JP2015117766A - 円すいころ軸受及び動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円すいころ軸受のトルク損失を低減する。【解決手段】内輪軌道面２ａ及び大鍔部を有する内輪２と、外輪軌道面３ａを有する外輪３と、複数の円すいころ４と、円すいころ４の保持器１０と、を備え、保持器１０は、小径環状部、大径環状部、及び複数の柱部１３を有し、隣り合う柱部１３と環状部とによって囲まれる空間を、円すいころ４を収容するポケット１４とし、柱部１３の径方向内側面１３ｂの大径環状部側の端部が、大鍔部の外周面よりも径方向内側に配置され、径方向外側面１３ａと外輪軌道面３ａとの摺接により、保持器１０を径方向に位置決めし、柱部１３の周方向側面１３ｅの内周側により、円すいころ４の転動面４ｃから余分な潤滑油を掻き取るために、周方向側面１３ｅの内周側が、転動面４ｃに沿った曲面状に形成されて、柱部１３の径方向内側面１３ｂの周方向幅Ｗ２が柱部１３の径方向外側面１３ａの周方向幅Ｗ１よりも広くされている。【選択図】図６

Description

本発明は、円すいころ軸受、及びこの円すいころ軸受を用いた動力伝達装置に関する。

円すいころ軸受は、同サイズの他の転がり軸受と比較して負荷容量が大きく、剛性が高いという特徴を有している。
図１２は、従来の円すいころ軸受を示す軸方向断面図である。図１２に示すように、円すいころ軸受１００は、内輪１０１と、外輪１０２と、内外輪１０１，１０２間に転動自在に介在している複数の円すいころ１０３と、複数の円すいころ１０３を周方向に等間隔に保持している環状の保持器１０４とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

保持器１０４は、小径環状部１０５と、大径環状部１０６と、これら両環状部１０５，１０６の間に架設した複数の柱部１０７とを備えている。また、保持器１０４は、両環状部１０５，１０６と隣り合う柱部１０７とによって、円すいころ１０３を収容するポケット１０８を構成している。

特許第４１５１３４７号公報

一般に、円すいころ軸受は、多くの滑り摺動部があることから、玉軸受等と比較して回転トルクが大きくなる傾向がある。
ここで、円すいころ軸受のトルク損失は、軌道輪と円すいころとの間における転がり粘性抵抗と、軸受の内部空間に流入する潤滑油の撹拌抵抗とが大部分を占めており、これら抵抗が、回転トルクの増大化の主原因となっている。

上記転がり粘性抵抗や、潤滑油の撹拌抵抗は、内外輪間に形成される環状の内部空間に流入する潤滑油量に依存しており、潤滑油の流入量を適切に抑制することによってトルク損失を低減することができる。
また、軌道輪と円すいころとの間の潤滑油を必要量まで少なくすれば、上記転がり粘性抵抗を更に小さくでき、これによっても、トルク損失を低減することができる。
そして、上記のように、トルク損失を低減できれば、燃費を改善したり、二酸化炭素の排出量を削減できる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、軸受の内部空間に流入する潤滑油の流入量を適切に抑制すると共に、軌道輪と円すいころとの間の潤滑油を少なくすることによってトルク損失を低減することができる円すいころ軸受、及びこの円すいころ軸受を用いた動力伝達装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る円すいころ軸受は、内輪軌道面を有すると共に、軸方向一端部に大鍔部を有する内輪と、前記内輪の外周側に同心に配置され、前記内輪軌道面に対向している外輪軌道面を有する外輪と、前記両軌道面の間に転動自在に介在する複数の円すいころと、前記内外輪間の環状空間に配置され、前記円すいころを保持する保持器と、を備え、前記保持器は、小径環状部、当該小径環状部に対して所定間隔離して対向させた大径環状部、及び前記両環状部の間に架設した複数の柱部を有し、隣り合う前記柱部と前記環状部とによって囲まれる空間を、前記円すいころを収容するポケットとした円すいころ軸受において、前記柱部の前記径方向外側面には、前記外輪軌道面に摺接することで、前記外輪軌道面によって前記保持器を径方向に位置決めする摺接面が設けられ、前記柱部の径方向内側面の前記大径環状部側の端部が、前記大鍔部の外周面よりも径方向内側に配置され、前記柱部の周方向側面の内周側が、前記円すいころの転動面に沿った曲面状に形成されて、前記柱部の前記径方向内側面の周方向幅Ｗ２が前記柱部の径方向外側面の周方向幅Ｗ１よりも広くされていることを特徴としている。

上記構成によれば、保持器は、柱部を外輪軌道面に摺接させることで径方向に位置決めされ、外輪軌道面に案内されて回転するので、内外輪間を精度よく安定して回転することができる。
また、柱部を外輪軌道面に摺接させるので、保持器と外輪軌道面との間からの、軸受内部空間への潤滑油の流入を抑制でき、流入する潤滑油量に依存する転がり粘性抵抗や、潤滑油の撹拌抵抗を低減できて、円すいころ軸受のトルク損失を低減することができる。
更に、柱部の周方向側面の内周側により、円すいころの転動面の潤滑油を掻き取ることができて、軌道輪と円すいころとの間の潤滑油を少なくでき、これにより、転がり粘性抵抗を低減できて、トルク損失を更に低減することができる。
また、上記のように、保持器が径方向に位置決めされているので、柱部の周方向側面の内周側と円すいころの転動面との間隔を適切に維持でき、転動面から潤滑油を良好に掻き取ることができる。

前記柱部の前記径方向外側面と前記外輪軌道面との間の径方向隙間よりも、前記柱部の前記内周側と前記転動面との間の前記径方向と同方向における隙間が、大とされることもある。
この構成によれば、保持器により、外輪を良好に案内できると共に、保持器と円すいころとの接触によるトルク損失を低減することができる。

