CN202926873U - 滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的滚动轴承的圆锥滚子轴承（1a、1b）在将沿着各圆锥滚子（4）的轴线（x）的滚子长度中央部的节圆直径设为dm、从节圆直径的位置以垂直于轴线（x）的方式延伸的垂直线（v）与内圈滚道（2a）的交点处的内圈（2）径向尺寸为内圈壁厚Hi、圆锥滚子轴承的截面中心直径为dh、圆锥滚子（4）的长度为圆锥滚子长度L、圆锥滚子（4）的大端直径和小端直径之和的1/2为圆锥滚子直径Dw时，满足：（a1）内圈壁厚Hi与圆锥滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.8≤Hi/Dw≤1.2；（b1）节圆直径dm与圆锥滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.01≤dm/dh≤1.05；（c1）圆锥滚子长度L与圆锥滚子直径Dw之比L/Dw为2.1≤L/Dw≤3.0全部3个条件。

Description

滚动轴承
技术领域
本发明涉及一种滚动轴承，特别涉及一种车辆重量较大的翻斗卡车、矿山用/建设机械用翻斗卡车、轮式装载机等的机轮（wheel），常规产业机械用行星机构（planet）等以外圈旋转方式使用的滚动轴承。
背景技术
以往，作为支承重量较大的车辆的车轮并使其能够相对于悬架装置自由旋转的滚动轴承，适合使用负荷容量大且刚性高的圆锥滚子轴承。在这样的圆锥滚子轴承中，通常，将外圈与壳体以带有过盈量的方式压入来固定，内圈与轴构件以带有极微小的间隙或过盈量的方式来固定，以防止彼此间发生相对旋转，但是，会出现随着滚动体的移动的载荷变化等造成这些构件发生相对旋转的潜动（creep）现象。特别是在外圈旋转载荷条件下使用的滚动轴承中，在P/C（P：轴承载荷，C：基本额定动载荷）大于0.13的重载荷条件下使用的情况下，有时作为静止环的内圈会发生潜动现象。该潜动现象不仅限于圆锥滚子轴承，有时在普通产业机械用行星机构等外圈旋转载荷条件下使用的圆柱滚子轴承、自动调心滚子轴承中也会发生。
本发明人等在对该潜动现象进行的研究中，发现该潜动现象的起因在于：因为受到重载荷而使得滚动体载荷增大，滚动体通过时的内圈滚道面的局部伸缩会增大。
具体而言，在从内圈滚道面的载荷圈1点方向看时，在内圈滚道面上具有滚动体的状态下，受到滚动体载荷的影响而使内圈向半径方向收缩且向圆周方向伸长，在滚动体通过后，内圈恢复到原来的形状。因此，每当滚动体通过，内圈反复沿圆周方向伸缩，由此产生内圈相对于轴旋转的潜动现象。一旦发生该潜动现象，轴表面就会发生磨损，表面的磨损粉末将进入轴承内部，成为提前剥离的原因。
为了抑制该重载荷条件下的潜动现象，考虑增大轴的过盈量。
另外，在专利文献1所述的滚动轴承的情况下，在与配对构件的嵌合面上，在不超过滚道面的槽宽的范围内，在固定环上形成退刀槽。在专利文献1中记载有：由此，即使在因滚动体通过使得轴承套圈发生弹性变形的情况下，通过使固定环不与配对构件接触，也能够使弹性变形不致传递给配对构件，从而能够抑制潜动现象的发生的内容。
另外，在专利文献2所记载的滚动轴承中，通过增加内圈和外圈的壁厚，来防止潜动现象的发生。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2006-322579号公报
专利文献2：日本特开2010-025155号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，关于轴的过盈量的改变，在增大过盈量的情况下，轴承组装时需要热压配合等，生产率明显变差。
另外，在专利文献1所记载的滚动轴承中，由于需要追加退刀槽加工的工序，因而增加了制造成本。另外，由于与配对构件的接触范围急剧减小，接触部的表面压力增大，因而出现了使配对构件受伤发生磨损的问题。
另外，在专利文献2所记载的滚动轴承中，由于增加了内圈和外圈的壁厚，使得滚子直径明显变小，轴承寿命明显变短，且轴承刚性也降低的问题。因此，为了在使用该轴承时满足必要的寿命和必要的刚性，需要增大轴承的尺寸，因而出现了装置总体的制造成本增加的问题。
本发明鉴于上述状况而做出，其目的在于提供一种无需实施特别的加工，且不会降低轴承刚性，并能够抑制内圈的潜动现象的外圈旋转中所采用的滚动轴承。
解决课题的手段
本发明的上述目的通过下述结构来实现。
（1）一种滚动轴承，其特征在于，以外圈旋转的方式使用，具有：外周面设有锥面状的内圈滚道的内圈；内周面设有锥面状的外圈滚道的外圈；设置于上述内圈滚道与上述外圈滚道之间，能够自由滚动的多个圆锥滚子，
在将沿着各上述圆锥滚子的轴线的滚子长度的中央部的节圆直径设为dm、将从上述节圆直径的位置以垂直于上述轴线的方式延伸的垂直线与上述内圈滚道的交点处的上述内圈的径向尺寸设为内圈壁厚Hi、将上述滚动轴承的截面中心直径设为dh、将上述圆锥滚子长度设为圆锥滚子长度L、将上述圆锥滚子的大端直径与小端直径之和的1/2设为圆锥滚子直径Dw的情况下，上述滚动轴承完全满足下述全部3个条件：（a1）0.8≤Hi/Dw≤1.2；（b1）1.01≤dm/dh≤1.05；（c1）2.1≤L/Dw≤3.0。
（2）根据（1）所述的滚动轴承，其特征在于，在将相邻的上述圆锥滚子之间的距离设为S的情况下，还满足Dw/dm≤S/dm≤0.11的条件。
（3）根据上述（1）或（2）所述的滚动轴承，其特征在于，至少对上述内圈进行了渗碳处理或碳氮共渗处理，
