CN104956102A - 圆锥滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

圆锥滚子轴承(1)包括：外圈(2)，其在内周面上具有外圈滚道面(2a)；内圈(3)其在外周面上具有内圈滚道面(3a)；以及多个圆锥滚子(4)其转动自由地配置在外圈滚道面(2a)与内圈滚道面(3a)之间。在内圈(3)的大径侧端部形成有大挡边(3b)，并且，内圈滚道面(3a)延续到内圈(3)的小径侧端面(3c)。另外，接触角α为35°～55°。由此，能够提供实现了高弯矩刚性和长寿命的圆锥滚子轴承。

Description

圆锥滚子轴承
技术领域
本发明有关一种圆锥滚子轴承、特别是能较好地适用于汽车、铁道车辆、建筑机械、工业用机器人的关节部位、机床设备、搬运装置、组装装置等各领域中的圆锥滚子轴承。
背景技术
目前为止，在有要求对抗弯矩的刚性的情况下，进行滚动轴承的选型时，则会考虑使用角接触球轴承。
另外，作为圆锥滚子轴承，公知有如下的圆锥滚子轴承：在保持架的兜孔的外周侧以及内周侧的开口的缘部处设有突部，将滚子与保持架一体化，以防止在轴承的组装时、使用中的滚子的脱落，此外，通过不设内圈的小挡边，并与此相应地将滚子的长度放长，来提高承载容量(比如、参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－32679号公报
发明内容
本发明要解决的课题
但是，在角接触球轴承中，为了对应进一步的高弯矩刚性、长寿命的要求，导致轴承尺寸变大，由于要对应维持或者缩小轴承尺寸之要求，因此存在极限。不仅如此，最近，在被用作变速器用的轴承中，要求高承载容量且能够对应变速器的小型化的轴承，也就是说，在不进行轴承的尺寸变更的状态下，具有与现有的轴承同等以上的机能。
而一方面，在专利文献1中所记述的圆锥滚子轴承中，并没有考虑到接触角，在为图中所示的圆锥滚子轴承之接触角时，认为虽径向刚性高，但不能获得高弯矩刚性。此外，在专利文献1中，没有进行与滚子向保持架的插入性相关的研究。并且，有关在专利文献1中所记述的圆锥滚子轴承中所使用的保持架，虽滚子与保持架一体化，但并没有记述用于保持圆锥滚子的余量尺寸，所以就不清楚保持圆锥滚子的性能是否充分。而且，在该圆锥滚子轴承中，其接触角为不足35°，假如将接触角设计成35°以上的话，则因为在内圈上没有小挡边，所以会担心仅靠保持架便不能充分保持滚子。
而且，作为参考举例，如图13所示，在圆锥滚子轴承的内圈103中，大挡边103a具有斜面部103b的情况下，该斜面部103b与保持架有可能会发生面接触，因保持架的强度不足，从而有可能导致产生保持架的破损。另外，内圈的大挡边103c因具有对圆锥滚子进行支撑的机能，所以始终与滚子端面接触，有可能油膜用尽而造成润滑不良。
本发明是鉴于所述的课题而完成的，本发明的目的是提供一种实现高弯矩刚性以及实现长寿命的圆锥滚子轴承。
用于解决课题的技术手段
所述本发明的目的将通过如下所记的结构构造来达到。
(1)一种圆锥滚子轴承，其包括：外圈，其在内周面上具有外圈滚道面；内圈，其在外周面上具有内圈滚道面；以及多个圆锥滚子，其转动自由地配置在所述外圈滚道面与所述内圈滚道面之间，
所述圆锥滚子轴承的特征在于，
在所述内圈的大径侧端部形成有大挡边，并且，所述内圈滚道面延续到所述内圈的小径侧端面，
接触角α为45°。
(2)一种圆锥滚子轴承，其包括：外圈，其在内周面上具有外圈滚道面；内圈，其在外周面上具有内圈滚道面；以及多个圆锥滚子，其转动自由地配置在所述外圈滚道面与所述内圈滚道面之间，
所述圆锥滚子轴承的特征在于，
在所述内圈的大径侧端部形成有大挡边，并且，所述内圈滚道面延续到所述内圈的小径侧端面，
接触角α为35°～55°。
(3)如(1)或(2)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
在将所述圆锥滚子轴承的内径设为d、将内圈外径设为D1时，内圈大挡边侧高度(D1-d)/2与径向截面壁厚H之比为0.7＜(D1-d)/2H＜0.9。
(4)如(1)～(3)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
滚子长度Lw与内圈宽度B之比为0.8＜Lw/B＜1.2。
(5)如(1)～(4)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
径向截面壁厚H与内径d之比为0.05＜H/d＜0.15。
(6)如(1)～(5)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述圆锥滚子的滚子大径Dw1与径向截面壁厚H之比为0.3＜Dw1/H＜0.6。
(7)如(1)～(6)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
还包括树脂制保持架，该树脂制保持架具有在轴向上分隔的大径环部及小径环部、和将该大径环部及小径环部之间连接的多个支柱，并划分形成将所述多个圆锥滚子收容保持的多个兜孔，
在所述大径环部的内周面和所述小径环部的外周面之中的至少一个面上，形成有环状的切缺部，使得该环部的壁厚比所述支柱的壁厚要薄。
