圓筒滾子軸承和變速器用軸承裝置的制造方法
【專利摘要】圓筒滾子軸承(10)包括：在內周面具有外圈軌道面(11)、和設在該外圈軌道面(11)的軸向兩側的一對外圈凸緣(12)的外圈(10)；在外周面具有內圈軌道面(21)、和設在該內圈軌道面(21)的軸向單側的內圈凸緣(22)的內圈(20)；以及配置在外圈軌道面(11)與內圈軌道面(21)之間的多個圓筒滾子(30)。外圈凸緣(12)的徑向高度(A)大于內圈凸緣(22)的徑向高度(B)，且外圈凸緣(12)與內圈凸緣(22)之間的徑向間隙(C)被設定為2mm以下。由此，通過抑制推力負荷所導致的邊緣負載的產生，并且使軸承內部的潤滑狀態(tài)良好，從而做到耐久性優(yōu)良的圓筒滾子軸承、以及實現(xiàn)變速器的大幅小型化。
【專利說明】
圓筒滾子軸承和變速器用軸承裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及圓筒滾子軸承和變速器用軸承裝置。
【背景技術】
[0002] 從提高單位燃料行駛距離的觀點而言，強烈要求汽車的變速器能小型化、高效率 化。一般而言，球軸承與接受預壓而使用的圓錐滾子軸承相比，力矩要小很多，多使用在變 速器中，但在尺寸方面容易增大，有的情況下會受到限制。例如，作為支持齒輪的軸承，有的 情況下使一個為不賦予預壓而使用的圓筒滾子軸承，另一個為球軸承，用球軸承來承受因 齒輪嚙合而產生的兩個方向的推力負荷，且在圓筒滾子軸承僅支持徑向負荷的支持構造。 在該情況下，一個使用圓筒滾子軸承能夠大幅減小尺寸，但在另一個球軸承中需要支持兩 個方向的推力負荷，尺寸容易變大，在單元的布局中有的情況下會受到限制。
[0003] 另外，作為將軸長縮短來實現(xiàn)變速器的小型化的構成，已知圖4所示的構成。在該 圖4概要示出的變速器100中，從發(fā)動機ENG輸出的發(fā)動機力矩經由離合器CL輸入至輸入軸 1 〇 1，設置在輸入軸1 〇 1的齒輪102與未圖示的從動軸的齒輪嚙合，向從動軸傳遞。在這樣的 輸入軸101、從動軸中，通過一個為圓筒滾子軸承1，另一個以滑動軸承103和寬度薄的推力 滾針軸承104等組合來使用，能夠大幅減小軸承的尺寸。
[0004] 另外，作為圓筒滾子軸承，有的設計為使內圈和外圈的凸緣部的內側面傾斜，并且 在圓筒滾子的端面實施了凸面加工(例如參照專利文獻1、2)。
[0005] 現(xiàn)有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1:日本特開2002-70874號公報 [0008] 專利文獻2:日本特開2004-353744號公報

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明欲解決的問題
[0010] 可是，在圖4所示的變速器100的軸承構成中，圓筒滾子軸承1成為在驅動時或者慣 性滑行時承受推力負荷的構成，特別在輸入軸101、從動軸那樣高速旋轉下使用的情況下， 燒損壽命會成為大問題。特別是，由于輸入軸101伴隨著推力負荷而彎曲等，固定在輸入軸 1 〇 1的圓筒滾子軸承1的內圈會相對于外圈相對產生傾斜。因此，外內圈相對地傾斜時，在圓 筒滾子的兩端部會產生大的邊緣負載。另外，在圓筒滾子軸承1中，邊從外部供給潤滑油邊 進行潤滑，但在供給油量一時減少時，有可能產生燒損。在專利文獻1和2所記載的圓筒滾子 軸承中，有防止產生邊緣負載、燒損的技術，但沒有考慮到如上所述的用途的使用，因此希 望有進一步改善。
[0011] 本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于通過抑制推力負荷所導致的邊緣負 載的產生，并且使軸承內部的潤滑狀態(tài)良好，從而提供一種耐久性優(yōu)良的圓筒滾子軸承、和 能夠實現(xiàn)變速器大幅小型化的變速器用軸承裝置。
