JP2007120648A - Tapered roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は円すいころ軸受に関し、たとえば自走車両のデファレンシャルやトランスミッション等の動力伝達軸を支持する軸受に適用することができる。 The present invention relates to a tapered roller bearing and can be applied to a bearing that supports a power transmission shaft such as a differential of a self-propelled vehicle or a transmission.
円すいころ軸受は、外径面の軌道面の両側に小つばと大つばが設けられた内輪と、内径面に軌道面が設けられた外輪と、内輪と外輪の軌道面間に配列された複数の円すいころと、これらの円すいころをポケットに収納して保持する保持器とからなり、保持器には、円すいころの小径端面側で連なる小環状部と、円すいころの大径端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、ポケットが、円すいころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成されたものが用いられている。 Tapered roller bearings consist of an inner ring with small and large collars on both sides of the raceway surface of the outer diameter surface, an outer ring with a raceway surface on the inner diameter surface, and a plurality of rows arranged between the raceway surfaces of the inner ring and the outer ring. And a retainer that holds and stores these tapered rollers in a pocket. The retainer is connected to a small annular portion that is continuous on the small diameter end surface side of the tapered roller, and is connected on the large diameter end surface side of the tapered roller. A base composed of a large annular portion and a plurality of column portions connecting these annular portions, wherein the pocket has a narrow side on the small diameter side of the tapered roller and a wide side on the large diameter side. What was formed in the shape is used.
自走車両のデファレンシャルやトランスミッション等の動力伝達軸を支持する円すいころ軸受は、下部が油浴に漬かった状態で使用され、その回転に伴って油浴の油が潤滑油として軸受内部に流入する。このような用途に使用される円すいころ軸受では、潤滑油が円すいころの小径側から軸受内部に流入し、保持器よりも外径側から流入する潤滑油は外輪の軌道面に沿って円すいころの大径側へ通過し、保持器よりも内径側から流入する潤滑油は内輪の軌道面に沿って円すいころの大径側へ通過する。 Tapered roller bearings that support power transmission shafts such as differentials and transmissions of self-propelled vehicles are used with the lower part immersed in an oil bath, and the oil in the oil bath flows into the bearing as lubricating oil as it rotates. . In tapered roller bearings used for such applications, the lubricating oil flows into the bearing from the small diameter side of the tapered roller, and the lubricating oil flowing from the outer diameter side of the cage flows along the raceway surface of the outer ring. The lubricating oil that passes to the larger diameter side and flows from the inner diameter side to the cage passes along the raceway surface of the inner ring to the larger diameter side of the tapered roller.
このように潤滑油が外部から流入する部位に使用される円すいころ軸受には、保持器のポケットに切欠きを設けて、保持器の外径側と内径側とに分かれて流入する潤滑油がこの切欠きを通過するようにし、軸受内部での潤滑油の流通を向上させるようにしたものがある(特許文献1,2参照)。特許文献1に記載されたものでは、図11(A)に示すように、保持器5のポケット9間の柱部8の中央部に切欠き10dを設け、潤滑油に混入する異物が軸受内部に滞留しないようにしている。また、特許文献2に記載されたものでは、図11(B)に示すように、保持器5のポケット9の軸方向両端の小環状部6と大環状部7に切欠き10eを設け、保持器の外径側から流入する潤滑油が内輪側へ流れやすくなるようにしている。なお、各図中に記入したポケット9の各寸法は、後述するトルク測定試験における比較例に用いたものの値である。
上述したように潤滑油が保持器の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入する円すいころ軸受では、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の割合が多くなると、トルク損失が大きくなることが分かった。この理由は、以下のように考えられる。 As described above, in the tapered roller bearing in which the lubricating oil is divided into the outer diameter side and the inner diameter side of the cage and flows into the bearing, the torque increases when the ratio of the lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side increases. It turns out that the loss increases. The reason is considered as follows.
