JP2007321848A - Tapered roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減した円錐ころ軸受に関する。 The present invention relates to a tapered roller bearing in which torque loss due to flow resistance of lubricating oil is reduced.
円錐ころ軸受は、外径面の軌道面の両側に小鍔と大鍔が設けられた内輪と、内径面に軌道面が設けられた外輪と、内輪と外輪の軌道面間に配列された複数の円錐ころと、これらの円錐ころをポケットに収納して保持する保持器とからなり、保持器には、円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、ポケットが、円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成されたものが用いられている。 The tapered roller bearing is composed of an inner ring having small and large flanges on both sides of the raceway surface of the outer diameter surface, an outer ring having a raceway surface on the inner diameter surface, and a plurality of rows arranged between the raceways of the inner ring and the outer ring. The tapered rollers and a cage that holds and stores these tapered rollers in a pocket. The cage is linked to a small annular portion that is continuous on the small-diameter end surface side of the tapered roller and a large-diameter end surface side of the tapered roller. A base consisting of a large annular part and a plurality of pillars connecting these annular parts, the pocket is a narrow side where the small diameter side of the tapered roller is accommodated, and a wide side is the part which accommodates the large diameter side What was formed in the shape is used.
自走車両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円錐ころ軸受は、下部が油浴に漬かった状態で使用される。このため軸の回転に伴って油浴の油が潤滑油として軸受内部に流入する油浴潤滑状態となる。このような用途に使用される円錐ころ軸受では、いわゆるポンプ作用により潤滑油が円錐ころの小径側から軸受内部に流入する。保持器よりも外径側から流入する潤滑油は外輪の軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過する。保持器よりも内径側から流入する潤滑油は内輪の軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過する。 A tapered roller bearing that supports a power transmission shaft such as a differential or a transmission of a self-propelled vehicle is used in a state where a lower part is immersed in an oil bath. Therefore, an oil bath lubrication state occurs in which the oil in the oil bath flows into the bearing as the lubricating oil as the shaft rotates. In the tapered roller bearing used for such an application, the lubricating oil flows into the bearing from the small diameter side of the tapered roller by a so-called pump action. Lubricating oil flowing from the outer diameter side of the cage passes along the raceway surface of the outer ring to the larger diameter side of the tapered roller. Lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage passes along the raceway surface of the inner ring to the larger diameter side of the tapered roller.
円錐ころの周囲では潤滑油がころ小径側から大径側へと流れている。円錐ころは内外輪の軌道面間を周方向に公転運動をする関係で前記潤滑油の流れを剪断する。このため潤滑油の粘性による撹拌抵抗が発生する。 Lubricating oil flows around the tapered roller from the roller small diameter side to the large diameter side. The tapered roller shears the flow of the lubricating oil so as to revolve between the raceway surfaces of the inner and outer rings in the circumferential direction. For this reason, stirring resistance due to the viscosity of the lubricating oil is generated.
一方、このように潤滑油が外部から流入する部位に使用される円錐ころ軸受には、保持器のポケットに切欠きを設けて、保持器の外径側と内径側とに分かれて流入する潤滑油がこの切欠きを通過するようにし、軸受内部での潤滑油の流通を向上させるようにしたものがある(特許文献1、2参照)。特許文献1に記載されたものでは、図8(a)に示すように、保持器5のポケット9間の柱部8の中央部に切欠き10dを設け、潤滑油に混入する異物が軸受内部に滞留しないようにしている。また、特許文献2に記載されたものでは、図8(b)に示すように、保持器5のポケット9の軸方向両端の小環状部6と大環状部7に切欠き10eを設け、保持器の外径側から流入する潤滑油が内輪側へ流れやすくなるようにしている。なお、各図中に記入したポケット9の各寸法は、後述するトルク測定試験における比較例に用いたものの値である。
なお、円錐ころ軸受の潤滑性向上を目的として円錐ころの軸心に形成した貫通孔に固形グリースを嵌合したものもある(特許文献3参照)。
On the other hand, in such a tapered roller bearing used for a portion where the lubricating oil flows from the outside, a notch is provided in the pocket of the cage so that the lubrication flows separately into the outer diameter side and the inner diameter side of the cage. There is one in which oil passes through the notches to improve the flow of lubricating oil inside the bearing (see
In some cases, solid grease is fitted into a through hole formed in the axial center of the tapered roller for the purpose of improving the lubricity of the tapered roller bearing (see Patent Document 3).
