WO2020184291A1 - 円すいころ軸受 - Google Patents

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WO2020184291A1
WO2020184291A1 PCT/JP2020/008903 JP2020008903W WO2020184291A1 WO 2020184291 A1 WO2020184291 A1 WO 2020184291A1 JP 2020008903 W JP2020008903 W JP 2020008903W WO 2020184291 A1 WO2020184291 A1 WO 2020184291A1
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tapered roller
pocket
cage
roller bearing
pillar
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PCT/JP2020/008903
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希 磯部
泰人 藤掛
崇 川井
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Ntn株式会社
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    • 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
    • F16C19/36—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 a single row of rollers
    • F16C19/364—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 a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
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    • F16C33/4623—Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the rollers, e.g. machined window cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock cages
    • F16C33/4629—Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the rollers, e.g. machined window cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock cages made from metal, e.g. cast or machined window cages
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    • F16C33/664—Retaining the liquid in or near the bearing
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    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general

Definitions

  • the present invention relates to tapered roller bearings.
  • the tapered roller bearing accommodates an inner ring having a conical raceway surface on the outer circumference, an outer ring having a conical raceway surface on the inner circumference, a plurality of tapered rollers incorporated between the two raceway surfaces, and the tapered rollers.
  • the main configuration is a cage.
  • the cage is made of a metal material, and usually has a small diameter side annular portion connected on the small end surface side of the tapered roller, a large diameter side annular portion connected on the large end surface side of the tapered roller, and a plurality of annular portions connecting these annular portions.
  • tapered roller It consists of a pillar portion, and the tapered roller is housed in a pocket surrounded by a small diameter side annular portion, a large diameter side annular portion, and a pillar portion.
  • Tapered roller bearings can support both radial and thrust loads and are widely used, for example, in automotive and industrial machinery applications.
  • FIGS. 12 and 13 in the cage 55 formed by pressing a steel plate, after the pocket 59 is punched out, the tapered roller is guided to the side surface 58a of the pillar portion 58 facing the pocket 59.
  • a configuration for forming a surface stamped surface 58b by punching has been conventionally adopted.
  • 13a is a vertical sectional view of the cage at the center of the pocket
  • FIG. 13b is a sectional view taken along the conical surface shown by the line CC of FIG. 13a.
  • the surface pressing surface 58b is formed linearly in the axial direction of the side surface 58a of the column portion 58, and this shape is a standard specification for the cage of the tapered roller bearing. ..
  • FIG. 14 shows a cage for tapered roller bearings of Patent Document 1.
  • 14a is a vertical sectional view of the cage 105 at the center of the pocket 109
  • FIG. 14b is a sectional view taken along the conical surface shown by the line DD of FIG. 14a.
  • Notches 110a and 110b are provided in the narrow side column 108 and wide side column 108 of the pocket 109 in order to reduce the torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil in the tapered roller bearing in which the lubricating oil flows into the bearing.
  • tapered roller bearings with the above-mentioned standard specification cage have a guide surface (sliding surface) for tapered rollers. ) Is long, and it turned out that it is not enough for low torque.
  • an object of the present invention is to provide a tapered roller bearing that can obtain low torque while suppressing a decrease in cage strength.
  • the present invention is incorporated between an inner ring having a conical raceway surface on the outer circumference and an outer ring having a conical raceway surface on the inner circumference.
  • a tapered roller bearing composed of a plurality of tapered rollers and a cage for accommodating the tapered rollers, wherein the cage is made of a metal material and is connected to a small diameter side annular portion on the small diameter end face side of the tapered rollers.
  • the tapered roller is composed of a large-diameter annular portion connected on the large-diameter end face side and a plurality of pillars connecting these annular portions, and the tapered roller is formed by the small-diameter annular portion, the large-diameter annular portion, and the column portion.
  • the column portion facing the pocket has a surface pressed surface on the radial inside of the side surface thereof, and the surface pressed surface is the axial direction of the pocket. It is composed of a straight portion located at the center, pocket corner rounded portions located at both ends in the axial direction of the pocket, and a relief portion formed between the straight portion and the pocket corner rounded portion. The feature is that the amount of relief gradually increases from the axial end of the straight portion toward the pocket corner rounded portion, and the straight portion is smoothly connected to the straight portion.
  • the above-mentioned relief portion is formed in a straight line inclined with respect to the axial direction of the pillar portion.
  • the surface pressing process follows the conventional surface pressing process and can be manufactured by changing the shape of the punch, so that it is possible to suppress an increase in processing cost without requiring a process change.
  • the above-mentioned relief portion is formed in a curved shape that is curved in a protruding shape in the axial direction of the pillar portion.
  • the surface pressing process follows the conventional surface pressing process and can be manufactured by changing the shape of the punch, so that it is possible to suppress an increase in processing cost without requiring a process change.
  • the degree of freedom in setting the shape of the smooth connecting portion between the straight portion and the relief portion is increased.
  • the straight portion described above is formed in a semi-convex shape in the axial direction of the pillar portion. As a result, the lubricity of the contact guide portion between the tapered roller and the straight portion is good, and the tapered roller can be stably guided.
  • the side surface of the small diameter end of the pocket facing the small end surface of the tapered roller is formed in a convex shape. As a result, it is possible to further promote the reduction of torque and more reliably avoid interference with the chamfering of the tapered rollers.
  • FIG. 3 is a partial external view taken along the line BB of FIG. 3a.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3a toward the conical surface.
  • It is a partial vertical sectional view for demonstrating the detail of the face-pressing machined surface of the pillar part of the cage of FIG. It is sectional drawing in the aa line of FIG. 4 in the cross section of the pillar part at each axial position of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line cc of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line dd of FIG.
  • It is a perspective view which looked at the cage of FIG. 2 from the inside in the radial direction.
  • It is sectional drawing which shows the surface pressing process of the pillar part of a cage.
  • It is a graph which shows the bearing rotation torque test result.
  • a modified example of the cage is shown, and it is a partial vertical sectional view at the center line of the pocket of the cage.
  • 9 is a partial external view taken along the line BB of FIG. 9a.
  • 9 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 9a toward the conical surface.
  • a cage of a tapered roller bearing according to a second embodiment of the present invention is shown, and is a partial vertical sectional view at the center line of a pocket of the cage. It is sectional drawing which looked at the conical surface shown by the line AA of FIG. 10a.
  • a cage of a tapered roller bearing according to a third embodiment of the present invention is shown, and is a partial vertical sectional view at the center line of a pocket of the cage.
  • 11 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 11a toward the conical surface. It is a vertical sectional view of a conventional standard cage. It is a partial view of the cage of FIG. 12, and is a partial vertical sectional view at the center line of the pocket of the cage.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 13a toward the conical surface. It is a partial view of a conventional cage, and is a partial vertical sectional view at the center line of the pocket of the cage. 14 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 14a toward the conical surface.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the upper half of the tapered roller bearing of the present embodiment from the center line
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the cage of FIG.
  • the tapered roller bearing 1 includes an outer ring 2, an inner ring 3, a tapered roller 4 incorporated between the outer ring 2 and the inner ring 3, and a cage 5 for holding the tapered roller 4.
  • a conical raceway surface 2a is formed on the inner circumference of the outer ring 2.
  • the inner ring 3 is formed with a conical raceway surface 3a on the outer circumference, a small brim portion 3b is provided on the small diameter side, and a large brim portion 3c is provided on the large diameter side.
  • a plurality of tapered rollers 4 are incorporated between the raceway surface 2a of the outer ring 2 and the raceway surface 3a of the inner ring 3.
  • Each tapered roller 4 is housed in a pocket 9 of a cage 5 and is held at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • a conical rolling surface 4a is formed on the outer periphery of the tapered roller 4, a small end surface 4b is formed on the small diameter side, a large end surface 4c is formed on the large diameter side, and the tapered roller 4 is the same.
  • the large end surface 4c is received by the large brim surface 3d of the large brim portion 3c of the inner ring 3.
