JP2014066266A - Conical roller bearing - Google Patents
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- F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
- F16C19/364—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
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Abstract
Description
この発明は、鉄道車両の車軸や駆動装置を構成する伝達軸、或は、自動車用デファレンシャルギヤを構成するピニオン軸の如く、大きなラジアル荷重及びスラスト荷重が加わる状態で回転する各種回転軸を支承する為の円すいころ軸受の改良に関する。具体的には、円すいころ軸受を構成する複数個の円すいころを転動自在に保持する保持器の形状、構造を工夫する事により、潤滑不良状態での耐久性向上、即ち、潤滑不良状態になってから焼き付きにより回転不能に至るまでの時間の確保を図りつつ、保持器に対する円すいころの組み付け性が良い構造を実現するものである。 The present invention supports various rotating shafts that rotate in a state where a large radial load and thrust load are applied, such as a transmission shaft that constitutes an axle of a railway vehicle and a drive shaft, or a pinion shaft that constitutes a differential gear for an automobile. The present invention relates to improvement of tapered roller bearings. Specifically, by improving the shape and structure of the cage that holds a plurality of tapered rollers constituting a tapered roller bearing in a freely rolling manner, the durability in a poorly lubricated state is improved, that is, in a poorly lubricated state. The structure in which the taper rollers can be easily assembled to the cage while ensuring the time until the rotation becomes impossible due to seizure.
例えばデファレンシャルギヤのピニオン軸の如く、大きなラジアル荷重及びスラスト荷重を支承しつつ回転する回転軸の為の回転支持部に、図5に示す様な円すいころ軸受1が組み込まれている。この円すいころ軸受1は、互いに同心に配置された外輪2及び内輪3と、複数個の円すいころ4、4と、保持器5とを備える。このうちの外輪2は、内周面に部分円すい凹面状の外輪軌道6を有する。又、前記内輪3は、この外輪2の内径側に配置されたもので、外周面に部分円すい凸面状の内輪軌道7を有する。又、前記内輪3の外周面のうちの大径側端部に大径側鍔部8を、同じく小径側端部に小径側鍔部9を、それぞれ前記内輪軌道7から径方向に関して外方に突出する状態で形成している。又、前記各円すいころ4、4は、前記外輪軌道6と前記内輪軌道7との間に、転動自在に配置された状態で、それぞれの大径側端面(頭部)10を、前記大径側鍔部8の軸方向内側面11と対向させている。又、前記保持器5は、前記各円すいころ4、4を保持する為のものである。
For example, a tapered roller bearing 1 as shown in FIG. 5 is incorporated in a rotation support portion for a rotation shaft that rotates while supporting a large radial load and thrust load, such as a pinion shaft of a differential gear. The tapered roller bearing 1 includes an
この保持器5は、互いに同心に、且つ、軸方向に間隔をあけて配置された、それぞれが円環状である大径側リム部12及び小径側リム部13と、これら両リム部12、13同士の間に掛け渡された複数本の柱部14、14とを備える。そして、これら両リム部12、13と円周方向に隣り合う1対ずつの柱部14、14とにより四周を囲まれる部分を、それぞれ前記各円すいころ4、4を転動自在に保持する為のポケット15、15としている。尚、図5に示した保持器5は、金属板を曲げ加工して成るもので、小径側端部から径方向内方に折れ曲がった、内向フランジ状の曲げ板部16を形成する事により、全体の剛性確保を図っている。
The
又、図6〜8は、従来から知られている円すいころ軸受の第2例として、形状の異なる保持器5aを組み込んだ円すいころ軸受1aを示している。この保持器5aは、合成樹脂を射出成形する事により、或は金属製の素材に削り出し加工を施す事により、一体に造られている。基本的構造は、上述の図5に示した従来構造の第1例に組み込まれた保持器5と同様に、軸方向に間隔をあけて配置された、それぞれが円環状である大径側リム部12a及び小径側リム部13aと複数本の柱部14a、14aとを備え、これら両リム部12a、13aと円周方向に隣り合う1対ずつの柱部14a、14aとにより四周を囲まれる部分を、それぞれポケット15a、15aとしている。本例の場合には、前記両リム部12a、13a自体で剛性を十分に確保できる為、上述の第1例の保持器5の様な曲げ板部16(図5参照)は設けていない。又、円すいころ4aの大径側端面10aの中央部に、円形の凹部17を設けている。
6 to 8 show a tapered roller bearing 1a incorporating a
何れの構造の場合でも、円すいころ軸受1aの運転時に前記各円すいころ4aは、部分円すい凹面状の外輪軌道6と部分円すい凸面状の内輪軌道7とから加わる大きなラジアル荷重により、これら両軌道6、7の大径側に変位する傾向になる。この結果、前記円すいころ軸受1aの運転時に前記各円すいころ4aは、前記外輪2と前記内輪3との相対回転に伴って、それぞれの大径側端面10aと大径側鍔部8の軸方向内側面11とを摺接させつつ、自転及び公転する。この場合に於いて、これら大径側端面10aと大径側鍔部8の軸方向内側面11との摩擦状態は、殆ど滑り摩擦だけの状態になる為、耐摩耗性及び耐焼き付け性を確保する面からは、非常に厳しい条件となる。この為、従来から、上述の様な円すいころ軸受1aを組み込んだ回転支持部には、十分な潤滑油を供給して、前記大径側端面10aと前記大径側鍔部8の軸方向内側面11との摺動面に、十分な潤滑油膜を介在させる様に構成している。
In any structure, when the tapered roller bearing 1a is operated, each of the