すなわち、保持器の外径側から外輪側へ流入する潤滑油は、外輪の内径面には障害物がないので、その軌道面に沿って円すいころの大径側へスムーズに通過して軸受内部から流出するが、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油は、内輪の外径面には大鍔があるので、その軌道面に沿って円すいころの大径側へ通過したときに大鍔で堰き止められ、軸受内部に滞留しやすくなる。このため、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の割合が多くなると、軸受内部に滞留する潤滑油の量が多くなり、この滞留する潤滑油が軸受回転に対する流動抵抗となってトルク損失が増大するものと考えられる。 That is, the lubricating oil flowing from the outer diameter side of the cage to the outer ring side smoothly passes to the large diameter side of the tapered roller along the raceway surface because there is no obstacle on the inner diameter surface of the outer ring. The lubricating oil flowing out from the inner diameter side of the cage to the inner ring side has a large flaw on the outer diameter surface of the inner ring, so when it passes along the raceway surface to the larger diameter side of the tapered roller It will be dammed up with a large spear and will easily stay inside the bearing. For this reason, when the ratio of the lubricating oil flowing from the inner diameter side to the inner ring side of the cage increases, the amount of the lubricating oil staying inside the bearing increases, and this staying lubricating oil becomes a flow resistance against the bearing rotation and generates torque. Loss is considered to increase.
したがって、軸受内部に潤滑油が流入する円すいころ軸受における潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減させる必要がある。以上が低トルク化のために油の流動抵抗を減少させる方法であるが、大幅な低トルク化を行うためには、転がり粘性抵抗が低下するように軸受諸元を変更することが必要である。しかしながら、従来の低トルク化手法(特許文献3〜5参照)では、定格荷重を低下させない低トルク化は可能であるが、軸受剛性はいくらか低下する。
Therefore, it is necessary to reduce torque loss due to flow resistance of the lubricating oil in the tapered roller bearing in which the lubricating oil flows into the bearing. The above is a method for reducing the flow resistance of oil to reduce torque, but in order to significantly reduce torque, it is necessary to change the bearing specifications so that the rolling viscous resistance decreases. . However, in the conventional torque reduction method (see
この発明の主要な目的は、軸受剛性を低下させることなく、低トルク化を実現することにある。 The main object of the present invention is to realize a low torque without reducing the bearing rigidity.
この発明は、ころ本数を減らさず、あるいは増加させつつ、PCDを小さくすることによって、課題を解決したものである。図12は円すいころ軸受においてころピッチ径(PCD)を変化させたときの剛性比(−●−)およびトルク比(−○−)を表したものである。図12に示すように、PCDを小さくすると軸受のトルクは大幅に低下するが、軸受剛性はあまり低下しないことが、ころの弾性変形量を計算確認した結果として得られた。そこで、ころ本数を減らさないか増加させつつ、PCDを小さくすることによって、剛性を低下させずにトルクを低減させることができる。 The present invention solves the problem by reducing the PCD without decreasing or increasing the number of rollers. FIG. 12 shows the rigidity ratio (-●-) and torque ratio (-o-) when the roller pitch diameter (PCD) is changed in the tapered roller bearing. As shown in FIG. 12, when the PCD is reduced, the bearing torque is significantly reduced, but the bearing rigidity is not reduced so much as a result of calculating and confirming the elastic deformation amount of the roller. Therefore, the torque can be reduced without reducing the rigidity by reducing the PCD while decreasing or increasing the number of rollers.
この発明の円すいころ軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に転動自在に配された複数の円すいころと、円すいころを円周所定間隔に保持する保持器とを備え、ころ係数γが0.94を越え、前記保持器が、円すいころの小端面側で連なる小環状部と、円すいころの大端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、隣接する柱部間に、円すいころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状のポケットが形成され、ポケットの狭幅側の柱部に切欠きが設けてあり、前記保持器が、中立状態では外輪と非接触で、径方向に動かすと外輪と接触することを特徴とするものである。 The tapered roller bearing of the present invention includes an inner ring, an outer ring, a plurality of tapered rollers arranged to roll between the inner ring and the outer ring, and a cage that holds the tapered rollers at a predetermined circumferential interval. The roller coefficient γ exceeds 0.94, and the cage includes a small annular portion that is continuous on the small end surface side of the tapered roller, a large annular portion that is continuous on the large end surface side of the tapered roller, and a plurality of portions that connect these annular portions. A trapezoidal pocket is formed between the adjacent pillars. The trapezoidal pocket has a narrow side on the small diameter side and a wide side on the large diameter side. A notch is provided in the column on the width side, and the cage is in non-contact with the outer ring in the neutral state and contacts with the outer ring when moved in the radial direction.
