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WO2014115821A1 - 円すいころ軸受 - Google Patents

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WO2014115821A1
WO2014115821A1 PCT/JP2014/051422 JP2014051422W WO2014115821A1 WO 2014115821 A1 WO2014115821 A1 WO 2014115821A1 JP 2014051422 W JP2014051422 W JP 2014051422W WO 2014115821 A1 WO2014115821 A1 WO 2014115821A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tapered roller
diameter
roller bearing
small
side annular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/051422
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智史 牛丸
村井　隆司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to US14/763,223 priority Critical patent/US9453534B2/en
Priority to CN201480000709.XA priority patent/CN104105894B/zh
Priority to DE212014000033.5U priority patent/DE212014000033U1/de
Publication of WO2014115821A1 publication Critical patent/WO2014115821A1/ja
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    • F16C43/00—Assembling bearings
    • F16C43/04—Assembling rolling-contact bearings

Definitions

  • the present invention relates to a tapered roller bearing.
  • the tapered roller when assembling a tapered roller bearing, the tapered roller is first inserted from the inner peripheral surface of the cage, and then the inner ring is inserted in the axial direction. At this time, in order to prevent the cage and the tapered roller from being disassembled, the column portion on the smaller diameter side of the cage is deformed by caulking so that the tapered roller can be held by the small collar of the inner ring and the cage. ing. As a result, the inner ring, the cage, and the tapered roller become an integral part that cannot be separated, and a tapered roller bearing is completed by incorporating the outer ring.
  • the tapered roller bearing shown in Patent Document 1 can be assembled without caulking by making the outer diameter shape of the raceway side outer peripheral surface and the end surface side outer peripheral surface of the small collar of the inner ring elliptical. is there.
  • the tapered roller bearing disclosed in Patent Document 1 has a problem that the manufacturing cost increases due to the processing into the shape.
  • the tapered roller bearing shown in Patent Document 2 a part of the pocket of the cage is deformed, a part of the tapered roller is a modified tapered roller, and a notch is formed in the small collar of the inner ring.
  • the tapered roller bearing shown in Patent Document 2 also has a problem that the manufacturing cost increases due to the processing into the irregular shape.
  • the tapered roller bearing disclosed in Patent Document 2 also has a problem that the posture during assembly is not stabilized by inserting the inner ring obliquely.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a tapered roller bearing that can be easily assembled without increasing the manufacturing cost.
  • An inner ring having a conical inner ring raceway surface formed on the outer peripheral surface and having a small brim on the small diameter side
  • An outer ring having a conical outer ring raceway surface formed on the inner circumferential surface
  • a plurality of tapered rollers arranged circumferentially in a freely rollable manner between the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface;
  • the large-diameter-side annular portion and the small-diameter-side annular portion that are arranged side by side in the axial direction, and the large-diameter-side annular portion and the small-diameter-side annular portion are connected in the axial direction at substantially equal intervals in the circumferential direction.
  • a retainer for holding the tapered rollers by a plurality of pockets formed between the plurality of pillars provided;
  • a tapered roller bearing comprising: A tapered roller bearing having a ratio of a sectional modulus of the small-diameter side annular portion to a sectional modulus of the large-diameter side annular portion of the cage of 0.5 to 1.5.
  • the small-diameter-side annular portion of the cage has a curved portion that curves and extends radially inward in a direction away from the column portion, The tapered roller bearing according to (1), wherein a radial end portion of the curved portion is located radially outside a central axis of the tapered roller.
  • the tapered roller bearing of the present invention it is possible to easily assemble without increasing the manufacturing cost.
  • FIG. 1 shows an axial section of a tapered roller bearing 1 including an inner ring 10, a cage 20, a plurality of tapered rollers 30, and an outer ring 40.
  • the inner ring 10 is made of, for example, steel.
  • a conical inner ring raceway surface 11 is formed on the outer peripheral surface, and a large brim 12 is provided at one end on the large diameter side, and the other end on the small diameter side. It has a small brim 13.
  • the outer ring 40 has a conical outer ring raceway surface 41 formed on the inner peripheral surface.
