JP2008180308A - 円錐ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器と外輪とのクリアランスが小さい構造であっても、保持器の焼付きが起こりにくい円錐ころ軸受を提供する。
【解決手段】保持器５は、自身の内周面５ａが各円錐ころ４の中心軸線よりもラジアル方向外側に位置するように転動体保持空間に配置されるとともに、自身の外周面５ｂにおいて隣接するポケット部Ｐの間に形成された柱部８をなす領域に、潤滑油を溜めるための油溜り凹部６が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は円錐ころ軸受に関するものである。

特開２００６−２２８２４号公報

自動車のディファレンシャル装置のドライブピニオンを支持する軸受では、高負荷容量および高剛性が求められるため、一般的に円錐ころ軸受が用いられる。この円錐ころ軸受は、内輪と外輪との間に複数の円錐ころが保持器により保持された状態で介装され、この円錐ころを介して内輪と外輪との相対回転が可能にされたものである。

近年、ディファレンシャル装置は軽量・コンパクト化が求められており、そのため、軸受寸法を大きくすることなく軸受容量を上げる（円錐ころの本数を増加させる）ことができる円錐ころ軸受が望まれている（例えば特許文献１）。

軸受寸法を大きくすることなく円錐ころの本数を増加するためには、保持器のポケット間隔を狭くするとともに、保持器の直径を大きくして外輪側に可能な限り寄せる必要がある。しかしこのようにすると、保持器と外輪とのクリアランスが小さくなるため、回転中に保持器と外輪とが接触し、保持器の焼付きが発生しやすくなる。

一方、ディファレンシャル装置には潤滑油が使われており、近年、低トルク化のために潤滑油の油量を減少させる傾向がある。このように潤滑油が少ない状態で、上述のように保持器と外輪のクリアランスが小さくなると、保持器の焼付きが一層、発生しやすくなる。

本発明の課題は、保持器と外輪とのクリアランスが小さい構造であっても、保持器の焼付きが起こりにくい円錐ころ軸受を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本発明は、
内周面にアキシャル方向の第一側から第二側に向けて拡径する円錐軌道面が形成された外輪と、
その外輪と同心的に配置され、外周面にアキシャル方向の第一側から第二側へ向けて拡径する円錐軌道面が形成された内輪と、
外輪と内輪との間に介装された複数個の円錐ころと、
外輪と内輪との間の転動体保持空間に配置され、円錐ころをそれぞれ転動可能に収容保持する複数個のポケット部が周方向に予め定められた間隔にて形成される保持器とを備え、
保持器は、自身の内周面が複数の円錐ころのピッチ円よりもラジアル方向外側に位置するように転動体保持空間に配置されるとともに、自身の外周面において隣接するポケット部の間に形成された柱部をなす領域に、潤滑油を溜めるための油溜り凹部が形成されていることを特徴とする。

上記発明によると、保持器の外周面において、隣接するポケット部の間に形成された柱部をなす領域に、潤滑油を溜めるための油溜り凹部が形成されている。そのため、保持器の直径が大きくされ、保持器の内周面が複数の円錐ころのピッチ円よりもラジアル方向外側に位置するほどに、外輪に対して近づいた場合であっても、外輪との接触による保持器の焼付きを低減することが可能となる。

上記構造を採用すると、保持器の潤滑性能が向上するため、軸受寸法を大きくすることなく円錐ころの本数を増やすことが可能となる。そのため、軸受の負荷容量を上げることができる。また、一定の負荷容量を維持したまま軸受寸法を小さく設計することも可能なので、例えばディファレンシャル装置を軽量・コンパクト化することができる。

油溜り凹部は、保持器の周方向における少なくとも一方の端縁が、周方向における柱部の側面よりも内側に位置するように形成されていることが望ましい。すなわち、油溜り凹部の端縁が、ポケット部に対して開放しない形にすることが好ましい。このようにすると、潤滑油が油溜り凹部からポケット部に向かって流出しにくくなり、長期間にわたって潤滑油を溜めておくことができる。

