JP2008121743A - Conical bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円すいころ軸受に関し、特に車両(自動車)等に使用される円すいころ軸受に関する。 The present invention relates to a tapered roller bearing, and more particularly to a tapered roller bearing used in a vehicle (automobile) or the like.
円すいころ軸受は、図4に示すように、外周面に円すい状の軌道面1aを有する内輪1と、内周面に円すい状の軌道面2aを有する外輪2と、内輪1の軌道面1aと、外輪2の軌道面2aとの間に転動自在に配された複数の円すいころ3と、円すいころ3を円周等間隔に保持する保持器4とを備える。
As shown in FIG. 4, the tapered roller bearing includes an
この円すいころ軸受では、ころ3と内外輪1、2の軌道面1a、2aとが線接触しており、内・外輪軌道面およびころ中心Oが軸心P上の一点(図示せず)に一致するよう設計される。荷重が作用した場合には、ころ3がその大端側(大径面3a側)に押圧されるため、この荷重を受けるべく、ころ大端側の内輪1の外周には鍔部(大鍔)9aが設けられる。また、軸受を機械等に組込むまでの間にころが小端側に脱落するのを防止するため、ころ小端側の内輪外周にも鍔部(小鍔)9bが設けられる。
In this tapered roller bearing, the
保持器4は、図5に示すように、小径側環状体5と、大径側環状体6と、両環状体5,6を連結する柱7とから構成される。すなわち、周方向に隣合う柱7、7間に円すいころ3が収納されるポケット8が形成される。なお、小径側環状体5は、リング状体の径方向壁部5aと、この径方向壁部5aから大径側環状体6側に向かって拡径するように延びる周壁5bとからなる。
As shown in FIG. 5, the
近年、自動車においては、車内空間の拡大に伴い、エンジンルームの縮小化、エンジンの高出力化、燃費向上のためのトランスミッションの多段化等が進められている。そのため、そこに使用される円すいころ軸受には、従来のものと負荷容量を同等以上とした上でコンパクトにすることが要求され、その要求は年々厳しくなってきている。 In recent years, with the expansion of the interior space of automobiles, reduction of the engine room, higher output of the engine, and multistage transmission for improving fuel efficiency have been promoted. For this reason, tapered roller bearings used therein are required to have a load capacity that is equal to or greater than that of conventional ones, and are required to be compact.
ところで、コンパクトにした上で負荷容量を同等以上とするには、ころ長さを長くしたり、ころ径を大きくしたり、ころ本数を増やしたりする等の方法がある。しかしながら、この種の円すいころ軸受は、前記図4に示すように、内輪1には鍔9a、9bがあるとともに、ころ間には柱7が配置されるので、コンパクトにした上で負荷容量を同等以上とすることは困難であった。
By the way, in order to make the load capacity equal to or more than compact, there are methods such as increasing the roller length, increasing the roller diameter, and increasing the number of rollers. However, in this type of tapered roller bearing, as shown in FIG. 4, the
そこで、従来には、内輪1の一方の鍔9bを省略できる構造のものがある(特許文献1)。すなわち、内輪1の鍔9bを省略することによって、円すいころ軸受の軽量化及びコンパクト化を図っている。
しかしながら、内輪1の鍔9bを省略したとしても、ころ径を大きくしたり、ころ本数を増やしたりすることはできない。なお、内輪1の鍔9bを省略した分、ころ長さを長くすることは可能である。ところが、ころ長さを長くすると、円すいころを収納している保持器4が大きくなって、小径側環状体5が外輪2の背面10から突出することになる。このため、この円すいころ軸受の設置する位置によっては、小径側環状体5の周辺部品との干渉の問題が生じる場合がある。
However, even if the
従って、従来においては、コンパクトにした上で負荷容量を同等以上とすることは極めて困難であった。 Therefore, in the past, it has been extremely difficult to make the load capacity equal to or greater than that of a compact size.
本発明は、上記課題に鑑みて、コンパクトにした上で負荷容量を同等以上とすることが可能な円すいころ軸受を提供する。 In view of the above problems, the present invention provides a tapered roller bearing that can be made compact and can have a load capacity equal to or greater than that.
