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JP2019066041A - Taper roller bearing - Google Patents

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JP2019066041A
JP2019066041A JP2018174093A JP2018174093A JP2019066041A JP 2019066041 A JP2019066041 A JP 2019066041A JP 2018174093 A JP2018174093 A JP 2018174093A JP 2018174093 A JP2018174093 A JP 2018174093A JP 2019066041 A JP2019066041 A JP 2019066041A
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JP
Japan
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tapered roller
curvature
inner ring
face
radius
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Application number
JP2018174093A
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Japanese (ja)
Inventor
希 磯部
Nozomi Isobe
希 磯部
知樹 松下
Tomoki Matsushita
知樹 松下
崇 川井
Takashi Kawai
崇 川井
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Priority to US16/650,805 priority patent/US11221040B2/en
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Abstract

【課題】耐焼付き性に優れるとともに、長寿命かつ高い耐久性を有する円錐ころ軸受を提供する。【解決手段】円錐ころ軸受の円錐ころ12の大端面16において、大鍔面18と接触する円周状の表面領域の算術平均粗さRaの最大値と最小値との差は0.02μmRa以下である。円錐ころ12の大端面16の設定曲率半径をR、円錐ころ12の円錐角の頂点である点から内輪13の大鍔面18までの距離をRBASEとしたとき、設定曲率半径Rと距離RBASEの比率R/RBASEの値を0.75以上0.87以下とする。円錐ころ12の大端面16の研削加工後の実曲率半径をRprocessとしたとき、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比率Rprocess/Rが0.5以上である。大鍔面18の算術平均粗さRaが0.1μmRa以上0.2μmRa以下である。大鍔面18の粗さ曲線のスキューネスRskが−1.0以上−0.3以下である。大鍔面18の粗さ曲線のクルトシスRkuは3.0以上5.0以下である。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conical roller bearing having excellent seizure resistance, long life and high durability. SOLUTION: In a large end surface 16 of a conical roller 12 of a conical roller bearing, the difference between the maximum value and the minimum value of the arithmetic mean roughness Ra of the circumferential surface region in contact with the large flange surface 18 is 0.02 μmRa or less. Is. When the set radius of curvature of the large end surface 16 of the conical roller 12 is R, and the distance from the apex of the conical angle of the conical roller 12 to the large flange surface 18 of the inner ring 13 is RBASE, the set radius of curvature R and the distance RBASE The value of the ratio R / RBASE is 0.75 or more and 0.87 or less. When the actual radius of curvature of the large end surface 16 of the conical roller 12 after grinding is Rprocess, the ratio Rprocess / R of the actual radius of curvature Rprocess and the set radius of curvature R is 0.5 or more. The arithmetic mean roughness Ra of the large flange surface 18 is 0.1 μmRa or more and 0.2 μmRa or less. The skewness Rsk of the roughness curve of the large flange surface 18 is −1.0 or more and −0.3 or less. The Kurtosis Rku of the roughness curve of the large flange surface 18 is 3.0 or more and 5.0 or less. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、円錐ころ軸受に関する。   The present invention relates to a tapered roller bearing.

従来、軸受の一種として円錐ころ軸受が知られている。円錐ころ軸受は、たとえば自動車などの機械装置に適用される。円錐ころ軸受は、使用時、円すいころの大端面と内輪の大鍔面とが接触し、一定のアキシアル荷重を受けることができる。しかし、上述した円錐ころの大端面と内輪の大鍔面との接触は転がり接触ではなく、すべり接触となる。このため、上記円錐ころの大端面と内輪の大鍔面との接触部における潤滑環境が不十分であると、当該接触部において発熱し、軸受が急昇温する懸念がある。   DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, the conical roller bearing is known as a kind of bearing. The tapered roller bearing is applied to, for example, a mechanical device such as an automobile. In use, the tapered roller bearing can receive a constant axial load because the large end face of the tapered roller and the large flange surface of the inner ring are in contact with each other. However, the contact between the large end face of the tapered roller described above and the large ridge surface of the inner ring is not rolling contact but sliding contact. For this reason, if the lubricating environment at the contact portion between the large end face of the tapered roller and the large ridge surface of the inner ring is insufficient, heat may be generated at the contact portion and the bearing may be rapidly heated.

上記問題点を解決するためには、円錐ころの大端面と内輪の大鍔面との接触部における摩擦によるトルクロスと発熱とを低減するとともに、当該接触部における油膜形成性を向上させる必要がある。   In order to solve the above problems, it is necessary to reduce torque loss and heat generation due to friction at the contact portion between the large end face of the tapered roller and the large ridge surface of the inner ring and to improve the oil film formability at the contact portion. .

たとえば、特開2000−170774号公報(以下、特許文献1とも呼ぶ)には、円錐ころの大端面の曲率半径をRとし、円錐ころの円錐角の頂点から内輪の大鍔面(円錐ころとの接触部)までの距離をRBASEとしたときに、比率R/RBASEを0.75〜0.87の範囲にすることが提案されている。これにより、円錐ころの大端面と内輪の大鍔面との接触部における油膜形成性を向上させている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-170774 (hereinafter referred to as Patent Document 1), the radius of curvature of the large end face of the tapered roller is R, and the large ridge surface of the inner ring (conical roller and It is proposed that the ratio R / R BASE be in the range of 0.75 to 0.87, where R BASE is the distance to the contact portion of As a result, the oil film formability at the contact portion between the large end surface of the tapered roller and the large ridge surface of the inner ring is improved.

特開2000−170774号公報JP 2000-170774 A

しかし、特許文献1では、円錐ころの大端面の加工後の実曲率半径について許容範囲が規定されていない。そのため、R/RBASEの値を0.75〜0.87の範囲内に設定しても、上記の実曲率半径が小さくなると、想定よりも大きなスキューを誘発する恐れがある。 However, in patent document 1, the tolerance | permissible_range is not prescribed | regulated about the real curvature radius after processing of the large end surface of a tapered roller. Therefore, even if the value of R / R BASE is set in the range of 0.75 to 0.87, if the above-mentioned actual radius of curvature becomes smaller, there is a possibility that skew larger than expected may be induced.

また、上述した円錐ころ軸受は、外輪または内輪を低速度で回転させる条件の回転数の範囲内で回転トルクを安定化させることが望ましい。さらに円錐ころ軸受は、回転時の昇温により外輪または内輪が焼付く不具合が生じる可能性があるため、耐焼付き性を向上させることが望ましい。しかしこれまでそのような回転トルクの安定化と耐焼付き性とを両立させる技術について提案されていなかった。   Moreover, as for the above-mentioned tapered roller bearing, it is desirable to stabilize a rotational torque within the range of the rotation speed of the conditions which rotate an outer ring | wheel or an inner ring at low speed. Further, since the tapered roller bearing may have a problem that the outer ring or the inner ring may be seized due to the temperature rise during rotation, it is desirable to improve the seizure resistance. However, until now, no technology has been proposed for achieving such stabilization of rotational torque and seizure resistance.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、耐焼付き性に優れるとともに、荷重の作用によるトルクを安定させた円錐ころ軸受を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a tapered roller bearing which is excellent in seizure resistance and which stabilizes the torque by the action of a load. is there.

本開示に従った円錐ころ軸受は、外輪と内輪と複数の円錐ころとを備える。外輪は、内周面において外輪軌道面を有する。内輪は、外周面において内輪軌道面と、当該内輪軌道面よりも大径側に配置された大鍔面とを有し、外輪の内側に配置される。複数の円錐ころは、外輪軌道面および内輪軌道面と接触する転動面と、大鍔面と接触する大端面とを有する。複数の円錐ころは、外輪軌道面と内輪軌道面との間に配列される。円錐ころの大端面の設定曲率半径をR、円錐ころの円錐角の頂点から内輪の大鍔面までの距離をRBASEとしたとき、設定曲率半径Rと距離RBASEの比率R/RBASEの値を0.75以上0.87以下とする。円錐ころの大端面の研削加工後の実曲率半径をRprocessとしたとき、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比率Rprocess/Rが0.5以上である。円錐ころの大端面において、大鍔面と接触する円周状の表面領域の算術平均粗さRaの最大値と最小値との差は0.02μmRa以下である。大鍔面の算術平均粗さRaが0.1μmRa以上0.2μmRa以下である。大鍔面の粗さ曲線のスキューネスRskが−1.0以上−0.3以下である。大鍔面の粗さ曲線のクルトシスRkuは3.0以上5.0以下である。 The tapered roller bearing according to the present disclosure comprises an outer ring, an inner ring and a plurality of tapered rollers. The outer ring has an outer ring raceway surface on the inner circumferential surface. The inner ring has an inner ring raceway surface on the outer peripheral surface and a large weir surface arranged on the larger diameter side than the inner ring raceway surface, and is arranged inside the outer ring. The plurality of tapered rollers have a rolling surface in contact with the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface, and a large end surface in contact with the large ridge surface. The plurality of tapered rollers are arranged between the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface. When setting the radius of curvature of the large end face of the tapered roller R, the distance from the apex of the cone angle of the tapered rollers to the large rib surface of the inner ring and the R BASE, the ratio R / R BASE setting the radius of curvature R and the distance R BASE The value is set to 0.75 or more and 0.87 or less. Assuming that the actual radius of curvature after grinding of the large end face of the tapered roller is R process , the ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R is 0.5 or more. At the large end face of the tapered roller, the difference between the maximum value and the minimum value of the arithmetic average roughness Ra of the circumferential surface area in contact with the large ridge surface is 0.02 μmRa or less. Arithmetic mean roughness Ra of the large scale surface is 0.1 μm Ra or more and 0.2 μm Ra or less. The skewness Rsk of the rough surface roughness curve is -1.0 or more and -0.3 or less. The kurtosis Rku of the roughness curve of the glazing surface is 3.0 or more and 5.0 or less.

上記によれば、耐焼付き性に優れるとともに、荷重の作用によるトルクを安定させた円錐ころ軸受が得られる。   According to the above, it is possible to obtain a tapered roller bearing which is excellent in seizure resistance and in which the torque due to the action of a load is stabilized.

実施の形態に係る円錐ころ軸受を示す断面模式図である。It is a cross section showing a tapered roller bearing concerning an embodiment. 図1の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part of FIG. 実施の形態に係る円錐ころ軸受の設計仕様を示す断面模式図である。It is a cross section showing the design specifications of the tapered roller bearing concerning an embodiment. 実施の形態に係る円錐ころ軸受においてころの基準曲率半径を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the reference | standard curvature radius of a roller in the conical roller bearing which concerns on embodiment. 図4に示される領域Vを示す部分断面模式図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional schematic view showing a region V shown in FIG. 4; 実施の形態に係る円錐ころ軸受においてころの実曲率半径を説明するための断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the actual curvature radius of a roller in the conical roller bearing which concerns on embodiment. 実施の形態に係る円錐ころ軸受の円錐ころの大端面を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the large end surface of the tapered roller of the tapered roller bearing which concerns on embodiment. 本実施の形態の大鍔面のスキューネスRskを示す粗さ曲線である。It is a roughness curve which shows the skewness Rsk of the large ridge surface of this Embodiment. 本実施の形態の大鍔面のクルトシスRkuを示す粗さ曲線である。It is a roughness curve which shows kurtosis Rku of the large scale surface of this Embodiment. 実施の形態に係る円錐ころ軸受において、内輪軌道面と転動面との当たり位置の変更方法の一例を示す断面模式図である。The conical roller bearing which concerns on embodiment WHEREIN: It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the change method of the contact | abutting position of an inner ring | wheel raceway surface and a rolling surface. 実施の形態に係る円錐ころ軸受において、転走面と転動面との当たり位置の変更方法の他の一例を示す断面模式図である。The tapered roller bearing which concerns on embodiment WHEREIN: It is a cross-sectional schematic diagram which shows another example of the change method of the contact | abutting position of a rolling surface and a rolling surface. 実施の形態に係る円錐ころ軸受のころの対数クラウニングの形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shape of logarithmic crowning of the roller of the tapered roller bearing which concerns on embodiment. 本実施の形態の円錐ころ軸受に含まれる円錐ころのクラウニング形状の第1例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the crowning shape of the tapered roller contained in the tapered roller bearing of this Embodiment. 本実施の形態の円錐ころ軸受に含まれる円錐ころのクラウニング形状の第2例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the crowning shape of the tapered roller contained in the tapered roller bearing of this embodiment. 本実施の形態の円錐ころ軸受に含まれる円錐ころの母線方向座標とドロップ量との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship of the generatrix direction coordinate of the tapered roller contained in the tapered roller bearing of this Embodiment, and a drop amount. 実施の形態に係る円錐ころ軸受の内輪の詳細形状を示す部分断面模式図である。It is a fragmentary sectional view showing a detailed shape of an inner ring of a tapered roller bearing concerning an embodiment. 図16の領域XVIIの拡大模式図である。It is the expansion schematic diagram of area | region XVII of FIG. 図16に示した内輪軌道面の母線方向の形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shape of the generatrix direction of the inner ring | wheel track surface shown in FIG. 実施の形態に係る軸受部品の旧オーステナイト結晶粒界を示す図である。It is a figure showing a former austenite grain boundary of a bearing part concerning an embodiment. 従来の軸受部品の旧オーステナイト結晶粒界を示す図である。It is a figure which shows the former austenite grain boundary of the conventional bearing component. 実施の形態に係る円錐ころ軸受のころの大端面の曲率半径と油膜厚さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relation between the curvature radius of the large end face of the roller of a tapered roller bearing concerning an embodiment, and oil film thickness. 実施の形態に係る円錐ころ軸受のころの大端面の曲率半径と最大ヘルツ応力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the curvature radius of the large end face of the roller of the tapered roller bearing concerning embodiment, and the largest Hertzian stress. 輪郭線が対数関数で表されるクラウニングを設けたころの輪郭線と、ころの転動面における接触面圧を重ねて示した図である。It is the figure which overlapped and showed the contact surface pressure in the rolling surface of the roller which provided the crowning in which the contour was represented with a logarithmic function and provided the crowning. 部分円弧のクラウニングとストレート部との間を補助円弧としたころの輪郭線と、ころの転動面における接触面圧を重ねて示した図である。It is the figure which accumulated and showed the contact surface pressure in the rolling line of a roller, and the outline of the roller which made between the crowning of a partial arc, and a straight part the auxiliary arc. 実施の形態に係る円錐ころ軸受の製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of the tapered roller bearing which concerns on embodiment. 実施の形態における熱処理方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the heat processing method in embodiment. 実施の形態における熱処理方法の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of the heat processing method in embodiment. 実施の形態に係る円錐ころ軸受を備えるデファレンシャルを示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a differential provided with a tapered roller bearing concerning an embodiment.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts have the same reference characters allotted and description thereof will not be repeated.

<円錐ころ軸受の構成>   <Configuration of conical roller bearing>

図1は、本発明の実施の形態に係る円錐ころ軸受の断面模式図である。図2は、図1に示した円錐ころのうち特に小端面17および小鍔面19の配置される領域およびその周囲の領域を拡大して示す断面図である。図3は、図1に示した円錐ころ軸受の設計仕様を示す断面模式図である。図1〜図3を用いて本実施の形態に係る円錐ころ軸受を説明する。   FIG. 1 is a cross-sectional schematic view of a tapered roller bearing according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a region where the small end surface 17 and the small ridge surface 19 are disposed and a region around the same among the tapered rollers shown in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the design specifications of the tapered roller bearing shown in FIG. The tapered roller bearing according to the present embodiment will be described using FIGS. 1 to 3.

図1に示す円錐ころ軸受10は、外輪11と、内輪13と、複数の円錐ころ(以下では単に、ころと呼ぶこともある)12と、保持器14とを主に備えている。外輪11は、環形状を有し、その内周面に外輪軌道面11Aを有している。内輪13は、環形状を有し、その外周面に内輪軌道面13Aを有している。内輪13は、内輪軌道面13Aが外輪軌道面11Aに対向するように外輪11の内周側に配置されている。なお、以下の説明において、円錐ころ軸受10の中心軸に沿った方向を「軸方向」、中心軸に直交する方向を「径方向」、中心軸を中心とする円弧に沿った方向を「周方向」と呼ぶ。   The tapered roller bearing 10 shown in FIG. 1 mainly includes an outer ring 11, an inner ring 13, a plurality of conical rollers (also simply referred to as rollers below) 12, and a cage. The outer ring 11 has an annular shape, and has an outer ring raceway surface 11A on its inner circumferential surface. The inner race 13 has an annular shape, and has an inner raceway surface 13A on the outer peripheral surface thereof. The inner ring 13 is disposed on the inner peripheral side of the outer ring 11 such that the inner ring raceway surface 13A faces the outer ring raceway surface 11A. In the following description, the direction along the central axis of the tapered roller bearing 10 is “axial direction”, the direction orthogonal to the central axis is “radial direction”, and the direction along an arc centered on the central axis is “peripheral It is called "direction".

ころ12は、外輪11の内周面上に配置されている。ころ12は転動面としてのころ転動面12Aを有し、当該ころ転動面12Aにおいて内輪軌道面13Aおよび外輪軌道面11Aに接触する。すなわち複数のころ12は外輪軌道面11Aと内輪軌道面13Aとの間に配列される。複数のころ12は金属からなる保持器14により周方向に所定のピッチで配置されている。これにより、ころ12は、外輪11および内輪13の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。また、円錐ころ軸受10は、外輪軌道面11Aを含む円錐、内輪軌道面13Aを含む円錐、およびころ12が転動した場合の回転軸の軌跡を含む円錐のそれぞれの頂点が軸受の中心線上の1点(図3の点O)で交わるように構成されている。このような構成により、円錐ころ軸受10の外輪11および内輪13は、互いに相対的に回転可能となっている。なお、保持器14は金属製に限らず、樹脂製であってもよい。   The roller 12 is disposed on the inner circumferential surface of the outer ring 11. The roller 12 has a roller rolling surface 12A as a rolling surface, and contacts the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A at the roller rolling surface 12A. That is, the plurality of rollers 12 are arranged between the outer ring raceway surface 11A and the inner ring raceway surface 13A. The plurality of rollers 12 are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by a cage 14 made of metal. Thus, the roller 12 is rotatably held on the annular raceway of the outer ring 11 and the inner ring 13. In the tapered roller bearing 10, each cone of the cone including the outer ring raceway surface 11A, the cone including the inner ring raceway surface 13A, and the cone of the rotation axis when the roller 12 rolls is on the center line of the bearing. It is configured to intersect at one point (point O in FIG. 3). With such a configuration, the outer ring 11 and the inner ring 13 of the tapered roller bearing 10 can rotate relative to each other. The cage 14 is not limited to metal but may be resin.

外輪11、内輪13、ころ12を構成する材料は、たとえばJIS規格に規定される高炭素クロム軸受鋼、より具体的にはJIS規格SUJ2により構成されている。   The material which comprises the outer ring 11, the inner ring 13, and the roller 12 is comprised, for example by high carbon chromium bearing steel prescribed | regulated to JIS specification, and more specifically JIS specification SUJ2.

