JP6311290B2 - 円すいころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、円すいころ軸受に関する。

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８は、従来の円すいころ軸受を示す軸方向断面図である。図８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。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

一般に、円すいころ軸受は、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軸受内部空間に流入する潤滑油量に依存しており、軸受内部空間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。

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を提供することを目的とする。

図８に示す、従来の円すいころ軸受１００は、内外輪１０１，１０２が相対回転すると、内外輪１０１，１０２の軌道面の径寸法が小さい方から大きい方に向かって、軸受内部空間内の潤滑油を流動させるポンプ作用を生じさせる。
よって、例えば、円すいころ軸受１００の一部又は全部を潤滑油に浸漬して用いた場合、内輪１０１の軸方向一端側に設けられている小鍔部１０１ａと外輪１０２の軸方向一端部とで構成される小径開口部１１０から円すいころ軸受１００の軸受内部空間に潤滑油が流入し、軸方向他端側の大径開口部１１１から円すいころ軸受１００の軸受内部空間の潤滑油が流出する。
そこで、軸受内部空間に流入する潤滑油の流入量を抑制するために、小径開口部１１０を保持器１０４の小径環状部１０５で塞ぎ、円すいころ軸受１００の軸受内部空間に潤滑油が流入するのを適度に制限することが考えられる。

しかし、保持器１０４は、各ポケット１０８に収容される複数の円すいころ１０３によって軸方向及び径方向に位置決めされつつ、互いに隣り合う円すいころ１０３の間の間隔を保持するように構成されている。さらに、ポケット１０８と、円すいころ１０３との間には、比較的大きなクリアランスが確保されているため、内外輪１０１，１０２が相対回転している際に、保持器１０４は、内外輪間を高い精度で安定して回転しているとはいえなかった。

このため、保持器１０４の一部である小径環状部１０５の回転も不安定となる。
小径環状部１０５の回転が不安定であると、小径開口部との間が僅かな隙間となるように小径環状部１０５を形成し、小径環状部１０５によって小径開口部１１０を塞いだとしても、その僅かな隙間を安定して維持できなかったり、小径環状部が小径開口部の周面に接触したりして、小径開口部１１０を安定的に塞ぐことができず、適切に潤滑油の流入量を制限できないという問題が生じるおそれがあった。
本発明者らは、上記問題に着目して本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、内輪軌道面を有する内輪と、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、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面との間に転動自在に介在している複数の円すいころと、前記内輪と前記外輪間の環状空間に配置され、前記複数の円すいころを保持している保持器と、を備え、前記保持器は、小径環状部、前記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、及び前記小径環状部と前記大径環状部との間に架設した複数の柱部を有し、隣り合う柱部と前記小径環状部と前記大径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て構成している円すいころ軸受において、前記小径環状部は、前記内輪の軸方向一端側に設けられている小鍔部と前記外輪の軸方向一端部との間に配置され、当該小径環状部の内周面及び外周面が前記小鍔部及び前記外輪の軸方向一端部と摺接可能とされて、前記小鍔部と前記外輪の軸方向一端部とで構成される環状開口部を塞いでおり、 前記柱部は、前記小径環状部側及び前記大径環状部側それぞれの径方向外側面に、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一対の摺接面が所定間隔離して設けられ、前記柱部の径方向外側面における前記一対の摺接面の相互間には、前記一対の摺接面に対して径方向内側に凹むことで互いに隣り合うポケット同士を連通し前記外輪軌道面近傍の潤滑油を互いに隣り合うポケット同士間で流動させるための凹部が設けられ、前記凹部の底面と、前記外輪軌道面との間の隙間は、軸方向小径環状部側から大径環状部側に向かって漸次広がるように前記外輪軌道面に対して傾斜していることを特徴としている。