ころ係数γ(ころの充填率)は(ころ本数×ころ平均径)/(π×PCD)で表されるパラメータであって、ころ平均径が一定とした場合、γの値が大きいほどころ本数が多いことを意味する。従来の典型的な保持器付き円すいころ軸受ではころ係数γを通常0.94以下にして設計しているのに対し、ころ係数γが0.94を越えるということは、従来と比較して、ころ充填率ひいては軸受剛性が高いことを意味する。 The roller coefficient γ (roller filling ratio) is a parameter represented by (number of rollers × roller average diameter) / (π × PCD). When the average roller diameter is constant, the larger the value of γ, the greater the number of rollers. It means that there are many. In the conventional typical tapered roller bearing with a cage, the roller coefficient γ is usually designed to be 0.94 or less, whereas the roller coefficient γ exceeds 0.94. This means that the roller filling rate and thus the bearing rigidity is high.
また、保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けることにより、次のような作用が得られる。すなわち、保持器の内径側から内輪側へ流入した潤滑油を、この切欠きを通して外輪側へ速やかに逃がすことができる。その結果、内輪の軌道面に沿って大つばに至る潤滑油の量が少なくなり、軸受内部に滞留する潤滑油の量が減少する。したがって、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失が低減する。 Moreover, the following effect | action is acquired by providing a notch in the column part by the side of the narrow side of the trapezoid shaped pocket of a holder | retainer. That is, the lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side can be quickly released to the outer ring side through this notch. As a result, the amount of lubricating oil reaching the large collar along the raceway surface of the inner ring is reduced, and the amount of lubricating oil staying inside the bearing is reduced. Therefore, torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil is reduced.
請求項2の発明は、請求項1の円すいころ軸受において、ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油をこの切欠きからも外輪側へ逃がしてやることができる。したがって、内輪の軌道面に沿って大つばに至る潤滑油の量がより少なくなり、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失がさらに低減する。 According to a second aspect of the present invention, in the tapered roller bearing according to the first aspect, a notch is also provided in the small annular portion on the narrow side of the pocket. By adopting such a configuration, the lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side can be released from the notch to the outer ring side. Accordingly, the amount of lubricating oil reaching the large collar along the raceway surface of the inner ring is reduced, and torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil is further reduced.
請求項3の発明は、請求項1ないし3のいずれかの円すいころ軸受において、ポケットの広幅側の少なくとも柱部に切欠きを設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、円すいころをバランスよく柱部に接触させることができる。 According to a third aspect of the present invention, in the tapered roller bearing according to any one of the first to third aspects, a notch is provided in at least a column portion on the wide side of the pocket. By adopting such a configuration, the tapered roller can be brought into contact with the column portion in a balanced manner.
請求項4の発明は、請求項3の円すいころ軸受において、ポケットの狭幅側に設けた切欠きの合計面積を、ポケットの広幅側に設けた切欠きの合計面積よりも広くしたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、内輪の軌道面に沿って大つばに至る潤滑油の量をより少なくして、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をさらに低減させることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the tapered roller bearing of the third aspect, the total area of the notches provided on the narrow side of the pocket is made wider than the total area of the notches provided on the wide side of the pocket. It is what. By adopting such a configuration, it is possible to further reduce the torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil by reducing the amount of the lubricating oil reaching the large collar along the raceway surface of the inner ring.
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの円すいころ軸受において、保持器の小環状部の軸方向外側に、内輪の小つばの外径面に対向させた径方向内向きのつばを設け、前記つばの内径面と内輪の小つばの外径面との間のすきまの上限を小つばの外径寸法の2.0%としたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の量を少なくし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をより低減させることができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the tapered roller bearing according to any one of the first to fourth aspects, a radially inwardly facing outer diameter surface of the small collar of the inner ring is provided on the outer side in the axial direction of the small annular portion of the cage. A collar is provided, and the upper limit of the clearance between the inner diameter surface of the collar and the outer diameter surface of the small collar of the inner ring is set to 2.0% of the outer diameter dimension of the small collar. By adopting such a configuration, the amount of lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side can be reduced, and torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil can be further reduced.