  • the cage 5 includes a plurality of pillar portions 8 that axially connect the small diameter side annular portion 6, the large diameter side annular portion 7, and the small diameter side annular portion 6 and the large diameter side annular portion 7. It consists of.
  • the cage 5 is formed by pressing a metal material (for example, a steel plate).
  • the small diameter side annular portion 6, the large diameter side annular portion 7 and the pillar portion 8 form a pocket 9 for accommodating the tapered roller 4 indicated by the alternate long and short dash line.
  • the opening shape of the pocket 9 for accommodating the tapered roller 4 is such that the small diameter end side surface 9a facing the small end surface 4b of the tapered roller 4, the large diameter end side surface 9b facing the large end surface 4c, and the rolling surface 4a of the tapered roller 4 are opposed to each other. It forms a trapezoidal shape including the side surface 9c of the pillar portion 8 (opposing in the circumferential direction).
  • a pocket corner rounded portion 10a is formed at the intersection of the small diameter end side surface 9a, the large diameter end side surface 9b, and the side surface 9c.
  • a surface pressing surface 11 is formed on the radial inside of the side surface 9c of the column portion 8 corresponding to the rolling surface 4a of the tapered roller 4.
  • the opening shape of one pocket 9 located at the center line of the cage 5 is shown by a solid line, and a predetermined number of pockets 9 separated from the pocket 9 by a pillar portion 8 are formed.
  • the pocket 9 is simplified and displayed as a continuous outline with a two-dot chain line.
  • FIG. 3a is a partial vertical sectional view of the center line of the pocket of the cage
  • FIG. 3b is a partial external view taken along the line BB of FIG. 3a
  • FIG. 3c is A of FIG. 3a. It is sectional drawing which looked at the conical surface shown by line A.
  • FIG. 4 is a partial vertical cross-sectional view showing the details of the face-pressed surface of the pillar portion of the cage of FIG. 3a
  • FIG. 5 shows a cross section of the pillar portion at each axial position of FIG. 4A.
  • FIG. 5b is a cross-sectional view taken along the line bb of FIG. 4
  • FIG. 5c is a cross-sectional view taken along the line cc of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line dd of FIG.
  • the characteristic configuration of the conical roller bearing 1 of the present embodiment is that the pillar portion 8 facing the pocket 9 has a surface pressing surface 11 on the radial inside of the side surface 9c thereof, and the surface pressing surface 11 is a pocket.
  • a straight portion 11a located at the center of the 9 (pillar portion 8) in the axial direction, a pocket corner rounded portion 10b located at both ends in the axial direction of the pocket 9, and a straight portion 11a and a pocket corner rounded portion 10b are formed. It is composed of a relief portion 11b, and the relief portion 11b gradually increases the amount of relief from the axial end of the straight portion 11a toward the pocket corner rounded portion 10b, and smoothly becomes the straight portion 11a and the pocket corner rounded portion 10b. It is connected.
  • the opening shape of the pocket 9 of the cage 5 viewed by the line BB in FIG. 3a has a small diameter facing the small end surface 4b of the tapered roller 4 (see FIG. 2). It has a trapezoidal shape including an end side surface 9a, a large diameter end side surface 9b facing the large end surface 4c, and a side surface 9c of a pillar portion 8 facing the rolling surface 4a of the tapered roller 4.
  • the side surface 9c is linear in the axial direction of the pillar portion 8.
  • each punch is provided with a punching blade having a shape corresponding to each pocket 9 shown in FIG. 3b.
  • a surface pressing surface 11 is provided on the radial inside of the side surface 9c extending linearly in the axial direction of the pillar portion 8 facing the pocket 9.
  • the surface pressing surface 11 is formed so as to be inclined with respect to the side surface 9c in order to slide and guide the rolling surface 4a of the tapered rollers 4 (see FIGS. 5a to 5d).
  • FIG. 3c which is a cross-sectional view taken along the conical surface shown by the line AA of FIG. 3a, the pocket corner rounded portion 10a formed by the punching process of the pocket 9 and the surface pressing of the pillar portion 8
  • the pocket corner rounded portion 10b formed by processing has an arc shape having substantially the same radius of curvature.
  • the center of the column portion 8 in the axial direction secures a straight shape for the purpose of stabilizing the posture of the tapered roller 4 during bearing operation, as in the case of the conventional standard cage. Note that in FIG. 3c, hatching of the cross section is omitted.
  • the relief portion 11b has a linear shape that slightly inclines from the axial end of the straight portion 11a toward the pocket corner rounded portion 10b, so that the amount of relief is gradually increased in the circumferential direction.
  • the relief portion 11b is smoothly connected to the axial end of the straight portion 11a and the pocket corner rounded portion 10b.
  • the length La of the straight portion 11a is in the range of 50% to 90% of the total length L of the pocket 9, and more preferably 50% to 80%.
  • the surface pressing surface 11 (guide surface) that guides the tapered roller 4 is short, and it is possible that the posture of the roller during bearing operation becomes unstable.
  • the tapered roller 4 is conical. The contact length between the roller 4 and the surface pressing surface 11 (guide surface) becomes excessive, and the torque reduction effect cannot be obtained.
  • the pocket corner rounded portion 60b in the conventional standard cage has a positional relationship with the chamfered rounded portion 54d of the cone 54.
  • the relief portion 11b of the chamfered surface 11 is located away from the chamfered radius portion 4d of the conical roller 4, and the pocket corner radius portion 10b does not interfere with the chamfered radius portion 4d. Is obtained, and the setup and processing of chamfering are facilitated.
  • the surface pressing process follows the conventional surface pressing process and can be manufactured by changing the shape of the punch, it is possible to suppress an increase in processing cost without requiring a process change.
  • the details of the face-pressed surface 11 of the column portion 8 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the axial end of the straight portion 11a located at the center of the pillar portion 8 in the axial direction is the aa line.
  • the straight portion 11a and the relief portion 11b are connected at the axial position of the aa line, and the relief portion 11b is connected to the pocket corner rounded portion 10b at the axial position of the dd line.
  • the bb line and the cc line are shown as equidistant axial positions.
  • FIGS. 5a, 5b, 5c and 5c The cross sections of the pillars 8 corresponding to the axial positions of the aa line, the bb line, the cc line and the dd line shown in FIG. 4 are shown in FIGS. 5a, 5b, 5c and 5c, respectively. Shown in 5d.
  • the amount of surface pressing of the straight portion 11a is Ea, which is constant over the entire length of the straight portion 11a.
  • the amount of surface pressing at the start end of the relief portion 11b connected to the straight portion 11a is also Ea.
  • the surface pressing amount of the relief portion 11b at the axial position of the bb line is Eb, and similarly, as shown in FIG.
  • the relief portion 11b at the axial position of the cc line The surface pressing amount of is Ec, and as shown in FIG. 5d, the surface pressing amount of the relief portion 11b at the axial position of the dd line is Ed. In this way, the surface pressing amounts Ea, Eb, Ec, and Ed of the relief portion 11b gradually increase toward the axial end portion side of the pillar portion 8, that is, the pocket corner rounded portion 10b.
  • the amount of face pressing is as described above, but the amount of relief of the relief portion 11b will be arranged.
  • the escape amount ⁇ b Eb-Ea at the axial position of the line bb shown in FIG. 5b, and the axial position of the line cc shown in FIG. 5c.
  • the escape amount ⁇ c Ec-Ea in FIG. 5d
  • the escape amount ⁇ d Ed-Ea at the axial position of the dd line shown in FIG. 5d.
  • the amount of relief is used in the above meaning.
  • the side surface 9c of the pillar 8 of the cage 5 of the present embodiment is linear over the entire length of the pillar 8 in the axial direction, so that the pillar 8 has a linear shape.
  • the width F between the side surfaces 9c is constant.
  • the width F between the side surfaces 9c is equivalent to the width dimension between 58a of the pillar portion of the conventional standard cage 55 shown in FIGS. 12 and 13.
