JP2012112517A - Tapered roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は円すいころ軸受に係り、より詳しくは、自動車の終減速機、その他に使用される円すいころ軸受に関する。 The present invention relates to a tapered roller bearing, and more particularly to a tapered roller bearing used for a final reduction gear of an automobile and the like.
自動車の終減速機のようなスラスト荷重の大きな用途には、通常、外輪と、内輪と、外輪と内輪の間に配置された複数の円すいころと、内輪に前記円すいころの大端に接する鍔面を有する鍔部とを備える円すいころ軸受が使用される。前述の構成において、鍔面には円すいころの端面から軸方向の負荷が作用し、鍔面と内輪の軌道部の交差部には大きな応力の集中が発生するので、鍔部の強度が低下し、内輪の寿命が低下する。 For applications with large thrust loads such as final reduction gears for automobiles, the outer ring, the inner ring, a plurality of tapered rollers arranged between the outer ring and the inner ring, and the inner ring are in contact with the large end of the tapered roller. Tapered roller bearings having a flange with a surface are used. In the above-described configuration, an axial load acts on the flange surface from the end surface of the tapered roller, and a large stress concentration occurs at the intersection of the flange surface and the raceway portion of the inner ring, so the strength of the flange portion decreases. The life of the inner ring is reduced.
この対応として、鍔部の軸方向の幅を拡大することが考えられるが、鍔部の軸方向の幅の拡大には、軸受の組幅の拡大か、内輪の軌道部の幅の縮小が必要である。しかし、通常は軸受の組幅は制限されており、軸受の組幅の拡大は困難である。又軌道部の幅の縮小は軸受の負荷容量の減少すなわち軸受寿命の減少をもたらす。 To cope with this, it is conceivable to increase the axial width of the flange, but to increase the axial width of the flange, it is necessary to increase the bearing assembly width or to reduce the inner ring raceway width. It is. However, the bearing group width is usually limited, and it is difficult to increase the bearing group width. Further, the reduction in the width of the raceway portion causes a reduction in the load capacity of the bearing, that is, a reduction in the bearing life.
また、図8に示す円すいころ軸受21のように、内輪23の鍔面23fと軌道部23aの交差部23dに切削加工による逃げAを形成し、応力集中を緩和するやり方もある。
また、他の応力集中の対応として、図9に示す円すいころ軸受31のように、内輪33の鍔面33fと軌道部33aとの交差部22dは逃げを廃止し、断面円弧状の隅部Bとしたもの(特許文献1参照)等がある。
In addition, as in the tapered roller bearing 21 shown in FIG. 8, there is a method of reducing stress concentration by forming a clearance A by cutting at the intersecting
Further, as another countermeasure for stress concentration, as in the tapered roller bearing 31 shown in FIG. 9, the intersection 22d between the
しかしながら、上述の鍔部の幅の拡大や、前記交差部の研削仕上げ等の鍔部強度向上手段は、交差部の応力集中を緩和することはできるが、いずれの対策案も交差部が最弱部であることは変わらず、根本的な鍔部強度向上策とはなっていない。また、前記いずれの対策案も鍔部の軸方向外方側面と軸肩部端面の間に隙間が存在する場合、前記交差部の応力はさらに増大し鍔部強度は低下する。 However, the means for improving the strength of the heel such as the expansion of the width of the heel and the grinding finish of the intersection described above can alleviate the stress concentration at the intersection, but in any of the countermeasures, the intersection is weakest. This is not a fundamental measure for improving the strength of the buttocks. In any of the above countermeasures, when there is a gap between the axially outer side surface of the heel and the end face of the shoulder portion, the stress at the intersecting portion further increases and the heel strength decreases.
この発明の目的は、鍔面と内輪の軌道部との交差部の応力集中を排除することで、鍔部強度がすぐれ、かつ軸受寿命を向上できる円すいころ軸受を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a tapered roller bearing that has excellent flange strength and can improve bearing life by eliminating stress concentration at the intersection between the flange surface and the raceway portion of the inner ring.
