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JP7504270B2 - Tapered roller bearings - Google Patents

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JP7504270B2 JP2023135483A JP2023135483A JP7504270B2 JP 7504270 B2 JP7504270 B2 JP 7504270B2 JP 2023135483 A JP2023135483 A JP 2023135483A JP 2023135483 A JP2023135483 A JP 2023135483A JP 7504270 B2 JP7504270 B2 JP 7504270B2
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  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

この発明は、円すいころ軸受に関する。 This invention relates to a tapered roller bearing.

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。 The rolling bearings that support the rotating parts must be suited to the direction and magnitude of the load they will receive, and the space in which they will be installed. When used to support the rotating parts of an automobile's transmission (MT, AT, DCT, CVT, hybrid, etc.) or differential, they must be compact, despite being subject to radial, axial and moment loads. For this reason, tapered roller bearings are used, which can withstand radial and axial loads and have excellent load capacity.

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。 When a tapered roller bearing is in operation, a thrust force is generated that pushes the tapered rollers towards the larger diameter side. For this reason, the inner ring is formed with a large rib to support the large end faces of the tapered rollers while guiding them in the orbital direction (circumferential direction). The large rib has a large rib surface against which the large end faces of the tapered rollers slide. The inner ring is formed with a ground relief around the entire circumference that connects the large rib surface with the raceway surface.

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。 In general, the shapes of the large end face of the tapered roller and the large rib surface of the inner ring are designed so that they geometrically contact at only one point. During operation, the large end face of the tapered roller slides in contact with the large rib surface of the inner ring in the direction of revolution, but due to the loads and thrust forces mentioned above, the sliding contact area generally occurs in an oblong area with a minor radial axis centered on the designed contact point. If the sliding contact area is not lubricated sufficiently, heat will be generated, leading to a rapid temperature rise.

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)。 When tapered roller bearings are operated at high speeds, such as in automobile transmissions, and the lubricating oil becomes hot, it is possible that a good lubrication mode cannot be maintained at the sliding contact area between the large end faces of the tapered rollers and the large rib surface of the inner ring, resulting in boundary lubrication and insufficient lubrication. In order to improve seizure resistance during such high-temperature operation, efforts have been made to improve the shapes and surface properties of the large end faces of the tapered rollers and the large rib surface of the inner ring (Patent Documents 1 to 3).

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。 In Patent Document 1, when the radius of curvature of the large end face of the tapered roller is R and the distance from the apex of the cone angle of the tapered roller to the contact portion of the large rib surface is R BASE , by setting R/R BASE in the range of 0.75 to 0.87, the wedge effect when the lubricating oil is dragged between the large end face of the tapered roller and the large rib surface of the inner ring can be satisfactorily exerted, and the oil film thickness at the sliding contact portion can be improved (heat generation can be reduced).

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。 In Patent Document 2, by forming a relief surface shaped to move away from the large end face of the tapered roller from the outer diameter side edge of the large rib surface toward the chamfered inner diameter side edge of the large rib, it is possible to increase the effect of drawing lubricating oil into the contact area between the large end face of the tapered roller and the large rib surface of the inner ring, thereby improving the oil film formation ability.

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。 In Patent Document 3, the aforementioned R/R BASE is set in the range of 0.75 to 0.87, and when the actual radius of curvature of the large end face of the tapered roller is R ACTUAL , R ACTUAL /R is set to 0.5 or more, thereby suppressing heat generation at the large end face of the tapered roller and the large rib face of the inner ring even under severe lubrication environments and improving seizure resistance, and in particular, by introducing the rib lubrication coefficient as an index that represents the level of severity of the lubrication condition, the practical range of the R ACTUAL /R ratio is expanded, making it possible to select appropriate bearing specifications according to the usage conditions.

特開2000-170774号公報JP 2000-170774 A 特開2000-170775号公報JP 2000-170775 A 特開2018-136027号公報JP 2018-136027 A

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。 However, there is a trend in automotive transmissions and differentials to reduce the viscosity of lubricating oil and the amount of lubricating oil in the unit in order to improve fuel efficiency, and this trend is expected to continue in the future. As a result, the lubrication conditions for rolling bearings will become even more severe. In particular, with tapered roller bearings, it is becoming increasingly important to ensure the oil film thickness in the sliding contact area between the large end face of the tapered roller and the large rib face of the inner ring, and to take care to suppress temperature rise due to the lubricating oil.

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。 In view of the above background, the problem that this invention aims to solve is to prevent a sudden rise in temperature and ensure smooth rotation of the bearing even when the tapered roller bearing is used under severe lubrication conditions.

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。 In order to achieve the above object, the present invention provides a tapered roller bearing comprising an inner ring, an outer ring, a plurality of tapered rollers arranged between the inner ring and the outer ring, and a cage that houses the tapered rollers, the tapered rollers having a rolling surface formed in a conical shape, a chamfer that continues to the large diameter side of the rolling surface, and a large end face that continues to the chamfer, the inner ring having a raceway surface formed in a conical shape, a large rib surface that receives the large end faces of the tapered rollers, and a ground relief formed in a groove that connects the large rib surface and the raceway surface, the generatrix of the raceway surface being aligned with the ground relief. The intersection point between an imaginary line extending to the large rib side and an imaginary line extending the generatrix of the large rib surface to the grinding relief side is taken as a reference point, the recess width from the reference point to the large rib surface is taken as A, and the width that the chamfer of the tapered roller has in the direction along the generatrix of the large rib surface is taken as RC. When the width RC is 0.7 mm or less and A < RC, the cone angle of the rolling surface is taken as β, and the acute angle that the imaginary line connecting the contact point between the large rib surface and the large end face of the tapered roller to the apex of the cone angle β forms with the generatrix of the raceway surface is taken as ρ, a configuration was adopted in which β/7 ≧ ρ.

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。 According to the above configuration, by setting the width RC of the chamfer of the tapered roller to 0.7 mm or less and the grinding relief width A to be less than width RC, which is a particularly small dimension, the width of the large rib surface can be made wide enough to receive the large end face of the tapered roller. This optimizes the contact relationship between the large rib surface and the large end face of the tapered roller, effectively exerting the wedge effect acting between the large rib surface and the large end face of the tapered roller, and improving the oil film formation ability. In addition, by setting the angle ρ, which indicates the radial height of the contact point between the large rib surface and the large end face of the tapered roller relative to a reference point, to a range lower than β/7, it is possible to prevent an increase in the sliding speed at the sliding contact area, suppress the amount of heat generated by the large rib surface, and prevent a sudden rise in temperature.

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。 Specifically, when the approach angle of the grinding relief relative to the large rib surface of the inner ring is a and the approach angle of the grinding relief relative to the raceway surface is b, a>b, and when the recess width from the reference point to the large rib surface is A and the recess width from the reference point to the raceway surface is B, A<B. In order to satisfy the recess width A of 0.5 mm or less in manufacturing, it is necessary to take into consideration that the width of the large rib surface changes depending on the approach angle a of the grinding relief when the grinding amount of the large rib surface changes during processing. The larger the approach angle a relative to the large rib surface, the smaller the change in the width of the large rib surface when the grinding amount of the large rib surface changes, so the larger the approach angle a, the better. Furthermore, considering the ease of chip discharge during turning of the grinding relief, it is preferable to satisfy the relationships a>b and A<B.

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。 When the depth of the grinding relief relative to the raceway surface of the inner ring is c and the depth of the grinding relief relative to the large rib surface is d, it is preferable that c>d. In this way, the stress on the large rib generated by the load applied from the large end face of the tapered roller to the large rib surface of the inner ring can be reduced, and the strength of the large rib of the inner ring can be improved.

