特許 7394939 円すいころ軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-30

(45)【発行日】2023-12-08

(54)【発明の名称】円すいころ軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 19/36 20060101AFI20231201BHJP

   F16C 33/36 20060101ALI20231201BHJP

   F16C 33/58 20060101ALI20231201BHJP

   F16C 33/66 20060101ALI20231201BHJP

   F16C 33/64 20060101ALI20231201BHJP

【ＦＩ】

F16C19/36

F16C33/36

F16C33/58

F16C33/66 Z

F16C33/64

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022138103

(22)【出願日】2022-08-31

(62)【分割の表示】P 2018155417の分割

【原出願日】2018-08-22

(65)【公開番号】P2022172254

(43)【公開日】2022-11-15

【審査請求日】2022-09-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(72)【発明者】

【氏名】川井 崇

【審査官】糟谷 瑛

(56)【参考文献】

【文献】実公昭４５－００３２０７（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開平０４－３３１８１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ １９／００－１９／５６

Ｆ１６Ｃ ３３／３０－３３／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周に円錐状の軌道面を有する外輪と、
外周に円錐状の軌道面を有し、この軌道面の大径側に大つば面が設けられた内輪と、
前記両軌道面間に転動自在に配列された複数の円すいころと、
前記円すいころを収容する保持器とを備え、
軸受使用時に前記円すいころの大端面が前記内輪の大つば面に接触して案内される円すいころ軸受において、
前記円すいころの大端面の設定曲率半径をＲ、前記円すいころの円すい角の頂点から前記内輪の大つば面までの基本曲率半径をＲ _ＢＡＳＥ とし、
前記内輪の大つば面と接触する前記円すいころの大端面は、ころ中心線を中心とした環状で、かつ前記円すいころの縦断面において前記設定曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径を有する円弧状であり、前記縦断面に現れる二つの円弧状の大端面は、互いに異なる位置に曲率中心を備え、
前記設定曲率半径Ｒと前記基本曲率半径Ｒ _ＢＡＳＥ との比率Ｒ／Ｒ _ＢＡＳＥ を０．７０以上とし、
前記内輪の大つば面と接触する前記円すいころの大端面の実曲率半径をＲ _{ＡＣＴＵＡＬ} としたとき、前記実曲率半径Ｒ _{ＡＣＴＵＡＬ} と前記設定曲率半径Ｒとの比率Ｒ _{ＡＣＴＵＡＬ} ／Ｒが０．５を超える値であることを特徴とする円すいころ軸受。

【請求項2】

前記内輪の大つば面と接触する前記円すいころの大端面および前記内輪の大つば面が、超仕上げ加工面であることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。

【請求項3】

前記内輪の大つば面に逃げ面が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の円すいころ軸受。

【請求項4】

前記内輪の軌道面および前記外輪の軌道面は、ストレート形状又は緩やかな円弧のフルクラウニング形状とし、
前記円すいころの転動面は、対数クラウニング形状であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。

【請求項5】

前記内輪、前記外輪および前記円すいころの少なくとも一つが、窒素富化層を有し、かつ、窒素富化層の深さが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の円すいころ軸受。

【請求項6】

前記内輪、前記外輪および前記円すいころの少なくとも一つが、窒素富化層を有し、かつ、前記窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超える範囲にあることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の円すいころ軸受。

【請求項7】

自動車に用いられる請求項１～６のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。

【請求項8】

前記円すいころ軸受の用途が自動車のトランスミッション又はデファレンシャルであることを特徴とする請求項７に記載の円すいころ軸受。

【請求項9】

前記実曲率半径は、前記円すいころの縦断面において、前記大端面と端面チャンファとの接続点と、前記大端面と逃げ部との接続点と、前記両接続点の中点とからなる３点を通る円弧曲線半径として規定され、前記大端面と逃げ部との接触点が、前記内輪の大つば部の外径より半径方向内側に位置する請求項１～８いずれか一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】

本発明は、円すいころ軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用途では、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部位に円すいころ軸受が多く使用される。円すいころ軸受は、使用時、円すいころの大端面と内輪の大つば面で接触し、一定のアキシアル荷重を受けることができる。しかし、円すいころの大端面と内輪の大つば面の上記の接触は転がり接触ではなく、すべり接触となる。すべり接触であるために、潤滑環境が不十分であると発熱し、急昇温する恐れがある。

【0003】

上記問題点を解決するためには、円すいころの大端面と内輪の大つば面との接触部における摩擦によるトルクロスと発熱を低減する必要があり、次のような技術が提案されている（特許文献１～３）。

【0004】

特許文献１には、円すいころの大端面と内輪の大つば面の接触部における油膜厚さを向上（発熱低減）させる手法として、円すいころの大端面の曲率半径をＲとし、円すいころの円錐角の頂点から内輪の大つば面（円すいころとの接触部）までの距離をＲ_BASEとしたときに、Ｒ／Ｒ_BASEを０．７５～０．８７の範囲にすることが提案されている。

【0005】

特許文献２には、円すいころの大端面と内輪の大つば面との間の接触領域への潤滑油の引き込み作用を高めて十分な油膜を形成させる手法および円すいころのスキュー時のころ大端面へのエッジ当り（疵の問題）を解決する手法が提案されている。

【0006】

また、特許文献３には、円すいころ軸受に発生し得る接触面圧を適正化し、軸受寿命の延長を図れる手法として、円すいころ等に対数クラウニング形状を付与することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０００－１７０７７４号公報

【文献】特許第４１６５９４７号公報

【文献】特許第５３３４６６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

近年、自動車は、モータ併用のハイブリット車又は電気自動車の普及に伴い、変速機構、減速機構としてのトランスミッション又はデファレンシャルのコンパクト化が進んでいる。また、自動車の出力（排気量等）の大小に関わらず、トランスミッションやデファレンシャルの共通化の動向がある。このようなトランスミッション、デファレンシャルの傾向に伴い、使用される円すいころ軸受のサイズの小型化及び高負荷荷重が要求されている。

【0009】

潤滑環境面では、自動車のトランスミッション又はデファレンシャルに使用される円すいころ軸受の潤滑は、ケーシング内に溜められた潤滑油がギヤの回転により跳ね上げられて生じる潤滑油の飛沫により行われるが、ケーシング内構造が複雑な場合には、潤滑不足が生じることも考えられる。このように、自動車のトランスミッション又はデファレンシャルに使用される円すいころ軸受は、厳しい潤滑環境下で使用される。

