JP2010185510A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器の強度及び剛性を十分に確保しつつ、内部空間に過剰の潤滑油が流通する事を防止して、動トルクを低く抑えられる構造を、特に新たな部品を追加せずに、低コストで実現する。
【解決手段】鍔部９ｂの内周縁１３を、内輪３の軸方向中央部に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した部分円すい凹面とする。上記鍔部９ｂの内周縁で内径が最も小さくなった先端縁部１４を、上記内輪３の軸方向端面よりも軸方向に突出させない。但し、上記鍔部９ｂの一部をこの内輪３の軸方向端面よりも軸方向に突出させる。この構成により、上記保持器５ｄの小径側端部に設けたリム部の断面積及び断面係数を十分に大きくしつつ、上記内部空間１１内に必要量の潤滑油のみを取り込める様にして、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば自動車の駆動系に組み込む最終減速機（デファレンシャルギヤ）を構成する歯車を回転自在に支持する為の円すいころ軸受の改良に関する。具体的には、円すいころ軸受の内部空間に過剰の潤滑油が流通する事を防止して、この円すいころ軸受の動トルク（回転抵抗）を低く抑えられる構造の実現を図るものである。

自動車用最終減速機を構成する歯車の回転支持部の様に、大きなスラスト荷重及びラジアル荷重を支承しつつ、歯車、回転軸等の回転部材をケーシング等の固定部分に支持する為に、例えば特許文献１〜４等に記載されて周知の円すいころ軸受が、広く使用されている。図２は、例えば特許文献２に記載される等により広く知られている、円すいころ軸受１の１例を示している。

この円すいころ軸受１は、外輪２と、内輪３と、複数個の円すいころ４と、保持器５とを備える。このうちの外輪２は、軸受鋼等の硬質金属により全体を円環状に造られたもので、内周面に部分円すい凹面状の外輪軌道６を設けている。又、上記内輪３も、硬質金属により全体を円環状に造られたもので、外周面に部分円すい凸面状の内輪軌道７を設けている。又、上記各円すいころ４は、円すい台状に造られたもので、この内輪軌道７と上記外輪軌道６との間に、転動自在に設けられている。更に、上記保持器５は、ステンレス鋼板等の金属板により造られたもので、部分円すい筒状の主部８と、この主部８の小径側端部から内径側に折れ曲がった鍔部９とを備え、このうちの主部８の円周方向等間隔複数個所に、それぞれポケット１０を設けている。この様な保持器５は、これら各ポケット１０内に上記各円すいころ４を転動自在に保持した状態で、上記外輪２の内周面と上記内輪３の外周面との間に、これら外輪２及び内輪３に対する相対回転を自在に設けられている。そして、上記保持器５は、上記各円すいころ４の公転運動に伴って、上記外輪２及び上記内輪３に対し回転する。

上述の様な円すいころ軸受１を、デファレンシャルギヤを構成する歯車の回転支持部に組み込んだ場合、この円すいころ軸受１の潤滑を、このデファレンシャルギヤを収納したケーシング（デフケース）内に貯溜した潤滑油（デフオイル）により行う。即ち、デフケースの底部に貯溜したデフオイルを、その下部をこのデフオイル中に浸漬した状態で回転する減速大歯車により掻き上げ、細かい油滴とした状態で、上記デフケース内に浮遊させる。そして、この油滴を、上記円すいころ軸受１のうち、上記各円すいころ４を設置した内部空間１１に、この円すいころ軸受１の運転に伴って生じるポンプ作用により流通させる。即ち、この円すいころ軸受１の運転時には、上記各円すいころ４の公転運動に伴って上記内部空間１１に、小径側（図２の左側）開口から大径側（図２の右側）開口に向けて流体の流れが惹起される。上記油滴は、この流れにより上記内部空間１１を流通し、上記各円すいころ４の転動面と、前記外輪軌道６及び前記内輪軌道７との転がり接触部を潤滑する。

この様な円すいころ軸受１は、上記各転がり接触部に十分な量の潤滑油を送り込む面からは問題ない代わりに、上記内部空間１１内を流通する潤滑油の量が過剰になり易く、上記円すいころ軸受１の動トルク（回転抵抗）を低く抑える面からは改良の余地がある。この点に就いて、図２に図３を加えて説明する。