(8)如(7)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述环状的切缺部形成在所述大径环部的内周面上，所述大挡边落入所述环状的切缺部中。
(9)如(1)～(8)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
还包括树脂制保持架，该树脂制保持架具有在轴向上分隔的大径环部及小径环部、和将该大径环部及小径环部之间连接的多个支柱，并划分形成将所述多个圆锥滚子收容保持的多个兜孔，
所述支柱形成为在所述兜孔的内径侧的至少一部分设置有0.1mm～0.7mm的余量，使得所述兜孔的内径侧开口宽度比所述圆锥滚子的滚子大径窄，并且，所述支柱形成为在所述兜孔的外径侧的至少一部分设置有0.1mm～0.6mm的余量，使得所述兜孔的外径侧开口宽度比所述圆锥滚子的滚子小径窄。
(10)如(1)～(6)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
还包括树脂制保持架，该树脂制保持架具有在轴向上分隔的大径环部及小径环部、和将该大径环部及小径环部之间连接的多个支柱，并划分形成将所述多个圆锥滚子收容保持的多个兜孔，
所述保持架的倾斜角度设定为32°30′以上且小于55°。
(11)如(7)～(9)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述保持架的倾斜角度设定为32°30′以上且小于55°。
(12)如(1)～(11)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述大挡边在与所述保持架对置的位置具有凹部。
(13)如(12)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述凹部形成在与所述圆锥滚子的大端面接触的大挡边面、与直径比该大挡边面的最大外径位置大的大挡边外径面之间，并由曲面或者阶梯面、或者该曲面与该阶梯面的组合之中的任一种构成。
(14)如(13)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述凹部的母线形状由单一圆弧、或者多个圆弧所形成。
(15)如(14)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述凹部形成得要比包含所述凹部与所述大挡边外径面相交所形成的棱线的、且与所述圆锥滚子轴承的旋转轴线相垂直的假想面更靠轴向内侧。
(16)如(14)或(15)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
在将所述大挡边外径面的直径设为D1、将所述大挡边面的最大外径位置的直径设为D2时，所述凹部的母线形状由曲率半径r为r≧(D1－D2)/2的单一圆弧所形成。
(17)如(13)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述阶梯面具有靠近所述大挡边面的圆筒面、和靠近所述大挡边外径面且从所述圆筒面向径向外侧延伸的环状平面。
(18)一种圆锥滚子轴承，其包括：外圈，其在内周面上具有外圈滚道面；内圈，其在外周面上具有内圈滚道面；多个圆锥滚子，其转动自由地配置在所述外圈滚道面与所述内圈滚道面之间；以及树脂制保持架，其划分形成将所述多个圆锥滚子收容保持的多个兜孔，所述圆锥滚子轴承的特征在于，
所述保持架具有在轴向上分隔的大径环部及小径环部、和将该大径环部及小径环部之间连接的多个支柱，
在所述大径环部的内周面、和所述小径环部的外周面之中的至少一个面上，形成有环状的切缺部，使得该环部的壁厚比所述支柱的壁厚要薄。
(19)如(18)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
在所述大径环部的内周面上形成有环状的切缺部，使得该大径环部的壁厚比所述支柱的壁厚要薄，
在所述内圈的大径侧端部形成有大挡边，并且，所述内圈滚道面延续到所述内圈的小径侧端面，
所述大挡边落入所述环状的切缺部内。
(20)如(18)或(19)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述支柱形成为在所述兜孔的内径侧的至少一部分设置有0.1mm～0.7mm的余量，使得所述兜孔的内径侧开口宽度比所述圆锥滚子的滚子大径窄，
并且，所述支柱形成为在所述兜孔的外径侧的至少一部分设置有0.1mm～0.6mm的余量，使得所述兜孔的外径侧开口宽度比所述圆锥滚子的滚子小径窄。
(21)如(18)～(20)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
在所述内圈的大径侧端部形成有大挡边，并且，所述内圈滚道面延续到所述内圈的小径侧端面，
接触角α为35°～55°。
(22)如(21)所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
接触角α为45°。
(23)如(18)～(22)的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述保持架的倾斜角度设定为32°30′以上且小于55°。