  • the cage 20 is made of, for example, a steel material, and has a large-diameter-side annular portion 22 and a small-diameter-side annular portion 23 that are arranged concentrically in the axial direction, and a large-diameter-side annular portion 22 and a small-diameter. And a plurality of column portions 24 that connect the side annular portions 23.
  • a pocket for accommodating the tapered roller 30 is formed by the large-diameter-side annular portion 22, the small-diameter-side annular portion 23, and the two column portions 24 adjacent in the circumferential direction.
  • the tapered roller 30 has a large diameter side end face 32 and a small diameter side end face 33.
  • the large-diameter side end face 32 and the small-diameter side end face 33 are arranged concentrically, and the circumferential surface connecting both end faces is substantially conical with the diameter gradually reduced from the large-diameter side end face 32 side toward the small-diameter side end face 33 side.
  • the rolling surface 31 is formed.
  • the tapered rollers 30 are held in a rollable manner one by one in each of the plurality of pockets of the cage 20.
  • a tapered roller When assembling a tapered roller bearing, first, a tapered roller is placed in each pocket of the cage. Then, the inner ring is press-fitted from the large-diameter side annular portion side of the cage. At this time, the tapered roller is pushed radially outward by the inner ring.
  • the cage 120 that restrains the tapered roller 130 is not deformed so much. Is difficult. Further, when the small brim 113 of the inner ring 110 collides with the rolling surface 131 of the tapered roller 130, the rolling surface 131 of the tapered roller 130 may be damaged.
  • the ratio of the sectional modulus of the small diameter side annular portion 23 to the sectional modulus of the large diameter annular portion 22 of the cage 20 is 0.5 or more and 1.5 or less.
  • the cage 20 is formed so that The cage 20 is processed by a punch, a die, or the like, but there are restrictions on the dimensions that can be adopted for the cage 20 in terms of design. It is difficult to manufacture the cage 20 in which the ratio of the sectional modulus of the small-diameter side annular portion 23 to the sectional modulus of the large-diameter side annular portion 22 of the cage 20 is 0.5 or less. Further, the cage 20 having the ratio value of 0.5 or less has a problem in accuracy because the bottom surface portion becomes narrow.
  • the lower limit of the value of the ratio of the section modulus of the small diameter side annular portion 23 to the section modulus of the large diameter side annular portion 22 of the cage 20 is 0.5.
  • the ratio of the section modulus of the small-diameter side annular portion 23 to the sectional modulus of the large-diameter side annular portion 22 of the cage 20 exceeds 1.5, the rigidity of the small-diameter side annular portion 23 increases. Since the amount of elastic deformation of the cage 20 when the inner ring 10 is inserted at the time of bearing assembly is small, there is a concern that the tapered roller 30 may be damaged by incorporation.
  • the upper limit of the ratio of the section modulus of the small-diameter side annular portion 23 to the section modulus of the large-diameter side annular portion 22 of the cage 20 is set to 1.5.
  • the value of the ratio of the section modulus of the small-diameter side annular portion 23 to the section modulus of the large-diameter-side annular portion 22 of the cage 20 is 0.6 or more and 1.0 or less.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the ratio of the section modulus of the small-diameter side annular portion to the sectional modulus of the large-diameter side annular portion of the cage and the rigidity of the cage.
  • the ratio of the sectional modulus of the small-diameter side annular portion 23 to the sectional modulus of the large-diameter-side annular portion 22 is 1.5.
  • the following value is 0.76, and the rigidity is 0.7 times that of a conventional tapered roller bearing. From this, it can be seen that according to the tapered roller bearing of the present embodiment, the cage stress can be lowered.
  • a drop impact test was performed using the conventional tapered roller bearing and the tapered roller bearing 1 according to the present embodiment.
  • a single-row tapered roller bearing (made by NSK, nominal number HR30228J) having an inner ring inner diameter of 140 mm, an outer ring outer diameter of 250 mm, and an assembly width of 45.75 mm has a conventional configuration (conventional tapered roller bearing), Those having the configuration of the embodiment (the tapered roller bearings A, B, and C of the present embodiment) were used.
  • the values of the ratio of the small-diameter side annular portion 23 to the section modulus of the large-diameter side annular portion 22 of the cage 20 are 0.76 and 1.04, respectively. 1.5.
  • the ratio of the sectional modulus of the small-diameter side annular portion to the sectional modulus of the large-diameter side annular portion is 3.87.