従来の円すいころ軸受１は、上記保持器５の小径側端部に形成した鍔部９の軸方向位置並びにこの鍔部９の内周縁の形状を特には工夫していなかった。具体的には、この鍔部９が前記内輪３の軸方向端面よりも軸方向外方に突出しており、この鍔部９の内周縁の形状が、図２に示す様な円筒面状、若しくは、図３に示す様な、内部空間１１に向かうに従って内径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい凹面であった。この為、上記円すいころ軸受１の小径側端面（図２〜３の左端面）に沿って内径側から外径側に向けて流れる油滴が、図３に矢印で示す様に、上記鍔部９の内周縁に捕集されて、上記内部空間１１内に取り込まれる。この結果、この内部空間１１内を流通する潤滑油の量が過剰になり易い。この内部空間１１内に存在する潤滑油の量が過剰になると、上記各円すいころ４の公転運動の際にこの潤滑油を掻き分ける為に要する力（攪拌抵抗）が大きくなり、上記円すいころ軸受１の動トルクが大きくなる。

近年に於ける自動車の省燃費化の流れにより、デファレンシャルギヤの回転支持部を構成する円すいころ軸受１の動トルクに関しても、少しでも小さくする事が求められており、上記内部空間１１に過剰の潤滑油が取り込まれない様にする構造の実現が望まれている。単に、この内部空間１１に取り込まれる潤滑油の量を少なく抑えるだけであれば、この内部空間１１の小径側開口部に絞りリングを設ける事が考えられるが、部品点数が多くなり、コスト上昇の原因となる為、好ましくない。

新たな部品を使用せずに、内部空間１１に取り込まれる潤滑油の量を少なく抑える為には、図４〜６に示す様な構造が考えられる。このうちの図４に示した構造は、鍔部９を内輪３の軸方向端面から突出させない構成を採用している。この様な構造によれば、図４に矢印で示す様に、円すいころ軸受１の小径側端面に沿って内径側から外径側に向けて流れる油滴の多くの部分が、上記鍔部９の内周縁に捕集されずに通過し、内部空間１１内に取り込まれる潤滑油の量を少なく抑えられる。但し、この様な図４に示した構造の場合には、保持器５ａの軸方向両端部に設けたリム部１２ａ、１２ｂのうち、小径側端部のリム部１２ａの断面積が小さくなって、上記保持器５ａの強度を確保する事が難しくなる。或は、このリム部１２ａの断面積を確保しようとすると、上記内輪３の小径側端部を、必要以上軸方向に延長する必要が生じ、この内輪３の軸方向寸法が嵩んでしまう。

又、図５に示した構造は、主部８に対する鍔部９ａの曲げ量を多くし、この鍔部９ａの内周縁が、内輪３の軸方向端面から軸方向に突出しない様にしている。この様な構造によれば、図５に矢印で示す様に、円すいころ軸受１の小径側端面に沿って内径側から外径側に向けて流れる油滴の多くの部分が、上記鍔部９ａの外側面に沿って外径側に流れる為、内部空間１１内に取り込まれる潤滑油の量を少なく抑えられる。但し、この様な図５に示した構造の場合には、上記主部８に対する上記鍔部９ａの曲げ量を多くする分、これら主部８と鍔部９ａとの連続部の外径側部分に生じる引っ張り応力が大きくなり、当該部分に亀裂等の損傷が発生し易くなる等、保持器５ｂの耐久性確保が難しくなる。

又、図６に示した構造は、主部８の小径側端部に鍔部を設けず、保持器５ｃを単なる円すい筒状としている。そして、この主部８の小径側端縁が、内輪３の小径側端面から突出しない様にしている。この様な構造によれば、図６に矢印で示す様に、円すいころ軸受１の小径側端面に沿って内径側から外径側に向けて流れる油滴の多くの部分が、主部８に捕集されずに通過し、内部空間１１内に取り込まれる潤滑油の量を少なく抑えられる。但し、この様な図６に示した構造の場合には、図４に示した構造と同様に、保持器５ｃの強度を確保する事が難しくなる事に加えて、鍔部がない分、剛性を確保する事も難しくなる。更に、上記主部８の小径側端縁部と内輪３の小径側端部外周面との間に存在する環状隙間の、径方向に関する幅寸法が大きくなり、円すいころ軸受１のポンプ作用に基づき、この環状隙間を通じて上記内部空間１１内に取り込まれる潤滑油の量が多くなる為、この内部空間１１内に取り込む潤滑油の量を、必ずしも十分に低減できない。

又、特許文献１には、内部空間を潤滑油が通過する通路の断面積を、上流側である小径側に比べて、下流側である大径側で大きくする事により、上記内部空間に存在する潤滑油の量を抑える構造が記載されている。この様な構造は、或る程度の効果は期待できるにしても、上流側から内部空間に入り込む潤滑油の量を抑えない限り、攪拌抵抗の低減による動トルクの低減を十分に図る事は難しい。
更に、特許文献２には、保持器の鍔部と内輪の小径側端部外周面との間に屈曲した流路を形成する事により、内部空間に送り込まれる潤滑油の量を低減する構造が記載されている。この様な構造は、上流側から内部空間に入り込む潤滑油の量を抑えられるにしても、内輪の軸方向寸法が嵩み、小型・軽量化の妨げとなる。又、内輪の製造コストも嵩む。