請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの円すいころ軸受において、少なくとも円すいころの表面に、微小凹形形状のくぼみをランダムに無数に設け、このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータRyniを0.4μm≦Ryni≦1.0μmとし、かつ、Sk値を−1.6以下としたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、円すいころの表面に満遍なく潤滑油を保持させて、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らしても、円すいころと内外輪との接触部を十分に潤滑することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the tapered roller bearing according to any one of the first to fifth aspects, an infinite number of minute concave concaves are randomly provided on at least the surface of the tapered roller, and the surface roughness of the surface provided with the concaves is provided. The parameter Ryni is 0.4 μm ≦ Ryni ≦ 1.0 μm, and the Sk value is −1.6 or less. By adopting such a configuration, the contact between the tapered roller and the inner and outer rings can be sufficiently lubricated even if the lubricant is evenly retained on the surface of the tapered roller and the amount of lubricant remaining in the bearing is reduced. can do.
パラメータRyniは、基準長毎最大高さの平均値、すなわち、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値である(ISO 4287:1997)。また、Sk値は粗さ曲線のひずみ度、すなわち、粗さの凹凸分布の非対称性を表す値であり(ISO 4287:1997)、ガウス分布のように対称な分布ではSk値は0に近くなり、凹凸の凸部を削除した場合は負の値、逆に凹部を削除した場合は正の値となる。Sk値のコントロールは、バレル研磨機の回転速度、加工時間、ワーク投入量、研磨チップの種類と大きさ等を選ぶことにより行うことができ、Sk値を−1.6以下とすることにより、無数の微小凹形状のくぼみに満遍なく潤滑油を保持することができる。 The parameter Ryni is the average value of the maximum height for each reference length, that is, the reference length is extracted from the roughness curve in the direction of the average line, and the distance between the peak line and the bottom line of the extracted part is set to the vertical line of the roughness curve. It is a value measured in the direction of magnification (ISO 4287: 1997). The Sk value is a value representing the degree of distortion of the roughness curve, that is, the asymmetry of the roughness unevenness distribution (ISO 4287: 1997), and the Sk value is close to 0 in a symmetric distribution such as a Gaussian distribution. When the concave and convex portions are deleted, a negative value is obtained. Conversely, when the concave portions are deleted, a positive value is obtained. The Sk value can be controlled by selecting the rotational speed of the barrel polishing machine, the processing time, the workpiece input amount, the type and size of the polishing tip, etc., and by setting the Sk value to −1.6 or less, Lubricating oil can be evenly retained in the infinite number of minute concave recesses.
上述した各円すいころ軸受は、自走車両の動力伝達軸を支持するものに好適である(請求項7)。 Each of the tapered roller bearings described above is suitable for supporting a power transmission shaft of a self-propelled vehicle.
この発明によれば、軸受剛性を低下させることなく、低トルク化を実現することができる。すなわち、保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に外径側から内径側まで切り通した切欠きを設けることにより、保持器の内径側から内輪側へ流入した潤滑油を、この切欠きを通して外輪側へ速やかに逃がすことができるため、内輪の軌道面に沿って大つばに至る潤滑油の量が少なくなり、軸受内部に滞留する潤滑油の量が減少して、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失が低減する。 According to this invention, a reduction in torque can be realized without reducing the bearing rigidity. That is, by providing a notch that cuts from the outer diameter side to the inner diameter side in the narrow column of the trapezoidal pocket of the cage, the lubricating oil that has flowed from the inner diameter side to the inner ring side of the cage is removed. Through the outer ring, the amount of lubricating oil reaching the large brim along the raceway surface of the inner ring is reduced, the amount of lubricating oil staying inside the bearing is reduced, and the flow resistance of the lubricating oil is reduced. Torque loss due to is reduced.
ころ係数γが0.94を越える設定とすることにより剛性の低下を防止することができる。また、ころ係数が0.94を越える設定とすることにより、負荷容量がアップするばかりでなく、円すいころ軸受の軌道面の最大面圧を低下させることができるため、過酷潤滑条件下での極短寿命での表面起点剥離を防止することができる。 By setting the roller coefficient γ to exceed 0.94, it is possible to prevent a decrease in rigidity. In addition, setting the roller coefficient to exceed 0.94 not only increases the load capacity, but also reduces the maximum surface pressure of the raceway surface of the tapered roller bearing. It is possible to prevent surface starting point peeling with a short life.