前記円すいころ軸受1aを組み込んだ回転支持部に十分な量の潤滑油を供給できる平常状態であれば、上述の様な従来構造の円すいころ軸受1aでも、特に問題を生じる事はない。但し、この円すいころ軸受1aを組み込んだ回転支持装置の種類に拘らず、何らかの故障や整備不良等により、この円すいころ軸受1aに供給される潤滑油が不足乃至は枯渇する可能性を、完全に否定する事はできない。この円すいころ軸受1aに供給される潤滑油が不足乃至は枯渇した場合、先ず、最も条件が厳しい、前記大径側端面10aと前記大径側鍔部8の軸方向内側面11との摺動面の摩耗が著しく進行する。更に著しい場合には、これら大径側端面10aと軸方向内側面11とが凝着して前記各円すいころ4、4aの自転及び公転が不能になり、更にはこれら各円すいころ4、4aの転動面と前記外輪軌道6とが凝着して、前記外輪2と前記内輪3との相対回転が不能になる、所謂焼き付きを発生する。
In the normal state in which a sufficient amount of lubricating oil can be supplied to the rotation support portion in which the tapered roller bearing 1a is incorporated, there is no particular problem with the tapered roller bearing 1a having the conventional structure as described above. However, regardless of the type of the rotation support device in which the tapered roller bearing 1a is incorporated, the possibility that the lubricating oil supplied to the tapered roller bearing 1a may be insufficient or exhausted due to some failure or poor maintenance is completely eliminated. You can't deny it. When the lubricating oil supplied to the tapered roller bearing 1a is insufficient or exhausted, first, sliding between the large-diameter
この様な焼き付きが発生すると、車両(鉄道車両や自動車)の通常運行はおろか、この車両を移動させる事も困難となり、鉄道の復旧が遅れたり、交通渋滞を引き起こす等の問題を生じ易くなる。又、回転支持部の回転不能が他の部分の故障の原因となって、修理に要する費用並びに時間が嵩む等の問題も生じ易い。この様な問題は、接触角が大きな、即ち、外輪2の外輪軌道6、及び、内輪3の内輪軌道7の、中心軸に対する傾斜角度が大きく、各円すいころ4、4aの自転軸と前記外輪2及び内輪3の中心軸との傾斜角度が大きな円すいころ軸受1aの場合に、顕著になり易い。例えば、接触角が20度以上である円すいころ軸受1aは、使用時に加わる大きな荷重(ラジアル荷重及びスラスト荷重)に基づいて各円すいころ4、4aを大径側に変位させる分力が大きくなり、これら各円すいころ4、4aの大径側端面10aと、前記内輪3の端部外周面に形成した大径側鍔部8の軸方向内側面11との摺動面の摺接部の面圧が高くなる。この結果、潤滑不良の状態で、これら両面10a、11同士の摺接部の磨耗が著しくなり易い。特に、接触角が25度以上の場合に、その傾向が著しくなる。
If such burn-in occurs, it becomes difficult to move the vehicle (railway vehicle or automobile) as well as normal operation of the vehicle, and problems such as delay in restoration of the railroad or traffic congestion are likely to occur. In addition, the inability to rotate the rotation support part causes a failure of other parts, and problems such as cost and time required for repair are likely to occur. Such a problem is that the contact angle is large, that is, the inclination angle of the outer ring raceway 6 of the
そこで、上述の様な問題を解消する為の構造として、特許文献1には、図9に示す様な円すいころ軸受1bが記載されている。この円すいころ軸受1bは、保持器5bの大径側リム部12bのうちで、円周方向に隣り合う柱部14b同士の間部分、言い換えれば、円周方向に関する位相が各ポケット15bと一致する部分の内周面に、それぞれ保油凹部18を設けている。これら各保油凹部18は、前記保持器5bの径方向に(内径側から)見た形状が爪型であって、円周方向に関する幅が、前記各ポケット15bの側ほど広く、これら各ポケット15bから離れるに従って狭くなる。又、前記保持器5bの径方向(厚さ方向)に関する、前記各保油凹部18の深さは、前記各ポケット15bの側ほど深く、これら各ポケット15bから離れるに従って漸減する。この様な各保油凹部18の深さは、前記大径側リム部12bの外端縁部分で零になっている。従ってこれら各保油凹部18は、前記保持器5bの内径側及び前記各ポケット15bの側にのみ開口しており、円周方向両側及び軸方向外側には開口していない。
Therefore, as a structure for solving the above-described problems, Patent Document 1 describes a tapered roller bearing 1b as shown in FIG. The tapered roller bearing 1b includes a portion between the
この様な円すいころ軸受1bによれば、前記各保油凹部18内に溜まった潤滑油が、前記大径側リム部12bの外端面側に流失する潤滑油をゼロ乃至は僅少に抑えて、この大径側リム部12bの内周面に付着した潤滑油を、各円すいころ4aの大径側端面10aに向けて効率良く導ける。この結果、潤滑不良状態が発生した時点で、前記保持器5bの大径側端部に残留している潤滑油を、前記各円すいころ4aの大径側端面10aと大径側鍔部8の軸方向内側面11との摺接部の潤滑に有効利用できて、前記潤滑不良状態の発生時から回転不能に至るまでの時間を長くできる。
According to such a tapered roller bearing 1b, the lubricating oil accumulated in each of the oil retaining
ところで、上述の様な円すいころ軸受1bを構成する保持器5bの各ポケット15bに、前記各円すいころ4aを組み込む作業は、この保持器5bの小径側リム部13bを下方にした状態(図2、7に示す状態)で、前記大径側リム部12b側から、前記各円すいころ4aを、この大径側リム部12bの内周面(前記各保油凹部18の底面)を沿う様に垂直方向に押し込む事により行う。
