CN104235178A - 圆锥滚子轴承和使用圆锥滚子轴承的动力传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及圆锥滚子轴承和使用圆锥滚子轴承的动力传递装置。在一个方面中，一种圆锥滚子轴承(30)包括：内圈(31)；外圈(40)，其经由环形空间设置在该内圈(31)的外周表面上从而与该内圈(31)布置在相同的中心线上；多个圆锥滚子(50)，其可滚动地布置于该环形空间中；以及保持架(60)，其保持该多个圆锥滚子(50)。该圆锥滚子轴承(30)构造成使得：液体润滑剂流动通过该环形空间；并且在该内圈(31)、该外圈(40)、该圆锥滚子(50)和该保持架(60)当中，构造成在轴承旋转时旋转的至少一个旋转部件设置有构造成在轴承旋转时降低该润滑剂的压力的汽化促进机构(70)，使得该润滑剂的压力达到该润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。

Description

圆锥滚子轴承和使用圆锥滚子轴承的动力传递装置
技术领域
本发明涉及圆锥滚子轴承和使用该圆锥滚子轴承的动力传递装置。
背景技术
圆锥滚子轴承是具有大的负载能力和高的刚性的优良滚子轴承。然而，圆锥滚子轴承包括因滑动接触而包括滑动部(例如，圆锥滚子的大端面与内圈的圆锥背面肋部的导轨之间的滑动部)，并且鉴于由于滑动部的滑动摩擦而发生的转矩损失和燃烧，圆锥滚子轴承在作为用于高速旋转的滚子轴承使用的方面受到限制。此外，例如，如日本专利申请公开No.2010-91053(JP2010-91053A)中所描述，一种使用圆锥滚子轴承的动力传递装置，由具有良好的散热性能的金属制成的冷却构件布置在圆锥滚子轴承的外圈的润滑剂入口侧端部与用于支承外圈的支承构件之间。当润滑剂从入口流入圆锥滚子轴承中时，润滑剂经过冷却构件以便被冷却。
发明内容
在JP2010-91053A中描述的圆锥滚子轴承装置中，能够通过冷却构件冷却润滑剂。然而，该冷却构件应当由具有良好的散热性能的金属制成，并且应当组装在外圈的端部与用于支承外圈的支承构件之间。正因为如此，增加了部件的数量和用于组装的工时的数量。
本发明提供了圆锥滚子轴承以及使用圆锥滚子轴承的动力传递装置，该圆锥滚子轴承能够冷却润滑剂而不会增加部件的数量和用于组装的工时的数量。
根据本发明的一方面的圆锥滚子轴承包括：内圈；外圈，所述外圈经由环形空间(以隔开环形空间的方式)设置在所述内圈的外周表面上从而与所述内圈布置在相同的中心线上；多个圆锥滚子，所述多个圆锥滚子可滚动地布置于所述环形空间中；以及保持架，所述保持架保持所述多个圆锥滚子。该圆锥滚子轴承构造成使得：液体润滑剂流动通过环形空间；并且构造成在轴承旋转时旋转的至少一个旋转部件——包括在内圈、外圈、圆锥滚子以及保持架当中——设置有汽化促进机构，该汽化促进机构构造成在轴承旋转时降低润滑剂的压力，使得润滑剂的压力达到所述润滑剂从液相变成汽相时的饱和蒸汽压。
根据上述方面，液体润滑剂在轴承旋转时流动通过在内圈与外圈之间的环形空间。此时，润滑剂的压力通过设置于包括在轴承部件当中的旋转部件中的汽化促进机构降低，使得润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而引起蒸汽空化。因此，润滑剂通过已经从液相变成汽相的润滑剂的汽化热冷却。正因如此，在不增加部件的数量和用于组装的工时的数量的情况下，能够通过设置于包括在轴承部件当中的旋转部件中的汽化促进机构来冷却润滑剂。因此，能够提供适于作为用于高速旋转的滚子轴承使用的圆锥滚子轴承。
在上述方面，汽化促进机构可以由形成于圆锥滚子中的滚子汽化促进部构成。
根据上述构造，能够容易地由形成于圆锥滚子中的滚子汽化促进部构成汽化促进机构。
在上述构造中，滚子汽化促进部可以各自由轴向延伸的并且形成于每个圆锥滚子的外周表面的非接触区域中的多个沟槽形成，非接触区域是位于每个圆锥滚子的外周表面的有效滚动区域外侧的区域。
根据上述构造，轴向延伸的多个沟槽形成于非接触区域——该非接触区域是在圆锥滚子的外周表面的有效滚动区域外侧的区域——中，因而构成滚子汽化促进部。这使得能够抑制对圆锥滚子的滚动性能的不利影响。
此外，在上述方面，汽化促进机构可以设置于保持架中。
根据上述构造，液体润滑剂在轴承旋转时流动通过在内圈与外圈之间的环形空间。此时，由于设置于保持架中的汽化促进机构，一部分润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而引起润滑剂中的空化。因此，润滑剂通过已经从液相变成汽相的润滑剂的汽化热冷却。正因如此，在没有增加部件的数量和用于组装的工时的数量的情况下，能够通过设置于保持架中的汽化促进机构来冷却润滑剂。因此，能够提供适于作为用于高速旋转的滚子轴承使用的圆锥滚子轴承。
在上述构造中，轴承旋转时的转数可以是1000rpm或更多。
根据上述构造，当轴承旋转时的转数是1000rpm或更多时，由于设置于保持架中的汽化促进机构，润滑剂的压力容易达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而提高了润滑剂的冷却效果。此外，当轴承旋转时的转数是1000rpm或更多时，还能够获得转矩降低的效果。