上述内圈由含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢制成，滚道表层残余奥氏体含量为20～45vol%。
（4）根据（1）~（3）中任一项所述的滚动轴承，其特征在于，还具有一对环状板和连接构件，上述一对环状板沿着上述圆锥滚子的长度方向夹在上述圆锥滚子的两侧，上述连接构件用于将上述一对环状板连接，
在上述圆锥滚子的两端面的中心设有凹部，上述一对环状板上设有不妨碍上述圆锥滚子旋转的、嵌入上述端面的凹部中的栓销。
（5）一种滚动轴承，其特征在于，具有：外周面设有内圈滚道的内圈；内周面设有外圈滚道的外圈；设置于上述内圈滚道与上述外圈滚道之间，并能够自由滚动的多个圆柱滚子，该滚动轴承以外圈旋转的方式使用，
在将各上述圆柱滚子的节圆直径设为dm、内圈壁厚设为Hi、上述滚动轴承的截面中心直径设为dh、圆柱滚子直径设为Dw的情况下，上述滚动轴承完全满足下述全部两个条件：（a2）0.6≤Hi/Dw≤1.8；（b2）1.01≤dm/dh≤1.15。
（6）根据（5）所述的滚动轴承，其特征在于，至少对上述内圈进行了渗碳处理或碳氮共渗处理，
上述内圈由含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢制成，滚道表面层残余奥氏体含量为20～45vol%。
（7）一种滚动轴承，其特征在于，具有：内周面形成有呈具有单一中心的内凹球面状的外圈滚道的外圈；外周面形成有与该外圈滚道对置的一对内圈滚道的内圈；设置在上述外圈滚道与所述两条内圈滚道之间，排成两列，能够自由滚动的多个球面滚子，上述滚动轴承以外圈旋转的方式使用，
在将沿着各上述球面滚子的轴线的滚子长度的中央部的节圆直径设为dm、将从上述节圆直径的位置以垂直于上述轴线的方式延伸的垂直线与上述内圈滚道的交点处的上述内圈的径向尺寸设为内圈壁厚Hi、将上述滚动轴承的截面中心直径设为dh、将上述球面滚子的最大直径尺寸设为Dw的情况下，上述滚动轴承满足下述全部2个条件：（a3）0.8≤Hi/Dw≤2.0；（b3）1.01≤dm/dh≤1.15。
（8）根据（7）所述的滚动轴承，其特征在于，至少对上述内圈进行了渗碳处理或碳氮共渗处理，上述内圈由含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢制成，滚道表面层残余奥氏体含量为20～45vol%。
发明的效果
根据本发明的（1）所述的滚动轴承，通过使内圈壁厚Hi与圆锥滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.8≤Hi/Dw≤1.2，使节圆直径dm与滚动轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.01≤dm/dh≤1.05，使圆锥滚子长度L与圆锥滚子直径Dw之比L/Dw为2.1≤L/Dw≤3.0，使基本额定静载荷变大，且提高了内圈的刚性，从而减小了随着滚动体通过而导致的内圈弹性变形，能够抑制潜动现象的发生。
因此，本发明与内圈壁厚Hi与圆锥滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.4≤Hi/Dw≤0.6、节圆直径dm与圆锥滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为0.97≤dm/dh≤1.01、圆锥滚子长度L与圆锥滚子直径Dw之比L/Dw为1.0≤L/Dw≤2.0的现有圆锥滚子轴承相比，圆锥滚子的基本额定静载荷变大，且提高了圆锥滚子自身的刚性，因而，抑制了内圈的变形，实现了潜动抑制。
另外，根据本发明的（2）所述的滚动轴承，通过使相邻的圆锥滚子间的距离S与节圆直径dm之比S/dm为Dw/dm≤S/dm≤0.11，增加了圆锥滚子的数量，因此，能够减少各圆锥滚子的载荷，减小内圈滚道面的表面压力，进一步抑制内圈的弹性变形。
此外，当增加滚动体数并减小滚子间的距离时，减小了保持架柱宽，有可能导致保持架破损，但在本发明中，减小了滚子直径，降低了滚子重量，减小了施加于保持架柱部的载荷。因此，能够使保持架柱宽小于现有产品，并能使滚子间距离也小于常规产品。
进而，通过使各圆锥滚子相互接近，能够使得因圆锥滚子的载荷导致的内圈滚道面的圆周方向的延伸相互抵消，抑制潜动现象。
另外，根据本发明的（3）所述的滚动轴承，虽然出于减小了滚子直径的关系，会造成轴承寿命短于现有的圆锥滚子轴承，但是，能够弥补该寿命减少的部分，能够使轴承寿命达到现有的圆锥滚子轴承同等程度乃至以上。
另外，根据本发明的（4）所述的滚动轴承，由于不需要在圆锥滚子上设置用于插穿栓销的孔，因此即使减小了滚子直径，也能够防止滚子出现裂纹。
另外，根据本发明的（5）所述的滚动轴承，通过使内圈壁厚Hi与圆柱滚子直径Dw之比为Hi/Dw为0.6≤Hi/Dw≤1.8，使节圆直径dm与滚动轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.01≤dm/dh≤1.15，能够提高内圈的刚性，减小随着滚动体通过而产生的内圈弹性变形，抑制潜动现象的发生。
另外，根据本发明的（6）所述的滚动轴承，虽然出于减小了滚子直径的关系，会造成轴承寿命短于现有的圆柱滚子轴承，但是，能够弥补其寿命减少的部分，能够使轴承寿命达到现有的圆柱滚子轴承同等程度乃至以上。
