JP4239307B2

JP4239307B2 - スラスト円錐ころ軸受

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Publication number: JP4239307B2
Application number: JP21519799A
Authority: JP
Inventors: 秀雄大越
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: JP2001041230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低摩擦トルクのスラスト円錐ころ軸受に係り、特にハーフ・トロイダル型トラクション・ドライブ無段変速機の伝動ローラや入出力部材、あるいは工作機械、樹脂射出成形機等のような大きな軸方向荷重を受けて回転し、低摩擦を要求される部材の支持に適した低摩擦トルクのスラスト円錐ころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハーフ・トロイダル型トラクション・ドライブ無段変速機においては、伝動ローラの支持軸受が大きな軸方向荷重と半径方向荷重を受けながら高速で回転するので、他の方式に比べ動力伝達部の伝達効率の高いこの種のハーフ・トロイダル型無段変速機の伝達効率をさらに高めるには、その支持軸受の摩擦損失の低減が重要な要素となる。
【０００３】
この種の無段変速機としては、入力および出力ディスクが大きな軸方向荷重を受けながら互いに逆方向に高速で回転するので、これらのディスクを支持する軸受の摩擦損失を回避するために、二組の入力および出力ディスクを互いに背中合わせに同軸的に配置したデュアル・キャビティ方式の例が多く見られる。
【０００４】
しかし、デュアル・キャビティ方式では、二組の入力および出力ディスクを長さ方向に同軸的に配置しているため、変速機が軸方向に長い形状になり、これを自動車に適用する場合には、長さ方向にゆとりのある後輪駆動車には適用できても、変速機の長さを極力短く作らねばならない前輪駆動車には適用が困難とされている。
【０００５】
すなわち、前輪駆動車に適用するためには、入力および出力ディスクを一組だけ用いるシングル・キャビティ方式とすることが必要であり、このためには入力および出力ディスクを支持する軸受の摩擦損失の低減が必須の条件になる。
【０００６】
このように、ハーフ・トロイダル型無段変速機では、伝動ローラや入出力部材の支持軸受の摩擦損失が変速機の伝達効率、ひいては無段変速機の成否を左右することになるので、支持軸受の摩擦トルクの低減が強く求められている。
【０００７】
大きな軸方向荷重を受けながら高速で回転し、かつ低摩擦を要求される用途に対応する軸受として、スラスト玉軸受やアンギュラ玉軸受がある。しかし、この種の軸受では玉と軌道面との接触点におけるスピン摩擦が大きく、通常のラジアル軸受がラジアル荷重を受けて回転する場合に比べてその摩擦トルクは遥かに大きくなる。
【０００８】
このようなスラスト玉軸受やアンギュラ玉軸受の欠点を改善するために、玉の外周側に、凹円弧状断面形状をなす軌道面をもった浮動軌道輪を設け、玉を通常の位置よりも軸受中心軸に向かって偏倚させ、玉と二つの環状軌道輪の軌道面との接触点におけるスピンを除いて、玉が軌道面上を純粋の転がり運動をするようにした低摩擦トルクスラスト玉軸受（米国特許１，４２３，６６６号等）が提案されている。
【０００９】
この軸受では、玉と二つの環状軌道輪の軌道面との接触点におけるスピンがほぼ除かれるほか、浮動軌道輪の軌道面と玉との接触点が小さな楕円を形成する点接触であることにより、この間の運動はピボット運動になるので摩擦損失が著しく小さく、この結果、軸受の摩擦トルクが低減される。そして、玉と二つの軌道面との接触角に差をもたせ、接触点の中心を玉の自転軸中心とは異なった位置にし、浮動軌道輪の軌道面と玉との間に、環状軌道輪の軌道面と玉との転がり速度よりも遥かに遅い速度の転がり運動を加えて、ピボット運動に伴う接触点の潤滑不良を防ぎ、接触面でのかじりや焼付きを防いでいる。
【００１０】
