JP2009192069A - 円錐ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器の大径側リム部に設けた鍔部と内輪大鍔とで形成する微小隙間を改善して、軸受内部での潤滑油の滞留や潤滑油の流入不足による回転抵抗の増大がなく、回転抵抗の少ない高性能な円錐ころ軸受を得る。
【解決手段】 円錐ころ軸受２１の保持器２３の大径側リム部２５の鍔部２５ａが、リム部の肉厚以上の長さに渡る微小隙間を内輪大鍔３ｂとの間に形成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、内輪外周の円錐形軌道面と外輪内周の円錐形軌道面との間に配置される複数個の転動体相互の周方向の間隔が、内外輪間を周回する保持器により保持される円錐ころ軸受に関する。

円錐ころ軸受は、ラジアル荷重だけでなく、アキシアル荷重を受けることもできるため、玉軸受と比較して負荷容量を高く設定できる利点があり、自動車や産業機械の最終減速装置部分などに使用される場合も多い。
そして、最終減速装置部分などに使用される場合は、装置内の潤滑油が、軸受内部の潤滑にも利用されることが少なくない。

その場合、装置内の潤滑油は、内輪の小鍔側から軸受内部に流入して大鍔側から流出する。その際、潤滑油の流出に伴い、大鍔側から軸受内に適度の外気が流入することで、軸受内における潤滑油の流出を円滑にすることができる。

このような円錐ころ軸受の使用状況において、内輪の小鍔側から軸受内部へは潤滑油が流入し易く、大鍔側は流出し難い場合には、軸受内部に必要以上の潤滑油が滞留し、その撹拌抵抗のために、軸受の回転抵抗（軸受トルク損失）が増大するという問題が生じる。

また、内輪の小鍔側から軸受内部へは潤滑油が流入し難く、大鍔側は流出し易い場合には、潤滑油の流入不足に起因した各円錐形軌道面上での油膜形成不足が発生し、油膜形成不足によって軸受の回転抵抗の増大を招く虞がある。
即ち、軸受内部への潤滑油の流入が必要以上になる場合、あるいは潤滑油の流入が必要量以下となる場合のいずれの場合も、軸受の回転抵抗の増大を招く要因となる。

そこで、軸受内部への潤滑油の流入量を適正量に制御して、軸受の回転抵抗の低減させることを目的として、図７に示す円錐ころ軸受が提案されている。

この円錐ころ軸受１は、下記特許文献１に開示されたもので、回転軸２に嵌合する内輪３の外周の円錐形軌道面４と外輪６の内周の円錐形軌道面７との間に配置される複数個の転動体９相互の周方向の間隔が、内外輪間を周回する保持器１１により保持されている。転動体９は、円錐形軌道面４，７上を転動する円錐ころである。

保持器１１は、転動体９を収容するポケット１３を、周方向に一定間隔に設けたものである。各ポケット１３は、内輪小鍔３ａ側、及び内輪大鍔３ｂ側のそれぞれにおいて内外輪間を周回する円環状の一対のリム部１４，１５と、これらのリム部１４，１５間に橋渡しされる複数本の柱部１６とによって、転動体９の周囲を囲う窓枠形に形成されている。

それぞれのリム部１４，１５には、内径側に張り出して内輪３との間の隙間を微小隙間ｓ１，ｓ２にする鍔部１４ａ，１５ａが設けられている。
各鍔部１４ａ，１５ａが形成する微小隙間ｓ１，ｓ２に、潤滑油の出入りを制限する適度なシール効果（ラビリンスシール効果）を発揮させることで、内輪小鍔３ａ側から軸受内部への潤滑油の流入、内輪大鍔３ｂから外部への潤滑油の流出を適度に規制する。

このような潤滑油の流出入の規制により、軸受内部に適量の潤滑油が残留するようにして、潤滑油の流入過剰に起因した回転抵抗の増大や、潤滑油の流入不足に起因した回転抵抗の増大を防ぐことを狙っている。