在上述构造中，保持架可以包括：环形部；从环形部轴向延伸的条部；以及通过环形部和条部构成的兜孔，每个条部可以包括沿径向方向向内延伸的膛孔侧延伸部以及沿径向方向向外延伸的外侧延伸部，包括膛孔侧延伸部和外侧延伸部的条部的后壁表面——根据保持架的旋转方向——形成为大致垂直于所述旋转方向，并且设置于保持架中的汽化促进机构可以由后壁表面构成。
根据上述构造，与条部没有包括膛孔侧延伸部和外侧延伸部的结构相比较，在轴承旋转时，在包括膛孔侧延伸部和外侧延伸部的条部的、沿保持架的旋转方向的后壁表面的后面产生低压部分的区域增大。这使得能够促进在保持架的条部的后壁表面后面的空化的发生。这因此使得能够提高润滑剂的冷却效果。
在上述构造中，膛孔侧延伸部的膛孔表面可以设置成靠近内圈的外周表面的内圈滚道表面，以便在膛孔侧延伸部的膛孔表面与内圈的外周表面之间形成膛孔侧间隙部；外侧延伸部的外侧表面可以设置成靠近外圈的内周表面的外圈滚道表面，以便在外侧延伸部的外侧表面与外圈的内周表面之间形成外侧间隙部；并且设置在保持架中的汽化促进机构可以通过膛孔侧间隙部、外侧间隙部和包括膛孔侧延伸部和外侧延伸部的条部的后壁表面的组合而构成。
根据上述构造，当设置膛孔侧间隙部和外侧间隙部时，润滑剂难以流入条部的后壁表面。以此方式，在条部的后壁表面周围的润滑剂容易随着旋转而减少，使得容易降低润滑剂的压力。因此，能够进一步促进在保持架的条部的后壁表面后面的空化的发生，因而进一步提高冷却效果。此外，减少了进入轴承的润滑剂的量，这产生了转矩降低的重大效果。
在上述构造中，轴向延伸的凹入部或突出部可以形成在保持架的条部的膛孔侧延伸部和外侧延伸部中的至少一者的周表面上。
根据上述构造，轴向延伸的凹入部或者突出部形成在保持架的条部的膛孔侧延伸部和外侧延伸部中的至少一个延伸部上。以此方式，甚至在凹入部或者突出部中在润滑剂中引起空化，因而使得能够冷却润滑剂。
在上述构造中，轴向延伸的凹入部或突出部可以形成于保持架的环形部中。
根据上述构造，当轴向延伸的凹入部或突出部形成于保持架的环形部中时，甚至在凹入部或者突出部中在润滑剂中引起空化，因而使得能够冷却润滑剂。
此外，在上述方面，汽化促进机构可以设置于构造成在轴承旋转时旋转的旋转侧轴承圈中，旋转侧轴承圈是内圈和外圈中的任一轴承圈。
根据上述构造，液体润滑剂在轴承旋转时流动通过在内圈与外圈之间的环形空间。此时，由于汽化促进机构设置于构造成在轴承旋转时旋转的旋转侧轴承圈中——该旋转侧轴承圈是内圈和外圈中的任一轴承圈，一部分润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而引起润滑剂中的空化。于是，通过已经从液相变成汽相的润滑剂的汽化热来冷却润滑剂和旋转部件。正因如此，在没有增加部件的数量和用于组装的工时的数量的情况下，能够通过设置于构造成在轴承旋转时旋转的旋转部件中的汽化促进机构来冷却润滑剂。因此，能够提供适于作为用于高速旋转的滚子轴承使用的圆锥滚子轴承。
在上述构造中，轴承旋转时的转数可以是1000rpm或更多。
根据上述构造，当轴承旋转时的转数是1000rpm或更多时，由于设置于轴承圈中的汽化促进机构，润滑剂的压力容易达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而提高润滑剂的冷却效果。此外，当轴承旋转时的转数是1000rpm或更多时，还能够获得转矩降低的效果。
在上述构造中，设置于轴承圈中的汽化促进机构可以由轴向凹入部或突出部构成，该轴向凹入部或突出部形成于旋转侧轴承圈的肋部中。
根据上述构造，能够容易由形成在旋转侧轴承圈的肋部中的轴向凹入部或突出部来构成设置于轴承圈中的汽化促进机构。此外，当设置于轴承圈中的汽化促进机构由形成在旋转侧轴承圈的肋部中的轴向凹入部或突出部构成时，能够促进润滑剂中的空化的发生，因而使得能够提高润滑剂的冷却效果。此外，当轴向凹入部或突出部形成于旋转侧轴承圈的肋部中时，增大了旋转侧轴承圈的肋部的表面面积，因而使得能够只以这种程度提高散热性能。
在上述构造中，润滑剂的温度可以至少是在轴承旋转时的润滑剂的假定温度范围内的最低温度。
根据上述构造，润滑剂的温度至少是在轴承旋转时的润滑剂的假定温度范围内的最低温度。因此，由于设置在轴承部件当中的旋转部件中的汽化促进机构，润滑剂的压力容易达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而使得能够有成效地冷却润滑剂和旋转构件。也就是说，在润滑剂的温度低于在轴承旋转时的润滑剂的假定温度范围内的最低温度的情况下，润滑剂的压力可能不会达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。在这种情况下，认为不能期望润滑剂的冷却效果。
此外，动力传递装置可以将上述方面的圆锥滚子轴承作为用于可旋转地支承动力传递装置内部的旋转轴的圆锥滚子轴承使用。
根据上述构造，由于上述方面的圆锥滚子轴承的使用，能够冷却润滑剂而不会增加部件的数量和用于组装的工时的数量。