发明的效果
根据本发明的圆锥滚子轴承，在内圈的大径侧端部形成有大挡边，并且，内圈滚道面延续到内圈的小径侧端面，因此，能够最大限度地加长滚子长度，能够增大承载容量，能够实现高弯矩刚性和长寿命化。另外，接触角α为45°，因此，能够进一步提高弯矩刚性。
此外，通过将接触角α设置为35°～55°的范围，能够提高弯矩刚性，轴承间距离短，具体而言，在轴承间距离为轴承的组装宽度T的4倍以下的情况下，若将接触角α设置为35°～55°的范围，则能够加长作用点间距离，在提高轴承的弯矩刚性的方向特别有效。
另外，根据本发明的圆锥滚子轴承，在内圈的大径侧端部形成有大挡边，该大挡边在与保持架对置的位置具有凹部，因此，能够避免大挡边与保持架的干涉，能够抑制因保持架的磨损引起的破损，并且，能够在凹部内保持润滑剂而提高内圈的大挡边面的润滑性。另一方面，通过在大挡边上设置凹部，能够最大限度地增大保持架的大径环部的壁厚，由此，能够提高保持架的强度。
而且，根据本发明的圆锥滚子轴承，在保持架的大径环部的内周面、和小径环部的外周面之中的至少一个面上，形成有环状的切缺部，使得该环部的壁厚比柱部的壁厚要薄，因此，能够提高圆锥滚子保持架的插入性。
附图说明
图1(a)是本发明的第1实施方式的圆锥滚子轴承的剖视图，(b)是表示圆锥滚子的图。
图2(a)是图1的保持架的整体立体图，(b)是(a)的局部放大图。
图3(a)是沿图1的III－III线的剖视图，(b)是沿图1的III′－III′线的剖视图。
图4是表示本实施方式与现有例的圆锥滚子轴承的弯矩刚性以及寿命的图表。
图5是第1实施方式的圆锥滚子轴承的变形例的主要部分放大纵剖视图。
图6是本发明的第2实施方式的圆锥滚子轴承的剖视图。
图7是图6的内圈的剖视图。
图8是第2实施方式的第1变形例的圆锥滚子轴承的内圈的剖视图。
图9(a)是第2实施方式的第2变形例的圆锥滚子轴承的剖视图，(b)是其内圈的局部放大剖视图。
图10(a)是第2实施方式的第3变形例的圆锥滚子轴承的内圈的剖视图，(b)是第2实施方式的第4变形例的圆锥滚子轴承的内圈的剖视图。
图11是应用了本发明的圆锥滚子轴承的交叉轴齿轮减速器的纵剖视图。
图12是应用了本发明的圆锥滚子轴承的、带准双曲面式的减速器的电动机的减速器部的放大侧剖视图。
图13是表示作为参考例而举出的圆锥滚子轴承的内圈的剖视图。
附图标记
1 圆锥滚子轴承
2 外圈
2a 外圈滚道面
3 内圈
3a 内圈滚道面
3b 大挡边
3d 大挡边面
3e 大挡边外径面
4 圆锥滚子
4a 大端面
10 圆锥滚子轴承用树脂材料保持架
11 大径环部
12 小径环部
13 支柱
14、15 突出部
14a、15a 圆锥面
20 凹部
22 阶梯面
B 内圈宽度
C 圆锥滚子的节圆
D 外径
D1 内圈外径(大挡边外径面的直径)
D2 大挡边面的最大外径位置处的直径
Dw1 滚子大径
H 径向截面的壁厚
Lw 滚子长度
P 兜孔
T组装宽度
d 内径
e 棱线
r 曲率半径
α 接触角
α2 保持架倾斜角度
具体实施方式
以下，就有关本发明的各实施方式的圆锥滚子轴承，根据附图进行详细的说明。
(第1实施方式)
如图1所示，第1实施方式的圆锥滚子轴承1具有：外圈2，其在内周面上具有外圈滚道面2a；内圈3，其在外周面上具有内圈滚道面3a；多个圆锥滚子4，其自由转动地配置在外圈滚道面2a与内圈滚道面3a之间；以及树脂制保持架10，其划分形成将多个圆锥滚子4按预定的间隔进行收容保持的多个兜孔P。
形成在外圈2上的外圈滚道面2a被设置成在外圈2的内径面上内径随着从小径侧向着大径侧去而逐渐变大。
另外，内圈3在大径侧端部具有向半径方向外方突出地形成的大挡边3b，内圈滚道面3a被设置成延续到小径侧端面3c、且外径随着从小径侧端面3c朝向大挡边3b去而逐渐变大。
如图1所示，在本实施方式的圆锥滚子轴承1中，将外圈滚道面2a的切线与圆锥滚子轴承1的旋转轴线所成的角度、即接触角α设定为45°，提高了弯矩刚性。
此外，通过将接触角α设置为35°～55°的范围，能够提高弯矩刚性，在轴承间距离短、具体而言、轴承间距离为轴承的组装宽度T的4倍以下的情况下，若将接触角α设置为35°～55°的范围，则能够加长作用点间距离，在提高轴承的弯矩刚性方面特别有效。
另外，在圆锥滚子轴承1中，设定为径向截面壁厚H与内径d之比为0.05＜H/d＜0.15，一边将接触角α较大地设定为45°，一边在径向上设置为薄壁，从而设置为紧凑的构造。
而且，通过使内圈3不设置小挡边，能够加大滚子长度Lw，滚子长度Lw与内圈宽度B之比设定为0.8＜Lw/B＜1.2，增大承载容量而提高弯矩刚性，实现了长寿命化。另外，滚子大径Dw1与径向截面壁厚H之比设定为0.3＜Dw1/H＜0.6。
而且，在将内圈外径设为D1时，内圈大挡边侧高度(D1-d)/2与径向截面壁厚H之比设定为0.7＜(D1-d)/2H＜0.9，由此，能够支撑大挡边3b，能够大幅度地提高大挡边3b的强度。
