(57)【要約】【課題】  ピンと円環部材との接合部の破損やピンの摩耗を防止することが可能な円錐ころ軸受を提供する。【解決手段】  円錐ころ１のクラウニングの仮想頂点Ｖから小端面１ｂまでの円錐ころ１の長さ方向の長さをＳＬＲ、円錐ころ１の大端面１ａの外径の最大値をＤＡ1Ｄとし、孔２の内径面２ａとピン１０との円錐ころ軸受の周方向における総隙間をΔｅ、円錐ころ１の大端面１ａ及び小端面１ｂと円環部材１２ａ，１２ｂとの円錐ころ軸受の軸方向における総隙間をＥＰＳＩＤ、円錐ころ１の第一の面取り４及び第二の面取り６の円錐ころ１の長さ方向における長さの合計値をＸＣＥとし、１．１≦ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄとしたときに、２．１≦Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦３、かつ０．２≦ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦０．５、かつ１．５≦ＳＬＲ／ＸＣＥ≦４の各条件式を満足するように、円錐ころ１及びピン型保持器２０を形成する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大端面にクラウニングを有するとともに中心軸を貫通する孔が設けられ且つ両端面と前記孔の内径面との間に面取りを有する円錐ころと、前記円錐ころを挟んで当該円錐ころの長さ方向で対向する一対の円環部材と、前記孔に挿通されるとともに前記一対の円環部材に両端部がそれぞれ接合されるピンと、を備えたピン型保持器付円錐ころ軸受において、
前記クラウニングの仮想頂点から前記円錐ころの小端面までの円錐ころの長さ方向における長さをＳＬＲ、前記円錐ころの大端径をＤＡ1Ｄとし、前記孔の内径面と前記ピンとの軸受の周方向における総隙間をΔｅ、前記円錐ころの両端面と前記一対の円環部材との軸受の軸方向における総隙間をＥＰＳＩＤ、前記面取りの前記ころの長さ方向における長さの合計値をＸＣＥとし、
前記円錐ころを、ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ≧１．１の条件式を満足するように形成し、
前記ピン型保持器付円錐ころ軸受を、
２．１≦Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）
ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦０．５
１．５≦ＳＬＲ／ＸＣＥ≦４
の各条件式を満足するように形成したことを特徴とするピン型保持器付円錐ころ軸受。
【請求項２】
前記ピン型保持器付円錐ころ軸受を、
Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦３の条件式を満足するように形成したことを特徴とする請求項１に記載したピン型保持器付円錐ころ軸受。
【請求項３】
前記ピン型保持器付円錐ころ軸受を、
０．２≦ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）の条件式を満足するように形成したことを特徴とする請求項１または２に記載したピン型保持器付円錐ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピン型保持器を備えた円錐ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転動体として円錐ころを用いる円錐ころ軸受では、複数の円錐ころが、ピン型保持器やプレス保持器によって保持されている。両者のうちでもピン型保持器は、プレス保持器と比較して多くの円錐ころを保持できるため、ピン型保持器を用いた円錐ころ軸受は、プレス保持器を用いた円錐ころ軸受と比較して剛性が高く、また、長寿命である。
このような円錐ころ軸受に用いられるピン型保持器は、円錐ころと同数のピンと一対の円環部材とから構成されており、円錐ころの中心軸を貫通する孔に挿通されたピンの両端部を、一対の円環部材にそれぞれ接合して組み立てられている。
【０００３】
また、このようなピン型保持器を備えた円錐ころ軸受では、円錐ころ軸受に振動や衝撃が生じ、円錐ころの姿勢がピン型保持器に対して相対的に不安定となった場合には、以下に示す条件によって円錐ころの姿勢が拘束されるように、円錐ころ及びピン型保持器が形成されている。
