CN107588094B - 圆锥滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承具备内圈、外圈、多个圆锥滚子、环状的保持架。保持架具有位于圆锥滚子的轴向一侧的小环状部、位于圆锥滚子的轴向另一侧的大环状部、及将它们连结的多个柱部。保持架至少在轴向一侧能够与外圈的内周面接触且通过该接触被进行径向的定位。柱部具有与圆锥滚子的外周面相对的兜孔面，该兜孔面具有在从内圈侧朝向外圈侧的方向上呈笔直、且能够与圆锥滚子进行线接触的平面形状。

Description

圆锥滚子轴承
在2016年7月6日提出的日本专利申请2016-134432的公开，包括其说明书、附图及摘要作为参照而全部包含于此。
技术领域
本发明涉及圆锥滚子轴承。
背景技术
圆锥滚子轴承是相比滚珠轴承而负载容量大且刚性高的轴承，广泛地使用于各种机械。作为其一例，圆锥滚子轴承使用于机动车的差动装置或变速器等。在机动车的情况下，各部的旋转阻力的降低有助于燃料消耗降低。例如，在差动装置等的行驶驱动系统使用的圆锥滚子轴承中，要求低扭矩化。
圆锥滚子轴承旋转时产生的阻力包含润滑油的搅拌阻力。因此，为了低扭矩化，通过保持架来限制润滑油的流入，以避免向轴承内部供给过剩的润滑油(例如，参照日本特开2014-202341号公报)。
圆锥滚子轴承旋转时产生的阻力除了包含前述那样的润滑油的搅拌阻力之外，还包含润滑油的粘性阻力(剪切阻力)。润滑油的粘性阻力例如以介于圆锥滚子与保持架之间的润滑油为起因，在它们之间润滑油剪切的范围变宽时阻力增大，圆锥滚子轴承的低扭矩化受损。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种圆锥滚子轴承，其能够降低润滑油的搅拌阻力并且也能够降低润滑油的粘性阻力(剪切阻力)，能够实现低扭矩化。
本发明的一方式的圆锥滚子轴承的结构上的特征在于，包括：内圈，在外周侧具有从轴向一侧朝向另一侧扩径的圆锥状的内滚道面；外圈，在内周侧具有从轴向一侧朝向另一侧扩径的圆锥状的外滚道面；多个圆锥滚子，设置于在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间，且在所述内滚道面及所述外滚道面上滚动；及环状的保持架，保持多个所述圆锥滚子，其中，所述保持架具有位于所述圆锥滚子的轴向一侧的小环状部、位于所述圆锥滚子的轴向另一侧的大环状部、及将所述小环状部与所述大环状部连结的多个柱部，该保持架至少在轴向一侧能够与所述外圈的内周面接触且通过该接触被进行径向的定位，所述柱部具有与所述圆锥滚子的外周面相对的兜孔面，该兜孔面具有在从所述内圈侧朝向所述外圈侧的方向上呈笔直、且能够与所述圆锥滚子进行线接触的平面形状。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1是表示圆锥滚子轴承的一实施方式的剖视图。
图2是与图1所示的截面不同的位置处的圆锥滚子轴承的剖视图。
图3是保持架的一部分的从径向外侧观察的说明图。
图4是滚子及保持架的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的实施方式。图1是表示圆锥滚子轴承的一实施方式的剖视图。该圆锥滚子轴承10使用于普通机动车的差动装置，在壳体81内，将与小齿轮一起旋转的轴82支承为能够旋转。在壳体81内积存有润滑油(油)，该润滑油使用于圆锥滚子轴承10的润滑。以下说明的圆锥滚子轴承10的用途可以为其他。
圆锥滚子轴承10具备内圈2、外圈3、多个圆锥滚子4、保持架5。内圈2、外圈3及保持架5是以共用的轴线为中心的环状的构件。该共用的轴线是圆锥滚子轴承10的中心线，将该中心线称为轴承中心线C1。将圆锥滚子4的中心线称为滚子中心线C2。