根据本发明的该方面，能够通过设置于轴承部件当中的旋转部件中的至少一个旋转部件中的汽化促进机构来冷却润滑剂。结果是能够提供适于作为用于高速旋转的滚子轴承使用的圆锥滚子轴承。
附图说明
将在下面结合附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术和工业重要性进行描述，在附图中相同的附图标记表示相同的部件，并且在附图中：
图1是图示了根据本发明的实施方式1至3的圆锥滚子轴承的轴向截面图；
图2是以放大的方式图示了根据实施方式1的在内圈、外圈、圆锥滚子以及保持架之间的关系的轴向截面图；
图3是以放大的方式图示了根据实施方式1的圆锥滚子的侧视图；
图4是以放大的方式图示了根据实施方式1的构成形成于圆锥滚子的非接触区域中的汽化促进部——作为汽化促进机构——的沟槽的截面图；
图5是以放大的方式图示了根据实施方式2的在内圈、外圈、圆锥滚子以及保持架之间的关系的轴向截面图；
图6是以放大的方式图示了根据实施方式2的保持架的条部的沿垂直于轴向方向的方向的截面图；
图7是图示了在将4kN的轴向负载施加到圆锥滚子的情况下关于实施方式2的圆锥滚子轴承和传统的基准样本的圆锥滚子轴承在转数与转矩之间关系方面的测试图表的说明性视图；
图8是图示了在将10kN的轴向负载施加到圆锥滚子的情况下关于实施方式2的圆锥滚子轴承和传统的基准样本的圆锥滚子轴承在转数与转矩之间关系方面的测试图表的说明性视图；
图9是以放大的方式图示了根据实施方式3的在内圈、外圈、圆锥滚子以及保持架之间的关系的轴向截面图；
图10是图示了根据实施方式3作为旋转侧轴承圈的内圈的圆锥背面肋部的前视图；
图11是图示了在将4kN的轴向负载施加到圆锥滚子的情况下关于实施方式3的圆锥滚子轴承和传统的基准样本的圆锥滚子轴承在转数与转矩之间关系方面的测试图表的说明性视图；
图12是图示了在将10kN的轴向负载施加到圆锥滚子的情况下关于实施方式3的圆锥滚子轴承和传统的基准样本的圆锥滚子轴承在转数与转矩之间关系方面的测试图表的说明性视图；
图13是图示了差速装置——作为使用了根据实施方式1的圆锥滚子轴承的动力传递装置——的轴向截面图；
图14是图示了差速装置——作为使用了根据实施方式2的圆锥滚子轴承的动力传递装置——的轴向截面图；
图15是图示了差速装置——作为使用了根据实施方式3的圆锥滚子轴承的动力传递装置——的轴向截面图；
图16是沿垂直于轴向方向的方向并且以放大的方式图示了根据本发明的另一实施方式的圆锥滚子轴承的保持架的条部的截面图；
图17是沿垂直于轴向方向的方向并且以放大的方式图示了轴向延伸的凹入部形成于根据本发明的另一实施方式的圆锥滚子轴承的保持架的条部的膛孔侧延伸部中的状态的截面图；
图18是以放大的方式图示了轴向延伸的凹入部形成在根据本发明的另一实施方式的圆锥滚子轴承的保持架的小直径侧环形部的内周表面上的状态的轴向截面图；以及
图19是图示了构成设置于轴承圈中的汽化促进机构的轴向凹入部或突出部形成于根据本发明的另一实施方式的圆锥滚子轴承的内圈的圆锥正面肋部中的状态的说明性视图。
具体实施方式
将根据实施方式对用于实施本发明的模式进行描述。
参照图1至图4对本发明的实施方式1进行描述。如图1所示，圆锥滚子轴承30包括内圈31、外圈40、多个圆锥滚子50以及保持架60。如图2所示，内圈31以具有中心孔的管状形状形成，并且内圈滚道表面32形成在内圈31的外周表面上，内圈滚道表面32具有直径从一端向另一端逐渐增加的锥形轴形状。此外，在内圈31的一端的外周表面(内圈滚道表面32的小直径侧)上，形成具有导轨34的圆锥/锥体正面肋部33，导轨34引导圆锥滚子50的小端面51，并且在另一端的外周表面(内圈滚道表面32的大直径侧)上，形成具有导轨36的圆锥/锥体背面肋部35，导轨36引导圆锥滚子50的大端面52。
如图2所示，外圈40经由环形空间设置在内圈31的外周表面上使得外圈40布置在与内圈31相同的中心线上以形成管状形状，并且外圈滚道表面41形成在外圈的内周表面40上，外圈滚道表面41具有直径从一端向另一端逐渐增加的锥形孔形状。在内圈31的内圈滚道表面32与外圈40的外圈滚道表面41之间的环形空间中，多个圆锥滚子50以多个圆锥滚子50由保持架60保持的状态可滚动地布置。
如图2所示，保持架60包括：以预定间隔彼此轴向隔开的小直径环形部61和大直径环形部62；以及将环形部61、62连接的条部63。保持圆锥滚子50的兜孔64形成于由环形部61、62和条部63围绕的部分中。圆锥滚子轴承30构造成使得液体润滑剂流动通过在内圈31与外圈40之间的环形空间。此外，在圆锥滚子轴承30中的润滑剂的温度至少是在轴承旋转时的润滑剂的假定温度范围内的最低温度。例如，用于动力传递装置的润滑剂的假定温度是40℃至160℃。因而，润滑剂的温度是40℃或更高。此外，在实施方式1中，在轴承旋转时的圆锥滚子轴承30的转数是1000rpm或更多。
