JP2005299780A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、かつ、通過油量増加効果の高い円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】円すいころ軸受の軸受断面の肉厚比を、内輪肉厚ＰＩ（％）≧３５％、外輪肉厚ＰＤ（％）＝２３％〜３１％、ころ肉厚ＰＲ（％）≦４０％とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、たとえば自動車のトランスミッションの軸支持部に使用される円すいころ軸受に関するものである。

自動車のトランスミッション用円すいころ軸受において、潤滑不良に起因するピーリング損傷等を防止するための提案が種々なされている。

実開昭５６−１５７４２８号公報には、図４に示すように、内輪の小つばのぬすみ部に開口する油穴を内輪に穿設し、この油穴に潤滑油を供給可能とするとともに、保持器の折曲縁を小つばの外径面と適当なすきまをもって対峙させることが提案されている。これにより、潤滑油を周溝１、油穴２を経てぬすみ部３に供給すると、潤滑油は遠心力により矢印４のように移動して軸受全体を潤滑するようになる、というものである。

特開２００３−２８１６８号公報には、図５に示すように、内輪部にリヤドライブシャフトの軸心に形成された潤滑油路５と内輪側軌道面６とを連通させる潤滑穴７を設けることが提案されており、これにより、円錐ころ軸受の潤滑効率を高めることができる、というものである。
実開昭５６−１５７４２８号公報（第３頁第６〜１４行、図１） 特開２００２−２３５７５８号公報（段落番号００３５、図３）

自動車のトランスミッションには、近年、ミッションのＡＴ・ＣＶＴ化、低燃費化等のため、低粘度の油が使われる傾向にあり、また、ミッションの小型化・高出力化により、使用環境が高荷重・高温化する傾向にある。このため、軸受にとっては厳しい潤滑環境へと変化しており、潤滑不良による金属接触の発生に起因する非常に短寿命での表面起点型剥離が発生しやすくなってきている。この損傷を防止する手法としては、軸受内部を通過する油量を増加させ、転動接触面部の油の温度を低下させることにより、油膜厚さを厚くし、金属接触の発生率を低くすることが有効である。

実開昭５６−１５７４２８号公報に記載された提案は、内輪の研削ぬすみ部分に油穴を設ける構造であるため、ぬすみ寸法が小さいと対応できない。また、熱処理後では硬くて穴加工が困難であり、熱処理前に穴加工を行うと熱処理スケールにより穴が詰まるという問題がある。

特開２００３−２８１６８号公報に記載された提案は、潤滑穴の穴加工に関して上述の実開昭５６−１５７４２８号公報のものと同様の問題がある。また、潤滑穴の位置が軌道面の中央にあるため、この潤滑穴の周辺で応力集中が発生して剥離が発生する原因となるといった問題がある。

この発明の目的は、低コストで、かつ、通過油量増加効果の高い円すいころ軸受を提供することにある。

この発明の円すいころ軸受は、内輪と、外輪と、内輪の軌道と外輪の軌道との間に転動自在に介在させた複数の円すいころと、円すいころを円周方向で所定間隔に保持する保持器とを有し、軸受断面における肉厚比を、内輪肉厚ＰＩ（％）≧３５％、外輪肉厚ＰＤ（％）＝２３％〜３１％、ころ肉厚ＰＲ（％）≦４０％としたことを特徴とするものである。

周知のとおり、円すいころ軸受のように断面が非対称な軸受では、軸受回転に伴う遠心力により内輪の外径が小さい方から大きい方に向かう潤滑油の流れが発生し、潤滑油が軸受内に滞留することなく貫流する。これはポンプ作用と呼ばれている。本発明は、軸受の断面における肉厚比を変更するだけで、軸受構成部品に穴あけ等の追加工を必要とすることなくポンプ作用を促進する仕組みであるため、従来の技術に比べ、低コストで、かつ、通過油量増加効果の高い円すいころ軸受を提供することが可能になる。

軸受のポンプ作用を大きくした軸受内部形状とすることにより、軸受内部を通過する油量を増加させて転動接触面部の油の温度を低下させ、油膜厚さを厚くし、金属接触の発生率を低くすることが可能になる。これにより、金属接触の発生に起因する非常に短寿命での表面起点型剥離の発生を防止することが可能になる。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、円すいころ軸受は、内輪１０と、外輪２０と、複数の円すいころ２４と、円すいころ２４を保持する保持器３２とを主要な構成要素として成り立っている。
内輪１０は外径面に円すい状の軌道１２を有し、その形状からコーンとも呼ばれる。内輪１０の両端部には小つば１４と大つば１６がある。小つば１４は軌道１２の小径側から半径方向外側に小さく突き出たつばで、軸受単体で取り扱うとき円すいころ２４の小端面２８を支えて軸受の分解を防止する。大つば１６は軌道１２の大径側から半径方向外側に突き出たつばで、軸受回転中に円すいころ２４の大端面３０の推力を支持する。

