JP2021021407A - Cylindrical roller bearing - Google Patents
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Abstract
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筒ころ軸受、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筒ころ軸受に関する。 The present invention is a cylindrical roller bearing used in a speed reducer of a robot or a construction machine, particularly a cylinder used in an application requiring high load capacity, high rigidity and compactness under a condition where a high moment load is applied. Regarding roller bearings.
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筒ころ軸受として、急こう配の接触角を有するものが、特許文献1または特許文献2に開示されている。 Patent Document 1 or Patent Document 2 discloses a cylindrical roller bearing used in an application requiring high load capacity, high rigidity and compactness, which has a steep contact angle.
特許文献1または特許文献2に開示された円筒ころ軸受1は、図10に示すように、急こう配の接触角を有する外輪2及び内輪3につば部がなく、円筒ころ4を収容保持する保持器5がケーシング6に接触する構造である。
As shown in FIG. 10, the cylindrical roller bearing 1 disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 has no brim on the outer ring 2 and the
円筒ころ軸受1は、転動体として円筒ころ4を使用するので、円すいころを使用する円すいころ軸受に対し、コスト低減を図ることができる。 Since the cylindrical roller bearing 1 uses the cylindrical roller 4 as the rolling element, the cost can be reduced as compared with the tapered roller bearing using the tapered roller.
ところで、特許文献1または特許文献2の円筒ころ軸受1は、接触角を有するので、軌道輪と円筒ころ4との接触範囲において、軌道輪の小径側と大径側で径差(Ra,Rb)があるのに対し、ころ径はころ軸に対して同径(ra,rb)であるため、円筒ころ4が軌道面上を転がる際に、差動が生じる。 By the way, since the cylindrical roller bearing 1 of Patent Document 1 or Patent Document 2 has a contact angle, there is a diameter difference (Ra, Rb) between the small diameter side and the large diameter side of the raceway ring in the contact range between the raceway ring and the cylindrical roller 4. ) to is located, since the roller diameter is the same diameter with respect to the roller axis (r a, r b), when the cylindrical roller 4 rolling on the raceway surface, differential occurs.
これによって、図11の模式図に示すように、円筒ころ4が正規の回転軸に対して傾き(以下、「スキュー」という。)、円筒ころ4にモーメント力(a,b)が発生し、円筒ころ4が保持器5に変当たりし、局部的(図11に破線で囲む部分)な負荷が掛かる懸念が生じる。
As a result, as shown in the schematic diagram of FIG. 11, the cylindrical roller 4 is tilted with respect to the normal rotation axis (hereinafter referred to as “skew”), and a moment force (a, b) is generated in the cylindrical roller 4. There is a concern that the cylindrical roller 4 will hit the
また、運転中、円筒ころ4は、遠心力により、軌道輪大径側方向にスラスト力が発生する(図10の白抜き矢印)。これにより、保持器5とケーシング6の接触面で過大な接触面圧が発生し、摩耗粉の発生や過大な動力損失が懸念される。
Further, during operation, the cylindrical roller 4 generates a thrust force in the large diameter side of the raceway ring due to the centrifugal force (white arrow in FIG. 10). As a result, an excessive contact surface pressure is generated on the contact surface between the
そこで、この発明は、接触角を有する円筒ころ軸受において、円筒ころの保持器に対する変当たりがなく、円筒ころの遠心力により発生するスラスト力による保持器とケーシングの接触面で過大な接触面圧の発生を防止することを課題とする。 Therefore, according to the present invention, in a cylindrical roller bearing having a contact angle, there is no change in contact with the cage of the cylindrical roller, and an excessive contact surface pressure is applied to the contact surface between the cage and the casing due to the thrust force generated by the centrifugal force of the cylindrical roller. The challenge is to prevent the occurrence of.