  • FIG. 3 is a graph showing the results of the drop impact test.
  • the number of collisions when a conventional tapered roller bearing is damaged is set to 1, and the number of collisions when each of the tapered roller bearings A, B, and C of this embodiment is damaged is compared. Is shown.
  • the tapered roller bearing A of the present embodiment in which the value of the ratio of the sectional modulus of the small-diameter-side annular portion 23 to the sectional modulus of the large-diameter-side annular portion 22 of the cage 20 is 0.76, It can be seen that the strength is improved by about 1.4 times compared to the tapered roller bearing.
  • the tapered roller bearing C of the present embodiment in which the value of the ratio of the sectional modulus of the small-diameter side annular portion 23 to the sectional modulus of the large-diameter-side annular portion 22 is 1.5 is a conventional tapered roller bearing. It can be seen that the strength is improved about 1.2 times as compared with the above. Further, the tapered roller bearing B of this embodiment in which the ratio of the sectional modulus of the small-diameter-side annular portion 23 to the sectional modulus of the large-diameter-side annular portion 22 is 1.04 is compared with the conventional tapered roller bearing. About 3 times stronger.
  • the value of the ratio of the sectional modulus of the small-diameter-side annular portion 23 to the sectional modulus of the large-diameter-side annular portion 22 of the cage 20 is 0.5 or more. If it is 1.5 or less, it turns out that the intensity
  • the inner ring 10 When the inner ring 10 is inserted when the tapered roller bearing 1 according to the present embodiment is assembled, as the inner ring 10 advances toward the small-diameter-side annular portion 23 side of the cage 20, as shown in FIG. The small collar 13 comes into contact with the rolling surface 31 of the tapered roller 30, and the tapered roller 30 is pushed radially outward by the small collar 13. Since the cage 20 of the present embodiment has a large amount of elastic deformation, the cage 20 pushed by the tapered rollers 30 is elastically deformed and bulges outward in the radial direction. Can be inserted. The force required for the insertion of the inner ring 10 is about 40% compared to the prior art, and the inner ring 10 can be inserted perpendicular to the axial direction, so that easy assembly is possible.
  • the inner diameter 10, the retainer 20, and the tapered roller 30 are prevented from being disassembled by setting the outer diameter D of the small collar 13> the inscribed circle diameter d of the roller.
  • by setting the interference (the difference between the outer diameter D and the inscribed circle diameter d of the small brim 13) to an appropriate value cracking of the cage 20 and damage to the tapered roller 30 are prevented. can do.
  • a straight portion 16 is provided on the outer diameter surface 15 of the small brim 13 of the inner ring 10.
  • the straight portion 16 is inclined from the outer diameter surface 15 by a contact angle ⁇ , and the axial length l is formed to be 1 mm or less.
  • the axially inner end surface 17 of the small brim 13 is inclined at an angle ⁇ so as to maintain an appropriate gap g between the axially inner end surface 17 of the small brim 13 and the small diameter side end surface 33 of the tapered roller 30. Is formed. Thereby, after the inner ring 10, the cage 20, and the tapered roller 30 are assembled, the tapered roller 30 can be prevented from riding on the small collar 13 of the inner ring 10 and being separated.
  • tapered roller bearings are generally lubricated by an oil bath or grease lubrication.
  • the small-diameter side annular portion 122 of the cage 120 extends radially inward, and the radial end surface 126 of the small-diameter side annular portion 122 and the small brim.
  • the gap between the outer diameter surface of 113 is small.
  • a curved portion extending in a direction away from the column portion 24 and radially inward is formed on the small-diameter-side annular portion 23 of the cage 20. 25 is formed.
  • the curved portion 25 is formed to be short in the radial direction so that the radial end surface 26 is located radially outside the central axis of the tapered roller 30. That is, the axial cross section of the small diameter side annular portion 23 extends inward in the radial direction while having a curvature so as to protrude slightly inward in the radial direction as compared with the thickness of the cage 20.
  • the clearance gap between the radial direction end surface 26 and the outer-diameter surface of the small brim 13 can be enlarged, in parallel with the lubricant being introduced from the small-diameter side, the excess lubricant is reduced on the small-diameter side. Discharged from. Therefore, according to the tapered roller bearing 1 of the present embodiment, the lubricant can be prevented from being excessively sucked into the bearing, so that the stirring resistance can be reduced and heat generation can be suppressed.
