(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内,外輪間に複数の円すいころと、この円すいころを保持する保持器とを配設したオイル潤滑式の円すいころ軸受において、
上記保持器の小径側端部と上記内輪の小径側端部との間の第２隙間Ｂから吸入した潤滑油を上記保持器の大径側端部と上記内輪の大径側端部との間の第１隙間Ｄにスムーズに排出すべく、上記第１隙間Ｄが上記第２隙間Ｂよりも大きく、
上記第２隙間Ｂから上記円すいころを通過せずに上記保持器の小径側端部と上記外輪の小径側端部との間の第３隙間Ａへ流れる潤滑油の量を少なくすべく、上記第２隙間Ｂが上記第３隙間Ａよりも大きく、
上記第３隙間Ａを、この第３隙間Ａから潤滑油が排出されるのを抑制すべく、上記保持器が上記外輪に接触しない範囲で保持器が外輪に近接するような値として、０.１乃至０.５ｍｍに設定したことを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の円すいころ軸受において、
上記円すいころの小径側端面の中心の公転円の直径よりも、上記保持器のつばの内径側直径が小さいことを特徴とする円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、潤滑油の流れをコントロールして潤滑性能を向上できる円すいころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の円すいころ軸受としては、図７に示すものがある(実開昭５８−１５０６２０号公報)。この円すいころ軸受は、保持器１０１の大径側端部１０１Ａと内輪１０２の大径側端部１０２Ａとの間の第１隙間Ｄが、保持器１０１の小径側端部１０１Ｂと内輪１０２の小径側端部１０２Ｂとの間の第２隙間Ｂよりも小さく設定されている。また、外輪１０３の小径側端部１０３Ｂと保持器１０１の小径側端部１０１Ｂとの間の第３隙間Ａが上記第２隙間Ｂよりも小さく設定されている。
【０００３】
上記円すいころ軸受は、回転時の遠心力でもって潤滑油を上記第２隙間Ｂから隙間Ｃに向かって円滑に流動させ、これにより潤滑性能を向上させることを意図したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らによる潤滑油流れの確認実験によれば、上記第２隙間Ｂから隙間Ｃに向かう矢印１０５のような流れは実質的に存在しないことが判明した。したがって、上記従来のような円すいころ軸受では、潤滑性能の向上を期待することができない。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、潤滑油を小径側から大径側にスムーズに流動させることができ、潤滑性能の向上を図ることができる円すいころ軸受を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、次の実施の形態で詳細に説明するような潤滑油流れに関する実験を行うことによって、円すいころ軸受の回転時の潤滑油の流れについて次の４つのことを確認した。
【０００７】
(1) 図４に示すように、回転時に、外輪の小径側端部と保持器の小径側端部との間の第３隙間Ａから潤滑油が排出される。
【０００８】
(2) また、保持器の小径側端部と内輪の小径側端部との間の第２隙間Ｂへ潤滑油が吸入される。
【０００９】
(3) また、外輪の大径側端部と保持器の大径側端部との間の隙間Ｃについては潤滑油の排出も吸入もほとんど無い。
【００１０】
(4) また、保持器の大径側端部と内輪の大径側端部との間の第１隙間Ｄから潤滑油が排出される。
【００１１】
本発明は、上記４つの実験結果に基づいて、回転時の潤滑性能の向上を意図してなされたものである。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明の円すいころ軸受は、内,外輪間に複数の円すいころと、この円すいころを保持する保持器とを配設したオイル潤滑式の円すいころ軸受において、
上記保持器の小径側端部と上記内輪の小径側端部との間の第２隙間Ｂから吸入した潤滑油を上記保持器の大径側端部と上記内輪の大径側端部との間の第１隙間Ｄにスムーズに排出すべく、上記第１隙間Ｄが上記第２隙間Ｂよりも大きく、
上記第２隙間Ｂから上記円すいころを通過せずに上記保持器の小径側端部と上記外輪の小径側端部との間の第３隙間Ａへ流れる潤滑油の量を少なくすべく、上記第２隙間Ｂが上記第３隙間Ａよりも大きく、