前記の課題を解決するために、この発明の円筒ころ軸受は、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筒ころと、この複数の円筒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、前記外輪の外輪軌道面の小径側端部と大径側端部、および内輪の内輪軌道面の小径側端部と大径側端部の4つの端部のうち、外輪の外輪軌道面の大径側端部にのみ半径方向内方に突出するつば部を有し、かつ、接触角が40〜47°の範囲にあることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the cylindrical roller bearing of the present invention includes an outer ring having an outer ring raceway surface on the inner peripheral surface, an inner ring having an inner ring raceway surface on the outer peripheral surface, and the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface. A plurality of cylindrical rollers rotatably arranged between the two, and a cage having a plurality of pockets for accommodating and holding the plurality of cylindrical rollers at predetermined intervals, and a small-diameter side end of the outer ring raceway surface of the outer ring. Radially inward only at the large-diameter side end of the outer ring raceway surface of the outer ring, out of the four ends of the portion and the large-diameter side end, and the small-diameter side end and the large-diameter side end of the inner ring raceway surface of the inner ring. It is characterized by having a brim portion protruding from the surface and having a contact angle in the range of 40 to 47 °.
保持器としては、樹脂製のものを使用することができる。 As the cage, one made of resin can be used.
また、保持器として、外径側もしくは内径側に円筒ころの案内面を有し、且つ保持器の案内面と逆側に円筒ころの脱落を防止する爪を1つ以上有し、さらに大径リング部外周面に、当該リング部の肉厚が前記案内面を有する柱部の肉厚よりも薄くなる切欠部を形成したものを使用すると、保持器と外輪つば部との干渉を防止することができる。 Further, the cage has a guide surface for cylindrical rollers on the outer diameter side or the inner diameter side, and has one or more claws on the side opposite to the guide surface of the cage to prevent the cylindrical rollers from falling off, and has a larger diameter. If a notch is formed on the outer peripheral surface of the ring portion so that the wall thickness of the ring portion is thinner than the wall thickness of the pillar portion having the guide surface, interference between the cage and the outer ring brim portion should be prevented. Can be done.
また、保持器の案内面に円筒ころを当てたときの、ころ外接円径Pと、保持器の爪に円筒ころを当てたときのころ外接円径P’が、外輪軌道面からの外輪のつば部の高さCに対して、|P−P’|>Cの範囲を満足させることにより、ころ−保持器アッシーの外輪への組み込みが容易になる。 Further, the roller circumscribed circle diameter P when the cylindrical roller is applied to the guide surface of the cage and the roller circumscribed circle diameter P'when the cylindrical roller is applied to the claw of the cage are the outer ring diameter P'from the outer ring raceway surface. By satisfying the range of | PP'|> C with respect to the height C of the brim portion, the roller-cylinder assembly can be easily incorporated into the outer ring.
以上のように、この発明によれば、円筒ころの遠心力により発生するスラスト力を外輪つばで受けることができるので、円筒ころが正規の回転軸に対して傾く、スキューの発生を防止し、円筒ころが保持器に変当たりして局部的な負荷が掛かるのを防止することができる。 As described above, according to the present invention, the thrust force generated by the centrifugal force of the cylindrical roller can be received by the outer ring brim, so that the cylindrical roller is tilted with respect to the regular rotation axis and the occurrence of skew is prevented. It is possible to prevent the cylindrical roller from hitting the cage and applying a local load.
また、外輪つばにすることで内輪つばを設ける場合に比し、ころ端面とつば面の接触面積が大きくなり、つば部の剛性が向上する。 Further, by using the outer ring brim, the contact area between the roller end surface and the brim surface becomes larger and the rigidity of the brim portion is improved as compared with the case where the inner ring brim is provided.
また、接触角を40°〜47°にすることで高モーメント剛性と長寿命化を両立できる。 Further, by setting the contact angle to 40 ° to 47 °, both high moment rigidity and long life can be achieved.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
この発明に係る円筒ころ軸受11は、接触角αが40°〜47°という急勾配のものである。図1に示す実施形態に係る円筒ころ軸受11は、接触角αが45°である。 The cylindrical roller bearing 11 according to the present invention has a steep slope with a contact angle α of 40 ° to 47 °. The cylindrical roller bearing 11 according to the embodiment shown in FIG. 1 has a contact angle α of 45 °.