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、外輪と内輪と前記外輪と前記内輪の間に配置された複数の円すいころとを備える円すいころ軸受において、前記内輪は内周に内径面、外周に軌道面および、外径面を有する内輪本体部と、前記円すいころの大端面に接する鍔部とに分離され、前記鍔部は前記内輪本体部に外接して配置され、前記鍔部の内径面および前記内輪本体部の外径面は前記内輪本体部の内径面と同心の円筒面に形成することにより、前記鍔部と前記内輪本体部は軸方向に相対移動が可能であることである。
In order to solve the above-described problem, the structural feature of the invention according to
円すいころ軸受が荷重を受けると、前記鍔面には前記ころの大端面より軸方向の負荷が作用するが、本発明においては、前記鍔部はあらかじめ内輪本体部と分離しているため、前記大鍔面と前記内輪本体部の軌道面の交差部に応力の集中が発生することはない。さらに、前記鍔部は軸方向に移動が可能であり、組付け状態において、軸肩部端面と前記鍔部の外方側面との間に隙間が存在していても、前記ころの大端面よりの軸方向の負荷によって、前記鍔部は、前記外方側面が前記軸肩部端面に接触するまで移動し安定した位置関係を保ち通常の組付け状態と同等の鍔部の強度が確保できる。 When the tapered roller bearing receives a load, an axial load acts on the flange surface from the large end surface of the roller, but in the present invention, the flange portion is separated from the inner ring main body portion in advance. Stress concentration does not occur at the intersection of the large collar surface and the raceway surface of the inner ring main body. Further, the flange portion is movable in the axial direction, and in the assembled state, even if there is a gap between the shaft shoulder end surface and the outer side surface of the flange portion, it is more than the large end surface of the roller. Due to the axial load, the collar moves until the outer side surface comes into contact with the end face of the shaft shoulder, maintains a stable positional relationship, and can ensure the strength of the collar equivalent to that in a normal assembled state.
上記の課題を解決するため、請求項2に係る発明の構成上の特徴は、前記鍔部の内径面の直径および前記内輪本体部の外径面の直径は前記複数の円すいころの最大内接円径に略等しく形成されたことである。
In order to solve the above-described problem, the structural feature of the invention according to
前記円すいころの最大内接円径とは前記ころが軸受に組み込まれた状態で前記ころの転動面が前記内輪本体の軌道面に接する最大径である。上記構成によれば前記ころの転動面と前記内輪本体の軌道面との有効接触長さが確保されるため、軸受負荷容量を保つ範囲で前記鍔部の前記外方側面の面積は最大となり、鍔部の軸方向圧縮応力を軽減することができる。 The maximum inscribed circle diameter of the tapered roller is the maximum diameter where the rolling surface of the roller contacts the raceway surface of the inner ring main body in a state where the roller is incorporated in a bearing. According to the above configuration, since the effective contact length between the rolling surface of the roller and the raceway surface of the inner ring main body is ensured, the area of the outer side surface of the flange is maximized within a range in which the bearing load capacity is maintained. The axial compressive stress of the buttocks can be reduced.
上記の課題を解決するため、請求項3に係る発明の構成上の特徴は、前記鍔部の内径面と前記内輪本体部の外径面は締め代を持った嵌めあいで係合されたことである。上記構成によれば、運搬時や組付け時における前記鍔部と前記内輪本体部の分離による不具合を防止できる。
In order to solve the above-described problem, the structural feature of the invention according to
上記の課題を解決するため、請求項4に係る発明の構成上の特徴は、前記鍔部の内径面と前記内輪本体部の外径面の間に保持リングが介在され、前記保持リングによって前記内輪本体部と前記鍔部が係止されたことである。上記構成によれば、運搬時や組付け時における前記鍔部と前記内輪本体部の分離による不具合を防止でき、かつ前記鍔部の内径面と前記内輪本体部の外径面をすきまを持った嵌めあいで係合することにより、前記軸方向の負荷による前記鍔部の移動は容易に行え、常に安定した位置関係を保ち通常の組付け状態と同等の鍔部の強度が確保できる。
In order to solve the above-described problem, a structural feature of the invention according to
上記の課題を解決するため、請求項5に係る発明の構成上の特徴は、前記保持リングは弾性材料で形成されたことである。前記保持リングを弾性材料で形成することにより、上記の前記鍔部と前記内輪本体部とは容易に係止可能となる。
In order to solve the above problem, a structural feature of the invention according to
本発明によれば、鍔面と内輪の軌道部との交差部の応力集中排除することで、鍔部の強度にすぐれ、かつ軸受寿命を向上できる円すいころ軸受を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a tapered roller bearing that is excellent in strength of the flange portion and can improve the bearing life by eliminating stress concentration at the intersection of the flange surface and the raceway portion of the inner ring.
この発明の第1の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態の円すいころ軸受1の断面図である。
円すいころ軸受1は外輪2と、内輪3と、複数の円すいころ4と、複数の円すいころ4を保持する保持器5を備え、内輪3は内輪本体部31と鍔部32とで構成される。
FIG. 1 is a sectional view of a tapered roller bearing 1 according to a first embodiment of the present invention.
The tapered roller bearing 1 includes an
図2は図1の円すいころ軸受1の構成を説明する説明図である。
外輪2は、内周側に円すい軌道面2aを有する。一方内輪本体部31は内周側に内径面31dと外周側に円すい軌道面31aおよび、円すい軌道面31aの最大径位置で円すい軌道面31aに連なり、内径面31dと同心の円筒形状に形成された外径面31bを有し、外径面31bから半径方向内方に延在して内径面31dに垂直な軸受背面31cを有する。
FIG. 2 is an explanatory view illustrating the configuration of the tapered roller bearing 1 of FIG.