【0010】

また、近年、潤滑油の撹拌抵抗により発生するエネルギー損失を抑えるため、自動車のトランスミッション又はデファレンシャルにおいて低粘度の潤滑油を使用することや、潤滑油の量を少なくする傾向にある。上述した軸受サイズの小型化が要求される一方で、円すいころ軸受に負荷される荷重は大きく、かつ、上記のような低粘度の潤滑油の使用により、潤滑条件も一層厳しくなる状況にある。

【0011】

特許文献１のＲ／Ｒ_BASEを０．７５～０．８７の範囲にする技術は、円すいころの大端面と内輪の大つば面の接触部における油膜厚さを向上（発熱低減）する手法として優れたものである。しかし、円すいころの大端面の加工後の実曲率半径の許容範囲が規定されていないので、Ｒ／Ｒ_BASEを０．７５～０．８７の範囲内に設定しても、上記の実曲率半径が小さくなると、円すいころの大端面と内輪の大つば面との接触部に想定よりも大きなつば面圧を誘発することが判明した。特に、軸受サイズの小型化が要求される中で、Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受における上記の問題は、工業上重要な課題であり、これに着目したのが本発明である。

【0012】

本発明は、上記の問題に鑑み、厳しい潤滑環境下で使用される円すいころ軸受、例えばＲ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受において、円すいころの大端面と内輪の大つば面とのすべり接触部に適正な油膜形成を促し、円滑な回転を可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明者は、上記の目的を達成するために種々検討した結果、以下の分析と新たな着想によって、本発明に至った。
（１）Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受では、これに使用する円すいころが必然的に小さくなり、円すいころの大端面の設定曲率半径Ｒが小さく、つば部面圧が大きくなりやすい。加えて、加工面が小さくなることから、大型の円すいころと比較して加工条件の影響を受けやすく、円すいころの大端面の設定曲率半径と加工後の実曲率半径との比の大小により、敏感につば部面圧に影響することが判明した。
（２）Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受では、円すいころが小さいので、スキューの問題は緩和される。
（３）その結果、Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受では、Ｒ／Ｒ_BASEの範囲と、設定曲率半径と加工後の実曲率半径の比の範囲の両方の範囲を適正に設定することが不可欠であるという新たな着想に至った。

【0014】

前述の目的と達成するための技術的手段として、本発明は、内周に円錐状の軌道面を有する外輪と、外周に円錐状の軌道面を有し、この軌道面の大径側に大つば面が設けられた内輪と、前記両軌道面間に転動自在に配列された複数の円すいころと、前記円すいころを収容する保持器とを備え、軸受使用時に前記円すいころの大端面が前記内輪の大つば面に接触して案内される円すいころ軸受において、前記円すいころの大端面の設定曲率半径をＲとし、前記内輪の大つば面と接触する前記円すいころの大端面は、ころ中心線を中心とした環状で、かつ前記円すいころの縦断面において前記設定曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径を有する円弧状であり、前記縦断面に現れる二つの円弧状の大端面は、互いに異なる位置に曲率中心を備えることを特徴とする。

【0015】

上記の構成により、厳しい潤滑環境下で使用されるＲ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受において、円すいころの大端面と内輪の大つば面とのすべり接触部に適正な油膜形成を促し、円滑な回転を可能にすることができる。ここで、ＲBASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受とは、具体的な軸受仕様において同等の作用効果を有する１００ｍｍを３～５％程度超えるＲ_BASEの円すいころ軸受も含むものである。特許請求の範囲におけるＲ_BASEが１００ｍｍ以下とは、上記の意味で用いる。

【0016】

上記の設定曲率半径Ｒと基本曲率半径Ｒ_BASEとの比率Ｒ／Ｒ_BASEを０．７０～０．９０の範囲とすることが望ましい。これにより、Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受において、比Ｒ_ACTUAL／Ｒによる円すいころの大端面の実曲率半径Ｒ_ACTUALの小さくなる条件下での比Ｒ／Ｒ_BASEの下限についても明確にすることができる。

【0017】

上記の円すいころの大端面および内輪の大つば面を超仕上げ加工面とすることにより、油膜パラメータを高め潤滑条件を向上させることができる。

【0018】

上記の内輪の大つば面に逃げ面を形成することにより、大つば面と円すいころの大端面との接触領域への潤滑油の引き込み作用が高まり十分な油膜を形成することができる。

【0019】

上記の内輪の軌道面および外輪の軌道面は、ストレート形状又は緩やかな円弧のフルクラウニング形状とし、円すいころの転動面は、対数クラウニング形状等の複合曲面形状であることが好ましい。これにより、円すいころと軌道面の局所的な面圧の上昇や摩耗の発生を抑制することができる。

【0020】

上記の内輪、外輪および円すいころの少なくとも一つが、窒素富化層を有し、かつ、窒素富化層の深さが０．２ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、クラウニング形状が存在する中で窒素富化層を適切に確保することができる。

【0021】

上記の内輪、外輪および円すいころの少なくとも一つの軸受構成部品が、窒素富化層を有し、かつ、前記窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超える範囲にあることが好ましい。これにより、転動疲労に対して長寿命であり、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率も減少させることができる。

【0022】

本発明の円すいころ軸受は、自動車のトランスミッション用、デファレンシャル用として好適である。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、厳しい潤滑環境下で使用される円すいころ軸受、例えばＲ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受において、円すいころの大端面と内輪の大つば面とのすべり接触部に適正な油膜形成を促し、円滑な回転を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を示す縦断面図である。

【図2】図１の円すいころの大端面と内輪の大つば面の設計仕様を説明する縦断面図である。

【図3】図１の円すいころの大端面の曲率半径と油膜厚さの関係を示すグラフである。

【図4】図１の円すいころの大端面の詳細形状を説明する図で、（ａ）図は円すいころの部分縦断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図のＡ部を拡大した縦断面図で、（ｃ）図は、（ｂ）図の模式図である。

