JP2006064037A

JP2006064037A - Roller bearing

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Publication number: JP2006064037A
Application number: JP2004245771A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Kawase; 達夫川瀬; Hiroki Fujiwara; 宏樹藤原; Mitsuo Sasabe; 光男笹部
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-03-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To propose an inner diameter side shape of an inner ring capable of preventing the application of an edge load to the inner ring. <P>SOLUTION: A contour line of a crowning part 117 in cross section in the axial direction of the inner ring 11 is a logarithmic curve expressed by an expression (I). The ratio Z of the maximum drop amount z<SB>m</SB>relative to the axis diameter of the crowning part 117 is set to be Z≥(0.4L'+0.083)×10<SP>-3</SP>, where L' is the ratio of the length y<SB>m</SB>in the axial direction of the crowning part 117 relative to the length L in the y-axis direction of the effective contact part of the inner ring 11. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内輪と外輪との間に複数の転動体を介在させた転がり軸受に関するものである。 The present invention relates to a rolling bearing in which a plurality of rolling elements are interposed between an inner ring and an outer ring.

従来の転がり軸受について、鉄道車両の車軸支持に使用される複列円すいころ軸受を挙げて説明する。図２０は、鉄道車両の車軸支持に使用される複列円すいころ軸受の一例を示している。この複列円すいころ軸受は、車軸１に嵌合させる一対の内輪１１，１１と、図示外の軸箱に嵌合固定される外輪１２と、一対の内輪１１，１１及び外輪１２間に転動自在に介在する転動体としての複列の円すいころ１３，１３と、各列の円すいころ１３，１３を軸受周方向に所定の間隔で保持する保持器１４，１４とを主要な構成要素としている。なお、図中の符号１５は後蓋で、符号１６は油切りである。後蓋１５及び油切り１６は、内輪１１の外側端部に隣接するように車軸１に嵌合され、内輪１１と共に回転する部材である。また、符号１７，１７は密封装置で、外輪１２の端部に嵌合固定され、弾性体シール１７ａ，１７ａを後蓋１５又は油切り１６に摺接させて軸受内部を密封するものである。 A conventional rolling bearing will be described with reference to a double row tapered roller bearing used for supporting an axle of a railway vehicle. FIG. 20 shows an example of a double-row tapered roller bearing used for supporting an axle of a railway vehicle. This double-row tapered roller bearing rolls between a pair of inner rings 11 and 11 fitted to the axle 1, an outer ring 12 fitted and fixed to a shaft box (not shown), and the pair of inner rings 11 and 11 and the outer ring 12. The main components are double-row tapered rollers 13 and 13 as rolling elements that are freely interposed, and cages 14 and 14 that hold the tapered rollers 13 and 13 in each row at predetermined intervals in the bearing circumferential direction. . In addition, the code | symbol 15 in a figure is a rear cover, and the code | symbol 16 is an oil drain. The rear lid 15 and the oil drain 16 are members that are fitted to the axle 1 so as to be adjacent to the outer end of the inner ring 11 and rotate together with the inner ring 11. Reference numerals 17 and 17 denote sealing devices which are fitted and fixed to the end portions of the outer ring 12, and the elastic seals 17a and 17a are brought into sliding contact with the rear lid 15 or the oil drain 16 to seal the inside of the bearing.

ところで、鉄道車両は重量物であるため、その荷重が負荷される車軸１には撓みが生じる。車軸１が撓んだ状態で回転駆動されると、車軸１と内輪１１，１１の間に接触不良が発生する。詳しくは、内輪１１，１１に対して車軸１が傾いて、内輪１１，１１の内径側端部に集中荷重（エッジロード）が負荷される。このエッジロードにより、内輪１１，１１の疲労寿命が低下する一方、車軸１と内輪１１，１１の間に滑りが生じて車軸１の表面に円周方向の傷が付く。 By the way, since the railway vehicle is heavy, the axle 1 to which the load is applied is bent. When the axle 1 is rotated while being bent, a contact failure occurs between the axle 1 and the inner rings 11 and 11. Specifically, the axle 1 is inclined with respect to the inner rings 11, 11, and a concentrated load (edge load) is applied to the inner diameter side ends of the inner rings 11, 11. This edge load reduces the fatigue life of the inner rings 11, 11, while slipping occurs between the axle 1 and the inner rings 11, 11 and the surface of the axle 1 is damaged in the circumferential direction.

従来は、内輪１１，１１のエッジロードを抑制するため、各内輪１１，１１の内径側の端部を円すい面状に面取り加工したり、或いは略球面状にＲ加工したものが提案されている（例えば特許文献１〜４参照）。なお、図２０では、便宜上、各内輪１１，１１の内径側の端部にＲ加工を施したものを示している。 Conventionally, in order to suppress the edge load of the inner rings 11, 11, the inner ring side ends of the inner rings 11, 11 have been chamfered into a conical shape or R-shaped into a substantially spherical shape. (For example, refer patent documents 1-4). In FIG. 20, for the sake of convenience, the inner ring 11, 11 on the inner diameter side is subjected to R processing.

特開２００３−３１４５６６号公報JP 2003-314666 A 特開２００３−３１４５７０号公報JP 2003-314570 A 特開２００４−０１１７１５号公報JP 2004-0111715 A 特開２００４−０１１７１６号公報JP 2004-011716 A

内輪１１，１１の内径側端部に面取り加工やＲ加工を施すと、車軸１を撓ませるような大きな荷重が負荷されたときに、内輪１１，１１の内径面が弾性的に微小変形し、面取り加工又はＲ加工された部位の一部が車軸１に接触する。これにより、車軸１との接触で内輪１１，１１の内径面に負荷される面圧が分散され、内輪１１，１１のエッジロードが抑制される。しかし、面取り加工の傾斜角やＲ加工の曲率、或いはこれらの加工領域が過小又は過大であると、内輪１１，１１のエッジロードを軽減させることができず、車軸１や内輪１１，１１の耐久性が低下する。 When chamfering or R machining is performed on the inner diameter side ends of the inner rings 11, 11, the inner diameter surfaces of the inner rings 11, 11 are elastically minutely deformed when a large load is applied to bend the axle 1. A part of the chamfered or R-machined portion contacts the axle 1. As a result, the contact pressure applied to the inner diameter surfaces of the inner rings 11 and 11 due to contact with the axle 1 is dispersed, and the edge load of the inner rings 11 and 11 is suppressed. However, if the inclination angle of the chamfering process, the curvature of the R process, or these process areas are too small or too large, the edge load of the inner rings 11 and 11 cannot be reduced, and the durability of the axle 1 and the inner rings 11 and 11 cannot be reduced. Sex is reduced.

本発明は、かかる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、内輪にエッジロードが負荷されるのを防止し得る内輪の内径側形状を提案することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to propose an inner ring inner side shape that can prevent an edge load from being applied to the inner ring.

