JP6028377B2 - 円すいころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車のトランスミッションやデファレンシャルギヤ等の各種機械装置に組み込まれて、ラジアル荷重及びスラスト荷重が加わった状態で回転する回転軸を支持する為に利用する、円すいころ軸受の改良に関する。

各種機械装置の回転支持部に転がり軸受が組み込まれているが、大きなラジアル荷重及びアキシアル荷重が加わる回転支持部を構成する為には、転動体として円すいころを使用した円すいころ軸受が使用される。図１４〜１５は、この様な円すいころ軸受の従来構造の第１例として、特許文献１等に記載されたものを示している。この円すいころ軸受は、外周面に円すい凸面状の内輪軌道１を有する内輪２と、内周面に円すい凹面状の外輪軌道３を有する外輪４と、これら内輪軌道１と外輪軌道３との間に、保持器５により保持された状態で転動自在に設けられた複数の円すいころ６、６とを備える。又、前記内輪２の外周面のうちで、前記内輪軌道１の小径側に隣接する部分に、外向フランジ状の小鍔部７を設け、この小鍔部７の内側面を前記各円すいころ６、６の小径側端面に対向させている。同じく、前記内輪軌道１の大径側に隣接する部分に、外向フランジ状の大鍔部８を設け、この大鍔部８の内側面を前記各円すいころ６、６の大径側端面に対向させている。

又、前記保持器５は、金属板製で、前記内輪、外輪両軌道１、３と同方向に傾斜した円すい筒状の主部９と、この主部９の軸方向中間部の円周方向等間隔となる複数箇所に、この主部９を径方向に貫通する状態で形成されたポケット１０、１０と、この主部９の小径側端部から径方向内方に折れ曲がった内向鍔部１１とを備える。この主部９は、軸方向に間隔をあけて互いに同心に配置された小径円環部１２及び大径円環部１３と、それぞれの両端部をこれら両円環部１２、１３に結合した状態で円周方向に関して等間隔に配置された複数の柱部１４、１４とを備える。そして、円周方向に隣り合う柱部１４、１４と前記両円環部１２、１３とにより四周を囲まれた部分を、それぞれ前記各ポケット１０、１０としている。又、これら各ポケット１０、１０内に前記各円すいころ６、６を転動自在に保持した状態で、前記主部９の外周面を前記外輪軌道１に近接対向させている。これと共に、前記内向鍔部１１の内周縁を、前記小鍔部７の外周面に近接対向させている。

上述の様な円すいころ軸受を、例えば自動車のデファレンシャルギヤを構成する歯車の回転支持部に組み込んで使用する場合、この円すいころ軸受の潤滑は、このデファレンシャルギヤを収納したケーシング内に貯溜した潤滑油により行う。即ち、このケーシングの底部に貯溜した潤滑油を、その下部をこの潤滑油中に浸漬した状態で回転する減速大歯車により掻き上げ、細かい油滴とした状態で、前記ケーシング内に浮遊させる。そして、この油滴となった潤滑油を、前記内輪２の外周面と前記外輪４の内周面との間に存在する空間である、前記円すいころ軸受の内部空間に、この円すいころ軸受の運転に伴って生じるポンプ作用により流通させる。即ち、この円すいころ軸受の運転時には、前記各円すいころ６、６の公転運動に伴って前記内部空間に、小径側（図１４〜１５の左側）開口から大径側（図１４〜１５の右側）開口に向けて流体の流れが惹起される。前記潤滑油は、この流れにより前記内部空間を流通し、この内部空間内に存在する転がり接触部や滑り接触部を潤滑する。

特に、上述した円すいころ軸受の場合には、前記保持器５を構成する主部９の外周面を前記外輪軌道３に近接対向させると共に、前記内向鍔部１１の内周縁を前記小鍔部７の外周面に近接対向させる事により、前記内部空間の小径側の開口面積を狭くする事で、この小径側開口を通じて前記内部空間に流入する潤滑油の量を抑えている。これにより、この内部空間内に存在する潤滑油の量を少なくする事で、この潤滑油の攪拌抵抗を低減する事に基づき、前記円すいころ軸受の動トルクを抑えている。

ところで、上述した円すいころ軸受の運転時に、前記各円すいころ６、６は、前記内輪、外輪両軌道１、３の大径側に寄った状態で、自転しつつ公転する。この為、前記各円すいころ６、６の大径側端面は、前記大鍔部８の内側面に対し、強く押し付けられた状態で滑り接触する。従って、これら各滑り接触部で、異常発熱、異常摩耗、焼き付きと言った問題が生じる事を防止すべく、これら各滑り接触部の潤滑状態を良好にする必要がある。

ところが、上述した従来構造の第１例の場合には、前記内部空間の一部であって、前記主部９の内周面と前記内輪２の外周面との間部分である、内輪側内部空間１８の径方向間隔が広くなっている。この為、外部空間から前記小径側開口を通じて前記内輪側内部空間１８に流入した潤滑油は、遠心力によりこの内輪側内部空間１８の外径側部分に寄せられた状態で、前記小径側開口から前記大径側開口に向けて流れる傾向となる。一方、前記各円すいころ６、６の大径側端面と前記大鍔部８の内側面との滑り接触部は、前記内輪側内部空間１８の内径側部分の大径側端部に存在する。この為、上述した従来構造の場合、前記各円すいころ６、６の大径側端面と前記大鍔部８の内側面との滑り接触部に到達できる潤滑油の量は、限られた量となる。

