(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023155324
(43)【公開日】2023-10-20
(54)【発明の名称】円すいころ軸受
(51)【国際特許分類】
F16C 33/58 20060101AFI20231013BHJP
F16C 19/36 20060101ALI20231013BHJP
F16C 33/36 20060101ALI20231013BHJP
【ＦＩ】
F16C33/58
F16C19/36
F16C33/36
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023135483
(22)【出願日】2023-08-23
(62)【分割の表示】P 2019170279の分割
【原出願日】2019-09-19
(71)【出願人】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100130513
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 直也
(74)【代理人】
【識別番号】100074206
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 文二
(74)【代理人】
【識別番号】100130177
【弁理士】
【氏名又は名称】中谷 弥一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100127340
【弁理士】
【氏名又は名称】飛永 充啓
(72)【発明者】
【氏名】川井 崇
(57)【要約】
【課題】厳しい潤滑条件で円すいころ軸受が使用される場合でも急昇温を防いで軸受を円滑に回転させる。
【解決手段】内輪１０の軌道面１１の母線を研削逃げ１３側へ延長した仮想線と、大鍔面１２ａの母線を研削逃げ１３側へ延長した仮想線との交点を基準点Ｏ２とし、基準点Ｏ２から大鍔面１２ａまでの研削逃げ１３のヌスミ幅をＡとし、円すいころ３０の面取り３２が大鍔面１２ａの母線に沿った方向に有する幅をＲＣとしたとき、幅ＲＣが０．７ｍｍ以下であって、Ａ＜ＲＣであり、大鍔面１２ａと円すいころ３０の大端面３３との接触点から転動面３１の円すい角βの頂点Ｏ１まで結ぶ仮想線が軌道面１１の母線に対して成す鋭角をρとしたとき、β／７≧ρである。
【選択図】図３
【解決手段】内輪１０の軌道面１１の母線を研削逃げ１３側へ延長した仮想線と、大鍔面１２ａの母線を研削逃げ１３側へ延長した仮想線との交点を基準点Ｏ２とし、基準点Ｏ２から大鍔面１２ａまでの研削逃げ１３のヌスミ幅をＡとし、円すいころ３０の面取り３２が大鍔面１２ａの母線に沿った方向に有する幅をＲＣとしたとき、幅ＲＣが０．７ｍｍ以下であって、Ａ＜ＲＣであり、大鍔面１２ａと円すいころ３０の大端面３３との接触点から転動面３１の円すい角βの頂点Ｏ１まで結ぶ仮想線が軌道面１１の母線に対して成す鋭角をρとしたとき、β／７≧ρである。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内輪と、外輪と、内輪と外輪間に配置された複数の円すいころと、これら円すいころを収容する保持器とを備え、
前記円すいころが、円すい状に形成された転動面と、前記転動面の大径側に連続する面取りと、前記面取りに連続する大端面とを有し、
前記内輪が、円すい状に形成された軌道面と、前記円すいころの大端面を受ける大鍔面と、前記大鍔面と前記軌道面を繋ぐ溝状に形成された研削逃げとを有する円すいころ軸受において、
前記軌道面の母線を前記研削逃げ側へ延長した仮想線と、前記大鍔面の母線を前記研削逃げ側へ延長した仮想線との交点を基準点とし、当該基準点から大鍔面までのヌスミ幅をＡとし、前記円すいころの面取りが前記大鍔面の母線に沿った方向に有する幅をＲＣとしたとき、幅ＲＣが０．７ｍｍ以下であって、Ａ＜ＲＣであり、
前記転動面の円すい角をβとし、前記大鍔面と前記円すいころの大端面との接触点から前記円すい角βの頂点まで結ぶ仮想線が前記軌道面の母線に対して成す鋭角をρとしたとき、β／７≧ρであることを特徴とする円すいころ軸受。
前記円すいころが、円すい状に形成された転動面と、前記転動面の大径側に連続する面取りと、前記面取りに連続する大端面とを有し、
前記内輪が、円すい状に形成された軌道面と、前記円すいころの大端面を受ける大鍔面と、前記大鍔面と前記軌道面を繋ぐ溝状に形成された研削逃げとを有する円すいころ軸受において、
前記軌道面の母線を前記研削逃げ側へ延長した仮想線と、前記大鍔面の母線を前記研削逃げ側へ延長した仮想線との交点を基準点とし、当該基準点から大鍔面までのヌスミ幅をＡとし、前記円すいころの面取りが前記大鍔面の母線に沿った方向に有する幅をＲＣとしたとき、幅ＲＣが０．７ｍｍ以下であって、Ａ＜ＲＣであり、
前記転動面の円すい角をβとし、前記大鍔面と前記円すいころの大端面との接触点から前記円すい角βの頂点まで結ぶ仮想線が前記軌道面の母線に対して成す鋭角をρとしたとき、β／７≧ρであることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項2】
前記内輪の大鍔面に対する前記研削逃げの進入角をａとし、前記軌道面に対する前記研削逃げの進入角をｂとしたとき、ａ＞ｂであり、
前記基準点から前記大鍔面までのヌスミ幅をＡとし、前記基準点から前記軌道面までのヌスミ幅をＢとしたとき、Ａ＜Ｂである請求項１に記載の円すいころ軸受。
前記基準点から前記大鍔面までのヌスミ幅をＡとし、前記基準点から前記軌道面までのヌスミ幅をＢとしたとき、Ａ＜Ｂである請求項１に記載の円すいころ軸受。
【請求項3】
前記内輪の軌道面に対する前記研削逃げの深さをｃとし、前記大鍔面に対する前記研削逃げの深さをｄとしたとき、ｃ＞ｄである請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
【請求項4】
前記内輪の大鍔面に対する前記研削逃げの深さをｄとしたとき、深さｄが０．３ｍｍ以下である請求項１から３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【請求項5】
前記内輪の大鍔面に対する前記研削逃げの進入角をａとしたとき、２０°≦ａ≦５０°である請求項１から４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【請求項6】
前記内輪の中心軸に対して前記軌道面の母線が成す鋭角をθとし、前記円すいころの転動面の大端径をＤｗとし、前記円すいころのころ長さをＬとし、前記大鍔面の幅をＷとしたとき、幅Ｗが次の式１を満足する値である請求項１から５のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
Ｗ≧｛Ｄｗ×（１／２）×Ｔａｎθ／（Ｌ／Ｄｗ）｝・・・式１
Ｗ≧｛Ｄｗ×（１／２）×Ｔａｎθ／（Ｌ／Ｄｗ）｝・・・式１
【請求項7】
前記内輪の大鍔面における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が６番以上である請求項１から６のいずれかに記載の円すいころ軸受。
【請求項8】
前記内輪の大鍔面が、窒素含有量０．０５ｗｔ％以上の窒化層によって形成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【請求項9】
前記内輪の大鍔面の表面粗さが０．１μｍＲａ以下であり、前記円すいころの大端面の表面粗さが０．１２μｍＲａ以下である請求項１から８のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【請求項10】
前記円すいころの大端面の設定曲率半径をＲとし、前記転動面の円すい角の頂点から前記内輪の大鍔面までの基本曲率半径をＲＢＡＳＥとしたとき、Ｒ／ＲＢＡＳＥが０．７０以上０．９５以下であり、
