JP2018179039A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】円すいころ軸受に備わる保持器の内鍔と内輪との間の隙間を小さくして軸受回転トルクの低減を図る。【解決手段】保持器４０の小径側の第一環状部４１は、内輪２０の小鍔部２２を取り囲む内鍔４５を有する。保持器４０は、内鍔４５から小鍔部２２の外径面２４に向けて突き出た形状で周方向に並ぶ複数の内方突起５３を有する。内方突起５３は、保持器４０の振れ回り時、小鍔部２２の外径面２４と流体潤滑状態で摺接する。【選択図】図１

Description

この発明は、円すいころ軸受に関する。

例えば、自動車のトランスミッションの軸、デファレンシャルの軸等、各種機械装置の回転軸を支持する用途において、従来、円すいころ軸受が用いられている。軸受内部の潤滑には液体の潤滑油を用いる油潤滑方式が一般的である。その潤滑油の供給方式としては、機械装置の運転中、ギヤの回転に伴う潤滑油の撹拌などによって当該潤滑油が軸受にはね飛ばされる跳ね掛け潤滑法、又は軸受の一部をオイルバス中に浸ける油浴潤滑法が一般的である。

円すいころ軸受では、運転中に軸受内部で生じるポンプ作用や遠心力の影響により、外部の潤滑油が軸受内部へ流入する。保持器と内輪との間の隙間から保持器と内輪の軌道面との間へ流入する潤滑油の量が多くなると、円すいころによる潤滑油の攪拌抵抗が大きくなり、軸受回転トルクが増加する。

自動車のトランスミッションやデファレンシャルに使用される円すいころ軸受では、近年、自動車の省燃費化を目的に軸受の回転トルクの低減が求められている。この要求に応えるには、前述の攪拌抵抗を抑えることが有効である。このため、低粘度潤滑油の使用又は少油量化の傾向にある。少油量化を図る目的で、保持器と内輪との間の隙間から保持器と内輪の軌道面との間へ流入する潤滑油の量を制限することが行われている。

特許文献１に開示された円すいころ軸受では、内輪を取り囲む内鍔を有する樹脂製のかご形保持器を備え、その内鍔と内輪の小鍔部との間に設定された径方向の隙間が、当該小鍔部の外径の２．０％以下に設定されていることにより、保持器と内輪との間から内輪の軌道面上へ流入する潤滑油が制限されている。

また、特許文献２、３に開示された円すいころ軸受では、内輪の小鍔部よりも軸方向外部側の位置に小鍔部よりも小径な円筒面を有し、当該円筒面と保持器の内鍔とが狭い隙間で径方向に対向し、当該内鍔と小鍔部とが狭い隙間で軸方向に対向するラビリンスが形成されていることにより、保持器と内輪との間から内輪の軌道面上へ流入する潤滑油の量をより少なくすることができる。

特許第５０３１２２０号公報 特開２０１５−１９４２４３号公報 特許第４３１４４３０号公報

しかしながら、軸受運転中に保持器の内鍔と内輪とが直接に接触すると、これらの間の周速差から引き摺りトルクが生じるため、軸受回転トルクを増加させることになる。これを避けるには、保持器の内鍔と内輪との間の隙間を径方向に小さく設定することが考えられるが、隙間の設定には限界がある。

例えば、普通自動車のトランスミッション又はデファレンシャルに組み込まれるような大きさの軸受では、一般に、転動体案内方式の保持器が採用されている。転動体案内方式では、保持器が内輪、外輪と接触せず、円すいころのみで径方向に案内されるように設計されている。このため、軸受運転中に保持器の振れ回りが発生した場合でも、保持器が内輪、外輪と摺接しないようにしなければならず、保持器の内鍔と内輪との間の隙間で潤滑油の流入量を制限することに限界がある。

また、特許文献２、３のように特殊な段付き内輪の採用によってラビリンスの流入制限性能を強化すると、内輪の加工費が高くなる問題がある。内輪の段付き加工費を無くす、又は軽減する上で、保持器の内鍔と内輪との間の隙間を小さくすることで流入制限性能を向上させることが好ましい。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、円すいころ軸受に備わる保持器の内鍔と内輪との間の隙間を小さくして軸受回転トルクの低減を図ることにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、小端面と大端面とを有する円すいころと、外周に設けられた軌道面と、前記円すいころの前記小端面を受ける小鍔部と、前記円すいころの前記大端面を案内する大鍔部とを有する内輪と、内周に設けられた軌道面を有し、前記内輪と同軸に設けられる外輪と、樹脂によって形成された保持器と、を備え、前記保持器は、第一環状部と、当該第一環状部に比して大径な第二環状部と、当該第一環状部と当該第二環状部との間をポケットに区切る柱部とを有し、前記円すいころは、前記ポケットに収容されており、前記保持器の前記第一環状部は、前記柱部よりも小径で全周に連続すると共に前記内輪を取り囲む内鍔を有する円すいころ軸受において、前記保持器は、前記内鍔から前記内輪に向けて突き出た形状で周方向に並ぶように配置されかつ当該内輪と流体潤滑状態で摺接できる複数の内方突起を有する構成を採用したものである。