  • a heat generation test was performed using the conventional tapered roller bearing and the tapered roller bearing 1 according to the present embodiment.
  • a single-row tapered roller bearing (made by NSK, nominal number HR32017XJ) having an inner ring inner diameter of 85 mm, an outer ring outer diameter of 130 mm, and an assembly width of 29 mm has a conventional configuration (conventional tapered roller bearing) and this embodiment.
  • the tapered roller bearing 1 according to the present embodiment having the following structure was used.
  • the conventional tapered roller bearing and the tapered roller bearing 1 of the present embodiment were loaded with a radial load of 300 kgf and an axial load of 900 kgf, and were operated with inner ring rotation under forced lubrication with lubricating oil (VG68). The operation speed was 3000 min ⁇ 1 .
  • wheel after predetermined time progress was measured as bearing temperature.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of the heat generation test, in which the solid line shows the result of the tapered roller bearing 1 according to this embodiment, and the broken line shows the result of the conventional tapered roller bearing.
  • the bearing temperature of the tapered roller bearing 1 according to this embodiment is 78.1 ° C.
  • the bearing temperature of the conventional tapered roller bearing is 82.5 ° C.
  • the bearing temperature can be lowered by 3 to 5 ° C. as compared with the conventional tapered roller bearing, and an effect of suppressing heat generation can be obtained. .
  • the tapered roller is formed such that the arithmetic average roughness Ra of the rolling surface of the tapered roller is 0.05 ⁇ m or less.
  • the rolling surface of the tapered roller becomes smooth and the rolling frictional resistance can be reduced, so that the life of the tapered roller bearing can be further improved.
  • a heat generation test was performed using the conventional tapered roller bearing and the tapered roller bearing according to the present embodiment.
  • a single-row tapered roller bearing (made by NSK, nominal number HR32017XJ) having an inner ring inner diameter of 85 mm, an outer ring outer diameter of 130 mm, and an assembly width of 29 mm has a conventional configuration (conventional tapered roller bearing) and this embodiment.
  • a tapered roller bearing according to the present embodiment having the following structure was used.
  • the conventional tapered roller bearing and the tapered roller bearing 1 of the present embodiment were loaded with a radial load of 300 kgf and an axial load of 900 kgf, and were operated with inner ring rotation under forced lubrication with lubricating oil (VG68).
  • the operation speed was 3000 min ⁇ 1 .
  • wheel after predetermined time progress was measured as bearing temperature.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of the test, where the solid line indicates the tapered roller bearing according to the present embodiment, and the broken line indicates the conventional tapered roller bearing.
  • the bearing temperature of the tapered roller bearing according to the present embodiment is 71.6 ° C.
  • the bearing temperature of the conventional tapered roller bearing is 82.5 ° C.
  • the bearing temperature can be lowered by 8 to 12 ° C. compared to the conventional tapered roller bearing, and the rolling friction resistance can be reduced.
  • the present invention can be suitably used as a tapered roller bearing used in general industrial machines and automobiles.