この発明の実施形態に係る円筒ころ軸受11は、図1に示すように、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筒ころ14と、この複数の円筒ころ14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15とを備える。
As shown in FIG. 1, the cylindrical roller bearing 11 according to the embodiment of the present invention includes an
この発明の円筒ころ軸受11は、接触角αを40°〜47°、好ましくは40°〜45°の急こう配に設定して高モーメント剛性と長寿命を両立を図っている。 In the cylindrical roller bearing 11 of the present invention, the contact angle α is set to a steep gradient of 40 ° to 47 °, preferably 40 ° to 45 ° to achieve both high moment rigidity and long life.
例えば、図2に示すように、この発明に係る円筒ころ軸受11を一対使用し、ケーシング16と軸17との間に組み込んだ場合、円筒ころ軸受11には軸17に加わる外部荷重F1、F2によってモーメント荷重が負荷される。このモーメント荷重を受けた際に、軸17のモーメント剛性と円筒ころ軸受11の長寿命化を両立するためには、接触角を45°にするのが良い。
For example, as shown in FIG. 2, when a pair of
外部荷重を一定とし、また円筒ころ軸受11の円筒ころ14のサイズと個数は一定で接触角のみを変更させたときのモーメント剛性と軸受の寿命比を図3に示す。尚、モーメント剛性比及び寿命比共に接触角45°の場合を1とする。ここで、モーメント剛性とは軸17を単位角度傾けるのに必要なモーメント荷重値であり、値が大きいほど剛性が高いことを示している。
FIG. 3 shows the moment rigidity and the life ratio of the bearing when the external load is constant, the size and number of the
図3をみるとモーメント剛性は接触角を大きくすると高くなることを示している。一方、寿命比は接触角45°を境に下がる傾向にある。この発明における円筒ころ軸受11は、高モーメント剛性と長寿命の両立を図るため、接触角は40°〜47°が好ましい。より好ましいのは40°〜45°(図3に2点鎖線で囲む範囲)である。 FIG. 3 shows that the moment rigidity increases as the contact angle increases. On the other hand, the life ratio tends to decrease at a contact angle of 45 °. The cylindrical roller bearing 11 in the present invention preferably has a contact angle of 40 ° to 47 ° in order to achieve both high moment rigidity and long life. More preferably, it is 40 ° to 45 ° (the range surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 3).
この発明に係る円筒ころ軸受11は、前記外輪12の外輪軌道面12aの小径側端部と大径側端部、および内輪13の内輪軌道面13aの小径側端部と大径側端部の4つの端部のうち、外輪12の外輪軌道面12aの大径側端部にのみ半径方向内方に突出するつば部12bを形成した点に特徴がある。
The cylindrical roller bearing 11 according to the present invention includes a small-diameter side end portion and a large-diameter side end portion of the outer
接触角が40°〜47°の急こう配の円筒ころ軸受11は、外輪12の外輪軌道面12aの大径側端部と内輪13の大径側の端面との間に軸方向に大きなスペースが空くので、このスペースを利用してこの発明では半径方向内方に突出するつば部12bを形成している。
The cylindrical roller bearing 11 having a steep gradient with a contact angle of 40 ° to 47 ° has a large axial space between the large-diameter side end of the outer
即ち、外輪12の外輪軌道面12aの大径側端部にのみ半径方向内方に突出するつば部12bを形成することにより、軸方向のコンパクト化が図れる。
That is, by forming the
また、外輪12の外輪軌道面12aの大径側端部に半径方向内方に突出するつば部12bを形成することにより、内輪13の内輪軌道面13aの大径側端部につば部を形成する場合に比し、つば部を高剛性化できる。
Further, by forming a
即ち、外輪12の外輪軌道面12aの大径側端部に半径方向内方に突出するつば部12bを形成する場合と、内輪3の内輪軌道面3aの大径側端部につば部を形成する場合とを比較すると、つば部の高さCが同じだとしても、図4に示すころ端面と外輪つば面の接触面積(図4のハッチング部分)は、図5に示すころ端面と内輪つば面の接触面積(図5のハッチング部分)よりも大きくなり、ころに発生する誘起スラスト力を受ける面積が外輪つばの方が大きくなるので、接触部の応力が低くなり、ころ端面とつば面の接触ひずみが小さくなる。
That is, there are cases where a
