JP2021134850A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】回転トルクが低く、かつ、組み立て時に円すいころに傷がつくのを防止することが可能な円すいころ軸受を提供する。【解決手段】保持器７の大径側環状部１２と小径側環状部１３と複数の柱部１４は樹脂組成物で一体に形成され、複数の柱部１４は、各柱部１４の全体が、複数の円すいころ６が公転するときの円すいころ角度の中心の軌跡からなるピッチ円すいＰよりも径方向外側に位置するように配置され、小径側環状部１３は、柱部１４の軸方向端部からピッチ円すいＰと交差して径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とされ、内輪５の小鍔８は、円すいころ６の小端面１０に近づくに従って次第に大径となるテーパ状の外周面２０を有し、小径側環状部１３は、小鍔８の外周面２０と対向する内周面２１を有し、その内周面２１は、円すいころ６の小端面１０に近づくに従って次第に大径となるテーパ状に形成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、円すいころ軸受に関する。

自動車のトランスミッション（マニュアルトランスミッション（ＭＴ）、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）、デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）、ハイブリッドトランスミッション）やディファレンシャル機構には、ラジアル荷重とアキシアル荷重を同時に支持することが可能な軸受である円すいころ軸受が多く用いられる（例えば、特許文献１）。

特許文献１の円すいころ軸受は、円すい状の外輪軌道面を内周にもつ外輪と、円すい状の内輪軌道面を外周にもつ内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の円すいころと、その複数の円すいころの周方向の間隔を保持する環状の保持器とを有する。内輪の外周には、各円すいころの大端面を案内する大鍔と、各円すいころの小端面と軸方向に対向する小鍔とが設けられている。

一方、近年、自動車の燃費規制の厳しさが次第に増しており、これに伴い、自動車のトランスミッションやディファレンシャル機構に使用される部品には、回転トルクの一層の低減が要求されるようになってきている。特に、円すいころ軸受は、転動体としての円すいころが、内輪の大鍔に滑り接触しながら内輪軌道面を転がるため、玉を転動体とする玉軸受よりも回転トルクが大きくなる傾向があり、円すいころ軸受の回転トルクを低減するニーズが高まっている。

特開２００７−０２４１６８号公報

円すいころ軸受の組み立ては、次のようにして行なわれる。すなわち、まず保持器の各ポケットに円すいころを挿入し、次に、その保持器を内輪の外周に装着する。これにより、内輪アッシー（内輪と円すいころと保持器とが一体化したもの）が形成される。その後、内輪アッシーを外輪に挿入することで、円すいころ軸受の組み立てが完成する。ここで、保持器の各ポケットに円すいころを挿入したものを内輪の外周に装着するときに、円すいころが内輪の小鍔を乗り越える必要があるが、円すいころは、保持器によって径方向外側への移動が規制されているので、そのままの寸法関係では小鍔を乗り越えることができない。

そこで、円すいころに小鍔を乗り越えさせるために、保持器が鉄で形成されている場合には、あらかじめ保持器を塑性変形により拡径させることで円すいころの内接円径を拡大し、その状態で円すいころに小鍔を乗り越えさせ、その後、保持器を加締めることで円すいころの内接円径を縮小するという方法が一般に採られている。

一方、保持器が樹脂で形成されている場合には、円すいころが小鍔に乗り上げたときに円すいころが小鍔から受ける拡径方向の力により保持器を弾性変形させ、その保持器の弾性変形によって、円すいころに小鍔を乗り越えさせるという方法が一般に採られている。

ここで、保持器が樹脂で形成されている場合は、保持器が拡径方向に弾性変形するときに、円すいころが保持器の弾性復元力で小鍔に強く押し付けられるので、円すいころに傷がつくおそれがある。一方、保持器が鉄で形成されている場合は、保持器を塑性変形させるので、円すいころが小鍔に押し付けられて傷がつくおそれはないが、組み立て工数が多くかかり、またいったん保持器を塑性変形させるので保持器の寸法精度を高めるために細かく調整することが必要であり、そのため保持器の回転トルクを低減することの難易度が高い。