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示す実施の形態の円すいころ軸受1は、内輪2と、外輪3と、円すいころ4と、保持器5とで構成されている。内輪2は外周に円すい状の軌道面2aを有し、外輪3は内周に円すい状の軌道面3aを有する。内輪2の軌道面2aと外輪3の軌道面3aとの間に複数の円すいころ4が転動自在に介在させてある。各円すいころ4は保持器5に形成されたポケット内に収容され、内輪2の軌道面2aの両側に設けた小つば2bと大つば2cとで軸方向への移動を規制される。
A tapered
円すいころ軸受1は、ころ係数γがγ>0.94となっている。ころ係数γはころの充填率を表し、次式で定義される。
ころ係数γ=(Z・DA)/(π・PCD)
ここに、
Z:ころ本数、
DA:ころ平均径、
PCD:ころピッチ径。
The tapered
Roller coefficient γ = (Z · DA) / (π · PCD)
here,
Z: Number of rollers
DA: Roller average diameter,
PCD: Roller pitch diameter.
比較のために従来の技術に言及するならば、図13に示すように、保持器が外輪から離間している典型的な保持器付き円すいころ軸受では、窓角は大きくても約50°である。図13のように外輪71と保持器72との接触を避けた上で、保持器72の柱幅を確保し、適切な保持器72の柱強度と円滑な回転を得るために、ころ係数γを通常0.94以下にして設計している。なお、図13中、符号73,74,75は、それぞれ、円すいころ、柱面、内輪を指し、符号θは窓角を表している。
For comparison, referring to the prior art, as shown in FIG. 13, in a typical tapered roller bearing with a cage in which the cage is spaced from the outer ring, the window angle is about 50 ° at most. is there. In order to avoid the contact between the
また、図示は省略するが、円すいころ4の全表面には微小凹形形状のくぼみがランダムに無数に設けてある。このくぼみを設けた表面は、面粗さパラメータRyniが0.4μm≦Ryni≦1.0μm、かつ、Sk値が−1.6以下としてある。
Although not shown in the figure, the entire surface of the tapered
保持器5は、図1(B)に示すように、円すいころ4の小端面側で連なる小環状部6と、円すいころ4の大端面側で連なる大環状部7と、これらの小環状部6と大環状部7を連結する複数の柱部8とを含んでいる。そして、図1(A)に示すように、隣り合った柱部8間にポケット9が形成される。保持器5の窓角θは、例えば25°〜50°の範囲である。窓角θとは、円すいころ4の転動面と接する柱部8の側面がなす角度をいう(図1(A)参照)。
As shown in FIG. 1B, the
保持器5の外径は、図2(A)の状態から同図に矢印で示すように保持器5を軸方向小径側に移動させ(図2(B))、次に図3(A)のように径方向下側に移動させると、外輪3と保持器5が接触し、軸受が回転して図3(C)のように保持器5がセンタリングされると、保持器5と外輪3が全周にわたり所定すきまをあけて非接触となるような寸法に設定してある。言い換えれば、そのような寸法とは、保持器5が軸中心に配置され、図2(B)のように保持器5が小径側に寄った状態では保持器5と外輪3の間にすきまが存在するが、保持器5を軸中心から径方向に移動させると外輪3と保持器5が接触するような寸法である。これにより、運転初期(図3(B))には外輪3と保持器5は接触するが、運転中(図3(C))は非接触となることから、接触による引きずりトルクの増大や摩耗を抑制することができる。なお、鉄板製保持器の場合は底広げやかしめ作業が必要であるが、樹脂製保持器の場合は不要となるため、必要な寸法精度を確保することが容易である。ここで、「底広げ」とは、ころを組み込んだ保持器5を内輪に組み付ける時、ころが内輪の小つばを乗り越えるように保持器5の小径側の柱部の径を大きく拡げることをいう。「かしめ作業」とは、前述のように大きく拡げた保持器5の小径部の柱部を外側から型で押して元に戻すことをいう。
The outer diameter of the
図4に示すように、保持器5のポケット9は台形状で、円すいころ4の小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる。ポケット9の狭幅側と広幅側には、それぞれ両側の柱部8に2つずつ、外径側から内径側まで切り通した切欠き10a,10bが設けてある。各切欠き10a,10bの寸法は、いずれも深さ1.0mm、幅4.6mmとされている。なお、図面に例示した切欠き10a,10bは、保持器5の半径方向に切り通した溝の形態をしているが、保持器5の内径側と外径側を連絡して潤滑油の円滑な通過を許容することができる限り、形状や寸法は任意である。
As shown in FIG. 4, the