【図5】機能特性の検討結果を示す表である。

【図6】図１の円すいころの形状を示す正面図である。

【図7】（ａ）図は図１の内輪の詳細形状を示す縦断面図で、（ｂ）図は（ａ）図のＤ部を拡大した縦断面図ある。

【図8】図７（ａ）の内輪の軌道面の母線方向の形状を示す模式図である。

【図9】図１の円すいころ軸受の窒素富化層の形成状態を示す縦断面図である。

【図10】図９の円すいころを示す部分模式図である。

【図11】図１０の円すいころの一部を拡大した模式図である。

【図12】対数クラウニング形状を示すｙ－ｚ座標図である。

【図13】軸受構成部品のミクロ組織、特に旧オーステナイト結晶粒界を図解した模式図である。

【図14】円すいころ軸受の製造方法を説明するためのフローチャートである。

【図15】図１４の熱処理工程における熱処理パターンを示す模式図である。

【図16】図１５の熱処理パターンの変形例を示す模式図である。

【図17】従来の焼入れ方法による軸受構成部品のミクロ組織、特に旧オーステナイト結晶粒界を図解した模式図である。

【図18】図１の円すいころ軸受が適用された自動車用トランスミッションを示す縦断面図である。

【図19】図１の円すいころ軸受が適用された自動車用デファレンシャルを示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を図１～図１９に基づいて説明する。まず、本実施形態の円すいころ軸受の概要を図１、図６に基づいて説明する。図１は、本実施形態の円すいころ軸受の中心線から上側半分を示す縦断面図で、図６は、図１の円すいころの形状を示す正面図である。本実施形態に係る円すいころ軸受は、円すいころの転動面と、内輪の軌道面および外輪の軌道面の各円錐角の頂点が、円すいころ軸受の中心軸上の一点で一致するが、前記頂点から内輪の大つば面までの距離Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属するものである。

【0026】

図１に示すように、円すいころ軸受１は、内輪１２、外輪１３、内輪１２と外輪１３との間に組込まれた円すいころ１４、円すいころ１４を保持する保持器１５からなる。内輪１２は外周に円錐状の内輪側軌道面１２ａ（以下、単に軌道面１２ａと呼ぶ。）が形成され、小径側に小つば部１２ｂが設けられ、大径側に大つば部１２ｃが設けられている。外輪１３は内周に円錐状の外輪側軌道面１３ａ（以下、単に軌道面１３ａと呼ぶ。）が形成されている。内輪１２の軌道面１２ａと外輪１３の軌道面１３ａとの間に複数の円すいころ１４が組み込まれている。各円すいころ１４は、保持器１５のポケット１５ａに収容され、円周方向等間隔に保持されている。

【0027】

内輪１２の軌道面１２ａと大つば部１２ｃの大つば面１２ｅとが交わる隅部に研削逃げ部１２ｆが形成され、軌道面１２ａと小つば部１２ｂの小つば面１２ｄとが交わる隅部に研削逃げ部１２ｇが形成されている。このように、内輪１２の軌道面１２ａには研削逃げ部１２ｆ、１２ｇが設けられているので、軌道面１２ａの有効軌道面幅ＬＧ〔図７（ａ）参照〕は円すいころ１４の転動面１６の有効転動面幅ＬＷ（図６参照）より短い。

【0028】

円すいころ１４の外周には、円錐状の転動面１６が形成され、小径側に小端面１４ａ、大径側に大端面１４ｂが形成され、円すいころ１４は、その大端面１４ｂが内輪１２の大つば面１２ｅで受けられる。円すいころ軸受１の使用時、大端面１４ｂは内輪１２の大つば面１２ｅに接触して案内される。円すいころ１４の転動面１６は、図６に示すように、母線方向の中央部分のストレート部１６ａと両端部のクラウニング部１６ｂ、１６ｃとからなる。ここで、ストレートとは、工業上概略形状としてのストレートであって、幾何形状であってもよい。図６に示すクラウニング部１６ｂ、１６ｃのドロップ量は誇張して図示している。クラウニング部１６ｂ、１６ｃの詳細は後述する。図１に示すように、保持器１５は、小径側環状部１５ｂと、大径側環状部１５ｃと、小径側環状部１５ｂと大径側環状部１５ｃとを軸方向に繋ぐ複数の柱部１５ｄとからなる。

【0029】

図１に示す円すいころ１４の小端面１４ａと小つば面１２ｄとのすきまＳは０．４ｍｍ以下に設定されているので、円すいころ軸受１の組込時の馴染み回転を減らし組付け性も良好である。

【0030】

本実施形態の円すいころ軸受１の概要は以上のとおりである。次に、本実施形態の円すいころ軸受１の特徴的な構成を図２～図４に基づいて説明する。図２は、図１の円すいころの大端面と内輪の大つば面の設計仕様を説明する縦断面図で、図３は、図１の円すいころの大端面の曲率半径と油膜厚さの関係を示すグラフである。図４は、図１の円すいころの大端面の詳細形状を説明する図で、図４（ａ）は円すいころの部分縦断面図で、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ部を拡大した縦断面図で、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の模式図である。図４（ｂ）、図４（ｃ）では、図示を簡素化するためにハッチングを省略している。

【0031】

図２に示すように、円すいころ１４の転動面１６と、内輪１２の軌道面１２ａおよび外輪１３の軌道面１３ａの各円錐角の頂点は、円すいころ軸受１の中心軸上の一点Ｏｖで一致する。円すいころ１４の大端面１４ｂの最適な曲率半径Ｒと、頂点Ｏｖから内輪１２の大つば面１２ｅまでの距離Ｒ_BASEとする。このＲ_BASEが本実施形態の円すいころ軸受１では１００ｍｍ以下である。

【0032】

図３に、比Ｒ／Ｒ_BASEの関係と円すいころ１４の大端面１４ｂと内輪１２の大つば面１２ｅとの間に発生する油膜厚さの比を示す。油膜厚さは、Ｋａｒｎａの式〔以下の式（１）〕から求められる。円すいころ１４の大端面１４ｂと内輪１２の大つば面１２ｅとの間に形成される油膜厚さをｔとし、図３の縦軸は、比Ｒ／Ｒ_BASEが０．７６のときの油膜厚さｔ₀に対する比ｔ／ｔ₀で示す。式（１）では、油膜厚さｔはｈで表されている。図３のように、油膜厚さｔは、比Ｒ／Ｒ_BASEが０．７６のとき最大となり、比Ｒ／Ｒ_BASEが０．９を越えると急激に減少する。一方、比Ｒ／Ｒ_BASEが０．７を下回っても、油膜形成の低下度合いは鈍感である。