在包括内圈31、外圈40、圆锥滚子50以及保持架60的轴承部件当中，在轴承旋转时旋转的旋转部件——例如，内圈31、圆锥滚子50、保持架60中的至少一者——设置有汽化促进机构70，汽化促进机构70在轴承旋转时降低润滑剂的压力使得润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。在实施方式1中，汽化促进机构70由分别形成在多个圆锥滚子50中的滚子汽化促进部71构成。滚子汽化促进部71由形成在圆锥滚子50的外周表面上的至少一个非接触区域——即，小直径侧非接触区域54和大直径侧非接触区域55中的至少一者——中的多个沟槽72构成，该非接触区域是在有效滚动区域53外侧的区域。该多个沟槽72设置成轴向地延伸并且在圆周方向上以预定的间隔彼此隔开。也就是说，如图2、图3所示，与截圆锥形状相比，圆锥滚子50的外周表面以沿其轴向方向从两端在中央部分鼓起的冠形形状形成。圆锥滚子50的具有冠形形状的外周表面构造成使得：将与内圈滚道表面32和外圈滚道表面41接触的有效滚动区域53设定在轴向方向上的其中央部分中；并且小直径侧非接触区域54设置在有效滚动区域53的在轴向方向上的两侧外侧的小直径侧上，并且大直径侧非接触区域55设置在大直径侧上。在非接触区域——即，小直径侧非接触区域54和大直径侧非接触区域55——中的至少一者的外周表面上，该多个沟槽72形成为轴向地延伸并且在圆周方向上以预定的间隔彼此隔开。在实施方式1中，该多个沟槽72形成在大直径侧非接触区域55的外周表面上。
根据实施方式1的圆锥滚子轴承如上所述构造。因此，在轴承旋转时，液体润滑剂流动通过内圈31与外圈40之间的环形空间。此时，润滑剂的压力通过设置于圆锥滚子50——作为轴承部件当中的旋转部件——中的汽化促进机构70降低，使得润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。因此，润滑剂和圆锥滚子50通过已经从液相变成汽相的润滑剂的汽化热来冷却。
也就是说，在实施方式1中，作为汽化促进机构70，滚子汽化促进部71由形成在圆锥滚子50的外周表面上的多个沟槽72构成。如图4所示，在轴承旋转时，在沟槽72的两个沟槽壁表面中的沟槽壁表面72a的后面出现低压部分90(由双点划线围绕的部分)。沟槽壁表面72a是沟槽72的沟槽壁表面中的一个沟槽壁表面，该一个沟槽壁表面定位在旋转方向(箭头P方向)的前侧。此外，随着压力变得更低，润滑剂容易变成汽相。因为如此，在低压部分90中的润滑剂中产生空化，并且润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。因此，润滑剂通过已经从液相变成汽相的润滑剂的汽化热来冷却。正因如此，在不会增加部件的数量和用于组装的工时的数量的情况下，能够通过设置于圆锥滚子50——作为轴承部件当中的旋转部件——中的汽化促进机构70冷却润滑剂。因此，能够提供适于作为用于高速旋转的滚子轴承使用的圆锥滚子轴承30。
此外，当轴承旋转时的圆锥滚子轴承30的转数是1000rpm或更多时，润滑剂的压力由于汽化促进机构70容易达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而使得能够提高润滑剂的冷却效果。
此外，能够容易由形成于圆锥滚子50中的作为滚子汽化促进部71的多个沟槽72构成汽化促进机构70。此外，在布置于圆锥滚子50的外周表面上的有效滚动区域53外侧的小直径侧非接触区域54和大直径侧非接触区域55中的至少一个非接触区域(在实施方式1中，大直径侧非接触区域55)中，形成多个沟槽72——多个沟槽72构成滚子汽化促进部71并且轴向延伸，因而使得能够抑制对圆锥滚子50的滚动性能的不利影响。此外，当通过形成轴向延伸的多个沟槽72而构成的滚子汽化促进部71形成于大直径侧非接触区域55中时，能够冷却在内圈31的圆锥背面肋部35的导轨36与圆锥滚子50的大端面52之间产生的摩擦热，因而产生抑制燃烧的重大效果。
此外，圆锥滚子轴承30中的润滑剂的温度至少是在轴承旋转时的润滑剂的假定温度范围内的最低温度。因此，由于滚子汽化促进部71，润滑剂的压力容易达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而使得能够有成效地冷却润滑剂和圆锥滚子50。也就是说，在润滑剂的温度低于在轴承旋转时的润滑剂的假定温度范围内的最低温度的情况下，润滑剂的压力可能不会达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。在这种情况下，认为不能期望润滑剂的冷却效果。然而，能够抑制所述问题的发生。
参照图1和图5至图8对本发明的实施方式2进行描述。除保持架60之外的结构与关于图1的上述描述中的结构相同。
在图5中，保持架60包括：在轴向方向上以预定的间隔彼此隔开的小直径环形部61和大直径环形部62；以及将环形部61、62连接的条部63。保持圆锥滚子50的兜孔64形成于由环形部61、62和条部63围绕的部分中。圆锥滚子轴承30构造成使得液体润滑剂流动通过在内圈31与外圈40之间的环形空间。此外，圆锥滚子轴承30中的润滑剂的温度至少是在轴承旋转时的润滑剂的假定温度范围内的最低温度。例如，用于动力传递装置的润滑剂的假定温度是40℃至160℃。因而，润滑剂的温度是40℃或更高。此外，在实施方式2中，在轴承旋转时的圆锥滚子轴承30的转数是1000rpm或更多。