特開平１０−８９３５３号公報

ところが、前述の円錐ころ軸受１の場合、大径側リム部１５の鍔部１５ａに十分な作用を発揮させることができないという問題があった。
これは、図８に示すように、鍔部１５ａが内輪大鍔３ｂとの間に形成する微小隙間ｓ２は、その経路長Ｌ１が大径側リム部１５の肉厚ｔ程度しかなく、微小隙間によるシール効果を十分に発揮させることが難しいことが原因となっている。

例えば、大径側リム部１５の鍔部１５ａには、図７に矢印Ａで示すように、回転軸２の回転により、回転軸２から飛散される潤滑油が勢いよく当たるが、微小隙間ｓ２が僅かに大きいと、回転軸２から飛散された潤滑油が微小隙間ｓ２から軸受内部に流入して、軸受内部での潤滑油の滞留を招き、撹拌抵抗の増大による回転抵抗の増大を招いた。

また、回転軸２から飛散された潤滑油が流入しないように微小隙間ｓ２を極端に狭めると、回転軸２から飛散された潤滑油の流入を防止することは可能になるが、大鍔側から軸受内への適度の外気の流入も阻止され、結局、軸受内の潤滑油の流出性が損なわれてしまい、軸受内部での滞留を招く原因となった。

また、微小隙間ｓ２を極端に狭めると、大径側リム部１５の鍔部１５ａが内輪大鍔３ｂに接触して、回転抵抗の増大を招く虞もあった。
更に、図８に示すように、鍔部１５ａの外面が外輪端に向かって傾斜した造りになっているため、鍔部１５ａの外面に沿って流れる潤滑油流Ｂが、外輪６に衝突するなどにより、保持器１１の大径側での潤滑油流に乱れが生じ、この潤滑油流の乱れが、軸受の回転抵抗を増大させる一因になった。

本発明の目的は上記課題を解消することに係り、保持器の大径側の鍔部と内輪大鍔とで形成する微小隙間が、外部からの潤滑油流入を防止する一方で、外気の流入は確保できるバランスの良いシール性を発揮して、軸受内部での潤滑油の流出入を良好に維持し、軸受内部での潤滑油の滞留や潤滑油の流入不足による回転抵抗の増大がなく、回転抵抗の少ない高性能な円錐ころ軸受を提供することである。

上記目的は下記構成により達成される。
（１）内輪外周の円錐形軌道面と外輪内周の円錐形軌道面との間に配置される複数個の転動体相互の周方向の間隔が、内外輪間を周回する保持器により保持されると共に、内輪大鍔側で内外輪間を周回する円環状に形成された前記保持器の大径側リム部に、内輪大鍔側に張り出して内輪大鍔との間の隙間を微小隙間（ラビリンス）にする鍔部が装備される円錐ころ軸受において、
前記保持器の大径側リム部の鍔部が、前記内輪大鍔との間に、前記リム部の肉厚以上の長さに渡る微小隙間を形成していることを特徴とする円錐ころ軸受。

（２）上記（１）に記載の円錐ころ軸受において、前記保持器の大径側リム部の鍔部は、その内径部に、前記内輪大鍔に沿って延びる円筒部を備え、この円筒部によって、前記リム部の肉厚以上の長さに渡る微小隙間を形成していることを特徴とする円錐ころ軸受。

（３）上記（１）に記載の円錐ころ軸受において、前記保持器の大径側リム部の鍔部は、その内径を前記内輪大鍔の最大外径よりも小さいドーナツ盤状に形成し、
前記内輪大鍔には、前記鍔部の内周側が干渉しないように大径側端部外周を座ぐった座ぐり面を形成し、
前記鍔部の内周部と前記座ぐり面とで、前記リム部の肉厚以上の長さに渡る微小隙間を形成していることを特徴とする円錐ころ軸受。

