JP2011163387A - 円錐ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪の円錐軌道面の大径側に位置する鍔部の円錐ころ案内面の焼付きを抑制できる円錐ころ軸受を提供すること。
【解決手段】保持器５に、内輪２の円錐軌道面１２に径方向に対向すると共に、軸方向にその円錐軌道面１２の小径側から大鍔部１４側に延在する軸方向延在内面部を形成する。上記軸方向延在内面部に、大鍔部１４側の端が開口すると共に、軸方向の大鍔部１４側に行くにしたがって保持器５の中心軸との距離が大きくなるように軸方向に延在する溝４１を形成する。溝４１の内面の大鍔部１４側の端部の仮想延長面が、大鍔部１４の円錐ころ３を案内する円錐ころ案内面３０に重なるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、円錐ころ軸受に関し、例えば、ディファレンシャルギヤ装置、トランスファー装置またはトランスアクスル装置等の車両用ピニオン軸支持装置のピニオン軸等を支持するのに使用すれば好適な円錐ころ軸受に関する。

従来、円錐ころ軸受としては、特開平１１−４８８０５号公報（特許文献１）に記載されている円錐ころ軸受がある。この円錐ころ軸受は、内輪と、外輪と、円錐ころとを有している。上記内輪は、その円錐軌道面の大径側に、円錐ころの大径端面に接触する大鍔部を有している。上記内輪の内周面は、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸に固定されている一方、上記外輪の外周面は、ディファレンシャルギヤ装置内の環状の仕切り壁に固定されている。

上記円錐ころ軸受は、ディファレンシャルギヤ装置のリングギヤの方からオイル通路を介して流れてきたオイルを、外輪の内周面と内輪の外周面との間を、内輪の円錐軌道面の小径側の開口から内輪の円錐軌道面の大径側の開口まで流して、外輪、内輪および円錐ころの焼付きを防止している。

上記従来の円錐ころ軸受において、オイルの攪拌抵抗を大幅に低減して、トルクを大幅に低減したいという要求が存在する。しかしながら、トルクの大幅な低減を目的として、トルクの主要な要因であるオイルの攪拌抵抗を大幅に低減するために、円錐ころ軸受内を流れるオイルの量を極微量に制限すると、内輪の大鍔部と円錐ころの大径端面との摺動部にオイルが十分に行き渡らなくなって、上記摺動部が焼付くことがある。

特開平１１−４８８０５号公報

そこで、本発明の課題は、内輪の円錐軌道面の大径側に位置する鍔部の円錐ころ案内面の焼付きを抑制できる円錐ころ軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の円錐ころ軸受は、
円錐軌道面を有する外輪と、
円錐軌道面と、その円錐軌道面の大径側に位置する鍔部とを有する内輪と、
上記外輪の円錐軌道面と、上記内輪の円錐軌道面との間に配置された複数の円錐ころと、
第１環状部と、その第１環状部の内径よりも内径が大きい第２環状部と、第１環状部と上記第２環状部との間を連結すると共に、互いに周方向に間隔をおいて位置する複数の柱部とを有して、周方向に隣接する上記柱部の間に形成されるポケットに上記円錐ころを収容する保持器と
を備え、
上記保持器は、
軸方向の上記第１環状部と上記第２環状部との間かつ上記柱部の径方向の内方に、上記内輪の円錐軌道面に間隔をおいて対向すると共に、軸方向に上記内輪の円錐軌道面の小径側から上記鍔部側に延在する軸方向延在内面部を有し、
上記軸方向延在内面部は、
上記鍔部側の端が開口すると共に、軸方向に延在する溝を有し、
上記溝と、上記保持器の中心軸との距離は、上記溝の上記鍔部側の端部において、軸方向に上記鍔部側に行くにしたがって大きくなっており、
上記溝の内面の上記鍔部側の端部の仮想延長面は、上記鍔部の上記円錐ころを案内する円錐ころ案内面に重なっていることを特徴としている。

本発明によれば、軸方向に内輪の円錐軌道面の小径側から鍔部側に延在する軸方向延在内面部が、鍔部側の端が開口すると共に、軸方向の鍔部側に行くにしたがって中心軸との距離が大きくなるように軸方向に延在する溝を有しているから、使用時の遠心力により、周囲に存在する潤滑剤（潤滑油、洗浄液等）を、上記溝内に収容できると共に、溝内に収容した潤滑剤を、溝内を軸方向に鍔部側に移動させることができる。また、本発明によれば、上記溝の内面の鍔部側の端部の仮想延長面が、鍔部の円錐ころを案内する円錐ころ案内面に重なっているから、上記溝の鍔部側の開口から飛散した潤滑剤が、円錐ころ案内面に効率的に到達することになる。したがって、上記円錐ころ案内面に効率的に潤滑剤を供給することができて、円錐ころ案内面の潤滑切れを抑制することができる。