本発明の円すいころ軸受は、内輪と、外輪と、前記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、前記円すいころを円周所定間隔に保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、前記円すいころの小径面及び大径面にそれぞれ凹部を設けるとともに、前記保持器は、円すいころの小径面の凹部に係合する凸部を有する小径側環状体と、円すいころの大径面の凹部に係合する凸部を有する大径側環状体とを備え、小径側環状体と大径側環状体とを、配置される円すいころよりも少ない数の柱にて連結したものである。 A tapered roller bearing according to 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. In the tapered roller bearing provided, a concave portion is provided on each of the small diameter surface and the large diameter surface of the tapered roller, and the cage includes a small diameter side annular body having a convex portion that engages with the concave portion of the small diameter surface of the tapered roller; A large-diameter-side annular body having a convex portion that engages with a concave portion of a large-diameter surface of the tapered roller, and the smaller-diameter-side annular body and the large-diameter-side annular body are formed into a smaller number of columns than the tapered rollers to be arranged. Connected.
本発明の円すいころ軸受によれば、ころの小径面の凹部に小径側環状体の凸部が係合し、ころの大径面の凹部に大径側環状体の凸部が係合するので、各ころは保持器に保持される。このため、各ころを柱で挟む必要がなくなって、柱の数を円すいころよりも少なくすることができる。 According to the tapered roller bearing of the present invention, the convex portion of the small-diameter side annular body engages with the concave portion of the small-diameter surface of the roller, and the convex portion of the large-diameter side annular body engages with the concave portion of the large-diameter surface of the roller. Each roller is held by a cage. For this reason, it is not necessary to sandwich each roller with a pillar, and the number of pillars can be made smaller than that of a tapered roller.
また、ころと保持器とを組み付けたアセンブリ体とすることができるので、ころの抜けを防止する内輪の小径側に鍔部を省略することができる。 Moreover, since it can be set as the assembly body which assembled | attached the roller and the holder | retainer, a collar part can be abbreviate | omitted on the small diameter side of the inner ring | wheel which prevents the roller from detaching.
前記保持器が鉄板製であっても、樹脂製であってもよい。 The cage may be made of iron plate or resin.
本発明の円すいころ軸受では、柱の数を円すいころよりも少なくすることができるので、円すいころ軸受の外形を大きくすることなく、ころ数を増加させたり、ころ径を大きくしたりすることができる。このため、コンパクトにした上で負荷容量を同等以上とすることができ、周辺部品との干渉があまり問題とならず、この円すいころ軸受の設置位置(装着位置)規制を少なくできるとともに、設置(装着)作業の容易化を図ることができる。 In the tapered roller bearing of the present invention, the number of columns can be reduced as compared with a tapered roller. Therefore, the number of rollers can be increased or the roller diameter can be increased without increasing the outer shape of the tapered roller bearing. it can. For this reason, the load capacity can be made equal to or more than compact, interference with surrounding parts is not a major problem, and the installation position (mounting position) regulation of this tapered roller bearing can be reduced, and installation ( Mounting) can be facilitated.
また、ころの抜けを防止する内輪の小径側に鍔部を省略することができるので、コンパクト化及び軽量化を図ることができる。 Further, since the flange portion can be omitted on the small diameter side of the inner ring that prevents the rollers from coming off, it is possible to reduce the size and weight.
前記保持器を鉄板製とすることによって、保持器の剛性を高めることができ、長期に亘って安定してころを保持することができる。しかも、耐油性に優れ、油への浸漬による材質劣化を防止できる。保持器を樹脂製とすれば、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となる。特に、樹脂保持器では、射出成形で形成することができるので、特異形状の保持器でも製作し易い利点がある。 By making the cage into an iron plate, the rigidity of the cage can be increased and the rollers can be stably held over a long period of time. Moreover, it is excellent in oil resistance and can prevent material deterioration due to immersion in oil. If the cage is made of resin, it is light in weight and has a small coefficient of friction, which is suitable for reducing torque loss and cage wear when starting the bearing. In particular, since the resin cage can be formed by injection molding, there is an advantage that even a cage having a unique shape can be easily manufactured.