（４）上記（１）〜（３）に記載の円錐ころ軸受において、前記大径側リム部の鍔部は、その外面を、内輪大径側端面に平行に形成したことを特徴とする円錐ころ軸受。

上記に記載の円錐ころ軸受では、保持器の大径側リム部に設けた鍔部と内輪大鍔とで形成する微小隙間は、リム部の肉厚以上の長さ（経路長）を持つように改善されている。
そのため、微小隙間の間隔自体はそれほど狭めなくとも、外部からの潤滑油流入を防止する一方で、外気の流入は確保できるバランスの良いシール性を得ることができ、これにより、軸受内部での潤滑油の流出入を良好に維持し、軸受内部での潤滑油の滞留や潤滑油の流入不足による回転抵抗の増大がなく、回転抵抗の少ない高性能な円錐ころ軸受を得ることが可能になる。

以下、本発明に係る円錐ころ軸受の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る円錐ころ軸受の第１の実施の形態の要部の断面図、図２は図１のＣ矢視図、図３は図１に示した保持器の大径側リム部の鍔部が形成する微小隙間を示す拡大図である。

この第１の実施の形態の円錐ころ軸受２１は、回転軸２に嵌合する内輪３の外周の円錐形軌道面４と外輪６の内周の円錐形軌道面７との間に配置される複数個の転動体９相互の周方向の間隔が、内外輪間を周回する保持器２３により保持されている。転動体９は、円錐形軌道面４，７上を転動する円錐ころである。

保持器２３は、転動体９を収容するポケット１３を、周方向に一定間隔に設けたものである。各ポケット１３は、内輪小鍔３ａ側、及び内輪大鍔３ｂ側のそれぞれにおいて内外輪間を周回する円環状の一対のリム部２４，２５と、これらのリム部２４，２５間に橋渡しされる複数本の柱部２６とによって、転動体９の周囲を囲う窓枠形に形成されている。

それぞれのリム部２４，２５には、軸方向の端部から内径側に張り出して内輪３との間の隙間を微小隙間ｓ３，ｓ４にする鍔部２４ａ，２５ａが設けられている。
小径側リム部２４に設けられた鍔部２４ａが形成する微小隙間ｓ３は、保持器小径側から軸受内への潤滑油の流入を制限する適度なシール効果を発揮することで、内輪小鍔３ａ側からの潤滑油の過度な流入による滞留の発生を防止して、撹拌抵抗の増大を防止することを目的としている。
大径側リム部２５に設けられた鍔部２５ａが形成する微小隙間ｓ４は、外部からの潤滑油流入を防止する一方で、外気の流入は確保できる程度のバランスの良いシール性を発揮し、軸受内部での潤滑油の流出入を良好に維持して、軸受内部での潤滑油の滞留や潤滑油の流入不足による回転抵抗の増大を防止することを目的としている。

本実施の形態の場合、保持器２３の大径側リム部２５の鍔部２５ａは、その内径部に、内輪大鍔３ｂに沿って延びる円筒部２５ｂを備え、この円筒部２５ｂによって、図３に示すように、リム部２５の肉厚ｔ以上の長さＬ２に渡る微小隙間ｓ４を形成している。

更に、大径側リム部２５の鍔部２５ａは、その外面２５ｃを、内輪大径側端面３ｃと平行に形成している。

以上に説明した第１の実施の形態の円錐ころ軸受２１では、保持器２３の大径側リム部２５に設けた鍔部２５ａの円筒部２５ｂと内輪大鍔３ｂとで形成する微小隙間ｓ４は、リム部２５の肉厚ｔ以上の長さ（経路長）Ｌ２を持つように改善されている。
そのため、微小隙間ｓ４の間隔自体はそれほど狭めなくとも、外部からの潤滑油流入を防止する一方で、外気の流入は確保できるバランスの良いシール性を得ることができ、これにより、軸受内部での潤滑油の流出入を良好に維持し、軸受内部での潤滑油の滞留や潤滑油の流入不足による回転抵抗の増大がなく、回転抵抗の少ない高性能な円錐ころ軸受を得ることが可能になる。

また、本実施の形態の円錐ころ軸受２１では、鍔部２５ａに連設される円筒部２５ｂの長さが、内輪大鍔３ｂとの間に形成する微小隙間ｓ４の長さＬ２となり、円筒部２５ｂの長さを適宜に選択することにより、リム部２５の肉厚ｔ以上の長さに渡る微小隙間ｓ４を容易に得ることができる。

