JP2009024742A - 複列円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】円すいころの全長を長くして負荷容量の増加を図ることができる複列円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】内輪２ａ、２ｂと、外輪１と、これらの間に転動自在に配された円すいころ３ａ、３ｂと、円すいころ３ａ、３ｂを保持する第１および第２の保持器４ａ、４ｂとを備え、内輪２ａ、２ｂの外径面の大径側にのみ円すいころ３ａ、３ｂを案内する大鍔８ａ、８ｂを設けた複列円すいころ軸受である。保持器４ａ、４ｂは、大径側環状部１０と、小径側環状部９と、これらを連結する柱部１１を備える。小径側環状部９が相対面するように配置される。円すいころ３ａ、３ｂの両端にポケットすき間が均等に形成される状態で小径側環状部９が非接触状態であり、保持器４ａ、４ｂの軸方向相対距離が少なくなる方向に保持器４ａ、４ｂが移動したときに、保持器４ａ、４ｂの小径側環状部９が接触する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複列円すいころ軸受に関するものである。

自動車のディファレンシャルやトランスミッションに使用される円すいころ軸受は、燃費向上のためのエンジンの多段化や、さらに車内空間を確保するためエンジンルームの小スペース化があり、軸受に与えられるスペースは小型化されている傾向にある。また、エンジンのトルクアップもあり、小型な軸受に対し大きな荷重が負荷されるケースが多くなってきている。

円すいころ軸受は、図８に示すように、外周面に円すい状の軌道面１０５を有する内輪１０２と、内周面に円すい状の軌道面１０６を有する外輪１０１と、内輪１０２の軌道面１０５と外輪１０１の軌道面１０６との間に転動自在に介在した複数の円すいころ１０３と、複数の円すいころ１０３を軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器１０４とを主要な構成要素としている。また、内輪１０２には、軌道面１０５の小径側に小鍔１０７が形成され、軌道面１０５の大径側に大鍔１０８が形成されている。

保持器１０４は、図１０に示すように、小径リング部（小径側環状部）１０９と大径リング部（大径側環状部）１１０との間に複数本の柱部１１１を有し、柱部１１１の相互間に円すいころ１０３を保持するポケット１１２を形成したものである。

ところで、車内空間の拡大化に伴いエンジンルームの縮小化、エンジンの高出力化、燃費向上のためのトランスミッションの多段化などが進む中、そこに使用される円すいころ軸受の使用環境は年々厳しくなってきている。その使用環境の中で軸受の寿命を満足するためには、更なる軸受の長寿命化が必要である。

そこで、円すいころの本数を増やすか、円すいころの全長を長くすることによって、同一寸法で負荷容量を現状よりも上げて、軸受の長寿命化を図ることを提案できる。しかし、保持器に保持された円すいころの脱落を防止するために、図８に示すように、円すいころ小端側の内輪外周には小鍔１０７が設けられている。このため、円すいころ１０３の全長を長くすることができない。また、各円すいころ１０３間には円すいころ１０３を保持するための保持器の柱部１１１が存在する。このため、円すいころ１０３の本数を増やすことができない。すなわち、この小鍔１０７や柱部１１１によって、負荷容量を上げるには限度があった。

また、図８に示す円すいころ軸受では、保持器１０４の小径側環状部１０９の端面１３０が外輪１０１の端面１３１や内輪１０２の端面１３２よりも突出する。このように保持器１０４の小径側環状部１０９が突出するものであれば、このような円すいころ軸受を組み込む装置には、この突出部が干渉しないスペースを必要とする。このため、この突出部は組み込まれる装置のコンパクト化を阻害するものとなっていた。

これに対して、図９のように、保持器１０４の小径側環状部１０９の肉厚を小として、保持器１０４の小径側環状部１０９の端面１３０が外輪１０１の端面１３１や内輪１０２の端面１３２から突出しないようにすることができる。