本発明に係る転がり軸受は、上記目的を達成するため、軸に嵌合させる内輪と、外輪と、内輪及び外輪間に転動自在に介在する複数の転動体とを具備し、内輪の内径側に、内輪の軸線方向断面における輪郭線を式（１）で表される対数曲線とするクラウニング部を設けたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a rolling bearing according to the present invention comprises an inner ring fitted to a shaft, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring so as to be freely rollable. Further, the present invention is characterized in that a crowning portion is provided in which the contour line in the axial section of the inner ring is a logarithmic curve represented by the formula (1).

但し、Ａ＝２Ｋ₁Ｑ／πＬＥ’とする。

However, A = 2K ₁ Q / πLE ′.

ここで「クラウニング」とは、接触物体の接触面に膨らみを持たせることであり、内輪軸方向のほぼ全域に形成されるクラウニングをフルクラウニングといい、内輪の軸方向端部に形成されるクラウニングをカットクラウニング（パーシャルクラウニング）という。上記のクラウニング部は、内輪の内径側端部に丸みを持たせるという点で図２０に示すＲ加工された部位と共通する概念であるが、Ｒ加工された部位の領域が内輪内径側端部に限定されているのに対し、クラウニング部の領域は内輪の内径側全域に及ぶことが許容されており、この点でＲ加工された部位とは相違するものである。 Here, “crowning” is to make the contact surface of the contact object bulge, and the crowning that is formed in almost the entire area of the inner ring axial direction is called full crowning, and the crowning that is formed at the axial end of the inner ring. Is called cut crowning (partial crowning). The above-mentioned crowning part is a concept common to the R-processed part shown in FIG. 20 in that the inner ring-side end of the inner ring is rounded, but the region of the R-processed part is the inner ring inner-end part. On the other hand, the area of the crowning portion is allowed to extend over the entire inner diameter side of the inner ring, which is different from the R-processed portion.

ところで、線接触する二円筒の最適なクラウニング曲線に関しては、Johns,P.M. and Gohar,R.が、“Roller bearings under radial and eccentric loads”（TRIBOLOGY international June 1981 pp.131〜136）において、式（２）で示される最適転動体曲線（以下、Johns-Gohar曲線という。）を提唱している。 By the way, as for the optimal crowning curve of two cylinders in line contact, Johns, PM and Gohar, R., in “Roller bearings under radial and eccentric loads” (TRIBOLOGY international June 1981 pp.131-136), ) Is proposed (hereinafter referred to as Johns-Gohar curve).

式（２）のJohns-Gohar曲線は、図１に示すように、原点Ｏを頂点とし、ｙ＝±Ｌ／２（１−０．３０３３ｂ／ａ）^-1/2を漸近線とする曲線で、通常、軸受軌道輪（内輪又は外輪）と線接触する転動体（円筒ころ、円すいころ、針状ころなど）の転動面に形成されるクラウニング部の設計に使用されている。 As shown in FIG. 1, the Johns-Gohar curve of the equation (2) is a curve having an origin O as a vertex and y = ± L / 2 (1−0.3033b / a) ^−1/2 as an asymptote. Usually, it is used for the design of a crowning portion formed on the rolling surface of a rolling element (cylindrical roller, tapered roller, needle roller, etc.) in line contact with a bearing race (inner ring or outer ring).

図２は、式（２）のJohns-Gohar曲線を適用した円筒ころ２１の一例を示している。この円筒ころ２１は、両端部にＲ部２２を有し、Ｒ部２２の相互間に式（２）のJohns-Gohar曲線からなるクラウニング部２３を設けたものである。なお、図中の一点鎖線は、クラウニング部２３を形成していない場合の円筒ころを示している。図２のＸＹＺ座標系は、円筒ころ２１の母線上であって図示しない軸受軌道輪との接触領域２４の中央部に原点Ｏをとり、円筒ころ２１の母線に直交する接線方向にＸ軸を、円筒ころ２１の母線方向にＹ軸を、円筒ころ２１’の半径方向にＺ軸をとったものである。 FIG. 2 shows an example of the cylindrical roller 21 to which the Johns-Gohar curve of the formula (2) is applied. This cylindrical roller 21 has R portions 22 at both ends, and a crowning portion 23 formed of a Johns-Gohar curve of the formula (2) is provided between the R portions 22. In addition, the dashed-dotted line in the figure has shown the cylindrical roller in case the crowning part 23 is not formed. The XYZ coordinate system of FIG. 2 has an origin O at the center of the contact area 24 with the bearing race ring (not shown) on the generatrix of the cylindrical roller 21, and the X axis in the tangential direction perpendicular to the generatrix of the cylindrical roller 21. The Y axis is taken in the generatrix direction of the cylindrical roller 21, and the Z axis is taken in the radial direction of the cylindrical roller 21 '.

式（２）において、ｚ（ｙ）は円筒ころ２１に形成されるクラウニング部２３のＹ軸方向位置ｙにおけるドロップ量（Ｚ軸方向変位）、Ｑは荷重、Ｌは円筒ころ２１の有効接触部２５のＹ軸方向長さ、Ｅ’は等価弾性係数、ｂはヘルツの接触半幅、ａは原点Ｏから有効接触部２５の端部までのＹ軸方向長さである。 In equation (2), z (y) is the drop amount (displacement in the Z-axis direction) at the position y in the Y-axis direction of the crowning portion 23 formed on the cylindrical roller 21, Q is the load, and L is the effective contact portion of the cylindrical roller 21. 25 is the Y-axis direction length, E ′ is the equivalent elastic modulus, b is the Hertzian contact half width, and a is the Y-axis direction length from the origin O to the end of the effective contact part 25.

有効接触部２５は、二次元接触を仮定したときの接触領域で、実際の接触領域２４とは相違する。有効接触部２５のＹ軸方向長さＬは、図中の一点鎖線のように、クラウニング部２３を形成していない場合の円筒ころの円筒面領域のＹ軸方向長さである。なお、有効接触部２５のＹ軸方向長さＬは、円筒ころ２１の端部に面取り加工又はＲ加工を施してある場合、円筒ころ２１のＹ軸方向全長から面取り加工又はＲ加工された部位（例えば図２のＲ部２２，２２）のＹ軸方向長さを減じた長さで、円筒ころ２１の端部に面取り加工又はＲ加工を施していない場合、円筒ころ２１のＹ軸方向全長と一致する。また、有効接触部２５のＸ軸方向幅をヘルツの接触幅といい、その半幅がヘルツの接触半幅ｂである。なお、ヘルツの接触半幅ｂは、下記の式（３）で求められる。 The effective contact portion 25 is a contact area when two-dimensional contact is assumed, and is different from the actual contact area 24. The length L in the Y-axis direction of the effective contact portion 25 is the length in the Y-axis direction of the cylindrical surface region of the cylindrical roller when the crowning portion 23 is not formed, as indicated by the alternate long and short dash line in the figure. The length L of the effective contact portion 25 in the Y-axis direction is a portion chamfered or rounded from the entire length of the cylindrical roller 21 in the Y-axis direction when the end of the cylindrical roller 21 is chamfered or rounded. When the end of the cylindrical roller 21 is not chamfered or rounded with a length obtained by reducing the length in the Y-axis direction (for example, the R portions 22 and 22 in FIG. 2), the total length in the Y-axis direction of the cylindrical roller 21 Matches. Further, the X-axis direction width of the effective contact portion 25 is referred to as a Hertz contact width, and the half width is the Hertz contact half width b. In addition, the contact half width b of Hertz is calculated | required by following formula (3).