[0012] 用于解決問題的方案
[0013] 本發(fā)明的上述目的由下述的構成實現(xiàn)。
[0014] (1) 一種圓筒滾子軸承，包括：
[0015] 外圈，其在內周面具有外圈軌道面、和設在該外圈軌道面的軸向兩側的一對外圈 凸緣；
[0016] 內圈，其在外周面具有內圈軌道面、和設在該內圈軌道面的軸向單側的內圈凸緣； 以及
[0017] 多個圓筒滾子，其配置在所述外圈軌道面與所述內圈軌道面之間，
[0018] 所述圓筒滾子軸承的特征在于，
[0019] 所述外圈凸緣與所述內圈凸緣之間的徑向間隙被設定為2_以下，
[0020] 所述外圈凸緣的徑向高度大于所述內圈凸緣的徑向高度。
[0021 ] (2)如（1)所述的圓筒滾子軸承，其特征在于，
[0022] 軸承寬度為W，軸承外徑為D時，D/W為3.0以上，
[0023] 所述圓筒滾子的滾子直徑為Da，滾子長度為L時，L/Da為1.2以上、1.8以下。
[0024] (3)如（1)或(2)所述的圓筒滾子軸承，其特征在于，
[0025]對所述圓筒滾子的滾動面實施由曲率半徑為300~700mm的單一圓弧構成的凸面 加工，
[0026]在所述外圈凸緣和所述內圈凸緣的與所述圓筒滾子的接觸面形成有10'~30'的 傾斜。
[0027] (4)如（1)或(2)所述的圓筒滾子軸承，其特征在于，
[0028] 對所述圓筒滾子的滾動面實施復合凸面加工，使其軸向中央部分為曲率半徑為 3000~4000mm的單一圓弧，對該軸方向中央部分的兩側部分利用對數(shù)曲線形狀使下降量變 化，
[0029] 在所述外圈凸緣和所述內圈凸緣的與所述圓筒滾子的接觸面形成有10'~30'的 傾斜。
[0030] (5) -種變速器用軸承裝置，其特征在于，
[0031] 輸入有發(fā)動機力矩的輸入軸或者從動軸至少被滑動軸承和（1)~(4)中任一項所 述的圓筒滾子軸承旋轉自如地支持，
[0032] 所述圓筒滾子軸承支承單側方向的推力負荷，并且允許所述外圈和所述內圈的相 對傾斜。
[0033] (6)如(5)所述的變速器用軸承裝置，其特征在于，
[0034] 對于所述圓筒滾子從與設有所述內圈凸緣側相反側的、所述外圈與所述內圈之間 的開口部供給潤滑油。
[0035]發(fā)明的效果
[0036]根據(jù)本發(fā)明的圓筒滾子軸承，由于使外圈凸緣的徑向高度大于內圈凸緣的徑向高 度，因此即使在外圈和內圈產生相對傾斜的情況下，由于圓筒滾子被高度高的外圈凸緣穩(wěn) 定保持在外圈軌道面，因此能夠抑制邊緣負載的產生。另外，由于外圈凸緣與內圈凸緣之間 的徑向間隙被設定為2mm以下，因此即使在供給油量一時減少的情況下，通過殘留在軸承內 部的一部分的潤滑油的影響，也能夠抑制燒損的產生。
[0037] 另外，根據(jù)本發(fā)明的變速器用軸承裝置，由于輸入有發(fā)動機力矩的輸入軸或者從 動軸被滑動軸承和上述的圓筒滾子軸承旋轉自如地支持，圓筒滾子軸承支承單側方向的推 力負荷，并且允許外圈和內圈的相對傾斜，因此，能夠實現(xiàn)變速器大幅的小型化。
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的圓筒滾子軸承的主要部分半剖視圖。
[0039] 圖2是示出圖1的圓筒滾子的變形例的圖。
[0040] 圖3是圖1的III部放大圖。
[0041] 圖4是示出也能適用于本發(fā)明的、一般的變速器的概要圖。
[0042]附圖標記的說明
[0043] 1:圓筒滾子軸承
[0044] 10:外圈
[0045] 12:外圈凸緣