すなわち、円錐ころの基準長さをＳＬＲ、円錐ころの大端径をＤＡ1Ｄとし、円錐ころの姿勢が円環部材によって拘束されるまでのスキュー角をＳＱ1、円錐ころの姿勢がピンによって拘束されるまでのスキュー角をＳＱ2とすると、１．１≦ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄの範囲において、ＳＱ2≦ＳＱ1となるように、円錐ころ及びピン型保持器が形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の円錐ころ軸受では、円錐ころ軸受に振動や衝撃が生じ、円錐ころの姿勢がピン型保持器に対して相対的に不安定になった場合、円錐ころは、円環部材よりも先にピンに接触したり、ピンと円環部材の両方に対して同時に接触する。このとき、円錐ころの姿勢は主にピンによって拘束され、ピンに大きな荷重が加わることとなるため、ピンと円環部材との接合部の破損やピンの摩耗が生じやすくなり、円錐ころ軸受の定格疲れ寿命よりも早い時期に、ピン型保持器が破損する場合がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、軸受に振動や衝撃が生じ、円錐ころの姿勢が保持器に対し相対的に不安定になった場合でも、ピンに加わる負荷を低減することが可能なピン型保持器付円錐ころ軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、大端面にクラウニングを有するとともに中心軸を貫通する孔が設けられ且つ両端面と前記孔の内径面との間に面取りを有する円錐ころと、前記円錐ころを挟んで当該円錐ころの長さ方向で対向する一対の円環部材と、前記孔に挿通されるとともに前記一対の円環部材に両端部がそれぞれ接合されるピンと、を備えたピン型保持器付円錐ころ軸受において、
前記クラウニングの仮想頂点から前記円錐ころの小端面までの円錐ころの長さ方向における長さをＳＬＲ、前記円錐ころの大端径をＤＡ1Ｄとし、前記孔の内径面と前記ピンとの軸受の周方向における総隙間をΔｅ、前記円錐ころの両端面と前記一対の円環部材との軸受の軸方向における総隙間をＥＰＳＩＤ、前記面取りの前記ころの長さ方向における長さの合計値をＸＣＥとし、
前記円錐ころを、ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ≧１．１の条件式を満足するように形成し、
前記ピン型保持器付円錐ころ軸受を、
２．１≦Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）
ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦０．５
１．５≦ＳＬＲ／ＸＣＥ≦４
の各条件式を満足するように形成したことを特徴とするものである。
本発明によると、円錐ころ軸受に振動や衝撃が生じ、円錐ころの姿勢が保持器に対し相対的に不安定になっても、円錐ころがピンよりも先に円環部材に接触するため、円錐ころの姿勢が円環部材のみによって拘束される。
【０００６】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、前記ピン型保持器付円錐ころ軸受を、
Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦３の条件式を満足するように形成したことを特徴とするものである。
本発明によると、円錐ころとピンとが互いに軸方向に平行を保ったまま加速度的に衝突しても、円錐ころとピンとの間の生じる衝突力の増加が防止されるため、円錐ころとピンとの間に生じる衝突力が低減される。
【０００７】
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載した発明であって、前記ピン型保持器付円錐ころ軸受を、
０．２≦ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）の条件式を満足するように形成したことを特徴とするものである。
本発明によると、円錐ころ軸受の外部から内部へ潤滑剤を供給した際に、円錐ころと一対の円環部材との間に潤滑剤が流入するために十分な隙間が確保されるため、円錐ころ軸受内部へ十分な量の潤滑剤が供給される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、円錐ころ軸受に振動や衝撃が生じ、円錐ころの姿勢が保持器に対し相対的に不安定になった場合に、円錐ころの姿勢を円環部材のみによって拘束することにより、ピンと円環部材との接合部の破損やピンの摩耗を防止して、円錐ころ軸受の長寿命化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図１及び図２を参照して本発明の第一の実施形態の構成を説明する。