式（３）において、Ｒは等価半径で、円筒ころ２１の半径をＲ₁とし、図示しない軸受軌道輪の軌道面の半径をＲ₂とすると、下記の式（４）で求められる。 In the formula (3), R in the equivalent radius, the radius of the cylindrical rollers 21 and R _1, and the radius of the raceway surface of the bearing ring (not shown) and R _2, obtained by the following formula (4).

また、円筒ころ２１の弾性係数をＥ₁、ポアソン比をν₁とし、図示しない軸受軌道輪の弾性係数をＥ₂、ポアソン比をν₂とすると、等価弾性係数Ｅ’は下記の式（５）で求められる。 If the elastic coefficient of the cylindrical roller 21 is E ₁ , the Poisson's ratio is ν ₁ , the elastic coefficient of a bearing race (not shown) is E ₂ , and the Poisson's ratio is ν ₂ , the equivalent elastic coefficient E ′ is expressed by the following equation (5 ).

本発明者らは、軸と軸に嵌合される内輪も、線接触する二円筒と考えられることから、式（２）のJohns-Gohar曲線からなるクラウニング部を内輪内径面に適用しようと考えた。しかし、式（２）に基づいて設計されたクラウニング部について解析すると、クラウニング部の端部で接触圧力がやや高くなるという結果が得られた。しかも、接触物体（軸と内輪）の傾きを考慮すると、エッジロードが発生しやすくなると考えられるので、式（２）のJohns-Gohar曲線をそのまま内輪内径面のクラウニング部に適用することはできない。そこで、本発明者らは、式（２）の定数項に係数Ｋ₁，Ｋ₂’を導入してパラメータ化し、下記の式（６）とした。 The present inventors consider that the inner ring fitted to the shaft is also considered to be a two-cylinder in line contact, so that the crowning portion composed of the Johns-Gohar curve of the formula (2) is applied to the inner ring inner surface. It was. However, when the crowning part designed based on the formula (2) is analyzed, the result that the contact pressure is slightly increased at the end of the crowning part is obtained. Moreover, since it is considered that edge loading is likely to occur when the inclination of the contact object (the shaft and the inner ring) is taken into account, the Johns-Gohar curve of Equation (2) cannot be applied to the crowning portion of the inner ring inner diameter surface as it is. Therefore, the present inventors introduced coefficients K ₁ and K ₂ ′ into the constant term of equation (2) and parameterized them to obtain the following equation (6).

式（６）は、係数Ｋ₁，Ｋ₂’を適宜設定することによって、クラウニング部の端部で接触圧力がやや高くなるのを防止できるように、式（２）を改良したものである。式（６）の曲線は、図１のJohns-Gohar曲線と同様に、原点Ｏを頂点とする曲線であるため、原則として、正負線対称のフルクラウニングを表すものである。式（６）の曲線をカットクラウニングに適用する場合は、式（６）の曲線をＹ軸方向に平行移動すると共に、その頂点から正側又は負側の領域のみをクラウニング部の輪郭線として採用する。 Expression (6) is obtained by improving Expression (2) so that the contact pressure can be prevented from being slightly increased at the end of the crowning portion by appropriately setting the coefficients K ₁ and K ₂ ′. Since the curve of the equation (6) is a curve having the origin O as a vertex, like the Johns-Gohar curve of FIG. 1, in principle, it represents a full crowning that is symmetric with respect to positive and negative lines. When applying the curve of equation (6) to cut crowning, the curve of equation (6) is translated in the Y-axis direction and only the positive or negative region from the apex is adopted as the contour of the crowning part. To do.

図３は、式（６）の曲線をＹ軸方向に平行移動したものを示している。図３の曲線の頂点Ｏ₁のＹＺ座標を（ｓ，０）とすると、式（６）は式（７）のように書き換えられる。 FIG. 3 shows a curve obtained by translating the curve of Expression (6) in the Y-axis direction. If the YZ coordinate of the vertex O ₁ of the curve in FIG. 3 is (s, 0), Equation (6) can be rewritten as Equation (7).

式（７）の曲線の頂点座標（ｓ，０）は、原点Ｏから有効接触部の端部までの母線方向長さａと、クラウニング部の母線方向長さｙ_mを用いて、（ｓ，０）＝（ａ−ｙ_m，０）と表すことができる。これにより式（７）は、式（８）のように書き換えることができる。 Wherein vertex coordinates (s, 0) of the curve (7), using the generatrix direction length a from the origin O to the end of the effective contact portion, the generatrix direction length y _m of the crowning portion, (s, 0) = (a−y _m , 0). As a result, equation (7) can be rewritten as equation (8).

一方、式（８）における係数Ｋ₁は、荷重Ｑに掛けられていることから、物理的な意味合いとして荷重Ｑの倍率と解釈することができ、また、Ｋ₂’，ｙ_mを定めてＫ₁を変化させていくと、式（８）で表される曲線の曲率が変化していくことから、幾何学的にはクラウニング部の曲率を定めるパラメータと解釈することができる。これに対し、係数Ｋ₂’は、その物理的な意味合いが不明確である。このため、式（８）から係数Ｋ₂’を消去して物理的意味合いのあるパラメータを導入することとした。 On the other hand, the coefficient K ₁ in the formula (8), since it has been subjected to a load Q, can be interpreted as a ratio of the load Q as a physical sense, also, K ₂ ', defines a y _m K _{As 1} is changed, the curvature of the curve represented by the equation (8) changes, so geometrically, it can be interpreted as a parameter for determining the curvature of the crowning portion. On the other hand, the physical meaning of the coefficient K ₂ ′ is unclear. For this reason, the coefficient K ₂ ′ is eliminated from the equation (8) and parameters having physical significance are introduced.

