CN1924380B - 圆锥滚子轴承及使用该轴承的车辆用小齿轮轴支承装置 - Google Patents

圆锥滚子轴承及使用该轴承的车辆用小齿轮轴支承装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够抑止轴承寿命的降低且能降低转动扭矩的圆锥滚子轴承、以及一种车辆用小齿轮轴支承装置。本发明的圆锥滚子轴承，在将所述圆锥滚子的大端直径设定为D，将滚子长度设定为L时，滚子长度L为18mm以下，同时，由D/L表示的圆锥滚子的大端直径与滚子长度之比设定在0.55～0.9的范围，在所述外圈和内圈的各个轨道面以及所述圆锥滚子的滚动面上实施凸起，全体凸起量为50μm以上，外圈凸起率为40％以上，滚子凸起率为20％以下。

Description

圆锥滚子轴承及使用该轴承的车辆用小齿轮轴支承装置
技术领域
本发明例如涉及适用于汽车等中的差动齿轮装置、驱动桥齿轮装置等的小齿轮轴支承装置或变速器等的圆锥滚子轴承以及车辆用小齿轮轴支承装置。
背景技术
近些年来，对汽车等节省燃料费用的要求日益增高，对于用于支承安装在其上的变速器装置或差动齿轮装置的转动轴的圆锥滚子轴承而言，希望降低其转动扭矩。
其中，作为减小圆锥滚子轴承的转动扭矩的方法，所采用的方法为在圆锥滚子的滚动面或内外圈的轨道面上实施凸起以减小滚动摩擦。
作为这种方法，例如，提出了如在下面记载的专利文献1中记载的那样，通过使轨道面形成圆弧凸起形状来降低转动扭矩的方法，或者，如在下面记载的专利文献2中记载的那样，通过在滚子的滚动面和与其接触的轨道面上形成近似对数曲线的凸起形状的方法。
在上述现有技术的例子中，通过以数值规定滚动面或轨道面的凸起形状，从而能够提高圆锥滚子轴承的性能。但是，没有进行着眼于凸起的量并规定其凸起量，由此降低圆锥滚子轴承的转动扭矩的尝试。
专利文献1：特开2003-130059号公报(图3)
专利文献2：特开2001-65574号公报(图4)
可是，如上所述，虽然通过在滚动面或轨道面上实施凸起，能够降低该圆锥滚子轴承的转动扭矩，但是，另一方面，由于会增大滚动面与轨道面的接触面压力，因此，会担心降低滚动轴承的寿命。特别是，在主要尺寸较小的轴承中，由于圆锥滚子的滚子长度较短，因此，存在寿命会随凸起量的增加而显著降低的情况。
发明内容
本发明是针对这种情况作出的，其目的在于提供一种圆锥滚子轴承，其通过规定圆锥滚子的滚动面以及内外圈的轨道面的凸起的量，从而降低转动扭矩，同时，能够抑止轴承寿命的降低，并且还提供了一种车辆用小齿轮轴支承装置。
本发明提供了一种圆锥滚子轴承，其设有外圈、内圈、位于它们之间的多个圆锥滚子以及所述圆锥滚子的保持架，其特征在于，在将上述圆锥滚子的大端直径设定为D，将滚子长度设定为L时，滚子长度L为18mm以下，并且由D/L表示的圆锥滚子的大端直径与滚子长度之比处于0.55～0.9的范围，在上述外圈和内圈的各个轨道面以及上述圆锥滚子的滚动面上实施凸起，全体凸起量(＝外圈凸起量+内圈凸起量+滚子凸起量×2)为50μm以上，外圈凸起率(＝外圈凸起量/全体凸起量)为40％以上，滚子凸起率(＝(滚子凸起量×2)/全体凸起量)为20％以下。
采用以上述方式构成的圆锥滚子轴承，由于将上述滚动面以及各个轨道面上实施的凸起的全体凸起量、外圈凸起率以及滚子凸起率设定为适当的值，因此，能够适度减小各个滚动面以及轨道面中的接触面积，同时，能够减小内外圈以及圆锥滚子之间的滚动粘性阻力。