なお、前記柱部の前記径方向内側面において、前記大径環状部側の端部の周方向幅Ｗ４を前記小径環状部側の端部の周方向幅Ｗ３よりも広くすることもある。
この構成によれば、各柱部を径方向から見た際の、各柱部の周方向側面と円すいころとの重なり合う部分が、大径環状部側に向かうに従って、大となる。これにより、円すいころの転動面の内輪軌道面側に付着した潤滑油の掻き取りを、大径環状部側に向かうに従って、より十分に行うことができる。それ故、軌道輪と円すいころとの間の潤滑油が、大径環状部側で滞留したりすることを抑制でき、潤滑油をより速やかに軸受の外部に排出できる。これにより、転がり粘性抵抗をさらに小さくできて、トルク損失をさらに低減することができる。

また、前記周方向幅Ｗ３に対する前記周方向幅Ｗ４の比率Ｗ４／Ｗ３を、前記円すいころにおける、最小外径Ｒ１に対する最大外径Ｒ２の比率Ｒ２／Ｒ１よりも大とすることもある。
この構成によれば、各柱部を径方向から見た際の、各柱部の周方向側面と円すいころとの重なり合う部分が、大径環状部側に向かうに従って、上記「周方向幅Ｗ４を周方向幅Ｗ３よりも広くした場合」よりもさらに大とすることが可能となる。これにより、円すいころの転動面の内輪軌道面側に付着した潤滑油の掻き取りを、大径環状部側に向かうに従って、さらに、より十分に行うことが可能となる。それ故、潤滑油を、さらに、より速やかに軸受の外部に排出することが可能となり、転がり粘性抵抗をさらに小さくできて、トルク損失をさらに低減することが可能となる。

さらに、前記柱部の前記径方向内側面に、前記大鍔部に潤滑油を案内する案内溝が軸方向に形成されることもある。
この構成によれば、柱部の周方向側面により円すいころの転動面から掻き取った潤滑油を、溝部内に留めることができ、上記潤滑油が転動面等に戻ることを防止できる。また、溝部内に留められた潤滑油を、この溝部に沿って大鍔部まで導くことができ、円すいころの大径側端面と大鍔部との滑り摩擦抵抗を低減できて、潤滑油の不足による焼き付きの発生を抑制することができる。

また、前記案内溝の幅を、前記大径環状部側に向かうに従って漸次広くすることもある。
ところで、柱部の、軸方向に延びる周方向側面により、円すいころの転動面から潤滑油を掻き取るため、溝部内に収容される潤滑油の量は、大径環状部側に向かうに従って、増大することになる。しかし、上記構成によれば、溝部の幅が、大径環状部側に向かうに従って、漸次広くなるようにされているので、溝部から潤滑油が溢れ出て、転動面等に戻ることを防止することができる。

また、本発明に係る動力伝達装置は、伝動軸と、前記円すいころ軸受と、伝動軸を前記円すいころ軸受を介して回転自在に支持する支持体と、を備えることを特徴としている。
この構成によれば、伝動軸が、トルク損失を低減できる本発明の円すいころ軸受を介して、支持体に支持されているので、伝動軸による動力伝達時の動力損失を低減できる。

本発明によれば、トルク損失を低減できる円すいころ軸受またはこの円すいころ軸受を用いた動力伝達装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受の軸方向断面図である。 保持器を外周側から見たときの部分斜視図である。 保持器を内周側から見たときの部分斜視図である。 柱部の断面を示した円すいころ軸受の軸方向断面図である。 図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 図５の一部拡大図である。 図６の柱部等を径方向内側から見た説明図である。 本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の説明図である。 溝部の変形例を示す柱部の要部断面図である。 径方向内側面の変形例を示す説明図である。 径方向内側面の変形例を示す説明図である。 従来の円すいころ軸受を示す軸方向断面図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受の軸方向断面図である。
円すいころ軸受１は、内輪２と、内輪２の外周側に同心に配置された外輪３と、内外輪２，３の間に配列された複数の円すいころ４とを備えている。
内輪２は、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その外周には、複数の円すいころ４が転動する内輪軌道面２ａが形成されている。

外輪３も、内輪２同様、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その内周には、内輪軌道面２ａに対向しているとともに、複数の円すいころ４が転動する外輪軌道面３ａが形成されている。各軌道面２ａ，３ａは、スーパーフィニッシュ（加工）されている。
円すいころ４は、軸受鋼等を用いて形成された部材であり、内輪軌道面２ａと外輪軌道面３ａとの間に転動自在に介在している。円すいころの小径側端面４ａ及び大径側端面４ｂは、スーパーフィニッシュ（加工）されている。

円すいころ軸受１は、複数の円すいころ４を保持している保持器１０を備えている。
図２は、保持器１０を外周側から見たときの部分斜視図であり、図３は、保持器１０を内周側から見たときの部分斜視図である。図１〜図３に示すように、保持器１０は、射出成形等によって形成された合成樹脂製の部材であり、所定間隔離して対向させた一対の環状部１１，１２（小径環状部１１、及び大径環状部１２）と、これら環状部１１，１２の間に周方向に所定間隔をおいて架設された複数の柱部１３とを備えている。一対の環状部１１，１２と、互いに隣り合う２本の柱部１３とによって囲まれる空間が、円すいころ４を収容保持するポケット１４を構成している。

保持器１０は、内輪２と、外輪３との間に形成されている環状空間である軸受内部空間Ｓに配置されており、複数の円すいころ４をそれぞれ各ポケット１４に収容し、複数の円すいころ４が周方向にほぼ等間隔に配置されるように保持している。
保持器１０は、両環状部１１，１２のポケット１４側に臨む環状部側面１１ｃ，１２ｃが円すいころ４の小径側端面４ａ及び大径側端面４ｂに摺接することによって、軸方向への移動が規制されている。つまり、保持器１０は、各環状部１１，１２が円すいころ４の各端面４ａ，４ｂに摺接することで、軸方向に位置決めされている。

