JP2018109448A - 円すいころ軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】保持器の振れまわり量が大きくなっても、外輪の外輪軌道面や内輪の内輪軌道面に保持器が接触することによる傷や摩耗の発生を防止する。【解決手段】内輪１３の大径側端部にのみ半径方向外方に突出する鍔部１３ｂを有し、前記内輪の小径側に軸方向に突出する小径側突出部１３ｃを設け、この小径側突出部の外径が、内輪の内輪軌道面１３ａの小径側端部の外径よりも内径側に位置し、前記小径側突出部の端面が、保持器２０の小径側の端面よりも小径側に突出し、接触角が３５°以上の高接触角である円すいころ軸受において、内輪の内径面の軸方向寸法を次式を満足するように規定した。Ｑ＋Ｐ＞０．７Ｌｗ×ｃｏｓα、Ｑ＞Ｐ、Ｔ＞Ｑ＋Ｐ＋０．７Ｌｗ×ｃｏｓα但し、Ｐ：大鍔軸方向寸法、Ｑ：小径側突出部の軸方向寸法、Ｔ：円すいころ軸受の軸方向寸法、Ｌｗ×ｃｏｓα：円すいころ直下の軸方向寸法、Ｌｗ：円すいころ長さ【選択図】図１
Description
この発明は、ロボットや建設機械の減速機で使用される円すいころ軸受、特に、高いモーメント荷重が負荷される条件の下、高負荷容量、高剛性且つコンパクト性が求められる用途に使用される円すいころ軸受に関する。
この種の高負荷容量、高剛性且つコンパクト性が求められる用途に使用される円すいころ軸受として、内輪の大径側端部と小径側端部のうち、大径側端部にのみ半径方向外方に突出する鍔部を設け、内輪の小径側端部の小鍔をなくし、小鍔の分だけころ長さを長くして高負荷容量化したものが、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている。
特許文献１と特許文献２の円すいころ軸受は、内輪の小径側に軸方向に突出する小径側突出部を設けている。
また、特許文献２と特許文献３の円すいころ軸受は、接触角を３５°〜５５°という急こう配にして、高モーメント剛性を得るようにしている。
特許文献２又は特許文献３に開示された円すいころ軸受１は、図４及び図５に示すように、接触角αが３５°〜５５°という急勾配のものであり、内周面に外輪軌道面２ａを有する外輪２と、外周面に内輪軌道面３ａを有する内輪３と、前記外輪軌道面２ａと前記内輪軌道面３ａとの間に転動自在に配置される複数の円すいころ４と、この複数の円すいころ４を所定の間隔で収容保持する複数のポケットＰを有する保持器１０とを備え、内輪３の大径側端部と小径側端部のうち、大径側端部にのみ半径方向外方に突出する鍔部３ｂを設け、内輪３の小径側端部の小鍔をなくし、小鍔の分だけ円すいころ４の長さを長くして高負荷容量化を図っている。
前記保持器１０は、軸方向に離れた大径リング部１０ａ及び小径リング部１０ｂと、大径リング部１０ａと小径リング部１０ｂとの間に所定の間隔で設けられた円すいころ４を収容保持する複数のポケットＰを区画する柱部１０ｃとを備えている。
ところで、円すいころ軸受１のコンパクト性を考慮して、円すいころ軸受１の断面（寸法Ｈ及び寸法Ｔ）を小さくした場合、保持器１０の柱部１０ｃと外輪２の外輪軌道面２ａとの間の隙間ｄ、及び保持器１０の柱部１０ｃと内輪３の内輪軌道面３ａとの間の隙間ｃを確保するためには、保持器１０の柱部１０ｃの幅ｅを細くする必要がある。
ところで、円すいころ軸受１のコンパクト性を考慮して、円すいころ軸受１の断面（寸法Ｈ及び寸法Ｔ）を小さくした場合、保持器１０の柱部１０ｃと外輪２の外輪軌道面２ａとの間の隙間ｄ、及び保持器１０の柱部１０ｃと内輪３の内輪軌道面３ａとの間の隙間ｃを確保するためには、保持器１０の柱部１０ｃの幅ｅを細くする必要がある。
しかしながら、保持器１０の柱部１０ｃの幅ｅを細くするにしても、保持器１０の製造限界、強度の点から細くするにも限界があり、円すいころ軸受１の回転中における保持器１０の振れまわり量が隙間ｄと隙間ｃよりも大きくなると、保持器１０が、外輪２の外輪軌道面２ａや内輪３の内輪軌道面３ａに接触して、外輪２の外輪軌道面２ａや内輪３の内輪軌道面３ａに傷や摩耗が生じ、円すいころ４の転がり時に振動などの異常が発生する恐
れがある。
れがある。
また、特許文献３の接触角αが３５°〜５５°という急勾配の円すいころ軸受１において、コンパクト性も考慮し、以下のような寸法規定を行っている。
１．ころ長さＬｗと内輪幅Ｂの比が０．８＜Ｌｗ/Ｂ＜１．２