図2の拡大図を参照して、内輪13の小鍔面19は、ころ12の小端面17と平行な研削加工面に仕上げられ、図中に一点鎖線で示す初期組立状態で、ころ12の小端面17と面接触している。小端面17は、ころ12の小鍔面19との間に隙間を有している。実線で示すころ12が正規の位置に落ち着いた状態、すなわち、ころ12の大端面16が内輪13の大鍔面18と接触した状態にて形成される、内輪13の小鍔面19ところ12の小端面17との隙間δが、δ≦0.4mmの寸法規制範囲内に入れられている。これにより、馴らし運転でのころ12が正規の位置に落ち着くまでに必要な回転回数を減らし、馴らし運転時間を短縮することができる。   With reference to the enlarged view of FIG. 2, the small ridge surface 19 of the inner ring 13 is finished to be a ground surface parallel to the small end surface 17 of the roller 12, and in the initial assembly state shown by a dashed dotted line in FIG. It is in surface contact with the small end face 17. The small end face 17 has a gap with the small diameter face 19 of the roller 12. The small ridges 19 and 12 of the inner ring 13 are formed in a state where the rollers 12 shown by the solid line are settled in a regular position, that is, the large end face 16 of the rollers 12 is in contact with the large ridges 18 of the inner ring 13 The gap δ with the small end face 17 is within the dimensional control range of δ ≦ 0.4 mm. As a result, the number of rotations required for the roller 12 to reach the normal position in the accustomed operation can be reduced, and the accustomed operation time can be shortened.

なお、ころ12の転動面と、内輪軌道面13Aとの接触面は、直線状であるストレート部を有していることが好ましい。   The contact surface between the rolling surface of the roller 12 and the inner ring raceway surface 13A preferably has a straight portion that is linear.

円錐ころ12の大端面16の曲率半径Rと、点Oから内輪13の大鍔面18までの距離RBASEとの比R/RBASEThe ratio R / R BASE of the radius of curvature R of the large end face 16 of the tapered roller 12 to the distance R BASE from the point O to the large ridge surface 18 of the inner ring 13:

図3に示すように、円錐ころ12と、外輪11および内輪13の各軌道面11A、13Aの各円錐角頂点は、円錐ころ軸受10の中心線上の一点Oで一致する。円錐ころ12の大端面16の曲率半径(設定曲率半径とも呼ぶ)Rと、点Oから内輪13の大鍔面18までの距離RBASEとの比率R/RBASEの値を0.75以上0.87以下とする。 As shown in FIG. 3, the conical angular apexes of the tapered rollers 12 and the raceway surfaces 11A and 13A of the outer ring 11 and the inner ring 13 coincide at a point O on the center line of the tapered roller bearing 10. The ratio R / R BASE of the radius of curvature (also called the set radius of curvature) R of the large end face 16 of the tapered roller 12 to the distance R BASE from the point O to the large ridge surface 18 of the inner ring 13 is 0.75 or more .87 or less.

円錐ころ12の大端面16の形状:   Shape of large end face 16 of tapered roller 12:

円錐ころ12の大端面16の研削加工後の実曲率半径をRprocessとしたとき、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比率Rprocess/Rは0.5以上とされる。ただし上記比率は0.8以上であってもよい。以下、具体的に説明する。 When the actual radius of curvature after grinding of the large end face 16 of the tapered roller 12 is R process , the ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R is 0.5 or more. However, the ratio may be 0.8 or more. The details will be described below.

図4および図5は、研削加工が理想的に施された場合に得られる円錐ころ12の転動軸に沿った断面模式図である。研削加工が理想的に施された場合、得られる円錐ころ12の大端面16は、円錐ころ12の円錐角の頂点である点O(図3参照)を中心とする球面の一部となる。図4および図5に示されるように、凸部16Aの一部を残すような研削加工が理想的に施された場合には、凸部16Aの端面を有するころ12の大端面16は、ころ12の円錐角の頂点を中心とする1つの球面の一部となる。この場合、ころ12の転動軸(自転軸)を中心とする径方向における上記凸部16Aの内周端は凹部16Bと点C2,C3を介して接続されている。上記凸部16Aの外周端は面取り部16Cと点C1,C4を介して接続されている。理想的な大端面では、点C1〜C4は、上述のように1つの球面上に配置されている。   FIGS. 4 and 5 are schematic cross sections along the rolling axis of the tapered roller 12 obtained when grinding is ideally performed. When grinding is ideally performed, the large end face 16 of the resulting tapered roller 12 is part of a spherical surface centered at the point O (see FIG. 3) which is the apex of the conical angle of the tapered roller 12. As shown in FIGS. 4 and 5, when the grinding process is ideally performed so as to leave a part of the convex portion 16A, the large end face 16 of the roller 12 having the end face of the convex portion 16A is a roller It is part of one sphere centered on the apex of 12 cone angles. In this case, the inner peripheral end of the convex portion 16A in the radial direction centering on the rolling shaft (rotational axis) of the roller 12 is connected to the concave portion 16B via the points C2 and C3. The outer peripheral end of the convex portion 16A is connected to the chamfered portion 16C via the points C1 and C4. In the ideal large end face, the points C1 to C4 are disposed on one spherical surface as described above.

一般的に、円錐ころは、円柱状のころ素形材に対し、圧造加工、クラウニング加工を含む研削加工が順に施されることにより、製造される。圧造加工により得られた成形体の大端面となるべき面の中央部には、圧造装置のパンチの形状に起因した凹部が形成されている。当該凹部の平面形状は例えば円形状である。ここで、ころ12の大端面16の曲率半径(設定曲率半径)Rは、図4に示すころ12の大端面16が設定した理想的な球面であるときのR寸法である。具体的には、図5に示すように、ころ12の大端面16の端部の点C1、C2、C3、C4、点C1、C2の中間点P5、点C3、C4の中間点P6を考える。そして、大端面16が上記理想的な球面である場合、図5に示した断面において、大端面16は、点C1、P5、C2を通る曲率半径R152、点C3、P6、C4を通る曲率半径R364及び点C1、P5、P6、C4を通る曲率半径R1564についてR152=R364=R1564という条件が成り立つ、理想的な単一円弧曲線となる。なお、点C1、C4は、凸部16Aと面取り部16Cとの接続点であり、点C2、C3は、凸部16Aと凹部16Bとの接続点である。ここで、R=R152=R364=R1564が成り立つ理想的な単一円弧曲線の曲率半径を設定曲率半径と呼ぶ。なお、設定曲率半径Rは、後述のように実際の研削加工により得られた円錐ころ12の大端面16の曲率半径として測定される実曲率半径Rprocessとは異なるものである。 In general, a tapered roller is manufactured by sequentially performing a grinding process including a forming process and a crowning process on a cylindrical roller material. In the central portion of the surface to be the large end face of the molded body obtained by the forging process, a concave portion resulting from the shape of the punch of the forging device is formed. The planar shape of the said recessed part is circular shape, for example. Here, the radius of curvature (set radius of curvature) R of the large end face 16 of the roller 12 is the R dimension when the large end face 16 of the roller 12 shown in FIG. 4 is an ideal spherical surface. Specifically, as shown in FIG. 5, points C1, C2, C3, C4 at the end of the large end face 16 of the roller 12, an intermediate point P5 of the points C1, C2 and an intermediate point P6 of the points C3, C4 are considered. . When the large end face 16 is the ideal spherical surface, in the cross section shown in FIG. 5, the large end face 16 has a curvature radius R152 passing through the points C1, P5 and C2, and a curvature radius passing through the points C3 P6 and C4. The condition of R152 = R364 = R1564 for the radius of curvature R1564 passing through R364 and points C1, P5, P6, C4 is an ideal single arc curve. The points C1 and C4 are connection points between the convex portion 16A and the chamfered portion 16C, and the points C2 and C3 are connection points between the convex portion 16A and the concave portion 16B. Here, the radius of curvature of an ideal single arc curve which satisfies R = R152 = R364 = R1564 is referred to as a set radius of curvature. The set radius of curvature R is different from the actual radius of curvature R process measured as the radius of curvature of the large end face 16 of the tapered roller 12 obtained by actual grinding processing as described later.

図6は、実際の研削加工により得られる円錐ころの転動軸に沿った断面模式図である。図6では、図5に示される理想的な大端面は点線で示されている。図6に示されるように、上記のような凹部および凸部が形成されている成形体を研削加工して、実際に得られる円錐ころ12の大端面16は、円錐ころ12の円錐角の頂点を中心とする1つの球面の一部とならない。実際に得られる円錐ころ12の上記凸部の点C1〜C4は、図5に示される上記凸部16Aと比べて、各点C1〜C4がダレた形状を有している。すなわち、図6に示される点C1,C4は、図5に示される点C1,C4と比べて、転動軸の中心に対する径方向において外周側に配置されているとともに、転動軸の延在方向において内側に配置されている(大端面16全体のR1564に対して片側のR152が同一ではなく、小さくできてしまう)。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view along the rolling axis of the tapered roller obtained by actual grinding processing. In FIG. 6, the ideal large end face shown in FIG. 5 is shown by a dotted line. As shown in FIG. 6, the large end face 16 of the tapered roller 12 which is actually obtained by grinding the formed body having the above-described concave and convex portions is the apex of the conical angle of the tapered roller 12. Not part of a single sphere centered on. Points C1 to C4 of the convex portion of the tapered roller 12 which are actually obtained have a shape in which each of the points C1 to C4 is dropped compared to the convex portion 16A shown in FIG. That is, points C1 and C4 shown in FIG. 6 are arranged on the outer peripheral side in the radial direction with respect to the center of the rolling shaft as compared with points C1 and C4 shown in FIG. They are disposed inward in the direction (the R 152 on one side is not identical to the R 1564 of the entire large end face 16 and can be made smaller).

図6に示される点C2,C3は、図5に示される点C2,C3と比べて、転動軸の中心に対する径方向において内周側に配置されているとともに、転動軸の延在方向において内側に配置されている(大端面16全体のR1564に対して片側のR364が同一ではなく、小さくできてしまう)。なお、図6に示される中間点P5,P6は、例えば図5に示される中間点P5,P6と略等しい位置に形成されている。   The points C2 and C3 shown in FIG. 6 are arranged on the inner peripheral side in the radial direction with respect to the center of the rolling shaft as compared with the points C2 and C3 shown in FIG. 5, and the extending direction of the rolling shaft At one end (the R364 on one side is not identical to the R1564 of the entire large end face 16 and can be made smaller). The middle points P5 and P6 shown in FIG. 6 are formed, for example, at substantially the same positions as the middle points P5 and P6 shown in FIG.

図6に示されるように、研削加工により実際に形成される大端面では、頂点C1および頂点C2が1つの球面上に配置されており、かつ頂点C3および頂点C4が他の1つの球面上に配置されている。一般的な研削加工によっては、一方の凸部上に形成された大端面の一部が成す1つの円弧の曲率半径は、他方の凸部上に形成された大端面の一部が成す円弧の曲率半径と、同等程度となる。すなわち、図6に示されるころ12の大端面16の加工後の一方側のR152は、他方側のR364に略等しい。ここで、ころ12の大端面16の加工後の片側のR152、R364を実曲率半径Rprocessと呼ぶ。上記実曲率半径Rprocessは上記設定曲率半径R以下となる。 As shown in FIG. 6, in the large end face actually formed by grinding, the vertex C1 and the vertex C2 are disposed on one spherical surface, and the vertex C3 and the vertex C4 are disposed on another spherical surface. It is arranged. In a general grinding process, the radius of curvature of one arc formed by a part of the large end face formed on one protrusion is the arc of the part formed by a part of the large end surface formed on the other protrusion. It becomes equivalent to the radius of curvature. That is, R152 on one side after processing of the large end face 16 of the roller 12 shown in FIG. 6 is substantially equal to R364 on the other side. Here, R152, R364 on one side after processing of the large end face 16 of the roller 12 is called an actual radius of curvature R process . The actual radius of curvature R process is equal to or less than the set radius of curvature R.

本実施の形態に係る円錐ころ軸受の円錐ころ12は、上述したように設定曲率半径Rに対する上記実曲率半径Rprocessの比率Rprocess/Rが0.5以上である。 As described above, in the tapered roller 12 of the tapered roller bearing according to the present embodiment, the ratio R process / R of the above-mentioned actual radius of curvature R process to the set radius of curvature R is 0.5 or more.

なお、図6に示されるように、研削加工により実際に形成される大端面において、頂点C1,中間点P5、中間点P6、および頂点C4を通る仮想円弧の曲率半径Rvirtual(以下、仮想曲率半径という)は、上記設定曲率半径R以下となる。つまり、本実施の形態に係る円錐ころ軸受の円錐ころ12は、当該仮想曲率半径Rvirtualに対する上記実曲率半径Rprocessの比率Rprocess/Rvirtualが0.5以上である。 As shown in FIG. 6, the curvature radius R virtual of the virtual arc passing through the vertex C1, the middle point P5, the middle point P6, and the vertex C4 on the large end face actually formed by grinding processing (hereinafter, virtual curvature The radius is less than or equal to the set radius of curvature R. That is, the tapered rollers 12 of the tapered roller bearing according to the present embodiment, the ratio R process / R virtual above actual curvature radius R process for the virtual radius of curvature R virtual is 0.5 or more.

円錐ころ12の大端面16の算術平均粗さ(表面粗さ):   Arithmetic mean roughness (surface roughness) of large end face 16 of tapered roller 12:

大端面16の算術平均粗さRaは0.10μmRa以下であってもよい。以下、図7を参照しながら説明する。図7は、円錐ころ12の大端面16を示す平面模式図である。図7に示すように、大端面16は面取り部16Cと凸部16Aと凹部16Bとを含む。大端面16では最外周に面取り部16Cが配置される。面取り部16Cの内周側に環状の凸部16Aが配置される。凸部16Aの内周側に凹部16Bが配置される。凸部16Aは凹部16Bより突出した面である。面取り部16Cは凸部16Aと円錐ころ12の側面である転動面とを繋ぐように形成されている。上述した大端面16の算術平均粗さRaは、実質的には凸部16Aの算術平均粗さを意味する。また、円錐ころ12の大端面16において、大鍔面18と接触する円周状の表面領域である凸部16Aの算術平均粗さRaの最大値と最小値との差は0.02μmRa以下である。   Arithmetic mean roughness Ra of the large end face 16 may be 0.10 μm Ra or less. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic plan view showing the large end face 16 of the tapered roller 12. As shown in FIG. 7, the large end face 16 includes a chamfered portion 16C, a convex portion 16A, and a concave portion 16B. At the large end face 16, the chamfered portion 16C is disposed at the outermost periphery. An annular convex portion 16A is disposed on the inner peripheral side of the chamfered portion 16C. The concave portion 16B is disposed on the inner peripheral side of the convex portion 16A. The convex portion 16A is a surface protruding from the concave portion 16B. The chamfered portion 16 </ b> C is formed to connect the convex portion 16 </ b> A and the rolling surface which is the side surface of the tapered roller 12. The arithmetic mean roughness Ra of the large end face 16 described above substantially means the arithmetic mean roughness of the convex portion 16A. Further, at the large end face 16 of the tapered roller 12, the difference between the maximum value and the minimum value of the arithmetic average roughness Ra of the convex portion 16A which is a circumferential surface region in contact with the large ridge surface 18 is 0.02 μmRa or less is there.

大鍔面18は、例えば0.12μmRa以下の算術平均粗さに研削加工されている。好ましくは、大鍔面の算術平均粗さRaは0.063μmRa以下である。   The large-diameter surface 18 is ground to an arithmetic average roughness of, for example, 0.12 μm Ra or less. Preferably, the arithmetic mean roughness Ra of the large scale surface is 0.063 μm Ra or less.

本実施の形態の円錐ころ軸受10においては、大鍔面18の算術平均粗さRaが0.1μmRa以上0.2μmRa以下であり、大鍔面18の粗さ曲線のスキューネスRskが−1.0以上−0.3以下であり、大鍔面18の粗さ曲線のクルトシスRkuは3.0以上5.0以下である。ここで、粗さ曲線のスキューネスRskは、日本工業規格(JIS)B0601:2013の4.2.3で規定される粗さ曲線のスキューネスRskのことであり、粗さ曲線のクルトシスRkuは、日本工業規格(JIS)B0601:2013の4.2.4で規定される粗さ曲線のクルトシスRkuのことである。   In the tapered roller bearing 10 according to the present embodiment, the arithmetic average roughness Ra of the large-diameter surface 18 is 0.1 μm Ra or more and 0.2 μm Ra or less, and the skewness Rsk of the roughness curve of the large-diameter surface 18 is −1.0. It is -0.3 or less, and Kurtosis Rku of the roughness curve of the large-diameter surface 18 is 3.0 or more and 5.0 or less. Here, the skewness Rsk of the roughness curve is the skewness Rsk of the roughness curve defined in 4.2.3 of the Japanese Industrial Standard (JIS) B0601: 2013, and the kurtosis Rku of the roughness curve is Japan It is the kurtosis Rku of the roughness curve specified by 4.2.4 of the industrial standard (JIS) B0601: 2013.

円錐ころ軸受10の外輪11または内輪13を低速度で回転させる条件、すなわち200r/min以下の回転数の範囲内で回転トルクを安定化させるため、大鍔面18の算術平均粗さRaを0.1μmRa以上0.2μmRa以下とする。   Arithmetic mean roughness Ra of the large weir surface 18 is set to 0 in order to stabilize the rotational torque within the condition of rotating the outer ring 11 or the inner ring 13 of the tapered roller bearing 10 at low speed, that is, within the range of rotational speed of 200 r / min or less. .1 μm Ra or more and 0.2 μm Ra or less.

粗さ曲線のスキューネスRskは、以下の式(1)に示すように、断面曲線の二乗平均平方根粗さRqの三乗によって無次元化した基準長さにおけるz(x)の三乗平均である。粗さ曲線のスキューネスRskは、輪郭曲線の確率密度関数の非対称性の度合いを示す数値であり、突出した山または谷の影響を強く受けるパラメータである。

Figure 2019066041
図8に、スキューネスRsk>0を満足する粗さ曲線と、スキューネスRsk<0を満足する粗さ曲線とを示している。 The skewness Rsk of the roughness curve is the root mean square of z (x) at a reference length made dimensionless by the cube of the root mean square roughness Rq of the cross sectional curve, as shown in the following equation (1) . The skewness Rsk of the roughness curve is a numerical value indicating the degree of asymmetry of the probability density function of the contour curve, and is a parameter that is strongly influenced by the protruding peaks or valleys.
Figure 2019066041
FIG. 8 shows a roughness curve satisfying skewness Rsk> 0 and a roughness curve satisfying skewness Rsk <0.

これら両粗さ曲線の比較から明らかなように、スキューネスRsk>0の場合、図8の紙面上方へ急激に突出した山が多く、このような場合には大鍔面18の耐焼付き性が超仕上げ水準の粗さよりも大きく劣ってしまう可能性がある。しかしスキューネスRsk<0の場合、図8の紙面上方へ急激に突出した山の尖りが比較的に少ない傾向の表面形状となるため、油膜が破れにくくなり、焼付きの防止に有利である。スキューネスRskの負の値が大きくなるほど、谷の幅が図8の紙面左右方向に広がり、突出した山の尖りが比較的に少ない傾向の表面(円錐ころ軸受10においては、ころ12の大端面16と接触する内輪13の大鍔面18)の幅が狭くなる。このため当該表面と谷との境界部分で応力集中が生じてしまうので、油膜形成が阻害される。内輪13の大鍔面18の粗さ曲線のスキューネスRskを−1.0以上−0.3以下とすることにより、当該大鍔面18が、突出した山の尖りが比較的に少なく滑らかな平面を図8の幅方向に関して広く有する特性となり、油膜形成に有利に働く表面形状となる。   As apparent from the comparison of these two roughness curves, when skewness Rsk> 0, there are a lot of peaks projecting sharply upward in the paper of FIG. 8, and in such a case, the seizure resistance of the large-diameter surface 18 is super It may be much worse than the roughness of the finish level. However, in the case of the skewness Rsk <0, the oil film is less likely to be broken since the peak of the peak that protrudes sharply upward in the drawing of FIG. 8 tends to be relatively small, which is advantageous for preventing seizure. The larger the negative value of the skewness Rsk, the wider the valley width in the lateral direction of the drawing of FIG. 8, and the surface with a tendency for the peak of the protruding peak to be relatively small (in the tapered roller bearing 10, the large end face 16 of the roller 12 The width of the large ridge surface 18) of the inner ring 13 in contact with For this reason, since stress concentration occurs at the boundary between the surface and the valley, oil film formation is inhibited. By setting the skewness Rsk of the roughness curve of the large-diameter surface 18 of the inner ring 13 to −1.0 or more and −0.3 or less, the large-diameter surface 18 has a relatively flat smooth surface with a relatively small peak. In the width direction of FIG. 8, it becomes the characteristic which has widely, and it becomes the surface shape which works favorably for oil film formation.

