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Description

本発明は、異物を含む潤滑油により潤滑されるころ軸受に関する。
自動車や各種建設用機械等のトランスミッションやディファレンシャル等に組み込まれる円すいころ軸受として、トランスミッションやディファレンシャル等の動力伝達機構を潤滑する潤滑油（オイル）を用いて潤滑されるものが知られている。この潤滑油は、動力伝達機構のケース内に収容されており、ギヤの摩耗粉等（鉄粉等）の異物が比較的多く含まれている。
このため、潤滑油に含まれる異物が円すいころ軸受の内部に侵入すると、異物の噛み込みによって内外輪の軌道面や円すいころの転動面が剥離し、円すいころ軸受の耐久性が低下するおそれがある。そこで、従来の円すいころ軸受では、軸受内部に異物が侵入しないように、外輪と内輪との間の環状空間における軸方向外側の開口をシール装置で覆うものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１４−２３１８５６号公報
しかし、上記の円すいころ軸受にあっては、異物の侵入を抑制するためのシール装置が必要になるため、部品点数が多くなり、構造が複雑になるという問題があった。
そこで、本発明は、構造を簡素化しつつ軸受内部への異物の侵入を抑制することができるころ軸受を提供することを目的とする。
本発明のころ軸受は、内輪軌道面を外周に有する内輪と、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する外輪軌道面を内周に有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に介在する複数のころと、前記ころを周方向に沿って所定間隔毎に保持する保持器と、を備えたころ軸受であって、前記外輪軌道面の少なくとも軸方向一端部が前記保持器の回転を案内する案内面とされており、前記保持器の外周には、前記案内面に摺接するとともに、当該案内面に対してラビリンス隙間をあけて配置される摺接面が形成されていることを特徴とする。
上記のように構成されたころ軸受によれば、保持器の外周に形成された摺接面が、外輪軌道面の案内面に対してラビリンス隙間をあけて配置されるので、潤滑油に含まれる異物がころ軸受の軸方向一端部側から外輪軌道面上に侵入するのを抑制することができる。これにより、外輪軌道面や円すいころの転動面が異物によって剥離するのを抑制することができ、ころ軸受の耐久性を向上させることができる。また、異物の侵入を抑制するために新たな部材を追加する必要がないので、ころ軸受の構造を簡素化することができる。
前記外輪軌道面にはクラウニングが施されており、前記案内面は、当該外輪軌道面におけるクラウニング中心付近から軸方向に離れた位置に形成されているのが好ましい。
この場合、保持器の摺接面は、外輪軌道面においてクラウニング中心付近から軸方向に離れた位置に形成された案内面に摺接するので、案内面がクラウニング中心付近に形成されている場合に比べて、摺接面と案内面との接触面圧を低くすることができる。このため、摺接面と案内面との間に異物が侵入しても、摺接面及び案内面が異物によって剥離するのを抑制することができ、ころ軸受の耐久性をさらに向上させることができる。
前記内輪の外周には、前記内輪軌道面の軸方向一方側に外周円筒面が形成されており、前記保持器の内周には、前記内輪の外周円筒面に対してラビリンス隙間をあけて配置される内周円筒面が形成されているのが好ましい。
この場合、保持器の内周円筒面が、内輪の外周において内輪軌道面の軸方向一方側に形成された外周円筒面に対してラビリンス隙間をあけて配置されるので、潤滑油に含まれる異物が内輪の外周円筒面側から内輪軌道面上に侵入するのを抑制することができる。これにより、内輪軌道面や円すいころの転動面が異物によって剥離するのを抑制することができ、ころ軸受の耐久性をさらに向上させることができる。