另外，由于在上述圆锥滚子轴承中，以适当的值设定了圆锥滚子的大端直径与滚子长度之比，因此，能够抑止圆锥滚子的刚性降低和圆锥滚子与内外圈接触面压力上升，从而能够抑止轴承寿命的降低。
在上述圆锥滚子轴承中，内圈凸起率(＝内圈凸起量/全体凸起量)优选为10％以上。
在这种情况下，能够减小上述内圈轨道面与上述滚动面的接触面中轴向两端附近的接触载荷。因此，即使在所谓边缘载荷作用的情况下，仍能减小其作用，从而能够防止轴承寿命的降低。
另外，本发明提供了一种车辆用小齿轮轴支承装置，其具有小齿轮轴以及支承该小齿轮轴的分别设置在上述小齿轮轴的小齿轮侧及其相反侧的滚动轴承，其特征在于，分别设置于上述小齿轮轴的小齿轮侧以及相反侧的滚动轴承中的至少一个为上述圆锥滚子轴承。
根据上述车辆用小齿轮轴支承装置，如上所述，由于能够适度减小各个滚动面以及轨道面的接触面积，同时，能够降低内外圈和圆锥滚子之间的滚动粘性阻力，因此，能够减小该装置的转动损失。另外，由于能够抑止轴承寿命的降低，因此，能够延长该装置的寿命。
根据本发明的圆锥滚子轴承以及车辆用小齿轮轴支承装置，由于在圆锥滚子的滚动面和内外圈的轨道面上实施了适当设定的凸起，同时，以适当的值设定了圆锥滚子的大端直径与滚子长度之比，因此，能够抑止轴承寿命的降低。通过规定圆锥滚子的滚动面和内外圈的轨道面的凸起的量，从而能够降低转动扭矩。
附图说明
图1为涉及本发明一个实施方式的圆锥滚子轴承的轴向剖视图。
图2显示了内圈的凸起(复合凸起)的形状，(a)显示了内圈的轮廓，(b)示意地显示了在内圈轨道面上实施的凸起的形状。
图3显示了内圈的凸起(全凸起时)的形状，(a)显示了内圈的轮廓，(b)示意地显示了在内圈的轨道面上实施的凸起形状。
图4显示了圆锥滚子的凸起的形状，(a)显示了圆锥滚子30的轴向截面中的上半部分的轮廓，(b)示意地显示了在圆锥滚子的滚动面上实施的凸起形状。
图5显示了外圈的凸起的形状，(a)显示了外圈的轮廓，(b)示意地显示了在外圈的轨道面上实施的凸起形状。
图6为显示全体凸起量与圆锥滚子轴承的扭矩比的关系的分布图。
图7为显示外圈凸起率与圆锥滚子轴承的扭矩比的关系的分布图。
图8为显示滚子凸起率与圆锥滚子轴承的扭矩比的关系的分布图。
图9为显示内圈凸起率与圆锥滚子轴承的扭矩比的关系的分布图。
图10为分布图，其显示了圆锥滚子轴承的寿命比和作为圆锥滚子的大端直径D与滚子长度L之比的D/L的关系。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的最佳实施方式进行说明。图1为涉及本发明一个实施方式的圆锥滚子轴承的轴向剖视图。
在图1中，涉及本实施方式的圆锥滚子轴承1设有：内圈10，在外周具有由圆锥面形成的内圈轨道面11；外圈20，在内周具有由圆锥面形成的外圈轨道面21；多个圆锥滚子30，在外周具有由圆锥面形成的滚动面31，并可自由滚动地设置在两个轨道面11，21的相互之间；以及保持架40，沿周向以规定间隔保持所述多个圆锥滚子30。并且，在内圈轨道面11、外圈轨道面21以及滚动面31上，实施作为本发明特征结构的凸起。