しかしながら、図９に示すような円すいころ軸受を組み合わせて複列円すいころ軸受を構成した場合、小径側環状部１０９が相対面するように配置される。このような円すいころ軸受では、運転中の円すいころ１０３は大径側へ移動する。このため、運転中の円すいころ１０３は内輪１０２の大鍔１０８に接触し、この大鍔１０８に案内されている。すなわち、ころ端面１１６が基準となって、保持器１０４は円すいころ１０３とポケット１１２との隙間分だけ軸方向に移動することができる。このため、外輪１０１の端面１３１までの軸方向動き量を考慮して保持器１０４が突出しないようにスペース（空間）Ｓを確保する必要がある。このように、スペースＳは小型化を図る上で好ましくない。

軌道面の長さを長くして負荷容量を上げるために、円すいころ小端側の内輪外周の小鍔を省略したものがある（特許文献１及び特許文献２）。図１１に、複列円すいころ軸受であるが、円すいころ小端側の内輪外周の小鍔を省略したものを示す。この複列円すいころ軸受は、外周に円すい状の軌道面１０５ａ、１０５ｂを有する内輪１０２ａ、１０２ｂと、図示しないハウジングに固定され、内周に円すい状の軌道面１０６ａ、１０６ｂを有する外輪１０１ａ、１０１ｂと、内輪１０２ａ、１０２ｂ及び外輪１０１ａ、１０１ｂの軌道面間に介在させた複数の円すいころ１０３ａ、１０３ｂと、複数の円すいころ１０３ａ、１０３ｂを円周方向で等間隔に保持する保持器１０４ａ、１０４ｂとを備える。

内輪１０２ａ、１０２ｂの間及び外輪１０１ａ、１０１ｂの間にそれぞれスペーサ１１３、１１４が介装されている。内輪１０２ａ、１０２ｂの外周の大端側には、環状の大鍔１０８ａ、１０８ｂが形成されている。内輪１０２ａ、１０２ｂは、その小径側においては鍔部（小鍔）を省略している。そして、保持器１０４ａ、１０４ｂの大端側に、内輪１０２ａ、１０２ｂと係合可能の引っ掛け部１１５ａ、１１５ｂを設けることにより、円すいころ１０３ａ、１０３ｂが保持器１０４ａ、１０４ｂから脱落することを防止している。

この場合、内輪１０２ａ、１０２ｂの鍔部（大鍔）１０８ａ、１０８ｂには、内輪１０２ａ、１０２ｂの大鍔１０８ａ、１０８ｂの外径面大径側に切欠溝１２１ａ、１２１ｂを形成し、この切欠溝１２１ａ、１２１ｂに前記引っ掛け部１１５ａ、１１５ｂを係合させる。この際、引っ掛け部１１５ａ、１１５ｂと切欠溝１２１ａ、１２１ｂとの間には軸方向および半径方向に僅かな隙間があり、これより保持器１０４ａ、１０４ｂは軸方向および半径方向に僅かに移動可能である。ここで、引っ掛け部１１５ａ、１１５ｂは、内輪１０２ａ、１０２ｂと円すいころ１０３ａ、１０３ｂと保持器１０４ａ、１０４ｂが組立状態を保てるような引っ掛かりが内輪１０２ａ、１０２ｂの鍔部１０８ａ、１０８ｂに対してある。保持器１０４ａ、１０４ｂが軸中心Ｌに対し中立状態では鍔部１０８ａ、１０８ｂに非接触であり、運転中には鍔部１０８ａ、１０８ｂに非接触もしくは、鍔部１０８ａ、１０８ｂに接触する場合は、引っ掛け部１１５ａ、１１５ｂの内面(内径面)１２６と鍔部１０８ａ、１０８ｂの切欠溝１２１ａ、１２１ｂの底面１２５、１２５とが接触状態となる。
実開昭５８−１６５３２４号公報 特開２００２−５４６３８号公報

小鍔をなくした場合、円すいころ１０３の全長を長くすることができるが、円すいころ１０３の全長を長くする分、保持器１０４に小径リング部１０９の内輪１０２等からの突出量が大きくなり、他部品との干渉が生じる。特に、複列円すいころ軸受を構成した場合、対向する保持器同士が互いに干渉する。このため、両列の保持器１０４は運転中接触しない構造としている。つまり、保持器１０４は、軸方向中間線Ｐより突出しない設計としている。