By the way, the operation of incorporating the
ところが、前記円すいころ軸受1bの様に、前記各保油凹部18の深さが、前記大径側リム部12bの外端縁部分で零になっていると、前記各円すいころ4aを垂直方向に押し込む際の位置が、前記保持器5bの径方向内側寄りになってしまう。又、これら各円すいころ4aの外周面は、組み付け状態で前記大径側リム部12b側ほど、その外径寸法が大きいテーパ状である。この為、前記各円すいころ4aが、前記大径側リム部12bの内周面(前記各保油凹部18の底面)に沿う様に垂直方向に移動するに従って、前記各円すいころ4aは更に前記保持器5bの径方向内側に変位してしまう。この様にこれら各円すいころ4aが前記保持器5bの径方向内側に変位してしまうと、これら各円すいころ4aの小径側端面が、前記小径側リム部13bの径方向内端寄り部分、或いはこの小径側リム部13bよりも径方向内側に進入してしまい、前記各ポケット15b、15bに組み込みにくくなる可能性がある。
However, when the depth of each
又、図9に示す保持器5bの構造に、柱部の径方向内端部が、円すいころのピッチ円よりも径方向内側に存在し、円周方向に隣り合う各柱部の互いに対向する側面の径方向内端同士の円周方向に関する間隔が、当該部分と軸方向に関して整合する部分での、円すいころの直径よりも小さい構造を適用した場合、円すいころをポケットに対して垂直方向に押し込む際の位置が、保持器の径方向内側寄りになってしまう為、円すいころと柱部の径方向内端部とが比較的大きく干渉してしまう。この為、円すいころの保持器に対する組み込みの初期位置、及び組み込みの姿勢(角度等)の調整が必要になる等して、組み付け性が低下してしまう可能性がある。又、この様な問題を解決する為に、ポケットの内側面と円すいころの外周面との間の隙間を大きくすべく、円すいころの数を減らしたり、円すいころの直径を小さくする事が考えられるが、円すいころ軸受の負荷容量が低下する事となる為、好ましくない。
Further, in the structure of the
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、潤滑不良状態での耐久性向上、即ち、潤滑不良状態になってから焼き付きにより回転不能に至るまでの時間の延長を図る事ができ、しかも、保持器に対する各円すいころの組み付け性が良い構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention can improve the durability in a poorly lubricated state, i.e., extend the time until it becomes unrotatable due to seizure after being in a poorly lubricated state, This invention was invented to realize a structure in which each tapered roller can be easily assembled to the cage.
本発明の円すいころ軸受は、前述した従来から知られている円すいころ軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数個の円すいころと、保持器とを備える。
このうちの外輪は、内周面に部分円すい凹面状の外輪軌道を有する。
又、前記内輪は、前記外輪の内径側にこの外輪と同心に配置されたもので、外周面に、部分円すい凸面状の内輪軌道、及び、この内輪軌道の大径側端部から径方向に関して外方に突出した大径側鍔部を有する。
又、前記各円すいころは、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に配置されており、それぞれの大径側端面を前記大径側鍔部の軸方向側面と対向させている。
又、前記保持器は、前記各円すいころを保持する為のものである。
そして、この保持器は、互いに同心に、且つ、軸方向に間隔をあけて配置された、それぞれが円環状である大径側リム部及び小径側リム部と、これら両リム部同士の間に掛け渡された複数本の柱部とを備える。そして、これら両リム部と円周方向に隣り合う1対ずつの柱部とにより四周を囲まれる部分を、それぞれ前記各円すいころを保持する為のポケットとしている。
The tapered roller bearing of the present invention includes an outer ring, an inner ring, a plurality of tapered rollers, and a cage, like the conventionally known tapered roller bearing.
Among these, the outer ring has a partially conical concave outer ring raceway on the inner peripheral surface.
Further, the inner ring is disposed concentrically with the outer ring on the inner diameter side of the outer ring. On the outer peripheral surface, a partially conical convex inner ring raceway, and a radial direction from a large diameter side end of the inner ring raceway. It has a large-diameter side flange projecting outward.
Further, each of the tapered rollers is disposed between the inner ring raceway and the outer ring raceway so as to be able to roll, and each large diameter side end face is opposed to the axial side surface of the large diameter side flange. .
The cage is for holding the tapered rollers.
The retainer is arranged concentrically and spaced apart in the axial direction, each having a ring-shaped large-diameter side rim portion and small-diameter side rim portion, and between these rim portions. And a plurality of pillars spanned. The portions surrounded by the four rims by the two rim portions and a pair of column portions adjacent in the circumferential direction are used as pockets for holding the tapered rollers.