これに対し、特許文献２には図１６に示す様な円すいころ軸受が、特許文献３には図１７に示す様な円すいころ軸受が、それぞれ記載されている。これら図１６〜１７に示した従来構造の第２〜３例の場合には、何れも、保持器５ａ、５ｂを合成樹脂製とし、且つ、この保持器５ａ、５ｂを構成する主部９ａ、９ｂの径方向厚さを大きくしている。これにより、円すいころ軸受の内部空間の体積を減らし、この内部空間内に存在する潤滑油の量をより少なくする事で、この潤滑油の攪拌抵抗の更なる低減を図っている。又、前記主部９ａ、９ｂの径方向厚さを大きくする事により、前記内部空間の一部であって、前記主部９ａ、９ｂの内周面と内輪２の外周面との間部分である、内輪側内部空間１８ａ、１８ｂの径方向厚さを小さくしている。これにより、この内輪側内部空間１８ａ、１８ｂを通じて、この内輪側内部空間１８ａ、１８ｂの小径側端部から、各円すいころ６の大径側端面と大鍔部８の内側面との滑り接触部に向け、潤滑油を供給し易くする効果を狙っている。又、前記主部９ａ、９ｂの内周面の大径側端部で、内輪軌道１の大径側端部と径方向に対向する部分を含む範囲に、径方向外方に凹入する凹部１５ａ、１５ｂを形成している。これにより、前記大鍔部８の内側面の滑り接触部に供給された潤滑油を、前記凹部１５ａ、１５ｂの内径側に存在する空間を通じて外部空間に排出し易くする事で、前記潤滑油の攪拌抵抗のより一層の低減を図っている。

ところが、上述した従来構造の第２〜３例の場合には、何れも、次の様な問題がある。
即ち、これら従来構造の第２〜３例の場合には、何れも、前記主部９ａ、９ｂの外周面に直角な方向に関する、この主部９ａ、９ｂの厚さの最大値Ｌと、前記各円すいころ６の転動面の軸方向中央部の直径である、これら各転動面の平均直径Ｄとの比Ｌ／Ｄが、過大になっている。具体的には、図示の構造に定規を当てて測定すると、図１６に示した従来構造の第２例では、Ｌ／Ｄ＝０．９０と言った様に、又、図１７に示した同第３例では、Ｌ／Ｄ＝１．０６と言った様に、それぞれ当該比Ｌ／Ｄの値が、後述する条件である「０．４２＜Ｌ／Ｄ＜０．７１」の範囲を超えて大きくなっている。

又、上述した従来構造の第２〜３例の場合には、何れも、前記凹部１５ａ、１５ｂの小径側端部に存在する段差面１６ａ、１６ｂと前記大鍔部８の内側面との間の軸方向距離の最小値ａ₁と、前記各円すいころ６の転動面の平均直径Ｄとの比ａ₁／Ｄ、並びに、前記段差面１６ａ、１６ｂと前記内輪軌道１との間の径方向距離の最小値ａ₂と、前記各円すいころ６の転動面の平均直径Ｄとの比ａ₂／Ｄが、それぞれ過小になっている。即ち、図示の構造に定規を当てて測定すると、図１６に示した従来構造の第２例では、ａ₁／Ｄ＝０．１６、ａ₂／Ｄ＝０．１２と言った様に、又、図１７に示した同第３例では、ａ₁／Ｄ＝０．１６、ａ₂／Ｄ＝０．０４と言った様に、それぞれ当該各比ａ₁／Ｄ、ａ₂／Ｄの値が、後述する条件である「ａ₁／Ｄ＞０．３２」、「ａ₂／Ｄ＞０．３２」の範囲よりも小さくなっている。

そして、上述した従来構造の第２〜３例の場合には、上述の様に各比Ｌ／Ｄ、ａ₁／Ｄ、ａ₂／Ｄが過大又は過小になっている分だけ、前記内輪側内部空間１８ａ、１８ｂの体積が小さくなっている。この為、この内輪側内部空間１８ａ、１８ｂに於いて、前記ポンプ作用（内部空間内の負圧）に基づく潤滑油の吸い込み力を十分に得られず、前記小径側開口を通じて前記内輪側内部空間１８ａ、１８ｂに流入する潤滑油の量が少なくなる。従って、前記大鍔部８の内側面の滑り接触部に供給される潤滑油の量が少なくなる。更には、前記各比Ｌ／Ｄ、ａ₁／Ｄ、ａ₂／Ｄが過大又は過小になっている分だけ、前記保持器５ａ、５ｂの表面積が大きくなっている。この為、この保持器５ａ、５ｂが潤滑油から受ける力が大きくなり、その分だけ、この潤滑油の攪拌抵抗の低減効果が小さくなる。

特開２００７−１３８９９２号公報 特開２００４−８４７９９号公報 国際公開第２０１０／００５００７号パンフレット

本発明の円すいころ軸受は、上述の様な事情に鑑み、内部空間に存在する潤滑油の攪拌抵抗を十分に低減できると共に、各円すいころの大径側端面と内輪の大鍔部の内側面との滑り接触部の潤滑状態を良好にできる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の円すいころ軸受は、内輪と、外輪と、複数個の円すいころと、小鍔部と、大鍔部と、保持器とを備える。
このうちの内輪は、外周面に円すい凸面状の内輪軌道を有する。
又、前記外輪は、内周面に円すい凹面状の外輪軌道を有する。
又、前記各円すいころは、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられている。
又、前記小鍔部は、前記内輪軌道の小径側に隣接する部分に設けられて、その内側面を前記各円すいころの小径側端面に対向させている。
又、前記大鍔部は、前記内輪軌道の大径側に隣接する部分に設けられて、その内側面を前記各円すいころの大径側端面に対向させている。
又、前記保持器は、前記各円すいころを転動自在に保持している。この様な保持器は、前記内輪、外輪両軌道と同方向に傾斜した円すい筒状の主部と、この主部の軸方向中間部の円周方向複数箇所にこの主部を径方向に貫通する状態で形成された、それぞれの内側に前記各円すいころを転動自在に保持するポケットと、前記主部の内周面の大径側端部で少なくとも前記内輪軌道の大径側端部と径方向に対向する部分を含む範囲に形成された、径方向外方に凹入する凹部とを備える。そして、前記主部の外周面を、前記外輪軌道に近接対向させると共に、この主部の内周面の小径側端部を、前記小鍔部の外周面に近接対向させている。