図5および図6に保持器5の変形例を示す。図5に示す変形例は、ポケット9の狭幅側の小環状部6にも切欠き10cを設けたものである。そして、狭幅側の3つの切欠き10a,10cの合計面積が、広幅側の2つの切欠き10bの合計面積よりも広くなっている。なお、切欠き10cは深さ1.0mm、幅5.7mmとしてある。
5 and 6 show a modified example of the
図6に示す変形例は、狭幅側の柱部8の各切欠き10aの深さが1.5mmと広幅側の柱部8の各切欠き10bよりも深く、狭幅側の各切欠き10aの合計面積が、広幅側の各切欠き10bの合計面積よりも広くなっている。
In the modification shown in FIG. 6, the depth of each
図7に示すように、保持器5の小環状部6の軸方向外側には、内輪2の小つば2bの外径面に対向させた径方向内向きのつば11が設けてあり、このつば11の内径面と内輪2の小つば2bの外径面との間のすきまδは、小つば2bの外径寸法の2.0%以下に狭く設定してある。
As shown in FIG. 7, a radially
保持器5は、例えばPPS、PEEK、PA、PPA、PAI等のスーパーエンプラで一体成形される。保持器に、機械的強度、耐油性および耐熱性に優れたエンジニアリング・プラスチックを使用することにより、鉄板製保持器に比べ、保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、これらの樹脂は鋼板と比べると重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。
The
エンジニアリング・プラスチックは、汎用エンジニアリング・プラスチックとスーパー・エンジニアリング・プラスチックを含む。以下に代表的なものを掲げるが、これらはエンジニアリング・プラスチックの例示であって、エンジニアリング・プラスチックが以下のものに限定されるものではない。 Engineering plastics include general purpose engineering plastics and super engineering plastics. Typical examples are listed below, but these are examples of engineering plastics, and engineering plastics are not limited to the following.
〔汎用エンジニアリング・プラスチック〕ポリカーボネート(PC)、ポリアミド6(PA6)、ポリアミド66(PA66)、ポリアセタール(POM)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、GF強化ポリエチレンテレフタレート(GF−PET)、超高分子量ポリエチレン(UHMW−PE) [General-purpose engineering plastics] Polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), polyamide 66 (PA66), polyacetal (POM), modified polyphenylene ether (m-PPE), polybutylene terephthalate (PBT), GF reinforced polyethylene terephthalate (GF) -PET), ultra high molecular weight polyethylene (UHMW-PE)
〔スーパー・エンジニアリング・プラスチック〕ポリサルホン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポリマー(LCP)、熱可塑性ポリイミド(TPI)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリメチルベンテン(TPX)、ポリ1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート(PCT)、ポリアミド46(PA46)、ポリアミド6T(PA6T)、ポリアミド9T(PA9T)、ポリアミド11,12(PA11,12)、フッ素樹脂、ポリフタルアミド(PPA)
[Super Engineering Plastics] Polysulfone (PSF), Polyethersulfone (PES), Polyphenylene sulfide (PPS), Polyarylate (PAR), Polyamideimide (PAI), Polyetherimide (PEI), Polyetheretherketone ( PEEK), liquid crystal polymer (LCP), thermoplastic polyimide (TPI), polybenzimidazole (PBI), polymethylbenten (TPX),
なお、必要に応じて、強度増強のため、これら樹脂材料またはその他のエンジニアリング・プラスチックに、ガラス繊維または炭素繊維などを配合したものを使用してもよい。 If necessary, a glass fiber or carbon fiber blended with these resin materials or other engineering plastics may be used for strength enhancement.
