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JP2019066038A - Taper roller bearing - Google Patents

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JP2019066038A JP2018174090A JP2018174090A JP2019066038A JP 2019066038 A JP2019066038 A JP 2019066038A JP 2018174090 A JP2018174090 A JP 2018174090A JP 2018174090 A JP2018174090 A JP 2018174090A JP 2019066038 A JP2019066038 A JP 2019066038A
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進 宮入
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知樹 松下
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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10は、外輪11と内輪13と複数の円錐ころ12と保持器14とを備える。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O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。保持器14において、ポケットの狭幅側の柱部には切欠きが設けられている。切欠きは、小環状部と柱部との境界から大環状部の方へ幅をもたせて設けられている。小環状部のポケット側の縁は、ポケットの狭幅側の底辺部分が柱部まで延びた形状とされている。【選択図】図4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conical roller bearing having excellent seizure resistance, long life and high durability. A conical roller bearing 10 includes an outer ring 11, an inner ring 13, a plurality of conical rollers 12, and a cage 14. When the set radius of curvature of the large end surface 16 of the conical roller 12 is R and the distance from the point O which is 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 of is 0.75 or more and 0.87 or less. In the cage 14, a notch is provided in the pillar portion on the narrow side of the pocket. The notch is provided with a width from the boundary between the small annular portion and the pillar portion toward the large annular portion. The edge of the small annular portion on the pocket side has a shape in which the bottom portion on the narrow side of the pocket extends to the pillar portion. [Selection diagram] FIG. 4

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、たとえば自動車や産業機械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、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 bearings are applied to mechanical devices such as automobiles and industrial machines, for example. 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. Therefore, 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 temperature may be rapidly raised.

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.

また円錐ころ軸受は、保持器の内径側と内輪との間から流入する潤滑油の増加により、トルク損失が大きくなることが分かっている。このため、流入する潤滑油を外輪側へ速やかに逃げる構成とすることにより、トルク損失の低減を進める必要がある。   In addition, it is known that the tapered roller bearing has a large torque loss due to the increase of the lubricating oil flowing from between the inner diameter side of the cage and the inner ring. For this reason, it is necessary to promote reduction of a torque loss by setting it as composition which runs away lubricating oil which flows in to the outer wheel side.

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、使用時のトルク損失を低減しつつ、耐焼付き性に優れ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 problems as described above, and an object of the present invention is to provide a tapered roller bearing excellent in seizure resistance while reducing torque loss during use. 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保持器とを備える。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。保持器は、周方向に所定の間隔で配置されている複数のポケットを含み、複数の円錐ころの各々を複数のポケットの各々に収容保持している。   The tapered roller bearing according to the present disclosure comprises an outer ring, an inner ring, a plurality of tapered rollers and a cage. 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. The cage includes a plurality of pockets arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and each of the plurality of tapered rollers is accommodated and held in each of the plurality of pockets.

保持器は、複数の円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、複数の円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、小環状部と大環状部とを連結する複数の柱部とを含む。複数のポケットの各々が、複数の円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側となり、かつ大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成されている。保持器のポケットの狭幅側の柱部に切欠きを小環状部と柱部との境界から大環状部の方へ幅をもたせて設けたことにより、保持器の内径側から内輪側へ流入する潤滑油が切欠きから外径側の外輪側へ速やかに逃げるようにしている。小環状部のポケット側の縁を、ポケットの狭幅側の底辺部分が柱部まで延びた形状としている。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。 The cage includes a plurality of small annular portions continuing on the small diameter end face side of the plurality of conical rollers, a large annular portion continuing on the large diameter end face side of the plurality of conical rollers, and a plurality of column portions linking the small annular portion and the large annular portion And. Each of the plurality of pockets is formed in a trapezoidal shape in which the portion storing the small diameter side of the plurality of tapered rollers is the narrow side, and the portion housing the large diameter side is the wide side. The notch is provided on the narrow side pillar of the pocket of the cage with a width from the boundary between the small annular part and the pillar toward the large annular part, thereby flowing from the inner diameter side of the cage to the inner ring side Lubricating oil quickly escapes from the notch to the outer ring side on the outer diameter side. The pocket side edge of the small annular portion is shaped such that the bottom side portion of the narrow side of the pocket extends to the column portion. 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.

上記によれば、使用時のトルク損失を低減しつつ、耐焼付き性に優れ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 having excellent seizure resistance while reducing torque loss during use.

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. 実施の形態1に係る円錐ころ軸受の保持器の展開平面図である。FIG. 1 is an exploded plan view of a cage of a tapered roller bearing according to a first embodiment. 実施の形態に係る円錐ころ軸受において、窒素富化層を説明するための部分断面模式図である。In the tapered roller bearing which concerns on embodiment, it is a partial cross section schematic diagram for demonstrating a nitrogen-rich layer. 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5に示される領域VIを示す部分断面模式図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional schematic view showing a region VI shown in FIG. 5; 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図である。In the tapered roller bearing which concerns on embodiment, it is sectional drawing 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クラウニング部および中央部での窒素富化層の形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shape of the nitrogen enrichment layer in the crowning part and center part of the roller of the tapered roller bearing which concerns on embodiment. 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. 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14の領域XVの拡大模式図である。It is the expansion schematic diagram of area | region XV of FIG. 図14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 raceway surface shown in FIG. 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. 実施の形態に係る円錐ころ軸受の保持器の変形例の展開平面図である。It is an expanded top view of the modification of the cage of the tapered roller bearing concerning an embodiment. 実施の形態に係る円錐ころ軸受の保持器の他の変形例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the other modification of the cage | basket of the tapered roller bearing which concerns on 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>
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に示した円錐ころ軸受の保持器の展開平面図である。図3は、図1に示した円錐ころ軸受の部分断面模式図である。図4は、図1および図3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5は、本発明の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。図6は、図5に示される領域VIを示す部分断面模式図である。図7は、本発明の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。図1〜図7を用いて本実施の形態に係る円錐ころ軸受を説明する。
<Configuration of conical roller bearing>
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 developed plan view of a cage of the tapered roller bearing shown in FIG. FIG. 3 is a schematic partial sectional view of the tapered roller bearing shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional schematic view showing design specifications of the tapered roller bearing shown in FIGS. 1 and 3. FIG. 5 is a cross-sectional schematic view for explaining a reference curvature radius of a roller in the tapered roller bearing according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a partial cross-sectional schematic view showing region VI shown in FIG. FIG. 7 is a schematic sectional view for explaining the actual radius of curvature of the roller in the tapered roller bearing according to the embodiment of the present invention. The tapered roller bearing according to the present embodiment will be described using FIGS. 1 to 7.

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 tapered rollers 12, and a cage 14. 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".