図8の右方に示すように、Rskの確率密度関数は、Rsk<0においては図中点線で横方向に延びる平均線よりも上側に偏在する。このためRsk<0であり特にこれを−1.0以上−0.3以下とすることにより、大鍔面18の表面は滑らかな山を広範囲に有する形状となる。   As shown in the right side of FIG. 8, the probability density function of Rsk is localized above the average line extending laterally in the dotted line in the drawing at Rsk <0. Therefore, by setting Rsk <0, and in particular, by setting this to −1.0 or more and −0.3 or less, the surface of the large base surface 18 has a shape having a wide range of smooth peaks.

さらに、粗さ曲線のクルトシスRkuは、以下の式(2)に示すように、断面曲線の二乗平均平方根粗さRqの四乗によって無次元化した基準長さにおけるz(x)の四乗平均である。粗さ曲線のクルトシスRkuは、輪郭曲線の確率密度関数のとがり(鋭さ)の度合いを示す数値であり、突出した山または谷の影響を強く受けるパラメータである。

Figure 2019066041
図9に、クルトシスRku>3を満足する粗さ曲線と、クルトシスRku<3を満足する粗さ曲線とを示している。 Furthermore, the kurtosis Rku of the roughness curve is the mean square of z (x) at a reference length made dimensionless by the square root of the root mean square roughness Rq of the cross section curve, as shown in the following equation (2) It is. The kurtosis Rku of the roughness curve is a numerical value indicating the degree of sharpness (sharpness) of the probability density function of the contour curve, and is a parameter that is strongly influenced by the protruding peaks or valleys.
Figure 2019066041
FIG. 9 shows a roughness curve that satisfies Kurtiss Rku> 3 and a roughness curve that satisfies Kurtiss Rku <3.

これら両粗さ曲線の比較から明らかなように、クルトシスRku<3の場合、曲線に急激に突出した山または谷の尖りが少なく、このような場合には回転トルクが安定しない可能性がある。しかしクルトシスRku>3の場合、図の上方および下方に山および谷が比較的急激に突出した尖りが多くなる傾向にある。これにより大鍔面18は適度に金属と接触することができ、円錐ころ軸受10の回転トルクを安定させることに有利となる。ただし、クルトシスRkuの正の値が過剰に大きくなれば、大鍔面18の過度な金属接触が起こり、耐焼付き性が低下する。そこで内輪13の大鍔面18の粗さ曲線のクルトシスRkuを3.0以上5.0以下とすることにより、当該大鍔面18は、低速回転時における回転トルクの安定化を図るための粗さの突起をもった表面性状となる。   As apparent from the comparison of these two roughness curves, in the case of Kurtosis Rku <3, there are few peaks of peaks or valleys that sharply protrude in the curve, and in such a case, the rotational torque may not be stable. However, in the case of Kurtosis Rku> 3, there is a tendency for peaks and valleys to be relatively sharply protruded at the top and bottom of the figure. As a result, the large-diameter surface 18 can be in proper contact with the metal, which is advantageous in stabilizing the rotational torque of the tapered roller bearing 10. However, if the positive value of Kurtosis Rku becomes excessively large, excessive metal contact of the large-diameter surface 18 occurs, and the seizure resistance decreases. Therefore, by setting the curvature curve Rku of the rough surface 18 of the large ring surface 18 of the inner ring 13 to be 3.0 or more and 5.0 or less, the large surface 18 is a rough surface for stabilizing the rotational torque at low speed rotation. It has a surface texture with a hump.

また、本実施の形態においては、円錐ころ12の大端面16の粗さ曲線のスキューネスRskが2以上7以下であり、大端面16の粗さ曲線のクルトシスRkuは−1以上1以下である。さらに、大鍔面18が凹凸を有する母線形状である場合、当該大鍔面18の凹凸の高さの最大値は1μm以下であることが好ましい。   Further, in the present embodiment, the skewness Rsk of the roughness curve of the large end face 16 of the tapered roller 12 is 2 or more and 7 or less, and the kurtosis Rku of the roughness curve of the large end face 16 is -1 or more and 1 or less. Furthermore, in the case where the large rib surface 18 is in the shape of a generatrix having asperities, it is preferable that the maximum value of the heights of the asperities of the major surface 18 be 1 μm or less.

円錐ころ12の転動面と内輪軌道面との当たり位置: (図10、12)   Contact position between the rolling surface of the tapered roller 12 and the inner ring raceway surface: (Figs. 10, 12)

図10に示すように、円錐ころ12の転動軸の延在方向における転動面12Aの幅をL、内輪軌道面13Aと転動面12Aとの当たり位置の中心Cの、延在方向における転動面12Aの中点Nから大端面16側へのずれ量をαとしたとき、円錐ころ軸受10では、幅Lとずれ量αとの比率α/Lが0%以上20%未満であってもよい。   As shown in FIG. 10, the width of the rolling surface 12A in the extending direction of the rolling shaft of the tapered roller 12 is L, and the center C of the contact position of the inner ring raceway surface 13A and the rolling surface 12A in the extending direction Assuming that the shift amount from the middle point N to the large end face 16 side of the rolling surface 12A is α, in the tapered roller bearing 10, the ratio α / L between the width L and the shift amount α is 0% or more and less than 20%. May be

本発明者らは、上記比率α/Lが0%以上20%未満であり、かつ、該比率α/Lが0%超えであるときの当該当たり位置の中心Cが転動軸の延在方向における転動面の中央Nまたは該中央Nよりも大端面16側にあることにより、該比率α/Lが0%超えであるときの当該当たり位置の中心Cが転動軸の延在方向における転動面の中央Nよりも小端面17側にある場合と比べて、スキュー角を低減し、回転トルクの増大を抑制し得ることを確認した。   The present inventors set the center C of the contact position where the ratio α / L is 0% or more and less than 20% and the ratio α / L is more than 0% in the extending direction of the rolling shaft. When the ratio α / L is more than 0%, the center C of the contact position in the extending direction of the rolling shaft is in the center N of the rolling surface at the side or the large end face 16 side than the center N It was confirmed that the skew angle can be reduced and the increase in the rotational torque can be suppressed, as compared with the case where the small end face 17 side is closer to the center N of the rolling surface than the center N.

表1に、上記ずれ量αが0であるとき、すなわち内輪軌道面13Aおよび外輪軌道面11Aと円錐ころ12の転動面12Aとの当たり位置の中心Cが転動軸の延在方向における転動面12Aの中央Nに位置しているときのスキュー角φ0、回転トルクM0に対する、ずれ量αを変化させたときのスキュー角φ、回転トルクMの各比率の計算結果を示す。なお、表1において、ずれ量αは、ころ12の転動面12Aの幅Lに対するずれ量αの比率(α/L)として示している。また、上記当たり位置が上記中央Nよりも小端面17側にずれているときのずれ量を負の値で示す。スキュー角φ0およびトルクM0は、ずれ量αが0の時の値である。

Figure 2019066041
表1に示すように、スキュー角φは、ずれ量αに関する比率α/Lが0%のときよりも大径側当りとした方が小さいことが分かる。また、回転トルクMは、ずれ量αが大きくなる程増大するが、大径側当りよりも小径側当りの方がその影響が大きい。ずれ量αに関する上記比率α/Lが−5%でスキュー角は1.5倍と大きくなることから、発熱への影響が無視できなくなり、実用不可(NG)と判定した。また、上記比率α/Lが20%以上になると、ころ12の転動面12Aにおけるすべりが大きくなることで回転トルクMが増大し、別のピーリング等の不具合を引き起こすため、実用不可(NG)と判定した。 In Table 1, when the shift amount α is 0, that is, the center C of the contact position between the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A and the rolling surface 12A of the tapered roller 12 is a roll in the extending direction of the rolling axis. The calculation results of the respective ratios of the skew angle φ and the rotational torque M when the shift amount α is changed with respect to the skew angle φ0 when located at the center N of the dynamic surface 12A and the rotational torque M0 are shown. In Table 1, the shift amount α is shown as a ratio (α / L) of the shift amount α to the width L of the rolling surface 12A of the roller 12. In addition, the amount of deviation when the contact position is deviated closer to the small end face 17 than the center N is indicated by a negative value. The skew angle φ0 and the torque M0 are values when the deviation amount α is zero.
Figure 2019066041
As shown in Table 1, it can be seen that the skew angle φ is smaller when the large diameter side contact is made than when the ratio α / L relating to the shift amount α is 0%. In addition, the rotational torque M increases as the deviation amount α increases, but the effect of the smaller diameter side contact is larger than the larger diameter side contact. When the ratio α / L relating to the shift amount α is −5% and the skew angle is increased to 1.5 times, the influence on heat generation can not be ignored, and it was judged as not practical (NG). In addition, when the ratio α / L is 20% or more, the slippage of the rolling surface 12A of the roller 12 becomes large to increase the rotational torque M, which causes another failure such as peeling, etc. (NG) It was determined that.

以上の結果より、スキュー角φと回転トルクMとを小さくするためには、ずれ量αに関する比率α/Lは0%以上20%未満であることが望ましい。また好ましくは、比率α/Lは0%を越える。さらに、比率α/Lは0%を越え15%未満であってもよい。   From the above results, in order to reduce the skew angle φ and the rotational torque M, it is desirable that the ratio α / L relating to the deviation amount α be 0% or more and less than 20%. Also preferably, the ratio α / L is greater than 0%. Furthermore, the ratio α / L may be more than 0% and less than 15%.

比率α/Lが0%超えとなる構成は、たとえば図10および図11に示される。図10および図11は、円錐ころ軸受において、内輪軌道面13Aと転動面12Aとの当たり位置の変更方法の例を示す断面模式図である。   The configuration in which the ratio α / L exceeds 0% is shown, for example, in FIG. 10 and FIG. FIGS. 10 and 11 are schematic sectional views showing an example of the method of changing the contact position of the inner ring raceway surface 13A and the rolling surface 12A in the tapered roller bearing.

図10に示されるように、ころ12の転動面12Aに形成されたクラウニング、および内輪軌道面13Aおよび外輪軌道面11Aに形成されたクラウニングの各頂点の位置を相対的にずらすことにより、実現され得る。   As shown in FIG. 10, it is realized by relatively shifting the positions of the crowning formed on the rolling surface 12A of the roller 12 and the crowning formed on the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A. It can be done.

また、比率α/Lが0%超えとなる構成は、図11に示されるように、内輪軌道面13Aが内輪の軸方向に対して成す角度と、外輪軌道面11Aが外輪11の軸方向に対して成す角度とを相対的に変えることより、実現され得る。具体的には、図11中に点線で示される上記当たり位置のずれ量αがゼロである場合と比べて、内輪軌道面13Aが内輪13の軸方向に対して成す角度を大きくする、および外輪軌道面11Aが外輪11の軸方向に対して成す角度を小さくする、の少なくともいずれかの方法により、比率α/Lが0%超えとなる構成は実現され得る。   Further, as shown in FIG. 11, in the configuration in which the ratio α / L exceeds 0%, the angle formed by the inner ring raceway surface 13A with respect to the axial direction of the inner ring and the outer ring raceway surface 11A in the axial direction of the outer ring 11 It can be realized by relatively changing the angle with respect to each other. Specifically, the angle formed by the inner ring raceway surface 13A with respect to the axial direction of the inner ring 13 is increased, as compared with the case where the shift amount α of the contact position shown by the dotted line in FIG. A configuration in which the ratio α / L exceeds 0% can be realized by at least one of the methods of reducing the angle formed by the raceway surface 11A with the axial direction of the outer ring 11.

円錐ころ12の転動面の形状:   Shape of rolling surface of tapered roller 12:

ころ12の転動面12A(図1参照)は、両端部に位置し、クラウニングが形成されたクラウニング部22、24と、このクラウニング部22、24の間を繋ぐ中央部23とを含む。中央部23にはクラウニングは形成されておらず、ころ12の回転軸である中心線26に沿った方向での断面における中央部23の形状は直線状である。ころ12の小端面17とクラウニング部22との間には面取り部21が形成されている。ころ12の大端面16とクラウニング部24との間にも面取り部16Cが形成されている。   The rolling surface 12A (see FIG. 1) of the roller 12 is located at both ends, and includes crowning portions 22 and 24 on which crowning is formed, and a central portion 23 connecting the crowning portions 22 and 24. No crowning is formed in the central portion 23, and the shape of the central portion 23 in the cross section in the direction along the center line 26 which is the rotation axis of the roller 12 is linear. A chamfered portion 21 is formed between the small end face 17 of the roller 12 and the crowning portion 22. A chamfered portion 16C is also formed between the large end face 16 of the roller 12 and the crowning portion 24.

ここで、ころ12の製造方法において、窒素富化層12Bを形成する処理(浸炭窒化処理)を実施するときには、ころ12にはクラウニングが形成されておらず、ころ12の外形は図12の点線で示される加工前表面12Eとなっている。この状態で窒素富化層が形成された後、仕上げ加工として図12の矢印に示すようにころ12の側面が加工され、図3に示すように、クラウニングが形成されたクラウニング部22、24が得られる。   Here, when the process (carbonitriding process) for forming the nitrogen-rich layer 12B is performed in the method of manufacturing the roller 12, crowning is not formed on the roller 12, and the outer shape of the roller 12 is a dotted line in FIG. It has become the front surface 12E shown by. After the nitrogen-enriched layer is formed in this state, the side surface of the roller 12 is processed as shown by the arrow in FIG. 12 as a finishing process, and as shown in FIG. can get.

クラウニングの形状:   Crowning shape:

ころ12のクラウニング部22、24に含まれる(中央部23に連なり内輪軌道面13Aに接触する部分である)接触部クラウニング部分27に形成されたクラウニングの形状は、以下のように規定される。すなわち、クラウニングのドロップ量の和は、ころ12の転動面12Aの母線をy軸とし、母線直交方向をz軸とするy−z座標系において、K,K,zを設計パラメータ、Qを荷重、Lをころ12における転動面12Aの有効接触部の母線方向長さ、E’を等価弾性係数、aをころ12の転動面の母線上にとった原点から有効接触部の端部までの長さ、A=2KQ/πLE’としたときに、下記の式(3)で表される。

Figure 2019066041
ころ12の転動面12Aは、たとえば図13および図14に示される形状を有する。図13は本実施の形態の円錐ころ軸受に含まれる円錐ころのクラウニング形状の第1例を示す図である。図14は本実施の形態の円錐ころ軸受に含まれる円錐ころのクラウニング形状の第2例を示す図である。図13を参照して、接触部クラウニング部分27と非接触部クラウニング部分28とは、ころ軸方向に延びる母線が、互いに異なる関数で表されかつ互いに接続点P1で滑らかに連続する線である。上記接続点P1の近傍において、非接触部クラウニング部分28の母線の曲率R8を、接触部クラウニング部分27の母線の曲率R7よりも小さく設定している。上記「滑らかに連続する」とは、角を生じずに連続することであり、理想的には、接触部クラウニング部分27の母線と、非接触部クラウニング部分28の母線とが、互いの連続点において、共通の接線を持つように続くことで、すなわち上記母線が上記連続点で連続的微分可能な関数であることである。 The shape of the crowning formed in the contact portion crowning portion 27 (which is a portion continuous with the central portion 23 and in contact with the inner ring raceway surface 13A) included in the crowning portions 22 and 24 of the roller 12 is defined as follows. That is, in the yz coordinate system in which the generating line of the rolling surface 12A of the roller 12 is the y-axis and the generating line orthogonal direction is the z-axis, the sum of the crowning drop amounts is K 1 , K 2 , z m as design parameters , Q load, L the length in the generatrix direction of the effective contact portion of the rolling surface 12A at the roller 12, E 'the equivalent elastic modulus, and an origin from the origin taken on the generatrix of the rolling surface of the roller 12 When it is assumed that the length to the end of A is 2K 1 Q / πLE ′, it is represented by the following formula (3).
Figure 2019066041
Rolling surface 12A of roller 12 has, for example, a shape shown in FIGS. 13 and 14. FIG. 13 is a view showing a first example of the crowning shape of the tapered roller included in the tapered roller bearing of the present embodiment. FIG. 14 is a view showing a second example of the crowning shape of the tapered roller included in the tapered roller bearing of the present embodiment. Referring to FIG. 13, the contact crowning portion 27 and the non-contact crowning portion 28 are lines in which generatrix extending in the roller axial direction are represented by functions different from each other and are smoothly continuous at the connection point P1. In the vicinity of the connection point P1, the curvature R8 of the bus bar of the noncontact portion crowning portion 28 is set smaller than the curvature R7 of the bus bar of the contact portion crowning portion 27. The above-mentioned "smoothly continuous" means continuous without any corners, and ideally, the generatrix of the contact portion crowning portion 27 and the generatrices of the noncontact portion crowning portion 28 are mutually continuous points. , And so as to have a common tangent, that is, the generatrix is a continuously differentiable function at the continuity point.

この構成によると、ころ12の外周の転動面12Aにクラウニング部を形成したため、軌道面13Aのみにクラウニング部を形成する場合よりも、転動面12Aに砥石を必要十分に作用させ得る。よって転動面12Aに対する加工不良を未然に防止できる。転動面12Aに形成したクラウニング部22,24により、面圧や接触部の応力を低減し円錐ころ軸受10の長寿命化を図ることができる。さらに、接触部クラウニング部分27と、非接触部クラウニング部分28との接続点P1の近傍において、非接触部クラウニング部分28の母線の曲率R8が、接触部クラウニング部分27の母線の曲率R7よりも小さいため、ころ12の両端部のドロップ量の低減を図ることができる。したがって、例えば従来の円弧クラウニングのものより研削量を抑え、ころ12の加工効率の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる。   According to this configuration, since the crowning portion is formed on the rolling surface 12A on the outer periphery of the roller 12, the grindstone can be made to act on the rolling surface 12A more sufficiently than in the case where the crowning portion is formed only on the raceway surface 13A. Therefore, processing defects on the rolling surface 12A can be prevented in advance. By the crowning portions 22 and 24 formed on the rolling surface 12A, the surface pressure and the stress of the contact portion can be reduced, and the life of the tapered roller bearing 10 can be prolonged. Furthermore, in the vicinity of the connection point P1 between the contact portion crowning portion 27 and the non-contact portion crowning portion 28, the curvature R8 of the generatrix of the noncontact portion crowning 28 is smaller than the curvature R7 of the generatrix of the contact portion crowning 27 Therefore, it is possible to reduce the drop amount at both ends of the roller 12. Therefore, for example, the amount of grinding can be suppressed more than that of the conventional arc crowning, the processing efficiency of the roller 12 can be improved, and the manufacturing cost can be reduced.

上記接触部クラウニング部分27の母線は、次式で表される対数クラウニングの対数曲線により形成されている。

Figure 2019066041
この対数クラウニングで表される接触部クラウニング部分27により、面圧や接触部の応力を低減し円錐ころ軸受10の長寿命化を図ることができる。 The generatrix of the contact crowning portion 27 is formed by a logarithmic curve of logarithmic crowning expressed by the following equation.
Figure 2019066041
By the contact crowning portion 27 represented by the logarithmic crowning, the surface pressure and the stress of the contact can be reduced, and the lifetime of the tapered roller bearing 10 can be prolonged.