前記保持器は、前記ラビリンス隙間に侵入した異物が当該保持器内に埋没する程度の硬さを有する樹脂材料から形成されているのが好ましい。この場合、潤滑油に含まれる異物がラビリンス隙間に侵入しても、保持器の内部に異物を埋没させることができるので、異物が外輪軌道面上又は内輪軌道面上に侵入するのをさらに抑制することができる。
本発明のころ軸受によれば、構造を簡素化しつつ軸受内部への異物の侵入を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を示す軸方向断面図である。 上記円すいころ軸受の保持器を示す斜視図である。 図１の要部拡大断面図である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を示す軸方向断面図である。本実施形態の円すいころ軸受１は、自動車や各種建設用機械等のトランスミッションやディファレンシャル等に組み込まれるものである。この円すいころ軸受１は、内輪２、外輪３、複数の円すいころ４、及びこれら円すいころ４を保持する保持器１０を有している。内輪２、外輪３及び保持器１０は、共通する軸線Ｘを中心線とする環状（短円筒状）の部材である。そして、この円すいころ軸受１は、トランスミッションやディファレンシャル等の動力伝達機構を潤滑する潤滑油（オイル）によって潤滑される。
内輪２は、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成されており、その外周には、複数の円すいころ４が転動するテーパー状の内輪軌道面２ａが形成されている。また、内輪２は、内輪軌道面２ａの軸方向一方側（図１では左側）に設けられ径方向外側に突出する小鍔部５と、内輪軌道面２ａの軸方向他方側（図１では右側）に設けられ径方向外側に突出する大鍔部６とを有している。
外輪３も、内輪２と同様、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成されており、その内周には、内輪軌道面２ａに対向し複数の円すいころ４が転動するテーパー状の外輪軌道面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。円すいころ４の外周には、円すい形状の転動面４ｃが形成されている。また、円すいころ４は、軸方向一方側に直径の小さい小端面４ａを有し、軸方向他方側に直径の大きい大端面４ｂを有している。大端面４ｂは、大鍔部６の鍔面７と摺接する。
図２は、保持器１０を示す斜視図である。図１及び図２において、保持器１０は、軸方向一方側の小径環状部１１、軸方向他方側の大径環状部１２、及び複数の柱部１３を有している。小径環状部１１および大径環状部１２は円環状であり、軸方向に所定間隔離れて設けられている。柱部１３は、周方向に間隔をあけて設けられ、環状部１１，１２を連結している。両環状部１１，１２の間であって周方向で隣り合う二つの柱部１３,１３の間に形成される空間が、円すいころ４を収容（保持）するポケット１４となる。本実施形態の保持器１０は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）等の樹脂材料から形成されている。
図１において、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Ｓ０に設けられており、各ポケット１４に一つの円すいころ４を収容し、複数の円すいころ４を周方向に等しい間隔をあけて配置し保持している。また、小径環状部１１は、内輪２の小鍔部５の径方向外側に位置し、大径環状部１２は、内輪２の大鍔部６の径方向外側に位置する。
図１において、保持器１０は、両環状部１１，１２のポケット１４側に臨む軸方向内側面１１ｃ，１２ｃが、円すいころ４の小端面４ａ及び大端面４ｂに接触可能となっており、これにより保持器１０の軸方向への移動が規制される。本実施形態では、特に大端面４ｂに軸方向内側面１２ｃが接触することで保持器１０の軸方向への移動が規制される。つまり、保持器１０は、環状部１１，１２が円すいころ４に接触することで、軸方向について位置決めされる。