特に、本発明の円すいころ軸受の場合、前記大径側リム部のうちで、円周方向に関する位相が少なくとも前記各ポケットのうちの一部のポケットに整合する部分の内周面部分に、径方向外方に凹んだ保油凹部を設けている。そして、これら各保油凹部は、前記大径側リム部の軸方向両側に開口すると共に、その底部が、前記保持器の軸方向と平行若しくは略平行である。
又、上述の様な本発明の円すいころ軸受を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した発明の様に、前記各柱部の径方向内端部を前記各円すいころの中心軸よりも径方向内側に存在させ、円周方向に隣り合う各柱部の互いに対向する側面の径方向内端同士の円周方向に関する間隔を、当該部分と軸方向に関して整合する部分での、前記各円すいころの直径よりも小さくする。
In particular, in the case of the tapered roller bearing of the present invention, in the large-diameter side rim portion, the diameter in the inner peripheral surface portion of the portion where the phase in the circumferential direction is aligned with at least some of the pockets. An oil retaining recess that is recessed outward is provided. Each of these oil retaining recesses opens on both sides in the axial direction of the large-diameter rim portion, and its bottom is parallel or substantially parallel to the axial direction of the cage.
Further, when the tapered roller bearing of the present invention as described above is implemented, preferably, the radially inner end of each column portion is formed from the central axis of each tapered roller as in the invention described in
上述した様な本発明の円すいころ軸受によれば、潤滑不良状態での耐久性向上、即ち、潤滑不良状態になってから焼き付きにより回転不能に至るまでの時間を確保しつつ、保持器に対する円すいころの組み付け性の向上を図れる。
本発明の円すいころ軸受を組み込んだ回転機械装置の運転時に潤滑油は、一般的な円すいころ軸受の場合と同様に、円すいころ軸受特有の、各円すいころの公転運動に伴う遠心力に基づくポンプ作用により、外輪の内周面と内輪の外周面との間の軸受内部空間を、外輪軌道及び内輪軌道の小径側から大径側に向けて流れる。潤滑油の供給量が十分である場合には、この様に軸受内部空間を流れる潤滑油が、前記各円すいころの大径側端面と内輪外周面の大径側鍔部の軸方向内側面との摺接部も十分に潤滑する。又、この状態では、前記軸受内部空間を流れる潤滑油の一部が、大径側リム部の内周面に形成した各保油凹部内に、各ポケット側の開口部から流入しつつ、この大径側リム部の軸方向外端縁側に排出される。言い換えれば、先に前記各保油凹部内に入り込んでいた潤滑油が、前記開口部から新たに流入する潤滑油によって、これら各保油凹部から押し出される。従って、潤滑油供給が十分に行われている通常運転時には、これら各保油凹部内に、常に潤滑油が溜まっている(存在している)状態となる。
According to the tapered roller bearing of the present invention as described above, it is possible to improve the durability in a poorly lubricated state, that is, to secure the time from the poorly lubricated state until it becomes non-rotatable due to seizure, and the tapered roller bearing. Improves roller assembly.
As in the case of general tapered roller bearings, the lubricating oil during operation of the rotary machine device incorporating the tapered roller bearing of the present invention is a pump based on the centrifugal force associated with the revolving motion of each tapered roller. By the action, the bearing inner space between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring flows from the small diameter side to the large diameter side of the outer ring raceway and the inner ring raceway. When the supply amount of the lubricating oil is sufficient, the lubricating oil flowing through the bearing inner space in this way is connected to the large-diameter side end surface of each tapered roller and the axial inner surface of the large-diameter side flange of the inner ring outer peripheral surface. Also fully lubricate the sliding contact area. In this state, a part of the lubricating oil flowing in the bearing inner space flows into each oil retaining recess formed on the inner peripheral surface of the large-diameter side rim portion from the opening on each pocket side. It is discharged to the outer edge side in the axial direction of the large diameter rim portion. In other words, the lubricating oil that has previously entered the respective oil retaining recesses is pushed out from each of these oil retaining recesses by the lubricating oil that newly flows from the opening. Accordingly, during normal operation in which the lubricating oil is sufficiently supplied, the lubricating oil is always accumulated (exists) in each of the oil retaining recesses.