此处，以内圈为例说明一般的凸起的考虑。图2(a)夸张显示了在内圈轨道面11上实施凸起的内圈10的轴向剖面的轮廓。在该图中，在与圆锥滚子30的滚动面31滚动接触的内圈轨道面11上实施了向径向外侧略微突出的凸起。该凸起表示以圆弧为上底的梯形形状的复合凸起。
下面，对内圈10的凸起量(以下，也称为内圈凸起量)的计算方法进行说明，在图2(a)中，在将内圈10轴向上的内圈轨道面11的宽度设定为SK，将内圈轨道面11的锥角设定为β，将形成于内圈轨道面11的两端部的图中所示的倒角尺寸设定为L1，L2时，通过以下的公式(1)获得轨道长度LRI。
LRI＝SK/cosβ-(L1+L2)…(1)
此处，如图所示，从轨道长度LRI的中点开始，采取LRI’＝0.6LRI的长度LRI’，将与LRI’的尺寸两端对应的内圈轨道面11上的点设定为A’以及B’。这种情况下的A’和B’虽然位于圆弧端点Ae、Be的内侧，但是，A’和B’也可以分别与圆弧的端点Ae、Be相一致。
图2(b)示意地显示图2(a)中所示的内圈轨道面11的轨道长度LRI的端点A与端点B之间的凸起的截面形状。在图2(b)中，通过长度LRI’中的凸起的弦G’的中点C2’与凸起的圆弧中心O的直线M，与弦G’正交并且通过长度LRI’中的凸起圆弧中心点C1。并且，将从该凸起圆弧中心点C1至轨道长度LRI中的凸起的弦G的中点C2的距离尺寸设定为内圈10的凸起量CRI。
内圈凸起的形状不仅可以采用图2所示的以圆弧为上底的梯形形状，而且，除了单一的圆弧形状以外，也可以采用以多个圆弧形成的形状或对数凸起、椭圆凸起等所有类型的凸起形状，在这些所有的凸起形状中，可采用上述的凸起量的考虑。
上述凸起的考虑即使对于滚子或外圈也同样适用。另外，上述凸起量的定义对于滚子或外圈也同样适用。
将在轨道长度(滚动面长度)范围内组合多个形状而形成的凸起称为复合凸起，将在轨道长度范围内由单一圆弧形状形成的凸起称为全凸起(full crowning)。
下面，对凸起形状为全凸起时对凸起的考虑和对基于其的凸起量的考虑进行说明。同时，还对圆锥滚子和外圈中凸起的考虑进行说明。
图3(a)显示了在内圈轨道面11上实施凸起的内圈10轴向的截面中的轮廓。在该图中，轨道长度LRI与在图2(a)的情况下的公式(1)相同。
LRI＝SK/cosβ-(L1+L2)
另一方面，图3(b)示意地显示了在图3(a)中所示的内圈轨道面11的轨道长度LRI的端点A与端点B之间的凸起的截面形状。在附图中，通过轨道长度LRI中的凸起的弦G的中点C2与凸起的圆弧中心O的直线M，与弦G正交并且通过长度LRI中的凸起圆弧中心点C1。并且，将由该凸起圆弧中心点C1和中点C2确定的距离尺寸设定为内圈凸起量CRI。即，如图所示，若将凸起圆弧的半径设定为RCI，则通过以下公式(2)求出内圈凸起量CRI
CRI＝RCI-{RCI2-(LRI/2)2}1/2…(2)
图4(a)显示了圆锥滚子30轴向的截面中的上半部分的轮廓。在附图中，在圆锥滚子30中设有与内外圈的轨道面11，21滚动接触的滚动面31。在滚动面31的两个端部，分别设置倒角部32a，33a，并且，它们以相对于圆锥滚子30的小径侧端面32以及大径侧端面33光滑连续的方式形成。另外，在滚动面1上实施略微向外径方向突出的全凸起。