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。 When the depth of the grinding relief relative to the large flange surface of the inner ring is d, it is preferable that the depth d be 0.3 mm or less. This ensures that the strength of the large flange of the inner ring is improved.

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。 When the approach angle of the grinding relief with respect to the large rib surface of the inner ring is a, it is preferable that 20°≦a≦50°. In this way, it is easy to control the recess width A when grinding the large rib surface.

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。
When the acute angle formed by the generatrix of the raceway surface with respect to the central axis of the inner ring is defined as θ, the large end diameter of the rolling surface of the tapered roller is defined as Dw, the roller length of the tapered roller is defined as L, and the width of the large rib surface is defined as W, it is preferable that the width W has a value that satisfies the following formula 1.
W≧{Dw×(1/2)×Tan θ/(L/Dw)} Equation 1
In this way, the large rib surface is sufficiently opposed to the large end face of the tapered roller, and good contact can be maintained even when the sliding contact area between the large end face of the tapered roller and the large rib surface of the inner ring moves up toward the outer diameter side of the large rib.

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。 It is preferable that the grain size number of the prior austenite grains on the large rib surface of the inner ring is 6 or more. Such a large rib surface is suitable for delaying surface damage caused by metal contact with the large end surface of the tapered roller.

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。 The large rib surface of the inner ring is preferably formed with a nitride layer having a nitrogen content of 0.05 wt% or more. Such a large rib surface is suitable for delaying surface damage caused by metal contact with the large end face of the tapered roller.

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。 The surface roughness of the large rib surface of the inner ring is preferably 0.1 μm Ra or less, and the surface roughness of the large end surface of the tapered roller is preferably 0.12 μm Ra or less. This can improve the formation of an oil film between the large rib surface and the large end surface of the tapered roller.

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。 When the set radius of curvature of the large end face of the tapered roller is R and the basic radius of curvature from the apex of the cone angle of the rolling surface to the large rib surface of the inner ring is R BASE , R/R BASE may be 0.70 or more and 0.95 or less, and when the actual radius of curvature of the large end face of the tapered roller is R ACTUAL , R ACTUAL /R of at least one tapered roller among the plurality of tapered rollers may be 0.3 or more and less than 0.5. In this invention, since the oil film forming ability can be improved on the large rib surface side, the ranges of R/R BASE and R ACTUAL /R can be relaxed compared to the tapered roller bearing of Patent Document 3. Since the yield of tapered rollers is improved accordingly, tapered roller bearings can be provided at relatively low cost.

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。 The tapered roller bearing of this invention has excellent seizure resistance even under severe lubrication conditions, making it suitable for use in supporting rotating parts in automobile transmissions or differentials.

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。 As described above, by adopting the above configuration, this invention optimizes the contact relationship between the large rib surface of the inner ring and the large end surface of the tapered roller, improves the oil film formation ability, and prevents an increase in the sliding speed at the sliding contact area, so that even when the tapered roller bearing is used under severe lubrication conditions, a sudden rise in temperature can be prevented and the bearing can rotate smoothly.

この発明の実施形態に係る円すいころ軸受の大鍔面付近の母線形状を示す図FIG. 1 is a diagram showing a generatrix shape near a large rib surface of a tapered roller bearing according to an embodiment of the present invention; この実施形態に係る円すいころ軸受の断面図1 is a cross-sectional view of a tapered roller bearing according to this embodiment; 図2の円すいころの大端面と大鍔面の理想的な接触状態における大鍔面付近の母線形状を示す図FIG. 3 is a diagram showing the generatrix shape near the large rib surface in an ideal contact state between the large end face and the large rib surface of the tapered roller in FIG. 2. 図2の円すいころ軸受の設計仕様を示す半縦断面Half-longitudinal section showing the design specifications of the tapered roller bearing in Figure 2 図2の円すいころの大端面の詳細形状を示す模式図Schematic diagram showing the detailed shape of the large end face of the tapered roller in FIG. 2 . 図5の円すいころの大端面の加工形状を示す模式図6 is a schematic diagram showing the machined shape of the large end face of the tapered roller in FIG. 図2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A graph showing the relationship between the radius of curvature of the large end face of the tapered roller in FIG. 2 and the oil film thickness 図1の大鍔面付近の母線形状の変更例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an example of a modification of the generatrix shape in the vicinity of the large flange surface in FIG. 1. 図2の円すいころ軸受を組み込んだ自動車用デファレンシャルの一例を示す断面図FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an automobile differential incorporating the tapered roller bearing of FIG. 2. 図2の円すいころ軸受を組み込んだ自動車用トランスミッションの一例を示す断面図FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an automobile transmission incorporating the tapered roller bearing of FIG. 2.

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。 A tapered roller bearing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

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。 The tapered roller bearing shown in Figure 2 comprises an inner ring 10, an outer ring 20, a number of tapered rollers 30 arranged between the inner ring 10 and the outer ring 20, and a cage 40 that houses these tapered rollers 30. This tapered roller bearing is intended for use in automotive transmissions or differentials, primarily for passenger cars, and has an outer bearing diameter of 150 mm or less.

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。 As shown in Figures 2 and 3, the inner ring 10 is a raceway ring having a conical raceway surface 11, a large flange 12 formed with a diameter larger than the large diameter side edge of the raceway surface 11, a grinding recess 13 formed from the base of the large flange 12 to the raceway surface 11, a small flange 14 formed with a diameter larger than the small diameter side edge of the raceway surface 11, and a small diameter side grinding recess 15 formed from the base of the small flange 14 to the raceway surface 11 on the outer periphery.

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。 As shown in FIG. 2, the outer ring 20 is a raceway ring having a conical raceway surface 21 on the inner circumference. Lubricating oil is supplied from the outside to the bearing internal space between the inner ring 10 and the outer ring 20.

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。 The tapered roller 30 is a rolling element having a rolling surface 31 formed in a conical shape, a chamfer 32 continuing with the large diameter side of the rolling surface 31, a large end face 33 continuing with the chamfer 32, and a small end face 34 formed on the opposite side of the large end face 33. The large end face 33 and the small end face 34 of the tapered roller 30 include both side ends that define the roller length L of the tapered roller 30.

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。 The tapered rollers 30 are arranged in a single row between the inner and outer raceway surfaces 11, 21. The cage 40 is an annular bearing part that keeps the tapered rollers 30 spaced equally apart in the circumferential direction. Each tapered roller 30 is housed in a pocket formed in the cage 40 at equal intervals in the circumferential direction.

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。 The cage 40 in the illustrated example is a punched cage-shaped cage, but the material and manufacturing method of the cage 40 are not particularly important.

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。 Here, the direction along the central axis CL, which is the center of rotation of the inner ring 10, is called the "axial direction," the direction perpendicular to the central axis CL is called the "radial direction," and the circumferential direction going around the central axis CL is called the "circumferential direction." The central axis CL of the inner ring 10 corresponds to the design center of rotation of this tapered roller bearing.

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。 The inner and outer raceway surfaces 11, 21 are surface portions that can be in rolling contact with the rolling surfaces 31 of the tapered rollers 30 and that receive the radial load from the rolling surfaces 31.

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O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O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O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。 As shown in Figure 4, when the central axes of the inner ring 10, outer ring 20 and tapered roller 30 are included in the same imaginary axial plane and the central axis of the tapered roller 30 (not shown) is positioned directly opposite to point O1 on the central axis CL of the inner ring 10, the apexes of the inner and outer raceway surfaces 11, 21 and the rolling surface 31 of the tapered roller 30 coincide with point O1 . The large end face 33 of the tapered roller 30 is specified, in terms of design, based on a spherical shape with a set radius of curvature R centered on the straight line connecting point O1 and the central axis of the tapered roller 30 in Figure 4.