另外，根据本发明的（7）所述的滚动轴承，通过使内圈壁厚Hi与球面滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.8≤Hi/Dw≤2.0，使节圆直径dm与滚动轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.01≤dm/dh≤1.15，能够提高内圈的刚性，减小随着滚动体通过而产生的内圈弹性变形，抑制潜动现象的发生。
另外，根据本发明的（8）所述的滚动轴承，虽然出于减小了滚子直径的关系，会造成轴承寿命短于现有的自动调心滚子轴承，但能够弥补该寿命减少的部分，能够使轴承寿命达到现有的自动调心滚子轴承同等程度乃至以上。
附图说明
图1是将本发明第一实施方式的圆锥滚子轴承应用到车轮支承装置的情况的剖视示意图。
图2是图1中的圆锥滚子轴承的轴向剖视图。
图3是垂直于图1中的圆锥滚子轴承的轴的方向的局部剖视图。
图4A是第二实施方式的圆锥滚子轴承的轴向剖视图。
图4B是现有的圆锥滚子轴承的轴向剖视图。
图5是从端面板侧观察组装于第二实施方式的圆锥滚子轴承的圆锥滚子和端面板的图。
图6A是本发明第三实施方式的圆柱滚子轴承的轴向剖视图。
图6B是现有的圆柱滚子轴承的轴向剖视图。
图7A是本发明第四实施方式的自动调心滚子轴承的轴向剖视图。
图7B是现有的自动调心滚子轴承的轴向剖视图。
符号说明
1   圆锥滚子轴承
2   内圈
2a  内圈滚道
3   外圈
3a  外圈滚道
4   圆锥滚子
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明滚动轴承的各实施方式的滚动轴承。
第一实施方式
图1是将本发明第一实施方式的圆锥滚子轴承应用于车轮支承装置的情况的剖视示意图，图2是该圆锥滚子轴承的轴向剖视图，图3是垂直于该圆锥滚子轴承的轴的方向的局部剖视图。
在车轮支承装置10中，在轴构件12的外周面与壳体13的内周面之间配置有一对圆锥滚子轴承1a、1b。在壳体13上，利用双头螺栓螺栓14，安装有制动器装置的制动鼓（未图示）或车轮的轮盘（未图示）。
如图1和图2所示，圆锥滚子轴承1a、1b具有内圈2、外圈3、多个圆锥滚子4和保持架5。内圈2在外周面具有锥面状内圈滚道2a，在内圈滚道2a的两侧具有小端侧突缘部2b以及大端侧突缘部2c。外圈3在内周面具有锥面状外圈滚道3a。多个圆锥滚子4利用保持架5设于内圈滚道2a与外圈滚道3a之间，并能够自由滚动。此外，圆锥滚子4的接触角α适合采用公知的圆锥滚子轴承的范围。另外，圆锥滚子轴承1a、1b大致呈同一形状，在本实施方式中，使用了不同尺寸的圆锥滚子轴承，但也可使用同一尺寸的圆锥滚子轴承。
另外，各外圈3外嵌于壳体13上，且与内（inboard）侧的圆锥滚子轴承1b的内圈2在轴构件12的阶梯部12a抵接，进而，使用螺母或螺栓，将其外（outboard）侧的圆锥滚子轴承1a的内圈2与设置于内圈侧方的内圈按压部15紧固。由此，各内圈2在使内圈滚道2a与外圈滚道3a之间的距离缩短的方向受到轴向按压，从而对各圆锥滚子4施加预压。
作为圆锥滚子4的材质，通常使用渗碳钢，但也可使用高碳铬轴承钢（SUJ）。另外，作为保持架5的材质，通常采用冲压保持架、栓销型保持架，但也可使用聚苯硫醚树脂（PPS树脂）、直链状聚苯硫醚树脂（Lw-PPS树脂）。特别是作为直链状聚苯硫醚树脂，优选为在熔融温度为310℃、剪切速率为200/sec下，为700泊以上的高分子量构成的直链状聚苯硫醚树脂中含有玻璃纤维10～20重量%的组合物，或者含有直链状聚苯硫醚树脂77.0～97.0重量%、玻璃纤维1.0～20重量%、具有全氟烷基和烷基的低聚物2.0～3.9重量%的组合物。通过使用这样的保持架5，能够禁受在高温和/或高速旋转条件、高负荷条件等苛刻使用条件下的长期使用。
图2中表示的作为一例的保持架5为冲压成型的金属制保持架，小端侧环状部与大端侧环状部由以预定间隔配置于圆周方向的多个柱部连接，通过在与小端侧环状部和大端侧环状部相邻的柱部形成的兜孔中把持圆锥滚子4。
在此，如图2及图3所示，将沿着各圆锥滚子4的轴线x的滚子长度的中央部的节圆直径设为dm、将从节圆直径的位置以垂直于该轴线X的方式延伸的垂直线v与内圈滚道2a的交点处的内圈2的径向尺寸设为内圈壁厚Hi、将圆锥滚子轴承的截面中心直径设为dh、将圆锥滚子4的长度设为圆锥滚子长度L、将圆锥滚子的大端直径与小端直径之和的1/2设为圆锥滚子直径Dw、将相邻的圆锥滚子4之间的距离设为S。
此外，圆锥滚子4的节圆直径是指能够将沿着配置于内圈滚道2a和外圈滚道3a内的多个圆锥滚子4的轴线x的滚子长度的中点连接的圆柱面的直径，无论使用哪一个圆锥滚子4，节圆直径均呈现同样的值。另外，当将圆锥滚子轴承的内径（内圈内周径尺寸）设为d、将外径（外圈外周径尺寸）设为D时，则圆锥滚子轴承的截面中心直径dh以（D+d）/2表示。
相邻的圆锥滚子4之间的距离S为节圆直径上的距离，当将圆锥滚子4的数量（也称为滚动体数量）设为Z时，该距离S基于下述算式（1）得出。
S=（360/Z）·（π/180）·dm/2（1）
在该情况下，在本实施方式的圆锥滚子轴承1a、1b中，设定为完全满足（a1）内圈壁厚Hi与圆锥滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.8≤Hi/Dw≤1.2；（b1）节圆直径dm与圆锥滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.01≤dm/dh≤1.05；（c 1）圆锥滚子长度L与圆锥滚子直径Dw之比L/Dw为2.1≤L/Dw≤3.0这三个条件。
这样，在本实施方式的圆锥滚子轴承1a、1b中，通过加厚内圈2的壁厚以代替增大轴的过盈量来提高内圈2的刚性，能够抑制内圈2的变形，实现对潜动的抑制。