この発明が解決しようとする課題は、回転トルクが低く、かつ、組み立て時に円すいころに傷がつくのを防止することが可能な円すいころ軸受を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成の円すいころ軸受を提供する。
円すい状の外輪軌道面を内周にもつ外輪と、
前記外輪の内側に同軸に配置され、円すい状の内輪軌道面を外周にもつ内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の円すいころと、
前記複数の円すいころの周方向の間隔を保持する環状の保持器と、を備え、
前記内輪の外周には、前記各円すいころの大端面に接触する大鍔と、前記各円すいころの小端面と軸方向に対向する小鍔とが設けられ、
前記保持器は、前記複数の円すいころの大端面に沿って周方向に延びる大径側環状部と、前記複数の円すいころの小端面に沿って周方向に延びる小径側環状部と、前記大径側環状部と前記小径側環状部を連結する複数の柱部とを有する円すいころ軸受において、
前記大径側環状部と前記小径側環状部と前記複数の柱部は樹脂組成物で一体に形成され、
前記複数の柱部は、各柱部の全体が、前記複数の円すいころが公転するときの円すいころ角度の中心の軌跡からなるピッチ円すいよりも径方向外側に位置するように配置され、
前記小径側環状部は、前記柱部の軸方向端部から前記ピッチ円すいと交差して径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とされ、
前記小鍔は、前記円すいころの小端面に近づくに従って次第に大径となるテーパ状の外周面を有し、
前記小径側環状部は、前記小鍔の前記外周面と対向する内周面を有し、その内周面は、前記円すいころの小端面に近づくに従って次第に大径となるテーパ状に形成されていることを特徴とする円すいころ軸受。

このようにすると、内輪の小鍔の外周面が、円すいころの小端面に近づくに従って次第に大径となるテーパ状とされているので、円すいころ軸受を組み立てるために、保持器の各ポケットに円すいころを挿入したものを内輪の外周に装着するときに、円すいころが小鍔を乗り越えるために必要となる保持器の弾性変形を抑えることができる。また、円すいころが保持器の弾性復元力で小鍔に押し付けられたときに、円すいころと小鍔が比較的広い面積で接触するので、円すいころが小鍔から受ける力によって傷つくのを防止することができる。さらに、保持器の小径側環状部は、柱部の軸方向端部からピッチ円すいと交差して径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とされ、その小径側環状部の内周面と小鍔の外周面とが対向するとともに同じ向きに傾斜しているので、保持器の小径側環状部と内輪の小鍔とで、柱部と内輪軌道面の間の空間の軸方向端部が塞がれた状態となり、且つフランジ形状の小径側環状部の径方向幅を広くできるため、潤滑油が軸受内部に流入しにくくなっている。そのため、軸受回転中のポンプ作用により軸受内部に流入する潤滑油の量を抑えることができ、軸受内部の潤滑油の攪拌抵抗による回転トルクを低く抑えることが可能である。

前記小鍔の外径が最も大きい部位での外径は、前記複数の円すいころの小径側端部の内接円径よりも大きく設定すると好ましい。

このようにすると、内輪が保持器から抜けて、内輪と円すいころと保持器が分解するのを効果的に防止することが可能となる。

前記小鍔の前記外周面の傾斜角度は、前記内輪軌道面の傾斜角度と同じかその差が５°以内に収まる大きさに設定すると好ましい。

このようにすると、円すいころ軸受を組み立てる際、円すいころが保持器の弾性復元力で小鍔に押し付けられたときに、小鍔の外周面が、その軸方向全長にわたって円すいころと接触した状態となるので、円すいころが小鍔から受ける力によって傷つくのを効果的に防止することが可能となる。

前記小鍔は、前記小鍔の前記外周面と滑らかに接続する断面円弧状のＲ面と、前記Ｒ面につながって形成され、前記円すいころの小端面と対向する小鍔面とを更に有する構成とすると好ましい。

このようにすると、円すいころ軸受を組み立てる際、円すいころが小鍔を乗り越えるときに、円すいころが傷つくのを効果的に防止することができる。

前記小径側環状部の前記内周面の傾斜角度は、前記小鍔の前記外周面の傾斜角度と同じかその差が５°以内に収まる大きさに設定すると好ましい。

このようにすると、小径側環状部の内周面と小鍔の外周面とが略平行となるので、小径側環状部の内周面と小鍔の外周面との間の隙間が狭くなり、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部の内周面と小鍔の外周面との間の隙間を通って軸受内部に流入するのを効果的に抑制することが可能となる。

前記小径側環状部は、前記内周面と前記小鍔の前記外周面との間の距離が１．５ｍｍ以下となるように形成すると好ましい。

このようにすると、小径側環状部の内周面と小鍔の外周面との間の隙間が狭いので、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部の内周面と小鍔の外周面との間の隙間を通って軸受内部に流入するのを効果的に抑制することが可能となる。

前記外周面の前記円すいころの小端面から遠い側の端部が、前記内周面の前記円すいころの小端面から遠い側の端部よりも、前記円すいころの小端面に近い側に入り込んだ配置とすると好ましい。

このようにすると、小径側環状部の内周面と小鍔の外周面との間の隙間の円すいころの小端面から遠い側の端部が、小径側環状部によって径方向外側から覆われた状態となるので、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部の内周面と小鍔の外周面との間の隙間に入り込みにくくなり、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部の内周面と小鍔の外周面との間の隙間を通って軸受内部に流入するのを効果的に抑制することが可能となる。