このように、内輪小鍔をなくした場合、小鍔スペース分ころ長さを延長すれば負荷容量の増加となるが、複列円すいころ軸受では、保持器の軸方向動き量を考慮し両列の保持器同士を接触しないようにころ長さ及び保持器を設定する必要がある。このため、負荷容量の最大化とはなっていない。

本発明は、上記課題に鑑みて、円すいころの全長を長くして負荷容量の増加を図ることができる複列円すいころ軸受を提供する。

本発明の複列円すいころ軸受は、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すいころと、円すいころを円周所定間隔に保持する第１および第２の保持器とを備え、内輪の外径面の大径側にのみ前記円すいころを案内する鍔部を設けた複列円すいころ軸受であって、前記第１および第２の保持器は、大径側環状部と、小径側環状部と、前記大径側環状と前記小径側環状部とを連結する複数の柱部を備えるとともに、両小径側環状部が相対面するように配置され、前記円すいころの両端にポケットすき間が均等に形成される状態で第１および第２の保持器の小径側環状部が非接触状態であり、両保持器の軸方向相対距離が少なくなる方向に前記第１および第２の保持器が移動したときに、両保持器の小径側環状部が接触するように設定したものである。

本発明の複列円すいころ軸受によれば、内輪の外径面の大径側にのみ前記円すいころを案内する鍔部を設けたものであるので、軸受内輪の小鍔を省略している。このため、軌道面の長さおよび円すいころの長さを拡大することができるので、軸受の負荷能力を向上させることができる。

円すいころの両端にポケットすき間が均等に形成される状態で第１および第２の保持器の小径側環状部が非接触状態となるので、保持器は軸方向に対して移動することができる。この際、保持器が軸方向相対距離が少なくなる方向に移動したときのみ小径側環状部同士が接触する。このため、保持器が常時接触しているわけではなく、保持器の接触が生じたとしても、回転精度等の円すいころ軸受の機能に悪影響を与えない。したがって、従来にように保持器同士を接触させないためのスペースを確保する必要がなくなる。

保持器の小径側環状部の外径端部を柱部の小径側端部よりも内径側に配置するのが好ましい。これによって、保持器の小径側環状部において、この軸受に充填される潤滑油がながれる流路が形成される。

前記保持器の小径側環状部端面に、外周端縁から大径側に向かって縮径するテーパ面部を設けるのが好ましい。これによって、軸方向相対距離が少なくなる方向に保持器が移動して、接触する状態となっても、接触部位は外周端縁であり、いわゆる線接触である。また、テーパ面部角度をポケットの小径側端面の傾斜角度と同じもしくは傾斜角度よりも小さく設定したり、小径側環状部の外径側端縁部をアール形状としたりするのが好ましい。

前記保持器は、前記大径側環状部に内径側へ伸びる引っ掛け部を有し、内輪に小鍔を無くした形状であっても内輪と円すいころと保持器が組立状態を保てるような引っ掛かりが内輪の大鍔に対してあり、保持器が軸中心に対し中立状態では大鍔に非接触であり、運転中には大鍔に非接触もしくは、大鍔に接触する場合は、引っ掛け部内面と大鍔外径面に設けられた切欠溝の底面が接触状態となるようにした。

前記小径側環状部の外径を、前記保持器大径側環状部の引っ掛け部の内径より小さくするのが好ましい。

ころ係数γが０．９４を越えるようにしたり、保持器のポケットの窓角を５５°以上８０°以下としたりできる。ここで、ころ係数γは、次式で定義される。また、ポケット（周方向に沿って隣合う柱部間）の窓角とは、柱部の、円すいころの転動面と接する面がなす角度をいう。

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

前記保持器に用いる材料をエンジニアリングプラスチックとすることができ、エンジニアリングプラスチックはＰＰＳが好ましい。前記保持器に用いる樹脂をＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）とするのが好ましい。ＰＰＳとは、フェニル基（ベンゼン環）とイオウ（S）が交互に繰り返される分子構造を持った高性能エンジニアリングプラスチックである。結晶性で，連続使用温度は２００℃〜２２０℃，高荷重（１．８２ＭＰａ）での荷重たわみ温度が２６０℃以上と耐熱性に優れ，しかも引っ張り強さや曲げ強さが大きい。成形時の収縮率は０．３〜０．５％と小さいので寸法安定性が良い。難燃性や耐薬品性の点でも優れている。PPSは，架橋型，直鎖型，半架橋型の3種に大別できる。架橋型は低分子量ポリマーを架橋して高分子量化したもので，脆く，ガラス繊維で強化したグレードが中心。直鎖型は重合段階で架橋工程がなしに高分子量化したもので，靭性が高い。半架橋型は，架橋型と直鎖型の特性を併せ持つ特徴を持っている。