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Abstract

　本発明に係る円すいころ軸受１の保持器２０は、軸方向に並んで配置された大径側円環部２２および小径側円環部２３と、大径側円環部２２及び小径側円環部２３を軸方向に連結して周方向に略等間隔に設けられる複数の柱部２４と、の間に形成される複数のポケットにより、円すいころ３０を保持する。保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値は、０．５以上１．５以下である。

Description

円すいころ軸受
　本発明は円すいころ軸受に関する。
　従来、円すいころ軸受を組み立てる際には、まず、保持器の内周面から円すいころを挿入し、その後、軸方向に内輪を挿入する。このとき、保持器と円すいころが分解してしまうのを防止するため、保持器小径側の柱部を加締め加工により変形させ、内輪の小つばと保持器とによって円すいころを保持できるようにしている。これにより内輪、保持器、円すいころが分離不能な一体品となり、さらに外輪を組み込むことによって円すいころ軸受が完成する。
　しかしながら、保持器小径側の柱部を加締め加工により変形させると、保持器の塑性変形によって寸法精度が低下してしまうおそれがある。そのため、加締め加工を行うことなく組立可能な円すいころ軸受について、種々の構成が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
日本国特許第４０２６２９２号公報 日本国特開２０１２－１３１３４号公報
　特許文献１に示されている円すいころ軸受は、内輪の小つばの軌道面側外周面と端面側外周面の外径形状を楕円形状とすることにより、加締め加工を行うことなく組立可能である。しかしながら、特許文献１に示されている円すいころ軸受においては、当該形状への加工のため製造コストが上昇してしまうという問題がある。
　また、特許文献２に示されている円すいころ軸受は、保持器のポケットの一部を異形とすること、円すいころの一部を異形円すいころとすること、および内輪の小つばに切り欠きを設けること等により、円すいころと内輪が分解するのを抑止し、加締め加工を行うことなく組立可能である。しかしながら、特許文献２に示されている円すいころ軸受においても、異形形状への加工によって製造コストが上昇してしまうという問題がある。また、特許文献２に示されている円すいころ軸受においては、内輪を斜めに挿入することにより、組立時の姿勢が安定しないという問題もある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストを増加させることなく容易に組立可能な円すいころ軸受を提供することである。
　本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）　外周面に円すい状の内輪軌道面が形成され、小径側に小つばを有する内輪と、
　内周面に円すい状の外輪軌道面が形成された外輪と、
　前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に周方向に複数配置された円すいころと、
　軸方向に並んで配置された大径側円環部および小径側円環部と、前記大径側円環部および前記小径側円環部を軸方向に連結して周方向に略等間隔に設けられる複数の柱部と、の間に形成される複数のポケットにより前記円すいころを保持する保持器と、
を備える円すいころ軸受であって、
　前記保持器の前記大径側円環部の断面係数に対する前記小径側円環部の断面係数の比の値が０．５以上１．５以下である円すいころ軸受。
（２）　前記保持器の前記小径側円環部が、前記柱部から離れる方向に径方向内側へ湾曲して延びる湾曲部を有し、
　前記湾曲部の径方向終端部が、前記円すいころの中心軸よりも径方向外側に位置する（１）に記載の円すいころ軸受。
（３）　前記円すいころの転動面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下である（１）または（２）に記載の円すいころ軸受。
　本発明の円すいころ軸受によれば、製造コストを増加させることなく、容易な組立が可能となる。
本発明の第１実施形態に係る円すいころ軸受の断面図である。 保持器の大径側円環部の断面係数に対する小径側円環部の断面係数の比の値と剛性との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る円すいころ軸受と、従来の円すいころ軸受の落下衝撃試験結果を説明するための図である。 図１の円すいころ軸受の組立工程を説明するための図である。 図１のＡ部の拡大図である。 図１の円すいころ軸受における潤滑剤の流れを説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る円すいころ軸受と、従来の円すいころ軸受の発熱試験結果を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る円すいころ軸受と、従来の円すいころ軸受の発熱試験結果を説明するための図である。 従来の円すいころ軸受の組立工程を説明するための図である。 従来の円すいころ軸受における潤滑剤の流れを説明するための図である。