下面，对圆锥滚子30的凸起量(以下，也称为滚子凸起量)的计算方法进行说明。在图4(a)，将圆锥滚子30的中心轴方向上的作为滚动面31宽度的滚子长度设定为L，将滚动面31的锥角设定为γ，把要从滚动面的整个宽度尺寸除去形成于滚动面31两端部的倒角部32a，33a的曲面的宽度尺寸设定为S1，S2，通过以下公式(3)求出上述滚子的有效长度LWR。
LWR＝L/cos(γ/2)-(S1+S2)…(3)
另外，在上述公式(3)中，S1，S2根据轴承的尺寸确定为规定值。
图4(b)示意地显示了图4(a)中所示的滚动面31中滚子有效长度LWR的端点A与端点B之间的凸起形状。在附图中，通过滚子有效长度LWR中的凸起的弦G的中点C2和凸起的圆弧中心O的直线M，与弦G正交并且通过滚子有效长度LWR中的凸起圆弧中心点C1。
在本说明书中，将该凸起圆弧中心点C1与中点C2的距离尺寸设定为滚子凸起量CR。另外，若如图所示，将凸起圆弧的半径设定为RC，则通过以下公式(4)求出滚子凸起量CR。
CR＝RC-{RC2t-(LWR/2)2}1/2…(4)
下面，对在轨道面实施凸起的外圈20的凸起量(以下，也称为外圈凸起量)的计算方法进行说明。图5(a)夸张显示了在外圈轨道面21上实施凸起的外圈20的轴向截面的轮廓。在附图中，在与圆锥滚子30的滚动面31滚动接触的外圈轨道面21上，实施了向径向内侧突出的截面为圆弧状的凸起。另外，从外圈轨道面21的两端部向外圈20的轴端面，分别设置倒角部22a，23a。这些倒角部22a，23a分别以与外圈22的小内径侧端面22及大内径侧端面23光滑连接的方式形成。
在图5(a)中，将外圈20轴向上的外圈轨道面21的宽度设定为SB，将外圈轨道面21的锥角设定为α，把要从外圈轨道面的整个宽度除去形成于外圈轨道面21的两端部的倒角部22a，23a的曲面的宽度尺寸设定为T1，T2，此时，通过以下公式(5)求出上述轨道长度LRO。
LRO＝SB/cosα-(T1+T2)…(5)
另外，在上面的公式(5)中，T1，T2根据轴承的尺寸确定为规定值。
图5(b)示意地显示了图5(a)中所示的外圈轨道面21的轨道长度LRO的端点A与端点B之间的凸起的截面形状。在附图中，通过轨道长度LRO中凸起的弦G的中点C2与凸起的圆弧中心O的直线M，与弦G正交并且通过轨道长度LRO中的凸起圆弧中心点C1。
在本说明书中，将由该凸起圆弧中心点C1和中点C2确定的距离尺寸作为外圈凸起量CRO。另外，如图所示，若将凸起圆弧的半径设定为RCO，则通过以下公式(6)求出外圈凸起量CRO。
CRO＝RCO-{RCO2-(LRO/2)2}1/2…(6)
以上述方式，能够求出实施了凸起时的圆锥滚子以及内外圈的凸起量。
另外，对实施了全凸起的圆锥滚子30以及内外圈10，20，当然可以基于上述一般的凸起的考虑计算凸起量。即，与图2中计算长度LRI’相同的方式，分别对于圆锥滚子30导出相对于LWR的LWR’，对于外圈20导出相对于LRO的LRO’即可。这样，基于一般凸起的考虑求出的凸起量与根据全凸起的考虑(图4，图5)求出的值几乎一致。
在本说明书中，从上述滚子凸起量、内圈凸起量、外圈凸起量，根据下面的公式(7)、(8)、(9)、(10)计算出全体凸起量、外圈凸起率、滚子凸起率、内圈凸起率。
全体凸起量＝外圈凸起量+内圈凸起量+滚子凸起量×2…(7)
外圈凸起率＝外圈凸起量/全体凸起量…(8)
滚子凸起率＝(滚子凸起量×2)/全体凸起量…(9)