前記外周面の軸方向長さを、前記内周面の軸方向長さよりも大きく設定し、前記内周面の全面を、前記外周面に対向させることができる。

このようにすると、保持器の小径側環状部の内周面の全面が、小鍔の外周面と対向してラビリンス隙間を形成するので、軸受外部の潤滑油が軸受内部に流入するのを抑制する効果が得られる。

保持器の小径側環状部を径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とした場合、軸受内部に流入する潤滑油の量を抑えることが可能となるが、その一方で、保持器が径方向に変形しにくくなり、円すいころ軸受の組立性が低下するおそれがある。そこで、前記樹脂組成物として、樹脂材にエラストマーを添加したものを採用すると好ましい。

このようにすると、保持器の柔軟性が上がるので、保持器の各ポケットに円すいころを挿入したものを内輪の外周に装着する作業が容易となり、円すいころ軸受の組立性を向上させることが可能となる。つまり、保持器の小径側環状部を径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とすることによる、軸受内部の潤滑油の攪拌トルクの低減効果を確保しつつ、円すいころ軸受の組立性も確保することが可能となる。

前記樹脂材には、さらに繊維強化材を添加すると好ましい。

このようにすると、樹脂材にエラストマーを添加することによる保持器の強度低下を、繊維強化材で補うことができる。そのため、円すいころ軸受の組立性と保持器の強度とを両立することが可能となる。

前記樹脂材として、ポリアミドまたはポリフェニレンサルファイドを採用することができる。

この発明の円すいころ軸受は、内輪の小鍔の外周面が、円すいころの小端面に近づくに従って次第に大径となるテーパ状とされているので、円すいころ軸受を組み立てるために、保持器の各ポケットに円すいころを挿入したものを内輪の外周に装着するときに、円すいころが小鍔を乗り越えるために必要となる保持器の弾性変形を抑えることができる。また、円すいころが保持器の弾性復元力で小鍔に押し付けられたときに、円すいころと小鍔が比較的広い面積で接触するので、円すいころが小鍔から受ける力によって傷つくのを防止することができる。さらに、保持器の小径側環状部は、柱部の軸方向端部からピッチ円すいと交差して径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とされ、その小径側環状部の内周面と小鍔の外周面とが対向するとともに同じ向きに傾斜しているので、保持器の小径側環状部と内輪の小鍔とで、柱部と内輪軌道面の間の空間の軸方向端部が塞がれた状態となり、且つフランジ形状の小径側環状部の径方向幅を広くできるため、潤滑油が軸受内部に流入しにくくなっている。そのため、軸受回転中のポンプ作用により軸受内部に流入する潤滑油の量を抑えることができ、軸受内部の潤滑油の攪拌抵抗による回転トルクを低く抑えることが可能である。

この発明の実施形態の円すいころ軸受の断面図 図１の保持器の小径側環状部の近傍の拡大図 図１の円すいころ軸受の組み立て過程において、保持器のポケットに円すいころを挿入した状態を示す図 図３に示す保持器に内輪を挿入し、円すいころが内輪の小鍔に乗り上げ、保持器が弾性変形して拡径した状態を示す図 図４に示す円すいころが内輪の小鍔を乗り越えた状態を示す図 図１に示す小鍔の幅を狭くした変形例を示す図 図１に示す円すいころ軸受の変形例を示す図 図１に示す円すいころ軸受の他の変形例を示す図 図１に示す円すいころ軸受の更に他の変形例を示す図 図１に示す円すいころ軸受の更に他の変形例を示す図 図１に示す円すいころ軸受を用いたトランスミッションの円すいころ軸受の近傍部分を示す断面図 図１に示す円すいころ軸受を用いたディファレンシャル機構の円すいころ軸受の近傍部分を示す断面図

図１に、この発明の実施形態の円すいころ軸受１を示す。この円すいころ軸受１は、円すい状の外輪軌道面２を内周にもつ外輪３と、円すい状の内輪軌道面４を外周にもつ内輪５と、外輪軌道面２と内輪軌道面４の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の円すいころ６と、その複数の円すいころ６の間隔を保持する環状の保持器７とを有する。

内輪５は、外輪３の内側に同軸に配置されている。内輪５の外周には、内輪軌道面４の小径側に位置する小鍔８と、内輪軌道面４の大径側に位置する大鍔９とが形成されている。内輪軌道面４は、外輪軌道面２の径方向内側に対向している。円すいころ６は、外輪軌道面２と内輪軌道面４に転がり接触している。軸受回転時、各円すいころ６は外輪軌道面２と内輪軌道面４の間で内輪５の中心軸まわりに公転しながら自転する。

