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JPH0587330U - 円すいころ軸受 - Google Patents

円すいころ軸受

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Publication number
JPH0587330U
JPH0587330U JP028782U JP2878292U JPH0587330U JP H0587330 U JPH0587330 U JP H0587330U JP 028782 U JP028782 U JP 028782U JP 2878292 U JP2878292 U JP 2878292U JP H0587330 U JPH0587330 U JP H0587330U
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JP
Japan
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tapered roller
sliding contact
roller
large end
bas
Prior art date
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JP028782U
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English (en)
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JP2584623Y2 (ja
Inventor
敏明 寺倉
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34—Rollers; Needles
    • F16C33/36—Rollers; Needles with bearing-surfaces other than cylindrical, e.g. tapered; with grooves in the bearing surfaces
    • F16C33/366—Tapered rollers, i.e. rollers generally shaped as truncated cones

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円すいころ軸受の高速回転の上限を引き上
げ、高速回転での耐久性を向上させること。 【構成】 円すいころ１２の内輪大鍔面１０ｃにおけ
る、ころ大端面１２ｃと摺接する摺接部１３を、ころの
円すい角をβとしたとき、前記円すい角の頂点Ｏを中心
として、内輪軌道面からの中心角γ＝β/15〜β/10の範
囲に位置させ、摺接部１３の両側に、円すいころの大端
面１２ｃから離隔する方向に逃げる逃げ面を形成し、円
すいころ大端面１２ｃの曲率半径Ｒを、円すい角の頂点
Ｏから大鍔面１０ｃまでの距離をＲBASとしたとき、
０．７５≦Ｒ／ＲBAS≦０．８５とした。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は円すいころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円すいころ軸受は、図６に示すように小鍔１ａおよび大鍔１ｂを備えた内輪１ 、外輪２、内外輪１、２間に介在する複数の円すい台形状のころ３、およびころ ３を円周方向等間隔に保持する保持器４で構成される。円すいころ軸受ではころ ３と内外輪１、２の軌道面とが線接触しており、内外輪軌道面およびころの円す い角頂点が図７に示すように軸受の中心線上の一点Ｏに一致するように設計され ている。これにより、ころ３は内外輪軌道に対して転がり運動をすることができ る。
【０００３】 円すいころ軸受では内外輪の軌道の円すい角が違うので、軌道からころ３に加 わる荷重の合力がころ３を大端側に押す方向に作用する。このため、ころ３はそ の大端側の端面が内輪１の大鍔面１ｃに押しつけられて案内され、ここで滑り接 触をする。詳しくは、図８に示す如く大鍔面１ｃは、その母線ｙが軸受の中心線 に対して所定角をなすフラット面とされ、このフラット面にころ３の大端面３ｃ のＲ面が滑り接触する。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】