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。 The conical shapes of the inner and outer raceway surfaces 11, 21 and the rolling surface 31 of the tapered roller 30 are not limited to shapes with a straight line as the generatrix, but are a concept that includes shapes with crowning. Here, the generatrix refers to a line segment that generates a certain curved surface as a trajectory due to movement around an axis. For example, the generatrix of the raceway surface 11 is a line segment that forms the raceway surface 11 on a virtual axial plane including the center axis CL of the inner ring 10, and the generatrix of the rolling surface 31 is a line segment that forms the rolling surface 31 on any virtual plane including the center axis of the tapered roller 30. As the crowning shape, the full crowning shape or cut crowning shape disclosed by the present applicant in Patent Document 3 can be adopted, and as the cut crowning shape of the rolling surface 31, a logarithmic crowning, for example, a shape defined by the formula in Patent Document 5037094 cited in Patent Document 3, may be adopted.

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。 As shown in Figures 2 and 3, the large rib 12 of the inner ring 10 has a large rib surface 12a that receives the large end surface 33 of the tapered roller 30, an outer diameter surface 12b that defines the outer diameter of the large rib 12, and a rib side chamfer 12c that connects the outer diameter side edge of the large rib surface 12a and the outer diameter surface 12b around the entire circumference. The end face of the large rib 12 opposite the large rib surface 12a forms part of the side surface of the inner ring 10.

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。 The large rib surface 12a is a surface portion for making sliding contact with the large end face 33 of the tapered roller 30 in the circumferential direction. The generatrix of the large rib surface 12a is a straight line inclined relative to the radial direction. Therefore, the large rib surface 12a is conical and coaxial with the raceway surface 11. The large rib surface 12a only needs to have a shape that can geometrically make contact with the large end face 33 of the tapered roller 30 at only one point, and the generatrix shape can be changed to a median concave shape (in this case, it is a contact with a contact surface, but for convenience, it is expressed as a point contact at the contact position between the median concave bottom and the roller large end face), a median convex shape, etc.

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。 The grinding relief 13 of the inner ring 10 is formed as a groove connecting the large rib surface 12a and the raceway surface 11. The grinding relief 13 is a full-circumferential groove for grinding and super-finishing the raceway surface 11 and the large rib surface 12a, and has a depth relative to each of the raceway surface 11 and the large rib surface 12a.

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。 As shown in FIG. 2, the small flange 14 of the inner ring 10 is a part that prevents the tapered rollers 30 from falling off the raceway surface 11 to the small diameter side, and is a part that forms an assembly with these tapered rollers 30, the cage 40, and the inner ring 10. The small flange 14 and the small diameter side grinding relief 15 used in forming it are not essential components of the inner ring.

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。 The inner ring 10, outer ring 20, and tapered rollers 30 are each formed by machining the required parts in the following order: forging, turning, and grinding.

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。 The raceway surface 11 and the large flange surface 12a of the inner ring 10 are formed by turning and grinding the forged body, and then polished by super-finishing.

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。 As shown in Figures 1 and 3, the grinding relief 13 of the inner ring 10 is turned based on a predetermined generatrix shape. The generatrix in the turning of the grinding relief 13 is defined by a large diameter side straight section inclined from the large rib surface 12a, a small diameter side straight section inclined from the raceway surface 11, and an arc-shaped line section connecting these large diameter side straight section and small diameter side straight section. The grinding relief 13 is not actively ground or super-finished, but when the raceway surface 11 and the large rib surface 12a are ground, the grinding wheel slightly rounds the large diameter side end of the raceway surface grinding part and the inner diameter side end of the large rib surface grinding part. For this reason, almost the entire surface of the grinding relief 13 is a turned surface, but the connection part of the grinding relief 13 with the raceway surface 11 and the connection part with the large rib surface 12a are slightly rounded ground surfaces or super-finished surfaces.

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O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Oから大鍔面12aまでのヌスミ幅をAとする。その基準点O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。 Here, as shown in FIG. 1, the intersection of an imaginary line extending the generatrix of the raceway surface 11 of the inner ring 10 toward the grinding relief 13 side and an imaginary line extending the generatrix of the large rib surface 12a toward the grinding relief 13 side is defined as a reference point O2 . The approach angle of the grinding relief 13 with respect to the large rib surface 12a is defined as a. The approach angle of the grinding relief 13 with respect to the raceway surface 11 is defined as b. The depth of the grinding relief 13 with respect to the raceway surface 11 is defined as c. The depth of the grinding relief 13 with respect to the large rib surface 12a is defined as d. The recess width from the reference point O2 to the large rib surface 12a is defined as A. The recess width from the reference point O2 to the raceway surface 11 is defined as B. Also, as shown in FIG. 3, the width of the chamfer 32 of the tapered roller 30 in the direction along the generatrix of the large rib surface 12a is defined as RC.

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。 The approach angles a, b, recess widths A, B, and depths c, d shown in Figure 1 are physical quantities for defining the shape of the grinding relief 13. However, the connection between the grinding relief 13 and the raceway surface 11 and the large rib surface 12a is not stable in the rounding described above, so it is difficult to use these to define the approach angles a, b. For this reason, the inclination angle of the turned surface of the grinding relief 13 relative to the raceway surface 11 and the large rib surface 12a is used as the approach angles a, b.

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。 Specifically, the approach angle a of the grinding relief 13 is an acute angle that the large-diameter side straight portion of the generating line of the grinding relief 13 forms with the inner-diameter side edge of the large flange surface 12a. The approach angle b of the grinding relief 13 is an acute angle that the small-diameter side straight portion of the generating line of the grinding relief 13 forms with the large-diameter side edge of the raceway surface 11.

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O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Oまでの長さである。 The recess width A of the grinding relief 13 is the length from the inner diameter side edge of the large rib surface 12a in the direction along the generatrix of the large rib surface 12a to the reference point O2 . The recess width B of the grinding relief 13 is the length from the large diameter side edge of the raceway surface 11 in the direction along the generatrix of the raceway surface 11 to the reference point O2 .

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。 The approach angle a of the grinding relief 13 is larger than the approach angle b. When the amount of grinding of the large rib surface 12a (the amount of cutting in a direction perpendicular to the generatrix of the large rib surface 12a) fluctuates from the target value during grinding, the width W of the large rib surface 12a shown in FIG. 3 changes depending on the approach angle a of the grinding relief 13. Here, the width W of the large rib surface 12a is the distance between both ends of the generatrix of the large rib surface 12a. In the illustrated example, since the generatrix of the large rib surface 12a is linear, the length of the generatrix corresponds to the width W. The amount of change in the width W of the large rib surface 12a can be reduced by increasing the approach angle a shown in FIG. 1. In other words, when the amount of grinding of the large rib surface 12a fluctuates, the effect on the dimension of the recess width A becomes less sensitive when the approach angle a is increased.

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。 The approach angle a of the grinding relief 13 should be 20° or more and 50° or less. Within this range, even if the amount of grinding of the large flange surface 12a varies, the effect on the dimension of the recess width A is gradual, and it is easy to control the recess width A. It is more preferable to set the approach angle a to 30° or more and 40° or less.

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。 The depth c of the grinding relief 13 is the depth of the grinding relief 13 considered in a direction perpendicular to an imaginary line extending from the generating line of the raceway surface 11, based on the large diameter side edge of the raceway surface 11. The depth d of the grinding relief 13 is the depth of the grinding relief 13 considered in a direction perpendicular to an imaginary line extending from the generating line of the large rib surface 12a, based on the inner diameter side edge of the large rib surface 12a.

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。 The depth c of the grinding recess 13 is greater than the depth d. This is to avoid the thickness between the grinding recess 13 and the side surface of the inner ring 10 becoming thin. To make this thickness sufficiently large, it is preferable that the depth d be 0.3 mm or less.