円錐ころ12はころ転動面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。複数の円錐ころ12は金属製の保持器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、円錐ころ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、および円錐ころ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4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。内輪13は、内輪軌道面13Aの大径側に大鍔部41、小径側に小つば部42を有する。   The tapered roller 12 has a roller rolling surface 12A, and contacts the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A at the roller rolling surface 12A. The plurality of tapered rollers 12 are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by a metal cage 14. Thus, the tapered rollers 12 are rotatably held on the annular races of the outer ring 11 and the inner ring 13. In the tapered roller bearing 10, each of the apexes 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 tapered roller 12 rolls is the center line of the bearing. It is comprised so that it may cross at one point (point O of FIG. 4). 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 inner ring 13 has a large flange portion 41 on the large diameter side of the inner ring raceway surface 13A and a small flange portion 42 on the small diameter side.

保持器の形状:
図2に示すように、上記保持器14は、円錐ころ12の小径端面側で連なる小環状部106と、円錐ころ12の大径端面側で連なる大環状部107と、これらの小環状部106と大環状部107を連結する複数の柱部108とを含む。保持器14には、周方向に所定の間隔で配置されている複数のポケット109が形成されている。複数のポケット109は、複数の円錐ころ12を保持している。複数のポケット109は、円錐ころ12の小径側を収納する部分が狭幅側、大径側を収納する部分が広幅側となる台形状である。ポケット109の狭幅側と広幅側には、それぞれ両側の柱部108に2つずつ切欠き110a、110bが設けられている。各切欠き110a、110bの寸法は、いずれも深さ1.0mm、幅4.6mmとされている。切欠き110aは、小環状部106と柱部108との境界から大環状部107の方へ幅をもたせて設けられている。これにより、保持器14の内径側から内輪13側へ流入する潤滑油は、切欠き110aから外径側の外輪11側へ速やかに逃げるようにされている。小環状部106のポケット109側の縁は、ポケット109の狭幅側の底辺部分が柱部108まで延びた形状とされている。言い換えると、ポケット109の狭幅側の底辺部分と、切欠き110aの狭幅側に位置しかつ該底辺平部分と連なるようにも設けられている縁部とは、軸方向に垂直な1つの平面を成している。
Shape of cage:
As shown in FIG. 2, the cage 14 has a small annular portion 106 continuous with the small diameter end face of the tapered roller 12, a large annular portion 107 continuous with the large diameter end face of the tapered roller 12, and these small annular portions 106. And a plurality of pillars 108 connecting the large annular portion 107. The holder 14 is formed with a plurality of pockets 109 arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. The plurality of pockets 109 hold the plurality of tapered rollers 12. The plurality of pockets 109 have a trapezoidal shape in which the portion for storing the small diameter side of the tapered roller 12 is the narrow side, and the portion for storing the large diameter side is the wide side. On the narrow side and the wide side of the pocket 109, two notches 110a and 110b are provided in each of the pillars 108 on both sides. The dimensions of the notches 110a and 110b are respectively 1.0 mm in depth and 4.6 mm in width. The notch 110 a is provided with a width from the boundary between the small annular portion 106 and the column portion 108 toward the large annular portion 107. As a result, the lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage 14 to the inner ring 13 side quickly escapes from the notch 110 a to the outer ring 11 side on the outer diameter side. The edge of the small annular portion 106 on the pocket 109 side is shaped such that the bottom portion on the narrow side of the pocket 109 extends to the column 108. In other words, the base portion on the narrow side of the pocket 109, and the edge located on the narrow side of the notch 110a and also provided so as to be continuous with the base flat portion are one axially perpendicular to the axial direction. It is a plane.

外輪11、内輪13、円錐ころ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 tapered roller 12 is comprised, for example by high carbon chromium bearing steel prescribed | regulated to JIS specification, and more specifically JIS specification SUJ2.

図3に示すように、外輪11の軌道面11Aおよび内輪13の軌道面13Aには、窒素富化層11B、13Bが形成されている。内輪13では、窒素富化層13Bが軌道面13Aから小鍔面19および大鍔面18まで延在している。窒素富化層11B、13Bは、それぞれ外輪11の未窒化部11Cまたは内輪13の未窒化部13Cより窒素濃度が高くなっている領域である。内輪13の小鍔面19は、軌道面13Aに配列された円錐ころ12の小端面17と平行な研削加工面に仕上げられている。内輪13の大鍔面18は、円錐ころ12の大端面16に沿って延びる研削加工面に仕上げられている。内輪軌道面13Aと大鍔面18とが交わる隅部には逃げ部25Aが形成されている。   As shown in FIG. 3, nitrogen enriched layers 11B and 13B are formed on the raceway surface 11A of the outer ring 11 and the raceway surface 13A of the inner ring 13. In the inner ring 13, the nitrogen-rich layer 13 B extends from the raceway surface 13 A to the small ridge surface 19 and the large ridge surface 18. The nitrogen-rich layers 11B and 13B are regions in which the nitrogen concentration is higher than that of the unnitrided portion 11C of the outer ring 11 or the unnitrided portion 13C of the inner ring 13, respectively. 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 tapered roller 12 arranged on the raceway surface 13A. The large-diameter surface 18 of the inner ring 13 is finished to be a ground surface extending along the large end surface 16 of the tapered roller 12. A relief 25A is formed at a corner where the inner ring raceway surface 13A and the large rib surface 18 intersect.

また、円錐ころ12の転動面12Aを含む表面、大端面16及び小端面17には窒素富化層12Bが形成されている。円錐ころ12の窒素富化層12Bは、円錐ころ12の未窒化部12Cより窒素濃度が高くなっている領域である。窒素富化層11B、12B、13Bは、たとえば浸炭窒化処理、窒化処理など従来周知の任意の方法により形成できる。   Further, a nitrogen-rich layer 12B is formed on the surface including the rolling surface 12A of the tapered roller 12, the large end face 16 and the small end face 17. The nitrogen-rich layer 12B of the tapered roller 12 is a region where the nitrogen concentration is higher than the non-nitrided portion 12C of the tapered roller 12. The nitrogen-rich layers 11B, 12B and 13B can be formed by any conventionally known method such as carbonitriding and nitriding.

なお、円錐ころ12のみに窒素富化層12Bを形成してもよいし、外輪11のみに窒素富化層11Bを形成してもよいし、内輪13のみに窒素富化層13Bを形成してもよい。あるいは、外輪11、内輪13、円錐ころ12のうちの2つに窒素富化層を形成してもよい。   The nitrogen-rich layer 12B may be formed only on the tapered rollers 12, or the nitrogen-rich layer 11B may be formed only on the outer ring 11, or the nitrogen-rich layer 13B is formed only on the inner ring 13. It is also good. Alternatively, a nitrogen-rich layer may be formed on two of the outer ring 11, the inner ring 13, and the tapered rollers 12.