The
ここで、内輪本体部31の外径面31bの直径は、円すいころ4が円すいころ軸受1に組み込まれた状態で円すいころ4の転動面が内輪本体部の軌道面に接する最大径すなわち最大内接円径drに略等しく形成されており、円すいころ軸受1の定格荷重算出の要素である円すいころ4の転動面4aと内輪本体部31の軌道面31aとの有効接触長さが確保されている。すなわち、内輪本体部31の外径面31bの直径は、軸受定格荷重を確保できる範囲での最小値となっている。
Here, the diameter of the
鍔部32は内周側に内輪本体部31の外径面31bと同心の円筒形状に形成された内径面32bを、軸方向内方の端面に中心軸が軸受の回転中心CLに等しく半径方向内方に凹状の円すい形状の鍔面32aをそれぞれ有している。ここで鍔面32aの断面形状は直線または、直線に近い軸方向外方に凹状の円弧に形成されている。もう一方の端面は内径面32bに垂直な外方端面32cである。内径面32bの直径は内輪本体部31の外径面31bの直径と略等しく、上述のごとく、軸受定格荷重を確保できる範囲での最小値に形成されている。これにより、前記外方側面32cの面積は、軸受定格荷重を確保できる範囲で最大となる。
The
また、複数の円すいころ4は円すい形状の転動面4aおよび、大端面4bを有する。また、転動面4aと大端面4bの交差部に面取り4cを有する。ここで大端面4bは転動面4aを延長した円すいの頂点Oから大端面4bまでの距離に略等しい曲率半径Rrを持つ球面に形成されている。
Further, the plurality of
図1および、図2に示すように、複数の円すいころ4は対向する外輪2の円すい軌道面2aと、内輪本体部31の円すい軌道面31aに転動面4aを接し、鍔面32aに大端面4bを接して、保持器5に所定の間隔に保持されている。また、内輪本体部31と鍔部32とは、内輪本体部31の外径面31bと鍔部32の内径面32bとが軸受1に通常の予圧が与えられた時は軸方向に相対移動可能であるが、軸受1の自重のみでは相対移動できない程度のしめしろの嵌合いで係合されている。すなわち、運搬時や組付け時の鍔部32と内輪本体部31の分離による不具合を防止できる。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the plurality of tapered
図3は本実施形態の円すいころ軸受の作用を説明する説明図である。
車両の終減速器等の軸受装置に組込まれた本実施形態の円すいころ軸受1は、内輪本体31は前記軸受装置の軸50に圧入され、内輪本体部31の背面31cおよび、鍔部32の外方端面32cは軸50の肩部端面50aに接して組込まれている。
FIG. 3 is an explanatory view for explaining the operation of the tapered roller bearing of the present embodiment.
In the tapered
ここで、円すいころ軸受1がスラスト荷重Faおよびラジアル荷重Frを受けると、各円すいころ4の転動面4aと外輪軌道2aの間の負荷Po、転動面4aと内輪軌道31aの間の負荷Piおよび円すいころ4の端面4bと前記鍔面32aとの間の負荷Prが作用する。このとき、本実施形態の円すいころ軸受1においては、鍔部32はあらかじめ内輪本体部31とは分離しているため、鍔部32には主に軸方向の圧縮応力が発生するだけで、従来の円すいころ軸受に見られるような鍔面と内輪軌道面の交差部の応力集中は生じない。その結果、鍔部の強度が低下することがない。また、軸50の肩部端面50aと接触する鍔部32の外方側面32cの面積は上述のごとく、軸受定格荷重を確保できる範囲で最大に形成されているため、鍔部32の軸方向の圧縮応力は軸受定格荷重を確保できる範囲で最小となる。
Here, when the tapered
図4および図5に軸50の肩部端面50aの平坦度が悪く、肩部端面50aと鍔部32の外方端面32cとの間に隙間δが形成され場合を示す。この状態で円すいころ軸受1が荷重FrおよびFaを受け、鍔面32aに負荷Prが作用すると、従来の円すいころ軸受においては鍔面と内輪軌道面の交差部に極端に大きな応力の集中がみられ、鍔の寿命は著しく短くなるが、本実施形態の円すいころ軸受1においては、図5に示すように、鍔部32は前記隙間δに略等しい距離だけ軸方向外方に移動し、軸50の肩部端面50aに接触し安定状態を保つため、鍔部には異常な応力の集中は発生しない。
4 and 5 show a case where the flatness of the
すなわち本実施形態の円すいころ軸受1によれば、通常の組付け状態においても、軸50の肩部端面50aの平坦度が悪い組付け状態においても従来の円すいころ軸受にくらべ鍔部強度が優れ、軸受の長寿命化を図ることができる。
さらに鍔部の幅を縮小することも可能になり、通常の軸受に比べ転動面の長さが長い円すいころを採用することにより、軸受の負荷容量を増大させることもできる。
That is, according to the tapered
Further, it is possible to reduce the width of the flange portion, and it is possible to increase the load capacity of the bearing by employing a tapered roller having a longer rolling surface than a normal bearing.