  • the surface pressing amount Ea of the straight portion 11a of the surface pressing surface 11 is equivalent to the surface pressing amount of the surface pressing surface 58b of the standard cage 55.
  • the cage of the present embodiment has a relief amount in the area of the relief portion 11b of the surface pressing surface 11 as compared with the standard cage.
  • the cross-sectional area of the pillar portion 8 is reduced by the amount. Therefore, in the tapered roller bearing 1 of the present embodiment, the decrease in the cage strength can be suppressed as much as possible by setting the maximum relief amount ⁇ max appropriately.
  • the shape is formed so that it can be smoothly connected without edges by shot blasting. As a result, there is no stress concentration, and the edge contact with the tapered roller 4 can be prevented.
  • the straight portion 11a may have a medium convex shape.
  • the height difference between the central portion and both end portions of the straight portion 11a is in the range of 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, and more preferably about 10 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the lubricity of the contact guide portion between the tapered roller 4 and the straight portion 11a is good, and the tapered roller 4 can be stably guided. If the height difference between the central portion and both ends of the straight portion 11a exceeds 100 ⁇ m, the surface pressure increases and there is a concern that the contact between the straight portion 11a and the tapered roller 4 may cause surface damage. , There is a concern that the pillar surface may become uneven due to the characteristics of press working.
  • FIG. 6 is a perspective view seen from the inside in the radial direction of the cage.
  • FIG. 6 makes it easy to understand the shape of the pocket 9 of the cage 5.
  • the pocket corner rounded portion 10a formed by punching the pocket 9 and the pocket corner rounded portion 10b formed by the face pressing process of the pillar portion 8 may have an arc shape having substantially the same radius of curvature. It can be understood.
  • each punch 151 is provided with a surface pressing surface 11, that is, a molded surface 151a having a shape corresponding to the straight portion 11a, the relief portion 11b, and the pocket corner rounded portion 10b. As shown in FIG. 7,
  • each punch 151 is moved to the outer diameter side as shown by an arrow, and the molding surface 151a of each punch 151 is pressed against the pillar portion 8'of the intermediate product 5'from the inner diameter side to form a pillar.
  • a surface pressing surface 11 is formed on the portion 8'.
  • the pillar portion 8' is finished to become the pillar portion 8 and the cage 5.
  • FIG. 7 hatching of the cross sections of the pillar portions 8'and 8 is omitted.
  • FIG. 7 the so-called “pillar total push processing” in which the one-sided push punch 151 processes each pillar 8 ′ at a time is illustrated, but only one side of the two pillar portions 8 ′ is processed by one punch. It may be the case of so-called "pushing one pillar”.
  • An embodiment is a tapered roller bearing based on the first embodiment.
  • Conventional products are shown in FIGS. 14a and 14b.
  • the embodiment and the conventional product have the same bearing size (inner diameter ⁇ 35 mm ⁇ outer diameter ⁇ 80 mm ⁇ width 20 mm), but differ only in the pocket shape of the cage.
  • Table 1 shows the dimensional relationship of the cage.
  • the figure of the embodiment has the dimension leader line and the reference numerals Lb and ⁇ max added to FIG. 3c
  • the figure of the conventional product has the dimension leader line and the reference numerals L, La', Lb' and ⁇ added to FIG. 14b. did.
  • Test conditions for bearing rotational torque measurement are as follows for both the examples and conventional products.
  • ⁇ Test conditions> -Bearing size: inner diameter ⁇ 35 mm x outer diameter ⁇ 80 mm x width 20 mm
  • Test load: Axial load 3700N (light load condition)
  • Lubricating oil kinematic viscosity at 40 °C 25mm 2 / s, kinematic viscosity at 100 °C 5.5mm 2 / s, abundant oil environment
  • Test temperature 85 °C
  • FIG. 9a is a partial vertical sectional view at the center line of the pocket of the cage
  • FIG. 9b is a partial external view taken along the line BB of FIG. 9a
  • FIG. 9c is A of FIG. 9a. It is sectional drawing which looked at the conical surface shown by line A.
  • the shape of the relief portion of the surface pressed surface is different from that of the first embodiment described above, and other configurations are the same. Parts having the same function are designated by the same reference numerals (including dashes), and the differences will be described below. Note that in FIG. 9c, hatching of the cross section is omitted.
  • the relief portion 11b' is formed in a curved shape that is curved in a protruding shape in the axial direction of the pillar portion 8. Also in this modified example, the relief portion 11b'is gradually increased in the amount of relief from the axial end of the straight portion 11a toward the pocket corner rounded portion 10b, and is smoothly formed into the straight portion 11a and the pocket corner rounded portion 10b. It is connected. Since the relief portion 11b'is formed in a curved shape that is curved in a protruding shape in the axial direction of the pillar portion 8, the degree of freedom in setting the shape of the smooth connection portion between the straight portion 11a and the relief portion 11b'is increased. Since the other configurations are the same as those of the first embodiment described above, all the contents described in the above-described embodiment are applied mutatis mutandis, and duplicate description is omitted.
  • FIG. 10a is a partial vertical sectional view at the center line of the pocket of the cage
  • FIG. 10b is a sectional view taken along the conical surface shown by the line AA of FIG. 10a.
  • the external view of the pillar portion viewed by the arrow BB in FIG. 10a is the same as that in FIG. 3b, and thus the illustration is omitted.
  • the cage in the present embodiment is different from the first embodiment described above in that the side surface of the small diameter end of the pocket facing the small end surface of the tapered roller is different, and other configurations are the same. Parts having the same function are designated by the same reference numerals (including dashes), and the differences will be described below. Note that in FIG. 10b, hatching of the cross section is omitted.
  • the small diameter end side surface 9a'of the pocket 9'opposing the small end surface 4b (see FIG. 2) of the tapered roller 4 is formed in a convex shape.
  • the small-diameter end side surface 9a' is formed in an arc-shaped convex shape extending from the pocket corner rounded portion 10a (see FIG. 3b) 10b in the circumferential direction and becoming the apex P at the center of the circumferential direction.
  • the contact area between the small end surface 4b of the tapered roller 4 and the small diameter end side surface 9a'of the pocket 9' is reduced, and the oil film formation is improved, which contributes to low torque.
  • a relief portion 11b is provided on the surface pressing surface 11 of the pillar portion 8 of the pocket 9', but especially on the small diameter side, the chamfered round portion 4d of the pocket corner rounded portion 10b and the tapered roller 4 (see FIG. 2).
  • the reality is that there is little room for distance to avoid interference with.
  • interference with the chamfered rounded portion 4d of the tapered roller 4 can be more reliably avoided.
  • the configuration in which the small-diameter end side surface 9a'is formed in a convex shape and the characteristic configuration of the first embodiment described above, that is, the surface pressing surface 11 of the pillar portion 8 is a straight portion 11a and a pocket corner radius. It is composed of a relief portion 11b formed between the portion 10b, and the relief portion 11b gradually increases the amount of relief from the axial end of the straight portion 11a toward the pocket corner rounded portion 10b, and also with the straight portion 11a. Combined with the configuration that is smoothly connected to the pocket corner rounded portion 10b, it is possible to further promote low torque.
  • the convex amount H (the axial dimension of the pocket corner rounded portion 10b and the convex apex P) of the small diameter end side surface 9a' is in the range of 0.005 mm to 0.5 mm. If it is less than 0.005 mm, the convex amount H is too small and the effect cannot be expected. On the other hand, if it exceeds 0.50 mm, the pocket clearance in the length direction of the tapered rollers is reduced, which may hinder smooth rotation.
  • the convex shape of the small-diameter end side surface 9a' may be formed in a part of the small-diameter end side surface 9a'in the circumferential direction. Further, the side surface 9c and the surface pressing surface 11 of the pillar portion 8 facing the rolling surface 4a of the tapered roller 4 may have the configuration of the above-described modified example.
  • FIG. 11a is a partial vertical sectional view at the center line of the pocket of the cage
  • FIG. 11b is a sectional view taken along the conical surface shown by the line AA of FIG. 11a.