この状態から、例えば潤滑油供給ポンプの故障、ケーシング内からの潤滑油の漏洩等により、前記軸受内部空間内の潤滑油の流通量が、減少乃至は零になった場合には、前記各ポケット側の開口部から前記各保油凹部内への潤滑油の送り込みは、減少乃至は停止する。この様に、開口部からの潤滑油の送り込みが減少乃至は停止した状態では、既に前記各保油凹部内に溜まっていた潤滑油は、これら各保油凹部から前記大径側リム部の外端縁側に押し出される事はなくなり、これら各保油凹部内に留まる。そして、これら各保油凹部内に留まった潤滑油は、前記各ポケット内に保持された各円すいころの大径側端面部分に入り込み、これら各円すいころの自転運動に伴って、この大径側端面と前記大径側鍔部の軸方向内側面の摺接部に送られ、この摺接部を潤滑する。即ち、前記故障或は漏洩等が発生した時点で、前記各保油凹部内に留まっている潤滑油を前記摺接部の潤滑に利用できる。従って、後述する本発明者が行った検証結果(図4参照)から分かる様に、潤滑不良状態の発生時から、焼き付きにより回転不能に至るまでの時間を確保できる。この為、車両を邪魔にならない場所にまで運行する事ができ、鉄道の復旧までに要する時間を短くしたり、道路渋滞を引き起こしにくくできる。更に、前記潤滑不良が、回転支持部の回転不能にまで至りにくくして、他の部分の故障を誘発しにくくでき、修理に要する費用並びに時間が嵩む等の問題を生じにくくできる。 From this state, when the flow rate of the lubricating oil in the bearing inner space decreases or becomes zero due to, for example, a failure of the lubricating oil supply pump or leakage of the lubricating oil from the casing, The feeding of the lubricating oil into the oil retaining recesses from the opening on the side is reduced or stopped. In this way, in a state where the feeding of the lubricating oil from the opening is reduced or stopped, the lubricating oil that has already accumulated in each of the oil retaining recesses is removed from each of the oil retaining recesses to the outside of the large-diameter rim portion. It is not pushed out to the edge side and stays in each of these oil retaining recesses. The lubricating oil remaining in each of these oil retaining recesses enters the large diameter end surface portion of each tapered roller held in each of the pockets, and the large diameter side of each tapered roller rotates along with the rotation of each tapered roller. It is sent to a sliding contact portion between the end surface and the axially inner side surface of the large-diameter side flange, and the sliding contact portion is lubricated. That is, when the failure or leakage occurs, the lubricating oil remaining in each oil retaining recess can be used for lubrication of the sliding contact portion. Therefore, as can be seen from the verification result (see FIG. 4) performed by the present inventor described later, it is possible to secure the time from the occurrence of the poor lubrication until the rotation becomes impossible due to seizure. For this reason, the vehicle can be operated to a place where it does not get in the way, and the time required for the restoration of the railway can be shortened, and it is difficult to cause traffic congestion. Furthermore, the poor lubrication makes it difficult to cause the rotation support portion to become unrotatable, and it is difficult to induce failure of other portions, and it is difficult to cause problems such as cost and time required for repair.
又、前記各保油凹部を前記大径側リム部の軸方向両側に開口させると共に、これら各保油凹部の底部を、軸方向に平行若しくは略平行な状態で形成している。この為、保持器の各ポケットに、各円すいころを組み込む際、これら各円すいころを前記大径側リム部側から垂直方向に押し込む位置を、図9に示した従来構造の場合と比べて、前記保持器の径方向外側寄りにできる。この結果、前記保持器に対する前記各円すいころの組み付け性の向上を図れる。 The oil retaining recesses are opened on both axial sides of the large-diameter rim portion, and the bottoms of the oil retaining recesses are formed in a state parallel or substantially parallel to the axial direction. For this reason, when assembling each tapered roller into each pocket of the cage, the position of pushing each tapered roller in the vertical direction from the large-diameter side rim portion side is compared with the conventional structure shown in FIG. It can be made closer to the outside in the radial direction of the cage. As a result, it is possible to improve the assembling property of the tapered rollers with respect to the cage.