更に、本実施の形態の円錐ころ軸受２１では、図１に示すように、内輪３が嵌合している回転軸２の回転によって飛散する潤滑油Ａが鍔部２５ａの外面２５ｃに付着し、この外面２５ｃに沿って流れるとき、鍔部外面２５ｃが内輪大径側端面３ｃに平行なため、当該鍔部２５ａの外面２５ｃ上の潤滑油流は、内輪端面部における潤滑油流と同方向になり、外輪６側に傾斜しないため、外輪６への衝突によって保持器２３の大径側での外部の潤滑油流に乱れがを生じさせることがない。
即ち、保持器２３の大径側での外部の潤滑油流を整流して、保持器２３外部の潤滑油流の乱れによって軸受の回転抵抗が増大することを防止でき、回転抵抗のさらなる低減を図ることができる。

図４は本発明に係る円錐ころ軸受の第２の実施の形態の要部の断面図、図５は図４のＤ矢視図、図６は図４に示した保持器の大径側リム部の鍔部が形成する微小隙間を示す拡大図である。

この第２の実施の形態の円錐ころ軸受３１は、保持器２３の大径側リム部２５の鍔部２５ａと、内輪大鍔３ｂとの形状を工夫して、大径側リム部２５の肉厚ｔよりも経路長の長い微小隙間ｓ４を形成したもので、それ以外の第１実施の形態と共通の構成については、同番号を付して説明を省略する。

具体的には、この第２の実施の形態の円錐ころ軸受３１の場合、保持器２３の大径側リム部２５の鍔部２５ａは、その内径を内輪大鍔３ｂの最大外径よりも長さＬ３だけ小さいドーナツ盤状に形成している。この寸法Ｌ３は、リム部２５の肉厚ｔよりも大きい値に設定している。

そして、内輪大鍔３ｂには、鍔部２５ａの内周側が干渉しないように大径側端部外周を座ぐった座ぐり面３３を形成している。
これにより、鍔部２５ａの内周部と座ぐり面３３とで、リム部２５の肉厚ｔ以上の長さＬ４に渡るＬ字状の微小隙間ｓ４を形成している。

更に、この第２実施の形態の場合は、大径側リム部２５の鍔部２５ａの外面２５ｃを、内輪３の内輪大径側端面３ｃに平行にするだけでなく、外面２５ｃの位置が、内輪３の内輪大径側端面３ｃと面一に並ぶように、大径側リム部２５の寸法を選定している。

この第２の実施の形態の円錐ころ軸受３１では、保持器２３の大径側リム部２５の鍔部２５ａが内輪大鍔３ｂとの間に形成する微小隙間ｓ４の経路は、図６に示したように、内輪大鍔３ｂに形成した座ぐり面３３の断面形状に沿うＬ字型になり、保持器２３の鍔部２５ａの形状は単純でも、リム部２５の肉厚ｔ以上の長さに渡る微小隙間を容易に得ることができる。

また、この第２の実施の形態の円錐ころ軸受３１では、内輪３が嵌合している回転軸２の回転によって飛散する潤滑油が、保持器２３の大径側リム部２５の鍔部２５ａの外面に付着し、この鍔部外面２５ｃに沿って流れるとき、鍔部外面２５ｃが内輪大径側端面３ｃに平行なため、当該鍔部外面２５ｃ上の潤滑油流は、内輪端面部における潤滑油流と同方向になり、外輪６側に傾斜しないため、外輪６への衝突によって保持器２３の大径側での外部の潤滑油流に乱れが生じることがない。
即ち、保持器２３の大径側での外部の潤滑油流を整流して、保持器２３外部の潤滑油流の乱れによって軸受の回転抵抗が増大することを防止でき、回転抵抗のさらなる低減を図ることができる。