また、保持器１０は、その一部（摺接面４０，３９）が外輪３の外輪軌道面３ａに摺接することで、径方向について位置決めされる。このための構成について説明する。図２において、保持器１０は、柱部１３と一体成形されている第１のころ止め部４１及び第２のころ止め部４２を有している。柱部１３の径方向外側面の一部（小径環状部１１側の部分）と第１のころ止め部４１の径方向外側面とは、連続する平滑な円弧面からなる。また、柱部１３の径方向外側面の他部（大径環状部１２側の部分）と第２のころ止め部４２の径方向外側面とは、連続する平滑な円弧面からなる。
これら円弧面は、外輪３の外輪軌道面３ａよりも僅かに直径が小さい仮想のテーパー面に沿った形状を有しており、これら円弧面が、外輪３の外輪軌道面３ａ（後述する案内面３ｂ，３ｃ）に摺接可能な摺接面４０，３９となる。この摺接面４０，３９が、外輪３の外輪軌道面３ａに摺接することで保持器１０の径方向について位置決めされる。なお、摺接面４０には、小径環状部１１の外周面の一部も含まれる。
図２において、柱部１３の径方向外側には、径方向内方に凹むことで互いに隣り合うポケット１４，１４同士を連通する凹部３３が設けられている。これにより、外輪３の外輪軌道面３ａ近傍の潤滑油を、互いに隣り合うポケット１４，１４間で流動させることができ、潤滑油の撹拌抵抗を弱めることができる。
図１において、円すいころ軸受１では、外輪３の外輪軌道面３ａが、軸方向一方側から他方側に向かって拡径している。このため、円すいころ軸受１（本実施形態では内輪２）が回転すると、内輪２と外輪３との間に形成されている環状空間Ｓ０を潤滑油が軸方向一方側から他方側に向かって流れる作用（ポンプ作用）が生じる。このような円すいころ軸受１の回転に伴うポンプ作用により、軸受外部の潤滑油が、軸方向一方側から、内輪２と外輪３との間の環状空間Ｓ０に流入し、軸方向他方側から流出する。つまり、潤滑油が環状空間Ｓ０を通過する。以上より、図１に示す円すいころ軸受１では、軸方向一方側が潤滑油の流入側となり、軸方向他方側が潤滑油の流出側となる。
ところで、円すいころ軸受１を潤滑する潤滑油は、トランスミッションやディファレンシャル等の動力伝達機構のケース内に収容されており、ギヤの摩耗粉等（鉄粉等）の異物が比較的多く含まれている。このため、本実施形態の円すいころ軸受１は、潤滑油に含まれる異物が軸受内部に侵入するのを抑制する構成となっている。以下、その構成について説明する。
図３は、図１の要部拡大断面図である。保持器１０の外輪軌道面３ａには、その軸方向全長にわたって、径方向内方にごく僅かに突出した断面円弧状のクラウニングが施されている。また、外輪軌道面３ａの軸方向両端部は、保持器１０の回転を案内する第１案内面３ｂ及び第２案内面３ｃとされている。第１案内面３ｂには保持器１０の軸方向一方側の摺接面４０が摺接し、第２案内面３ｃには保持器１０の軸方向他方側の摺接面３９が摺接する。
第１及び第２案内面３ｂ，３ｃは、外輪軌道面３ａにおけるクラウニング中心Ｃ付近から軸方向に離れた位置に形成されている。具体的には、外輪軌道面３ａにおけるクラウニング中心Ｃから第１案内面３ｂまでの長さＬ１は、外輪軌道面３ａの軌道面有効長さＬ０の２０％以上の長さとなるように設定されている。同様に、外輪軌道面３ａにおけるクラウニング中心Ｃから第２案内面３ｃまでの長さＬ２は、前記軌道面有効長さＬ０の２０％以上の長さとなるように設定されている。このように前記長さＬ１，Ｌ２を設定することで、第１及び第２案内面３ｂ，３ｃは、対応する摺接面４０，３９との接触面圧が最も高くなるクラウニング中心Ｃ付近から離れた位置で当該摺接面４０，３９に接触するので、その接触面圧を低くすることができる。
保持器１０の摺接面４０は、第１案内面３ｂに対してラビリンス隙間Ｓ１をあけて配置されている。同様に、保持器１０の摺接面３９は、第２案内面３ｃに対してラビリンス隙間Ｓ２をあけて配置されている。本実施形態では、保持器１０を外輪３に対して偏心させることによって、保持器１０の摺接面４０，３９における周方向の一部分（図３の下側部分（図示省略））を外輪３の案内面３ｂ，３ｃに接触させた状態で、当該一部分に対して周方向の反対側（図３の上側）に形成されるラビリンス隙間Ｓ１，Ｓ２が例えば１００μｍとなるように設定されている。このようにラビリンス隙間Ｓ１，Ｓ２を形成することで、円すいころ軸受１の軸方向両側から軸受内部の内輪軌道面２ａ上および外輪軌道面３ａ上に異物が侵入するのを抑制することができる。