特に、請求項2に記載した発明の様に、円すいころ軸受を構成する保持器として、各柱部の径方向内端部が各円すいころのピッチ円よりも径方向内側に存在し、円周方向に隣り合う各柱部の互いに対向する側面の径方向内端同士の円周方向に関する間隔が、当該部分と軸方向に関して整合する部分での、前記各円すいころの直径よりも小さい構造を採用した場合、前記各ポケットに、前記各円すいころを組み込む際、これら各円すいころと前記各柱部の径方向内端部との干渉を防止(干渉した場合でも各ポケット内に各円すいころを大径側リム部側から押し込める程度の僅かな干渉量に抑える事が)できる。その結果、前記各円すいころの前記保持器に対する組み込みの初期位置、及び組み込みの姿勢(角度等)の調整を行う事なく、前記保持器に対する前記各円すいころの組み付け性の向上を図れる。
In particular, as in the invention described in
図1〜4は、本発明の実施の形態の1例を示している。本発明の円すいころ軸受1cの特徴は、この円すいころ軸受1cを構成する保持器5cの大径側リム部12cに形成した各保油凹部18a、18aの構造を工夫した点にある。本発明の特徴部分以外の構造は、前述の図9に示した従来構造とほぼ同様であるから、従来と同様に構成する部分に就いては、説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
1 to 4 show an example of an embodiment of the present invention. The feature of the tapered
本例の円すいころ軸受1cを構成する保持器5cは、図9に示した従来構造と同様に、合成樹脂を射出成形する事により、或は金属製の素材に削り出し加工を施す事により、一体に造られている。この様な本例の円すいころ軸受1cは、軸方向に間隔をあけて配置された、それぞれが円環状である大径側リム部12c及び小径側リム部13cと複数本の柱部14c、14cとを備え、これら両リム部12c、13cと円周方向に隣り合う1対ずつの柱部14c、14cとにより四周を囲まれる部分を、それぞれポケット15c、15cとしている。
As in the conventional structure shown in FIG. 9, the
又、前記各柱部14c、14cは、その径方向外端の一部が、当該部分と組み付け状態に於いて、軸方向に関して整合する部分での、各円すいころ4aの中心軸O4よりも径方向外側に設けられている。又、当該部分の径方向外端部同士の円周方向に関する距離を、当該部分と軸方向に関して整合する部分での、前記各円すいころ4aの直径寸法よりも小さくしている。この様にして、これら各円すいころ4aの前記保持器5cに対する径方向外方への抜け止めを図っている。
Further, each of the
一方、前記各柱部14c、14cの径方向内端の一部は、当該部分と組み付け状態に於いて、軸方向に関して整合する部分での、前記各円すいころ4aの中心軸O4よりも径方向内側に設けられている。又、当該部分の径方向内端部同士の円周方向に関する距離を、当該部分と軸方向に関して整合する部分での、前記各円すいころ4aの直径寸法よりも小さくしている。この様にして、これら各円すいころ4aの前記保持器5cに対する径方向内方への抜け止めを図っている。
Meanwhile, the
又、前述の図9に示した従来構造と同様に、前記保持器5cの大径側リム部12cのうちで、円周方向に隣り合う柱部14c、14c同士の間部分、言い換えれば、円周方向に関する位相が前記各ポケット15c、15cと一致する部分の内周面に、それぞれ前記各保油凹部18a、18aを設けている。
Further, similarly to the conventional structure shown in FIG. 9 described above, in the large-diameter
特に、本例の場合、前記各保油凹部18a、18aを、その内周面(底部)が部分円筒面状であり、円周方向に関する幅が、軸方向の全長に亙り一定な状態で形成している。又、前記保持器5cの円周方向同位置に於ける、径方向(厚さ方向)に関する、前記各保油凹部18a、18aの深さ(大径側リム部12cの厚さ)も、軸方向の全長に亙り一定である。即ち、これら各保油凹部18a、18aの内周面(底部)は、軸方向の全長に亙り、前記保持器5cの軸方向と平行である。従って前記各保油凹部18a、18aは、前記保持器5cの内径側及び軸方向両側に開口している。尚、本例の場合、これら各保油凹部18a、18aの最も深い部分での、前記大径側リム部12cの厚さ寸法T18aを、これら各保油凹部18a、18aが形成されていない部分の前記大径側リム部12cの厚さT12cの、ほぼ1/2(T18a≒T12c/2)としている。この様な各保油凹部18a、18aの最も深い部分での、前記大径側リム部12cの厚さ寸法T18aは、当該部分の剛性、及び後述する本例の構造から得られる作用・効果を考慮して決定するものである。
In particular, in the case of this example, each of the oil retaining recesses 18a, 18a is formed in a state in which the inner peripheral surface (bottom) is a partial cylindrical surface and the width in the circumferential direction is constant over the entire length in the axial direction. doing. Further, the depth of each
上述の様な本例の円すいころ軸受1cを構成する保持器5cの各ポケット15c、15cに前記各円すいころ4aを組み込む作業は、この保持器5cの小径側リム部13cを下方にした状態(図2に示す状態)で、前記各ポケット15c、15cを構成する各柱部14c、14cの径方向内端を、これら各径方向内端同士の円周方向に関する幅寸法が前記各円すいころ4aの直径寸法よりも大きくなる状態に弾性変形させながら行う。即ち、前記大径側リム部12c側(図2の上側)から、前記各円すいころ4aをその小径側から、この大径側リム部12cの内周面(前記各保油凹部18a、18aの底面)に沿う様に、垂直方向に押し下げる。そして、前記各柱部14c、14cの径方向内端部分を弾性変形させつつ、前記各円すいころ4aを前記各ポケット15c、15c内に押し込む。
The operation of incorporating the tapered
次に、本例の円すいころ軸受1cの耐久性(潤滑不良状態の発生時から回転不能に至るまでの時間)を検証する為に、本発明者が行った検証結果に就いて説明する。検証の対象は、前述した実施の形態の1例(実施例1)の構造に加えて、比較例1、2を含め、各試料とも、呼び番号が32008である円すいころ軸受(内径:40mm、外径:68mm、全幅:19mm、内輪幅:19mm、外輪幅:14.5mm)とした。このうちの比較例1は、円すいころ軸受を構成する保持器に保油凹部を設けていない構造であり、比較例2は、図9に示した構造(円すいころ軸受1bを構成する保持器5bに保油凹部18、18を設けた構造)とした。
検証は、潤滑不良状態を想定して以下の様な条件で行った。
回転速度:6000min−1(rpm)潤滑油:鉱油系潤滑油
潤滑油量:12cc/min
潤滑油粘度:20mm2/s
Next, in order to verify the durability of the tapered
The verification was performed under the following conditions assuming a poor lubrication state.