本円すいころ軸受は、自走車両の動力伝達軸を支持するのに使用するのが好ましい。

本発明の複列円すいころ軸受は、内輪の小鍔を省略することができるので、軸受の軸方向寸法の小型化や軽量化と共に、円すいころ長さの延長による負荷能力の向上を図ることができる。第１の保持器と第２の保持器とが常時接触しているわけではなく、保持器の接触が生じたとしても、回転精度等の円すいころ軸受の機能に悪影響を与えない。したがって、保持器同士を接触させないためのスペースを確保する必要がなくなって、複列円すいころ軸受のコンパクト化を図ることができる。

保持器の小径側環状部において、潤滑油がながれる流路が形成される場合、転動部位や摺接部位において、いわゆる油切れが生じることなく充分な潤滑量の油を供給することができ、長期にわたって滑らかに回転することができる。

前記保持器の小径側環状部端面にテーパ面部を設けることによって、保持器が接触する状態となっても、線接触状態である。このため、摺動抵抗を小さいものに抑えることができ、保持器の摩耗、摩耗による発熱、及び公転（回転）阻害を防止でき、長期にわたって精度のよい運転（回転）が可能となる。また、テーパ面部角度をポケットの小径側端面の傾斜角度と同じ、もしくは傾斜角度よりも小さく設定したことによって、小径側環状部の肉厚が薄くなりすぎず、強度低下を防止できて、保持器としての強度を維持することができる。小径側環状部の外周端縁をアール形状とすることによって、摺動抵抗を極めて小さいものとできる。

保持器の引っ掛け部にて円すいころの脱落も防止でき、内輪・ころ・保持器アッシーとなるので、軸受の取扱いに変更はない。

小径側環状部の外径を、前記保持器大径側環状部の引っ掛け部の内径より小さくすることにより、保持器製造時において、２体金型合わせによる射出成形が可能となり、製造性の向上を図ることができる。しかも、引っ掛け部の内径寸法を小径とでき、内輪と保持器の引っ掛け構造の成立範囲を広げることができる。

ころ係数γが０．９４を越えるようにすれば、軸受寸法を変更することなく、負荷容量を総ころ軸受（保持器を用いていない軸受）のレベルまで上げることが可能となる。これによって、接触面圧を低減でき、停止状態での面圧が緩和され、耐フレッティング性が向上する。

また、保持器の窓角を５５°以上としたことによって、保持器の柱幅を大きくすることができる。保持器の窓角を８０°以下としたことによって、半径方向への押し付け力が大きくならず、円滑な回転が得られる。

保持器に用いる材料をエンジニアリングプラスチックとすることによって、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。特に、油や高温，薬品に対して耐性が高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）を保持器に採用することで、寿命を大幅に伸ばすことができる。

このため、本円すいころ軸受は自走車両の動力伝達軸を支持する軸受に最適となる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。

図１は、本発明にかかる保持器を用いた複列円すいころ軸受の実施形態を示すもので、特に自動車の動力伝達系（例えばディファレンシャル）での使用に適した円すいころ軸受を例示している。この円すいころ軸受は、ドライブシャフトやプロペラシャフト等の軸（図示省略）に固定され、外周に円すい状の軌道面５ａ、５ｂを有する内輪（軸受内輪）２ａ、２ｂと、図示しないハウジングに固定され、内周に円すい状の軌道面６ａ、６ｂを有する外輪（軸受外輪）１と、内輪２ａ、２ｂ及び外輪１の軌道面間に介在させた複数の円すいころ３ａ、３ｂと、複数の円すいころ３ａ、３ｂを円周方向で等間隔に保持する保持器４ａ、４ｂとを備える。内輪２ａ、２ｂの外周の大端側には、環状の鍔部（大鍔）８ａ、８ｂが形成されている。この種の円すいころ軸受では、その軸方向両端をシール装置でシールする場合が多いが、図面ではこのシール装置の図示を省略してある。