また、保持器１０は、柱部１３の径方向外側面１３ａを外輪軌道面３ａに摺接可能に形成されており、径方向外側面１３ａを外輪軌道面３ａに摺接させながら周方向に相対回転する。これによって、保持器１０は、外輪軌道面３ａによって径方向に位置決めされている。
保持器１０の小径環状部１１は、径方向の厚みが柱部１３の径方向の厚みと同程度に形成された円環状の部分である。小径環状部１１は、内輪２の軸方向一端側に設けられている小鍔部５と、外輪３の軸方向一端部６との間に配置されており、小鍔部５と、外輪３の軸方向一端部６とで構成されている小径側開口部Ａ１を塞いでいる。

小径環状部１１の外周面１１ｂは、外輪軌道面３ａに摺接する柱部１３の径方向外側面１３ａからそのまま延ばされたテーパ面とされている。外輪軌道面３ａと柱部１３の径方向外側面１３ａとの間には、円すいころ軸受１が使用される使用温度において外輪軌道面３ａと径方向外側面１３ａとが摺接するために必要な隙間（クリアランス）が設けられており、小径環状部１１の外周面１１ｂと、外輪３の軸方向一端部６の内周面６ａとの間には、前記クリアランスと同じ寸法の隙間である第１環状隙間Ｋ１が設けられている。
小径環状部１１の内周面１１ａは、ほぼ円筒状に形成されている。小径環状部１１の内周面１１ａと、小鍔部５の外周面５ａとの間においても、第２環状隙間Ｋ２が設けられている。
このように、小径環状部１１は、小鍔部５及び外輪３の軸方向一端部６それぞれの間で環状隙間Ｋ１，Ｋ２をあけつつ、小径側開口部Ａ１を塞いでいる。これら環状隙間Ｋ１，Ｋ２は、円すいころ軸受１を潤滑するために、軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油の流入口となる。

円すいころ軸受１は、内外輪２，３が相対回転すると、軸受内部空間Ｓ内に存在する潤滑油の円すいころ４の公転等による撹拌及びこの潤滑油に作用する遠心力によって、軸受内部空間Ｓ内の潤滑油を、軌道面２ａ，３ａの径寸法が小さい方から大きい方に向かって流動させようとするポンプ作用を生じさせる。
本実施形態の円すいころ軸受１は、一般に、その一部又は全部を潤滑油に浸漬させた状態で使用される。

よって、円すいころ軸受１の軸受内部空間Ｓには、上記ポンプ作用によって、小径側開口部Ａ１側から潤滑油が流入する。しかし、本実施形態の円すいころ軸受１では、小径環状部１１によって、環状隙間Ｋ１，Ｋ２をあけつつ、小径側開口部Ａ１を塞いでいるので、軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油は、環状隙間Ｋ１，Ｋ２を通過する潤滑油に制限される。
第１環状隙間Ｋ１及び第２環状隙間Ｋ２は、潤滑油の通過を許容するが、軸受１の内部での潤滑に必要な量以上の潤滑油が軸受内部空間Ｓに流入するのを制限している。
つまり、小径環状部１１は、必要な量以上の潤滑油が軸受内部空間Ｓに流入するのを制限するように小径側開口部Ａ１を塞いでいる。

軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油が必要以上に多量になると、潤滑油の撹拌抵抗や転がり粘性抵抗によって円すいころ軸受１の回転トルクを増加させるおそれがある。
この点、本実施形態では、小径環状部１１によって軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油の流入量が制限（抑制）されるので、円すいころ軸受１の回転トルクを低減することができる。
ここで、円すいころ軸受１の潤滑に必要な潤滑油量は僅かであり、軸受内部空間Ｓに潤滑油を流入させるために僅かな隙間を設ければ、必要な潤滑油量を確保することができる。
よって、第１環状隙間Ｋ１及び第２環状隙間Ｋ２の隙間寸法は、潤滑油を通過させ、かつ各部の動作に影響を与えない範囲でできるだけ小さい値となるように設定される。

上述したように、第１環状隙間Ｋ１の隙間寸法は、円すいころ軸受１が使用される使用温度において外輪軌道面３ａと径方向外側面１３ａとが摺接するために必要なクリアランスと同じ寸法に設定されている。
例えば、円すいころ軸受１のサイズが、内径３０〜４０ｍｍ、外径７０〜８０ｍｍである場合、円すいころ軸受１が使用される使用温度において外輪軌道面３ａと径方向外側面１３ａとが摺接するために必要なクリアランスは、それぞれの直径同士の比較で少なくとも１００μｍに設定される。１００μｍよりも小さくなると、保持器１０の径方向外側面１３ａと外輪軌道面３ａとの間の接触面圧が大きくなり、保持器１０が外輪軌道面３ａに対して滑らかに摺接することができないおそれが生じるからである。

前記クリアランスを少なくとも１００μｍ以上に設定することで、保持器１０と外輪軌道面３ａとを滑らかに摺接させることができる。
また、第１環状隙間Ｋ１の隙間寸法は、上述のように、前記クリアランスと同じ寸法に設定されるため、前記クリアランスと同様、少なくとも１００μｍに設定される。
円すいころ軸受１が使用される使用温度が１５０℃であるとすると、常温において上記クリアランスを設定したとしても、外輪３と保持器１０とは材質が異なることによる熱膨張係数の差によって、使用温度下では、目標のクリアランスとはならない。
このため、円すいころ軸受１のサイズが上記の場合で、かつ、保持器１０の材質がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂である場合には、前記クリアランスは、常温においては、それぞれの直径同士の比較で少なくとも１００μｍに設定される。これによって、使用温度１５０℃とされることで外輪３と保持器１０とが熱膨張したときに、前記クリアランスをそれぞれの直径同士の比較で少なくとも２００μｍとすることができる。