特に、本発明の円すいころ軸受の場合には、前記各円すいころの大径側端面を前記大鍔部の内側面に接触させ、且つ、前記保持器を前記内輪、外輪両軌道と同心に配置すると共に、この保持器の軸方向位置を、この保持器が前記各ポケット内に存在する隙間に基づいて軸方向に移動可能な範囲の中央位置とした状態を、基準状態と定義した場合に、以下の各条件を満たす。
先ず、前記主部の外周面に直角な方向に関するこの主部の厚さの最大値Ｌと、前記各円すいころの転動面の軸方向中央部の直径であるこれら各転動面の平均直径Ｄとの比Ｌ／Ｄが、「０．４２＜Ｌ／Ｄ＜０．７１」の範囲（より具体的には、「０．６２≦Ｌ／Ｄ≦０．６６」の範囲）に収まっている。
又、前記基準状態で、前記各円すいころの中心軸に対する、前記主部の内周面の軸方向中間部（軸方向に関して、前記小鍔部の外周面と対向する小径側端部と、前記凹部を形成した大径側端部との間に挟まれた部分）の傾斜角度θが、「−５度≦θ≦＋５度」の範囲（より具体的には、「−２度≦θ≦＋５度」の範囲）に収まっている。尚、この傾斜角度θの±の方向は、次の様に定義する。即ち、前記基準状態に於いて、前記保持器の中心軸に対する前記各円すいころの中心軸の傾斜角度をαとし、前記保持器の中心軸に対する前記主部の内周面の軸方向中間部の傾斜角度をβとした場合に、前記傾斜角度θの±の符号は、α＞βとなる状態を＋とし、α＜βとなる状態を−とする。
更に、前記主部の中心軸に対するこの主部の外周面の傾斜角度が、前記外輪軌道の中心軸に対するこの外輪軌道の傾斜角度と等しくなっており、且つ、前記基準状態で、前記主部の外周面と前記外輪軌道との対向距離ｂと、前記各円すいころの転動面の平均直径Ｄとの比ｂ／Ｄが、「０＜ｂ／Ｄ＜０．０７２」の範囲に収まっている。

更に、本発明の円すいころ軸受の場合には、前記基準状態で、前記主部の内周面のうち前記凹部の小径側端部に存在する段差面と前記大鍔部の内側面との間の軸方向距離の最小値ａ₁と、前記各円すいころの転動面の平均直径Ｄとの比ａ₁／Ｄが、「ａ₁／Ｄ＞０．３２」の範囲（より具体的には、「０．３２＜ａ ₁ ／Ｄ≦０．４」の範囲）に収まっている。又、前記段差面と前記内輪軌道との間の径方向距離の最小値ａ₂と、前記各円すいころの転動面の平均直径Ｄとの比ａ₂／Ｄが、「ａ₂／Ｄ＞０．３２」の範囲（より具体的には、「０．３２＜ａ ₂ ／Ｄ≦０．４」の範囲）に収まっている。
本発明を実施する場合には、例えば請求項２に記載した発明の様に、「ａ₁＝ａ₂」の条件を満たす様にする事ができる。

上述の様に構成する本発明の円すいころ軸受によれば、運転時に内部空間（内輪の外周面と外輪の内周面との間に存在する空間）を通過する潤滑油の攪拌抵抗を十分に低減できる。この為、円すいころ軸受の動トルクを十分に抑えられる。又、各円すいころの大径側端面と内輪の大鍔部の内側面との滑り接触部の潤滑状態を良好にできる。この為、これら各滑り接触部で、異常発熱、異常摩耗、焼き付き等が生じる事を防止できる。

本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。 図１のＸ−Ｘ断面図。 保持器の大径側から見た斜視図。 傾斜角度θの±の方向を表す線図。 本発明の実施の形態の第２例を示す部分断面図。 同第３例を示す部分断面図。 本発明の効果を確認する為に行ったコンピュータシミュレーションの実験モデルを示す略図。 図１中の寸法ＬとＤとの比L／Dが、攪拌抵抗比と内輪側油量比とに及ぼす影響を調べる為に行った実験の結果を示す線図。 図１中の傾斜角度θが、攪拌抵抗比と内輪側油量比とに及ぼす影響を調べる為に行った実験の結果を示す線図。 図１中の寸法ｂとＤとの比ｂ／Dが、攪拌抵抗比と内輪側油量比とに及ぼす影響を調べる為に行った実験の結果を示す線図。 図１中の寸法ａ₁、ａ₂（ａ₁＝ａ₂＝ａ）とＤとの比ａ／Dが、攪拌抵抗比と内輪側油量比とに及ぼす影響を調べる為に行った実験の結果を示す線図。 本発明の実施例と比較例とに関する、攪拌抵抗比を表すグラフ。 同じく、全体油量比と内輪側油量比とを表すグラフ。 従来構造の第１例を示す部分切断斜視図。 同じく部分断面図。 従来構造の第２例を示す部分断面図。 同第３例を示す部分断面図。