本発明に係る円すいころ軸受の実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。 An embodiment of a tapered roller bearing according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に円すいころ軸受の保持器の簡略平面図を示し、図2にこの保持器の要部側面図を示し、図3に円すいころ軸受の要部拡大断面図を示す。この円すいころ軸受は、外周面に円すい状の軌道面11aを有する内輪11と、内周面に円すい状の軌道面12aを有する外輪12と、内輪11の軌道面11aと、外輪12の軌道面12aとの間に転動自在に配された複数の円すいころ13と、円すいころ13を円周等間隔に保持する保持器14とを備える。
FIG. 1 shows a simplified plan view of a retainer of a tapered roller bearing, FIG. 2 shows a side view of an essential part of the retainer, and FIG. 3 shows an enlarged sectional view of an essential part of the tapered roller bearing. This tapered roller bearing includes an
内輪11は軌道面11aの大径側に外径方向に延びる鍔部21が設けられるとともに、この鍔部21と、軌道面11aとのコーナ部にヌスミ部22が設けられている。なお、内輪11は軌道面11aの小径側には鍔部が設けられていない。また、外輪12には、その軌道面12aの大径側及び小径側には鍔部等は設けられていない。
The
円すいころ13は、その小径面13a及び大径面13bにはそれぞれ凹部23、24が設けられている。この場合、各凹部23、24は半球状凹部からなり、それぞれ小径面13a及び大径面13bの中心部に設けられる。
The
また、保持器14は、この図1と図2に示すように、小径側環状体15と、大径側環状体16と、両環状体15,16を連結する柱17とから構成される。小径側環状体15には、大径側環状体16に対峙する凸部(突起部)25が設けられ、大径側環状体16には、凸部(突起部)25に対応して小径側環状体15に対峙する凸部(突起部)26が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
凸部(突起部)25、26は断面半長円状とされ、その外面の曲率半径R1を円すいころ13の凹部23、24の曲率半径Rよりも小さく設定して、凸部25、26の凹部23、24の内面への接触を点接触状としている。
The convex portions (protrusions) 25 and 26 have a semi-circular cross section, and the curvature radius R1 of the outer surface is set smaller than the curvature radius R of the
また、凸部25、26はそれぞれ配設されるころ13の数にあった数ずつ配設される。このため、各円すいころ13は、小径面13aの凹部23に小径側環状体15の凸部25が係合するとともに、大径面13bの凹部24に大径側環状体16の凸部26が係合する。これによって、各円すいころ13は保持器14に保持される。
Moreover, the
ところで、この保持器14には、16個の円すいころ13が配設されることになるので、凸部25、26は、それぞれ、周方向に22.5度ピッチで配置される。そこで、図例のものでは、図1に示すように、周方向に沿って90度ピッチで配置される26A、26B、26C、26Dに保持されるころ13を挟む柱17のみが配置される。すなわち、円すいころ13を収容するポケット18を形成する一対柱17からなる4個の環状体連結柱19を周方向に沿って90度ピッチで設けている。なお、環状体連結柱19間は、3個の円すいころが収容される大ポケット27が設けられる。
By the way, since the 16
保持器14としては、例えば、金属板を円すい台形状にプレス成形した後、各ポケット18、27をプレス打抜きして形成される。金属板としては、冷間圧延鋼板(SPC)や熱間圧延軟鋼板(SPH)等の圧延鋼板、及びばね鋼等を使用することができる。また、冷間圧延鋼板(SPC)や熱間圧延軟鋼板(SPH)であれば、その表面に浸炭窒化処理やガス軟窒化処理等の表面硬化処理を施すのが好ましい。
The
ここで、浸炭窒化とは、浸炭と同時に窒化処理も行う方法であって、炭素Cと窒素Nを拡散させる方法であり、例えば、通常のガス浸炭性ガス雰囲気中にアンモニア(NH3)(0.5〜1.0%程度)を添加し例えば、850℃前後の温度で行う。また、ガス軟窒化処理とは、軟窒化をガスによって行う方法であり、この処理にはアンモニアガスと浸炭性ガスを混合して使う場合と、尿素を分解して用いる方法とがある。アンモニアガスと浸炭性ガスを1:1の割合で混合して用いる軟窒化は、ガス軟窒化の主流をなす。 Here, carbonitriding is a method in which nitriding is performed at the same time as carburizing, in which carbon C and nitrogen N are diffused. For example, ammonia (NH 3) (0. For example, at about 850 ° C. The gas soft nitriding treatment is a method in which soft nitriding is performed with a gas, and there are a method in which ammonia gas and a carburizing gas are mixed and a method in which urea is decomposed. Soft nitriding using a mixture of ammonia gas and carburizing gas in a ratio of 1: 1 is the mainstream of gas soft nitriding.