油溜り凹部は、保持器の周方向における両方の端縁が、周方向における柱部の側面よりも各々内側に位置するように形成されていることが、より望ましい。この構造によると油溜り凹部は、保持器の周方向における両端縁が、ポケット部に開放しない非開放型にて形成されるため、潤滑油がポケット部に向かって流出せず、長期間にわたって溜めておくことができる。そのため、保持器の焼付きが生じにくい。

例えば、保持器の周方向における柱部の幅方向中間位置にて、保持器のアキシャル方向に沿って複数個の油溜り凹部が断続的に形成されるようにすることができる。

また、油溜り凹部は、保持器の周方向における柱部の幅方向中間位置にて、保持器のアキシャル方向に沿う溝状に形成することが好ましい。このようにすると、潤滑油が溝状に溜まるため、柱部における保持器の焼付きを防止しやすい。なお、保持器の焼付きを防止するためには、油溜り凹部は、保持器のアキシャル方向における柱部の全区間にわたって形成されていることが最も望ましい。

次に、保持器の周方向において柱部の側面に、保持器のアキシャル方向における中間位置にて柱部の一部を凹状に切り欠く形で、潤滑油をラジアル方向内側から外側へ誘導する油抜き通路を、ラジアル方向に貫通するように形成すると良い。油抜き通路を形成することにより、潤滑油がラジアル方向内側から外側へ誘導され、その結果、油溜り凹部に潤滑油が溜りやすくなる。

上述したように本発明の円錐ころ軸受は、軸受寸法を大きくすることなく円錐ころの本数を増やした場合に効果が発揮される。例えば、円錐ころの本数をＺ、円錐ころの平均直径をＤＡ、複数の円錐ころのピッチ円径をＰＣＤとした場合、ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）として定義されるころ係数γが０．９以上であれば、外輪と保持器のクリアランスが必然的に小さくなるため、本発明による効果が特に大きい。なお、ピッチ円径ＰＣＤは「円錐ころを含む軸直交断面において各円錐ころの中心を結ぶピッチ円ＰＣの直径」で表される。

本発明に係る円錐ころ軸受の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は円錐ころ軸受１の横断面図であり、図２は縦断面図である。図示するように円錐ころ軸受１は、転動体をなす円錐ころ４の軌道となる外側円錐軌道面３ａがアキシャル方向の第一側から第二側に向けて拡径する形で内周面に形成された外輪３と、その外輪３と同心的に配置され、円錐ころ４の軌道となる内側円錐軌道面２ａがアキシャル方向の第一側（図２の左側）から第二側（図２の右側）へ向けて拡径する形で外周面に形成され、外輪３との間に介装された複数個の円錐ころ４を介して外輪３に対して軸線周りに相対回転可能にされた内輪２とを備える。また、外輪３と内輪２との間の転動体保持空間に配置され、円錐ころ４をそれぞれ転動可能に収容保持する複数個のポケット部が周方向に予め定められた間隔にて形成される保持器５を備える。

図１に示すように本実施形態では、円錐ころ４の本数を増やしているため、隣接する円錐ころ４の間隔が狭くなっている。そのため、円錐ころ４の間隔が最も狭い場所に柱部８（図３参照）を配置することはできず、保持器５の直径を大きくして、外輪３になるべく近い位置にて円錐ころ４を保持するようにしている。その結果、保持器５は、自身の内周面５ａが複数の円錐ころ４のピッチ円よりもラジアル方向外側に位置するように転動体保持空間に配置されている。そのため、外輪３の内周面３ａと保持器５の外周面５ｂとのクリアランスが小さくなっている。

一方、図２に示すように内輪２には、アキシャル方向における第一側端部に、ラジアル方向外側へ突出する形で小鍔部２ｂが形成され、アキシャル方向における第二側端部に、ラジアル方向外側へ突出する形で大鍔部２ｃが形成され、これら小鍔部２ｂと大鍔部２ｃとによって各円錐ころ４のアキシャル方向への位置規制がなされている。内輪２と外輪３とが相対回転すると円錐ころ４が回転するため、所謂ポンプ作用が発生し、図２の点線に示すように、潤滑油がアキシャル方向第一側（図中左側）から第二側（図中右側）へ向かって、かつラジアル方向内側から外側へ向かうように流れる。

