JP6722217B2 - Tapered roller bearing - Google Patents
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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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a tapered roller bearing used in a speed reducer of a robot or a construction machine, and in particular, a tapered roller bearing used for applications requiring high load capacity, high rigidity and compactness under the condition that 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。
As a tapered roller bearing used for this type of application where high load capacity, high rigidity and compactness are required, only the large diameter side end of the inner ring has a large outside diameter in the radial direction.
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。
The tapered roller bearings of
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。
Further, the tapered roller bearings of
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。
As shown in FIGS. 4 and 5, the tapered roller bearing 1 disclosed in
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。
The
By the way, in consideration of the compactness of the tapered roller bearing 1, when the cross section (the dimension H and the dimension T) of the tapered roller bearing 1 is made small, between the
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。
However, even if the width e of the
There is
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。
Further, in the tapered roller bearing 1 having a steep slope of the contact angle α of 35° to 55° in
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
1. The ratio of roller length Lw and inner ring width B is 0.8<Lw/B<1.2
2. 0 when inner ring inner diameter d, inner ring outer diameter D1 and inner ring large flange side height is (D1-d)/2
. 7<(D1-d)/2H<0.9
3. The ratio of the radial cross-section wall thickness H to the inner diameter d is 0.05<H/d<0.15
4. The ratio of the roller large diameter Dw1 to the radial cross-section wall thickness H is 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。
In the tapered roller bearing 1 having such dimensions, when the minimum thickness of the
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。
As described above, in the tapered roller bearing 1, if the compactness, the steep gradient of the contact angle α, and the increase of the load capacity are achieved, the thickness of the
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。
When the small diameter
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。
Generally, as measures against creep, "increasing the wall thickness of the
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。
However, if the thickness of the
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。
Further, if the amount of interference with the shaft is increased, the
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。 Therefore, the present invention prevents the cage from coming into contact with the outer ring raceway surface of the outer ring or the inner ring raceway surface of the inner ring, so that the cage may be scratched or worn due to contact with the outer ring raceway surface of the outer ring or the inner ring raceway surface of the inner ring. It is an object of the present invention to provide a tapered roller bearing which can prevent the occurrence of creep and suppress the occurrence of creep due to the deformation of the fitting surface immediately below the tapered roller.
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。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an outer ring having an outer ring raceway surface on an inner peripheral surface, an inner ring having an inner ring raceway surface on an outer peripheral surface, and rolling between the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface. A plurality of tapered rollers arranged movably and a cage having a plurality of pockets for accommodating and holding the plurality of tapered rollers at a predetermined interval are provided, and among the large diameter side end portion and the small diameter side end portion of the inner ring, , A flange portion protruding radially outward only at the large diameter side end, and a small diameter side protruding portion axially protruding is provided on the small diameter side of the inner ring, and the outer diameter of the small diameter side protruding portion is Of the inner ring raceway surface is located on the inner diameter side with respect to the outer diameter of the small-diameter side end portion, the end surface of the small-diameter side projecting portion projects to the smaller diameter side than the small-diameter side end surface of the cage, and the contact angle is 35° or more. In a tapered roller bearing having a high contact angle, the cage has a large-diameter ring portion and a small-diameter ring portion that are axially separated, and a tapered cone provided between the large-diameter ring portion and the small-diameter ring portion at a predetermined interval. A small-diameter ring, which includes a pillar portion defining a plurality of pockets for accommodating and holding the rollers, Each of the gaps between the inner peripheral surface of the portion and the outer diameter surface of the small-diameter-side protruding portion of the inner ring is smaller than the gap between the column portion and the inner ring raceway surface of the inner ring.
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。 A gap between the inner peripheral surface of the large diameter ring portion and the outer diameter surface of the collar portion at the large diameter end of the inner ring, and the inner peripheral surface of the small diameter ring portion and the outer diameter surface of the small diameter side protrusion of the inner ring. The gap between and may be the same.
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。 A grease reservoir groove may be provided at the joint between the inner ring raceway surface of the inner ring and the small-diameter side protrusion.
