WO2018047641A1 - 円すいころ軸受 - Google Patents

円すいころ軸受 Download PDF

Info

Publication number
WO2018047641A1
WO2018047641A1 PCT/JP2017/030619 JP2017030619W WO2018047641A1 WO 2018047641 A1 WO2018047641 A1 WO 2018047641A1 JP 2017030619 W JP2017030619 W JP 2017030619W WO 2018047641 A1 WO2018047641 A1 WO 2018047641A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
crowning
tapered roller
inner ring
raceway surface
roller bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/030619
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
知樹 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to CN201780054455.3A priority Critical patent/CN109661522B/zh
Priority to US16/329,261 priority patent/US10731703B2/en
Priority to EP17848582.7A priority patent/EP3511586B1/en
Publication of WO2018047641A1 publication Critical patent/WO2018047641A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/583—Details of specific parts of races
    • F16C33/585—Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • F16C19/383—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34—Rollers; Needles
    • F16C33/36—Rollers; Needles with bearing-surfaces other than cylindrical, e.g. tapered; with grooves in the bearing surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34—Rollers; Needles
    • F16C33/36—Rollers; Needles with bearing-surfaces other than cylindrical, e.g. tapered; with grooves in the bearing surfaces
    • F16C33/366—Tapered rollers, i.e. rollers generally shaped as truncated cones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/50—Crowning, e.g. crowning height or crowning radius
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general