保持器４ａ、４ｂは、図１〜図３等に示すように、小径リング部（小径側環状部）９と、大径リング部（大径側環状部）１０と、この間に配設される複数本の柱部１１を備え、柱部１１の相互間に円すいころ３ａ、３ｂを保持するポケット１２を形成したものである。各ポケット１２にそれぞれ円すいころ３ａ、３ｂが回転自在に収容されている。

図１に示すように、保持器４ａ、４ｂの大端側に内輪２ａ、２ｂの大鍔８ａ、８ｂと係合可能の係合部(引っ掛け部)１５が形成される。この引っ掛け部１５は、内輪２ａ、２ｂの最大外径部（大鍔８ａ、８ｂの外周面）を超えて内径側に延びている。内輪２ａ、２ｂの大鍔８ａ、８ｂには、大鍔８ａ、８ｂの外周面よりも内径側に突出した引っ掛け部１５を収容するため、環状の係合溝（切欠溝）１７ａ、１７ｂが形成されている。引っ掛け部１５と切欠溝１７ａ、１７ｂとの間には軸方向および半径方向に僅かな隙間があり、これより保持器４ａ、４ｂは軸方向および半径方向に僅かな移動が可能である。引っ掛け部１５の数は、少なくとも一つあれば足りるが、円周方向の複数箇所に形成してもよい。

すなわち、引っ掛け部１５は、内輪２ａ、２ｂと円すいころ３ａ、３ｂと保持器４ａ、４ｂが組立状態を保てるような引っ掛かりが内輪２ａ、２ｂの鍔部８ａ、８ｂに対してあり、保持器４ａ、４ｂが軸中心Ｌに対し中立状態では鍔部８ａ、８ｂに非接触であり、運転中には大鍔８ａ、８ｂに非接触もしくは、大鍔８ａ、８ｂに接触する場合は、引っ掛け部内面３０と大鍔８ａ、８ｂの切欠溝１７ａ、１７ｂの底面３１が接触状態となる。

この保持器は樹脂保持器である。この樹脂としてはエンジニアリングプラスチックが好ましい。ここで、エンジニアリングプラスチックとは、合成樹脂のなかで主に耐熱性が優れ、強度が必要とされる分野に使うことができるものであって、エンプラと略される。また、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とがあり、この保持器４ａ、４ｂに用いるエンジニアリングプラスチックには両者を含む。以下に代表的なものを掲げる。なお、これらはエンジニアリングプラスチックの例示であって、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には、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）等がある。また、スーパーエンジニアリングプラスチックには、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）等がある。

特に、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）が好ましい。ＰＰＳとは、フェニル基（ベンゼン環）とイオウ（S）が交互に繰り返される分子構造を持った高性能エンジニアリングプラスチックである。結晶性で，連続使用温度は２００℃〜２２０℃、高荷重（１．８２ＭＰａ）での荷重たわみ温度が２６０℃以上と耐熱性に優れ，しかも引っ張り強さや曲げ強さが大きい。成形時の収縮率は０．３〜０．５％と小さいので寸法安定性が良い。難燃性や耐薬品性の点でも優れている。ＰＰＳは、架橋型、直鎖型、半架橋型の3種に大別できる。架橋型は低分子量ポリマーを架橋して高分子量化したもので，脆く，ガラス繊維で強化したグレードが中心である。直鎖型は重合段階で架橋工程がなしに高分子量化したもので，靭性が高い。半架橋型は，架橋型と直鎖型の特性を併せ持つ特徴を持っている。

図２に示すように、円すいころ３ｂの両端にポケットすきまＡ、Ｂが均等に形成される状態で第１および第２の保持器４ｂの小径側環状部９が非接触状態である。このため、円すいころ３ｂが固定されていれば、保持器４ｂは軸方向に移動（スライド）する。なお、すきまＡとは、円すいころ３ｂの小端面３４と、ポケット１２の小径側端面３５との間のすきまであり、すきまＢとは、円すいころ３ｂの大端面３６と、ポケット１２の大径側端面３７との間のすきまである。

