WO2019172447A1 - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

摩擦抵抗の増加や製造コストの増大を抑制しつつ、微量な潤滑油の潤滑環境下であったとしても焼付きを防止することができる円すいころ軸受を提供する。円すいころ軸受（１０）の保持器（１４）は、小径側円環部（１４ｃ）の軸方向内端面（１４ｄ）と円すいころ（１３）の小径側端面（１３ｃ）との間に第１隙間（Ｓ１）を有すると共に、大径側円環部（１４ａ）の軸方向内端面（１４ｂ）と円すいころ（１３）の大径側端面（１３ｂ）との間に第２隙間（Ｓ２）を有して、軸方向に沿って所定の範囲で移動可能に設けられ、大径側円環部（１４ａ）には、潤滑油を保持する保油部である保油部材（２０）が設けられ、保油部材（２０）と円すいころ（１３）の大径側端面（１３ｂ）との間に第３隙間（Ｓ３）を有する。

Description

円すいころ軸受

　本発明は、円すいころ軸受に関し、特に、軸受内部に潤滑油が供給される円すいころ軸受に関する。

　近年、一部のハイブリッド車のトランスミッションのように、エンジン停止時に潤滑油ポンプを停止する機構が登場しており、軸受の焼付き問題を生じさせやすい。また、自動車の被牽引時には潤滑油ポンプが作動せずにタイヤが空転するため、トランスミッション内の軸受に焼付きが生じることがある。このため、微量な潤滑油の潤滑環境下であったとしても焼付きを防止することができる軸受が求められている。

　従来の円すいころ軸受として、外輪の内周面に対して所定の間隔を有して保持器の大径側円環部の外周面に固定されると共に、円すいころの端面に接触する円すいころ接触部材を設けるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この円すいころ接触部材は、潤滑油が浸透する性質を有する材料からなる。

　また、他の従来の円すいころ軸受として、内輪、外輪及び保持器のうち少なくとも１つの軸受部材において、この軸受部材と転動体との接触表面以外の軸受内部側の表面に植毛部が接着固定されるものも知られている（例えば、特許文献２参照）。この植毛部は、繊維材又は多孔質材からなる油保持体であり、潤滑油が放出可能な状態で保持又は含浸される。

国際公開第２００８／０８７９２６号 日本国特開２０１７－５８０１３号公報

　しかしながら、上記特許文献１、２に記載の円すいころ軸受では、軸受の焼付きを防止することができるものの、保油部材（円すいころ接触部材、植毛部）が円すいころに常時接触する構成であるため、摩擦抵抗の増加や保油部材の摩滅の促進により潤滑効果を長期間持続することが困難であった。また、保油部材の円すいころへの押付け力を適切に保つためには、保油部材の寸法や剛性などに高度な管理が求められ、製造コストが増大する可能性があった。

　本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、摩擦抵抗の増加や製造コストの増大を抑制しつつ、微量な潤滑油の潤滑環境下であったとしても焼付きを防止することができる円すいころ軸受を提供することにある。

　本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動可能に設けられる複数の円すいころと、複数の円すいころを周方向に略等間隔に保持する保持器と、を備え、保持器は、大径側円環部と、大径側円環部と同軸に配置される小径側円環部と、大径側円環部と小径側円環部とを軸方向に連結し、周方向に略等間隔に設けられる複数の柱部と、周方向に互いに隣り合う柱部間に形成され、円すいころを転動可能に保持するポケットと、を有する円すいころ軸受であって、保持器は、小径側円環部の軸方向内端面と円すいころの小径側端面との間に第１隙間を有すると共に、大径側円環部の軸方向内端面と円すいころの大径側端面との間に第２隙間を有して、軸方向に沿って所定の範囲で移動可能に設けられ、大径側円環部には、潤滑油を保持する保油部が設けられ、保油部と円すいころの大径側端面との間に第３隙間を有し、保持器が円すいころの小径側に軸方向に移動したときに、保油部が円すいころの大径側端面に接触し、保持器が円すいころの大径側に軸方向に移動したときに、保油部が円すいころの大径側端面から離れることを特徴とする円すいころ軸受。
（２）保油部は、毛細管現象により潤滑油を保持可能な部材からなることを特徴とする（１）に記載の円すいころ軸受。
（３）保油部は、潤滑油を保持可能な複数の溝からなることを特徴とする（１）に記載の円すいころ軸受。
（４）第３隙間の軸方向寸法は、第２隙間の軸方向寸法よりも小さく設定されることを特徴とする（１）～（３）のいずれか１つに記載の円すいころ軸受。
（５）潤滑油が軸受内部に断続的に供給される、或いは、軸受内部の潤滑油が微量である潤滑環境下で使用されることを特徴とする（１）～（４）のいずれか１つに記載の円すいころ軸受。

　本発明によれば、保持器の大径側円環部に、潤滑油を保持する保油部が設けられ、保持器が円すいころの小径側に軸方向に移動したときに、保油部が円すいころの大径側端面に接触するため、微量な潤滑油の潤滑環境下であったとしても軸受の焼付きを防止することができる。また、保持器が円すいころの大径側に軸方向に移動したときに、保油部が円すいころの大径側端面から離れて、保油部が円すいころに常時接触しないため、軸受回転時の摩擦抵抗の増加を抑制することができ、さらに、保油部の摩耗を抑制することができる。また、高度な部品寸法精度などの管理が不要であり、製造コストの増大を抑制することができる。