窒素富化層の厚さおよび窒素濃度:
窒素富化層11B、12B、13Bの厚さは0.2mm以上である。具体的には、外輪11の表面層の最表面としての外輪軌道面11Aから窒素富化層11Bの底部までの距離は0.2mm以上である。円錐ころ12の表面層の最表面の一部としての転動面12Aから窒素富化層12Bの底部までの距離は0.2mm以上である。円錐ころ12の表面層の最表面の一部としての大端面16または小端面17から窒素富化層12Bの底部までの距離は0.2mm以上である。内輪13の表面層の最表面の一部としての内輪軌道面13Aから窒素富化層13Bの底部までの距離は0.2mm以上である。内輪13の表面その最表面の一部としての大鍔面18から窒素富化層13Bの底部までの距離は0.2mm以上である。
Nitrogen-rich layer thickness and nitrogen concentration:
The thickness of the nitrogen-rich layers 11B, 12B and 13B is 0.2 mm or more. Specifically, the distance from the outer ring raceway surface 11A as the outermost surface of the surface layer of the outer ring 11 to the bottom of the nitrogen-rich layer 11B is 0.2 mm or more. The distance from the rolling surface 12A as a part of the outermost surface of the surface layer of the tapered roller 12 to the bottom of the nitrogen-rich layer 12B is 0.2 mm or more. The distance from the large end face 16 or the small end face 17 as a part of the outermost surface of the surface layer of the tapered roller 12 to the bottom of the nitrogen-rich layer 12B is 0.2 mm or more. The distance from the inner ring raceway surface 13A as a part of the outermost surface of the surface layer of the inner ring 13 to the bottom of the nitrogen-rich layer 13B is 0.2 mm or more. The distance from the major surface 18 as a part of the outermost surface of the surface of the inner ring 13 to the bottom of the nitrogen-rich layer 13B is 0.2 mm or more.

上記円錐ころ軸受10において、最表面から0.05mmの深さ位置での窒素富化層11B、12B、13Bにおける窒素濃度が0.1質量%以上であってもよい。   In the tapered roller bearing 10, the nitrogen concentration in the nitrogen-rich layers 11B, 12B and 13B at a depth position of 0.05 mm from the outermost surface may be 0.1 mass% or more.

円錐ころ12の大端面16の形状:
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。以下、具体的に説明する。
Shape of large end face 16 of tapered roller 12:
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. The details will be described below.

図5および図6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4参照)を中心とする球面の一部となる。図5および図6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る。この場合、円錐ころ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。   5 and 6 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. 4) which is the apex of the conical angle of the tapered roller 12. As shown in FIGS. 5 and 6, when the grinding process is ideally performed to leave a part of the convex portion 16A, the large end face 16 of the tapered roller 12 having the end face of the convex portion 16A is It becomes part of one spherical surface centered on the apex of the cone angle of the tapered roller 12. 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 tapered 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。   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.

ここで、円錐ころ12の大端面16の曲率半径(設定曲率半径)Rは、図5に示す円錐ころ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6に示すように、円錐ころ12の大端面16の端部の点C1、C2、C3、C4、点C1、C2の中間点P5、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6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。なお、点C2,C3の位置は、図5の位置に限らない。例えば、点C2は点C1側に、点C3は点C4側にわずかにずれた位置でもよい。   Here, the radius of curvature (set radius of curvature) R of the large end face 16 of the tapered roller 12 is an R dimension when the large end face 16 of the tapered roller 12 shown in FIG. 5 is an ideal spherical surface. Specifically, as shown in FIG. 6, consider the points C1, C2, C3, C4 at the end of the large end face 16 of the tapered roller 12, and the intermediate point P6 of the intermediate points P5, C3, C4 between the points C1, C2. . When the large end face 16 is the ideal spherical surface, in the cross section shown in FIG. 6, the large end face 16 has a radius of curvature R152 passing through the points C1, P5 and C2, and a radius of curvature passing through the points C3 and 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 Rprocess 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. The positions of the points C2 and C3 are not limited to the positions shown in FIG. For example, the point C2 may be slightly shifted to the point C1, and the point C3 may be slightly shifted to the point C4.

図7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7では、図6に示される理想的な大端面は点線で示されている。図7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6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7に示される点C1,C4は、図6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. 7 is a schematic cross-sectional view along a rolling axis of a tapered roller obtained by actual grinding processing. In FIG. 7, the ideal large end face shown in FIG. 6 is shown by a dotted line. As shown in FIG. 7, the large end face 16 of the tapered roller 12 which is actually obtained by grinding a 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. The points C1 to C4 of the convex portion of the tapered roller 12 which are actually obtained have a shape in which the respective points C1 to C4 are dropped compared with the convex portion 16A shown in FIG. That is, points C1 and C4 shown in FIG. 7 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7に示される点C2,C3は、図6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7に示される中間点P5,P6は、例えば図6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。   Points C2 and C3 shown in FIG. 7 are arranged on the inner peripheral side in the radial direction with respect to the center of the rolling shaft as compared with points C2 and C3 shown in FIG. 6, 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). Incidentally, the middle points P5 and P6 shown in FIG. 7 are formed, for example, at substantially the same positions as the middle points P5 and P6 shown in FIG.

図7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7に示される円錐ころ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、円錐ころ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. 7, 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 machining of the large end face 16 of the tapered roller 12 shown in FIG. 7 is substantially equal to R364 on the other side. Here, R152 and R364 on one side after processing of the large end face 16 of the tapered roller 12 will be referred to as a real 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7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. 7, the curvature radius R virtual of the virtual arc passing through the vertex C 1, the middle point P 5, the middle point P 6, and the vertex C 4 on the large end face actually formed by grinding 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の表面粗さ:
大端面16の算術表面粗さRaは0.10μmRa以下であってもよい。以下、図5を参照しながら説明する図5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の算術表面粗さRaは、実質的には凸部16Aの表面粗さを意味する。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の算術表面粗さRaの最大値と最小値との差は0.02μm以下であってもよい。これにより、大端面16の円周状の表面領域の表面粗さ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。
Surface roughness of large end face 16 of tapered roller 12:
The arithmetic surface roughness Ra of the large end face 16 may be 0.10 μm Ra or less. Hereinafter, as shown in FIG. 5 which will be described with reference to FIG. 5, 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 surface roughness Ra of the large end face 16 described above substantially means the surface 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 surface roughness Ra of the convex portion 16A which is a circumferential surface region in contact with the large ridge surface 18 is 0.02 μm or less It may be. As a result, the variation of the surface roughness Ra of the circumferential surface region 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. Thus, a sufficient oil film thickness at the contact portion can be secured.