なお、本実施の形態では、外面２５ｃの位置が内輪大径側端面３ｃに面一に揃えられているため、第１の実施の形態の場合よりも更に外部の潤滑油流に対する整流効果が高まり、第１の実施の形態よりも更に回転抵抗を低減させることが可能になる。

なお、本発明に係る保持器は、樹脂又は金属のいずれの材料で形成するようにしても良い。
保持器の軽量化を図る場合には、樹脂製とすることが有効である。その場合に好適な樹脂材料としては、例えば、４６ナイロンや、６６ナイロンなどのポリアミド系樹脂や、ポリブチレンテレフタレートやポリフェレンサルサイド（ＰＰＳ）や、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）や、熱可塑性ポリイミドや、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）などを挙げることができる。
また、上記の樹脂材料に、１０〜５０ｗｔ％の繊維状充填材（例えば、ガラス繊維や炭素繊維など）を適宜添加することにより、保持器の剛性及び寸法精度を向上させることができる。

また、より高い強度及び剛性が望まれる場合には、保持器材料を金属材料とすることが有効である。
そして、金属板のプレス加工により形成する場合は、ＳＰＣＣなどの低炭素鋼板や、黄銅板、あるいはステンレス鋼板を利用することができる。
また、金属無垢材の切削加工により形成する場合は、高力黄銅や炭素鋼を利用すると良い。

本発明に係る円錐ころ軸受の第１の実施の形態の要部の断面図である。 図１のＣ矢視図である。 図１に示した保持器の大径側リム部の鍔部が形成する微小隙間を示す拡大図である。 本発明に係る円錐ころ軸受の第２の実施の形態の要部の断面図である。 図４のＤ矢視図である。 図４に示した保持器の大径側リム部の鍔部が形成する微小隙間を示す拡大図である。 従来の円錐ころ軸受の要部の断面図である。 図７に示した円錐ころ軸受の保持器大径側の鍔部による微小隙間の説明図である。

符号の説明

２ 回転軸
３ 内輪
３ｃ 内輪大径側端面
４ 円錐形軌道面
６ 外輪
７ 円錐形軌道面
９ 転動体（円錐ころ）
１３ ポケット
２１ 円錐ころ軸受
２３ 保持器
２４ 小径側リム部
２５ 大径側リム部
２５ａ 鍔部
２５ｂ 円筒部
２５ｃ 外面
２６ 柱部
３１ 円錐ころ軸受
３３ 座ぐり面
Ｌ２，Ｌ４ 微小隙間の経路長
ｓ４ 微小隙間
ｔ リム部の肉厚

Claims (4)

1. 内輪外周の円錐形軌道面と外輪内周の円錐形軌道面との間に配置される複数個の転動体相互の周方向の間隔が、内外輪間を周回する保持器により保持されると共に、内輪大鍔側で内外輪間を周回する円環状に形成された前記保持器の大径側リム部に、内輪大鍔側に張り出して内輪大鍔との間の隙間を微小隙間（ラビリンス）にする鍔部が装備される円錐ころ軸受において、
   前記保持器の大径側リム部の鍔部が、前記内輪大鍔との間に、前記リム部の肉厚以上の長さに渡る微小隙間を形成していることを特徴とする円錐ころ軸受。
2. 前記保持器の大径側リム部の鍔部は、その内径部に、前記内輪大鍔に沿って延びる円筒部を備え、この円筒部によって、前記リム部の肉厚以上の長さに渡る微小隙間を形成していることを特徴とする請求項１に記載の円錐ころ軸受。
3. 前記保持器の大径側リム部の鍔部は、その内径を前記内輪大鍔の最大外径よりも小さいドーナツ盤状に形成し、
   前記内輪大鍔には、前記鍔部の内周側が干渉しないように大径側端部外周を座ぐった座ぐり面を形成し、
   前記鍔部の内周部と前記座ぐり面とで、前記リム部の肉厚以上の長さに渡る微小隙間を形成していることを特徴とする請求項１に記載の円錐ころ軸受。
4. 前記大径側リム部の鍔部は、その外面を、内輪大径側端面に平行に形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の円錐ころ軸受。

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