上記構成によれば、保持器の振れ回り時、内鍔の周方向複数箇所で突き出た内方突起は、内輪と摺接することができる。その摺接の際、その内方突起と内輪との間の周速差により、これらの間で潤滑油が周方向に引き摺られる。軸受内部のポンプ作用で潤滑油が吸い込まれるような軸受回転速度では、その内方突起と内輪との間で生じるくさび効果によって、その内方突起と内輪とを分離する油膜が形成される。これにより、その内方突起と内輪とが直接接触しない流体潤滑状態を実現することが可能である。流体潤滑状態であれば、その摺接部で引き摺りトルクが殆ど発生しない。その流体潤滑状態の実現に要する内方突起の高さは微小なものでよい。このため、保持器の内鍔と内輪との間に設定する径方向の隙間を小さくすることが可能である。また、これら内方突起の体積は、保持器の内鍔と内輪との間において隙間を減らすことになる。このように保持器の内鍔と内輪との間の隙間を小さくして軸受回転トルクの低減を図ることができる。

例えば、前記保持器の振れ回り時に、前記保持器の前記内方突起と前記内輪の前記小鍔部の外径面が当接する。このようにすると、保持器の振れ回り時に内方突起と内輪との摺接を許容しつつ、内鍔と内輪との間を全周で小さくすることができ、特に自動車の駆動力伝達系において動力損失を抑えるのに好適な円すいころ軸受とすることができる。

前記保持器の前記内方突起は、前記内輪の前記小鍔部の外径面と流体潤滑状態で摺接するように配置されているとよい。このようにすると、特殊な段付き内輪の採用が不要になる。

例えば、前記保持器の前記内方突起は、周方向に沿った断面で円弧状である。

例えば、前記保持器の前記第一環状部は、前記内鍔の内径上の位置から外径側に向かって前記第二環状部側へ傾斜した形状の端面を有するとよい。このようにすると、外部から供給される潤滑油は、第一環状部の端面に沿って外径側へ流れ易くなる。このため、潤滑油が保持器の内鍔と内輪との間の隙間に入り難くなる。

また、前記保持器の前記第一環状部は、前記円すいころの中心軸と対向する位置よりも小径な領域で当該円すいころの前記小端面から軸方向に遠ざかる形状であるとよい。このようにすると、円すいころの小端面と保持器との間での潤滑油のせん断抵抗を低減することができ、軸受回転トルクの低減に有利である。

また、前記保持器の前記柱部は、前記円すいころと周方向に接触するころ案内面と、当該ころ案内面から周方向に凹んだ凹部とを有し、当該凹部の少なくとも一部分は、径方向外向きに開放した形状であるとよい。このようにすると、円すいころと柱部との間での潤滑油のせん断抵抗を低減することができる。また、保持器の内鍔と内輪との間の隙間から保持器と内輪の軌道面との間に流入した潤滑油を早期に凹部から外輪側へ逃がし、ポンプ作用での排出を促進することができる。

例えば、前記柱部の前記凹部は、前記第一環状部と軸方向に対向する領域で軸方向に前記第二環状部側へ沿った形状であって、当該第一環状部よりも大径な領域で少なくとも軸方向一方側へ沿った形状であるとよい。このような形状の凹部であれば、保持器の全部を軸方向に二分割された金型で一体に形成することができる。

保持器と外輪との間でも積極的に潤滑油の流入を制限してもよい。

例えば、前記内輪と同軸に配置される外輪をさらに備え、前記保持器は、前記第一環状部から前記外輪に向けて突き出た形状で周方向に並ぶように配置された複数の外方突起を有するとよい。このようにすると、内方突起と内輪間の場合と同様に保持器の振れ回り時に保持器の外方突起と外輪の摺接を許容可能なため、第一環状部と外輪との間に設定する径方向の隙間を小さくして軸受回転トルクの低減を図ることができる。

例えば、前記保持器の前記外方突起は、周方向に沿った断面で円弧状である。

この発明に係る円すいころ軸受は、自動車の動力伝達経路に含まれた回転軸を支持する用途であって、跳ね掛け又は油浴潤滑法で潤滑油を外部から軸受内部へ供給する用途に好適である。この発明に係る円すいころ軸受は、前述のように軸受回転トルクを低減することが可能なため、自動車の動力損失を低減して低燃費化に貢献することができる。

この発明は、上記構成の採用により、円すいころ軸受に備わる保持器の内鍔と内輪との間に設定する径方向の隙間を小さくして軸受回転トルクの低減を図ることができる。

この発明の実施形態に係る円すいころ軸受を示す縦断正面図 図１の円すいころ軸受の左側面図 図１の保持器の外径側の外観を示す部分拡大斜視図 図３中のＩＶ−ＩＶ線の切断面の輪郭形状を示す部分拡大断面図 図１中のＶ−Ｖ線の切断面を示す部分拡大断面図 図１の保持器を射出成形する金型構造を示す部分断面図 図１の保持器の内方突起又は外方突起の流体潤滑状態を示す作用図 図１の円すいころ軸受を組み込んだ自動車用デファレンシャルの一例を示す断面図 図１の円すいころ軸受を組み込んだ自動車用トランスミッションの一例を示す断面図