図13に示すように、上記非接触部クラウニング部分28の母線は、大径側の部分および小径側の部分のいずれか一方または両方が直線であってもよい(図13の例では大径側の部分のみ直線)。この場合、非接触部クラウニング部分28の母線を円弧とする場合よりもさらにドロップ量Dp(図13参照)の低減を図ることができる。   As shown in FIG. 13, one or both of the large diameter side portion and the small diameter side portion of the generatrix of the noncontact portion crowning portion 28 may be straight (in the example of FIG. 13, the large diameter side). Only straight part). In this case, the drop amount Dp (see FIG. 13) can be further reduced as compared to the case where the generatrix of the noncontact portion crowning portion 28 is a circular arc.

ただし、非接触部クラウニング部分28の母線は、大径側の部分および小径側の部分のいずれか一方または両方が円弧であってもよい。この場合、ころ転動面全体の母線を例えば対数曲線で表すものより、ドロップ量Dpの低減を図ることができる。したがって、研削量の低減を図れる。   However, the generatrix of the noncontact portion crowning portion 28 may be a circular arc in either or both of the large diameter side portion and the small diameter side portion. In this case, the drop amount Dp can be reduced more than that in which the generatrix of the entire roller rolling surface is represented by a logarithmic curve, for example. Therefore, the amount of grinding can be reduced.

接触部クラウニング部分27の母線の一部または全部が上記式(3)で示される対数クラウニングで表されてもよい。この対数クラウニングで表される接触部クラウニング部分27により、面圧や接触部の応力を低減し円すいころ軸受の長寿命化を図ることができる。   A part or all of the generatrix of the contact portion crowning portion 27 may be represented by the logarithmic crowning represented by the above equation (3). By the contact crowning portion 27 represented by the logarithmic crowning, the surface pressure and the stress of the contact can be reduced, and the lifetime of the tapered roller bearing can be prolonged.

すなわち、たとえば図14に示すように、接触部クラウニング部分27の母線が、ころ軸方向に沿って平坦に形成されたストレート部分27A(中央部23と同義)と、対数クラウニングの対数曲線で形成された部分27Bとによって表されてもよい。この場合は、接触部クラウニング部分27の母線の一部のみが上記式(3)で示される対数クラウニングの対数曲線で表される。一方、接触部クラウニング部分27の全体が対数クラウニングの対数曲線で形成された部分27Bによって表されてもよい。   That is, for example, as shown in FIG. 14, the generatrix of the contact crowning portion 27 is formed by a straight portion 27A (synonymous with the central portion 23) formed flat along the roller axis direction and a logarithmic curve of logarithmic crowning. And 27B may be represented. In this case, only a part of the generatrix of the contact crowning portion 27 is represented by a logarithmic curve of the logarithmic crowning represented by the above equation (3). On the other hand, the entire contact crowning portion 27 may be represented by a portion 27B formed by a logarithmic curve of logarithmic crowning.

非接触部クラウニング部分28の母線は、そのうちの接触部クラウニング部分27の対数クラウニングの対数曲線で形成された部分27Bとの接続部が、当該対数曲線の勾配と一致されるように形成されることが好ましい。このようにすれば、接触部クラウニング部分27の母線と非接触部クラウニング部分28の母線とを、接続点でより滑らかに連続させることができる。   The generatrix of the noncontact crowning portion 28 is formed such that the connection with the portion 27B of the contact crowning portion 27 formed by the logarithmic crowning curve of the contact crowning portion 27 is matched with the slope of the logarithmic curve Is preferred. In this way, the generatrix of the contact crowning portion 27 and the generatrices of the noncontact crowning portion 28 can be more smoothly continued at the connection point.

クラウニングの加工精度を確保するためには、ころ12の外周に、ころ全長L1の1/2以上のストレート部分27Aが存在することが望ましい。そこで、ころ全長L1の1/2をストレート部分27Aとし、ころ軸方向中央を基準として、小径側の部分と大径側の部分とで対称のクラウニングであるとすれば、対数クラウニング式中の設計パラメータのうち、Kは固定され、Kとzとが設計の対象となる。 In order to ensure the processing accuracy of the crowning, it is desirable that a straight portion 27A that is 1/2 or more of the total roller length L1 be present on the outer periphery of the roller 12. Therefore, if it is assumed that half of the full length L1 of the roller is the straight portion 27A and the crowning is symmetrical between the small diameter side and the large diameter side with reference to the roller axial center, design in the logarithmic crowning formula Among the parameters, K 2 is fixed, and K 1 and z m are targets of design.

ところで、上記の式(3)のK、zについて数理的最適化手法を用いてクラウニングを最適化すると、本条件では、図15の「対数」のようなクラウニングとなる。このとき、ころ12のクラウニングの最大ドロップ量は69μmである。なお図15は、本実施の形態の円錐ころ軸受に含まれる円錐ころの母線方向座標とドロップ量との関係を表す図である。ところが、図15(図16)中のGの領域は、図15の内輪13の大径側の逃げ部25Aおよび小径側の逃げ部25Bと相対するクラウニング部24であり内輪13とは接触しない。このため、ころ12の上記Gの領域は、対数クラウニングである必要はなく、直線もしくは円弧あるいはその他の関数としても差し支えない。ころ12の上記Gの領域が直線、円弧、その他の関数であっても、ころ12の全体が対数クラウニングの場合と同一の面圧分布となり、機能上何ら遜色はない。 By the way, when crowning is optimized by using a mathematical optimization method with respect to K 1 and z m in the above equation (3), crowning like “log” in FIG. 15 is obtained under this condition. At this time, the maximum drop amount of the crowning of the roller 12 is 69 μm. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the generatrix directional coordinates of the tapered roller and the drop amount included in the tapered roller bearing of the present embodiment. However, the region G in FIG. 15 (FIG. 16) is the crowning portion 24 that faces the large diameter side relief portion 25A and the small diameter side relief portion 25B of the inner ring 13 in FIG. For this reason, the above G region of the roller 12 does not have to be logarithmic crowning, and may be a straight line or a circular arc or another function. Even if the region G of the roller 12 is a straight line, a circular arc, or any other function, the entire surface of the roller 12 has the same surface pressure distribution as in the case of logarithmic crowning, and there is no inferiority in function.

対数クラウニングの数理的最適化手法について説明する。   We will explain mathematical optimization method of logarithmic crowning.

対数クラウニングを表す関数式中のK,zを適切に選択することによって、最適な対数クラウニングを設計することができる。 By appropriately selecting K 1 and z m in a functional expression representing logarithmic crowning, optimal logarithmic crowning can be designed.

クラウニングは一般的に接触部の面圧もしくは応力の最大値を低下させるように設計する。ここでは,転動疲労寿命はMisesの降伏条件にしたがって発生すると考え、Misesの相当応力の最大値を最小にするようにK,zを選択する。 Crowning is generally designed to reduce the maximum contact pressure or stress at the contact. Here, it is considered that rolling fatigue life occurs according to the yield condition of Mises, and K 1 and z m are selected so as to minimize the maximum value of the equivalent stress of Mises.

,zは適当な数理的最適化手法を用いて選択することが可能である。数理的最適化手法のアルゴリズムには種々のものが提案されているが、その一つである直接探索法は、関数の微係数を使用せずに最適化を実行することが可能であり、目的関数と変数が数式によって直接的に表現できない場合に有用である。ここでは、直接探索法の一つであるRosenbrock法を用いてK,zの最適値を求める。 K 1 and z m can be selected using an appropriate mathematical optimization method. Although various algorithms have been proposed for mathematical optimization methods, one of them, the direct search method, is capable of performing optimization without using the derivative of the function. Useful when functions and variables can not be represented directly by mathematical expressions. Here, the optimal value of K 1 and z m is determined using the Rosenbrock method, which is one of direct search methods.

ころ12と内輪13との接触を考える限りにおいては、図15におけるGの領域のクラウニングは、どのような形状でもよいが、外輪11との接触や加工時の砥石の成形性を考慮すれば、対数クラウニング部との接続点P1において、対数クラウニング部の勾配より小さな勾配となることは望ましくない。Gの領域のクラウニングについて、対数クラウニング部の勾配より大きな勾配を与えることは、ドロップ量が大きくなるため、これも望ましくない。すなわち、Gの領域のクラウニングと対数クラウニングは、その接続点P1で勾配が一致して滑らかに繋がるように設計されることが望ましい。図15において、ころ12のGの領域のクラウニングを、直線とした場合を点線にて例示し、円弧とした場合を太実線にて例示する。Gの領域のクラウニングを直線とした場合、ころ12のクラウニングのドロップ量Dp(図13、図14参照)は例えば36μmとなる。Gの領域のクラウニングを円弧とした場合、ころ12のクラウニングのドロップ量Dpは例えば40μmとなる。   As long as the contact between the roller 12 and the inner ring 13 is considered, the crowning in the region G in FIG. 15 may have any shape, but considering the contact with the outer ring 11 and the formability of the grinding wheel at the time of processing, It is not desirable that the gradient be smaller than the gradient of the logarithmic crowning at the connection point P1 with the logarithmic crowning. Providing a slope greater than that of the logarithmic crowning for the crowning of the G region is also undesirable as it results in a large drop volume. That is, it is desirable that the crowning and the logarithmic crowning in the region of G be designed so that the slopes coincide and be smoothly connected at the connection point P1. In FIG. 15, the crowning of the region G of roller 12 is exemplified by a dotted line in the case of a straight line, and by a thick solid line in a case of an arc. When crowning in the region G is straight, the crowning drop amount Dp of the rollers 12 (see FIGS. 13 and 14) is, for example, 36 μm. When the crowning of the region G is a circular arc, the drop amount Dp of the crowning of the roller 12 is, for example, 40 μm.

内輪軌道面および外輪軌道面の形状:   Shape of inner ring raceway surface and outer ring raceway surface:

次に、内輪軌道面13Aの母線方向の形状を図16〜図18に基づいて説明する。図16は内輪13の詳細形状を示す部分断面模式図である。図17は、図16の領域XVIIの拡大模式図である。図18は、図16に示した内輪軌道面13Aの母線方向の形状を示す模式図である。図16および図17では、円錐ころ12の大端面16側の一部輪郭を2点鎖線で示す。   Next, the shape of the inner ring raceway surface 13A in the generatrix direction will be described based on FIGS. FIG. 16 is a partial cross-sectional schematic view showing the detailed shape of the inner ring 13. FIG. 17 is an enlarged schematic view of a region XVII in FIG. FIG. 18 is a schematic view showing the shape of the inner ring raceway surface 13A shown in FIG. 16 in the generatrix direction. In FIG. 16 and FIG. 17, a partial contour of the large end surface 16 side of the tapered roller 12 is indicated by a two-dot chain line.

図16〜図18に示すように、内輪軌道面13Aは、緩やかな円弧のフルクラウニング形状に形成され、逃げ部25A、25Bに繋がっている。緩やかな円弧のフルクラウニングの曲率半径Rcは、内輪軌道面13Aの両端でたとえば5μm程度のドロップ量が生じる極めて大きなものである。図16に示すように、内輪軌道面13Aには逃げ部25A、25Bが設けられているので、内輪軌道面13Aの有効軌道面幅はLGとなる。   As shown in FIG. 16 to FIG. 18, the inner ring raceway surface 13A is formed in a gentle circular full crowning shape, and is connected to the relief portions 25A and 25B. The radius of curvature Rc of the full crowning of the gradual arc is a very large one where a drop amount of, for example, about 5 μm is generated at both ends of the inner ring raceway surface 13A. As shown in FIG. 16, since the relief portions 25A, 25B are provided on the inner ring raceway surface 13A, the effective raceway surface width of the inner ring raceway surface 13A is LG.

図17に示すように、大鍔面18の半径方向の外側には、大鍔面18に滑らかに接続する逃げ面18Aが形成されている。逃げ面18Aと円錐ころ12の大端面16との間に形成される楔形隙間によって、潤滑油の引き込み作用を高め、十分な油膜を形成することができる。内輪軌道面13Aの母線方向の形状は、緩やかな円弧のフルクラウニング形状を例示したが、これに限られず、ストレート形状としてもよい。   As shown in FIG. 17, a flank surface 18 </ b> A smoothly connected to the major surface 18 is formed on the radially outer side of the major surface 18. The wedge-shaped gap formed between the flank 18A and the large end face 16 of the tapered roller 12 can enhance the function of drawing in the lubricating oil and form a sufficient oil film. The shape of the inner ring raceway surface 13A in the generatrix direction exemplifies a full crowning shape of a gentle arc, but is not limited to this and may be a straight shape.

以上では、内輪13の内輪軌道面13Aの母線方向の形状を説明したが、外輪軌道面11Aの母線方向の形状も同様であるので、説明は繰り返さない。以上を言い換えれば、内輪13の中心軸を通る断面において、内輪軌道面13Aおよび外輪軌道面11Aは直線状または円弧状である。   Although the shape of the inner ring raceway surface 13A of the inner ring 13 in the generatrix direction has been described above, the shape of the outer ring raceway surface 11A in the generatrix direction is the same as that described above. In other words, in the cross section passing through the central axis of the inner ring 13, the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A are linear or arc-shaped.

ここで、円錐ころ12の転動面12Aを対数クラウニング形状(中央部23はストレート形状)とすると共に、内輪軌道面13Aおよび外輪軌道面11Aをストレート形状又は緩やかな円弧のフルクラウニング形状とした本実施形態に至った検証結果を次に説明する。   Here, the rolling surface 12A of the tapered roller 12 has a logarithmic crowning shape (the central portion 23 has a straight shape), and the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A have a straight shape or a full crowning shape of a gentle arc. The verification result that has reached the embodiment will be described next.

自動車のトランスミッション用円錐ころ軸受(内径φ35mm、外径φ62mm、幅18mm)で、ミスアライメントがある低速条件(1速)の場合と、ミスアライメントがない高速条件(4速)の場合とにおける外輪軌道面11Aの接触面圧と、円錐ころ12の転動面12Aの有効転動面幅Lに対する接触楕円の比を検証した。検証に用いた試料を表2に示す。

Figure 2019066041
検証結果を表3に示す。
Figure 2019066041
ミスアライメント無しで高速条件では、荷重条件が比較的軽いため、表3に示すように、試料1、試料2のいずれもエッジ面圧(PEDGE)の発生はない。一方、試料2では、外輪のフルクラウニングのドロップ量が大きく、接触楕円(長軸半径)が短くなるので、接触領域が長い場合に比べて、当り位置の中心Cのばらつきが大きくなり、円錐ころのスキューを誘発しやすくなり、実用不可(NG)とした。 Outer ring raceway in the low speed condition (1st speed) with misalignment and the high speed condition (4th speed) without misalignment in the transmission tapered roller bearings (inner diameter φ 35 mm, outer diameter φ 62 mm, width 18 mm) of automobiles The ratio of the contact ellipse to the effective rolling surface width L of the rolling surface 12A of the tapered roller 12 was verified. The samples used for verification are shown in Table 2.
Figure 2019066041
The verification results are shown in Table 3.
Figure 2019066041
Under high speed conditions without misalignment, the load conditions are relatively light, and therefore, as shown in Table 3, neither sample 1 nor sample 2 generates any edge surface pressure (P EDGE ). On the other hand, in sample 2, since the drop amount of full crowning of the outer ring is large and the contact ellipse (long axis radius) becomes short, the variation in the center C of the hit position becomes large compared to the case where the contact area is long. It is easy to induce the skew of the

一方、ミスアライメントありで低速条件では、高荷重であるため、試料2では、ころ有効転動面幅Lに対する接触楕円の比は100%となり、外輪にはエッジ面圧が発生する。さらに、エッジ当りとなることで、円錐ころの小端面側で接触駆動されるようになることから、大きなスキューを誘発してしまい、実用不可(NG)とした。   On the other hand, in the low speed condition with misalignment, since the load is high, in the sample 2, the ratio of the contact ellipse to the roller effective rolling surface width L is 100%, and an edge surface pressure is generated in the outer ring. Furthermore, since the contact is driven on the small end face side of the tapered roller by being in contact with the edge, a large skew is induced, which is not practical (NG).

以上より、スキューを抑制するためには、外輪に大きなドロップ量のフルクラウニングを施すことは好ましくないことが検証され、試料1の有意性が確認できた。   From the above, it was verified that it is not preferable to subject the outer ring to full crowning with a large drop amount in order to suppress the skew, and the significance of Sample 1 was confirmed.

<各種特性の測定方法>   <Method of measuring various characteristics>

ころの大端面の曲率半径の測定方法:   How to measure the radius of curvature of the large end face of the roller:

図6に示したころ12の大端面16における実曲率半径Rprocessおよび仮想曲率半径Rvirtualは、研削加工により実際に形成された円錐ころに対して任意の方法により測定され得るが、例えば表面粗さ測定機(例えばミツトヨ製表面粗さ測定機サーフテストSV‐3100)を用いて測定され得る。表面粗さ測定機を用いた場合には、まず転動軸を中心とする径方向に沿って測定軸を設定し、大端面の表面形状(母線方向の形状)を測定する。得られた大端面プロファイルに、上記頂点C1〜C4および中間点P5およびP6をプロットする。上記実曲率半径Rprocessは、プロットされた頂点C1、中間点P5および頂点C2を通る円弧の曲率半径として算出される。上記仮想曲率半径Rvirtualは、プロットされた頂点C1、中間点P5,P6および頂点C4を通る円弧の曲率半径として算出される。あるいは、大端面16全体の仮想曲率半径Rvirtualは、「複数回入力」というコマンドを用いて4点を取った値で近似円弧曲線半径を算出することで決定してもよい。大端面16の母線方向の形状は、直径方向に1回の測定とした。 The actual radius of curvature R process and the virtual radius of curvature R virtual at the large end face 16 of the roller 12 shown in FIG. 6 can be measured by any method for tapered rollers actually formed by grinding, but for example It can be measured using a profilometer (eg, Mitutoyo surface roughness tester Surftest SV-3100). When a surface roughness measuring machine is used, first, a measurement axis is set along a radial direction centered on the rolling axis, and the surface shape (shape in the generatrix direction) of the large end face is measured. The vertices C1 to C4 and the midpoints P5 and P6 are plotted in the obtained large end face profile. The actual radius of curvature R process is calculated as the radius of curvature of an arc passing through the plotted vertex C1, the midpoint P5 and the vertex C2. The virtual radius of curvature R virtual is calculated as the radius of curvature of an arc passing through the plotted vertex C1, the midpoints P5 and P6 and the vertex C4. Alternatively, the virtual radius of curvature R virtual of the entire large end face 16 may be determined by calculating the approximate arc curve radius with a value obtained by taking four points using the command “input multiple times”. The shape of the large end face 16 in the generatrix direction was measured once in the diametrical direction.

一方で、設定曲率半径Rは、実際の研削加工により得られた円錐ころの各寸法等から、例えばJIS規格等の工業規格に基づいて見積もられる。   On the other hand, the set radius of curvature R is estimated based on industrial standards such as JIS standards, for example, from the dimensions and the like of the tapered rollers obtained by actual grinding processing.