[0046] 13:內側面(接觸面）
[0047] 20:內圈
[0048] 22:內圈凸緣
[0049] 23:內側面(接觸面）
[0050] 30:圓筒滾子
[0051] 32:滾動面
[0052] D:軸承外徑 [0053] Da:滾子徑 [0054] L:滾子長度 [0055] W:軸承寬度
【具體實施方式】
[0056]下面，基于附圖詳細說明本發(fā)明的一個實施方式所涉及的圓筒滾子軸承和變速器 用軸承裝置。
[0057]此外，本實施方式的圓筒滾子軸承圖4所示，被使用于包括輸入有發(fā)動機力矩的輸 入軸101或者從動軸的變速器100,輸入軸101或者從動軸以最高轉速與發(fā)動機相同的旋轉 速度(最大7500rpm)旋轉。
[0058] 即，在圖4中，作用在輸入軸101的徑向負荷被圓筒滾子軸承1和滑動軸承103承受， 在慣性滑行狀態(tài)(發(fā)動機制動時）下因輸入齒輪的嚙合而產生的推力負荷(軸向方向負荷） 被后述圓筒滾子軸承1的外圈凸緣12和內圈凸緣22承受，另外，在驅動時作用在反向的推力 負荷被推力滾針軸承104承受。
[0059] 此外，在本實施方式的變速器100中，對于滑動軸承103和推力滾針軸承104,作為 其替代，也可以適用外殼型的圓筒滾子軸承、球軸承等其他軸承。在該情況下，在驅動時作 用在反向的推力負荷也可以被球軸承等支持，以代替推力滾針軸承。另外，在用推力滾針軸 承承受該推力負荷的情況下，徑向負荷能夠由滑動軸承或者殼型的圓筒滾子軸承等接受。
[0060] 另外，適用于變速器100的本實施方式的圓筒滾子軸承1如圖1所示，包括:在內周 面具有外圈軌道面11、和設在該外圈軌道面11的軸向兩側的一對外圈凸緣12的外圈IO ;在 外周面具有內圈軌道面21、和設在該內圈軌道面21的軸向單側的內圈凸緣22的內圈20;配 置在外圈軌道面11與內圈軌道面21之間的多個圓筒滾子30;以及具有將這些圓筒滾子30以 預定的間隔保持的多個兜孔41的外圈引導式的保持架40。
[0061 ] 即，圓筒滾子軸承1被構成為:在外圈10的軸向兩端部設有外圈凸緣12，在內圈20 的軸向一端部設有內圈凸緣22,能夠支承上述的圖4所示的變速器的僅單側方向的推力負 荷。
[0062]因此，由于伴隨推力負荷的輸入軸彎曲、器件精度等影響，固定在輸入軸的圓筒滾 子軸承1的內圈20會相對于外圈10相對傾斜。外圈10與內圈20相對傾斜時，在圓筒滾子30的 兩端部會產生大的邊緣負載。為了抑制該邊緣負載導致的剝離的產生，對圓筒滾子30的滾 動面32(與外圈軌道面11和內圈軌道面21滾動接觸的面)實施凸面加工。
[0063] 滾動面32的凸面加工也可以由曲率半徑為300~700mm的單一圓弧形成?；蛘?，如 圖2所示，滾動面32的凸面加工也可以是復合凸面加工，使?jié)L動面32的軸向中央部32a為曲 率半徑為3000~4000mm的單一圓弧，對該中央部32a的軸向兩側部分32b利用對數(shù)曲線形狀 使下降量急劇變化。
[0064]此外，在復合凸面加工的情況，由單一圓弧構成的中央部32a為滾子長度L的40~ 50 %左右的軸向長度，在滾動面32的端部的下降量為滾子直徑Da的0.2~0.5%左右。
[0065]這樣的復合凸面加工相對于由單一圓弧構成的凸面加工，由于能降低最大接觸面 壓，因此預計軸承的壽命長。并且，由于改善了圓筒滾子30的坐姿，因此能夠降低圓筒滾子 30的偏斜，抑制發(fā)熱。
[0066]另外，如圖3所示，在外圈10與內圈20產生相對傾斜時，圓筒滾子30有可能易于傾 斜并燒損，為了對其進行抑制，在外圈凸緣12和內圈凸緣22的與圓筒滾子30間的內側面(接 觸面)13、23形成有相對于徑向的角度α為10 '~30 '的傾斜。