上記のように構成された円すいころ軸受によれば、小鍔部と外輪の軸方向一端部とで構成される環状開口部を塞いでいる小径環状部によって環状空間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、円すいころ軸受のトルク損失を低減することができる。
また、上記円すいころ軸受の保持器は、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、環状開口部を塞ぐ小径環状部も精度よく安定して回転することができる。この結果、環状開口部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、上記円すいころ軸受では、保持器の柱部が外輪軌道面と摺接することによって、外輪軌道面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、外部の潤滑油を環状空間内に吸引する作用が高められることがある。
この点、上記円すいころ軸受によれば、柱部の径方向外側面に、径方向に凹むことで互いに隣り合うポケット同士を連通する凹部が設けられているので、外輪軌道面近傍の潤滑油を、互いに隣り合うポケット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、環状空間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、軸受の内部空間である環状空間への潤滑油の流入量を適切に制限することができる。
以上のように、上記円すいころ軸受によれば、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ことによってトルク損失を低減することができる。

柱部は、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、大径側の部分ほどポンプ作用への寄与も大きい。一方、凹部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。
よって、上記構成では、底面と外輪軌道面との隙間は、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側の部分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、効果的にポンプ作用を弱めることができる。

また、上記円すいころ軸受において、前記凹部は、前記外輪軌道面の軸方向中央に位置するように設けられていることが好ましく、この場合、柱部の径方向外側面に設けられる摺接面を、凹部の軸方向両側に設けることができる。これにより、柱部の径方向外側面に凹部を設けたとしても、凹部の軸方向両側に軸方向に離間した２つの摺接面を摺接させることにより、保持器が傾くことを抑制しつつ、摺接面を外輪軌道面に対して安定した状態で摺接させることができる。

上記円すいころ軸受において、前記凹部の軸方向長さは、前記外輪軌道面の軸方向長さに対して４０％以上、７０％以下の範囲に設定されていてもよい。凹部の軸方向長さを外輪軌道面の軸方向長さの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。凹部の軸方向長さを外輪軌道面の軸方向長さの７０％より大きくすると、柱部の径方向外側面において摺接面として必要な面積を確保することが困難となる。凹部の軸方向長さを外輪軌道面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、柱部の径方向外側面における摺接面として必要な面積を確保することができる。

また、上記円すいころ軸受において、前記凹部の底面と前記外輪軌道面との間の隙間は、軸受使用温度において前記外輪軌道面と前記摺接面とが摺接するのに必要な隙間寸法の少なくとも１０倍に設定されていることが好ましい。
底面と外輪軌道面との隙間が、軸受使用温度において外輪軌道面と摺接面とが摺接するのに必要な隙間寸法の１０倍よりも小さい場合、外輪軌道面近傍の潤滑油を、互いに隣り合うポケット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、底面と外輪軌道面との隙間を、軸受使用温度において外輪軌道面と摺接面とが摺接するのに必要な隙間寸法の少なくとも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。

上記円すいころ軸受において、前記小径環状部の内周面は、前記小鍔部の外周面との間で、潤滑油の通過を許容するが前記環状空間に流入する潤滑油の量を制限する微小な環状隙間を形成しており、前記柱部の径方向内側面は、前記小径環状部の内周面端部から、前記内輪の軸方向他端側に設けられている大鍔部の基端部に向かって延びることで、前記環状隙間から前記環状空間に流入する潤滑油を前記大鍔部の基端部に導く案内面とされていてもよい。
この場合、軸受外部から環状隙間を通過して環状空間に流入する潤滑油の一部は、小径環状部の内周面から柱部の内周面に伝わる。さらに柱部の内周面が潤滑油を大鍔部の基端部に導く案内面とされているので、この柱部の内周面に伝わる潤滑油を大鍔部の基端部に導くことができる。これにより、環状空間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の端面と大鍔部との接触部分付近に対しては、環状空間内の潤滑油を積極的に供給することができる。この結果、環状空間に流入する潤滑油量を制限しつつも、円すいころの端面と大鍔部との滑り摩擦抵抗を低減でき、さらに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、上記円すいころ軸受において、前記径方向内側面は、当該径方向内側面と前記内輪軌道面との間の隙間が軸方向前記小径環状部から前記大径環状部側に向かって漸次狭まるように前記内輪軌道面に対して傾斜している傾斜面であることが好ましく、この場合、潤滑油を、軸方向に沿って段差等がない柱部の内周面によってスムーズに大鍔部の基端部にまで導くことができる。