小鍔８は、円すいころ６の小端面１０と軸方向に対向するように内輪軌道面４に対して径方向外側に突出して形成されている。小鍔８は、円すいころ６の内輪軌道面４の小径側への移動を規制し、この規制により内輪５が保持器７から抜け出るのを防止している。大鍔９は、円すいころ６の大端面１１と軸方向に対向するように内輪軌道面４に対して径方向外側に突出して形成されている。軸受回転時、円すいころ６の大端面１１と内輪５の大鍔９は、滑りを伴う接触により、アキシアル荷重の一部を支持する。

保持器７は、複数の円すいころ６の大端面１１に沿って周方向に延びる大径側環状部１２と、複数の円すいころ６の小端面１０に沿って周方向に延びる小径側環状部１３と、周方向に隣り合う円すいころ６の間を通って大径側環状部１２と小径側環状部１３を連結する複数の柱部１４とを有する。

大径側環状部１２と小径側環状部１３と複数の柱部１４は、複数の円すいころ６をそれぞれ収容する複数のポケット１５を区画している。ここで、大径側環状部１２と小径側環状部１３はポケット１５の軸方向の両端を区画し、柱部１４はポケット１５の周方向の両端を区画している。

柱部１４は、柱部１４の周方向両側に形成されたころ案内面１６と、ころ案内面１６の径方向内端に連なる円すい状の内周面１７と、ころ案内面１６の径方向外端に連なる円すい状の外周面１８とを有する。ころ案内面１６は、円すいころ６に接触して案内するように円すいころ６の外周に沿って延びる平面または凹円すい面である。保持器７は、柱部１４と円すいころ６の接触により位置決めされている。すなわち、保持器７は内輪５と非接触であり、外輪３とも非接触である。

また、柱部１４は、ころ案内面１６に対して周方向に窪んだ三角凹部１９を有する。三角凹部１９は、柱部１４と大径側環状部１２とが接続する隅部を一辺とし、その一辺から小径側環状部１３に向かって次第に径方向幅が狭くなる三角形状の領域が、ころ案内面１６に対して周方向に窪んだ部分である。三角凹部１９は、図示しない金型で保持器７を樹脂成形するときに、その金型の大径側環状部１２を成形する部位が通過する部分である。

保持器７を構成する大径側環状部１２と小径側環状部１３と複数の柱部１４は、樹脂組成物で継ぎ目のない一体に形成されている。保持器７を形成する樹脂組成物は、樹脂材のみからなるものを使用することも可能であるが、ここでは、樹脂材にエラストマーと繊維強化材とを添加したものが使用されている。

樹脂組成物のベースとなる樹脂材としては、ポリアミド（ＰＡ）またはスーパーエンジニアリングプラスチックを採用することができる。ポリアミドとしては、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリノナメチレンテレフタルアミド（ＰＡ９Ｔ）等を使用することができる。また、スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を採用することができる。保持器７を形成する樹脂組成物のベースとなる樹脂材にＰＰＳを採用すると、ＰＰＳは、耐熱性、耐油性、低吸水性に優れているので好ましい。樹脂材に添加するエラストマーは、例えば、熱可塑性エラストマーである。

樹脂材に添加する繊維強化材としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等を採用することができる。繊維強化材としてガラス繊維を採用する場合、繊維強化材に占めるガラス繊維の含有率は、１０〜５０重量％（好ましくは２０〜４０重量％、より好ましくは２５〜３５重量％）とすることができる。なお、樹脂材、エラストマー、繊維強化材の種類の組み合わせは適宜自由に選択可能である。

柱部１４は、各柱部１４の全体が、複数の円すいころ６が公転するときの円すいころ角度の中心の軌跡からなるピッチ円すいＰよりも径方向外側に位置するように配置されている。すなわち、柱部１４は、その内周面１７が、柱部１４の全長にわたってピッチ円すいＰよりも径方向外側に位置するように形成されている。なお、円すいころ角度の中心は、円すいころ６の外周の円すい面の中心軸であり、円すいころ６の自転軸でもある。

小径側環状部１３は、柱部１４の軸方向端部（小径側環状部１３に接続する側の端部）からピッチ円すいＰと交差して径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とされている。小径側環状部１３は、小鍔８の外周面２０と対向する内周面２１を有する。小径側環状部１３の内周面２１は、円すいころ６の小端面１０に近づくに従って次第に大径となるテーパ状に形成されている。小鍔８の外周面２０も、円すいころ６の小端面１０に近づくに従って次第に大径となるテーパ状に形成されている。

小鍔８の外周面２０の傾斜角度θ１は、内輪軌道面４の傾斜角度θ２と同じかその差が５°以内（好ましくは３°以内、より好ましくは２°以内）に収まる大きさに設定されている。また、小径側環状部１３の内周面２１の傾斜角度θ３は、小鍔８の外周面２０の傾斜角度θ１と同じかその差が５°以内（好ましくは３°以内、より好ましくは２°以内）に収まる大きさに設定されている。

