JP2584623Y2 - 円すいころ軸受 - Google Patents

円すいころ軸受

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JP2584623Y2 JP1992028782U JP2878292U JP2584623Y2 JP 2584623 Y2 JP2584623 Y2 JP 2584623Y2 JP 1992028782 U JP1992028782 U JP 1992028782U JP 2878292 U JP2878292 U JP 2878292U JP 2584623 Y2 JP2584623 Y2 JP 2584623Y2
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    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/34Rollers; Needles
    • F16C33/36Rollers; Needles with bearing-surfaces other than cylindrical, e.g. tapered; with grooves in the bearing surfaces
    • F16C33/366Tapered rollers, i.e. rollers generally shaped as truncated cones

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は円すいころ軸受に関す
る。
【0002】
【従来の技術】円すいころ軸受は、図6に示すように小
鍔1aおよび大鍔1bを備えた内輪1、外輪2、内外輪
1、2間に介在する複数の円すい台形状のころ3、およ
びころ3を円周方向等間隔に保持する保持器4で構成さ
れる。円すいころ軸受ではころ3と内外輪1、2の軌道
面とが線接触しており、内外輪軌道面およびころの円す
い角頂点が図7に示すように軸受の中心線上の一点Oに
一致するように設計されている。これにより、ころ3は
内外輪軌道に対して転がり運動をすることができる。
【0003】円すいころ軸受では内外輪の軌道の円すい
角が違うので、軌道からころ3に加わる荷重の合力がこ
ろ3を大端側に押す方向に作用する。このため、ころ3
はその大端側の端面が内輪1の大鍔面1cに押しつけら
れて案内され、ここで滑り接触をする。詳しくは、図8
に示す如く大鍔面1cは、その母線yが軸受の中心線に
対して所定角をなすフラット面とされ、このフラット面
にころ3の大端面3cのR面が滑り接触する。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】円すいころ軸受は大き
なラじアル荷重と同時に一方向の大きなスラスト荷重を
支えることができる。しかし、ころ3の大端面3cが内
輪1のフラットな大鍔面1cと滑り運動をするので、回
転トルクが比較的大きく、回転速度の限界は一般にあま
り大きくない。
【0005】しかし、例えば近年の鉄道車両は時速20
0〜300kmを越す高速化の要求があり、駆動装置ピ
ニオン用軸受では、はねかけ給油でdn≒50×104
にも達する状況にある。加えて、軸受発熱量が大きくな
りがちな冬期などの低温時急加速条件下でも、焼き付き
を生じないことが必要とされる。このような苛酷な条件
に適合するためには、従来の円すいころ軸受の技術では
不十分である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本考案は前記課題を解決
すべく創案するに至ったものであって、 (a)円すいころの内輪大鍔面における、ころ大端面と
摺接する摺接部を、ころの円すい角をβとしたとき、前
記円すい角の頂点を中心として、内輪軌道面からの中心
角γ=β/15〜β/10の範囲に位置させ、 (b)前記摺接部の両側に、前記円すいころの大端面か
ら離隔する方向に逃げる逃げ面を形成し、 (c)前記円すいころ大端面の曲率半径Rを、円すい角
の頂点から大鍔面までの距離をRBASとしたとき、0.
75≦R/RBAS≦0.85の範囲とした。
【0007】
【作用】従来の円すいころ軸受の内輪大鍔面の摺接部
は、内輪軌道面からの中心角γ=約β/8とされ(βはこ
ろの円すい角)、軸受中心軸から比較的離れた位置にあ
るので、摺接部に対するころの滑り速度は比較的高速で
あるが、本考案では中心角γをβ/15〜β/10に減少(約
20〜50%の減少)させているので、摺接部に対する
ころの滑り速度が低下し、回転トルクと軸受発熱量が低
減される。
【0008】また前記摺接部の両側に、円すいころの大
端面から離隔する方向に逃げる逃げ面を形成しているの
で、大鍔面の傾斜角度やころ大端面の加工精度にバラツ
キがでても、大端面に対する摺接部の位置は不変であり
起動トルクおよび予圧量のバラツキが防止され、予圧量
が適性な軸受の生産を確実にする。
【0009】ころ大端面の曲率半径Rは、従来、0.9
0≦R/RBAS≦0.97(RBAS:円すい角の頂点から
大鍔面までの距離)であったが、この場合大鍔面ところ
大端面との間の最小油膜厚さ比は0.9以下であって、
高速回転のためには必ずしも満足のいく値ではなかった
が、本考案では実験に基づき前記最小油膜厚さ比を0.