また、保持器14としては、鉄板製のものに代えて、樹脂製すなわちエンジニアリングプラスチック製としてもよい。ここで、エンジニアリングプラスチックとは、合成樹脂のなかで主に耐熱性が優れ、強度が必要とされる分野に使うことができるものであって、エンプラと略される。また、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とがあり、この保持器14に用いるエンジニアリングプラスチックには両者を含む。以下に代表的なものを掲げる。なお、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。また、この樹脂保持器14では、例えば射出成形にて形成することができる。
Further, the
汎用エンジニアリングプラスチックには、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)等がある。また、スーパーエンジニアリングプラスチックには、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)等がある。
General-purpose engineering plastics include polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), polyamide 66 (PA66), polyacetal (POM), modified polyphenylene ether (m-PPE), polybutylene terephthalate (PBT), and GF reinforced polyethylene terephthalate (GF). -PET), ultra high molecular weight polyethylene (UHMW-PE) and the like. Super engineering plastics include 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),
本発明の円すいころ軸受によれば、円すいころ13の小径面13aの凹部23に小径側環状体15の凸部25が係合し、円すいころ13の大径面13bの凹部24に大径側環状体16の凸部26が係合するので、各円すいころ13は保持器14に保持される。このため、各円すいころ13を柱17で挟む必要がなくなって、柱17の数を円すいころ13よりも少なくでき、円すいころ軸受の外形を大きくすることなく、ころ数を増加させたり、ころ径を大きくしたりすることができる。すなわち、コンパクトにした上で負荷容量を同等以上とすることができる。
According to the tapered roller bearing of the present invention, the
また、円すいころ13と保持器14とを組み付けたアセンブリ体とすることができるので、ころ13の抜けを防止する内輪11の小径側に鍔部を省略することができ、コンパクト化及び軽量化を図ることができる。
Moreover, since it can be set as the assembly body which assembled | attached the tapered
保持器14を鉄板製とすることによって、保持器14の剛性を高めることができ、長期に亘って安定してころを保持することができる。しかも、耐油性に優れ、油への浸漬による材質劣化を防止できる。保持器14を樹脂製とすれば、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となる。特に、樹脂保持器では、射出成形で形成することができるので、特異形状の保持器でも製作し易い利点がある。
By making the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、保持器14の柱17の数の増減は任意であり、配置される円すいころ13の数も任意である。すなわち、小径側環状体15と大径側環状体16とを、配置される円すいころ13よりも少ない数の柱17にて連結するようにできればよい。また、円すいころ13の小径面13a及び大径面13bに形成される凹部23,24の形状及び大きさ等は、この凹部23,24に係合する保持器側の凸部25、26の形状及び大きさ等に応じて種々変更できる。すなわち、凹部23、24および凸部25、26は、それぞれ係合して、各円すいころ13を保持器14に保持でき、しかも、各円すいころ13の転動の妨げにならなければよい。なお、保持器14として、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。
As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, the number of
11 内輪
12 外輪
13 円すいころ
13a 小径面
13b 大径面
14 保持器
15 小径側環状体
16 大径側環状体
17 柱
23,24 凹部
25,26 凸部
11
Claims (3)
前記円すいころの小径面及び大径面にそれぞれ凹部を設けるとともに、前記保持器は、円すいころの小径面の凹部に係合する凸部を有する小径側環状体と、円すいころの大径面の凹部に係合する凸部を有する大径側環状体とを備え、小径側環状体と大径側環状体とを、配置される円すいころよりも少ない数の柱にて連結したことを特徴とする円すいころ軸受。 In a tapered roller bearing comprising an inner ring, an outer ring, a plurality of tapered rollers arranged to roll between the inner ring and the outer ring, and a retainer for holding the tapered rollers at a predetermined circumferential interval,
Recesses are provided on the small diameter surface and the large diameter surface of the tapered roller, respectively, and the cage includes a small diameter side annular body having a convex portion engaged with the concave portion of the small diameter surface of the tapered roller, and a large diameter surface of the tapered roller. A large-diameter-side annular body having a convex portion that engages with the concave portion, and the small-diameter-side annular body and the large-diameter-side annular body are connected by a smaller number of columns than the tapered rollers that are arranged. Tapered roller bearing.
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