以下、この発明の実施形態に係る円すいころ軸受を添付図面の図１〜図４に基づいて説明する。

図１、図２に示す円すいころ軸受１は、所定数の円すいころ１０と、内輪２０と、外輪３０と、保持器４０とを備える。

ここで、図１は、この円すいころ軸受１の設計上の回転中心である軸受中心軸Ｃ１と、円すいころ１０の回転中心である中心軸Ｃ２とを含む仮想アキシアル平面上における断面を示し、特に、保持器４０の振れ回り時の様子を示すものである。このため、保持器４０の中心軸Ｃ３は、軸受中心軸Ｃ１から図中下方向に偏った位置にある。内輪２０、外輪３０及び保持器４０は、本来、軸受中心軸Ｃ１と同軸に配置されるべきものである。内輪２０が回転、外輪３０が静止する状態の内輪回転方式で軸受回転がなされる場合、軸受中心軸Ｃ１は内輪２０の中心軸と考えてよい。以下では、軸受中心軸Ｃ１に沿った方向のことを単に「軸方向」という。この軸方向は、図１中において、紙面左右方向に相当する。また、その正規配置において軸受中心軸Ｃ１に対して直角な方向のことを単に「径方向」という。この径方向は、図１中において、紙面上下方向に相当する。また、その正規配置におい軸受中心軸Ｃ１周りの円周方向のことを単に「周方向」という。また、図１の断面上において円すいころ１０の中心軸Ｃ２に沿った方向のことを単に「ころ中心軸方向」という。

図１、図２に示すように、円すいころ１０は、小端面１１と、大端面１２と、円すい状に形成された転動面１３とを有する転動体となっている。小端面１１は、円すいころ１０の小径側の側面であって、内輪２０の軌道面２１、外輪３０の軌道面３１を転がることのない表面部分である。大端面１２は、円すいころ１０の大径側の側面であって、内輪２０の軌道面２１、外輪３０の軌道面３１を転がることのない表面部分である。円すいころ１０の側面は、円すいころ１０の中心軸方向に露出する円すいころ１０の表面部分である。

内輪２０は、外周に円すい状の内輪軌道面２１と、円すいころ１０の小端面１１を受ける小鍔部２２と、円すいころ１０の大端面１２を案内する大鍔部２３とを有する軌道輪となっている。小鍔部２２、大鍔部２３は、それぞれ周方向に沿った全周連続部となっている。小鍔部２２は、円筒状の外径面２４を有する。

外輪３０は、内周に円すい状の外輪軌道面３１と、内輪２０の小鍔部２２と径方向に対向する対向面３２とを有する軌道輪となっている。本実施形態では、対向面３２は、円筒面である。外輪３０は、内輪２０と同軸に配置される。

円すいころ１０の大端面１２と内輪２０の大鍔部２３とは、この円すいころ軸受１に対する予圧により、ころ中心軸方向に接触する状態とされる。軸受運転中、円すいころ１０は、内輪２０の軌道面２１と外輪３０の軌道面３１との間に介在し、円すいころ１０の中心軸Ｃ２回りに回転しながら、転動面１３が軌道面２１、３１上を転がる。この際、円すいころ１０の大端面１２は、内輪２０の大鍔部２３に対して周方向に滑り、大鍔部２３は、当該大端面１２を周方向に案内する。

円すいころ１０、内輪２０及び外輪３０は、それぞれ鋼、例えば軸受鋼によって一体に形成されている。

保持器４０は、第一環状部４１と、第一環状部４１に比して大径な第二環状部４２と、第一環状部４１と第二環状部４２との間をポケット４３に区切る複数の柱部４４とを有する。

保持器４０は、合成樹脂により形成されている。その合成樹脂は、例えば、強化繊維が含まれた繊維強化樹脂であってもよい。保持器４０は、軸方向に二分割された金型によって形成されている。

第一環状部４１は、保持器４０の小径側で周方向に連続する保持器部分となっている。第二環状部４２は、保持器４０の大径側で周方向に連続する保持器部分となっている。第二環状部４２の外径は、第一環状部４１の外径よりも大径である。

ポケット４３は、保持器４０に形成された、円すいころ１０を収容するための空間である。 柱部４４は、隣接するポケット４３、４３間を周方向に分離するように第一環状部４１と第二環状部４２間に亘る保持器部分となっている。柱部４４は、第一環状部４１と第二環状部４２とを連結している。

保持器４０におけるポケット４３の数は、内輪２０の軌道面２１と外輪３０の軌道面３１との間に配置される円すいころ１０の総数と同数になっている。円すいころ１０は、この大端面１２を第二環状部４２側へ向けた姿勢でポケット４３に収容されている。保持器４０は、軸受運転中、円すいころ１０間の周方向間隔を柱部４４で所定に保ちながら回転する。