　以下、本発明に係る円すいころ軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態に係る円すいころ軸受を図１～７を参照して説明する。図１には、内輪１０と、保持器２０と、複数の円すいころ３０と、外輪４０と、を備える円すいころ軸受１の軸方向断面が示されている。
　内輪１０は、例えば鋼から構成されており、外周面に円すい状の内輪軌道面１１が形成されると共に、大径側である一方端部に大つば１２を、小径側である他方端部に小つば１３を有する。外輪４０は、内周面に円すい状の外輪軌道面４１が形成されている。
　保持器２０は、例えば鉄鋼材料から構成されており、軸方向に同心上に並んで配置された大径側円環部２２および小径側円環部２３と、大径側円環部２２および小径側円環部２３を連結する複数の柱部２４と、を有する。大径側円環部２２、小径側円環部２３、および周方向に隣り合う２つの柱部２４によって、円すいころ３０を収容するためのポケットが形成される。
　円すいころ３０は、大径側端面３２と、小径側端面３３と、を有する。大径側端面３２および小径側端面３３は同心上に配置されており、両端面を結ぶ周面が大径側端面３２側から小径側端面３３側へ向かって徐々に縮径された略円すい状の転動面３１を形成している。円すいころ３０は、保持器２０の複数のポケットのそれぞれに、１つずつ転動自在に保持される。
　円すいころ軸受を組立てる際には、まず、保持器の各ポケットの中に、円すいころを配置する。そして、保持器の大径側円環部側から、内輪を圧入する。このとき、円すいころは内輪により径方向外側へと押されるが、図９に示すような従来の円すいころ軸受においては、円すいころ１３０を拘束する保持器１２０があまり変形しないため、内輪１１０の挿入が困難である。また、内輪１１０の小つば１１３が円すいころ１３０の転動面１３１に衝突することにより、円すいころ１３０の転動面１３１に傷がついてしまうおそれがある。
　そこで、本実施形態の円すいころ軸受１においては、保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値が０．５以上１．５以下となるように、保持器２０が形成されている。保持器２０はパンチやダイス等により加工されるが、設計上、保持器２０に採用可能な寸法には制約がある。保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値が０．５以下となるような保持器２０は製作が困難である。また、当該比の値が０．５以下となるような保持器２０は、底面部が狭くなるので、精度上に問題が生じる。したがって、保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値の下限は０．５である。また、保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値が１．５を超えると、小径側円環部２３の剛性が高くなり、軸受組立時に内輪１０を挿入する際の保持器２０の弾性変形量が小さいため、円すいころ３０に組み込み傷が付くことが懸念される。したがって、保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値の上限は１．５とする。尚、保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値は、０．６以上１．０以下であると、より好ましい。
　図２は、保持器の大径側円環部の断面係数に対する小径側円環部の断面係数の比の値と、保持器の剛性との関係を示す図である。図２に示される、本実施形態（第１実施形態）の円すいころ軸受１は、大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値が１．５以下の値である０．７６であり、従来の円すいころ軸受と比較して剛性が０．７倍となっている。このことから、本実施形態の円すいころ軸受によれば、保持器応力を低くできることがわかる。
　ここで、本実施形態に係る円すいころ軸受の効果を実証するため、従来の円すいころ軸受と本実施形態に係る円すいころ軸受１を用いて落下衝撃試験を実施した。試験には、内輪内径１４０ｍｍ、外輪外径２５０ｍｍ、組立幅４５．７５ｍｍの単列円すいころ軸受（ＮＳＫ製、呼び番号ＨＲ３０２２８Ｊ）について、従来の構成を有するもの（従来の円すいころ軸受）と、本実施形態の構成を有するもの（本実施形態の円すいころ軸受Ａ、Ｂ、Ｃ）とを使用した。本実施形態の円すいころ軸受Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の比の値は、それぞれ、０．７６、１．０４、１．５とした。また、従来の円すいころ軸受において、大径側円環部の断面係数に対する小径側円環部の断面係数の比の値は３．８７とした。これらの円すいころ軸受を強制的に落下させることにより、円すいころ軸受を衝撃加速度１６５Ｇで鋼板に衝突させ、１０万回衝突させる毎に、円すいころ軸受（保持器）に破損や亀裂などの損傷が発生したかどうかを確認した。