Definitions

  • the present invention relates to a tapered roller bearing.
  • Tapered roller bearings used in automotive and industrial machinery applications are designed to ensure that the contact surface pressure generated on the raceway surface of the tapered roller bearing (including the rolling surface of the roller) is appropriate in order to cope with large loads and misalignment. It is necessary to keep it small.
  • various methods have been tried so far, such as a method of imparting crowning to each of the inner ring, outer ring, and rollers, and a method of imparting large crowning or logarithmic crowning only to the rollers.
  • Patent Document 1 discloses three designs in the Johns-Gohar equation as a method for optimizing the contact surface pressure and extending the bearing life by minimizing the stress generated in the raceway surface. We propose logarithmic crowning type and roller bearings with parameters.
  • Patent Document 2 As a crowning shape for optimizing the surface pressure, there is Patent Document 2 that defines a range of crowning drop amounts at two points in the direction of the generatrix of the roller from the center of the rolling element or the raceway regardless of the crowning shape.
  • Patent Document 3 proposes to provide logarithmic crowning to the rollers and to provide logarithmic crowning to either the inner ring or the outer ring.
  • the inner and outer ring crowning is concentrated on the rollers as rolling elements, and a single rounded crowning or logarithm with a large drop amount on the rolling surface of the rollers. It is preferable to provide crowning. Accordingly, it has been found that the inner and outer rings preferably have a single rounded crowning shape with a small drop amount or a straight raceway surface without a crowning shape.
  • an object of the present invention is to provide a tapered roller bearing that realizes reduction of contact surface pressure and long life at low cost.
  • the present inventor has given a logarithmic crowning to the rolling surface of the tapered roller, and sets the axial width of the straight portion at the central portion in the busbar direction.
  • the present invention is based on the idea of a combination of crowning that can maximize cost control and long life by paying attention to both of the processing cost of setting the crowning shape that does not increase the cost of the raceway surface of the bearing ring. It came to.
  • the present invention is incorporated between an inner ring having a conical raceway surface on the outer periphery, an outer ring having a conical raceway surface on the inner periphery, and the both raceway surfaces.
  • a central curve provided at a central portion in the generatrix direction of at least the inner ring raceway surface of the inner ring and the outer ring Are formed on both sides of the central curve in the generatrix direction, and a composite curve cut crowning formed of an end curve having a smaller radius of curvature than the central curve is formed, and on the rolling surface of the tapered roller, the generatrix A straight portion provided at the center of the direction and logarithmic crowning portions on both sides of the straight portion in the generatrix direction.
  • the effective raceway width of the raceway surface of the inner ring is LG, and the circle When the LW1 a width of the straight portion of the rolling surface of the roller, characterized in that it is a 0.7 ⁇ LW1 / LG ⁇ 0.95.
  • the contact surface pressure of the tapered roller bearing can be suppressed, and a long life can be realized at a low cost.
  • the range is 0.003 ⁇ (Dr + Dc) /Dw ⁇ 0.03.
  • the edge surface pressure can be set to an appropriate value, the workability is good, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the tapered roller bearing of the present invention is particularly suitable for transmissions and differentials.
  • the contact surface pressure of the tapered roller bearing can be suppressed, and a long life can be realized at a low cost.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the shape of the raceway surface of the inner ring in FIG. 4 in the generatrix direction. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the transmission for motor vehicles in which the tapered roller bearing of FIG. 1 is used. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the differential for motor vehicles in which the tapered roller bearing of FIG. 1 is used.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an upper half from the center line of the tapered roller bearing of the present embodiment.
  • the tapered roller bearing 1 includes an inner ring 12, an outer ring 13, a tapered roller 14 incorporated between the inner ring 12 and the outer ring 13, and a cage 15 that holds the tapered roller 14.
  • the inner ring 12 has a conical raceway surface 12a formed on the outer periphery, a small collar portion 12b provided on the small diameter side, and a large collar portion 12c provided on the large diameter side.
  • the outer ring 13 has a conical raceway surface 13a formed on the inner periphery.
  • a plurality of tapered rollers 14 are incorporated between the raceway surface 12 a of the inner ring 12 and the raceway surface 13 a of the outer ring 13. Each tapered roller 14 is accommodated in a pocket 15a of the cage 15 and is held at equal intervals in the circumferential direction.
  • a grinding relief portion 12f is formed at a corner portion where the raceway surface 12a of the inner ring 12 and the large collar surface 12e of the large collar portion 12c intersect, and grinding is performed at a corner portion where the raceway surface 12a and the small collar surface 12d of the small collar portion 12b intersect.
  • An escape portion 12g is formed. Since the raceway surface 12a of the inner ring 12 is provided with grinding relief portions 12f and 12g, the effective raceway surface width LG (see FIG. 4) of the raceway surface 12a is the effective rolling surface width of the rolling surface 16 of the tapered roller 14. It is smaller than LW (see FIG. 2).
  • a conical rolling surface 16 is formed on the outer periphery of the tapered roller 14, a small end surface 14a is formed on the small diameter side, and a large end surface 14b is formed on the large diameter side.
  • the large end surface 14 b is received by the large collar surface 12 e of the inner ring 12.
  • the rolling surface 16 of the tapered roller 14 includes a straight portion 16 a at the central portion in the busbar direction and crowning portions 16 b and 16 c at both ends.
  • the drop amounts of the crowning portions 16b and 16c shown in FIG. 2 are exaggerated. Details of the crowning portions 16b and 16c will be described later. As shown in FIG.
  • the retainer 15 includes a plurality of column portions 15d that connect the small diameter side annular portion 15b, the large diameter side annular portion 15c, and the small diameter side annular portion 15b and the large diameter side annular portion 15c in the axial direction. It consists of.
  • FIGS. 2 is an enlarged front view of the tapered roller of FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion B of FIG. 2
  • FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view of the inner ring of FIG. 1
  • FIG. 4 is a schematic view showing the shape of the raceway surface of the inner ring in FIG. 4 in the generatrix direction, in which the radial dimension (vertical direction in the figure) is displayed at a magnification of about 500 to 1000 times the dimension in the generatrix direction.
  • the characteristic configuration of the tapered roller bearing of the present embodiment is that a bearing functional surface that provides logarithmic crowning to the rolling surface of the tapered roller and sets the axial width of the straight portion at the center thereof, and the raceway of the raceway ring Paying attention to both the processing cost aspect of setting the crowning shape that does not raise the cost also, it was obtained by the idea of the combination of crowning that can maximize cost control and long life, logarithmic crowning is It is applied only to the tapered rollers, and at least the raceway surface of the inner ring and the outer ring is subjected to conventional cut crowning.
  • the rolling surface 16 of the tapered roller 14 is composed of a straight portion 16a at the central portion in the generatrix direction and logarithmic crowning portions (hereinafter also simply referred to as crowning portions) 16b and 16c at both ends.
  • the effective rolling surface width of the tapered roller 14 is LW
  • the width of the straight portion 16a is LW1.
  • the diameter on the large diameter side of the tapered roller 14 is the roller diameter Dw.
  • a tangent angle ⁇ is formed at the ends of the crowning portions 16b and 16c.
  • the logarithmic crowning applied to the tapered rollers 14 will be described.
  • the buses of the crowning units 16b and 16c are obtained based on a logarithmic curve of logarithmic crowning represented by the following equation.
  • the logarithmic crowning equation the one described in Japanese Patent No. 5037094 of the present applicant is cited.
  • Design parameters K 1 , K 2, and z m in the above logarithmic crowning equation are designed.
  • a mathematical optimization method for logarithmic crowning is described.
  • An optimal logarithmic crowning design can be achieved by appropriately selecting K 1 and z m in a functional expression representing logarithmic crowning after defining the design parameter K 2 .
  • Crowning is generally designed to reduce the maximum surface pressure or stress at the contact.
  • K 1 and z m are selected so as to minimize the maximum value of the equivalent stress of Mises.
  • K 1 and z m can be selected using an appropriate mathematical optimization method.
  • Various algorithms for mathematical optimization methods have been proposed.
  • One of the direct search methods is that optimization can be performed without using the derivative of the function. Useful when functions and variables cannot be directly represented by mathematical expressions.
  • K 1 and z m are obtained by using Rosenblock method which is one of direct search methods.
  • the shape of the crowning portions 16b and 16c of the tapered roller 14 in the present embodiment is a logarithmic curve crowning obtained by the above formula.