第一環状部４１は、柱部４４よりも小径で全周に連続すると共に内輪２０を取り囲む内鍔４５を有する。内鍔４５は、小鍔部２２の外径面２４を常に取り囲む位置にある。

第一環状部４１は、軸方向外部側に向かって露出する円すい状の端面４６を有する。この端面４６は、内鍔４５の内径上の位置Ｐ１から外径側に向かって第二環状部４２側へ傾斜した形状である。この位置Ｐ１は、内鍔４５の内径を規定する縁部分である。端面４６は、第一環状部４１の外径寄りの位置Ｐ２まで連続する。この位置Ｐ２は、柱部４４の外径面４７を規定する円すい状の延長上にある。

第一環状部４１は、図１に示すように、円すいころ１０の中心軸Ｃ２と対向する位置Ｐ３よりも小径な領域で当該円すいころ１０の小端面１１から軸方向に遠ざかる形状である。第一環状部４１のうち、位置Ｐ３よりも大径な領域には、ころ中心軸方向に直角な方向に延びるポケット面４８が含まれている。

保持器４０の外周側から柱部４４付近を視た斜視図を図３に示す。図３中のＩＶ−ＩＶ線で柱部４４を切断した断面の輪郭形状のみを図４に示す。図１中の軸方向のＶ−Ｖ線で凹部５０を切断した断面を図５に示す。図１中において軸方向に第二環状部４２側に向かう方向は、図５中の上方向に相当する。

図１、図３、図４に示すように、柱部４４は、周方向に対称形であり、その周方向の両側にころ案内面４９と、凹部５０、平坦面５１とを有する。ころ案内面４９は、円すいころ１０の転動面１３と周方向に接触する。凹部５０は、ころ案内面４９から周方向に凹んでおり、円すいころ１０の転動面１３と接触しない。平坦面５１は、第二環状部４２の第一環状部４１側の内周縁と同径の位置Ｐ４から軸方向に第一環状部４１側へ延びて外径面４７まで連続する。

ころ案内面４９は、円すいころ１０の中心軸Ｃ２よりも大径な位置にあり、径方向に所定の範囲内で円すいころ１０の転動面１３と周方向に接触することができる。ころ案内面４９は、平坦面５１及び外径面４７から内径側へ連続する。ころ案内面４９は、軸方向に第二環状部４２側に向かって開放した平面状である。ころ案内面４９は、周方向から視ると、第二環状部４２側の内周の直近に一端部を有し、この一端部から第一環状部４１まで連続すると共に、第一環状部４１に向かう途中で分岐して柱部４４の外径面４７まで連続する。

図１に示すような保持器４０の振れ回りは、保持器４０がころ案内面４９と円すいころ１０との間に設定されたポケットすきま分だけ径方向に動くことで発生する事象である。内輪２０及び外輪３０と保持器４０とが所定範囲内の同軸性を有する状態で軸受が回転する通常の軸受回転時、保持器４０は、柱部４４のころ案内面４９と円すいころ１０の転動面１３との接触によって径方向に案内される。軸受回転中、何らかの原因で保持器４０に振れ回りが発生し、かつ、保持器４０と内輪２０とが摺接すると引き摺りトルクが発生するため、保持器４０の耐久性を確保する必要がある。

図３、図４に示すように、凹部５０の少なくとも一部分は、径方向外向きに開放した形状である。

より具体的には、図３、図４に示す凹部５０は、柱部４４の小径側の端から軸方向に所定幅をもって径方向外向きに開放した形状である。凹部５０は、後述する通り、第１環状部４１を形成する金型（雌型）とは、別の金型（雄型）によって形成される。

図３〜図５に示すように、凹部５０と柱部４４の外径面４７との境界となる縁は、外径面４７における第一環状部４１側の端部に連続する第一外径縁ｅ１と、第一外径縁ｅ１の第二環状部４２側の端から周方向に連続する第二外径縁ｅ２とからなる。凹部５０ところ案内面４９との境界となる縁は、第二外径縁ｅ２から軸方向に第二環状部４２側へ延びる軸方向縁ｅ３と、軸方向縁ｅ３の第二環状部４２側の端から第一外径縁ｅ１に沿った方向に延びる直線縁ｅ４とからなる。凹部５０は、直線縁ｅ４と第一外径縁ｅ１とを繋ぐようにころ案内面４９に対して周方向に傾斜した平面と、この平面と直線縁ｅ４と第二外径縁ｅ２とを繋ぐ平面とで構成されている。これら両平面の全部は、軸方向に沿う。ここで、軸方向に沿うとは、軸方向に平行な場合だけでなく、金型を軸方向に分離可能な範囲内で、軸方向に対する傾斜（抜き勾配）又はアンダーカットを有する場合を含む意味である。

その金型を図６に示す。図６では、柱部形状を転写する金型表面を周方向から視た様子を描いている。図６中左側の雌金型Ｆｄは、保持器左側面に現れる表面の略全部の形状を転写する。図６中左側の雌金型Ｆｄで転写しない左側面部分は、図１、図３に示す第二環状部４２の内周中央のリブ状突部のみである。図６中右側の雄金型Ｍｄは、雌金型Ｆｄで転写できない保持器表面部の全部を転写する。