円錐ころ軸受は、玉軸受と比較し回転トルクが大きい。特に円錐ころ軸受は、いわゆるポンプ作用により潤滑油を軸受内部に引き込む作用があるので、前記した油浴潤滑状態で使用される場合、トルクに占める攪拌抵抗の割合が大きくなる。近年は環境対策としても省エネや低燃費化の要請が強く、円錐ころ軸受についてもその低トルク化が望まれている。 A tapered roller bearing has a larger rotational torque than a ball bearing. In particular, the tapered roller bearing has an action of drawing the lubricating oil into the bearing by a so-called pump action, and therefore, when used in the oil bath lubrication state, the ratio of the stirring resistance to the torque becomes large. In recent years, there has been a strong demand for energy saving and low fuel consumption as environmental measures, and for tapered roller bearings, it is desired to reduce the torque.
一方、潤滑油が保持器の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入する円錐ころ軸受では、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の割合が多くなると、トルク損失が大きくなることが分かった。この理由は、以下のように考えられる。 On the other hand, in a tapered roller bearing in which the lubricating oil is divided into an outer diameter side and an inner diameter side of the cage and flows into the bearing, torque loss is reduced when the ratio of the lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side increases. It turns out that it grows. The reason is considered as follows.
すなわち、保持器の外径側から外輪側へ流入する潤滑油は、外輪の内径面には障害物がないので、その軌道面に沿って円錐ころの大径側へスムーズに通過して軸受内部から流出するが、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油は、内輪の外径面には大鍔があるので、その軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過したときに大鍔で堰き止められ、軸受内部に滞留しやすくなる。このため、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油の割合が多くなると、軸受内部に滞留する潤滑油量が多くなり、この滞留する潤滑油が軸受回転に対する流動抵抗となってトルク損失が増大するものと考えられる。 That is, the lubricating oil flowing from the outer diameter side of the cage to the outer ring side smoothly passes to the larger diameter side of the tapered roller along the raceway surface because there is no obstacle on the inner diameter surface of the outer ring. The lubricating oil that flows out from the inner diameter side of the cage to the inner ring side has a large flaw on the outer diameter surface of the inner ring, so when it passes along the raceway surface to the larger diameter side of the tapered roller It will be dammed up with a large spear and will easily stay inside the bearing. For this reason, if the ratio of the lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side increases, the amount of lubricating oil staying inside the bearing increases, and this staying lubricating oil becomes a flow resistance against bearing rotation and becomes a torque loss. Is considered to increase.
そこで、本発明の課題は、軸受内部に潤滑油が流入する円錐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ことである。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce torque loss due to flow resistance of lubricating oil in a tapered roller bearing in which lubricating oil flows into the bearing.
上記の課題を解決するために、本発明は、外径面の軌道面の両側に小鍔と大鍔が設けられた内輪と、内径面に軌道面が設けられた外輪、前記内輪と外輪の軌道面間に配列された複数の円錐ころと、これらの円錐ころをポケットに収納して保持する保持器とからなり、前記保持器が、前記円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とからなり、前記ポケットが、前記円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成された円錐ころ軸受において、前記円錐ころの軸心に貫通孔を形成すると共に、前記保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けた構成を採用した。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an inner ring having small and large flanges on both sides of a raceway surface of an outer diameter surface, an outer ring having a raceway surface on an inner diameter surface, and the inner ring and the outer ring. A plurality of tapered rollers arranged between the raceway surfaces, and a retainer that holds and holds these tapered rollers in a pocket, and the retainer is connected to the small-diameter end surface side of the tapered rollers, It consists of a large annular portion that is continuous on the large diameter end surface side of the tapered roller and a plurality of column portions that connect these annular portions, and the pocket is a narrow-side, large-diameter portion that houses the small diameter side of the tapered roller In the tapered roller bearing formed in a trapezoidal shape in which the portion for housing the side is the wide side, a through hole is formed in the axial center of the tapered roller, and the columnar portion on the narrow side of the trapezoidal pocket of the cage A configuration with notches was adopted.