運転中の円すいころ３ｂは大径側へ移動する。このため、運転中の円すいころ３ｂは内輪２ｂの大鍔８ｂに接触し、この大鍔８ｂに案内されている。すなわち、ころ端面（ころ大端面）３６が基準となって、保持器４ｂは円すいころ３ｂとポケットとの隙間分だけ軸方向に移動することができる。

図３では、円すいころ３ｂに対して保持器４ｂが大径側へ移動した状態を示している。この状態では、ころ小端面３４がポケット１２の小径側端面３５に当接した状態となって、図２に示す状態に比べて円すいころ３ａ、３ｂとポケットとのすきまＢがすきまＡ分拡大することになる。なお、図２及び図３においては、第２の保持器４ｂ側のみを記載しているが、第１の保持器４ａ側の同様であるので、その説明を省略している。

図４の仮想線では、円すいころ３ｂに対して保持器４ｂが小径側へ移動した状態を示している。この状態では、ころ大端面３６がポケット１２の大径側端面３７に当接した状態となって、保持器４ｂの図２に示す状態に比べて円すいころ３ｂとポケットとのすきまＡがすきまＢ分拡大することになる。すなわち、保持器４ｂはその小径側環状部端面３９が軸受センターＰまで突出することになる。

この図４においても第１の保持器４ａ側の図示を省略しているが、第１の保持器４ａもその小径側環状部端面３９が軸受センターＰまで突出する状態となる場合がある。このため、第１の保持器４ａと第２の保持器４ｂとが、軸方向相対距離が少なくなる方向に移動したときに、両保持器４ａ、４ｂの小径側環状部９，９が接触することになる。この場合、小径側環状部９の外径Ｄを大径側環状部１０の引っ掛け部１５の内径Ｄ１よりも大きく設定している。

保持器４ａ、４ｂは、柱部１１の柱面４０の窓押し角（窓角）θ（図５参照）は、例えば、５５°以上８０°以下とする。

ころ係数γが０．９４を越えるように設定している。ここで、ころ係数γは、次式で定義される。また、ポケット（周方向に沿って隣合う柱部間）１８の窓角θとは、柱部の、円すいころ２４の転動面と接する面がなす角度をいう。

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

本発明の複列円すいころ軸受では、内輪２ａ、２ｂの小径側鍔部（小鍔）を省略することができるので、軸受の軸方向寸法の小型化や軽量化と共に、円すいころ長さの延長による負荷能力の向上を図ることができる。円すいころ３ａ、３ｂの両端にポケットすき間が均等に形成される状態で第１および第２の保持器４ａ、４ｂの小径側環状部９が非接触状態となるので、保持器４ａ、４ｂは軸方向に対して移動することができる。この際、保持器４ａ、４ｂが軸方向相対距離が少なくなる方向に移動したときのみ小径側環状部同士が接触する。このため、第１の保持器４ａと第２の保持器４ｂとが常時接触しているわけではなく、保持器４ａ、４ｂの接触が生じたとしても、回転精度等の円すいころ軸受の機能に悪影響を与えない。したがって、保持器同士を接触さないためのスペースを確保する必要がなくなって、複列円すいころ軸受のコンパクト化を図ることができる。

また、保持器４ａ、４ｂに内輪２ａ、２ｂの大鍔８ａ、８ｂに係合する引っ掛け部１５を設けたので、円すいころ３ａ、３ｂが小端側へ脱落するのを防止でき、内輪・ころ・保持器アッシーとなるので、軸受の取扱いに変更はない。

油や高温，薬品に対して耐性が高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等のエンジニアリングプラスチックを保持器４ａ、４ｂに採用することで、寿命を大幅に伸ばすことができる。

ころ係数γが０．９４を越えるようにすれば、軸受寸法を変更することなく、負荷容量を総ころ軸受（保持器を用いていない軸受）のレベルまで上げることが可能となる。これによって、接触面圧を低減でき、長期にわたって円滑な運転（回転）が可能となる。

また、保持器４ａ、４ｂの窓角θを５５°以上としたことによって、保持器の柱幅を大きくすることができ、円すいころ３ａ、３ｂとの良好な接触状態を確保することができ、保持器４ａ、４ｂの窓角を８０°以下としたことによって、半径方向への押し付け力が大きくならず、円滑な回転が得られる。