　図３は当該落下衝撃試験の結果を示すグラフである。図３においては、従来の円すいころ軸受に損傷が発生した時点での衝突回数を１として、本実施形態の円すいころ軸受Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに損傷が発生した時点での衝突回数を比で示している。図３より、保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値が０．７６である本実施形態の円すいころ軸受Ａは、従来の円すいころ軸受と比較して約１．４倍、強度が向上していることがわかる。また、同様に、大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値が１．５である本実施形態の円すいころ軸受Ｃは、従来の円すいころ軸受と比較して約１．２倍、強度が向上していることがわかる。また、大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値が１．０４である本実施形態の円すいころ軸受Ｂは、従来の円すいころ軸受と比較して約３倍、強度が向上している。このように、本実施形態に係る円すいころ軸受１のように、保持器２０の大径側円環部２２の断面係数に対する小径側円環部２３の断面係数の比の値が０．５以上１．５以下であれば、保持器２０の強度、ひいては円すいころ軸受１の強度を向上可能であることがわかる。
　本実施形態の円すいころ軸受１の組立時、内輪１０を挿入する際には、図４に示すように、内輪１０が保持器２０の小径側円環部２３側へと進むにつれて、内輪１０の小つば１３が円すいころ３０の転動面３１と接触し、円すいころ３０が小つば１３によって径方向外側に押される。本実施形態の保持器２０は弾性変形量が大きいため、円すいころ３０に押された保持器２０が弾性変形して径方向外側にふくらむことにより、ポケットが一時的に押し広げられ、内輪１０を挿入することができる。この内輪１０の挿入に必要な力は従来と比較して約４割程度となり、また、内輪１０を軸方向に垂直に挿入することができるので、容易な組立が可能となる。
　また、本実施形態の円すいころ軸受１においては、小つば１３の外径Ｄ＞ころ内接円径ｄとすることにより、内輪１０、保持器２０および円すいころ３０が分解しないようにしている。これにより、加締め加工が必要なくなると共に、内輪やポケットの形状を変更する必要もないので、製造コストを増大させることなく、容易な組立が可能である。また、これに加え、しめしろ（小つば１３の外径Ｄところ内接円径ｄとの差）を適切な値に設定することにより、保持器２０の割れや、円すいころ３０の損傷を防止することができる。
　また、図５に示すように、内輪１０の小つば１３の外径面１５には、ストレート部１６が設けられている。ストレート部１６は、外径面１５から接触角θだけ傾斜しており、軸方向長さｌは１ｍｍ以下となるように形成されている。これにより、内輪１０の挿入性がさらに向上でき、円すいころ３０の損傷を防止することができる。
　また、小つば１３の軸方向内側端面１７と円すいころ３０の小径側端面３３との間に適当な隙間ｇを保持するように、小つば１３の軸方向内側端面１７は角度γで傾斜するように形成されている。これにより、内輪１０、保持器２０、円すいころ３０の組立後に、円すいころ３０が内輪１０の小つば１３を乗り上げて分離してしまうことを防止することができる。
　ところで、円すいころ軸受は一般に、油浴またはグリース潤滑によって潤滑される。このとき、図１０に示すような従来の円すいころ軸受においては、保持器１２０の小径側円環部１２２が径方向内側に延びており、小径側円環部１２２の径方向端面１２６と小つば１１３の外径面との間の隙間が小さい。このような構造では、小径側から潤滑剤が導入される一方、余分な潤滑剤が小径側から排出されにくいため、軸受内部の潤滑剤が多くなって攪拌抵抗が増大するという問題があった。
　そこで、本実施形態の円すいころ軸受１においては、図６に示すように、保持器２０の小径側円環部２３に、柱部２４から離れる方向且つ径方向内側へと湾曲して延びる湾曲部２５が形成される。湾曲部２５は、径方向端面２６が円すいころ３０の中心軸よりも径方向外側に位置するよう、径方向に短く形成されている。すなわち、小径側円環部２３の軸方向断面は、保持器２０の肉厚と比較してわずかに長く径方向内側に突出するように、曲率を有しながら径方向内側へと延びている。これにより、径方向端面２６と小つば１３の外径面との間の隙間を大きくすることができるので、小径側から潤滑剤が導入されるのと並行して、余分な潤滑剤が小径側から排出される。したがって、本実施形態の円すいころ軸受１によれば、潤滑剤が過大に軸受内部へ吸い込まれることを抑制できるので、攪拌抵抗を小さくすることができ、発熱を抑止することができる。
　ここで、従来の円すいころ軸受と本実施形態に係る円すいころ軸受１を用いて発熱試験を行った。試験には、内輪内径８５ｍｍ、外輪外径１３０ｍｍ、組立幅２９ｍｍの単列円すいころ軸受（ＮＳＫ製、呼び番号ＨＲ３２０１７ＸＪ）について、従来の構成を有するもの（従来の円すいころ軸受）と、本実施形態の構成を有するもの（本実施形態に係る円すいころ軸受１）とを使用した。従来の円すいころ軸受および本実施形態の円すいころ軸受１に、３００ｋｇｆのラジアル荷重および９００ｋｇｆのアキシャル荷重を負荷し、潤滑油（ＶＧ６８）による強制潤滑下で、内輪回転で運転した。運転速度は３０００ｍｉｎ－１とした。そして、所定時間経過後の外輪の温度を軸受温度として計測した。