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。 The recess width A of the grinding relief 13 is smaller than the recess width B. If the recess width A is smaller than the recess width B, it is advantageous to make the approach angle a larger than the approach angle b. The grinding relief 13 is machined by turning. In this case, it is easier to discharge the chips from the raceway surface 11 side, which has a relatively large space, than to discharge them to the large flange surface 12a side of the grinding relief 13. Therefore, discharging the chips to the raceway surface 11 side makes the turning process more efficient. By satisfying the approach angle a>b and the recess width A<B of the grinding relief 13, the discharge pressure of the chips on the approach angle b and the recess width B side during turning becomes relatively small, and the chips are easily discharged to the raceway surface 11 side. Therefore, the turning process is improved and the processing cost can be reduced.

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O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。 3, the width RC of the chamfer 32 of the tapered roller 30 is the length from the outer diameter side edge of the large end face 33 to the large end side edge of the rolling surface 31 in the direction along the generatrix of the large rib surface 12a. In the illustrated example, the width RC of the chamfer 32 coincides with the length from the outer diameter side edge of the large end face 33 to the reference point O2 . The width RC of the chamfer 32 of the tapered roller 30 is 0.7 mm or less.

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。 On the other hand, the recess width A of the grinding relief 13 is smaller than the width RC of the chamfer 32 of the tapered roller 30. The reason for adopting such a small recess width A is to make the inner diameter of the large rib surface 12a small and to make the width W of the large rib surface 12a facing the large end face 33 of the tapered roller 30 sufficiently wide as shown in FIG. 3, so that the sliding contact portion between the large end face 33 of the tapered roller 30 and the large rib surface 12a does not reach the inner diameter side edge of the large rib surface 12a. Increasing the width W of the large rib surface 12a is advantageous in maintaining a good contact state between the large end face 33 of the tapered roller 30 and the large rib surface 12a even if the position of the sliding contact portion between the large end face 33 of the tapered roller 30 and the large rib surface 12a moves. The recess width A can be, for example, 0.5 mm or less.

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
2 and 4, the acute angle formed by the generatrix of raceway surface 11 with respect to the central axis CL of inner ring 10 is defined as θ. Furthermore, the large end diameter Dw of rolling surface 31 of tapered roller 30 is defined as Dw. In the geometric relationship between the inclination angle θ of raceway surface 11, the large end diameter Dw of rolling surface 31, and the roller length L shown in Fig. 2, the width W of large rib surface 12a shown in Fig. 3 is a value that satisfies the following formula 1.
W≧{Dw×(1/2)×Tan θ/(L/Dw)} Equation 1

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。 The above formula 1 is for determining the lower limit of the appropriate width W of the large rib surface 12a so that the large end surface 33 of the tapered roller 30 and the large rib surface 12a of the inner ring 10 shown in Figures 2 and 3 can be kept in good contact with each other. That is, when a radial load (dynamic equivalent load when combined with an axial load) is applied to this tapered roller bearing, the load is distributed to the raceway surface 11 and the large rib surface 12a according to the inclination angle θ of the raceway surface 11. The ratio of this distribution is expressed as Tan θ, which is multiplied by the large end diameter Dw of the rolling surface 31, which is closely related to the bearing load capacity. Normally, the load applied during operation of a tapered roller bearing is approximately half or less of the bearing load capacity, so the large end diameter Dw of the rolling surface 31 is multiplied by (1/2) to take this into account. Furthermore, taking into consideration that if the roller length L is long, the bearing rate on the raceway surface 11 in the aforementioned distribution ratio becomes large, the relationship between the roller length L and the large end diameter Dw of the rolling surface 31 is also taken into consideration as (L/Dw) -1 . Using this formula 1, the lower limit of the width W of the large rib surface 12a according to the applied load is set. As a result, good contact can be maintained even when skewing of the tapered roller 30 or tilting of the large rib 12 of the inner ring 10 due to a large moment load occurs and the sliding contact portion between the large end face 33 and the large rib surface 12a moves up toward the large rib outer diameter side.

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。 The upper limit of the width W of the large rib surface 12a can be any number of millimeters for the purpose of supporting and guiding the large end face 33 of the tapered roller 30, but is preferably no more than three times the lower limit calculated by formula 1. If the width W of the large rib surface 12a is too large (i.e., the outer diameter of the large rib surface 12a is too large), it becomes difficult for the lubricating oil to reach the sliding contact area between the large end face 33 of the tapered roller 30 and the large rib surface 12a, making it impossible to ensure good lubrication.

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O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O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O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。 Here, as shown in Fig. 3, the acute angle that the large rib surface 12a forms with respect to the radial direction is defined as a rib surface angle α. The difference in height in the radial direction between the contact point between the large rib surface 12a and the large end face 33 of the tapered roller 30 and the reference point O2 is defined as a contact point height H. The contact point height H is uniquely determined by a combination of the basic radius of curvature R BASE at the large end face 33 of the tapered roller 30 and the rib surface angle α. As shown in Figs. 2 and 4, the cone angle of the rolling surface 31 of the tapered roller 30 is defined as β. The cone angle β of the rolling surface 31 is the central angle formed by the cone shape of the rolling surface 31 with its apex O1 as the center. Also, ρ is the acute angle that an imaginary line connecting the contact point between the large rib surface 12a of the inner ring 10 and the large end face 33 of the tapered roller 30 to the apex O1 of the cone angle β forms with the generatrix of the raceway surface 11. The angle ρ corresponds to the contact height H as shown in Figure 3. Here, when the large rib surface has a curvature on the convex side toward the large end face of the tapered roller or on the concave side away from the large end face, ρ is the angle connecting the deepest or highest part of the large rib surface and the contact point with the large end face.

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O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O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。 The circumferential sliding speed at the contact point between the large rib surface 12a and the large end face 33 of the tapered roller 30 depends on the contact height H. If the aforementioned contact point exists at the reference point O2 , which is the virtual intersection point between the raceway surface 11 of the inner ring 10 and the large rib surface 12a (contact height H = 0), the sliding speed is zero, and the higher the contact height H from the reference point O2 , the higher the sliding speed at the contact point. As described above, by adopting a small recess width A, it is possible to widen the large rib surface 12a toward the grinding relief 13 side and lower the contact height H. For this reason, the contact point between the large rib surface 12a and the large end face 33 of the tapered roller 30 is set at a low position that satisfies β/7 ≧ ρ. Setting the contact point at such a low position is effective in slowing down the sliding speed at the sliding contact area between the large rib surface 12a and the large end face 33 of the tapered roller 30, thereby suppressing heat generation at the large rib surface 12a and preventing a rapid rise in temperature of the large rib surface 12a.

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O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。 For the ratio R/R BASE of the set radius of curvature R at the large end face 33 of the tapered roller 30 shown in Figure 4 to the basic radius of curvature R BASE from the apex O1 of the cone angle β of the rolling surface 31 to the large rib surface 12a of the inner ring 10, and the ratio R ACTUAL /R of the actual radius of curvature R ACTUAL of the large end face 33 to the set radius of curvature R, it is possible to adopt the numerical ranges disclosed by the present applicant in Patent Document 3. The details and technical significance of R/R BASE and R ACTUAL /R are as disclosed in Patent Document 3, so the explanation of this embodiment will be limited to the gist of R/R BASE and R ACTUAL /R.