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

窒素富化層の結晶組織:
窒素富化層11B、12B、13Bにおける旧オーステナイト結晶粒径はJIS規格の粒度番号が10以上である。ここで、図8は、本実施の形態に係る円錐ころ軸受を構成する軸受部品のミクロ組織、特に旧オーステナイト結晶粒界を図解した模式図である。図9は、従来の焼入れ加工された軸受部品の旧オーステナイト結晶粒界を図解した模式図である。図8は、窒素富化層12Bにおけるミクロ組織を示している。本実施の形態における窒素富化層12Bにおける旧オーステナイト結晶粒径はJIS規格の粒度番号が10以上となっており、図9に示される従来の一般的な焼入れ加工品の旧オーステナイト結晶粒径と比べても十分に微細化されている。
Crystalline structure of the nitrogen-rich layer:
The grain size number of the JIS standard of the former austenite crystal grain diameter in the nitrogen-rich layers 11B, 12B, and 13B is 10 or more. Here, FIG. 8 is a schematic view illustrating the microstructure of the bearing component constituting the tapered roller bearing according to the present embodiment, in particular, the prior austenite grain boundary. FIG. 9 is a schematic view illustrating prior austenite grain boundaries of a conventional hardened bearing component. FIG. 8 shows the microstructure in the nitrogen-rich layer 12B. The former austenite crystal grain diameter in the nitrogen-rich layer 12B in the present embodiment is 10 or more of the grain size number of JIS standard, and the former austenite crystal grain size of the conventional general quenched product shown in FIG. It is sufficiently miniaturized even in comparison.

円錐ころ12の転動面と内輪軌道面との当たり位置: (図10)
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。
The contact position between the rolling surface of the tapered roller 12 and the inner ring raceway: (Fig. 10)
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点Nまたは該中点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点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 of the rolling shaft extends when the ratio α / L exceeds 0% by being on the large end face 16 side of the middle point N of the rolling surface or the middle point N It was confirmed that the skew angle can be reduced and an increase in rotational torque can be suppressed as compared with the case where the small end face 17 side is more than the middle point N of the rolling surface in the direction.

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の中点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、円錐ころ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点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。   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 and the rotational torque M0 when located at the middle point N of the dynamic surface 12A 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 tapered roller 12. Further, the amount of deviation when the contact position is deviated closer to the small end face 17 than the midpoint N is indicated by a negative value. The skew angle φ0 and the torque M0 are values when the deviation amount α is zero.

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、円錐ころ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。   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 tapered roller 12 on the rolling surface 12A becomes large, so that the rotational torque M increases and causes problems such as another peeling. 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、円錐ころ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, by relatively shifting the positions of the crowning formed on the rolling surface 12A of the tapered roller 12 and the crowning formed on the inner ring raceway surface 13A and the outer ring raceway surface 11A, It can be realized.

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:
図12に示すように、円錐ころ12の転動面12A(図3参照)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、円錐ころ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。円錐ころ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。円錐ころ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。
Shape of rolling surface of tapered roller 12:
As shown in FIG. 12, the rolling surface 12A (see FIG. 3) of the tapered roller 12 is located at both ends, and connects between the crowning portions 22 and 24 on which crownings are formed and the crowning portions 22 and 24. And a central portion 23. No crowning is formed in the central portion 23, and the shape of the central portion 23 in a cross section in the direction along the center line 26 which is the rotation axis of the tapered roller 12 is linear. A chamfered portion 21 is formed between the small end face 17 of the tapered roller 12 and the crowning portion 22. A chamfered portion 16C is also formed between the large end face 16 of the tapered roller 12 and the crowning portion 24.

ここで、円錐ころ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、円錐ころ12にはクラウニングが形成されておらず、円錐ころ12の外形は図13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13の矢印に示すように円錐ころ12の側面が加工され、図12及び図13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, in the method of manufacturing the tapered roller 12, when the process (carbonitriding treatment) for forming the nitrogen-rich layer 12B is performed, crowning is not formed on the tapered roller 12, and the external shape of the tapered roller 12 is shown in FIG. The front surface 12E is indicated by a dotted line 13 in FIG. After the nitrogen-enriched layer is formed in this state, the side surface of the tapered roller 12 is processed as shown by the arrow in FIG. 13 as a finishing process, and as shown in FIG. 12 and FIG. 22, 24 are obtained.

窒素富化層の厚さの具体例:
円錐ころ12における窒素富化層12Bの深さ、すなわち窒素富化層12Bの最表面から窒素富化層12Bの底部までの距離は、上述のように0.2mm以上となっている。具体的には、面取り部21とクラウニング部22との境界点である第1測定点31、小端面17から距離Wが1.5mmの位置である第2測定点32、円錐ころ12の転動面12Aの中央である第3測定点33において、それぞれの位置での窒素富化層12Bの深さT1、T2、T3が0.2mm以上となっている。ここで、上記窒素富化層12Bの深さとは、円錐ころ12の中心線26に直交するとともに外周側に向かう径方向における窒素富化層12Bの厚さを意味する。なお、窒素富化層12Bの深さT1、T2、T3の値は、面取り部21、16Cの形状やサイズ、さらに窒素富化層12Bを形成する処理および上記仕上げ加工の条件などのプロセス条件に応じて適宜変更可能である。たとえば、図13に示した構成例では、上述のように窒素富化層12Bが形成された後にクラウニング22Aが形成されるため、窒素富化層12Bの深さT2は他の深さT1、T3より小さくなっているが、上述したプロセス条件を変更することで、上記窒素富化層12Bの深さT1、T2、T3の値の大小関係は適宜変更することができる。
Specific examples of nitrogen-rich layer thickness:
The depth of the nitrogen-rich layer 12B in the tapered roller 12, that is, the distance from the outermost surface of the nitrogen-rich layer 12B to the bottom of the nitrogen-rich layer 12B is 0.2 mm or more as described above. Specifically, rolling of the first measurement point 31, which is a boundary point between the chamfered portion 21 and the crowning portion 22, the second measurement point 32, which is a position where the distance W is 1.5 mm from the small end face 17, and the tapered roller 12 At the third measurement point 33 which is the center of the surface 12A, the depths T1, T2, and T3 of the nitrogen-rich layer 12B at each position are 0.2 mm or more. Here, the depth of the nitrogen-rich layer 12B means the thickness of the nitrogen-rich layer 12B in the radial direction perpendicular to the center line 26 of the tapered roller 12 and toward the outer peripheral side. The values of the depths T1, T2, and T3 of the nitrogen-rich layer 12B depend on the shape and size of the chamfers 21 and 16C, and the process conditions such as the processing for forming the nitrogen-rich layer 12B and the above-described finishing conditions. Depending, it is possible to change appropriately. For example, in the configuration example shown in FIG. 13, since the crowning 22A is formed after the nitrogen-rich layer 12B is formed as described above, the depth T2 of the nitrogen-rich layer 12B is another depth T1, T3. Although the size is smaller, the magnitude relationship between the values of the depths T1, T2, and T3 of the nitrogen-rich layer 12B can be appropriately changed by changing the above-described process conditions.