本発明に係る円すいころ軸受の第１実施形態を説明する断面図である。 図１の円すいころ軸受を円すいころの大径側から見た拡大側面図である。 図１に示す保持器を径方向外側から見た模式図である。 図１に示す保持器を径方向内側から見た模式図である。 図１に示す保持器が円すいころの大径側に軸方向に移動したときを説明する断面図である。 図１に示す保持器が円すいころの小径側に軸方向に移動したときを説明する断面図である。 第１実施形態の保油部材の第１変形例を説明する模式図である。 図７の保油部材を有する円すいころ軸受を円すいころの大径側から見た拡大側面図である。 第１実施形態の保油部材の第２変形例を説明する断面図である。 本発明に係る円すいころ軸受の第２実施形態を説明する断面図である。 第２実施形態の保油部材の変形例を説明する断面図である。 本発明に係る円すいころ軸受の第３実施形態を説明する断面図である。 第３実施形態の保油部材の変形例を説明する断面図である。 本発明に係る円すいころ軸受の第４実施形態を説明する断面図である。 図１４に示す保持器を径方向内側から見た模式図である。 第４実施形態の複数の溝の第１変形例を説明する断面図である。 第４実施形態の複数の溝の第２変形例を説明する断面図である。 第４実施形態の複数の溝の第３変形例を説明する断面図である。 第４実施形態の複数の溝の第４変形例を説明する模式図である。 第４実施形態の複数の溝の第５変形例を説明する模式図である。 第４実施形態の複数の溝の第６変形例を説明する模式図である。 第４実施形態の複数の溝の第７変形例を説明する模式図である。 溝の周方向の溝端部と円すいころの大径側端面との接触位置関係を示す模式図である。 溝端部が円すいころと接する状態を示す説明図である。 溝端部が円すいころと接しない状態を示す説明図である。 潤滑油ポンプによる軸受への給油を説明する断面図である。 歯車の跳ね掛けによる軸受への給油を説明する断面図である。

　以下、本発明に係る円すいころ軸受の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
　まず、図１～図９を参照して、本発明に係る円すいころ軸受の第１実施形態について説明する。

　本実施形態の円すいころ軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動可能に設けられる複数の円すいころ１３と、複数の円すいころ１３を周方向に略等間隔に保持する保持器１４と、を備える。なお、本実施形態では、潤滑油が不図示の潤滑油ポンプなどにより軸受内部に適宜供給される。

　内輪１２は、内輪１２の大径側端部に設けられる大鍔部１２ｂと、内輪１２の小径側端部に設けられる小鍔部１２ｃと、を有する。内輪１２の外周面は、略円すい状に形成されている。また、円すいころ１３は、円すいころ１３の周面に設けられる転動面１３ａと、円すいころ１３の大径側端部に設けられる大径側端面１３ｂと、円すいころ１３の小径側端部に設けられる小径側端面１３ｃと、を有する。

　保持器１４は、金属製であり、プレス塑性加工などにより成形されており、大径側円環部１４ａと、大径側円環部１４ａと同軸配置される小径側円環部１４ｃと、大径側円環部１４ａと小径側円環部１４ｃとを軸方向で連結し、周方向に略等間隔に設けられる複数の柱部１４ｅと、周方向に互いに隣り合う柱部１４ｅ間で、大径側円環部１４ａ及び小径側円環部１４ｃとにより囲まれて形成され、円すいころ１３を転動可能に保持するポケット１４ｆと、を有する。

　また、保持器１４は、保持器１４の小径側円環部１４ｃの軸方向内端面１４ｄと円すいころ１３の小径側端面１３ｃとの間に第１隙間Ｓ１を有する。また、保持器１４は、保持器１４の大径側円環部１４ａの軸方向内端面（以下、単に「ポケット面」とも言う）１４ｂと円すいころ１３の大径側端面１３ｂとの間に第２隙間Ｓ２を有する。これにより、保持器１４は、軸方向に沿って所定の範囲で移動可能に設けられる。

　保持器１４の大径側円環部１４ａには、図１～図４に示すように、保持器１４とは別部材である筒状の保油部材（保油部）２０が周方向に亘って設けられる。なお、保油部材２０は、毛細管現象で潤滑油を保持可能な部材からなる保油部である。

　保油部材２０は、断面略矩形状に形成されており、保持器１４の大径側円環部１４ａの内周面に取り付けられる油貯蓄部２０ａと、油貯蓄部２０ａの軸方向内端から大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂを基準として軸方向内側に突出する給油部２０ｂと、を有する。

　具体的には、保油部材２０の油貯蓄部２０ａは、潤滑油を内部に蓄えると共に、蓄えた潤滑油を給油部２０ｂに供給する。保油部材２０の給油部２０ｂは、円すいころ１３の大径側端面１３ｂに接触した際に、保持する潤滑油を円すいころ１３の大径側端面１３ｂに給油する。

　また、保油部材２０は、保油部材２０の給油部２０ｂと円すいころ１３の大径側端面１３ｂとの間に、第２隙間Ｓ２よりも小さい第３隙間Ｓ３を有する。つまり、第３隙間Ｓ３の軸方向寸法Ｄ３は、第２隙間Ｓ２の軸方向寸法Ｄ２よりも小さく設定されている。そのため、保油部材２０の給油部２０ｂは、その先端面で円すいころ１３の大径側端面１３ｂに接触可能に設けられる。

　保油部材２０の材質としては、毛細管現象を生じるものであればよく、例えば、ポリエステル製フェルトなどの不織布の繊維材、発泡させた樹脂やゴム、又は焼結させた金属やセラミックなどの多孔質材を挙げることができる。これにより、保油部材２０は、軸受内に供給される潤滑油を毛細管現象で保持することが可能である。