上記第３隙間Ａを、この第３隙間Ａから潤滑油が排出されるのを抑制すべく、上記保持器が上記外輪に接触しない範囲で保持器が外輪に近接するような値として、０.１乃至０.５ｍｍに設定したことを特徴としている。
【００１３】
この請求項１の発明によれば、回転時に潤滑油が排出される第１隙間Ｄを、回転時に潤滑油が吸入される第２隙間Ｂよりも大きくした。したがって、第２隙間Ｂから吸入した潤滑油を軸受内に滞らせることなく、スムーズに第１隙間Ｄから排出させることができる。したがって、潤滑油の流れを円滑にして、潤滑性能を向上させることができる。
【００１４】
また、潤滑油が吸入される小径側の第２隙間Ｂを、同じ小径側にあって潤滑油が排出される第３隙間Ａよりも大きくしたから、円すいころを経由せずに第２隙間Ｂから第３隙間Ａへ流れるの潤滑油の量を少なくして、摺動部分への潤滑油供給量の増大を図れ、潤滑性能の向上を図れる。
【００１５】
また、上記第３隙間Ａを保持器と外輪とが接触しない範囲で保持器が外輪に近接するような値にしたから、第２隙間Ｂから吸入された潤滑油が円すいころを通過せずに第３隙間Ａから排出されてしまうことを防げる。したがって、第２隙間Ｂから吸入した潤滑油を最大限に軸受の摺動部分に導入でき、潤滑性能の向上を図れる。
【００１６】
また、請求項１の発明では、上記第３隙間Ａが、０.１乃至０.５ｍｍに設定されている。
【００１７】
したがって、請求項１の発明によれば、回転の保持器と外輪との接触を防ぎつつ、上記第３隙間Ａから潤滑油が排出されることを最大限に抑制して、潤滑に寄与しない第２隙間Ｂから第３隙間Ａへの無駄な潤滑油の流れを最小にできる。したがって、潤滑性能の向上を図れる。
【００１８】
また、請求項２の発明によれば、請求項１に記載の円すいころ軸受において、上記円すいころの小径側端面の中心の公転円の直径よりも、上記保持器の小径側端部の内径側直径が小さくなるように設定されていることを特徴としている。
【００１９】
発明者らは、保持器の小径側端部の内径側直径を円すいころの小径側端部中心の公転円直径よりも小さく設定したときに、第２隙間Ｂから吸入される潤滑油量が極大値を示すことを実験で確認することができた。したがって、請求項３の発明によれば、第２隙間Ｂの広げ過ぎによる潤滑油吸入量の減少を抑えることができ、潤滑性能の向上を図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２１】
図１に、この発明の円すいころ軸受の実施の形態を示す。この実施形態は、内輪１と外輪２と、内輪１と外輪２との間に配設された複数の円すいころ３を備えている。この円すいころ３は、保持器５の窓５ａに嵌め込まれている。保持器５は、内径側に屈曲した鍔部６を小径側に有している。また、内輪１は小径側鍔７と大径側鍔８を有している。また、上記円すいころ３は、外輪２の軌道面１０と内輪１の軌道面１１とに沿って走行することで公転しながら自転するようになっている。
【００２２】
そして、上記保持器５の大径側端部１２と上記内輪１の大径側端部としての大径側鍔８との間の第１隙間Ｄが、上記保持器５の小径側端部としての鍔部６と内輪１の小径側鍔７との間の第２隙間Ｂよりも大きく設定されている。
【００２３】
また、上記第２隙間Ｂは、上記保持器５の鍔部６と外輪２の小径側端部１３との間の第３隙間Ａよりも大きく設定されている。また、上記第３隙間Ａを、０.１ｍｍ乃至０.５ｍｍに設定し、上記保持器５が上記外輪２に接触しない範囲で保持器５が外輪２に近接するような値にした。
【００２４】
また、上記円すいころ３の小径側端面１５の中心の公転円の直径よりも、上記保持器５の鍔部６の内径側直径が小さくなるように設定されている。
【００２５】
上記構成の円すいころ軸受および比較例として上記隙間Ａ,Ｂ,Ｄおよび隙間Ｃを変えた例について、潤滑油の流れを確かめるための実験を行った結果を説明する。なお、上記隙間Ｃは、図１に示すように、保持器５の大径側端部１２と外輪の大径側端部１７との間の隙間である。
【００２６】
この実験は、図６に示すように、上記円すいころ軸受２０を、シャフト２１に固定したリング２２と環状外枠２３との間に取り付けた状態で行った。上記シャフト２１は両端のころ軸受２５と２６でもって外壁２７と２８に対して支持されている。また、シャフト２１の一端部２１ａはカップリング３０でモーター３１の回転軸３２に連結されている。また、上記外壁２７と外枠２３の間と上記外壁２８と外枠２３の間には、透明な円筒状外周板３３Ａと３３Ｂが嵌め込まれている。上記外壁２７,２８および外枠２３と外周板３３がチャンバー３５を構成しており、このチャンバー３５内に潤滑油３７が充填されている。このチャンバー３５は、上記円すいころ軸受２０を境界とする室４０と４１とからなる。