２．内輪内径ｄ、内輪外径Ｄ１とし、内輪大鍔側高さを（Ｄ１−ｄ）/２としたとき０
．７＜（Ｄ１−ｄ）/２Ｈ＜０．９
３．径方向断面肉厚Ｈと内径ｄの比が０．０５＜Ｈ／ｄ＜０．１５
４.ころ大径Ｄｗ１と径方向断面肉厚Ｈの比が０．３＜Ｄｗ１/Ｈ＜０．６
２．内輪内径ｄ、内輪外径Ｄ１とし、内輪大鍔側高さを（Ｄ１−ｄ）/２としたとき０
．７＜（Ｄ１−ｄ）/２Ｈ＜０．９
３．径方向断面肉厚Ｈと内径ｄの比が０．０５＜Ｈ／ｄ＜０．１５
４.ころ大径Ｄｗ１と径方向断面肉厚Ｈの比が０．３＜Ｄｗ１/Ｈ＜０．６
このような寸法規定された円すいころ軸受１は、内輪３の最少肉厚が非常に薄くなり、転がり軸受１に加わるラジアル荷重が大きくなると、円すいころ４が内輪３軌道面３ａをころがる際に内輪３が変形し、内輪３の軸孔に嵌めこまれる軸とのはめあい面が波打つ挙動を起こすことからクリープが生じる。
このように、円すいころ軸受１においては、コンパクト性、接触角αの急こう配化、負荷容量アップを図ると、内輪３の肉厚が薄くなり、円すいころ４直下のはめあい面が変形を生じクリープが発生する。
特許文献２のように、内輪３の小径側に軸方向に突出する小径側突出部１１を設けると、円すいころ４直下のはめあい面の変形防止に効果的であると考えられるが、どのような寸法関係に規定すれば、クリープの発生に効果的であるかは、特許文献２には一切開示がない。
一般的に、クリープ対策としては、「内輪３の肉厚を増やす」、「円すいころ４の本数を減らす」、「はめあいしめしろ量を増やす」が挙げられる。
しかしながら、内輪３の肉厚を増やすとコンパクト性に劣り、円すいころ４の本数を減らすと負荷容量が低下する。
また、軸とのはめあいしめしろ量を増やすと、内輪３の肉厚が薄いために、フープ応力が増大しリング割れが生じる懸念がある。
そこで、この発明は、保持器が、外輪の外輪軌道面や内輪の内輪軌道面に接触しないようにして、外輪の外輪軌道面や内輪の内輪軌道面に保持器が接触することによる傷や摩耗の発生を防止することができ、円すいころ直下のはめあい面の変形によるクリープの発生を抑制した、円すいころ軸受を提供することを課題とする。
前記の課題を解決するために、この発明は、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円すいころと、この複数の円すいころを所定の間隔で収容保持する複数のポケットを有する保持器とを備え、内輪の大径側端部と小径側端部のうち、大径側端部にのみ半径方向外方に突出する鍔部を有し、前記内輪の小径側に軸方向に突出する小径側突出部を設け、この小径側突出部の外径が、内輪の内輪軌道面の小径側端部の外径よりも内径側に位置し、前記小径側突出部の端面が、保持器の小径側の端面よりも小径側に突出し、接触角が３５°以上の高接触角である円すいころ軸受において、前記保持器が、軸方向に離れた大径リング部及び小径リング部と、大径リング部と小径リング部との間に所定の間隔で設けられた円すいころを収容保持する複数のポケットを区画する柱部とを備え、大径リング部の内周面と前記内輪の大径側端部の鍔部の外径面との間の隙間と、小径リング部の内周面と内輪の小径側突出部の外径面との間の隙間がいずれも、柱部と内輪の内輪軌道面との間の隙間よりも小さいことを特徴とする。
前記大径リング部の内周面と前記内輪の大径側端部の鍔部の外径面との間の隙間と、小径リング部の内周面と内輪の小径側突出部の外径面との間の隙間が同一でもよい。
前記内輪の内輪軌道面と小径側突出部の接合部にグリース溜り溝を設けてもよい。
前記内輪の内径面の軸方向寸法を次式を満足するように規定することにより、円すいころ直下のはめあい面の変形によるクリープの発生を抑制することができる。
Ｑ＋Ｐ＞０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
Ｑ＞Ｐ
Ｔ＞Ｑ＋Ｐ＋０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
但し、Ｐ：大鍔軸方向寸法、Ｌｗ×ｃｏｓα：円すいころ直下の軸方向寸法、Ｌｗ：円すいころ長さ、Ｑ：小径側突出部の軸方向寸法、Ｔ：円すいころ軸受の軸方向寸法である。
Ｑ＋Ｐ＞０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
Ｑ＞Ｐ