　そして、本実施形態の円すいころ軸受１０では、図１に示すように、第１隙間Ｓ１の軸方向寸法をＤ１、第２隙間Ｓ２の軸方向寸法をＤ２、第３隙間Ｓ３の軸方向寸法をＤ３、保油部材２０の給油部２０ｂの突出量（軸方向寸法）をＤｐ、円すいころ１３の長さ寸法をＬＲ、保持器１４のポケット１４ｆの長さ寸法をＬＰ、隙間全体の総和寸法をＤｔとしたとき、Ｄｔ＝Ｄ１＋Ｄ３＝ＬＰ－ＬＲ－Ｄｐ＝Ｄ１＋Ｄ２－Ｄｐの関係となる。なお、軸方向寸法Ｄ１～Ｄ３、給油部２０ｂの突出量Ｄｐ、円すいころ１３の長さ寸法ＬＲ、及びポケット１４ｆの長さ寸法ＬＰは、円すいころ１３の中心軸（自転軸）方向に沿った寸法である。

　このように、円すいころ１３、保持器１４、及び保油部材２０の間には軸方向の隙間が設けられるため、保持器１４は、軸方向に沿って隙間の総和寸法Ｄｔの範囲で自由に移動可能である。なお、本実施形態では、隙間の総和寸法Ｄｔは、厳密な寸法管理は不要で、保持器の一般的な加工精度を考慮して、０．１ｍｍから円すいころ１３の長さ寸法ＬＲの１／１０以下の範囲に設定される。また、給油部２０ｂの突出量Ｄｐは、０．０１ｍｍから円すいころ１３の長さ寸法ＬＲの１／５以下が好ましい。

　このように構成された円すいころ軸受１０では、軸受に潤滑油が供給され軸受内が潤滑油で満たされている場合、軸受回転のポンプ作用により潤滑油が内輪１２の小径側から大径側へ流れる現象が起きる。従って、本実施形態では、図５に示すように、上記ポンプ作用による潤滑油の流れの力を受けて、保持器１４が円すいころ１３の大径側に軸方向に移動し、保持器１４の保油部材２０は円すいころ１３から離れる側に移動する（Ｄｔ＝Ｄ３、Ｄ１＝０）。これにより、保油部材２０の給油部２０ｂは円すいころ１３に常時接触しないため、軸受回転時の摩擦抵抗の増加が抑制される。

　その一方、軸受に潤滑油が供給されず軸受内の潤滑油が微量である場合、ポンプ作用による潤滑油の流れは発生せず、図６に示すように、保持器１４は自重の分力により円すいころ１３の小径側に軸方向に移動し、保持器１４の保油部材２０の給油部２０ｂが円すいころ１３の大径側端面１３ｂに接触する（Ｄｔ＝Ｄ１、Ｄ３＝０）。これにより、保油部材２０に蓄えられた潤滑油が円すいころ１３の大径側端面１３ｂに供給される。つまり、軸受内の潤滑油が微量である場合にのみ、保油部材２０が円すいころ１３の大径側端面１３ｂに接触し、潤滑油が円すいころ１３に供給される。なお、本発明の円すいころ軸受１０は、保持器１４の自重の分力を利用して保持器１４を移動させるものであるため、水平に設けられる軸（横軸）を支持する構造に用いるのが好適である。

　以上説明したように、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、保持器１４の大径側円環部１４ａに、毛細管現象で潤滑油を保持可能な保油部材２０が設けられ、保持器１４が円すいころ１３の小径側に軸方向に移動したときに、保油部材２０が円すいころ１３の大径側端面１３ｂに接触するため、微量な潤滑油の潤滑環境下であったとしても軸受１０の焼付きを防止することができる。また、保持器１４が円すいころ１３の大径側に軸方向に移動したときに、保油部材２０が円すいころ１３の大径側端面１３ｂから離れて、保油部材２０が円すいころ１３に常時接触しないため、軸受回転時の摩擦抵抗の増加を抑制することができ、さらに、保油部材２０の摩耗を抑制することができる。また、高度な部品寸法精度などの管理が不要であり、製造コストの増大を抑制することができる。

　更に詳細に説明すると、保油部材２０は、事前に接触力（押付け力）が設定されているわけではなく、保持器１４の自重の分力により円すいころ１３に接触するため、摩擦抵抗を殆ど発生させず、保油部材２０の摩耗劣化を最小限に抑えることができる。また、保油部材２０の寸法や剛性、設置位置などの高度な管理をしなくても適切な接触力が得られるため、製造コストの増大を抑制することができる。

　また、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、潤滑油量を大幅に減らすことができるので、潤滑油の攪拌抵抗を低減することができる。また、例えば、跳ね掛けなどによって潤滑油を微量でも供給できる構造とすれば、潤滑油ポンプや給油路を廃止することもでき、これにより、システム全体の軽量コンパクト化、低コスト化を図ることができる。

　また、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、潤滑油が軸受内に断続的に供給される、或いは、軸受内の潤滑油が微量である潤滑環境下でも、焼付きを防止して軸受性能や潤滑効果を長期間に亘って維持することができる。このため、本実施形態の円すいころ軸受１０は、例えば、一部のハイブリッド車のトランスミッションのようにエンジン停止時に潤滑油ポンプが一時的に停止する機構に好適に用いることができ、また、自動車の被牽引時に潤滑油ポンプが作動せずに潤滑油の十分な供給が困難な状況などに対応することができる。

　また、本実施形態の第１変形例として、図７及び図８に示すように、保油部材２０は、筒状の１つの部材ではなく、湾曲した複数の板状部材により構成されていてもよい。この場合、保持器１４の全てのポケット１４ｆに対して保油部材２０を配置してもよいし、保持器１４の一部のポケット１４ｆに対して保油部材２０を配置してもよい。そして、保油部材２０は、その周方向端部が保持器１４の柱部１４ｅ内に入るように、保持器１４の大径側円環部１４ａに取り付けられる。このため、保油部材２０の角部がポケット１４ｆ内に露出しないので、その角部の欠けなどを防止することができ、保油部材２０の耐久性を高めることができる。