第２環状隙間Ｋ２の使用温度における隙間寸法は、使用温度における前記クリアランス及び第１環状隙間Ｋ１の隙間寸法よりも大きく、かつ、これら寸法の２倍以下に設定される。
小鍔部５の外周面５ａは、比較的高い精度の仕上げ（たとえば、スーパーフィニッシュ）面とされている外輪軌道面３ａと比較してその精度が低いため、第２環状隙間Ｋ２の使用温度における寸法が、軸受使用温度において外輪軌道面３ａと径方向外側面１３ａとが摺接するために必要なクリアランス以下であると、必要以上に当該第２環状隙間Ｋ２が狭まるおそれがあり、必要な潤滑油の流入量を確保できないおそれが生じる。さらに、外輪軌道面３ａと径方向外側面１３ａとの接触面圧が必要以上に大きくなり、外輪３と保持器１０との間で回転抵抗を生じさせるおそれがある。

また、第２環状隙間Ｋ２の使用温度における寸法が、軸受使用温度において前記クリアランスの２倍より大きくなると、必要量以上に潤滑油の流入を許容してしまうおそれがある。
第２環状隙間Ｋ２の使用温度における寸法を軸受使用温度において前記クリアランスよりも大きく、かつ、前記クリアランスの２倍以下に設定することで、好適に潤滑油の流入量を制限することができる。

例えば、常温下における前記クリアランスが、それぞれの直径同士の比較で２００μｍに設定され、１５０℃の使用温度下における前記クリアランスが１００μｍであるとすると、第２環状隙間Ｋ２の隙間寸法は、常温下においては、１００μｍより大きく、かつ２００μｍ以下、使用温度下においては、２００μｍより大きく、かつ３００μｍ以下に設定される。
以上のように、第１環状隙間Ｋ１及び第２環状隙間Ｋ２の隙間寸法は、潤滑油を通過させ、かつ各部の動作に影響を与えない範囲でできるだけ小さい値となるように設定される。

保持器１０の大径環状部１２は、内輪２の軸方向他端側に設けられている大鍔部７と、外輪３の軸方向他端部８との間に配置された円環状の部分である。
大径環状部１２は、径方向の厚みが、柱部１３の径方向の厚みよりも小さくされている。よって、大径環状部１２は、図２及び図３に示すように、柱部１３の径方向内側面１３ｂ及び径方向外側面１３ａが、当該大径環状部１２の内周面１２ａ及び外周面１２ｂとの間で径方向に段差を形成するように設けられている。つまり、柱部１３は、柱部１３の径方向内側面１３ｂと、大径環状部１２の内周面１２ａとの間の段差を繋いでいる内周側端面１３ｃを有するとともに、柱部１３の径方向外側面１３ａと、大径環状部１２の外周面１２ｂとの間の段差を繋いでいる外周側端面１３ｄを有している。

図１に示すように、大径環状部１２は、大鍔部７と軸方向他端部８とで構成されている大径側開口部Ａ２に配置されている。大径環状部１２の内周面１２ａと、大鍔部７の外周面７ａとの間には、比較的大きな隙間が形成されている。また、大径環状部１２の外周面１２ｂと、軸方向他端部８の内周面８ａとの間にも、比較的大きな隙間が形成されている。これら大径環状部１２と、内外輪２，３との間に形成された隙間は、上述の環状隙間Ｋ１，Ｋ２よりも、大きく形成されている。

これら他端側環状開口部Ａ２に形成された、大径環状部１２と、内外輪２，３との間に形成された隙間は、上記ポンプ作用によって軸受内部空間Ｓに流入している潤滑油の排出口となる。
つまり、上記ポンプ作用によって軸受内部空間Ｓに流入した潤滑油は、軸受内部空間Ｓにおける潤滑に供され、他端側環状開口部Ａ２から排出される。
本実施形態では、大径環状部１２と、内外輪２，３との間に形成された隙間は、上述の環状隙間Ｋ１，Ｋ２よりも、大きく形成されているので、軸受１の外部に流出しようとする潤滑油を速やかに外部に排出することができる。

図４は、柱部１３の断面を示した円すいころ軸受１の軸方向断面図である。
図２、図３も参照して、保持器１０の柱部１３は、上述したように、径方向外側面１３ａを外輪軌道面３ａに摺接させながら周方向に相対回転することで、外輪軌道面３ａによって径方向に位置決めされている。

柱部１３の径方向外側面１３ａには、軸方向小径環状部１１側に小径側摺接面１５が、軸方向大径環状部１２側に大径側摺接面１６が、それぞれ設けられている。小径側摺接面１５及び大径側摺接面１６は、共に、外輪軌道面３ａに沿う曲面に形成されており、外輪軌道面３ａに摺接するように設けられている。小径側摺接面１５及び大径側摺接面１６は、外輪軌道面３ａに摺接することで、外輪軌道面３ａによって保持器１０を径方向に位置決めしている。
また、小径側摺接面１５が外輪軌道面３ａに摺接しているので、保持器１０と外輪軌道面３ａとの間からの軸受内部空間Ｓへの潤滑油の流入を抑制でき、流入する潤滑油量に依存する転がり粘性抵抗や、潤滑油の撹拌抵抗を低減できて、円すいころ軸受１のトルク損失を低減することができる。

小径側摺接面１５と大径側摺接面１６との間には、これら小径側摺接面１５及び大径側摺接面１６に対して径方向に凹んでいる凹部１７が形成されている。凹部１７は、各柱部１３それぞれに形成されている。凹部１７は、軸方向外輪軌道面３ａのほぼ中央に位置するように設けられている。小径側摺接面１５及び大径側摺接面１６は、凹部１７の軸方向両側に設けられている。
これにより、小径側摺接面１５及び大径側摺接面１６は、それぞれ、外輪軌道面３ａの軸方向小径側の端部、及び大径側の端部に摺接することができる。この結果、柱部１３の径方向外側面１３ａに凹部１７を設けたとしても、保持器１０が軸方向に対して傾いたりすることはなく、小径側摺接面１５及び大径側摺接面１６を外輪軌道面３ａに対して安定した状態で摺接させることができる。