円すいころ軸受は大きなラじアル荷重と同時に一方向の大きなスラスト荷重を 支えることができる。しかし、ころ３の大端面３ｃが内輪１のフラットな大鍔面 １ｃと滑り運動をするので、回転トルクが比較的大きく、回転速度の限界は一般 にあまり大きくない。
【０００５】 しかし、例えば近年の鉄道車両は時速２００〜３００ｋｍを越す高速化の要求 があり、駆動装置ピニオン用軸受では、はねかけ給油でｄｎ≒５０×１０4にも 達する状況にある。加えて、軸受発熱量が大きくなりがちな冬期などの低温時急 加速条件下でも、焼き付きを生じないことが必要とされる。このような苛酷な条 件に適合するためには、従来の円すいころ軸受の技術では不十分である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本考案は前記課題を解決すべく創案するに至ったものであって、 （ａ）円すいころの内輪大鍔面における、ころ大端面と摺接する摺接部を、こ ろの円すい角をβとしたとき、前記円すい角の頂点を中心として、内輪軌道面か らの中心角γ＝β/15〜β/10の範囲に位置させ、 （ｂ）前記摺接部の両側に、前記円すいころの大端面から離隔する方向に逃げ る逃げ面を形成し、 （ｃ）前記円すいころ大端面の曲率半径Ｒを、円すい角の頂点から大鍔面まで の距離をＲBASとしたとき、０．７５≦Ｒ／ＲBAS≦０．８５の範囲とした。
【０００７】
【作用】
従来の円すいころ軸受の内輪大鍔面の摺接部は、内輪軌道面からの中心角γ＝ 約β/8とされ（βはころの円すい角）、軸受中心軸から比較的離れた位置にある ので、摺接部に対するころの滑り速度は比較的高速であるが、本考案では中心角 γをβ/15〜β/10に減少（約２０〜５０％の減少）させているので、摺接部に対 するころの滑り速度が低下し、回転トルクと軸受発熱量が低減される。
【０００８】 また前記摺接部の両側に、円すいころの大端面から離隔する方向に逃げる逃げ 面を形成しているので、大鍔面の傾斜角度やころ大端面の加工精度にバラツキが でても、大端面に対する摺接部の位置は不変であり起動トルクおよび予圧量のバ ラツキが防止され、予圧量が適性な軸受の生産を確実にする。
【０００９】 ころ大端面の曲率半径Ｒは、従来、０．９０≦Ｒ／ＲBAS≦０．９７（ＲBAS： 円すい角の頂点から大鍔面までの距離）であったが、この場合大鍔面ところ大端 面との間の最小油膜厚さ比は０．９以下であって、高速回転のためには必ずしも 満足のいく値ではなかったが、本考案では実験に基づき前記最小油膜厚さ比を０ ．９５以上にできるＲの最適値が０．７５≦Ｒ／ＲBAS≦０．８５であることを 見出し、これを具現化した。
【００１０】 本考案では以上の対策が共同して奏功し、円すいころ軸受の高速回転の上限を 引き上げることができ、また高速での耐久性を向上させることができる。
【００１１】
【実施例】
以下に本考案の一実施例を図に基づいて説明する。図１において１０は内輪、 １１は外輪、１２は円すいころである。保持器は省略してある。円すいころ１２ の内輪大鍔面１０ｃにおける、ころ大端面１２ｃと摺接する摺接部１３は、ころ の円すい角をβとしたとき、前記円すい角の頂点Ｏを中心として、内輪軌道面か らの中心角γ＝β/15〜β/10の範囲に位置させている。すなわち、摺接部１３は 内輪軌道面からｅの高さ位置にある。このｅの値は小さいほど摺接部１３ところ 大端面１２ｃとの滑り速度は小さくなって軸受発熱量が低減されるが、図２に示 すように内輪盗み１９ところ面取り部１８の寸法関係からｅないしγの下限は前 記の如くβ/15となる。
【００１２】 前記摺接部１３は一般的に直線あるいは大端面１２ｃと対応する凹曲面とされ 、その両側（半径方向内方および外方）には図２に示すように円すいころ１２の 大端面１２ｃから離隔する方向に逃げる逃げ面１４，１５を形成している。摺接 部１３の長さＨはＨ≦ＲBAS・tan(β/10)とし、また逃がし角度θは１°≦θ≦ １５°の範囲とする。逃げ面１４と大鍔面１０ｃの面取り部１６とは緩やかなｒ 1 面で接続する。
【００１３】 ころ大端面１２ｃの曲率半径Ｒは、円すい角の頂点から大鍔面までの距離をＲ BAS とすると、０．７５≦Ｒ／ＲBAS≦０．８５の範囲である。