式（８）において、有効接触部の端部におけるＹ座標はａであるから、有効接触部の端部におけるドロップ量をｚ_m（以下、最大ドロップ量という。）として、ｙ＝ａ，ｚ（ｙ）＝ｚ_mを式（８）に代入すると、式（９）が得られる。 In equation (8), since the Y coordinate at the end of the effective contact portion is a, the drop amount at the end of the effective contact portion is z _m (hereinafter referred to as the maximum drop amount), and y = a, z ( Substituting y) = z _m into equation (8) yields equation (9).

式（９）から得られる係数Ｋ₂’を式（８）に代入して整理すると、下記の式（１０）が得られる。 Substituting the coefficient K ₂ ′ obtained from Equation (9) into Equation (8) and rearranging results in the following Equation (10).

ここで、原点から有効接触部の端部までのＹ軸方向長さａに対する各クラウニング部のＹ軸方向長さｙ_mの割合をＫ₂と定義し（Ｋ₂＝ｙ_m／ａ）、ｙ_m＝Ｋ₂ａを式（１０）に代入すると、式（１０）は、式（１１）のように書き換えることができる。 Here, the proportion of the Y-axis direction length y _m of each crowning portion with respect to the Y-axis direction length a to the end of the effective contact portion from the origin is defined as _{_{_{K 2 (K 2 = y m}}} / a), y _By substituting _m = K ₂ a into equation (10), equation (10) can be rewritten as equation (11).

式（１１）において、２Ｋ₁Ｑ／πＬＥ’＝Ａと簡略化したものが、上記の式（１）である。 In the equation (11), the above equation (1) is simplified as 2K ₁ Q / πLE ′ = A.

式（１）又は式（１１）は、Ｋ₁，Ｋ₂，ｚ_mを設計パラメータとし、これらを除く他のパラメータ（Ｑ，Ｌ，Ｅ’，ａ）は、設計条件として定数で与えられる。したがって、式（１）によれば、内輪にエッジロードが負荷されないように、三つの設計パラメータＫ₁，Ｋ₂，ｚ_mを最適化すれば、所望のクラウニング部を設計することができる。 In Expression (1) or Expression (11), K ₁ , K ₂ , and z _m are design parameters, and other parameters (Q, L, E ′, a) other than these are given as design conditions as constants. Therefore, according to Equation (1), a desired crowning portion can be designed by optimizing the three design parameters K ₁ , K ₂ , and z _m so that the edge load is not applied to the inner ring.

設計パラメータＫ₁，Ｋ₂，ｚ_mを変えて式（１）から得られる複数のクラウニング曲線の各々について、内輪に負荷される最大面圧を調べると、内輪にエッジロードが負荷されないような設計パラメータＫ₁，Ｋ₂，ｚ_mの組合せが得られる。そして、クラウニング部のＹ軸方向長さｙ_mを決定すれば、上記の設計パラメータＫ₁，Ｋ₂，ｚ_mの組合せに基づいて、最大ドロップ量ｚ_mの最小値を求めることができる。このクラウニング部のＹ軸方向長さｙ_mと、これに対応する最大ドロップ量ｚ_mの最小値との関係を、軸径に対する最大ドロップ量ｚ_mの割合をＺ、有効接触部のＹ軸方向長さＬに対するクラウニング部のＹ軸方向長さｙ_mの割合をＬ’として表すと、Ｚ≧（０．４Ｌ’＋０．０８３）×１０^-3となる。すなわち、式（１）において、Ｚ≧（０．４Ｌ’＋０．０８３）×１０^-3を満たすように、設計パラメータＫ₁，Ｋ₂，ｚ_mを設定すると、エッジロードが負荷されないような内輪のクラウニング部の形状が得られる。 When the maximum surface pressure applied to the inner ring is examined for each of the plurality of crowning curves obtained from Expression (1) by changing the design parameters K ₁ , K ₂ , and z _m , the design is such that the edge load is not applied to the inner ring. A combination of parameters K ₁ , K ₂ , z _m is obtained. If the length y _m of the crowning portion in the Y-axis direction is determined, the minimum value of the maximum drop amount z _m can be obtained based on the combination of the design parameters K ₁ , K ₂ , and z _m . And Y-axis direction length y _m of the crowning portion, the relationship between the minimum value of the maximum drop amount z _m corresponding thereto, a ratio of the maximum drop amount z _m for the shaft diameter Z, the effective contact portions Y-axis direction When the ratio of the length y _m in the Y-axis direction of the crowning portion to the length L is expressed as L ′, Z ≧ (0.4L ′ + 0.083) × 10 ⁻³ . That is, when the design parameters K ₁ , K ₂ , and z _m are set so as to satisfy Z ≧ (0.4L ′ + 0.083) × 10 ⁻³ in the expression (1), the inner ring is not loaded with an edge load. The shape of the crowning part is obtained.

本発明に係る転がり軸受によれば、内輪の内径側に上記の式（１）で表されるクラウニング部を形成してあるから、内輪にエッジロードが発生するのを防止することが可能になる。これにより、内輪の耐久性を向上させることができると共に、内輪を嵌合した軸に傷が付くのを防止することもできる。 According to the rolling bearing of the present invention, since the crowning portion represented by the above formula (1) is formed on the inner diameter side of the inner ring, it is possible to prevent the edge load from being generated in the inner ring. . As a result, it is possible to improve the durability of the inner ring and to prevent the shaft on which the inner ring is fitted from being damaged.

以下、添付図面を参照しつつ本発明に係る転がり軸受の一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、従来例と同一部位には同一符号を付して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a rolling bearing according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the same parts as those in the conventional example will be described with the same reference numerals.

図４は、本発明に係る転がり軸受の一実施形態を例示する縦断面図であって、本発明を鉄道車両の車軸支持に使用される複列円すいころ軸受に適用した場合を示している。この複列円すいころ軸受は、従来例と同様に、一対の内輪１１，１１、外輪１２、複列の円すいころ１３，１３，…及び保持器１４，１４を主要な構成要素としている。なお、この実施形態では、内輪１１，１１の相互間に、スペーサ部材１８を配設してある。スペーサ部材１８は、内輪１１よりも弾性のある材料で構成されており、内輪１１，１１の端面の摩耗を抑制する役割を果たしている。 FIG. 4 is a longitudinal sectional view illustrating an embodiment of a rolling bearing according to the present invention, and shows a case where the present invention is applied to a double row tapered roller bearing used for supporting an axle of a railway vehicle. This double row tapered roller bearing has a pair of inner rings 11, 11, outer ring 12, double row tapered rollers 13, 13,... And retainers 14, 14 as main components, as in the conventional example. In this embodiment, a spacer member 18 is disposed between the inner rings 11 and 11. The spacer member 18 is made of a material that is more elastic than the inner ring 11 and plays a role of suppressing wear on the end faces of the inner rings 11 and 11.