【数1】

【0033】

油膜厚さの最適値という面では、特許文献１の記載のとおり、比Ｒ／Ｒ_BASEが０．７５～０．８７の範囲であるが、円すいころ１４の大端面１４ｂの最適な曲率半径、すなわち設定曲率半径Ｒに対して、加工後の実曲率半径Ｒ_ACTUALが小さくなると、円すいころ１４の大端面１４ｂと内輪１２の大つば面１２ｅとの接触部に想定よりも大きなつば面圧を誘発し、特に、軸受サイズの小型化が要求される中で、Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受における上記の問題は、工業上重要な課題であり、これに着目した。

【0034】

そこで、円すいころ１４の大端面１４ｂの最適な曲率半径、すなわち設定曲率半径Ｒと、加工後の実曲率半径Ｒ_ACTUALとの関係を検討した。図３に示す円すいころ１４の大端面１４ｂの曲率半径Ｒは、図４（ａ）に示す円すいころ１４の大端面１４ｂが設定した理想的な球面でできていたときのＲ寸法である。詳述すると、図４（ｂ）に示すように、円すいころ１４の大端面１４ｂの端部の点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４および点Ｐ１、Ｐ２の中点Ｐ５、点Ｐ３、Ｐ４の中点Ｐ６とすると、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は、Ｒ＝Ｒ₁₅₂＝Ｒ₃₆₄＝Ｒ₁₅₆₄が成り立つ理想的な単一円弧曲線である。上記において、点Ｐ１、Ｐ４は、大端面１４ｂと端面チャンファ１４ｄとの接続点であり、点Ｐ２、Ｐ３は、大端面１４ｂと逃げ部１４ｃとの接続点である。ここで、Ｒ＝Ｒ₁₅₂＝Ｒ₃₆₄＝Ｒ₁₅₆₄が成り立つ理想的な単一円弧曲線を設定曲率半径Ｒという。特許請求の範囲における設定曲率半径Ｒは上記の意味である。なお、点Ｐ２、Ｐ３の位置は、図４（ｂ）の位置に限らない。例えば、点Ｐ２は点Ｐ１側に、点Ｐ３は点Ｐ４側にわずかに（０．１ｍｍ程度）ずれた位置でもよい。

【0035】

ところが、実際には、図４（ｃ）に示すように、研削加工時に大端面１４ｂの両端がダレることで、大端面１４ｂ全体のＲ₁₅₆₄に対する片側のＲ₁₅₂は同一ではなく小さくできてしまう（他方の片側Ｒ₃₆₄も同様である）。ここで、円すいころ１４の大端面１４ｂの加工後の片側のＲ₁₅₂、Ｒ₃₆₄を実曲率半径Ｒ_ACTUALという。特許請求の範囲における実曲率半径Ｒ_ACTUALは上記の意味である。

【0036】

設定曲率半径Ｒおよび実曲率半径Ｒ_ACTUALは次のようにして求める。図４（ｃ）における大端面１４ｂ全体のＲ₁₅₆₄は、図４（ｂ）に示す大端面１４ｂの点Ｐ１、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ４の４点を通る近似円である。Ｒ₁₅₂、Ｒ₃₆₄、Ｒ₁₅₆₄の測定方法について説明する。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」の例えば、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１４の大端面１４ｂの母線方向の形状を出し、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４をプロットした後、Ｐ１、Ｐ２の中点Ｐ５およびＰ３、Ｐ４の中点Ｐ６をプロットした。片側のＲ₁₅₂は点Ｐ１、Ｐ５、Ｐ２を通る円弧曲線半径として算出した（他方の片側Ｒ₃₆₄も同様である）。大端面１４ｂ全体の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１４ｂの母線方向の形状は、直径方向に１回の測定とした。

【0037】

次に、設定曲率半径Ｒと実曲率半径Ｒ_ACTUALの差による影響を説明する。円すいころ１４の大端面１４ｂと内輪１２の大つば面１２ｅとの接触は、片側のＲ₁₅₂、Ｒ₃₆₄の部分としか接触しないので、実際の大端面１４ｂと大つば面１２ｅの接触は、設定曲率半径Ｒ（Ｒ₁₅₆₄）よりも小さい実曲率半径Ｒ_ACTUAL（Ｒ₁₅₂、Ｒ₃₆₄）となる。このため、大端面１４ｂと大つば面１２ｅとの接触面圧が上昇する。上記の問題が実際の研削加工を検証して判明した。

【0038】

以上のような設定曲率半径Ｒと加工後の実曲率半径Ｒ_ACTUALとの関係ついて種々検討した結果、以下の分析と新たな着想によって、本実施形態の特徴的な構成に至った。
（１）Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受では、これに使用する円すいころが必然的に小さくなり、円すいころの大端面の設定曲率半径Ｒが小さく、つば部面圧が大きくなりやすい。加えて、加工面が小さくなることから、大型の円すいころと比較して加工条件の影響を受けやすく、円すいころの大端面の設定曲率半径Ｒと加工後の実曲率半径Ｒ_ACTUALとの比の大小により、敏感につば部面圧に影響することが判明した。
（２）Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受では、円すいころが小さいので、スキューの問題は緩和される。
（３）その結果、Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受では、設定曲率半径Ｒと円すいころの円錐角の頂点から前記内輪の大つば面までの基本曲率半径Ｒ_BASEとの比Ｒ／Ｒ_BASEの範囲と、設定曲率半径Ｒと加工後の実曲率半径Ｒ_ACTUALの比Ｒ_ACTUAL／Ｒの範囲の双方の範囲を適正に設定することが不可欠であるという新たな着想に至った。

【0039】

上記の着想に基づいて、比Ｒ／Ｒ_BASEおよび比Ｒ_ACTUAL／Ｒの双方の適正範囲を見出すためにＲ_BASEが１００ｍｍ、８０ｍｍ、６０ｍｍの円すいころ軸受について機能特性を検討した。検討条件は以下のとおりである。
＜検討条件＞
〔軸受仕様〕・Ｒ_BASE＝１００ｍｍ：型番４Ｔ－３０３０２（内径φ１５ｍｍ、外径φ４２ｍｍ、幅１４．２５ｍｍ）
・Ｒ_BASE＝８０ｍｍ：型番４Ｔ－３０２０３（内径φ１７ｍｍ、外径φ４０ｍｍ、幅１３．２５ｍｍ）
・Ｒ_BASE＝６０ｍｍ：型番４Ｔ－３０３０５Ｄ（内径φ２５ｍｍ、外径φ６２ｍｍ、幅１８．２５ｍｍ）
〔潤滑油〕：タービン油ＩＳＯ粘度グレード ＶＧ３２