図２に示すように、小鍔８は、小鍔８の外周面２０と滑らかに接続する断面円弧状のＲ面２３と、Ｒ面２３につながって形成された小鍔面２２とを更に有する。小鍔面２２は、円すいころ６の小端面１０と対向する円すい面である。Ｒ面２３の断面の円弧半径ｒは、０．２ｍｍ〜３．０ｍｍ（好ましくは１．０ｍｍ〜２．５ｍｍ、より好ましくは１．５ｍｍ〜２．５ｍｍ）の範囲で設定することができる。Ｒ面２３の断面の円弧半径ｒを、０．２ｍｍ以上（好ましくは１．０ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ以上）に設定することで、後述のように円すいころ軸受１を組み立てる際、円すいころ６が傷つくのを効果的に防止することができる。Ｒ面２３の断面の円弧半径ｒを３．０ｍｍ以下（好ましくは２．５ｍｍ以下）に設定することで、Ｒ面２３の加工コストを低減することが可能となる。

小鍔８は、複数の円すいころ６の小径側端部の内接円径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ２を有する。小鍔８の外径Ｄ２は、小鍔８の外径が最も大きい部位での外径であり、ここでは小鍔８のＲ面２３の頂点の位置での外径Ｄ２である。ここで、小鍔８の外径Ｄ２と円すいころ６の小径側端部の内接円径Ｄ１との寸法関係は、小鍔係数Ｋ＝（Ｄ２−Ｄ１）／２／Ｄ２としたときに、０．００５＜Ｋ＜０．０４０を満たすように設定すると、円すいころ６が小鍔８を乗り越えるために必要となる保持器７の弾性変形を抑えつつ、内輪５と円すいころ６と保持器７が分解するのを効果的に防止することが可能となる。

小径側環状部１３は、保持器７の中心位置と内輪５の中心位置とが一致した状態で、内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の距離が最も狭い位置での内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の距離ｓが、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍ（好ましくは０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、より好ましくは、０．２ｍｍから０．７ｍｍ）の範囲となるように形成されている。ここで、保持器７は、円すいころ６をポケット１５の中央位置（保持器７の軸方向遊びの大きさが軸方向の一方側と他方側とで等しくなる位置）に収容している。また、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の距離ｓは、保持器７のポケット１５と円すいころ６との間のクリアランスの分、保持器７の中心位置が内輪５の中心位置に対して最も偏心した状態での小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の距離がゼロよりも大きく、かつ、０．１ｍｍ以下となるように設定することができる。

外周面２０の円すいころ６の小端面１０から遠い側の端部は、小径側環状部１３の内周面２１の円すいころ６の小端面１０から遠い側の端部よりも、円すいころ６の小端面１０に近い側に入り込んだ配置とされている。また、小径側環状部１３の内周面２１の８０％以上の軸方向長さに相当する領域が、小鍔８の外周面２０と径方向に対向している。小鍔８の外周面２０の外径が最も小さい部位での外径Ｄ３は、円すいころ６の小径側端部の内接円径Ｄ１よりも大きく設定されている。

上記の円すいころ軸受１は、次のようにして組み立てることができる。

図３に示すように、まず、保持器７の各ポケット１５に円すいころ６を挿入する。次に、図４、図５に示すように、円すいころ６をポケット１５に挿入した状態の保持器７に、内輪５を挿入する。これにより、図５に示すように、内輪アッシー（内輪５と円すいころ６と保持器７とが一体化したもの）が形成される。その後、内輪アッシーを外輪３（図１参照）に挿入することで、円すいころ軸受１の組み立てが完成する。ここで、図４に示すように、円すいころ６をポケット１５に挿入した状態の保持器７に、内輪５を挿入するときに、円すいころ６が内輪５の小鍔８を乗り越える必要があるが、円すいころ６は、保持器７によって径方向外側への移動が規制されているので、そのままの寸法関係では小鍔８を乗り越えることができない。

そこで、円すいころ６に小鍔８を乗り越えさせるために、図４に示すように、円すいころ６が小鍔８に乗り上げたときに円すいころ６が小鍔８から受ける拡径方向の力により保持器７を弾性変形させ、その保持器７の弾性変形によって、円すいころ６に小鍔８を乗り越えさせる。

このとき、内輪５の小鍔８の外周面２０がテーパ状とされているので、円すいころ６が小鍔８を乗り越えるために必要となる保持器７の弾性変形を抑えることができ、弾性変形時の応力によって保持器７が破損するのを効果的に防止することが可能となっている。また、円すいころ６が保持器７の弾性復元力で小鍔８に押し付けられたときに、円すいころ６と小鍔８が比較的広い面積で接触するので、円すいころ６が小鍔８から受ける力によって傷つくのを防止することが可能となっている。

