WO2015166883A1 - 円すいころ軸受 - Google Patents

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WO2015166883A1
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清水　康宏
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Ntn株式会社
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/60—Raceways; Race rings divided or split, e.g. comprising two juxtaposed rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings 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
    • F16C19/34—Bearings 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
    • F16C19/38—Bearings 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 two or more rows of rollers
    • F16C19/383—Bearings 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 two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F16C19/388—Bearings 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 two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with four rows, i.e. four row tapered roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/768—Sealings of ball or roller bearings between relatively stationary parts, i.e. static seals

Definitions

  • This invention relates to a tapered roller bearing having a double row inner ring.
  • the neck of these rolls is generally a four-row tapered roller with double inner rings. It is rotatably supported by a bearing.
  • the four-row tapered roller bearing used to support the roll neck of the rolling mill is a sealed type to prevent foreign matters such as rolling oil, water, and scale from entering from outside.
  • the buttocks of the small ribs of the double-row inner ring are sealed by mounting an intermediate seal as described in Patent Document 1 below, for example.
  • the intermediate seal S 1 is installed on the inner periphery of the intermediate seal S 1 so as to straddle the spigot 16 formed on the end surface of the small collar 15 of the inner ring.
  • a lip 42 elastically contacts the outer surface of the spigot portion 16, but so as to seal the butted portion, the contact angle a is within the bearing relative to the seal sliding surface of the bearing outer side f 5 of the lip 42 smaller than the contact angle b relative to the seal sliding surface of the side f 6, there is a possibility that such rolling oil or water from entering into the bearing through the seal sliding portion.
  • An object of the present invention is to provide a sealed double-row tapered roller bearing capable of effectively preventing water from entering the bearing from the butt portion of the inner ring.
  • the present invention has a pair of double-row inner rings in which small ribs provided at the outer peripheral ends face each other and the spigot portions formed on the end surfaces of the small ribs face each other.
  • the intermediate seal is formed on the outer diameter surface of the inner row.
  • a main lip to be elastically contacted is provided on the inner periphery, and the surface roughness Ra of the seal sliding contact surface of the inlay portion to which the main lip is elastically contacted is 1.2 ⁇ m or less, and the seal slidable contact surface of the main lip is
  • the contact angle on the outer side surface of the bearing is ⁇ and the contact angle on the inner side surface of the bearing is ⁇ , ⁇ > ⁇ is adopted.
  • the intermediate seal is provided with a side lip that elastically contacts the end surface of the small brim at the base of the spigot portion, and the surface roughness Ra of the seal sliding contact surface of the small brim with which the side lip is slidably contacted is 6 ⁇ m or less,
  • the contact angle of the outer surface of the bearing with respect to the seal slidable contact surface of the side lip is ⁇ and the contact angle of the inner surface of the bearing is ⁇ , ⁇ > ⁇ . Since the fluid flows on the outer side surface, water intrusion into the bearing can be more effectively suppressed.
  • the effect of preventing flooding can be further enhanced by setting the tightening ratio of the side lip to 0.02 to 0.1.
  • the contact angle of the bearing outer side surface with respect to the seal sliding contact surface of the main lip is made larger than the contact angle of the bearing inner side surface, so that the fluid is transferred from the bearing inside to the bearing outer side surface at the seal sliding contact portion. Therefore, in the surface state where the surface roughness Ra of the seal sliding contact surface of the spigot portion is 1.2 ⁇ m or less, it is possible to effectively submerge water from the butted portion of the spigot portion into the bearing. Can be deterred.
  • a longitudinal sectional view showing an embodiment of a tapered roller bearing according to the present invention (A) is sectional drawing which shows the state before mounting
  • the four-row tapered roller bearing 10 includes two double-row inner rings 11, one double-row outer ring 12a, and two single-row outer rings 12b.
  • One double-row outer ring 12a and two single-row outer rings 12b are combined in parallel in the axial direction so that two single-row outer rings 12b are positioned on both sides in the axial direction of one double-row outer ring 12a.