この実施形態では、外輪１２、複列の円すいころ１３，１３，…及び保持器１４，１４として、従来例に示したものと同様のものを適用できるから、これらについては詳しい説明を省略し、以下、図５を参照して内輪１１の構成について詳述する。 In this embodiment, as the outer ring 12, the double-row tapered rollers 13, 13,... And the retainers 14, 14, the same as those shown in the conventional example can be applied. Hereinafter, the configuration of the inner ring 11 will be described in detail with reference to FIG.

この実施形態における内輪１１は、図５に示すように、外径側に円すいころ１３を転動させる円すい面状の軌道面１１１を有し、内径側に車軸１を嵌合させる略円筒面状の嵌合面１１２を有する。 As shown in FIG. 5, the inner ring 11 in this embodiment has a conical surface raceway surface 111 that rolls the tapered roller 13 on the outer diameter side, and a substantially cylindrical surface shape that fits the axle 1 on the inner diameter side. The fitting surface 112 is provided.

軌道面１１１の内方側には小鍔部１１３が形成され、軌道面１１１の外方側には大鍔部１１４が形成され、小鍔部１１３と大鍔部１１４の間に円すいころ１３が嵌め込まれる。 A small collar portion 113 is formed on the inner side of the raceway surface 111, a large collar portion 114 is formed on the outer side of the raceway surface 111, and the tapered rollers 13 are provided between the small collar portion 113 and the large collar portion 114. It is inserted.

嵌合面１１２の両端部には、輪郭線形状が円弧状であるＲ部１１５を形成してある。小鍔側のＲ部１１５は、スペーサ部材１８との接触で小鍔側端面１１８にエッジロードが負荷されるのを防止するためのものである。他方、大鍔側のＲ部１１５は、車軸１との接触で嵌合面１１２の大鍔側にエッジロードが負荷されるのを防止すると共に、図示しない後蓋１５又は油切り１６（図４参照）との接触で大鍔側端面１１９にエッジロードが負荷されるのを防止するためのものである。 At both ends of the fitting surface 112, R portions 115 having a circular arc shape are formed. The small rib side R portion 115 is for preventing edge load from being applied to the small edge side end surface 118 due to contact with the spacer member 18. On the other hand, the R portion 115 on the large collar side prevents the edge load from being loaded on the large collar side of the fitting surface 112 due to contact with the axle 1, and the rear lid 15 or oil drain 16 (not shown) (FIG. 4). This is for preventing the edge load 119 from being loaded on the large heel side end surface 119 due to contact with the reference.

Ｒ部１１５の相互間には、円筒面状のストレート部１１６が形成され、小鍔側のＲ部１１５とストレート部１１６の境界部分にクラウニング部１１７を設けてある。 A cylindrical straight portion 116 is formed between the R portions 115, and a crowning portion 117 is provided at a boundary portion between the small portion R portion 115 and the straight portion 116.

クラウニング部１１７は、その軸線方向（Ｙ軸方向）断面における輪郭線が下記の式（１２）で表される対数曲線になっている。 The crowning portion 117 has a logarithmic curve whose contour line in the cross section in the axial direction (Y-axis direction) is represented by the following formula (12).

但し、Ａ＝２Ｋ₁Ｑ／πＬＥ’とする。

However, A = 2K ₁ Q / πLE ′.

式（１２）は、クラウニング部１１７を形成していない場合における内輪１１のストレート部１１６（内径側円筒面）上の任意の位置に原点Ｏをとり、内輪１１の軸線方向にＹ軸、内輪１１の半径方向にＺ軸をとったＹＺ座標系において、ＹＺ座標（ａ−Ｋ₂ａ，０）を頂点とする左右線対称の曲線を表している（図３参照）。 The expression (12) is obtained by taking the origin O at an arbitrary position on the straight portion 116 (inner diameter side cylindrical surface) of the inner ring 11 when the crowning part 117 is not formed, and the Y axis and the inner ring 11 in the axial direction of the inner ring 11. In the YZ coordinate system having the Z axis in the radial direction, a left-right symmetric curve having a vertex at the YZ coordinate (a−K ₂ a, 0) is represented (see FIG. 3).

式（１２）において、ｚ（ｙ）はＹ軸方向位置ｙにおけるクラウニング部１１７のドロップ量（Ｚ軸方向変位）、Ｋ₁はクラウニング部１１７の曲率を定めるパラメータ、Ｑは荷重、Ｌは車軸１に対する内輪１１の有効接触部のＹ軸方向長さ（図５参照）、Ｅ’は等価弾性係数、ｚ_mは有効接触部の端部におけるドロップ量、ａは原点Ｏから有効接触部の端部までのＹ軸方向長さ、Ｋ₂は原点Ｏから有効接触部の端部までのＹ軸方向長さａに対するクラウニング部１１７のＹ軸方向長さｙ_m（図５参照）の割合である。 In equation (12), z (y) is the drop amount (displacement in the Z-axis direction) of the crowning portion 117 at the y-axis direction position y, K ₁ is a parameter that determines the curvature of the crowning portion 117, Q is the load, and L is the axle 1 , The length of the effective contact portion of the inner ring 11 in the Y-axis direction (see FIG. 5), E ′ is the equivalent elastic modulus, z _m is the drop amount at the end of the effective contact portion, and a is the end of the effective contact portion from the origin O. Y ₂ in the Y-axis direction, and K ₂ is the ratio of the Y-axis direction length y _m (see FIG. 5) of the crowning portion 117 to the Y-axis direction length a from the origin O to the end of the effective contact portion.

なお、内輪１１の有効接触部は、車軸１に対する内輪１１の二次元接触を仮定したときの接触領域で、そのＹ軸方向長さＬは、内輪１１にクラウニング部１１７を形成していないと仮定したときのストレート部１１６のＹ軸方向長さと同じである。 The effective contact portion of the inner ring 11 is a contact region when the two-dimensional contact of the inner ring 11 with the axle 1 is assumed, and the length L in the Y-axis direction is assumed that the crowning portion 117 is not formed on the inner ring 11. This is the same as the length of the straight portion 116 in the Y-axis direction.

原点Ｏは、内輪１１の内径側円筒面の母線上（その延長線上を含む。）の任意の位置にとることができ、図５では、便宜上、内輪１１の有効接触部の中央部に原点Ｏをとっている。この実施形態では、クラウニング部１１７を形成していない場合における各Ｒ部１１５のＹ軸方向長さが等しいので、有効接触部の中央部と内輪１１のＹ軸方向中央部は一致している。 The origin O can be set at an arbitrary position on the generatrix (including its extension) on the inner diameter side cylindrical surface of the inner ring 11. In FIG. 5, for convenience, the origin O is located at the center of the effective contact portion of the inner ring 11. Have taken. In this embodiment, since the lengths in the Y-axis direction of the respective R portions 115 when the crowning portion 117 is not formed are equal, the central portion of the effective contact portion and the central portion of the inner ring 11 in the Y-axis direction coincide with each other.