また、単に大きな軸方向荷重を受けて回転する用途であれば、円錐ころ軸受を用いることができる。しかし、この軸受は摩擦トルクが大きく、高速回転の用途には適さない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の低摩擦トルクスラスト玉軸受においては、玉と二つの環状軌道輪の軌道面との接触点におけるスピンをほぼ除くことができ、かつ、浮動軌道輪の軌道面と玉との接触点で僅かづつでも転がり運動が行われるため、この接触点に潤滑剤が供給され、また、この接触点における荷重は環状軌道輪の軌道面と玉との間の荷重に比べれば小さく、転がり速度が遅いために、この接触点における摩擦損失が軸受全体の摩擦損失に比べれば小さくなり、軸受の摩擦トルクは通常のスラスト玉軸受に比べ２／３〜１／２程度に低減され、かつ浮動軌道輪の軌道面と玉との接触点におけるかじりや焼付きもほぼ防止される。
【００１２】
しかし、この低摩擦トルクスラスト玉軸受ではまだ摩擦の大きな要因が存在する。この軸受の摩擦の要因としては、潤滑剤の撹拌などに関するものを除けば、浮動軌道輪の軌道面と玉との接触点でのスピンおよび緩やかな転がりによるもの、軌道面と玉との接触点における弾性ヒステリシスによるもの、および環状軌道輪の軌道面を玉が転がる際の差動すべりによるもの、がある。
【００１３】
このうち、前二者は大きなものではないが、玉軸受では軌道面と玉との接触点における接触楕円が玉の転がり方向とは直角方向に湾曲しており、かつ荷重の増大と共に接触楕円の径が増すので、差動すべりによる摩擦も、通常のスラスト玉軸受におけるスピンによる摩擦と同様に増加する。
【００１４】
したがって、従来の低摩擦トルクスラスト軸受を大荷重で用いる場合には、差動すべりによる摩擦が摩擦トルク低減の大きな障害になるので、この差動すべりを取り除くことができれば、軸受の摩擦トルクはさらに低減されることになる。
【００１５】
差動すべりは、環状軌道輪の軌道面および転動体の転動面が、転がり方向の直角方向に湾曲した曲面であることによって生じる玉軸受では避けられないすべりである。したがって、玉軸受ではなく、軌道面および転動面が直線であるころ軸受とし、このころ軸受に従来の摩擦低減技術を応用することができれば、スピンによる摩擦も差動すべりによる摩擦損失もない、従来よりもさらに優れた低摩擦トルクのスラスト軸受を得ることができることになる。
【００１６】
軌道面においてスピンによる摩擦損失も差動すべりによる摩擦損失もなく、完全な転がり運動をする円錐ころ軸受は、この意味においては理想的な軸受である。また軌道面での接触が線接触であるため、玉軸受に比べて高負荷容量となる。しかし円錐ころ軸受においては、円錐ころの大径側端面の球面部と内輪（環状軌道輪）の鍔面との間にすべり摩擦損失が発生すると言う欠点がある。すなわち、円錐ころ軸受から鍔面の摩擦損失を除くことができれば、低摩擦トルクで長寿命のスラスト軸受を実現することができる。
【００１７】
この発明はこのような背景のもとになされたもので、その目的とするところは、摩擦トルクの著しく小さなスラスト円錐ころ軸受を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、互いに対向して配置し、その対向面側にそれぞれ環状の軌道面を有した一対の環状軌道輪と、これら環状軌道輪の軌道面間に転動自在に介装された複数の円錐ころと、これら円錐ころの外周囲を取り囲んだ浮動軌道輪と、各円錐ころを保持した保持器とを具備し、各円錐ころは周面が各環状軌道輪の軌道面に接する転動面で、大径側の端面がその外側に凸の球面部となっており、浮動軌道輪の内周面は円錐ころの前記球面部が接する軌道面で、この軌道面がその軸方向に対して傾く円錐面となっており、互いに対向した一方の環状軌道輪の軌道面と他方の環状軌道輪の軌道面は、互いに反対側にテーパ状に傾斜し、一方の軌道面の傾斜の延長線と他方の軌道面の傾斜の延長線との交点Ｃ１と、円錐ころの周面を形成する円錐形の円錐頂点Ｃ２とが、軸受の中心軸上で、かつ円錐ころの前記球面部の中心を通る軸受の軸方向と直角の平面より離れた位置の一点で一致していることを特徴としている。
【００３３】
浮動軌道輪の軌道面をその軸方向に対して傾く円錐面とすれば、軸受に加わる軸方向荷重により円錐ころを軸受の外側に押し出そうとする分力が生じたときに、この分力で浮動軌道輪を環状軌道輪の軌道面に押し付ける力が働き、この力で浮動軌道輪の位置および姿勢を安定させることができる。
【００３４】
請求項２の発明は、互いに対向して配置した一対の環状軌道輪のうちのいずれか一方の環状軌道輪の軌道面が軸受の軸方向と直角の平面となっていることを特徴としている。
【００３５】