进而，在本实施方式的圆锥滚子轴承1a、1b中，设定相邻的圆锥滚子间的距离S（参照图3）与节圆直径dm之比S/dm为满足Dw/dm≤S/dm≤0.11。
由此，增加了圆锥滚子4的数量，从而降低了各圆锥滚子4的载荷，减小内圈滚道2a的表面压力，能够抑制内圈2的弹性变形。进而，使各圆锥滚子4彼此接近，由此使得因圆锥滚子4的载荷造成的内圈滚道2a向圆周方向的延伸相互抵消，从而能够抑制潜动现象的发生。
此外，当减小相邻的圆锥滚子4间的距离时，保持架柱宽度变小，有可能导致保持架5的破损，在本发明中，如上所述减小圆锥滚子直径Dw，减少圆锥滚子4的重量，因此，能够减小作用于保持架柱部的载荷。因此，能够使保持架柱宽度小于通常的保持架柱宽度，且能够使所邻的圆锥滚子4间的距离小于通常的距离。
此外，出于滚子直径变小的关系，会导致轴承寿命缩短，但在确保轴承寿命的情况下，优选使得至少内圈由含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢形成，实施渗碳处理或碳氮共渗处理，使滚道表面层的残余奥氏体含量为20～45vol%。
第二实施方式
在上述第一实施方式中，作为一例，使用了通过冲压成型而一体成型的金属保持架，但在第二实施方式中，圆锥滚子的端面形状和保持架的结构与第一实施方式的圆锥滚子轴承不同，此外的结构，具有与第一实施方式的圆锥滚子轴承相同或等同的结构。以下，对第二实施方式的圆锥滚子轴承进行说明，但对与第一实施方式的圆锥滚子轴承相同或等同的结构部分标注相同或等同的符号，并省略了其说明。
如图4A所示，圆锥滚子轴承11具有内圈2、外圈3、多个圆锥滚子4A和保持架5A。内圈2在外周面上具有锥面状内圈滚道2a，在内圈滚道2a的两侧具有小端侧突缘部2b和大端侧突缘部2c。外圈3在内周面上具有锥面状外圈滚道3a。多个圆锥滚子4A利用保持架5A设置于内圈滚道2a与外圈滚道3a之间，并能够自由滚动。
圆锥滚子4A在两端面中心具有凹部。
如图5所示，保持架5A具有：沿着圆锥滚子4A的长度方向夹在其两侧而配置的一对环状板51；以及用于将这一对环状板51连接的作为连接构件的牵拉杆（stay）52。在一对环状板51上，设有不妨碍圆锥滚子4A旋转的、嵌入端面的凹部中的栓销53。
牵拉杆52以比圆锥滚子4A直径更小的方式形成，以在径向上隔开预定间隔并夹在节圆直径的上下而配置。此外，牵拉杆52也可以不配置于各圆锥滚子4A之间，而是在考虑了强度的基础上每隔数个圆锥滚子而配置。牵拉杆52以及栓销53利用焊接、压入、粘接等任意手段固定于环状板51。另外，为了尽量减小圆锥滚子4A的凹部与栓销53的接触部的粗糙度，优选对其实施磷酸锰等覆膜处理，以防止磨损。
通过这样构成保持架5A，与第一实施方式的保持架5相比，能够进一步增加圆锥滚子4A相当于不设置柱部那样的数量。另外，如图4B所示的现有的圆锥滚子轴承101的保持架105，在利用贯通了圆锥滚子104的栓销53来连接一对环状板51的情况下，设计成满足上述（al）～（cl）的关系式时，有可能发生滚子出现裂纹的情况。根据本实施方式，通过满足（al）～（c 1）关系式，能够加厚内圈2的壁厚，提高内圈2的刚性。由此，能够抑制内圈2的变形，实现对潜动的抑制。另外，将相邻的圆锥滚子之间的距离S（参照图3）与节圆直径dm之比S/dm设定为满足Dw/dm≤S/dm≤0.11，能够增大圆锥滚子4的数量，因而能够抑制内圈2的弹性变形，并能够抑制潜动现象的发生。
第三实施方式
在上述第一、第二实施方式中，尽管举例说明的是圆锥滚子轴承用作车辆重量较大的翻斗卡车、矿山用/建设机械用的翻斗卡车、轮式装载机等的机轮的以外圈旋转方式使用的滚动轴承，但也可适用于常规产业机械用行星机构等以外圈旋转方式使用的圆柱滚子轴承。在第三实施方式中对圆柱滚子轴承进行说明。
如图6A所示，圆柱滚子轴承21具有内圈22、外圈23、多个圆柱滚子24和保持架25。内圈22在外周面具有内圈滚道22a；外圈23在内周面具有外圈滚道23a，外圈滚道23a的两侧具有突缘部23b、23c。多个圆柱滚子24利用保持架25设于内圈滚道22a与外圈滚道23a之间，并能够自由滚动。
此外，在本实施方式中，例示了NU形圆柱滚子轴承，NJ形、NU形等无论是否有突缘部都能够适用本发明。圆锥滚子24、保持架25的材质与第一实施方式同样，保持架25并不仅限于切制保持架，也可采用冲压保持架、树脂保持架等任意形式的保持架，并且还可如满装滚子型轴承那样省略保持架。另外，也可使用第二实施方式中所述的保持架5A。
在此，如图6A所示，将各圆柱滚子24的节圆直径设为dm、内圈壁厚设为Hi、圆柱滚子轴承的截面中心直径设为dh、圆柱滚子24的滚子直径设为Dw。此外，圆柱滚子24的节圆直径是指能够将配置于内圈滚道22a和外圈滚道23a内的多个圆柱滚子24的中点连接的圆柱面的直径，无论使用哪一圆柱滚子24，节圆直径均呈现同样的值。另外，当将圆柱滚子轴承的内径（内圈内周径尺寸）设为d、将外径（外圈外周径尺寸）设为D时，则圆柱滚子轴承的截面中心直径dh以（D+d）/2表示。
在本实施方式的圆柱滚子轴承21中，设定其全部满足（a2）内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.6≤Hi/Dw≤1.8；（b2）节圆直径dm与圆柱滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.01≤dm/dh≤1.15这两个条件。