図３〜図５と図６とを見比べると理解できるように、雌金型Ｆｄは、柱部４４の外径面４７の形状を転写する傾斜部ｆ１と、傾斜部ｆ１から突出したコア部ｆ２とを有する。また、コア部ｆ２は、柱部４４の平坦面５１、平坦面５１から大径な柱部４４の周方向端面部分、及び位置Ｐ４より大径な第二環状部４２の左側面部分の形状を転写する。

一方、雄金型Ｍｄは、保持器４０の右側面、保持器４０の内周全面、第一環状部４１の右側面全部、第二環状部４２の右側面全部、柱部４４の平坦面５１より小径な領域全部を転写する。雄金型Ｍｄは、柱部４４の内径面５２の形状を転写する傾斜部ｍ１と、傾斜部ｍ１から突出したコア部ｍ２とを有する。コア部ｍ２は、ころ案内面４９の形状を転写する平面部ｍｓ１と、凹部５０の形状を転写する突面部ｍｓ２と、第一環状部４１の右側面の形状を転写する端面部ｍｓ３とを有する。図６に示す雄金型Ｍｄを軸方向（図中右方）に分離する際、コア部ｍ２の突面部ｍｓ２は軸方向に引っ掛かることなく、分離可能である。

図１、図２及び図７に示すように、保持器４０は、内鍔４５から内輪２０に向けて突き出た形状の多数の内方突起５３を有する。内方突起５３は、周方向に一定の間隔ｄで並ぶように配置されている。内方突起５３は、内鍔４５の内径から径方向の高さｈを有する。これら内方突起５３は、内輪２０の小鍔部２２の外径面２４と常に径方向に対向する位置にある。

内鍔４５と小鍔部２２の外径面２４との間には、径方向の隙間（ｇ／２）が設定されている。隙間（ｇ／２）は、内鍔４５の内径と、内輪２０の小鍔部２２の外径面２４との直径差の半分に相当する。

内方突起５３は、図７に示すように、内輪２０の小鍔部２２との間にくさび状の隙間を形成する。ここで、くさび状の隙間とは、周方向に当該内方突起５３側に向かって次第に半径方向に狭くなる隙間のことをいう。

内方突起５３は、周方向に沿った断面で円弧状の表面を有する。ここで、周方向に沿った断面とは、内輪２０の小鍔部２２の外径面２４に直交しかつ周方向に沿って延びる仮想面で内方突起５３を切断したときの内方突起５３の断面のことをいう。この断面形状において、前述の円弧状の曲率半径Ｒは、例えば、０．１ｍｍ以上、９．０ｍｍ未満に設定することができる。

内鍔４５の内径に対する内方突起５３の高さｈは、前述の曲率半径Ｒよりも小さく、例えば、０．０１ｍｍ以上、０．５０ｍｍ未満に設定することができる。

周方向に隣り合う内方突起５３間の間隔ｄは、保持器４０の振れ回り時に内鍔４５と内輪２０との直接接触をどの周方向領域でも許すことのないように設定されている。この間隔は、例えば、０．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下に設定することができる。

図１、図２に示すように、内方突起５３と小鍔部２２の外径面２４との間には、径方向の隙間（δ_１／２）が設定されている。隙間（δ_１／２）は、内方突起５３の突先端における内径と、小鍔部２２の外径面２４の外径との直径差の半分に相当する。隙間（δ_１／２）は、例えば、０．５ｍｍ以下である。

保持器４０と内輪２０間に介在する潤滑油が存在しない場合、保持器４０が軸受中心軸Ｃ１から径方向の一方向（図１例では図中下方向）に（δ_１／２）だけ振れたとき、多数の内方突起５３の中で、その振れ方向と周方向に１８０°反対の周方向一部領域を通過する内方突起５３（図１、２中、最上部付近の内方突起５３）のみが小鍔部２２の外径面２４と直接接触する一方、その振れ方向に対応の周方向一部領域を通過する内方突起５３（図１、図２中、最下部付近の内方突起５３）と小鍔部２２の外径面２４との間に隙間δ_１が生じることになる。

この円すいころ軸受１は、跳ね掛け又は油浴潤滑方式で使用される。軸受回転中、外部から供給される潤滑油は、内鍔４５と小鍔部２２の外径面２４との間に設定された径方向の隙間（δ／２）や、内方突起５３と小鍔部２２の外径面との間のくさび状の隙間を通じて保持器４０と内輪２０の軌道面２１との間へ流入する。外輪３０の軌道面３１と円すいころ１０の転動面１３間付近では、軸受回転速度が高くなる程、ポンプ作用が強くなり、また、内輪２０の小鍔部２２の外径面２４と保持器４０の内方突起５３との間の周速差が大きくなる。保持器４０の振れ回りが生じると、図１、図２例のように、内方突起５３が小鍔部２２の外径面２４に接近する。そうすると、図６に示すように、前述の流入する潤滑油の一部は、当該接近する内方突起５３と小鍔部２２の外径面２４との間のくさび状の隙間に引き摺り込まれる。このため、当該接近する内方突起５３と小鍔部２２の外径面２４との間では、くさび効果により、油膜形成が促進される。軸受内部のポンプ作用で潤滑油が吸い込まれるような所定速度以上の軸受回転速度の場合、前述のくさび効果が強く、当該接近する内方突起５３と小鍔部２２の外径面２４とを完全に分離する油膜の形成が可能である。このため、当該接近する内方突起５３は、小鍔部２２の外径面２４と流体潤滑状態で摺接する。