また、凹部１７は、柱部１３の周方向全域に亘って凹んでおり、互いに隣り合うポケット１４同士を連通している。
ここで、本実施形態の円すいころ軸受１では、保持器１０の小径環状部１１によって軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油の流入量を抑制することができるので、トルク損失を低減することができる。
また、円すいころ軸受１の保持器１０は、柱部１３を外輪軌道面３ａに摺接させることで径方向に位置決めされ、外輪軌道面３ａに案内されて回転するので、内外輪２，３間を精度よく安定して回転することができ、小径側開口部Ａ１を塞ぐ小径環状部１１も精度よく安定して回転することができる。この結果、小径側開口部Ａ１を安定的に塞ぐことができ、適切に潤滑油の流入量を制限することができる。

一方、この円すいころ軸受１では、保持器１０の柱部１３が外輪軌道面３ａと摺接することによって、外輪軌道面３ａ近傍の潤滑油を撹拌する効果が高まり、潤滑油の流速が高められることによってポンプ作用の効果が高められ、外部の潤滑油を軸受内部空間Ｓ内に吸引する作用が高められることがある。
この点、本実施形態の円すいころ軸受１によれば、保持器１０の径方向外側面１３ａに、径方向に凹むことで互いに隣り合うポケット１４同士を連通する凹部１７が設けられているので、外輪軌道面３ａ近傍の潤滑油を、互いに隣り合うポケット１４間で流動させることができ、撹拌効果を弱めて潤滑油の流速が過度に高まるのを抑えることができる。これにより、ポンプ作用の効果を弱めることができ、軸受内部空間Ｓへの潤滑油の過度な流入を抑制することができる。この結果、軸受内部空間Ｓへの潤滑油の流入量を適切に制限することができる。
これにより、本実施形態の円すいころ軸受１によれば、軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油の流入量を適切に抑制することによってトルク損失を低減することができる。

凹部１７の底面１７ａは、軸方向から見たときの形状が円すいころ軸受１の軸中心を中心とした円弧に形成されている。また、凹部１７の底面１７ａと、外輪軌道面３ａとの間の隙間Ｔ（図４）は、円すいころ軸受１が使用される使用温度において外輪軌道面３ａと両摺接面１５，１６とが摺接するために必要な隙間（上述のクリアランス）の少なくとも１０倍に設定されている。
例えば、上述のように、１５０℃の使用温度下における前記クリアランスが１００μｍに設定されているとすると、隙間Ｔは、少なくとも１ｍｍに設定される。

隙間Ｔが、円すいころ軸受１の使用温度下における前記クリアランスの１０倍よりも小さい場合、外輪軌道面３ａ近傍の潤滑油を、互いに隣り合うポケット１４間で十分に流動させることが困難となり、ポンプ作用を弱める効果が低下する。よって、隙間Ｔを、使用温度における前記クリアランスの少なくとも１０倍とすることで、ポンプ作用を効果的に弱めることができる。
なお、隙間Ｔを大きくすればするほど、凹部１７を通過する潤滑油量をより増やすことができ、よりポンプ作用の効果を弱めることができる。しかし、間隔Ｔを大きくしすぎると、柱部１３の径方向の肉厚が減少するため、柱部１３の強度を低下させるおそれがある。このため、隙間Ｔは、柱部１３として必要とされる強度が確保することができる範囲で設定される。

また、柱部１３は、大径側の部分ほどその周速が高いので、潤滑油に対する撹拌効果も高く、それ故、大径側の部分ほどポンプ作用への寄与も大きい。一方、上述のように、凹部１７を通過する潤滑油量がより増えれば、よりポンプ作用の効果を弱めることができる。
そこで、本実施形態における凹部１７の底面１７ａは、隙間Ｔが軸方向小径環状部１１から大径環状部１２に向かって漸次広がるように、外輪軌道面３ａに対して直線状に傾斜して形成されている。

これによって、隙間Ｔは、小径側と比較して撹拌効果が高い大径側に向かって広くなっているので、撹拌効果がより高くポンプ作用への寄与が大きい部分である大径環状部１２側寄りの部分で、隙間Ｔを通過する潤滑油量を増加させることができる。これにより、小径側から大径側に亘ってバランスよく、効果的にポンプ作用を弱めることができる。
また、柱部１３においてポンプ作用への寄与が相対的に少ない小径側の部分では、凹部１７の径方向深さを浅くすることができるので、柱部１３の径方向の肉厚を大きく減少させる必要がない。つまりこの場合、必要な部分のみ、径方向深さが深くなるように凹部１７を形成するので、柱部１３として必要な強度を確保する上で有利となる。

凹部１７の軸方向長さＬ（図４）は、外輪軌道面３ａの軸方向長さに対して４０％以上、７０％以下の範囲に設定される。凹部１７の軸方向長さＬを外輪軌道面３ａの軸方向長さの４０％よりも小さくすると、ポンプ作用を弱める効果が著しく低下する。凹部１７の軸方向長さＬを外輪軌道面３ａの軸方向長さの７０％より大きくすると、径方向外側面１３ａにおける両摺接面１５，１６として必要な面積を確保することが困難となる。凹部１７の軸方向長さＬを外輪軌道面３ａの軸方向長さに対して４０％以上、７０％以下の範囲に設定することで、ポンプ作用を効果的に弱めつつ、両摺接面１５，１６として必要な面積を確保することができる。

図５は、図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。図６は図５の一部拡大図である。
図４〜図６で示すように、柱部１３の径方向内側面１３ｂは、円すいころ４の軸中心のピッチ円Ｃの径方向内側に配置されると共に、径方向内側面１３ｂの大径環状部１２側の端部は、大鍔部７の外周面よりも径方向内側に配設されている。
柱部１３のポケット１４の内側に臨む周方向側面１３ｅは、図５に示すように、径方向外側面１３ａの周方向端縁１３ａ１から径方向内側に向かって平面状に延びている平面状部２０と、平面状部２０の径方向端部から繋がってさらに径方向内側に延びている曲面状部２１とによって構成されている。