特開２００４−７６７６６号公報 特開２００５−６９４２１号公報 特公昭３８−９６０９号公報 実公昭３８−９８１０号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、保持器の強度及び剛性を十分に確保しつつ、内部空間に過剰の潤滑油が流通する事を防止して、動トルクを低く抑えられる円すいころ軸受の構造を、特に新たな部品を追加せずに、低コストで実現すべく発明したものである。

本発明の円すいころ軸受は、前述した従来から知られている円すいころ軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数の円すいころと、保持器とを備える。
このうちの外輪は、内周面に部分円すい凹面状の外輪軌道を設けている。
又、上記内輪は、外周面に部分円すい凸面状の内輪軌道を設けている。
又、上記各円すいころは、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に、転動自在に設けられている。
又、上記保持器は、円周方向複数個所に設けられたポケットにこれら各円すいころを保持した状態で、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間に、これら外輪及び内輪に対する相対回転を自在に設けられている。
更に、上記保持器は、部分円すい筒状で円周方向複数個所に上記各ポケットを設けた主部と、この主部の小径側端部から内径側に折れ曲がった鍔部を備えたものであり、この鍔部の一部が上記内輪の軸方向端面よりも軸方向に突出している。
特に、本発明の円すいころ軸受に於いては、上記鍔部の内周縁は、上記内輪の軸方向中央部に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した部分円すい凹面である。そして、上記鍔部の内周縁で内径が最も小さくなった先端縁部が、上記内輪の軸方向端面よりも軸方向に突出していない。

上述の様に構成する本発明によれば、保持器の強度及び剛性を十分に確保しつつ、内部空間に過剰の潤滑油が流通する事を防止して、動トルクを低く抑えられる円すいころ軸受の構造を、特に新たな部品を追加せずに、低コストで実現できる。
先ず、保持器の小径側端部に鍔部を設け、しかも、この鍔部の一部を内輪の軸方向端面よりも軸方向に突出させている為、上記保持器の小径側端部の断面積及び断面係数を十分に大きくして、この小径側端部を含む保持器全体の強度及び剛性を、十分に大きくできる。又、上記鍔部の内周縁と内輪の小径側端部外周面との間に存在する環状隙間の、径方向に関する幅を狭くして、上記内部空間に流入する潤滑油の量を抑えられる。
又、上記鍔部の内周縁を部分円すい凹面とし、その内径が最も小さくなった先端縁部を上記内輪の軸方向端面よりも軸方向に突出させていない為、円すいころ軸受の小径側端面に沿って内径側から外径側に向けて流れる油滴の多くの部分は、上記鍔部の内周縁に案内されて、上記内部空間に入り込まずに、そのまま外径側に流失する。この為、この内部空間に流入する潤滑油の量を、より十分に絞れる。
この様に内部空間に流入する潤滑油の量を絞る事を、元々保持器に設けられている鍔部の形状を工夫する事により行うので、コストを抑えられる。しかも、この鍔部と主部との連続部の折り曲げ量を特に多くする必要はない。この為、この連続部の外径側部分に過大な引っ張り応力が生じる事を防止して、この連続部に亀裂等の損傷が発生する事を防止し、耐久性の確保も図れる。

図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の構造の特徴は、保持器５ｄの小径側端部の形状を工夫する事により、この保持器５ｄの強度及び剛性を十分に確保しつつ、内部空間１１に過剰の潤滑油が流通する事を防止して、動トルクを低く抑えられる円すいころ軸受１の構造を、特に新たな部品を追加せずに、低コストで実現する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図２〜３に示した従来構造、或は前述の図４〜６に示した先に考えた構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

上記保持器５ｄは、ステンレス鋼等の金属板にプレス加工等による打ち抜き加工及び曲げ加工を施す事により造られており、部分円すい筒状の主部８と、この主部８の小径側端部から内径側に折れ曲がった鍔部９ｂとを備える。そして、このうちの主部８の円周方向等間隔複数個所に、それぞれポケット１０を設けている。上記鍔部９ｂはこの主部８に対し、９０度未満だけ折り曲げて（交差角度を鈍角とし）、中心軸に対しほぼ直角方向に位置させている。又、上記鍔部９ｂの内周縁１３は、内輪３の軸方向中央部に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した部分円すい凹面としている。この様な保持器５ｄを、各円すいころ４と共に、外輪２の内周面に設けた外輪軌道６と、上記内輪３の外周面に設けた内輪軌道７との間に組み付けた状態では、上記鍔部９ｂの内周縁１３の過半部が、上記内輪３の軸方向端面よりも軸方向に突出する。但し、この内周縁１３のうちで内径が最も小さくなった先端縁部１４は、上記内輪３の軸方向端面よりも軸方向に突出しない。