円錐ころの軸心に貫通孔を形成すると、円錐ころの公転に伴い貫通孔自体によるポンプ作用が生じる。すなわち、貫通孔の軸線はころ大径側が軸受の半径方向外方に離れるるように傾斜しているため、貫通孔内の潤滑油に作用する遠心力によって、貫通孔内でころ小径端から大径端に向かう潤滑油流れが発生する。このポンプ作用により、保持器内径側の潤滑油がころ小径側から貫通孔内に吸い込まれころ大径側から吐出される。前述したように一般に保持器内側の潤滑油は内輪軌道面に沿って円錐ころの大径側へ通過したときに内輪大鍔で堰き止められ、軸受内部に滞留しやすい。円錐ころの貫通孔はこのような行き場のない潤滑油のバイパスとして機能し、軸受内部に滞留する潤滑油量を低減して潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減する。 If a through-hole is formed in the axial center of a tapered roller, the pump action by a through-hole itself will arise with the revolution of a tapered roller. That is, the axis of the through-hole is inclined so that the roller large-diameter side is separated outward in the radial direction of the bearing. Therefore, the centrifugal force acting on the lubricating oil in the through-hole causes the large diameter from the roller small-diameter end in the through-hole. A lubricating oil flow toward the radial end is generated. By this pump action, the lubricating oil on the inner diameter side of the cage is sucked into the through hole from the small diameter side of the roller and discharged from the large diameter side of the roller. As described above, generally, the lubricating oil inside the cage is blocked by the inner ring large cage when it passes along the inner ring raceway surface to the larger diameter side of the tapered roller, and tends to stay in the bearing. The through hole of the tapered roller functions as a bypass of the lubricating oil having no such place, reducing the amount of the lubricating oil staying in the bearing and reducing the torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil.
また、保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けることにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油を、円錐ころの小径側を収納するポケットの狭幅側で切欠きから外輪側へ速やかに逃がし、内輪の軌道面に沿って大鍔まで到る潤滑油量を少なくして、軸受内部に滞留する潤滑油量を減らし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減する。 In addition, by providing a notch in the narrow column of the trapezoidal pocket of the cage, lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side can be used to reduce the narrow width of the pocket that houses the smaller diameter side of the tapered roller. Torque from the notch on the side to the outer ring side, reducing the amount of lubricating oil that reaches the main ring along the raceway surface of the inner ring, reducing the amount of lubricating oil remaining in the bearing, and torque due to the flow resistance of the lubricating oil Reduce loss.
本発明はこのようにころ貫通孔と狭幅側柱部の切欠きの双方によるトルク損失低減作用が期待できるので、貫通孔による円錐ころの軽量化と相まって、輸送機器の省エネ低燃費化を効果的に促進する。 Since the present invention can be expected to reduce torque loss by both the roller through hole and the notch of the narrow side column portion, it is effective in reducing the energy consumption and fuel consumption of the transportation equipment in combination with the weight reduction of the tapered roller by the through hole. To promote.
前記貫通孔は、ころ小径端側から大径端側に向かって漸次拡径したテーパ孔か、ころ小径端側の小径孔ところ大径端側の大径孔の少なくとも二つの異なる径の孔で構成することができる。これら貫通孔の中間に必要に応じて段部を形成することも可能である。貫通孔の内周面に螺旋溝を形成することにより、円錐ころの自転運動に伴って貫通孔のポンプ作用をいっそう強化することもできる。 The through hole is a tapered hole that gradually increases in diameter from the roller small-diameter end side toward the large-diameter end side, or a small-diameter hole on the roller small-diameter end side and a large-diameter hole on the large-diameter end side. Can be configured. It is also possible to form a step portion in the middle of these through holes as required. By forming a spiral groove on the inner peripheral surface of the through hole, the pumping action of the through hole can be further enhanced with the rotation of the tapered roller.
前記台形状ポケットの狭幅側の小環状部にも切欠きを設けることにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油をこの小環状部の切欠きからも外輪側へ逃がし、内輪の軌道面に沿って大鍔まで到る潤滑油量をより少なくして、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をさらに低減することができる。 By providing a notch also in the narrow annular part on the narrow side of the trapezoidal pocket, the lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side is released from the notch of the small annular part to the outer ring side, and the inner ring Thus, the amount of lubricating oil reaching the surface along the raceway surface can be reduced, and torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil can be further reduced.