95以上にできるRの最適値が0.75≦R/RBAS
0.85であることを見出し、これを具現化した。
【0010】本考案では以上の対策が共同して奏功し、
円すいころ軸受の高速回転の上限を引き上げることがで
き、また高速での耐久性を向上させることができる。
【0011】
【実施例】以下に本考案の一実施例を図に基づいて説明
する。図1において10は内輪、11は外輪、12は円
すいころである。保持器は省略してある。円すいころ1
2の内輪大鍔面10cにおける、ころ大端面12cと摺
接する摺接部13は、ころの円すい角をβとしたとき、
前記円すい角の頂点Oを中心として、内輪軌道面からの
中心角γ=β/15〜β/10の範囲に位置させている。すな
わち、摺接部13は内輪軌道面からeの高さ位置にあ
る。このeの値は小さいほど摺接部13ところ大端面1
2cとの滑り速度は小さくなって軸受発熱量が低減され
るが、図2に示すように内輪盗み19ところ面取り部1
8の寸法関係からeないしγの下限は前記の如くβ/15
となる。
【0012】前記摺接部13は一般的に直線あるいは大
端面12cと対応する凹曲面とされ、その両側(半径方
向内方および外方)には図2に示すように円すいころ1
2の大端面12cから離隔する方向に逃げる逃げ面1
4,15を形成している。摺接部13の長さHはH≦R
BAS・tan(β/10)とし、また逃がし角度θは1°≦θ≦
15°の範囲とする。逃げ面14と大鍔面10cの面取
り部16とは緩やかなr1面で接続する。
【0013】ころ大端面12cの曲率半径Rは、円すい
角の頂点から大鍔面までの距離をRBASとすると、0.
75≦R/RBAS≦0.85の範囲である。
【0014】図3(c)に示すように、従来のころ大端
面12cとその周縁の面取り部18との境界には、角部
17が残っていたが、本実施例では図3(b)に示すよ
うに大端面12cと面取り部18との境界にr2面を形
成し、角部17を解消している。また従来の面取り部1
8は旋削仕上げであったが、これでは油膜切れが発生し
やすい。そこで本実施例では面取り部18を研磨仕上げ
とし、表面粗さRmaxを6μm以下としている。
【0015】ころ大端面12cのRが油膜厚さに及ぼす
影響をKARNAの式から求めてグラフにしたものを図
4に示す。同図より明らかなように、従来の0.90≦
R/RBAS ≦0.97の範囲では油膜が比較的薄いこと
が分かる。また油膜厚さ比が0.95以上となるのは
0.65≦R/RBAS ≦0.87の範囲であるが、この
範囲の中でもR/RBAS <0.75では、ころ大端面1
2cの接触面積が比較的小さくなるため、結果として接
触面圧が高くなり、耐焼付性にとって却って不利になる
ことが実験によって確認された。このため、Rの最適値
は結局0.75≦R/RBAS ≦0.87の範囲であるこ
とが分かった。図9は、R/R BAS の値が小さ過ぎても
大き過ぎても、それぞれ耐焼付性にとって不利であるこ
とを示す実験結果であって、この実験は、軸受(型番M
86649/10)を使用し、大端面Rの値を4種類
(R/R BAS =0.72、0.78、0.90、0.9
7)に異ならせた円すいころを、2個一組、合計4組8
個の前記軸受に組込み、回転数7000rpm、荷重6
50kgfの条件に置き、潤滑油の作用下で外輪外周面
の温度上昇を測定したものである。実験の結果から、R
/R BAS <0.75と、0.87<R/R BAS の範囲
は、温度の上昇傾向がはっきりしてくる領域であり、耐
焼付性にとって不利であることが確認された。