前記円すいころの大端面の実曲率半径をＲＡＣＴＵＡＬとしたとき、前記複数の円すいころのうち、少なくとも一つの円すいころにおけるＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒが０．３以上である請求項１から９のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
前記円すいころの大端面の実曲率半径をＲＡＣＴＵＡＬとしたとき、前記複数の円すいころのうち、少なくとも一つの円すいころにおけるＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒが０．３以上である請求項１から９のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【請求項11】
自動車のトランスミッション又はデファレンシャルに備わる回転部を支持する請求項１から１０のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、円すいころ軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
回転部を支持する転がり軸受は、その転がり軸受で受ける荷重の方向や大きさ、軸受設置スペースに適したものを使用しなければならない。自動車のトランスミッション（ＭＴ、ＡＴ、ＤＣＴ、ＣＶＴ、ハイブリッド等）又はデファレンシャルに備わる回転部を支持する用途の場合、ラジアル荷重、アキシアル荷重およびモーメント荷重を受ける使用条件でありながら、コンパクト化も要求される。このため、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を負荷でき、その負荷容量に優れた円すいころ軸受が使用されている。
【0003】
円すいころ軸受では、運転時、円すいころを大径側へ押す推力が生じる。このため、内輪には、円すいころの大端面を支持しつつ、円すいころの公転方向（周方向）に案内するための大鍔が形成されている。大鍔は、円すいころの大端面を摺接させるための大鍔面を有する。内輪には、その大鍔面と軌道面を繋ぐ研削逃げが全周に形成されている。
【0004】
一般に、円すいころの大端面と内輪の大鍔面の形状は、幾何的に一点のみで接触するように設計されている。運転時には、円すいころの大端面が内輪の大鍔面に対して公転方向に滑り接触するが、前述の諸荷重や推力により、その滑り接触部は、概ね、その設計上の接触点を中心とする径方向の短軸をもった長楕円状の領域に生じる。その滑り接触部の潤滑が不十分であると、発熱し、急昇温を招く。
【0005】
自動車のトランスミッションのように円すいころ軸受が高速運転され、潤滑油が高温になる場合、円すいころの大端面と内輪の大鍔面の滑り接触部において良好な潤滑モードを維持できず、境界潤滑になって、潤滑が不十分になる可能性がある。このような高温運転時における耐焼付き性を向上させるため、円すいころの大端面、内輪の大鍔面における形状や表面性状を工夫することが行われている（特許文献１～３）。
【0006】
特許文献１では、円すいころの大端面の曲率半径をＲとし、円すいころの円すい角の頂点から大鍔面の接触部までの距離をＲＢＡＳＥとしたとき、Ｒ／ＲＢＡＳＥを０．７５～０．８７の範囲にすることにより、円すいころの大端面と内輪の大鍔面間で潤滑油が引き摺られる際のくさび効果を良好に発揮させて、その滑り接触部における油膜厚さを向上（発熱低減）させることができる。
【0007】
特許文献２では、大鍔面の外径側縁から大鍔の面取り内径側縁に向かって円すいころの大端面から遠ざかる形状の逃げ面を形成することにより、円すいころの大端面と内輪の大鍔面との接触部への潤滑油の引き込み作用を高めて油膜形成能力を向上させることができる。
【0008】
特許文献３では、前述のＲ／ＲＢＡＳＥを０．７５～０．８７の範囲にするとともに、円すいころの大端面の実曲率半径をＲＡＣＴＵＡＬとしたとき、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒを０．５以上とすることにより、厳しい潤滑環境下でも円すいころの大端面と内輪の大鍔面における発熱を抑えて耐焼付き性を向上させ、特に、潤滑状態の厳しさのレベルを表す指標としてのつば部潤滑係数の導入により、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒの比の実用可能な範囲を拡大し、使用条件に応じて適正な軸受仕様を選定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２０００－１７０７７４号公報
【特許文献2】特開２０００－１７０７７５号公報
【特許文献3】特開２０１８－１３６０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、自動車用トランスミッションやデファレンシャルでは燃費向上を目的に、潤滑油の粘度やユニット内潤滑油量を低減させる傾向があり、今後ともこの傾向は続くと考えられる。そのため、転がり軸受にとっては潤滑条件が一層厳しくなる。特に、円すいころ軸受では、円すいころの大端面と内輪の大鍔面の滑り接触部における油膜厚さを確保することや潤滑油による昇温抑制への配慮が一層重要となる。
【0011】
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、厳しい潤滑条件で円すいころ軸受が使用される場合でも急昇温を防いで軸受を円滑に回転させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記の課題を達成するため、この発明は、内輪と、外輪と、内輪と外輪間に配置された複数の円すいころと、これら円すいころを収容する保持器とを備え、前記円すいころが、円すい状に形成された転動面と、前記転動面の大径側に連続する面取りと、前記面取りに連続する大端面とを有し、前記内輪が、円すい状に形成された軌道面と、前記円すいころの大端面を受ける大鍔面と、前記大鍔面と前記軌道面を繋ぐ溝状に形成された研削逃げとを有する円すいころ軸受において、前記軌道面の母線を前記研削逃げ側へ延長した仮想線と、前記大鍔面の母線を前記研削逃げ側へ延長した仮想線との交点を基準点とし、当該基準点から大鍔面までのヌスミ幅をＡとし、前記円すいころの面取りが前記大鍔面の母線に沿った方向に有する幅をＲＣとしたとき、幅ＲＣが０．７ｍｍ以下であって、Ａ＜ＲＣであり、前記転動面の円すい角をβとし、前記大鍔面と前記円すいころの大端面との接触点から前記円すい角βの頂点まで結ぶ仮想線が前記軌道面の母線に対して成す鋭角をρとしたとき、β／７≧ρである構成を採用した。
【0013】
上記構成によれば、円すいころの面取りの幅ＲＣを０．７ｍｍ以下、かつ研削逃げのヌスミ幅Ａ＜幅ＲＣという特に小さな寸法としたことにより、大鍔面の幅を広くし、円すいころの大端面を受けるのに十分な幅にすることができる。このため、大鍔面と円すいころの大端面との接触関係の最適化を図り、大鍔面と円すいころの大端面との間で作用するくさび効果を良好に発揮させ、油膜形成能力を向上させることができる。併せて、大鍔面と円すいころの大端面の接触点が基準点に対して有する径方向の高さを示す角度ρをβ／７より低い範囲としたことにより、その滑り接触部での滑り速度の上昇を防ぎ、大鍔面の発熱量を抑えて急昇温を防止することができる。
【0014】
具体的には、前記内輪の大鍔面に対する前記研削逃げの進入角をａとし、前記軌道面に対する前記研削逃げの進入角をｂとしたとき、ａ＞ｂであり、前記基準点から前記大鍔面までのヌスミ幅をＡとし、前記基準点から前記軌道面までのヌスミ幅をＢとしたとき、Ａ＜Ｂであるとよい。製造上、０．５ｍｍ以下のヌスミ幅Ａを満足させるためには、加工時に大鍔面の研削量が前後したときに、大鍔面の幅が研削逃げの進入角ａに依存して変化することを考慮しておく必要がある。大鍔面に対する進入角ａが大きい程、大鍔面の研削量が前後したときの大鍔面の幅の変化量が小さくなるから、進入角ａは大きい方がよい。さらに、研削逃げの旋削加工時における切粉排出し易さを考慮すると、ａ＞ｂ及びＡ＜Ｂの関係を満足することが好ましい。
【0015】