此外，在轴承旋转时，保持架60在箭头P方向——与作为旋转侧轴承圈的内圈31的旋转方向相同的方向——上旋转。保持架60的一部分设置有在轴承旋转时降低润滑剂的压力的汽化促进机构70，以便润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。在实施方式2中，包括小直径环形部61、大直径环形部62和条部63的保持架60整体地由具有耐热性和耐磨性的树脂材料形成。此外，如图5、图6所示，保持架60的每个条部63设置有沿径向方向向内延伸的膛孔侧延伸部65，以及沿径向方向向外延伸的外侧延伸部66。此外，包括膛孔侧延伸部65和外侧延伸部66的条部63的后壁表面67——根据保持架60的旋转方向(图6中的箭头P方向)——形成为大致垂直于该旋转方向。设置于保持架60中的汽化促进机构70通过后壁表面67构成。也就是说，为了降低润滑剂的压力，优选的是，条部63的后壁表面67尽可能地相对于旋转方向垂直延伸。然而，只要能够产生空化，后壁表面67可以从完全的垂直方向偏离一定程度。值得注意的是，在条部63的壁表面当中，在保持架60旋转时受到润滑剂——该润滑剂存在于保持架60朝向其旋转的区域中——撞击的壁表面被称作是前壁表面68，并且作为相对于前壁表面68的后侧并且由于在旋转时条部63的遮挡几乎不受润滑剂撞击的壁表面被称作是后壁表面67。此外，考虑到圆锥滚子轴承30可逆地旋转的情况，期望的是，条部63的前壁表面68也形成为大致垂直于旋转方向并且条部63的横截面(在垂直于轴向方向的方向上的截面)形成为梯形形状(参见图6)。也就是说，在圆锥滚子轴承30可逆地旋转的情况下，条部63的前壁表面68用作在旋转方向上的后壁表面。
此外，在实施方式2中，如图6所示，膛孔侧延伸部65的膛孔表面设置为以微小的间隙接近/靠近内圈31的内圈滚道表面32，以便在膛孔侧延伸部65的膛孔表面与内圈31的内圈滚道表面32之间形成膛孔侧间隙部S1。此外，外侧延伸部66的外侧表面设置为以微小的间隙接近外圈40的外圈滚道表面41，以便在外侧延伸部66的外侧表面与外圈40的外圈滚道表面41之间形成外侧间隙部S2。设置于保持架60中的汽化促进机构70通过包括膛孔侧延伸部65和外侧延伸部66的条部63的后壁表面67、膛孔侧间隙部S1以及外侧间隙部S2的组合而构成。
根据实施方式2的圆锥滚子轴承如上所述构造。因此，在轴承旋转时液体润滑剂流动通过在内圈31与外圈40之间的环形空间。此时，由于设置于保持架60的一部分中的汽化促进机构70，一部分润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而引起润滑剂中的空化。以此方式，润滑剂通过已经从液相变成汽相的润滑剂的汽化热冷却。正因如此，不会增加部件的数量和用于组装的工时的数量，能够通过设置于保持架60的一部分中的汽化促进机构70来冷却润滑剂。
在实施方式2中，保持架60的条部63设置有沿径向方向向内延伸的膛孔侧延伸部65以及沿径向方向向外延伸的外侧延伸部66。此外，包括条部63的膛孔侧延伸部65和外侧延伸部66的条部63的那个后壁表面67——根据保持架60的旋转方向——形成为大致垂直于该旋转方向。设置于保持架60中的汽化促进机构70通过后壁表面67构成。因此，在轴承旋转时，与其中条部不设置有膛孔侧延伸部和外侧延伸部的结构(传统保持架的条部)相比较，在条部63的后壁表面67的后面出现低压部分90、91的区域增大。因此，能够促进在保持架60的条部63的后壁表面67后面的低压部分90、91中的空化的出现。这因而使得能够提高润滑剂的冷却效果。
此外，在实施方式2中，设置于保持架60中的汽化促进机构70通过包括膛孔侧延伸部65和外侧延伸部66的条部63的后壁表面67、膛孔侧间隙部S1以及外侧间隙部S2的组合而构成。此外，因为设置了膛孔侧间隙部S1和外侧间隙部S2，润滑剂难以流入到条部63的后壁表面67。因此在条部63的后壁表面67周围的润滑剂容易随着保持架60的旋转而减少，使得容易降低润滑剂的压力。因此，能够进一步促进在条部63的后壁表面67后面的空化的出现，因此提高冷却效果。此外，进入轴承的润滑剂的量减少，因此产生了转矩降低的重大效果。
此外，当在轴承旋转时的圆锥滚子轴承30的转数是1000rpm或更多时，由于设置于保持架60的一部分中的汽化促进机构70，润滑剂的压力容易达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而提高润滑剂的冷却效果。此外，当在轴承旋转时的圆锥滚子轴承30的转数是1000rpm或更多时，还能够获得转矩降低的效果。