Rotational speed: 6000 min −1 (rpm) Lubricating oil: Mineral oil Lubricating oil Lubricating oil amount: 12 cc / min
Lubricating oil viscosity: 20 mm 2 / s
上述の様な条件の下で、前記各試料に対して、段階的に大きくなる荷重を加えて、これら各試料に焼き付きが発生する荷重(焼き付き発生荷重)を確認し、その結果を図4に示した。尚、焼き付き発生荷重が大きい程、運転可能時間(潤滑不良状態の発生時から回転不能に至るまでの時間)が長い事に繋がる。図4に示す検証結果から分かる様に、実施例1の焼き付き発生荷重は、比較例1の焼き付き発生荷重よりも大きく、比較例2よりも僅かに小さい。従って、実施例1の、潤滑不良状態の発生時から回転不能に至るまでの時間は、比較例1よりも長く、比較例2よりも僅かに短い。 Under the conditions as described above, a load that increases stepwise is applied to each sample, and the load at which seizure occurs in each sample (the seizure generated load) is confirmed. The result is shown in FIG. Indicated. In addition, the larger the seizure generation load, the longer the operation possible time (the time from the occurrence of a poor lubrication state until the rotation becomes impossible). As can be seen from the verification results shown in FIG. 4, the seizure generation load of Example 1 is larger than the seizure generation load of Comparative Example 1 and slightly smaller than Comparative Example 2. Therefore, the time from the occurrence of the poor lubrication state to the impossibility of rotation in Example 1 is longer than Comparative Example 1 and slightly shorter than Comparative Example 2.
この様な本例の円すいころ軸受1cによれば、潤滑不良状態での耐久性向上、即ち、潤滑不良状態になってから焼き付きにより回転不能に至るまでの時間を確保しつつ、前記保持器5cに対する前記各円すいころ4aの組み付け性の向上を図れる。
本発明の円すいころ軸受1cを組み込んだ回転機械装置の運転時に潤滑油は、一般的な円すいころ軸受の場合と同様に、円すいころ軸受特有の、前記各円すいころ4aの公転運動に伴う遠心力に基づくポンプ作用により、外輪2の内周面と内輪3の外周面との間の軸受内部空間19を、外輪軌道6及び内輪軌道7の小径側から大径側に向け、図1の左から右に流れる。潤滑油の供給量が十分である場合には、この様に前記軸受内部空間19を流れる潤滑油が、前記各円すいころ4aの大径側端面10aと内輪外周面の大径側鍔部8の軸方向内側面11との摺接部も十分に潤滑する。又、この状態では、前記軸受内部空間19を流れる潤滑油の一部が、前記大径側リム部12cの内周面に形成した前記各保油凹部18a、18a内に、前記各ポケット15c、15c側の開口部から流入しつつ、前記大径側リム部12cの軸方向外端縁側に排出される。言い換えれば、先に前記各保油凹部18a、18a内に入り込んでいた潤滑油が、前記開口部から新たに流入する潤滑油によって、これら各保油凹部18a、18aから押し出される。従って、潤滑油供給が十分に行われている通常運転時には、これら各保油凹部18a、18a内に、常に潤滑油が溜まっている(存在している)状態となる。
According to the tapered
In the operation of the rotary machine device incorporating the tapered
この状態から、例えば潤滑油供給ポンプの故障、ケーシング内からの潤滑油の漏洩等により、前記軸受内部空間19内の潤滑油の流通量が、減少乃至は零になった場合には、前記各ポケット15c、15c側の開口部から前記各保油凹部18a、18a内への潤滑油の送り込みは、減少乃至は停止する。この様に、開口部からの潤滑油の送り込みが減少乃至は停止した状態では、既に前記各保油凹部18a、18a内に溜まっていた潤滑油は、これら各保油凹部18a、18aから前記大径側リム部12cの外端縁側に押し出される事はなくなり、これら各保油凹部18a、18a内に留まる。そして、これら各保油凹部18a、18a内に留まった潤滑油は、前記各ポケット15c、15c内に保持された前記各円すいころ4aの大径側端面10a部分に入り込み、これら各円すいころ4aの自転運動に伴って、この大径側端面10aと前記大径側鍔部8の軸方向内側面11の摺接部に送られ、この摺接部を潤滑する。前記故障或は漏洩等が発生した時点で、前記各保油凹部18a、18a内に留まっている潤滑油を前記摺接部の潤滑に利用できる。従って、図4に示す検証結果から分かる様に、保持器に保油凹部を形成しない構造(参考例1)と比べて、潤滑不良状態の発生時から、焼き付きにより回転不能に至るまでの時間を十分に長くできる。この為、車両を邪魔にならない場所にまで運行する事ができ、鉄道の復旧までに要する時間を短くしたり、道路渋滞を引き起こしにくくできる。更に、前記潤滑不良が、回転支持部の回転不能にまで至りにくくして、他の部分の故障を誘発しにくくでき、修理に要する費用並びに時間が嵩む等の問題を生じにくくできる。
From this state, when the flow rate of the lubricating oil in the bearing
又、前記各保油凹部18a、18aを前記大径側リム部12cの軸方向両側に開口させると共に、これら各保油凹部18a、18aの底部を、軸方向に平行な部分円筒面状に形成している。この為、前記保持器5cの各ポケット15c、15cに、前記各円すいころ4aを組み込む際、これら各円すいころ4aを前記大径側リム部12c側から垂直方向に押し下げる位置を、前述した図9に示した従来構造(参考例2)の場合と比べて、前記保持器5cの径方向外側にできる。この結果、この保持器5cに対する前記各円すいころ4aの組み付け性の向上を図れる。
The oil retaining recesses 18a and 18a are opened on both axial sides of the large-diameter
又、本例の場合、前記円すいころ軸受1cを構成する保持器5cとして、前記各柱部14c、14cの径方向内端部が前記各円すいころ4aのピッチ円よりも径方向内側に存在し、円周方向に隣り合う各柱部14c、14cの互いに対向する側面の径方向内端同士の円周方向に関する間隔が、当該部分と軸方向に関して整合する部分での、前記各円すいころ4aの直径よりも小さい構造を採用している。この為、前記各ポケット15c、15cに、前記各円すいころ4aを組み込む際、これら各円すいころ4aと前記各柱部14c、14cの径方向内端部との干渉を防止(干渉した場合でも各ポケット15c、15c内に各円すいころ4aを前記大径側リム部12c側から押し込める程度の僅かな干渉量に抑える事が)できる。その結果、前記各円すいころ4aの前記保持器5cに対する組み込みの初期位置、及び組み込みの姿勢(角度等)の調整を行う事なく、前記保持器5cに対する前記各円すいころ4aの組み付け性の向上を図れる。