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P、P、P、P、点P、P間の中点P、点P、P間の中点P、点P、P、Pを通る曲率半径R152、点P、P、Pを通る曲率半径R364および点P、P、P、P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P、Pは、大端面33と面取り32との接続点である。点P、P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。 That is, the set radius of curvature R of the large end face 33 of the tapered roller 30 shown in Fig. 4 is the R dimension when the large end face 33 is made of an ideal spherical surface determined in design. As shown in Fig. 5, considering points P1 , P2 , P3 , P4 at the end of the large end face 33, the midpoint P5 between points P1 and P2 , the midpoint P6 between points P3 and P4 , the radius of curvature R152 passing through points P1 , P5 , P2 , the radius of curvature R364 passing through points P3 , P6 , P4, and the radius of curvature R1564 passing through points P1 , P5 , P6 , P4 , ideally, R= R152 = R364 = R1564 . Points P1 and P4 are connection points between the large end face 33 and the chamfer 32. Points P2 and P3 are connection points between the large end face 33 and the relief portion 35. In reality, as shown in Fig. 6, both ends of the large end face 33 droop during grinding, so that R152 and R364 on one side cannot be made the same relative to R1564 of the entire large end face 33, and are made smaller. The R152 and R364 on one side of the large end face 33 after machining are called the actual radius of curvature RACTUAL .

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P、P、P、P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P、P、P、Pをプロットした後、中点Pおよび中点Pをプロットした。曲率半径R152は、点P、P、P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。
The set radius of curvature R and the actual radius of curvature RACTUAL are obtained as follows. The radius of curvature R1564 in Fig. 6 is an approximation circle passing through the four points P1 , P5 , P6 , and P4 shown in Fig. 5. R152 = R364 = R1564 was measured using a "Surf Test Surface Roughness Measuring Instrument manufactured by Mitutoyo Corporation", model name: SV-3100. The measurement method was to use the above measuring instrument to obtain the shape in the direction along the generatrix of the large end face 33 of the tapered roller 30, plot the points P1 , P2 , P3 , and P4 , and then plot the midpoints P5 and P6 . The radius of curvature R152 was calculated as the radius of the circular arc passing through the points P1 , P5 , and P2 (the same applies to the radius of curvature R364 ). The radius of curvature R 1564 was calculated by taking values from four points using the command "multiple inputs". The shape of the large end face 33 in the direction along the generatrix was measured once in the diameter direction.

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。 The large rib surface 12a of the inner ring 10 shown in Fig. 3 is in sliding contact only with the portion of the large end face 33 of the tapered roller 30 shown in Fig. 6 that has a radius of curvature R 152 and a radius of curvature R 364 on one side. The actual sliding contact between the large end face 33 and the large rib surface 12a has an actual radius of curvature R ACTUAL (R 152 , R 364 ) that is smaller than the set radius of curvature R (R 1564 ). As a result, the actual contact surface pressure between the large end face 33 and the large rib surface 12a and the skew angle of the tapered roller 30 are larger than their respective ideal design values. If the skew angle and contact surface pressure become large in an environment in which the oil film is insufficient, the sliding contact between the large end face 33 and the large rib surface 12a becomes unstable, and the oil film parameters decrease. When the oil film parameter is less than 1, the large end face 33 and the large rib surface 12a enter boundary lubrication where metal contact begins, and the risk of seizure increases. Here, the oil film parameter is Λ (=h/σ), which is defined as the ratio of the oil film thickness h calculated from the elastic fluid lubrication theory to the composite roughness σ of the root mean square roughness of the large end face 33 and the large rib surface 12a. The verification of the practical range of the ratio of the actual radius of curvature R ACTUAL to the set radius of curvature R is affected by the severity of the lubrication condition between the large end face 33 and the large rib surface 12a at the peak of the lubricating oil use temperature.

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。
When the generatrix shape of the large flange surface 12a is linear and constant, the lubrication state between the large end face 33 and the large flange surface 12a is determined by the actual radius of curvature R ACTUAL and the operating temperature of the lubricant. In the case of transmissions and differentials, the lubricant used is basically fixed, so the viscosity of the lubricant is also determined. Assuming an extremely severe temperature condition of 120°C continuing for 3 minutes (180 seconds) as the maximum condition at the peak of the lubricant operating temperature, and taking into account the viscosity characteristics of the lubricant to this assumed peak temperature condition, the threshold value for setting the ratio R ACTUAL /R of the actual radius of curvature R ACTUAL and the set radius of curvature R that does not cause a sudden rise in temperature in the lubricated state is obtained as the flange lubrication coefficient. The flange lubrication coefficient is obtained by 120°C viscosity x (oil film thickness h) 2 /180 seconds. The oil film thickness h is obtained from the Karna formula. From the viewpoints of the contact surface pressure between the large end face 33 and the large rib face 12a, the oil film thickness h, the skew angle, and the oil film parameters, it is practical to set R ACTUAL /R so that the value of the rib lubrication coefficient exceeds 8×10 −9 (threshold value).

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。
Turbine oil ISO viscosity grade VG32, a lubricant often used in transmissions, has a viscosity of 7.7 cSt (=7.7 mm2 /s) at 120°C. VG32 has a low viscosity at 120°C, and the lubrication conditions, taking into account the expected peak temperature conditions and the viscosity of the lubricant, are extremely severe. For this reason, the aforementioned RACTUAL /R is preferably 0.8 or greater. In addition, in the case of SAE 75W-90, a gear lubricant often used in differentials, RACTUAL /R is preferably 0.5 or greater.

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O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。 The ratio R/R BASE of the set radius of curvature R of the large end face 33 of the tapered roller 30 shown in Fig. 4 to the basic radius of curvature R BASE from the apex O1 of the cone angle β of the rolling surface 31 to the large rib surface 12a of the inner ring 10 is related to the oil film formation ability in the sliding contact area between the large end face 33 and the large rib surface 12a, as shown in Fig. 7. The maximum Hertz stress p in the sliding contact area between the large rib surface 12a and the large end face 33 decreases as R/R BASE increases. Also, the smaller R/R BASE becomes, the larger the skew angle becomes.

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tに対する比t/t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。 If the oil film thickness formed in the sliding contact portion between the large end face 33 and the large rib face 12a shown in Fig. 4 is denoted as t, the vertical axis of Fig. 7 indicates the ratio t/ t0 to the oil film thickness t0 when R/R BASE is 0.76. From Fig. 7, it can be seen that the oil film thickness t is maximum when R/R BASE is 0.76, and when R/R BASE exceeds 0.9, the oil film thickness t decreases rapidly. In terms of the optimum value of the oil film thickness, it is particularly preferable that R/R BASE be 0.75 or more and 0.87 or less.

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。 In this tapered roller bearing, as described above, the recess width A of the grinding recess 13 is reduced and the width W of the large rib surface 12a is made wider toward the grinding recess 13 side, thereby optimizing the large rib surface 12a to maintain good contact with the large end face 33 of the tapered roller 30, and it is also possible to widen the allowable ranges for each of R/R BASE and R ACTUAL /R.

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。 Specifically, R/R BASE may be 0.70 or more and 0.95 or less, preferably 0.70 or more and 0.90 or less, and most preferably 0.75 or more and 0.87 or less.

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。 Furthermore, R ACTUAL /R may be 0.3 or more, preferably 0.5 or more, and most preferably 0.8 or more. For the finished tapered rollers 30 for which R ACTUAL /R is in the range of 0.3 or more and less than 0.5, even if there is some disturbance that causes the sliding contact portion to move, such as skew of the tapered rollers 30 or tilting of the large rib 12 due to a large moment load, good contact with the large end face 33 of the tapered roller 30 can be maintained by optimizing the large rib surface 12a as described above.

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。 Therefore, by allowing the plurality of tapered rollers 30 to include finished tapered rollers 30 having R/R BASE of 0.70 or more and 0.95 or less and R ACTUAL /R of 0.3 or more and less than 0.5, the yield of tapered rollers 30 can be improved.