  • a spacer 13 is incorporated between 12a and 12b.
  • a middle collar 14 is provided at the center in the axial direction, a small collar 15 is provided at each of both ends, and a spigot 16 is provided at the end face of one of the small collars 15. ing.
  • the two double-row inner rings 11 are a combination in which the end surfaces of the spigot portions 16 are opposed to each other.
  • a retainer 18 for retaining is incorporated.
  • Seal holding rings 19 are attached to the outer sides of the two single-row outer rings 12b in the axial direction, and openings at both ends in the axial direction of the bearing space are provided by oil seals 20 attached to the inner diameter side of the respective seal holding rings 19. Is sealed.
  • An intermediate seal 21 is mounted on the outside of the inlay portion 16 that is abutted against each other of the two double-row inner rings 11.
  • the intermediate seal 21 has an L-shaped cored bar 22 in which an inward flange 22b is provided at one end of a cylindrical part 22a, and vulcanized adhesive to the inner surface of the cored bar 22.
  • the elastic ring 23 is formed.
  • the elastic ring 23 is made of a synthetic rubber excellent in oil resistance or wear resistance, for example, nitrile rubber, and a main lip 24 is provided on the inner periphery thereof. Further, the elastic ring 23 is provided with a side lip 25 on an end surface of the cored bar 22 opposite to the inward flange 22b.
  • the intermediate seal 21 is attached so as to straddle the outer diameter surfaces of the pair of inlay portions 16 abutted against each other, and the inward flange 22 b of the cored bar 22 is one inlay portion 16.
  • the main lip 24 is in elastic contact with the outer diameter surface of the other spigot 16 to seal the butted ends of the pair of spigot 16.
  • the side lip 25 of the elastic ring 23 is in elastic contact with the end face of the base rib 15 of the other inlay part 16 and seals the portion facing the small brim 15.
  • the surface roughness Ra of the seal sliding contact surface on the outer periphery of the spigot portion 16 with which the main lip 24 is in elastic contact is 1.2 ⁇ m or less.
  • the interference ratio of the main lip 24 to the inlay portion 16 is in the range of 2.5 ⁇ 10 ⁇ 3 to 7.5 ⁇ 10 ⁇ 3 .
  • the surface roughness Ra of the seal sliding contact surface of the end surface of the small brim 15 with which the side lip 25 is slidably contacted is 6 ⁇ m or less.
  • the contact angle of the bearing outer side surface f 3 with respect to the seal sliding contact surface of the side lip 25 is ⁇
  • the contact angle of the bearing inner side surface f 4 is ⁇
  • ⁇ > ⁇ is 0.02 to 0.1.
  • FIG. 2A shows a state before the intermediate seal 21 is mounted
  • FIG. 2B shows a state at the time of mounting.
  • the inclination of the main lip 24 and the side lip 25 is as follows. Although it changes slightly from the state before mounting, the magnitude relationship between the contact angles does not change, and the relationship of ⁇ > ⁇ and ⁇ > ⁇ is maintained.
  • the seal sliding contact portion is caused by the difference in contact angle when the double row inner ring 11 rotates. Fluid flows from the inside of the bearing toward the butted portions of the pair of inlay portions 16, and the fluid prevents the rolling oil and water from entering the bearing from the butting ends of the pair of inlay portions 16. it can.
  • the tightening margin ratio of the main lip 24 is 2.5 ⁇ 10 ⁇ 3 or less, the leakage of the grease enclosed in the bearing increases to the outside, and 7.5 ⁇ 10 ⁇ 3 is reduced . If it exceeds, the main lip 24 will be easily worn.
  • the tightening margin ratio of the main lip 24 is in the range of 2.5 ⁇ 10 ⁇ 3 to 7.5 ⁇ 10 ⁇ 3 , the external leakage of the grease inside the bearing is suppressed, and the main lip 24 is made early. It is possible to prevent wear.
  • the seal slid with which the side lip 25 contacts due to the difference in the contact angle.
  • the fluid flows from the inside of the bearing toward the outside at the contact portion, and water can be prevented from entering the bearing even at the sliding contact portion of the side lip 25.
  • the interference ratio is in the range of 0.02 to 0.1, it is possible to prevent the side lip 25 from being worn out at an early stage.
  • the moisture content of the grease held between the opposed portions of the main lip 32 and the side lip 25 was measured.
  • the inner peripheral lip 42 of the elastic ring 41 held by the cored bar 40 is brought into elastic contact with the outer peripheral cylindrical surface 31a of the rotary disc 31 and is connected to the rotary disc 31 by the nozzle 32.
  • the water content of the grease held in the annular groove 43 formed in the back portion of the lip 42 by injecting water vapor from the gap 34 formed in the opposing portion of the seal holder 30 to the contact portion between the lip 42 and the rotating disk 31 is determined. It was measured. Any grease with a water content of 0.23% was used.
  • the comparative elastic ring 41 is made of nitrile rubber as in the elastic ring 23 of the present invention. Table 2 shows the test conditions.