在这里，若设置为(D1-d)/2H≧1，则大挡边外径比外圈外径大，因此，会导致大挡边与轴承座接触。因此，若考虑与轴承座的干涉，则需要将大挡边的高度设置为(D1-d)/2＜H、即(D1-d)/2H＜1。而且，若考虑轴承的倾斜、变形、窜动量等余量，则优选设置为(D1-d)/2H＜0.9。另外，若设置为(D1-d)/2H≦0.7，则有可能大挡边的强度变得不足，因此，优选设置为(D1-d)/2H＞0.7。
此外，在图1中，T表示圆锥滚子轴承的组装宽度，D表示圆锥滚子轴承的外径。另外，作为本实施方式中所应用的圆锥滚子轴承1，通常是轴承内径为30～500mm、轴承外径为33～650mm的轴承。因而，轴承尺寸比风力发电机主轴用的轴承尺寸小，因此，圆锥滚子的尺寸也小，重量也轻。因此，对于圆锥滚子轴承1，优选采用本发明这样的一体型树脂制的保持架。
另外，如图1及图2所示，树脂制保持架10包括：大径环部11及小径环部12，两者在轴向上分隔；以及多个支柱13，其将大径环部11及小径环部12之间连接，在圆周方向上以预定的间隔设置。树脂制保持架10是通过注塑成形来制的，特别希望利用在成本方面有利的轴向往复式的注塑模具(axial draw molding)来注塑成形。
作为在保持架10中能够使用的树脂组合物所使用的基础树脂，能够使用具有一定以上的耐热性的热塑性树脂。
另外，作为保持架10，为了满足所要求的耐疲劳性和低的吸水尺寸变化，优选结晶性树脂，具体而言，是聚酰胺46、聚酰胺66、芳香族聚酰胺树脂、聚苯基硫化物(PPS)树脂、聚醚基醚酮(PEEK)树脂等。作为芳香族聚酰胺树脂，能够使用聚酰胺6T/6I等的改性聚酰胺6T、聚酰胺MXD6、聚酰胺9T、聚酰胺4T。在以上进行说明的基础树脂中，特别优选基本上没有吸水尺寸变化的聚苯基硫化物(PPS)树脂、聚醚基醚酮(PEEK)树脂。
另外，该树脂组合物为了达到一定以上的强度、并抑制线膨胀系数·吸水尺寸变化而含有强化纤维材料。作为强化纤维材料，能够优选使用玻璃纤维、碳素纤维、芳纶纤维等的表面处理品(通过用硅烷耦合剂·上浆剂进行表面处理，增强与基础树脂的粘合性)。
树脂组合物中的强化纤维材料的含量为树脂组合物全体重量的10％以上、至40％以下，更优选的是重量的15～30％。
另外，支柱13在靠近大径环部的部分与靠近小径环部的部分中截面形状不同，在支柱13的中途截面形状发生了切换。即，图3(a)所示的支柱13的靠近大径环部的部分在相对于圆锥滚子4的节圆C而言的内径侧，具有设置有圆锥面14a的突出部14。另外，图3(b)所示的支柱13的小径环部在相对于圆锥滚子4的节圆C而言的外径侧，具有设置有圆锥面15a的突出部15。
此外，圆锥面14a、15a的曲率设定得要比圆锥滚子4的曲率略微大。
另外，为了使圆锥滚子4与树脂制保持架10一体化，在支柱13的靠近大径环部的突出部14处，兜孔的内径侧开口宽度W1比滚子大径Dw1窄，在支柱13的靠近小径环部的突出部15处，兜孔的外径侧开口宽度W2的尺寸比滚子小径Dw2窄。
表1显示了将支柱13的靠近大径环部的突出部14处的余量(Dw1－W1)和支柱13的靠近小径环部的突出部15处的余量(Dw2－W2)在0.1mm～0.7mm之间每次改变0.1mm、并对滚子插入性及滚子保持性进行试验的结果。此外，关于其他条件，设置为相同。另外，在表中，◎表示滚子插入性及滚子保持性这双方良好，〇表示虽然滚子插入性及滚子保持性的任一方低于◎的情况、但能够实施，×表示滚子插入性及滚子保持性的任一方不能实施。
由该结果可知，优选地将支柱13的靠近大径环部的突出部14处的余量(Dw1－W1)设在0.1mm～0.7mm，将支柱13的靠近小径环部的突出部15处的余量(Dw2－W2)设在0.1mm～0.6mm。特别是从对滚子插入性与滚子保持性的良好的平衡观点来看的话，优选地将支柱13的靠近大径环部的突出部14处的余量(Dw1－W1)设在0.2mm～0.6mm，将支柱13的靠近小径环部的突出部15处的余量(Dw2－W2)设在0.1mm～0.3mm。
[表1]
另外，如图1所示，在大径环部11的内周面上形成有环状切缺部16，使得大径环部11的壁厚t1比支柱13的壁厚t薄，保持架10的内周面从支柱13到大径环部11被形成为阶梯形状。另外，切缺部16是将支柱13的一部沿径向切除的。由此，大径环部11的壁厚变薄，并且支柱13的突出部14也被局部切除，因此，大径环部侧的支柱13的弹性变形量变大，变得易于从保持架10的内侧插入圆锥滚子4。
另外，内圈3的大挡边3b能够落入环状的切缺部16中，能够与此相应地增大大挡边3b来增大周向载荷。而且，切缺部16是将支柱13的一部分沿径向切除的，因此，能够避免与大挡边3b的干涉。
另外，如图1所示，保持架10的外周面相对应圆锥滚子轴承1的旋转轴线的倾斜角度α2与圆锥滚子轴承1的接触角α相对应地设定为32°30′以上且小于55°，优选设定为32°30′以上54°以下。
本实施方式的圆锥滚子轴承1为了得到高弯矩刚性，作为轴承配置，优选使用背对背组合(DB组合)。另外，对于圆锥滚子轴承1，若提高预紧力载荷，则能够提高弯矩刚性，但是，另一面，有可能使轴承的寿命下降，因此，优选使用实施了特殊热处理(渗碳处理或者碳氮共渗处理)的长寿命钢材。
在这里，在轴承基本额定动载荷(Cr)×20％以上～60％以下的载荷条件下，一边改变接触角，一边对弯矩刚性及寿命进行了比较。在表2中，◎表示能够实施且效果良好，○表示虽然性能比◎差，但是能够实施，△表示性能比○差，但是能够实施，×表示效果不好。根据该表2的结果可知，通过将接触角设置为35°～55°，能够获得高的弯矩刚性和长寿命。