この請求項２の発明の軸受においては、軸方向の荷重を支持する能力が高い。しかし、半径方向の荷重はほとんど支持することができず、半径方向の荷重が加わると軸受を損傷する恐れがある。したがって、たとえ僅かではあっても半径方向荷重が加わる用途に用いる場合には、半径方向の支持軸受を別に設ける必要がある。半径方向荷重の支持軸受を別に設けるのであれば、むしろこの軸受では半径方向荷重は全く支持せず、軸方向荷重のみを支持するようにしてもよい。
【００３６】
特に、ハーフ・トロイダル型無段変速機の伝動ローラの支持軸受として用いる場合には、伝達トルクの反力である半径方向荷重を支持するための半径方向軸受を併用すると共に、伝動ローラの位置がトルクの伝達による半径方向荷重の方向とは直角の半径方向に移動できるようにする必要がある。従来においては、伝動ローラとは反対側の環状軌道輪の、軌道面とは反対側の平面部を、すべり軸受やスラスト針状ころ軸受で支持することによって、伝動ローラの半径方向位置の自由度を与える複雑な手段が採られている。
【００３７】
請求項２の発明の軸受では、伝動ローラとは反対側の環状軌道輪の軌道面を平面とすることにより、伝動ローラの半径方向の位置が自由になり、従来におけるすべり軸受やスラスト針状ころ軸受の機能がこの軸受に吸収されるので、これらのすべり軸受やスラスト針状ころ軸受が不要になり、構造の簡略化によるコストの低減が可能になる。また、円錐ころ軸受であることと相俟って、従来から用いられている玉軸受の場合に比べて、軸受の軸方向長さが短縮され、構造の簡略化と共に、限られたスペースの中に余裕が生じ、この余裕を用いて、伝動ローラを支える部材の剛性を高めて変速機の伝達効率を向上させ、軽量化にも関与することができる。
【００３８】
さらに、玉軸受の場合には伝動ローラの、荷重が加わる方向の付近に軌道面の溝があり、伝動ローラの剛性を低下させるが、請求項２の発明の軸受では荷重方向に軌道面溝が存在しないので、トルク伝達に際して伝動ローラの変形が小さく、これも変速機の伝達効率の向上に有利となる。
【００３９】
請求項３の発明は、保持器に軸受の軸方向に対する移動を規制する規制部が設けられていることを特徴とし、請求項４の発明は、保持器と円錐ころとが互いに離脱不能に結合されていることを特徴とし、請求項５の発明は、保持器と円錐ころと浮動軌道輪とが互いに離脱不能に結合されていることを特徴とし、請求項６の発明は、保持器と円錐ころと浮動軌道輪と一対の環状軌道輪のうちのいずれか一方とが互いに離脱不能に結合されていることを特徴とし、請求項７の発明は、保持器と円錐ころと一対の環状軌道輪のうちのいずれか一方とが互いに離脱不能に結合されていることを特徴としている。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照して説明する。
【００４１】
図１および図２には第１実施形態を示してあり、この実施形態における軸受１は上下に配置して互いに重なり合う一対の環状軌道輪２，３を備え、これら環状軌道輪２，３の互いに対向する環状の面が軌道面４，５で、これら軌道面４，５の対向間に複数の円錐ころ６が均等的にかつ放射状に配設されている。
【００４２】
これら円錐ころ６は周面が円錐形状をなし、この円錐形状の周面が前記軌道面４，５に接する転動面７となっている。また、これら円錐ころ６の大径側の端面は外側に凸となる球面状の球面部８となっている。
【００４３】
これら円錐ころ６の外周側周囲には浮動軌道輪１０が設けられ、この浮動軌道輪１０の内周面が円錐ころ６を取り囲んでその円錐ころ６の球面部８と接する軌道面１１となっており、この軌道面１１の軸方向沿いの形状が、図３に示すように円弧状に凹む凹曲形状となっている。
【００４４】
また、環状軌道輪２，３の軌道面４，５間には保持器１４が設けられ、この保持器１４は環形のほぼ円盤状をなし、その板面には各円錐ころ６を取り囲んでその転がり方向の姿勢を保つためのポケット部１５が打ち抜き加工により形成され、これらポケット部１５の相互間が柱部１６となっている。
【００４５】
各柱部１６の両側の側縁には、図４に示すように、ポケット部１５の打ち抜き部分の余肉を利用して、軸受１の軸方向に向かって伸びる羽根状の支持部１７が形成され、その互いに対向する支持部１７により円錐ころ６が抱きかかえられるように支持されている。
【００４６】
図３に示すように、環状軌道輪２，３における一方の軌道面４の傾斜の延長線と他方の軌道面５の傾斜の延長線との交点はＣ１で、また図２に示すように円錐ころ６の転動面７を形成する円錐の頂点はＣ２であり、これら交点Ｃ１および頂点Ｃ２は軸受１の中心軸Ｓ上で、かつ円錐ころ６の球面部８の中心Ｏを通る軸受１の中心軸Ｓと直角の水平な平面より離れたその下方側のＡ点において一致している。