図１に示すように、本実施形態の円錐ころ軸受に用いられる円錐ころ１は、大端面１ａにクラウニングを有しており、中心軸を貫通する孔２が設けられている。また、円錐ころ１は、大端面１ａと転動面１ｃとの間に第一の面取り４が形成され、小端面１ｂと転動面１ｃとの間には第二の面取り６が形成されている。ここで、円錐ころ１の大端面１ａの外径、すなわち、円錐ころ１の最大径をＤＡ1Ｄ、小端面１ｂの外径、すなわち、円錐ころ１の最小径をＤＡ2とし、第一の面取り４の円錐ころ１の径方向における長さをＣＲＡ2、第二の面取り６の円錐ころ１の径方向における長さをＣＲＡ4とする。また、クラウニングの仮想頂点Ｖから円錐ころ１の小端面１ｂまでの、円錐ころ１の長さ方向における長さをＳＬＲとし、クラウニングの曲率半径をＲＡＣとする。
また、円錐ころ１は、以下の条件式（１）を満足するように形成されている。
ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ≦１．１                                     ・・・（１）
【００１０】
孔２の内径面２ａと円錐ころ１の大端面１ａ及び小端面１ｂとの間には、それぞれ第三の面取り８ａ，８ｂが形成され、孔２の内径面２ａのうち、第三の面取り８ａ，８ｂが形成されていない部分の内径は均一に形成されている。ここで、第三の面取り８ａの円錐ころ１の長さ方向における長さをＸＣＥ1とし、第三の面取り８ｂの円錐ころ１の長さ方向における長さをＸＣＥ2とし、孔２の内径面２ａのうち第三の面取り８ａ，８ｂが形成されていない部分の内径をＳＤＰとする。
【００１１】
図２に示すように、本実施形態の円錐ころ軸受は、円錐ころ１が、ピン１０と、一対の円環部材１２ａ，１２ｂとから構成されるピン型保持器２０によって保持されている。
ピン１０は、円錐ころ１に形成された孔２に挿通され、その両端部がそれぞれ一対の円環部材１２ａ，１２ｂに接合されている。また、ピン１０の直径（以下、ＳＤＲと示す）は、円環部材１２ａ，１２ｂの間（ＳＬＣ＋ＥＰＳＩＤ）において均一に形成されている。一対の円環部材１２ａ，１２ｂは、円錐ころ１を挟んで、円錐ころ１の長さ方向で対向して配置されている。
【００１２】
ここで、孔２の内径面２ａとピン１０との円錐ころ軸受の周方向における総隙間をΔｅとする。また、円錐ころ１の大端面１ａと円環部材１２ａとの円錐ころ軸受の軸方向における隙間と、小端面１ｂと円環部材１２ｂとの円錐ころ軸受の軸方向における隙間の合計、すなわち、円錐ころ１の両端面と一対の円環部材１２ａ，１２ｂとの円錐ころ軸受の軸方向における総隙間をＥＰＳＩＤとする。したがって、図２において、Δｅ／２＋Δｅ／２＝Δｅとなり、ＥＰＳＩＤ／２＋ＥＰＳＩＤ／２＝ＥＰＳＩＤとなる。
【００１３】
また、円錐ころ１及びピン型保持器２０は、ΔｅとＳＬＲ及びＤＡ1Ｄとの関係、ＥＰＳＩＤとＳＬＲ及びＤＡ1Ｄとの関係、ＸＣＥとＳＬＲとの関係が、以下の各条件式（２）〜（４）を満足するように形成されている。なお、条件式（４）において、ＸＣＥ＝ＸＣＥ1＋ＸＣＥ2である。
２．１≦Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）                           ・・・（２）
ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦０．５                     ・・・（３）
１．５≦ＳＬＲ／ＸＣＥ≦４                                 ・・・（４）
【００１４】
次に、上記の構成を備えた円錐ころ軸受の作用・効果等を説明する。
円錐ころ軸受に振動や衝撃が生じ、円錐ころ１の姿勢がピン型保持器２０に対して相対的に不安定となった場合に、円錐ころ１の姿勢が、大端面１ａと第一の面取り４及び小端面１ｂと第二の面取り６との境界となる点、例えば、図２に示す点Ａ及び点Ｂにおいて拘束されるまでのスキュー角をＳＱ1とすると、このＳＱ1は、以下に示す計算式（５）より求められる。
【００１５】
ＳＱ1＝ＴＫＫ−ＣＯＳ-1（ＷＣ／ＴＫＬ）                       ・・・（５）
また、上記の計算式（５）は、以下に示す各計算式より求められる。
ＴＫＫ＝ＴＡＮ-1（ＤＢ1十ＤＢ2／２ＳＬＣ1）                     ・・・（６）
ＤＢ1＝ＤＡ1Ｄ−２ＣＲＡ2                                        ・・・（７）