［実施の形態の第１例］
図１〜４は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、保持器５ｃの構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１４〜１５に示した従来構造の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合、前記保持器５ｃは、合成樹脂の一体成形品であり、内輪、外輪両軌道１、３と同方向に傾斜した円すい筒状の主部９ｃと、この主部９ｃの軸方向中間部の円周方向等間隔となる複数箇所に、この主部９ｃを径方向に貫通する状態で形成されたポケット１０ｃ、１０ｃとを備える。このうちの主部９ｃは、軸方向に間隔をあけて互いに同心に配置された小径円環部１２ｃ及び大径円環部１３ｃと、それぞれの両端部をこれら両円環部１２ｃ、１３ｃに結合した状態で円周方向に関して等間隔に配置された複数の柱部１４ｃ、１４ｃとを備える。そして、円周方向に隣り合う柱部１４ｃ、１４ｃと前記両円環部１２ｃ、１３ｃとにより四周を囲まれた部分を、それぞれ前記各ポケット１０ｃ、１０ｃとしている。又、前記主部９ｃの内周面の大径側端部（前記大径円環部１３ｃ及び前記各柱部１４ｃ、１４ｃの大径側端部の内周面）に、径方向外方に凹入する凹部１５ｃを形成している。本例の場合、この凹部１５ｃの底面の断面形状は、前記主部９ｃの外周面に対して平行な直線形状としている。又、この主部９ｃの内周面のうち前記凹部１５ｃの小径側端部に存在する段差面１６ｃの断面形状を、前記主部９ｃの中心軸に対して直角な直線形状としている。又、前記各ポケット１０ｃ、１０ｃ内に円すいころ６、６を転動自在に保持した状態で、前記主部９ｃの外周面を前記外輪軌道１に近接対向させると共に、この主部９ｃの内周面の小径側端部（前記小径円環部１２ｃの内周面）を、小鍔部７の外周面に近接対向させている。更には、前記凹部１５ｃを前記内輪軌道１の大径側端部に対し、径方向に対向させている。

又、本例の場合には、図１に示す様に、前記各円すいころ６の大径側端面を大鍔部８の内側面に接触させ、且つ、前記保持器５ｃを前記内輪、外輪両軌道１、３と同心に配置すると共に、この保持器５ｃの軸方向位置を、この保持器５ｃが前記各ポケット１０ｃ内に存在する隙間に基づいて軸方向に移動可能な範囲の中央位置とした状態を、基準状態と定義した場合に、以下の条件（１）〜（４）を満たす。
（１） 前記主部９ｃの外周面に直角な方向に関するこの主部９ｃの厚さの最大値Ｌと、前記各円すいころ６、６の転動面の軸方向中央部の直径である、これら各転動面の平均直径Ｄとの比Ｌ／Ｄが、「０．４２＜Ｌ／Ｄ＜０．７１」の範囲（より具体的には、「０．６２≦Ｌ／Ｄ≦０．６６」の範囲）に収まっている。
（２） 前記基準状態で、前記各円すいころ６、６の中心軸Ｃに対する、前記主部９ｃの内周面の軸方向中間部（軸方向に関して、前記小鍔部７の外周面と対向する小径側端部と、前記凹部１５ｃを形成した大径側端部との間に挟まれた部分）の傾斜角度θが、「−５度≦θ≦＋５度」の範囲（より具体的には、「−２度≦θ≦＋５度」の範囲）に収まっている。尚、図１に示す断面図に於いて、前記傾斜角度θの±の方向は、図４に示す方向とする。即ち、前記基準状態に於いて、前記保持器５ｃの中心軸Ｎに対する前記各円すいころ６、６の中心軸Ｃの傾斜角度をαとし、同じく前記主部９ｃの内周面の軸方向中間部の傾斜角度をβとした場合に、前記傾斜角度θの±の符号は、α＞βとなる状態を＋とし、α＜βとなる状態を−とする。
（３） 前記主部９ｃの中心軸に対するこの主部９ｃの外周面の傾斜角度が、前記外輪軌道３の中心軸に対するこの外輪軌道３の傾斜角度と等しくなっており、且つ、前記基準状態で、前記主部９ｃの外周面と前記外輪軌道３との対向距離ｂと、前記各円すいころ６、６の転動面の平均直径Ｄとの比ｂ／Ｄが、「０＜ｂ／Ｄ＜０．０７２」の範囲に収まっている。
（４） 前記基準状態で、前記主部９ｃの内周面のうち前記凹部１５ｃの小径側端部に存在する段差面１６ｃと、前記大鍔部８の内側面との間の軸方向距離の最小値をａ₁とし、前記段差面１６ｃと前記内輪軌道１との間の径方向距離の最小値をａ₂とする。この場合に、前記軸方向距離の最小値ａ₁と前記各円すいころ６、６の転動面の平均直径Ｄとの比ａ₁／Ｄが、「ａ₁／Ｄ＞０．３２」の範囲（より具体的には、「０．３２＜ａ ₁ ／Ｄ≦０．４」の範囲）に収まっており、且つ、前記径方向距離の最小値ａ₂と前記平均直径Ｄとの比ａ₂／Ｄが、「ａ₂／Ｄ＞０．３２」の範囲（より具体的には、「０．３２＜ａ ₂ ／Ｄ≦０．４」の範囲）に収まっている。

尚、本例の場合、前記最小値ａ₁は、前記段差面１６ｃの径方向内端縁と前記大鍔部８の内側面の径方向外端縁との間の軸方向距離である。又、前記最小値ａ₂は、前記段差面１６ｃの径方向内端縁と前記内輪軌道１の大径側端縁との間の径方向距離である。又、本発明を実施する場合、前記両最小値ａ₁、ａ₂は、図示の例の様に互いに異ならせて（ａ₁≠ａ₂）も良いし、或いは、図示の例とは異なるが、互いに等しく（ａ₁＝ａ₂）しても良い。

上述の様に構成する本例の円すいころ軸受によれば、運転時に内部空間（内輪２の外周面と外輪４の内周面との間に存在する空間）を通過する潤滑油の攪拌抵抗を十分に低減できると共に、前記各円すいころ６、６の大径側端面と前記大鍔部８の内側面との滑り接触部の潤滑状態を良好にできる。この理由に就いて、以下に詳しく説明する。