内圈凸起率＝内圈凸起量/全体凸起量…(10)
本实施方式的圆锥滚子轴承，通过分别规定上述全全体凸起量、外圈凸起率、滚子凸起率以及作为圆锥滚子的大端直径D(图4(a))与滚子长度L(图4(a))之比的D/L，从而抑制轴承寿命的降低并且降低其转动扭矩，下面，对验证这些值与轴承寿命及转动扭矩的关系的结果进行说明。
首先，对用于了解圆锥滚子轴承的转动扭矩与全体凸起量和各凸起率的关系的验证试验的结果进行说明。
作为供本试验用的圆锥滚子轴承，准备多个以各种不同值设定其全体凸起量和各凸起率的具有图1所示结构的圆锥滚子轴承(相当于JIS30306的产品)，并以实验方式测定它们的转动扭矩。
作为圆锥滚子轴承的转动扭矩的测定方法，例如，利用轴承试验装置，在将作为实施例物品的圆锥滚子轴承设置在试验装置上后，使内外圈中的一个转动，测定作用于内外圈中另一个上的转动扭矩。作为试验条件，润滑油使用差动齿轮装置用的齿轮油，作为模拟施压载荷，施加轴向载荷4kN，以转动速度300rpm、2000rpm两种转动速度进行。
另外，作为试验时的润滑条件，在转动速度为300rpm时，在试验前，仅适量涂布常温润滑油，之后不供油而进行试验。另一方面，在转动速度为2000rpm时，以每分钟0.5升循环供给油温323K(50℃)的润滑油并且进行试验。对应转速不同而使润滑油供给方法不同的方法的原因在于：仅以各转速下所必需的最小限度的润滑油量进行供给，从而尽可能地消除在润滑油供给过剩时产生的润滑油的搅拌阻力的影响，并提取由滚动摩擦产生的转动扭矩。
如上所述，针对以各种不同的值设定全体凸起量及各凸起率的各个圆锥滚子轴承，测定转动扭矩。并且，通过掌握上述全体凸起量以及各凸起率和转动扭矩的关系，限定使转动扭矩减小的值的范围。
图6为分布图，其显示了全体凸起量和测定的圆锥滚子轴承的扭矩比(转动扭矩/规定值)的关系。如从该图可得知，，虽然在全体凸起量为50μm以下的情况下，扭矩比以较大幅度分散，但随着全体凸起量增加，分散的扭矩比中的最大值表现出逐渐降低的倾向。在全体凸起量为50μm以上的情况下，则判断扭矩比与全体凸起量为50μm以下时相比，能够在更低值的范围内稳定分布。
若上述全体凸起量超过100μm，则要在圆锥滚子以及内外圈上实施过大的凸起，从而担心圆锥滚子不能稳定转动。因此，全体凸起量最好为100μm以下。
下面，图7为显示外圈凸起率与圆锥滚子轴承的扭矩比的关系的分布图。如从该图可得知，在外圈凸起率为40％以下的情况下，随着外圈凸起率增加，扭矩比中的最大值表现出逐渐降低的倾向。在外圈凸起率为40％以上的情况下，则判断扭矩比与外圈凸起率为40％以下时相比，能够在更低值的范围内稳定分布。
图8为显示滚子凸起率与圆锥滚子轴承的扭矩比的关系的分布图。如从该图可得知，在滚子凸起率为20％以上的情况下，随着滚子凸起率减小，扭矩比中的最大值表现出逐渐降低的倾向。在滚子凸起率为20％以下的情况下，则判断扭矩比与滚子凸起率为20％以上时相比，能够在更低值的范围内稳定分布。
图9为显示内圈凸起率与圆锥滚子轴承的扭矩比的关系的分布图。从该图可得知，相对于内圈凸起率的变化，扭矩比在大致一定的范围内是稳定的。即，内圈凸起率相对于圆锥滚子轴承的扭矩比，没有确认是显著相关的。但是，对于内圈凸起率而言，通过将其设定为10％以上，能够减小内圈轨道面11和滚动面31的接触面上的轴向两端附近的接触载荷。因此，即使在所谓边缘载荷作用的情况下，仍能减小其作用，从而能够防止该轴承寿命的降低。