  • the present invention is not limited to the above mathematical formula, and a logarithmic curve may be obtained using another logarithmic crowning formula.
  • Crowning portions 16b and 16c of the tapered roller 14 shown in FIG. 2 are formed with a crowning shape that approximates the logarithmic curve of the logarithmic crowning calculated by the above formula. Details of the logarithmic crowning portion 16b formed on the large end face 14b side of the tapered roller 14 will be described with reference to FIG. 3 is exaggerated more than the tapered roller 14 shown in FIG. 2 so that the drop amount of the crowning 16b portion can be easily understood.
  • the crowning portion 16b has a complex arc shape in which three arcs having large radii of curvature R1, R2, and R3 are smoothly connected to the straight portion 16a.
  • the drop amount of the crowning portion 16b is approximated to a logarithmic curve by defining a first gate drop amount Dr1, an intermediate second gate drop amount Dr2, and a maximum third gate drop amount Dr3. It becomes the crowning shape.
  • the drop amount Dr3 is Dr in the present specification and claims. Further, it corresponds to z m in the above-described Equation 1. Thereby, the edge surface pressure can be avoided and the surface pressure distribution in the axial direction can be made uniform.
  • the drop amount differs depending on the size and model number, but is about 50 ⁇ m at the maximum. Since the crowning portion 16c formed on the small end surface 14a is the same as the crowning portion 16b, description thereof is omitted.
  • the straight portion of the rolling surface of the tapered roller in the present specification and claims is used in the sense of including a linear shape and a substantially linear shape having a crowning with a drop amount of about several ⁇ m.
  • the raceway surface 12a of the inner ring 12 is formed with a crowning center portion 12r1 formed of a center curve C1 having a large curvature radius R4 at the center portion in the generatrix direction, and the crowning center portion 12r1 has a width LG1.
  • the radius of curvature R4 of the central curve C1 of the crowning center portion 12r1 is extremely large, which causes a drop amount of about 5 ⁇ m at both ends of the crowning center portion 12r1.
  • Cut crowning portions 12r2 and 12r3 are formed on both sides of the crowning center portion 12r1 in the generatrix direction.
  • the curvature radius R5 of the end curve C2 forming the cut crowning portion 12r2 and the curvature radius R6 of the end curve C3 forming the cut crowning portion 12r3 are both smaller than the curvature radius R4 of the central curve C1.
  • the crowning central portion 12r1 and the cut crowning portions 12r2 and 12r3 are connected with smooth curves, respectively.
  • the cut crowning portion 12r2 has a width LG2, the drop amount of the cut crowning portion 12r2 is Dc1, the cut crowning portion 12r3 has a width LG3, and the drop amount of the cut crowning portion 12r3 is Dc2.
  • the drop amounts Dc1 and Dc2 are set to values necessary to prevent edge load from occurring under a high load or a high misalignment environment, for example, about 15 to 20 ⁇ m.
  • the cut crown drop amount Dc in the claims is a generic term for the drop amounts Dc1 and Dc2.
  • the cut crowning portions 12r2 and 12r3 formed on both sides of the crowning center portion 12r1 in the generatrix direction, the widths LG2 and LG3, the end curves C2 and C3, the curvature radii R5 and R6, and the drop amounts Dc1 and Dc2
  • the present invention is not limited to this, and the cut crowning portions 12r2, 12r3, the widths LG2, LG3, the end curves C2, C3, the radius of curvature R5, R6 and the drop amounts Dc1, Dc2 are part or all of them. Sometimes they are the same.
  • the effective raceway surface width of the raceway surface 12a is LG.
  • the effective track surface width LG is also the sum of the width LG1 of the crowning center portion 12r1 and the width LG2 of the cut crowning portions 12r2 on both sides.
  • the straight portion and the logarithmic crowning portion are formed on the rolling surface 16 of the tapered roller 14 described above, and the crowning central portion and the cut crowning portion are provided on the raceway surface 12 a of the inner ring 12.
  • the drop amount Dr (Dr3) at the logarithmic crowning end, the tangent angle ⁇ , the workability, and the degree of change in the contact surface pressure value Table 1 shows the results of the verification.
  • the ratio LW1 / LG of the roller straight portion width LW1 to the effective raceway surface width LG of the inner ring is 0.7 or more. It is desirable.
  • the drop amount of the logarithmic crowning portion of the tapered roller is set in a range where super finishing can be performed, and the shortage of the drop amount is compensated by the conventional cut crowning of the inner ring or the outer ring. Therefore, even if the ratio LW1 / LG is 0.9 or more, it can be processed without problems. However, when the ratio LW1 / LG was 0.95, it was confirmed that the tangent angle ⁇ at the roller end portion was too large and the machining was difficult.
  • the superfinishing of the tapered rollers is performed, for example, by supporting the tapered rollers on the guide screw surfaces formed on the pair of feed drums, and feeding them through the feed drums while rotating the tapered rollers.
  • the roller outer peripheral surface is superfinished with a grindstone.
  • the posture of the tapered roller is changed. For this reason, the screw bottom angle of the guide screw surface of the feed drum is changed.
  • the contact angle ⁇ at the end of the tapered roller becomes too large, processing becomes difficult.
  • Table 2 shows the verification results when the raceway surface of the inner ring is straight and logarithmic crowning is applied only to the tapered rollers.
  • the clearance S between the small end surface 14a and the small collar surface 12d of the tapered roller 14 shown in FIG. 1 is set to 0.4 mm or less, it is possible to obtain an effect of suppressing the skew, and the familiar rotation when the tapered roller bearing 1 is assembled. As a result, the ease of assembly is improved.
  • the clearance S is, for example, 0.4 mm or less in the size of a tapered roller bearing used in an automobile transmission, but in the case of a large size tapered roller bearing, the clearance S may be 0.5 mm or more. .
  • the ratio (Dr + Dc) / Dw of the total drop amount Dr + Dc of the roller and inner ring crowning to the roller diameter Dw shown in FIGS. 2 and 4 is in the range of 0.003 ⁇ (Dr + Dc) /Dw ⁇ 0.03.
  • the edge surface pressure can be set to an appropriate value, the workability is good, and the manufacturing cost can be reduced.
  • (Dr + Dc) / Dw is smaller than 0.003, the edge surface pressure becomes larger, and when (Dr + Dc) / Dw is larger than 0.03, the drop amount Dr becomes too large, which makes manufacturing difficult.
  • the drop amount of the logarithmic crowning portion of the tapered roller is set in a range where super finishing can be performed, and the shortage of the drop amount is caused by the inner ring or the outer ring.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an essential part of the automobile transmission
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the automobile differential.
  • a transmission 30 shown in FIG. 6 is an example of a synchronous mesh transmission.
  • the input shaft 32 through a bearing 1 1 tapered rollers in the transmission case 31 is rotatably supported on the input shaft 32 coaxially, the spindle 33 is disposed.
  • the input shaft 32 and the main shaft 33, the tapered roller bearing 1 2 pilot portions, and is rotatably supported. Although illustration is omitted, other portions of the main shaft 33 are also supported by tapered roller bearings.
  • Input shaft 32 and the main shaft 33 and countershaft 34 disposed in parallel at predetermined intervals is supported by tapered roller bearing 1 3 and the other tapered roller bearings (not shown).
  • An input shaft gear 35 is integrally provided on the input shaft 32, and always meshes with the countershaft gear 36 of the countershaft 34.
  • Mainshaft gear to the main shaft 33 via a tapered roller bearing 1 4 idler portion being (hereinafter, simply referred to as gear) 43 is rotatably mounted.
  • the main shaft gear 43 is always meshed with the gear 37 of the sub shaft 34.
  • Tapered roller bearing according to the present embodiment refers to the other tapered roller bearing is omitted bearing 1 1 to 1 4 and illustrated tapered rollers above.
  • the synchro mechanism 39 is moved in the axial direction (left-right direction in FIG. 6) by the operation of a selector (not shown) to perform a speed change operation.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a general automobile differential.
  • a drive pinion shaft 101 is accommodated on the input side of the differential case 100 and is rotatably supported by a pair of tapered roller bearings 1 5 and 1 6 .
  • a propeller shaft 102 is connected to one end of the drive pinion shaft 101, and a drive pinion gear (reduction small gear) 104 that meshes with a link gear (reduction large gear) 103 is integrally provided at the other end.
  • the link gear 103 is connected to a differential gear case 105, and the differential gear case 105 is rotatably supported with respect to the differential case 100 by a pair of tapered roller bearings 1 7 and 18 .
  • a pair of pinion gears 106 and a pair of side gears 107 that mesh with the pinion gears 106 are disposed inside the differential gear case 105.
  • the pinion gear 106 is attached to the pinion shaft 108, and the side gear 107 is attached to the differential gear case 105.
  • the left and right drive shafts (not shown) are connected to the inner diameter portion of the side gear 107 (such as serration connection).
  • the tapered roller bearings of this embodiment are the tapered roller bearings 1 5 to 1 8 described above.
  • the drive torque of the propeller shaft 102 is transmitted through a path of drive pinion gear 104 ⁇ link gear 103 ⁇ differential gear case 105 ⁇ pinion gear 106 ⁇ side gear 107 ⁇ drive shaft.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