本例の場合には、前記保持器５ｃを構成する主部９ｃの厚さＬを適度に大きくしている｛前記比Ｌ／Ｄを「０．４２＜Ｌ／Ｄ＜０．７１」の範囲（より具体的には、「０．６２≦Ｌ／Ｄ≦０．６６」の範囲）に収めている｝為、前記内部空間の体積を適度に減らして、この内部空間内に存在する潤滑油の量を適度に減らせる。従って、この潤滑油の攪拌抵抗を効果的に低減できる。又、本例の場合には、前記主部９ｃの厚さＬを適度に大きくしている為、前記内部空間の一部であって、前記主部９ｃの内周面と前記内輪２の外周面との間部分である、内輪側内部空間１８ｃの径方向厚さを適度に小さくできる。この為、この内輪側内部空間１８ｃを通じて、この内輪側内部空間１８ｃの小径側開口から、前記各円すいころ６、６の大径側端面と前記大鍔部８の内側面との滑り接触部に向け、潤滑油を供給し易くできる。

尚、前記比Ｌ／Ｄを０．７１以上（Ｌ／Ｄ≧０．７１）にすると、前記潤滑油の攪拌抵抗を効果的に低減できなくなる。この理由は、前記保持器５ｃの表面積が過度に増加して、潤滑油からこの保持器５ｃに加わる力が大きくなる為であると考えられる。又、前記比Ｌ／Ｄを０．７１以上（Ｌ／Ｄ≧０．７１）にすると、前記内輪側内部空間１８ｃの小径側開口を通じて、この内輪側内部空間１８ｃに流入する潤滑油を十分に確保できなくなり、前記大鍔部８の内側面の滑り接触部に供給できる潤滑油の量を十分に確保できなくなる。この理由は、前記内輪側内部空間１８ｃの体積が過度に減少して、運転時に発生するポンプ作用（内部空間内の負圧）に基づく、前記内輪側内部空間１８ｃの小径側開口を通じてこの内輪側内部空間１８ｃに潤滑油を引き込む力を十分に確保できなくなる為であると考えられる。又、前記比Ｌ／Ｄを０．４２以下（Ｌ／Ｄ≦０．４２）にすると、前記潤滑油の攪拌抵抗を効果的に低減できなくなる。この理由は、前記内輪側内部空間１８ｃの小径側の開口面積が広くなり、この小径側の開口を通じて前記内部空間に流入する潤滑油の総量が多くなる為であると考えられる。

又、本例の場合には、前記各円すいころ６、６の中心軸Ｃに対する、前記主部９ｃの内周面の軸方向中間部の傾斜角度θを「−５度≦θ≦＋５度」の範囲（より具体的には、「−２度≦θ≦＋５度」の範囲）に収めている。この為、この傾斜角度θを＋５度よりも大きく（θ＞＋５度）した場合に生じる問題、即ち、前記主部９ｃの内周面の小径側端部と前記小鍔部７の外周面との対向距離が過大になる事により、前記内輪側内部空間１８ｃの小径側の開口面積が過大になる結果、この小径側の開口を通じて前記内部空間に流入する潤滑油の総量が多くなって、この潤滑油の攪拌抵抗を効果的に低減できなくなると言った問題を回避できる。又、前記傾斜角度θを−５度よりも小さく（θ＜−５度）した場合に生じる問題、即ち、前記主部９ｃの内周面の小径側端部と前記小鍔部７の外周面との対向距離が過小になる事により、前記内輪側内部空間１８ｃの小径側の開口面積が過小になる結果、この小径側の開口を通じて前記内輪側内部空間１８ｃに流入する潤滑油の量が過度に少なくなって、この潤滑油を前記大鍔部８の内側面の滑り接触部に十分に供給できなくなると言った問題を回避できる。

又、本例の場合には、前記主部９ｃの外周面と前記外輪軌道３との対向距離ｂを、適度に小さくしている（前記比ｂ／Ｄを「０＜ｂ／Ｄ＜０．０７２」の範囲に収めている）為、前記内部空間の一部であって、前記主部９ｃの外周面と前記外輪４の内周面との間部分である、外輪側内部空間１９の小径側の開口面積を十分に小さくできる。従って、この外輪側内部空間１９の小径側開口を通じてこの外輪側内部空間１９に潤滑油を引き込む力（ポンプ作用に基づく吸引力）を減少させる事ができ、これに伴い、前記内輪側内部空間１８ｃの小径側開口を通じてこの内輪側内部空間１８ｃに潤滑油を引き込む力（ポンプ作用に基づく吸引力）を増大させる事ができる。従って、円すいころ軸受の内部空間に流入する潤滑油の総量を増やす事なく、前記内輪側内部空間１８ｃに流入する潤滑油の量を増やす事が可能となる。この結果、この潤滑油の攪拌抵抗を増大させる事なく、前記大鍔部８の内側面の滑り接触部に供給できる潤滑油の量を増やせる。

尚、前記比ｂ／Ｄを０．０７２以上（ｂ／Ｄ≧０．０７２）にすると、上述の様にして内輪側内部空間１８ｃに流入する潤滑油の量を増やせる効果を十分に得られなくなる。又、前記比ｂ／Ｄを０（ｂ／Ｄ＝０）にすると、前記主部９ｃの外周面と前記外輪軌道３とが全周に亙り擦れ合う状態となる為、この擦れ合い部に作用する摩擦力が過度に大きくなって、円すいころ軸受の動トルクが過度に大きくなる。