前記台形状ポケットの広幅側の少なくとも柱部に切欠きを設けることにより、円錐ころをバランスよく柱部に摺接させることができる。 By providing a notch in at least the column portion on the wide side of the trapezoidal pocket, the tapered roller can be brought into sliding contact with the column portion in a balanced manner.
前記台形状ポケットの狭幅側に設けた切欠きの合計面積を、前記台形状ポケットの広幅側に設けた切欠きの合計面積よりも広くすることによっても、内輪の軌道面に沿って大鍔まで到る潤滑油量をより少なくして、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をさらに低減することができる。 The total area of the notches provided on the narrow side of the trapezoidal pocket is larger than the total area of the notches provided on the wide side of the trapezoidal pocket. It is possible to further reduce the torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil by reducing the amount of the lubricating oil reaching the maximum.
前記保持器の小環状部の軸方向外側に、前記内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きの鍔を設け、この対向させた小環状部の鍔の内径面と前記内輪の小鍔の外径面との隙間を、前記内輪の小鍔の外径寸法の2.0%以下とすることにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油量を少なくし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をより低減することができる。 A radially inward flange opposite to the outer diameter surface of the small ring of the inner ring is provided on the outer side in the axial direction of the small annular portion of the cage, and the inner diameter surface of the flange of the small annular portion opposed to the inner ring By reducing the clearance between the outer diameter surface of the inner ring and the outer diameter of the inner ring from 2.0% or less, the amount of lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side is reduced, Torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil can be further reduced.
少なくとも前記円錐ころの表面に、微小凹形形状のくぼみをランダムに無数に設け、このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータRyniを0.4μm≦Ryni≦1.0μmとし、かつ、Sk値を−1.6以下とすることにより、円錐ころの表面に満遍なく潤滑油を保持させて、軸受内部に滞留する潤滑油量を減らしても、円錐ころと内外輪との接触部を十分に潤滑することができる。 At least the surface of the tapered roller is provided with an infinite number of minute concave recesses, the surface roughness parameter Ryni of the surface provided with the recesses is 0.4 μm ≦ Ryni ≦ 1.0 μm, and the Sk value is Even if the amount of lubricating oil staying inside the bearing is reduced by sufficiently retaining the lubricating oil on the surface of the tapered roller by setting it to −1.6 or less, the contact portion between the tapered roller and the inner and outer rings is sufficiently lubricated. be able to.
前記パラメータRyniは、基準長毎最大高さの平均値、すなわち、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値である(ISO 4287:1997)。また、Sk値は粗さ曲線のひずみ度、すなわち、粗さの凹凸分布の非対称性を表す値であり(ISO 4287:1997)、ガウス分布のように対称な分布ではSk値は0に近くなり、凹凸の凸部を削除した場合は負の値、逆に凹部を削除した場合は正の値となる。Sk値のコントロールは、バレル研磨機の回転速度、加工時間、ワーク投入量、研磨チップの種類と大きさ等を選ぶことにより行なうことができ、Sk値を−1.6以下とすることにより、無数の微小凹形形状のくぼみに満遍なく潤滑油を保持することができる。 The parameter Ryni is the average value of the maximum height for each reference length, that is, the reference length is extracted from the roughness curve in the direction of the average line, and the interval between the peak line and the valley bottom line of the extracted part is determined by the roughness curve. It is a value measured in the direction of the vertical magnification (ISO 4287: 1997). The Sk value is a value representing the degree of distortion of the roughness curve, that is, the asymmetry of the roughness unevenness distribution (ISO 4287: 1997), and the Sk value is close to 0 in a symmetric distribution such as a Gaussian distribution. When the concave and convex portions are deleted, a negative value is obtained. Conversely, when the concave portions are deleted, a positive value is obtained. The Sk value can be controlled by selecting the rotational speed of the barrel polishing machine, the processing time, the amount of workpiece input, the type and size of the polishing tip, etc. By setting the Sk value to −1.6 or less, Lubricating oil can be held evenly in innumerable minute concave recesses.