平面状部２０は、外輪軌道面３ａから内輪軌道面２ａまでの径方向間隔のほぼ中央を越えた位置まで延びている。平面状部２０は、当該平面状部２０が臨むポケット１４に収容されている円すいころ４の軸中心と円すいころ軸受１の軸中心とを結んだ直線Ｐに対して、軸方向に沿って互いに平行となる平面に形成されている。よって、互いに対向してポケット１４を形成している平面状部２０同士は、軸方向に沿って互いに平行に形成されている。互いに対向している平面状部２０同士の周方向の間隔は、円すいころ４の外周径よりも僅かに大きくされており、円すいころ４の転動面４ｃと、平面状部２０との間に僅かな隙間が設けられている。
このように、互いに対向してポケット１４を形成している平面状部２０同士を、軸方向に沿って互いに平行に形成することで、円すいころ４の保持性を高めることができる。

曲面状部２１は、平面状部２０の径方向端部から柱部１３の径方向内側面１３ｂの周方向端縁（先端）１３ｂ１まで延びている。この端縁（先端）１３ｂ１は、曲面状部２１の径方向内側端縁とも見なせる。平面状部２０と曲面状部２１の接続点Ｈは円すいころ４の軸中心のピッチ円Ｃの径方向内側に配置されている。
曲面状部２１は、円すいころ４の転動面４ｃの内輪軌道面２ａ側に沿う曲面状に形成されて、柱部１３の曲面状部２１における周方向幅は、径方向内側に向かって漸次広がっており、径方向内側面１３ｂの周方向幅Ｗ２は、柱部１３の径方向外側面１３ａの周方向幅Ｗ１よりも広く形成されている。
また、径方向内側面１３ｂの周方向端部と曲面状部２１の径方向内側端部とにより、角部（先端部、隅部）３０が構成されている。角部３０の先端は、径方向内側面１３ｂの周方向端縁（曲面状部２１の径方向内側端縁）１３ｂ１とされている。そして、径方向内側面１３ｂの周方向端部と曲面状部２１の径方向内側端部とのなす角度は鋭角とされ、好ましくは、６０°以下とされている。これにより、角部３０が先鋭状とされている。

上記構成により、曲面状部２１を円すいころ４の転動面４ｃの内輪軌道面２ａ側に接近させることができ、曲面状部２１により、転動面４ｃの内輪軌道面２ａ側に付着した必要量以上の余分な潤滑油を掻き取れるようにしている。特に、曲面状部２１の内、その径方向内側端部が転動面４ｃの内輪軌道面２ａ側に最も近接すると共に、当該径方向内側端部と径方向内側面１３ｂの周方向端部により構成される角部３０が先鋭状とされているので、この角部３０により、転動面４ｃの内輪軌道面２ａ側から余分な潤滑油を良好に掻き取れる。上記の掻き取りにより、内外輪２，３と円すいころ４との間の余分な潤滑油を少なくできて、転がり粘性抵抗を小さくでき、トルク損失をさらに低減することができる。
また、上記の際、小径側摺接面１５及び大径側摺接面１６が外輪軌道面３ａに摺接することで、外輪軌道面３ａによって保持器１０を径方向に位置決めしているので、曲面状部２１と円すいころ４の転動面４ｃとの間隔（隙間、距離）を適切に維持でき、余分な潤滑油の掻き取りを良好に行うことができる。

なお、外輪軌道面３ａと柱部１３の径方向外側面１３ａとの間のクリアランス（隙間）の径方向長さＤを、上述のように、１００μｍに設定したとすると、柱部１３、すなわち、保持器１０は、径方向外側に１００μｍ移動可能となる。この移動により、柱部１３の周方向側面１３ｅが円すいころ４の転動面４ｃと接触しないように、平面状部２０と曲面状部２１の接続点Ｈとピッチ円Ｃとの径方向の距離Ｌ１が２００μｍ程度とされている。
また、曲面状部２１と円すいころ４の転動面４ｃとの間隔（距離）の、円すいころ４の径方向に関する長さは、２００〜８００μｍとされている。間隔を２００〜８００μｍとすることで、曲面状部２１と円すいころ４の転動面４ｃとの間に、表面張力により適度な量の潤滑油が保たれやすくなる。これにより、円すいころ４が円滑に転動しやすくなり、トルク損失を低減できる。

上記間隔を２００μｍよりも大としたのは、保持器１０の径方向外側への１００μｍの上記移動により、曲面状部２１と円すいころ４とが接触しないようにするためである。換言すれば、上記間隔が２００μｍよりも小になると、曲面状部２１と円すいころ４とが接触しやすくなり、保持器１０による外輪３の案内を良好にできなくなる。
また、上記間隔が８００μｍを超えると、曲面状部２１と円すいころ４の転動面４ｃとの間に、適度な量の潤滑油を保ちにくくなる。さらに、上記間隔が８００μｍを超えると、円すいころ４の転動面４ｃから余分な潤滑油を良好に掻き取れなくなる。
さらに、曲面状部２１と円すいころ４の転動面４ｃとの隙間（間隔）を上記のように設定することで、曲面状部２１の径方向内側端縁１３ｂ１と転動面４ｃとの隙間の、円すいころ軸受の径方向に関する長さ（曲面状部２１と転動面４ｃとの隙間の、円すいころ軸受の径方向に関する最小長さ）Ｅを、外輪軌道面３ａと柱部１３の径方向外側面１３ａとの間の隙間（クリアランス）の径方向長さＤよりも大としている。これにより、保持器１０により、外輪３を良好に案内できると共に、保持器１０と円すいころ４との接触によるトルク損失を低減することができる。