ここで、流体潤滑状態は、流体力学的な原理によって潤滑油の流体膜（油膜）を二面間に形成し、摩擦面の直接接触が生じていない状態のことをいう。二面間の最小油膜厚さが二乗平均粗さと比較して大きい、一般に三倍以上である場合に流体潤滑状態であるとみなすことができる。流体潤滑状態になると、摺動抵抗がほぼ零になる。ここで、二乗平均粗さは、ＪＩＳ規格のＢ０６０１：２０１３で規定された二乗平均平方根粗さＲｑのことをいう。

また、図１、図２に示すように、保持器４０は、第一環状部４１から外輪３０に向けて突き出た形状の多数の外方突起５４を有する。

外方突起５４は、周方向に一定の間隔で並び、断面円弧状の表面を有し、第一環状部４１に対して径方向に高さを有する点で内方突起５３と共通し、これら間隔、円弧状の曲率半径、高さの各値が内方突起５３と異なる点で相違するだけである。このため、図６を参照し、同図中に外方突起５４を理解する場合の符号を併記する。

外方突起５４は、外輪３０との間にくさび状の隙間を形成する。外方突起５４の間隔ｄは、保持器４０の振れ回り時に第一環状部４１と外輪３０との直接接触をどの周方向領域でも許すことのないように設定されている。

図２の外方突起５４と内方突起５３の比較から分かるように、外方突起５４の周方向間隔と円弧状の曲率半径は、それぞれ内方突起５３の間隔、曲率半径よりも大きい。

図１に示すように、外方突起５４と外輪３０の円筒面３２との間には、径方向の隙間（δ_２／２）が設定されている。（δ_２／２）＞（δ_１／２）の関係にある。保持器４０の振れ回り時、外方突起５４と外輪３０とが摺接するよりも前の時期に、内方突起５３が内輪２０に摺接し、保持器４０が径方向に案内される。所定未満の軸受回転速度のとき、外方突起５４が外輪３０に摺接することはない。所定以上の高い軸受回転速度のとき、遠心力で第一環状部４１が拡径し、外方突起５４が外輪３０に接近し、円筒面３２と流体潤滑状態で摺接することができる（図７参照）。

この円すいころ軸受１は、上述のようなものであり、軸受内部のポンプ作用で潤滑油が吸い込まれるような軸受回転速度で保持器４０の振れ回りが生じたとき、内鍔４５の周方向複数箇所で突き出た内方突起５３は、くさび効果により、内輪２０と流体潤滑状態で摺接することができる（図１、図２、図７参照）。これにより、内方突起５３と内輪２０との摺接部で引き摺りトルクが殆ど発生しない。その流体潤滑状態の実現に要する内方突起５３の高さｈは微小なものであるから、内鍔４５と内輪２０との間に設定する径方向の隙間（ｇ／２）を小さくすることが可能である。また、これら内方突起５３の体積は、内鍔４５と内輪２０との間において隙間を減らすことになる。このように、この円すいころ軸受１は、保持器４０の内鍔４５と内輪２０との間の隙間を小さくして潤滑油の流入制限性能を向上させ、これにより軸受内部での攪拌抵抗を低減し、ひいては軸受回転トルクの低減を図るができる。

また、この円すいころ軸受１は、保持器の振れ回り時に、前記保持器の前記内方突起と前記内輪の前記小鍔部の外径面が当接するので（図１参照）、保持器４０の振れ回り時に内方突起５３と内輪２０との摺接を許容しつつ、内鍔４５と内輪２０との間を全周で小さくすることができ、特に自動車の駆動力伝達系において動力損失を抑えるのに好適な円すいころ軸受とすることができる。

また、この円すいころ軸受１は、保持器４０の内方突起５３が内輪２０の小鍔部２２の外径面２４と流体潤滑状態で摺接するように配置されているので（図１、図２、図７参照）、特殊な段付き内輪を採用することなく、潤滑油の流入制限性能を向上させることができる。

また、この円すいころ軸受１は、保持器４０の内方突起５３は、周方向に沿った断面で円弧状であるので（図２、図７参照）、内輪２０との間にくさび状の隙間を形成し、くさび効果によって流体潤滑状態を実現することができる。

また、この円すいころ軸受１は、保持器４０の第一環状部４１が内鍔４５の内径上の位置Ｐ１から外径側に向かって第二環状部４２側へ傾斜した形状の端面４６を有するので（図１参照）、外部から供給される潤滑油が第一環状部４１の端面４６に沿って流れ易くなり、内鍔４５と内輪２０との間の隙間に入り難くなる。