図１１に、上記の円すいころ軸受１を、自動車のトランスミッション３０に組み込んで使用した場合の円すいころ軸受１の近傍の図を示す。

円すいころ軸受１の潤滑は、ハウジング３１内に溜められた潤滑油を、図示しないリングギヤで跳ね上げることで潤滑油の飛沫を円すいころ軸受１に跳ね掛ける方式（跳ね掛け方式）や、エンジンで駆動される図示しないオイルポンプから潤滑油を圧送し、その潤滑油を図示しないノズルからハウジング３１内に噴射し、その噴射される潤滑油で円すいころ軸受１を潤滑する方式（圧送潤滑方式）で行なわれる。また、ハウジング３１内に溜められた潤滑油に円すいころ軸受１の一部が漬かった状態で円すいころ軸受１を使用することで円すいころ軸受１を潤滑することも可能である（油浴潤滑方式）。

ここで、円すいころ軸受１の外部から内部に流入する潤滑油の量が多いと、軸受内部の潤滑油の攪拌抵抗によって、円すいころ軸受１を回転させるために必要となる回転トルクが大きくなる。すなわち、図１に示すように、円すいころ軸受１は、軸受回転時の円すいころ６の回転半径が、円すいころ６の小端面１０の側と大端面１１の側とで異なるため、円すいころ６の小端面１０の側から大端面１１の側に潤滑油を移動させるポンプ作用が生じ、そのポンプ作用によって、軸受外部に存在する潤滑油が軸受内部に引き込まれるという現象が生じる。そして、軸受外部から軸受内部に引き込まれる潤滑油の量が多いと、軸受内部における潤滑油の攪拌抵抗が大きくなり、その結果、円すいころ軸受１を回転させるために必要となる回転トルクが大きくなるという問題が生じる。

また、近年、自動車の燃費規制の厳しさが次第に増しており、これに伴い、自動車のトランスミッションやディファレンシャル機構に使用される部品には、回転トルクの一層の低減が要求されるようになってきている。特に、円すいころ軸受１は、図１に示すように、転動体としての円すいころ６が、内輪５の大鍔９に滑り接触しながら内輪軌道面４を転がるため、玉を転動体とする玉軸受よりも回転トルクが大きくなる傾向があり、円すいころ軸受１の回転トルクを低減するニーズが高まっている。

この問題に対し、この実施形態の円すいころ軸受１は、図１に示すように、保持器７の小径側環状部１３が、柱部１４の軸方向端部からピッチ円すいＰと交差して径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とされ、その小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０とが対向するとともに同じ向きに傾斜しているので、保持器７の小径側環状部１３と内輪５の小鍔８とで、柱部１４と内輪軌道面４の間の空間の軸方向端部が塞がれた状態となり、且つフランジ形状の小径側環状部１３の径方向幅を広くできるため、潤滑油が軸受内部に流入しにくくなっている。そのため、軸受回転中のポンプ作用により軸受内部に流入する潤滑油の量を抑えることができ、軸受内部の潤滑油の攪拌抵抗による回転トルクを低く抑えることが可能である。

また、この円すいころ軸受１は、図１に示すように、小径側環状部１３の内周面２１の傾斜角度θ３を、小鍔８の外周面２０の傾斜角度θ１と同じかその差が５°以内（好ましくは３°以内、より好ましくは２°以内）に収まる大きさに設定しているので、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０とが略平行となり、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間を、より効果的に狭くすることが可能となっている。そのため、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間を通って軸受内部に流入するのを効果的に抑制し、軸受内部の潤滑油の攪拌抵抗による回転トルクを低く抑えることが可能となっている。

また、この円すいころ軸受１は、図２に示すように、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の距離ｓが１．５ｍｍ以下（好ましくは１．０ｍｍ以下、より好ましくは、０．７ｍｍ以下）に設定されているので、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間を通って軸受内部に流入するのを効果的に抑制することが可能となっている。

また、この円すいころ軸受１は、小鍔８の外周面２０の円すいころ６の小端面１０から遠い側の端部が、小径側環状部１３の内周面２１の円すいころ６の小端面１０から遠い側の端部よりも、円すいころ６の小端面１０に近い側に入り込んだ構成を採用しているので、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間の円すいころ６の小端面１０から遠い側の端部が、小径側環状部１３によって径方向外側から覆われた状態となっている。そのため、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間に入り込みにくく、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間を通って軸受内部に流入するのを効果的に抑制することが可能である。