図３の要部拡大図に示すように、保持器５の外周面５ｂには、隣接するポケット部Ｐの間に形成された柱部８をなす領域に、潤滑油を溜めるための油溜り部６が形成されている。そのため、保持器５の焼付きを効果的に防止することができる。また、上述したポンプ作用により、潤滑油がラジアル方向内側から外側へ向かうように流れるため、油溜り部６に潤滑油が自動的に供給される。

次に、保持器５の斜視図を図４に示す。図示するように保持器５は、円錐ころ４のアキシャル方向第一側への位置規制をする環状の第一アキシャル位置規制部９ａと、円錐ころ４のアキシャル方向第二側への位置規制をする環状の第二アキシャル位置規制部９ｂとを備え、これら第一アキシャル位置規制部９ａと第二アキシャル位置規制部９ｂとを繋ぐ複数本の柱部８が形成されている。そして各柱部８の間に、円錐ころ４を収容保持するためのポケット部Ｐが形成されている。また、保持器５の周方向において柱部８の側面８ａ，８ｂに、保持器５のアキシャル方向における中間位置にて柱部８の一部を凹状に切り欠く形で、潤滑油をラジアル方向内側から外側へ誘導する油抜き通路７が、ラジアル方向に貫通するように形成されている。この油抜き通路７を通って潤滑油がラジアル方向外側へ流れるため、油溜り凹部６に潤滑油を供給しやすくなる。そのため、油溜り凹部６から潤滑油が無くなりにくい。

次に、保持器５の要部拡大図を図５に示す。図示するように油溜り凹部６は、保持器５の周方向における両端縁６ａ，６ｂが、周方向における柱部８の側面８ａ，８ｂよりも内側に位置するように形成されている。すなわち油溜り凹部６は、両端縁６ａ，６ｂがポケット部Ｐに対して開放しない非開放型にて形成されている。そのため、一旦溜まった潤滑油がポケット部Ｐに流出するような不具合が起きにくい。

また、図５の実施例では、油溜り凹部６は、保持器５の周方向における柱部８の幅方向中間位置にて、保持器５のアキシャル方向に沿う溝状に形成されている。このような形状にすると、ポンプ作用によって油抜き通路７を通ってラジアル方向内側から外側に供給された潤滑油が、油溜り凹部６のうち、当該油抜き通路７に挟まれたアキシャル中間領域にまず溜り、その後、アキシャル方向両側に向けて流れるようになる。そのため、効率的に潤滑油を溜めることが可能である。

なお図６に示すように、保持器５の周方向における柱部８の幅方向中間位置にて、保持器５のアキシャル方向に沿って複数個の油溜り凹部６を断続的に形成してもよい。

また図７に示すように、油溜り凹部６（６ｃ〜６ｅ）を第一アキシャル位置規制部９ａおよび第二アキシャル位置規制部９ｂに形成することもできる。より詳しくは、図７の実施例では、保持器５の外周面５ｂにおいて柱部８をなす領域と、第一および第二アキシャル位置規制部９ａ，９ｂをなす領域とに油溜り凹部６が形成され、柱部８における油溜り部６ｃは保持器５のアキシャル方向に沿う溝状に形成されるとともに、第一および第二アキシャル位置規制部９ａ，９ｂにおける油溜り部６ｄ，６ｅは、保持器５の周方向に沿う溝状に形成され、これら油溜り凹部６ｃ〜６ｅが連結して、ポケット部Ｐを取り囲む形状にされている。このような形状にすると、柱部８の焼付きだけでなく、第一アキシャル位置規制部９ａおよび第二アキシャル位置規制部９ｂの焼付きをも防止できるようになる。