図４を参照して、柱部１３の径方向内側面１３ｂは、小径環状部１１の内周面１１ａの軸方向内側端縁１１ａ１（内周面端部）から、内周側端面１３ｃの内周側端縁１３ｃ１に亘って直線状に延びている。柱部１３の内周側端縁１３ｃ１は、大鍔部７の基端部７ｂ近傍まで延びている。このため、径方向内側面１３ｂは、小径環状部１１の軸方向内側端縁１１ａ１から、大鍔部７の基端部７ｂに向かって延びている。
より具体的には、柱部１３の径方向内側面１３ｂは、軸方向小径環状部１１から大径環状部１２側に向かって拡径するように傾斜している。さらに、径方向内側面１３ｂは、当該径方向内側面１３ｂと内輪軌道面２ａとの間の隙間が軸方向小径環状部１１から大径環状部１２側に向かって漸次狭まるように内輪軌道面２ａに対して傾斜している傾斜面とされている。

図７は、図６の柱部１３等を径方向内側から見た説明図である。
図７で示すように、各柱部１３の径方向内側面１３ｂの周方向端縁１３ｂ１を、軸方向に対して傾斜する直線状とし、径方向内側面１３ｂにおいて、大径環状部１２側の端部の周方向幅Ｗ４を、小径環状部１１側の端部の周方向幅Ｗ３よりも広くしている。これにより、各柱部１３を径方向から見た際の、各柱部１３の周方向側面１３ｅと円すいころ４との重なり合う部分Ｇが、大径環状部１２側に向かうに従って、大となるようにしている。さらに、周方向幅Ｗ３に対する周方向幅Ｗ４の比率Ｗ４／Ｗ３を、円すいころの最小外径Ｒ１に対する最大外径Ｒ２の比率Ｒ２／Ｒ１よりも大としている。これにより、上記重なり合う部分Ｇを、大径環状部１２側に向かうに従って、より一層大とできるようにしている。

各柱部１３の径方向内側面１３ｂを上記のように構成することで、円すいころ４の転動面４ｃの内輪軌道面２ａ側に付着した余分な潤滑油の掻き取りを、大径環状部１２側に向かうに従って、より十分に行うことができる。それ故、内外輪２，３と円すいころ４との間の余分な潤滑油が、大径環状部１２側で滞留したりすることがなく、余分な潤滑油をより速やかに軸受１の外部に排出できる。従って、転がり粘性抵抗をさらに小さくできて、トルク損失をさらに低減することができる。

上述したように、小径環状部１１の内周面１１ａと、小鍔部５の外周面５ａとの間には、円すいころ軸受１の潤滑に必要な量以上の潤滑油が軸受内部空間Ｓに流入するのを制限している第２環状隙間Ｋ２が設けられている。
よって、ポンプ作用によって第２環状隙間Ｋ２から軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油の一部は、小径環状部１１の内周面１１ａから柱部１３の径方向内側面１３ｂに伝わる。

柱部１３の径方向内側面１３ｂは、軸方向小径環状部１１から大径環状部１２側に向かって拡径するように傾斜している。このため、径方向内側面１３ｂに潤滑油が伝わっていると、その潤滑油は、保持器１０が回転することによる遠心力の作用によって、さらに径方向内側面１３ｂを伝って移動する。径方向内側面１３ｂは、小径環状部１１の軸方向内側端縁１１ａ１から、大鍔部７の基端部７ｂに向かって延びているため、径方向内側面１３ｂを伝って移動する潤滑油は、大鍔部７の基端部７ｂに導かれる。
このように、径方向内側面１３ｂは、第２環状隙間Ｋ２から軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油を大鍔部７の基端部７ｂに導く案内面を構成している。

このため、第２環状隙間Ｋ２から流入して径方向内側面１３ｂに伝わる潤滑油を大鍔部７の基端部７ｂに導くことができる。これにより、軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油量を制限しつつも、互いに滑り摺動する円すいころ４の大径側端面４ｂと大鍔部７との接触部分付近に対しては、軸受内部空間Ｓ内の潤滑油を積極的に供給することができる。この結果、回転トルク低減のために軸受内部空間Ｓに流入する潤滑油量を制限しつつも、円すいころ４の大径側端面４ｂと大鍔部７との滑り摩擦抵抗を低減でき、潤滑油の不足による焼き付きの発生を抑制することができる。

つまり、本実施形態によれば、軸受内部空間Ｓ内に流入する潤滑油量を制限することによって、軸受内部空間Ｓ内に流入する潤滑油量に依存している転がり粘性抵抗や潤滑油の撹拌抵抗を抑制して回転トルクの低減をしつつ、潤滑油が必要な滑り摺動部分に対しては、軸受内部空間Ｓに流入した潤滑油を導いて積極的に供給することにより滑り摩擦抵抗を低減し、焼き付きの発生を抑制することができる。
また、上述したように、柱部１３の周方向側面１３ｅを、平面状部２０と曲面状部２１とによって構成したので、径方向内側面１３ｂの周方向幅Ｗ２は、柱部１３の平面状部２０における周方向幅よりも広く形成されている。このため、径方向内側面１３ｂの面積は、例えば、周方向側面１３ｅを径方向に沿う直線状に形成した場合と比較して、大きくなっている。
そのため、径方向内側面１３ｂを伝わることができる潤滑油量、すなわち、案内できる潤滑油量を増加させることができる。

さらに、図４〜図７に示すように、径方向内側面１３ｂには、周方向のほぼ中央に、径方向外側に凹む溝部２５が形成されている。溝部２５は、各柱部１３それぞれに形成されている。溝部２５は、半円状に凹んでおり、軸方向に沿って径方向内側面１３ｂの軸方向全域に亘って形成されている。また、溝部２５の幅は、大径環状部１２側に向かうに従って、漸次広くなるようにされている。
この溝部２５を径方向内側面１３ｂに形成することによって、第２環状隙間Ｋ２から流入して径方向内側面１３ｂに伝わる潤滑油を溝部２５内に留めることができる。さらに、溝部２５内に留められた潤滑油を、この溝部２５に沿って大鍔部７の基端部７ｂにまで導くことができる。これにより、潤滑油を大鍔部７の基端部７ｂにより確実に導くことができる。