[0067]并且，對圓筒滾子30的軸向端面31實施凸面加工。
[0068] 另外，為了變速器單元的小型化(縮短軸向長度），軸承寬度W相對于軸承外徑D的 D/W值為3.0以上。但是，由于傾斜而產生偏斜時，有的情況下承受推力負荷時的燒損壽命會 下降，為了使圓筒滾子30的坐姿良好，滾子直徑Da、滾子長L的關系L/Da為1.2以上、1.8以 下。
[0069] 另外，在圖4所示的變速器100這樣的情況下，是從外部供給潤滑油的，但由于對于 圓筒滾子30潤滑油從在軸向與具有內圈凸緣側相反側的外圈10和內圈20的開口部50流入， 因此，能夠擴大向軸承內部的開口面積，向外圈凸緣12和內圈凸緣22供給充分量的潤滑油。 而且，由于在軸向移動的潤滑油潤滑內圈凸緣22,另外由于離心力而向外徑方向移動的潤 滑油潤滑外圈凸緣12,因此，能夠良好地保持圓筒滾子軸承1的內部的潤滑狀態(tài)。
[0070] 并且，考慮到保持架40的板厚，存在于外圈凸緣12與內圈凸緣22間的徑向間隙C為 2mm以下，優(yōu)選的是為1 · 5mm以下，從而即使在供給油量一時減少的情況下，通過殘留在軸承 內部的一部分的潤滑油的影響，能夠抑制燒損的產生。
[0071] 并且，外圈凸緣12的徑向高度A比內圈凸緣22的徑向高度B大(A>B)。此外，優(yōu)選的 是各凸緣高度的范圍設定為1.28<4<1.58，更優(yōu)選為1.28<4<1.48。并且，也可以使內圈 凸緣22的內側面23的傾斜角度大于外圈凸緣12的內側面13的傾斜角度。
[0072]由此，在外圈10和內圈20產生相對傾斜的情況下，由于圓筒滾子30被高度高的外 圈10的兩個外圈凸緣12穩(wěn)定地保持在外圈軌道面11，因此抑制邊緣負載的產生。如果增大 內圈凸緣22的內側面23的傾斜角度，那么即使在內圈20與圓筒滾子30相對傾斜的情況下， 也能夠抑制產生邊緣負載。
[0073]另外，由于保持架40是外圈引導方式，因此減小外圈凸緣12的內徑與保持架40的 兩端的外徑面的間隙。由此，從保持架40的內徑側流入的潤滑油不會流出到外部空間而對 外圈凸緣12進行潤滑，并且，保持架40被外圈凸緣12引導，即使在高旋轉時也能穩(wěn)定旋轉。 [0074]如以上說明，根據(jù)本實施方式的圓筒滾子軸承1，包括:在內周面具有外圈軌道面 11、和設在該外圈軌道面11的軸向兩側的一對外圈凸緣12的外圈10;在外周面具有內圈軌 道面21、和設在該內圈軌道面21的軸向單側的內圈凸緣22的內圈20;以及配置在外圈軌道 面11與內圈軌道面21之間的多個圓筒滾子30。而且，由于使外圈凸緣12的徑向高度A大于內 圈凸緣22的徑向高度B，因此即使在外圈10和內圈20產生相對傾斜的情況下，由于圓筒滾子 30被高度高的外圈凸緣12穩(wěn)定地保持在外圈軌道面11，因此能夠抑制邊緣負載的產生。另 外，由于外圈凸緣12與內圈凸緣22之間的徑向間隙C被設定為2mm以下，因此即使在供給油 量一時減少的情況下，通過殘留在軸承內部的一部分的潤滑油的影響，也能夠抑制燒損的 產生。
[0075]另外，由于軸承寬度為W，軸承外徑為D時，D/W為3.0以上，圓筒滾子30的滾子直徑 為Da，滾子長度為L時，L/Da為1.2以上、1.8以下，因此能夠縮短軸承的軸向長度，并且能夠 抑制偏斜的產生。
[0076]并且，對圓筒滾子30的滾動面32實施由曲率半徑為300~700mm的單一圓弧構成的 凸面加工;或者使軸向中央部分32a為曲率半徑為3000~4000mm的單一圓弧，對該軸方向中 央部分32a的兩側部分32b利用對數(shù)曲線形狀使下降量變化的復合凸面加工。另外，在外圈 凸緣12和內圈凸緣22的與圓筒滾子30間的接觸面形成有10'~30'的傾斜。所以，即使在外 圈10與內圈20產生相對傾斜時，能夠抑制邊緣負載的產生，即使圓筒滾子30傾斜也能夠抑 制燒損。