次に、図８に別の実施例を示す。この実施例では、保持器５の柱部８の断面形状をＶ字型にしている。より詳しくは、柱部８の外周面５ｂは、保持器５の周方向における両端縁５ｂ１，５ｂ２から、当該周方向における中間位置に形成された油溜り凹部６に向かって、ラジアル方向内側に傾斜する形状の傾斜面５ｂとされている。このような形状にすると、ポンプ作用によってラジアル方向外側へ流出した潤滑油が溜まりやすくなるとともに、油溜り凹部６から潤滑油が溢れた場合でも、柱部８の外周面５ｂが傾斜しているため、この外周面５ｂ上にて潤滑油を溜めることができる。つまり、より多くの潤滑油を溜めることが可能である。

一方、円錐ころ４の本数をＺ、円錐ころ４の平均直径をＤＡ、複数の円錐ころ４のピッチ円径をＰＣＤとした場合、ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）として定義されるころ係数γが０．９以上とされている。ここでピッチ円径ＰＣＤは（図１，図３、図８参照）、円錐ころ軸受１のアキシャル方向第一側から第二側へ向かうほど大きくなるため、断面をとる位置によって値が変わる。そこでピッチ円径ＰＣＤは、「円錐ころ４を含む軸直交断面において、各円錐ころ４の中心を結ぶピッチ円ＰＣの直径」と定義する。そして各円錐ころ４は、円錐ころ軸受１の中心軸線に対して斜めを向いて配置されているため（図２参照）、断面は楕円となる。この場合、平均直径ＤＡは、「ピッチ円径ＰＣＤを定義した軸直交断面位置における楕円の平均直径」と定義する。ころ係数γが０．９以上の円錐ころ軸受１は、円錐ころ４の本数Ｚを増やしたものであるため、保持器５の直径を大きくして、なるべくラジアル方向外側部分にて各円錐ころ４を保持する必要がある。その結果、保持器５の外周面５ｂと外輪３の内周面３ａとのクリアランスが小さくなり、保持器５の焼付きが特に発生しやすくなる。従って、保持器５の外周面に油溜り凹部６を形成した場合の効果（潤滑性向上効果）が特に大きい。

本発明に係る円錐ころ軸受の横断面図。 円錐ころ軸受の縦断面図。 図１の要部拡大図。 保持器の斜視図。 油溜り凹部の第１実施例。 油溜り凹部の第２実施例。 油溜り凹部の第３実施例。 保持器の他の例。

符号の説明

１ 円錐ころ軸受
２ 内輪
２ａ 内側円錐軌道面
３ 外輪
３ａ 外側円錐軌道面
４ 円錐ころ
５ 保持器
６ 油溜り凹部
７ 油抜き通路
８ 柱部
Ｐ ポケット部
ＰＣ ピッチ円
ＰＣＤ ピッチ円径

Claims (3)

1. 内周面にアキシャル方向の第一側から第二側に向けて拡径する円錐軌道面が形成された外輪と、
   その外輪と同心的に配置され、外周面にアキシャル方向の第一側から第二側へ向けて拡径する円錐軌道面が形成された内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に介装された複数の円錐ころと、
   前記外輪と前記内輪との間の転動体保持空間に配置され、前記円錐ころをそれぞれ転動可能に収容保持する複数個のポケット部が周方向に予め定められた間隔にて形成される保持器とを備え、
   前記保持器は、自身の内周面が前記複数の円錐ころのピッチ円よりもラジアル方向外側に位置するように前記転動体保持空間に配置されるとともに、自身の外周面において隣接する前記ポケット部の間に形成された柱部をなす領域に、潤滑油を溜めるための油溜り凹部が形成されていることを特徴とする円錐ころ軸受。
2. 前記油溜り凹部は、前記保持器の周方向における前記柱部の幅方向中間位置にて、該保持器のアキシャル方向に沿う溝状に形成されている請求項１に記載の円錐ころ軸受。
3. 前記保持器の周方向において前記柱部の側面に、前記保持器のアキシャル方向における中間位置にて該柱部の一部を凹状に切り欠く形で、前記潤滑油をラジアル方向内側から外側へ誘導する油抜き通路が、前記ラジアル方向に貫通するように形成されている請求項１または請求項２に記載の円錐ころ軸受。

Images