また、周方向側面１３ｅの曲面状部２１により円すいころ４の転動面４ｃから掻き取った潤滑油を、溝部２５内に留めることができ、潤滑油が円すいころ４の転動面４ｃ等に戻ることを防止できる。また、上記のように、軸方向に延びる曲面状部２１により潤滑油を掻き取るため、溝部２５内に収容される潤滑油の量は、大径環状部１２側に向かうに従って、増大することになるが、溝部２５の幅が、大径環状部１２側に向かうに従って、漸次広くなるようにされているので、溝部２５から潤滑油が溢れ出て、転動面４ｃ等に戻ることを防止できる。
また、本実施形態では、柱部１３の径方向内側面１３ｂと内輪軌道面２ａとの間の隙間が軸方向小径環状部１１から大径環状部１２側に向かって漸次狭まるように、径方向内側面１３ｂが内輪軌道面２ａに対して傾斜しているので、潤滑油を、軸方向に沿って段差等がない径方向内側面１３ｂによってスムーズに大鍔部７の基端部７ｂにまで導くことができる。

図８は自動車の動力伝達装置３１の説明図である。
図８に示すように、動力伝達装置３１では、駆動軸３２により、デファレンシャル３３を介して、左右の車軸３４，３５が駆動される。デファレンシャル３３は、支持体とされるハウジング３６に内装され、このハウジング３６に、伝動軸とされる駆動軸３２及び各車軸３４，３５が、本発明に係る円すいころ軸受３７〜３９を介して、回転自在に支持されている。
この構成例によれば、伝動軸とされる駆動軸３２及び各車軸３４，３５が、トルク損失を低減できる本発明の円すいころ軸受３７〜３９を介して、ハウジング３６に支持されているので、駆動軸３２及び各車軸３４，３５による動力伝達時の動力損失を低減できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることはない。上記実施形態では、径方向内側面１３ｂに設けた溝部２５を半円状に凹んだ溝として形成した場合を示したが、潤滑油をその内部に留めることができれば、溝部２５を、例えば、図９（ａ），（ｂ）に示すように、矩形状や三角状等の形状に形成してもよいし、図９（ｃ）に示すように、径方向内側面１３ｂの径方向ほぼ全域に亘って凹みを設けることで溝部２５を形成してもよい。この場合、径方向内側面１３ｂの径方向ほぼ全域に亘って潤滑油を留めることができ、より多くの潤滑油を集めて大鍔部７の基端部７ｂに導くことができる。
又、上記実施の形態では、各柱部を径方向から見た際の、各柱部の径方向内側面１３ｂの周方向端縁１３ｂ１を直線状としたが、周方向端縁１３ｂ１を、図１０で示すように周方向に湾曲凸状としたり、図１１で示すように湾曲凹状とすることもある。

１ 円すいころ軸受 ２ 内輪 ２ａ 内輪軌道面
３ 外輪 ３ａ 外輪軌道面 ４ 円すいころ
４ｃ 転動面 ７ 大鍔部 １０ 保持器
１１ 小径環状部 １２ 大径環状部 １３ 柱部
１３ａ 径方向外側面 １３ｂ 径方向内側面 １３ｅ 周方向側面
１４ ポケット １５ 小径側摺接面 １６ 大径側摺接面
２５ 溝部 ３２ 駆動軸（伝動軸）
３３、３４車軸（伝動軸） ３６ ハウジング（支持体）Ｃ ピッチ円
Ｇ 重なり合う部分 Ｗ１〜Ｗ４ 周方向幅

Claims (7)

1. 内輪軌道面を有すると共に、軸方向一端部に大鍔部を有する内輪と、
   前記内輪の外周側に同心に配置され、前記内輪軌道面に対向している外輪軌道面を有する外輪と、
   前記両軌道面の間に転動自在に介在する複数の円すいころと、
   前記内外輪間の環状空間に配置され、前記円すいころを保持する保持器と、
   を備え、
   前記保持器は、小径環状部、当該小径環状部に対して所定間隔離して対向させた大径環状部、及び前記両環状部の間に架設した複数の柱部を有し、隣り合う前記柱部と前記環状部とによって囲まれる空間を、前記円すいころを収容するポケットとした円すいころ軸受において、
   前記柱部の前記径方向外側面には、前記外輪軌道面に摺接することで、前記外輪軌道面によって前記保持器を径方向に位置決めする摺接面が設けられ、
   前記柱部の径方向内側面の前記大径環状部側の端部が、前記大鍔部の外周面よりも径方向内側に配置され、
   前記柱部の周方向側面の内周側が、前記円すいころの転動面に沿った曲面状に形成されて、前記柱部の前記径方向内側面の周方向幅Ｗ２が前記柱部の径方向外側面の周方向幅Ｗ１よりも広くされていることを特徴とする円すいころ軸受。
2. 前記柱部の前記径方向外側面と前記外輪軌道面との間の径方向隙間よりも、前記柱部の前記内周側と前記転動面との間の前記径方向と同方向における隙間が、大とされている請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 前記柱部の前記径方向内側面において、前記大径環状部側の端部の周方向幅Ｗ４を前記小径環状部側の端部の周方向幅Ｗ３よりも広くしている請求項１または２に記載の円すいころ軸受。
4. 前記周方向幅Ｗ３に対する前記周方向幅Ｗ４の比率Ｗ４／Ｗ３を、前記円すいころにおける、最小外径Ｒ１に対する最大外径Ｒ２の比率Ｒ２／Ｒ１よりも大としている請求項３に記載の円すいころ軸受。
5. 前記柱部の前記径方向内側面に、前記大鍔部に潤滑油を案内する案内溝が軸方向に形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。
6. 前記案内溝の幅が、前記大径環状部側に向かうに従って漸次広くなる請求項５に記載の円すいころ軸受。
7. 伝動軸と、請求項１〜６のいずれか一項に記載の円すいころ軸受と、伝動軸を前記円すいころ軸受を介して回転自在に支持する支持体と、を備えることを特徴とする動力伝達装置。
   
   

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