クラウニング部１１７のＹ軸方向長さｙ_mは、式（１２）の曲線の頂点Ｏ₁から有効接触部の端部までの長さである。この実施形態では、内輪１１の端部にＲ部１１５を設けてあり、クラウニング部１１７を有効接触部の端部からＲ部１１５との交点Ｉ_sまで延長してあるので、ｙ_mが実際のクラウニング部１１７のＹ軸方向長さよりも短くなっている。 The length y _m of the crowning portion 117 in the Y-axis direction is the length from the vertex O ₁ of the curve of Expression (12) to the end of the effective contact portion. In this embodiment, the end portion of the inner ring 11 is provided with an R portion 115, the crowning portion 117 from the end of the effective contact portion so are extended to the intersection I _s and R 115, y _m is the actual The length of the crowning portion 117 is shorter than the length in the Y-axis direction.

式（１２）におけるＱ，Ｌ，Ｅ’は設計条件として与えられ、ａは原点Ｏの位置によって定められる。他方、Ｋ₁，Ｋ₂，ｚ_mは設計パラメータとして使用され、これらの値は、内輪１１の嵌合面１１２にエッジロードが負荷されないように適宜設定される。この実施形態では、車軸１の軸径ｄ（図４参照）に対するクラウニング部１１７の最大ドロップ量ｚ_mの割合をＺ、有効接触部のＹ軸方向長さＬに対するクラウニング部１１７のＹ軸方向長さｙ_mの割合をＬ’とし、Ｚ≧（０．４Ｌ’＋０．０８３）×１０^-3を満たすように、式（１２）の設計パラメータＫ₁，Ｋ₂，ｚ_mを設定してある。 Q, L, and E ′ in Expression (12) are given as design conditions, and a is determined by the position of the origin O. On the other hand, K ₁ , K ₂ , and z _m are used as design parameters, and these values are appropriately set so that the edge load is not applied to the fitting surface 112 of the inner ring 11. In this embodiment, the ratio of the maximum drop amount z _m of the crowning portion 117 to the shaft diameter d (see FIG. 4) of the axle 1 is Z, and the length of the crowning portion 117 in the Y-axis direction length L with respect to the Y-axis direction length L of the effective contact portion. is 'a, Z ≧ (0.4 L' the ratio of y _m L so as to satisfy the + 0.083) × 10 ^-3, there to set the design parameters K _1, K _2, z _m of formula (12) .

図６は、式（１２）に適当な設計パラメータＫ₂，ｚ_mを与え、設計パラメータＫ₁を変化させて得られる複数のクラウニング曲線を示すものである。詳しくは、車軸１の軸径ｄ、有効接触部のＹ軸方向長さＬ、荷重Ｑ、ミスアライメントが下記の表１のようになっている場合について、Ｋ₂＝１，ｚ_m＝５０μｍとし、Ｋ₁を１０〜２００までの範囲で変化させたときのクラウニング曲線である。 FIG. 6 shows a plurality of crowning curves obtained by giving appropriate design parameters K ₂ and z _m to Equation (12) and changing the design parameter K ₁ . Specifically, in the case where the shaft diameter d of the axle 1, the length L in the Y-axis direction of the effective contact portion, the load Q, and misalignment are as shown in Table 1 below, K ₂ = 1, z _m = 50 μm , K ₁ is a crowning curve when changed in a range of 10 to 200.

なお、ミスアライメントは、例えば両端が２つの軸受で支持された軸系において、両端の軸受中心が軸心に対して半径方向にずれて取り付けられることなどによって、軸と軸受が相対的に傾斜している度合いを示すものである。

Misalignment is caused, for example, in a shaft system in which both ends are supported by two bearings, and the shaft and the bearing are relatively inclined due to the fact that the bearing centers at both ends are mounted so as to be displaced in the radial direction with respect to the shaft center. It shows the degree of being.

図６によると、Ｋ₁が概ね４０以上になると、式（１２）で表されるクラウニング曲線にそれ程大きな変化が表れないことが分かる。したがって、Ｋ₁は下限値を４０とすることができる。 According to FIG. 6, it can be seen that when K ₁ is approximately 40 or more, the crowning curve represented by the equation (12) does not change so much. Therefore, K ₁ can have a lower limit value of 40.

図７乃至図１６は、Ｋ₂を０．１〜１．０の範囲でパラメータとして扱い、横軸にｚ_mを、縦軸にＫ₁をとって車軸１と内輪１１の最大接触面圧Ｐ_maxの計算結果を等圧線図として示したものである。図７乃至図１６から明らかなように、Ｋ₁が概ね４０以上であれば、車軸１と内輪１１の最大接触面圧Ｐ_maxに大きな変化が表れないので、Ｋ₁をその下限値である４０とすることができる。 7 to 16 show that K ₂ is treated as a parameter in the range of 0.1 to 1.0, z _m on the horizontal axis and K ₁ on the vertical axis, and the maximum contact surface pressure P between the axle 1 and the inner ring 11. The calculation result of _max is shown as an isobaric diagram. As apparent from FIGS. 7 to 16, if K ₁ is approximately 40 or more, the maximum contact surface pressure P _max between the axle 1 and the inner ring 11 does not change significantly, and therefore K ₁ is the lower limit value 40. It can be.

図７乃至図１６によると、Ｋ₂が大きくなるにつれて最大接触面圧Ｐ_maxの小さい領域が広がっている。但し、Ｋ₂が大きくても最大ドロップ量ｚ_mが小さいと、最大接触面圧Ｐ_maxが増大して良い結果が得られない。なお、図７乃至図１６において、ｚ_mが小さい場合に、最大接触面圧Ｐ_maxが増大しているのは、内輪１１にエッジロードが発生しているからである。他方、図８乃至図１４において、ｚ_mが大きい場合に最大接触面圧Ｐ_maxが増大しているのは、ｚ_mの増加に伴ってクラウニング部１１７の曲率が大きくなったための面圧増加で、エッジロードの発生によるものではない。 According to FIGS. 7 to 16, the region where the maximum contact surface pressure P _max is small increases as K ₂ increases. However, even if K ₂ is large, if the maximum drop amount z _m is small, the maximum contact surface pressure P _max increases and a good result cannot be obtained. In FIGS. 7 to 16, the maximum contact surface pressure P _max increases when z _m is small because an edge load is generated in the inner ring 11. On the other hand, in FIGS. 8 to 14, the maximum contact surface pressure P _max increases when z _m is large because the surface pressure increases because the curvature of the crowning portion 117 increases as z _m increases. This is not due to the occurrence of edge loading.