  • the external view of the pillar portion viewed by the arrow BB in FIG. 11a is the same as that in FIG. 3b, and thus the illustration is omitted.
  • the cage in the present embodiment is different from the first embodiment described above in that the side surface of the small diameter end of the pocket facing the small end surface of the tapered roller is different, and other configurations are the same. Parts having the same function are designated by the same reference numerals (including those with dashes), and the differences will be described below. Note that in FIG. 11b, hatching of the cross section is omitted.
  • a recess 12 is formed in the center in the circumferential direction of the small-diameter end side surface 9a "of the pocket 9" facing the small end surface 4b (see FIG. 2) of the tapered roller 4.
  • the recess 12 is formed so as to penetrate between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cage 5 in the radial direction.
  • the face-pressed surface 11 of the pillar portion 8 is composed of a relief portion 11b formed between the straight portion 11a and the pocket corner radius portion 10b, and the relief portion 11b is formed from the axial end of the straight portion 11a to the pocket corner.
  • the amount of relief gradually increases toward the rounded portion 10b, and the structure in which the straight portion 11a and the pocket corner rounded portion 10b are smoothly connected can further promote low torque. ..
  • the width I of the concave portion 12 formed on the side surface 9a'of the small diameter end in the circumferential direction is in the range of Dmin ⁇ (1.2 to 0.8) / 2, assuming that the diameter of the small diameter end of the tapered roller is Dmin (see FIG. 2). And. If the width I is too wide, the press punching process of the pocket 9 "becomes unstable, and if it is too narrow, it has no effect on the flow of lubricating oil.
  • the depth J of the recess 12 is the width of the small diameter side annular portion 6. When h (see FIG. 2), it is in the range of h ⁇ (0.05 to 0.3).
  • the basis is the same as the basis of the numerical range of the width I.
  • the shape of the recess 12 is rectangular. However, the present invention is not limited to this, and may be arcuate, triangular, or the like in consideration of the machined surface and the flow of lubricating oil.
  • the surface pressed surface 11 of 9c may have the configuration of the above-mentioned modified example.
  • the gap ⁇ between the inner diameter surface of the small diameter side annular portion 6 of the cage 5 and the outer diameter surface of the small brim portion 3b of the inner ring 3 shown in FIG. 1 is narrowed to 2.0% or less of the outer diameter dimension of the small brim portion 3b. It may be set. As a result, the amount of lubricating oil flowing in from the gap ⁇ is reduced, so that the amount of lubricating oil staying inside the bearing is reduced, the stirring resistance of the oil is reduced, and this contributes to the reduction of the rotational torque of the bearing.
  • the face-pushing surface 11 is provided radially inside the side surface 9c of the pillar portion 8 facing the pocket 9, and the face-pushing surface 11 is located at the center of the pillar portion 8 in the axial direction. It is composed of a straight portion 11a located, a pocket corner rounded portion 10a, and a relief portion 11b formed between the straight portion 11a and the pocket corner rounded portion 10a, and the relief portions 11b and 11b'are shafts of the straight portion 11a. The amount of relief gradually increases from the direction end toward the pocket corner rounded portion 10a, and is smoothly connected to the straight portion 11a at the level of press working performance and shot processed surface.
  • the small diameter end side surface 9a'of the pocket 9'opposing to the small end surface 4b of the tapered roller 4 is formed in a convex shape.
  • a concave portion 12 is formed in the small diameter end side surface 9a "of the pocket 9" facing the small end surface 4b of the tapered roller 4 so as to penetrate between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cage 5 in the radial direction.