上記円すいころ軸受において、前記径方向内側面には、径方向外側に凹む溝部が軸方向に沿って形成されていてもよく、この場合、小径環状部の内周面から柱部の径方向内側面に伝わる潤滑油を溝部内に留めることができる。さらに、溝部内に留められた潤滑油を、この溝部に沿って大鍔部の基端部にまで導くことができる。これにより、より確実に潤滑油を大鍔部の基端部に導くことができる。

また、上記円すいころ軸受において、前記環状隙間の軸受使用温度における寸法は、軸受使用温度において前記外輪軌道面と前記摺接面とが摺接するのに必要な隙間寸法よりも大きく、かつ、この隙間寸法の３倍以下に設定されていてもよい。
小鍔部の外周面は、比較的高い精度の仕上げ面とされている外輪軌道面と比較してその精度が低いため、環状隙間の軸受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と前記摺接面とが摺接するのに必要な隙間寸法以下であると、必要以上に当該環状隙間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。
また、環状隙間の軸受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と前記摺接面とが摺接するのに必要な隙間寸法の３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。
環状隙間の軸受使用温度における寸法を軸受使用温度において外輪軌道面と前記摺接面とが摺接するのに必要な隙間寸法よりも大きく、かつ、この隙間寸法の３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。
また、上記円すいころ軸受において、前記柱部の前記ポケットの内側に臨む柱部側面は、前記柱部の径方向外側面の周方向端縁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を含み、互いに対向して前記ポケットを形成している前記平面状部同士は、径方向断面視において互いに平行となるように形成されている。
また、前記柱部の径方向内側面は、前記小径環状部から前記大径環状部側に向かって、その周方向幅寸法が漸次広くなるように形成されていることが好ましい。

本発明の円すいころ軸受によれば、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ことによってトルク損失を低減することができる。

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みたときの部分斜視図である。 保持器を内周側からみ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中、Ｖ−Ｖ線矢視断面図である。 溝部の変形例を示す柱部の要部断面図である。 凹部の変形例を示す柱部の要部断面図である。 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。
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。

また、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を外周側からみ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２，３及び図１も参照して、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が円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の小径端面４ａ及び大径端面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、両環状部１１，１２が円すいころ４の端面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に摺接させながら円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、径方向の厚み寸法が柱部１３の径方向の厚み寸法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、当該小径環状部１１の内周面１１ａ及び外周面１１ｂが小鍔部５及び外輪３の軸方向一端部６と摺接可能とされて、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。従って、内周面１１ａは、径方向外側面１３ａと同様テーパ状に形成されている径方向内側面１３ｂとの間で、傾斜角度が異なっている。
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、小径環状部１１の内周面１１ａと、小鍔部５の外周面５ａとが摺接するために必要な隙間として第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。
これら小径側開口部Ａ１を塞いで形成された軸方向一端側の環状隙間Ｋ１，Ｋ２は、軸受内部空間Ｓに流入する当該円すいころ軸受１を潤滑するための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、円すいころ４の公転等による軸受内部空間Ｓ内に存在する潤滑油の撹拌及びこの潤滑油に作用する遠心力によって、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軸受内部空間Ｓ内の潤滑油を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、軸受内部空間Ｓ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されるので、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、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の軸受のサイズが、内径３０〜４０ｍｍ、外径７０〜８０ｍｍ程度である場合、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、軸受のサイズが上記であって、保持器の材質がＰＰＳ樹脂（Poly Phenylene Sulfide Resin：ポリフェニレンサルファイド樹脂）である場合、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２００μｍ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１００μｍ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３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３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３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。

また、上記では、第２環状隙間Ｋ２の使用温度における寸法を、前記クリアランスの３倍以下に設定した場合を説明したが、第２環状隙間Ｋ２の使用温度における寸法は、前記クリアランスの２倍以下に設定することがより好ましく、これにより、より好適に潤滑油の流入量を制限することができる。