[表2]
接触角 弯矩刚性 寿命
比较例1 65° △ ×
比较例2 60° ○ △
实施例1 55° ○ ○
实施例2 50° ◎ ◎
实施例3 45° ◎ ◎
实施例4 42°30′ ◎ ◎
实施例5 40° ◎ ◎
实施例6 37°30′ ○ ○
实施例7 35° ○ ○
比较例3 30° △ △
比较例4 27°30′ × ×
比较例5 25° × ×
接着，对上述试验结果良好的实施例3～6的内部设计规格再次进行了研究，并进一步从小型化的观点对各从设计规格受到的影响进行了验证。另外，在将比较例4的基本额定动载荷作为1的情况下，表3所示的基本额定动载荷比是与比较例4进行比较的值。在表3中，◎表示能够实施且效果良好，○表示虽然性能比◎差，但是能够实施，×表示效果不好。若对该表3的结果进行综合判断，则可知，如实施例8～11所示，通过使接触角满足本发明的必要条件，能够实现弯矩刚性、长寿命化，另外，通过使Lw/B、Dw1/H、(D1－d)/2H满足本发明的必要条件，能够进一步实现小型化、大挡边的强度提高。
[表3]
另外，在表4和图4中表示将预紧比为4的现有产品(比较例4)的圆锥滚子轴承的弯矩刚性和寿命设为1时的、发明产品(实施例8)的各预紧比的弯矩刚性比和寿命比。此外，预紧比是指，在将一定值的预紧设定为“1”时，以相对于该“1”之比表示的值。另外，预紧比显示为“0”的状况是预紧力为0(N)的状况。
[表4]
如图4所示，在预紧比为4时，发明产品(实施例8)的圆锥滚子轴承相对于现有产品(比较例4)的弯矩刚性比为2.1，另外，相对于比较例4的寿命比为4。另外，可知，在任意的预紧比下，发明产品(实施例8)的圆锥滚子轴承都在弯矩刚性比及寿命比方面显示了比现有产品(比较例4)高的值。
如以上说明的那样，根据本实施方式的圆锥滚子轴承1，在内圈3的大径侧端部形成有大挡边3b，并且，内圈滚道面3a延续到内圈3的小径侧端面3c，而且，接触角α设定为45°。由此，能够提高弯矩刚性，另外，能够增大滚子长度而增大承载容量，能够实现高弯矩刚性和长寿命化。
另外，通过将接触角α设置为35°～55°的范围，能够提高弯矩刚性，在轴承间距离短的情况下，具体而言，在轴承间距离为轴承的组装宽度T的4倍以下的情况下，若将接触角α设置为35°～55°的范围，则在提高轴承的弯矩刚性方面特别有效。
另外，在将圆锥滚子轴承1的内径设为d、并将内圈外径设为D1时，将内圈大挡边侧高度(D1-d)/2与径向截面壁厚H之比设定为0.7＜(D1-d)/2H＜0.9，因此，能够支撑大挡边，能够大幅度地提高大挡边3b的强度。
而且，将滚子长度Lw与内圈宽度B之比设定为0.8＜Lw/B＜1.2，因此，能够实现小型化，能够增大承载容量，能够实现高弯矩刚性、长寿命化。
另外，径向截面壁厚H与内径d之比设定为0.05＜H/d＜0.15，因此，能够设置为在径向上薄壁、小型的结构。
除此之外，通过使圆锥滚子的滚子大径Dw1与径向截面壁厚H之比为0.3＜Dw1/H＜0.6，能够实现小型化，能够增大承载容量，能够实现高弯矩刚性、长寿命化。
另外，在大径环部11的内周面上形成有环状的切缺部16，使得大径环部11的壁厚t1比支柱13的壁厚t薄。由此，保持架1的支柱13的弹性变形量变大，能够易于从保持架10的内侧将圆锥滚子4插入。
而且，对于支柱13，在靠近大径环部的突出部14处，设置为0.1mm～0.7mm的余量，兜孔P的内径侧开口宽度W1形成得要比圆锥滚子4的滚子大径Dw1窄，并且，在靠近小径环部的突出部15处，设置为0.1mm～0.6mm的余量，兜孔P的外径侧开口宽度W2形成得要比圆锥滚子4的滚子小径Dw2窄。由此，能够提高圆锥滚子4向保持架10的插入性和保持性。
此外，本发明的保持架10不限定于用轴向往复式的注塑模具进行的注塑成形，即，支柱13可以用如下方式形成：在兜孔P的内径侧的至少一部分处，设置为0.1mm～0.7mm的余量，将兜孔P的内径侧开口宽度W1形成得要比圆锥滚子4的滚子大径Dw1窄，并且，在兜孔P的外径侧的至少一部分处，设置为0.1mm～0.6mm的余量，将兜孔P的外径侧开口宽度W2形成得要比圆锥滚子4的滚子小径Dw2窄。
另外，保持架10的倾斜角度α2设定为32°30′以上且小于55°，因此，保持架10也能够应用于接触角α为35°～55°的大斜率的圆锥滚子轴承1。
如上所述，本实施方式的圆锥滚子轴承1为了实现高弯矩刚性和长寿命而不特设内圈小挡边、并相应地加长了滚子长度。为了进行此对应，本实施方式通过设定保持架10的余量，使保持架10的滚子保持性能提高，实现了圆锥滚子4与保持架10的一体化。因此，本实施方式的圆锥滚子轴承1所采用的保持架10实现了替代了内圈小挡边，承担了内圈小挡边本身的保持圆锥滚子4的功能作用，能够有效地抑制接触角为35°～55°的大斜率圆锥滚子轴承1的滚子脱落。
此外，在上述实施方式中，在大径环部11的内周面上形成有环状的切缺部16，但是，本发明还可以采用在大径环部11的内周面和小径环部12的外周面之中的至少任一方上形成环状的切缺部的技术方案。例如，也可以如图5所示的变形例那样，在大径环部11的内周面和小径环部12的外周面这两者上形成环状的切缺部16、17，使得两环部11、12的壁厚t1、t2比支柱13的壁厚t薄，易于从保持架10的两侧将圆锥滚子4插入。