【００２７】
また、図示しないが、上記透明な外周板３３Ａには室４０に連通していて鉛直上方に延びる透明な管が取り付けられており、上記外周板３３Ｂには室４１に連通していて鉛直上方に延びる別の透明な管が取り付けられている。
【００２８】
この実験は、上記モーター３１を駆動して、上記室４０側の透明管の油面と上記室４１側の透明管の油面との油面差を測定することによって、円すいころ軸受２０の小径側から大径側への油の流量つまりポンプ能力の大きさを見積もるものである。
【００２９】
この実験の結果を図２に示す。図２の特性Ｃ０が上記実施形態の円すいころ軸受の特性であり、特性Ｃ１は上記実施形態に比べて第３隙間Ａを広げた標準軸受Ｘ１の特性である。また、特性Ｃ２は上記標準軸受Ｘ１に比べて隙間Ｃを狭めた軸受Ｘ２の特性である。また、特性Ｃ３は上記標準軸受Ｘ１に比べて第１隙間Ｄをやや狭めた軸受Ｘ３の特性である。また、特性Ｃ４は上記軸受Ｘ１に比べて第２隙間Ｂを狭めた軸受Ｘ４の特性である。
【００３０】
図２より分かるように、上記実施形態の特性Ｃ０は回転数全域に亘って、油面差が最も大きく、ポンプ能力が最も大きいから、小径側から大径側への潤滑油の流量が最も大きくて、潤滑性能を最も大きくできる。そして、特性Ｃ１は、第３隙間Ａを広げたことによって油面差が小さくなったことを示す。これは、第３隙間Ａからは潤滑油が排出されていることを示し、これは、所定のマーカーを用いた室４０内の潤滑油の流れの観察によって確認できた。また、特性Ｃ２は、隙間Ｃを狭めても油面差はほとんど変化しなかったことを示している。この結果は、隙間Ｃが潤滑油のポンプ作用にほとんど寄与していないことを示す。また、特性Ｃ３は、第１隙間Ｄをやや狭めると油面差がやや小さくなったことを示す。この結果は、第１隙間Ｄから潤滑油が排出されていることを示す。また、特性Ｃ４は、第２隙間Ｂを狭めると油面差が小さくなったことを示す。この結果は、第２隙間Ｂから潤滑油が吸入されていることを示す。
【００３１】
これらの実験結果から次の(i),(ii),(iii)のことが分かる。
【００３２】
(i) 回転時に潤滑油が排出される第１隙間Ｄを、回転時に潤滑油が吸入する第２隙間Ｂよりも大きくすることによって、第２隙間Ｂから吸入した潤滑油を軸受内に滞らせることなく、スムーズに第１隙間Ｄから排出できる。
【００３３】
(ii) 潤滑油が吸入される小径側の第２隙間Ｂを、同じ小径側にあって潤滑油が排出される第３隙間Ａよりも大きくすることによって、軸受への潤滑油供給量の増大を図れる。
【００３４】
(iii) 第３隙間Ａを保持器と外輪とが接触せずに近接するような値にすることによって、第２隙間Ｂから吸入された潤滑油が円すいころ３を通らずに第３隙間Ａから排出されてしまうことを防げる。
【００３５】
したがって、この実施形態によれば、ポンプ作用を最大に発揮させて、円すいころ３を通過する潤滑油の流れが速く、異物の噛み込みを抑えて、軸受はくりを抑えることができる。
【００３６】
また、円すいころ３に常に新たな潤滑油を供給でき、潤滑性能を向上させることができる。
【００３７】
また、上記図６に示した実験において、上記実施形態の円すいころ軸受の第２隙間Ｂを変化させたときの油面差を測定した結果を図３に示す。なお、図３の実験では、モータの回転数は２５００ｒｐｍとした。上記実施の形態では、第２隙間Ｂを１.５ｍｍに設定して、油面差が極大値になるようにした。図５(Ｂ)に示すように、第２隙間Ｂ＝１.５ｍｍに設定すれば、保持器５の鍔部６の内径側直径Ｙ１が円すいころ３の小径側端面１５の中心の公転円の直径Ｙ２よりも小さくなっている。そして、第２隙間Ｂを１.５ｍｍよりも大きくして、図５(Ｃ)に示すように設定した場合には、第２隙間Ｂからの潤滑油の吸入量は極大値から減少する。また、第２隙間Ｂを１.５ｍｍよりも小さくして、図５(Ａ)に示すように設定した場合にも、第２隙間Ｂからの潤滑油の吸入量は極大値から減少する。なお、このことは、モータの回転数を変えても、同様に再現することが実験で確かめられている。
【００３８】
すなわち、この実施の形態によれば、第２隙間Ｂを１.５ｍｍに設定して、円すいころ３の小径側端面１５の中心の公転円の直径Ｙ２よりも上記保持器５の鍔部６の内径側直径Ｙ１を小さく設定したことで、ポンプ作用を極大にすることができたのである。
【００３９】