【0040】

上記の機能特性の検討では、潤滑油は、トランスミッションによく使用されるタービン油ＩＳＯ粘度グレード ＶＧ３２とした。ＶＧ３２の１２０℃粘度は、７．７ｃＳｔ（＝７．７ｍｍ²／ｓ）で、油膜厚さｈは式（１）より求めた。油膜厚さｈは、図３における油膜厚さｔと同じである。ＶＧ３２の１２０℃粘度は低く、潤滑状態は極めて厳しい条件となる。

【0041】

上記のような油膜が十分でない環境で接触面圧が上昇すると、円すいころ１４の大端面１４ｂの大つば面１２ｅとの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を切ると金属接触が始まる境界潤滑となり、急昇温の懸念が高まることが考えられる。このため、評価項目をつば部面圧と油膜パラメータとした。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、円すいころ１４の大端面１４ｂと内輪１２の大つば面１２ｅ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。

【0042】

機能特性の検討結果を図５に示す。図５に示す総合評価の判定マークは、以下のとおりである。
×：ころ大端面Ｒが小さ過ぎつば面圧大のため、安定した油膜形成能力が得られず、現状 使用条件（極めて厳しい潤滑条件）では、大つば部が急昇温する場合もあるため総合評 価×となる。
△：ころ大端面Ｒが比較的小さくつば部面圧も高い。しかし、現状使用条件では使用範囲 内と言える。但し、余裕代が少ないため、総合評価△となる。
○：大つば部に安定した油膜が形成され使用上問題なく運転可能、よって総合評価〇となる。

【0043】

図５の結果より、Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受では、比Ｒ／Ｒ_BASEが０．９０以下の範囲で、かつ比Ｒ_ACTUAL／Ｒが０．５を超える値であることにより実用可能であることが検証された。

【0044】

また、比Ｒ／Ｒ_BASEが０．７０～０．９０の範囲で、かつ比Ｒ_ACTUAL／Ｒが０．５を超える値であることにより実用可能であることも検証された。この検証結果は、Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の小型の部類に属する円すいころ軸受において、比Ｒ／Ｒ_BASEが０．７を下回っても油膜形成の低下度合いは鈍感であるが、比Ｒ_ACTUAL／Ｒによる円すいころ１４の大端面１４ｂの実曲率半径Ｒ_ACTUALの小さくなる条件下での比Ｒ／Ｒ_BASEの下限が０．７であることを見出したことに重要な意味を有する。

【0045】

図５の結果より、Ｒ_BASEが１００ｍｍ以下の円すいころ軸受でも、特にＲ_BASEが８０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の円すいころ軸受において、比Ｒ／Ｒ_BASEが０．７０～０．９０の範囲で、かつ比Ｒ_ACTUAL／Ｒが０．５を超えることにより、小型化および高負荷荷重が求められる自動車用円すいころ軸受において、ころ大端面と内輪大つば面とのすべり接触部に適正な油膜が形成され、実用可能であるとの効果が確認された。

【0046】

さらに、円すいころ１４の大端面１４ｂと内輪１２の大つば面１２ｅの表面性状について検討した。その結果として、油膜パラメータは、円すいころ１４の大端面１４ｂと内輪１２の大つば面１２ｅの合成粗さに依存するため、大端面１４ｂと大つば面１２ｅは超仕上げ加工面であることが望ましいという結論に至った。したがって、本実施形態では、大端面１４ｂと大つば面１２ｅは超仕上げ加工面としている。表面粗さは、円すいころ１４の大端面１４ｂが０．１０μｍＲａ以下で、内輪１２の大つば面１２ｅが０．０６３μｍＲａ以下である。特許請求の範囲における超仕上げ加工面は上記の表面粗さを有する。

【0047】

次に、本実施形態に係る円すいころ軸受１の有利な構成を図９～図１７に基づいて説明する。図９は、有利な構成としての窒素富化層の形成状態を示す縦断面図で、図１０は、図９の円すいころを示す部分模式図で、図１１は、図１０の円すいころの一部を拡大した模式図である。有利な構成として、円すいころ軸受１の内輪１２、外輪１３および円すいころ１４は、高炭素クロム鋼（例えば、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２材）からなり、内輪１２、外輪１３、円すいころ１４の少なくとも一つの軸受構成部品は、窒素富化層を形成させるための熱処理を施している。

【0048】

図９に示すように、内輪１２の軌道面１２ａを含む表面および外輪１３の軌道面１３ａを含む表面には窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂが形成されている。窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂは、図９の内輪１２、外輪１３の表面から破線で示す範囲に形成されている。窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂは、それぞれ内輪１２の未窒化部１２Ｃおよび外輪１３の未窒化部１３Ｃより窒素濃度が高くなっている領域である。円すいころ１４の表面には窒素富化層１４Ｂが形成されている。窒素富化層１４Ｂは、円すいころ１４の未窒化部１４Ｃより窒素濃度が高くなっている領域である。窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂは、例えば、浸炭窒化処理、窒化処理などの従来周知の任意の方法により形成できる。

【0049】

なお、内輪１２のみに窒素富化層１２Ｂを形成してもよいし、外輪１３のみに窒素富化層１３Ｂを形成してもよいし、円すいころ１４のみに窒素富化層１４Ｂを形成してもよい。また、内輪１２、外輪１３、円すいころ１４のうちの２つに窒素富化層を形成してもよい。

【0050】

円すいころ１４は、その表面に窒素富化層１４Ｂが形成されていると共に、転動面１６にクラウニングが形成されている。図１０に示すように、円すいころ１４の転動面１６は、母線方向の中央部分のストレート部１６ａと両端部のクラウニング部１６ｂ、１６ｃとからなる。円すいころ１４の小端面１４ａとクラウニング部１６ｃとの間に端面チャンファ１４ｅが形成され、大端面１４ｂとクラウニング部１６ｂとの間に端面チャンファ１４ｄが形成されている。