前記内輪の軌道面に対する前記研削逃げの深さをｃとし、前記大鍔面に対する前記研削逃げの深さをｄとしたとき、ｃ＞ｄであるとよい。このようにすると、円すいころの大端面から内輪の大鍔面に加わる荷重により発生する大鍔の応力を低減し、内輪の大鍔の強度向上を図ることができる。
【0016】
前記内輪の大鍔面に対する前記研削逃げの深さをｄとしたとき、深さｄが０．３ｍｍ以下であるとよい。このようにすると、内輪の大鍔の強度向上が確実に得られる。
【0017】
前記内輪の大鍔面に対する前記研削逃げの進入角をａとしたとき、２０°≦ａ≦５０°であるとよい。このようにすると、大鍔面の研削時にヌスミ幅Ａの制御が行い易い。
【0018】
前記内輪の中心軸に対して前記軌道面の母線が成す鋭角をθとし、前記円すいころの転動面の大端径をＤｗとし、前記円すいころのころ長さをＬとし、前記大鍔面の幅をＷとしたとき、幅Ｗが次の式１を満足する値であるとよい。
Ｗ≧｛Ｄｗ×（１／２）×Ｔａｎθ／（Ｌ／Ｄｗ）｝・・・式１
このようにすると、大鍔面を円すいころの大端面と十分に対向させておき、円すいころの大端面と内輪の大鍔面の滑り接触部が大鍔外径側に上がった時にも良好な接触を保つことができる。
Ｗ≧｛Ｄｗ×（１／２）×Ｔａｎθ／（Ｌ／Ｄｗ）｝・・・式１
このようにすると、大鍔面を円すいころの大端面と十分に対向させておき、円すいころの大端面と内輪の大鍔面の滑り接触部が大鍔外径側に上がった時にも良好な接触を保つことができる。
【0019】
前記内輪の大鍔面における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が６番以上であるとよい。このような大鍔面は、円すいころの大端面との金属接触による表面損傷を遅延させるのに好適である。
【0020】
前記内輪の大鍔面が、窒素含有量０．０５ｗｔ％以上の窒化層によって形成されているとよい。このような大鍔面は、円すいころの大端面との金属接触による表面損傷を遅延させるのに好適である。
【0021】
前記内輪の大鍔面の表面粗さが０．１μｍＲａ以下であり、前記円すいころの大端面の表面粗さが０．１２μｍＲａ以下であるとよい。このようにすると、大鍔面と円すいころの大端面間の油膜形成を良好にすることができる。
【0022】
前記円すいころの大端面の設定曲率半径をＲとし、前記転動面の円すい角の頂点から前記内輪の大鍔面までの基本曲率半径をＲＢＡＳＥとしたとき、Ｒ／ＲＢＡＳＥが０．７０以上０．９５以下であり、前記円すいころの大端面の実曲率半径をＲＡＣＴＵＡＬとしたとき、前記複数の円すいころのうち、少なくとも一つの円すいころにおけるＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒが０．３以上で０．５未満であってもよい。この発明では、大鍔面側で油膜形成能力を向上させることができるので、特許文献３の円すいころ軸受に比してＲ／ＲＢＡＳＥ、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒの範囲を緩和することができる。その分、円すいころの歩留まりが向上するため、円すいころ軸受を比較的安価に提供することができる。
【0023】
この発明に係る円すいころ軸受は、厳しい潤滑条件下における耐焼き付き性に優れるので、自動車のトランスミッション又はデファレンシャルに備わる回転部を支持する用途に好適である。
【発明の効果】
【0024】
上述のように、この発明は、上記構成の採用により、内輪の大鍔面と円すいころの大端面との接触関係の最適化を図り、油膜形成能力を向上させ、その滑り接触部での滑り速度の上昇を防ぐことが可能なため、厳しい潤滑条件で円すいころ軸受が使用される場合でも急昇温を防いで軸受を円滑に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【発明を実施するための形態】
【0026】
この発明の一例としての実施形態に係る円すいころ軸受を添付図面に基づいて説明する。
【0027】
図２に示すこの円すいころ軸受は、内輪１０と、外輪２０と、内輪１０と外輪２０との間に配置された複数の円すいころ３０と、これら円すいころ３０を収容する保持器４０と、を備える。この円すいころ軸受は、自動車用トランスミッション又はデファレンシャルの中でも主に乗用車用のものに対する適用を想定したものであって、その軸受外径は、１５０ｍｍ以下である。
【0028】
内輪１０は、図２、図３に示すように、円すい状に形成された軌道面１１と、軌道面１１の大径側縁よりも大径に形成された大鍔１２と、大鍔１２の基部から軌道面１１まで形成された研削逃げ１３と、軌道面１１の小径側縁よりも大径に形成された小鍔１４と、小鍔１４の基部から軌道面１１まで形成された小径側研削逃げ１５とを外周側に有する軌道輪からなる。
【0029】
外輪２０は、図２に示すように、円すい状に形成された軌道面２１を内周側に有する軌道輪からなる。内輪１０と外輪２０間の軸受内部空間には、外部から潤滑油が供給される。
【0030】
円すいころ３０は、円すい状に形成された転動面３１と、転動面３１の大径側に連続する面取り３２と、面取り３２に連続する大端面３３と、大端面３３と反対側に形成された小端面３４とを有する転動体からなる。円すいころ３０の大端面３３と小端面３４は、円すいころ３０のころ長さＬを規定する両側端を含む。
【0031】
複数の円すいころ３０は、内外の軌道面１１，２１間に単列に配置されている。保持器４０は、複数の円すいころ３０を周方向に均等間隔に保つ環状の軸受部品からなる。各円すいころ３０は、保持器４０に周方向に等間隔に形成されたポケットに収容されている。
【0032】
図示例の保持器４０は、かご形の打ち抜き保持器を例示したが、保持器４０の材料や製法は特に問わない。
【0033】
ここで、内輪１０の回転中心である中心軸ＣＬに沿った方向のことを「軸方向」といい、その中心軸ＣＬに直交する方向のことを「径方向」といい、その中心軸ＣＬ回りに一周する円周方向のことを「周方向」という。内輪１０の中心軸ＣＬは、この円すいころ軸受の設計上の回転中心に相当する。
【0034】
内外の軌道面１１，２１は、円すいころ３０の転動面３１が転がり接触可能であって、その転動面３１からラジアル荷重を負荷される表面部である。
【0035】
図４に示すように、内輪１０、外輪２０及び円すいころ３０の各中心軸が同一の仮想アキシアル平面に含まれ、かつ円すいころ３０の中心軸（図示省略）が内輪１０の中心軸ＣＬ上の一点Ｏ１に真っすぐに対向する位置関係のとき、内外の軌道面１１，２１と、円すいころ３０の転動面３１の各円すい状における頂点は、点Ｏ１に一致する。円すいころ３０の大端面３３は、設計上、図４において点Ｏ１と円すいころ３０の中心軸とを結ぶ直線上に中心をおいた設定曲率半径Ｒの球面状に基づいて規定されている。
【0036】
なお、内外の軌道面１１，２１、円すいころ３０の転動面３１の各円すい状は、母線を直線とした形状に限定されず、クラウニングをもった形状を含む概念である。ここで、母線は、軸線回りの運動による軌跡としてある種の曲面を生成する線分のことをいう。例えば、軌道面１１の母線は、内輪１０の中心軸ＣＬを含む仮想アキシアル平面上において軌道面１１を成す線分であり、転動面３１の母線は、円すいころ３０の中心軸を含む任意の仮想平面上において転動面３１を成す線分である。前述のクラウニング形状としては、本出願人が特許文献３で開示したフルクラウニング形状又はカットクラウニング形状を採用することができ、転動面３１のカットクラウニング形状として、対数クラウニング、例えば、特許文献３で引用された特許第５０３７０９４号公報の数式で規定される形状を採用してもよい。
【0037】
内輪１０の大鍔１２は、図２、図３に示すように、円すいころ３０の大端面３３を受ける大鍔面１２ａと、大鍔１２の外径を規定する外径面１２ｂと、大鍔面１２ａの外径側縁と外径面１２ｂを全周で繋ぐ鍔側面取り１２ｃとを有する。大鍔１２の大鍔面１２ａと反対側の端面は、内輪１０の側面の一部を成す。
【0038】