また、外輪11および内輪13における窒素富化層11B、13Bについても、その最表面から窒素富化層11B、13Bの底部までの距離である窒素富化層11B、13Bの厚さは上述したように0.2mm以上である。ここで、窒素富化層11B、13Bの厚さは、窒素富化層11B、13Bの最表面に対して垂直な方向における窒素富化層11B,13Bまでの距離を意味する。   Further, as for the nitrogen-rich layers 11B and 13B in the outer ring 11 and the inner ring 13, the thickness of the nitrogen-rich layers 11B and 13B, which is the distance from the outermost surface to the bottom of the nitrogen-rich layers 11B and 13B, is as described above Is 0.2 mm or more. Here, the thickness of the nitrogen-rich layers 11B and 13B means the distance to the nitrogen-rich layers 11B and 13B in the direction perpendicular to the outermost surface of the nitrogen-rich layers 11B and 13B.

クラウニングの形状:
円錐ころ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、円錐ころ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、K1,K2,zm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=2K1Q/πLE’としたときに、下記の式(1)で表される。
Crowning shape:
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 tapered 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 tapered roller 12 is the y axis and the generating line orthogonal direction is the z axis, the sum of the drop amount of crowning is K1, K2, zm as design parameters, Q 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 origin is a starting point taken on the generatrix of the rolling surface of the tapered roller 12 When it is assumed that the length to the end portion of A = 2K1Q / πLE ′, it is represented by the following formula (1).

ここで、円錐ころ12のクラウニング部22、24の形状は、上記の数式によって求められた対数曲線クラウニングとしている。しかし、上記の数式に限られるものではなく、他の対数クラウニング式を用いて対数曲線を求めてもよい。   Here, the shape of the crowning portions 22 and 24 of the tapered roller 12 is a logarithmic curve crowning obtained by the above equation. However, the present invention is not limited to the above equation, and another logarithmic crowning equation may be used to obtain a logarithmic curve.

内輪軌道面および外輪軌道面の形状:
次に、内輪軌道面13Aの母線方向の形状を図14〜図16に基づいて説明する。図14は内輪13の詳細形状を示す部分断面模式図である。図15は、図14の領域XVの拡大模式図である。図16は、図14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14および図15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。
Shape of inner ring raceway surface and outer ring raceway surface:
Next, the shape of the inner ring raceway surface 13A in the generatrix direction will be described based on FIGS. FIG. 14 is a partial cross-sectional schematic view showing the detailed shape of the inner ring 13. FIG. 15 is an enlarged schematic view of a region XV of FIG. FIG. 16 is a schematic view showing the shape of the inner ring raceway surface 13A shown in FIG. 14 in the generatrix direction. In FIG. 14 and FIG. 15, a partial contour of the large end surface 16 side of the tapered roller 12 is indicated by a two-dot chain line.

図14〜図16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14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 FIGS. 14 to 16, the inner ring raceway surface 13A is formed in a gentle circular arc 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. 14, since the relief portions 25A and 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15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. 15, a flank 18 </ b> A that is 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。   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.

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(図12参照)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。   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 of the contact surface pressure of the surface 11A to the effective rolling surface width L (see FIG. 12) of the rolling surface 12A of the tapered roller 12 was verified. The samples used for verification are shown in Table 2.

検証結果を表3に示す。   The verification results are shown in Table 3.

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。 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>
窒素濃度の測定方法:
外輪11、円錐ころ12、内輪13などの軸受部品について、それぞれ窒素富化層11B,12B、13Bが形成された領域の表面に垂直な断面について、EPMA(Electron Probe Micro Analysis)により深さ方向で線分析を行う。測定は、各軸受部品を測定位置から表面に垂直な方向に切断することで切断面を露出させ、当該切断面において測定を行う。たとえば、円錐ころ12については、図12に示した第1測定点31〜第3測定点33のそれぞれの位置から、中心線26と垂直な方向に円錐ころ12を切断することで切断面を露出させる。当該切断面において、円錐ころ12の表面から内部に向かって0.05mmの位置となる複数の測定位置にて、上記EPMAにより窒素濃度について分析を行う。たとえば、上記測定位置を5か所決定し、当該5か所での測定データの平均値を円錐ころ12の窒素濃度とする。
<Method of measuring various characteristics>
How to measure nitrogen concentration:
With respect to bearing parts such as the outer ring 11, the tapered roller 12 and the inner ring 13, the cross section perpendicular to the surface of the region where the nitrogen enriched layers 11B, 12B and 13B are formed respectively in the depth direction by EPMA (Electron Probe Micro Analysis) Perform line analysis. A measurement exposes a cut surface by cutting each bearing component from the measurement position in a direction perpendicular to the surface, and performs measurement on the cut surface. For example, with respect to the tapered roller 12, the cut surface is exposed by cutting the tapered roller 12 in the direction perpendicular to the center line 26 from the respective positions of the first measurement point 31 to the third measurement point 33 shown in FIG. Let In the said cut surface, it analyzes about the nitrogen concentration by said EPMA in the several measurement position which becomes a position 0.05 mm toward the inside from the surface of the tapered roller 12. FIG. For example, the measurement position is determined at five locations, and the average value of the measurement data at the five locations is taken as the nitrogen concentration of the tapered roller 12.

また、外輪11および内輪13については、たとえば軌道面11A、13Aにおいて軸受の中心軸方向における中央部を測定位置として、中心軸および当該中心軸に直交する径方向に沿った断面を露出させた後、当該断面について上記と同様の手法により窒素濃度の測定を行う。   With respect to outer race 11 and inner race 13, for example, after a cross section along the radial direction orthogonal to the central axis and the central axis is exposed, with the central portion in the central axial direction of the bearing in track surface 11A, 13A as the measurement position The nitrogen concentration of the cross section is measured by the same method as described above.

最表面から窒素富化層の底部までの距離の測定方法:
外輪11および内輪13については、上記窒素濃度の測定方法において測定対象とした断面につき、表面から深さ方向において硬度分布を測定する。測定装置としてはビッカース硬さ測定機を用いることができる。加熱温度500℃×加熱時間1hの焼き戻し処理後の円錐ころ軸受10において、深さ方向に並ぶ複数の測定点、たとえば0.5mm間隔に配置された測定点において硬度測定を実施する。そして、ビッカース硬さがHV450以上の領域を窒素富化層とする。
To measure the distance from the top surface to the bottom of the nitrogen-rich layer:
With regard to the outer ring 11 and the inner ring 13, the hardness distribution is measured in the depth direction from the surface for the cross section to be measured in the method of measuring the nitrogen concentration. As a measuring device, a Vickers hardness measuring machine can be used. In the tapered roller bearing 10 after tempering at a heating temperature of 500 ° C. for a heating time of 1 h, hardness measurement is performed at a plurality of measurement points arranged in the depth direction, for example, measurement points arranged at 0.5 mm intervals. Then, a region having a Vickers hardness of HV 450 or more is used as a nitrogen-rich layer.