  • the gap ⁇ between the inner diameter surface of the small diameter side annular portion 6 and the outer diameter surface of the small brim portion 3b of the inner ring 3 may be set narrowly to 2.0% or less of the outer diameter dimension of the small brim portion 3b.

Abstract

保持器（５）に円すいころ（４）を収容するポケット（９）が形成された円すいころ軸受（１）において、ポケット（９）に面する柱部（８）は、その側面（９ｃ）の径方向内側に面押し加工面（１１）を有し、面押し加工面（１１）は、ポケット（９）の軸方向中央に位置するストレート部（１１ａ）と、ポケット（９）の軸方向両端に位置するポケット隅アール部（１０ｂ）と、ストレート部（１１ａ）とポケット隅アール部（１０ｂ）との間に形成された逃げ部（１１ｂ、１１ｂ'）とからなり、逃げ部（１１ｂ、１１ｂ'）は、ストレート部（１１ａ）の軸方向端からポケット隅アール部（１０ｂ）に向けて徐々に逃げ量（Δ）が大きくなると共に、ストレート部（１１ａ）に滑らかに接続されていることを特徴とする。

Description

円すいころ軸受
　本発明は、円すいころ軸受に関する。
　円すいころ軸受は、外周に円錐状の軌道面を有する内輪と、内周に円錐状の軌道面を有する外輪と、両軌道面間に組込まれた複数の円すいころと、この円すいころを収容する保持器とを主な構成とする。保持器は、金属材料で形成され、通常、円すいころの小端面側で連なる小径側環状部と、円すいころの大端面側で連なる大径側環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、小径側環状部、大径側環状部および柱部によって囲まれたポケットに円すいころが収容される。円すいころ軸受は、ラジアル荷重とスラスト荷重の双方を支持することができ、例えば、自動車や産業機械の用途で広く使用されている。
　図１２、図１３に示すように、鋼板をプレス加工して形成した保持器５５では、ポケット５９を抜き加工した後、ポケット５９に面する柱部５８の側面５８ａに円すいころを案内するために、パンチによる面押し加工面５８ｂを形成する構成が従来から採用されている。図１３ａはポケットの中心における保持器の縦断面図で、図１３ｂは、図１３ａのＣ－Ｃ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。図１３ａ、図１３ｂに示すように、面押し加工面５８ｂは、柱部５８の側面５８ａの軸方向に直線状に形成され、この形状が、円すいころ軸受の保持器では標準仕様となっている。
　特に近年、デファレンシャルやトランスミッション等の動力伝達軸を支持する自動車用円すいころ軸受に求められる機能の一つとして低トルク化が挙げられる。このような要求に対応する円すいころ軸受が、例えば、特許文献１に提案されている。特許文献１の円すいころ軸受の保持器を図１４に示す。図１４ａはポケット１０９の中心における保持器１０５の縦断面図で、図１４ｂは、図１４ａのＤ－Ｄ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。軸受内部に潤滑油が流入する円すいころ軸受における潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減するために、ポケット１０９の狭幅側の柱部１０８や広幅側の柱１０８部に切欠き１１０ａ、１１０ｂを設け、柱部１０８のころ案内面（面押し加工面１０８ｂ）の長さを短縮したものが提案されている（特許文献１）。なお、上述した図１３ｂ、図１４ｂでは、断面のハッチングを省略している。
特開２００７－２４１６８号公報
　近年のデファレンシャルやトランスミッション等の動力伝達軸を支持する自動車用円すいころ軸受に求められる低トルク化に対して、前述した標準仕様の保持器を有する円すいころ軸受では、円すいころの案内面（すべり面）が長く、低トルク化には十分ではないことが判明した。
　特許文献１の円すいころ軸受では、保持器１０５の柱部１０８に切欠き１１０ａ、１１０ｂを設けているので、柱部１０８は、段付き形状では、保持器のプレス加工が難しくなることが考えられる。特に、比較的小径の自動車用円すいころ軸受（軸受外径φ４０ｍｍ～φ１５０ｍｍ程度）では、必要な保持器強度を確保するには、ころ本数を減らす等、考慮する必要があった。
　本発明は、上記の問題に鑑み、保持器強度の低下を抑えつつ、低トルク化が得られる円すいころ軸受を提供することを目的とする。
　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、外周に円錐状の軌道面を有する内輪と、内周に円錐状の軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に組込まれた複数の円すいころと、この円すいころを収容する保持器とからなる円すいころ軸受であって、前記保持器が、金属材料で形成され、前記円すいころの小径端面側で連なる小径側環状部と、前記円すいころの大径端面側で連なる大径側環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記小径側環状部、大径側環状部および柱部によって前記円すいころを収容するポケットが区画された円すいころ軸受において、前記ポケットに面する柱部は、その側面の径方向内側に面押し加工面を有し、前記面押し加工面は、前記ポケットの軸方向中央に位置するストレート部と、前記ポケットの軸方向両端に位置するポケット隅アール部と、前記ストレート部と前記ポケット隅アール部との間に形成された逃げ部とからなり、前記逃げ部は、前記ストレート部の軸方向端から前記ポケット隅アール部に向けて徐々に逃げ量が大きくなると共に、前記ストレート部に滑らかに接続されていることを特徴とする。
　上記の構成により、保持器強度の低下を抑えつつ、低トルク化が得られる円すいころ軸受を実現することができる。
　具体的には、上記の逃げ部が、柱部の軸方向に対して傾斜した直線状に形成されていることが望ましい。これにより、面押し加工が、従来の面押し加工を踏襲し、パンチの形状変更により製造可能であることから、工程変更を必要としなく加工コストの上昇を抑えることができる。
　上記の逃げ部が、柱部の軸方向に突状に湾曲した曲線状に形成されていることが望ましい。これにより、面押し加工が、従来の面押し加工を踏襲し、パンチの形状変更により製造可能であることから、工程変更を必要としなく加工コストの上昇を抑えることができる。また、ストレート部と逃げ部との滑らかな接続部の形状設定の自由度が増す。
　上記のストレート部が、柱部の軸方向に中凸形状に形成されていることが望ましい。これにより、円すいころとストレート部との接触案内部への潤滑性が良好で、かつ、円すいころを安定して案内することができる。
　上記の円すいころの小端面に対向するポケットの小径端側面が凸形状に形成されていることが望ましい。これにより、低トルク化を一層促進すると共に、円すいころの面取りとの干渉回避をより確実に実現することができる。
　上記の円すいころの小端面に対向するポケットの小径端側面に、保持器の内周面と外周面との間を半径方向に貫通する凹部が形成されていることが望ましい。これにより、潤滑油の攪拌抵抗が低減し低トルク化を一層促進することができる。
　本発明によれば、保持器強度の低下を抑えつつ、低トルク化が得られる円すいころ軸受を実現することができる。
本発明の第１の実施形態に係る円すいころ軸受を示す縦断面図である。 図１の保持器の縦断面図である。 保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図である。 図３ａのＢ－Ｂ線で矢視した部分的な外観図である。 図３ａのＡ－Ａ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。 図２の保持器の柱部の面押し加工面の詳細を説明するための部分的な縦断面図である。 図４の各軸方向位置における柱部の断面のうち、図４のａ－ａ線における断面図である。 図４のｂ－ｂ線における断面図である。 図４のｃ－ｃ線における断面図である。 図４のｄ－ｄ線における断面図である。 図２の保持器を径方向内側から見た斜視図である。 保持器の柱部の面押し加工を示す横断面図である。 軸受回転トルク試験結果を示すグラフである。 保持器の変形例を示し、保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図である。 図９ａのＢ－Ｂ線で矢視した部分的な外観図である。 図９ａのＡ－Ａ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る円すいころ軸受の保持器を示し、保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図である。 図１０ａのＡ－Ａ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る円すいころ軸受の保持器を示し、保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図である。 図１１ａのＡ－Ａ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。 従来の標準保持器の縦断面図である。 図１２の保持器の部分的な図で、保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図である。 図１３ａのＣ－Ｃ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。 従来の保持器の部分的な図で、保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図である。 図１４ａのＤ－Ｄ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。