　また、本実施形態の第２変形例として、図９に示すように、保油部材２０は、保持器１４の大径側円環部１４ａの外周面に取り付けられていてもよい。この場合、保油部材２０は、保油部材２０の外周面と外輪１１の外輪軌道面１１ａとの間に第４隙間Ｓ４を有して取り付けられる。そして、保油部材２０が潤滑油を効果的に吸着するために、第４隙間Ｓ４の径方向寸法Ｄ４は、０．１ｍｍ以上、円すいころ１３の大径側端部の外径Ｄｒの１／５以下に設定されている。なお、径方向寸法Ｄ４は、柱部１４ｅの長さ方向に直交する方向に沿った寸法である。

　また、殆どの軸受の用途では保持器１４の内周面に保油部材２０を設けた方が遠心力による潤滑油の飛散を防止することができ、高い潤滑油の保有性能を長期間に亘って維持することができる。しかし、潤滑油の流れは保持器１４の外周面側の方が多いため、潤滑油の枯渇度合いが厳しく、軸受の回転速度が比較的低い用途では、本変形例のように、保持器１４の外周面に保油部材２０を設けた方が効果を発揮することもある。

（第２実施形態）
　次に、図１０及び図１１を参照して、本発明に係る円すいころ軸受の第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

　本実施形態の保油部材４０は、図１０に示すように、断面略Ｌ字状に形成されており、保持器１４の大径側円環部１４ａの内周面に取り付けられる筒状の油貯蓄部４０ａと、油貯蓄部４０ａの軸方向内端から径方向外側に延び、大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂに取り付けられる複数の給油部４０ｂと、を有する。なお、給油部４０ｂは、全てのポケット１４ｆに対して設けられてもよいし、一部のポケット１４ｆに対して設けられてもよい。

　本実施形態の保油部材４０の材質は、発泡させた樹脂やゴム、又は焼結させた金属やセラミックなどの多孔質材である。そして、多孔質材からなる保油部材４０は、保持器１４の大径側円環部１４ａに対して、接着剤により接着しても、成形機で成形して嵌め込ませてもよい。

　以上説明したように、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、保油部材４０が断面略Ｌ字状に形成されるため、保油部材４０の結合強度と保油量を高めることができる。

　また、本実施形態の変形例として、図１１に示すように、保油部材４１は、断面略Ｕ字状に形成されており、保持器１４の大径側円環部１４ａの内周面に取り付けられる筒状の内側油貯蓄部４１ａと、内側油貯蓄部４１ａの軸方向内端から径方向外側に延び、大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂに取り付けられる複数の給油部４１ｂと、給油部４１ｂの径方向外端から軸方向外側に延び、大径側円環部１４ａの外周面に取り付けられる外側油貯蓄部４１ｃと、を有する。なお、給油部４１ｂ及び外側油貯蓄部４１ｃは、全てのポケット１４ｆに対して設けられてもよいし、一部のポケット１４ｆに対して設けられてもよい。

　本変形例によれば、保油部材４１が断面略Ｕ字状に形成されるため、結合強度と保油量を高めることができる。
　その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

　ここで、本明細書における潤滑油が微量である潤滑環境下について説明する。例えば、自動車などのトランスミッションの場合、潤滑油の供給方法として、図２５に示す潤滑油ポンプＰによる潤滑油の圧送と、図２６に示す歯車Ｇによる潤滑油の跳ね掛けとの２通りが一般的に知られている。

　潤滑油ポンプＰにより潤滑油を圧送する構造としては、図２５に示すように、円すいころ軸受１０の外輪１１がハウジングＨに内嵌され、内輪１２が回転軸Ａに外嵌されており、ハウジングＨに軸受１０に連通する給油路Ｒが設けられ、この給油路Ｒに潤滑油ポンプＰが接続される構造が一般的に知られている。この構造の場合、潤滑油ポンプＰから圧送された潤滑油が給油路Ｒを介して軸受１０に供給される。

　また、歯車Ｇにより潤滑油を跳ね掛ける構造としては、図２６に示すように、円すいころ軸受１０の外輪１１がハウジングＨに内嵌され、内輪１２が回転軸Ａに外嵌されており、回転軸Ａに内輪１２と隣接して歯車Ｇが設けられる構造が一般的に知られている。この構造の場合、歯車Ｇに付着している潤滑油が軸回転に伴う遠心力により飛散し、飛散した潤滑油が軸受１０に付着して給油される。

　上記した２通りの構造では、軸受の焼付きを防止するため、５０ｃｃ／ｍｉｎから１０００ｃｃ／ｍｉｎ程度の潤滑油量が供給されている。そして、この潤滑油量が１０ｃｃ／ｍｉｎを下回ると潤滑油不足に伴う油膜不足により発熱や焼付きが起こりやすくなり、０ｃｃ／ｍｉｎ（無潤滑油）では焼付きが生じる。本発明は、無潤滑状態ではなく希薄潤滑状態への対応であり、潤滑油が微量である潤滑環境下、具体的には、０．０１ｃｃ／ｍｉｎ～１０ｃｃ／ｍｉｎ程度の希薄潤滑状態で大きな効果を発揮する。

　次に、本明細書における潤滑油が断続的に供給される環境について説明する。例えば、ハイブリッド車では、エンジンを停止したまま電動モータで走行するモードがある。このモード中は、エンジンと直結した潤滑油ポンプだけの構造では、軸受に潤滑油が給油されない状態で走行が行われる。このため、数分程度までの無給油走行状態が発生するが、軸受はこの間に焼付きを起こしてはならない。この電動走行時間はバッテリーの進化と共に延長させたいニーズがある。現状では焼付き防止のために一定間隔毎にエンジンを回し、潤滑油ポンプを作動させる制御を行っている車種もある。この課題を解決するには、電動潤滑油ポンプをシステムに追加するか、本発明のような無潤滑で焼付きにくい軸受の採用が必要となる。本発明では、焼付きまでの時間は保油部に蓄えられる保油量と関連があることから、保油量を増やすことで無潤滑適用時間を数十分から数時間と大幅に延長させることが可能である。保油量の拡大には、例えば、気孔率拡大や保油部体積の拡大で対応できる。