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Abstract

　内輪の突合せ部から軸受内部への浸水を効果的に抑止することができるようにした密封形の複列円すいころ軸受を提供する。中間シール（２１）の内周にインロー部（１６）の外径面に弾性接触される主リップ（２４）を設け、その主リップ（２４）が弾性接触されるインロー部（１６）のシール摺接面の面粗さ（Ｒａ）を１．２μｍ以下とする。主リップ（２４）のシール摺接面に対する軸受外部側面（ｆ１）の接触角をα、軸受内部側面（ｆ２）の接触角をβとしたとき、α＞βとして、その角度の相違から内輪回転時にシール摺接部に軸受内部から軸受外部に流体を流動させる。

Description

円すいころ軸受
　この発明は、複列内輪を有する円すいころ軸受に関する。
　金属板を圧延する圧延機のワークロールや中間ロールには極めて大きなラジアル荷重やスラスト荷重が負荷されるため、これらのロールにおけるネック部は、一般的に、内輪を複列とする四列円すいころ軸受によって回転自在に支持される。
　圧延機のロールネックの支持に用いられる上記四列円すいころ軸受は、外部からの圧延油、水、スケール等の異物の混入防止のため、密封形とされている。その密封に際し、複列内輪の小つばの突合せ部については、例えば、下記特許文献１に記載されているように、中間シールの装着によってシールしている。
特開２００７－９２７９０号公報
　ところで、特許文献１に記載された中間シールにおいては、図４に示すように、内輪の小つば１５の端面に形成されたインロー部１６を跨ぐ取り付けとし、その中間シールＳ１の内周に設けられたリップ４２をインロー部１６の外径面に弾性接触して、突合せ部をシールするようにしているが、上記リップ４２における軸受外部側面ｆ５のシール摺接面に対する接触角ａが軸受内部側面ｆ６のシール摺接面に対する接触角ｂより小さいため、圧延油や水などがシール摺接部を通過して軸受内部に浸入する可能性がある。
　すなわち、シールに設けられたリップの接触によってシール摺接部を密封するシール装置においては、リップの前面と後面の接触角が相違している場合、回転軸が回転すると、シール摺接部の周囲の流体は接触角の小さい面側から大きい面側へ流れることが従来の試験結果から判明されている。
　このため、上記のように、リップ４２における軸受外部側面ｆ５の接触角ａが軸受内部側面ｆ６の接触角ｂより小さい場合、軸受外部から軸受内部に流体が流れることになり、その流れにより外部からの圧延水などがシール摺接部を通過して軸受内部に浸入する可能性があり、その浸水によって腐食や潤滑不良が生じるため、浸水を抑止する上において改善すべき点が残されている。
　この発明の課題は、内輪の突合せ部から軸受内部への浸水を効果的に抑止することができるようにした密封形の複列円すいころ軸受を提供することである。
　上記の課題を解決するため、この発明においては、外周の端部に設けられた小つばが向き合い、その小つばの端面に形成されたインロー部が互いに突き合わされた一対の複列内輪を有し、その一対の複列内輪の互いに突き合わされたインロー部の外側に中間シールを装着して、前記突合せ部をシールした複列円すいころ軸受において、前記中間シールが、前記インロー部の外径面に弾性接触される主リップを内周に有し、その主リップが弾性接触される前記インロー部のシール摺接面の面粗さＲａを１．２μｍ以下とし、前記主リップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角をα、軸受内部側面の接触角をβとしたとき、α＞βとした構成を採用したのである。
　上記のように、主リップの軸受外部側面の接触角αを軸受内部側面の接触角βより大きくすることにより、シール摺接部では軸受内部から軸受外部側面に流体が流れ、その流体によって軸受外部の圧延油や水がインロー部の突合せ部から軸受内部に浸入するのが阻止される。
　ここで、主リップの締め代比が、２．５×１０－３～７．５×１０－３とすることにより、シール摺接部に対する主リップの接触圧を高め、軸受内部への浸水をより効果的に抑止することができる。
　また、中間シールに、インロー部の付け根における小つばの端面と弾性接触するサイドリップを設け、そのサイドリップが摺接される前記小つばのシール摺接面の面粗さＲａを６μｍ以下とし、サイドリップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角をγ、軸受内部側面の接触角をδとしたとき、γ＞δとすることで、サイドリップによるシール摺接部においても軸受内部から軸受外部側面に流体が流れるため、軸受内部への浸水をより効果的に抑止することができる。
　この場合、サイドリップの締め代比を０．０２～０．１とすることにより、浸水抑止効果をより高めることができる。
　この発明においては、上記のように、主リップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角を軸受内部側面の接触角より大きくしたことにより、シール摺接部で軸受内部から軸受外部側面に流体を流動させることができるため、インロー部のシール摺接面の面粗さＲａを１．２μｍ以下とする仕上げ加工の容易な表面状態においてインロー部の突合せ部から軸受内部への浸水を効果的に抑止することができる。
この発明に係る円すいころ軸受の実施の形態を示す縦断面図 （ａ）は図１に示す中間シールの装着前の状態を示す断面図、（ｂ）は中間シールの装着状態を示す断面図 浸水試験機の概略図 従来の中間シールを示す断面図
　以下、この発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。図１に示すように、四列円すいころ軸受１０は、二個の複列内輪１１と、一個の複列外輪１２ａと、二個の単列外輪１２ｂとを有している。
　一個の複列外輪１２ａと二個の単列外輪１２ｂは、一個の複列外輪１２ａの軸方向両側に二個の単列外輪１２ｂが位置するよう軸方向に並列する組み合わせとされ、隣接する外輪１２ａ、１２ｂ間に間座１３が組み込まれている。