【００１４】 図３（ｃ）に示すように、従来のころ大端面１２ｃとその周縁の面取り部１８ との境界には、角部１７が残っていたが、本実施例では図３（ｂ）に示すように 大端面１２ｃと面取り部１８との境界にｒ2面を形成し、角部１７を解消してい る。また従来の面取り部１８は旋削仕上げであったが、これでは油膜切れが発生 しやすい。そこで本実施例では面取り部１８を研磨仕上げとし、表面粗さＲmax を６μｍ以下としている。
【００１５】 ころ大端面１２ｃのＲが油膜厚さに及ぼす影響を実験から求めてグラフにした ものを図４に示す。同図より明らかなように、従来の０．９０≦Ｒ／ＲBAS≦０ ．９７の範囲では油膜が比較的薄いことが分かる。また油膜を最大にするのは０ ．７５≦Ｒ／ＲBAS≦０．８５の範囲であることも分かる。
【００１６】 図５は円すいころのみ従来品を使用し、他の部分は前記構成とした円すいころ 軸受の焼付き試験における結果を示すグラフである。従来品１、２はアキシャル 隙間を１００μｍ程度に増やしても５分以内に焼付きを生じたが、本考案の軸受 は９０μｍ程度で温度が安定して焼付きは見られなかった。円すいころの角部１ ７を取って面取り部１８を研磨仕上げしたものを使用すれば、さらによい結果が 得られると考えられる。
【００１７】 以上、本考案の一実施例につき説明したが、本考案は前記実施例に限定される ことなく種々の変形が可能である。例えば本考案は２列以上の複列円すいころ軸 受にも応用可能である。
【００１８】
【考案の効果】
本考案では内輪大鍔面の摺接部と内輪軌道面との中心角γを従来よりも約２０ 〜５０％減少させてγ＝β/15〜β/10にしているので、摺接部に対するころの滑 り速度が低下し、回転トルクと軸受発熱量が低減される。また前記摺接部の両側 に円すいころの大端面から離隔する方向に逃げる逃げ面を形成しているので、大 鍔面の傾斜角度やころ大端面の加工精度にバラツキがでても、大端面に対する摺 接部の位置が不変であり起動トルクおよび予圧量のバラツキが防止され、予圧量 が適正な軸受の生産を確実にする。またころ大端面の曲率半径Ｒは、従来、０． ９０≦Ｒ／ＲBAS≦０．９７であったが、この場合大鍔面ところ大端面との間の 最小油膜厚さ比は０．９以下であって、高速回転のためには必ずしも満足のいく 値ではなかったが、本考案では実験に基づき前記最小油膜厚さ比を０．９５以上 にできるＲの最適値が０．７５≦Ｒ／ＲBAS≦０．８５であることを見出し、こ れを具現化したもので、以上の対策が共同して奏功し、円すいころ軸受の高速回 転の上限を引き上げることができ、また高速回転での耐久性を向上させることが できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の一実施例に係る円すいころ軸受の概略
断面図。
【図２】同軸受の内輪大鍔面の拡大断面図。
【図３】（ａ）は本考案に使用する円すいころの側面
図、（ｂ）は同ころの面取り部拡大図、（ｃ）は従来の
円すいころの面取り部拡大図。
【図４】ころ大端面のＲの油膜厚さに及ぼす影響を示す
グラフ図。
【図５】アキシャル隙間と焼付き時間の関係を示すグラ
フ図。
【図６】従来の円すいころ軸受の断面図。
【図７】従来の円すいころ軸受の断面図。
【図８】従来の円すいころ軸受の内輪大鍔面の拡大断面
図。
【符号の説明】
１０ 内輪 １０ｃ 大鍔面 １１ 外輪 １２ 円すいころ １２ｃ 大端面 １３ 摺接部 １４ 逃げ面 １５ 逃げ面 １６ 面取り部 １７ 角部 １８ 面取り部 １９ 内輪盗み

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）円すいころの内輪大鍔面におけ
    る、ころ大端面と摺接する摺接部を、ころの円すい角を
    βとしたとき、前記円すい角の頂点を中心として、内輪
    軌道面からの中心角γ＝β/15〜β/10の範囲に位置さ
    せ、 （ｂ）前記摺接部の両側に、前記円すいころの大端面か
    ら離隔する方向に逃げる逃げ面を形成し、 （ｃ）前記円すいころ大端面の曲率半径Ｒを、円すい角
    の頂点から大鍔面までの距離をＲBASとしたとき、０．
    ７５≦Ｒ／ＲBAS≦０．８５の範囲とした円すいころ軸
    受。
  2. 【請求項２】 前記円すいころの大端面と前記大端面に
    続く面取り部とを、曲面によって滑らかに接続した請求
    項１記載の円すいころ軸受。
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