外周に円錐状の軌道面（１２ａ）を有する内輪（１２）と、内周に円錐状の軌道面（１３ａ）を有する外輪（１３）と、両軌道面（１２ａ）、（１３ａ）間に組込まれた複数の円すいころ（１４）と、この円すいころ（１４）を収容する保持器（１５）とからなる円すいころ軸受（１）において、内輪（１２）および外輪（１３）のうち少なくとも内輪（１２）の軌道面（１２ａ）には、その母線方向の中央部に設けられた中央曲線（Ｃ１）と、この中央曲線（Ｃ１）の母線方向の両側に設けられ、中央曲線（Ｃ１）よりも曲率半径の小さい端部曲線（Ｃ２）とからなる複合曲線のカットクラウニングが形成され、円すいころ（１４）の転動面（１６）には、その母線方向の中央部に設けられたストレート部（１６ａ）と、このストレート部（１６ａ）の母線方向の両側に対数クラウニング部（１６ｂ）、（１６ｃ）が形成されており、内輪（１２）の軌道面（１２ａ）の有効軌道面幅をＬＧとし、円すいころ（１４）の転動面（１６）のストレート部（１６ａ）の幅をＬＷ１としたとき、０．７≦ＬＷ１／ＬＧ＜０．９５であることを特徴とする。