また、一実施形態では、
上記保持器は、
上記第１環状部の径方向の内方側の端部につながると共に、その端部から軸方向の上記鍔部側に屈曲する屈曲部と、
上記屈曲部の上記第１環状部側とは反対側の端部から上記鍔部側に軸方向に延在すると共に、上記柱部に径方向に間隔をおいて位置する内側柱部と
を有し、
上記軸方向延在内面部は、上記内側柱部に存在している。

上記軸方向延在内面部が、柱部に径方向に間隔をおいて位置する内側柱部に存在しているから、軸方向延在内面部が柱部の一部である場合と比較して、保持器を軽量化することができると共に、風の抵抗を小さくすることができる。また、製造コストも低減することができる。

また、上記実施形態によれば、内側柱部が、第１環状部の径方向の内方側の端部に屈曲部を介して繋がる構成であるから、保持器が金属製である場合、第１環状部の柱部側とは反対側から突出して延在する延在部を形成した後で、その延在部を、プレス加工で折り曲げるだけで、屈曲部および内側柱部を形成することができる。したがって、現保有の技術からプレス工程を増やすだけで、簡易に内側柱部を有する保持器を形成することができる。尚、保持器が樹脂製である場合、保持器は、例えば、射出成形等で形成することができる。

本発明の円錐ころ軸受によれば、軸方向に内輪の円錐軌道面の小径側から大径側に延在する保持器の軸方向延在内面部が、鍔部側の端が開口すると共に、軸方向の鍔部側に行くにしたがって中心軸との距離が大きくなる溝を有しているから、使用時の遠心力により、周囲に存在する潤滑剤を、溝内に収容できると共に、溝内に収容した潤滑剤を、溝内を軸方向に鍔部側に移動させることができる。また、本発明の円錐ころ軸受によれば、上記溝の内面の鍔部側の端部の仮想延長面が、鍔部の円錐ころを案内する円錐ころ案内面に重なっているから、溝の鍔部側の開口から飛散した潤滑剤を、円錐ころ案内面に効率的に到達させることができる。したがって、上記円錐ころ案内面に効率的に潤滑剤を供給することができて、円錐ころ案内面の潤滑切れを抑制することができる。

本発明の一実施形態の円錐ころ軸受の軸方向の断面図である。 上記円錐ころ軸受が有する保持器の斜視図である。 上記保持器の内側柱部の平行部の内面を、径方向の内方側から見たときの図である。 変形例の円錐ころ軸受の保持器の軸方向の断面図である。 変形例の円錐ころ軸受の保持器の軸方向の断面図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の円錐ころ軸受の軸方向の断面図である。

この円錐ころ軸受は、ディファレンシャルギヤ装置、トランスアクスル装置、または、トランスファー装置等の車両用ピニオン軸支持装置のピニオン軸５０を、車両用ピニオン軸支持装置のハウジング６０に対して回転自在に支持している。

この円錐ころ軸受は、外輪１、内輪２、転動体としての複数の円錐ころ３、保持器５を備える。上記外輪１、内輪２および円錐ころ３は、軸受鋼等の鋼材からなっている。

上記外輪１は、ハウジング６０の内周面に締まり嵌めにより内嵌されて固定されている。外輪１は、円錐軌道面１１を有している。一方、上記内輪２は、ピニオン軸５０の外周面に締まり嵌めにより外嵌されて固定されている。上記内輪２は、円錐軌道面１２と、その円錐軌道面１２の小径側に位置する小鍔部１３と、円錐軌道面１２の大径側に位置する大鍔部１４とを有する。潤滑剤の一例としての車両用ピニオン軸支持装置内のギヤオイルが、図１に矢印ａで示す方向に、外輪１と内輪２の間における内輪２の円錐軌道面１２の小径側の開口から内輪２の円錐軌道面１２の大径側の開口に流動するようになっている。

また、上記複数の円錐ころ３は、外輪１の円錐軌道面１１と、内輪２の円錐軌道面１２との間に、保持器５によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