また、円錐ころ12については、図12に示した第1測定点31での断面において、上記のように深さ方向での硬度分布を測定し、窒素富化層の領域を決定する。   Further, for the tapered roller 12, in the cross section at the first measurement point 31 shown in FIG. 12, the hardness distribution in the depth direction is measured as described above, and the region of the nitrogen-rich layer is determined.

ころの大端面の曲率半径の測定方法:
図7に示した円錐ころ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。
How to measure the radius of curvature of the large end face of the roller:
The actual radius of curvature R process and the virtual radius of curvature R virtual at the large end face 16 of the tapered roller 12 shown in FIG. 7 can be measured by any method for the tapered roller actually formed by grinding, but for example It can be measured using a roughness measuring machine (e.g. Mitutoyo surface roughness measuring machine Surf Test 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.

表面粗さの測定方法:
円錐ころ12の大端面16の算術表面粗さ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16の算術表面粗さRaは、たとえば、上記測定機のスタイラスを円錐ころ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の算術表面粗さ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表面粗さRaを測定し、当該4か所の算術表面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。
Measuring method of surface roughness:
Arithmetic surface roughness Ra of the large end face 16 of the tapered roller 12 can be measured by any method, but can be measured using, for example, a surface roughness measuring machine (for example, Mitutoyo surface roughness measuring machine Surftest SV-3100). The arithmetic surface roughness Ra of the large end face 16 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 tapered roller 12. Further, in the large end face 16, the difference between the maximum value and the minimum value of the arithmetic surface roughness Ra of the convex portion 16A which is a circumferential surface region in contact with the large ridge surface is an arbitrary four of the convex portion 16A. Arithmetic surface roughness Ra can be measured using a surface roughness measuring machine, and the difference can be obtained by calculating the difference between the maximum value and the minimum value of the four arithmetic surface roughness values.

<円錐ころ軸受の作用効果>
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)保持器のポケットおよびポケットに設けられている切欠きの形状
(3)円錐ころのスキューを抑制する内外輪の軌道面の形状
(4)円錐ころの転動面への対数クラウニングの適用
(5)円錐ころ、内輪および外輪への窒素富化層の適用
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。
<Operation effect of conical roller bearing>
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 pocket of the cage and the shape of the notch provided in the pocket (3) The skew of the tapered roller is suppressed Shape of raceway surface of inner and outer ring (4) Application of logarithmic crowning to rolling surface of tapered roller (5) Application of nitrogen-rich layer to conical roller, inner ring and outer ring The characteristic configurations of the tapered roller bearings are listed.

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。 By setting the values of ratio R / R BASE of the setting radius of curvature R and the distance R BASE as described above, sufficient oil film thickness at the contact portion between the large end surface 16 of the tapered roller 12 and the large ridge surface 18 of the inner ring 13 Thus, the contact between the tapered roller 12 and the large-diameter surface 18 and the occurrence of wear can be suppressed, 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17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. 17 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 / t0 of the oil film thickness t to the oil film thickness t0 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18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17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17および図18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. 18 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 / P0 to the maximum Hertz stress P0 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 anti-seizure test results, the cross range at the time of manufacture, and the like with reference to the calculation results of FIGS. 17 and 18.

ここで、図17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、後述するように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傾向がある。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た。 Here, as shown in FIG. 17, the relationship between the set radius of curvature R and the distance R BASE is uniquely determined by the Karna's equation to the oil film thickness t. However, as described later, as R BASE increases, the skew angle of the roller tends to increase. Therefore, in consideration of the influence of the skew angle, the numerical range of ratio R / R BASE was set.

なお、ここでは図17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. 17, 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.

上記円錐ころ軸受10では、外輪11、内輪13、円錐ころとしての円錐ころ12の少なくともいずれか1つにおいて窒素富化層11B、12B、13Bが形成されていてもよい。このような円錐ころ軸受10は、転動疲労寿命が向上して長寿命かつ高い耐久性を有する。さらに、当該窒素富化層11B、12B、13Bが形成されたことにより焼き戻し軟化抵抗性が向上することから、大端面16と大鍔面18との接触部が滑り接触により昇温された場合でも高い耐焼付き性を示すことができる。窒素富化層12B、13Bは大端面16と大鍔面18との両方に形成されてもよい。窒素富化層12Bは大端面16における上記円周状の表面領域(凸部16A)に形成されていてもよい。   In the tapered roller bearing 10, the nitrogen-rich layers 11B, 12B, and 13B may be formed in at least one of the outer ring 11, the inner ring 13, and the tapered roller 12 as a tapered roller. Such a tapered roller bearing 10 has an improved rolling fatigue life and has a long life and high durability. Further, since the resistance to temper softening is improved by the formation of the nitrogen-rich layers 11B, 12B, and 13B, the temperature of the contact portion between the large end face 16 and the large ridge surface 18 is increased by sliding contact. However, high seizure resistance can be exhibited. The nitrogen-rich layers 12 B and 13 B may be formed on both the major end face 16 and the major surface 18. The nitrogen-rich layer 12 B may be formed on the circumferential surface region (convex portion 16 A) of the large end face 16.

上記円錐ころ軸受10では、窒素富化層11B、12B、13Bにおける旧オーステナイト結晶粒径はJIS規格の粒度番号が10以上であってもよい。この場合、旧オーステナイト結晶粒径が十分微細化された窒素富化層11B、12B、13Bが形成されているので、高い転動疲労寿命を有した上で、シャルピー衝撃値、破壊靭性値、圧壊強度などを向上させた円錐ころ軸受10を得ることができる。   In the tapered roller bearing 10, the grain size number of the JIS standard may be 10 or more for the prior austenite crystal grain size in the nitrogen-rich layers 11B, 12B, 13B. In this case, since the nitrogen-rich layers 11B, 12B, and 13B in which the former austenite grain size is sufficiently reduced are formed, the Charpy impact value, the fracture toughness value, and the crush are obtained after having a high rolling fatigue life. The tapered roller bearing 10 can be obtained with improved strength and the like.

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(1)で表されてもよい。 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 represented by the formula (1).