(第2实施方式)
接下来，基于附图详细地说明本发明的第2实施方式的圆锥滚子轴承。此外，对于与第1实施方式的圆锥滚子轴承相同或等同的部分，标注相同的附图标记，省略或简化说明。
在第2实施方式中，如图6和图7所示，内圈3的大挡边3b中，在与圆锥滚子4的大端面4a接触的大挡边面3d、和直径比大挡边面3d的最大外径位置(用直径D2表示的位置)大的圆筒面的大挡边外径面3e之间，在与保持架10的大径环部11对置的位置、特别是，在本实施方式中是与切缺部16对置的位置，具有凹部20。由此，能够避免大挡边3b与保持架10的大径环部11的干涉，能够抑制因保持架10的磨损引起的破损。另一方面，通过在大挡边3b上设置凹部20，能够将保持架10的大径环部11的壁厚增大到最大限度，由此，能够提高保持架10的强度。另外，能够在凹部20中保持润滑剂，因此，能够提高内圈3的大挡边面3d的润滑性。特别是，利用切缺部16和凹部20，能够使保持润滑剂的空间增大。作为润滑剂，能够使用润滑脂或者润滑油，在使用润滑油的情况下，采用粘度更高的润滑油比较易于被保持在凹部20内。
凹部20的母线形状是利用由曲率半径r的单一圆弧构成的曲面形成的。此外，在本实施方式中，对大挡边外径面3e(用直径D1表示的位置)与凹部20的交界、及大挡边面3d的最大外径位置(用直径D2表示的位置)与凹部20的交界实施了倒角，但是，倒角的形成是任意的。另外，为了确保大挡边3b的强度，凹部20形成得要比包含该凹部20与大挡边外径面3e相交所形成的棱线e(在图3的剖视图中用点e表记)的、且与旋转轴线相垂直的假想面I更靠轴向内侧。
此外，考虑到润滑剂的保持性与大挡边3b的强度的均衡，在将内圈外径、即大挡边外径面3e的直径设为D1、大挡边面3d的最大外径位置处的直径设为D2时，优选将由单一圆弧构成的凹部20的母线形状的曲率半径r设定为r≧(D1－D2)/2。
另外，在上述实施方式中，从加工的容易性的观点考虑，将凹部20设置为单一圆弧，但不限于此，也可以由图8所示那样的、利用由曲率半径r1、r2构成的多个圆弧21a、21b形成的曲面形成，或者也可以由阶梯面构成。
图9是利用阶梯面22和由曲率半径r3、r4的圆弧构成的2个曲面24a、24b构成凹部20的变形例，阶梯面22具有靠近大挡边面的圆筒面22a、和靠近大挡边外径面且从圆筒面22a向径向外侧延伸的环状平面22b。此外，在该变形例中，也对大挡边外径面3e(用直径D1表示的位置)与凹部20的交界、及大挡边面3d的最大外径位置(用直径D2表示的位置)与凹部20的交界实施了倒角，但是，倒角的形状是任意的，另外，也可以将圆筒面22a与环状平面22b的交界形成为曲面状。而且，2个曲面24a、24b的曲率半径r3、r4也可以彼此相同。
如以上说明的那样，根据本实施方式的圆锥滚子轴承1，在内圈3的大径侧端部形成有大挡边3b，该大挡边3b在与保持架10的大径环部11对置的位置具有凹部20，因此，能够避免大挡边3b与保持架10的干涉，能够提高保持架10的强度，并且，能够在凹部20内保持润滑剂来提高内圈3的大挡边面3d的润滑性。
此外，凹部20形成在与圆锥滚子4的大端面4a接触的大挡边面3d、和直径比大挡边面3d的最大外径位置大的大挡边外径面3e之间，由曲面或者阶梯面、或者该曲面与该阶梯面的组合之中的任一种构成即可。
另外，在凹部20是曲面的情况下，凹部20的母线形状由单一圆弧、或者多个圆弧21a、21b形成即可。特别是，在将凹部20设置为单一圆弧的情况下，在将大挡边外径面3e的直径设为D1、将大挡边面3d的最大外径位置处的直径设为D2时，通过将凹部20的母线形状的曲率半径r设置为r≧(D1－D2)/2，既能够实现保持润滑剂的功能，也能够兼顾确保大挡边的强度。
凹部20形成得要比包含凹部20与大挡边外径面3e相交所形成的棱线e、且与旋转轴线相垂直的假想面I更靠轴向内侧，因此，能够确保大挡边3b的强度。
另外，如图9所示，在凹部20由阶梯面22和2个曲面24a、24b构成的情况下，阶梯面22构成为具有靠近大挡边面3d的圆筒面22a、和靠近大挡边外径面3e且从圆筒面22a向径向外侧延伸的环状平面22b，能够保持更多的润滑剂。
例如，在图10(a)所示的变形例的内圈3中，也可以是，在从大挡边面3d的最大外径位置实施了任意的倒角之后，形成了沿着轴向延伸的圆筒面23之后，形成由曲面形成的凹部20。或者，在图10(b)所示的变形例的内圈3中，也可以是，在从大挡边面3d的最大外径位置实施了任意的倒角之后，由具有与大挡边面3d相连的圆筒面22a、和与大挡边外径面3e相连的环状平面22b的阶梯面22形成凹部20。由此，能够保持更多的润滑剂。
另外，也可以是，内圈3的大挡边外径面3e不是由圆筒面构成，而是由凹部20的最外径部构成。
此外，本发明部现定于上述的实施方式，能够适当地进行变形、改良等。
本发明的圆锥滚子轴承能够应用于产业机器人、搬运装置、马达用等各种减速器，以下示出具体的应用例。
(应用例1)
图11是应用了本发明的圆锥滚子轴承的交叉轴齿轮减速器的总剖视图。该交叉轴齿轮减速器被组装到与马达组合而用于物流设备等的齿轮减速器中，向在L侧(从输入侧观察是减速器左侧面)、和R侧这双方伸出轴，图11是伸出L轴的例子。