【００４７】
また、円錐ころ６の球面部８の曲率半径はＲ１、浮動軌道輪１０における軌道面１１の周方向沿いの円弧の最大半径はＲ２、浮動軌道輪１０における軌道面１１の軸方向沿いの凹曲の曲率半径はＲ３であり、球面部８の曲率半径Ｒ１は、浮動軌道輪１０における軌道面１１の周方向沿いの円弧の最大半径Ｒ２、および浮動軌道輪１０における軌道面１１の軸方向沿いの凹曲の曲率半径Ｒ３より小さくなっている。
【００４８】
このような構成においては、環状軌道輪２，３における軌道面４，５の傾斜延長線の交点Ｃ１、および円錐ころ６における転動面７の円錐頂点Ｃ２が軸受１の中心軸Ｓ上のＡ点で一致しているから、円錐ころ６の転動面７が環状軌道輪２，３の軌道面４，５の上で完全な転がり運動をし、転がりに伴うスピンや差動すべりが存在しない。
【００４９】
また、図５に示すように、軸受１に軸方向の荷重Ｗが加わったときには、軌道面４，５が傾斜しているため、円錐ころ６を軸受１の中心軸Ｓから遠ざける方向に押圧して浮動軌道輪１０を押し広げようとする分力Ｗ′が生じ、この分力Ｗ′で円錐ころ６が最大のピッチ半径の位置に広がり、円錐ころ６の球面部８が図３に示すように浮動軌道輪１０の軌道面１１の最大径の点Ｐで接触する。
【００５０】
そして、交点Ｃ１および頂点Ｃ２が軸受１の中心軸Ｓ上で、かつ円錐ころ６の球面部８の中心Ｏを通る水平な平面より下方のＡ点で一致している関係で、一方の環状軌道輪２の軌道面４と他方の環状軌道輪３の軌道面５との水平面に対する傾斜の角度が異なっており、これにより接触点Ｐは円錐ころ６の球面部８の中心Ｏから外れた位置になるが、球面部８の中心Ｏと接触点Ｐとの距離が近いため、接触点Ｐでの球面部８は、軸受１の回転に伴い、円錐ころ６の転動面７の転がり速度よりも遥かに遅い速度の転がりを伴うスピン運動をすることになり、この接触部分の面に潤滑剤が供給されるので、潤滑不良によるかじりや焼付きを生ずることがなく、小さな摩擦トルクで動くピボットを形成することは従来の低摩擦トルクスラスト玉軸受と同じとなる。
【００５１】
したがって、この構成の軸受１では、従来の低摩擦トルクスラスト玉軸受から軌道面における差動すべりが除かれたことになり、低摩擦トルクのスラスト軸受を実現できる。
【００５２】
このようにこの発明の軸受１では、浮動軌道輪１０の軌道面１１に接触する対象が、玉よりも大きな曲率半径Ｒ１をもった円錐ころ６の球面部８であり、軌道面１１との接触面における接触面圧を玉の場合よりも低くできるので、軌道面１１の軸方向断面の曲率半径Ｒ３を大きくしても、球面部８との接触面における面圧は過大にはならない。
【００５３】
浮動軌道輪１０の軌道面１１の軸方向断面の曲率半径Ｒ３を大きくすると、浮動軌道輪１０の位置と姿勢の安定性は損なわれるが、曲率半径Ｒ３が大きいことは、位置や姿勢が変化しても接触位置の変化が鈍感になる効果をもたらすので、接触面にかじりの核になるような純スピン運動になる点が生じにくくなる。したがって、従来の低摩擦トルクスラスト玉軸受よりもかじりや焼付きに対する安全余裕度が高くなる。
【００５４】
通常の円錐ころ軸受では、円錐ころの大径側端面の球面部が環状軌道輪に形成された鍔の内面と線接触または面接触するので、この接触面で円錐ころの転動方向の姿勢が安定して保たれる。
【００５５】
しかし、この発明の軸受１では、浮動軌道輪１０の軌道面１１と円錐ころ６の球面部８とは点接触であるために、その接触点Ｐで円錐ころ６の姿勢を保持するような作用はなく、円錐ころ６は転動面７が保持器１４のポケット部１５の内周で保持されてその回転が案内されることによって安定した姿勢が保たれる。
【００５６】
各円錐ころ６は、保持器１４におけるポケット部１５の打ち抜き部分の余肉を利用して形成された支持部１７により抱きかかえられるように支持されて保持器１４と一体化されており、このため各円錐ころ６と保持器１４とを一体の部品として扱え、軸受１を機械や装置に組み付ける際の作業を容易に能率よく行なうことができる。
【００５７】
図６には第２の実施形態を示してあり、この実施形態においては、浮動軌道輪１０の軌道面１１が軸受１の中心軸Ｓと平行な円筒面となっている。
【００５８】
円錐ころ６の球面部８の曲率半径は玉軸受における玉の半径に比べて大きく、浮動軌道輪１０の軌道面１１の軸方向断面の曲率半径を玉軸受の場合より大きくしても、球面部８と軌道面１１との接触面での面圧は過大にならず、したがって軌道面１１の曲率半径を無限大、すなわち軸受１の中心軸Ｓと平行な円筒面とすることが可能である。