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。
By defining the axial dimension of the inner diameter surface of the inner ring so as to satisfy the following equation, it is possible to suppress the occurrence of creep due to the deformation of the fitting surface immediately below the tapered roller.
Q+P>0.7Lw×cos α
Q>P
T>Q+P+0.7Lw×cos α
However, P is the major flange axial dimension, Lw x cos α is the axial dimension immediately below the tapered roller, Lw is the tapered roller length, Q is the axial dimension of the small diameter side protrusion, and T is the axial dimension of the tapered roller bearing. is there.
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。 As described above, according to the present invention, even if the whirling amount of the cage increases during rotation of the tapered roller bearing, the cage does not contact the outer ring raceway surface of the outer ring or the inner ring raceway surface of the inner ring. It is possible to prevent the occurrence of scratches and wear due to the cage contacting the outer ring raceway surface of the inner ring and the inner ring raceway surface of the inner ring, and to suppress the occurrence of creep due to the deformation of the fitting surface immediately below the tapered rollers. ..
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The tapered roller bearing 11 according to the present invention has a steep contact angle α of 35° or more, and the tapered roller bearing 11 of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 has a contact angle α of 45°.
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。
A tapered roller bearing 11 according to the present invention includes an
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。
The inner diameter of the
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。
The outer diameter D 1 of the small diameter
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。
The
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。
As described above, when the small-diameter side end portion of the
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。
The
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。
In the present invention, as shown in FIG. 1, the gap a between the inner peripheral surface of the small
具体的な各隙間c、d、a、bの関係は、c、d>a=bである。 The specific relationship between the gaps c, d, a, and b is c, d>a=b.
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。
Further, in order to facilitate the management of the clearances a and b, the outer diameter surface of the small diameter
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。
Further, since both ends of the
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。
A
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。
Further, when the
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。
Next, the inventor of the present invention has made the relationship between the axial dimension of the inner diameter surface of the
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。
What is that relationship?
Q+P>0.7Lw×cos α
Q>(0.7Lw×cos α)-P
Q>P
T>Q+P+0.7Lw×cos α
Is.
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
It was verified under the following conditions that the occurrence of creep can be suppressed by the above relational expression.
-Fit with shaft: k6 to m6 for radial bearings (JIS0 class) (for example, if the inner diameter is φ240, the fit interference is 4um to 71um)
・Maximum contact surface pressure between rolling element and
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。
The verification results are shown in Table 1, and on the inner diameter surface of the
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 embodiments described above, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various forms without departing from the scope of the present invention. And the equivalent meanings recited in the claims, and all changes within the scope.
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
10: Cage 11: Bearing 12:
Claims (1)
Q+P>0.7Lw×cosα
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
α:接触角 An outer ring having an outer ring raceway surface on an inner peripheral surface, an inner ring having an inner ring raceway surface on an outer peripheral surface, and a plurality of tapered rollers rotatably arranged between the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface, A cage having a plurality of pockets for accommodating and holding a plurality of tapered rollers at predetermined intervals, and of the large-diameter side end and the small-diameter side end of the inner ring, only the large-diameter side end is radially outward. A projecting collar portion is provided, and a small diameter side projecting portion that projects in the axial direction is provided on the small diameter side of the inner ring, and the outer diameter of this small diameter side projecting portion is smaller than the outer diameter of the small diameter side end portion of the inner ring raceway surface of the inner ring. Is located on the inner diameter side, the end surface of the small-diameter side protruding portion projects to the smaller diameter side than the end surface on the small diameter side of the cage, and the contact angle is a high contact angle of 35° or more. A cone characterized in that the axial dimension of the surface is defined so as to satisfy the following formula, and a ring spacer that abuts against the end surface of the small-diameter side protrusion of the inner ring is fitted on the small-diameter inner peripheral surface of the outer ring. Roller bearing.
Q+P>0.7Lw×cos α
T>Q+P+0.7Lw×cos α
However, P: Large tsuba axial dimension
Q: Axial dimension of small diameter side protrusion
T: Axial dimension of tapered roller bearing
Lw x cos α: Axial dimension directly under the tapered roller
Lw: Length of tapered roller
α: contact angle
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