图11中，附图标记201是将减速用的齿轮收容的齿轮箱。附图标记202是向L侧伸出的实心输出轴、附图标记203是中空输出轴。图11的情况的上半部分表示使用了实心输出轴202的情况，下半部分表示使用了中空输出轴203的情况。齿轮箱201构成为相对于中心线c左右对称，形状、尺寸也完全相同。左右的输出轴伸出部通过螺钉紧固在齿轮箱201上固定有输出轴盖206或207。此外，仅在轴伸出侧的输出轴盖206上加工有轴伸出用孔。
在图11中，实心输出轴202被嵌装于齿轮箱201，两侧被本发明的圆锥滚子轴承1支撑，夹着中间的最大直径部202a在两侧成对地设置有输出齿轮嵌合部202c，该输出齿轮嵌合部202c嵌合输出齿轮204。另外，在图11的下半部分所示的中空输出轴203的情况下，圆锥滚子轴承的嵌合部202d的直径也与实心输出轴202相同。
并且，在对与未图示的小锥齿轮啮合的锥齿轮210进行支撑的轴211上设置有小齿轮212。输出齿轮204与小齿轮212啮合，传递到锥齿轮210的动力被传递到输出轴202、203。
(应用例2)
图12是应用了本发明的圆锥滚子轴承的准双曲面式的带减速器的电动机的减速器部的放大侧剖视图。
在图12中，减速器301被安装在电动机的轴承支架302的法兰面302a上。另外，在减速器301的内部由以下元件构成：与从电动机延伸出的小齿轮303啮合的准双曲面齿轮304；贯穿该准双曲面齿轮304的中央部地安装的转轴305；将该转轴305旋转自如地支撑的2个圆锥滚子轴承1；以及具备将这些圆锥滚子轴承1收容的收容部307a、308a的、由2部分构成的箱体307、308。
此外，应用例1、应用例2所使用的圆锥滚子轴承1的外圈外径为650mm以下、内圈内径为500mm以下。在任一个应用例中，通过使用本发明的圆锥滚子轴承1，都能够用紧凑的设计却能够对作用于输出轴202，203、及转轴305的周向载荷及径向载荷进行支承。另外，如图11和图12所示，通过将本发明的圆锥滚子轴承1以背对背组合的方式安装，能够提高弯矩刚性。另外，为了获得高弯矩刚性，与应用滚珠轴承相比，应用滚子轴承更有利，特别是，圆锥滚子轴承是滚子滚动面的延长线与外内圈滚道面的延长线在旋转轴上的1处相交的构造，因此，滚子滚动面与外内圈滚道面间难以发生滑动，与圆柱滚子轴承相比，能够获得高的可靠性。
本发明是基于在2012年12月25日所申请的日本国专利申请(特願2012－280994)、2013年4月4日所申请的日本国专利申请(特願2013－078999)、及2013年11月21日所申请的日本国专利申请(特願2013－241278)的内容、在此作了参照，并反映到本内容中。

Claims (23)

1.一种圆锥滚子轴承，其包括：外圈，其在内周面上具有外圈滚道面；内圈，其在外周面上具有内圈滚道面；以及多个圆锥滚子，其转动自由地配置在所述外圈滚道面与所述内圈滚道面之间，
所述圆锥滚子轴承的特征在于，
在所述内圈的大径侧端部形成有大挡边，并且，所述内圈滚道面延续到所述内圈的小径侧端面，
接触角α为45°。
2.一种圆锥滚子轴承，其包括：外圈，其在内周面上具有外圈滚道面；内圈，其在外周面上具有内圈滚道面；以及多个圆锥滚子，其转动自由地配置在所述外圈滚道面与所述内圈滚道面之间，
所述圆锥滚子轴承的特征在于，
在所述内圈的大径侧端部形成有大挡边，并且，所述内圈滚道面延续到所述内圈的小径侧端面，
接触角α为35°～55°。
3.如权利要求1或2所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
在将所述圆锥滚子轴承的内径设为d、将内圈外径设为D1时，内圈大挡边侧高度(D1-d)/2与径向截面壁厚H之比为0.7＜(D1-d)/2H＜0.9。
4.如权利要求1～3的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
滚子长度Lw与内圈宽度B之比为0.8＜Lw/B＜1.2。
5.如权利要求1～4的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
径向截面壁厚H与内径d之比为0.05＜H/d＜0.15。
6.如权利要求1～5的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述圆锥滚子的滚子大径Dw1与径向截面壁厚H之比为0.3＜Dw1/H＜0.6。
7.如权利要求1～6的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
还包括树脂制保持架，该树脂制保持架具有在轴向上分隔的大径环部及小径环部、和将该大径环部及小径环部之间连接的多个支柱，并划分形成将所述多个圆锥滚子收容保持的多个兜孔，
在所述大径环部的内周面和所述小径环部的外周面之中的至少一个面上，形成有环状的切缺部，使得该环部的壁厚比所述支柱的壁厚要薄。
8.如权利要求7所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述环状的切缺部形成在所述大径环部的内周面上，所述大挡边落入所述环状的切缺部中。
