部内面に対して円錐ころの大端面が接触させられる形態とされ、かつ、前記円錐ころの大端面の粗さが０．３〜１．２μｍ〔Ｒｚ〕に、かつこの円錐ころの大端面粗さと前記内輪の鍔部内面粗さとに基づく合成粗さが、０．４２〜１．２４μｍ〔Ｒｚ〕に設定されている。
また、本発明の円錐ころ軸受は、回転中心軸線に対して傾斜した軌道面を有する内・外輪間に複数の円錐ころが介入され、かつ使用対象に対する組み付け時に所要のアキシャル荷重が予圧として付与される円錐ころ軸受であって、予圧付与によって、前記内輪の軌道面の大径側端縁に設けられる径方向外向きの鍔部内面に対して円錐ころの大端面が接触させられる形態とされ、かつ、前記円錐ころの大端面の粗さが０．３〜１．２μｍ〔Ｒｚ〕に、かつ鍔部内面の面粗さが０．１５〜０．８μｍ〔Ｒｚ〕に、かつこの円錐ころの大端面粗さと前記内輪の鍔部粗さとに基づく合成粗さが、０．４２〜１．２４μｍ〔Ｒｚ〕に設定されている。
【００１６】
このように、円錐ころの大端面の粗さを特定範囲に設定して合成粗さを設定した円錐ころ軸受であれば、付与する予圧を一定にしたときの製品個々における回転トルクのばらつきを無くせるようになる。したがって、要求される回転トルクを得るときの予圧が製品ごとに過剰になったり不足したりする現象が避けられることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
図１ないし図３に本発明の一実施形態を示している。図１は、円錐ころ軸受の上半分の断面図、図２は、円錐ころ側の粗さを一定にして内輪側の粗さを変えることにより設定した合成粗さと回転トルクとの関係を示す図表、図３は、内輪側の粗さを一定にして円錐ころ側の粗さを変えることにより設定した合成粗さと回転トルクとの関係を示す図表である。
【００１９】
図例の円錐ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、複数の円錐ころ４と、保持器５とを備えており、基本構成は一般的に周知の構成になっている。
【００２０】
この円錐ころ軸受１は、図１に示すように、ケース６と回転軸７との間に組み付けられて、所要のアキシャル荷重からなる予圧が付与される。
【００２１】
内輪２の外周軌道面および外輪３の内周軌道面は、回転中心軸線に対して傾斜している。この内輪２の軌道面における大径側端縁には、径方向外向きの鍔部２ａが形成されており、この鍔部２ａの内面には、円錐ころ４の大端面４ａが接触させられる。
【００２２】
なお、内・外輪２，３および円錐ころ４は、例えばＳＡＥ規格５１２０鋼，４３２０鋼などの浸炭用鋼や、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２（高炭素クロム軸受鋼）などに対して、通常の焼入れ焼き戻し処理の他、浸炭処理または浸炭窒化処理とその後の焼入れおよび焼き戻し処理とを含む硬化処理を適宜施したものとされる。
【００２３】
このような円錐ころ軸受１を使用対象に対して組み込むときの手順について簡単に説明する。まず、円錐ころ軸受１の円錐ころ４および内・外輪２，３を各々使用対象となるケース６および回転軸７に組み込む。この後、円錐ころ軸受１に所要のアキシャル荷重をかけた状態で、円錐ころ軸受１の内・外輪２，３を相対回転させることにより、円錐ころ４および内・外輪２，３の接触状態を馴染ませてから、円錐ころ軸受１に要求される回転トルクを目標として、内・外輪２，３を相対回転させながら、付与する予圧を調整する。
【００２４】
次に、本発明の特徴を説明する。
【００２５】
すなわち、円錐ころ４の大端面４ａの粗さσ２を、０．３〜１．２μｍ〔Ｒｚ〕にそれぞれ設定することにより、合成粗さσを、０．４２〜１．２４μｍ〔Ｒｚ〕に設定している。この場合、内輪２の鍔部２ａ内面の粗さσ１は、０．１５〜０．８μｍ〔Ｒｚ〕となる。Ｒｚは、十点平均粗さである。合成粗さσは、内輪２の鍔部２ａ内面の粗さσ１と円錐ころ４の大端面４ａの粗さσ２とをそれぞれ二乗して、加算された結果の平方根、つまり、σ＝√（σ１２＋σ２２）で求められる。
【００２６】
次に、上述したように円錐ころ４の大端面４ａの粗さσ２を特定範囲に設定して合成粗さσを設定することが回転トルクを安定化させるうえで有利となる理由について、図２および図３に示す実験データに基づいて説明する。
【００２７】