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、径方向の厚み寸法が、柱部１３の径方向の厚み寸法よりも小さい寸法とされている。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に摺接させながら円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。

なお、上述したように、保持器１０における小径環状部１１の内周面１１ａは、内輪２の小鍔部５の外周面５ａと摺接するように構成されている。小径環状部１１の内周面１１ａは、軸方向に平行な円筒状に形成されており、円筒状の外周面５ａに摺接している。
一方、小径側摺接面１５及び大径側摺接面１６は、テーパ面とされている外輪軌道面３ａに摺接している。
このように保持器１０は、傾斜角度が互いに異なるように形成された内輪２側の内周面１１ａと、外輪３側の外輪軌道面３ａとに摺接している。この構成によって、保持器１０をより確実に径方向に位置決めすることができる。

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くのを抑制しつつ、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、軸方向からみ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、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中、Ｖ−Ｖ線矢視断面図である。
柱部１３のポケット１４の内側に臨む柱部側面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の径方向内側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の径方向内側端部は、円すいころ４のピッチ円よりも内径側に位置している。
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い寸法とされており、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、円すいころ４の転動面に沿う曲面状に形成されており、平面状部２０の径方向内側端部から柱部１３の径方向内側面１３ｂの周方向端縁１３ｂ１まで延びている。
曲面状部２１は、円すいころ４の転動面に沿う曲面状に形成されているため、柱部１３の曲面状部２１における周方向幅寸法は、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の周方向幅寸法は、柱部１３の平面状部２０における周方向幅寸法よりも広く形成されている。

柱部１３の径方向内側面１３ｂは、図３に示すように、小径環状部１１から大径環状部１２側に向かって、その周方向幅寸法が漸次広くなるように形成されている。また、柱部１３の径方向外側面１３ａも、同様に小径環状部１１から大径環状部１２側に向かって、その周方向幅寸法が漸次広くなるように形成されている。
径方向内側面１３ｂは、大径環状部１２側に向かったときに増加する周方向幅寸法の増加量が、径方向外側面１３ａよりも大きくなるように形成されている。

図４及び図５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。

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の柱部側面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の周方向幅寸法は、柱部１３の平面状部２０における周方向幅寸法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、柱部側面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。
このため、径方向内側面１３ｂを伝わることができる潤滑油量を増加させることができ、案内することができる潤滑油量を増加させることができる。

さらに、図４及び図５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。
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、より確実に潤滑油を大鍔部７の基端部７ｂに導くことができる。

また、本実施形態では、径方向内側面１３ｂが、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ので、潤滑油を、軸方向に沿って段差等がない柱部１３の径方向内側面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。

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、径方向外側面１３ａに設けた凹部１７の底面１７ａを、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した場合を示したが、適切に潤滑油を通過させてポンプ作用を抑制することができれば、径方向外側面１３ａに対して底面１７ａが平行となるように形成してもよいし、底面１７ａを円状等、曲面状に形成してもよい。

また、上記実施形態では、凹部１７の底面１７ａを軸方向からみたときの形状が、円すいころ軸受１の軸中心を中心とした円弧に形成した場合を示したが、図６（ａ）に示すように、底面１７ａを軸方向からみたときの形状を、より小さい半径の円弧とすることで、底面１７ａの周方向中央から平面状部２０に向かって、外輪軌道面３ａとの隙間が広がるようにしてもよい。この場合、潤滑油を、凹部１７と外輪軌道面３ａとの間の隙間にスムーズに導いて通過させることができる。
また、図６（ｂ）に示すように、底面１７ａを軸方向からみたときの形状を、三角状としてもよい。この場合も、図６（ａ）と同様、潤滑油を、凹部１７と外輪軌道面３ａとの間の隙間にスムーズに導いて通過させることができる。