算術平均粗さ(表面粗さ)の測定方法:   Measurement method of arithmetic mean roughness (surface roughness):

ころ12の大端面16の算術平均粗さRaは任意の方法により測定できるが、たとえば表面粗さ測定機(例えばミツトヨ製表面粗さ測定機サーフテストSV‐3100)を用いて測定され得る。大端面の算術平均粗さRaは、たとえば、上記測定機のスタイラスをころ12の大端面16に接触させる方法により測定できる。また、大端面16において、大鍔面と接触する円周状の表面領域である凸部16Aの算術平均粗さRaの最大値と最小値との差は、当該凸部16Aの任意の4か所について表面粗さ測定機を用いて算術平均粗さRaを測定し、当該4か所の算術平均粗さの最大値と最小値との差を算出することにより求めることができる。   Arithmetic mean roughness Ra of large end face 16 of roller 12 can be measured by any method, but it can be measured, for example, using a surface roughness measuring machine (for example, Mitutoyo surface roughness measuring machine Surf test SV-3100). Arithmetic mean roughness Ra of the large end face can be measured, for example, by a method of bringing the stylus of the measuring machine into contact with the large end face 16 of the roller 12. In the large end face 16, the difference between the maximum value and the minimum value of the arithmetic average roughness Ra of the convex portion 16A, which is a circumferential surface region in contact with the large ridge surface, is any 4 of the convex portion 16A. Arithmetic mean roughness Ra can be measured using a surface roughness measuring machine, and the difference between the maximum value and the minimum value of the four arithmetic mean roughness values can be calculated.

<円錐ころ軸受の作用効果>   <Operation effect of conical roller bearing>

本発明者は、円錐ころ軸受に関する以下の事項に着目し、上述した円錐ころ軸受の構成に想到した。
(1)円錐ころの大端面の設定曲率半径と加工後の実曲率半径との比率
(2)円錐ころのスキューを抑制する内外輪の軌道面の形状
(3)円錐ころの転動面への対数クラウニングの適用
The inventor focused on the following matters regarding the tapered roller bearing, and considered the configuration of the above-described tapered roller bearing.
(1) The ratio of the setting radius of curvature of the large end face of the tapered roller to the actual radius of curvature after processing (2) The shape of the raceway surface of the inner and outer rings to suppress the skew of the conical roller (3) To the rolling surface of the tapered roller Apply logarithmic crowning

以下一部重複する部分もあるが、上述した円錐ころ軸受の特徴的な構成を列挙する。   The characteristic configurations of the above-described tapered roller bearings will be listed, although there are some overlapping parts below.

本開示に従った円錐ころ軸受10は、円錐ころ12の大端面16の設定曲率半径をR、円錐ころ12の円錐角の頂点である点O(図3参照)から内輪13の大鍔面18までの距離をRBASEとしたとき、設定曲率半径Rと距離RBASEの比率R/RBASEの値を0.75以上0.87以下とする。図6に示すように円錐ころ12の大端面16の研削加工後の実曲率半径をRprocessとしたとき、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比率Rprocess/Rが0.5以上である。 The tapered roller bearing 10 according to the present disclosure has a set radius of curvature R of the large end face 16 of the tapered roller 12 and a point O (see FIG. 3) which is the apex of the conical angle of the tapered roller 12 the distance to when the R BASE, 0.75 or 0.87 or less the value of the ratio R / R BASE setting the radius of curvature R and the distance R BASE. As shown in FIG. 6, assuming that the actual radius of curvature after grinding of the large end face 16 of the tapered roller 12 is R process , the ratio R process / R of the actual radius of curvature R process to the set radius of curvature R is 0.5 or more It is.

上述した円錐ころ軸受10とすれば、設定曲率半径Rと距離RBASEの比率R/RBASEの値を上述のように設定することで、円錐ころ12の大端面16と内輪13の大鍔面18との接触部において十分な油膜厚さを確保して円錐ころ12と大鍔面18との接触および摩耗の発生を抑制し、当該接触部での発熱を抑制できる。 In the case of the tapered roller bearing 10 described above, by setting the value of the ratio R / R BASE of the set radius of curvature R and the distance R BASE as described above, the large end face 16 of the tapered roller 12 and the large ridge surface of the inner ring 13 A sufficient oil film thickness can be secured at the contact portion with 18 to suppress the contact between the tapered roller 12 and the large-diameter surface 18 and the occurrence of wear, and heat generation at the contact portion can be suppressed.

なお、比率R/RBASEの値については、以下の知見を参考として決定した。図21は、内輪13の大鍔面18と円錐ころ12の大端面16との間に形成される油膜厚さtを、Karnaの式を用いて計算した結果を示す。縦軸は、R/RBASE=0.76のときの油膜厚さt0に対する油膜厚さtの比t/t0である。油膜厚さtはR/RBASE=0.76のとき最大となり、R/RBASEが0.87を越えると急激に減少する。 The value of ratio R / R BASE was determined with reference to the following findings. FIG. 21 shows the result of calculation of the oil film thickness t formed between the large ridge surface 18 of the inner ring 13 and the large end surface 16 of the tapered roller 12 using the Karna's equation. The vertical axis represents the ratio t / t 0 of the oil film thickness t to the oil film thickness t 0 when R / R BASE = 0.76. The oil film thickness t becomes maximum when R / R BASE = 0.76, and decreases rapidly when R / R BASE exceeds 0.87.

図22は、内輪13の大鍔面18と円錐ころ12の大端面16間の最大ヘルツ応力Pを計算した結果を示す。縦軸は、図21と同様に、R/RBASE=0.76のときの最大ヘルツ応力P0に対する比P/P0で示す。最大ヘルツ応力Pは、R/RBASEの増大に伴って単調に減少する。内輪13の大鍔面18と円錐ころ12の大端面16間の辷り摩擦によるトルクロスと発熱とを低減するためには、油膜厚さtを厚く、最大ヘルツ応力Pを小さくすることが望ましい。本発明者らは、図21および図22の計算結果を参考とし、耐焼付き試験結果および製造時の交差レンジなどを考慮して上記比率R/RBASEの条件を決定した。 FIG. 22 shows the result of calculating the maximum Hertzian stress P between the large ridge surface 18 of the inner ring 13 and the large end surface 16 of the tapered roller 12. The ordinate represents the ratio P / P 0 to the maximum Hertzian stress P 0 when R / R BASE = 0.76, as in FIG. The maximum Hertz stress P monotonously decreases with the increase of R / R BASE . In order to reduce torque loss and heat generation due to rolling friction between the large ridge surface 18 of the inner ring 13 and the large end surface 16 of the tapered roller 12, it is desirable to increase the oil film thickness t and reduce the maximum Hertz stress P. The present inventors determined the condition of the ratio R / R BASE in consideration of the seizure resistance test result, the cross range at the time of production, and the like with reference to the calculation results of FIGS. 21 and 22.

ここで、図21に示すように設定曲率半径Rと距離RBASEとの関係は、Karnaの式により油膜厚さtとの関係が一義的に決定される。しかし、RBASEが大きくなるにつれ、ころのスキュー角度が大きくなる場合がある。そのため、当該スキュー角度の影響を考慮し、比率R/RBASEの数値範囲を設定してもよい。 Here, as shown in FIG. 21, the relationship between the set radius of curvature R and the distance R BASE is uniquely determined by the equation of Karna according to the oil film thickness t. However, as R BASE increases, the skew angle of the roller may increase. Therefore, the numerical range of the ratio R / R BASE may be set in consideration of the influence of the skew angle.

具体的には、距離RBASEが100mm以下のとき、設定曲率半径Rと距離RBASEの比率R/RBASEの値を0.70以上0.90以下としてもよい。この場合、距離RBASEが相対的に小さいため、スキューの影響が比較的小さい。そのため、図21に示したようなKarnaの式に従い油膜厚さの極大化を図っている。ただし、比率R/RBASEの値が0.70より小さくなると油膜厚さの低下を招く。また、当該比率R/RBASEの値が0.90より大きくなると急激な油膜厚さの低下を招く。 Specifically, when the distance R BASE is 100 mm or less, the value of the ratio R / R BASE of the setting radius of curvature R to the distance R BASE may be 0.70 or more and 0.90 or less. In this case, since the distance R BASE is relatively small, the influence of the skew is relatively small. Therefore, the oil film thickness is maximized in accordance with the Karna equation as shown in FIG. However, when the value of the ratio R / R BASE is smaller than 0.70, the oil film thickness decreases. In addition, when the value of the ratio R / R BASE is larger than 0.90, the oil film thickness is rapidly reduced.

また、上記距離RBASEが100mmを越え200mm以下のとき、比率R/RBASEの値を0.75以上0.85以下としてもよい。この場合、上述した条件より上記距離RBASEが相対的に大きくなっているため、スキューの影響を無視できない。そのため、上述した条件より比率R/RBASEの値の範囲を限定することが好ましい。したがって、比率R/RBASEの値について0.8を中央値とし下限を0.75、上限を0.85とした。 Further, when the distance R BASE is more than 100 mm and not more than 200 mm, the value of the ratio R / R BASE may be 0.75 or more and 0.85 or less. In this case, since the distance R BASE is relatively larger than the condition described above, the influence of the skew can not be ignored. Therefore, it is preferable to limit the range of the value of the ratio R / R BASE based on the conditions described above. Therefore, the value of the ratio R / R BASE is set to 0.8 as the median, the lower limit to 0.75, and the upper limit to 0.85.

また、上記距離RBASEが200mmを越え300mm以下のとき、比率R/RBASEの値を0.77以上0.83以下としてもよい。この場合、上述した条件より上記距離RBASEが相対的に大きくなっているため、スキューの影響がより大きくなっている。そのため、上述した条件より比率R/RBASEの値の範囲をさらに限定することが好ましい。したがって、比率R/RBASEの値について0.8を中央値とし下限を0.77、上限を0.83とした。 Further, when the distance R BASE exceeds 200 mm and is 300 mm or less, the value of the ratio R / R BASE may be set to 0.77 or more and 0.83 or less. In this case, since the distance R BASE is relatively larger than the above-described condition, the influence of the skew is larger. Therefore, it is preferable to further limit the range of the value of the ratio R / R BASE based on the conditions described above. Therefore, the value of the ratio R / R BASE is set to 0.8 as the median, the lower limit to 0.77, and the upper limit to 0.83.

なお、ここでは図21に示したようにKarnaの式を用いて比率R/RBASEと油膜厚さとの関係を特定しているが、当該関係に影響を及ぼす因子としては軸受の回転速度や荷重、潤滑油の粘度などの軸受の使用条件が考えられる。発明者が検討したところ、このような他の因子を総合的に考慮すると比率R/RBASEの値が0.8程度であれば、平均的に最も油膜厚さが十分に維持できる。そのため、上述したように上記比率R/RBASEの値については0.8を中央値としてその範囲を決定している。 Here, as shown in FIG. 21, the relationship between the ratio R / R BASE and the oil film thickness is specified using Karna's equation, but the factors affecting the relationship are the rotational speed and load of the bearing. The conditions of use of the bearing, such as the viscosity of the lubricating oil, are conceivable. As a result of the inventor's investigation, if the value of the ratio R / R BASE is approximately 0.8, the oil film thickness can be most sufficiently maintained on average in consideration of such other factors as a whole. Therefore, as described above, the value of the ratio R / R BASE is determined with the range of 0.8 as the median value.

また、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比率Rprocess/Rの値を上述のように設定することで、円錐ころ12の大端面16と内輪13の大鍔面18との接触面圧を低減できる。さらに、円錐ころ12のスキューを抑制し大端面16と大鍔面18との接触部での油膜厚さを安定して確保することができる。 Further, by setting the value of the ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R as described above, the contact surface between the large end surface 16 of the tapered roller 12 and the large ridge surface 18 of the inner ring 13 The pressure can be reduced. Furthermore, the skew of the tapered roller 12 can be suppressed, and the oil film thickness at the contact portion between the large end face 16 and the large ridge surface 18 can be stably secured.

さらに、円錐ころ12の大端面16において大鍔面18と接触する円周状の表面領域(凸部16A)の算術平均粗さRaの最大値と最小値との差を0.02μmRa以下とすることで、大端面16の円周状の表面領域の算術平均粗さRaのばらつきを十分小さくでき、上記比率R/RBASEの数値範囲および比率Rprocess/Rの数値範囲との相乗効果により、結果的に上記接触部における十分な油膜厚さを確保できる。このため、上記接触部における発熱を安定的に抑制でき耐焼付き性が向上された円錐ころ軸受10を得ることができる。 Furthermore, the difference between the maximum value and the minimum value of the arithmetic mean roughness Ra of the circumferential surface area (convex portion 16A) in contact with the large-diameter surface 18 at the large end face 16 of the tapered roller 12 is 0.02 μmRa or less Thus, the variation of the arithmetic average roughness Ra of the circumferential surface area of the large end face 16 can be sufficiently reduced, and the above-mentioned ratio R / R BASE has a synergistic effect with the numerical range of the ratio R process / R. As a result, a sufficient oil film thickness at the contact portion can be secured. For this reason, it is possible to stably suppress the heat generation at the contact portion, and to obtain the tapered roller bearing 10 having an improved seizure resistance.

さらに、大鍔面18の算術平均粗さRaが0.1μmRa以上0.2μmRa以下であり、大鍔面18の粗さ曲線のスキューネスRskが−1.0以上−0.3以下であり、大鍔面18の粗さ曲線のクルトシスRkuは3.0以上5.0以下である。以上のように大鍔面18の算術平均粗さRa、粗さ曲線のスキューネスRskおよび粗さ曲線のクルトシスRkuを調整することにより、円錐ころ軸受10の回転トルクの安定化と耐焼付き性との両立を実現することができる。   Furthermore, the arithmetic average roughness Ra of the large-diameter surface 18 is 0.1 μm Ra or more and 0.2 μm Ra or less, and the skewness Rsk of the roughness curve of the large-diameter surface 18 is −1.0 or more and −0.3 or less, The kurtosis Rku of the roughness curve of the wedge surface 18 is 3.0 or more and 5.0 or less. As described above, by adjusting the arithmetic average roughness Ra of the large-diameter surface 18, the skewness Rsk of the roughness curve, and the kurtosis Rku of the roughness curve, stabilization of the rotational torque of the tapered roller bearing 10 and seizure resistance can be achieved. It is possible to realize both.

当該円錐ころ軸受10においては、円錐ころ12の大端面16の粗さ曲線のスキューネスRskが2以上7以下であり、大端面16の粗さ曲線のクルトシスRkuは−1以上1以下であることが好ましい。特にクルトシスRkuについて、上記数値範囲より小さければ、ころ12の大端面16と内輪13の大鍔面18との接触面が過剰に広くなる。また特にスキューネスRskについて、上記数値範囲より小さければ、回転トルクが必要以上に低くなるという問題が生じる。また特にクルトシスRkuについて、上記数値範囲より大きければ、大端面16の尖度が過剰に大きくなる。また特にスキューネスRskについて、上記数値範囲より大きければ、耐焼付き性が劣ってしまうという問題が生じる。このためスキューネスおよびクルトシスが上記数値範囲より小さくても大きくても、油膜の形成に不利になる。したがってスキューネスおよびクルトシスを上記の数値範囲内とすることにより、大端面16と大鍔面18との接触部における充分な油膜厚さを確保できる。よって上記接触部における発熱を安定的に抑制でき耐焼付き性が向上された円錐ころ軸受10を得ることができる。   In the tapered roller bearing 10, the skewness Rsk of the roughness curve of the large end face 16 of the tapered roller 12 is 2 or more and 7 or less, and the kurtosis Rku of the roughness curve of the large end face 16 is -1 or more and 1 or less. preferable. In particular, in the case of Kurtiss Rku, if it is smaller than the above numerical range, the contact surface between the large end surface 16 of the roller 12 and the large-diameter surface 18 of the inner ring 13 becomes excessively wide. In particular, if the skewness Rsk is smaller than the above numerical range, there arises a problem that the rotational torque becomes lower than necessary. In particular, with respect to Kurtosis Rku, if it is larger than the above-mentioned numerical range, the kurtosis of the large end face 16 becomes excessively large. In particular, if the skewness Rsk is larger than the above numerical range, there is a problem that the anti-seizure property is deteriorated. For this reason, when the skewness and kurtosis are smaller or larger than the above numerical range, it is disadvantageous to the formation of an oil film. Therefore, by setting the skewness and kurtosis within the above-mentioned numerical range, it is possible to secure a sufficient oil film thickness at the contact portion between the large end face 16 and the large base surface 18. Therefore, it is possible to stably suppress the heat generation at the contact portion, and to obtain the tapered roller bearing 10 having an improved seizure resistance.

以上に述べた粗さ特性を有する内輪13の大鍔面18を加工するために研削仕上げ加工を用いれば、粗さの規定範囲が細かすぎ加工抵抗が大きくなりすぎるため、大鍔面18などに研削焼けなどの不具合が生じる可能性があり、当該加工を行なうことは困難である。そこで上記の粗さ特性を有する内輪13の大鍔面18を加工する際には、たとえば0.5秒以上2秒以下の超短時間で超仕上げ加工を施すことが好ましい。   If grinding finish processing is used to process the large-diameter surface 18 of the inner ring 13 having the above-mentioned roughness characteristics, the specified range of the roughness is too fine and the machining resistance is too large. Problems such as grinding burns may occur, and it is difficult to perform the processing. Therefore, when processing the large-diameter surface 18 of the inner ring 13 having the above-mentioned roughness characteristics, it is preferable to perform superfinishing in an ultra short time of, for example, 0.5 seconds or more and 2 seconds or less.

一方、ころ12の大端面16の粗さは内輪13の大鍔面18の粗さよりも、円錐ころ軸受10の機能に与える影響が少ない。このためころ12の大端面16の粗さの条件は大鍔面18よりも緩やかである。具体的には、良好な潤滑油のくさび効果を得る観点から、ころ12の大端面16の算術平均粗さRaを0.1μmRa以下とすればよい。また、ころ12の大端面16と内輪13の大鍔面18とは、理想的には、球面と平面との接触関係である時、特に良好な耐焼付き性を実現することができる。そのため、大鍔面18が凹凸を有する母線形状である場合、当該大鍔面18の凹凸の高さの最大値は1μm以下であることが好ましい。   On the other hand, the roughness of the large end face 16 of the roller 12 has less influence on the function of the tapered roller bearing 10 than the roughness of the large ridge surface 18 of the inner ring 13. For this reason, the condition of the roughness of the large end face 16 of the roller 12 is gentler than that of the large weir surface 18. Specifically, in order to obtain a good lubricating oil wedging effect, the arithmetic mean roughness Ra of the large end face 16 of the roller 12 may be set to 0.1 μm Ra or less. Further, when the large end surface 16 of the roller 12 and the large ridge surface 18 of the inner ring 13 are ideally in a contact relationship between a spherical surface and a plane, particularly good seizure resistance can be realized. Therefore, when the large rib surface 18 is in the shape of a generatrix having irregularities, the maximum value of the height of the irregularities of the large rib surface 18 is preferably 1 μm or less.