　二個の複列内輪１１のそれぞれ外周には、軸方向の中央部に中つば１４と、両端部のそれぞれに小つば１５が設けられ、一方の小つば１５の端面にインロー部１６が設けられている。
　二個の複列内輪１１は、インロー部１６の端面が対向する組み合わせとされ、その複列内輪１１における軌道面と外輪１２ａ、１２ｂにおける軌道面間のそれぞれに円すいころ１７およびその円すいころ１７を保持する保持器１８が組み込まれている。
　二個の単列外輪１２ｂのそれぞれの軸方向の外側にはシール保持リング１９が取付けられ、それぞれのシール保持リング１９の内径側に取付けられたオイルシール２０によって軸受空間の軸方向両端の開口部が密閉されている。
　二個の複列内輪１１の互いに突き合わされたインロー部１６の外側には中間シール２１が装着されている。
　図２（ａ）に示すように、中間シール２１は、円筒部２２ａの一端部に内向きフランジ２２ｂが設けられた断面Ｌ形の芯金２２と、その芯金２２の内表面に加硫接着された弾性リング２３からなる。
　弾性リング２３は、耐油性あるいは耐摩耗性に優れた合成ゴム、例えば、ニトリルゴムからなり、その内周には主リップ２４が設けられている。また、弾性リング２３には、芯金２２の内向きフランジ２２ｂに対する反対側の端面にサイドリップ２５が設けられている。
　中間シール２１は、図２（ｂ）に示すように、互いに突き合わせられた一対のインロー部１６の外径面に跨がる取り付けとされ、芯金２２の内向きフランジ２２ｂが一方のインロー部１６における付け根の小つば１５端面に接触し、主リップ２４が他方のインロー部１６の外径面に弾性接触して、一対のインロー部１６の突合せ端部をシールしている。
　また、弾性リング２３のサイドリップ２５は、他方のインロー部１６における付け根の小つば１５の端面に弾性接触して、その小つば１５との対向部間をシールしている。
　ここで、主リップ２４が弾性接触するインロー部１６の外周におけるシール摺接面の面粗さＲａは１．２μｍ以下とされている。また、図２（ａ）に示す中間シール２１の装着前の状態において、主リップ２４のシール摺接面に対する軸受外部側面ｆ１の接触角をα、軸受内部側面ｆ２の接触角をβとしたとき、α＞βとされている。その主リップ２４のインロー部１６に対する締め代比は、２．５×１０－３～７．５×１０－３の範囲とされている。
　一方、サイドリップ２５が摺接される小つば１５の端面のシール摺接面の面粗さＲａは６μｍ以下とされている。また、サイドリップ２５のシール摺接面に対する軸受外部側面ｆ３の接触角をγ、軸受内部側面ｆ４の接触角をδとしたとき、γ＞δとされている。そのサイドリップ２５の小つば１５端面に対する締め代比は、０．０２～０．１の範囲とされている。
　ここで、図２（ａ）は、中間シール２１の装着前の状態であって、図２（ｂ）は装着時の状態を示し、その装着状態において、主リップ２４およびサイドリップ２５の傾きは装着前の状態より多少変化するが、接触角の大小関係は変化せず、α＞β、γ＞δの関係に保持される。
　上記のように、主リップ２４の軸受外部側面ｆ１の接触角αを軸受内部側面ｆ２の接触角βより大きくすると、複列内輪１１の回転時、接触角の相違からシール摺接部では軸受内部から一対のインロー部１６の突合せ部に向けて流体が流れることになり、その流体によって一対のインロー部１６の突合せ端部から軸受内部に圧延油や水が浸入するのを阻止することができる。
　ここで、主リップ２４の締め代比が２．５×１０－３で以下であると、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩が多くなり、また、７．５×１０－３を超えると、主リップ２４が摩耗し易くなる。実施の形態では、主リップ２４の締め代比を２．５×１０－３～７．５×１０－３の範囲としているため、軸受内部のグリースの外部漏洩を抑制し、主リップ２４が早期に摩耗するのを防止することができる。
　また、サイドリップ２５のシール摺接面に対する軸受外部側面ｆ３の接触角γを軸受内部側面ｆ４の接触角δより大きくすることにより、その接触角の相違からサイドリップ２５が接触するシール摺接部では軸受内部から外部に向けて流体が流れることになり、サイドリップ２５の摺接部においても軸受内部への浸水を阻止することができる。
　上記サイドリップ２５においても、締め代比を０．０２～０．１の範囲としているため、サイドリップ２５が早期に摩耗するのを防止することができる。
　因みに、図２（ａ）（ｂ）に示すこの発明に係る中間シール（本発明品）と、図４に示す従来の中間シール（比較品）の浸水試験を行ったところ、表１に示す試験結果を得た。
　ここで、試験に際し、図３の概略図で示すように、シール保持具３０に試験品（本発明品、比較品）をセットし、その試験品としての本発明品においては、主リップ２４を回転盤３１の外周円筒面３１ａに弾性接触させて、ノズル３２により、回転盤３１とシール保持具３０の対向部に形成された隙間３４から主リップ２４と回転盤３１の接触部に水蒸気を噴射して、主リップ３２とサイドリップ２５の対向部間に保持させたグリースの含水率を測定した。
　一方、試験品としての比較品においては、芯金４０に保持された弾性リング４１の内周のリップ４２を回転盤３１の外周円筒面３１ａに弾性接触させて、ノズル３２により、回転盤３１とシール保持具３０の対向部に形成された隙間３４からリップ４２と回転盤３１の接触部に水蒸気を噴射して、リップ４２の背部に形成された環状溝４３に保持させたグリースの含水率を測定した。
　いずれのグリースにおいても、含水率０．２３％のものを採用した。
　比較品におけるリップ４２の軸受外部側面ｆ５の傾斜角ａは軸受内部側面ｆ６の傾斜角ｂより小さく（ａ＜ｂ）されている。また、比較品における弾性リング４１は本発明品の弾性リング２３と同様にニトリルゴムを素材としている。
　　表２は試験条件を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１に示す試験結果から、本発明品は、比較品に対し、試験後のグリース含水率が低いことから、浸水に対しての抑制効果に優れていることが理解できる。
１１　複列内輪
１５　小つば
１６　インロー部
２１　中間シール
２４　主リップ
２５　サイドリップ
ｆ１　軸受外部側面
ｆ２　軸受内部側面
ｆ３　軸受外部側面
ｆ４　軸受内部側面