又、本例の場合には、前記主部９ｃの内周面の大径側端部に凹部１５ｃを形成すると共に、この凹部１５ｃを前記内輪軌道１の大径側端部に対し、径方向に対向させている。この為、前記大鍔部８の内側面の滑り接触部に供給された潤滑油を、前記凹部１５ｃの内径側に存在する空間を通じて外部空間に排出し易くできる。従って、前記潤滑油の攪拌抵抗を一層低減できる。更に、本例の場合には、前記凹部１５ｃ周辺の寸法に関して、前記各比ａ₁／Ｄ、ａ₂／Ｄを、それぞれ「ａ₁／Ｄ＞０．３２」「ａ₂／Ｄ＞０．３２」の範囲（より具体的には、「０．３２＜ａ ₁ ／Ｄ≦０．４」「０．３２＜ａ ₂ ／Ｄ≦０．４」の範囲）に収めている。この為、前記潤滑油の攪拌抵抗の低減効果を一層高められる。これと共に、前記内輪側内部空間１８ｃの小径側開口を通じてこの内輪側内部空間１８ｃに流入する潤滑油の量を一層増やす事ができ、この潤滑油を前記大鍔部８の内側面の滑り接触部に一層供給し易くできる。

尚、前記各比ａ₁／Ｄ、ａ₂／Ｄを、それぞれ「ａ₁／Ｄ＞０．３２」「ａ₂／Ｄ＞０．３２」の範囲よりも小さくすると、前記潤滑油の攪拌抵抗を低減できる効果を十分に得られなくなる。この理由は、前記保持器５ｃの表面積が大きくなり、前記潤滑油からこの保持器５ｃに加わる力が大きくなる為であると考えられる。更には、前記内輪側内部空間１８ｃの小径側開口を通じてこの内輪側内部空間１８ｃに流入する潤滑油の量を十分に増やせなくなる。この理由は、前記内輪側内部空間１８ｃの体積が、前記凹部１５ｃの内径側部分で過度に小さくなり、この結果、前記内輪側内部空間１８ｃに於いて、前記ポンプ作用に基づく潤滑油の吸い込み力が低下する為であると考えられる。

以上の様に、本例の円すいころ軸受の場合には、運転時に内部空間を通過する潤滑油の攪拌抵抗を十分に低減できる。この為、円すいころ軸受の動トルクを十分に抑えられる。又、前記各円すいころ６、６の大径側端面と前記大鍔部８の内側面との滑り接触部の潤滑状態を良好にできる。この為、これら各滑り接触部で、異常発熱、異常摩耗、焼き付き等が生じる事を防止できる。

［実施の形態の第２〜３例］
図５〜６は、本発明の実施の形態の第２〜３例を示している。これら図５に示した第２例、及び、図６に示した第３例の場合には、保持器５ｄ、５ｅを構成する主部９ｄ、９ｅの内周面の大径側端部に形成した凹部１５ｄの底面と、この凹部１５ｄの小径側端部に存在する段差面１６ｄとの断面形状を、互いに滑らかに連続した凹曲線形状としている。更に、図６に示した第３例の場合には、前記主部９ｅの内周面の軸方向中間部と前記段差面１６ｄとを、断面形状が凸円弧形状である面取り部１７により滑らかに連続させている。
その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。

本発明の効果を確認する為に行った、コンピュータシミュレーションによる実験に就いて説明する。本実験では、前述の図１〜３に示した実施の形態の第１例と同様の基本構成を有する円すいころ軸受のうち、ａ₁＝ａ₂＝ａとしたもの（以下「試料軸受」とする。）を対象として、前記各比Ｌ／Ｄ、ｂ／Ｄ、ａ／Ｄ（＝ａ₁／Ｄ＝ａ₂／Ｄ）、及び、前記傾斜角度θを変動させたとき、運転時に於ける、攪拌抵抗（試料軸受の内部空間に存在する潤滑油の攪拌抵抗）と、全体油量（試料軸受の内部空間に存在する潤滑油の総量）と、内輪側油量（試料軸受の内部空間の一部である内輪側内部空間に存在する潤滑油の総量）とが、それぞれどの様に変化するかを調べた。

図７は、本実験のコンピュータシミュレーションで想定した試験機の模式断面図である。この試験機は、試料軸受の外輪の背面（外輪軌道の小径側の端面）を上方に向けた状態で、この外輪を固定すると共に、試料軸受の内輪を一定速度で回転駆動する。又、試料軸受の潤滑は、潤滑油を外輪背面側から試料軸受に供給し、試料軸受を貫通した油が供給タンクに戻る循環供給となっている。又、前記各測定対象（攪拌抵抗、全体油量、内輪側油量）を測定する際には、油面が外輪背面から４０ｍｍの高さで安定する様に供給油量が（所謂Ｆｕｌｌ油量で）調整される。その他の実験条件は、次の通りである。
内輪の回転速度 ： ２０００min^-1
潤滑油の種類 ： ＩＳＯ ＶＧ １５０｛粘度：１５０mm²／ｓ（４０℃）｝
油温 ： ５０℃

＜比Ｌ／Ｄに就いて＞
上述した様な実験条件により、前記比Ｌ／Ｄを変動させたときに、前記各測定対象（攪拌抵抗、全体油量、内輪側油量）が、それぞれどの様に変化するかを調べた。又、比較の為に、前述の図１４〜１５に示した従来構造の第１例に関しても、１つの仕様（以下「比較例」とする。）に就いて、対応する測定対象を同様の測定方法で測定した。試料軸受及び比較例の仕様を、下記の表１〜２に示すと共に、それぞれに就いての測定結果を、下記の表２及び図８に示す。尚、各表及び図中の「攪拌抵抗比」とは、比較例の攪拌抵抗を１とした場合の比率であり、同じく「全体油量比」とは、比較例の全体油量を１とした場合の比率であり、同じく「内輪側油量比」とは、比較例の内輪側油量を１とした場合の比率である。又、表２中の比ａ／Ｄの変動は、前記比Ｌ／Ｄの変動に伴うものである。

