JP2007100940A - 円錐ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の剛性を低下させることなく低トルクを実現する。
【解決手段】内輪２と、外輪３と、内輪２と外輪３との間に転動自在に配された複数の円錐ころ４と、円錐ころ４を円周所定間隔にポケット９内で保持する保持器５とを備え、保持器５が、円錐ころ４の小端面側で連なる小環状部６と、円錐ころ４の大端面側で連なる大環状部７と、これら大小環状部を連結する複数の柱部８とからなり、前記隣接する柱部間で、前記ポケット９が、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成された円錐ころ軸受において、前記保持器を、機械的強度、耐油性および耐熱性に優れたエンジニアリング・プラスチックで構成し、前記ポケット９の狭幅側の柱部８に切欠き１０ａ〜１０ｃを設けるとともに、そのポケット９の窓角を５５°以上８０゜以下にし、かつ、ころ係数を０．９４以上とした
【選択図】 図２

Description

本発明は円錐ころ軸受に関し、たとえば自走車両のデファレンシャルやトランスミッション等の動力伝達軸を支持する軸受に適用することができる。

円錐ころ軸受は、外径面の軌道面の両側に小鍔と大鍔が設けられた内輪と、内径面に軌道面が設けられた外輪と、内輪と外輪の軌道面間に配列された複数の円錐ころと、これらの円錐ころをポケットに収納して保持する保持器とからなり、保持器には、円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、ポケットが、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成されたものが用いられている。

自走車両のデファレンシャルやトランスミッション等の動力伝達軸を支持する円錐ころ軸受は、下部が油浴に漬かった状態で使用され、その回転に伴って油浴の油が潤滑油として軸受内部に流入する。このような用途に使用される円錐ころ軸受では、潤滑油が円錐ころの小径側から軸受内部に流入し、保持器よりも外径側から流入する潤滑油は外輪の軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過し、保持器よりも内径側から流入する潤滑油は内輪の軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過する。

このように潤滑油が外部から流入する部位に使用される円錐ころ軸受には、保持器のポケットに切欠きを設けて、保持器の外径側と内径側とに分かれて流入する潤滑油がこの切欠きを通過するようにし、軸受内部での潤滑油の流通を向上させるようにしたものがある（特許文献１，２参照）。特許文献１に記載されたものでは、図１３（Ａ）に示すように、保持器５のポケット９間の柱部８の中央部に切欠き１０ｄを設け、潤滑油に混入する異物が軸受内部に滞留しないようにしている。また、特許文献２に記載されたものでは、図１３（Ｂ）に示すように、保持器５のポケット９の軸方向両端の小環状部６と大環状部７に切欠き１０ｅを設け、保持器の外径側から流入する潤滑油が内輪側へ流れやすくなるようにしている。なお、各図中に記入したポケット９の各寸法は、後述するトルク測定試験における比較例に用いたものの値である。
特開平０９−３２８５８号公報（第３図） 特開平１１−２０１１４９号公報（第２図） 特開平０９−０９６３５２号公報 特開平１１−０２１０７６５公報 特開２００３−３４３５５２号公報 特開２００３−２８１６５号公報

上述したように潤滑油が保持器の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入する円錐ころ軸受では、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の割合が多くなると、トルク損失が大きくなることが分かった。この理由は、以下のように考えられる。

すなわち、保持器の外径側から外輪側へ流入する潤滑油は、外輪の内径面には障害物がないので、その軌道面に沿って円錐ころの大径側へスムーズに通過して軸受内部から流出するが、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油は、内輪の外径面には大鍔があるので、その軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過したときに大鍔で堰き止められ、軸受内部に滞留しやすくなる。このため、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の割合が多くなると、軸受内部に滞留する潤滑油の量が多くなり、この滞留する潤滑油が軸受回転に対する流動抵抗となってトルク損失が増大するものと考えられる。

したがって、軸受内部に潤滑油が流入する円錐ころ軸受における潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減させる必要がある。以上が低トルク化のために油の流動抵抗を減少させる方法であるが、大幅な低トルク化を行うためには、ころがり粘性抵抗が低下するように軸受諸元を変更することが必要である。しかしながら、従来の低トルク化手法（特許文献３〜５参照）では、定格荷重を低下させない低トルク化は可能であるが、軸受剛性はいくらか低下する。

