JP2005106234A - 円錐ころ軸受と円錐ころ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車トランスミッションパイロット部支持用円錐ころ軸受に好適であって、大きなクラウニングのころを有する超寿命円錐ころ軸受を低コストで提供すること。
【解決手段】 円錐ころ軸受のころ３の周面に研削によるクラウニング加工を行い、その後、バレル研磨またはタンブラー研磨により研削目が残らないように仕上げ加工を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、高ミスアライメント下で使用される自動車トランスミッションパイロット部支持用として好適な円錐ころ軸受とその円錐ころ加工方法に関する。

図３は、典型的なマニュアルトランスミッションのパイロット部に使用される円錐ころ軸受の一例を示す。この軸受は、内輪１と外輪２との間に、保持器４で保持された円錐ころ３を配置したものである。内輪１は円錐状の軌道面１ａを有し、大径側に大鍔面１ｂが設けられている。外輪２は独立した部品としては設けられず、ギヤの内径部が外輪２となっている。この部位の軸受は、トランスミッションの構造上の制約から、断面高さＨを高く採ることができない。しかしながら、負荷される荷重が大きいために、大きな負荷容量を確保する必要性から、軸受幅が広く、ころ３が細くて長い形状の円錐ころ軸受となっていて、例えば、ころ長さがころ径の２倍を超えるような細長形状とされている。

外輪２内径部（ギア内径部）は通常軸受メーカーが供給しないため、この部分に軸受にとって適切なクラウニングは設けられていない。一方、この種の円錐ころ軸受はミスアライメントが大きくころが細長いためスキュ一対策が欠かせない。このため、ころ３には図４（Ａ）に強調して示すように外周面に通常よりも大きなクラウニング加工が施されている。クラウニング加工された円錐ころ３は、通常はその長さ方向の中央部を中心に内外輪１、２の軌道面１ａ、２ａと接しているが、この接触位置Ｐは、内輪１内径部に嵌合した軸の撓み等により移動する。

一方、円錐ころ軸受のころ３は、運転中、内輪１または外輪２の軌道面１ａ、２ａに接して駆動され回転するが、滑り運動を行うころ３の大端面３ａと大鍔面１ｂとの間は、ころ３の回転を阻止する抵抗発生部となっている。

接触位置Ｐが内輪１の小径側に寄ると、抵抗発生部となる大鍔面１ｂから接触位置Ｐまでの距離が大きくなるため、図４（Ｂ）のように、円錐ころ３のスキュー（スキュー角度θ）が発生し易い。この傾向は、ころ３の長さが長いほど大きくなる。

また、軸の撓みによるミスアライメントが発生すると、内輪１と外輪２が円錐ころ３と接触する位置が、図４（Ａ）に点Ｐ１、Ｐ２で示すように、小径側と大径側に別れる場合がある。この場合には、駆動力がそのまま、円錐ころ３をスキューさせようとする力として作用する。

トランスミッションのパイロット部は、構造上、ギア荷重の負荷により発生する軸の撓み量が大きい部位である。そのため、軸受内部に角度誤差が生じ、ころ３のスキューが発生し易くなる。ころ３にスキューが発生すると、ころ端面３ａと大鍔面１ｂとで、所謂かじりが生じる。また、ころ３の転動面と内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａとの間で滑りが発生すると、ピーリングやスミアリングが発生し、剥離に至るなど、軸受寿命に悪影響を及ぼす。

従来の円錐ころ軸受では、この対策として、(1)鍔部に逃げを設けたり、(2)ころのクラウニングを大きくしたり、(3)ころを分割型にしたり（特許文献１参照）、(4)軌道輪軌道面の粗さ向上や、通過する潤滑油量を増大させるなどの対策を行ってきた。

しかし、軸受に作用する荷重は大きくなっていく傾向にあり、その反面、軸受断面高さＨ（図３）は大きくできず、幅寸法のみが広がって行く傾向にある。このような状況下では、従来の上記の各対策では限界がある。

例えば、ころに所定の大きさ以上の大きなクラウニングを設けると転動面の粗さが不均一になり、表面損傷が生じやすくなる（特許文献２参照）。またころ全面の粗さを向上させ十点平均粗さで０．４μｍ以下（中心線平均粗さで０．０８μｍ以下）にすると、かなりのコスト高になる。分割型ころでも同様にコスト面の課題がある。
特開２００３−１８４８８５ 特開２００３−１７２３６０

自動車用円錐ころ軸受は生産個数が多いこと等から、一般的にころのクラウニングはスーパー加工により設けるのが普通である。しかし、スーパー加工だけでは大きなクラウニングを設けることは困難である。このため、前述したような大きなクラウニングを必要とする場合には、まず研削加工によりクラウニングを形成し、その後スーパー加工を行なう方法が考えられる。しかしながら、大きなクラウニングがある面の全面スーパー加工を行なうには特殊な設備が必要となり、かなりのコスト高となる。

一方、特殊な設備を使わないで済むようにスーパー加工を全面に対しては施さないで一部のみに施した場合は、スーパー加工を施していない部分によって軌道面側にピーリング損傷等が発生し短寿命となるのを避けることができない。

本発明は、自動車トランスミッションパイロット部支持用円錐ころ軸受に好適であって、大きなクラウニングのころを有する長寿命円錐ころ軸受を低コストで提供することを目的とする。