如上所述，以实验方式测定并验证圆锥滚子轴承的转动扭矩比、即转动扭矩与全体凸起量和各个凸起率的关系的结果，可知通过满足全体凸起量为50μm以上，外圈凸起率为40％以上，滚子凸起率为20％以下的条件，能够减小圆锥滚子轴承的转动扭矩。
另外，虽然外圈凸起率可以为100％，但是，若考虑如上所述使内圈凸起率达10％以上，则外圈凸起率为90％更为理想。
另外，在滚子凸起率为0％的情况下，若外圈凸起率和内圈凸起率为上述规定值的范围，则能够获得降低转动扭矩的效果。因此，最好以0％以上、20％以下的范围设定滚子凸起率。
由于使外圈凸起率达40％以上，因此，内圈凸起率最好为60％以下。
在上述验证试验中，被测定的圆锥滚子轴承的转动扭矩为在尽可能消除润滑油搅拌阻力影响的状态下测定的值，其为圆锥滚子和内外圈之间的滚动粘性阻力主要作用的状态下的转动扭矩。
也就是根据上述验证试验的结果，认为通过将在圆锥滚子30的滚动面以及内外圈的轨道面上实施的各凸起的全体凸起量、外圈凸起率以及滚子凸起率设定为上述条件，能够降低内外圈和圆锥滚子之间的滚动粘性阻力。
即，根据涉及本实施方式的圆锥滚子轴承1，如上所述，能够降低圆锥滚子30和内外圈10、20之间的滚动粘性阻力，从而能够降低这些部件的滚动摩擦。其结果是：能够降低圆锥滚子轴承1的转动扭矩。
特别是，在支承差动齿轮装置的小齿轮轴的车辆用小齿轮轴支承装置中，由于较高粘度的齿轮用润滑油进行了齿轮的润滑，因此，在该装置中存在支承小齿轮轴的轴承的滚动粘性阻力增大的倾向。因此，通过在小齿轮轴支承装置中使用本发明的圆锥滚子轴承，其转动扭矩的减小效果能够显著表现出来。
另外，为了验证本实施方式的圆锥滚子轴承的转动扭矩减小效果，准备了满足上述条件的(将全体凸起量设定为64μm，将外圈凸起量设定为40μm，将滚子凸起量设定为2μm，将内圈凸起量设定为20μm)圆锥滚子轴承和在内外圈及圆锥滚子上未实施凸起的相同尺寸的圆锥滚子轴承，利用相同的条件测定并比较两者的转动扭矩。
其结果确认了：实施了满足上述条件的凸起的圆锥滚子轴承与未实施凸起的圆锥滚子轴承相比，能够将其转动扭矩降低大致55％。
下面，对在满足上述条件(全体凸起量为50μm以上，外圈凸起率为40％以上，滚子凸起率为20％以下)的圆锥滚子轴承中，实验验证作为圆锥滚子的大端直径D(图4(a))与滚子长度L(图4(a))之比的D/L与轴承寿命之间关系的试验结果进行说明。
作为供本试验使用的圆锥滚子轴承，准备多个以8.8～17.4mm的范围设定圆锥滚子的大端直径D的值，以13.0～23.0mm的范围设定滚子长度L的值，并且上述D/L为0.47～0.90的轴承。另外，这些供本试验使用的圆锥滚子轴承在圆锥滚子的平均直径为DW时，将由DW/LWR表示的圆锥滚子的平均直径DW与滚子有效长度LWR(图4)之比设定为0.68～0.92。
另外，这些圆锥滚子轴承实施了以满足上述条件(全体凸起量为50μm以上，外圈凸起率为40％以上，滚子凸起率为20％以下)的方式设定的全凸起(轨道面以及滚动面的截面形状仅为圆弧)。在这些圆锥滚子轴承中，将作为动态等效径向载荷Pr与基本动态径向载荷Cr之比的动态额定载荷比Pr/Cr设定为0.5。另外，动态等效径向载荷Pr与基本动态径向载荷Cr是为计算由设计值计算出的计算寿命，即基本额定寿命L10所必需的值(JIS B1518)，通过将动态额定载荷比Pr/Cr设定为规定值，能够使各实施例以及比较例的基本额定寿命L10成为完全相同的值，从而易于实施通过后面所述的寿命试验进行的比较验证。