当内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw很小时，则潜动抑制效果也小，而当该比值Hi/Dw很大时，轴承寿命的下降率也变大。因此，内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw优选为0.8≤Hi/Dw≤1.5。另外，根据同样的理由，节圆直径dm与圆柱滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh优选为1.01≤dm/dh≤1.10。
这样，相对于图6B所示的现有的圆柱滚子轴承，本实施方式的圆柱滚子轴承21的滚子直径更小、内圈22的壁厚更厚，由此提高了内圈22的刚性，实现了对内圈22的变形的抑制和对潜动的抑制。进而，通过减小滚子直径，能够增加滚子数，降低滚动体的载荷，由此，能够实现更好的潜动抑制效果。
此外，出于滚子直径变小的关系，会导致轴承寿命缩短，在希望确保轴承寿命的情况下，优选至少使内圈由含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢形成，并实施渗碳处理或碳氮共渗处理，使滚道表面层的残余奥氏体含量为20～45vol%。
第四实施方式
接着，对常规产业机械用行星机构等以外圈旋转方式使用的自动调心滚子轴承进行说明。
如图7A所示，自动调心滚子轴承31具有内圈32、外圈33、多个球面滚子34和保持架35。在上述外圈33的内周面，形成有呈具有单一中心的内凹球面状的外圈滚道33a。而且，在上述内圈32的外周面的宽度方向两侧，分别形成有与上述外圈滚道33a对置的一对内圈滚道32a、32a。而且，上述多个球面滚子34呈其直径最大部存在于各球面滚子34的轴向中间部的啤酒桶型（通常指直径最大部位于轴向中央部的对称形），该球面滚子设置在上述外圈滚道33a与上述一对内圈滚道32a、32a之间，排成两列，并能够自由滚动。这样的各球面滚子34设置为利用保持架35能够自由滚动。
此外，球面滚子34和保持架35的材质与第一实施方式同样，保持架35并不仅限于切制保持架，也可采用冲压保持架、树脂保持架等任意形式的保持架。
在此，如图7A所示，将沿着各球面滚子34的轴线x延伸的滚子长度的中央部的节圆直径设为dm、将从节圆直径的位置以垂直于该轴线x的方式延伸的垂直线v与内圈滚道32a的交点处的内圈32的径向尺寸设为内圈壁厚Hi、将自动调心滚子轴承的截面中心直径设为dh、将球面滚子34的最大直径尺寸设为滚子直径Dw。
此外，球面滚子34的节圆直径是指能够将沿着配置于内圈滚道32a和外圈滚道33a内的多个球面滚子34的轴线x的滚子长度的中点连接的圆柱面的直径，无论使用哪一个球面滚子34，节圆直径均呈现同样的值。另外，当将自动调心滚子轴承的内径（内圈内周径尺寸）设为d、将外径（外圈外周径尺寸）设为D时，自动调心滚子轴承的截面中心直径dh以（D+d）/2表示。
在本实施方式的自动调心滚子轴承31中，设定为全部满足（a3）内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.8≤Hi/Dw≤2.0、（b3）节圆直径dm与圆柱滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.01≤dm/dh≤1.15这两个条件。
当内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw很小时，则潜动抑制效果也小，而当该比值Hi/Dw很大时，轴承寿命的下降率也变大。因此，内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw优选为1.0～1.8。另外，基于同样的理由，节圆直径dm与圆柱滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh优选为1.05～1.15。
这样，相对于图7B所示的现有的自动调心滚子轴承，本实施方式的自动调心滚子轴承31的滚子直径更小、内圈32的壁厚更厚，由此提高了内圈32的刚性，因而实现了对内圈32的变形的抑制和对潜动的抑制。进而，通过减小滚子直径，能够增加滚子数，降低滚动体的载荷，由此，能够实现更好的潜动抑制效果。
此外，出于滚子直径变小的关系，会导致轴承寿命缩短，在希望确保轴承寿命的情况下，优选至少使内圈由含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢形成，并实施渗碳处理或碳氮共渗处理，使滚道表面层的残余奥氏体含量为20～45vol%。
实施例
以下，举出本发明的实施例和比较例来说明本发明效果。
<圆锥滚子轴承>
制备具有内径Ф260mm、外径Ф400mm、宽87mm的外观形状的三种圆锥滚子轴承。其一是作为比较例1的以ISO规格（ISO355-1977）为标准的标准品（例如日本精工型号：HR32052XJ，下文称为现有标准轴承A）；其二是作为比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承（增加了现有标准轴承A的内圈和外圈的壁厚的制品）；其三是作为本发明实施例1的圆锥滚子轴承（增加了现有标准轴承A的内圈壁厚的制品）。并且，对这些圆锥滚子轴承的轴承刚性（基本额定静载荷Cor）、耐潜动性能和轴承寿命进行了测量。