一方、ころ直径を減少させないでころ本数を増やすために、保持器を外輪内径面に接するまで寄せた円錐ころ軸受がある（特許文献６参照）。この円錐ころ軸受では、保持器の柱部の外径面に引きずりトルクを抑制するため凹所を形成する。しかし、柱部に凹所があると板厚が必然的に薄くなって保持器の剛性が低下する。

本発明の目的は、保持器剛性を低下させることなくころ収容本数を増大可能であって、しかも低トルク化が可能な円錐ころ軸受を提供することにある。

本発明は、ころ本数を減らさず、あるいは増加させつつ、ＰＣＤを小さくすることによって、課題を解決したものである。図１３は円錐ころ軸受においてころピッチ径（ＰＣＤ）を変化させた時の剛性比（−●−）およびトルク比（−○−）を表したものである。図１３に示すように、ＰＣＤを小さくすると軸受のトルクは大幅に低下するが、軸受剛性はあまり低下しないことが、ころの弾性変形量を計算確認した結果として得られた。そこで、ころ本数を減らさないか増加させつつ、ＰＣＤを小さくすることによって、剛性を低下させずにトルクを低減させることができる。

本発明の円錐ころ軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に転動自在に配された複数の円錐ころと、円錐ころを円周所定間隔にポケット内で保持する保持器とを備え、保持器が、円錐ころの小端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大端面側で連なる大環状部と、これら大小環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記隣接する柱部間で、前記ポケットが、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成された円錐ころ軸受において、前記保持器を、機械的強度、耐油性および耐熱性に優れたエンジニアリング・プラスチックで構成し、前記ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けるとともに、そのポケットの窓角を５５°以上８０゜以下にし、かつ、ころ係数を０．９４以上としたことを特徴とするものである。

エンジニアリング・プラスチック製の保持器は、鉄板製保持器に比べ、保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴がある。このため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による磨耗の発生を抑え、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に効果がある。

以下にエンジニアリング・プラスチックの代表的なものを掲げる。これらは例示であって、エンジニアリング・プラスチックが以下のものに限定されるものではない。
〔汎用エンジニアリング・プラスチック〕ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）
〔スーパー・エンジニアリング・プラスチック〕ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリメチルベンテン（ＴＰＸ）、ポリ１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリアミド１１，１２ （ＰＡ１１，１２）、フッ素樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）

窓角とは一つのころの周面に当接する柱部の案内面のなす角度をいう。この窓角を５５°〜８０°の範囲とすることにより、ころ係数が０．９４超の保持器付き円すいころ軸受を可能にする。ころ係数は、通常、０．９４以下である。
ころ係数γ（ころの充填率）は、次式で定義される。
ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ここで、Ｚ：ころ本数、ＤＡ：ころ平均径、ＰＣＤ：ころピッチ円径。

窓角を５５°以上としたのは、ころとの良好な接触状態を確保するためであり、８０°以下としたのは、これ以上大きくなると半径方向への押し付け力が大きくなり、自己潤滑性の樹脂材であっても円滑な回転が得られなくなる危険性が生じるからである。なお、通常の保持器では窓角は２５°〜５０°である。

本発明の円錐ころ軸受は、保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けている。この切欠きによって次のような作用が得られる。すなわち、保持器の内径側から内輪側へ流入した潤滑油を、この切欠きを通して外輪側へ速やかに逃がすことができる。その結果、内輪の軌道面に沿って大鍔に至る潤滑油の量が少なくなり、軸受内部に滞留する潤滑油の量が減少する。したがって、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失が低減する。

請求項２の発明は、請求項１の円錐ころ軸受において、ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油をこの切欠きからも外輪側へ逃がしてやることができる。したがって、内輪の軌道面に沿って大鍔に至る潤滑油の量がより少なくなり、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失がさらに低減する。

請求項３の発明は、請求項１または２の円錐ころ軸受において、ポケットの広幅側の少なくとも柱部に切欠きを設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、円錐ころをバランスよく柱部に接触させることができる。