この表２及び図８に示した測定結果から分かる様に、試料軸受に就いては、前記比Ｌ／Ｄが「０．４２＜Ｌ／Ｄ＜０．７１」の範囲内にあれば、比較例に比べて大きく劣らない（比較例の８割程度以上の）内輪側油量を確保でき、且つ、比較例に比べて攪拌抵抗を十分に低減できる。ここで、試料軸受に関しては、比較例に比べて、内輪側内部空間の径方向幅が十分に小さい。この為、上述の様に試料軸受に就いて比較例の８割程度以上の内輪側油量を確保できれば、比較例に比べて、大鍔部の内側面の滑り接触部に供給できる潤滑油の量を大幅に増やす事ができる。この為、本発明では、前記比Ｌ／Ｄを「０．４２＜Ｌ／Ｄ＜０．７１」の範囲内に収める事にした。又、表２及び図８に示した測定結果から分かる様に、前記比Ｌ／Ｄが「０．６２≦Ｌ／Ｄ≦０．６６」の範囲内にあれば、試料軸受に就いて、特に高いレベルで、内輪側油量の確保と攪拌抵抗の低減とを図れる。この為、本発明を実施する場合には、前記比Ｌ／Ｄを「０．６２≦Ｌ／Ｄ≦０．６６」の範囲内に収める事にした。

＜傾斜角度θに就いて＞
前述した様な実験条件により、前記傾斜角度θを変動させたときに、前記各測定対象（攪拌抵抗、全体油量、内輪側油量）が、それぞれどの様に変化するかを調べた。又、比較の為に、前記比較例に就いても、対応する測定対象を同様の測定方法で測定した。試料軸受及び比較例の仕様を、下記の表３〜４に示すと共に、それぞれに就いての測定結果を、下記の表４及び図９に示す。尚、表３〜４では、前記傾斜角度θの変動に伴って、前記各比Ｌ／Ｄ、ａ／Ｄが変動していない。この理由は、前記傾斜角度θを変動させる実験では、例外的にａ＝ａ₁＝ａ₂の条件を解除する（ａ₁の値を固定値とし、ａ₂の値を可変値とする）と共に、ａ₁＜ａ₂となる場合にはａ＝ａ₁とし、ａ₁＞ａ₂となる場合にはａ＝ａ₂とする事によって、前記各比Ｌ／Ｄ、ａ／Ｄが変動しない様にした為である。

この表４及び図９に示した測定結果から分かる様に、試料軸受に就いては、前記傾斜角度θが「θ≦＋５度」であれば、比較例に比べて攪拌抵抗を十分に低減できる効果を確保できる。但し、「θ＜−５度」になると、内輪側油量が過小になる。即ち、試料軸受の場合には、比較例に比べて内輪側内部空間の径方向幅が十分に小さくなっている為、この内輪側内部空間に流入した潤滑油を大鍔部の内側面に対し、比較例に比べて効率良く供給できる。しかしながら、試料軸受に就いて「θ＜−５度」になると、内輪側油量比が０．４を大きく下回る様になる為、大鍔部の内側面に対する潤滑油の単位時間当たりの供給量を、比較例と同程度以上に確保する事が難しくなると考えられる。この為、本発明では、前記傾斜角度θを「−５度≦θ≦＋５度」の範囲に収める事にした。又、図９に示した測定結果から分かる様に、「θ≧−２度」にすると、内輪側油量比を少なくとも０．６５程度以上確保でき、更に「θ≧−１度」にすると、内輪側油量比を少なくとも０．８程度以上確保できる。この為、これらの場合には、大鍔部の内側面に対する潤滑油の単位時間当たりの供給量を、比較例に比べて十分に多くできると考えられる。従って、本発明を実施する場合、前記傾斜角度θは、「−２度≦θ≦＋５度」の範囲に収める事にした。より好ましくは「−１度≦θ≦＋５度」の範囲に収めるのが良い。

＜比ｂ／Ｄに就いて＞
前述した様な実験条件により、前記比ｂ／Ｄを変動させたときに、前記各測定対象（攪拌抵抗、全体油量、内輪側油量）が、それぞれどの様に変化するかを調べた。又、比較の為に、前記比較例に就いても、対応する測定対象を同様の測定方法で測定した。試料軸受及び比較例の仕様を、下記の表５〜６に示すと共に、それぞれに就いての測定結果を、下記の表６及び図１０に示す。

この表６及び図１０に示した測定結果から分かる様に、試料軸受に就いては、前記比ｂ／Ｄが０．７２より小さくなる程、全体油量の増大を伴う事なく、内輪側油量が増大すると共に、攪拌抵抗が減少する。但し、ｂを０にすると、保持器の外周面と外輪軌道とが全周に亙り擦れ合う状態となる為、この擦れ合い部に作用する摩擦力が過度に大きくなって、円すいころ軸受の動トルクが過度に大きくなる。この為、本発明では、前記比ｂ／Ｄを「０＜ｂ／Ｄ＜０．０７２」の範囲内に収める事にした。

＜比ａ／Ｄに就いて＞
前述した様な実験条件により、前記比ａ／Ｄを変動させたときに、前記各測定対象（攪拌抵抗、全体油量、内輪側油量）が、それぞれどの様に変化するかを調べた。又、比較の為に、前記比較例に就いても、対応する測定対象を同様の測定方法で測定した。試料軸受及び比較例の仕様を、下記の表７〜８に示すと共に、それぞれに就いての測定結果を、下記の表８及び図１１に示す。尚、表８中の比Ｌ／Ｄの変動は、前記比ａ／Ｄの変動に伴うものである。