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。 The oil film parameters mentioned above depend on the composite roughness of the large end face 33 of the tapered roller 30 and the large rib surface 12a of the inner ring 10. By mirror finishing the large end face 33 and the large rib surface 12a, the oil film can be formed well and a good oil film thickness can be maintained. Specifically, the surface roughness of the large rib surface 12a is 0.1 μmRa or less, and preferably 0.08 μmRa or less. The surface roughness of the large end face 33 is 0.12 μmRa or less, and preferably 0.1 μmRa or less. Here, the surface roughness refers to the arithmetic mean roughness Ra defined in JIS standard B0601:2013 "Geometric characteristics specifications for products (GPS) - Surface quality: Profile curve method - Terms, definitions and surface quality parameters".

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。 In order to prevent the large end face 33 of the tapered roller 30 from sliding contact (edge contact) with the outer diameter side edge of the large rib surface 12a of the inner ring 10, a flank may be formed between the large rib surface 12a and the rib side chamfer 12c shown in FIG. 1. An example of such a modification is shown in FIG. 8. As shown in the figure, a flank 12d is formed between the large rib surface 12a and the rib side chamfer 12c. The flank 12d curves toward the outer diameter surface 12b as it moves from the outer diameter side edge of the large rib surface 12a toward the rib side chamfer 12c. The generatrix of the flank 12d is an arc line with a radius of curvature Rd.

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L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Lとする。逃げ面12dの幅L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Lを稼ぐため、鍔側面取り12cの幅Lは、1mm以下であることが好ましい。 Here, a virtual intersection between a virtual line extending from the generatrix of the large rib surface 12a and a virtual line extending from the generatrix of the rib side chamfer 12c is considered, and the distance from the virtual intersection in the direction along the generatrix of the large rib surface 12a to a position having the same diameter as the outer diameter surface 12b is defined as the width L1 of the rib side chamfer 12b, and the distance from the outer diameter side edge of the large rib surface 12a to the virtual intersection in the direction along the generatrix of the large rib surface 12a is defined as the width L2 of the relief surface 12d. In order to prevent the width L2 of the relief surface 12d from becoming too small, it is preferable that the radius of curvature Rd of the relief surface 12d is 2 mm or less. In addition, in order to secure the width L2 of the relief surface 12d, it is preferable that the width L1 of the rib side chamfer 12c is 1 mm or less.

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。 It is also preferable to further improve the performance by combining the optimization of the large rib surface 12a of the inner ring 10 as shown in Figures 1, 3, and 8 with the heat treatment characteristics of the inner ring 10. In other words, when the lubrication conditions for the sliding contact between the large end face 33 of the tapered roller 30 and the large rib surface 12a are severe, there is concern that surface damage may occur due to metal contact, so it is advisable to give the large rib surface 12a a characteristic that delays surface damage.

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。 Specifically, the grain size number of the prior austenite grains on the large rib surface 12a of the inner ring 10 should be 6 or more. Here, the grain size number of the prior austenite grains refers to the number specified in JIS standard G0551:2013 "Steel - Microscopic test method for grain size". Prior austenite grains refer to the austenite grains after quenching. The boundary (grain boundary) between prior austenite grains is called the prior austenite grain boundary, and the prior austenite grains are those surrounded by the prior austenite grain boundaries. The finer the prior austenite grain size (the larger the grain size number), the more the grain boundary can slow the progression of damage. For this reason, for a metal base material structure that comes into sliding contact, such as the large rib surface 12a, a grain size number of 6 or more is suitable, more preferably 10 or more, and even more preferably 11 or more.

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。 In addition, the large rib surface 12a of the inner ring 10 may be formed by a nitrided layer having a nitrogen content of 0.05 wt% or more, or the nitrogen penetration depth may be 0.1 mm or more. A nitrided layer having a nitrogen content of 0.05 wt% or more has resistance to tempering softening due to its nitrogen enrichment effect. Therefore, the resistance to local heat generation during sliding contact of the large rib surface 12a is increased. The nitrided layer is a layer with an increased nitrogen content formed on the surface layer of the large rib surface 12a, and is realized by processes such as carbonitriding, nitriding, and nitriding. The nitrogen content of the nitrided layer is preferably 0.1 wt% or more and 0.7 wt% or less. If the nitrogen content is 0.1 wt% or more, it is possible to expect an improvement in rolling life, especially under conditions of foreign matter contamination, and if it exceeds 0.7 wt%, there is a high concern about a short life due to the formation of holes called voids or the excessive amount of retained austenite, which results in a loss of hardness. The nitrogen content is the value in the surface layer of 10 μm of the large flange surface 12a after grinding, and can be measured, for example, with an EPMA (wavelength dispersive X-ray microanalyzer).

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。 The inner ring 10, outer ring 20, and tapered rollers 30 shown in FIG. 2 are made of high carbon chromium bearing steel (e.g., SUJ2 material). The inner ring 10, outer ring 20, and tapered rollers 30 are heat treated to form a nitride layer. This heat treatment method may be the method disclosed in Patent Document 3, or other methods. The material of the inner ring 10, outer ring 20, and tapered rollers 30 is not limited to high carbon chromium bearing steel. For example, the inner ring 10 and outer ring 20 may be made of carburizing steel such as chromium steel or chromium molybdenum steel, and conventional carburizing, quenching, and tempering may be applied as the heat treatment.

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32mm/s@40
℃、5.5mm/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
Tests were carried out to verify the effectiveness of this tapered roller bearing. The verification conditions and basic specifications of the test specimen in the first test were as follows (see Figures 1 to 3 as appropriate below).
<Verification conditions>
Test bearing: Model 32007X (JIS millimeter standard tapered roller bearing)
- Bearing size: φ35×φ62×18
Lubricating oil: Turbine oil ISO VG32 (viscosity 32 mm2/s@40
°C, 5.5 mm2 /s @ 100 °C)
Load conditions: Radial load = 0.3Cr (Cr is the basic dynamic load rating)
Rotation speed: 4000 r/min
Lubricating oil quantity: Dripping oil supply amount 8 mL/min
<Results of the test product>
RACTUAL / R = 0.54
Width W of the large flange surface 12a = 1.69
Surface roughness of the large flange surface 12a = 0.039 μm Ra
Surface roughness of the large end face 33 = 0.032 μm Ra
R/R BASE = 0.75

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。 In the first test, in addition to the basic specifications described above, various specifications were evaluated in which the ratio of the cone angle β to the angle ρ was kept constant and the width RC of the chamfer 32 of the tapered roller 30 and the recess width A of the grinding relief 13 were varied, as shown below. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0007504270000001
Figure 0007504270000001

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。 As shown in Table 1 above, when β/ρ is 8.0, test pieces 1 to 3, in which the width RC of the chamfer 32 is ≦ 0.69 mm and the recess width A is < width RC, can suppress temperature rise and obtain sufficient bearing life even under severe lubrication conditions. In test piece 4, the width RC is set to 0.65 mm, which is smaller than that of test piece 3, but the recess width A is set to 0.77 mm, which is larger than the width RC, and although the temperature rise is easier, it does not reach a temperature that adversely affects the bearing life. In test pieces 5 and 6, in which the width RC is further reduced and the recess width A is further increased, the temperature rise cannot be suppressed and a long bearing life cannot be expected. In other words, when β/ρ = 8.0 (β/8 = ρ), it is considered that setting the width RC to 0.7 mm or less and the recess width A < width RC is effective in suppressing temperature rise even under severe lubrication conditions.