大鍔面１２ａは、円すいころ３０の大端面３３を周方向に滑り接触させるための表面部である。大鍔面１２ａの母線は、径方向に対して傾斜した直線状である。従い、大鍔面１２ａは、軌道面１１と同軸の円すい状になっている。大鍔面１２ａは、幾何的に、円すいころ３０の大端面３３と一点のみで接触可能な形状であればよく、その母線形状を中凹状（この場合、接触面を持った当たりとなるが、便宜上、中凹底ところ大端面との当たり位置での点当たりと表現している）、中凸状等に変更することが可能である。
【0039】
内輪１０の研削逃げ１３は、大鍔面１２ａと軌道面１１を繋ぐ溝状に形成されている。研削逃げ１３は、軌道面１１及び大鍔面１２ａを研削及び超仕上げにするための全周溝であり、軌道面１１及び大鍔面１２ａのそれぞれに対して深さをもっている。
【0040】
図２に示すように、内輪１０の小鍔１４は、複数の円すいころ３０が軌道面１１から小径側へ脱落することを防ぎ、これら円すいころ３０と保持器４０と内輪１０とでアセンブリを構成するための部位である。小鍔１４と、この形成に伴って採用される小径側研削逃げ１５は、内輪の構成要素として必須の部位でない。
【0041】
内輪１０、外輪２０及び円すいころ３０は、それぞれ鍛造、旋削、研削の順に所要部位を加工することで形成されている。
【0042】
内輪１０の軌道面１１及び大鍔面１２ａは、鍛造体を旋削及び研削することで形成され、超仕上げ加工によって研磨されている。
【0043】
図１、図３に示すように、内輪１０の研削逃げ１３は、所定の母線形状に基づいて旋削加工されている。研削逃げ１３の旋削加工における母線は、大鍔面１２ａから傾斜した大径側直線部と、軌道面１１から傾斜した小径側直線部と、これら大径側直線部と小径側直線部を繋ぐ円弧状線部とで規定されている。研削逃げ１３には積極的に研削加工及び超上げ加工を行わないが、軌道面１１及び大鍔面１２ａの研削加工時、砥石が軌道面研削部位の大径側端、大鍔面研削部位の内径側端を少し丸めてしまう。このため、研削逃げ１３の略全面は旋削加工面からなるが、研削逃げ１３の軌道面１１との接続部及び大鍔面１２ａとの接続部は、僅かに丸まった研削面ないし超仕上げ面になっている。
【0044】
ここで、図１に示すように、内輪１０の軌道面１１の母線を研削逃げ１３側へ延長した仮想線と、大鍔面１２ａの母線を研削逃げ１３側へ延長した仮想線との交点を基準点Ｏ２とする。大鍔面１２ａに対する研削逃げ１３の進入角をａとする。また、軌道面１１に対する研削逃げ１３の進入角をｂとする。また、軌道面１１に対する研削逃げ１３の深さをｃとする。また、大鍔面１２ａに対する研削逃げ１３の深さをｄとする。また、基準点Ｏ２から大鍔面１２ａまでのヌスミ幅をＡとする。その基準点Ｏ２から軌道面１１までのヌスミ幅をＢとする。また、図３に示すように、円すいころ３０の面取り３２が大鍔面１２ａの母線に沿った方向に有する幅をＲＣとする。
【0045】
図１に示す進入角ａ，ｂ、ヌスミ幅Ａ，Ｂ及び深さｃ，ｄは、研削逃げ１３の形状を規定するための物理量である。ただし、研削逃げ１３の軌道面１１、大鍔面１２ａとの接続部は、前述の丸まり具合が安定しないから、進入角ａ，ｂの規定に活用することは困難である。このため、進入角ａ，ｂとして、軌道面１１、大鍔面１２ａに対する研削逃げ１３の旋削加工面の傾き角度を採用する。
【0046】
具体的には、研削逃げ１３の進入角ａは、研削逃げ１３の母線の大径側直線部が大鍔面１２ａの内径側縁に対して成す鋭角である。研削逃げ１３の進入角ｂは、研削逃げ１３の母線の小径側直線部が軌道面１１の大径側縁に対して成す鋭角である。
【0047】
研削逃げ１３のヌスミ幅Ａは、大鍔面１２ａの内径側縁から大鍔面１２ａの母線に沿った方向に向かって基準点Ｏ２までの長さである。研削逃げ１３のヌスミ幅Ｂは、軌道面１１の大径側縁から軌道面１１の母線に沿った方向に向かって基準点Ｏ２までの長さである。
【0048】
研削逃げ１３の進入角ａは、進入角ｂよりも大きい。研削加工において大鍔面１２ａの研削量（大鍔面１２ａの母線と直角な方向の削り代）が目標値から前後した場合、図３に示す大鍔面１２ａの幅Ｗは、研削逃げ１３の進入角ａに依存して変化することになる。ここで、大鍔面１２ａの幅Ｗは、大鍔面１２ａの母線の両端間の距離である。図示例においては、大鍔面１２ａの母線が直線状であるから、その母線の長さが幅Ｗに相当する。大鍔面１２ａの幅Ｗの変化量は、図１に示す進入角ａを大きくする程に小さくすることができる。すなわち、進入角ａを大きくする方が、大鍔面１２ａの研削量が前後した場合にヌスミ幅Ａの寸法への影響が鈍感となる。
【0049】
研削逃げ１３の進入角ａは、２０°以上５０°以下であるとよい。この範囲であれば、大鍔面１２ａの研削量が前後しても、ヌスミ幅Ａの寸法への影響が穏やかであり、ヌスミ幅Ａの制御が行い易い。より好ましくは、進入角ａを３０°以上４０°以下にするとよい。
【0050】
研削逃げ１３の深さｃは、軌道面１１の大径側縁を基準として、軌道面１１の母線を延長した仮想線と直角な方向で考えた研削逃げ１３の深さである。研削逃げ１３の深さｄは、大鍔面１２ａの内径側縁を基準として、大鍔面１２ａの母線を延長した仮想線と直角な方向で考えた研削逃げ１３の深さである。
【0051】
研削逃げ１３の深さｃは、深さｄよりも大きい。これは、研削逃げ１３と内輪１０の側面間の肉厚が薄くなることを避けるためである。この肉厚を十分に大きくするため、深さｄは、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
【0052】
研削逃げ１３のヌスミ幅Ａは、ヌスミ幅Ｂよりも小さい。ヌスミ幅Ａをヌスミ幅Ｂよりも小さくすると、進入角ａを進入角ｂよりも大きくすることに有利となる。研削逃げ１３の加工は旋削で行われる。その際の切粉は、研削逃げ１３に対して大鍔面１２ａ側へ排出するよりも比較的広い空間を取れる軌道面１１側の方が排出し易い。このため、切粉を軌道面１１側へ排出する方が旋削加工を効率よく行える。研削逃げ１３の進入角ａ＞ｂかつヌスミ幅Ａ＜Ｂを満足することにより、旋削時に進入角ｂ、ヌスミ幅Ｂ側で切粉の排出圧力が比較的小さくなり、切粉が軌道面１１側へ排出され易くなる。このため、旋削加工性をよくし、加工コストを抑えることができる。
【0053】
図３に示すように、円すいころ３０の面取り３２の幅ＲＣは、大端面３３の外径側縁から大鍔面１２ａの母線に沿った方向に向かって転動面３１の大端側縁までの長さである。図示例では、面取り３２の幅ＲＣが、大端面３３の外径側縁から基準点Ｏ２までの長さと一致している。円すいころ３０の面取り３２の幅ＲＣは、０．７ｍｍ以下である。
【0054】
一方、研削逃げ１３のヌスミ幅Ａは、円すいころ３０の面取り３２の幅ＲＣよりも小さい。このように小さなヌスミ幅Ａを採用するのは、大鍔面１２ａの内径を小さくして図３に示すように円すいころ３０の大端面３３と対向する大鍔面１２ａの幅Ｗを十分に広くし、円すいころ３０の大端面３３と大鍔面１２ａの滑り接触部が大鍔面１２ａの内径側縁まで及ばないようにするためである。大鍔面１２ａの幅Ｗを広くすることは、円すいころ３０の大端面３３と大鍔面１２ａの滑り接触部の位置が移動しても、円すいころ３０の大端面３３と大鍔面１２ａを良好な接触状態に保つことに有利となる。ヌスミ幅Ａは、例えば、０．５ｍｍ以下にすることができる。
【0055】
また、図２、図４に示すように、内輪１０の中心軸ＣＬに対して軌道面１１の母線が成す鋭角をθとする。また、円すいころ３０の転動面３１の大端径をＤｗとする。これら軌道面１１の傾斜角θと、転動面３１の大端径Ｄｗと、図２に示すころ長さＬとの幾何的関係において、図３に示す大鍔面１２ａの幅Ｗは、次の式１を満足する値である。
Ｗ≧｛Ｄｗ×（１／２）×Ｔａｎθ／（Ｌ／Ｄｗ）｝・・・式１
Ｗ≧｛Ｄｗ×（１／２）×Ｔａｎθ／（Ｌ／Ｄｗ）｝・・・式１
【0056】