上述した各円錐ころ軸受は、自走車両の動力伝達軸を支持するものに好適である。 Each tapered roller bearing described above is suitable for supporting a power transmission shaft of a self-propelled vehicle.
本発明の円錐ころ軸受はころ軸心に貫通孔を形成したので、ころ小径側の貫通孔入口から潤滑油を吸い込み、ころ大径側の貫通孔出口から吐出するポンプ作用が生まれる。このポンプ作用によりころの貫通孔を通過する潤滑油量が増大し、内輪大鍔で堰き止められて軸受内部に滞留しがちであった潤滑油を貫通孔経由でバイパスさせて潤滑油の滞留傾向を軽減することができ、さらに保持器内側のころ相互間を通過する潤滑油量を減少させることができて円錐ころが公転移動する際の潤滑油の撹拌抵抗を低減することができる。この結果円錐ころ軸受の低トルク化が図られ、自動車など輸送機器の省エネ低燃費化を促進することができる。 Since the tapered roller bearing of the present invention has a through-hole formed in the roller shaft center, a pumping action is produced in which the lubricating oil is sucked from the through-hole inlet on the small roller diameter side and discharged from the through-hole outlet on the large roller diameter side. This pumping action increases the amount of lubricating oil that passes through the roller's through hole, and tends to stay in the bearing by bypassing the lubricating oil that was dammed by the inner ring ridge and tends to stay inside the bearing. Further, the amount of lubricating oil passing between the rollers inside the cage can be reduced, and the stirring resistance of the lubricating oil when the tapered roller revolves can be reduced. As a result, the torque of the tapered roller bearing can be reduced, and energy saving and fuel consumption reduction of transportation equipment such as automobiles can be promoted.
また、保持器の台形状ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けたので、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油を、円錐ころの小径側を収納するポケットの狭幅側で切欠きから外輪側へ速やかに逃がし、内輪の軌道面に沿って大鍔まで到る潤滑油量を少なくして、軸受内部に滞留する潤滑油量を減らし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失を低減することができる。 In addition, since the notch is provided in the narrow pillar portion of the trapezoidal pocket of the cage, the lubricant that flows from the inner diameter side of the cage to the inner ring side is used to reduce the narrow width of the pocket that stores the smaller diameter side of the tapered roller. Torque from the notch on the side to the outer ring side, reducing the amount of lubricating oil that reaches the main ring along the raceway surface of the inner ring, reducing the amount of lubricating oil remaining in the bearing, and torque due to the flow resistance of the lubricating oil Loss can be reduced.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1に示すように、この円錐ころ軸受1は、内輪2と外輪3の各軌道面2a、3a間に、複数の円錐ころ4が保持器5に保持されて配列され、各円錐ころ4は、内輪2の軌道面2aの両側に設けられた小鍔2bと大鍔2cとで軸方向への移動を規制されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the tapered
本発明の円錐ころ軸受で使用する円錐ころは、図2(A)〜(E)に示すように、ころ軸心に貫通孔を形成している。貫通孔は全長にわたり一様径で構成してもよいが、貫通孔によるポンプ作用を強化するため、以下のようころ小径側で小径を成しころ大径側で大径を成す異径貫通孔とするのがよい。これにより貫通孔内の潤滑油量を増大し、ころの公転運動に伴って潤滑油に作用する遠心力を増大する。貫通孔の両端は保持器の内径側で開口するように形成するのがよい。貫通孔の両端開口の一部が保持器ポケット内に入り込むと潤滑油の流動が阻害されるおそれがある。 As shown in FIGS. 2 (A) to 2 (E), the tapered roller used in the tapered roller bearing of the present invention has a through hole formed in the roller shaft center. The through-holes may be configured with a uniform diameter over the entire length, but in order to enhance the pumping action of the through-holes, different diameter through-holes having a small diameter on the roller small diameter side and a large diameter on the roller large diameter side as follows It is good to do. As a result, the amount of lubricating oil in the through hole is increased, and the centrifugal force acting on the lubricating oil is increased as the roller revolves. Both ends of the through hole are preferably formed so as to open on the inner diameter side of the cage. If a part of both end openings of the through hole enter the cage pocket, the flow of the lubricating oil may be hindered.