【0051】

円すいころ１４の製造工程において、窒素富化層１４Ｂを形成する処理（浸炭窒化処理）を実施するときには、円すいころ１４のクラウニングは形成されておらず、円すいころ１４の外形は、図１１に破線で示される仕上げ加工前表面１４Ｅとなっている。この状態で窒素富化層１４Ｂが形成された後、仕上げ加工として、図１１の矢印で示すように円すいころ１４の転動面１６が加工され、図１０および図１１に示すように、ストレート部１６ａおよびクラウニング部１６ｂ、１６ｃが形成された軌道面１６が得られる。

【0052】

次に、窒素富化層の詳細について図１１および図１３を参照して説明する。図１３は、軸受構成部品のミクロ組織、特に旧オーステナイト結晶粒界を図解した模式図である。

【0053】

[窒素富化層の厚さ]
図１１に示す円すいころ１４における窒素富化層１４Ｂの深さ、すなわち、窒素富化層１４Ｂの最表面から窒素富化層１４Ｂの底部までの距離は、０．２ｍｍ以上となっている。具体的には、端面チャンファ１４ｅとクラウニング部１６ｃとの境界点である第１測定点３１、小端面１４ａから距離Ｗが１．５ｍｍの位置である第２測定点３２、円すいころ１４の転動面１６の中央である第３測定点３３において、それぞれの位置での窒素富化層１４Ｂの深さＴ１、Ｔ２、Ｔ３が０．２ｍｍ以上となっている。ここで、窒素富化層１４Ｂの深さとは、円すいころ１４の中心線２６に直交すると共に外周側に向かう径方向における窒素富化層１４Ｂの厚さを意味する。なお、窒素富化層１４Ｂの深さＴ１、Ｔ２、Ｔ３の値は、端面チャンファ１４ｄ、１４ｅの形状やサイズ、さらに窒素富化層１４Ｂを形成する処理および仕上げ加工の条件などのプロセス条件に応じて適宜変更可能である。

【0054】

例えば、図１１に示した例では、上述のように窒素富化層１４Ｂが形成された後に、クラウニング部１６ｃのクラウニング２２Ａが形成されることに起因して、窒素富化層１４Ｂの深さＴ２が他の深さＴ１、Ｔ３より小さくなっている。しかし、窒素富化層１４Ｂの深さＴ２においても０．２ｍｍ以上になっているので、クラウニング２２Ａが存在する中で窒素富化層１４Ｂの深さを適切に確保されている。また、上述したプロセス条件を変更することで、上記の窒素富化層１４Ｂの深さＴ１、Ｔ２、Ｔ３の値の大小関係は適宜変更することができる。

【0055】

図９に示す内輪１２および外輪１３における窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂについても、その最表面（軌道面）から窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂの底部までの距離である窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂの厚さは、０．２ｍｍ以上となっている。ここで、窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂの厚さは、窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂの最表面に対して垂直な方向における窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂの底部までの距離を意味する。

【0056】

[窒素富化層の結晶組織]
図１３に、本実施形態に係る円すいころ軸受の軸受構成部品の窒素富化層におけるミクロ組織を示す。本実施形態では窒素富化層における旧オーステナイト結晶粒径はＪＩＳ規格の粒度番号が１０以上となっており、従来の一般的な焼入れ加工品と比べて十分に微細化されている。具体的には、本実施形態の窒素富化層におけるミクロ組織では旧オーステナイト結晶粒の粒径が、図１７に示す従来の焼入れ方法によるミクロ組織と比較して２分の１以下とすることができる。これにより、転動疲労に対して長寿命であり、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率も減少させることができる。

【0057】

窒素富化層の特性の測定方法を説明する。
[最表面から窒素富化層の底部までの距離の測定方法]
内輪１２および外輪１３については、上記の窒素濃度の測定方法において測定対象とした断面につき、表面から深さ方向に硬度分布を測定する。測定装置としてビッカース硬さ測定機を用いることができる。内輪１２および外輪１３について、深さ方向に並ぶ複数の測定点、例えば、０．５ｍｍ間隔に配置された測定点において硬度測定を実施する。そして、ビッカース硬さがＨＶ４５０以上の領域を窒素富化層とする。

【0058】

円すいころ１４については、図１１に示す第１測定点３１での断面において、上記のように深さ方向での硬度分布を測定し、窒素富化層の領域を決定する。

【0059】

[粒度番号の測定方法]
旧オーステナイト結晶粒径の測定方法は、ＪＩＳ規格Ｇ０５５１：２０１３に規定された方法を用いる。測定を行う断面は、窒素富化層の底部までの距離の測定方法において測定した断面とする。

【0060】

次に、クラウニング形状の詳細について図１０～図１２を参照して説明する。図１２はクラウニング形状の一例を示すｙ－ｚ座標図である。図１０、図１１に示す円すいころ１４のクラウニング部１６ｂ、１６ｃに形成されるクラウニングの形状は、対数曲線からなるクラウニングであり、以下のように規定される。すなわち、クラウニングのドロップ量は、円すいころ１４の転動面１６の母線をｙ軸とし、母線と直交する方向をｚ軸とするｙ－ｚ座標系において、Ｋ₁、Ｋ₂、ｚ_mを設計パラメータ、Ｑを荷重、Ｌを円すいころの転動面１６の有効接触部の母線方向長さ、Ｅ’を等価弾性係数、ａを円すいころの転動面の母線上にとった原点から有効接触部の端部までの長さ、Ａ＝２Ｋ₁Ｑ／πＬＥ’としたとき、下記の式（２）で表される。

【0061】

【数2】

【0062】

図１２は、対数クラウニング形状の一例を示すｙ－ｚ座標図である。円すいころ１４の母線をｙ軸とし、円すいころ１４の母線上であって内輪１２又は外輪１３と円すいころ１４の有効接触部の中央部に原点Ｏをとると共に、母線と直交する方向（半径方向）にｚ軸をとったｙ－ｚ座標系に、上記式（２）で表されるクラウニングの一例を示している。図１２において縦軸はｚ軸、横軸はｙ軸である。有効接触部は、円すいころ１２にクラウニングを形成していない場合の内輪１２又は外輪１３との接触部位である。また、円すいころ１４の各クラウニングは、通常、有効接触部の中央部を通るｚ軸に関して線対称に形成されるので、図１２では、一方のクラウニング２２Ａのみを示す。