上記式１は、図２、図３に示す円すいころ３０の大端面３３と内輪１０の大鍔面１２ａとを良好な接触状態に保てるように、適正な大鍔面１２ａの幅Ｗの下限値を決めるためのものである。すなわち、この円すいころ軸受にラジアル荷重（アキシアルとの複合では動等価荷重）が負荷されているとき、軌道面１１の傾斜角θに従い、軌道面１１に負荷される荷重と、大鍔面１２ａに負荷される荷重とに分配される。この分配の比率をＴａｎθで表し、軸受負荷容量に関わりの深い転動面３１の大端径Ｄｗを乗ずる。通常、円すいころ軸受の運転時に負荷される荷重は、凡そ軸受負荷容量の半分以下の大きさであるから、これを考慮するために転動面３１の大端径Ｄｗに（１／２）を乗ずる。さらに、ころ長さＬが長いと、前述の分配比率における軌道面１１での受け率が大きくなることも考慮し、ころ長さＬと転動面３１の大端径Ｄｗの関係も（Ｌ／Ｄｗ）－１として考慮に入れた。この式１により、負荷荷重に応じた大鍔面１２ａの幅Ｗの下限値を設定した。これにより、円すいころ３０のスキューや、大きなモーメント荷重による内輪１０の大鍔１２の倒れ等が発生して大端面３３と大鍔面１２ａの滑り接触部が大鍔外径側に上がったときにも良好な接触を保つことができる。
【0057】
なお、大鍔面１２ａの幅Ｗの上限値は、円すいころ３０の大端面３３を支持、案内する目的からは何ｍｍでもよいが、好ましくは、式１で求まる下限値の３倍以下がよい。大鍔面１２ａの幅Ｗが大き過ぎる（つまり大鍔面１２ａの外径が大き過ぎる）と、円すいころ３０の大端面３３と大鍔面１２ａとの滑り接触部に潤滑油が届き難くなり、良好な潤滑状態が確保できなくなる。
【0058】
ここで、図３に示すように、大鍔面１２ａが径方向に対して成す鋭角を鍔面角αとする。また、大鍔面１２ａと円すいころ３０の大端面３３の接触点と基準点Ｏ２との間での径方向の高低差を接点高さＨとする。接点高さＨは、円すいころ３０の大端面３３における基本曲率半径ＲＢＡＳＥと、鍔面角αとの組み合わせにより、一義的に決定される。また、図２、図４に示すように、円すいころ３０の転動面３１の円すい角をβとする。転動面３１の円すい角βは、その頂点Ｏ１を中心として転動面３１の円すい状が成す中心角である。また、内輪１０の大鍔面１２ａと円すいころ３０の大端面３３との接触点から円すい角βの頂点Ｏ１まで結ぶ仮想線が軌道面１１の母線に対して成す鋭角をρとする。角度ρは、図３に示すように接点高さＨに対応する。ここで、大鍔面が円すいころの大端面に向かって凸側又は大端面から遠ざかる凹側の曲率を持っている場合には、大鍔面の最深部もしくは最高部と大端面の接触点を結ぶ角度をρとする。
【0059】
大鍔面１２ａと円すいころ３０の大端面３３の接触点における周方向の滑り速度は、接点高さＨに依存する。仮に、内輪１０の軌道面１１と大鍔面１２ａの仮想交点である基準点Ｏ２において前述の接触点がある（接点高さＨ＝０）であるならば、滑り速度は零であり、基準点Ｏ２からの接点高さＨが高くなる程、その接触点での滑り速度が高くなる。前述のように小さなヌスミ幅Ａの採用に伴い、大鍔面１２ａを研削逃げ１３側へ広げて、接点高さＨを低くすることが可能である。このため、大鍔面１２ａと円すいころ３０の大端面３３の接触点は、β／７≧ρを満足する低い位置に定められている。このように低い位置に接触点を設定することは、大鍔面１２ａと円すいころ３０の大端面３３の滑り接触部での滑り速度を低速化して大鍔面１２ａでの発熱を抑え、大鍔面１２ａの急昇温を防止することに有効である。
【0060】
図４に示す円すいころ３０の大端面３３における設定曲率半径Ｒと、転動面３１の円すい角βの頂点Ｏ１から内輪１０の大鍔面１２ａまでの基本曲率半径ＲＢＡＳＥとの比Ｒ／ＲＢＡＳＥや、大端面３３の実曲率半径ＲＡＣＴＵＡＬと設定曲率半径Ｒとの比ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒについては、本出願人が特許文献３で開示した数値範囲を採用することが可能である。これらＲ／ＲＢＡＳＥ、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒの詳細や技術的意義は特許文献３に開示の通りであるので、この実施形態の説明では、Ｒ／ＲＢＡＳＥ、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒの要旨を説明するに留める。
【0061】
すなわち、図４に示す円すいころ３０の大端面３３の設定曲率半径Ｒは、設計上、大端面３３に定められた理想的な球面でできていたときのＲ寸法である。図５に示すように、大端面３３の端部の点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、点Ｐ１、Ｐ２間の中点Ｐ５、点Ｐ３、Ｐ４間の中点Ｐ６、点Ｐ１、Ｐ５、Ｐ２を通る曲率半径Ｒ１５２、点Ｐ３、Ｐ６、Ｐ４を通る曲率半径Ｒ３６４および点Ｐ１、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ４を通る曲率半径Ｒ１５６４を考えると、理想的には、Ｒ＝Ｒ１５２＝Ｒ３６４＝Ｒ１５６４である。点Ｐ１、Ｐ４は、大端面３３と面取り３２との接続点である。点Ｐ２、Ｐ３は、大端面３３と逃げ部３５との接続点である。実際には、図６に示すように、研削加工時に大端面３３の両端がだれることで、大端面３３全体のＲ１５６４に対する片側のＲ１５２、Ｒ３６４は、それぞれ同一にできず、小さくできてしまう。この大端面３３の加工後の片側のＲ１５２、Ｒ３６４を実曲率半径ＲＡＣＴＵＡＬという。
【0062】
設定曲率半径Ｒおよび実曲率半径ＲＡＣＴＵＡＬは、次のようにして求める。図６における曲率半径Ｒ１５６４は、図５に示す点Ｐ１、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ４の４点を通る近似円である。Ｒ１５２＝Ｒ３６４＝Ｒ１５６４の測定は、「株式会社ミツトヨ製表面粗さ測定機
サーフテスト」の機種名：ＳＶ－３１００を用いて測定した。測定方法は、上記測定器を用いて円すいころ３０の大端面３３の母線に沿った方向の形状を出し、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４をプロットした後、中点Ｐ５および中点Ｐ６をプロットした。曲率半径Ｒ１５２は、点Ｐ１、Ｐ５、Ｐ２を通る円弧曲線半径として算出した（曲率半径Ｒ３６４も同様である）。曲率半径Ｒ１５６４は、「複数回入力」というコマンドを用いて４点を取った値で近似円弧曲線半径を算出した。大端面３３の母線に沿った方向の形状は、直径方向に１回の測定とした。
サーフテスト」の機種名：ＳＶ－３１００を用いて測定した。測定方法は、上記測定器を用いて円すいころ３０の大端面３３の母線に沿った方向の形状を出し、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４をプロットした後、中点Ｐ５および中点Ｐ６をプロットした。曲率半径Ｒ１５２は、点Ｐ１、Ｐ５、Ｐ２を通る円弧曲線半径として算出した（曲率半径Ｒ３６４も同様である）。曲率半径Ｒ１５６４は、「複数回入力」というコマンドを用いて４点を取った値で近似円弧曲線半径を算出した。大端面３３の母線に沿った方向の形状は、直径方向に１回の測定とした。
【0063】
図３に示す内輪１０の大鍔面１２ａは、図６に示す円すいころ３０の大端面３３における片側の曲率半径Ｒ１５２、曲率半径Ｒ３６４の部分としか滑り接触しない。実際の大端面３３と大鍔面１２ａの滑り接触は、設定曲率半径Ｒ（Ｒ１５６４）よりも小さい実曲率半径ＲＡＣＴＵＡＬ（Ｒ１５２，Ｒ３６４）となる。この分、実際の大端面３３と大鍔面１２ａとの接触面圧及び円すいころ３０のスキュー角は、それぞれの設計上の理想値に比して大きくなる。油膜が十分でない環境でスキュー角や接触面圧が大きくなると、大端面３３と大鍔面１２ａの滑り接触が不安定になり、油膜パラメータが低下する。油膜パラメータが１を切ると、大端面３３と大鍔面１２ａは金属接触が始まる境界潤滑となり、焼付き発生の懸念が高まる。ここで、油膜パラメータとは、弾性流体潤滑理論により求まる油膜厚さｈと大端面３３と大鍔面１２ａの二乗平均粗さの合成粗さσとの比で定義されるΛ（＝ｈ／σ）である。実曲率半径ＲＡＣＴＵＡＬと設定曲率半径Ｒとの比の実用可能な範囲の検証には、大端面３３と大鍔面１２ａ間の潤滑油使用温度のピーク時における潤滑状態の厳しさのレベルが影響する。
【0064】