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32mm/s@40
℃、5.5mm/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
The verification conditions and basic specifications of the test items in the second test are as follows:
<Verification conditions>
Test bearing: Model 32007X (JIS millimeter standard tapered roller bearing)
- Bearing size: φ35×φ62×18
Lubricating oil: Turbine oil ISO VG32 (viscosity 32 mm2/s@40
°C, 5.5 mm2 /s @ 100 °C)
Load conditions: Radial load = 0.3Cr (Cr is the basic dynamic load rating)
Rotation speed: 4000 r/min
Lubricating oil quantity: Dripping oil supply amount 8 mL/min
<Results of the test product>
RACTUAL / R = 0.61
Width W of the large flange surface 12a = 1.71
Surface roughness of the large flange surface 12a = 0.023 μm Ra
Surface roughness of the large end face 33 = 0.025 μm Ra
R/R BASE = 0.76

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。 In the second test, in addition to the basic specifications mentioned above, various specifications were evaluated in which the width RC of the chamfer 32 of the tapered roller 30 and the ratio of the cone angle β to the angle ρ were varied while the recess width A was kept constant, as shown below. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 0007504270000002
Figure 0007504270000002

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。 As shown in Table 2 above, when the recess width A is 0.7 mm, test pieces 7 to 9, in which the width RC of the chamfer 32 is 0.65 mm or less and β/ρ is 7.1 or more, can suppress temperature rise and obtain sufficient bearing life even under severe lubrication conditions. Test piece 10 has a width RC of 0.55 mm, which is smaller than test pieces 7 to 9, and a β/ρ of 6.7, which is smaller than test pieces 7 to 9, so that the temperature rise is easier, but it does not reach a temperature that adversely affects the bearing life. Test pieces 11 and 12, in which the width RC is further reduced and β/ρ is further reduced, cannot suppress temperature rise and cannot be expected to have a long bearing life. In other words, when the recess width A is 0.7 mm, it is considered that a width RC of less than 0.7 mm and a β/ρ of 7 or more (β/7 ≧ ρ) are effective in suppressing temperature rise even under severe lubrication conditions.

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。 Considering the results of the first and second tests together, it appears that setting width RC to 0.7 mm or less, recess width A < width RC, and β/7 ≥ ρ is particularly effective in suppressing temperature rise even under severe lubrication conditions.

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。 As described above, this tapered roller bearing has a particularly small dimension of width RC of chamfer 32 of tapered roller 30 of 0.7 mm or less, and grinding relief width A < width RC, making it possible to widen width W of large rib surface 12a and make it wide enough to receive large end surface 33 of tapered roller 30. This optimizes the contact relationship between large rib surface 12a and large end surface 33, effectively exerts the wedge effect acting between large rib surface 12a and large end surface 33, and improves the oil film formation ability at the sliding contact area between large rib surface 12a and large end surface 33.

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O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。 Furthermore, in this tapered roller bearing, the cone angle β/7 of the tapered rollers 30 is equal to or greater than angle ρ, and therefore the radial contact height H of the large rib surface 12a of the inner ring 10 and the large end face 33 with respect to reference point O2 is low, preventing an increase in the sliding speed at the sliding contact portion between the large rib surface 12a and the large end face 33 and suppressing the amount of heat generated by the large rib surface 12a to prevent a sudden rise in temperature.

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。 In this way, this tapered roller bearing optimizes the contact relationship between the large rib surface 12a of the inner ring 10 and the large end surface 33 of the tapered roller 30, improving the oil film formation ability at the sliding contact area and preventing an increase in the sliding speed at the sliding contact area, so that even when the tapered roller bearing is used under severe lubrication conditions, a sudden rise in temperature can be prevented and the bearing can rotate smoothly.

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。 For example, when the lubrication conditions are particularly severe and the lubrication at the sliding contact area between the large rib surface 12a and the large end face 33 is at the level of a boundary film, it is possible that the large rib surface 12a side will wear out. If the wear of the large rib surface 12a reaches the grinding relief 13 and the large end face 33 and the inner diameter side edge of the large rib surface 12a come into contact at a corner, causing a large stress concentration, causing instability in the sliding behavior of the tapered roller 30 and raising concerns about a sudden rise in temperature. In contrast, in this tapered roller bearing, even if the large rib surface 12a wears, the width W of the large rib surface 12a is wide, and it faces the large end face 33 sufficiently, and the grinding relief 13 (recess width A) is small, so the wear of the large rib surface 12a does not reach the boundary with the grinding relief 13 (the inner diameter side edge of the large rib surface 12a), and the end area on the inner diameter side of the large rib surface 12a is maintained, so that the large rib surface 12a and the large end face 33 can maintain proper contact even under such particularly severe lubrication conditions.

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。 In addition, this tapered roller bearing has an approach angle of a>b for the grinding recess 13 of the inner ring 10, and a recess width A<B, so that the grinding recess 13 has excellent turning workability, and the amount of grinding of the large rib surface 12a is not easily affected by the amount of change in the width W of the large rib surface 12a (the dimension of the recess width A) when the amount of grinding of the large rib surface 12a varies, and grinding of the large rib surface 12a is not difficult. For this reason, this tapered roller bearing does not require any concerns about processing costs, and is not particularly expensive.

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。 In addition, in this tapered roller bearing, the depth of the grinding relief 13 of the inner ring 10 is c>d, so that the stress on the large rib 12 caused by the load applied from the large end face 33 of the tapered roller 30 to the large rib surface 12a of the inner ring 10 can be reduced, improving the strength of the large rib 12. This is advantageous in preventing the large rib 12 from falling due to external disturbances, etc., and in maintaining an appropriate contact state between the large rib surface 12a and the large end face 33.

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。 In addition, the depth d of the grinding recess 13 of the inner ring 10 of this tapered roller bearing is 0.3 mm or less, which ensures that the strength of the large flange 12 is improved.

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。 In addition, this tapered roller bearing has an approach angle a of the grinding relief 13 of the inner ring 10 in the range of 20°≦a≦50°, so even if the amount of grinding of the large rib surface 12a varies, the effect on the dimension of the change in the width W of the large rib surface 12a (recess width A) is moderate, making it easy to control the width W of the large rib surface 12a (recess width A).

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。 In addition, in this tapered roller bearing, the width W of the large rib surface 12a of the inner ring 10 is a value that satisfies the above formula 1, so that the large rib surface 12a is fully opposed to the large end surface 33 of the tapered roller 30, and good contact can be maintained even when an external disturbance causes the sliding contact area between the large end surface 33 and the large rib surface 12a to rise to the outer diameter side of the large rib.

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。 In addition, in this tapered roller bearing, the grain size number of the prior austenite crystal grains on the large rib surface 12a of the inner ring 10 is 6 or more, which can delay surface damage caused by metal contact with the large end surface 33 of the tapered roller 30.

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。 In addition, in this tapered roller bearing, the large rib surface 12a of the inner ring 10 is formed with a nitride layer with a nitrogen content of 0.05 wt% or more, which can delay surface damage caused by metal contact with the large end surface 33 of the tapered roller 30.

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。 In addition, this tapered roller bearing has a surface roughness of 0.1 μm Ra or less on the large rib surface 12a of the inner ring 10, and a surface roughness of 0.12 μm Ra or less on the large end surface 33 of the tapered roller 30, improving the oil film parameters between the large rib surface 12a and the large end surface 33 and improving oil film formation.

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。 Furthermore, this tapered roller bearing has an R/R BASE of 0.70 or more and 0.95 or less, and even if R ACTUAL /R for at least one of the multiple tapered rollers 30 is 0.3 or more and less than 0.5, it can be used under severe lubrication conditions, and yet, compared to the tapered roller bearing disclosed in Patent Document 3, the yield of the tapered rollers 30 is improved and it can be provided relatively cheaply.