この場合、円錐ころ12の転動面12Aに上記式(1)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、円錐ころ12の転動面12Aにおける摩耗の発生を抑制できる。   In this case, crowning (so-called logarithmic crowning) is provided on the rolling surface 12A of the tapered roller 12 such that the contour line is represented by a logarithmic function such that the sum of the drop amounts is represented by the above equation (1). In the case where the crowning represented by the conventional partial arc is formed, the local pressure increase can be suppressed, and the occurrence of wear on the rolling surface 12A of the tapered 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 a 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19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20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19および図20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19および図20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19および図20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. 19 is a diagram showing the contour of a roller provided with crowning whose contour is represented by a logarithmic function and the contact surface pressure on the rolling surface of the roller in an overlapping manner. FIG. 20 is a diagram showing an outline of a roller with an auxiliary arc between the crowning of the partial arc and the straight portion, and a contact surface pressure on the rolling surface of the roller. The left vertical axis in FIGS. 19 and 20 indicates the crowning drop amount (unit: mm). The horizontal axes in FIGS. 19 and 20 indicate the axial position (unit: mm) of the roller. The vertical axes on the right side of FIGS. 19 and 20 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20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. 20, the slope 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19に示すように、図20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19及び図20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. 19, the crowning represented by a partial arc in 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. 19 and 20, in an 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 center 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。 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.

この場合、自動車のトランスミッションに適用された円錐ころ軸受10では他の機械装置(たとえばデファレンシャル装置など)に適用された場合より潤滑環境が良好ではないため、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 this case, in the tapered roller bearing 10 applied to the transmission of a car, the above-mentioned ratio R process / R is 0.8 or more because the lubrication environment is not better than when applied to other mechanical devices (for example, differential devices). By doing this, 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 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の算術表面粗さ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 surface roughness Ra of the large end face 16 of the tapered roller 12 may be 0.10 μmRa 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、円すい円錐ころ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。 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 conical conical 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.

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5に示した円錐ころ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6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7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7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。 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 tapered roller 12 shown in FIG. 5 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 as shown in FIG. It becomes an ideal single arc curve in which the condition of R152 = R364 = R1564 is satisfied. However, in reality, as shown in FIG. 7, 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. 7, R152 on one side is not identical to R1564 of the entire large end face 16 and is smaller than R1564.

図7に示すように円錐ころ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7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、円錐ころ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. 7, when both end surfaces of the large end surface 16 of the tapered roller 12 droop, 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. Therefore, the calculated R dimension of the large end face 16 is R152 (actual curvature radius R process in FIG. 7), 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 tapered 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、円錐ころ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、円錐ころ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、円錐ころ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, when the skew angle of the tapered roller 12 increases and the contact surface pressure at the contact portion between the large weir surface 18 and the large end face 16 also increases, The oil film parameter Λ between the faces 18 is reduced. 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 tapered roller 12 and the large-diameter surface 18 of the inner ring, and when this condition 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、円錐ころ12の大端面16と内輪13の大鍔面18の表面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 surface roughness of the large end face 16 of the tapered 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、大鍔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) Note that the lubrication condition between the large ridge surface of the inner ring and the large end surface of the tapered roller is determined by the radius of curvature (actual radius of curvature R process ) of the large end surface of the large conical roller and the operating temperature of the lubricating oil did. (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、例えば、Karnaの以下の式から求められる。
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.

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、または自動車用途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、粘度又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。更には、内輪の大鍔面が本発明のような概略直線ではなく曲面(中凹側)であったとしても、その曲面である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、円すいころ軸受の耐焼き付き性を向上するために、円すい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った。この評価によって、用途を限らない円すいころ軸受の耐焼き付き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。   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. When used under conditions other than the above for automotive applications, or in other applications other than automotive applications, change the maximum temperature, viscosity or assumed peak temperature conditions of the lubricating oil as appropriate, and then The lubrication 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 rough straight line as in the present invention but a curved surface (inside concave side), the geometric shape combination configured with the large end surface of the large ridge surface which is the curved surface If the "oil section lubrication coefficient" is derived from the calculated oil film thickness, it can be determined by comparing with the 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 was possible to generalize and derive the definition of the above-mentioned ratio that contributes to the improvement of the seizure resistance of the tapered roller bearing having no limitation in application.

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。 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。 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.

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。   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)
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。
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)
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.

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。   Details of test results (1) to (6) in Table 6 and comprehensive judgments (1) to (6) are shown in Table 7.

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。 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.

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。 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.

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。   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)
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。
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)
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.

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。   Details of test results (1) to (6) in Table 9 and comprehensive judgments (1) to (6) are shown in Table 10.

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。 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.

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 .

<円錐ころ軸受の製造方法>
図21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22は、図21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23は、図22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。
<Method of manufacturing conical roller bearing>
FIG. 21 is a flow chart for explaining a method of manufacturing the tapered roller bearing shown in FIG. FIG. 22 is a schematic view showing a heat treatment pattern in the heat treatment step of FIG. FIG. 23 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21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、円錐ころ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、円錐ころ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13の点線で示した加工前表面12Eとなっている。   As shown in FIG. 21, 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 tapered rollers 12, and the cage 14 are prepared. In addition, crowning is not yet formed in the member which should become the tapered roller 12, and the surface of the said member is the processing front surface 12E shown by the dotted line of 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、円錐ころ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22に示す。図22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23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 tapered rollers 12, and the inner ring 13, carbonitriding or nitriding, quenching, and quenching Perform return processing etc. An example of the heat treatment pattern in this step (S200) is shown in FIG. FIG. 22 shows a heat treatment pattern showing a method of performing primary hardening and secondary hardening. FIG. 23 shows a heat treatment pattern showing a method of cooling the material to below the A 1 transformation temperature during 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9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8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. 8 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。円錐ころ12については、図13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 tapered rollers 12, crownings 22A and chamfers 21 are formed by machining such as cutting as shown in FIG.

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>
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24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10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。
<Example of application of conical roller bearing>
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. 24 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 bearing 10 is not limited to a differential of an automobile, and may be used for a transmission.

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.

<変形例>
図25に示されるように、ポケット109の狭幅側の小環状部106にも切欠き110cが設けられていてもよい。この場合、狭幅側の3つの切欠き110a、110cの合計面積が、広幅側の2つの切欠き110bの合計面積よりも広くなっている。なお、切欠き110cは例えば深さ1.0mm、幅5.7mmとされている。
<Modification>
As shown in FIG. 25, a notch 110 c may be provided also in the small annular portion 106 on the narrow side of the pocket 109. In this case, the total area of the three notches 110a and 110c on the narrow side is larger than the total area of the two notches 110b on the wide side. The notch 110c is, for example, 1.0 mm deep and 5.7 mm wide.

このように、ポケット109の狭幅側の小環状部106にも切欠き110cを設けることにより、保持器14の内径側から内輪側へ流入する潤滑油を小環状部106の切欠き10cからも外輪側へ逃がし、内輪13の軌道面に沿って大鍔まで到る潤滑油の量をより少なくして、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をさらに低減することができる。   As described above, by providing the notch 110 c also in the small annular portion 106 on the narrow side of the pocket 109, the lubricating oil flowing from the inner diameter side of the cage 14 to the inner ring side is also obtained from the notch 10 c of the small annular portion 106. It is possible to further reduce the torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil by escaping to the outer ring side and further reducing the amount of the lubricating oil reaching the vat along the raceway surface of the inner ring 13.