請求項４の発明は、請求項３の円錐ころ軸受において、ポケットの狭幅側に設けた切欠きの合計面積を、ポケットの広幅側に設けた切欠きの合計面積よりも広くしたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、内輪の軌道面に沿って大鍔に至る潤滑油の量をより少なくして、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をさらに低減させることができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの円錐ころ軸受において、保持器の小環状部の軸方向外側に、内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きのつばを設け、前記つばの内径面と内輪の小鍔の外径面との間のすきまの上限を小鍔の外径寸法の２．０％としたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の量を少なくし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をより低減させることができる。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの円錐ころ軸受において、少なくとも円錐ころの表面に、微小凹形形状のくぼみをランダムに無数に設け、このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータＲｙｎｉを０．４μｍ≦Ｒｙｎｉ≦１．０μｍとし、かつ、Ｓｋ値を−１．６以下としたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、円錐ころの表面に満遍なく潤滑油を保持させて、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らしても、円錐ころと内外輪との接触部を十分に潤滑することができる。

パラメータＲｙｎｉは、基準長毎最大高さの平均値、すなわち、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値である（ＩＳＯ ４２８７：１９９７）。また、Ｓｋ値は粗さ曲線のひずみ度、すなわち、粗さの凹凸分布の非対称性を表す値であり（ＩＳＯ ４２８７：１９９７）、ガウス分布のように対称な分布ではＳｋ値は０に近くなり、凹凸の凸部を削除した場合は負の値、逆に凹部を削除した場合は正の値となる。Ｓｋ値のコントロールは、バレル研磨機の回転速度、加工時間、ワーク投入量、研磨チップの種類と大きさ等を選ぶことにより行うことができ、Ｓｋ値を−１．６以下とすることにより、無数の微小凹形形状のくぼみに満遍なく潤滑油を保持することができる。

上述した各円錐ころ軸受は、自走車両の動力伝達軸を支持するものに好適である（請求項７）。

本発明によれば、軸受剛性を低下させることなく、低トルク化を実現することができる。すなわち、保持器をエンジニアリング・プラスチック製にすることにより、保持器の軽量化と自己潤滑性による低摩擦を実現することができるとともに、ポケットの窓角を５５°以上８０゜以下にしてころ係数γをγ＞０．９４にすることにより、軌道面の最大面圧を低下させることができるため、過酷潤滑条件下での極短寿命での表面起点剥離を防止することができる。また、保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に外径側から内径側まで切り通した切欠きを設けることにより、保持器の内径側から内輪側へ流入した潤滑油を、この切欠きを通して外輪側へ速やかに逃がすことができるため、内輪の軌道面に沿って大鍔に至る潤滑油の量が少なくなり、軸受内部に滞留する潤滑油の量が減少して、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失が低減する。

以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）（Ｂ）に示す実施の形態の円錐ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、円錐ころ４と、保持器５とで構成されている。内輪２は外周に円錐状の軌道面２ａを有し、外輪３は内周に円錐状の軌道面３ａを有する。複数の円錐ころ４が、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に転動自在に介在させてある。円錐ころ４は保持器５に形成されたポケット内に収容されている。各円錐ころ４は、内輪２の軌道面２ａの両側に設けた小鍔２ｂと大鍔２ｃとで軸方向への移動を規制されている。

保持器５は、図１（Ｂ）に示すように、円錐ころ４の小端面側で連なる小環状部６と、円錐ころ４の大端面側で連なる大環状部７と、これらの小環状部６と大環状部７を連結する複数の柱部８とを含んでいる。そして、図２に示すように、隣り合った柱部８間にポケット９が形成される。保持器５のポケット９は台形状で、円錐ころ４の小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる。ポケット９の狭幅側と広幅側には、それぞれ両側の柱部８に２つずつ、外径側から内径側まで切り通した切欠き１０ａ，１０ｂが設けてある。各切欠き１０ａ，１０ｂの寸法は、いずれも深さ１．０ｍｍ、幅４．６ｍｍとされている。なお、図面に例示した切欠き１０ａ，１０ｂは、保持器５の半径方向に切り通した溝の形態をしているが、保持器５の内径側と外径側を連絡して潤滑油の円滑な通過を許容することができる限り、形状や寸法は任意である。