図9は、この発明の円すいころ軸受を使用し得る自動車のデファレンシャルの構成を例示したものである。このデファレンシャルは、プロペラシャフト(図示省略)に連結され、デファレンシャルケース21内に挿入したドライブピニオン22が差動歯車ケース23に取り付けたリングギヤ24とかみ合い、差動歯車ケース23の内部に取り付けたピニオンギヤ25が、差動歯車ケース23に左右から挿入されるドライブシャフト(図示省略)と結合するサイドギヤ26とかみ合って、エンジンの駆動力をプロペラシャフトから左右のドライブシャフトに伝達するようになっている。このデファレンシャルでは、動力伝達軸であるドライブピニオン22と差動歯車ケース23が、それぞれ一対の円すいころ軸受1a,1bで支持してある。
FIG. 9 shows an example of the configuration of an automobile differential that can use the tapered roller bearing of the present invention. This differential is connected to a propeller shaft (not shown), and a
デファレンシャルケース21はシール部材27a,27b,27cで密封され、内部にており潤滑油が貯留される。各円すいころ軸受1a,1bはこの潤滑油の油浴に下部が漬かった状態で回転する。各円すいころ軸受1a,1bが高速で回転してその下部が油浴に漬かると、図8に矢印で示すように、油浴の潤滑油が円すいころ4の小径側から保持器5の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入し、保持器5の外径側から外輪3へ流入した潤滑油は、外輪3の軌道面3aに沿って円すいころ4の大径側へ通過して軸受内部から流出する。一方、保持器5の内径側から内輪2側へ流入する潤滑油は、保持器5の外径側から流入する潤滑油よりも遥かに少なく、かつ、このすきまδから流入する潤滑油の大半は、ポケット9の狭幅側の柱部8に設けた切欠き10aを通過して、保持器5の外径側へ移動する。したがって、そのまま内輪2の軌道面2aに沿って大つば2cに至る潤滑油の量は非常に少なくなり、軸受内部に滞留する潤滑油の量を減らすことができる。
The
図10は、この発明の円すいころ軸受を使用し得る自動車のトランスミッションの構成を例示したものである。このトランスミッションは同期噛合式のもので、同図で左方向がエンジン側、右方向が駆動車輪側である。メインシャフト41とメインドライブギヤ42との間に円すいころ軸受43が介装される。この例では、メインドライブギヤ42の内周に円すいころ軸受43の外輪軌道面が直接形成されている。メインドライブギヤ42は、円すいころ軸受44でケーシング45に対して回転自在に支持される。メインドライブギヤ42にクラッチギヤ46が係合連結され、クラッチギヤ46に近接してシンクロ機構47が配設される。
FIG. 10 exemplifies a configuration of an automobile transmission that can use the tapered roller bearing of the present invention. This transmission is of a synchronous mesh type, and in the figure the left direction is the engine side and the right direction is the drive wheel side. A tapered
シンクロ機構47は、セレクタ(図示省略)の作動によって軸方向(同図で左右方向)に移動するスリーブ48と、スリーブ48の内周に軸方向移動自在に装着されたシンクロナイザーキー49と、メインシャフト41の外周に係合連結されたハブ50と、クラッチギヤ46の外周(コーン部)に摺動自在に装着されたシンクロナイザーリング51と、シンクロナイザーキー49をスリーブ48の内周に弾性的に押圧する押さえピン52及びスプリング53とを備えている。
The
同図に示す状態では、スリーブ48及びシンクロナイザーキー49が押さえピン52によって中立位置に保持されている。この時、メインドライブギヤ42はメインシャフト41に対して空転する。一方、セレクタの作動により、スリーブ48が同図に示す状態から例えば軸方向左側に移動すると、スリーブ48に従動してシンクロナイザーキー49が軸方向左側に移動し、シンクロナイザーリング51をクラッチギヤ46のコーン部の傾斜面に押し付ける。これにより、クラッチギヤ46の回転速度が落ち、逆にシンクロ機構47側の回転速度が高められる。そして、両者の回転速度が同期した頃、スリーブ48がさらに軸方向左側に移動して、クラッチギヤ46とかみ合い、メインシャフト41とメインドライブギヤ42との間がシンクロ機構47を介して連結される。これにより、メインシャフト41とメインドライブギヤ42とが同期回転する。
In the state shown in the figure, the
図4に示した保持器を用いた円すいころ軸受(実施例1)と、図5に示した保持器を用いた円すいころ軸受(実施例2)を用意した。また、比較例として、ポケットに切欠きのない保持器を用いた円すいころ軸受(比較例1)と、図11(A)、(B)に示した保持器を用いた円すいころ軸受(比較例2,3)を用意した。なお、各円すいころ軸受は、寸法が外径100mm、内径45mm、幅27.25mmであり、ポケットの切欠き以外の部分は同じである。 Tapered roller bearings (Example 1) using the cage shown in FIG. 4 and tapered roller bearings (Example 2) using the cage shown in FIG. 5 were prepared. Moreover, as a comparative example, a tapered roller bearing (Comparative Example 1) using a cage without a notch in the pocket and a tapered roller bearing (Comparative Example) using the cage shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B). 2, 3) were prepared. Each tapered roller bearing has an outer diameter of 100 mm, an inner diameter of 45 mm, and a width of 27.25 mm, and the portions other than the pocket notch are the same.