9.如权利要求1～8的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
还包括树脂制保持架，该树脂制保持架具有在轴向上分隔的大径环部及小径环部、和将该大径环部及小径环部之间连接的多个支柱，并划分形成将所述多个圆锥滚子收容保持的多个兜孔，
所述支柱形成为在所述兜孔的内径侧的至少一部分设置有0.1mm～0.7mm的余量，使得所述兜孔的内径侧开口宽度比所述圆锥滚子的滚子大径窄，并且，所述支柱形成为在所述兜孔的外径侧的至少一部分设置有0.1mm～0.6mm的余量，使得所述兜孔的外径侧开口宽度比所述圆锥滚子的滚子小径窄。
10.如权利要求1～6的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
还包括树脂制保持架，该树脂制保持架具有在轴向上分隔的大径环部及小径环部、和将该大径环部及小径环部之间连接的多个支柱，并划分形成将所述多个圆锥滚子收容保持的多个兜孔，
所述保持架的倾斜角度设定为32°30′以上且小于55°。
11.如权利要求7～9的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述保持架的倾斜角度设定为32°30′以上且小于55°。
12.如权利要求1～11的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述大挡边在与所述保持架对置的位置具有凹部。
13.如权利要求12所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述凹部形成在与所述圆锥滚子的大端面接触的大挡边面、与直径比该大挡边面的最大外径位置大的大挡边外径面之间，并由曲面或者阶梯面、或者该曲面与该阶梯面的组合之中的任一种构成。
14.如权利要求13所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述凹部的母线形状由单一圆弧、或者多个圆弧形成。
15.如权利要求14所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述凹部形成得要比包含所述凹部与所述大挡边外径面相交所形成的棱线的、且与所述圆锥滚子轴承的旋转轴线相垂直的假想面更靠轴向内侧。
16.如权利要求14或15所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
在将所述大挡边外径面的直径设为D1、将所述大挡边面的最大外径位置的直径设为D2时，所述凹部的母线形状由曲率半径r为r≧(D1－D2)/2的单一圆弧所形成。
17.如权利要求13所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述阶梯面具有靠近所述大挡边面的圆筒面、和靠近所述大挡边外径面且从所述圆筒面向径向外侧延伸的环状平面。
18.一种圆锥滚子轴承，其包括：外圈，其在内周面上具有外圈滚道面；内圈，其在外周面上具有内圈滚道面；多个圆锥滚子，其转动自由地配置在所述外圈滚道面与所述内圈滚道面之间；以及树脂制保持架，其划分形成将所述多个圆锥滚子收容保持的多个兜孔，所述圆锥滚子轴承的特征在于，
所述保持架具有在轴向上分隔的大径环部及小径环部、和将该大径环部及小径环部之间连接的多个支柱，
在所述大径环部的内周面、和所述小径环部的外周面之中的至少一个面上，形成有环状的切缺部，使得该环部的壁厚比所述支柱的壁厚要薄。
19.如权利要求18所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
在所述大径环部的内周面上形成有环状的切缺部，使得该大径环部的壁厚比所述支柱的壁厚要薄，
在所述内圈的大径侧端部形成有大挡边，并且，所述内圈滚道面延续到所述内圈的小径侧端面，
所述大挡边落入所述环状的切缺部内。
20.如权利要求18或19所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述支柱形成为在所述兜孔的内径侧的至少一部分设置有0.1mm～0.7mm的余量，使得所述兜孔的内径侧开口宽度比所述圆锥滚子的滚子大径窄，
并且，所述支柱形成为在所述兜孔的外径侧的至少一部分设置有0.1mm～0.6mm的余量，使得所述兜孔的外径侧开口宽度比所述圆锥滚子的滚子小径窄。
21.如权利要求17～20的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
在所述内圈的大径侧端部形成有大挡边，并且，所述内圈滚道面延续到所述内圈的小径侧端面，
接触角α为35°～55°。
22.如权利要求21所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
接触角α为45°。
23.如权利要求18～22的任一项所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，
所述保持架的倾斜角度设定为32°30′以上且小于55°。
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