大鍔面１２ａの母線形状が直線状で一定である場合、大端面３３と大鍔面１２ａ間の潤滑状態は、実曲率半径ＲＡＣＴＵＡＬと潤滑油の使用温度により決まり、トランスミッションやデファレンシャルの用途では、使用される潤滑油が基本的に決まっているので、その潤滑油の粘度も決まってくる。その潤滑油使用温度のピーク時の最大条件として、１２０℃で３分（１８０秒）間継続する極めて厳しい温度条件を想定し、この想定ピーク温度条件に潤滑油の粘度特性を加味した潤滑状態において急昇温を生じない実曲率半径ＲＡＣＴＵＡＬと設定曲率半径Ｒとの比ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒを設定するための閾値は、つば部潤滑係数として求められる。つば部潤滑係数＝１２０℃粘度×（油膜厚さｈ）2／１８０秒
で求められる。その油膜厚さｈは、Ｋａｒｎａの式から求められる。大端面３３と大鍔面１２ａとの接触面圧、油膜厚さｈ、スキュー角、油膜パラメータの観点から、つば部潤滑係数の値が８×１０-9（閾値）を超えるようにＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒを設定すると実用可能である。
で求められる。その油膜厚さｈは、Ｋａｒｎａの式から求められる。大端面３３と大鍔面１２ａとの接触面圧、油膜厚さｈ、スキュー角、油膜パラメータの観点から、つば部潤滑係数の値が８×１０-9（閾値）を超えるようにＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒを設定すると実用可能である。
【0065】
トランスミッションによく使用される潤滑油であるタービン油ＩＳＯ粘度グレード ＶＧ３２の場合、１２０℃粘度は７．７ｃＳｔ（＝７．７ｍｍ2／ｓ）である。ＶＧ３２の
１２０℃粘度は低く、想定ピーク温度条件に潤滑油の粘度を加味した潤滑状態は極めて厳しい条件となる。このため、前述のＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒは、０．８以上が好ましい。また、デファレンシャルによく使用されるギヤ潤滑油であるＳＡＥ ７５Ｗ－９０の場合、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒは、０．５以上が好ましい。
１２０℃粘度は低く、想定ピーク温度条件に潤滑油の粘度を加味した潤滑状態は極めて厳しい条件となる。このため、前述のＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒは、０．８以上が好ましい。また、デファレンシャルによく使用されるギヤ潤滑油であるＳＡＥ ７５Ｗ－９０の場合、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒは、０．５以上が好ましい。
【0066】
図４に示す円すいころ３０の大端面３３の設定曲率半径Ｒと、転動面３１の円すい角βの頂点Ｏ１から内輪１０の大鍔面１２ａまでの基本曲率半径ＲＢＡＳＥとの比Ｒ／ＲＢＡＳＥは、図７に示すように、大端面３３と大鍔面１２ａの滑り接触部における油膜形成能力に関係する。大鍔面１２ａと大端面３３の滑り接触部における最大ヘルツ応力ｐは、Ｒ／ＲＢＡＳＥが大きくなる程、減少する。また、Ｒ／ＲＢＡＳＥが小さくなる程、スキュー角が大きくなる。
【0067】
図４に示す大端面３３と大鍔面１２ａとの滑り接触部に形成される油膜厚さをｔとすると、図７の縦軸は、Ｒ／ＲＢＡＳＥが０．７６のときの油膜厚さｔ０に対する比ｔ／ｔ０で示す。図７から、Ｒ／ＲＢＡＳＥが０．７６のときに油膜厚さｔが最大となり、Ｒ／ＲＢＡＳＥが０．９を越えると、油膜厚さｔが急激に減少する。油膜厚さの最適値という面では、Ｒ／ＲＢＡＳＥは、０．７５以上０．８７以下であることが特に好ましい。
【0068】
この円すいころ軸受では、前述のように研削逃げ１３のヌスミ幅Ａを小さくして大鍔面１２ａの幅Ｗを研削逃げ１３側へ広く取り、円すいころ３０の大端面３３との接触状態を良好に保てるように大鍔面１２ａの最適化を図ったことから、Ｒ／ＲＢＡＳＥ、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒのそれぞれについて許容可能な範囲を広げることも可能である。
【0069】
具体的には、Ｒ／ＲＢＡＳＥは、０．７０以上０．９５以下でよく、好ましくは０．７０以上０．９０以下であり、０．７５以上０．８７以下であることが最も好ましい。
【0070】
また、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒは、０．３以上でよく、好ましくは０．５以上であり、最も好ましくは０．８以上である。ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒが０．３以上０．５未満の範囲となる出来上がりの円すいころ３０について、円すいころ３０のスキュー、大きなモーメント荷重による大鍔１２の倒れ等、滑り接触部が移動するような多少の外乱があったとしても、前述のような大鍔面１２ａの最適化で円すいころ３０の大端面３３との良好な接触を保つことができる。
【0071】
従い、複数の円すいころ３０の中に、Ｒ／ＲＢＡＳＥが０．７０以上０．９５以下、ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒが０．３以上０．５未満となる出来上がりの円すいころ３０が含まれることを許容して、円すいころ３０の歩留まりを向上させることができる。
【0072】
前述の油膜パラメータは、円すいころ３０の大端面３３と内輪１０の大鍔面１２ａの合成粗さに依存する。大端面３３と大鍔面１２ａを鏡面仕上げとすることにより、油膜形成をよくして良好な油膜厚さを保つことができる。具体的には、大鍔面１２ａの表面粗さは、０．１μｍＲａ以下であり、好ましくは０．０８μｍＲａ以下である。また、大端面３３の表面粗さは、０．１２μｍＲａ以下であり、好ましくは０．１μｍＲａ以下である。ここで、表面粗さは、ＪＩＳ規格のＢ０６０１：２０１３「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）－表面性状：輪郭曲線方式－用語，定義及び表面性状パラメータ」で規定された算術平均粗さＲａのことをいう。
【0073】
また、内輪１０の大鍔面１２ａの外径側縁に円すいころ３０の大端面３３が滑り接触すること（エッジ当たり）を防ぐため、図１に示す大鍔面１２ａ及び鍔側面取り１２ｃ間に逃げ面を形成してもよい。その変更例を図８に示す。同図に示すように、大鍔面１２ａと鍔側面取り１２ｃとの間に逃げ面１２ｄが形成されている。逃げ面１２ｄは、大鍔面１２ａの外径側縁から鍔側面取り１２ｃに向かう程に外径面１２ｂ側へ曲がっている。逃げ面１２ｄの母線は、曲率半径Ｒｄの円孤線状になっている。
【0074】
ここで、大鍔面１２ａの母線を延長した仮想線と、鍔側面取り１２ｃの母線を延長した仮想線との仮想交点を考え、当該仮想交点から大鍔面１２ａの母線に沿った方向に向かって外径面１２ｂと同径の位置までの距離を鍔側面取り１２ｂの幅Ｌ１とし、大鍔面１２ａの外径側縁から大鍔面１２ａの母線に沿った方向に向かって当該仮想交点までの距離を逃げ面１２ｄの幅Ｌ２とする。逃げ面１２ｄの幅Ｌ２が小さくなり過ぎるのを防ぐため、逃げ面１２ｄの曲率半径Ｒｄは、２ｍｍ以下であることが好ましい。また、逃げ面１２ｄの幅Ｌ２を稼ぐため、鍔側面取り１２ｃの幅Ｌ１は、１ｍｍ以下であることが好ましい。
【0075】
また、図１、図３、図８に示すような内輪１０の大鍔面１２ａの最適化と、内輪１０の熱処理特性との組合せによって更なる機能向上を図ることが好ましい。すなわち、円すいころ３０の大端面３３と大鍔面１２ａの滑り接触における潤滑条件が厳しい場合、金属接触して表面損傷が懸念されるため、大鍔面１２ａ側に表面損傷を遅延させる特性をもたせるとよい。
【0076】