【0016】図5は円すいころのみ従来品を使用し、他
の部分は前記構成とした円すいころ軸受の焼付き試験に
おける結果を示すグラフである。従来品1、2はアキシ
ャル隙間を100μm程度に増やしても5分以内に焼付
きを生じたが、本考案の軸受は90μm程度で温度が安
定して焼付きは見られなかった。円すいころの角部17
を取って面取り部18を研磨仕上げしたものを使用すれ
ば、さらによい結果が得られると考えられる。
【0017】以上、本考案の一実施例につき説明した
が、本考案は前記実施例に限定されることなく種々の変
形が可能である。例えば本考案は2列以上の複列円すい
ころ軸受にも応用可能である。
【0018】
【考案の効果】本考案では内輪大鍔面の摺接部と内輪軌
道面との中心角γを従来よりも約20〜50%減少させ
てγ=β/15〜β/10にしているので、摺接部に対する
ころの滑り速度が低下し、回転トルクと軸受発熱量が低
減される。また前記摺接部の両側に円すいころの大端面
から離隔する方向に逃げる逃げ面を形成しているので、
大鍔面の傾斜角度やころ大端面の加工精度にバラツキが
でても、大端部に対する摺接部の位置が不変であり起動
トルクおよび予圧量のバラツキが防止され、予圧量が適
正な軸受の生産を確実にする。またころ大端面の曲率半
径Rは、従来、0.90≦R/RBAS ≦0.97であっ
たが、この場合大鍔面ところ大端面との間の最小油膜厚
さ比は0.9以下であって、高速回転のためには必ずし
も満足のいく値ではなかったが、本考案では実験に基づ
き前記最小油膜厚さ比を0.95以上にできるRの最適
値が0.75≦R/RBAS 0.87であることを見出
し、これを具現化したもので、以上の対策が共同して
し、円すいころ軸受の高速回転の上限を引き上げるこ
とができ、また高速回転での耐久性を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例に係る円すいころ軸受の概略
断面図。
【図2】同軸受の内輪大鍔面の拡大断面図。
【図3】(a)は本考案に使用する円すいころの側面
図、(b)は同ころの面取り部拡大図、(c)は従来の
円すいころの面取り部拡大図。
【図4】ころ大端面のRの油膜厚さに及ぼす影響を示す
グラフ図。
【図5】アキシャル隙間と焼付き時間の関係を示すグラ
フ図。
【図6】従来の円すいころ軸受の断面図。
【図7】従来の円すいころ軸受の断面図。
【図8】従来の円すいころ軸受の内輪大鍔面の拡大断面
図。
【図9】 ころ大端面のRと温度上昇との関係を示すグラ
フ図。

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)円すいころの内輪大鍔面における、
    ころ大端面と摺接する摺接部を、ころの円すい角をβと
    したとき、前記円すい角の頂点を中心として、内輪軌道
    面からの中心角γ=β/15〜β/10の範囲に位置させ、 (b)前記摺接部の両側に、前記円すいころの大端面か
    ら離隔する方向に逃げる逃げ面を形成し、 (c)前記円すいころ大端面の曲率半径Rを、円すい角
    の頂点から大鍔面までの距離をRBAS としたとき、0.
    75≦R/RBAS 0.87の範囲とした円すいころ軸
    受。
  2. 【請求項2】 前記円すいころの大端面と前記大端面に
    続く面取り部とを、曲面によって滑らかに接続した請求
    項1記載の円すいころ軸受。
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