上述の様に構成する本例の円すいころ軸受１によれば、上記保持器５ｄの強度及び剛性を十分に確保しつつ、前記内部空間１１に過剰の潤滑油が流通する事を防止して、動トルクを低く抑えられる円すいころ軸受１の構造を、特に絞りリング等の新たな部品を追加せずに、低コストで実現できる。
先ず、上記保持器５ｄの小径側端部に上記鍔部９ｂを設け、しかも、この鍔部９ｂの過半部を上記内輪３の軸方向端面よりも軸方向に突出させている為、この内輪３の軸方向寸法を必要以上に大きくしなくても、上記保持器５ｄの小径側端部の断面積及び断面係数を十分に大きくできる。そして、この小径側端部を含む保持器５ｄ全体の強度及び剛性を、十分に大きくできる。又、上記鍔部９ｂの内周縁と上記内輪３の小径側端部外周面との間に存在する環状隙間１５の、径方向に関する幅を狭くして、上記内部空間１１に流入する潤滑油の量を抑えられる。

又、上記鍔部９ｂの内周縁１３を、外側面（図１の左側面）に向かうに従って内径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい凹面とし、その内径が最も小さくなった先端縁部１４を、上記内輪３の軸方向端面よりも軸方向に突出させていない。この為、図１に矢印で示す様に、円すいころ軸受１の小径側端面に沿って内径側から外径側に向けて流れる油滴の多くの部分は、上記鍔部９ｂの内周縁１３に案内されて、上記内部空間１１に入り込まずに、そのまま外径側に流失する。但し、上記円すいころ軸受１の運転時には、上記各円すいころ４の公転運動に伴うポンプ作用により上記内部空間１１内に、小径側から大径側に向かう流体の流れが惹起されるので、上記油滴の一部は、上記環状隙間１５を通じて上記内部空間１１に吸い込まれ、上記各円すいころ４の転動面と、外輪軌道６及び内輪軌道７との転がり接触部を潤滑してから、上記内部空間１１の大径側開口から排出される。この為、これら各転がり接触部に十分な潤滑油を供給しつつ、上記内部空間１１に必要以上の潤滑油が送り込まれない様にして、上記円すいころ軸受１の動トルクを低減できる。

上述の様に、上記内部空間１１に流入する潤滑油（油滴）の量を絞る事を、元々保持器５ｄに設けられている鍔部９ｂの形状を工夫する事により行うので、コストを抑えられる。しかも、この鍔部９ｂと主部８との連続部の折り曲げ量を９０度未満に抑えている。この為、この連続部の外径側部分に過大な引っ張り応力が生じる事を防止して、この連続部に亀裂等の損傷が発生する事を防止し、耐久性の確保も図れる。

本発明は、自身のポンプ作用により内部に潤滑油を流通させる状態で使用される円すいころ軸受であれば、自動車用デファレンシャルギヤの回転支持部用に限らず、各種回転機械装置の回転支持部を構成する為の円すいころ軸受に適用できる。

本発明の実施の形態の１例を示す部分断面図。 従来構造の１例を示す部分断面図。 従来構造で生じる不都合を説明する為の部分断面図。 この不都合を解消する為に先に考えた構造の第１例を示す部分断面図。 同第２例を示す部分断面図。 同第３例を示す部分断面図。

１ 円すいころ軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 円すいころ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 保持器
６ 外輪軌道
７ 内輪軌道
８ 主部
９、９ａ、９ｂ 鍔部
１０ ポケット
１１ 内部空間
１２ａ、１２ｂ リム部
１３ 内周縁
１４ 先端縁部
１５ 環状隙間

Claims (1)

1. 内周面に部分円すい凹面状の外輪軌道を設けた外輪と、外周面に部分円すい凸面状の内輪軌道を設けた内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円すいころと、円周方向複数個所に設けられたポケットにこれら各円すいころを保持した状態で、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間に、これら外輪及び内輪に対する相対回転を自在に設けられた保持器とを備え、この保持器は、部分円すい筒状で円周方向複数個所に上記各ポケットを設けた主部と、この主部の小径側端部から内径側に折れ曲がった鍔部を備えたものであり、この鍔部の一部が上記内輪の軸方向端面よりも軸方向に突出している円すいころ軸受に於いて、この鍔部の内周縁は、上記内輪の軸方向中央部に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した部分円すい凹面であり、上記鍔部の内周縁で内径が最も小さくなった先端縁部が、上記内輪の軸方向端面よりも軸方向に突出していない事を特徴とする円すいころ軸受。

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