上記円錐ころ軸受10では、内輪13の中心軸を通る断面において、内輪軌道面13Aおよび外輪軌道面11Aは直線状または円弧状であってもよい。円錐ころ12の転動面12Aにはクラウニングが形成されてもよい。クラウニングのドロップ量の和は、円錐ころ12の転動面の母線をy軸とし、母線直交方向をz軸とするy−z座標系において、K,K,zを設計パラメータ、Qを荷重、Lを円錐ころ12における転動面12Aの有効接触部の母線方向長さ、E’を等価弾性係数、aを円錐ころ12の転動面12Aの母線上にとった原点から有効接触部の端部までの長さ、A=2KQ/πLE’としたときに、式(3)で表されてもよい。

Figure 2019066041
この場合、ころ12の転動面12Aに上記式(3)によりドロップ量の和が表されるような、輪郭線が対数関数で表されるクラウニング(いわゆる対数クラウニング)を設けているので、従来の部分円弧で表されるクラウニングを形成した場合より局所的な面圧の上昇を抑制でき、ころ12の転動面12Aにおける摩耗の発生を抑制できる。 In the tapered roller bearing 10, the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A may be linear or arc-shaped in a cross section passing through the central axis of the inner ring 13. Crowning may be formed on the rolling surface 12 </ b> A of the tapered roller 12. The sum of the drop amount of crowning is the design parameter of Q 1 , K 2 , z m in the yz coordinate system in which the generating line of the rolling surface of the tapered roller 12 is y axis and the direction orthogonal to the generating line is z axis Is the load, L is the generatrix length of the effective contact portion of the rolling surface 12A of the tapered roller 12, E 'is the equivalent elastic modulus, and the effective contact is from the origin taken on the generating line of the rolling surface 12A of the tapered roller 12 When the length to the end of the part is A = 2K 1 Q / πLE ′, it may be expressed by Expression (3).
Figure 2019066041
In this case, since crowning (so-called logarithmic crowning) is provided on the rolling surface 12A of the roller 12 such that the outline is represented by a logarithmic function such that the sum of the drop amounts is represented by the equation (3). In the case where the crowning represented by the partial arc of (4) is formed, the local pressure increase can be suppressed, and the occurrence of wear on the rolling surface 12A of the roller 12 can be suppressed.

また、内輪13の中心軸を通る断面において、内輪軌道面13Aおよび外輪軌道面11Aが直線状または円弧状となっており、円錐ころ12の転動面12Aは中央部がたとえばストレート面となっており当該ストレート面に連なっていわゆる対数クラウニングが設けられているので、円錐ころ12の転動面12Aと内輪軌道面13Aおよび外輪軌道面11Aとの接触領域の寸法(たとえば接触楕円の長軸寸法)を長くすることができ、結果的にスキューを抑制できる。さらに、内輪軌道面13Aまたは外輪軌道面11Aと転動面12Aとの当たり位置のばらつきを小さくできる。   Further, in a cross section passing through the central axis of the inner ring 13, the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A are linear or arc-shaped, and the rolling surface 12A of the tapered roller 12 has, for example, a straight surface at its central portion. Since so-called logarithmic crowning is provided continuously to the straight surface, the dimensions of the contact area between the rolling surface 12A of the tapered roller 12 and the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A (for example, the major axis size of the contact ellipse) Can be lengthened, and as a result, skew can be suppressed. Furthermore, the variation in the contact position between the inner ring raceway surface 13A or the outer ring raceway surface 11A and the rolling surface 12A can be reduced.

また、上述のように転動面12Aと内輪軌道面13Aおよび外輪軌道面11Aとの接触領域の寸法(たとえば接触楕円の長軸寸法)を長くすると、モーメント荷重が作用するような使用条件ではころに従来のようなフルクラウニングを形成している場合、母線方向の端部においてエッジ面圧が発生する恐れがある。しかし上記円錐ころ軸受10では円錐ころ12に対数クラウニングが適用されているため、必要な接触領域の寸法を確保しつつ、このようなエッジ面圧の発生を抑制できる。   In addition, if the dimension (for example, the major axis dimension of the contact ellipse) of the contact area between the rolling surface 12A and the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A is elongated as described above, In the case of forming full crowning as in the prior art, there is a risk that edge surface pressure may occur at the end in the generatrix direction. However, in the above-described tapered roller bearing 10, logarithmic crowning is applied to the tapered rollers 12, so that the generation of such edge surface pressure can be suppressed while securing the necessary contact area size.

ここで、上述した対数クラウニングの効果についてより詳細に説明する。図23は、輪郭線が対数関数で表されるクラウニングを設けたころの輪郭線と、ころの転動面における接触面圧を重ねて示した図である。図24は、部分円弧のクラウニングとストレート部との間を補助円弧としたころの輪郭線と、ころの転動面における接触面圧を重ねて示した図である。図23および図24の左側の縦軸は、クラウニングのドロップ量(単位:mm)を示している。図23および図24の横軸は、ころにおける軸方向での位置(単位:mm)を示している。図23および図24の右側の縦軸は、接触面圧(単位:GPa)を示している。   Here, the effect of the above-mentioned logarithmic crowning will be described in more detail. FIG. 23 is a diagram showing the contour of a roller provided with crowning whose contour is represented by a logarithmic function and the contact pressure on the rolling surface of the roller. FIG. 24 is a diagram showing an outline of a roller with an auxiliary arc between the partial arc crowning and the straight portion, and a contact surface pressure on the rolling surface of the roller. The left vertical axis in FIGS. 23 and 24 indicates the crowning drop amount (unit: mm). The horizontal axes in FIG. 23 and FIG. 24 indicate the position (unit: mm) in the axial direction of the roller. The vertical axes on the right side of FIGS. 23 and 24 indicate the contact surface pressure (unit: GPa).

円錐ころの転動面の輪郭線を部分円弧のクラウニングとストレート部とを有する形状に形成した場合、図24に示すように、ストレート部、補助円弧及びクラウニング相互間の境界における勾配が連続であっても、曲率が不連続であると接触面圧が局所的に増加する。そのため、油膜切れや表面損傷を招く恐れがある。十分な膜厚の潤滑膜が形成されていないと、金属接触による摩耗が生じやすくなる。接触面に部分的に摩耗が生じると、その近辺で、より金属接触が生じやすい状態となるため、接触面の摩耗が促進され、円錐ころが損傷に至る不都合が生じる。   When the contour of the rolling surface of the tapered roller is formed to have a partial arc crowning and a straight portion, as shown in FIG. 24, the gradient at the boundary between the straight portion, the auxiliary arc and the crowning is continuous. Even if the curvature is discontinuous, the contact surface pressure increases locally. Therefore, there is a possibility that oil film breakage and surface damage may be caused. If a lubricating film having a sufficient thickness is not formed, abrasion due to metal contact is likely to occur. If the contact surface is partially worn away, metal contact is likely to occur in the vicinity of the contact surface, which accelerates the wear of the contact surface, resulting in a disadvantage that the tapered roller may be damaged.

そこで、接触面としての円錐ころの転動面に、輪郭線が対数関数で表されるクラウニングを設けた場合、例えば図23に示すように、図24の部分円弧で表されるクラウニングを設けた場合と比べて局所的な面圧が低くなり、接触面に摩耗を生じ難くすることができる。したがって、円錐ころの転動面上に存在する潤滑剤の微量化や低粘度化により潤滑膜の膜厚が薄くなる場合においても、接触面の摩耗を防止し、円錐ころの損傷を防止することができる。なお、図23及び図24には、ころの母線方向を横軸とすると共に母線直交方向を縦軸とする直交座標系に、内輪又は外輪ところの有効接触部の中央部に横軸の原点Oを設定してころの輪郭線を示すと共に、面圧を縦軸として接触面圧を重ねて示している。このように、上述のような構成を採用することで長寿命かつ高い耐久性を示す円錐ころ軸受10を実現できる。   Therefore, when the rolling surface of the tapered roller as the contact surface is provided with a crowning whose contour is represented by a logarithmic function, for example, as shown in FIG. 23, the crowning represented by the partial arc of FIG. As compared with the case, the local contact pressure is lower, and the contact surface can be made less susceptible to wear. Therefore, even when the film thickness of the lubricating film becomes thin due to the reduction of the amount of the lubricant present on the rolling surface of the tapered roller and the viscosity reduction, the wear of the contact surface is prevented and the damage of the tapered roller is prevented. Can. In FIGS. 23 and 24, in the orthogonal coordinate system in which the generatrix direction of the roller is taken as the horizontal axis and the generatrix orthogonal direction is taken as the vertical axis, the origin O of the horizontal axis at the central part of the effective contact portion of the inner ring or the outer ring Is set to indicate the contour of the roller, and the contact pressure is superimposed on the surface pressure as the vertical axis. Thus, the tapered roller bearing 10 exhibiting long life and high durability can be realized by adopting the configuration as described above.

上記円錐ころ軸受10では、円錐ころ12の転動軸の延在方向における転動面の幅をL、内輪軌道面13Aと転動面12Aとの当たり位置の、上記延在方向における転動面12Aの中点Nから大端面16側へのずれ量をαとしたとき、幅Lとずれ量αとの比率α/Lが0%以上20%未満であってもよい。異なる観点から言えば、当該当たり位置が、転動軸の延在方向における転動面12Aの中央位置または該中央位置よりも大端面16側にあることが好ましい。この場合、当該当たり位置が転動軸の延在方向における転動面の中央位置よりも小端面側にある場合と比べて、ころにスキューを発生させる接線力の発生位置(大端面16と内輪13の大鍔面18との接点位置)から当該当たり位置までの距離を小さくできるので、ころのスキュー角を低減でき、回転トルクの増大を抑制し得る。   In the tapered roller bearing 10, the width of the rolling surface in the extending direction of the rolling shaft of the tapered roller 12 is L, and the rolling surface in the extending direction at the contact position of the inner ring raceway surface 13A and the rolling surface 12A. The ratio α / L between the width L and the shift amount α may be 0% or more and less than 20% when the shift amount from the middle point N to the large end face 16 side of 12A is α. From a different point of view, it is preferable that the contact position be on the central position of the rolling surface 12A in the extension direction of the rolling shaft or on the large end face 16 side of the central position. In this case, as compared with the case where the contact position is on the small end face side with respect to the central position of the rolling surface in the extending direction of the rolling shaft, the generation position of the tangential force causing the roller to skew Since the distance from the contact position with the large-diameter surface 18 of 13 to the contact position can be reduced, the skew angle of the roller can be reduced, and an increase in rotational torque can be suppressed.

上記円錐ころ軸受10では、内輪13において、内輪軌道面13Aと大鍔面18とが交わる隅部には逃げ部25Aが形成されていてもよい。この場合、円錐ころ12の転動面12Aにおける大端面16側の端部が逃げ部25Aに位置することで、当該端部が内輪13と接触することを防止できる。   In the tapered roller bearing 10, a relief 25A may be formed at a corner where the inner ring raceway surface 13A and the large-diameter surface 18 intersect in the inner ring 13. In this case, when the end on the large end face 16 side of the rolling surface 12A of the tapered roller 12 is positioned at the relief 25A, the end can be prevented from contacting the inner ring 13.

上記円錐ころ軸受10において、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比率Rprocess/Rが0.8以上であってもよい。円錐ころ軸受10が極めて厳しい潤滑環境下で使用された場合、上記比率Rprocess/Rを0.8以上とすることで、円錐ころ12の大端面16と内輪13の大鍔面18との接触部における油膜厚さを十分に厚くできる。 In the tapered roller bearing 10, the ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R may be 0.8 or more. When the tapered roller bearing 10 is used in an extremely severe lubrication environment, the ratio R process / R is set to 0.8 or more to make contact between the large end surface 16 of the tapered roller 12 and the large ridge surface 18 of the inner ring 13 The oil film thickness in the part can be made sufficiently thick.

上記円錐ころ軸受10において、円錐ころ12の大端面16の算術平均粗さRaが0.10μmRa以下であってもよい。この場合、円錐ころ12の大端面16と内輪13の大鍔面18との接触部における油膜厚さを十分に確保できる。   In the tapered roller bearing 10, the arithmetic mean roughness Ra of the large end face 16 of the tapered roller 12 may be 0.10 μm Ra or less. In this case, the oil film thickness at the contact portion between the large end surface 16 of the tapered roller 12 and the large-diameter surface 18 of the inner ring 13 can be sufficiently secured.

ここで、円錐ころ12のスキュー角と比率R/RBASEとの関係について検討する。比率R/RBASEは、円すいころ12の大端面16が、設定した理想的な球面(加工誤差を含まない)での接触状態であることを条件とする。比率R/RBASEと円錐ころ12のスキュー角との関係を表4に示す。

Figure 2019066041
表4に示すように、ころのR/RBASE比が小さくなる程、スキュー角は大きくなる。一方、すでに説明した図4のころ12の大端面16の曲率半径Rは大端面16が理想的な球面でできていた時の曲率半径であり、大端面16は図5に示すようにR152=R364=R1564という条件が成り立つ、理想的な単一円弧曲線となる。しかし、実際には図6に示すように円錐ころ12の大端面16は、円錐ころ12の円錐角の頂点を中心とする1つの球面の一部とならない。図6に示すように、大端面16全体のR1564に対して片側のR152は同一ではなく、R1564より小さくなる。 Here, the relationship between the skew angle of the tapered roller 12 and the ratio R / R BASE will be examined. The ratio R / R BASE is provided on the condition that the large end face 16 of the tapered roller 12 is in contact with the set ideal spherical surface (does not include machining errors). The relationship between the ratio R / R BASE and the skew angle of the tapered roller 12 is shown in Table 4.
Figure 2019066041
As shown in Table 4, the smaller the roller R / R BASE ratio, the larger the skew angle. On the other hand, the radius of curvature R of the large end face 16 of the roller 12 of FIG. 4 already described is the radius of curvature when the large end face 16 is an ideal spherical surface, and the large end face 16 is R152 = as shown in FIG. It becomes an ideal single arc curve in which the condition of R364 = R1564 is satisfied. However, in fact, as shown in FIG. 6, the large end face 16 of the tapered roller 12 does not become part of one spherical surface centered on the apex of the conical angle of the tapered roller 12. As shown in FIG. 6, R152 on one side is not identical to R1564 of the entire large end face 16 and is smaller than R1564.

図6に示すようにころ12の大端面16における両端面がダレた場合、大端面16と内輪13の大鍔面18とは大端面16の片側(凸部16A)においてしか接触しない。このため、計算上の大端面16のR寸法はR152(図6の実曲率半径Rprocess)となり、理想的なR寸法(設定曲率半径R)に対して小さくなる(比率Rprocess/Rが小さくなる)。この結果、大鍔面18と大端面16との接触面圧が上昇すると同時にスキュー角も増加する。スキュー角が増大すると、ころ12と大鍔面18との接触部で生じる接触楕円が大鍔面18をはみ出すことで油膜が切れ、結果的にかじり疵や焼付きが発生す場合がある。 As shown in FIG. 6, when both end surfaces of the large end surface 16 of the roller 12 sag, the large end surface 16 and the large ridge surface 18 of the inner ring 13 contact only on one side (convex portion 16A) of the large end surface 16. For this reason, the calculated R dimension of the large end face 16 is R152 (actual curvature radius R process in FIG. 6), which is smaller than the ideal R dimension (set curvature radius R) (ratio R process / R is small Become). As a result, the contact surface pressure between the large weir surface 18 and the large end face 16 increases and at the same time the skew angle also increases. If the skew angle is increased, the contact ellipse generated at the contact portion between the roller 12 and the large-diameter surface 18 may cause the oil film to break off the large-diameter surface 18, resulting in occurrence of galling or seizure.

ここで、潤滑状態が十分ではない環境下では、ころ12のスキュー角が増加し、更に大鍔面18と大端面16との接触部における接触面圧も上昇すると、ころ12と大鍔面18間の油膜パラメータΛが低下する。油膜パラメータΛが1を切ると金属接触が始まる境界潤滑となる。この結果、ころ12の大端面16と内輪の大鍔面18との接触部では摩耗が生じ始め、この状態が続くと更に摩耗が促進され、焼付きの発生の懸念が高まる。   Here, in an environment where the lubrication state is not sufficient, the skew angle of the roller 12 increases, and the contact surface pressure at the contact portion between the large-diameter surface 18 and the large end surface 16 also increases. The oil film parameter Λ falls between. When the oil film parameter Λ falls below 1, it becomes boundary lubrication where metal contact starts. As a result, wear starts to occur at the contact portion between the large end face 16 of the roller 12 and the large-diameter surface 18 of the inner ring, and when this state continues, wear is further promoted and concern about occurrence of seizure increases.

ここで、油膜パラメータΛとは「弾性流体潤滑理論により求まる油膜厚さhところの大端面および内輪の大鍔面の二乗平均粗さの合成粗さσとの比」で定義される。すなわち油膜パラメータΛ=h/σである。また、算術平均粗さRaと自乗平均粗さRqには一般にRq=1.25Raの関係があり、ころの大端面の自乗平均粗さをRq1と、大鍔面の自乗平均粗さをRq2とすると、合成粗さσはこのRqを用いて、σ=√((Rq1 +Rq2 )/2)と表せる。 Here, the oil film parameter Λ is defined by “the ratio of the large end face at the oil film thickness h determined by the elastic fluid lubrication theory to the combined roughness σ of the large-diameter surface of the inner ring and the mean surface roughness”. That is, the oil film parameter Λ = h / σ. The arithmetic mean roughness Ra and the root mean square roughness Rq generally have a relationship of Rq = 1.25 Ra, and the root mean square roughness of the large end face of the roller is Rq 1 and the root mean square roughness of the major surface is Rq Assuming that it is 2 , the synthetic roughness σ can be expressed as σ = √ ((Rq 1 2 + Rq 2 2 ) / 2) using this Rq.

油膜パラメータΛは合成粗さσに依存し、σの値が小さいほど油膜厚さを厚くすることができる。このため、ころ12の大端面16と内輪13の大鍔面18の算術平均粗さは超仕上げ相当の粗さであり、σの値は0.09μmRq以下であることが望ましい。   The oil film parameter Λ depends on the synthetic roughness σ, and the smaller the value of σ, the thicker the oil film thickness can be. For this reason, the arithmetic mean roughness of the large end face 16 of the roller 12 and the large ridge surface 18 of the inner ring 13 is a roughness equivalent to superfinishing, and it is desirable that the value of σ be 0.09 μm Rq or less.

上述した研削加工に伴う、設定曲率半径Rと円錐ころの大端面の曲率半径(実曲率半径Rprocess)の差による影響についての検討結果より、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比に着目し、大端面と大鍔面との接触面圧、油膜厚さ、スキュー角、油膜パラメータとの関係を検証した。さらに、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比の実用可能な範囲の検証には、すべり接触となる内輪の大鍔面と円錐ころの大端面との間の潤滑油使用温度のピーク時における潤滑状態の厳しさのレベルが影響することが判明した。 The ratio of the actual radius of curvature R process to the set radius of curvature R from the examination result of the influence of the difference between the set radius of curvature R and the radius of curvature of the large end face of the tapered roller (actual radius of curvature R process ) The relationship between the contact pressure between the large end face and the large ridge surface, the oil film thickness, the skew angle, and the oil film parameters was verified. Furthermore, to verify the practicable range of the ratio between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R, the peak temperature of the lubricant used between the large ridge surface of the inner ring and the large end face of the tapered roller in sliding contact It has been found that the level of severity of the lubrication condition at times affects.