図１７は、Ｋ₁＝４０とし、Ｋ₂，ｚ_mと最大接触面圧Ｐ_maxとの関係を表す等圧線図である。図１７によれば、Ｋ₁＝４０とした場合、Ｋ₂は概ね０．２以上必要であり、Ｋ₂が大きくなるほどｚ_mの最小値も大きくなることが分かる。すなわち、内輪１１にエッジロードが負荷されないようなＫ₂，ｚ_mの座標領域が存在していることが分かる。そして、クラウニング部１１７の軸方向長さｙ_mを決定すれば、上記の座標領域に基づいて、内輪１１にエッジロードが負荷されないようなｚ_mの最小値を求めることができる。 FIG. 17 is an isobaric diagram showing the relationship between K ₂ , z _m and the maximum contact surface pressure P _{max where} K ₁ = 40. As can be seen from FIG. 17, when K ₁ = 40, K ₂ needs to be approximately 0.2 or more, and the minimum value of z _m increases as K ₂ increases. That is, it can be seen that there is a coordinate region of K ₂ and z _m so that the edge load is not applied to the inner ring 11. Then, when determining the axial length y _m of the crowning portion 117, based on the coordinate region, it is possible to determine the minimum value of z _m as edge load can not be loaded on the inner ring 11.

図１８は、クラウニング部１１７の軸方向長さｙ_mと、これに対応する最大ドロップ量ｚ_mの最小値との関係を、クラウニング部１１７の軸径ｄに対する最大ドロップ量ｚ_mの割合Ｚと、有効接触部のＹ軸方向長さＬに対するクラウニング部１１７の軸方向長さｙ_mの割合Ｌ’とを用いて表したものである。図１８において、Ｌ’＝０は内輪１１の有効接触部全幅に亘ってストレート部１１６が形成されている状態を表し、Ｌ’＝１は内輪１１の有効接触部全幅に亘ってクラウニング部１１７が形成されている状態を表している。図１８によれば、０．１＜Ｌ’＜０．６の範囲で、軸径ｄに対する最大ドロップ量ｚ_mの割合Ｚを、Ｚ≧（０．４Ｌ’＋０．０８３）×１０^-3とすれば、内輪１１にエッジロードが負荷されないことが分かる。このように内輪１１の内径側に形成されるクラウニング部１１７の輪郭線形状を設定すると、内輪１１の耐久性を向上できると共に、車軸１の外周面に円周方向の傷が付くのも防止することができる。 Figure 18 is an axial length y _m of the crowning portion 117, the relationship between the minimum value of the maximum drop amount z _m corresponding thereto, and the ratio Z of the maximum drop amount z _m for the shaft diameter d of the crowning portion 117 is a representation using the ratio L 'of the axial length y _m of the crowning portion 117 relative to the Y-axis direction length L of the effective contact portion. In FIG. 18, L ′ = 0 represents a state in which the straight portion 116 is formed over the entire effective contact portion width of the inner ring 11, and L ′ = 1 represents the crowning portion 117 over the entire effective contact portion width of the inner ring 11. It shows the state of being formed. According to FIG. 18, in the range of 0.1 <L ′ <0.6, the ratio Z of the maximum drop amount z _m to the shaft diameter d is Z ≧ (0.4L ′ + 0.083) × 10 ⁻³ . Then, it can be seen that the edge load is not applied to the inner ring 11. When the contour shape of the crowning portion 117 formed on the inner diameter side of the inner ring 11 is set as described above, the durability of the inner ring 11 can be improved and the outer circumferential surface of the axle 1 can be prevented from being damaged in the circumferential direction. be able to.

以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、内輪１１の嵌合面１１２のうち小鍔部１１３側にのみクラウニング部１１７を設けてあるが、図１９に示すように、内輪１１の嵌合面１１２には左右対称的にクラウニング部１１７，１１７を設けることも可能である。この場合、内輪１１の有効接触部のＹ軸方向長さＬに対する各クラウニング部１１７，１１７のＹ軸方向長さｙ_mの割合Ｌ’は、０．１＜Ｌ’≦０．５の範囲内で設定される。Ｌ’＝０．５のとき、各クラウニング部１１７，１１７のＹ軸方向長さｙ_mが内輪１１の有効接触部のＹ軸方向長さＬの１／２となり、内輪１１の有効接触部の全域にクラウニング部１１７，１１７が形成されるフルクラウニングとなる。この場合、クラウニング部１１７，１１７の相互間にストレート部１１６は形成されず、内輪１１の内径面全体が膨らみを持つ。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the crowning portion 117 is provided only on the small flange portion 113 side of the fitting surface 112 of the inner ring 11, but as shown in FIG. It is also possible to provide crowning portions 117, 117. In this case, the ratio L ′ of the length y _m of the crowning portions 117 and 117 to the length L of the effective contact portion of the inner ring 11 is within the range of 0.1 <L ′ ≦ 0.5. Set by. When L ′ = 0.5, the length y _m in the Y-axis direction of each crowning portion 117, 117 is ½ of the length L in the Y-axis direction of the effective contact portion of the inner ring 11. A full crowning in which the crowning portions 117 and 117 are formed in the entire area. In this case, the straight portion 116 is not formed between the crowning portions 117 and 117, and the entire inner diameter surface of the inner ring 11 has a bulge.

また、上記実施形態では、本発明を鉄道車両の車軸支持に使用される複列円すいころ軸受に適用した場合について説明しているが、本発明は、ボール、針状ころ又は円筒ころなどの転動体を内輪及び外輪間に単列又は複列で配設した他の転がり軸受にも適用可能であり、また、鉄道車両の車軸支持を除く他の用途に使用される他の転がり軸受にも適用可能である。詳しくは、内輪１１を嵌合させる軸が撓むように大きな荷重が負荷される用途、即ちミスアライメント状態で使用される用途であれば、如何なる用途にも適用可能である。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a double-row tapered roller bearing used for supporting an axle of a railway vehicle has been described. However, the present invention is not limited to a roller such as a ball, a needle roller, or a cylindrical roller. Applicable to other rolling bearings in which moving bodies are arranged in a single or double row between inner and outer rings, and also applicable to other rolling bearings used for other purposes except axle support for railway vehicles Is possible. Specifically, the present invention can be applied to any application as long as it is an application in which a large load is applied so that the shaft for fitting the inner ring 11 is bent, that is, an application used in a misalignment state.