【００５９】
この構成の場合には、円錐ころ６が軸受１の外側に押し出される分力で浮動軌道輪１０の位置と姿勢を安定にする作用は生じない。浮動軌道輪１０が一旦傾けば、分力は浮動軌道輪１０をさらに傾ける方向に働く。
【００６０】
そこで、この実施形態においては、環状軌道輪３の軌道面５および保持器１４の外周部１４ａと、浮動軌道輪１０の端面１０ａ，１０ｂとの間の隙間を小さくして浮動軌道輪１０を支持するようにしてある。これにより浮動軌道輪１０の軸方向への移動を制限し、また浮動軌道輪１０の傾きを抑え、円錐ころ６の球面部８と軌道面１１との接触する位置の変化を小さくして、かじりや焼付きを防ぐことができる。
【００６１】
図７には第３の実施形態を示してあり、この実施形態においては、浮動軌道輪１０の軌道面１１を軸受１の中心軸Ｓに対して小さな角度θでテーパ状に傾く円錐面となっている。
【００６２】
この構成の場合には、図８に示すように、軸受１に軸方向の荷重Ｗが加わり、円錐ころ６を軸受１の中心軸Ｓから遠ざける方向に押圧する力が生じたときに、軌道面１１が傾斜していることから浮動軌道輪１０を環状軌道輪３の軌道面５に押し付ける小さな分力Ｗ′が生じ、この分力Ｗ′で浮動軌道輪１０の位置と姿勢を安定して保持することができる。
【００６３】
図９（Ａ）には第４の実施形態を示してあり、この実施形態においては、環状軌道輪３の軌道面５が軸受１の中心軸Ｓと直角な水平な平面に形成されている。
【００６４】
この構成においては、環状軌道輪３の軌道面５が水平な平面であるため、他方の環状軌道輪２、円錐ころ６、浮動軌道輪１０および保持器１４は軌道面５の上を半径方向に自由に動くことができ、この軸受１では半径方向の荷重を全く支持しない。半径方向の位置および荷重の支持は別に設けた半径方向軸受に依存する。
【００６５】
この実施形態の軸受１は、ハーフ・トロイダル型無段変速機の伝動ローラに適用した場合であり、図９（Ｂ）に例示する従来の玉軸受１′に比べてその構成が簡略化し、その軸方向の長さが短くなり、これにより生じる空間の余裕を、伝動ローラを支持するトラニオンの剛性の向上や軽量化に活用することができ、さらに、従来の玉軸受の場合のように、伝動ローラの荷重が加わる方向に、その剛性を低下させる軌道面溝が存在しないので、伝動ローラの剛性が高く、トルク伝達に際して伝動ローラの変形が小さいので、これも変速機の伝達効率を向上させる上で有利となる。
【００６６】
図１０には第５の実施形態を示してあり、図１０（Ａ）は軸受１の一部の断面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）中のＸ―Ｘ線に沿う断面図である。この実施形態においては、保持器１４の外周部１４ａおよび内周部１４ｂに、環状軌道輪２の軌道面４に対向して保持器１４の軸方向の移動を規制する規制部２０が設けられている。
【００６７】
通常の円錐ころ軸受では、保持器は円錐形状をなし、円錐ころにより支持されているので、その半径方向および軸方向への位置の自由度が小さく、保持器が外輪と接触することはないのが普通である。
【００６８】
しかし、この発明の軸受１では保持器１４がほぼ平盤状をなし、その軸方向位置を円錐ころ６によって保持することが困難なので、保持器１４が一方の環状軌道輪２に接触し、柱部１６が円錐ころ６と軌道面４との間に挟まれ、潤滑が特に不良な場合には円錐ころ６が柱部１６に乗り上げ、軸受１の回転を不能にする場合が起こり得る。
【００６９】
ところが、この実施形態においては、保持器１４の規制部２０が、環状軌道輪２の軌道面４に接触することにより、保持器１４の軸方向への動きが制限され、したがって保持器１４のポケット部１５と円錐ころ６の転動面７との接触位置２１を、軌道面４とは距離をおいた、円錐ころ６の直径に近い位置に保つことができ、このため保持器１４の柱部１６が環状軌道輪２の軌道面４に接触したり、柱部１６が円錐ころ６の転動面７と環状軌道輪２の軌道面４との間に挟まれるようなことがなく、潤滑が特に不良な場合であっても軸受１の回転を不能にするような恐れを防止することができる。
【００７０】