上記保持器５は、ＳＵＪ２等の塑性加工できる軸受鋼、塑性加工できる軸受鋼に浸炭窒化処理等の硬化処理を施した鋼材、普通鋼ＳＰＣＣ等の塑性加工できる金属、Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼、ＳＣＭ４１５などのクロムモリブデン鋼、Ｎ２２ＣＢ,Ｎ３５ＣＢ（日新製綱規格）のようなプレス性を考慮した材料等からなっている。上記保持器５は、第１環状部２０と、第２環状部２１と、複数の柱部２３と、屈曲部２４と、複数の内側柱部２５とを有する。上記第１環状部２０は、軸方向において第２環状部２１よりも内輪２の円錐軌道面１２の小径側に位置している。上記第１環状部２０の内径は、第２環状部２１の内径よりも小さくなっている。上記各柱部２３は、第１環状部２０と、第２環状部２１とを連結している。上記複数の柱部２３は、第１環状部２０の周方向に互いに間隔をおいて配置されている。上記第１環状部２０、第２環状部２１、および、周方向に隣接する二つの柱部２３で囲まれた部分で、円錐ころ３を収容するポケットを構成している。上記柱部２３を含む軸方向の断面において、上記第１環状部２０、柱部２３および第２環状部２１は、略一直線上に延在している。

上記屈曲部２４は、第１環状部２０の径方向の内方側の端部につながっている。上記屈曲部２４は、上記一直線の延在方向から径方向の内方側に屈曲している。また、上記内側柱部２５は、屈曲部２４の第１環状部２０側とは反対側の端部から大鍔部１４側に軸方向に延在すると共に、柱部２３に径方向に間隔をおいて位置している。図１に示すように、上記内側柱部２５の軸方向の略中央部から大鍔部１４側の端までの部分は、内輪２の円錐軌道面１２に略平行かつ円錐軌道面１２に沿うように延在している（以下、この部分を、内側柱部２５の平行部３５という）。上記内側柱部２５は、小鍔部１３および大鍔部１４に間隔をおいて位置している。

図１に示すように、上記内側柱部２５の軸方向の大鍔部１４側の端面は、図１の断面において、円錐軌道面１２に平行な方向において、大鍔部１４の円錐ころ３を案内する円錐ころ案内面３０に重なっている。上記断面において、内側柱部２５の大鍔部１４側の端面と、円錐ころ案内面３０との上記平行な方向の距離は、０.７〜１.０ｍｍに設定されている。上記内側柱部２５の大鍔部１４側の端面と、円錐ころ案内面３０との上記平行な方向の距離を、このように設定することにより、円錐ころ案内面３０の焼付きの抑制効果を大きくすることができる。

図２は、上記保持器５の斜視図である。

図２に示すように、上記柱部２３の数と、内側柱部２５の数とは、同一になっている。図２に示すように、上記内側柱部２５は、柱部２３の径方向の内方に位置し、柱部２３と略径方向に重なる部分を有している。

再度、図１を参照して、上記平行部３５の内面４０は、軸方向の大鍔部１４側に行くにしたがって保持器５の中心軸との距離が大きくなるように軸方向に延在している。上記平行部３５の内面４０は、軸方向延在内面部を構成している。

図３は、内側柱部２５の平行部３５の内面４０を、径方向の内方側から見たときの図である。

図３に示すように、上記内側柱部２５の内面４０は、複数の溝４１を有する。上記各溝４１は、軸方向に延在している。上記複数の溝４１は、平行部３５の内面４０の幅方向に互いに間隔をおいて位置している。上記各溝４１の大鍔部１４（図１参照）側の端は、軸方向に開口している。また、上記各溝４１の内面の大鍔部１４側の端部の仮想延長面は、大鍔部１４の円錐ころ３を案内する円錐ころ案内面３０（図１参照）に重なっている。このようにして、内輪２および保持器５の遠心力によって、各溝４１をつたって移動したギヤオイルが、その開口から大鍔部１４側に飛散するようにしている。

上記構成において、この円錐ころ軸受が取付られている車両用ピニオン軸支持装置が停止している状態では、円錐ころ軸受の内外輪１,２の間の環状領域の鉛直方向内方側の一部の領域は、車両用ピニオン軸支持装置の鉛直方向内方に溜まっているギヤオイル内に位置するようになっている。また、上記複数の内側柱部２５のうちの一部の内側柱部２５が、上記ギヤオイル内に位置するようになっている。

この状態で、車両用ピニオン軸支持装置が始動すると、内輪２の始めの半回転程度の回転で、全ての内側柱部２５が、ギヤオイルに接触して、全ての内側柱部２５の溝４１内にギヤオイルが収容される。