また、この円すいころ軸受１は、保持器４０の第一環状部４１が円すいころ１０の中心軸Ｃ２と対向する位置Ｐ３よりも小径な領域で円すいころ１０の小端面１１から軸方向に遠ざかる形状であるので（図１参照）、円すいころ１０の小端面１１と保持器４０の第一環状部４１との間での潤滑油のせん断抵抗を低減することができる。

また、この円すいころ軸受１は、保持器４０の柱部４４が円すいころ１０と周方向に接触するころ案内面４９と、ころ案内面４９から周方向に凹んだ凹部５０とを有し、凹部５０の少なくとも一部分が径方向外向きに開放した形状であるので（図１、図３、図４参照）、円すいころ１０の転動面１３と柱部４４との間での潤滑油のせん断抵抗を低減することができる。また、保持器４０の内鍔４５と内輪２０との間の隙間から保持器４０と内輪２０の軌道面２１との間に流入した潤滑油を早期に凹部５０から外輪２０側へ逃がし、ポンプ作用での排出を促進することができる。

特に、この円すいころ軸受１は、その凹部５０が第一環状部４１と軸方向に対向する領域で軸方向に第二環状部４２側へ沿った形状であって、第一環状部４１よりも大径な領域で少なくとも軸方向一方側に開放した形状であるので、保持器４０の全部を軸方向に二分割された金型Ｆｄ、Ｍｄで一体に形成することができる（図１、図５、図６参照）。

また、この円すいころ軸受１は、保持器４０の第一環状部４１から外輪３０に向けて突き出た形状で周方向に並ぶように配置されかつ外輪３０と流体潤滑状態で摺接する複数の外方突起５４を有するので（図１、図２、図７参照）、保持器４０の振れ回り時に外方突起５４と外輪３０の摺接を許容可能なため、第一環状部４１と外輪３０との間に設定する径方向の隙間を小さくして軸受回転トルクの低減を図ることができる。

また、この円すいころ軸受１は、保持器４０の外方突起５４が周方向に沿った断面で円弧状であるので（図２、図７参照）、外輪３０との間にくさび状の隙間を形成し、くさび効果によって流体潤滑状態を実現することができる。

なお、内方突起５３又は外方突起５４における円弧状の曲率半径を大きくする程、くさび効果が発生し易くなる。また、第一環状部４１に対する内方突起５３又は外方突起５４の高さｈを小さくする程、第一環状部４１と内輪２０又は外輪３０との間の隙間を全周で小さくすることができる。また、周方向に隣り合う内方突起５３間又は外方突起５４間の間隔ｄを小さくする程、内輪２０又は外輪３０のある周方向一部領域を通過する内方突起５３又は外方突起５４の１回転当りの通過回数が多くなるので、流体潤滑状態を維持し易くなる。

また、内方突起５３や外方突起５４は、周方向断面において三角状、台形状等、くさび状の隙間を形成可能な適宜の表面形状に変更してもよいが、内方突起５３や外方突起５４の円弧状のように、内方突起又は外方突起の周方向中央を通る仮想アキシアル平面（軸受中心軸Ｃ１を含む仮想平面）を境界として周方向に対称な形状を採用するが好ましい。これは、保持器４０の第一環状部４１と内輪２０又は外輪３０間で潤滑油が引き摺られる方向が周方向のいずれであっても、同様に流体潤滑状態を実現することができるためである。

また、内方突起５３と内輪２０との間に設定する径方向の隙間（δ_２／２）と、外方突起５４と外輪３０との間に設定する径方向の隙間（δ_１／２）とを同等に設定してもよいが、寸法管理が困難になるので、この円すいころ軸受１のように、攪拌抵抗の低減に有利な内方突起５３を優先的に摺接させる方がよい。

上述の実施形態に係る円すいころ軸受の使用例を図８に基づいて説明する。図８は、自動車用デファレンシャルの一例を示すものである。

図８に示すデファレンシャルは、ハウジング１０１に対して２つの円すいころ軸受１０２、１０３で回転自在に支持されたドライブピニオン１０４と、このドライブピニオン１０４に噛み合うリングギヤ１０５と、このリングギヤ１０５が取り付けられ、一対の円すいころ軸受１０６でハウジング１０１に対して回転自在に支持された差動歯車ケース１０７と、この差動歯車ケース１０７の中に配設されたピニオン１０８と、ピニオン１０８と噛み合う一対のサイドギヤ１０９とを備え、これらがギヤオイルの封入されたハウジング１０１内に収納されている。このギヤオイルは、各円すいころ軸受１０２、１０３、１０６の潤滑油にもなっており、跳ね掛け又は油浴潤滑法により軸受側面に供給される。

例えば、ドライブピニオン１０４のシャフトを支持する円すいころ軸受１０２、１０３では、図１に示す外輪３０の軌道面３１における円すい角（全角）が４０°〜６０°の間に設定される。図８に示す円すいころ軸受１０２、１０３には、低粘度で潤滑な潤滑油（デフオイル）が流入するため、軸受内部での攪拌抵抗が大きくなり、軸受回転トルクが大きくなり易い。このため、円すいころ軸受１０２、１０３への潤滑油の流入制限を積極的に行うことが好ましい。