また、この構成においては、保持器１４が円錐ころ６の中心から遠ざかる位置に配置しており、このため円錐ころ６の中間部に配置する場合に比べてポケット部１５の幅を小さく、すなわち柱部１６の根元部分の幅を広くすることができ、これにより柱部１６、特にその根元部分の強度が高くなり、保持器１４の剛性が増し、これによって生じる余裕を円錐ころ６の数を増やすことに振り向けて、軸受１の耐久性の向上を図ることが可能となる。
【００７１】
図１１には第６の実施形態を示してあり、図１０（Ａ）は軸受１の一部の断面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）中のＸ―Ｘ線に沿う断面図である。この実施形態においては、保持器１４の柱部１６の側縁に環状軌道輪２の軌道面４に向かって張り出す規制部２２が設けられている。
また、保持器１４の内周部１４ｂには、円錐ころ６の相互間内に延びて柱部１６と対向する支持部２３が一体に形成されている。柱部１６は円錐ころ６の中心より上方に、支持部２３は円錐ころ６の中心より下方に配置し、各円錐ころ６は互いに隣り合った柱部１６および支持部２３とで抱き込まれて保持器１４に保持されている。
【００７２】
この構成においては、規制部２２が環状軌道輪２の軌道面４に接触して保持器１４の軸方向への動きが制限され、したがって前記第５の実施形態と同様に、保持器１４のポケット部１５と円錐ころ６の転動面７との接触位置２１を、軌道面４とは距離をおいた、円錐ころ６の直径に近い位置に保つことができ、このため保持器１４の柱部１６が環状軌道輪２の軌道面４に接触したり、柱部１６が円錐ころ６の転動面７と環状軌道輪２の軌道面４との間に挟まれるようなことがなく、潤滑が特に不良な場合であっても軸受１の回転を不能にするような恐れを防止することができる。
【００７３】
また、この構成においては、保持器１４が円錐ころ６の中心から遠ざかる位置に配置しており、このため円錐ころ６の中間部に配置する場合に比べてポケット部１５の幅を小さく、すなわち柱部１６の根元部分の幅を広くすることができ、これにより柱部１６の根元部分の強度が高くなり、保持器１４の剛性が増す。
【００７４】
特にこの第６の実施形態においては、柱部１６の側縁に軌道面４に向って張り出す規制部２２が一体に形成されているから、保持器１４の剛性がさらに増す。そして、これによって生じる余裕を円錐ころ６の数を増やすことに振り向けて、軸受１の耐久性の向上を図ることが可能となる。
【００７５】
また、この第６の実施形態においては、各円錐ころ６が互いに隣り合った柱部１６および支持部２３とで抱き込まれて保持器１４に一体的に結合されているから、保持器１４および円錐ころ６を一体の部品として扱うことができ、したがって軸受１を機械や装置に組み付ける際の作業を容易に能率よく行なうことができる。
【００７６】
図１２には第７の実施形態を示してあり、この実施形態においては、保持器１４の柱部１６の両側の側縁に軸受１の軸方向に向かって伸びる羽根状の支持部１７が形成され、その互いに対向する支持部１７により円錐ころ６が抱きかかえられるように支持されて保持器１４と各円錐ころ６とが一体化されている。
【００７７】
また保持器１４の外周部１４ａには、浮動軌道輪１０の外周面との間に隙間をあけて対向する円筒部２５が一体に形成され、この円筒部２５で浮動軌道輪１０の外周が囲まれている。そして円筒部２５の下端縁が内側に僅かに屈曲する屈曲部２５ａとなっており、これにより円筒部２５の下端の開口の内径寸法Ｄ１が浮動軌道輪１０の外径寸法Ｄ２より小さくなっている。
【００７８】
この構成においては、浮動軌道輪１０が保持器１４の円筒部２５内に保持されてその抜け出しが防止され、保持器１４、円錐ころ６および浮動軌道輪１０の三者を一体の部品として扱うことができ、軸受１を機械や装置に組み付ける際の作業を容易に能率よく行なうことができる。
【００７９】
図１３には第８の実施形態を示してあり、この実施形態においては、保持器１４が上下に重ね合わされた二枚の円環状部材２６，２７で構成されている。これら二枚の円環状部材２６，２７には円錐ころ６の周囲を取り囲むポケット部の相互間の柱部１６の両側の側縁に支持部１７が形成され、これら支持部１７により円錐ころ６が抱きかかえられるように支持されてその脱落が防止されている。そして円錐ころ６の外周側に配置された浮動軌道輪１０が、重ね合わされた二枚の円環状部材２６，２７の外周部の内側の空間２９内に収容されている。
【００８０】
この構成においては、二枚の円環状部材２６，２７で構成された保持器１４と、円錐ころ６と、浮動軌道輪１０とが一体的に結合され、したがって第６の実施形態の場合と同様に保持器１４、円錐ころ６、浮動軌道輪１０とを一体の部品として扱うことができ、軸受１を機械や装置に組み付ける際の作業を容易に能率よく行なうことができる。