【0063】

荷重Ｑ、有効接触部の母線方向長さＬおよび等価弾性係数Ｅ’は、設計条件として与えられ、原点から有効接触部の端部までの長さａは、原点の位置によって定められた値である。

【0064】

上記式（２）において、ｚ（ｙ）は、円すいころ１４の母線方向位置ｙにおけるクラウニング２２Ａのドロップ量を示しており、クラウニング２２Ａの始点Ｏ１の座標は（ａ－Ｋ₂ａ，０）であるから、式（２）におけるｙの範囲は、ｙ＞（ａ－Ｋ₂ａ）である。また、原点Ｏからクラウニング２２Ａの始点Ｏ１までの領域は、クラウニングが形成されていない中央部（ストレート部）であるから、０≦ｙ≦（ａ－Ｋ₂ａ）のとき、ｚ（ｙ）＝０となる。

【0065】

設計パラメータＫ₁は荷重Ｑの倍率、幾何学的にはクラウニング２２Ａの曲率の程度を意味している。設計パラメータＫ₂は、原点Ｏから有効接触部の端部までの母線方向長さａに対するクラウニング２２Ａの母線方向長さｙｍの割合を意味している（Ｋ₂＝ｙｍ／ａ）。設計パラメータｚ_mは、有効接触部の端部におけるドロップ量、すなわち、クラウニング２２Ａの最大ドロップ量を意味している。

【0066】

設計パラメータＫ₁、Ｋ₂、ｚ_mの最適化手法として種々のものを採用することができ、例えば、Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ法等の直接探索法を採用することができる。ここで、円すいころの転動面における表面起点の損傷は面圧に依存するので、最適化の目的関数を面圧とすることにより、極めて厳しい潤滑状態における接触面の油膜切れを防止するクラウニングを得ることができる。

【0067】

本実施形態の円すいころ１４の転動面１６は、図１０～図１２に示すように、母線方向の中央部分のストレート部１６ａと両端部のクラウニング部１６ｂ、１６ｃとからなり、クラウニング部１６ｂ、１６ｃは対数クラウニングで形成されている。ただし、ストレート部１６ａは、直線状の他、ドロップ量が数μｍ程度のクラウニングのある概略直線状のものを含む意味で用いる。

【0068】

本実施形態における円すいころ１４のクラウニング部１６ｂ、１６ｃのクラウニング２４Ａ、２２Ａは、上記の式（２）によって求められた対数クラウニングとした。ただし、上記の式（２）に限られるものではなく、他の対数クラウニング式を用いて対数曲線を求めてもよい。

【0069】

円すいころ１４のクラウニング形状は任意の方法により測定できる。例えば、円すいころ１４のクラウニング形状を表面性状測定機により測定してもよい。

【0070】

次に、円すいころ軸受の製造方法を説明する。図１４は、図１に示す円すいころ軸受の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１５は、図１４の熱処理工程における熱処理パターンを示す模式図である。図１６は、図１５に示した熱処理パターンの変形例を示す模式図である。図１７は、従来の熱処理方法による軸受構成部品のミクロ組織、特に旧オーステナイト結晶粒界を図解した模式図である。

【0071】

図１４に示すように、まず、部品準備工程Ｓ１００を実施する。この工程では、内輪１２、外輪１３、円すいころ１４、保持器１５（図１参照）などの軸受構成部品の中間部品を準備する。円すいころ１４となるべき中間部品には、まだクラウニングは形成されておらず、当該中間部品の表面は図１１の破線で示す仕上げ加工前表面１４Ｅとなっている。

【0072】

その後、熱処理工程Ｓ２００を実施する。この工程では、上記の軸受構成部品の特性を確保するため、所定の熱処理を実施する。例えば、内輪１２、外輪１３、円すいころ１４の少なくとも１つに窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂを形成するため、浸炭窒化処理又は窒化処理と、焼入れ処理、焼き戻し処理などを行う。この工程Ｓ２００における熱処理パターンの一例を図１５に示す。図１５は、１次焼入れおよび２次焼入れを行う方法を示す熱処理パターンを示す。図１６は、焼入れ途中で材料をＡ₁変態点温度未満に冷却し、その後、再加熱して最終的に焼入れる方法を示す熱処理パターンを示す。図１５、図１６において、処理Ｔ₁では、鋼の素地に炭素又は窒素を拡散させ、また炭素の溶け込みを十分に行った後、Ａ₁変態点未満に冷却する。次に、図中の処理Ｔ₂において、処理Ｔ₁よりも低温に再加熱し、そこから油焼入れを施す。その後、例えば、加熱温度１８０℃の焼き戻し処理を実施する。

【0073】

上記の熱処理によれば、普通焼入れ、すなわち、浸炭窒化処理に引き続いて、そのまま１回焼入れするよりも、軸受構成部品の表層部分を浸炭窒化しつつ、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率を減少することができる。上記の熱処理工程Ｓ２００によれば、焼入れ組織となっている窒素富化層１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂにおいて、旧オーステナイト結晶粒の粒径が、図１７に示す従来の焼入れ組織におけるミクロ組織と比較して２分の１以下となる、図１３に示すようなミクロ組織を得ることができる。上記の熱処理を施した軸受構成部品は、転動疲労に対して長寿命であり、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率も減少させることができる。

【0074】

次に、加工工程Ｓ３００を実施する。この工程では、各軸受構成部品の最終的な形状となるように、仕上げ加工（例えば、研削加工、超仕上げ加工）を行う。円すいころ１４については、図１０、１１に示すように、クラウニング２２Ａが形成され、クラウニング部１６ｂ、１６ｃを含む転動面１６および小端面１４ａ、大端面１４ｂが最終形状に仕上げられる。

【0075】

最後に、組み立て工程Ｓ４００を実施する。この工程では、上記のように準備されて軸受構成部品を組み立てることにより、図１に示す円すいころ軸受１を得る。このようにして、本実施形態の円すいころ軸受１は製造される。

【0076】

本実施形態の円すいころ軸受は、円すいころの転動面に対数クラウニングを施し、内輪および外輪の軌道面をストレート形状又は緩やかな単一円弧のフルクラウニング形状とする。内輪の軌道面の母線方向の形状を図７および図８に基づいて具体的に説明する。図７（ａ）は内輪の詳細形状を示す縦断面図で、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＤ部を拡大した図で、図８は、図７（ａ）の内輪の軌道面の母線方向の形状を示す模式図である。図７（ａ）、図７（ｂ）では、円すいころの大端面側の一部輪郭を２点鎖線で示す。