尚、上記実施形態では、保持器５の小径側端部を鍔部６で構成したが、上記小径側端部を厚肉部で構成してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の円すいころ軸受は、保持器の小径側端部と内輪の小径側端部との間の第２隙間Ｂから吸入した潤滑油を保持器の大径側端部と上記内輪の大径側端部との間の第１隙間Ｄにスムーズに排出すべく、上記第１隙間Ｄが上記第２隙間Ｂよりも大きく、上記第２隙間Ｂから円すいころを通過せずに保持器の小径側端部と外輪の小径側端部との間の第３隙間Ａへ流れる潤滑油の量を少なくすべく、上記第２隙間Ｂが上記第３隙間Ａよりも大きく、上記第３隙間Ａを、この第３隙間Ａから潤滑油が排出されるのを抑制すべく、上記保持器が上記外輪に接触しない範囲で保持器が外輪に近接するような値として、０.１乃至０.５ｍｍに設定したものである。
【００４１】
この請求項１の発明によれば、回転時に潤滑油が排出される第１隙間Ｄを、回転時に潤滑油が吸入される第２隙間Ｂよりも大きくしたから、第２隙間Ｂから吸入した潤滑油をスムーズに第１隙間Ｄから排出させることができ、したがって、潤滑油の流れを円滑にして、潤滑性能を向上させることができる。
【００４２】
また、潤滑油が吸入される小径側の第２隙間Ｂを、同じ小径側にあって潤滑油が排出される第３隙間Ａよりも大きくしたから、円すいころを通過せずに第２隙間Ｂから第３隙間Ａへ流れるの潤滑油の量を少なくして、摺動部分への潤滑油供給量の増大を図れ、潤滑性能の向上を図れる。
【００４３】
また、上記第３隙間Ａを保持器と外輪とが接触せずに近接するような値にしたから、第２隙間Ｂから吸入された潤滑油が円すいころを素通りして第３隙間Ａから排出されてしまうことを防げる。したがって、第２隙間Ｂから吸入した潤滑油を最大限に軸受の摺動部分に導入でき、潤滑性能の向上を図れる。
【００４４】
また、請求項１の発明では、上記第３隙間Ａが０.１乃至０.５ｍｍに設定されている。
【００４５】
したがって、この請求項１の発明によれば、回転の保持器と外輪との接触を防ぎつつ、上記第３隙間Ａから潤滑油が排出されることを最大限に抑制して、潤滑に寄与しない第２隙間Ｂから第３隙間Ａへの潤滑油の流れを最小にできる。したがって、潤滑性能の向上を図れる。
【００４６】
また、請求項２の発明によれば、請求項１に記載の円すいころ軸受において、上記円すいころの小径側端面の中心の公転円の直径よりも、上記保持器の小径側端部の内径側直径が小さくなるように設定されている。
【００４７】
発明者らは、保持器の小径側端部の内径側直径を円すいころの小径側端部中心の公転円直径よりも小さく設定したときに、第２隙間Ｂから吸入される潤滑油量が極大値を示すことを実験で確認することができたから、請求項３の発明によれば、第２隙間Ｂの広げ過ぎによる潤滑油吸入量の減少を抑えることができ、潤滑性能の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の円すいころ軸受の実施の形態の要部断面図である。
【図２】  上記実施形態および比較対象例の潤滑油流れ確認実験結果を示す特性図である。
【図３】  第２隙間Ｂの所定値において油面差が極大値を示すことを確認した実験結果を示す特性図である。
【図４】  上記潤滑油流れ確認実験結果から判明した各第３隙間Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄでの潤滑油の流れの方向を示す模式図である。
【図５】  図５(Ａ)は上記実施形態よりも第２隙間Ｂが小さく設定された様子を示す模式図であり、図５(Ｂ)は上記実施形態と同様に第２隙間Ｂ＝１.５ｍｍに設定された様子を示す模式図であり、図５(Ｃ)は上記実施形態よりも第２隙間Ｂが大きく設定された様子を示す模式図である。
【図６】  上記潤滑油流れ確認実験の実験装置を示す要部断面図である。
【図７】  従来の円すいころ軸受の要部断面図である。
【符号の説明】
１…内輪、２…外輪、３…円すいころ、５…保持器、５ａ…窓、
６…鍔部、７…小径側鍔、８…大径側鍔、１０,１１…軌道面、
１２…大径側端部、１３…小径側端部、１５…小径側端面、
１７…大径側端部、２０…円すいころ軸受、Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄ…隙間。
【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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