【００８１】
図１４には第９の実施形態を示してあり、この実施形態においては、保持器１４の内周部１４ｂに、環状軌道輪３の内周面との間に隙間をあけて対向する円筒部３０が一体に形成されている。環状軌道輪３の内周面の下部には段差部３１が形成され、前記円筒部３０の下端縁が前記段差部３１内に入り込むように外側に僅かに屈曲し、この屈曲により円筒部３０の下端の開口の外径寸法Ｄ１が段差部の上部側における環状軌道輪３の内径寸法Ｄ２より大きくなっており、これにより環状軌道輪３と保持器１４とが離脱不能に結合されている。
【００８２】
また、保持器１４の柱部１６の両側の側縁にはその上方側に張り出す支持部１７が形成され、これら支持部１７と環状軌道輪３の軌道面５とで円錐ころ６が挟み込まれるように支持されてその離脱が防止され、さらに浮動軌道輪１０が保持器１４の外周部１４ａと環状軌道輪３の軌道面５との間に配置してその離脱が防止されている。
【００８３】
この構成においては、環状軌道輪３、保持器１４、円錐ころ６、浮動軌道輪１０が一体的に結合し、したがってこれら環状軌道輪３、保持器１４、円錐ころ６、浮動軌道輪１０を一体の部品として取り扱うことができ、軸受１を機械や装置に組み付ける際の作業を容易に能率よく行なうことができる。
【００８４】
図１５には第１０の実施形態を示してあり、この実施形態においては、保持器１４の外周部１４ａに、環状軌道輪２の外周面との間に隙間をあけて対向する円筒部３２が一体に形成されている。環状軌道輪２の外周面の上部には段差部３３が形成され、前記円筒部３２の上端縁が前記段差部３３内に入り込むように内側に僅かに屈曲し、この屈曲により円筒部３２の上端の開口の内径寸法Ｄ１が段差部３３の下部側における環状軌道輪２の外径寸法Ｄ２より小さくなっており、これにより環状軌道輪２と保持器１４とが離脱不能に結合されている。
【００８５】
また、保持器１４の柱部１６の両側の側縁にはその下方側に張り出す支持部１７が形成され、これら支持部１７により円錐ころ６が保持器に対して離脱不能に支持されている。
【００８６】
この構成においては、環状軌道輪２、保持器１４、円錐ころ６が一体的に結合され、したがってこれら環状軌道輪２、保持器１４、円錐ころ６を一体の部品として取り扱うことができ、軸受１を機械や装置に組み付ける際の作業を容易に能率よく行なうことができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明よれば、一対の環状軌道輪の軌道面と円錐ころの転動面との間で、玉軸受においては避け得ない差動すべりやスピンに基づくすべり運動が除かれて、極めて小さな摩擦を示す完全な転がり運動をし、また、円錐ころの大径側端面の球面部と浮動軌道輪の軌道面との接触面では、環状軌道輪の軌道面におけるよりも遥かに遅い転がり運動を伴うピボット運動となり、この接触面での摩擦は極めて小さいので、摩擦トルクの著しく小さい軸受を提供することができる。
【００８８】
また、円錐ころの大径側端面の球面部と浮動軌道輪の軌道面との間の接触面では、ピボット運動に遅いながらも転がり運動を伴っているために潤滑剤が供給され、かつ、浮動軌道輪の位置や姿勢の変化に対して、円錐ころの球面部の浮動軌道輪の軌道面と接触する位置が変化しにくいため、円錐ころの球面部と浮動軌道輪の軌道面との間にかじりや焼付きを生ずる恐れが除かれる。
【００８９】
さらに、一方の環状軌道輪の軌道面を平面とすることにより、ハーフ・トロイダル型無段変速機の伝動ローラに適用した場合には、その周辺構造を簡略化して、それにより生まれたスペースの余裕を変速機の性能の向上や軽量化に活用することができる。
【００９０】
そして、保持器と円錐ころとを互いに離脱不能に結合したり、保持器と円錐ころと浮動軌道輪とを互いに離脱不能に結合したり、保持器と円錐ころと浮動軌道輪と一対の環状軌道輪のうちのいずれか一方とを互いに離脱不能に結合したり、保持器と円錐ころと一対の環状軌道輪のうちのいずれか一方とを互いに離脱不能に結合する構成を採用することが可能で、これにより軸受を機械や装置に組み付ける際の作業を容易に能率よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受を示す断面図。
【図２】その軸受の上部側の環状軌道輪を取り除き、かつ保持器の一部を破断した状態の平面図。
【図３】その軸受の要部の構成を示す説明図。