对下面的圆锥滚子轴承执行测试：实施方式2的圆锥滚子轴承30构造成使得保持架60的包括膛孔侧延伸部65和外侧延伸部66的条部63的那个后壁表面67形成为大致垂直于旋转方向以便构成设置于保持架60中的汽化促进机构70；而传统的基准样本的圆锥滚子轴承构造成使得在保持架的条部中没有设置膛孔侧延伸部和外侧延伸部。获得如图7、图8所示的结果。图7涉及至圆锥滚子50的轴向负载(轴向施加的负载)是4kN的情况，并且横轴表示轴承旋转时的转数rpm，而纵轴表示转矩Nm。此外，图8涉及至圆锥滚子50的轴向负载(轴向施加的负载)是10kN的情况，并且横轴表示在轴承旋转时的转数rpm，而纵轴表示转矩Nm。如图7、图8所示，可以发现在轴向负载是4kN和轴向负载是10kN的两种情况中，当轴承旋转时的转数超过1000rpm时，实施方式2的圆锥滚子轴承30的转矩比传统的基准样本的圆锥滚子轴承的转矩更低。特别地，在轴向负载是10kN的情况下，当轴承旋转时的转数超过1000rpm时，实施方式2的圆锥滚子轴承30的转矩与传统的基准样本的圆锥滚子轴承的转矩相比明显地降低。
接下来将参照图1以及图9至图12对本发明的实施方式3进行描述。除了内圈31之外的结构与关于图1的描述中的结构相同。
在图9中，在内圈31和外圈40的轴承圈中，旋转侧轴承圈构造成在轴承旋转时旋转，也就是说，实施方式3中的内圈31设置有在轴承旋转时降低一部分润滑剂的压力的汽化促进机构70，使得润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。如图9、图10所示，设置于轴承圈中的汽化促进机构70通过轴向凹入部74(或突出部)构成，轴向凹入部74(或突出部)形成于作为旋转侧轴承圈的内圈31的圆锥正面肋部33和圆锥背面肋部35中的至少一个肋部中。在实施方式3中，多个轴向凹入部(沟槽形状的凹入部)74以预定的间隔沿圆周方向形成在内圈31的圆锥背面肋部35的外周部上。
实施方式3如上所述构造。因此，在轴承旋转时液体润滑剂流动通过在内圈31与外圈40之间的环形空间。此时，由于设置于作为旋转侧轴承圈的内圈31中的汽化促进机构70，一部分润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相时的饱和蒸汽压，因而在润滑剂中引起空化。也就是说，在实施方式3中，用作设置于轴承圈中的汽化促进机构70的多个轴向凹入部74以预定的间隔沿圆周方向形成在作为旋转侧轴承圈的内圈31的圆锥背面肋部35的外周表面上。鉴于此，在轴承旋转时，低压部分90(图10中的双点划线所图示的部分)出现在每个凹入部74的两个沟槽壁表面中的布置在旋转方向(图10中的箭头P方向)前侧的沟槽壁表面74a的后面。此外，随着压力变得更低，润滑剂容易变成汽相。鉴于此，在低压部分90中，在润滑剂中引起空化，使得一部分润滑剂的压力达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。因此，润滑剂通过已经从液相变成汽相的润滑剂的汽化热冷却。正因如此，在不增加部件的数量和用于组装的工时的数量的情况下，能够通过设置于作为旋转侧轴承圈的内圈31中的汽化促进机构70来冷却润滑剂。因此，能够提供适于作为用于高速旋转的滚子轴承使用的圆锥滚子轴承30。
此外，当在轴承旋转时的圆锥滚子轴承30的转数是1000rpm或更多时，由于设置于轴承圈中的汽化促进机构70，润滑剂的压力容易达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而提高了润滑剂的冷却效果。此外，当在轴承旋转时的圆锥滚子轴承30的转数是1000rpm或更多时，还能够获得转矩降低的效果。
对下面的圆锥滚子轴承执行测试：实施方式3的圆锥滚子轴承30构造成使得具有沟槽形状并且用作设置于轴承圈中的汽化促进机构70的多个轴向凹入部74以预定的间隔沿圆周方向形成在作为旋转侧轴承圈的内圈31的圆锥背面肋部35的外周表面上；而传统的基准样本的圆锥滚子轴承构造使得在内圈31的外周表面上没有设置汽化促进机构70。提供了图11、图12中图示的结果。图11涉及至圆锥滚子50的轴向负载(在圆锥滚子50的轴向方向上施加的负载)是4kN的情况，并且横轴表示轴承旋转时的转数rpm，而纵轴表示转矩Nm。此外，图12涉及至圆锥滚子50的轴向负载(在圆锥滚子50轴向方向上施加的负载)是10kN的情况，并且横轴表示在轴承旋转时的转数rpm，而纵轴表示转矩Nm。如图11、图12所示，可以发现在轴向负载是4kN和轴向负载是10kN的两种情况中，当轴承旋转时的转数超过1000rpm时，实施方式3的圆锥滚子轴承30的转矩比传统的基准样本的圆锥滚子轴承的转矩更低。特别地，在轴向负载是10kN的情况下，当轴承旋转时的转数超过1000rpm时，实施方式3的圆锥滚子轴承30的转矩与传统的基准样本的圆锥滚子轴承的转矩相比明显地降低。
此外，在实施方式3中，多个轴向凹入部74以预定的间隔沿圆周方向形成在作为旋转侧轴承圈的内圈31的圆锥背面肋部35的外周表面上，因而构成设置于轴承圈中的汽化促进机构70。这使得能够冷却内圈31的圆锥背面肋部35的导轨36与圆锥滚子50的大端面52之间产生的摩擦热，因而获得抑制燃烧的重大效果。此外，多个轴向凹入部74增大内圈31的圆锥背面肋部35的外周表面的表面面积，因而使得能够只以这种程度提高散热性能。