Ｔ＞Ｑ＋Ｐ＋０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
但し、Ｐ：大鍔軸方向寸法、Ｌｗ×ｃｏｓα：円すいころ直下の軸方向寸法、Ｌｗ：円すいころ長さ、Ｑ：小径側突出部の軸方向寸法、Ｔ：円すいころ軸受の軸方向寸法である。
以上のように、この発明によれば、円すいころ軸受の回転中における保持器の振れまわり量が大きくなっても、保持器は外輪の外輪軌道面や内輪の内輪軌道面に接触しないので、外輪の外輪軌道面や内輪の内輪軌道面に保持器が接触することによる傷や摩耗の発生を防止することができ、また、円すいころ直下のはめあい面の変形によるクリープの発生を抑制することができる。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明に係る円すいころ軸受１１は、接触角αが３５°以上という急勾配のものであり、図１及び図２に示す実施形態の円すいころ軸受１１の接触角αは４５°である。
この発明に係る円すいころ軸受１１は、接触角αが３５°以上という急勾配のものであり、図１及び図２に示す実施形態の円すいころ軸受１１の接触角αは４５°である。
この発明に係る円すいころ軸受１１は、内周面に外輪軌道面１２ａを有する外輪１２と、外周面に内輪軌道面１３ａを有する内輪１３と、前記外輪軌道面１２ａと前記内輪軌道面１３ａとの間に転動自在に配置される複数の円すいころ１４と、この複数の円すいころ１４を所定の間隔で収容保持する複数のポケットＰを有する保持器２０とを備え、内輪１３の大径側端部と小径側端部のうち、大径側端部にのみ半径方向外方に突出する鍔部１３ｂを有する。
前記内輪１３の小径側端部には、軸方向に突出する小径側突出部１３ｃを設けている。
この小径側突出部１３ｃの外径Ｄ1は、内輪１３の内輪軌道面１３ａの小径側端部の外径Ｄ2よりも内径側に位置し、前記小径側突出部１３ｃの端面１３ｅが、保持器２０の小径側の端面２０ｄよりも小径側に突出している。
前記小径側突出部１３ｃの外径面１３ｄは、内輪１３の軸に対して平行面に形成されている。
このように、内輪１３の小径側端部に、保持器２０の小径側の端面２０ｄよりも小径側に突出する小径側突出部１３ｃを設けると、外輪１２を組付ける際に、図２に示すように、外輪１２の小径側の内周面に、内輪１３の小径側突出部１３ｃの端面１３ｅに当接するリング間座２１を嵌め入れることにより、高接触角の外輪１２のふらつきがリング間座２１によって抑制することができるので、外輪１２が安定し、軸受の組幅寸法Ｔの測定が正確に行える。
前記保持器２０は、軸方向に離れた大径リング部２０ａ及び小径リング部２０ｂと、大径リング部２０ａと小径リング部２０ｂとの間に所定の間隔で設けられた円すいころ１４を収容保持する複数のポケットＰを区画する柱部２０ｃとを備えている。
この発明では、図１に示すように、保持器２０の小径リング部２０ｂの内周面と内輪１３の小径側突出部１３ｃの外径面との間の隙間ａと、保持器２０の大径リング部２０ａの内周面と内輪１３の大径側端部の鍔部１３ｂの外径面との間の隙間ｂを、保持器１０の柱部２０ｃと内輪１３の内輪軌道面１３ａ及び外輪１２の外輪軌道面１２ａとの間の隙間ｃ、ｄよりも小さくして、保持器１０の柱部２０ｃが外輪１２の外輪軌道面１２ａや内輪１３の内輪軌道面１３ａに接触する前に、保持器２０の両端が、内輪１３の大径側端部の鍔部１３ｂの外径面と内輪１３の小径側突出部１３ｃの外径面に接触し、この接触による案内によって外輪１２の外輪軌道面１２ａや内輪１３の内輪軌道面１３ａの損傷が防止される。
具体的な各隙間ｃ、ｄ、ａ、ｂの関係は、ｃ、ｄ＞ａ＝ｂである。
また、隙間ａ、ｂの管理を行ない易くするために、内輪１３の小径側突出部１３ｃの外径面と、内輪１３の大径側端部の鍔部１３ｂの外径面を軸方向に平行にすることが望ましい。
また、隙間ａ、ｂをいずれも同じ幅にすることにより、保持器２０の両端を内輪１３に対して支持できるので、片側で支持する場合よりも、保持器２０に加わるモーメント荷重を軽減することができる。
前記内輪１３の内輪軌道面１３ａと小径側突出部１３ｃの接合部には、グリース溜り溝１３ｆを形成している。グリース潤滑を採用する場合に、グリース溜り溝１３ｆにグリースを溜めることによって、内輪１３の内輪軌道面１３ａの小径側の潤滑不良を軽減することができる。