内輪２の小鍔部５の外周には、軸線Ｘを中心とする外周円筒面５ａが形成されている。また、保持器１０の小径環状部１１の内周には、軸方向外側に軸線Ｘを中心とする第１内周円筒面１１ａが形成されるとともに、軸方向内側に軸線Ｘを中心とする第２内周円筒面１１ｂが形成されている。第２内周円筒面１１ｂは第１内周円筒面１１ａよりも大径に形成されている。
小径環状部１１の第１内周円筒面１１ａは、小鍔部５の外周円筒面５ａに対してラビリンス隙間Ｓ３をあけて配置されている。本実施形態では、保持器１０を内輪２に対して偏心させることによって、第１内周円筒面１１ａの周方向の一部分（図３の下側部分（図示省略））を小鍔部５の第１内周円筒面１１ａに当接させた状態で、当該一部分に対して周方向の反対側（図３の上側）に形成されるラビリンス隙間Ｓ３が例えば２００μｍとなるように設定されている。このようにラビリンス隙間Ｓ３を形成することで、円すいころ軸受１の軸方向一方側から軸受内部の内輪軌道面２ａ上に異物が侵入するのを抑制することができる。
また、小径環状部１１の第２内周円筒面１１ｂと小鍔部５の外周円筒面５ａとの間の隙間Ｓ４は、ラビリンス隙間Ｓ３の軸方向内端部から急激に大きくなるため、ラビリンス隙間Ｓ３から上記隙間Ｓ４に流通する潤滑油の圧力損失が大きくなる。これにより、ラビリンス隙間Ｓ４を流通する潤滑油の圧力は、隙間Ｓ３を流通する潤滑油の圧力よりも大きくなるので、ラビリンス隙間Ｓ３の軸方向一方側から軸方向他方側（隙間Ｓ４側）に潤滑油が流入しにくくなる。その結果、ラビリンス隙間Ｓ３から内輪軌道面２ａ上に流入する潤滑油の量が減少するので、潤滑油に含まれる異物が内輪軌道面２ａ上に侵入するのをさらに抑制することができる。
保持器１０は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の樹脂材料から形成されており、上記ラビリンス隙間Ｓ１〜Ｓ３に侵入した異物が当該保持器１０内に埋没する程度の硬さを有する。具体的には、本実施形態の保持器１０は、ロックウェル硬さがＲ１１０〜１２０とされている。ロックウェル硬さをこのような範囲とするのは、保持器１０の表面硬度が高くなり過ぎると異物の埋没性が悪くなり、保持器１０の表面硬度が低くなり過ぎると耐摩耗性が悪くなるからである。
以上、本実施形態の円すいころ軸受１によれば、保持器１０の外周に形成された摺接面４０，３９が、外輪軌道面３ａの案内面３ｂ，３ｃそれぞれに対してラビリンス隙間Ｓ１，Ｓ２をあけて配置されるので、潤滑油に含まれる異物が円すいころ軸受１の軸方向両側から外輪軌道面３ａ上に侵入するのを抑制することができる。これにより、外輪軌道面３ａや円すいころ４の転動面４ｃが異物によって剥離するのを抑制することができ、円すいころ軸受１の耐久性を向上させることができる。また、異物の侵入を抑制するために新たな部材を追加する必要がないので、円すいころ軸受１の構造を簡素化することができる。
また、保持器１０の摺接面４０（３９）は、外輪軌道面３ａにおいてクラウニング中心Ｃ付近から軸方向に離れた位置に形成された案内面３ｂ（３ｃ）に摺接するので、案内面３ｂ（３ｃ）がクラウニング中心Ｃ付近に形成されている場合に比べて、摺接面４０（３９）と案内面３ｂ（３ｃ）との接触面圧を低くすることができる。このため、摺接面４０（３９）と案内面３ｂ（３ｃ）との間に異物が侵入しても、摺接面４０（３９）及び案内面３ｂ（３ｃ）が異物によって剥離するのを抑制することができ、円すいころ軸受１の耐久性をさらに向上させることができる。
また、保持器１０の小径環状部１１の第１内周円筒面１１ａが、内輪２の軸方向一方側の外周円筒面５ａに対してラビリンス隙間Ｓ３をあけて配置されるので、潤滑油に含まれる異物が内輪２の外周円筒面５ａ側（潤滑油の流入側）から内輪軌道面２ａ上に侵入するのを抑制することができる。これにより、内輪軌道面２ａや円すいころ４の転動面４ｃが異物によって剥離するのを抑制することができ、円すいころ軸受１の耐久性をさらに向上させることができる。