　また、乗用車は、故障時やキャンピングカーなどの大型車両での移動先での補助用車両として牽引されることがある。このようなときは、車両の駆動輪を台車などに載せることで空転を防止することが可能であるが、現実には、駆動輪を空転させながら牽引される事例が起こっている。この場合、駆動伝達はなく無負荷空転のため軸受の負担も軽微であるが、円すいころ軸受の場合、一般的に予圧をかけて使用されるため、予圧分の負荷が常に作用している。そして、この空転状態では、エンジンや電動潤滑油ポンプが稼働せず、潤滑油ポンプは停止しているため、軸受は焼付きを起こしやすい。この対策のために、跳ね掛け給油が起こるように駆動装置に工夫を施している車種もある。本発明では、潤滑油ポンプが停止しても、保油部に蓄えられた潤滑油がなくなるまで軸受に給油を行えるため、跳ね掛けが不十分又は跳ね掛けがないような被牽引状態でも耐焼付き性を大幅に向上することができる。

　次に、保油部材の材料について説明する。保油部材は、潤滑油を吸い込みやすく、且つ円すいころへ塗油しやすいものが好ましい。これは保油部材が親油性（撥油ではない）を持ち、微小な空間で区切られている場合に生じる毛細管現象（表面張力）の働く原理を利用できる。これにより、保油部材に触れた潤滑油は速やかに保油部材へと吸い込まれる。吸い込まれた潤滑油は、円すいころ端面と接触する給油部（塗油部）にて円すいころ端面との間にも表面張力が働き、円すいころ端面へ潤滑油を油性マーカーのごとく少しずつ時間をかけて塗布することができる。このため、円すいころ端面への給油が数十分～数時間と長時間持続するため、その間の焼付きを防止することができる。

　例えば、親油性（撥油ではない）を持つ繊維の集合体で気孔を確保しつつ樹脂で固めた素材を、接着剤を用いて保持器に貼り付けることで保油と塗油の機能を発揮させることができる（繊維を絡ませただけの不織布では耐久性が低い可能性があるので、ある程度樹脂を含浸させて繊維の結合強度を高めた方が好ましい）。材質は、有機・無機を問わず親油性（撥油ではない）を持った繊維であれば同じ効果を発揮できる。但し、保油させるためには潤滑油を蓄えるための気孔部が必要で、気孔率が高いほど同じ保油部材の体積での保油量を高めることができる。このため、気孔率は２０％～９０％程度が適している。また、円すいころ端面と接する給油部は、硬質でも機能を発揮するが、塗油性を向上させるためには柔軟性を持たせた方が好ましい。これは、硬質な素材では接触面積が小さくなってしまうが、柔軟な素材ならば、塗油面全体で円すいころと接触して塗油できるためである。この保油部材は、保持器の強度に関与しないため、上記第３隙間Ｓ３の軸方向寸法Ｄ３が第２隙間Ｓ２の軸方向寸法Ｄ２となるまで（即ち、給油部の突出量が全て圧縮されてポケット面と同一面となる状態まで）圧縮可能な柔軟性があってもよい。もし、繊維に含浸させる樹脂が硬質で柔軟性が低い場合には、成形後に適度な変形をさせて樹脂組織を微細に破砕させることで、繊維に近い柔軟性を発揮させることができる。ここで述べた製法は広く普及している一般的な技術で、安価に大量の生産を容易に実現可能である。また、特に繊維を基材とする多孔質体を金属表面に接着する場合には、熱硬化性の樹脂を接着剤として、熱と圧力により接着させる手法があり、テーパー状の本保持器に対しても有効な手段である。

　また、保油部材に繊維ではなく多孔質素材を用いることもできる。これは、例えば、保持器を芯金として親油性（撥油ではない）を持つ発泡樹脂や発泡ゴム等をインサート成形させることで、別途接着工程を行わずに製造することができる。また、潤滑油を浸透させる必要があるため、この発泡樹脂又はゴムは、貫通気孔を有し、気泡が隔膜で区切られずに繋がった状態に成形させ、保油部材内を潤滑油が自由に浸透できるようにする。気孔気泡は微細な方が表面張力に有利なため、気泡径は０．００５ｍｍ～０．５ｍｍ程度が好ましい。硬さは硬質でも機能を発揮するが、塗油性を向上させるためには、柔軟性を持たせた方が好ましい。これは、硬質な素材では接触面積が小さくなってしまうが、柔軟な素材ならば、塗油面全体で円すいころと接触して塗油できるためである。この保油部材は、保持器の強度に関与しないため、上記第３隙間Ｓ３の軸方向寸法Ｄ３が第２隙間Ｓ２の軸方向寸法Ｄ２となるまで（即ち、給油部の突出量が全て圧縮されてポケット面と同一面となる状態まで）圧縮可能な柔軟性があってもよい。また、この発泡樹脂又はゴムも、表面張力による潤滑油の吸着を利用しているため、親油性（撥油ではない）のある素材を選ぶ必要があるが、有機・無機等は特に問わない。ここで述べた製法は広く普及している一般的な技術で、安価に大量の生産を容易に実現可能である。

　また、高度な耐熱性や耐薬品性が要求される等の過酷な使用環境に曝される場合には、多孔質素材に焼結金属や発泡セラミックスを保油部材に使うことができる。但し、これら部材は保持器とは別に成形した後に接合する必要がある。