内圈2使用轴承钢或机械结构用钢等而形成，在其外周侧具有供多个圆锥滚子4滚动的内滚道面12。内滚道面12成为从轴向一侧(在图1中为左侧)朝向轴向另一侧(在图1中为右侧)扩径的圆锥状(锥形状)。内圈2具有小突缘部14、大突缘部15、圆筒部17。小突缘部14设置在内滚道面12的轴向一侧并向径向外侧突出。大突缘部15设置在内滚道面12的轴向另一侧并向径向外侧突出。圆筒部17从小突缘部14向轴向一侧延伸。
外圈3使用轴承钢或机械结构用钢等而形成。在外圈3的内周侧具有与所述内滚道面12相对且供多个圆锥滚子4滚动的外滚道面13。外滚道面13成为从轴向一侧朝向轴向另一侧扩径的圆锥状(锥形状)。
圆锥滚子4是使用轴承钢等形成的构件。圆锥滚子4设置于在内圈2与外圈3之间形成的环状空间7，能够在内滚道面12及外滚道面13上滚动。圆锥滚子4在轴向一侧具有直径小的小端面18，在轴向另一侧具有直径大的大端面19。大端面19与内圈2的大突缘部15的突缘面(侧面)16接触。当圆锥滚子轴承10(在本实施方式中为内圈2)旋转时，大端面19与突缘面16进行滑动接触。
保持架5与多个圆锥滚子4一起设置于环状空间7，并保持这多个圆锥滚子4。图2是与图1所示的截面不同的位置处的圆锥滚子轴承10的剖视图。在图1及图2中，保持架5具有环状的小环状部21、环状的大环状部22和多个柱部23。小环状部21位于圆锥滚子4的轴向一侧。大环状部22位于圆锥滚子4的轴向另一侧。柱部23将小环状部21与大环状部22连结。大环状部22相比小环状部21而外径大，在本实施方式中，内径也大。
图3是保持架5的一部分的从径向外侧观察的说明图。柱部23沿周向隔开间隔地设置。周向是绕所述轴承中心线C1的方向。在小环状部21与大环状部22之间且周向上相邻的两个柱部23、23之间形成的空间成为收容(保持)圆锥滚子4的兜孔24。在兜孔24与圆锥滚子4之间形成有微小间隙。本实施方式的保持架5为树脂制(合成树脂制)，通过注塑成形而成形。
在图1及图2所示的圆锥滚子轴承10中，当轴承(内圈2)旋转时，产生润滑油从轴向一侧向轴向另一侧流动的泵作用。其产生的机理如下所述。存在于环状空间7的润滑油及空气通过以轴承的旋转为起因的离心力而具有朝向径向外侧的力分量。外圈3的外滚道面13如上所述为圆锥形状，因此环状空间7的润滑油及空气沿着外滚道面13向轴向另一侧流动。当该流动发生时，产生将在轴向一侧的轴承外部存在的润滑油及空气向环状空间7引入的作用。由此，在圆锥滚子轴承10产生润滑油从轴向一侧向轴向另一侧流动的泵作用。
在图2中，保持架5在柱部23的轴向一侧且其径向外侧(外圈3侧)具有能够与外圈3的内周面(外滚道面13)的一部分接触的第一引导面31。保持架5在柱部23的轴向另一侧且其径向外侧(外圈3侧)具有能够与外圈3的内周面(外滚道面13)的其他部分接触的第二引导面32。第一引导面31与第二引导面32之间成为从外圈3的内周面分离的凹面33。
在保持架5与外圈3呈同心状地配置的状态(图2所示的状态)下，在第一引导面31与外圈3的内周面之间形成微小间隙(A1)，而且，在第二引导面32与外圈3的内周面之间形成微小间隙(A2)。相对于此，当保持架5相对于外圈3而沿径向位移时，能够使第一引导面31与外圈3的内周面接触，第二引导面32与外圈3的内周面接触。通过以上所述，该保持架5能够在轴向一侧及轴向另一侧与外圈3的内周面接触，通过该接触而进行径向的定位。即，该圆锥滚子轴承10是通过外圈3引导保持架5的外圈引导的轴承。