前記実施形態では、図４等に示すように、小径側環状部９の外径Ｄを大径側環状部１０の引っ掛け部１５の内径Ｄ１よりも大きく設定されるが、逆に外径Ｄを内径Ｄ１よりも小さく、つまり、小径側環状部９の外径縁が引っ掛け部１５の内径縁よりも内径側に位置するように設定するのが好ましい。

このように、小径側環状部９の外径縁が引っ掛け部１５の内径縁よりも内径側に位置することによって、保持器製造時において、２体金型合わせによる射出成形が可能となり、製造性の向上を図ることができる。しかも、引っ掛け部１５の内径寸法を小径とでき、内輪２ａ、２ｂと保持器４ａ、４ｂの引っ掛け構造の成立範囲を広げることができる。

次に図６は保持器４ａ、４ｂの変形例を示し、小径側端面３９に、外周端縁４２から大径側に向かって縮径するテーパ面部４３を設けている。このテーパ面部４３のテーパ角度αとしては、ポケット１２の小径側端面３５の傾斜角度βと同じもしくは、傾斜角度βよりも小さくする。また、図例のように、小径側環状部９の外周端縁４２をアール形状のアール部４５とするのが好ましい。

このようにテーパ面部４３を設けることによって、外周端縁４２がエッジ部となる。このため、第１の保持器４ａと第２の保持器４ｂとが、軸方向相対距離が少なくなる方向に移動したときに、両保持器４ａ、４ｂの小径側環状部９，９の外周端縁４２が接触することになる。

保持器４ａ、４ｂの小径側環状部端面３９にテーパ面部４３を設けることによって、保持器４ａ、４ｂが接触する状態となっても、線接触状態である。このため、摺動抵抗を小さいものに抑えることができ、保持器４ａ、４ｂの摩耗、摩耗による発熱、及び公転（回転）阻害を防止でき、長期にわたって精度のよい運転（回転）が可能となる。また、テーパ面部角度をポケット１２の小径側端面３５の傾斜角度と同じもしくは、傾斜角度よりも小さく設定したことによって、小径側環状部９の肉厚が薄くなりすぎず、強度低下を防止できて、保持器４ａ、４ｂとしての強度を維持することができる。小径側環状部９の外周端縁４２をアール形状とすることによって、摺動抵抗を極めて小さいものとできる。

また、図７（ａ）に示すように、保持器４ａ、４ｂの小径側環状部９の外径端部９ｃを柱部１１の小径側端部１１ａよりも内径側に配置するのが好ましい。これによって、保持器４ａ、４ｂの小径側環状部９において、この軸受に充填される潤滑油がながれる流路が形成される。すなわち、転動部位や摺接部位において、いわゆる油切れが生じることなく充分な潤滑量の油を供給することができ、長期にわたって滑らかに回転することができる。

このような保持器４ａ、４ｂの小径側環状部９の外径端部９ｃを柱部１１の小径側端部１１ａよりも内径側に配置したものにおいて、図６と同様、図７（ｂ）に示すように、テーパ面部４３及びアール部４５を形成してもよい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、保持器４ａ、４ｂのポケット１２の数は、保持される円すいころ３ａ、３ｂの数に応じて種々変更できる。また、柱部１１の長さや肉厚寸法等も、円すいころ３ａ、３ｂを保持することが可能な限り種々変更できる。

保持器４ａ、４ｂとしては金属製のものであってもよい。金属製保持器は、例えば、金属板を円すい台形状にプレス成形した後、各ポケットをプレス打抜きして形成される。金属板としては、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）や熱間圧延軟鋼板（ＳＰＨ）等の圧延鋼板、及びばね鋼等を使用することができる。また、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）や熱間圧延軟鋼板（ＳＰＨ）であれば、その表面に浸炭窒化処理やガス軟窒化処理等の表面硬化処理を施すのが好ましい。保持器４ａ、４ｂを鉄板製とすることによって、保持器４ａ、４ｂの剛性を高めることができ、長期に亘って安定して円すいころ３ａ、３ｂを保持することができる。しかも、耐油性に優れ、油への浸漬による材質劣化を防止できる。