外輪２０はカップとも呼ばれ、内径面に複列の軌道２２を有している。内輪１０と外輪２０との間に複数の円すいころ２４が組み込まれ、円すいころ２４がその転動面２６にて内外輪１０，２０の軌道１２，２２上を転動する。円すいころ２４は保持器３２によって円周方向に所定の間隔に保持される。図示した実施の形態の場合、保持器３２はプレス加工で成形され、所定の円すい角に沿って延在する柱部３４と、柱部３４の小径側端部から内向きに折り曲げられたリブ３８を有する。隣り合った柱部３４間にポケット３６が形成され、各ポケットに一つの円すいころ２４が収容される。

図１に示すように、円すいころ２４の幅中心を通って軸線に垂直な線分（作用線）上における円すいころ２４の肉厚をＤＡ、外輪２０の肉厚をＷＯ、内輪１０の肉厚をＷＩとすると、円すいころ軸受の軸受断面におけるころの肉厚比ＰＲ（％）、外輪の肉厚比ＰＤ（％）、内輪の肉厚比ＰＩ（％）はそれぞれ次のように表される。
ＰＲ（％）＝ ＤＡ／Ｗ × １００
ＰＤ（％）＝ ＷＯ／Ｗ × １００
ＰＩ（％）＝ ＷＩ／Ｗ × １００ ＝ １００−ＰＲ−ＰＤ
ＰＤについてはＪＩＳに準拠しつつ、ＰＩを大きく、ＰＲを小さくすることによって、円すいころ２４のＰＣＤが大きくなり、かつ、内輪の軌道面角度が大きくなるため、軸受のポンプ作用が大きくなる。そこで、軸受のポンプ作用を大きくするため、軸受外回り寸法および接触角一定の場合、軸受断面における内輪１０、外輪２０、円すいころ２４の肉厚を以下のように設定する。
外輪肉厚ＰＤ（％）＝２３％〜３１％
内輪肉厚ＰＩ（％）≧３５％
ころ肉厚ＰＲ（％）≦４０％
外輪肉厚ＰＤ（％）は外輪の強度を確保した上でＰＣＤを大きくするため２３％〜３１％の範囲とするのが望ましい。内輪肉厚ＰＩ（％）の下限を３５％とし、ころ肉厚ＰＲ（％）の上限を４０％としたのは、いずれもポンプ作用をできるだけ増大させるためである。

従来の円すいころ軸受は、限られた寸法内で、最大の寿命を得るため、できる限り定格荷重が大きくなるように寸法が決定されており、ＰＤ、ＰＩは２３〜３１％に設定されている。ちなみに、ＪＩＳで規定されている軸受の基本定格寿命は定格荷重の１０／３乗に比例して大きくなる。しかし、潤滑条件が厳しい環境下における軸受の寿命は、計算結果とは異なり、定格荷重が大きくなっても寿命は長くならない。これは、軸受の寿命が転がり疲れによる剥離で決定されておらず、金属接触の発生による表面損傷により決定されているためである。このような環境下では定格荷重が大きくなる設計とするよりも、軸受のポンプ作用が大きくなる、言い換えれば、油の通過量が多くなる設計とした方が寿命は長くなることを確認した（表１参照）。表１は油膜パラメータΛ＝０．２の条件で行った試験結果を示す。

軸受Ａ（比較例）は、ＪＩＳによる計算寿命は９２．２（ｈ）と最も長いが、実寿命時間は１１．５（ｈ）と最も短かった。これに対し、軸受Ｂ（実施例１）および軸受Ｃ（実施例２）は、ＪＩＳによる計算寿命は軸受Ａより短いが、いずれも２倍以上の実寿命時間を示した。表１に示す結果より、潤滑条件が厳しい環境下では定格荷重が大きくなる設計とするよりも、軸受のポンプ作用が大きくなる設計とした方が寿命は長くなることが分かる。

図２は上記試験軸受Ａ，Ｂ，Ｃについてのポンプ作用確認結果を示し、縦軸が排出量（ｍｌ）を表している。同図から明らかなように、比較例の軸受Ａに比べて実施例の軸受Ｂ，Ｃはいずれも、潤滑油の排出量（通過油量）が１０％程度増加している。ちなみに、この試験は図３に示すような試験装置を用いて、油中に浸漬させた軸受を一定時間運転した後の油の排出量を測定した。試験条件は表２に示すとおりである。

実施の形態を示す断面図である。 ポンプ作用確認結果を示すグラフである。 試験装置の断面略図である。 従来の技術を示す断面図である。 従来の技術を示す断面図である。

符号の説明

１０ 内輪
１２ 軌道
１４ 小つば
１６ 大つば
２０ 外輪
２２ 軌道
２４ 円すいころ
２６ 転動面
２８ 小端面
３０ 大端面
３２ 保持器
３４ 柱
３６ ポケット
３８ リブ

Claims (1)

1. 内輪と、外輪と、内輪の軌道と外輪の軌道との間に転動自在に介在させた複数の円すいころと、円すいころを円周方向で所定間隔に保持する保持器とを有し、軸受断面における肉厚比を、内輪肉厚ＰＩ（％）≧３５％、外輪肉厚ＰＤ（％）＝２３％〜３１％、ころ肉厚ＰＲ（％）≦４０％としたことを特徴とする円すいころ軸受。