この表８及び図１１に示した測定結果から分かる様に、試料軸受に関しては、前記比ａ／Ｄが「ａ／Ｄ＞０．３２」の範囲内にあれば、内輪側油量を十分に確保できる。この為、本発明では、前記各比ａ₁／Ｄ、ａ₂／Ｄを「ａ₁／Ｄ＞０．３２」及び「ａ₂／Ｄ＞０．３２」の範囲に収める事にした。又、表８及び図１１に示した測定結果から分かる様に、前記比ａ／Ｄが「０．３２＜ａ／Ｄ≦０．４」の範囲内にあれば、試料軸受に就いて、特に高いレベルで、攪拌抵抗を低減できる。この為、本発明を実施する場合には、前記各比ａ₁／Ｄ、ａ₂／Ｄを「０．３２＜ａ₁／Ｄ≦０．４」及び「０．３２＜ａ₂／Ｄ≦０．４」の範囲に収める事にした。

最後に、本発明の実施例と前記比較例との仕様を、下記の表９に示すと共に、それぞれに就いての測定対象（攪拌抵抗、全体油量、内輪側油量）の測定結果を、下記の表９及び図１２〜１３に示す。

この表９及び図１２〜１３に示した測定結果から分かる様に、本発明の実施例によれば、比較例に比べて、全体油量を大幅に減らせる事に伴い、攪拌抵抗を大幅に減らせる。この為、動トルクの十分な低減を図れる。更に、本発明の実施例によれば、比較例に比べて、全体油量を大幅に減らせるにも拘らず、比較例と遜色ないレベルの内輪側油量を確保できる。ここで、本発明の実施例に関しては、比較例に比べて、内輪側内部空間の径方向幅が十分に小さい。この為、上述の様に本発明の実施例に就いて、比較例と遜色ないレベルの内輪側油量を確保できれば、本発明の実施例に就いては、大鍔部の内側面の滑り接触部に供給できる潤滑油の量を、比較例よりも大幅に増やす事ができる事が分かる。

１ 内輪軌道
２ 内輪
３ 外輪軌道
４ 外輪
５、５ａ〜５ｅ 保持器
６ 円すいころ
７ 小鍔部
８ 大鍔部
９、９ａ〜９ｅ 主部
１０、１０ａ〜１０ｃ ポケット
１１ 内向鍔部
１２、１２ａ〜１２ｃ 小径円環部
１３、１３ａ〜１３ｃ 大径円環部
１４、１４ａ〜１４ｃ 柱部
１５ａ、１５ｂ〜１５ｄ 凹部
１６ａ〜１６ｄ 段差面
１７ 面取り部
１８、１８ａ〜１８ｃ 内輪側内部空間
１９ 外輪側内部空間

Claims (2)

1. 外周面に円すい凸面状の内輪軌道を有する内輪と、内周面に円すい凹面状の外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円すいころと、前記内輪軌道の小径側に隣接する部分に設けられて、その内側面を前記各円すいころの小径側端面に対向させた小鍔部と、前記内輪軌道の大径側に隣接する部分に設けられて、その内側面を前記各円すいころの大径側端面に対向させた大鍔部と、これら各円すいころを転動自在に保持する保持器とを備え、
   このうちの保持器は、前記内輪、外輪両軌道と同方向に傾斜した円すい筒状の主部と、この主部の軸方向中間部の円周方向複数箇所にこの主部を径方向に貫通する状態で形成された、それぞれの内側に前記各円すいころを転動自在に保持するポケットと、前記主部の内周面の大径側端部で少なくとも前記内輪軌道の大径側端部と径方向に対向する部分を含む範囲に形成された、径方向外方に凹入する凹部とを備え、前記主部の外周面を前記外輪軌道に近接対向させると共に、この主部の内周面の小径側端部を前記小鍔部の外周面に近接対向させている円すいころ軸受であって、
   前記各円すいころの大径側端面を前記大鍔部の内側面に接触させ、且つ、前記保持器を前記内輪、外輪両軌道と同心に配置すると共に、この保持器の軸方向位置を、この保持器が前記各ポケット内に存在する隙間に基づいて軸方向に移動可能な範囲の中央位置とした状態を、基準状態と定義した場合に、
   前記主部の外周面に直角な方向に関するこの主部の厚さの最大値Ｌと、前記各円すいころの転動面の軸方向中央部の直径であるこれら各転動面の平均直径Ｄとの比Ｌ／Ｄが、「０．６２≦Ｌ／Ｄ≦０．６６」の範囲に収まっており、
   前記基準状態で、前記各円すいころの中心軸に対する、前記主部の内周面の軸方向中間部の傾斜角度θが、「−２度≦θ≦＋５度」の範囲に収まっており、
   前記主部の中心軸に対するこの主部の外周面の傾斜角度が、前記外輪軌道の中心軸に対するこの外輪軌道の傾斜角度と等しくなっており、且つ、前記基準状態で、前記主部の外周面と前記外輪軌道との対向距離ｂと、前記各円すいころの転動面の平均直径Ｄとの比ｂ／Ｄが、「０＜ｂ／Ｄ＜０．０７２」の範囲に収まっており、
   前記基準状態で、前記主部の内周面のうち前記凹部の小径側端部に存在する段差面と前記大鍔部の内側面との間の軸方向距離の最小値ａ ₁ と、前記各円すいころの転動面の平均直径Ｄとの比ａ ₁ ／Ｄが、「０．３２＜ａ ₁ ／Ｄ≦０．４」の範囲に収まっており、且つ、前記段差面と前記内輪軌道との間の径方向距離の最小値ａ ₂ と、前記各円すいころの転動面の平均直径Ｄとの比ａ ₂ ／Ｄが、「０．３２＜ａ ₂ ／Ｄ≦０．４」の範囲に収まっている事を特徴とする
   円すいころ軸受。
2. 「ａ₁＝ａ₂」の条件を満たしている、請求項１に記載した円すいころ軸受。

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