このため、内輪の大鍔面と円錐ころの大端面との間の潤滑油使用温度のピーク時における潤滑状態の厳しさのレベルを表す指標を次のように検討した。
(1)内輪の大鍔面と円錐ころの大端面との間の潤滑状態は、円錐ころの大端面の曲率半径(実曲率半径Rprocess)と潤滑油の使用温度により決まることに着目した。
(2)また、トランスミッションやデファレンシャル用途で想定される使用潤滑油粘度に着目し、実用使用を加味し検討した。
(3)そして、潤滑油使用温度のピーク時の最大条件として、120℃で3分(180秒)間継続する極めて厳しい温度条件を想定した。この温度条件は、ピーク時の最大条件であり、おおよそ3分を経過すれば、定常状態に戻るという意味を有し、この温度条件を本明細書において「想定ピーク温度条件」という。この「想定ピーク温度条件」に潤滑油の粘度特性を加味した潤滑状態において急昇温を生じない実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比を設定するための閾値が求められることを見出した。
For this reason, an index indicating the level of severity of the lubricating state at the peak of the lubricating oil use temperature between the large ridge face of the inner ring and the large end face of the tapered roller was examined as follows.
(1) The state of lubrication between the large ridge surface of the inner ring and the large end surface of the tapered roller is focused on the fact that it is determined by the radius of curvature (real radius of curvature R process ) of the large end surface of the tapered roller and the operating temperature of the lubricating oil.
(2) In addition, we focused on the viscosity of the lubricating oil used in transmission and differential applications and considered for practical use.
(3) And, as the maximum condition at the peak of lubricating oil use temperature, an extremely severe temperature condition lasting for 3 minutes (180 seconds) at 120 ° C. was assumed. This temperature condition is the maximum condition at the time of peak, and means that it will return to the steady state after approximately 3 minutes pass, and this temperature condition is referred to as "estimated peak temperature condition" in the present specification. It is found that the threshold value for setting the ratio between the actual curvature radius R process and the set curvature radius R which does not cause rapid temperature rise in the lubrication state in which the viscosity characteristics of the lubricating oil are added to this "assumed peak temperature condition" The

以上の知見に基づいて、「想定ピーク温度条件」に潤滑油の粘度を加味した潤滑状態により、潤滑状態の厳しさのレベルを表す指標が次式で求められることを考案した。この指標を本明細書において「つば部潤滑係数」という。
「つば部潤滑係数」=120℃粘度×(油膜厚さh)/180秒
ここで、油膜厚さhは、たとえば、Karnaの以下の式から求められる。

Figure 2019066041
ここで、今回設定した「つば部潤滑係数」は、円錐ころ軸受のつば部潤滑限度を判明できる絶対評価指標値であると言える。自動車用途での上記とは別の条件での使用、または自動車以外の他の用途で使用される場合においては、潤滑油の最高温度、粘度または想定ピーク温度条件を適宜変更して「つば部潤滑係数」を算出し、後述する閾値と比較し潤滑状態の厳しさを判別できる。さらには、内輪の大鍔面が本発明のような概略直線でなく曲面(中凹側)であったとしても、その曲面である内輪の大鍔面ところの大端面とで構成される幾何形状組合せにより算出される油膜厚さで「つば部潤滑係数」を導けば後述の閾値と比較し判別できる。すなわち、本明細書において、「つば部潤滑係数」は、油膜厚さ使用条件に基づいた絶対評価として表される円錐ころ軸受の潤滑状態の厳しさを評価した指標値である。本発明者は、円錐ころ軸受の耐焼き付き性を向上するために、円錐ころの大端面の最適な曲率半径と加工後の実曲率半径との比率を規定するとの新たな着想に至り、当該比率の最適化にあたっては、前述の通り実使用で絶対評価を可能とした「つば部潤滑係数」を導入して評価を行なった。この評価によって、用途を限らない円錐ころ軸受の耐焼付け性向上に寄与する上記比率の規定を一般化し導き出すことができた。
次に、本発明の実施の形態の変形例に係る円錐ころ軸受を説明する。本実施の形態の変形例に係る円錐ころ軸受は、一般的な円錐ころ軸受に比べて、「想定ピーク温度条件」に潤滑油の粘度特性を加味した潤滑状態の厳しさのレベルが、若干緩和されたレベルで使用されることと、円錐ころの大端面の実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比の実用可能な範囲が拡大された点が異なる。その他の構成及び技術内容については、上述した実施の形態に係る円錐ころ軸受と同じであるので、上述した実施の形態に係る円錐ころ軸受に関する説明のすべての内容を準用し、相違する点のみ説明する。 Based on the above findings, it was devised that an index representing the level of severity of the lubricating state can be determined by the following equation, based on the lubricating state in which the viscosity of the lubricating oil is added to the "assumed peak temperature conditions". This index is referred to herein as the "spinal section lubrication coefficient".
"Flange portion lubricating Factor" = 120 ° C. Viscosity × (oil film thickness h) 2/180 seconds, where the oil film thickness h, for example, be determined from the following equation Karna.
Figure 2019066041
Here, it can be said that the "spindle part lubrication coefficient" set this time is an absolute evaluation index value which can identify the collar portion lubrication limit of the tapered roller bearing. In the case of use under conditions other than the above for automotive applications, or in other applications other than automobiles, change the maximum temperature, viscosity or assumed peak temperature conditions of the lubricating oil as appropriate, and then The "coefficient" can be calculated and compared with a threshold described later to determine the severity of the lubrication state. Furthermore, even if the large ridge surface of the inner ring is not a straight line as in the present invention but a curved surface (inside concave side), a geometric shape formed by the large edge surface of the large ridge surface of the inner ring which is the curved surface If the "collar portion lubrication coefficient" is derived from the oil film thickness calculated by the combination, it can be determined by comparing with a threshold described later. That is, in the present specification, the “collar portion lubrication coefficient” is an index value obtained by evaluating the severity of the lubricating state of the tapered roller bearing expressed as an absolute evaluation based on the oil film thickness use condition. The inventor of the present invention has reached a new idea of defining the ratio of the optimum radius of curvature of the large end face of the tapered roller to the actual radius of curvature after processing in order to improve the seizure resistance of the tapered roller bearing, In the optimization of the above, the evaluation was conducted by introducing the "spinal part lubrication coefficient" which enables absolute evaluation in actual use as described above. By this evaluation, it has been possible to generalize and derive the definition of the above-mentioned ratio which contributes to the improvement of the anti-seizure property of the conical roller bearing which has no application.
Next, a tapered roller bearing according to a modification of the embodiment of the present invention will be described. In the tapered roller bearing according to the modification of the present embodiment, the level of severity of the lubrication state in which the viscosity characteristics of the lubricating oil are added to the "supposed peak temperature condition" is slightly relaxed compared to the general tapered roller bearing. It differs in that the practical range of the ratio of the actual curvature radius R process of the large end face of the tapered roller to the setting curvature radius R is expanded. The other configurations and technical contents are the same as the conical roller bearing according to the above-described embodiment, and therefore all the contents of the description regarding the conical roller bearing according to the above-described embodiment are applied mutatis mutandis and only different points are described Do.

本実施の形態の変形例に係る円錐ころ軸受では、デファレンシャルによく使用されるギヤオイルであるSAE 75W−90を試料とし、「つば部潤滑係数」を算出した。75W−90の120℃粘度は10.3cSt(=10.3mm/s)で、式(2)より求めた油膜厚さhは、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比の各値に対して表5のとおりである。

Figure 2019066041
75W−90の120℃粘度は、VG32に比べて若干高く、「想定ピーク温度条件」に潤滑油の粘度特性を加味した潤滑状態は、上述した実施の形態の場合に比べて若干緩和された条件となる。この潤滑状態を本明細書において「厳しい潤滑状態」という。 In the tapered roller bearing according to the modified example of the present embodiment, “the flange portion lubrication coefficient” was calculated using SAE 75W-90, which is gear oil often used for differentials, as a sample. The 120 ° C. viscosity of 75 W-90 is 10.3 cSt (= 10.3 mm 2 / s), and the oil film thickness h determined from the equation (2) is the ratio of the actual radius of curvature R process to the set radius of curvature R The values are as shown in Table 5.
Figure 2019066041
The viscosity at 120 ° C of 75 W-90 is slightly higher than that of VG32, and the lubrication condition in which the viscosity characteristics of the lubricating oil are added to the "assumed peak temperature condition" is a condition slightly relaxed as compared with the above embodiment. It becomes. This lubrication state is referred to herein as "severe lubrication state".

本発明の実施の形態の変形例に係る円錐ころ軸受について、回転試験機を用いた耐焼付き試験を実施した。耐焼付き試験の試験条件は以下のとおりである。
<試験条件>
・負荷荷重:ラジアル荷重4000N、アキシアル荷重7000N
・回転数:7000min−1
・潤滑油:SAE 75W−90
・供試軸受:円錐ころ軸受(内径φ35mm、外径φ74mm、幅18mm)
About the tapered roller bearing which concerns on the modification of embodiment of this invention, the anti-seizure test using the rotation tester was implemented. The test conditions of the seizure resistance test are as follows.
<Test conditions>
・ Loading load: Radial load 4000N, Axial load 7000N
・ Number of revolutions: 7000 min -1
· Lubricating oil: SAE 75W-90
・ Test bearing: Conical roller bearing (inner diameter φ 35 mm, outer diameter φ 74 mm, width 18 mm)

実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比の各値に対して、大端面と大鍔面との接触面圧、油膜厚さ、スキュー角、油膜パラメータ、「つば部潤滑係数」の結果を表6に示す。表6は接触面圧、油膜厚さ、スキュー角、油膜パラメータのそれぞれを比で表しているが、基準となる分母は、実曲率半径Rprocessが設定曲率半径Rと同一寸法に加工できた場合の値とし、各符号に0を付加している。

Figure 2019066041
表6中の試験結果(1)〜(6)、総合判定(1)〜(6)の詳細を表7に示す。
Figure 2019066041
表6および表7の結果より、デファレンシャル等のギヤオイルである75W−90が使用される「厳しい潤滑状態」では、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比Rprocess/Rは、0.5以上であることが望ましいという結論に至った。したがって、本実施の形態は、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比Rprocess/Rを0.5以上としている。このように、潤滑状態の厳しさのレベルを表す指標として「つば部潤滑係数」を導入することにより、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比の実用可能な範囲を拡大することができる。これにより、使用条件に応じて、適正な軸受仕様を選定することができる。 For each value of the ratio between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R, the contact surface pressure between the large end face and the large ridge surface, the oil film thickness, the skew angle, the oil film parameter, and the result of “brim part lubrication coefficient” Is shown in Table 6. Table 6 shows the contact surface pressure, oil film thickness, skew angle, and oil film parameters as a ratio, but when the denominator serving as the reference can be processed to have the same actual radius of curvature R process as the set radius of curvature R And 0 is added to each code.
Figure 2019066041
Details of test results (1) to (6) in Table 6 and comprehensive judgments (1) to (6) are shown in Table 7.
Figure 2019066041
From the results in Table 6 and Table 7, in the “severe lubrication state” where 75 W-90 which is a gear oil such as differential is used, the ratio R process / R of the actual radius of curvature R process to the set radius of curvature R is 0. It came to the conclusion that it is desirable that it is 5 or more. Therefore, in the present embodiment, the ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R is 0.5 or more. As described above, the practical range of the ratio of the actual radius of curvature R process to the set radius of curvature R can be expanded by introducing the "slip portion lubrication coefficient" as an index indicating the level of severity of the lubrication state. it can. Thereby, appropriate bearing specifications can be selected according to the use conditions.

ただし、本実施形態の円錐ころ軸受は、デファレンシャル用途に限定されるものではなく、トランスミッションやその他の「厳しい潤滑状態」の用途に適用することができる。   However, the tapered roller bearing of the present embodiment is not limited to differential applications, and can be applied to transmissions and other "severe lubrication conditions" applications.

実用可能な実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比を設定する際、閾値近辺のみを試験確認してもよい。これにより、設計工数を削減できる。なお、表6の「厳しい潤滑状態」では、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比Rprocess/Rが0.4の場合でも十分な「つば部潤滑係数」が得られたが、表6よりも若干粘度の低い潤滑油を使用するような「厳しい潤滑状態」において、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比Rprocess/Rが0.4の場合では、閾値8×10−9以上を満足しない可能性が考えられ、かつ、スキュー角も大きくなってしまうため、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比Rprocess/Rとしては0.5以上が適正である。 When setting the ratio between the practicable actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R, only the vicinity of the threshold may be tested and confirmed. This can reduce the number of design steps. Incidentally, in the “severe lubrication condition” of Table 6, a sufficient “brim portion lubrication coefficient” was obtained even when the ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R is 0.4. In a "severe lubrication state" where a lubricating oil having a viscosity slightly lower than that of Table 6 is used, the threshold 8 × is obtained when the ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R is 0.4. Since the possibility of not satisfying 10 −9 or more is considered, and the skew angle also increases, a ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R is appropriately 0.5 or more. is there.

また、本発明の実施の形態の他の変形例に係る円錐ころ軸受について、トランスミッションによく使用される潤滑油であるタービン油ISO粘度グレード VG32を試料とし、「つば部潤滑係数」を算出した。VG32の120℃粘度は7.7cSt(=7.7mm/s)で、油膜厚さhは式(2)より求めた。実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比の各値に対して、油膜厚さhは表8のとおりである。

Figure 2019066041
VG32の120℃粘度は低く、「想定ピーク温度条件」に潤滑油の粘度を加味した潤滑状態は極めて厳しい条件となる。この潤滑状態を本明細書において「極めて厳しい潤滑状態」という。 In addition, with respect to the tapered roller bearings according to another modification of the embodiment of the present invention, “brim part lubrication coefficient” was calculated using the turbine oil ISO viscosity grade VG32, which is a lubricating oil often used for transmission, as a sample. The 120 ° C. viscosity of VG32 was 7.7 cSt (= 7.7 mm 2 / s), and the oil film thickness h was determined from Formula (2). For each value of the ratio of the actual radius of curvature R process to the set radius of curvature R, the oil film thickness h is as shown in Table 8.
Figure 2019066041
The viscosity of VG 32 at 120 ° C. is low, and the lubrication state in which the viscosity of the lubricating oil is added to the “supposed peak temperature condition” is an extremely severe condition. This lubrication state is referred to herein as "extremely severe lubrication state".

併せて、回転試験機を用いた耐焼付き試験を実施した。耐焼付き試験の試験条件は以下のとおりである。
<試験条件>
・負荷荷重:ラジアル荷重4000N、アキシアル荷重7000N
・回転速度:7000min−1
・潤滑油:タービン油ISO VG32
・供試軸受:円錐ころ軸受(内径φ35mm、外径φ74mm、幅18mm)
In addition, a seizure resistance test was performed using a rotation tester. The test conditions of the seizure resistance test are as follows.
<Test conditions>
・ Loading load: Radial load 4000N, Axial load 7000N
・ Speed of rotation: 7000 min -1
· Lubricating oil: Turbine oil ISO VG32
・ Test bearing: Conical roller bearing (inner diameter φ 35 mm, outer diameter φ 74 mm, width 18 mm)

実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比の各値に対して、大端面と大鍔面との接触面圧、油膜厚さ、スキュー角、油膜パラメータ、「つば部潤滑係数」の結果を表9に示す。表9は接触面圧、油膜厚さ、スキュー角、油膜パラメータのそれぞれを比で表しているが、基準となる分母は、実曲率半径Rprocessが設定曲率半径Rと同一寸法に加工できた場合の値とし、各符号に0を付加している。

Figure 2019066041
表9中の試験結果(1)〜(6)、総合判定(1)〜(6)の詳細を表10に示す。
Figure 2019066041
表9、表10の結果より、トランスミッションオイルである低粘度のVG32が使用される「極めて厳しい潤滑状態」では、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比Rprocess/Rは、0.8以上であることが望ましいという結論に至った。したがって、本実施の形態の他の変形例に係る円錐ころ軸受では、実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比Rprocess/Rを0.8以上としている。 For each value of the ratio between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R, the contact surface pressure between the large end face and the large ridge surface, the oil film thickness, the skew angle, the oil film parameter, and the result of “brim part lubrication coefficient” Is shown in Table 9. Table 9 shows each of the contact surface pressure, oil film thickness, skew angle, and oil film parameters as a ratio, but the denominator serving as the reference can be processed to the same dimension as the set curvature radius R for the actual radius of curvature R process. And 0 is added to each code.
Figure 2019066041
Details of test results (1) to (6) in Table 9 and comprehensive judgments (1) to (6) are shown in Table 10.
Figure 2019066041
From the results in Table 9 and Table 10, in the "very severe lubrication state" in which the low viscosity VG 32 which is a transmission oil is used, the ratio R process / R of the actual curvature radius R process to the set curvature radius R is 0. It came to the conclusion that it is desirable that it is 8 or more. Therefore, in the tapered roller bearing according to another modification of the present embodiment, the ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R is 0.8 or more.

ただし、上述した円錐ころ軸受は、トランスミッション用途に限定されるものではなく、デファレンシャルやその他の「極めて厳しい潤滑状態」の用途に適用することができる。   However, the above-described tapered roller bearings are not limited to transmission applications, and can be applied to differential and other "very severe lubrication" applications.

表9、表10の結果から次のことが判明した。算出した「つば部潤滑係数」と耐焼付き試験の結果を照合すると、「つば部潤滑係数」が8×10−9を超えるように実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比Rprocess/Rを設定すると実用可能であることが確認できた。これにより、実用可能な実曲率半径Rprocessと設定曲率半径Rとの比Rprocess/Rを設定するための閾値として「つば部潤滑係数」=8×10−9を用いることができる。 The results shown in Table 9 and Table 10 revealed the following. When comparing the calculated “collar portion lubrication coefficient” with the result of the anti-seizure test, the ratio R process / R of the actual radius of curvature R process to the set radius of curvature R so that the “collar portion lubrication coefficient” exceeds 8 × 10 −9. It was confirmed that setting R was practical. As a result, as a threshold value for setting the ratio R process / R between the practicable actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R, it is possible to use "collar portion lubrication coefficient" = 8 10-9 .

次に、内輪13の大鍔面18の算術平均粗さRa、粗さ曲線のスキューネスRsk、及び粗さ曲線のクルトシスRkuの様々な組み合わせにおいて、上述の昇温試験及び回転トルク試験に準じて評価した結果を表11〜表14に示す。なお各表中、「◎」印は非常に良好であることを示し、「〇」印は良好であることを、「△」印は良好ではないが不良ではないことを、「×」印は不良であることを示す。

Figure 2019066041
Figure 2019066041
Figure 2019066041
Figure 2019066041
表11に示すように、大鍔面における算術平均粗さRaが0.05μmの場合、大鍔面が特に滑らかな表面性状に仕上げられているので、大鍔面における粗さ曲線のスキューネスRskが−1.0以上−0.3以下の範囲にあるか否かを問わず、また、粗さ曲線のクルトシスRkuが3.0以上5.0以下の範囲にあるか否かを問わず、耐焼付き性が特に良好になる一方、トルクの安定性が特に悪くなることが分かる。 Next, various combinations of the arithmetic mean roughness Ra of the large ridge surface 18 of the inner ring 13, the skewness Rsk of the roughness curve, and the kurtosis Rku of the roughness curve are evaluated according to the above-described temperature rise test and rotational torque test The results are shown in Tables 11-14. In each table, the mark "印" indicates that the mark is very good, the mark "〇" indicates that the mark is good, the mark "△" indicates that the mark is not good but the mark "x" indicates that the mark is not defective. Indicates a defect.
Figure 2019066041
Figure 2019066041
Figure 2019066041
Figure 2019066041
As shown in Table 11, when the arithmetic average roughness Ra on the large scale surface is 0.05 μm, the large scale surface is finished to a particularly smooth surface property, so the skewness Rsk of the roughness curve on the large scale surface is Also, regardless of whether or not it is in the range of -1.0 or more and -0.3 or less, and regardless of whether or not the kurtosis Rku of the roughness curve is in the range of 3.0 or more and 5.0 or less, It can be seen that while the stickiness is particularly good, the stability of the torque is particularly bad.