具体的には、内輪１０の大鍔面１２ａにおける旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が６番以上であるとよい。ここで、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は、ＪＩＳ規格のＧ０５５１：２０１３「鋼－結晶粒度の顕微鏡試験方法」として規定されたものをいう。旧オーステナイト結晶粒は、焼入れ後におけるオーステナイトの結晶粒のことをいう。旧オーステナイトの結晶粒の境目（粒界）を旧オーステナイト結晶粒界といい、その旧オーステナイト結晶粒界に囲まれたものが旧オーステナイト結晶粒である。旧オーステナイト結晶粒の粒度が細かくなる（粒度番号が大きくなる）程、その結晶粒界により損傷の進行を遅らせることが可能となる。このため、大鍔面１２ａのような滑り接触する金属母材組織には、粒度番号６番以上が好適であり、１０番以上がより好ましく、１１番以上がさらに好ましい。
【0077】
また、内輪１０の大鍔面１２ａが、窒素含有量０．０５ｗｔ％以上の窒化層によって形成されているとよく、あるいは、窒素侵入深さ０．１ｍｍ以上であるとよい。窒素含有量０．０５ｗｔ％以上の窒化層は、その窒素富化効果により、焼き戻し軟化抵抗性を有する。このため、大鍔面１２ａの滑り接触での局部発熱への抵抗性が高まる。窒化層は、大鍔面１２ａの表層に形成されている窒素含有量を増加した層であって、例えば浸炭窒化、窒化、浸窒などの処理によって実現される。窒化層における窒素含有量は、好ましくは０．１ｗｔ％以上０．７ｗｔ％以下である。窒素含有量が０．１ｗｔ％以上であれば特に異物混入条件での転動寿命向上を期待でき、０．７ｗｔ％を超えると、ボイドと呼ばれる空孔ができたり、残留オーステナイトが多くなりすぎて硬度が出なくなったりして短寿命の懸念が高まる。窒素含有量は、研削後の大鍔面１２ａの表層１０μｍにおける値であり、例えばＥＰＭＡ（波長分散型Ｘ線マイクロアナライザ）で測定することができる。
【0078】
図２に示す内輪１０、外輪２０および円すいころ３０は、高炭素クロム軸受鋼（例えば、ＳＵＪ２材）からなる。これら内輪１０、外輪２０および円すいころ３０には、窒化層を形成するため熱処理を施している。この熱処理方法は、特許文献３に開示の方法でもよいし、他の方法でもよい。内輪１０及び外輪２０および円すいころ３０の材料は、高炭素クロム軸受鋼に限定されない。例えば、内輪１０および外輪２０は、クロム鋼、クロムモリブデン鋼などの浸炭鋼とし、熱処理として従来からある浸炭焼入れ焼戻しを適用してもよい。
【0079】
この円すいころ軸受の有効性を検証する試験を実施した。その第１試験における検証条件と試験品の基本仕様は、次の通りである（以下、適宜、図１～図３を参照）。
＜検証条件＞
・ 試験軸受 ： 型番３２００７Ｘ（ＪＩＳミリ系標準の円すいころ軸受）
・ 軸受サイズ： φ３５×φ６２×１８
・ 潤滑油 ： タービン油 ＩＳＯ ＶＧ３２（粘度３２ｍｍ２／ｓ＠４０
℃、５．５ｍｍ２／ｓ＠１００℃）
・ 荷重条件 ： ラジアル荷重＝０．３Ｃｒ（Ｃｒは基本動定格荷重）
・ 回転速度 ： ４０００ｒ／ｍｉｎ
・ 潤滑油量 ： 滴下 給油量 ８ ｍＬ／ｍｉｎ
＜試験品の出来栄え＞
・ ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒ ＝ ０．５４
・ 大鍔面１２ａの幅Ｗ ＝ １．６９
・ 大鍔面１２ａの表面粗さ ＝ ０．０３９μｍＲａ
・ 大端面３３の表面粗さ ＝ ０．０３２μｍＲａ
・ Ｒ／ＲＢＡＳＥ ＝ ０．７５
＜検証条件＞
・ 試験軸受 ： 型番３２００７Ｘ（ＪＩＳミリ系標準の円すいころ軸受）
・ 軸受サイズ： φ３５×φ６２×１８
・ 潤滑油 ： タービン油 ＩＳＯ ＶＧ３２（粘度３２ｍｍ２／ｓ＠４０
℃、５．５ｍｍ２／ｓ＠１００℃）
・ 荷重条件 ： ラジアル荷重＝０．３Ｃｒ（Ｃｒは基本動定格荷重）
・ 回転速度 ： ４０００ｒ／ｍｉｎ
・ 潤滑油量 ： 滴下 給油量 ８ ｍＬ／ｍｉｎ
＜試験品の出来栄え＞
・ ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒ ＝ ０．５４
・ 大鍔面１２ａの幅Ｗ ＝ １．６９
・ 大鍔面１２ａの表面粗さ ＝ ０．０３９μｍＲａ
・ 大端面３３の表面粗さ ＝ ０．０３２μｍＲａ
・ Ｒ／ＲＢＡＳＥ ＝ ０．７５
【0080】
第１試験では、前述の基本仕様に加え、以下のように、円すい角βと角度ρの比を一定として、円すいころ３０の面取り３２の幅ＲＣと、研削逃げ１３のヌスミ幅Ａとを異ならせた様々な仕様違いを評価した。それらの評価結果を表１に示す。
【0081】
【表1】
【0082】
上記表１に示すように、β／ρが８．０であるとき、面取り３２の幅ＲＣ≦０．６９ｍｍかつヌスミ幅Ａ＜幅ＲＣである試験品１～３では、厳しい潤滑条件でも温度上昇を抑えて十分な軸受寿命を得ることができる。試験品４では、幅ＲＣを試験品３よりも小さい０．６５ｍｍとしたが、ヌスミ幅Ａを幅ＲＣよりも大きな０．７７ｍｍとしたことで、昇温し易くなるも、軸受寿命に悪影響を及ぼす程の温度にならない。幅ＲＣをさらに小さくすると共にヌスミ幅Ａをさらに大きくした試験品５、６では、昇温抑制ができず、軸受寿命を期待できない。つまり、β／ρ＝８．０（β／８＝ρ）のとき、幅ＲＣを０．７ｍｍ以下とし、かつヌスミ幅Ａ＜幅ＲＣにすることは、厳しい潤滑条件でも温度上昇を抑えることに有効であると考えられる。
【0083】
第２試験における検証条件と試験品の基本仕様は、次の通りである。
＜検証条件＞
・ 試験軸受 ： 型番３２００７Ｘ（ＪＩＳミリ系標準の円すいころ軸受）
・ 軸受サイズ： φ３５×φ６２×１８
・ 潤滑油 ： タービン油 ＩＳＯ ＶＧ３２（粘度３２ｍｍ２／ｓ＠４０
℃、５．５ｍｍ２／ｓ＠１００℃）
・ 荷重条件 ： ラジアル荷重＝０．３Ｃｒ（Ｃｒは基本動定格荷重）
・ 回転速度 ： ４０００ｒ／ｍｉｎ
・ 潤滑油量 ： 滴下 給油量 ８ ｍＬ／ｍｉｎ
＜試験品の出来栄え＞
・ ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒ ＝ ０．６１
・ 大鍔面１２ａの幅Ｗ ＝ １．７１
・ 大鍔面１２ａの表面粗さ ＝ ０．０２３μｍＲａ
・ 大端面３３の表面粗さ ＝ ０．０２５μｍＲａ
・ Ｒ／ＲＢＡＳＥ ＝ ０．７６
＜検証条件＞
・ 試験軸受 ： 型番３２００７Ｘ（ＪＩＳミリ系標準の円すいころ軸受）
・ 軸受サイズ： φ３５×φ６２×１８
・ 潤滑油 ： タービン油 ＩＳＯ ＶＧ３２（粘度３２ｍｍ２／ｓ＠４０
℃、５．５ｍｍ２／ｓ＠１００℃）
・ 荷重条件 ： ラジアル荷重＝０．３Ｃｒ（Ｃｒは基本動定格荷重）
・ 回転速度 ： ４０００ｒ／ｍｉｎ
・ 潤滑油量 ： 滴下 給油量 ８ ｍＬ／ｍｉｎ
＜試験品の出来栄え＞
・ ＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒ ＝ ０．６１
・ 大鍔面１２ａの幅Ｗ ＝ １．７１
・ 大鍔面１２ａの表面粗さ ＝ ０．０２３μｍＲａ
・ 大端面３３の表面粗さ ＝ ０．０２５μｍＲａ
・ Ｒ／ＲＢＡＳＥ ＝ ０．７６
【0084】
第２試験では、前述の基本仕様に加え、以下のように、ヌスミ幅Ａを一定として、円すいころ３０の面取り３２の幅ＲＣと、円すい角βと角度ρの比とを異ならせた様々な仕様違いを評価した。それらの評価結果を表２に示す。
【0085】
【表2】
【0086】
上記表２に示すように、ヌスミ幅Ａが０．７ｍｍのとき、面取り３２の幅ＲＣ≦０．６５ｍｍかつβ／ρが７．１以上である試験品７～９では、厳しい潤滑条件でも温度上昇を抑えて十分な軸受寿命を得ることができる。試験品１０では、幅ＲＣを試験品７～９よりも小さい０．５５ｍｍにしたが、β／ρを試験品７～９よりも小さい６．７としたことで、昇温し易くなるも、軸受寿命に悪影響を及ぼす程の温度にならない。幅ＲＣをさらに小さくすると共にβ／ρをさらに小さくした試験品１１、１２では、昇温抑制ができず、軸受寿命を期待できない。つまり、ヌスミ幅Ａが０．７ｍｍのとき、幅ＲＣを０．７ｍｍ未満とし、かつβ／ρ≧７（β／７≧ρ）にすることは、厳しい潤滑条件でも温度上昇を抑えることに有効であると考えられる。
【0087】