　図７は当該発熱試験の結果を示すグラフであり、実線が本実施形態に係る円すいころ軸受１、破線が従来の円すいころ軸受の結果を示す。図７から明らかなように、従来の円すいころ軸受の軸受温度が８２．５℃であるのに対し、本実施形態に係る円すいころ軸受１の軸受温度は７８．１℃である。このように、本実施形態に係る円すいころ軸受１によれば、従来の円すいころ軸受と比較して軸受温度を３～５℃低下させることができ、発熱を抑止する効果が得られることがわかる。
　このように、第１実施形態の円すいころ軸受１によれば、製造コストを増加させることなく、容易な組立が可能となる。
（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態に係る円すいころ軸受を図８を参照して説明する。尚、内輪、保持器、および外輪の構成については第１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
　第１実施形態の諸構成に加え、第２実施形態においては、円すいころの転動面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下となるように、円すいころが形成される。これにより円すいころの転動面が平滑となり、転がり摩擦抵抗を低減することができるので、円すいころ軸受の寿命をさらに向上することができる。
　本実施形態に係る円すいころ軸受の効果を実証するため、従来の円すいころ軸受と本実施形態に係る円すいころ軸受を用いて発熱試験を行った。試験には、内輪内径８５ｍｍ、外輪外径１３０ｍｍ、組立幅２９ｍｍの単列円すいころ軸受（ＮＳＫ製、呼び番号ＨＲ３２０１７ＸＪ）について、従来の構成を有するもの（従来の円すいころ軸受）と、本実施形態の構成を有するもの（本実施形態に係る円すいころ軸受）とを使用した。従来の円すいころ軸受および本実施形態の円すいころ軸受１に、３００ｋｇｆのラジアル荷重および９００ｋｇｆのアキシャル荷重を負荷し、潤滑油（ＶＧ６８）による強制潤滑下で、内輪回転で運転した。運転速度は３０００ｍｉｎ－１とした。そして、所定時間経過後の外輪の温度を軸受温度として計測した。
　図８は当該試験の結果を示すグラフであり、実線が本実施形態に係る円すいころ軸受、破線が従来の円すいころ軸受の結果を示す。図８から明らかなように、従来の円すいころ軸受の軸受温度が８２．５℃であるのに対し、本実施形態に係る円すいころ軸受の軸受温度は７１．６℃である。このように、本実施形態の円すいころ軸受によれば、従来の円すいころ軸受と比較して軸受温度を８～１２℃低下させることができ、転がり摩擦抵抗が低減できることがわかる。
　以上、本発明の実施形態および実施例について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能である。本出願は２０１３年１月２５日出願の日本出願（特願２０１３－０１２４１８）および２０１３年１２月２７日出願の日本特許出願（特願２０１３－２７３０５０）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明は、一般的な産業機械や自動車に使用される円すいころ軸受として好適に利用可能である。
１　　円すいころ軸受
１０　内輪
２０　保持器
２２　大径側円環部
２３　小径側円環部
２４　柱部
２５　湾曲部
２６　径方向端面
３０　円すいころ

Claims (3)

  1. 　外周面に円すい状の内輪軌道面が形成され、小径側に小つばを有する内輪と、
    　内周面に円すい状の外輪軌道面が形成された外輪と、
    　前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に周方向に複数配置された円すいころと、
    　軸方向に並んで配置された大径側円環部および小径側円環部と、前記大径側円環部および前記小径側円環部を軸方向に連結して周方向に略等間隔に設けられる複数の柱部と、の間に形成される複数のポケットにより前記円すいころを保持する保持器と、
    を備える円すいころ軸受であって、
    　前記保持器の前記大径側円環部の断面係数に対する前記小径側円環部の断面係数の比の値が０．５以上１．５以下である円すいころ軸受。
  2. 　前記保持器の前記小径側円環部が、前記柱部から離れる方向に径方向内側へ湾曲して延びる湾曲部を有し、
    　前記湾曲部の径方向終端部が、前記円すいころの中心軸よりも径方向外側に位置する請求項１に記載の円すいころ軸受。
  3. 　前記円すいころの転動面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下である請求項１または２に記載の円すいころ軸受。
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