次に、図6および図7に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明するが、第2の実施形態の円すいころ軸受11では、第1の実施形態の円すいころ軸受1と共通の構成、作用効果については説明を省略することにし、第1の実施形態の円すいころ軸受1と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The tapered
図6は本発明の第2の実施形態の円すいころ軸受11の断面図である。
図7は図6の円すいころ軸受11の構成を説明する説明図である。
第2の実施形態は内輪本体部131と鍔部132の係合部が第1の実施形態と異なる。
図6および図7において、内輪本体部131の外径部131bの軸方向外方には矩形の溝131eを有し、鍔部132の内径部132b軸方向外方には矩形の溝132eを有している。また、鍔部132の内径部132bと内輪本体部132の外径部131bはすきま嵌めで嵌合されている。さらに、溝131eおよび、132eには例えばOリング等の弾性材料で形成された保持リング133が挿入され、鍔部132と内輪本体131が係止されている。
FIG. 6 is a sectional view of the tapered
FIG. 7 is an explanatory view illustrating the configuration of the tapered
The second embodiment is different from the first embodiment in the engagement portion between the inner ring
6 and 7, a
本実施形態の円すいころ軸受11によれば、軸受を容易に組立てることができ、また、運搬時や組付け時の鍔部132と内輪本体部131の分離を防止でき、かつ軸方向の負荷による鍔部の移動は容易に行え、常に安定状態を保つため、鍔部に異常な応力の集中は発生せず、鍔部強度が優れ、軸受の長寿命化を図ることができる。
According to the tapered
なお、第2の実施形態における円すいころ軸受11はOリング等の弾性材料で形成された保持リング133で構成されているが、この発明では金属材料で形成された保持リングで構成される円すいころ軸受であってもよい。
The tapered
また、第2の実施形態における円すいころ軸受11は内輪本体部131および、鍔部132の両方に保持リング133を挿入する矩形の溝131eおよび、132eを有しているが、この発明では内輪本体部131または、鍔部132のいずれかに保持リングを挿入する矩形の溝を有する円すいころ軸受であってもよい。
The tapered
なお、第1の実施形態および、第2の実施形態における円すいころ軸受1および、円すいころ軸受11は単列の円すいころで構成される単列円すいころ軸受であるが、この発明では多列の円すいころで構成される複列円すいころ軸受や4列円すいころ軸受等の多列円すいころ軸受であってもよい。
The tapered
1、11、21、31 ‥ 円すいころ軸受
2 ‥ 外輪
3、13、23、33 ‥ 内輪
31、131 ‥ 内輪本体部
31a、23a、33a ‥ 軌道面
31b、131b ‥ 外径面
31d ‥ 内輪本体部の内径面
32、132 ‥ 鍔部
32b、132b ‥ 鍔部の内径面
4 ‥ 円すいころ
4b ‥ 大端面
dr ‥ 円すいころの最大内接円径
5 ‥ 保持器
50 ‥ 軸
133 ‥ 保持リング
1, 11, 21, 31 ...
Claims (5)
前記内輪は内周に内径面、外周に軌道面および、外径面を有する内輪本体部と、前記円すいころの大端面に接する鍔部とに分離され、前記鍔部は前記内輪本体部に外接して配置され、
前記鍔部の内径面および前記内輪本体部の外径面が前記内輪本体部の内径面と同心の円筒面に形成されることにより、前記鍔部と前記内輪本体部は軸方向に相対移動が可能であることを特徴とする円すいころ軸受。 In a tapered roller bearing comprising an outer ring, an inner ring, and a plurality of tapered rollers disposed between the outer ring and the inner ring,
The inner ring is separated into an inner ring body portion having an inner diameter surface on the inner periphery, a raceway surface on the outer periphery, and an outer diameter surface, and a flange portion that contacts the large end surface of the tapered roller, and the flange portion circumscribes the inner ring body portion. Arranged,
By forming the inner diameter surface of the flange portion and the outer diameter surface of the inner ring main body portion on a cylindrical surface concentric with the inner diameter surface of the inner ring main body portion, the flange portion and the inner ring main body portion are relatively moved in the axial direction. Tapered roller bearings that are possible.
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