上述の実施形態に係る円すいころ軸受の別の使用例を図９に基づいて説明する。図９は、自動車用トランスミッションの一例を示すものである。

図９に示すトランスミッションは、段階的に変速比を変化させる多段変速機になっており、その回転軸（例えば入力軸２０１および出力軸２０２）を回転可能に支持する円すいころ軸受２０３〜２０８を備えている。図示のトランスミッションは、エンジンの回転が入力される入力軸２０１と、入力軸２０１と平行に設けられた出力軸２０２と、入力軸２０１から出力軸２０２に回転を伝達する複数のギヤ列２０９〜２１２と、各ギヤ列２０９〜２１２と入力軸２０１または出力軸２０２との間に組み込まれた図示しないクラッチとを有する。トランスミッションは、クラッチを選択的に係合させることで使用するギヤ列２０９〜２１２を切り替え、入力軸２０１から出力軸２０２に伝達する回転の変速比を変化させるものである。出力軸２０２の回転は出力ギヤ２１３に出力され、その出力ギヤ２１３の回転がディファレンシャルギヤ等に伝達される。入力軸２０１と出力軸２０２は、それぞれ対応の円すいころ軸受２０３、２０４又は円すいころ軸受２０５、２０６で回転可能に支持されている。また、このトランスミッションは、ギヤの回転に伴う潤滑油（ミッションオイル）のはね掛けにより、潤滑油が各円すいころ軸受２０３〜２０８の側面にかかるようになっている。

図８、図９に例示するように、この円すいころ軸受１０２、１０３、１０６、２０３〜２０８は、図１〜７に示す円すいころ軸受を使用している。そのため、デファレンシャル又はトランスミッション内で跳ね掛け又は油浴潤滑法により供給される潤滑油が軸受内部へ流入することを制限し、軸受内部で生じる潤滑油の攪拌抵抗やせん断抵抗による軸受回転トルクを低減することができるものなので、自動車の動力損失を低減して低燃費化に貢献することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 円すいころ
１１ 小端面
１２ 大端面
１３ 転動面
２０ 内輪
２１ 軌道面
２２ 小鍔部
２３ 大鍔部
３０ 外輪
４０ 保持器
４１ 第一環状部
４２ 第二環状部
４３ ポケット
４４ 柱部
４５ 内鍔
４６ 端面
４９ ころ案内面
５０ 凹部
５３ 内方突起
５４ 外方突起
１、１０２、１０３、１０６、２０３〜２０８ 円すいころ軸受

Claims (10)

1. 小端面と大端面とを有する円すいころと、
   外周に設けられた軌道面と、前記円すいころの前記小端面を受ける小鍔部と、前記円すいころの前記大端面を案内する大鍔部とを有する内輪と、
   内周に設けられた軌道面を有し、前記内輪と同軸に設けられる外輪と、
   樹脂によって形成された保持器と、
   を備え、
   前記保持器は、第一環状部と、当該第一環状部に比して大径な第二環状部と、当該第一環状部と当該第二環状部との間をポケットに区切る柱部とを有し、
   前記円すいころは、前記ポケットに収容されており、
   前記保持器の前記第一環状部は、前記柱部よりも小径で全周に連続すると共に前記内輪を取り囲む内鍔を有する円すいころ軸受において、
   前記保持器は、前記内鍔から前記内輪に向けて突き出た形状で周方向に並ぶように配置されかつ当該内輪と流体潤滑状態で摺接できる複数の内方突起を有することを特徴とする円すいころ軸受。
2. 前記保持器の振れ回り時に、前記保持器の前記内方突起と前記内輪の前記小鍔部の外径面が当接する請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 前記保持器の前記内方突起は、前記内輪の前記小鍔部の外径面と流体潤滑状態で摺接できるように配置されている請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
4. 前記保持器の前記内方突起は、周方向に沿った断面で円弧状である請求項１から３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
5. 前記保持器の前記第一環状部は、前記内鍔の内径上の位置から外径側に向かって前記第二環状部側へ傾斜した形状の端面を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
6. 前記保持器の前記第一環状部は、前記円すいころの中心軸と対向する位置よりも小径な領域で当該円すいころの前記小端面から軸方向に遠ざかる形状である請求項１から５のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
7. 前記保持器の前記柱部は、前記円すいころと周方向に接触するころ案内面と、当該ころ案内面から周方向に凹んだ凹部とを有し、当該凹部の少なくとも一部分は、径方向外向きに開放した形状である請求項１から６のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
8. 前記柱部の前記凹部は、前記第一環状部と軸方向に対向する領域で軸方向に第二環状部側へ沿った形状であって、当該第一環状部よりも大径な領域で少なくとも軸方向一方側へ沿った形状である請求項７に記載の円すいころ軸受。
9. 前記保持器は、前記第一環状部から前記外輪に向けて突き出た形状で周方向に並ぶように配置された複数の外方突起を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
10. 前記保持器の前記外方突起は、周方向に沿った断面で円弧状である請求項９に記載の円すいころ軸受。