第１試験の結果と第２試験の結果を併せて考えると、幅ＲＣを０．７ｍｍ以下かつヌスミ幅Ａ＜幅ＲＣとし、さらにβ／７≧ρとすることは、厳しい潤滑条件でも温度上昇を抑えることに特に有効であると考えられる。
【0088】
この円すいころ軸受は、上述のように、円すいころ３０の面取り３２の幅ＲＣを０．７ｍｍ以下、かつ研削逃げのヌスミ幅Ａ＜幅ＲＣという特に小さな寸法としたことにより、大鍔面１２ａの幅Ｗを広くし、円すいころ３０の大端面３３を受けるのに十分な幅にすることができる。このため、大鍔面１２ａと大端面３３との接触関係の最適化を図り、大鍔面１２ａと大端面３３との間で作用するくさび効果を良好に発揮させ、大鍔面１２ａと大端面３３の滑り接触部での油膜形成能力を向上させることができる。
【0089】
また、この円すいころ軸受は、円すいころ３０の円すい角β／７≧角度ρであるので、内輪１０の大鍔面１２ａと大端面３３の基準点Ｏ２に対する径方向の接点高さＨが低く、大鍔面１２ａと大端面３３の滑り接触部での滑り速度の上昇を防ぎ、大鍔面１２ａの発熱量を抑えて急昇温を防止することができる。
【0090】
このように、この円すいころ軸受は、内輪１０の大鍔面１２ａと円すいころ３０の大端面３３との接触関係の最適化を図り、滑り接触部での油膜形成能力を向上させ、その滑り接触部での滑り速度の上昇を防ぐことが可能なため、厳しい潤滑条件で円すいころ軸受が使用される場合でも急昇温を防いで軸受を円滑に回転させることができる。
【0091】
例えば、特に潤滑条件が厳しく、大鍔面１２ａと大端面３３の滑り接触部の潤滑が境界膜程度である場合には、大鍔面１２ａ側が摩耗することも考えられる。仮に、大鍔面１２ａの摩耗が研削逃げ１３まで到達して大端面３３と大鍔面１２ａの内径側縁が角当たりとなって大きな応力集中が生じ、円すいころ３０の滑り挙動に不安定さが生じ、急昇温の懸念が生じる。これに対し、この円すいころ軸受では、大鍔面１２ａが摩耗したとしても、大鍔面１２ａの幅Ｗが広く、大端面３３と十分に対向させられ、しかも研削逃げ１３（ヌスミ幅Ａ）が小さいため、大鍔面１２ａの摩耗が研削逃げ１３との境界（大鍔面１２ａの内径側縁）まで到達せず、大鍔面１２ａの内径側の端部領域が保たれるため、このような特に潤滑条件が厳しい場合でも大鍔面１２ａと大端面３３が適正に接触する状態を保つことができる。
【0092】
また、この円すいころ軸受は、内輪１０の研削逃げ１３の進入角ａ＞ｂであり、ヌスミ幅Ａ＜Ｂであるので、研削逃げ１３の旋削加工性に優れるとともに、大鍔面１２ａの研削量が前後したときに大鍔面１２ａの幅Ｗの変化量（ヌスミ幅Ａの寸法）に影響しにくく、大鍔面１２ａの研削加工も困難とならない。このため、この円すいころ軸受は、加工コストに不安がなく、格別コスト高にならない。
【0093】
また、この円すいころ軸受は、内輪１０の研削逃げ１３の深さｃ＞ｄであるので、円すいころ３０の大端面３３から内輪１０の大鍔面１２ａに加わる荷重により発生する大鍔１２の応力を低減し、大鍔１２の強度向上を図ることができる。このことは、外乱等による大鍔１２の倒れを抑え、大鍔面１２ａと大端面３３の接触状態を適正に保つことに有利である。
【0094】
また、この円すいころ軸受は、内輪１０の研削逃げ１３の深さｄが０．３ｍｍ以下であるので、大鍔１２の強度向上が確実に得られる。
【0095】
また、この円すいころ軸受は、内輪１０の研削逃げ１３の進入角ａが２０°≦ａ≦５０°の範囲であるので、大鍔面１２ａの研削量が前後しても、大鍔面１２ａの幅Ｗの変化量（ヌスミ幅Ａ）の寸法への影響が穏やかであり、大鍔面１２ａの幅Ｗ（ヌスミ幅Ａ）の制御が行い易い。
【0096】
また、この円すいころ軸受は、内輪１０の大鍔面１２ａの幅Ｗが上記式１を満足する値であるので、大鍔面１２ａを円すいころ３０の大端面３３と十分に対向させておき、外乱で大端面３３と大鍔面１２ａの滑り接触部が大鍔外径側に上がった時にも良好な接触を保つことができる。
【0097】
また、この円すいころ軸受は、内輪１０の大鍔面１２ａにおける旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が６番以上であるので、円すいころ３０の大端面３３との金属接触による表面損傷を遅延させることができる。
【0098】
また、この円すいころ軸受は、内輪１０の大鍔面１２ａが窒素含有量０．０５ｗｔ％以上の窒化層によって形成されているので、円すいころ３０の大端面３３との金属接触による表面損傷を遅延させることができる。
【0099】
また、この円すいころ軸受は、内輪１０の大鍔面１２ａの表面粗さが０．１μｍＲａ以下であり、円すいころ３０の大端面３３の表面粗さが０．１２μｍＲａ以下であるので、大鍔面１２ａと大端面３３間の油膜パラメータを向上させて油膜形成を良好にすることができる。
【0100】
また、この円すいころ軸受は、Ｒ／ＲＢＡＳＥが０．７０以上０．９５以下であり、複数の円すいころ３０のうち、少なくとも一つの円すいころ３０におけるＲＡＣＴＵＡＬ／Ｒが０．３以上０．５未満であっても、厳しい潤滑条件で使用可能なものでありながら、特許文献３に開示の円すいころ軸受に比して、円すいころ３０の歩留まりを向上させ、比較的安価に提供することができる。
【0101】
この円すいころ軸受は、自動車用トランスミッション又はデファレンシャルの回転軸を支持する用途であって、跳ね掛け又は油浴潤滑によって、潤滑油を外部から軸受内部へ供給する用途に好適である。その使用例を図９に基づいて説明する。図９は、自動車用デファレンシャルの一例を示すものである。
【0102】
図９に示すデファレンシャルは、ハウジング１０１に対して２つの円すいころ軸受１０２、１０３で回転自在に支持されたドライブピニオン１０４と、このドライブピニオン１０４に噛み合うリングギヤ１０５と、図示省略の差動歯車機構とを備え、これらがギヤ潤滑油の封入されたハウジング１０１内に収納されている。このギヤ潤滑油は、各円すいころ軸受１０２、１０３を潤滑する潤滑油にもなっており、跳ね掛け又は油浴潤滑法により軸受側面に供給される。
【0103】
【0104】
図１０に示すトランスミッションは、段階的に変速比を変化させる多段変速機になっており、その回転軸（例えば、エンジンの回転が入力される入力軸２０１）を回転可能に支持する円すいころ軸受２０２～２０５として、上述の実施形態のいずれかに係る円すいころ軸受を備えている。図示のトランスミッションは、クラッチ（図示省略）を選択的に係合させることで使用するギヤ列２０６、２０７を切り替え、入力軸２０１から出力軸側へ伝達する回転の変速比を変化させるものである。また、このトランスミッションは、ギヤの回転に伴う潤滑油（ミッション潤滑油）のはね掛けにより、潤滑油が各円すいころ軸受２０２～２０５の側面にかかるようになっている。
【0105】
図９、図１０に例示する各円すいころ軸受１０２、１０３、２０２～２０５は、図１等に示すこの円すいころ軸受に該当するものであるから、省燃費化のために希薄な潤滑環境であっても、運転開始の際の初期潤滑において内輪の大鍔面と円すいころの大端面間の滑り接触による急昇温を防ぎ、また、運転温度が上がって潤滑油の粘度が低下しても安定した滑り接触を保って良好な油膜形成を図り、これら両面の損傷防止を図ることができる。
【0106】
ただし、この円すいころ軸受は、トランスミッション用途に限定されるものではなく、その他の極めて厳しい潤滑状態の用途に適用することができる。今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0107】
１０ 内輪
１１ 軌道面
１２ 大鍔
１２ａ 大鍔面
１３ 研削逃げ
２０ 外輪
３０ 円すいころ
３１ 転動面
３２ 面取り
３３ 大端面
１０２、１０３、２０２～２０５ 円すいころ軸受
１０４ ドライブピニオン（回転部）
２０１ 入力軸（回転部）
１１ 軌道面
１２ 大鍔
１２ａ 大鍔面
１３ 研削逃げ
２０ 外輪
３０ 円すいころ
３１ 転動面
３２ 面取り
３３ 大端面
１０２、１０３、２０２～２０５ 円すいころ軸受
１０４ ドライブピニオン（回転部）
２０１ 入力軸（回転部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】