（第３実施形態）
　次に、図１２及び図１３を参照して、本発明に係る円すいころ軸受の第３実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

　本実施形態の保油部材６０は、図１２に示すように、保持器１４の大径側円環部１４ａの内周面及び軸方向内端面１４ｂに、毛細管現象で潤滑油を保持可能な繊維を植毛したものであり、大径側円環部１４ａの内周面に設けられる部分を油貯蓄部６０ａとし、軸方向内端面１４ｂに設けられる部分を給油部６０ｂとする。なお、繊維としては、例えば、合成樹脂繊維、無機繊維、天然繊維などを挙げることができる。また、植毛方法としては、吹き付けや静電植毛などを適宜採用することができる。
　その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

　また、本実施形態の変形例として、保油部材６０は、図１３に示すように、保持器１４の大径側円環部１４ａの外周面及び軸方向内端面１４ｂに、毛細管現象で潤滑油を保持可能な繊維を植毛したものであってもよい。この場合、大径側円環部１４ａの外周面に設けられる部分を油貯蓄部６０ａとし、軸方向内端面１４ｂに設けられる部分を給油部６０ｂとする。そして、保油部材６０が潤滑油を効果的に保持するために、第４隙間Ｓ４の径方向寸法Ｄ４は、０．１ｍｍ以上、円すいころ１３の大径側端部の外径Ｄｒの１／５以下に設定されている（第１実施形態の第２変形例と同様）。

　なお、本実施形態の植毛による保油部材の形成としては、例えば、接着剤を保持器の大径側円環部に塗布し、これに電圧をかけて短繊維を植え付ける静電植毛法で製品実現が可能である。植毛部は、使用時に潤滑油に曝されるため、耐久性の高い溶剤型を使うのが好ましい。パイル材は親油性（撥油ではない）を持つパイルを用い、例えば、太さ８μｍ、長さ０．５ｍｍのナイロン製パイルなどを植毛させる。なお、静電植毛は、乾燥後に余剰パイルを除毛する必要があるが、僅かに除毛残材が残り、これが潤滑油中に浮遊する可能性がある。軸受が使用される装置の制約からこの余剰パイルの浮遊が許容できない場合には、除毛後に皮膜の柔らかい樹脂を薄く植毛面に塗布するアフターコーティングを施すことで、余剰パイルの抜け出しを抑えることができる。ここで述べた製法は広く普及している一般的な技術で、安価に大量の生産を容易に実現可能である。

（第４実施形態）
　次に、図１４～図２２を参照して、本発明に係る円すいころ軸受の第４実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

　本実施形態では、図１４及び図１５に示すように、保持器１４と別体の上記保油部材の代わりに、溝加工等により、保持器１４の大径側円環部１４ａに複数の微細な溝（保油部）８０が形成される。なお、複数の溝８０は、毛細管現象で潤滑油を保持可能な複数の溝からなる保油部である。また、複数の溝８０は、全てのポケット１４ｆに対して設けられてもよいし、一部のポケット１４ｆに対して設けられてもよい。また、本実施形態では、第２隙間Ｓ２の軸方向寸法Ｄ２は、第３隙間Ｓ３の軸方向寸法Ｄ３と等しい（Ｄ２＝Ｄ３）。

　複数の溝８０は、保持器１４の大径側円環部１４ａの内周面に形成される油貯蓄溝８０ａと、油貯蓄溝８０ａに連通し、保持器１４の大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂに形成される給油溝８０ｂと、をそれぞれ有する。

　油貯蓄溝８０ａは、大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂから軸方向外端面まで軸方向に貫通して形成される。給油溝８０ｂは、大径側円環部１４ａの内周面から外周面まで径方向に貫通して形成される。

　溝８０は、その全体として断面略Ｌ字状に形成される。また、溝８０の深さは、一定に設定されており、本実施形態では、溝８０の潤滑油の保油性及び保持器１４の強度を考慮して、溝８０の深さは０．１ｍｍ～４．０ｍｍ、溝８０の幅は０．０５ｍｍ～２．０ｍｍに設定される。

　以上説明したように、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、保持器１４の大径側円環部１４ａに、毛細管現象で潤滑油を保持可能な複数の溝８０が設けられ、保持器１４が円すいころ１３の小径側に軸方向に移動したときに、複数の溝８０が円すいころ１３の大径側端面１３ｂに接触するため、微量な潤滑油の潤滑環境下であったとしても軸受１０の焼付きを防止することができる。また、保持器１４が円すいころ１３の大径側に軸方向に移動したときに、複数の溝８０が円すいころ１３の大径側端面１３ｂから離れて、複数の溝８０が形成された大径側円環部１４ａが円すいころ１３に常時接触しないため、軸受回転時の摩擦抵抗の増加を抑制することができ、さらに、複数の溝８０が形成された大径側円環部１４ａの摩耗を抑制することができる。また、高度な部品寸法精度などの管理が不要であり、製造コストの増大を抑制することができる。

　また、本実施形態の第１変形例として、図１６に示すように、溝８０の深さは一定ではなく、溝８０の底面は、加工性を考慮して保持器１４の大径側円環部１４ａの内周面から軸方向内端面１４ｂに亘って断面曲線状に形成されていてもよい。

　また、本実施形態の第２変形例として、図１７に示すように、溝８０の深さは一定ではなく、溝８０の底面は、加工性を考慮して保持器１４の大径側円環部１４ａの内周面から軸方向内端面１４ｂに亘って断面直線状に形成されていてもよい。