まず、図２の実験データでは、試験軸受として、型番ＨＭ８８５４２／１０で示される円錐ころ軸受を用意し、縦型回転トルク測定機で回転トルクを計測する。そして、試験軸受を使用前に防錆油中に浸漬塗布して、予圧（アキシャル荷重）を５．８８ＫＮと一定にし、内輪２の回転数を５０ｒｐｍとした。
【００２８】
（ａ）円錐ころ４側の粗さσ２を一定にして内輪２側の粗さσ１を変えることにより合成粗さσを管理する形態では、図２に示すように、一定の予圧を付与した状態で、円錐ころ４側の粗さσ２を０．１５μｍ〔Ｒｚ〕に設定した場合の方が、０．４μｍ〔Ｒｚ〕に設定した場合に比べて、回転トルクが小さくなる。しかも、円錐ころ４側の粗さσ２を０．１５μｍ〔Ｒｚ〕に設定したときは、内輪２側の粗さσ１を大きくするにしたがい、回転トルクが徐々に高くなり、また、円錐ころ４側の粗さσ２を０．４μｍ〔Ｒｚ〕に設定したときは、内輪２側の粗さσ１を大きくしても回転トルクはほとんど変化しなくなる。この形態では、合成粗さσを一定にしても円錐ころ４側の粗さσ２の大小によって回転トルクのばらつき幅が広くなる。
【００２９】
また、図３の実験データでは、試験軸受として、型番ＨＭ８６６４９／１０で示される円錐ころ軸受を用意し、縦型回転トルク測定機で回転トルクを計測する。そして、試験軸受を使用前に防錆油中に浸漬塗布して、予圧（アキシャル荷重）を５．５ＫＮと一定にし、内輪２の回転数を５０ｒｐｍとした。
【００３０】
（ｂ）内輪２側の粗さσ１を一定にして円錐ころ４側の粗さσ２を変えることにより合成粗さσを管理する形態では、図３に示すように、一定の予圧を付与した状態で、内輪２側の粗さσ１の０．３μｍ〔Ｒｚ〕に設定しても０．５μｍ〔Ｒｚ〕に設定しても、回転トルクはほぼ同等になる。しかも、円錐ころ４側の粗さσ２を０．３μｍ〔Ｒｚ〕よりも小さくすると回転トルクは急に小さくなり、１．２μｍ〔Ｒｚ〕よりも大きくすると回転トルクは急に高くなる。この形態では、円錐ころ４側の粗さσ２を０．３〜１．２μｍに設定すれば、内輪２側の粗さσ１の大小に関係なく、回転トルクがほとんどばらつかなくなる。
【００３１】
このようなことから、上記（ｂ）の形態で合成粗さσを管理したうえで、円錐ころ４側の粗さσ２を０．３〜１．２μｍに設定するのが好ましいと言える。
【００３２】
以上説明したように、この実施形態での円錐ころ軸受１では、使用対象に対する組み付け時において、要求される回転トルクを得るときの予圧が製品ごとに過剰になったり不足したりする現象を回避できるようになる。したがって、組み付け後の円錐ころ軸受１における耐焼付性や剛性を安定化することができるから、使用対象の性能安定化に貢献できるようになる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３４】
（１）上記実施形態において、内・外輪２，３の軌道面あるいは円錐ころ４の外周面に対してクラウニングを施したものも本発明に含まれる。
【００３５】
（２）上記実施形態において、内輪２の鍔部２ａの内面を球面形状に形成したものも本発明に含まれる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の円錐ころ軸受では、使用対象に対する組み付け時において、要求される回転トルクを得るときの予圧が製品ごとに過剰になったり不足したりする現象を回避できるようになる。したがって、組み付け後の円錐ころ軸受における耐焼付性や剛性を安定化することができるから、使用対象の性能安定化に貢献できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の円錐ころ軸受の上半部を示す縦断側面図
【図２】円錐ころ側の粗さを一定にして内輪側の粗さを変えることにより設定した合成粗さと回転トルクとの関係を示す図表
【図３】内輪側の粗さを一定にして円錐ころ側の粗さを変えることにより設定した合成粗さと回転トルクとの関係を示す図表
【符号の説明】
１      円錐ころ軸受
２      内輪
２ａ    内輪の鍔部
３      外輪
４      円錐ころ
４ａ    円錐ころの大端面
５      保持器
【図１】
0004158845.tif 000002
【図２】
0004158845.tif 000003
【図３】
0004158845.tif 000004