Description

円すいころ軸受
　本発明は、円すいころ軸受に関する。
　自動車用途や産業機械用途に使用される円すいころ軸受は、大きな荷重やミスアライメントに対処するために、円すいころ軸受の軌道面（ころの転動面を含む）に発生する接触面圧を適正な大きさに抑える必要がある。円すいころ軸受の軌道面の接触面圧（エッジ面圧）を適正な範囲にするには、クラウニングの付与が必要である。具体的には、内輪、外輪およびころの各々にクラウニングを付与する手法や、ころにのみ大きなクラウニングあるいは対数クラウニングを付与する手法など、これまでに様々な手法が試みられている。
　このような手法の中で、接触面圧を最も適正化し、軌道面内部に発生する応力の最小化により軸受寿命の延長が図れる手法として、特許文献１は、Ｊｏｈｎｓ－Ｇｏｈａｒの式に３つの設計パラメータを導入して整理した対数クラウニング式およびころ軸受を提案している。
　また、面圧を適正化するクラウニング形状には、クラウニング形状を問わず転動体又は軌道輪の中心からのころの母線方向の２点のクラウニングドロップ量の範囲を規定した特許文献２がある。その他、特許文献３は、ころに対数クラウニングを付与すると共に、内輪、外輪のどちらか一方にも対数クラウニングを付与することを提案している。
特許第５０３７０９４号公報 特許第３７３１４０１号公報 特開２０１０－１０６９７４号公報
　クラウニングを付与する場合は、内外輪の加工コストを低減するために、内外輪のクラウニングは、転動体としてのころに集約し、ころの転動面にドロップ量の大きな単一アールのクラウニングあるいは対数クラウニングを付与することが好ましい。従い、内外輪にはドロップ量の小さな単一アールのクラウニング形状やクラウニング形状のないストレート形状の軌道面とすることが好ましいことが判明した。
　ところが、荷重を受けた際の弾性変形状態において、単一アールのクラウニングは軸方向の中央部の接触長さが短くなってしまうことから、中央部の面圧が高くなり、早期に剥離が生じて軸受寿命が低下するという問題が判明した。
　また、対数クラウニングの場合においても端部でのドロップ量が大きくなるため、研削加工上、クラウニング領域においてはある程度の軸方向幅が必要となることから、結果として、中央部の軸方向幅が短くなり、中央部の面圧が高くなって、わずかに軸受寿命が低下するという問題に至った。これに着目したのが本発明である。
　本発明は、上記の問題に鑑み、接触面圧の抑制、長寿命化を低コストで実現する円すいころ軸受を提供することを目的とする。
　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、円すいころの転動面に対数クラウニングを付与し、その母線方向中央部のストレート部の軸方向幅を設定するという軸受機能面と、軌道輪の軌道面もコスト上昇を生じないクラウニング形状を設定するという加工コスト面の両方に着目し、コスト抑制と長寿命化を最大限に発揮できるクラウニングの組合せについての着想により、本発明に至った。
　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、外周に円錐状の軌道面を有する内輪と、内周に円錐状の軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に組込まれた複数の円すいころと、この円すいころを収容する保持器とからなる円すいころ軸受において、前記内輪および外輪のうち少なくとも前記内輪の軌道面には、その母線方向の中央部に設けられた中央曲線と、この中央曲線の母線方向の両側に設けられ、前記中央曲線よりも曲率半径の小さい端部曲線とからなる複合曲線のカットクラウニングが形成され、前記円すいころの転動面には、その母線方向の中央部に設けられたストレート部と、このストレート部の母線方向の両側に対数クラウニング部が形成されており、前記内輪の軌道面の有効軌道面幅をＬＧとし、前記円すいころの転動面の前記ストレート部の幅をＬＷ１としたとき、０．７≦ＬＷ１／ＬＧ＜０．９５であることを特徴とする。
　上記の構成により、円すいころ軸受の接触面圧を抑制し、長寿命化を低コストで実現することができる。
　上記の対数クラウニング部のドロップ量をＤｒ、円すいころの直径をＤｗ、内輪の軌道面のカットクラウニングのドロップ量をＤｃとしたとき、０．００３≦（Ｄｒ＋Ｄｃ）／Ｄｗ≦０．０３の範囲にあることが好ましい。これにより、エッジ面圧を適正な値にすることができ、かつ、加工性もよく、製造コストを低減することができる。
　本発明の円すいころ軸受は、特に、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。
　本発明によれば、円すいころ軸受の接触面圧を抑制し、長寿命化を低コストで実現することができる。
本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を示す縦断面図である。 図１の円すいころを拡大した正面図である。 図２のＢ部を拡大した図である。 図１の内輪を拡大した縦断面図である。 図４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１の円すいころ軸受が使用される自動車用トランスミッションを示す縦断面図である。 図１の円すいころ軸受が使用される自動車用デファレンシャルを示す縦断面図である。
　本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受を図１～図５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ある。
　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は外周に円錐状の軌道面１２ａ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は内周に円錐状の軌道面１３ａ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。
　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。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４参照）は円すいころ１４の転動面１６の有効転動面幅ＬＷ（図２参照）より小さい。
　図１に示すように、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１４の転動面１６は、図２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。図２に示すクラウニング部１６ｂ、１６ｃのドロップ量は誇張して表示している。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。
　本実施形態の円すいころ軸受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の特徴的な構成を図２～図５に基づいて説明する。図２は、図１の円すいころを拡大した正面図で、図３は、図２のＢ部を拡大した図で、図４は、図１の内輪を拡大した縦断面図で、図５は、図４の内輪の軌道面の母線方向の形状を示す模式図で、母線方向寸法に対して半径方向寸法（図の上下方向）を５００～１０００倍程度の倍率で表示したものである。
　本実施形態の円すいころ軸受の特徴的な構成は、円すいころの転動面に対数クラウニングを付与し、その中央部のストレート部の軸方向幅を設定するという軸受機能面と、軌道輪の軌道面もコスト上昇を生じないクラウニング形状を設定するという加工コスト面の両方に着目し、コスト抑制と長寿命化を最大限に発揮できるクラウニングの組合せについての着想により得られたもので、対数クラウニングは円すいころにのみ施され、内輪および外輪のうち少なくとも内輪の軌道面には、従来のカットクラウニングが施されたものである。
　図２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と両端部の対数クラウニング部（以下、単にクラウニング部ともいう）１６ｂ、１６ｃとからなる。円すいころ１４の有効転動面幅はＬＷで、ストレート部１６ａの幅はＬＷ１である。円すいころ１４の大径側の直径がころ径Ｄｗである。クラウニング部１６ｂ、１６ｃの端部には接線角度αが形成されている。
　ここで、円すいころ１４に施された対数クラウニングに関して説明する。クラウニング部１６ｂ、１６ｃの母線は、一例として、次式で表される対数クラウニングの対数曲線に基づいて求められる。この対数クラウニング式は、本出願人の特許第５０３７０９４号公報に記載されたものを引用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記の対数クラウニング式中の設計パラメータＫ1、Ｋ2およびｚmが設計の対象となる。対数クラウニングの数理的最適化手法について説明する。設計パラメータＫ2を定めた上で、対数クラウニングを表す関数式中のＫ1、ｚmを適切に選択することによって、最適な対数クラウニング設計することができる。クラウニングは一般的に接触部の面圧もしくは応力の最大値を低下させるように設計する。ここでは、転動疲労寿命は、Ｍｉｓｅｓの降伏条件に従って発生すると考え、Ｍｉｓｅｓの相当応力の最大値を最小にするようにＫ1、ｚmを選択する。Ｋ1、ｚmは適当な数理的最適化手法を用いて選択することが可能である。数理的最適化手法のアルゴリズムには種々のものが提案されているが、その一つである直接探索法は、関数の微係数を使用せずに最適化を実行することが可能であり、目的関数と変数が数式によって直接的に表現できない場合に有用である。ここでは、直接探索法の一つであるＲｏｓｅｎｂｒｏｃｋ法を用いてＫ1、ｚmを求める。
　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の形状は、上記の数式によって求められた対数曲線クラウニングとした。ただし、上記の数式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。
　図２に示す円すいころ１４のクラウニング部１６ｂ、１６ｃには上記の数式で求められた対数クラウニングの対数曲線に近似する形状のクラウニングが形成されている。円すいころ１４の大端面１４ｂ側に形成された対数クラウニング部１６ｂの詳細を図３に基づいて説明する。図３はクラウニング１６ｂ部のドロップ量を理解しやすいように図２に示す円すいころ１４よりも更に誇張して表示している。クラウニング部１６ｂは、ストレート部１６ａに大きな曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３をもつ３つの円弧が滑らかに接続され複合的な円弧形状で構成されている。そして、クラウニング部１６ｂのドロップ量として、第１のゲートのドロップ量Ｄｒ１、中間の第２のゲートのドロップ量Ｄｒ２、最大の第３のゲートのドロップ量Ｄｒ３を規定することにより、対数曲線に近似したクラウニング形状となる。ドロップ量Ｄｒ３が、本明細書および請求の範囲におけるＤｒである。また、前述した数式１中のｚmに相当する。これにより、エッジ面圧を回避し軸方向の面圧分布を均一化できる。ドロップ量は、サイズや型番によって異なるが、最大でも５０μｍ程度である。小端面１４ａに形成されたクラウニング部１６ｃは、クラウニング部１６ｂと同様であるので、説明を省略する。本明細書および請求の範囲における円すいころの転動面のストレート部は、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。