作为比较例1的现有标准轴承A，其内圈壁厚Hi为18.9mm、圆锥滚子直径Dw为34.2mm、节圆直径dm为331mm、截面中心直径dh为330mm、圆锥滚子长度L为64mm、圆锥滚子数Z为27、相邻圆锥滚子间的距离S为38.5mm、内圈壁厚Hi与圆锥滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.6、节圆直径dm与圆锥滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.00、圆锥滚子长度L与圆锥滚子直径Dw之比L/Dw为1.9，并且，相邻圆锥滚子间的距离S与节圆直径dm之比S/dm为0.12。
作为比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承，内圈壁厚Hi为28.0mm、圆锥滚子直径Dw为17.5mm、节圆直径dm为333.5mm、截面中心直径dh为330mm、圆锥滚子长度L为52.5mm、圆锥滚子数Z为53、相邻圆锥滚子间的距离S为19.8mm、内圈壁厚Hi与圆锥滚子直径Dw之比Hi/Dw为1.6、节圆直径dm与圆锥滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.01、圆锥滚子长度L与圆锥滚子直径Dw之比L/Dw为3.0、且相邻圆锥滚子间的距离S与节圆直径dm之比S/dm为0.06。
作为实施例1的圆锥滚子轴承，内圈壁厚Hi为26.8mm、圆锥滚子直径Dw为25.6mm、节圆直径dm为339mm、截面中心直径dh为330mm、圆锥滚子长度L为64mm、圆锥滚子数Z为38、相邻圆锥滚子间的距离S为28.0mm、内圈壁厚Hi与圆锥滚子直径Dw之比Hi/Dw为1.0、节圆直径dm与圆锥滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.03、圆锥滚子长度L与圆锥滚子直径Dw之比L/Dw为2.5、相邻圆锥滚子间的距离S与节圆直径dm之比S/dm为0.08。
上述三种圆锥滚子轴承的外观形状汇总于下表1中。
［表1］
Figure BDA00002217849700171
上述三种圆锥滚子轴承的轴承刚性（基本额定静载荷Cor）根据下述算式（2）求出。
Cor=fo·i·Z·Dw·L·cosα（2）
式中，fo表示系数，i表示滚动体列数，Z表示滚动体数，Dw表示圆锥滚子直径，L表示圆锥滚子长度，α表示外圈接触角。
将轴承刚性（基本额定静载荷Cor）及其评价均示于表2。如果轴承刚性大于作为基准的轴承（在本实施例中，为比较例1的现有标准轴承A）的刚性，则轴承刚性评价为满足要求（○），如果轴承刚性小于基准轴承的刚性，则轴承刚性的评价为不满足要求（×）（在下述表5、7中，也是与各比较例相比，基于同样的基准进行了判断）。
［表2］
Figure BDA00002217849700181
以上述条件计算基本额定静载荷Cor时，当将比较例1的现有标准轴承A的圆锥滚子轴承的基本额定静载荷Cor设为1时，则实施例1的圆锥滚子轴承的基本额定静载荷Cor约为1.1，能够确认提高了刚性。另外可知，在比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承中，基本额定静载荷Cor为0.85，实施例1的圆锥滚子轴承与比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承相比，其基本额定静载荷Cor也较大。
在实施例1的圆锥滚子轴承中，通过与比较例1的现有标准轴承A相比加厚内圈的壁厚，提高了内圈的刚性。另外，在比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承中，通过与比较例1的现有标准轴承A相比加厚内圈及外圈的壁厚，极力减小了滚子直径，滚子长度也随之变短，与比较例1的现有标准轴承A相比，基本额定静载荷Cor也变得更小。因此，与按照ISO规格的比较例1的现有标准轴承A和比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承相比，实施例1的圆锥滚子轴承的基本额定静载荷Cor更大。
接着，对耐潜动性能进行说明。耐潜动性能根据使内圈产生潜动的潜动发生载荷来评价。
在实施例1的圆锥滚子轴承中，内圈的耐潜动性能与比较例1的现有标准轴承A相比为8倍以上，在比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承中，耐潜动性能与比较例1的现有标准轴承A相比为3倍。由此可知，实施例1的圆锥滚子轴承与比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承相比，也提高了耐潜动性能。
在实施例1的圆锥滚子轴承中，由于基本额定静载荷变大，且内圈的刚性也得到提高，因而内圈的变形得到抑制，潜动现象也得到抑制。另外，与比较例1的现有标准轴承A相比，滚动体数增加、滚子间距离减小，因此降低了各圆锥滚子的载荷。由此，通过使内圈滚道面的表面压力变小，抑制内圈的弹性变形，能够进一步抑制潜动现象的发生。进而，通过减小滚子间距离，能够使得因滚动体载荷导致的内圈滚道面的圆周方向的伸长相互抵消，抑制潜动现象的发生。
此外，由于比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承的滚子直径以及滚子长度极小，因此，结果造成内圈滚道面的表面压力变大，与本发明实施例1的圆锥滚子轴承相比耐潜动性能变差。