保持器５は、例えばＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡ、ＰＰＡ、ＰＡＩ等のスーパーエンプラで一体成形される。保持器に、機械的強度、耐油性および耐熱性に優れたエンジニアリング・プラスチックを使用することにより、鉄板製保持器に比べ、保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、これらの樹脂は鋼板と比べると重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。エンジニアリング・プラスチックは、汎用エンジニアリング・プラスチックとスーパー・エンジニアリング・プラスチックを含む。なお、保持器材料の例としてＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡ、ＰＰＡ、ＰＡＩ等のスーパーエンプラを挙げたが、必要に応じて、強度増強のため、これら樹脂材料またはその他のエンジニアリング・プラスチックに、ガラス繊維または炭素繊維などを配合したものを使用してもよい。

柱面５ｂの窓角θは、下限窓角θｍｉｎが図３（Ａ）のように５５°であり、上限窓角θｍａｘが図３（Ｂ）のように８０°である。窓角は、保持器が外輪から離間している典型的な保持器付き円すいころ軸受では、大きくて約５０°である。本発明では窓角を大きめに設定することにより、ころ係数γを０．９４以上にすることが可能になった。下限窓角θｍｉｎを５５°以上としたのは、ころとの良好な接触状態を確保するためであり、窓角５５°未満ではころとの接触状態が悪くなる。すなわち、保持器強度を確保した上でγ＞０．９４とするためには、窓角を５５°以上としないと良好な接触状態を確保できないのである。また上限窓角θｍａｘを８０°以下としたのは、これ以上大きくなると半径方向への押し付け力が大きくなり、自己潤滑性の樹脂材であっても円滑な回転が得られなくなる危険性が生じるからである。

図４に軸受の寿命試験の結果を示す。軸受Ｉが、保持器と外輪とが離れた典型的な従来の円錐ころ軸受である。軸受ＩＩが、特許文献１記載の従来の円錐ころ軸受である。軸受ＩＩＩが、本発明の円錐ころ軸受である。試験は、過酷潤滑、過大負荷条件下で行なった。同図より明らかなように、本発明に係る軸受ＩＩＩはころ係数が軸受ＩＩと同じ０．９６であるが、寿命時間は軸受ＩＩの約５倍以上にもなる。なお、軸受Ｉ−ＩＩＩの寸法はφ４５×φ８１×１６（単位ｍｍ）、ころ本数は２４本（軸受Ｉ）、２７本（軸受ＩＩ、ＩＩＩ）、油膜パラメータΛ＝０．２である。

図５および図６に保持器５の切欠きの変形例を示す。図５に示す変形例は、ポケット９の狭幅側の小環状部６にも切欠き１０ｃを設けたものである。そして、狭幅側の３つの切欠き１０ａ，１０ｃの合計面積が、広幅側の２つの切欠き１０ｂの合計面積よりも広くなっている。なお、切欠き１０ｃは深さ１．０ｍｍ、幅５．７ｍｍとしてある。

図６に示す切欠きの変形例は、狭幅側の柱部８の各切欠き１０ａの深さが１．５ｍｍと広幅側の柱部８の各切欠き１０ｂよりも深く、狭幅側の各切欠き１０ａの合計面積が、広幅側の各切欠き１０ｂの合計面積よりも広くなっている。

図７に示すように、保持器５の小環状部６の軸方向外側には、内輪２の小鍔２ｂの外径面に対向させた径方向内向きのつば１１が設けてあり、このつば１１の内径面と内輪２の小鍔２ｂの外径面との間のすきまδは、小鍔２ｂの外径寸法の２．０％以下に狭く設定してある。

また、図示は省略するが、円錐ころ４の全表面には微小凹形形状のくぼみがランダムに無数に設けてある。このくぼみを設けた表面は、面粗さパラメータＲｙｎｉが０．４μｍ≦Ｒｙｎｉ≦１．０μｍ、かつ、Ｓｋ値が−１．６以下としてある。