　次に、内輪１２および外輪１３のうち少なくとも内輪１２の軌道面１２ａに施されたカットクラウニングについて図４および図５に基づいて説明する。内輪１２の軌道面１２ａは、その母線方向の中央部に曲率半径Ｒ４の大きい中央曲線Ｃ１からなるクラウニング中央部１２ｒ１が形成され、このクラウニング中央部１２ｒ１は幅ＬＧ１を有する。クラウニング中央部１２ｒ１の中央曲線Ｃ１の曲率半径Ｒ４は、クラウニング中央部１２ｒ１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。
　クラウニング中央部１２ｒ１の母線方向の両側にカットクラウニング部１２ｒ２、１２ｒ３が形成されている。カットクラウニング部１２ｒ２を形成する端部曲線Ｃ２の曲率半径Ｒ５およびカットクラウニング部１２ｒ３を形成する端部曲線Ｃ３の曲率半径Ｒ６は、いずれも中央曲線Ｃ１の曲率半径Ｒ４より小さい。クラウニング中央部１２ｒ１とカットクラウニング部１２ｒ２、１２ｒ３との間は、それぞれ滑らかな曲線で接続されている。カットクラウニング部１２ｒ２は幅ＬＧ２を有し、カットクラウニング部１２ｒ２のドロップ量はＤｃ１であり、カットクラウニング部１２ｒ３は幅ＬＧ３を有し、カットクラウニング部１２ｒ３のドロップ量はＤｃ２である。このドロップ量Ｄｃ１、Ｄｃ２は、例えば、高荷重下、あるいは、高いミスアライメント環境下でのエッジロードの発生を防止するに必要な値に設定され、１５～２０μｍ程度である。請求の範囲におけるカットクラウニングのドロップ量Ｄｃは、上記のドロップ量Ｄｃ１とＤｃ２を総称したものである。
　本実施形態では、クラウニング中央部１２ｒ１の母線方向の両側に形成されるカットクラウニング部１２ｒ２、１２ｒ３、その幅ＬＧ２、ＬＧ３、端部曲線Ｃ２、Ｃ３、曲率半径Ｒ５、Ｒ６およびドロップ量Ｄｃ１、Ｄｃ２が互いに異なるものを例示したが、これに限られず、カットクラウニング部１２ｒ２、１２ｒ３、その幅ＬＧ２、ＬＧ３、端部曲線Ｃ２、Ｃ３、曲率半径Ｒ５、Ｒ６およびドロップ量Ｄｃ１、Ｄｃ２の一部あるいは全部が互いに同じ場合もある。
　図４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。有効軌道面幅ＬＧは、クラウニング中央部１２ｒ１の幅ＬＧ１と両側のカットクラウニング部１２ｒ２の幅ＬＧ２とを加算したものでもある。
　以上では、内輪１２の軌道面１２ａのクラウニング中央部１２ｒ１および両側のカットクラウニング部１２ｒ２を説明したが、外輪１３の軌道面１３ａにカットクラウニングを施す場合には、内輪１２のクラウニングと同様であるので、説明は省略する。
　次に、前述した円すいころ１４の転動面１６にストレート部と対数クラウニング部を形成すると共に、内輪１２の軌道面１２ａに、クラウニング中央部とカットクラウニング部を施した場合について、円すいころ１４のストレート部の幅ＬＷ１と内輪１２の有効軌道面幅ＬＧの比を異ならせて、対数クラウニング端部でのドロップ量Ｄｒ（Ｄｒ３）と、その接線角度α、加工性および接触面圧値の変化度合についての検証結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１に示す検証においては、円すいころのストレート部の幅ＬＷ１と輪の有効軌道面幅ＬＧとの比較とし、比ＬＷ１／ＬＧを異ならせて評価した。この理由は、内輪の軌道面にカットクラウニングが施されているので、内輪の有効軌道面幅ＬＧとの比の方がより即応した検証結果が得られるとの考えによる。内輪の有効軌道面幅ＬＧと後述する段落００３８の表２に示す円すいころの有効転動面幅ＬＷとの比ＬＷ／ＬＧは１．１～１．２程度である。比ＬＷ／ＬＧが１．１～１．２程度であるため、表１のＬＷ１／ＬＧ＝０．６は表２のＬＷ１／ＬＷ＝０．５とほぼ同義であり、ＬＷ１／ＬＧ＝０．６の場合はクラウニングを円すいころに集約するのが加工上望ましいことから、カットクラウニングは不要とした。
　表１に示すように、中央部の接触面圧を効果的に下げるためには、内輪の有効軌道面幅ＬＧに対するころのストレート部の幅ＬＷ１の比ＬＷ１／ＬＧは、０．７以上とすることが望ましい。本実施形態の円すいころ軸受１では、円すいころの対数クラウニング部のドロップ量を超仕上げ加工が可能な範囲に設定した上で、ドロップ量の不足分は、内輪ないしは外輪の従来のカットクラウニングで補うことにより、比ＬＷ１／ＬＧが０．９以上でも問題なく加工できる。ただし、比ＬＷ１／ＬＧが０．９５になると、ころ端部での接線角度αが大きくなり過ぎて加工が困難であることが確認できた。
　ここで、円すいころ端部の接触角度αが大きくなり過ぎると超仕上げ加工が困難になる理由を説明する。図示は省略するが、円すいころの超仕上げ加工は、例えば、一対のフィードドラムに形成された案内ねじ面に円すいころを支持し、円すいころを回転させながらフィードドラム間を通し送りされ、その際、ころ外周面が砥石により超仕上げ加工される。円すいころのストレート部と対数クラウニング部を超仕上げ加工するために円すいころの姿勢を変化させる。このためにフィードドラムの案内ねじ面のねじ底角度を変化させているが、円すいころ端部の接触角度αが大きくなり過ぎると加工が困難になる。
　以上の検証結果より、比ＬＷ１／ＬＧを０．７≦ＬＷ１／ＬＧ＜０．９５の範囲とすることにより、接触面圧の低減およびエッジロードの発生を抑えることができ、かつ、加工性もよく、製造コストを低減することができる。
　これに対して、開発過程の知見として、内輪の軌道面はストレート形状で、円すいころのみに対数クラウニングを施した場合の検証結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２に示すように、円すいころにのみ対数クラウニングを施した場合は、ころの有効転動面幅ＬＷに対するストレート部の幅ＬＷ１の比ＬＷ１／ＬＷが０．９以上になると、ころ端部での接線角度αが大きくなり過ぎて、加工が困難である。また、比ＬＷ１／ＬＷが０．４５では、中央部の接触面圧が増加することから実用不可となった。
　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を０．４ｍｍ以下に設定したので、スキューの抑制効果が得られると共に、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となる。上記のすきまＳは、例えば、自動車用トランスミッションに使用される円すいころ軸受のサイズでは０．４ｍｍ以下であるが、大きなサイズの円すいころ軸受の場合は、すきまＳは０．５ｍｍ以上のものもある。
　図２および図４に示すころ径Ｄｗに対するころと内輪のクラウニングの合計ドロップ量Ｄｒ＋Ｄｃの比（Ｄｒ＋Ｄｃ）／Ｄｗは、０．００３≦（Ｄｒ＋Ｄｃ）／Ｄｗ≦０．０３の範囲とすることにより、エッジ面圧を適正な値にすることができ、かつ、加工性もよく、製造コストを低減することができる。（Ｄｒ＋Ｄｃ）／Ｄｗが０．００３より小さいとエッジ面圧が大きくなり、（Ｄｒ＋Ｄｃ）／Ｄｗが０．０３より大きいとドロップ量Ｄｒが大きくなり過ぎて製造困難となる。
　以上説明したように、本実施形態の円すいころ軸受１は、円すいころの対数クラウニング部のドロップ量を超仕上げ加工が可能な範囲に設定した上で、ドロップ量の不足分は、内輪ないしは外輪の従来のカットクラウニングで補うことにより、ストレート部を長く確保し、接触面圧の低減およびエッジロードの発生を抑えることができ、かつ、加工性もよく、製造コストを低減することができるという顕著な効果を有する。
　最後に、本実施形態の円すいころ軸受１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６および図７に基づいて説明する。図６は自動車用トランスミッションの要部の縦断面図で、図７は自動車用デファレンシャルの縦断面図である。
　図６に示すトランスミッション３０は同期噛合式変速機の一例である。ミッションケース３１に円すいころ軸受１1を介して入力軸３２が回転自在に支持され、入力軸３２と同軸上に、主軸３３が配置されている。入力軸３２と主軸３３は、パイロット部の円すいころ軸受１2により、相対回転可能に支持されている。図示は省略するが、主軸３３の他の部位も円すいころ軸受によって支持されている。入力軸３２および主軸３３と所定間隔で平行配置された副軸３４は、円すいころ軸受１3と他の円すいころ軸受（図示省略）によって支持されている。入力軸３２には入力軸歯車３５が一体に設けられ、副軸３４の副軸歯車３６に常時噛合っている。
　主軸３３にはアイドラ部の円すいころ軸受１4を介して主軸歯車（以下、単に歯車ともいう）４３が回転自在に装着されている。主軸歯車４３は、副軸３４の歯車３７に常時噛合っている。本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１1～１4および図示を省略した他の円すいころ軸受を指す。シンクロ機構３９は、セレクタ（図示省略）の作動によって軸方向（図６の左右方向）移動し変速操作が行われる。
　次に、デファレンシャルを図７に基づいて説明する。図５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の一端部にはプロペラシャフト１０２が連結され、他端部にはリンクギヤ（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。
　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。本実施形態の円すいころ軸受は、上記の円すいころ軸受１5～１8である。プロペラシャフト１０２の駆動トルクは、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。
　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、請求の範囲によって示され、さらに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。
１　　　　　　円すいころ軸受
１２　　　　　内輪
１２ａ　　　　軌道面
１２ｂ　　　　小つば部
１２ｃ　　　　大つば部
１２ｄ　　　　小つば面
１２ｅ　　　　大つば面
１２ｆ　　　　研削逃げ部
１２ｇ　　　　研削逃げ部
１２ｒ１　　　クラウニング中央部
１２ｒ２　　　カットクラウニング部
１３　　　　　外輪
１３ａ　　　　軌道面
１４　　　　　円すいころ
１４ａ　　　　小端面
１４ｂ　　　　大端面
１５　　　　　保持器
１６　　　　　転動面
１６ａ　　　　ストレート部
１６ｂ　　　　対数クラウニング部
１６ｃ　　　　対数クラウニング部
Ｃ１　　　　　中央曲線
Ｃ２　　　　　端部曲線
Ｄｃ　　　　　カットクラウニング部ドロップ量
Ｄｒ　　　　　対数クラウニング端部ドロップ量
Ｄｗ　　　　　ころ径
ＬＧ　　　　　有効軌道面幅
ＬＧ１　　　　クラウニング中央部幅
ＬＧ２　　　　カットクラウニング部幅
ＬＷ　　　　　有効転動面幅
ＬＷ１　　　　ストレート部幅
Ｓ　　　　　　すきま