　また、本実施形態の第３変形例として、図１８に示すように、油貯蓄溝８０ａを保持器１４の大径側円環部１４ａの外周面に形成してもよい。つまり、複数の溝８０は、保持器１４の大径側円環部１４ａの外周面に形成される油貯蓄溝８０ａと、油貯蓄溝８０ａに連通し、保持器１４の大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂに形成される給油溝８０ｂと、をそれぞれ有する。そして、複数の溝８０が潤滑油を効果的に保持するために、第４隙間Ｓ４の径方向寸法Ｄ４は、０．１ｍｍ以上、円すいころ１３の大径側端部の外径Ｄｒの１／５以下に設定されている（第１実施形態の第２変形例と同様）。

　また、本実施形態の第４変形例として、図１９に示すように、複数の溝８０は、保持器１４の大径側円環部１４ａの内周面及び軸方向内端面１４ｂの全面に亘って形成されるのではなく、その一部の面に亘って形成されていてもよい。つまり、複数の溝８０は、貫通する溝ではなく、止まり溝であってもよい。具体的には、油貯蓄溝８０ａは、大径側円環部１４ａの軸方向外端面（軸方向内端面１４ｂと反対側の端面）に開口しておらず、給油溝８０ｂは、大径側円環部１４ａの外周面に開口していない。

　また、本実施形態の第５変形例として、図２０に示すように、複数の溝８０は、大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂ内（ポケット１４ｆ内）で略Ｕ字状に周回するように形成されていてもよい。この場合、複数の溝８０が大径側円環部１４ａの外周面に開口（貫通）していないので、複数の溝８０の保油性を向上することができる。また、大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂに半円状に形成される給油溝８０ｂは、その中央部で分断されるような形状に形成されている。また、給油溝８０ｂの分断された溝端部は、後述する円すいころ１３の大径側端面１３ｂの円環状の接触面１３ｅに半数以上が収まるように配置されている。

　また、本実施形態の第６変形例として、図２１に示すように、複数の溝８０は、大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂ内（ポケット１４ｆ内）で略Ｖ字状に周回するように形成されていてもよい。この場合、複数の溝８０が大径側円環部１４ａの外周面に開口（貫通）していないので、複数の溝８０の保油性を向上することができる。また、油貯蓄溝８０ａは、大径側円環部１４ａの軸方向外端面に開口していない。

　また、本実施形態の第７変形例として、図２２に示すように、複数の溝８０に加えて、大径側円環部１４ａの内周面に、複数の溝８０の油貯蓄溝８０ａを周方向に連通する複数の周溝（保油部）８１を全周に亘って形成すると共に、大径側円環部１４ａの軸方向内端面１４ｂに、複数の溝８０の給油溝８０ｂを周方向に連通する複数の連通溝（保油部）８２を形成してもよい。この場合、保持器１４の保油量を増やすことができる。また、油貯蓄溝８０ａは、大径側円環部１４ａの軸方向外端面に開口していない。また、複数の連通溝８２の一部は、周方向の２か所で分断されるような形状に形成されている。また、連通溝８２の分断された溝端部は、後述する円すいころ１３の大径側端面１３ｂの円環状の接触面１３ｅに半数以上が収まるように配置されている。

　また、本実施形態の第８変形例として、図２３に示すように、保持器１４の大径側円環部１４ａの軸方向内端面（ポケット面）１４ｂに、複数（本実施形態では５つ）の溝（保油部）８３が周方向に沿って形成されていてもよい。５つの溝８３は、有底溝であり、２列（外径側に２つ、内径側に３つ）に並べられて配置されている。なお、図２３及び図２４中の符号Ｌは潤滑油（ドット模様を付与した部分）である。

　図２３は、溝８３の周方向の溝端部８３ａと円すいころ１３の大径側端面１３ｂとの接触位置関係を示す模式図である。円すいころ１３の大径側端面１３ｂには、通常中心部に逃げ凹部１３ｄが設けられ、逃げ凹部１３ｄの周囲に円環状の接触面１３ｅが設けられている。この円環状の接触面１３ｅとポケット面１４ｂとの投影面（円すいころ１３の長手方向に見たとき重なり合う面、図２３の斜線部分参照）が、円すいころ１３と保持器１４が接触可能な面である。そして、５つの溝８３のそれぞれの溝端部８３ａの少なくとも一方は、この扇状の接触面１３ｅに収まるように設けられる。これにより、後述のメカニズムにより溝端部８３ａに集まった潤滑油を余す事なく、円すいころ１３との毛管力によって円すいころ１３に給油することが可能となる。

　図２４Ａ及び図２４Ｂは、溝８３の長手方向（周方向）と円すいころ１３との位置関係を示す説明図であり、例えば、図２３の線Ｂに沿った断面図である。なお、図２４Ａ及び図２４Ｂでは、説明の理解を容易にするため、溝８３の深さを実際よりも拡大して表している。保持器１４は、毛管力によって溝８３の内部に蓄えられた潤滑油を、同じくころ表面との毛管力の作用によって円すいころ１３の大径側端面１３ｂに供給することを特徴としている。この作用を効果的にさせるためには、溝８３は、円すいころ１３とポケット面１４ｂが接する部分に高い毛管力を発生させることが重要である。そして、その手法の１つとして、本変形例では、図２４Ａに示すように、溝８３の中間部分よりも毛管力が高い溝端部８３ａが円すいころ１３と接するように構成している。これにより、溝８３の内部の潤滑油を、溝端部８３ａから円すいころ１３の大径側端面１３ｂとの毛管力で吸い上げることができる。なお、図２４Ｂでは、溝端部８３ａが円すいころ１３と接しないため、潤滑油を吸い上げる量が少なくなる。また、溝端部８３ａの毛管力を更に向上させるためには、溝８３の径方向断面の溝底すみの円弧形状の半径、溝８３の径方向幅、及び溝８３の軸方向深さの内の１つ以上を、溝８３の周方向の溝中央部８３ｂから溝端部８３ａに向かって小さくすることが望ましい。