Johns-Gohar曲線を例示するＹＺ座標図である。It is a YZ coordinate diagram which illustrates a Johns-Gohar curve. Johns-Gohar曲線を適用した転動体を例示する図である。It is a figure which illustrates the rolling element to which a Johns-Gohar curve is applied. 本発明に係る転がり軸受の内輪のクラウニング部の輪郭線として適用される曲線を例示するＹＺ座標図である。It is a YZ coordinate figure which illustrates the curve applied as an outline of the crowning part of the inner ring of the rolling bearing concerning the present invention. 本発明に係る転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the rolling bearing which concerns on this invention. 図１の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 係数Ｋ₂＝１，最大ドロップ量ｚ_m＝５０μｍとして、係数Ｋ₁を１０〜２００の範囲で変化させたときのクラウニング部の輪郭線形状を表す対数曲線を示すグラフ図である。Factor K ₂ = 1, the maximum drop amount z _m = 50 [mu] m, is a graph showing a logarithmic curve representing the contour shape of the crowning portion when changing the coefficient K ₁ in the range of 10 to 200. 係数Ｋ₂＝０．１としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure loaded on the inner ring when the coefficient K ₂ = 0.1. 係数Ｋ₂＝０．２としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure loaded on the inner ring when the coefficient K ₂ = 0.2. 係数Ｋ₂＝０．３としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure loaded on the inner ring when the coefficient K ₂ = 0.3. 係数Ｋ₂＝０．４としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure loaded on the inner ring when the coefficient K ₂ = 0.4. 係数Ｋ₂＝０．５としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure loaded on the inner ring when the coefficient K ₂ = 0.5. 係数Ｋ₂＝０．６としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure loaded on the inner ring when the coefficient K _{2 is} 0.6. 係数Ｋ₂＝０．７としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure loaded on the inner ring when the coefficient K ₂ = 0.7. 係数Ｋ₂＝０．８としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure loaded on the inner ring when the coefficient K ₂ = 0.8. 係数Ｋ₂＝０．９としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure loaded on the inner ring when the coefficient K _{2 is} 0.9. 係数Ｋ₂＝１．０としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。FIG. 5 is an isobaric diagram of the maximum surface pressure applied to the inner ring when the coefficient K _{2 is} 1.0. 係数Ｋ₁＝４０としたときの内輪に負荷される最大面圧の等圧線図である。It is an isobaric diagram of the maximum surface pressure applied to the inner ring when the coefficient K _{1 is} 40. クラウニング部の軸径に対する最大ドロップ量ｚ_mの割合Ｚと、内輪幅に対するクラウニング部の軸方向長さｙ_mの割合Ｌ’との関係を示すグラフ図である。And the ratio Z of the maximum drop amount z _m relative to the axis diameter of the crowned portion is a graph showing the relationship between the ratio L 'of the axial length y _m of the crowning portion against the inner ring width. 本発明に係る転がり軸受の他の実施形態を示す要部拡大縦断面図である。It is a principal part expanded longitudinal sectional view which shows other embodiment of the rolling bearing which concerns on this invention. 従来の複列ころ軸受の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the conventional double row roller bearing.

符号の説明Explanation of symbols

１車軸
１１内輪
１２外輪
１３円すいころ（転動体）
１４保持器
１５後蓋
１６油切り
１７シール装置
１７ａ弾性体シール
１８スペーサ部材
１１１軌道面
１１２嵌合面
１１３小鍔部
１１４大鍔部
１１５Ｒ部
１１６ストレート部
１１７クラウニング部
１１８小鍔側端面
１１９大鍔側端面 1 Axle 11 Inner ring 12 Outer ring 13 Tapered roller (rolling element)
14 Cage 15 Rear cover 16 Oil drainer 17 Sealing device 17a Elastic body seal 18 Spacer member 111 Raceway surface 112 Fitting surface 113 Small flange portion 114 Large flange portion 115 R portion 116 Straight portion 117 Crowning portion 118 Small flange side end surface 119 Large鍔 side end face

Claims

軸に嵌合させる内輪と、外輪と、内輪及び外輪間に転動自在に介在する複数の転動体とを具備し、内輪の内径側に、内輪の軸線方向断面における輪郭線を式（Ｉ）で表される対数曲線とするクラウニング部を設けたことを特徴とする転がり軸受；

但し、Ａ＝２Ｋ₁Ｑ／πＬＥ’とし、式（Ｉ）におけるｚ（ｙ）は、クラウニング部を形成していない場合における内輪の内径側円筒面上に原点をとり、内輪の軸線方向にＹ軸、内輪の半径方向にＺ軸をとったＹＺ座標系において、Ｙ軸方向位置ｙにおけるクラウニング部のドロップ量を意味し、また、Ｋ₁はクラウニング部の曲率を定めるパラメータ、Ｑは荷重、Ｌは軸に対する内輪の有効接触部のＹ軸方向長さ、Ｅ’は等価弾性係数、ｚ_mは有効接触部端部のドロップ量、ａは原点から有効接触部の端部までのＹ軸方向長さ、Ｋ₂は原点から有効接触部の端部までのＹ軸方向長さａに対するクラウニング部のＹ軸方向長さの割合である。 An inner ring to be fitted to the shaft, an outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring so as to be freely rollable. A contour line in an axial section of the inner ring is represented by the formula (I) on the inner diameter side of the inner ring. A rolling bearing characterized by providing a crowning portion having a logarithmic curve represented by:

However, it is assumed that A = 2K ₁ Q / πLE ′, and z (y) in the formula (I) takes the origin on the inner cylindrical surface of the inner ring when the crowning portion is not formed, and Y in the axial direction of the inner ring In the YZ coordinate system having the Z axis in the radial direction of the shaft and inner ring, it means the drop amount of the crowning portion at the position y in the Y axis direction, K ₁ is a parameter that determines the curvature of the crowning portion, Q is the load, L Is the length in the Y-axis direction of the effective contact portion of the inner ring with respect to the shaft, E ′ is the equivalent elastic modulus, z _m is the drop amount at the end of the effective contact portion, and a is the length in the Y-axis direction from the origin to the end of the effective contact portion. K ₂ is the ratio of the length in the Y-axis direction of the crowning portion to the length a in the Y-axis direction from the origin to the end of the effective contact portion.

軸径に対する有効接触部端部のドロップ量ｚ_mの割合Ｚを、Ｚ≧（０．４Ｌ’＋０．０８３）×１０^-3に設定したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受；
但し、Ｌ’は内輪の有効接触部のＹ軸方向長さＬに対するクラウニング部のＹ軸方向長さの割合とする。 The rolling bearing according to claim 1, wherein the ratio Z of the drop amount z _m of the effective contact portion end with respect to the shaft diameter is set to be Z ≧ (0.4L ′ + 0.083) × 10 ⁻³ .
However, L ′ is the ratio of the length in the Y-axis direction of the crowning portion to the length L in the Y-axis direction of the effective contact portion of the inner ring.

軸に嵌合させる一対の内輪と、外輪と、一対の内輪及び外輪間に転動自在に介在する複列の転動体とを具備し、鉄道車両の車軸支持に使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。 A pair of inner rings to be fitted to the shaft, an outer ring, and a double row rolling element interposed between the pair of inner rings and the outer ring so as to freely roll, and used for supporting an axle of a railway vehicle. The rolling bearing according to claim 1 or 2.