Claims (4)

  1. 　外周の端部に設けられた小つばが向き合い、その小つばの端面に形成されたインロー部が互いに突き合わされた一対の複列内輪を有し、その一対の複列内輪の互いに突き合わされたインロー部の外側に中間シールを装着して、前記突合せ部をシールした複列円すいころ軸受において、
    　前記中間シールが、前記インロー部の外径面に弾性接触される主リップを内周に有し、その主リップが弾性接触される前記インロー部のシール摺接面の面粗さＲａを１．２μｍ以下とし、前記主リップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角をα、軸受内部側面の接触角をβとしたとき、α＞βとしたことを特徴とする複列円すいころ軸受。
  2. 　前記主リップの締め代比が、２．５×１０－３～７．５×１０－３とされた請求項１に記載の複列円すいころ軸受。
  3. 　前記中間シールが、前記インロー部の付け根における小つばの端面に弾性接触するサイドリップを有し、そのサイドリップが摺接される前記小つばのシール摺接面の面粗さＲａを６μｍ以下とし、前記サイドリップのシール摺接面に対する軸受外部側面の接触角をγ、軸受内部側面の接触角をδとしたとき、γ＞δとした請求項１又は２に記載の複列円すいころ軸受。
  4. 　前記サイドリップの締め代比が、０．０２～０．１とされた請求項３に記載の複列円すいころ軸受。
PCT/JP2015/062506 2014-04-30 2015-04-24 円すいころ軸受 WO2015166883A1 (ja)

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