図2(A)はころ小径側から大径側に向かって漸次拡径したテーパ孔4aによる貫通孔である。ころ大径側ほど大径になるテーパ孔4aとすることにより、遠心力が作用するテーパ孔4a内部の潤滑油量が増大してポンプ作用が強化される。
FIG. 2A shows a through hole formed by a
図2(B)はころ小径端から大径端に向かって漸次拡径したテーパ孔4bによる貫通孔である。貫通孔の中間で傾斜段部4b3が形成される。傾斜段部4b3の片側が大径テーパ孔4b1であり反対側が小径テーパ孔4b2である。この貫通孔は図2(A)に比べて貫通孔内の潤滑油量をさらに増大させることができるから、貫通孔のポンプ作用をさらに強化することができる。
FIG. 2B shows a through hole formed by a
図2(C)は段付き孔4cによる貫通孔である。この段付き孔4cは、ころ小径端から大径端にかけて大小二種類の一様径孔4c1、4c2を連続させた貫通孔である。大径の一様径孔4c1がころ大径端側、小径の一様径孔4c2がころ小径端側に形成される。大小の孔4c1、4c2がころ軸線方向中央で接続し、ここに半径方向の段部4c3を形成する。
FIG. 2C shows a through hole formed by a stepped
図2(D)は(C)と同様にころ小径端から大径端にかけて大小二種類の一様径孔4d1、4d2を連続させた段付き孔4dによる貫通孔であるが、大小の孔4d1、4d2がころ軸線方向中央で接続する部分の段部4d3が傾斜している。すなわち、小径孔4d2から大径孔4d1にかけて漸次拡径したテーパ状段部4d3が形成される。
FIG. 2D is a through-hole formed by a stepped
図2(E)はころ小径端から大径端に向かって漸次拡径した溝付きテーパ孔4eによる貫通孔である。この溝付き貫通孔4eは、ころ小径端から大径端に向かって漸次拡径したテーパ孔4e1の内周面に螺旋溝4e2を形成したものである。螺旋溝4e2の形成方向は、円錐ころの自転に伴って貫通孔内の潤滑油流れを促進する方向とするのが望ましい。
FIG. 2E shows a through hole formed by a grooved
いずれの円錐ころにおいても、円錐ころの軸線が大径側が軸受中心から離れるように傾斜していることにより、円錐ころの公転運動に伴い潤滑油がころの小径側入口から流入して大径側出口から流出する。このような潤滑油の流動傾向は、貫通孔の内径が小径端から大径端に向かって拡大変化する形状によって強化される。貫通孔の入口と出口は保持器内径側で開口しているので、潤滑油が保持器内径側において保持器の小径側から大径側に向かう傾向が強化される。貫通孔出口から出た潤滑油はいったん軸受外に出た後再び円錐ころの小径側入口に流入する。 In any tapered roller, the tapered roller axis is inclined so that the larger diameter side is away from the center of the bearing, so that the lubricating oil flows from the small diameter side inlet of the roller along with the revolution movement of the tapered roller. It flows out from the exit. Such a tendency of the lubricating oil to flow is reinforced by a shape in which the inner diameter of the through hole expands and changes from the small diameter end toward the large diameter end. Since the inlet and outlet of the through hole are opened on the inner diameter side of the cage, the tendency of the lubricating oil from the smaller diameter side to the larger diameter side on the cage inner diameter side is reinforced. Lubricating oil coming out of the through-hole outlet once flows out of the bearing and then flows into the small diameter side inlet of the tapered roller again.