本発明は前記課題を解決するため、研削によるクラウニング加工を行い、かつ、バレル研磨またはタンブラー研磨により研削目が残らないように仕上げ加工を行なった円錐ころを有する円錐ころ軸受を提供する（請求項１）。
バレル研磨またはタンブラー研磨は特定の方式に限定されず任意の方式でよい。例えばバレル研磨であれば流動式、遠心式、振動式、回転式のいずれも可能である。またバレル研磨またはタンブラー研磨と同時にＭｏＳ₂系のコーティング処理を施してもよい（請求項２）。

また本発明は、研削によるクラウニング加工を行った後、バレル研磨またはタンブラー研磨により研削目が残らないように仕上げ加工を行なう円錐ころ軸受のころ加工方法を提供する（請求項３）。

この加工方法では、バレル研磨またはタンブラー研磨と同時にＭｏＳ₂系のコーティング処理を施すとよい（請求項４）。
本発明の円錐ころ軸受は自動車トランスミッションパイロット部支持用として好適であるが、その他の用途にも使用可能であることは勿論である。

ころの大きなクラウニングを研削加工で形成し、スーパー仕上げは使用せずに、代わりにバレル研磨やタンブラー研磨により表面仕上げを行うことにより、ピーリング損傷等による短寿命破損を発生させることのない、耐スキュー型円錐ころ軸受を安価に提供することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の円錐ころ軸受のころ加工方法を示したもので、まず最初に研削による円錐ころのクラウニング加工を行う。次に、クラウニング加工した円錐ころをバレル研磨またはタンブラー研磨により研削目が消えるまで表面研磨する。

このようにして加工したころを使用して円錐ころ軸受を組立て、ピーリング損傷の有無を試験した。図２はこの試験結果を示すもので、本発明に係る軸受Ｃを、比較例として同様の条件で試験した軸受Ａ、Ｂ、Ｄと比較した。軸受Ａ〜Ｄのころは研削加工により同じクラウニングを形成した。

軸受Ａはころのクラウニング全面をスーパー加工により仕上げたもので、全面に亘り粗さが良いが加工コストが高い。軸受Ｂはころのクラウニング中央部のみスーパー加工により仕上げたもので、クラウニング部には研削目が残っている。軸受Ｃはころの全面をバレル加工により仕上げており、粗さはスーパー加工に比べると全面に亘り粗いが、研削目は残っていない。軸受Ｄはころをクラウニング加工したままの状態であり、粗さは軸受Ｃより良いが全面に研削目がある。
試験結果から、研削目残りがあるとピーリング損傷が発生するのに対し、粗さは悪くても研削目残りが無い場合にはピーリング損傷が発生しないことが判った。

これは、研削目の尖り部が接触する相手側（内外輪軌道面）を攻撃することによりピーリングが発生するためであると推測される。これを裏付けるように、スキューネス（Rsk）を比較すると軸受Ｃはバレル加工により突起が潰されるため−２．６であった。これは圧倒的にへこみ側の面の状態（研削目の山の先端が丸くなっている状態）となっていることを示している。一方、軸受Ｄは研削加工のままのため−０．３であった。これは突起とへこみがほぼ同等の面の状態（研削目の山の先端が尖っている状態）であることを示している。

要するに、研削加工により形成された突起をバレル加工等により潰すように仕上げ加工を行なえば、ピーリング損傷等の不具合を発生させない大きなクラウニングを設けたころを有する軸受を安価に製造することができるということである。

また、潤滑条件が悪い環境下で円錐ころ軸受を使用する場合などでは、ミスアライメントにより生じる滑りによる摩耗等を低減させる目的も含めて、仕上げのバレル研磨またはタンブラー研磨と同時に、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）系のコーティング処理を行なうとよい。このコーティング処理はバレル研磨またはタンブラー研磨と同時に実施可能なため、新たな工程が不要で安価にして効果的な摩耗低減対策となる。

以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の同一性を有する限り、種々の変形が可能である。

円錐ころの加工工程を示す図。 円錐ころ軸受のピーリング試験結果を示す図。 典型的な自動車トランスミッションパイロット部支持用円錐ころ軸受の断面図。 （Ａ）はクラウニングを有する円錐ころの側面図、（Ｂ）はクラウニングを有する円錐ころの平面図。

符号の説明

１ 内輪
１ａ 軌道面
１ｂ 大鍔面
２ 外輪
２ａ 軌道面
３ 円錐ころ
３ａ 大端面
４ 保持器

Claims (4)

1. 研削によるクラウニング加工を行い、かつ、バレル研磨またはタンブラー研磨により研削目が残らないように仕上げ加工を行なった円錐ころを有することを特徴とする円錐ころ軸受。
2. バレル研磨またはタンブラー研磨と同時にＭｏＳ₂系のコーティング処理を施した円錐ころを有することを特徴とする請求項１記載の円錐ころ軸受。
3. 研削によるクラウニング加工を行った後、バレル研磨またはタンブラー研磨により研削目が残らないように仕上げ加工を行なうことを特徴とする円錐ころ軸受のころ加工方法。
4. バレル研磨またはタンブラー研磨と同時にＭｏＳ₂系のコーティング処理を施すことを特徴とする請求項３記載の円錐ころ軸受のころ加工方法。

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