また、この円すいころ軸受１は、図２に示すように、小鍔８の外径Ｄ２が、円すいころ６の小径側端部の内接円径Ｄ１よりも大きいので、内輪５が保持器７から抜けて、内輪５と円すいころ６と保持器７が分解するのを効果的に防止することが可能である。

また、この円すいころ軸受１は、図１に示すように、小鍔８の外周面２０の傾斜角度θ１を、内輪軌道面４の傾斜角度θ２と同じかその差が５°以内（好ましくは３°以内、より好ましくは２°以内）に収まる大きさに設定しているので、図３から図５に示すように、円すいころ軸受１を組み立てる際、図３の鎖線に示すように、小鍔８の外周面２０が、その軸方向全長にわたって円すいころ６と接触した状態となる。そのため、円すいころ６が小鍔８から受ける力によって傷つくのを効果的に防止することが可能である。

また、この円すいころ軸受１は、図２に示すように、小鍔８の小鍔面２２と外周面２０の間が、断面円弧状のＲ面２３で滑らかに接続されているので、円すいころ６が小鍔８を乗り越えるときに、円すいころ６が傷つくのを効果的に防止することが可能である。

また、この円すいころ軸受１は、保持器７を形成する樹脂組成物として、樹脂材にエラストマーを添加したものを採用しているので、保持器７の柔軟性が高い。そのため、保持器７の各ポケット１５に円すいころ６を挿入したものを内輪５の外周に装着する作業が容易であり、円すいころ軸受１の組立性が高い。つまり、保持器７の小径側環状部１３を径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とすることによる、軸受内部の潤滑油の攪拌トルクの低減効果を確保しつつ、円すいころ軸受１の組立性も確保することが可能である。

また、この円すいころ軸受１は、保持器７を形成する樹脂組成物に、エラストマーに加えてさらに繊維強化材が添加されているので、エラストマーを添加することによる保持器７の強度低下を、繊維強化材で補うことが可能である。そのため、円すいころ軸受１の組立性と保持器７の強度とを両立することが可能となっている。

図６に示すように、小径側環状部１３の内周面２１は、その少なくとも一部が小鍔８の外周面２０と径方向に対向すれば足りるが、上記実施形態のように、小径側環状部１３の内周面２１（円錐面）の８０％以上の軸方向長さに相当する領域を、小鍔８の外周面２０と径方向に対向させると、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間の軸方向長さを長くすることができ、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間を通って軸受内部に流入するのを抑制することができて好ましい。

図７に示すように、小鍔８の外周面２０の軸方向長さを、小径側環状部１３の内周面２１の軸方向長さよりも大きく設定し、内周面２１の全面を外周面２０に径方向に対向させてもよい。このようにすると、保持器７の小径側環状部１３の内周面２１の全面が、小鍔８の外周面２０と対向してラビリンス隙間を形成するので、軸受外部の潤滑油が軸受内部に流入するのを抑制する効果を得ることができる。この場合、小鍔８の外周面２０の外径が最も小さい部位での外径Ｄ３は、円すいころ６の小径側端部の内接円径Ｄ１と同じ大きさに設定することができる。

図８に示すように、さらに小鍔８の軸方向幅を大きくしてもよい。この場合、小鍔８の外周面２０の外径が最も小さい部位での外径Ｄ３は、円すいころ６の小径側端部の内接円径Ｄ１と同じ大きさとし、その外周面２０の小径端から軸方向に向かって一定の外径で延びるストレート状の第２の外周面２４を更に設けることができる。

図９に示すように、小径側環状部１３の軸方向の肉厚を薄肉とすることも可能であるが、上記実施形態のように、小鍔８のテーパ状の外周面２０（円錐面）の軸方向長さの９０％以上に相当する軸方向の肉厚をもつ小径側環状部１３を採用すると、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間の軸方向長さを長くすることができ、軸受外部の潤滑油が、小径側環状部１３の内周面２１と小鍔８の外周面２０との間の隙間を通って軸受内部に流入するのを抑制することができて好ましい。

図１０に示すように、小径側環状部１３の軸方向側面に、周方向に延びる盗み溝２５を設けてもよい。このようにすると、保持器７を構成する樹脂組成物の量を減らすことができて低コストである。

上記円すいころ軸受１は、図１２に示すディファレンシャル機構４０の入力軸４１を回転可能に支持する転がり軸受として使用することも可能である。図１２に、円すいころ軸受１をディファレンシャル機構に組み込んで使用した場合の円すいころ軸受１の近傍の図を示す。

今回開示された実施の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。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。