ＤＢ2＝ＤＡ2−２ＣＲＡ4                                          ・・・（８）
ＳＬＣ1＝ＳＬＲ−ＲＡＣ＋（ＲＡＣ2−ＤＢ12／４）1/2              ・・・（９）
ＷＣ＝ＳＬＣ十ＥＰＳＩＤ                                 ・・・（１０）
ＴＫＬ＝ＳＬＣ1／ＣＯＳ（ＴＫＫ）                         ・・・（１１）
【００１６】
一方、円錐ころ軸受に振動や衝撃が生じ、円錐ころ１の姿勢がピン型保持器２０に対して相対的に不安定となった場合に、円錐ころ１の姿勢が、孔２の内径面２ａと第三の面取り８ａ，８ｂとの境界となる点、例えば、図２に示す点Ｃ及び点Ｄにおいて、ピン１０により拘束されるまでのスキュー角をＳＱ2とすると、このＳＱ2は、以下に示す計算式（１２）より求められる。
ＳＱ2＝ＴＡＮ-1（ＳＤＰ／ＳＬＣ2）−ＳＩＮ-1（ＳＤＲ／ＴＫＬ2）・・・（１２）
また、上記の計算式（１２）は、以下に示す各計算式によって求められる。
ＳＬＣ2＝ＳＬＣ−（ＸＣＥ1＋ＸＣＥ2）                       ・・・（１３）
ＴＫＬ2＝（ＳＬＣ2＋ＳＤＰ2）1/2                               ・・・（１４）
【００１７】
したがって、本実施形態の円錐ころ軸受によれば、円錐ころ１が、上述した条件式（１）を満足するように形成されており、また、円錐ころ１及びピン型保持器２０が、上述した各条件式（２）〜（４）を満足するように形成されている場合、ＳＱ1＜ＳＱ2となる。
すなわち、円錐ころ軸受に振動や衝撃が生じ、円錐ころ１の姿勢がピン型保持器２０に対して相対的に不安定となった場合であっても、円錐ころ１はピン１０よりも先に円環部材１２ａ，１２ｂに接触するため、円錐ころ１の姿勢を円環部材１２ａ，１２ｂによって拘束することが可能となる。このため、ピン１０と円環部材１２ａ，１２ｂとの接合部が破損することや、ピン１０に磨耗が生じることが防止され、円錐ころ軸受の長寿命化が可能となる。
【００１８】
なお、本実施形態では、ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）の上限を０．５としたが、ＥＰＳＩＤが大きい、すなわち、大端面１ａと円環部材１２ａとの隙間及び小端面１ｂと円環部材１２ｂとの隙間が広いと、円錐ころ１の回転が不安定となるため、ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）の上限を０．３とすることが好適である。
【００１９】
次に、本発明の第二の実施形態の構成を説明する。
本実施形態の円錐ころ軸受は、円錐ころ１及びピン型保持器２０が、以下に示す条件式（１５）を満足するように形成されている。
Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦３                             ・・・（１５）
その他の構成は、上述した第一の実施形態と同様である。すなわち、円錐ころ１が上述の条件式（１）を満足し、円錐ころ１及びピン型保持器２０が上述の各条件式（３），（４）を満足するとともに、以下の条件式（１６）を満足するように形成されている。
２．１≦Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦３                     ・・・（１６）
【００２０】
次に、上記の構成を備えた円錐ころ軸受の作用・効果等を説明する。
本実施形態の円錐ころ軸受によれば、Δｅの上限値が３に設定されているため、円錐ころ１とピン１０との隙間が広くなりすぎず、円錐ころ１とピン１０とが、互いに軸方向に平行を保ったまま加速度的に衝突した場合であっても、円錐ころ１及びピン１０に加わる衝突力の増加が防止される。このため、ピン１０本体やピン１０と円環部材１２との接合部に生じる破損が防止され、円錐ころ軸受の長寿命化が可能となる。
【００２１】
次に、本発明の第三の実施形態の構成を説明する。
本実施形態の円錐ころ軸受は、円錐ころ１及びピン型保持器２０が、以下に示す条件式（１７）を満足するように形成されている。
０．２≦ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）                   ・・・（１７）
その他の構成は、上述した第一の実施形態と同様である。すなわち、円錐ころ１が上述の条件式（１）を満足し、円錐ころ１及びピン型保持器２０が上述の各条件式（２），（４）を満足するとともに、以下の条件式（１８）を満足するように形成されている。
