JP2007154936A

JP2007154936A - 円錐ころ軸受

Info

Publication number: JP2007154936A
Application number: JP2005348078A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Omoto; 達也大本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】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することである。
【解決手段】保持器５の内向きの鍔５ａの外側面に、半径方向に貫通する油溝７を設けることにより、円錐ころ４の小径側から軸受内部へ流入する潤滑油を、この油溝７に沿わせて保持器５の外径側へ多く送り込み、保持器５の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の量を少なくして、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減できるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、潤滑油が外部から流入する部位の用途に好適な円錐ころ軸受に関する。

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保持するポケットが設けられた円錐筒状の保持器とからなり、この円錐筒状の保持器の小径端側に内向きの鍔を設けたものが多く用いられている。

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移動し、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移動する。

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（例えば、特許文献１、２参照）。

なお、内輪または外輪に案内される保持器を備え、少量の油潤滑で使用される転がり軸受を対象として、保持器の案内面である内径面または外径面に、軸方向に延びる溝と周方向に延びる溝とを複数形成し、保持器の案内面やポケット面に滞留する潤滑油をこれらの溝から外部へ排出して、軸受回転初期の動摩擦トルクを速やかに定常状態の低い値にするとともに、保持器と軌道輪の案内面間に最低限の潤滑油を確保して、これらの案内面間の滑り摩擦を小さくするようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。

特開平９−３２８５８号公報（第３図）特開平１１−２０１１４９号公報（第２図）特開２００３−１８４８８８号公報（第２図）

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移動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移動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。

そこで、本発明の課題は、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することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、外径面に軌道面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、前記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保持するポケットが設けられた円錐筒状の保持器とからなり、この円錐筒状の保持器の小径端側に内向きの鍔が設けられた円錐ころ軸受において、前記保持器の内向きの鍔の外側面に、半径方向に貫通する油溝を設けた構成を採用した。

すなわち、保持器の内向きの鍔の外側面に、半径方向に貫通する油溝を設けることにより、円錐ころの小径側から軸受内部へ流入する潤滑油を、この油溝に沿わせて保持器の外径側へ多く送り込み、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て、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減できるようにした。

前記鍔の外側面の半径方向に貫通する油溝に、外径側へ傾斜する傾斜角を付与し、この外径側への傾斜角を前記円錐ころ軸受が多く回転する方向と対向する方向に傾けることにより、軸受内部へ流入して鍔の外側面の油溝に入り込む潤滑油を、円錐ころ軸受の回転に伴う保持器の回転により油溝内の潤滑油に作用する外径側への分力を利用して、積極的に保持器の外径側へ送り込むことができる。

前記円錐筒状の保持器の外径面に、前記鍔の外側面の油溝に連なり、大径端側へ延びる油溝を設けることにより、保持器の外径側へ送り込んだ潤滑油を、保持器の外径面の油溝に沿わせて大径端側へ速やかに逃がすことができる。

前記保持器の外径面の大径端側へ延びる油溝に、大径端側へ軸方向と捩じり傾斜する傾斜角を付与し、この大径端側への傾斜角を前記円錐ころ軸受が多く回転する方向と対向する方向に傾けることにより、保持器の外径面の油溝に入り込む潤滑油を、円錐ころ軸受の回転に伴う保持器の回転により油溝内の潤滑油に作用する大径端側への分力を利用して、積極的に大径端側へ逃がすことができる。

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。

本発明の円錐ころ軸受は、保持器の内向きの鍔の外側面に、半径方向に貫通する油溝を設けたので、円錐ころの小径側から軸受内部へ流入する潤滑油を、この油溝に沿わせて保持器の外径側へ多く送り込み、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て、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減することができる。

前記鍔の外側面の半径方向に貫通する油溝に、外径側へ傾斜する傾斜角を付与し、この外径側への傾斜角を円錐ころ軸受が多く回転する方向と対向する方向に傾けることにより、軸受内部へ流入して鍔の外側面の油溝に入り込む潤滑油を、円錐ころ軸受の回転に伴う保持器の回転により油溝内の潤滑油に作用する外径側への分力を利用して、積極的に保持器の外径側へ送り込むことができる。

前記円錐筒状の保持器の外径面に、鍔の外側面の油溝に連なり、大径端側へ延びる油溝を設けることにより、保持器の外径側へ送り込んだ潤滑油を、保持器の外径面の油溝に沿わせて大径端側へ速やかに逃がすことができる。

前記保持器の外径面の大径端側へ延びる油溝に、大径端側へ軸方向と捩じり傾斜する傾斜角を付与し、この大径端側への傾斜角を円錐ころ軸受が多く回転する方向と対向する方向に傾けることにより、保持器の外径面の油溝に入り込む潤滑油を、円錐ころ軸受の回転に伴う保持器の回転により油溝内の潤滑油に作用する大径端側への分力を利用して、積極的に大径端側へ逃がすことができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、この円錐ころ軸受１は、両側に小鍔２ｂと大鍔２ｃが設けられた内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａの間に、複数の円錐ころ４を円錐筒状の保持器５に保持して配列したものであり、保持器５の小径端側に内向きの鍔５ａが設けられている。

前記保持器５は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、小径端側と大径端側の各環状部５ｂ、５ｃと複数の柱部５ｄとによって、円錐ころ４を収納する台形状のポケット６が形成されており、小径端側の鍔５ａの外側面に半径方向へ貫通する複数の油溝７が設けられ、外径面には、鍔５ａの各油溝７と連なり、大径端側へ延びる油溝８が設けられている。