此外，圆锥滚子轴承30中的润滑剂的温度至少是在轴承旋转时的润滑剂的假定温度范围内的最低温度。因此，由于设置于轴承圈中的汽化促进部70，一部分润滑剂的压力容易达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压，因而使得能够有成效地冷却润滑剂和圆锥滚子50。也就是说，在润滑剂的温度低于在轴承旋转时的润滑剂的假定温度范围内的最低温度的情况下，润滑剂的压力可能不会达到润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。在这种情况下，认为不能期望润滑剂和旋转部件的冷却效果。然而，能够抑制所述问题的出现。
接下来将参照图13至图15对分别使用实施方式1至3中描述的圆锥滚子轴承30的作为动力传递装置的差速装置10进行描述。如图13至图15所示，在各个差速装置10的差速器壳11的内部，形成有沿轴向方向以预定间隔设置的轴承座12、13。用于可旋转地支承小齿轮轴21(对应于本发明的旋转轴)的前部和后部的前圆锥滚子轴承30和后圆锥滚子轴承80分别组装到轴承座12、13。圆锥滚子轴承30、80中的至少圆锥滚子轴承30是如实施方式1至3中所述的圆锥滚子轴承。
此外，小齿轮轴21的两端中的一端从差速器壳11突出，并且连接到传动轴(未图示)的配对法兰23组装到该一端。与环形齿轮20相啮合的小齿轮22以可传递转矩的方式设置于小齿轮轴21的另一端中，环形齿轮20组装到差速器壳11中的差速器箱(未图示)。终驱动机构由环形齿轮20和小齿轮22构成。此外，间隔构件26设置在圆锥滚子轴承30、80的内圈31、81之间。此外，润滑剂以预定的油位填装于差速器壳11的下部中，以便在那里被密封。值得注意的是，如众所周知，差速齿轮设置于差速器箱(未图示)中。
如图13至图15所示，润滑剂通道14形成于差速器壳11中的轴承座12的上部中，润滑剂通过环形齿轮20的旋转而被向上引入润滑剂通道14，并且用于将流动通过润滑剂通道的润滑剂供给到圆锥滚子轴承30、80的供给口15形成在轴承座12、13之间的上方。
使用实施方式1至3中描述的圆锥滚子轴承30的作为动力传递装置的差速装置10如上所述构造。因此，在车辆的运行等时，储存在差速器壳11的下部中的润滑剂随着环形齿轮20的旋转而被搅动，并且润滑剂部分地流入润滑剂通道14并且流向供给口15。然后，润滑剂从供给口供给到前圆锥滚子轴承30、后圆锥滚子轴承80的相应的环形空间的小直径侧。圆锥滚子轴承30、80的内圈31、81与小齿轮轴21整体地旋转，小齿轮轴21在接收到从环形齿轮20传递的转矩时旋转。以此方式，圆锥滚子50滚动并且保持架60旋转。此外，供给到前圆锥滚子轴承30、后圆锥滚子轴承80的相应的环形空间的小直径侧的润滑剂通过基于圆锥滚子50的滚动的抽吸作用而流向环形空间的大直径侧，使得排放润滑剂。
前圆锥滚子轴承30、后圆锥滚子轴承80中的至少圆锥滚子轴承30是如实施方式1中描述的圆锥滚子轴承。因此，能够通过设置于圆锥滚子轴承30中的汽化促进机构70来冷却润滑剂，因而使得能够省去用于冷却润滑剂的专用冷却构件的制造和组装的麻烦。
值得注意的是，本发明并不受限于实施方式1，并且能够在本发明的精神内以各种实施方式执行。例如，实施方式1例示了汽化促进机构70设置于圆锥滚子50中的情况。然而，汽化促进机构70可以设置于包括内圈31、外圈40、圆锥滚子50以及保持架60在内的轴承部件当中的在轴承旋转时旋转的任何旋转部件中。例如，汽化促进机构70能够设置于内圈31或保持架60中。此外，动力传递装置可以是除了差速装置的其他装置，并且该动力传递装置可以是例如驱动桥装置等。
此外，本发明并不受限于实施方式2，并且能够在本发明的精神内以各种实施方式执行。例如，如图16、图17所示，轴向延伸的凹入部173或突出部可以形成在保持架60的条部63的膛孔侧延伸部65和外侧延伸部66中的至少一个延伸部(图16中的膛孔侧延伸部65)的膛孔表面上。当轴向延伸的凹入部173或突出部如此形成在膛孔侧延伸部65的膛孔表面上时，甚至能够在凹入部173或突出部产生低压部分190。以此方式，能够通过引起润滑剂中的空化来冷却润滑剂。
此外，如图18所示，轴向延伸的凹入部273或突出部可以形成在保持架60的小直径环形部61和大直径环形部62中的至少一个环形部的外周表面或内周表面上，例如，轴向延伸的凹入部273或突出部形成在小直径环形部61的内周表面上。当轴向延伸的凹入部273或突出部如此形成在保持架60的小直径环形部61的内周表面上时，甚至能够在凹入部273或突出部中产生低压部分290。以此方式，能够通过引起润滑剂中的空化来冷却润滑剂。此外，在保持架60的小直径环形部61的内周表面上的凹入部273或者突出部能够通过保持架60随着轴承旋转的旋转而在润滑剂中产生气泡(微气泡)并且凹入部273或者突出部能够在其中混合该气泡。由于在润滑剂中产生的气泡，这使得能够降低润滑剂的粘度，这对转矩降低是有效的。此外，动力传递装置可以是除了差速装置的其他装置，并且该动力传递装置可以是例如驱动桥装置等。