図８は、上述の円錐ころ軸受を使用し得る自動車のデファレンシャルの構成を例示したものである。このデファレンシャルは、プロペラシャフト（図示省略）に連結され、デファレンシャルケース２１内に挿入したドライブピニオン２２が差動歯車ケース２３に取り付けたリングギヤ２４とかみ合い、差動歯車ケース２３の内部に取り付けたピニオンギヤ２５が、差動歯車ケース２３に左右から挿入されるドライブシャフト（図示省略）と結合するサイドギヤ２６とかみ合って、エンジンの駆動力をプロペラシャフトから左右のドライブシャフトに伝達するようになっている。このデファレンシャルでは、動力伝達軸であるドライブピニオン２２と差動歯車ケース２３が、それぞれ一対の円錐ころ軸受１ａ，１ｂで支持してある。

デファレンシャルケース２１はシール部材２７ａ，２７ｂ，２７ｃで密封され、内部にており潤滑油が貯留される。各円錐ころ軸受１ａ，１ｂはこの潤滑油の油浴に下部が漬かった状態で回転する。

円錐ころ軸受１（１ａ，１ｂ）は以上のように構成されているため、各円錐ころ軸受１ａ，１ｂが高速で回転してその下部が油浴に漬かると、図７に矢印で示すように、油浴の潤滑油が円錐ころ４の小径側から保持器５の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入し、保持器５の外径側から外輪３へ流入した潤滑油は、外輪３の軌道面３ａに沿って円錐ころ４の大径側へ通過して軸受内部から流出する。一方、保持器５の内径側から内輪２側へ流入する潤滑油は、保持器５の外径側から流入する潤滑油よりも遥かに少なく、かつ、このすきまδから流入する潤滑油の大半は、ポケット９の狭幅側の柱部８に設けた切欠き１０ａを通過して、保持器５の外径側へ移動する。したがって、そのまま内輪２の軌道面２ａに沿って大鍔２ｃに至る潤滑油の量は非常に少なくなり、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らすことができる。

保持器５の外径面に、図９および図１０に示すように突起部５ａを形成してもよい。このような突起部５ａは、保持器５をエンジニアリング・プラスチックで一体成形することにより容易に形成できる。突起部５ａは、保持器５の柱部８の外径面に、外輪３の軌道面３ａ側に向けて凸状を成す。詳しくは、突起部５ａは図１０に示すように、柱部８の横断方向の断面輪郭形状が円弧状を成す。この円弧状の曲率半径Ｒ_２は外輪３の軌道面３ａの半径Ｒ_１より小さく形成されている。これは突起部５ａと外輪３の軌道面３ａとの間に良好な楔状油膜が形成されるようにするためであり、望ましくは突起部５ａの曲率半径Ｒ_２は外輪３の軌道面３ａの半径Ｒ_１の７０〜９０％程度に形成するとよい。７０％未満であると楔状油膜の入口開き角度が大きくなりすぎて却って動圧が低下する。９０％を超えると楔状油膜の入口角度が小さくなりすぎて同様に動圧が低下する。また、突起部５ａの横幅Ｗ_２は望ましくは柱部８の横幅Ｗ_１の５０％以上となるように形成する（Ｗ_２≧０．５×Ｗ）。５０％未満では良好な楔状油膜を形成するための充分な突起部５ａの高さが確保できなくなるためである。なお、外輪３の軌道面３ａの半径Ｒ_１は大径側から小径側へと連続的に変化しているので、突起部５ａの曲率半径Ｒ_２もそれに合わせて大環状部７の大きな曲率半径Ｒ_２から小環状部６の小さな曲率半径Ｒ_２へと連続的に変化するようにする。

以上のような突起部５ａを形成した場合、軸受１（１ａ，１ｂ）が回転して保持器５が回転し始めると、外輪軌道面と保持器５の突起部５ａとの間に楔状油膜が形成される。この楔状油膜は軸受１の回転速度にほぼ比例した動圧を発生するので、保持器５のピッチ径（ＰＣＤ）を従来よりも大きくして外輪３の軌道面３ａに近接させても、軸受１を大きな摩耗ないしトルク損失を生じることなく回転させることが可能となり、無理なくころ本数を増加させることが可能となる。したがって、高油温、少油量、および予圧抜け発生など悪条件が重なって過酷潤滑条件となった場合でも、極短寿命の表面起点剥離がとりわけ内輪軌道面に発生するのを防止することができる。なお、突起部５ａは柱部８の外径面に形成する他、保持器５の小環状部６や大環状部７の外径面にも形成することができる。