【図４】その軸受の円錐ころの配置部分の断面図。
【図５】その軸受の作用を説明するための説明図。
【図６】この発明の第２の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受を示す断面図。
【図７】この発明の第３の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受を示す断面図。
【図８】その軸受の作用を説明するための説明図。
【図９】この発明の第４の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受を従来の軸受と比較して示す断面図。
【図１０】この発明の第５の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受を示し、（Ａ）は軸受の一部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の図におけるＸ―Ｘ線に沿う断面図。
【図１１】この発明の第６の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受を示し、（Ａ）は軸受の一部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の図におけるＸ―Ｘ線に沿う断面図。
【図１２】この発明の第７の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受の一部を示す断面図。
【図１３】この発明の第８の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受の一部を示す断面図。
【図１４】この発明の第９の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受の一部を示す断面図。
【図１５】この発明の第１０の実施形態に係るスラスト円錐ころ軸受の一部を示す断面図。
【符号の説明】
１…軸受
２，３…環状軌道輪
４，５…軌道面
６…円錐ころ
７…転動面
８…球面部
１０…浮動軌道輪
１１…軌道面
１４…保持器
１５…ポケット部
１６…柱部
１７支持部

Claims

互いに対向して配置し、その対向面側にそれぞれ環状の軌道面を有した一対の環状軌道輪と、これら環状軌道輪の軌道面間に転動自在に介装された複数の円錐ころと、これら円錐ころの外周囲を取り囲んだ浮動軌道輪と、各円錐ころを保持した保持器とを具備し、
各円錐ころは周面が各環状軌道輪の軌道面に接する転動面で、大径側の端面がその外側に凸の球面部となっており、浮動軌道輪の内周面は円錐ころの前記球面部が接する軌道面で、この軌道面がその軸方向に対して傾く円錐面となっており、
互いに対向した一方の環状軌道輪の軌道面と他方の環状軌道輪の軌道面は、互いに反対側にテーパ状に傾斜し、一方の軌道面の傾斜の延長線と他方の軌道面の傾斜の延長線との交点Ｃ１と、円錐ころの周面を形成する円錐形の円錐頂点Ｃ２とが、軸受の中心軸上で、かつ円錐ころの前記球面部の中心を通る軸受の軸方向と直角の平面より離れた位置の一点で一致していることを特徴とするスラスト円錐ころ軸受。
互いに対向して配置した一対の環状軌道輪のうちのいずれか一方の環状軌道輪の軌道面が軸受の軸方向と直角の平面となっていることを特徴とする請求項１に記載のスラスト円錐ころ軸受。
保持器には軸受の軸方向に対する移動を規制する規制部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のスラスト円錐ころ軸受。
保持器と円錐ころとが互いに離脱不能に結合されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のスラスト円錐ころ軸受。
保持器と円錐ころと浮動軌道輪とが互いに離脱不能に結合されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のスラスト円錐ころ軸受。
保持器と円錐ころと浮動軌道輪と一対の環状軌道輪のうちのいずれか一方とが互いに離脱不能に結合されていることを特徴とする請求項１、２または３記載のスラスト円錐ころ軸受。
保持器と円錐ころと一対の環状軌道輪のうちのいずれか一方とが互いに離脱不能に結合されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のスラスト円錐ころ軸受。