　本発明の第１の実施形態に係る円すいころ軸受を図１～図８に基づいて説明する。図１は、本実施形態の円すいころ軸受の中心線から上側半分を示す縦断面図で、図２は、図１の保持器の縦断面図である。
　図１に示すように、円すいころ軸受１は、外輪２、内輪３、外輪２と内輪３の間に組込まれた円すいころ４、円すいころ４を保持する保持器５からなる。外輪２には内周に円錐状の軌道面２ａが形成されている。内輪３には外周に円錐状の軌道面３ａが形成され、小径側に小つば部３ｂが設けられ、大径側に大つば部３ｃが設けられている。外輪２の軌道面２ａと内輪３の軌道面３ａとの間に複数の円すいころ４が組み込まれている。各円すいころ４は、保持器５のポケット９に収容され、円周方向に所定間隔で保持されている。
　図１に示すように、円すいころ４の外周には、円錐状の転動面４ａが形成され、小径側に小端面４ｂ、大径側に大端面４ｃが形成され、円すいころ４は、その大端面４ｃが内輪３の大つば部３ｃの大つば面３ｄで受けられる。
　図２に示すように、保持器５は、小径側環状部６と、大径側環状部７と、小径側環状部６と大径側環状部７とを軸方向に繋ぐ複数の柱部８とからなる。保持器５は金属材料（例えば、鋼板）をプレス加工して形成される。小径側環状部６と、大径側環状部７および柱部８によって、二点鎖線で示す円すいころ４を収容するポケット９が形成される。円すいころ４を収容するポケット９の開口形状は、円すいころ４の小端面４ｂに対向する小径端側面９ａ、大端面４ｃに対向する大径端側面９ｂ、円すいころ４の転動面４ａに対向する（周方向に対向する）柱部８の側面９ｃとからなる台形状をなす。小径端側面９ａ、大径端側面９ｂ、側面９ｃの交わる部分にはポケット隅アール部１０ａが形成されている。円すいころ４の転動面４ａに対応する柱部８の側面９ｃの径方向内側には、面押し加工面１１が形成されている。図２では、保持器５の中心線に位置する一つポケット９の開口形状を実線で示し、このポケット９から柱部８により隔てられた所定数のポケット９が形成されているが、これらのポケット９については、二点鎖線で一続きの輪郭として簡略化して表示している。
　本実施形態の円すいころ軸受１の概要は以上のとおりである。次に、本実施形態の円すいころ軸受１の特徴的な構成を図３～図５に基づいて説明する。図３ａは、保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図で、図３ｂは、図３ａのＢ－Ｂ線で矢視した部分的な外観図で、図３ｃは、図３ａのＡ－Ａ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。図４は、図３ａの保持器の柱部の面押し加工面の詳細を示す部分的な縦断面図で、図５は、図４の各軸方向位置における柱部の断面を示し、図５ａは、図４のａ－ａ線における断面図で、図５ｂは、図４のｂ－ｂ線における断面図で、図５ｃは、図４のｃ－ｃ線における断面図で、図５ｄは、図４のｄ－ｄ線における断面図である。
　本実施形態の円すいころ軸受１の特徴的な構成は、ポケット９に面する柱部８が、その側面９ｃの径方向内側に面押し加工面１１を有し、面押し加工面１１が、ポケット９（柱部８）の軸方向中央に位置するストレート部１１ａと、ポケット９の軸方向両端に位置するポケット隅アール部１０ｂと、ストレート部１１ａとポケット隅アール部１０ｂとの間に形成された逃げ部１１ｂとからなり、逃げ部１１ｂが、ストレート部１１ａの軸方向端からポケット隅アール部１０ｂに向けて徐々に逃げ量が大きくなると共に、ストレート部１１ａとポケット隅アール部１０ｂとに滑らかに接続されていることである。
　具体的には、図３ａのＢ－Ｂ線で矢視した保持器５のポケット９の開口形状は、図３ｂに示すように、円すいころ４（図２参照）の小端面４ｂに対向する小径端側面９ａ、大端面４ｃに対向する大径端側面９ｂ、円すいころ４の転動面４ａに対向する柱部８の側面９ｃとからなる台形状をなす。側面９ｃは、柱部８の軸方向に直線状である。図示は省略するが、ポケット９の抜き加工は、保持器５の環状素形材の外周をダイスで支持すると共に、環状素形材の内周に複数のパンチを配置し、各パンチを外径側に移動させ、各パンチの抜き刃で環状素形材を径方向に打ち抜いて複数のポケット９が形成される。各パンチには、図３ｂに示す各ポケット９に対応した形状の抜き刃が設けられている。
　図３ａに示すように、ポケット９に面する柱部８のうち軸方向に直線状に延びる側面９ｃの径方向内側には、面押し加工面１１が設けられている。面押し加工面１１は、円すいころ４の転動面４ａをすべり案内するために側面９ｃに対して傾斜して形成されている（図５ａ～図５ｄ参照）。図３ａのＡ－Ａ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である図３ｃに示すように、ポケット９の抜き加工により形成されたポケット隅アール部１０ａと、柱部８の面押し加工により形成されたポケット隅アール部１０ｂは、略等しい曲率半径を有する円弧形状となっている。柱部８の軸方向中央は、従来の標準保持器と同様に、軸受運転中の円すいころ４の姿勢を安定化することを目的とし、ストレート形状を確保する。なお、図３ｃでは、断面のハッチングを省略している。
　逃げ部１１ｂは、ストレート部１１ａの軸方向端からポケット隅アール部１０ｂに向けて、わずかに傾斜する直線状とすることにより、周方向に徐々に逃げ量が大きく形成されている。そして、逃げ部１１ｂは、ストレート部１１ａの軸方向端とポケット隅アール部１０ｂとに滑らかに接続されている。本実施形態では、ストレート部１１ａの長さＬａは、ポケット９の全長Ｌの５０％～９０％の範囲とし、５０％～８０％がより好ましい。これにより、円すいころ４と柱部８の面押し加工面１１（案内面）との接触長さが低減され、トルクの低減が図れる。５０％未満では、円すいころ４を案内する面押し加工面１１（案内面）が短く、軸受運転中のころの姿勢が不安定となる可能性が考えられ、一方、９０％を超えると、円すいころ４と面押し加工面１１（案内面）との接触長さが過剰になり、トルクの低減効果が得られない。
　本実施形態の柱部８の面押し加工面１１の別の利点として、従来の標準保持器でのポケット隅アール部６０ｂ（図１２参照）は、円すいころ５４の面取りアール部５４ｄとの位置関係が非常に接近する場合があることから、面押し加工において、細心の注意により、柱部の面押し加工面５８ｂからポケット隅アール部６０ｂまで滑らかに繋げた形状とする必要があったが、本実施形態では、図２に示すように、面押し加工面１１の逃げ部１１ｂが円すいころ４の面取りアール部４ｄから遠ざかる位置となり、ポケット隅アール部１０ｂは、面取りアール部４ｄと干渉しない位置関係が得られ、面押し加工の段取りや加工が容易となる。また、面押し加工は、従来の面押し加工を踏襲し、パンチの形状変更により製造可能であることから、工程変更を必要としなく加工コストの上昇を抑えることができる。
　さらに、柱部８の面押し加工面１１の詳細について、図４、図５を参照して説明する。図４に示すように、面押し加工面１１のうち、柱部８の軸方向中央に位置するストレート部１１ａの軸方向端がａ－ａ線である。このａ－ａ線の軸方向位置でストレート部１１ａと逃げ部１１ｂが接続され、逃げ部１１ｂは、ｄ－ｄ線の軸方向位置でポケット隅アール部１０ｂに接続される。ａ－ａ線とｄ－ｄ線との間に、等間隔の軸方向位置としてｂ－ｂ線とｃ－ｃ線を表記している。
　図４に示すａ－ａ線、ｂ－ｂ線、ｃ－ｃ線およびｄ－ｄ線の各軸方向位置に対応する柱部８の断面を、それぞれ、図５ａ、図５ｂ、図５ｃおよび図５ｄに示す。図５ａに示すように、ａ－ａ線の軸方向位置では、ストレート部１１ａの面押し加工量はＥａで、ストレート部１１ａの全長にわたって一定である。そして、ストレート部１１ａに接続される逃げ部１１ｂの開始端の面押し加工量もＥａとなる。図５ｂに示すように、ｂ－ｂ線の軸方向位置における逃げ部１１ｂの面押し加工量はＥｂとなり、同様に、図５ｃに示すように、ｃ－ｃ線の軸方向位置における逃げ部１１ｂの面押し加工量はＥｃとなり、図５ｄに示すように、ｄ－ｄ線の軸方向位置における逃げ部１１ｂの面押し加工量はＥｄとなる。このように、逃げ部１１ｂの面押し加工量Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄは、柱部８の軸方向端部側、すなわち、ポケット隅アール部１０ｂに向けて徐々に大きくなる。