前記保持器5は、図3に示すように、円錐ころ4の小径端面側で連なる小環状部6と、円錐ころ4の大径端面側で連なる大環状部7と、これらの小環状部6と大環状部7を連結する複数の柱部8とからなり、円錐ころ4の小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状のポケット9が形成されている。ポケット9の狭幅側と広幅側には、それぞれ両側の柱部8に2つずつ切欠き10a、10bが設けられており、各切欠き10a、10bの寸法は、いずれも深さ1.0mm、幅4.6mmとされている。
As shown in FIG. 3, the
図4(A)、(B)は、それぞれ前記保持器5の変形例を示す。図4(A)に示した変形例は、ポケット9の狭幅側の小環状部6にも切欠き10cが設けられ、狭幅側の3つの切欠き10a、10cの合計面積が、広幅側の2つの切欠き10bの合計面積よりも広くなっている。なお、切欠き10cは深さ1.0mm、幅5.7mmとされている。
FIGS. 4A and 4B show modifications of the
図4(B)に示した変形例は、狭幅側の柱部8の各切欠き10aの深さが1.5mmと広幅側の柱部8の各切欠き10bよりも深く形成され、狭幅側の各切欠き10aの合計面積が、広幅側の各切欠き10bの合計面積よりも広くなっている。
In the modification shown in FIG. 4B, the depth of each
前記保持器5の小環状部6の軸方向外側には、図1に示したように、内輪2の小鍔2bの外径面に対向させた径方向内向きの鍔11が設けられ、後の図6に示すように、この対向させた小環状部6の鍔11の内径面と内輪2の小鍔2bの外径面との隙間δは、小鍔2bの外径寸法の2.0%以下に狭く設定されている。
As shown in FIG. 1, a radially
また、図示は省略するが、前記円錐ころ4の全表面には微小凹形形状のくぼみがランダムに無数に設けられ、このくぼみを設けた表面の面粗さパラメータRyniが0.4μm≦Ryni≦1.0μm、かつ、Sk値が−1.6以下とされている。
Although not shown in the drawings, the entire surface of the tapered
図5は、上述した円錐ころ軸受1を使用した自動車のデファレンシャルを示す。このデファレンシャルは、プロペラシャフト(図示省略)に連結され、デファレンシャルケース21に挿通されたドライブピニオン22が、差動歯車ケース23に取り付けられたリングギヤ24と噛み合わされ、差動歯車ケース23の内部に取り付けられたピニオンギヤ25が、差動歯車ケース23に左右から挿通されるドライブシャフト(図示省略)に連結されるサイドギヤ26と噛み合わされて、エンジンの駆動力がプロペラシャフトから左右のドライブシャフトに伝達されるようになっている。このデファレンシャルでは、動力伝達軸であるドライブピニオン22と差動歯車ケース23が、それぞれ一対の円錐ころ軸受1a、1bで支持されている。
FIG. 5 shows a differential of an automobile using the tapered
前記デファレンシャルケース21には潤滑油が貯留されて、シール部材27a、27b、27cで密封されており、各円錐ころ軸受1a、1bは、下部がこの貯留された潤滑油の油浴に漬かった状態で回転する。
Lubricating oil is stored in the
前記各円錐ころ軸受1a、1bが高速で回転してその下部が油浴に漬かると、図6に矢印で示すように、油浴の潤滑油が円錐ころ4の小径側から保持器5の外径側と内径側とに分かれて軸受内部へ流入し、保持器5の外径側から外輪3へ流入した潤滑油は、外輪3の軌道面3aに沿って円錐ころ4の大径側へ通過して軸受内部から流出する。一方、保持器5の内径側から内輪2側へ流入する潤滑油は、保持器5の小環状部6の鍔11と内輪2の小鍔2bとの隙間δが狭く設定されているので、保持器5の外径側から流入する潤滑油よりも遥かに少なく、かつ、この隙間δから流入する潤滑油の大半は、ポケット9の狭幅側の柱部8に設けた切欠き10aを通過して、保持器5の外径側へ移動する。したがって、そのまま内輪2の軌道面2aに沿って大鍔2cまで到る潤滑油量は非常に少なくなり、軸受内部に滞留する潤滑油量を減らすことができる。
When the tapered
実施例として、図3に示した保持器を用いた円錐ころ軸受(実施例1)と、図4(a)に示した保持器を用いた円錐ころ軸受(実施例2)を用意した。また、比較例として、ポケットに切欠きのない保持器を用いた円錐ころ軸受(比較例1)と、図8(a)、(b)に示した保持器を用いた円錐ころ軸受(比較例2、3)を用意した。 As examples, a tapered roller bearing (Example 1) using the cage shown in FIG. 3 and a tapered roller bearing (Example 2) using the cage shown in FIG. 4A were prepared. Further, as comparative examples, a tapered roller bearing (Comparative Example 1) using a cage having no notch in the pocket and a tapered roller bearing (Comparative Example) using the cage shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). 2, 3) were prepared.