また、外輪12の大径側端部につば部12bを設けた場合には、円筒ころ14に発生する誘起スラスト力は、図6に白抜き矢印で示すように、外輪12のつば部12bに掛かる曲げ応力をケーシング16で受けることができるため、つば部12bの剛性が高くなる。
Further, when the
保持器15としては、樹脂製のものを使用することができる。
As the
保持器15は、図7および図8に示すように、大径側に大径リング部15aと、小径側に小径リング部15bを有し、外径部に円筒ころ14を案内するころ案内面15cを有し、内径面に円筒ころ14を保持する爪15dを有する。円筒ころ14を案内するころ案内面15cと円筒ころ14を保持する爪15dは逆でもよい。また、保持器15の大径リング部15aの外周面に、外輪12のつば部12bとの干渉を避ける切欠き部15eを設けている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図7に示すように、円筒ころ14を保持器15の外径側にあるころ案内面15cに押し当てたときのころ外接円径をPとし、図8に示すように、保持器15の内径側の爪15dに円筒ころ14を押し当てたときのころ外接円径をP’とした場合、図9(a)(b)(c)に示すように、|P−P’|/2が外輪12の外輪軌道面12aの大径側端部からのつば部12bのつば高さCに対して、少なくても1/2より大きくすることにより、ころ−保持器アッシーを外輪12に挿入することが可能となる。
As shown in FIG. 7, the outer diameter of the roller circumscribed circle when the
ころ−保持器アッシーの外輪12への挿入を問題なく行うための、円筒ころ軸受11の寸法諸元は、表1のとおりである。
Table 1 shows the dimensional specifications of the
上記表1の結果から導かれる、ころ−保持器アッシーの外輪12への挿入が容易に行える各条件は次のとおりである。
・外輪つば部(つば部12b)の外径面の角度βが35°以上
・保持器15の案内面15cにころを当てたときの円筒ころ14のころ外接円径P(図9(a)参照)と、保持器15の爪15dに円筒ころ14を当てたときのころ外接円径P’(図6(b)参照)が、外輪軌道面12aからの外輪つば(つば部12b)高さCに対して、|P−P’|>C (補足:|P−P’|/2>C/2)の範囲
The conditions under which the roller-retainer assembly can be easily inserted into the
-The angle β of the outer diameter surface of the outer ring brim portion (brimmed
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that the present invention can be carried out in various forms without departing from the gist of the present invention. Indicated by the scope of, and further include the equal meaning described in the claims, and all modifications within the scope.
11 :円筒ころ軸受
12 :外輪
12a :外輪軌道面
12b :つば部
13 :内輪
13a :内輪軌道面
15 :保持器
α :接触角
11: Cylindrical roller bearing 12:
Claims (5)
|P−P’|>C The roller circumscribed circle diameter P when the cylindrical roller is applied to the guide surface of the cage and the roller circumscribed circle diameter P'when the cylindrical roller is applied to the claw of the cage are the brim of the outer ring from the outer ring raceway surface. The cylindrical roller bearing according to claim 4, which satisfies the following range with respect to the height C of the above.
| P-P'|> C
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019136624A JP2021021407A (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Cylindrical roller bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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JP2019136624A Pending JP2021021407A (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Cylindrical roller bearing |
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Country | Link |
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2019
- 2019-07-25 JP JP2019136624A patent/JP2021021407A/en active Pending
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