そして、内輪２および保持器５の回転に起因する遠心力のポンプ効果によって、溝４１内に位置するギヤオイルが、溝４１内を大鍔部１４側に移動して、溝４１の開口から飛散して、大鍔部１４の円錐ころ案内面３０に到達するようになっている。同様に、上記内輪２の回転による遠心力によって、内輪２の外周面から径方向の外方側に飛散したギヤオイルであって、溝４１内に収容されたギヤオイルが、溝４１の開口を介して、円錐ころ案内面３０に到達するようになっている。

上記実施形態の円錐ころ軸受によれば、軸方向に内輪２の円錐軌道面１２の小径側から大鍔部１４側に延在する平行部３５が、大鍔部１４側の端が開口すると共に、軸方向の大鍔部１４側に行くにしたがって中心軸との距離が大きくなるように軸方向に延在する溝４１を有しているから、使用時の遠心力により、周囲に存在するギヤオイルを、溝４１内に収容できると共に、溝４１内に収容したギヤオイルを、溝４１内を軸方向に大鍔部１４側に移動させることができる。また、上記実施形態の円錐ころ軸受によれば、上記溝４１の内面の大鍔部１４側の端部の仮想延長面が、大鍔部１４の円錐ころ３を案内する円錐ころ案内面３０に重なっているから、溝４１の大鍔部１４側の開口から飛散したギヤオイルが、円錐ころ案内面３０に効率的に到達することになる。したがって、上記円錐ころ案内面３０に効率的にギヤオイルを供給することができて、円錐ころ案内面３０の潤滑切れを抑制することができる。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受によれば、軸方向延在内面部を構成する平行部３５の内面４０が、柱部２３に径方向に間隔をおいて位置する内側柱部２５に存在しているから、軸方向延在内面部が柱部の一部である場合と比較して、保持器５を軽量化することができると共に、風の抵抗を小さくすることができる。また、製造コストも低減することができる。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受によれば、内側柱部２５が、第１環状部２０の径方向の内方側の端部に屈曲部２４を介して繋がる構成であるから、第１環状部２０の柱部２３とは反対側から突出して延在する延在部を形成した後で、その延在部を、プレス加工で折り曲げるだけで、屈曲部２４および内側柱部２５を形成することができる。したがって、現保有の技術からプレス工程を増やすだけで、簡易に内側柱部２５を有する保持器５を形成することができる。すなわち、内輪の一部に固形潤滑剤を埋め込む等の方法と比較して、円錐ころ案内面３０の潤滑性に優れる円錐ころ軸受を格段に簡易に製造できる。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受によれば、軸方向の断面において、内側柱部２５の大鍔部１４側の端面と、円錐ころ案内面３０との、内輪２の円錐軌道面１２に平行な方向の距離が、０.７〜１.０ｍｍであるから、溝４１の開口から飛散したギヤオイルを、効率的に円錐ころ案内面３０に到達させることができる。