図１１は、上述の円錐ころ軸受を使用し得る自動車のトランスミッションの構成を例示したものである。このトランスミッションは同期噛合式のもので、同図で左方向がエンジン側、右方向が駆動車輪側である。メインシャフト４１とメインドライブギヤ４２との間に円錐ころ軸受４３が介装される。この例では、メインドライブギヤ４２の内周に円錐ころ軸受４３の外輪軌道面が直接形成されている。メインドライブギヤ４２は、円錐ころ軸受４４でケーシング４５に対して回転自在に支持される。メインドライブギヤ４２にクラッチギヤ４６が係合連結され、クラッチギヤ４６に近接してシンクロ機構４７が配設される。

シンクロ機構４７は、セレクタ（図示省略）の作動によって軸方向（同図で左右方向）に移動するスリーブ４８と、スリーブ４８の内周に軸方向移動自在に装着されたシンクロナイザーキー４９と、メインシャフト４１の外周に係合連結されたハブ５０と、クラッチギヤ４６の外周（コーン部）に摺動自在に装着されたシンクロナイザーリング５１と、シンクロナイザーキー４９をスリーブ４８の内周に弾性的に押圧する押えピン５２及びスプリング５３とを備えている。

同図に示す状態では、スリーブ４８及びシンクロナイザーキー４９が押えピン５２によって中立位置に保持されている。この時、メインドライブギヤ４２はメインシャフト４１に対して空転する。一方、セレクタの作動により、スリーブ４８が同図に示す状態から例えば軸方向左側に移動すると、スリーブ４８に従動してシンクロナイザーキー４９が軸方向左側に移動し、シンクロナイザーリング５１をクラッチギヤ４６のコーン部の傾斜面に押し付ける。これにより、クラッチギヤ４６の回転速度が落ち、逆にシンクロ機構４７側の回転速度が高められる。そして、両者の回転速度が同期した頃、スリーブ４８がさらに軸方向左側に移動して、クラッチギヤ４６とかみ合い、メインシャフト４１とメインドライブギヤ４２との間がシンクロ機構４７を介して連結される。これにより、メインシャフト４１とメインドライブギヤ４２とが同期回転する。

実施例として、図２に示した保持器を用いた円すいころ軸受（実施例１）と、図５に示した保持器を用いた円すいころ軸受（実施例２）を用意した。また、比較例として、ポケットに切欠きのない保持器を用いた円すいころ軸受（比較例１）と、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示した保持器を用いた円すいころ軸受（比較例２，３）を用意した。なお、各円すいころ軸受は、寸法が外径１００ｍｍ、内径４５ｍｍ、幅２７．２５ｍｍであり、ポケットの切欠き以外の部分は同じである。

実施例と比較例の円すいころ軸受について、縦型トルク試験機を用いたトルク測定試験を行った。試験条件は以下のとおりである。
アキシアル荷重：３００ｋｇｆ
回転速度：３００〜２０００ｒｐｍ（１００ｒｐｍピッチ）
潤滑条件：油浴潤滑（潤滑油：７５Ｗ−９０）

図１２に試験結果を示す。同図のグラフの縦軸は、ポケットに切欠きのない保持器を用いた比較例１のトルクに対するトルク低減率を表す。ポケットの柱部中央部に切欠きを設けた比較例２や、ポケットの小環状部と大環状部に切欠きを設けた比較例３も、トルク低減効果が認められるが、ポケットの狭幅部側の柱部に切欠きを設けた実施例１は、これらの比較例よりも優れたトルク低減効果が認められ、狭幅側の小環状部にも切欠きを設け、狭幅側の切欠きの合計面積を広幅側のそれよりも広くした実施例２は、さらに優れたトルク低減効果が認められる。