また、グリース溜り溝１３ｆを、内輪１３の内輪軌道面１３ａと小径側突出部１３ｃの接合部に設けると、円すいころ軸受１１を垂直方向に立てた際、円すいころ１４の小径側のぬすみ部が、グリース溜り溝１３ｆに引っ掛かり、円すいころ４を保持することができるので、グリース溜り溝１３ｆが円すいころ４を保持する小鍔として機能する。
次に、この発明の発明者は、内輪１３の内径面における軸方向寸法の関係、すなわち、大鍔軸方向寸法Ｐと、円すいころ１４直下の軸方向寸法（Ｌｗ×ｃｏｓα）と、小径側突出部１３ｃの軸方向寸法Ｑの関係を、下記のように規定することにより、クリープの発生を抑制することができるということを見出した。
その関係とは、
Ｑ＋Ｐ＞０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
Ｑ＞（０．７Ｌｗ×ｃｏｓα）−Ｐ
Ｑ＞Ｐ
Ｔ＞Ｑ＋Ｐ＋０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
である。
Ｑ＋Ｐ＞０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
Ｑ＞（０．７Ｌｗ×ｃｏｓα）−Ｐ
Ｑ＞Ｐ
Ｔ＞Ｑ＋Ｐ＋０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
である。
上記の関係式によって、クリープの発生が抑制できるということを下記条件において検証した。
・軸とのはめあい：ラジアル軸受（ＪＩＳ０級）に対してｋ６〜ｍ６程度（例えば、内径φ２４０の場合はめあいしめしろ４ｕｍ〜７１ｕｍを指す）
・転動体と内輪軌道面の最大接触面圧 ２パターン：１５００ＭＰａ、２５００ＭＰａ
・軸とのはめあい：ラジアル軸受（ＪＩＳ０級）に対してｋ６〜ｍ６程度（例えば、内径φ２４０の場合はめあいしめしろ４ｕｍ〜７１ｕｍを指す）
・転動体と内輪軌道面の最大接触面圧 ２パターン：１５００ＭＰａ、２５００ＭＰａ
検証結果は、表１の通りであり、内輪１３の内径面において、転動体直下の軸方向の幅寸法（Ｌｗ×ｃｏｓα）の０．７倍以上の非転動体直下の幅寸法（Ｑ＋Ｐ）があれば、クリープの抑制ができる。
この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。
１０ ：保持器
１１ ：軸受
１２ ：外輪
１２ａ ：外輪軌道面
１３ ：内輪
１３ａ ：内輪軌道面
１３ｂ ：鍔部
１３ｃ ：小径側突出部
１３ｄ ：外径面
１３ｅ ：端面
１３ｆ ：グリース溜り溝
２０ ：保持器
２０ａ ：大径リング部
２０ｂ ：小径リング部
２０ｃ ：柱部
２０ｄ ：端面
２１ ：リング間座
Ｐ ：ポケット
１１ ：軸受
１２ ：外輪
１２ａ ：外輪軌道面
１３ ：内輪
１３ａ ：内輪軌道面
１３ｂ ：鍔部
１３ｃ ：小径側突出部
１３ｄ ：外径面
１３ｅ ：端面
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２０ ：保持器
２０ａ ：大径リング部
２０ｂ ：小径リング部
２０ｃ ：柱部
２０ｄ ：端面
２１ ：リング間座
Ｐ ：ポケット
Claims (1)
- 内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円すいころと、この複数の円すいころを所定の間隔で収容保持する複数のポケットを有する保持器とを備え、内輪の大径側端部と小径側端部のうち、大径側端部にのみ半径方向外方に突出する鍔部を有し、前記内輪の小径側に軸方向に突出する小径側突出部を設け、この小径側突出部の外径が、内輪の内輪軌道面の小径側端部の外径よりも内径側に位置し、前記小径側突出部の端面が、保持器の小径側の端面よりも小径側に突出し、接触角が３５°以上の高接触角である円すいころ軸受において、内輪の内径面の軸方向寸法を次式を満足するように規定したことを特徴とする円すいころ軸受。
Ｑ＋Ｐ＞０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
Ｑ＞Ｐ
Ｔ＞Ｑ＋Ｐ＋０．７Ｌｗ×ｃｏｓα
但し、Ｐ：大鍔軸方向寸法
Ｑ：小径側突出部の軸方向寸法
Ｔ：円すいころ軸受の軸方向寸法
Ｌｗ×ｃｏｓα：円すいころ直下の軸方向寸法
Ｌｗ：円すいころ長さ
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