尚、上記実施形態の円錐ころ軸受では、溝４１が、内側柱部２５の平行部３５の内面４０に形成されていたが、この発明では、溝は、内側柱部の軸方向の一端から他端に延在していても良い。要は、溝は、軸方向延在内面部の大鍔部側の端部を含む部分であれば、如何なる部分に形成されていても良い。尚、内側柱部と内輪軌道面の径方向距離は、０.５〜１.５ｍｍが好ましい。保持器と内輪を接触させないために部品精度のばらつきを考慮して最低０.５ｍｍ程度の距離が必要であり、界面油膜を維持するためには最大でも１.５ｍｍ以下である必要がある。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受では、内輪２がその円錐軌道面１２の小径側に小鍔部１３を有していたが、この発明では、内輪は、その円錐軌道面の小径側に小鍔部を有していなくても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受では、第１環状部２０につながる屈曲部２４が環状であったが、この発明では、第１環状部につながる屈曲部は、環状でなくて、第１環状部の径方向の内方側の端部から周方向に間隔をおいて突出する複数の突出部で構成されていても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受では、内側柱部２５が、柱部２３と同一数存在したが、この発明では、内側柱部２５は、柱部２３と同一数存在しなくても良い。例えば、柱部が、２Ｎ（Ｎは、自然数）個存在している場合に、内側柱部が、Ｎ個存在し、内側柱部は、周方向に一つとばしにＮ個存在する柱部に、径方向に重なるように存在していても良い。要は、内側柱部は、柱部以下であれば如何なる数存在しても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受では、軸方向延在内面部を構成するところの平行部３５の内面４０が、柱部２３に間隔をおいて位置する内側柱部２５の一部であったが、この発明では、図４、すなわち、変形例の円錐ころ軸受の保持器の軸方向の断面図に示すように、溝を有する軸方向延在内面部２５０は、柱部２２３の内面の一部であっても良く、また、柱部の内面の全面であっても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受では、軸方向延在内面部を構成するところの各内側柱部２５の平行部３５の内面４０が、軸方向に延在する複数の溝４１を有していたが、この発明では、軸方向延在内面部が、複数存在し、各軸方向延在内面部は、一つのみの溝を有していても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受では、保持器５が、金属製であって、一部プレス成形で形成されていたが、この発明では、保持器は、樹脂製であって、例えば、射出成形等によって形成されていても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受では、内輪２が回転輪であって、外輪１が固定輪であったが、この発明では、内輪が固定輪であって、外輪が回転輪であっても良い。尚、遠心力の利用という観点から、内輪が回転輪である方が好ましいのは、言うまでもない。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受では、軸方向の断面において、柱部２３の肉厚と、内側柱部２５の肉厚とが、略同一の肉厚であったが、この発明では、図５、すなわち、変形例の円錐ころ軸受の保持器の軸方向の断面図に示すように、軸方向の断面において、柱部１２３の肉厚が、内側柱部１２５の肉厚よりも厚くても良く、その逆に、柱部の肉厚が、内側柱部の肉厚よりも薄くても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受は、潤滑剤がギヤオイルであって、ギヤオイルで潤滑されるようになっていたが、この発明では、潤滑剤は、例えば、鉱油、ポリ−α−オレフィン油、ジエステル油、ポリオールエステル油、アルキルジフェニルエーテル油、シリコーン油、パラフィン油、ふっ素油等であっても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受は、車両用ピニオン軸支持装置のピニオン軸上に配置されたが、この発明の円錐ころ軸受は、潤滑剤としての洗浄液が周囲に飛散しているような環境において回転軸上に設置されていても良い。

また、上記実施形態の円錐ころ軸受は、潤滑剤が、内外輪の一方の開口から他方の開口に流動する環境で使用されたが、この発明の円錐ころ軸受は、内外輪の少なくとも一方の開口がシール部材でシールされていても良い。このような場合であっても、内輪の円錐軌道面の大径側の大鍔部の円錐ころ案内面の焼付きを抑制することができるからである。

１ 外輪
２ 内輪
３ 円錐ころ
５ 保持器
１１ 外輪の円錐軌道面
１２ 内輪の円錐軌道面
１４ 内輪の大鍔部
２０ 第１環状部
２３,１２３ 柱部
２４ 屈曲部
２５,１２５ 内側柱部
３０ 大鍔部の円錐ころ案内面
４０ 内側柱部の平行部の内面
４１ 溝

Claims (2)

1. 円錐軌道面を有する外輪と、
   円錐軌道面と、その円錐軌道面の大径側に位置する鍔部とを有する内輪と、
   上記外輪の円錐軌道面と、上記内輪の円錐軌道面との間に配置された複数の円錐ころと、
   第１環状部と、その第１環状部の内径よりも内径が大きい第２環状部と、第１環状部と上記第２環状部との間を連結すると共に、互いに周方向に間隔をおいて位置する複数の柱部とを有して、周方向に隣接する上記柱部の間に形成されるポケットに上記円錐ころを収容する保持器と
   を備え、
   上記保持器は、
   軸方向の上記第１環状部と上記第２環状部との間かつ上記柱部の径方向の内方に、上記内輪の円錐軌道面に間隔をおいて対向すると共に、軸方向に上記内輪の円錐軌道面の小径側から上記鍔部側に延在する軸方向延在内面部を有し、
   上記軸方向延在内面部は、
   上記鍔部側の端が開口すると共に、軸方向に延在する溝を有し、
   上記溝と、上記保持器の中心軸との距離は、上記溝の上記鍔部側の端部において、軸方向に上記鍔部側に行くにしたがって大きくなっており、
   上記溝の内面の上記鍔部側の端部の仮想延長面は、上記鍔部の上記円錐ころを案内する円錐ころ案内面に重なっていることを特徴とする円錐ころ軸受。
2. 請求項１に記載の円錐ころ軸受において、
   上記保持器は、
   上記第１環状部の径方向の内方側の端部につながると共に、その端部から軸方向の上記鍔部側に屈曲する屈曲部と、
   上記屈曲部の上記第１環状部側とは反対側の端部から上記鍔部側に軸方向に延在すると共に、上記柱部に径方向に間隔をおいて位置する内側柱部と
   を有し、
   上記軸方向延在内面部は、上記内側柱部に存在していることを特徴とする円錐ころ軸受。

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