通过对以上述方式设定的多个圆锥滚子轴承分别进行寿命试验，测定达到轴承寿命的寿命时间，从而能够掌握圆锥滚子的大端直径D以及滚子长度L与其寿命时间的关系。
作为上述圆锥滚子轴承的寿命试验方法，提供以形成动态等效径向载荷Pr＝基本动态径向载荷Cr、且轴向载荷＝径向载荷的方式分别确定的合成载荷，以转动速度2000rpm使内外圈相对转动。润滑油使用以0.03重量％的浓度在粘度等级85W-90的齿轮油中添加淬火钢粉末(硬度为800Hv，粒径为150μm以下)作为异物的异物混合油，以油温363K(90℃)在油浴中适量贮存这种异物混合油，通过使圆锥滚子轴承在该油浴中转动进行润滑。
图10为分布图，其显示了圆锥滚子轴承的寿命比与作为圆锥滚子的大端直径D和滚子长度L之比的D/L的关系。此处所提到的寿命比表示在上述寿命试验中测定的寿命时间Le与基本额定寿命L10之比的Le/L10。由于如上所述，在本试验中使用的圆锥滚子轴承的基本额定寿命L10被设定为完全相同的值，因此，由寿命比Le/L10进行的评价与由在各个圆锥滚子轴承中测定的寿命时间Le进行评价时是相同的。
在附图中，使横轴为圆锥滚子的大端直径D与滚子长度L之比D/L，使纵轴为寿命比Le/L10，以显示它们的关系。另外，在附图中，由四方符号标示的数据表示滚子长度大于18mm的圆锥滚子轴承，由圆形符号标示的数据表示滚子长度为18mm以下的圆锥滚子轴承。
从该图可以判断：滚子长度L大于18mm的圆锥滚子轴承与D/L的值无关，寿命比Le/L10的值分布在0.2附近(由直线I1，I2夹持的范围)。
并且，滚子长度L为18mm以下的圆锥滚子轴承从其分布可知，D/L与寿命比Le/L10的关系由图中所示的近似曲线H表示。即，在D/L的值大于0.65附近的范围内，与滚子长度L大于18mm的圆锥滚子轴承相同，与D/L的值无关，寿命比Le/L10的值在0.2附近是稳定的。在D/L的值小于0.65附近的范围内，伴随D/L的值的减小，寿命比Le/L10也减小。因此，可以判断出：虽然在D/L的值大于0.65的情况下，圆锥滚子轴承的寿命在规定的值是稳定的，但是，若小于0.65，则圆锥滚子轴承的寿命会伴随D/L的值的减小而降低。
认为该寿命下降的原因在于：在滚子长度L为18mm以下的圆锥滚子轴承的圆锥滚子中，若D/L的值减小，则圆锥滚子形成细长形状，从而难以确保其自身的刚性，同时，不能避免圆锥滚子与内外圈的接触面压力的上升。
在图10中，可以确认：若圆锥滚子轴承的寿命比Le/L10小于0.1，则不能确保制品的通常寿命。在该图中，在近似曲线H中，当寿命比Le/L10为0.1时，D/L的值为0.55，在D/L的值小于0.55的范围内，不能确保制品的寿命。换句话说，在滚子长度L为18mm以下的圆锥滚子轴承中，由于D/L的值达0.55以上，因此，能够抑止轴承寿命降低直至不能确保制品寿命。
总之，在滚子长度L为18mm以下的圆锥滚子轴承中，若D/L的值达到0.55以上，则能够抑止考虑为寿命降低原因的上述圆锥滚子的刚性降低、或圆锥滚子与内外圈的接触面压力的上升，从而能够抑止轴承寿命的降低。