０．２≦ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦０．５           ・・・（１８）
【００２２】
次に、上記の構成を備えた円錐ころ軸受の作用・効果等を説明する。
本実施形態の円錐ころ軸受によれば、ＥＰＳＩＤの下限値が０．２に設定されているため、円錐ころ１と円環部材１２ａ，１２ｂとの隙間が狭くなりすぎず、円錐ころ軸受の外部から円錐ころ軸受内部へ潤滑剤を供給する際に、円錐ころ軸受内部に十分な量の潤滑剤が流入する。このため、円錐ころ軸受の円滑な作動が可能となり、円錐ころ軸受の長寿命化が可能となる。
なお、上述した各実施形態では、ＳＬＲとＣＲＡ2及びＣＲＡ4との関係を限定していないが、円錐ころ１と円環部材１２ａ，１２ｂとの接触部分を確保するために、ＣＲＡ2／ＳＬＲ及びＣＲＡ4／ＳＬＲの上限を０．５とすることが好適である。
【実施例】
【００２３】
次に、本実施形態の円錐ころ軸受を用いた際の、効果の検証結果を図３ないし図５に示す。なお、本実施例に用いた円錐ころ軸受は、円錐ころ及びピン型保持器が、上述した各条件式（１），（４），（１６），（１８）を満足するように形成されている。
図３に、ＳＬＲ／ＤＡ1ＤとΔｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）との関係を示す。図中に示されているように、１．１≦ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ≦２．５であり、２．１≦Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦３である範囲、すなわち、斜線で示した範囲において、ＳＱ1＜ＳＱ2の関係が成立する。
また、図４に、ＳＬＲ／ＤＡ1ＤとＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）との関係を示す。図中に示されているように、１．１≦ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ≦２．５であり、０．２≦ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦０．５である範囲、すなわち、斜線で示した範囲において、ＳＱ1＜ＳＱ2の関係が成立する。
【００２４】
さらに、図５に、図３及び図４中の点ａ及び点ｂにおける、ＳＬＲ／ＸＣＥとＳＱ1及びＳＱ2との関係を示す。図中に示されているように、ＳＬＲ／ＸＣＥが２．０であり、２．１≦Δｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）である場合は、ＳＱ1＝２．０であり、ＳＱ2＝２．５であるため、ＳＱ1＜ＳＱ2の関係が成立する。また、ＳＬＲ／ＸＣＥが２．０であり、ＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）≦０．５である場合は、ＳＱ1＝１．５であり、ＳＱ2＝２．０であるため、ＳＱ1＜ＳＱ2の関係が成立する。
したがって、本実施形態の円錐ころ軸受において、ＳＱ1＜ＳＱ2の関係が成立していることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の円錐ころを示す断面図である。
【図２】本発明の円錐ころ軸受を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例におけるＳＬＲ／ＤＡ1ＤとΔｅ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例におけるＳＬＲ／ＤＡ1ＤとＥＰＳＩＤ／（ＳＬＲ／ＤＡ1Ｄ）との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例におけるＳＬＲ／ＸＣＥとＳＱ1及びＳＱ2の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    円錐ころ
２    孔
４    第一の面取り
６    第二の面取り
８    第三の面取り
１０  ピン
１２  円環部材
２０  ピン型保持器
Ｖ    クラウニングの仮想頂点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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