保持器14の小環状部106の軸方向外側には、図1に示したように、内輪13の小つば部42の外径面に対向させた径方向内向きの鍔50が設けられている。図26に示されるように、この対向させた小環状部106の鍔50の内径面と内輪13の小つば部42の外径面との隙間δは、小つば部42の外径寸法の2.0%以下に狭く設定されていてもよい。   On the axially outer side of the small annular portion 106 of the cage 14, as shown in FIG. 1, a radially inward facing ridge 50 is provided facing the outer diameter surface of the small flange portion 42 of the inner ring 13. . As shown in FIG. 26, the gap δ between the inner diameter surface of the ridge 50 and the outer diameter surface of the small collar portion 42 of the inner ring 13 has an outer diameter dimension of 2 of the small collar portion 42. It may be set narrowly to .0% or less.

保持器14の小環状部106の軸方向外側に、内輪13の小つば部42の外径面に対向させた径方向内向きの鍔50を設け、この対向させた小環状部106の鍔50の内径面と内輪13の小つば部42の外径面との隙間σを、内輪13の小つば部42の外径寸法の2.0%以下とすることにより、保持器14の内径側から内輪13側へ流入する潤滑油の量を少なくし、潤滑油の流動抵抗によるトルク損失をより低減することができる。   A radially inward ridge 50 facing the outer diameter surface of the small collar portion 42 of the inner ring 13 is provided on the axially outer side of the small annular portion 106 of the cage 14, and the ridge 50 of the small annular portion 106 opposed The clearance σ between the inner diameter surface of the inner ring 13 and the outer diameter surface of the small collar portion 42 of the inner ring 13 is 2.0% or less of the outer diameter dimension of the small collar portion 42 of the inner ring 13. The amount of lubricating oil flowing into the inner ring 13 can be reduced, and torque loss due to the flow resistance of the lubricating oil can be further reduced.

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,120A,120B 軸受、11 外輪、11A 外輪軌道面、11B,12B,13B 窒素富化層、11C,12C,13C 未窒化部、12 円錐ころ 12A 転動面、12E 加工前表面、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、31 第1測定点、32 第2測定点、33 第3測定点、41 大鍔部、42 小つば部、100 マニュアルトランスミッション、106 小環状部、107 大環状部、108 柱部、109 ポケット。   10, 10a, 120A, 120B bearings, 11 outer ring, 11A outer ring raceway surface, 11B, 12B, 13B nitrogen enriched layer, 11C, 12C, 13C unnitrided part, 12 conical rollers 12A rolling surface, 12E front surface processed, 13 Inner ring, 13A inner ring raceway surface, 14 cage, 16 large end face, 16A convex portion, 16B concave portion, 16C, 21 chamfered portion, 17 small end face, 18 large ridge surface, 18A flank surface, 19 small ridge surface, 22 and 24 crowning Part, 22A crowning, 23 straight part (central part), 25A, 25B relief part, 26 center line, 27 contact part crowning part, 31 first measurement point, 32 second measurement point, 33 third measurement point, 41 large diameter Section, 42 small collar, 100 manual transmission, 106 small ring, 107 large ring, 108 column, 109 Pocket.

Claims (6)

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、
周方向に所定の間隔で配置されている複数のポケットを含み、前記複数の円錐ころの各々を前記複数のポケットの各々に収容保持している保持器とを備え、
前記保持器は、前記複数の円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、前記複数の円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、前記小環状部と前記大環状部とを連結する複数の柱部とを含み、
前記複数のポケットの各々が、前記複数の円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側となり、かつ大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成されており、
前記保持器の前記ポケットの前記狭幅側の前記柱部に切欠きを前記小環状部と前記柱部との境界から前記大環状部の方へ幅をもたせて設けたことにより、前記保持器の内径側から前記内輪側へ流入する潤滑油が前記切欠きから外径側の前記外輪側へ速やかに逃げるようにし、前記小環状部の前記ポケット側の縁を、前記ポケットの狭幅側の底辺部分が前記柱部まで延びた形状とし、
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 When,
And a plurality of circumferentially spaced pockets, each of the plurality of tapered rollers being accommodated in each of the plurality of pockets.
The cage connects a small annular portion continuing on the small diameter end face side of the plurality of tapered rollers, a large annular portion continuing on the large diameter end face side of the plurality of tapered rollers, the small annular portion and the large annular portion Containing multiple columns
Each of the plurality of pockets is formed in a trapezoidal shape in which a portion storing the small diameter side of the plurality of tapered rollers is narrow and a portion housing the large diameter side is wide.
The retainer is formed by providing a notch in the column portion on the narrow side of the pocket of the cage with a width toward the large annular portion from the boundary between the small annular portion and the column portion. The lubricating oil flowing from the inner diameter side to the inner ring side quickly escapes from the notch to the outer ring side on the outer diameter side, and the pocket side edge of the small annular portion is the narrow side of the pocket The bottom portion has a shape extending to the column portion,
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,
A cone having a ratio R process / R between the actual radius of curvature R process and the set radius of curvature R of 0.5 or more, where an actual radius of curvature after grinding of the large end face of the tapered roller is R process Roller bearing.
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表面粗さRaの最大値と最小値との差は0.02μm以下である、請求項1に記載の円錐ころ軸受。   The difference between the maximum value and the minimum value of the arithmetic surface roughness Ra of the circumferential surface area in contact with the large weir surface at the large end face of the tapered roller is 0.02 μm or less. Conical roller bearings. 前記ポケットの前記狭幅側の前記小環状部にも切欠きを設けた、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 the small annular portion on the narrow side of the pocket is also provided with a notch. 前記保持器の小環状部の軸方向外側に、前記内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きの鍔を設け、この対向させた小環状部の鍔の内径面と前記内輪の小鍔の外径面との隙間を、前記内輪の小鍔の外径寸法の2.0%以下とした、請求項1〜3のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。   A radially inward ridge facing the outer diameter surface of the small ridge of the inner ring is provided on the axially outer side of the small annular portion of the cage, and the inner diameter surface of the ridge of the small annular portion opposed and the inner ring The tapered roller bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein a gap between the outer ring and the outer diameter surface of the small ring is 2.0% or less of the outer diameter of the small ring of the inner ring. 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。
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 .
前記円錐ころの前記大端面の算術表面粗さRaが0.10μmRa以下である、請求項1〜5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 5, wherein an arithmetic surface roughness Ra of the large end face of the tapered roller is 0.10 μmRa or less.
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