　面押し加工量は上記のとおりであるが、逃げ部１１ｂの逃げ量について整理する。図５ａに示すａ－ａ線の軸方向位置に対して、図５ｂに示すｂ－ｂ線の軸方向位置における逃げ量Δｂ＝Ｅｂ－Ｅａとなり、図５ｃに示すｃ－ｃ線の軸方向位置における逃げ量Δｃ＝Ｅｃ－Ｅａとなり、図５ｄに示すｄ－ｄ線の軸方向位置における逃げ量Δｄ＝Ｅｄ－Ｅａとなる。本明細書および請求の範囲において逃げ量は上記の意味で用いる。
　図５ｄに示すｄ－ｄ線の軸方向位置における逃げ量Δｄ＝Ｅｄ－Ｅａが最大逃げ量Δｍａｘとなる。本実施形態では、最大逃げ量Δｍａｘ（＝Ｅｄ－Ｅａ）は、０ｍｍを越え、０．５ｍｍ以下である。好ましくは、０．２ｍｍ以下である。０．５ｍｍを超えると、柱部８の断面積の減少が大きくなり、標準保持器５５に対して強度低下が大きくなる。
　図５では柱端部に向かうに従い９ｃ面が狭くなる加工例を示したが、プレス加工金型の工夫により、ａ－ａ断面での９ｃ幅を保ちながら１０ａまで至る場合（つまり、９ｃ幅＝１０ａ幅）となってもよい。
　ここで、本実施形態における保持器５と従来の標準保持器との強度面の関係を補足する。図５ａ、図５ｂ、図５ｃおよび図５ｄに示すように、本実施形態の保持器５の柱部８の側面９ｃは、柱部８の軸方向全長にわたって直線状であるので、柱部８の側面９ｃ間の幅Ｆは一定である。この側面９ｃ間の幅Ｆは、図１２、図１３に示す従来の標準保持器５５の柱部の５８ａ間の幅寸法と同等である。また、面押し加工面１１のストレート部１１ａの面押し加工量Ｅａは、上記標準保持器５５の面押し加工面５８ｂの面押し加工量と同等である。図５ｄに標準保持器５５の面押し加工面５８ｂを破線で示したが、本実施形態の保持器は、標準保持器と比べて、面押し加工面１１の逃げ部１１ｂの領域における逃げ量の分だけ柱部８の断面積が減少する関係になる。したがって、本実施形態の円すいころ軸受１では、最大逃げ量Δｍａｘを適宜の設定にすることにより、保持器強度の低下を極力抑えることができる。
　ａ－ａ線の軸方向位置におけるストレート部１１ａと逃げ部１１ｂのつなぎ目形状およびｄ－ｄ線の軸方向位置における逃げ部１１ｂとポケット隅アール部１０ｂのつなぎ目形状は、円弧形状で滑らかに繋げるか、あるいは、ショットブラストによりエッジなく滑らかに繋がる形状とする。これにより、応力集中はなく、かつ、円すいころ４とのエッジ当たりが防止できる。
　面押し加工面１１のストレート部１１ａとして直線状のものを例示したが、ストレート部１１ａは中凸形状としてもよい。中凸形状は、ストレート部１１ａの中央部と両端部との高さの差が５μｍ～１００μｍの範囲とし、１０μｍ～３０μｍ程度がより好ましい。この場合、円すいころ４とストレート部１１ａとの接触案内部への潤滑性が良好で、かつ、円すいころ４を安定して案内することができる。ストレート部１１ａの中央部と両端部との高さの差が１００μｍを超えると、面圧が大きくなりストレート部１１ａと円すいころ４との当たりで表面損傷になる可能性が懸念され、５μｍ未満では、プレス加工上の特性で柱面が凹凸になる可能性が懸念される。
　上記では、保持器５の大径側環状部７側の逃げ部１０ｂについて説明したが、小径側環状部６側の逃げ部１０ｂも同様であるので、説明を省略する。
　以上に説明した本実施形態における保持器５のポケット９の形状を、保持器の径方向内側から見た斜視図である図６に示す。図６により、保持器５のポケット９の形状が容易に理解される。図示のように、ポケット９の抜き加工により形成されたポケット隅アール部１０ａと柱部８の面押し加工により形成されたポケット隅アール部１０ｂは、略等しい曲率半径を有する円弧形状であることが理解できる。
　最後に、柱部８の面押し加工について図７を参照して説明する。面押し加工では、図７に示すように、前述したポケット９の抜き加工後の保持器５の中間製品５’の柱部８’を外周からダイス１５０で支持すると共に、中間製品５’の内周に複数のパンチ１５１が配置される。各パンチ１５１には、面押し加工面１１、すなわち、ストレート部１１ａ、逃げ部１１ｂおよびポケット隅アール部１０ｂに対応した形状の成形面１５１ａが設けられている。図７に示すように、各パンチ１５１を矢印で示すように外径側に移動させ、各パンチ１５１の成形面１５１ａを、中間製品５’の柱部８’に内径側から押し付けることにより、柱部８’に面押し加工面１１が形成される。これにより、柱部８’が仕上がって柱部８となり保持器５となる。この状態を図７は示している。なお、図７では、柱部８’、８の断面のハッチングを省略している。
　ここで、図７では、一体面押しパンチ１５１が一度に各柱８’を加工する、いわゆる「柱総押し加工」を図示したが、１つのパンチで２つの柱部８’の片側のみを加工する、いわゆる「柱１つ押し加工」の場合でもよい。
　次に、従来品に対する本発明の実施例のトルク低減効果を説明する。実施例は、第１の実施形態に基づく円すいころ軸受である。従来品は、図１４ａおよび図１４ｂに示すものである。実施例と従来品は、軸受サイズ（内径Φ３５ｍｍ×外径Φ８０ｍｍ×幅２０ｍｍ）が同じで、保持器のポケット形状のみが異なる。保持器の寸法関係を表１に示す。表１中、実施例の図は、図３ｃに寸法引き出し線および符号Ｌｂ、Δｍａｘを追記し、従来品の図は、図１４ｂに寸法引き出し線および符号Ｌ、Ｌａ’、Ｌｂ’、Δを追記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　軸受回転トルク測定の試験条件は、実施例および従来品とも次のとおりである。
＜試験条件＞
　・軸受サイズ：内径Φ３５ｍｍ×外径Φ８０ｍｍ×幅２０ｍｍ
　・試験荷重：アキシャル荷重＝３７００Ｎ（軽荷重条件）
　・回転速度：０～６０００ｒ／ｍｉｎ（５０秒で６０００回転に立上げ）
　・潤滑油　：４０℃の時の動粘度２５ｍｍ２／ｓ、１００℃の時の動粘度５．５ｍｍ２／ｓ、潤沢なオイル環境
　・試験温度：８５℃
　図８に示す軸受回転トルク試験の結果、実施例は、従来品に対して、平均で２８％のトルク低減効果が得られた。この結果は、潤滑油の低粘度化により、円すいころと柱部のすべり接触部の油膜が極薄になったためと考えられる。すなわち、従来品では、柱部１０８のころ案内面１０８ｂの長さＬａ’を実施例のストレート部１１ａの長さＬａよりも短くしたが、ころ案内面１０８ｂと切欠き１１０ａ、１１０ｂとの境目が角形状（段付き形状）であり油膜が形成され難い。これに対して、実施例は、ストレート部１１ａと逃げ部１１ｂとが滑らかに接続され過度な境目がない形状であるので、油膜が形成され易くなる。よって、円すいころと柱部との間の金属接触が少ない実施例が低トルクを示した。これにより、昨今の潤滑油の低粘度化のトレンドに対応した低トルク柱部形状の新しい形を見出した。
　次に、保持器５の変形例を図９に基づいて説明する。図９ａは、保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図で、図９ｂは、図９ａのＢ－Ｂ線で矢視した部分的な外観図で、図９ｃは、図９ａのＡ－Ａ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。本変形例は、面押し加工面の逃げ部の形状が前述した第１の実施形態とは異なり、その他の構成は同様である。同一の機能を有する部位には同一の符号（ダッシュを含む）を付し、異なる点について以下に説明する。なお、図９ｃでは、断面のハッチングを省略している。
　図９ｃに示すように、逃げ部１１ｂ’は、柱部８の軸方向に突状に湾曲した曲線状に形成されている。本変形例においても、逃げ部１１ｂ’は、ストレート部１１ａの軸方向端からポケット隅アール部１０ｂに向けて徐々に逃げ量が大きくなると共に、ストレート部１１ａとポケット隅アール部１０ｂとに滑らかに接続されている。逃げ部１１ｂ’が、柱部８の軸方向に突状に湾曲した曲線状に形成されているので、ストレート部１１ａと逃げ部１１ｂ’との滑らかな接続部の形状設定の自由度が増す。その他の構成については、前述した第１の実施形態と同じであるので、前記実施形態において説明した内容はすべて準用して、重複説明を省略する。
　次に、本発明の第２の実施形態に係る円すいころ軸受の保持器について、図１０ａ、図１０ｂに基づいて説明する。図１０ａは保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図で、図１０ｂは、図１０ａのＡ－Ａ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。図１０ａのＢ－Ｂ線で矢視した柱部の外観図は、図３ｂと同じであるので、図示を省略する。本実施形態における保持器は、円すいころの小端面に対向するポケットの小径端側面の形態が前述した第１の実施形態とは異なり、その他の構成は同様である。同一の機能を有する部位には同一の符号（ダッシュを含む）を付し、異なる点について以下に説明する。なお、図１０ｂでは、断面のハッチングを省略している。
　図１０ａ、図１０ｂに示すように、円すいころ４の小端面４ｂ（図２参照）に対向するポケット９’の小径端側面９ａ’は、凸形状に形成されている。具体的には、小径端側面９ａ’は、ポケット隅アール部１０ａ（図３ｂ参照）、１０ｂから周方向に延び、周方向の中央で頂点Ｐとなる円弧状に湾曲した凸形状に形成されている。これにより、円すいころ４の小端面４ｂとポケット９’の小径端側面９ａ’との接触面積が減少し、かつ油膜形成が良好となるので、低トルク化に貢献する。また、ポケット９’の柱部８の面押し加工面１１に逃げ部１１ｂを設けているが、特に、小径側において、ポケット隅アール部１０ｂと円すいころ４の面取りアール部４ｄ（図２参照）との干渉回避のための距離の余裕が少ないのが実状である。小径端側面９ａ’に凸形状を追加することにより、円すいころ４の面取りアール部４ｄとの干渉回避がより確実となる。
