JP2007270908A

JP2007270908A - 円錐ころ軸受

Info

Publication number: JP2007270908A
Application number: JP2006095390A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ueno; 崇上野
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18

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】円錐ころ４の軸心に潤滑油流動用の螺旋溝付きテーパ孔４ｅを形成する。これにより、軸受内部に滞留する潤滑油量を低減して潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減する。
【選択図】図２

Description

本発明は、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減した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る。このため軸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油浴潤滑状態となる。このような用途に使用される円錐ころ軸受では、いわゆるポンプ作用により潤滑油が円錐ころの小径側から軸受内部に流入する。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する。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。

円錐ころの周囲では潤滑油がころ小径側から大径側へと流れている。円錐ころは内外輪の軌道面間を周方向に公転運動をする関係で前記潤滑油の流れを剪断する。このため潤滑油の粘性による撹拌抵抗が発生する。

なお、円錐ころ軸受の潤滑性向上を目的として円錐ころの軸心に形成したテーパ孔に固形グリースを嵌合したものは知られている（特許文献１参照）。
特開２００４−１７６７７１号公報（図４）

円錐ころ軸受は、玉軸受と比較し回転トルクが大きい。特に円錐ころ軸受は、いわゆるポンプ作用により潤滑油を軸受内部に引き込む作用があるので、前記した油浴潤滑状態で使用される場合、トルクに占める攪拌抵抗の割合が大きくなる。近年は環境対策としても省エネや低燃費化の要請が強く、円錐ころ軸受についてもその低トルク化が望まれている。

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、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ポケットに収納して保持する保持器とからなる円錐ころ軸受において、前記円錐ころの軸心に、ころ小径側から大径側に向かって漸次拡径したテーパ孔を形成すると共に、前記テーパ孔の内周面に螺旋溝を形成したことを特徴とする。前記テーパ孔の中間にころ大径側に臨んで拡大する段部を形成してもよい。

円錐ころの軸心に、ころ小径側から大径側に向かって漸次拡径したテーパ孔を貫通形成すると共に前記テーパ孔の内周面に螺旋溝を形成すると、円錐ころの公転に伴いテーパ孔自体によるポンプ作用が生じる。すなわち、テーパ孔の軸線はころ大径側が軸受の半径方向外方に離れるように傾斜しているため、テーパ孔内の潤滑油に作用する遠心力によって、テーパ孔内でころ小径端から大径端に向かう潤滑油流れが発生する。遠心力はころ大径側の潤滑油により大きく作用するから前記潤滑油流れが促進される。また、円錐ころの自転に伴いテーパ孔内周面の螺旋溝が潤滑油流れをさらに促進する。螺旋溝付きテーパ孔のこのポンプ作用により、保持器内径側の潤滑油がころ小径側からテーパ孔内に吸い込まれころ大径側から吐出される。前述したように一般に保持器内側の潤滑油は内輪軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過したときに内輪大鍔で堰き止められ、軸受内部に滞留しやすい。円錐ころのテーパ孔はこのような行き場のない潤滑油のバイパスとして機能し、軸受内部に滞留する潤滑油量を低減して潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減する。

本発明はこのようにころテーパ孔によるトルク損失低減作用が期待できるので、テーパ孔による円錐ころの軽量化と相まって、輸送機器の省エネ低燃費化を効果的に促進する。

本発明の円錐ころ軸受はころ軸心にころ小径側から大径側に向かって漸次拡径したテーパ孔を貫通形成すると共に、前記テーパ孔の内周面に螺旋溝を形成したので、ころ小径側のテーパ孔入口から潤滑油を吸い込み、ころ大径側のテーパ孔出口から吐出するポンプ作用が生まれる。このポンプ作用によりころのテーパ孔を通過する潤滑油量が増大し、内輪大鍔で堰き止められて軸受内部に滞留しがちであった潤滑油をテーパ孔経由でバイパスさせて潤滑油の滞留傾向を軽減することができ、さらに保持器内側のころ相互間を通過する潤滑油量を減少させることができて円錐ころが公転移動する際の潤滑油の撹拌抵抗を低減することができる。この結果円錐ころ軸受の低トルク化が図られ、自動車など輸送機器の省エネ低燃費化を促進することができる。

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、内輪２と外輪３の各軌道面２ａ、３ａ間に、複数の円錐ころ４が保持器５に保持されて配列され、各円錐ころ４は、内輪２の軌道面２ａの両側に設けられた小鍔２ｂと大鍔２ｃとで軸方向への移動を規制されている。

本発明の円錐ころ軸受で使用する円錐ころ４は、図２に示すように、ころ小径端から大径端に向かって漸次拡径した溝付きテーパ孔４ｅを形成している。この溝付きテーパ孔４ｅは、ころ小径端から大径端に向かって漸次拡径したテーパ孔４ｅ_１の内周面に螺旋溝４ｅ_２を形成したものである。螺旋溝４ｅ_２の形成方向は、円錐ころ４の自転に伴ってテーパ孔内の潤滑油流れを促進する方向とするのが望ましい。ころ大径側ほど大径になるテーパ孔４ｅ_１とすることにより、遠心力が作用するテーパ孔４ａ内部の潤滑油量が増大してポンプ作用が強化される。テーパ孔は全長にわたり一様傾斜で構成してもよいが、部分的に緩急のある傾斜を施してもよい。例えばテーパ孔４ｅ_１の中間にころ大径側に臨んで拡大する段部を形成してもよい。テーパ孔４ｅ_１の両端は保持器の内径側で開口するように形成するのがよい。テーパ孔４ｅ_１の両端開口の一部が保持器ポケット内に入り込むと潤滑油の流動が阻害されるおそれがある。

溝付きテーパ孔４ｅは、その大径側が軸受中心から離れるように傾斜していることにより、円錐ころ４の公転運動に伴い潤滑油がころの小径側入口から流入して大径側出口から流出する。このような潤滑油の流動傾向は、溝付きテーパ孔４ｅの内径が小径端から大径端に向かって拡大変化する形状によって強化される。円錐ころ４の自転に伴い溝付きテーパ孔４ｅ内周面の螺旋溝４ｅ_２が潤滑油流れをさらに促進する。溝付きテーパ孔４ｅの入口と出口は保持器内径側で開口しているので、潤滑油が保持器内径側において保持器の小径側から大径側に向かう傾向が強化される。溝付きテーパ孔４ｅ出口から出た潤滑油はいったん軸受外に出た後再び円錐ころ４の小径側入口に流入する。

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。この油浴浸漬状態で円錐ころ軸受１ａ、１ｂが回転すると、前述したように円錐ころ４のテーパ孔４ａを通して潤滑油が流れるため、軸受内部での潤滑油の滞留を抑制して潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減する。

円錐ころ軸受の実施形態を示す縦断面図。円錐ころの縦断面図。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。

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
４ａテーパ孔
５保持器
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、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ポケットに収納して保持する保持器とからなる円錐ころ軸受において、前記円錐ころの軸心に、ころ小径側から大径側に向かって漸次拡径したテーパ孔を形成すると共に、前記テーパ孔の内周面に螺旋溝を形成したことを特徴とする円錐ころ軸受。
前記テーパ孔の中間にころ大径側に臨んで拡大する段部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の円錐ころ軸受。