此外，本发明并不受限于实施方式3，并且能够在本发明的精神内以各种实施方式执行。例如，实施方式3例示了设置于轴承圈中的汽化促进机构70是设置在作为旋转侧轴承圈的内圈31的圆锥背面肋部35的外圆周上的多个轴向凹入部74的情况。然而，即使轴向突出部代替轴向凹入部74而设置，本发明也能够实施。此外，如图19所示，设置于轴承圈中的汽化促进机构70可以通过在作为旋转侧轴承圈的内圈31的圆锥正面肋部33的外周表面上形成多个轴向凹入部172(或轴向突出部)而构成。此外，多个轴向凹入部172(或多个轴向突出部)能够通过作为旋转侧轴承圈的内圈31随着轴承旋转的旋转而在润滑剂中产生气泡(微气泡)，并且多个轴向凹入部172(或多个轴向突出部)能够在其中混合气泡。由于在润滑剂中产生的气泡，这使得能够降低润滑剂的粘度，这对转矩降低是有效的。也就是说，由于在轴承旋转时的圆锥滚子轴承30的抽吸作用，润滑剂从内圈31的圆锥正面肋部33侧流出并且流向圆锥背面肋部35侧。鉴于此，多个轴向凹入部172(或轴向突出部)形成在圆锥正面肋部33的外周表面上，以便在润滑剂流入侧在润滑剂中产生气泡，因而使得能够降低润滑剂的粘度。以此方式，与多个轴向凹入部172(或轴向突出部)形成于圆锥背面肋部中的情况相比，由于润滑剂的粘度的降低而能够产生转矩降低的重大效果。此外，动力传递装置可以是除了差速装置的其他装置，并且该动力传递装置可以是例如驱动桥装置等。

Claims (14)

1.一种圆锥滚子轴承，包括：内圈；外圈，所述外圈以隔开环形空间的方式设置在所述内圈的外周表面上从而与所述内圈布置在相同的中心线上；多个圆锥滚子，所述多个圆锥滚子以可滚动方式布置在所述环形空间中；以及保持架，所述保持架保持所述多个圆锥滚子，所述圆锥滚子轴承的特征在于：
液体润滑剂流动通过所述环形空间；并且
在所述内圈(31)、所述外圈(40)、所述圆锥滚子(50)和所述保持架(60)当中的构造成在轴承旋转时旋转的至少一个旋转部件设置有汽化促进机构(70)，所述汽化促进机构(70)构造成在轴承旋转时降低所述润滑剂的压力，使得所述润滑剂的压力达到所述润滑剂从液相变成汽相的饱和蒸汽压。
2.根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承，其中：
所述汽化促进机构(70)由形成于所述圆锥滚子(50)中的滚子汽化促进部(71)构成。
3.根据权利要求2所述的圆锥滚子轴承，其中：
所述滚子汽化促进部(71)各自由轴向地延伸的并且形成于每个所述圆锥滚子(50)的外周表面的非接触区域(54，55)中的多个沟槽(72)形成，所述非接触区域是位于每个所述圆锥滚子(50)的所述外周表面的有效滚动区域(53)外侧的区域。
4.根据权利要求1或2所述的圆锥滚子轴承，其中：
所述汽化促进机构(70)设置在所述保持架(60)中。
5.根据权利要求4所述的圆锥滚子轴承，其中：
轴承旋转时的转数是1000rpm或更多。
6.根据权利要求4所述的圆锥滚子轴承，其中：
所述保持架(60)包括：环形部(61，62)；条部(63)，所述条部(63)从所述环形部(61，62)轴向地延伸；以及兜孔(64)，所述兜孔(64)通过所述环形部(61，62)和所述条部(63)构成；
每个所述条部(63)包括：膛孔侧延伸部(65)，所述膛孔侧延伸部(65)在径向方向上的内侧延伸；以及外侧延伸部(66)，所述外侧延伸部(66)在所述径向方向上的外侧延伸；
包括所述膛孔侧延伸部(65)和所述外侧延伸部(66)的所述条部(63)的就所述保持架(60)的旋转方向而言的后壁表面(67)形成为大致垂直于所述旋转方向；并且
所述汽化促进机构(70)由所述后壁表面(67)构成。
7.根据权利要求6所述的圆锥滚子轴承，其中：
所述膛孔侧延伸部(65)的膛孔表面设置成靠近所述内圈(31)的所述外周表面的内圈滚道表面(32)，从而在所述膛孔侧延伸部(65)的所述膛孔表面与所述内圈(31)的所述外周表面之间形成膛孔侧间隙部(S1)；
所述外侧延伸部(66)的外侧表面设置成靠近所述外圈(40)的内周表面的外圈滚道表面(41)，从而在所述外侧延伸部(66)的所述外侧表面与所述外圈(40)的所述内周表面之间形成外侧间隙部(S2)；并且
所述汽化促进机构(70)通过所述膛孔侧间隙部(S1)、所述外侧间隙部(S2)和所述后壁表面(67)的组合而构成。
8.根据权利要求6所述的圆锥滚子轴承，其中：
在所述膛孔侧延伸部(65)和所述外侧延伸部(66)中的至少一者的周表面上形成有轴向地延伸的凹入部(173)或突出部。
9.根据权利要求6所述的圆锥滚子轴承，其中：
在所述环形部(61，62)中形成有轴向地延伸的凹入部(273)或突出部。
10.根据权利要求1或2所述的圆锥滚子轴承，其中：
所述汽化促进机构(70)设置在构造成在轴承旋转时旋转的旋转侧轴承圈中，所述旋转侧轴承圈是所述内圈(31)和所述外圈(40)中的任一轴承圈。
11.根据权利要求10所述的圆锥滚子轴承，其中：
轴承旋转时的转数是1000rpm或更多。
12.根据权利要求10所述的圆锥滚子轴承，其中：
所述汽化促进机构(70)由形成于所述旋转侧轴承圈的肋部(33，35)中的轴向凹入部(74)或突出部构成。
13.根据权利要求1或2所述的圆锥滚子轴承，其中：
所述润滑剂的温度至少是轴承旋转时的润滑剂假定温度范围内的最低温度。
14.一种动力传递装置，其特征在于包括：
根据权利要求1或2所述的圆锥滚子轴承(30)。
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