In the case of this example, as the
前述した実施の形態の1例の場合、前記円すいころ軸受1cを構成する保持器5cの各保油凹部18a、18aの内周面(底部)を、軸方向の全長に亙り、この保持器5cの軸方向と平行な状態に形成している。但し、前述した作用・効果を得られる範囲で、保持器の各保油凹部の内周面(底部)を、前記保持器の軸方向と略平行な状態に形成する事もできる。又、前述した実施の形態の1例に示す様な、前記各保油凹部18a、18aの内周面(底部)が、軸方向の全長に亙り、前記保持器5cの軸方向と平行な形状だけでなく、保油凹部の底部の一部(例えば、底部のうちの、前記各円すいころ4aと反対側の半部)が前記保持器5cの軸方向と平行な構造も本発明の技術的範囲に属する。
In the case of one example of the above-described embodiment, the inner peripheral surfaces (bottom portions) of the oil retaining recesses 18a and 18a of the
1、1a、1b、1c 円すいころ軸受
2 外輪
3 内輪
4、4a 円すいころ
5、5a、5b、5c保持器
6 外輪軌道
7 内輪軌道
8 大径側鍔部
9 小径側鍔部
10、10a 大径側端面
11 軸方向内側面
12、12a、12b、12c 大径側リム部
13、13a、13b、13c 小径側リム部
14、14a、14b、14c 柱部
15、15a、15b、15c ポケット
16 曲げ板部
17 凹部
18、18a 保油凹部
19 軸受内部空間
1, 1a, 1b, 1c
Claims (2)
この外輪の内径側にこの外輪と同心に配置された、外周面に部分円すい凸面状の内輪軌道及びこの内輪軌道の大径側端部から径方向外方に突出した大径側鍔部を有する内輪と、
この内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に配置され、それぞれの大径側端面を前記大径側鍔部の軸方向側面と対向させた複数個の円すいころと、
これら各円すいころを保持する為の保持器とを備え、
この保持器は、互いに同心に、且つ、軸方向に間隔をあけて配置された、それぞれが円環状である大径側リム部及び小径側リム部と、これら両リム部同士の間に掛け渡された複数本の柱部とを備え、これら両リム部と円周方向に隣り合う1対ずつの柱部とにより四周を囲まれる部分を、それぞれ前記各円すいころを保持する為のポケットとした構造を有するものである円すいころ軸受に於いて、
前記大径側リム部のうちで、円周方向に関する位相が少なくとも前記各ポケットのうちの一部のポケットに整合する部分の内周面部分に、径方向外方に凹んだ保油凹部を設けており、これら各保油凹部は前記大径側リム部の軸方向両側に開口すると共に、その底部が、前記保持器の軸方向と平行若しくは略平行である事を特徴とする円すいころ軸受。 An outer ring having a partially conical concave outer ring raceway on the inner peripheral surface;
On the inner diameter side of the outer ring, the outer ring has a partially conical convex inner ring raceway on the outer peripheral surface and a large diameter side flange projecting radially outward from the large diameter side end of the inner ring raceway. Inner ring,
A plurality of tapered rollers disposed between the inner ring raceway and the outer ring raceway so as to be freely rollable, each having a large diameter side end face opposed to an axial side surface of the large diameter side flange;
With a cage to hold each of these tapered rollers,
The retainer is concentrically arranged at an interval in the axial direction, and has a large-diameter side rim portion and a small-diameter side rim portion each having an annular shape, and spans between the rim portions. A plurality of pillar portions, and the portions surrounded by the four circumferences by these rim portions and a pair of pillar portions adjacent to each other in the circumferential direction are used as pockets for holding the tapered rollers, respectively. In a tapered roller bearing having a structure,
An oil retaining recess that is recessed radially outward is provided on the inner peripheral surface portion of the large-diameter side rim portion where the phase in the circumferential direction is aligned with at least some of the pockets. Each of these oil retaining recesses opens on both axial sides of the large-diameter side rim portion, and has a bottom portion parallel to or substantially parallel to the axial direction of the cage.
Radial inner ends of the respective pillar portions are present radially inward of the pitch circles of the respective tapered rollers, and the circumferences of the radially inner ends of the mutually opposing side surfaces of the respective column portions adjacent to each other in the circumferential direction. 2. The tapered roller bearing according to claim 1, wherein an interval in a direction is smaller than a diameter of each tapered roller in a portion aligned with the portion in the axial direction.
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