実施例と比較例の円すいころ軸受について、縦型トルク試験機を用いたトルク測定試験を行った。試験条件は以下のとおりである。
アキシアル荷重:300kgf
回転速度:300〜2000rpm(100rpmピッチ)
潤滑条件:油浴潤滑(潤滑油:75W−90)
About the tapered roller bearing of an Example and a comparative example, the torque measurement test using the vertical torque tester was done. The test conditions are as follows.
Axial load: 300kgf
Rotational speed: 300-2000 rpm (100 rpm pitch)
Lubrication condition: oil bath lubrication (lubricating oil: 75W-90)
図8に試験結果を示す。同図のグラフの縦軸は、ポケットに切欠きのない保持器を用いた比較例1のトルクに対するトルク低減率を表す。ポケットの柱部中央部に切欠きを設けた比較例2や、ポケットの小環状部と大環状部に切欠きを設けた比較例3も、トルク低減効果が認められるが、ポケットの狭幅部側の柱部に切欠きを設けた実施例1は、これらの比較例よりも優れたトルク低減効果が認められ、狭幅側の小環状部にも切欠きを設け、狭幅側の切欠きの合計面積を広幅側のそれよりも広くした実施例2は、さらに優れたトルク低減効果が認められる。 FIG. 8 shows the test results. The vertical axis of the graph in the figure represents the torque reduction rate with respect to the torque of Comparative Example 1 using a cage with no notch in the pocket. Although the comparative example 2 which provided the notch in the center part of the pocket | column part of a pocket and the comparative example 3 which provided the notch in the small annular part and the large annular part of a pocket also show a torque reduction effect, the narrow part of a pocket In Example 1 in which a notch is provided in the column on the side, a torque reduction effect superior to those of the comparative examples is recognized, and a notch on the narrow side is provided with a notch in the small annular portion on the narrow side. In Example 2 in which the total area of these is wider than that on the wide side, a further excellent torque reduction effect is recognized.
また、試験の最高回転速度である2000rpmにおけるトルク低減率は、実施例1が9.5%、実施例2が11.5%であり、デファレンシャルやトランスミッション等における高速回転での使用条件でも優れたトルク低減効果を得ることができる。なお、比較例2と比較例3の回転速度2000rpmにおけるトルク低減率は、それぞれ8.0%と6.5%である。 In addition, the torque reduction rate at 2000 rpm, which is the maximum rotation speed of the test, was 9.5% in Example 1 and 11.5% in Example 2, which was excellent even under high-speed rotation conditions such as in differentials and transmissions. A torque reduction effect can be obtained. In addition, the torque reduction rate in the rotational speed 2000rpm of the comparative example 2 and the comparative example 3 is 8.0% and 6.5%, respectively.
以上、本発明の実施の形態につき説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されることなく種々の変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
1,1a,1b 円すいころ軸受
2 内輪
2a 軌道面
2b 小つば
2c 大つば
3 外輪
3a 軌道面
4 円すいころ
5 保持器
6 小環状部
7 大環状部
8 柱部
9 ポケット
10a,10b,10c 切欠き
11 つば
1, 1a, 1b Tapered
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