前記実施形態では、ディファレンシャル等の動力伝達系で使用する場合を例示しているが、本発明に係る保持器を用いた円すいころ軸受は、これ以外の用途、例えば工作機械の主軸等の支持に用いることもでき、この場合も上記と同様の効果が奏される。

本発明の実施形態を示す複列円すいころ軸受の要部断面図である。 前記複列円すいころ軸受の保持器の断面図である。 前記複列円すいころ軸受の保持器の断面図である。 前記複列円すいころ軸受の要部拡大断面図である。 前記複列円すいころ軸受の要部拡大横断面図である。 前記複列円すいころ軸受の保持器の第１変形例を示す要部拡大図である。 前記複列円すいころ軸受の保持器を示し、（ａ）は第２変形例を示す要部拡大図であり、（ｂ）は第３変形例を示す要部拡大図である。 従来の単列円すいころ軸受の断面図である。 従来の他の単列円すいころ軸受の断面図である。 従来の円すいころ軸受に用いる保持器の斜視図である。 従来の複列円すいころ軸受の断面図である。

符号の説明

１ 外輪
２ａ、２ｂ 内輪
３ａ、３ｂ 円すいころ
４ａ、４ｂ 保持器
８ａ、８ｂ 鍔部（大鍔）
９ 小径側環状部
９ｃ 外径端部
１０ 大径側環状部
１１ 柱部
１１ａ 小径側端部
１２ ポケット
１５ 引っ掛け部
１７ａ、１７ｂ 切欠溝
３０ 引っ掛け部内面
３１ 底面
３５ 小径側端面
３９ 小径側環状部端面
４３ テーパ面部

Claims (11)

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すいころと、円すいころを円周所定間隔に保持する第１および第２の保持器とを備え、内輪の外径面の大径側にのみ前記円すいころを案内する鍔部を設けた複列円すいころ軸受であって、
   前記第１および第２の保持器は、大径側環状部と、小径側環状部と、前記大径側環状と前記小径側環状部とを連結する複数の柱部を備えるとともに、両小径側環状部が相対面するように配置され、
   前記円すいころの両端にポケットすき間が均等に形成される状態で第１および第２の保持器の小径側環状部が非接触状態であり、両保持器の軸方向相対距離が少なくなる方向に前記第１および第２の保持器が移動したときに、両保持器の小径側環状部が接触するように設定したことを特徴とする複列円すいころ軸受。
2. 前記保持器の小径側環状部の外径端部を柱部の小径側端部よりも内径側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の複列円すいころ軸受。
3. 前記保持器の小径側環状部端面に、外周端縁から大径側に向かって縮径するテーパ面部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複列円すいころ軸受。
4. 前記小径側環状部のテーパ面部角度をポケットの小径側端面の傾斜角度と同じ、もしくは傾斜角度よりも小さく設定したことを特徴とする請求項３に記載の複列円すいころ軸受。
5. 前記小径側環状部の外周端縁をアール形状としたことを特徴とする請求項１〜請求４のいずれかに記載の複列円すいころ軸受。
6. 前記保持器は、前記大径側環状部に内径側へ伸びる引っ掛け部を有し、内輪に小鍔を無くした形状であっても内輪と円すいころと保持器が組立状態を保てるような引っ掛かりが内輪の大鍔に対してあり、保持器が軸中心に対し中立状態では大鍔に非接触であり、運転中には大鍔に非接触もしくは、大鍔に接触する場合は、引っ掛け部内面と大鍔外径面に設けられた切欠溝の底面が接触状態となるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の複列円すいころ軸受。
7. 前記小径側環状部の外径を、前記保持器大径側環状部の引っ掛け部の内径より小さくしたことを特徴とする請求項６に記載の複列円すいころ軸受。
8. 前記ころ係数γが０．９４を超え、かつ、保持器のポケットの窓角度を５５°以上８０°以下とすることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の複列円すいころ軸受。
9. 前記保持器に用いる材料をエンジニアリングプラスチックとしたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の円すいころ軸受。
10. 前記エンジニアリングプラスチックはＰＰＳであることを特徴とする請求項９に記載の円すいころ軸受。
11. 自走車両の動力伝達軸を支持することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の円すいころ軸受。

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