なお、各円錐ころ軸受は、寸法が外径100mm、内径45mm、幅27.25mmであり、ポケットの切欠き以外の部分は同じである。いずれも、円錐ころの軸心には図2(A)のようにテーパ孔4aを共通仕様で形成してある。
Each tapered roller bearing has an outer diameter of 100 mm, an inner diameter of 45 mm, and a width of 27.25 mm, and the portions other than the pocket notch are the same. In either case, a
上記実施例と比較例の円錐ころ軸受について、縦型トルク試験機を用いたトルク測定試験を行った。試験条件は以下の通りである。
・アキシアル荷重:300kgf
・回転速度 :300〜2000rpm(100rpmピッチ)
・潤滑条件 :油浴潤滑(潤滑油:75W−90)
About the tapered roller bearing of the said Example and the comparative example, the torque measurement test using the vertical torque tester was done. The test conditions are as follows.
・ Axial load: 300kgf
・ Rotation speed: 300-2000 rpm (100 rpm pitch)
・ Lubrication conditions: Oil bath lubrication (lubricating oil: 75W-90)
図7は、上記トルク測定試験の結果を示す。図7のグラフの縦軸は、ポケットに切欠きのない保持器を用いた比較例1のトルクに対するトルク低減率を表す。ポケットの柱部中央部に切欠きを設けた比較例2や、ポケットの小環状部と大環状部に切欠きを設けた比較例3も、トルク低減効果が認められるが、ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けた実施例1は、これらの比較例よりも優れたトルク低減効果が認められ、狭幅側の小環状部にも切欠きを設け、狭幅側の切欠きの合計面積を広幅側のそれよりも広くした実施例2は、さらに優れたトルク低減効果が認められる。 FIG. 7 shows the results of the torque measurement test. The vertical axis of the graph in FIG. 7 represents the torque reduction rate with respect to the torque of Comparative Example 1 using a cage that has no notch in the pocket. The comparative example 2 in which a notch is provided in the central part of the pocket column part and the comparative example 3 in which a notch is provided in the small annular part and the large annular part of the pocket also show a torque reducing effect, but the narrow side of the pocket In Example 1, in which a notch is provided in the column portion, a torque reduction effect superior to those of the comparative examples is recognized, a notch is provided in the narrow annular portion, and the notch on the narrow side is provided. In Example 2 in which the total area is wider than that on the wide side, a further excellent torque reduction effect is recognized.
また、試験の最高回転速度である2000rpmにおけるトルク低減率は、実施例1が9.5%、実施例2が11.5%であり、デファレンシャルやトランスミッション等における高速回転での使用条件でも優れたトルク低減効果を得ることができる。なお、比較例2と比較例3の回転速度2000rpmにおけるトルク低減率は、それぞれ8.0%と6.5%である。 In addition, the torque reduction rate at 2000 rpm, which is the maximum rotation speed of the test, was 9.5% in Example 1 and 11.5% in Example 2, which was excellent even under high-speed rotation conditions such as in differentials and transmissions. A torque reduction effect can be obtained. In addition, the torque reduction rate in the rotational speed 2000rpm of the comparative example 2 and the comparative example 3 is 8.0% and 6.5%, respectively.
1、1a、1b 円錐ころ軸受
2 内輪
2a 軌道面
2b 小鍔
2c 大鍔
3 外輪
3a 軌道面
4 円錐ころ
4a テーパ孔
4b テーパ孔
4c 段付き孔
4d 段付き孔
4e 溝付きテーパ孔
5 保持器
6 小環状部
7 大環状部
8 柱部
9 ポケット
10a、10b、10c 切欠き
11 鍔
21 デファレンシャルケース
22 ドライブピニオン
23 差動歯車ケース
24 リングギヤ
25 ピニオンギヤ
26 サイドギヤ
27a、27b、27c シール部材
1, 1a, 1b Tapered
Claims (11)
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011137395A (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Jtekt Corp | Bearing device for turbocharger |
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-
2006
- 2006-05-31 JP JP2006151838A patent/JP2007321848A/en not_active Withdrawn
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