表12および表13に示すように、大鍔面における算術平均粗さRaが0.1μm又は0.2μmの場合、Ra=0.05の場合に比べて、耐焼付き性が悪化傾向を示し、トルクの安定性が改善傾向を示す。ここで、大鍔面における粗さ曲線のスキューネスRsk<−1.0の場合、油膜が形成されにくく、耐焼付き性に不利となることが分かる。一方、大鍔面における粗さ曲線のスキューネスRsk>−0.3の場合、以下に示す大鍔面における粗さ曲線のクルトシスRkuの特性との兼ね合いによって、耐焼き付き性とトルクの安定性とを両立することができない。また、大鍔面における粗さ曲線のクルトシスRku<3の場合、油膜が出来過ぎて、トルクの安定性に不利となることが分かる。一方、大鍔面における粗さ曲線のクルトシスRku>5の場合、表面の微小な山々が尖り過ぎてころ大端面と金属接触し易く、油膜が出来にくくなって、耐焼付き性に不利となることが分かる。   As shown in Tables 12 and 13, when the arithmetic average roughness Ra on the large-scale surface is 0.1 μm or 0.2 μm, the seizure resistance tends to deteriorate as compared to the case where Ra = 0.05. The stability of the torque tends to improve. Here, in the case of the skewness Rsk <−1.0 of the roughness curve on the large scale surface, it is understood that an oil film is not easily formed, which is disadvantageous to the seizure resistance. On the other hand, in the case of the skewness Rsk> -0.3 of the roughness curve in the large scale surface, the seizure resistance and the stability of the torque can be obtained by the balance with the characteristics of the kurtosis Rku of the roughness curve in the large scale surface shown below. It can not be compatible. In addition, in the case of kurtosis Rku <3 of the roughness curve on the large scale surface, it is understood that the oil film is too formed, which is disadvantageous to the stability of the torque. On the other hand, in the case of kurtosis Rku> 5 on the rough surface, the minute mountains on the surface are too sharp to easily make metal contact with the large end face of the roller, making it difficult to form an oil film and disadvantageous to seizure resistance. I understand.

表14に示すように、大鍔面における算術平均粗さRaが0.25μmの場合、表12および表13に比べてさらに耐焼付き性が悪く、トルクの安定性が良い結果となっている。具体的には、大鍔面における粗さ曲線のスキューネスRskが−1.0以上−0.3以下の範囲にあるか否かを問わず、また、粗さ曲線のクルトシスRkuが3.0以上5.0以下の範囲にあるか否かを問わず、耐焼付き性が特に悪くなる一方、トルクの安定性が特に良好になることが分かる。   As shown in Table 14, when the arithmetic average roughness Ra on the large-diameter surface is 0.25 μm, the seizing resistance is further worse than in Tables 12 and 13, and the torque stability is good. Specifically, regardless of whether the skewness Rsk of the roughness curve in the large scale surface is in the range of -1.0 or more and -0.3 or less, and the Kurtosis Rku of the roughness curve is 3.0 or more It can be seen that while the seizure resistance is particularly poor, whether it is in the range of 5.0 or less, the stability of torque is particularly good.

したがって上記のように、本件発明品は大鍔面18の算術平均粗さRaは0.1μm≦Ra≦0.2μmである場合、大鍔面18の粗さ曲線のスキューネスRskが−1.0≦Rsk≦−0.3であり、大鍔面18の粗さ曲線のクルトシスRkuが3.0≦Rku≦5.0であれば、耐焼付き性とトルクの安定性の両立を図ることが可能であると分かる。   Therefore, as described above, when the arithmetic mean roughness Ra of the large scale surface 18 is 0.1 μm ≦ Ra ≦ 0.2 μm, the skewness Rsk of the roughness curve of the large scale surface 18 is −1.0. If Rsk ≦ −0.3 and the kurtosis Rku of the roughness curve of the large-diameter surface 18 is 3.0 ≦ Rku ≦ 5.0, it is possible to achieve both seizure resistance and torque stability. I understand that it is.

<円錐ころ軸受の製造方法>   <Method of manufacturing conical roller bearing>

図25は、図1に示した円錐ころ軸受の製造方法を説明するためのフローチャートである。図26は、図25の熱処理工程における熱処理パターンを示す模式図である。図27は、図26に示した熱処理パターンの変形例を示す模式図である。以下、円錐ころ軸受10の製造方法を説明する。   FIG. 25 is a flow chart for explaining a method of manufacturing the tapered roller bearing shown in FIG. FIG. 26 is a schematic view showing a heat treatment pattern in the heat treatment step of FIG. FIG. 27 is a schematic view showing a modified example of the heat treatment pattern shown in FIG. Hereinafter, a method of manufacturing the tapered roller bearing 10 will be described.

図25に示すように、まず部品準備工程(S100)を実施する。この工程(S100)では、外輪11、内輪13、ころ12、保持器14などの軸受部品となるべき部材を準備する。なお、ころ12となるべき部材には、まだクラウニングは形成されておらず、当該部材の表面は図12の点線で示した加工前表面12Eとなっている。   As shown in FIG. 25, first, the component preparation step (S100) is performed. In this step (S100), members to be bearing parts such as the outer ring 11, the inner ring 13, the rollers 12, and the cage 14 are prepared. Note that crowning is not yet formed on the member to be the roller 12, and the surface of the member is the front surface 12E shown by the dotted line in FIG.

次に、熱処理工程(S200)を実施する。この工程(S200)では、上記軸受部品の特性を制御するため、所定の熱処理を実施する。たとえば、外輪11、ころ12、内輪13、のすくなくともいずれか1つにおいて本実施形態に係る窒素富化層11B、12B、13Bを形成するため、浸炭窒化処理または窒化処理と、焼入れ処理、焼戻処理などを行う。この工程(S200)における熱処理パターンの一例を図26に示す。図26は、1次焼入れおよび2次焼入れを行う方法を示す熱処理パターンを示す。図27は、焼入れ途中で材料をA1変態点温度未満に冷却し、その後、再加熱して最終的に焼入れる方法を示す熱処理パターンを示す。これらの図において、処理T1では鋼の素地に炭素や窒素を拡散させまた炭素の溶け込みを十分に行なった後、A1変態点未満に冷却する。次に、図中の処理T2において、処理T1よりも低温に再加熱し、そこから油焼入れを施す。その後、たとえば加熱温度180℃の焼き戻し処理を実施する。 Next, the heat treatment step (S200) is performed. In this step (S200), a predetermined heat treatment is performed to control the characteristics of the bearing component. For example, in order to form the nitrogen-rich layers 11B, 12B, and 13B according to the present embodiment in at least one of the outer ring 11, the roller 12, and the inner ring 13, carbonitriding treatment or nitriding treatment, quenching treatment, tempering Perform processing etc. An example of the heat treatment pattern in this step (S200) is shown in FIG. FIG. 26 shows a heat treatment pattern showing a method of performing primary hardening and secondary hardening. FIG. 27 shows a heat treatment pattern showing a method of cooling the material to a temperature lower than the A 1 transformation temperature in the course of quenching, and then reheating and finally quenching. In these figures, it was sufficiently the penetration of addition of carbon to diffuse carbon and nitrogen in the matrix of the treated T 1 steel is cooled below the A 1 transformation point. Next, in the process T 2 of the in the figure, than the processing T 1 is reheated to a low temperature, subjected to oil quenching from there. Thereafter, for example, a tempering treatment at a heating temperature of 180 ° C. is performed.

上記の熱処理によれば、普通焼入れ、すなわち浸炭窒化処理に引き続いてそのまま1回焼入れするよりも、軸受部品の表層部分を浸炭窒化しつつ、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率を減少することができる。上記熱処理工程(S200)によれば、焼入れ組織となっている窒素富化層11B、12B、13Bにおいて、旧オーステナイト結晶粒の粒径が、図20に示した従来の焼入れ組織におけるミクロ組織と比較して2分の1以下となる、図19に示したようなミクロ組織を得ることができる。上記の熱処理を受けた軸受部品は、転動疲労に対して長寿命であり、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率も減少させることができる。   According to the above heat treatment, the crack strength is improved and the dimensional change rate over time is reduced while carbonizing and nitriding the surface layer portion of the bearing component, as compared with ordinary hardening, that is, once hardening directly after carbonitriding treatment. Can. According to the heat treatment step (S200), in the nitrogen-rich layers 11B, 12B, and 13B having a quenched structure, the grain size of the prior austenite crystal grains is compared with the microstructure in the conventional quenched structure shown in FIG. Thus, it is possible to obtain a microstructure as shown in FIG. 19, which is less than half. The bearing component subjected to the above heat treatment has a long life against rolling fatigue, can improve the cracking strength, and can reduce the dimensional change rate over time.

次に、加工工程(S300)を実施する。この工程(S300)では、各軸受部品の最終的な形状となるように、仕上げ加工を行う。ころ12については、図12に示したように切削加工などの機械加工によりクラウニング22Aおよび面取り部21を形成する。   Next, the processing step (S300) is performed. In this step (S300), finish processing is performed to obtain the final shape of each bearing component. As for the roller 12, as shown in FIG. 12, the crowning 22A and the chamfered portion 21 are formed by machining such as cutting.

次に、組立工程(S400)を実施する。この工程(S400)では、上記のように準備された軸受部品を組み立てることにより、図1に示した円錐ころ軸受10を得る。このようにして、図1に示した円錐ころ軸受10を製造することができる。   Next, an assembly process (S400) is performed. In this step (S400), the tapered roller bearing 10 shown in FIG. 1 is obtained by assembling the bearing parts prepared as described above. Thus, the tapered roller bearing 10 shown in FIG. 1 can be manufactured.

<円錐ころ軸受の用途の例>   <Example of application of conical roller bearing>

次に、本実施の形態に係る円錐ころ軸受の用途の一例について説明する。本実施形態に係る円錐ころ軸受は、デファレンシャル又はトランスミッション等の自動車の動力伝達装置に組み込まれると好適である。すなわち、本実施形態に係る円錐ころ軸受は、自動車用円錐ころ軸受として用いると好適である。図28は、上述した円錐ころ軸受10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121に挿通されたドライブピニオン122が、差動歯車ケース123に取り付けられたリングギヤ124と噛み合わされ、差動歯車ケース123の内部に取り付けられたピニオンギヤ125が、差動歯車ケース123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126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122と差動歯車ケース123が、それぞれ一対の円錐ころ軸受10a、10bで支持されている。なお、円錐ころ軸受10a,10bは、自動車のデファレンシャルに限らず、トランスミッションに用いてもよい。   Next, an example of application of the tapered roller bearing according to the present embodiment will be described. The tapered roller bearing according to the present embodiment is preferably incorporated in a power transmission device of a vehicle such as a differential or a transmission. That is, the tapered roller bearing according to the present embodiment is preferably used as a tapered roller bearing for an automobile. FIG. 28 shows a differential of a car using the tapered roller bearing 10 described above. The differential is connected to a propeller shaft (not shown), and the drive pinion 122 inserted into the differential case 121 is engaged with the ring gear 124 attached to the differential gear case 123 and mounted inside the differential gear case 123 The pinion gear 125 is engaged with a side gear 126 connected to a drive shaft (not shown) which is inserted into the differential gear case 123 from the left and right, so that the driving force of the engine is transmitted from the propeller shaft to the left and right drive shafts It is supposed to be. In this differential, a drive pinion 122 and a differential gear case 123 which are power transmission shafts are supported by a pair of tapered roller bearings 10a and 10b, respectively. The tapered roller bearings 10a and 10b may be used not only for differentials of automobiles but also for transmissions.

ところで、自動車の動力伝達装置であるトランスミッション又はデファレンシャル等においては、省燃費化のために、潤滑油(オイル)の粘度を低下させたり、少油量化を図る傾向にあり、円錐ころ軸受において、十分な油膜が形成され難いことがある。よって、寿命が向上した上記の円錐ころ軸受10をトランスミッション又はデファレンシャルに組み込むことで上記要求を満たすことができる。   By the way, in transmissions or differentials, etc., which are power transmission devices for automobiles, the viscosity of lubricating oil (oil) tends to be reduced or the amount of oil is reduced to save fuel consumption, and tapered roller bearings are sufficient Oil film may be difficult to form. Therefore, the above-mentioned demand can be satisfied by incorporating the above-mentioned tapered roller bearing 10 with improved life into a transmission or a differential.

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。   Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications of the above-described embodiments are possible. Further, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10,10a,10b 円錐ころ軸受、11 外輪、11A 外輪軌道面、11B,12B,13B 窒素富化層、12 ころ、12A ころ転動面、13 内輪、13A 内輪軌道面、14 保持器、16 大端面、16A 凸部、16B 凹部、16C,21 面取り部、17 小端面、18 大鍔面、18A 逃げ面、19 小鍔面、22,24 クラウニング部、22A クラウニング、23 ストレート部(中央部)、25A,25B 逃げ部、26 中心線、27 接触部クラウニング部分、27A ストレート部分、27B 対数曲線で形成された部分、28 非接触部クラウニング部分、31 第1測定点、32 第2測定点、33 第3測定点、121 デファレンシャルケース、122 ドライブピニオン、123 差動歯車ケース、124 リングギヤ、125 ピニオンギヤ、126 サイドギヤ。   10, 10a, 10b conical roller bearing, 11 outer ring, 11A outer ring raceway surface, 11B, 12B, 13B nitrogen enriched layer, 12 rollers, 12A roller rolling surface, 13 inner ring, 13A inner ring raceway surface, 14 cage, 16 large End face, 16A convex part, 16B concave part, 16C, 21 chamfered part, 17 small end face, 18 large surface, 18A flank surface, 19 small surface, 22, 24 crowning part, 22A crowning, 23 straight part (central part), 25A, 25B relief part, 26 center line, 27 contact part crowning part, 27A straight part, part formed by 27B logarithmic curve, 28 non contact part crowning part, 31 first measurement point, 32 second measurement point, 33 third 3 measurement points, 121 differential case, 122 drive pinion, 123 differential gear case, 124 Ring gear, pinion gear 125, 126 side gears.

Claims (5)

内周面において外輪軌道面を有する外輪と、
外周面において内輪軌道面と、前記内輪軌道面よりも大径側に配置された大鍔面とを有し、前記外輪の内側に配置された内輪と、
前記外輪軌道面および前記内輪軌道面と接触する転動面と前記大鍔面と接触する大端面とを有し、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配列される複数の円錐ころとを備え、
前記円錐ころの前記大端面の設定曲率半径をR、前記円錐ころの円錐角の頂点から前記内輪の大鍔面までの距離をRBASEとしたとき、
前記設定曲率半径Rと前記距離RBASEの比率R/RBASEの値を0.75以上0.87以下とし、
前記円錐ころの前記大端面の研削加工後の実曲率半径をRprocessとしたとき、前記実曲率半径Rprocessと前記設定曲率半径Rとの比率Rprocess/Rが0.5以上であり、
前記円錐ころの前記大端面において、前記大鍔面と接触する円周状の表面領域の算術平均粗さRaの最大値と最小値との差は0.02μmRa以下であり、
前記大鍔面の算術平均粗さRaが0.1μmRa以上0.2μmRa以下であり、
前記大鍔面の粗さ曲線のスキューネスRskが−1.0以上−0.3以下であり、
前記大鍔面の粗さ曲線のクルトシスRkuは3.0以上5.0以下である、円錐ころ軸受。
An outer ring having an outer ring raceway surface on an inner circumferential surface;
An inner ring having an inner ring raceway surface on the outer peripheral surface and a large weir surface arranged on the larger diameter side than the inner ring raceway surface, and arranged on the inner side of the outer ring;
A plurality of tapered rollers having rolling surfaces in contact with the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface and a large end surface in contact with the large ridge surface, and arranged between the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface Equipped with
Assuming that the set radius of curvature of the large end face of the tapered roller is R, and the distance from the apex of the conical angle of the tapered roller to the large ridge surface of the inner ring is R BASE
The value of the ratio R / R BASE of the said set the radius of curvature R distance R BASE and 0.75 or more 0.87 or less,
When an actual radius of curvature after grinding of the large end face of the tapered roller is R process , a ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R is 0.5 or more.
At the large end face of the tapered roller, the difference between the maximum value and the minimum value of the arithmetic average roughness Ra of the circumferential surface area in contact with the large weir surface is 0.02 μmRa or less,
Arithmetic mean roughness Ra of the large scale surface is 0.1 μm Ra or more and 0.2 μm Ra or less,
The skewness Rsk of the rough surface roughness curve is -1.0 or more and -0.3 or less,
The tapered roller bearing in which the kurtosis Rku of the roughness curve of the large gutter surface is 3.0 or more and 5.0 or less.
前記円錐ころの前記大端面の粗さ曲線のスキューネスRskが2以上7以下であり、前記大端面の粗さ曲線のクルトシスRkuは−1以上1以下である、請求項1に記載の円錐ころ軸受。   The tapered roller bearing according to claim 1, wherein the skewness Rsk of the roughness curve of the large end face of the tapered roller is 2 or more and 7 or less, and the kurtosis Rku of the roughness curve of the large end face is -1 or more and 1 or less. . 前記円錐ころの前記大端面の算術平均粗さRaが0.10μmRa以下である、請求項1または2に記載の円錐ころ軸受。   The tapered roller bearing according to claim 1, wherein an arithmetic average roughness Ra of the large end face of the tapered roller is 0.10 μmRa or less. 前記大鍔面の凹凸の高さの最大値は1μm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。   The tapered roller bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein the maximum value of the height of the unevenness of the large ridge surface is 1 μm or less. 前記内輪の中心軸を通る断面において、前記内輪軌道面および前記外輪軌道面は直線状または円弧状であり、
前記円錐ころの前記転動面にはクラウニングが形成され、
前記クラウニングのドロップ量の和は、前記円錐ころの前記転動面の母線をy軸とし、母線直交方向をz軸とするy−z座標系において、K,K,zを設計パラメータ、Qを荷重、Lを前記円錐ころにおける前記転動面の有効接触部の母線方向長さ、E’を等価弾性係数、aを前記円錐ころの前記転動面の母線上にとった原点から前記有効接触部の端部までの長さ、A=2KQ/πLE’としたときに、式(1)で表される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。
Figure 2019066041
In a cross section passing through a central axis of the inner ring, the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface are linear or arc-shaped,
Crownings are formed on the rolling surface of the tapered rollers,
In the yz coordinate system in which the generating line of the rolling surface of the tapered roller is the y-axis and the generating line orthogonal to the generating line is the z-axis, the sum of the dropping amount of the crowning is K 1 , K 2 , z m as design parameters , Q as load, L as meridional length of the effective contact portion of the rolling surface in the tapered roller, E ′ as equivalent elastic modulus, and from the origin taken a on the generating surface of the rolling surface of the tapered roller the effective contact portions end to a length of, when the a = 2K 1 Q / πLE ' , represented by the formula (1), tapered roller bearing according to any one of claims 1 to 4 .
Figure 2019066041
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115238402A (en) * 2022-06-07 2022-10-25 洛阳轴承研究所有限公司 An Optimal Design Method of Rolling Bearings
US11542982B2 (en) * 2018-08-22 2023-01-03 Ntn Corporation Tapered roller bearing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002221223A (en) * 2001-01-26 2002-08-09 Koyo Seiko Co Ltd Tapered roller bearing
JP2006112559A (en) * 2004-10-15 2006-04-27 Ntn Corp Tapered roller bearing
JP2008121706A (en) * 2006-11-08 2008-05-29 Ntn Corp Tapered roller bearing
WO2010122955A1 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Ntn株式会社 Tapered roller bearing and method of designing same
JP2011196543A (en) * 2010-02-23 2011-10-06 Nsk Ltd Roller bearing and process of producing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002221223A (en) * 2001-01-26 2002-08-09 Koyo Seiko Co Ltd Tapered roller bearing
JP2006112559A (en) * 2004-10-15 2006-04-27 Ntn Corp Tapered roller bearing
JP2008121706A (en) * 2006-11-08 2008-05-29 Ntn Corp Tapered roller bearing
WO2010122955A1 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Ntn株式会社 Tapered roller bearing and method of designing same
JP2011196543A (en) * 2010-02-23 2011-10-06 Nsk Ltd Roller bearing and process of producing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11542982B2 (en) * 2018-08-22 2023-01-03 Ntn Corporation Tapered roller bearing
CN115238402A (en) * 2022-06-07 2022-10-25 洛阳轴承研究所有限公司 An Optimal Design Method of Rolling Bearings

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