接着，将轴承寿命及其评价示于表3。该表中以比较例1的现有标准轴承A的值为1时之比来表示。当该轴承寿命值为作为基准的轴承（在本实施例中，为比较例1的现有标准轴承A）的0.5以上，则轴承寿命评价为满足要求（○），当小于基准轴承值的0.5时，则评价为不满足要求（×）（在下述表5、7中，也是与比较例相比，基于同样的基准进行了判断）。
［表3］
在实施例1的圆锥滚子轴承中，轴承寿命值与比较例1的现有标准轴承A相比为其0.7，在比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承中，轴承寿命与比较例1的现有标准轴承A相比为其0.2。与比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承相比，实施例1的圆锥滚子轴承的轴承寿命更长，但是，出于滚子直径减小的关系，造成实施例1的轴承寿命短于比较例1的现有标准轴承A，但寿命下降率被抑制在比较例1的现有标准轴承A的约30%。
该寿命下降的部分，能够通过对含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢形成的内圈实施渗碳处理或碳氮共渗处理，使滚道表面层残余奥氏体含量为20～45vol%，使得轴承寿命为1.4。
在外圈旋转载荷下来使用的情况下，可知内圈滚道面的表面压力增高，随着滚动体通过的应力重复数增多，内圈会发生剥离。另外，特别是在矿山翻斗卡车的情况下，会导致夹杂物从外部侵入。该夹杂物会造成滚动轴承的滚道面受损，使滚动轴承的寿命降低。为此，通过至少使得内圈由含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢形成，并实施渗碳处理或碳氮共渗处理，使滚道表面层残余奥氏体含量为20～45vol%，就能够达到与现有标准轴承A同等乃至以上的轴承寿命。此外，当表面残余奥氏体含量超过45%时，表面硬度会降低，反而使得耐疲劳性降低。
如上所述，在本发明的情况下，与比较例1的现有标准轴承A相比，不增加外圈的壁厚，而是仅增加内圈的壁厚，这与比较例2的专利文献2所述的圆锥滚子轴承大不相同。在卡车、矿山/建设机械用翻斗卡车，轮式装载机的机轮等以外圈旋转载荷条件下使用的滚动轴承中，通常外圈的嵌合以过盈配合的方式使用，所以外圈的潜动现象比内圈更轻微。因此，本发明人发现通过增大内圈的壁厚而不增大外圈的壁厚，能够防止内圈的潜动现象。进而，发现了通过增加滚动体的数目，减少滚动体的载荷，能够降低外圈滚道面的表面压力，进而使各滚动体相互接近，使得滚动体载荷所导致的外圈滚道面的圆周方向的伸长相互抵消，能够防止外圈的潜动现象。另外，能够使滚子直径增大量相当于外圈壁厚未增加量的大小，因而，能够将轴承寿命的降低限制在最小限度内，并且能够使轴承刚性大于比较例1的现有标准轴承A。
<圆柱滚子轴承>
制备具有内径Ф100mm、外径Ф215mm、宽73mm的外观形状的两种圆柱滚子轴承。
作为比较例3的现有标准轴承B（基于JIS B1533-1993的标准品）的内圈壁厚Hi为13.8mm、滚子直径Dw为32.0mm、节圆直径dm为159.5mm、截面中心直径dh为157.5mm、滚子长度L为52mm、滚子数Z为13、内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.43、节圆直径dm与圆柱滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.01。
本发明实施例2的圆柱滚子轴承的内圈壁厚Hi为25.8mm、滚子直径Dw为20.0mm、节圆直径dm为171.5mm、截面中心直径dh为157.5mm、滚子长度L为52mm、滚子数Z为22、内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw为1.29、节圆直径dm与圆柱滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.09。
上述两种圆柱滚子轴承的外观形状汇总于下表4中。
［表4］
Figure BDA00002217849700211
上述两种圆柱滚子轴承的基本额定静载荷Cor根据上述算式（2）求出。并对轴承寿命也进行了测量。结果和评价汇总示于表5。
［表5］
Figure BDA00002217849700221
以上述条件计算基本额定静载荷Cor时，当将比较例3的现有标准轴承B的圆柱滚子轴承的基本额定静载荷Cor设为1时，则实施例2的圆柱滚子轴承的基本额定静载荷Cor约为1.2，能够确认增加了刚性。另外可知，在实施例2的圆柱滚子轴承中，轴承寿命与比较例3的现有标准轴承B相比为其0.6。该寿命下降的部分，能够通过对含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢形成的内圈实施渗碳处理或碳氮共渗处理，使滚道表面层残余奥氏体含量为20～45vo1%，使得轴承寿命为1.2。
如上所述，在本实施方式的情况下，也能够通过增加内圈的壁厚而不增加外圈的壁厚来防止内圈的潜动现象，进而，通过增加滚动体的数目，减少滚动体的载荷，并使各滚动体相互接近，使得滚动体载荷所导致的内圈滚道面的圆周方向的伸长相互抵消，能够更可靠地防止内圈潜动现象的发生。
<自动调心滚子轴承>
制备具有内径Ф100mm、外径Ф215mm、宽73mm的外观形状的两种自动调心滚子轴承。