　ここで、本説明で述べる毛管力とは、固体が液体を引き寄せようとする力のことである。固体（保持器）の表面張力が液体（潤滑油）の表面張力よりも大きなときに毛管力が生じ、液体は固体表面に引き寄せられる。また、液体は表面張力により空気と触れる面を減らそうともする。つまり、潤滑油は空気と接する面積が減少させながら、保持器と接する面積を増そうとする。このため、保持器の溝は、細く狭いほど毛管力が高まる。この原理を利用し、本発明では、ポケット面１４ｂに、細く狭い形状の溝８３を形成している。
　その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

　なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
　例えば、保油部材は、毛細管現象を生じるものであれば、その材質に限定はなく、自動車のオートマチックトランスミッションなどに使われる湿式摩擦材とその接合技術を用いれば、十分な耐久性と結合強度を得ることができる。

　本発明の作用効果を確認するため、保油部材を有する円すいころ軸受（本発明例、上記第１実施形態相当品）と保油部材を有さない円すいころ軸受（比較例、従来品）と、を用意して、それぞれに対して焼付試験を行った。試験条件は以下の通りである。

　試験条件は、かご形プレス保持器付き単列円すいころ軸受（φ２５×φ５５×１７）を水平軸（横軸）に取り付け、保油部材にポリエステル製フェルト（厚さ：１ｍｍ）を使用し、試験荷重をアキシャル荷重４ｋＮとし、回転速度を５，０００ｒｐｍとし、潤滑油に作動油（ＶＧ３２）を使用し、潤滑油を試験開始前に５ｍｌ滴下し、試験中は無給油とした。

　試験の結果、比較例では、３回試験を実施し、１回目は１３０．７秒、２回目は１４６．５秒、３回目は１４９．３秒で焼付きが発生した。これに対して、本発明例では、２回試験を実施し、２回とも焼付きが発生することなく、目標時間の３，６００秒を達成することができた。従って、本発明の保油部（保油部材）の有効性が実証された。

　なお、本出願は、２０１８年３月９日出願の日本特許出願（特願２０１８－０４３５１３）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

　　１０　　円すいころ軸受
　　１１　　外輪
　　１１ａ　外輪軌道面
　　１２　　内輪
　　１２ａ　内輪軌道面
　　１３　　円すいころ
　　１３ａ　転動面
　　１３ｂ　大径側端面
　　１３ｃ　小径側端面
　　１４　　保持器
　　１４ａ　大径側円環部
　　１４ｂ　軸方向内端面（ポケット面）
　　１４ｃ　小径側円環部
　　１４ｄ　軸方向内端面
　　１４ｅ　柱部
　　１４ｆ　ポケット
　　２０　　保油部材（保油部）
　　２０ａ　油貯蓄部
　　２０ｂ　給油部
　　４０　　保油部材（保油部）
　　４０ａ　油貯蓄部
　　４０ｂ　給油部
　　４１　　保持部材（保油部）
　　４１ａ　内側油貯蓄部
　　４１ｂ　給油部
　　４１ｃ　外側油貯蓄部
　　６０　　保油部材（保油部）
　　６０ａ　油貯蓄部
　　６０ｂ　給油部
　　８０　　複数の溝（保油部）
　　８０ａ　油貯蓄溝
　　８０ｂ　給油溝
　　８１　　周溝（保油部）
　　８２　　連通溝（保油部）
　　８３　　複数の溝（保油部）
　　Ｓ１　　第１隙間
　　Ｓ２　　第２隙間
　　Ｓ３　　第３隙間
　　Ｓ４　　第４隙間
　　Ｄ１　　第１隙間の軸方向寸法
　　Ｄ２　　第２隙間の軸方向寸法
　　Ｄ３　　第３隙間の軸方向寸法
　　Ｄ４　　第４隙間の径方向寸法
　　Ｄｔ　　隙間全体の総和寸法
　　Ｄｐ　　保油部材の給油部の突出量
　　Ｄｒ　　円すいころの大径側端部の外径
　　ＬＲ　　円すいころの長さ寸法
　　ＬＰ　　ポケットの長さ寸法

Claims (5)

1. 　内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動可能に設けられる複数の円すいころと、前記複数の円すいころを周方向に略等間隔に保持する保持器と、を備え、
   　前記保持器は、大径側円環部と、前記大径側円環部と同軸に配置される小径側円環部と、前記大径側円環部と前記小径側円環部とを軸方向に連結し、周方向に略等間隔に設けられる複数の柱部と、周方向に互いに隣り合う前記柱部間に形成され、前記円すいころを転動可能に保持するポケットと、を有する円すいころ軸受であって、
   　前記保持器は、前記小径側円環部の軸方向内端面と前記円すいころの小径側端面との間に第１隙間を有すると共に、前記大径側円環部の軸方向内端面と前記円すいころの大径側端面との間に第２隙間を有して、軸方向に沿って所定の範囲で移動可能に設けられ、
   　前記大径側円環部には、潤滑油を保持する保油部が設けられ、
   　前記保油部と前記円すいころの大径側端面との間に第３隙間を有し、
   　前記保持器が前記円すいころの小径側に軸方向に移動したときに、前記保油部が前記円すいころの大径側端面に接触し、前記保持器が前記円すいころの大径側に軸方向に移動したときに、前記保油部が前記円すいころの大径側端面から離れることを特徴とする円すいころ軸受。
2. 　前記保油部は、毛細管現象により潤滑油を保持可能な部材からなることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 　前記保油部は、潤滑油を保持可能な複数の溝からなることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
4. 　前記第３隙間の軸方向寸法は、前記第２隙間の軸方向寸法よりも小さく設定されることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
5. 　潤滑油が軸受内部に断続的に供給される、或いは、軸受内部の潤滑油が微量である潤滑環境下で使用されることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。

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