另外，D/L的值优选为0.9以下，若该值大于0.9，则相对于大端直径D而言，滚子长度L过短，从而圆锥滚子缺乏稳定性。
在滚子长度L为18mm以下的圆锥滚子轴承中，若D/L的值达到0.55以上，则能够确保必需的轴承寿命，但是，在D/L的值小于0.65的范围内，在确保轴承寿命的范围内，会发生寿命降低。因此，D/L的值优选为在表示滚子长度L大于18mm的圆锥滚子轴承的寿命比Le/L10的分布范围的直线I1，I2内，其下限侧的直线I2与近似曲线H交叉的值以上，即0.65以上。在这种情况下，能够实现与滚子长度L大于18mm的圆锥滚子轴承的寿命比大致相同的轴承寿命，从而能更可靠地确保充分的轴承寿命。进而，设定几乎不会发生寿命降低的范围，即0.7以上更为理想，在这种情况下，能够使圆锥滚子轴承的轴承寿命更稳定。
以上，通过上述验证试验的结果可知，在滚子长度为18mm以下的圆锥滚子轴承中，将D/L的值设定为0.55～0.9，同时，满足由图6～图9的分布图得知的上述条件(全体凸起量为50μm以上，外圈凸起率为40％以上，滚子凸起率为20％以下)，由此能够抑制轴承寿命的降低，并且，能够降低其转动扭矩。
对于以上述方式进行的圆锥滚子轴承的寿命试验而言，假定在汽车的差动齿轮装置或驱动桥齿轮装置等车辆用小齿轮轴支承装置中进行时，通过在润滑油中混入淬火钢粉，从而能够模拟再现在润滑油中混入的齿轮等的磨损粉末，以便能够以更接近实际的状态进行试验。因此，本发明的圆锥滚子轴承在通过在润滑油中混入许多异物的异物油对车辆用小齿轮轴支承装置进行润滑的条件下，能够有效抑制轴承寿命的降低。因此，本发明的圆锥滚子轴承适于在具有小齿轮轴以及支承该小齿轮轴的分别设置在上述小齿轮轴的小齿轮侧及其相反侧的滚动轴承的车辆用小齿轮轴支承装置中，用作滚动轴承。
另外，本发明的圆锥滚子轴承不应局限于上述各个实施方式，根据本发明的思想，可以对轴承的结构或圆锥滚子的滚动面以及内外圈的轨道面的形状等作出适当的改变。

Claims (3)

1.圆锥滚子轴承，其设有外圈、内圈、位于它们之间的多个圆锥滚子以及所述圆锥滚子的保持架，其特征在于，
在将所述圆锥滚子的大端直径设定为D，将滚子长度设定为L时，滚子长度L为18mm以下，并且由D/L表示的圆锥滚子的大端直径与滚子长度之比处于0.55～0.9的范围，
在所述外圈和内圈的各个轨道面以及所述圆锥滚子的滚动面上实施凸起，全体凸起量为50μm以上，外圈凸起率为40％以上，滚子凸起率为20％以下，其中，
全体凸起量＝外圈凸起量+内圈凸起量+滚子凸起量×2；
外圈凸起率＝外圈凸起量/全体凸起量；
滚子凸起率＝(滚子凸起量×2)/全体凸起量。
2.根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承，其特征在于，内圈凸起率为10％以上，
其中，内圈凸起率＝内圈凸起量/全体凸起量。
3.车辆用小齿轮轴支承装置，其具有小齿轮轴以及支承该小齿轮轴的分别设置在所述小齿轮轴的小齿轮侧及其相反侧的滚动轴承，其特征在于，
分别设置于所述小齿轮轴的小齿轮侧及其相反侧的滚动轴承中的至少一个为权利要求1所述的圆锥滚子轴承。
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