作为比较例4的现有标准轴承C（基于JISB1535-1993的标准品）的内圈壁厚Hi为17.2mm、滚子直径Dw为29.0mm、节圆直径dm为162.5mm、截面中心直径dh为157.5mm、滚子长度L为27.3mm、滚子数Z为15、内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw为0.60、节圆直径dm与自动调心滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.03。
作为本发明实施例3的自动调心滚子轴承的内圈壁厚Hi为28.7mm、滚子直径Dw为17.0mm、节圆直径dm为173.9mm、截面中心直径dh为157.5mm、滚子长度L为27.3mm、滚子数Z为27、内圈壁厚Hi与滚子直径Dw之比Hi/Dw为1.68、节圆直径dm与自动调心滚子轴承的截面中心直径dh之比dm/dh为1.10。
上述两种自动调心滚子轴承的外观形状汇总于下表6中。
［表6］
Figure BDA00002217849700231
上述两种自动调心滚子轴承的基本额定静载荷Cor根据上述算式（2）求出。另外，也测量了其轴承寿命。结果及其评价汇总示于表7。
［表7］
Figure BDA00002217849700232
以上述条件计算基本额定静载荷Cor时，当将比较例4的现有标准轴承C的自动调心滚子轴承的基本额定静载荷Cor设为1时，则实施例3的自动调心滚子轴承的基本额定静载荷Cor约为1.2，能够确认增加了刚性。另外可知，在实施例3的自动调心滚子轴承中，轴承寿命与比较例4的现有标准轴承C相比为其0.6。该寿命下降的部分能够通过对含碳量为0.1～0.7wt%的碳钢形成的内圈实施渗碳处理或碳氮共渗处理，使滚道表面层残余奥氏体含量为20～45vol%，使得轴承寿命为1.2。
如上所述，在本实施方式的情况下，也能够通过增加内圈的壁厚而不增加外圈的壁厚来防止内圈的潜动现象，进而，通过增加滚动体的数目，减少滚动体的载荷，并使各滚动体相互接近，使得滚动体载荷所导致的内圈滚道面的向圆周方向的伸长相互抵消，能够更可靠地防止内圈潜动现象的发生。
进而，也可通过使内圈2、22、32的内周面或外圈3、23、33的外周面的表面粗糙度***以增加摩擦系数，来可靠地抑制潜动现象的发生。或者，也可通过微射（microshot）等方式将固体润滑膜或防油膜涂敷到内圈2、22、33的内周面。
此外，本发明并不限于上述实施方式，也可适当地变更和改良等。
此外，本申请基于2011年7月15日提出的日本专利申请（特愿2011-156750）和日本专利申请（特愿2011-156751），以及2012年6月1日提出的日本专利申请（特愿2012-126481），在此，将其内容作为参照引入。

Claims (5)

1.一种滚动轴承，在外圈旋转的状态下使用，其特征在于，具有：
内圈，所述内圈的外周面设有锥面状的内圈滚道；
外圈，所述外圈的内周面设有锥面状的外圈滚道；
圆锥滚子，所述圆锥滚子有多个，设置在所述内圈滚道和所述外圈滚道之间，并能够自由滚动，
所述滚动轴承以外圈旋转的方式使用，
在将沿着各所述圆锥滚子的轴线的滚子长度的中央部的节圆直径设为dm、将从所述节圆直径的位置以垂直于所述轴线的方式延伸的垂直线与所述内圈滚道的交点处的所述内圈的径向尺寸设为内圈壁厚Hi、将所述滚动轴承的截面中心直径设为dh、将所述圆锥滚子的长度设为圆锥滚子长度L、将所述圆锥滚子的大端直径和小端直径之和的1/2设为圆锥滚子直径Dw的情况下，所述滚动轴承满足下述全部3个条件：
(a1)0.8≤Hi/Dw≤1.2
(b1)1.01≤dm/dh≤1.05
(c1)2.1≤L/Dw≤3.0。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，
在将相邻的所述圆锥滚子之间的距离设为S的情况下，还满足Dw/dm≤S/dm≤0.11的条件。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，
还具有一对环状板和连接构件，所述一对环状板沿着所述圆锥滚子的长度方向夹在所述圆锥滚子的两侧，
所述连接构件用于将所述一对环状板连接，
在所述圆锥滚子的两端面的中心设有凹部，
所述一对环状板上设有不妨碍所述圆锥滚子旋转的、嵌入所述端面的凹部中的栓销。 
4.一种滚动轴承，其特征在于，具有：
内圈，所述内圈的外周面设有内圈滚道；
外圈，所述外圈的内周面设有外圈滚道；
圆柱滚子，所述圆柱滚子有多个，设置在所述内圈滚道和所述外圈滚道之间，并能够自由滚动，
所述滚动轴承以外圈旋转的方式使用，
在将各所述圆柱滚子的节圆直径设为dm、内圈壁厚设为Hi、所述滚动轴承的截面中心直径设为dh、圆柱滚子直径设为Dw的情况下，所述滚动轴承满足下述全部两个条件：
(a2)0.6≤Hi/Dw≤1.8
(b2)1.01≤dm/dh≤1.15。
5.一种滚动轴承，其特征在于，具有：
外圈，在所述外圈的内周面形成有呈具有单一中心的内凹球面状的外圈滚道；
内圈，在所述内圈的外周面形成有与所述外圈滚道对置的一对内圈滚道；和
球面滚子，所述球面滚子有多个，设置在所述外圈滚道与两条所述内圈滚道之间，排成两列，并能够自由滚动，
所述滚动轴承以外圈旋转的方式使用，
在将沿着各所述球面滚子的轴线的滚子长度的中央部的节圆直径设为dm、将从所述节圆直径的位置以垂直于所述轴线的方式延伸的垂直线与所述内圈滚道的交点处的所述内圈的径向尺寸设为内圈壁厚Hi、将所述滚动轴承的截面中心直径设为dh、将所述球面滚子的最大直径尺寸设为Dw的情况下，所述滚动轴承满足下述全部2个条件：
(a3)0.8≤Hi/Dw≤2.0
(b3)1.01≤dm/dh≤1.15。 
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