Claims (3)

  1. 　外周に円錐状の軌道面を有する内輪と、内周に円錐状の軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に組込まれた複数の円すいころと、この円すいころを収容する保持器とからなる円すいころ軸受において、
    　前記内輪および外輪のうち少なくとも前記内輪の軌道面には、その母線方向の中央部に設けられた中央曲線と、この中央曲線の母線方向の両側に設けられ、前記中央曲線よりも曲率半径の小さい端部曲線とからなる複合曲線のカットクラウニングが形成され、
    　前記円すいころの転動面には、その母線方向の中央部に設けられたストレート部と、このストレート部の母線方向の両側に対数クラウニング部が形成されており、
    　前記内輪の軌道面の有効軌道面幅をＬＧとし、前記円すいころの転動面の前記ストレート部の幅をＬＷ１としたとき、０．７≦ＬＷ１／ＬＧ＜０．９５であることを特徴とする円すいころ軸受。
  2. 　前記対数クラウニング部のドロップ量をＤｒ、前記円すいころの直径をＤｗ、前記内輪の軌道面のカットクラウニングのドロップ量をＤｃとしたとき、０．００３≦（Ｄｒ＋Ｄｃ）／Ｄｗ≦０．０３の範囲に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。
  3. 　前記円すいころ軸受の用途が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１又は請求項２に記載の円すいころ軸受。
PCT/JP2017/030619 2016-09-06 2017-08-25 円すいころ軸受 Ceased WO2018047641A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780054455.3A CN109661522B (zh) 2016-09-06 2017-08-25 圆锥滚子轴承
US16/329,261 US10731703B2 (en) 2016-09-06 2017-08-25 Tapered roller bearing
EP17848582.7A EP3511586B1 (en) 2016-09-06 2017-08-25 Tapered roller bearing

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-173630 2016-09-06
JP2016173630A JP6838899B2 (ja) 2016-09-06 2016-09-06 円すいころ軸受

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018047641A1 true WO2018047641A1 (ja) 2018-03-15

Family

ID=61562587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/030619 Ceased WO2018047641A1 (ja) 2016-09-06 2017-08-25 円すいころ軸受