关于保持架5的兜孔24，进一步进行说明(参照图3)。兜孔24沿着周向形成多个，成为在各兜孔24收容有单一的圆锥滚子4的状态。图4是圆锥滚子4及保持架5的剖视图。如图4所示，各柱部23在周向两侧具有与圆锥滚子4的外周面4a相对的兜孔面27。各兜孔面27由平面构成，圆锥滚子4与兜孔面27进行线接触。在图4中，圆锥滚子4与兜孔面27的接触位置由标号J表示。关于兜孔面27具体说明时，兜孔面27是柱部23的周向侧面，具有如图4所示在从内圈2侧朝向外圈3侧的方向上笔直，且如图3所示在从小环状部21侧朝向大环状部22侧的方向上笔直的平面形状。
以图4为参考而说明圆锥滚子4与兜孔面27的接触方式。在保持架5与多个圆锥滚子4以轴承中心线C1为基准而呈同心状地配置的状态下，兜孔面27与包含轴承中心线C1和滚子中心线C2在内的第一假想面K1正交，且在通过滚子中心线C2的第二假想面K2上的位置处能够与圆锥滚子4进行线接触。图4是剖视图，因此限定为图4所示的截面而说明时，兜孔面27与通过轴承中心线C1和滚子中心线C2的第一假想线(K1)正交，且在通过滚子中心线C2的第二假想线(K2)上的位置处能够与圆锥滚子4进行点接触。
在具有这样构成的兜孔面27的保持架5中，在与滚子中心线C2正交的截面中，夹着圆锥滚子4的两侧的兜孔面27、27的间隔E沿着从内圈2侧朝向外圈3侧的方向而恒定。需要说明的是，虽然无需说明，但是圆锥滚子4的外周面4a具有圆锥台形状(参照图3)。在该外周面4a(能够线接触的部分)与兜孔面27之间设有一定的微小间隙d。因此，所述间隔E在(与图4)不同的截面中成为不同的值。即，所述间隔E在沿着滚子中心线C2的方向上成为逐渐变化的值。
根据如以上所述构成的圆锥滚子轴承10，保持架5(参照图2)在轴向一侧及轴向另一侧能够与外圈3的内周面(外滚道面13)接触，通过该接触进行径向的定位。因此，在轴向一侧，保持架5的第一引导面31与外圈3的外滚道面13之间的间隙A1小。由此，在轴向一侧的轴承外部存在的润滑油难以从保持架5与外圈3之间进入到环状空间7。即，限制润滑油向环状空间7的进入。例如，由于圆锥滚子轴承10旋转，通过所述泵作用，轴向一侧的轴承外部的润滑油要流入环状空间7，但是通过保持架5对其进行限制。圆锥滚子轴承10的旋转停止，即使积存于壳体81的润滑油的油面F处于例如图1及图2所示的位置的情况下，该润滑油也难以进入环状空间7。
在本实施方式中，在小环状部21的外周面21a与外圈3的轴向一侧的圆筒面3b之间也形成有微小间隙，由此来限制润滑油的流入。而且，在小环状部21的内周面21b与内圈2的圆筒部17的外周面之间也形成有微小间隙，由此来限制润滑油的流入。
通过以上所述限制润滑油向环状空间7的进入，能够成为环状空间7的润滑油少的状态。由此，能够降低轴承旋转时产生的润滑油的搅拌阻力。
并且，在保持架5中(参照图4)，各兜孔面27具有在从内圈2侧朝向外圈3侧的方向上笔直且能够与圆锥滚子4进行线接触的平面形状。这样，兜孔面27是由平面构成且与圆锥滚子4进行线接触的结构。因此，兜孔面27与圆锥滚子4的接触范围减小，能够降低润滑油的粘性阻力(剪切阻力)。
如上所述，在与滚子中心线C2正交的截面中，夹着圆锥滚子4的两侧的兜孔面27、27的间隔E沿着从内圈2侧朝向外圈3侧的方向成为恒定。因此，兜孔面27除了与圆锥滚子4接触的接触部分以外，即，在兜孔面27中的外圈3侧及内圈2侧，兜孔面27成为与圆锥滚子4的外周面4a分离的状态。因此，在兜孔面27与圆锥滚子4之间难以介有润滑油，能够有效地降低润滑油的粘性阻力。
根据前述那样的兜孔面27的形状，保持架5不受圆锥滚子4的限制而能够沿径向位移。然而，保持架5通过与外圈3的内周面(外滚道面13)接触而进行径向的定位。即，本实施方式的圆锥滚子轴承10是保持架5通过外圈3进行径向的定位的“外圈引导”的轴承。因此，保持架5稳定，能够使该保持架5保持的圆锥滚子4的行迹也稳定。相对于此，虽然未图示，但是在保持架通过圆锥滚子进行定位的“滚动体引导”的圆锥滚子轴承的情况下，圆锥滚子与兜孔面的间隔在大范围内变窄，因此润滑油的粘性阻力增大。在本实施方式的情况下，圆锥滚子4与兜孔面27的间隔仅在能够线接触的区域(接触位置J)变窄。然而，在其他的区域变宽，因此能够减小润滑油的粘性阻力。