前記鍔５ａの油溝７は、図２（ａ）中に矢印Ａで示す円錐ころ軸受１の回転に伴う保持器５の回転方向と対向する方向に、外径側へ傾斜する傾斜角θ_Ａを付与されている。また、外径面の油溝８は、図２（ｂ）中に矢印Ｂで示す保持器５の回転方向と対向する方向に、大径端側へ軸方向と捩じり傾斜する傾斜角θ_Ｂを付与されている。

前記油溝７、８は、保持器５が金属板から溶接やプレス加工等によって成形される場合は、金属板の状態でポケットを打ち抜くときに同時に形成することができる。また、保持器５を樹脂の射出成形で形成する場合は、金型に油溝７、８を形成するための突条を設け、射出成形で油溝７、８を同時に形成することができる。勿論、いずれの場合も、保持器５を円錐筒状に成形した後で切削等により形成することもできる。

図３は、上述した円錐ころ軸受１を使用した自動車のデファレンシャルを示す。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に挿通されたドライブピニオン２２が、差動歯車ケース２３に取り付けられたリングギヤ２４と噛み合わされ、差動歯車ケース２３の内部に取り付けられたピニオンギヤ２５が、差動歯車ケース２３に左右から挿通されるドライブシャフト（図示省略）に連結されるサイドギヤ２６と噛み合わされて、エンジンの駆動力がプロペラシャフトから左右のドライブシャフトに伝達され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で支持されている。

前記デファレンシャルケース２１には潤滑油が貯留されて、シール部材２７ａ、２７ｂ、２７ｃで密封されており、各円錐ころ軸受１ａ、１ｂは、下部がこの貯留された潤滑油の油浴に漬かった状態で回転する。

前記各円錐ころ軸受１ａ、１ｂが高速で回転してその下部が油浴に漬かると、図４に矢印で示すように、油浴の潤滑油が円錐ころ４の小径側から軸受内部へ流入するが、保持器５の鍔５ａの近傍に向かって流入し、その外側面の油溝７に捕捉される潤滑油が、円錐ころ軸受１の回転に伴う保持器５の回転によって作用する外径側への分力により、保持器５の外径側へ積極的に送り込まれ、外径面の油溝８に入り込む。また、外径面の油溝８に入り込んだ潤滑油は、保持器５の回転によって作用する大径端側への分力により、積極的に大径端側へ逃がされる。したがって、保持器５の内径側へ流入し、内輪２の軌道面２ａに沿って大鍔２ｃまで到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を減らすことができる。

実施例として、図２に示した保持器を用いた円錐ころ軸受と、比較例として、鍔にも外径面にも油溝のない従来の保持器を用いた円錐ころ軸受とを用意した。各円錐ころ軸受の寸法は、外径１００ｍｍ、内径４５ｍｍ、幅２７．２５ｍｍとした。

上記実施例と比較例の円錐ころ軸受について、縦型トルク試験機を用いたトルク測定試験を行った。試験条件は以下の通りである。
・アキシアル荷重：３００ｋｇｆ
・回転速度：５００〜２０００ｒｐｍ（１００ｒｐｍピッチ）
・潤滑条件：油浴潤滑（潤滑油：７５Ｗ−９０）

図５（ａ）、（ｂ）は、上記トルク測定試験の結果を示す。図５（ｂ）のグラフは、図５（ａ）のグラフにおける実施例のトルクを、外径面に油溝のない保持器を用いた比較例のトルクに対するトルク低減率で示したものである。この試験結果より、保持器の外径面に油溝を設けた実施例のものは、従来の外径面に油溝のない保持器を用いた比較例のものに対して、トルクを５〜１５％程度低減できることが分かる。

円錐ころ軸受の実施形態を示す縦断面図ａは図１の保持器の小径端側からの側面図、ｂは展開平面図図１の円錐ころ軸受を使用したデファレンシャルを示す横断面図図３の円錐ころ軸受の軸受内部への潤滑油の流れを示す断面図ａ、ｂは、それぞれトルク測定試験の結果を示すグラフ

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鍔
５ｂ、５ｃ環状部
５ｄ柱部
６ポケット
７、８油溝
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

Claims

外径面に軌道面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、前記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保持するポケットが設けられた円錐筒状の保持器とからなり、この円錐筒状の保持器の小径端側に内向きの鍔が設けられた円錐ころ軸受において、前記保持器の内向きの鍔の外側面に、半径方向に貫通する油溝を設けたことを特徴とする円錐ころ軸受。
前記鍔の外側面の半径方向に貫通する油溝に、外径側へ傾斜する傾斜角を付与し、この外径側への傾斜角を前記円錐ころ軸受が多く回転する方向と対向する方向に傾けた請求項１に記載の円錐ころ軸受。
前記円錐筒状の保持器の外径面に、前記鍔の外側面の油溝に連なり、大径端側へ延びる油溝を設けた請求項１または２に記載の円錐ころ軸受。
前記保持器の外径面の大径端側へ延びる油溝に、大径端側へ軸方向と捩じり傾斜する傾斜角を付与し、この大径端側への傾斜角を前記円錐ころ軸受が多く回転する方向と対向する方向に傾けた請求項３に記載の円錐ころ軸受。
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乃至４のいずれかに記載の円錐ころ軸受。