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10731703B2 (ja)
EP (1) EP3511586B1 (ja)
JP (1) JP6838899B2 (ja)
CN (1) CN109661522B (ja)
WO (1) WO2018047641A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021153793A1 (ja) * 2020-01-30 2021-08-05 日本精工株式会社 ころ軸受

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111188832A (zh) * 2020-03-12 2020-05-22 洛阳Lyc轴承有限公司 一种能效型圆锥滚子轴承
CN111946736B (zh) * 2020-08-14 2022-05-27 中车大连机车研究所有限公司 一种圆锥滚子轴承
DE102020130456A1 (de) * 2020-11-18 2022-05-19 Aktiebolaget Skf Kegelrollenlager
CN113530981B (zh) * 2021-08-06 2023-09-12 中车大连机车研究所有限公司 一种城市轨道交通轴箱用双列圆锥滚子轴承

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5037094B1 (ja) 1971-02-17 1975-11-29
JP2001065574A (ja) * 1999-08-31 2001-03-16 Nsk Ltd ころ軸受
JP2005155763A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Ntn Corp ころ軸受
JP2007051715A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Jtekt Corp 円錐ころ軸受、円錐ころ軸受装置及びこれを用いた車両用ピニオン軸支持装置
JP2010106974A (ja) 2008-10-30 2010-05-13 Nsk Ltd 円すいころ軸受
JP2014052069A (ja) * 2012-08-06 2014-03-20 Nsk Ltd 円筒ころ軸受

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2615575B1 (fr) * 1987-05-22 1994-01-14 Glaenzer Spicer Roulement a rouleaux coniques entrecroises, et application a un moyeu pour automobile
US5752775A (en) * 1994-08-31 1998-05-19 Ntn Corporation Roller bearing
US6328477B1 (en) * 1998-11-27 2001-12-11 Ntn Corporation Tapered roller bearings and gear shaft support devices
JP3757308B2 (ja) * 1999-03-10 2006-03-22 株式会社ジェイテクト 円錐ころ軸受およびその製造方法
US6547443B2 (en) * 2000-10-17 2003-04-15 Ntn Corporation Tapered roller bearing
US6502996B2 (en) * 2001-05-11 2003-01-07 The Timken Company Bearing with low wear and low power loss characteristics
CN100422586C (zh) * 2004-02-19 2008-10-01 株式会社捷太格特 圆锥滚子轴承
JP2007051714A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Jtekt Corp 円錐ころ軸受、及びこれを用いた車両用ピニオン軸支持装置
JP2007051716A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Jtekt Corp 円錐ころ軸受、及びこれを用いた車両用ピニオン軸支持装置
JP2007170418A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 Ntn Corp 円すいころ軸受
JP2008014473A (ja) * 2006-07-10 2008-01-24 Ntn Corp 車輪用軸受装置
DE102006052043A1 (de) * 2006-11-04 2008-05-08 Ab Skf Laufbahnelement und Kegelrollenlagerung mit dem Laufbahnelement
JP5037094B2 (ja) 2006-11-15 2012-09-26 Ｎｔｎ株式会社 ころ軸受
CN101158371A (zh) * 2007-11-07 2008-04-09 张荣发 实现圆锥滚子轴承低摩擦的方法及其结构
JP5334665B2 (ja) * 2009-04-24 2013-11-06 Ｎｔｎ株式会社 円すいころ軸受およびその設計方法
CN202209352U (zh) * 2011-08-05 2012-05-02 福建省永安轴承有限责任公司 结构优化的长寿命圆锥滚子轴承

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5037094B1 (ja) 1971-02-17 1975-11-29
JP2001065574A (ja) * 1999-08-31 2001-03-16 Nsk Ltd ころ軸受
JP3731401B2 (ja) 1999-08-31 2006-01-05 日本精工株式会社 ころ軸受
JP2005155763A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Ntn Corp ころ軸受
JP2007051715A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Jtekt Corp 円錐ころ軸受、円錐ころ軸受装置及びこれを用いた車両用ピニオン軸支持装置
JP2010106974A (ja) 2008-10-30 2010-05-13 Nsk Ltd 円すいころ軸受
JP2014052069A (ja) * 2012-08-06 2014-03-20 Nsk Ltd 円筒ころ軸受

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3511586A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021153793A1 (ja) * 2020-01-30 2021-08-05 日本精工株式会社 ころ軸受
JP7468550B2 (ja) 2020-01-30 2024-04-16 日本精工株式会社 ころ軸受
US12110925B2 (en) 2020-01-30 2024-10-08 Nsk Ltd. Roller bearing

Also Published As

Publication number Publication date
US20190219098A1 (en) 2019-07-18
CN109661522A (zh) 2019-04-19
US10731703B2 (en) 2020-08-04
EP3511586A1 (en) 2019-07-17
EP3511586A4 (en) 2020-06-24
CN109661522B (zh) 2021-08-13
JP2018040400A (ja) 2018-03-15
EP3511586B1 (en) 2022-01-12
JP6838899B2 (ja) 2021-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018047641A1 (ja) 円すいころ軸受
WO2010122955A1 (ja) 円すいころ軸受およびその設計方法
JP2018136027A (ja) 円すいころ軸受
WO2011062257A1 (ja) タンデムアンギュラ型玉軸受
WO2018020951A1 (ja) 自動車用円すいころ軸受
JP6739968B2 (ja) 円すいころ軸受
JP7089369B2 (ja) 保持器付きころおよび遊星歯車支持構造
US11261942B2 (en) Speed reducer capable of changing speed
JP6108321B2 (ja) ベルト式無段変速機
JP7394939B2 (ja) 円すいころ軸受
JP2008106869A (ja) 玉軸受
JP2019168084A (ja) 円筒ころ軸受用保持器および円筒ころ軸受
EP1485638B1 (en) Gear unit
JP2018204730A (ja) はすば歯車装置
JP7706382B2 (ja) 遊星歯車装置
EP3940252B1 (en) Rolling bearing
JP6351645B2 (ja) 回転軸構造
JP6897559B2 (ja) 車両用動力伝達装置
JP2007139019A (ja) 円すいころ軸受
CN104797852A (zh) 变速器
JP2016070346A (ja) 円筒ころ軸受
JPH11173335A (ja) 複列転がり軸受装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17848582

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017848582

Country of ref document: EP

Effective date: 20190408