兜孔面27成为在与轴承中心线C1正交的截面中的相比圆锥滚子4的节圆X靠外圈3侧的位置处与圆锥滚子4进行接触(线接触)的结构。所述节圆X是在所述截面处通过多个圆锥滚子4的中心(C2)的圆。由此，保持架5(柱部23)成为向外圈3侧扩展(增大)的结构，为了对保持架5进行外圈引导而优选。
如图4所示，兜孔面27由平面构成，由此柱部23的截面形状成为梯形。因此，在兜孔面27与圆锥滚子4之间且外圈3侧存在柱部23的一部分，由此能够将润滑油排除。其结果是，能尽可能地减少环状空间7的润滑油量，并降低润滑油的搅拌阻力。
如以上所述，根据本实施方式的圆锥滚子轴承10，能够降低在轴承旋转时产生的润滑油的搅拌阻力，能够降低润滑油的粘性阻力(剪切阻力)，能够实现圆锥滚子轴承10的低扭矩化。
如以上所述公开的实施方式在全部的方面为例示而不受限制。即，本发明的圆锥滚子轴承并不局限于图示的方式，在本发明的范围内也可以是其他的方式。在所述实施方式中，说明了保持架5具有第一引导面31及第二引导面32，通过上述引导面31、32在轴向一侧和轴向另一侧这双方能够与外圈3接触的情况。这样，保持架5在轴向一侧和轴向另一侧这双方能够与外圈3接触的情况下，保持架5稳定，但是也可以省略轴向另一侧的引导面32。即，保持架5只要是至少在轴向一侧能够与外圈3的内周面接触，并通过该接触进行径向的定位的结构即可。在所述实施方式中，说明了将圆锥滚子轴承10使用于普通机动车的差动装置(差速小齿轮)的情况，但是也可以使用于其他的旋转机械。
根据本发明的圆锥滚子轴承，能降低润滑油的搅拌阻力，并且也能降低润滑油的粘性阻力，能够实现低扭矩化。

Claims (4)

1.一种圆锥滚子轴承，包括：
内圈，在外周侧具有从轴向一侧朝向另一侧扩径的圆锥状的内滚道面；
外圈，在内周侧具有从轴向一侧朝向另一侧扩径的圆锥状的外滚道面；
多个圆锥滚子，设置于在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间，且在所述内滚道面及所述外滚道面上滚动；及
环状的保持架，保持多个所述圆锥滚子，其中，
所述保持架具有位于所述圆锥滚子的轴向一侧的小环状部、位于所述圆锥滚子的轴向另一侧的大环状部、及将所述小环状部与所述大环状部连结的多个柱部，该保持架至少在轴向一侧能够与所述外圈的内周面接触且通过该接触被进行径向的定位，
所述柱部具有与所述圆锥滚子的外周面相对的兜孔面，该兜孔面具有在从所述内圈侧朝向所述外圈侧的方向上呈笔直、且能够与所述圆锥滚子进行线接触的平面形状，
所述兜孔面在第二假想面上的位置能够与所述圆锥滚子进行线接触，该第二假想面与包含轴承中心线和滚子中心线的第一假想面正交且通过该滚子中心线。
2.根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承，其中，
所述兜孔面在与轴承中心线正交的截面上的相比所述圆锥滚子的节圆靠外圈侧的位置与所述圆锥滚子接触。
3.根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承，其中，
在与滚子中心线正交的截面上，夹着所述圆锥滚子的两侧的所述兜孔面的间隔沿着从所述内圈侧朝向所述外圈侧的方向而恒定。
4.根据权利要求2所述的圆锥滚子轴承，其中，
在与滚子中心线正交的截面上，夹着所述圆锥滚子的两侧的所述兜孔面的间隔沿着从所述内圈侧朝向所述外圈侧的方向而恒定。
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