また、保持器１０は、ラビリンス隙間Ｓ１〜Ｓ３に侵入した異物が保持器１０内に埋没する程度の硬さを有する樹脂材料から形成されているので、潤滑油に含まれる異物がラビリンス隙間Ｓ１〜Ｓ３に侵入しても、その異物を保持器１０の内部に埋没させることができる。これにより、異物が内輪軌道面２ａ上又は外輪軌道面３ａ上に侵入するのをさらに抑制することができる。また、異物が埋没する保持器１０の摺接面４０（３９）は上述のように案内面３ｂ（３ｃ）との接触面圧が低いので、これら摺接面４０（３９）および案内面３ｂ（３ｃ）が埋没した異物によって剥離するのを抑制することができる。
なお、今回開示した実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内での全ての変更が含まれる。例えば、本発明は、円すいころ軸受に適用する場合について説明したが、円筒ころ軸受にも適用することができる。また、本実施形態では、外輪軌道面の軸方向両端部を保持器の回転を案内する案内面としているが、外輪軌道面の少なくとも軸方向一端部を案内面とすればよい。また、本実施形態では、保持器の軸方向一端部の外周側と内周側とにそれぞれラビリンス隙間Ｓ１，Ｓ３を形成しているが、少なくとも保持器の軸方向一端部の外周側にラビリンス隙間が形成されていればよい。
１：円すいころ軸受（ころ軸受）、２：内輪、２ａ：内輪軌道面、３：外輪、３ａ：外輪軌道面、３ｂ：第１案内面、３ｃ：第２案内面、４：円すいころ（ころ）、５ａ：外周円筒面、１０：保持器、１１ａ：第１内周円筒面（内周円筒面）、３９，４０：摺接面、Ｃ：クラウニング中心、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３：ラビリンス隙間

Claims (4)

  1. 内輪軌道面を外周に有する内輪と、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する外輪軌道面を内周に有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に介在する複数のころと、前記ころを周方向に沿って所定間隔毎に保持する保持器と、を備えたころ軸受であって、
    前記外輪軌道面の少なくとも軸方向一端部が前記保持器の回転を案内する案内面とされており、
    前記内輪の外周には、前記内輪軌道面の軸方向一方側に外周円筒面が形成されており、
    前記保持器の外周には、
    前記案内面に摺接するとともに、当該案内面に対してラビリンス隙間をあけて配置される摺接面と、
    前記摺接面よりも軸方向内側に位置し、径方向内方に凹む凹部と、
    が形成され、
    前記保持器の内周には、前記内輪の外周円筒面に対してラビリンス隙間をあけて配置される内周円筒面が形成され、
    前記内周円筒面は、
    前記外周円筒面との間に第１ラビリンス隙間を形成する第１内周円筒面と、
    前記第１内周円筒面の軸方向他方側に位置し、前記外周円筒面との間に前記第１ラビリンス隙間よりも大きい第２ラビリンス隙間を形成する第２内周円筒面と、を含む、
    ころ軸受。
  2. 前記外輪軌道面の軸方向両端部が、前記保持器の回転を案内する複数の前記案内面とされており、
    前記保持器の外周には、複数の前記案内面にそれぞれ摺接するとともに、複数の当該案内面に対してそれぞれラビリンス隙間をあけて配置される複数の摺接面が形成され、
    前記凹部は、軸方向において、複数の前記摺接面の間に位置する、請求項１に記載のころ軸受。
  3. 前記外輪軌道面にはクラウニングが施されており、
    前記案内面は、当該外輪軌道面におけるクラウニング中心付近から軸方向に離れた位置に形成されている、請求項１又は請求項２に記載のころ軸受。
  4. 前記保持器は、前記ラビリンス隙間に侵入した異物が当該保持器内に埋没する程度の硬さを有する樹脂材料から形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のころ軸受。
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