【0077】

図７（ａ）、図８に示すように、内輪１２の軌道面１２ａは、緩やかな単一円弧のフルクラウニング形状に形成され、研削逃げ部１２ｆ、１２ｇに繋がっている。緩やかな単一円弧のフルクラウニングの曲率半径Ｒｃは、軌道面１２ａの両端で５μｍ程度のドロップ量が生じる極めて大きなものである。図７（ａ）に示すように、内輪１２の軌道面１２ａには研削逃げ部１２ｆ、１２ｇが設けられているので、軌道面１２ａの有効軌道面幅はＬＧとなる。

【0078】

図７（ｂ）に示すように、大つば面１２ｅの半径方向の外側には、大つば面１２ｅに滑らかに接続する逃げ面１２ｈが形成されている。逃げ面１２ｈと円すいころ１４の大端面１４ｂとの間に形成される楔形隙間によって、潤滑油の引き込み作用を高め、十分な油膜を形成することができる。内輪１２の軌道面１２ａの母線方向の形状は、緩やかな単一円弧のフルクラウニング形状を例示したが、これに限られず、ストレート形状としてもよい。

【0079】

以上では、内輪１２の軌道面１２ａの母線方向の形状を説明したが、外輪１３の軌道面１３ａの母線方向の形状も同様であるので、説明は省略する。

【0080】

本実施形態の円すいころ軸受の有利な構成として、内輪１２、外輪１３および円すいころ１４が、高炭素クロム軸受鋼（例えば、ＳＵＪ２材）からなり、内輪１２、外輪１３、円すいころ１４の少なくとも一つ軸受構成部品は窒素富化層を形成させるための熱処理を施したものを説明したが、これに限られず、内輪１２および外輪１３は、クロム鋼（例えば、ＳＣＲ４３５）又はクロムモリブデン鋼（例えば、ＳＣＭ４３５）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。

【0081】

最後に、本実施形態に係る円すいころ軸受の好適な用途として、自動車用トランスミッションおよび自動車用デファレンシャルの概要を図１８および図１９に基づいて説明する。すなわち、本実施形態に係る円すいころ軸受１は、自動車用円すいころ軸受である。図１８は自動車用トランスミッションの要部の縦断面図で、図１９は自動車用デファレンシャルの縦断面図である。

【0082】

図１８に、本実施形態の円すいころ軸受１を、自動車のトランスミッション３０の回転軸（ここでは入力軸３１および出力軸３２）を回転自在に支持する転がり軸受として使用した例を示す。このトランスミッション３０は、エンジンの回転が入力される入力軸３１と、入力軸３１と平行に設けられた出力軸３２と、入力軸３１から出力軸３２に回転を伝達する複数のギヤ列３３と、これらのギヤ列３３と入力軸３１又は出力軸３２との間に組み込まれた複数のクラッチ（図示省略）とを有し、そのクラッチを選択的に係合させることで使用するギヤ列３３を切り替え、これにより、入力軸３１から出力軸３２に伝達する回転の変速比を変化させるものである。出力軸３２の回転は出力ギヤ（図示省略）に出力され、その出力ギヤの回転がデファレンシャル（図示省略）に伝達される。デファレンシャルは、トランスミッション３０の出力ギヤと噛み合うリングギヤ（図示省略）を有し、出力ギヤからリングギヤに入力される回転を、左右の車輪に分配して伝達する。入力軸３１と出力軸３２は、それぞれ円すいころ軸受１で回転自在に支持されている。円すいころ軸受１の潤滑は、ケーシング３４内に溜められた潤滑油がギヤの回転により跳ね上げられて生じる潤滑油の飛沫により行われる。

【0083】

次に、デファレンシャルを図１９に基づいて説明する。図１９は一般的な自動車のデファレンシャルの縦断面図である。デファレンシャルケース１００の入力側にドライブピニオン軸１０１が収容され、一対の円すいころ軸受１₅、１₆により回転自在に支持される。ドライブピニオン軸１０１は、リンクギヤ（減速大歯車）１０３とかみ合うドライブピニオンギヤ（減速小歯車）１０４が一体に設けられている。

【0084】

リンクギヤ１０３は差動歯車ケース１０５に連結され、差動歯車ケース１０５は一対の円すいころ軸受１₇、１₈によりデファレンシャルケース１００に対して回転自在に支持される。差動歯車ケース１０５の内部に、一対のピニオンギヤ１０６と、これとかみ合う一対のサイドギヤ１０７とがそれぞれ配設される。ピニオンギヤ１０６はピニオン軸１０８に装着され、サイドギヤ１０７は差動歯車ケース１０５に装着されている。サイドギヤ１０７の内径部に左右のドライブシャフト（図示省略）が連結（セレーション連結等）される。本発明の実施形態に係る円すいころ軸受は、上記の円すいころ軸受１₅～１₈である。駆動トルクは、ドライブピニオンギヤ１０４→リンクギヤ１０３→差動歯車ケース１０５→ピニオンギヤ１０６→サイドギヤ１０７→ドライブシャフトという経路で伝達される。

【0085】

本発明は前述した実施形態に何ら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内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

【符号の説明】

【0086】

１ 円すいころ軸受
１２ 内輪
１２Ｂ 窒素富化層
１２ａ 軌道面
１２ｂ 小つば部
１２ｃ 大つば部
１２ｄ 小つば面
１２ｅ 大つば面
１２ｈ 逃げ面
１３ 外輪
１３Ｂ 窒素富化層
１３ａ 軌道面
１４ 円すいころ
１４Ｂ 窒素部化層
１４ａ 小端面
１４ｂ 大端面
１５ 保持器
１６ 転動面
１６ａ ストレート部
１６ｂ クラウニング部
１６ｃ クラウニング部
２２Ａ クラウニング
２４Ａ クラウニング
ＬＧ 有効軌道面幅
ＬＷ 有効転動面幅
Ｏｖ 頂点
Ｒ 設定曲率半径
Ｒ_ACTUAL 実曲率半径
Ｒ_BASE 基本曲率半径
Ｔ１ 窒素富化層の深さ
Ｔ２ 窒素富化層の深さ
Ｔ３ 窒素富化層の深さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】