また、上記実施形態では、径方向外側面１３ａの凹部１７を全ての柱部１３に設けた場合を例示したが、全ての柱部１３に設ける必要はなく、周方向に並ぶ柱部１３の内、１つ置きに凹部１７を設ける等、適宜変更することができる。

また、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、例えば、図７（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７（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。

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
５ 小鍔部 ５ａ 外周面 ６ 軸方向一端部
７ 大鍔部 ７ｂ 基端部 １０ 保持器
１１ 小径環状部 １１ａ 内周面
１１ａ１ 軸方向内側端縁（内周面端部） １２ 大径環状部
１３ 柱部 １３ａ 径方向外側面 １３ｂ 径方向内側面
１４ ポケット １５ 小径側摺接面 １６ 大径側摺接面
１７ 凹部 １７ａ 底面 ２５ 溝部
Ａ１ 小径側開口部 Ｋ２ 第２環状隙間

Claims (8)

1. 内輪軌道面を有する内輪と、
   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、
   前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面との間に転動自在に介在している複数の円すいころと、
   前記内輪と前記外輪間の環状空間に配置され、前記複数の円すいころを保持している保持器と、を備え、
   前記保持器は、小径環状部、前記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、及び前記小径環状部と前記大径環状部との間に架設した複数の柱部を有し、隣り合う柱部と前記小径環状部と前記大径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て構成している円すいころ軸受において、
   前記小径環状部は、前記内輪の軸方向一端側に設けられている小鍔部と前記外輪の軸方向一端部との間に配置され、当該小径環状部の内周面及び外周面が前記小鍔部及び前記外輪の軸方向一端部と摺接可能とされて、前記小鍔部と前記外輪の軸方向一端部とで構成される環状開口部を塞いでおり、
   前記柱部は、前記小径環状部側及び前記大径環状部側それぞれの径方向外側面に、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一対の摺接面が所定間隔離して設けられ、
   前記柱部の径方向外側面における前記一対の摺接面の相互間には、前記一対の摺接面に対して径方向内側に凹むことで互いに隣り合うポケット同士を連通し前記外輪軌道面近傍の潤滑油を互いに隣り合うポケット同士間で流動させるための凹部が設けられ、
   前記凹部の底面と、前記外輪軌道面との間の隙間は、軸方向小径環状部側から大径環状部側に向かって漸次広がるように前記外輪軌道面に対して傾斜していることを特徴とする円すいころ軸受。
2. 前記凹部は、前記外輪軌道面の軸方向中央に位置するように設けられている請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 前記凹部の軸方向長さは、前記外輪軌道面の軸方向長さに対して４０％以上、７０％以下の範囲に設定されている請求項１又は請求項２に記載の円すいころ軸受。
4. 前記小径環状部の内周面は、前記小鍔部の外周面との間で、潤滑油の通過を許容するが前記環状空間に流入する潤滑油の量を制限する微小な環状隙間を形成しており、
   前記柱部の径方向内側面は、前記小径環状部の内周面端部から、前記内輪の軸方向他端側に設けられている大鍔部の基端部に向かって延びることで、前記環状隙間から前記環状空間に流入する潤滑油を前記大鍔部の基端部に導く案内面とされている請求項１に記載の円すいころ軸受。
5. 前記径方向内側面は、当該径方向内側面と前記内輪軌道面との間の隙間が軸方向前記小径環状部から前記大径環状部側に向かって漸次狭まるように前記内輪軌道面に対して傾斜している傾斜面である請求項４に記載の円すいころ軸受。
6. 前記径方向内側面には、径方向外側に凹む溝部が軸方向に沿って形成されている請求項４又は５に記載の円すいころ軸受。
7. 前記柱部の前記ポケットの内側に臨む柱部側面は、前記柱部の径方向外側面の周方向端縁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を含み、
   互いに対向して前記ポケットを形成している前記平面状部同士は、径方向断面視において互いに平行となるように形成されている
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。
8. 前記柱部の径方向内側面は、前記小径環状部から前記大径環状部側に向かって、その周方向幅寸法が漸次広くなるように形成されている
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。

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