　上記の小径端側面９ａ’が凸形状に形成された構成と、前述した第１の実施形態の特徴的な構成、すなわち、柱部８の面押し加工面１１が、ストレート部１１ａとポケット隅アール部１０ｂとの間に形成された逃げ部１１ｂとからなり、逃げ部１１ｂが、ストレート部１１ａの軸方向端からポケット隅アール部１０ｂに向けて徐々に逃げ量が大きくなると共に、ストレート部１１ａとポケット隅アール部１０ｂとに滑らかに接続されている構成とが相俟って、低トルク化を一層促進することができる。
　小径端側面９ａ’の凸形状の凸量Ｈ（ポケット隅アール部１０ｂと凸形状の頂点Ｐとの軸方向の寸法）は０．００５ｍｍ～０．５ｍｍの範囲とする。０．００５ｍｍ未満では、凸量Ｈが少な過ぎ効果が期待できない。一方、０．５０ｍｍを超えると、円すいころの長さ方向のポケットすきまが少なくなり、円滑な回転を阻害する恐れがある。なお、小径端側面９ａ’の凸形状は、小径端側面９ａ’の周方向の一部に形成してもよい。また、円すいころ４の転動面４ａに対向する柱部８の側面９ｃ、面押し加工面１１は、前述した変形例の構成としてもよい。
　円すいころ４の転動面４ａに対向する柱部８の側面９ｃ、面押し加工面１１等のその他の構成およびその作用効果等については、第１の実施形態と同じであるので、前記実施形態において説明した内容はすべて準用して、重複説明を省略する。
　本発明の第３の実施形態に係る円すいころ軸受の保持器について、図１１ａ、図１１ｂに基づいて説明する。図１１ａは保持器のポケットの中心線における部分的な縦断面図で、図１１ｂは、図１１ａのＡ－Ａ線で示す円錐面に向かって矢視した断面図である。図１１ａのＢ－Ｂ線で矢視した柱部の外観図は、図３ｂと同じであるので、図示を省略する。本実施形態における保持器は、円すいころの小端面に対向するポケットの小径端側面の形態が前述した第１の実施形態とは異なり、その他の構成は同様である。同一の機能を有する部位には同一の符号（ダッシュ付きを含む）を付し、異なる点について以下に説明する。なお、図１１ｂでは、断面のハッチングを省略している。
　図１１ａ、図１１ｂに示すように、円すいころ４の小端面４ｂ（図２参照）に対向するポケット９”の小径端側面９ａ”の周方向の中央に凹部１２が形成されている。凹部１２は、保持器５の内周面と外周面との間を半径方向に貫通して形成されている。小径端側面９ａ”に凹部１２を追加することにより、内輪３と保持器５との間に介在する潤滑油が外輪２の側へ抜け、潤滑油の攪拌抵抗が低減し低トルク化に貢献する。
　上記の小径端側面９ａ”に保持器５の内周面と外周面との間を半径方向に貫通する凹部１２が形成された構成と、前述した第１の実施形態の特徴的な構成、すなわち、柱部８の面押し加工面１１が、ストレート部１１ａとポケット隅アール部１０ｂとの間に形成された逃げ部１１ｂとからなり、逃げ部１１ｂが、ストレート部１１ａの軸方向端からポケット隅アール部１０ｂに向けて徐々に逃げ量が大きくなると共に、ストレート部１１ａとポケット隅アール部１０ｂとに滑らかに接続されている構成とが相俟って、低トルク化を一層促進することができる。
　小径端側面９ａ’に形成した凹部１２の周方向の幅Ｉは、円すいころの小径端の直径をＤｍｉｎ（図２参照）とすると、Ｄｍｉｎ×（１．２～０．８）／２の範囲とする。幅Ｉが広すぎると、ポケット９”のプレス抜き加工が不安定になり、狭すぎると潤滑油の流れに対して効果がない。凹部１２の深さＪは、小径側環状部６の幅をｈ（図２参照）とすると、ｈ×（０．０５～０．３）の範囲とする。その根拠は、幅Ｉの数値範囲の根拠と同様である。なお、凹部１２の形状として矩形状のものを例示したが、これに限られず、加工面や潤滑油の流れを考慮して、円弧状、三角状等としてもよい。円すいころ４の転動面４ａに対向する柱部８の側面９ｃ、面押し加工面１１は、前述した変形例の構成としてもよい。
　円すいころ４の転動面４ａに対向する柱部８の側面９ｃ、面押し加工面１１等のその他の構成およびその作用効果等については、第１の実施形態と同じであるので、前記実施形態において説明した内容はすべて準用して、重複説明を省略する。
　図１に示す保持器５の小径側環状部６の内径面と内輪３の小つば部３ｂの外径面との隙間δは、小つば部３ｂの外径寸法の２．０％以下に狭く設定してもよい。これにより、この隙間δから流入する潤滑油の量が少なくなり、そのため軸受内部に滞留する潤滑油の量が減少し、油の攪拌抵抗が少なくなり、軸受の回転トルク低減に寄与する。
　以上説明した実施形態および変形例は、ポケット９に面する柱部８の側面９ｃの径方向内側に面押し加工面１１を有し、面押し加工面１１は、柱部８の軸方向中央に位置するストレート部１１ａと、ポケット隅アール部１０ａと、ストレート部１１ａとポケット隅アール部１０ａとの間に形成された逃げ部１１ｂとからなり、逃げ部１１ｂ、１１ｂ’は、ストレート部１１ａの軸方向端からポケット隅アール部１０ａに向けて徐々に逃げ量が大きくなると共に、ストレート部１１ａにプレス加工上の出来栄えおよびショット加工面の水準で滑らかに接続されている。加えて、有利な構成として、円すいころ４の小端面４ｂに対向するポケット９’の小径端側面９ａ’が凸形状に形成されている。また、円すいころ４の小端面４ｂに対向するポケット９”の小径端側面９ａ”に、保持器５の内周面と外周面との間を半径方向に貫通する凹部１２が形成されている。さらに、小径側環状部６の内径面と内輪３の小つば部３ｂの外径面との隙間δは、小つば部３ｂの外径寸法の２．０％以下に狭く設定してもよい。これにより、保持器強度の低下を抑えつつ、低トルク化が得られる円すいころ軸受を実現することができる。特に、比較的小径の自動車用円すいころ軸受の小型化と低トルク化を両立するのに好適である。
　本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、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、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、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
１　　　　　円すいころ軸受
２　　　　　外輪
２ａ　　　　軌道面
３　　　　　内輪
３ａ　　　　軌道面
４　　　　　円すいころ
５　　　　　保持器
６　　　　　小径側環状部
７　　　　　大径側環状部
８　　　　　柱部
９　　　　　ポケット
９ａ　　　　小径端側面
１０ａ　　　ポケット隅アール部
１０ｂ　　　ポケット隅アール部
１１　　　　面押し加工面
１１ａ　　　ストレート部
１１ｂ　　　逃げ部
１２　　　　凹部
Δ　　　　　逃げ量

Claims (6)

  1. 　外周に円錐状の軌道面を有する内輪と、内周に円錐状の軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に組込まれた複数の円すいころと、この円すいころを収容する保持器とからなる円すいころ軸受であって、
    　前記保持器が、金属材料で形成され、前記円すいころの小径端面側で連なる小径側環状部と、前記円すいころの大径端面側で連なる大径側環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記小径側環状部、大径側環状部および柱部によって前記円すいころを収容するポケットが区画された円すいころ軸受において、
    　前記ポケットに面する柱部は、その側面の径方向内側に面押し加工面を有し、
    　前記面押し加工面は、前記ポケットの軸方向中央に位置するストレート部と、前記ポケットの軸方向両端に位置するポケット隅アール部と、前記ストレート部と前記ポケット隅アール部との間に形成された逃げ部とからなり、
    　前記逃げ部は、前記ストレート部の軸方向端から前記ポケット隅アール部に向けて徐々に逃げ量が大きくなると共に、前記ストレート部に滑らかに接続されていることを特徴とする円すいころ軸受。
  2. 　前記逃げ部が、前記柱部の軸方向に対して傾斜した直線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
  3. 　前記逃げ部が、前記柱部の軸方向に突状に湾曲した曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
  4. 　前記ストレート部が、前記柱部の軸方向に中凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。
  5. 　前記円すいころの小端面に対向する前記ポケットの小径端側面が凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。
  6. 　前記円すいころの小端面に対向する前記ポケットの小径端側面に、前記保持器の保持器の内周面と外周面との間を半径方向に貫通する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。
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