また、試験の最高回転速度である２０００ｒｐｍにおけるトルク低減率は、実施例１が９．５％、実施例２が１１．５％であり、デファレンシャルやトランスミッション等における高速回転での使用条件でも優れたトルク低減効果を得ることができる。なお、比較例２と比較例３の回転速度２０００ｒｐｍにおけるトルク低減率は、それぞれ８．０％と６．５％である。

（Ａ）は本発明の実施の形態を示す円錐ころ軸受の横断面図、（Ｂ）は同軸受の縦断面図。 図１の円錐ころ軸受における保持器の展開平面図。 （Ａ）は窓角が下限の円錐ころ軸受の部分拡大断面図、（Ｂ）は窓角が上限の円錐ころ軸受の部分拡大断面図。 軸受の寿命試験の結果を示す図。 保持器の変形例を示す図２と類似の展開平面図。 保持器の別の変形例を示す図２と類似の展開平面図。 図１（Ｂ）の部分拡大図。 図１の円錐ころ軸受を使用したデファレンシャルの断面図。 保持器の変形例を示す円錐ころ軸受の部分横断面図。 図９の軸受における保持器の柱部の拡大断面図。 一般的な自動車トランスミッションの断面図。 トルク測定試験の結果を示すグラフ。 （Ａ），（Ｂ）は、それぞれ従来の技術を示す保持器の展開平面図。 ピッチ径比に対する、トルク比と剛性比の相関グラフ図。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 円錐ころ軸受
２ 内輪
２ａ 軌道面
２ｂ 小鍔
２ｃ 大鍔
３ 外輪
３ａ 軌道面
４ 円錐ころ
５ 保持器
５ａ 突起部

５ｂ 柱面６ 小環状部
７ 大環状部
８ 柱部
９ ポケット
１０ａ〜１０ｅ 切欠き
１１ つば
２１ デファレンシャルケース
２２ ドライブピニオン
２３ 差動歯車ケース
２４ リングギヤ
２５ ピニオンギヤ
２６ サイドギヤ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ シール部材
４１ メインシャフト
４２ メインドライブギヤ
４３、４４ 軸受
４５ ケーシング
４６ クラッチギヤ
４７ シンクロ機構
４８ スリーブ
４９ シンクロナイザーキー
５０ ハブ
５１ シンクロナイザーリング
５２ 押えピン
５３ スプリング
δ すきま

Claims (7)

1. 内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に転動自在に配された複数の円錐ころと、円錐ころを円周所定間隔にポケット内で保持する保持器とを備え、保持器が、円錐ころの小端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大端面側で連なる大環状部と、これら大小環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記隣接する柱部間で、前記ポケットが、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成された円錐ころ軸受において、
   前記保持器を、機械的強度、耐油性および耐熱性に優れたエンジニアリング・プラスチックで構成し、前記ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けるとともに、そのポケットの窓角を５５°以上８０゜以下にし、かつ、ころ係数を０．９４以上とした円錐ころ軸受。
2. 前記台形状ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けた請求項１の円錐ころ軸受。
3. 前記台形状ポケットの広幅側の少なくとも柱部に切欠きを設けた請求項１または２の円錐ころ軸受。
4. 前記台形状ポケットの狭幅側に設けた切欠きの合計面積を、前記台形状ポケットの広幅側に設けた切欠きの合計面積よりも広くした請求項３の円錐ころ軸受。
5. 前記保持器の小環状部の軸方向外側に、前記内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きの鍔を設け、この対向させた小環状部の鍔の内径面と前記内輪の小鍔の外径面との隙間を、前記内輪の小鍔の外径寸法の２．０％以下とした請求項１から４のいずれかの円錐ころ軸受。
6. 少なくとも前記円錐ころの表面に、微小凹形形状のくぼみをランダムに無数に設け、このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータＲｙｎｉを０．４μｍ≦Ｒｙｎｉ≦１．０μｍとし、かつ、Ｓｋ値を−１．６以下とした請求項１から５のいずれかの円錐ころ軸受。
7. 前記円錐ころ軸受が、自走車両の動力伝達軸を支持するものである請求項１から６のいずれかの円錐ころ軸受。

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