１ 円すいころ軸受
２ 外輪軌道面
３ 外輪
４ 内輪軌道面
５ 内輪
６ 円すいころ
７ 保持器
８ 小鍔
９ 大鍔
１０ 小端面
１１ 大端面
１２ 大径側環状部
１３ 小径側環状部
１４ 柱部
２０ 外周面
２１ 内周面
２２ 小鍔面
２３ Ｒ面
Ｄ１ 内接円径
Ｄ２ 外径
Ｐ ピッチ円すい
ｓ 距離
θ１，θ２，θ３ 傾斜角度

Claims (11)

1. 円すい状の外輪軌道面（２）を内周にもつ外輪（３）と、
   前記外輪（３）の内側に同軸に配置され、円すい状の内輪軌道面（４）を外周にもつ内輪（５）と、
   前記外輪軌道面（２）と前記内輪軌道面（４）の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の円すいころ（６）と、
   前記複数の円すいころ（６）の周方向の間隔を保持する環状の保持器（７）と、を備え、
   前記内輪（５）の外周には、前記各円すいころ（６）の大端面（１１）に接触する大鍔（９）と、前記各円すいころ（６）の小端面（１０）と軸方向に対向する小鍔（８）とが設けられ、
   前記保持器（７）は、前記複数の円すいころ（６）の大端面（１１）に沿って周方向に延びる大径側環状部（１２）と、前記複数の円すいころ（６）の小端面（１０）に沿って周方向に延びる小径側環状部（１３）と、前記大径側環状部（１２）と前記小径側環状部（１３）を連結する複数の柱部（１４）とを有する円すいころ軸受において、
   前記大径側環状部（１２）と前記小径側環状部（１３）と前記複数の柱部（１４）は樹脂組成物で一体に形成され、
   前記複数の柱部（１４）は、各柱部（１４）の全体が、前記複数の円すいころ（６）が公転するときの円すいころ角度の中心の軌跡からなるピッチ円すい（Ｐ）よりも径方向外側に位置するように配置され、
   前記小径側環状部（１３）は、前記柱部（１４）の軸方向端部から前記ピッチ円すい（Ｐ）と交差して径方向内方に延びる内向きのフランジ形状とされ、
   前記小鍔（８）は、前記円すいころ（６）の小端面（１０）に近づくに従って次第に大径となるテーパ状の外周面（２０）を有し、
   前記小径側環状部（１３）は、前記小鍔（８）の前記外周面（２０）と対向する内周面（２１）を有し、その内周面（２１）は、前記円すいころ（６）の小端面（１０）に近づくに従って次第に大径となるテーパ状に形成されていることを特徴とする円すいころ軸受。
2. 前記小鍔（８）の外径が最も大きい部位での外径（Ｄ２）は、前記複数の円すいころ（６）の小径側端部の内接円径（Ｄ１）よりも大きい請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 前記小鍔（８）の前記外周面（２０）の傾斜角度（θ１）が、前記内輪軌道面（４）の傾斜角度（θ２）と同じかその差が５°以内に収まる大きさに設定されている請求項１または２に記載の円すいころ軸受。
4. 前記小鍔（８）は、前記小鍔（８）の前記外周面（２０）と滑らかに接続する断面円弧状のＲ面（２３）と、前記Ｒ面（２３）につながって形成され、前記円すいころ（６）の小端面（１０）と対向する小鍔面（２２）とを更に有する請求項１から３のいずれかに記載の円すいころ軸受。
5. 前記小径側環状部（１３）の前記内周面（２１）の傾斜角度（θ３）が、前記小鍔（８）の前記外周面（２０）の傾斜角度（θ１）と同じかその差が５°以内に収まる大きさに設定されている請求項１から４のいずれかに記載の円すいころ軸受。
6. 前記小径側環状部（１３）は、前記内周面（２１）と前記小鍔（８）の前記外周面（２０）との間の距離（ｓ）が１．５ｍｍ以下となるように形成されている請求項１から５のいずれかに記載の円すいころ軸受。
7. 前記外周面（２０）の前記円すいころ（６）の小端面（１０）から遠い側の端部が、前記内周面（２１）の前記円すいころ（６）の小端面（１０）から遠い側の端部よりも、前記円すいころ（６）の小端面（１０）に近い側に入り込んだ配置とされている請求項１から６のいずれかに記載の円すいころ軸受。
8. 前記外周面（２０）の軸方向長さは、前記内周面（２１）の軸方向長さよりも大きく設定され、前記内周面（２１）の全面が、前記外周面（２０）に対向している請求項１から６のいずれかに記載の円すいころ軸受。
9. 前記樹脂組成物は、樹脂材にエラストマーを添加したものである請求項１から８のいずれかに記載の円すいころ軸受。
10. 前記樹脂材に、さらに繊維強化材を添加した請求項９に記載の円すいころ軸受。
11. 前記樹脂材は、ポリアミドまたはポリフェニレンサルファイドである請求項９または１０に記載の円すいころ軸受。

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