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。 This tapered roller bearing is suitable for use in supporting the rotating shaft of an automobile transmission or differential, and for applications in which lubricating oil is supplied from the outside to the inside of the bearing by splash or oil bath lubrication. An example of its use is explained with reference to Figure 9. Figure 9 shows an example of an automobile differential.

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。 The differential shown in FIG. 9 comprises a drive pinion 104 supported rotatably by two tapered roller bearings 102, 103 in a housing 101, a ring gear 105 that meshes with the drive pinion 104, and a differential gear mechanism (not shown), all of which are housed in a housing 101 filled with gear lubricating oil. This gear lubricating oil also serves as the lubricating oil for each of the tapered roller bearings 102, 103, and is supplied to the bearing sides by splashing or oil bath lubrication.

この円すいころ軸受の別の使用例を図10に基づいて説明する。図10は、自動車用トランスミッションの一例を示すものである。 Another example of the use of this tapered roller bearing is explained with reference to Figure 10. Figure 10 shows an example of an automobile transmission.

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。 The transmission shown in FIG. 10 is a multi-speed transmission that changes the gear ratio in stages, and includes tapered roller bearings according to any of the above-mentioned embodiments as tapered roller bearings 202-205 that rotatably support the rotating shaft (e.g., input shaft 201 to which engine rotation is input). The illustrated transmission switches between gear trains 206, 207 used by selectively engaging a clutch (not shown), thereby changing the gear ratio of the rotation transmitted from the input shaft 201 to the output shaft. In addition, this transmission is designed so that lubricating oil (transmission lubricating oil) is splashed onto the sides of each of the tapered roller bearings 202-205 as the gears rotate.

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。 The tapered roller bearings 102, 103, 202-205 shown in Figures 9 and 10 correspond to the tapered roller bearings shown in Figure 1, etc., and therefore prevent rapid temperature rises due to sliding contact between the large rib surface of the inner ring and the large end surfaces of the tapered rollers during initial lubrication at the start of operation, even in a lean lubrication environment for fuel saving purposes, and maintain stable sliding contact to form a good oil film even if the operating temperature rises and the viscosity of the lubricating oil decreases, preventing damage to both surfaces.

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。 However, this tapered roller bearing is not limited to transmission applications, but can be used in other applications with extremely severe lubrication conditions. The embodiments disclosed herein should be considered in all respects as illustrative and not restrictive. Therefore, the scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

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)
10 Inner ring 11 Raceway surface 12 Large flange 12a Large flange surface 13 Grinding relief 20 Outer ring 30 Tapered roller 31 Rolling surface 32 Chamfer 33 Large end surface 102, 103, 202 to 205 Tapered roller bearing 104 Drive pinion (rotating part)
201 Input shaft (rotating part)

Claims (11)

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を有する円すいころ軸受において、
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ことを特徴とする円すいころ軸受。
W≧{Dw×(1/2)×Tanθ/(L/Dw)}・・・式1
The bearing comprises an inner ring, an outer ring, a plurality of tapered rollers disposed between the inner ring and the outer ring, and a cage that houses the tapered rollers,
The tapered roller has a rolling surface formed in a conical shape,
In a tapered roller bearing, the inner ring has a raceway surface formed in a conical shape and a large rib surface that receives the large end surfaces of the tapered rollers,
a large end diameter of the rolling surface of the tapered roller is Dw, a roller length of the tapered roller is L, and a width of the large rib surface is W, wherein the acute angle formed by the generatrix of the raceway surface with respect to the central axis of the inner ring is θ, the large end diameter of the rolling surface of the tapered roller is Dw, the roller length of the tapered roller is L, and the width of the large rib surface is W, said width W is a value that satisfies the following formula 1 .
W≧{Dw×(1/2)×Tan θ/(L/Dw)} Equation 1
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である請求項1に記載の円すいころ軸受。 2. The tapered roller bearing according to claim 1, wherein β is a cone angle of the rolling surfaces, and ρ is an acute angle formed by an imaginary line connecting from the point of contact between the large rib surface and the large end face of the tapered roller to the apex of the cone angle β with a generatrix of the raceway surface, such that β/7 ≧ ρ . 前記内輪が、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を有し、
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。
the inner ring has a ground relief formed in a groove shape connecting the large rib surface and the raceway surface,
3. A tapered roller bearing according to claim 1, wherein the depth of the grinding relief from the raceway surface of the inner ring is c and the depth of the grinding relief from the large rib surface is d, such that c>d.
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以下である請求項に記載の円すいころ軸受。 4. The tapered roller bearing according to claim 3 , wherein the depth of the grinding relief from the large rib surface of the inner ring is d, and the depth d is 0.3 mm or less. 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3又は4に記載の円すいころ軸受。 5. A tapered roller bearing according to claim 3 , wherein an approach angle of the grinding relief with respect to the large rib surface of the inner ring is defined as a, and 20°≦a≦50° is satisfied. 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、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である請求項から5のいずれか1項に記載の円すいころ軸受。
an approach angle of the grinding relief with respect to the large rib surface of the inner ring is defined as a and an approach angle of the grinding relief with respect to the raceway surface is defined as b, wherein a>b;
A virtual line extending the generatrix of the raceway surface to the grinding relief side and a virtual line extending the generatrix of the large flange surface to the grinding relief side are
6. A tapered roller bearing according to claim 3, wherein a reference point is an intersection with a virtual line extended toward the relief side, a recess width from said reference point to said large rib surface is defined as A, and a recess width from said reference point to said raceway surface is defined as B, such that A<B .
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。 A tapered roller bearing according to any one of claims 1 to 6, in which the grain size number of the prior austenite grains on the large rib surface of the inner ring is 6 or more. 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。 A tapered roller bearing according to any one of claims 1 to 7, in which the large rib surface of the inner ring is formed of a nitride layer having a nitrogen content of 0.05 wt% or more. 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。 A tapered roller bearing according to any one of claims 1 to 8, in which the surface roughness of the large rib surface of the inner ring is 0.1 μm Ra or less, and the surface roughness of the large end surface of the tapered roller is 0.12 μm Ra or less. 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。
when a set radius of curvature of the large end face of the tapered roller is R and a base radius of curvature from an apex of the cone angle of the rolling surface to a large rib surface of the inner ring is R BASE , R/R BASE is 0.70 or more and 0.95 or less,
10. A tapered roller bearing according to claim 1, wherein when the actual radius of curvature of the large end face of said tapered roller is R ACTUAL , R ACTUAL /R of at least one tapered roller among said plurality of tapered rollers is 0.3 or more.
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。 A tapered roller bearing according to any one of claims 1 to 10, which supports a rotating part in an automobile transmission or differential.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024013443A (en) * 2022-07-20 2024-02-01 Ntn株式会社 Bearing device for wheel

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017150649A (en) 2016-02-26 2017-08-31 日本精工株式会社 Conical roller bearing and method of manufacturing conical roller bearing
JP2019066039A (en) 2017-09-28 2019-04-25 Ntn株式会社 Conical roller bearings

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2951036B2 (en) * 1991-04-30 1999-09-20 エヌティエヌ株式会社 Tapered roller bearing
JP2584623Y2 (en) * 1992-04-30 1998-11-05 エヌティエヌ株式会社 Tapered roller bearing
JPH11236920A (en) * 1998-02-24 1999-08-31 Nippon Seiko Kk Rolling bearing
JP4399905B2 (en) * 1999-07-16 2010-01-20 日本精工株式会社 Roller bearing
JP6965006B2 (en) * 2017-03-28 2021-11-10 Ntn株式会社 Conical roller bearing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017150649A (en) 2016-02-26 2017-08-31 日本精工株式会社 Conical roller bearing and method of manufacturing conical roller bearing
JP2019066039A (en) 2017-09-28 2019-04-25 Ntn株式会社 Conical roller bearings

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