[0077] 此外，在對圓筒滾子30的滾動面32實施了復合凸面加工的情況下，能夠降低最大 接觸面壓，預計軸承的壽命長，另外，由于改善了圓筒滾子30的坐姿，因此圓筒滾子30的偏 斜降低，能夠抑制發(fā)熱。
[0078] 另外，根據(jù)本實施方式的變速器用軸承裝置，由于輸入有發(fā)動機力矩的輸入軸101 或者從動軸至少被滑動軸承103和上述的圓筒滾子軸承1旋轉自如地支持，圓筒滾子軸承1 支承單側方向的推力負荷，并且允許外圈10和內圈20的相對傾斜，因此，能夠實現(xiàn)變速器 100大幅小型化。
[0079] 并且，由于對于圓筒滾子30從設有內圈凸緣22側的相反側的、外圈10與內圈20之 間的開口部50供給潤滑油，因此能夠擴大向軸承內部的開口面積，向外圈凸緣12和內圈凸 緣22供給充分量的潤滑油。
[0080] 實施例
[0081] 此處，對于本實施方式的圓筒滾子軸承1，邊改變圓筒滾子30的滾動面32的形狀邊 進行驗證實驗，確認其效果。此外，驗證實驗在以下的條件下進行，另外，目標壽命為 120Hrs〇
[0082] 驗證實驗條件
[0083] 負荷:0.4C(C:基本額定動負荷）
[0084] 轉速：3000rpm
[0085] 潤滑條件:ATF、120 °C、油浴
[0086] 異物:0.05g/L:(異物尺寸：10~50μηι、鐵類）
[0087] 傾斜:0rad(無傾斜）、3/1000 rad (有傾斜）
[0088] [表1]
[0089]
[0090] 表1示出使用在滾動面32實施了由單一圓弧構成的凸面加工的圓筒滾子30的情況 下的實驗結果。從表1能夠確認，如果曲率半徑為300~700mm，那么即使在圓筒滾子30與軌 道面之間有相對傾斜，也能達到目標壽命。另一方面，在曲率半徑為200mm的情況下，即使有 傾斜壽命也不會下降，但由于接觸面壓高，因此未到達目標壽命。另外，在曲率半徑為800mm 的情況下，有傾斜時不能達到目標壽命。
[0091] [表 2]
[0092]
[0093] 另外，表2示出使用滾動面32的軸向中央部32a為單一圓弧，對軸向兩端部分32b利 用對數(shù)曲線形狀使下降量變化的圓筒滾子30的情況下的實驗結果。從表2能夠確認，軸向中 央部32a的曲率半徑為3000~4000mm的單一圓弧，將相對于圓筒滾子30的滾子長度L的軸向 中央部32a的軸向長度、和相對于圓筒滾子直徑Da的端部的下降量限制在表2的范圍內時， 會達到目標壽命。另一方面，在所述范圍外的滾動面32的情況下，在無傾斜和有傾斜的兩個 狀態(tài)下，不能達到目標壽命。
[0094] 另外，本發(fā)明不限于上述的各實施方式，能夠適當進行變形、改良等。
[0095] 在上述實施方式中，說明了本發(fā)明的圓筒滾子軸承適用于變速器，但不限于此，也 可以適用于其他裝置。
[0096] 另外，本申請基于2013年11月21日申請的日本專利申請2013-241280號和2014年9 月5日申請的日本專利申請2014-181461號，其內容作為參照并入本文。
【主權項】
1. 一種圓筒滾子軸承，包括： 外圈，其在內周面具有外圈軌道面、和設在該外圈軌道面的軸向兩側的一對外圈凸緣； 內圈，其在外周面具有內圈軌道面、和設在該內圈軌道面的軸向單側的內圈凸緣；以及 多個圓筒滾子，其配置在所述外圈軌道面與所述內圈軌道面之間， 所述圓筒滾子軸承的特征在于， 所述外圈凸緣與所述內圈凸緣之間的徑向間隙被設定為2_以下， 所述外圈凸緣的徑向高度大于所述內圈凸緣的徑向高度。2. 如權利要求1所述的圓筒滾子軸承，其特征在于， 軸承寬度為W，軸承外徑為D時，D/W為3.0以上， 所述圓筒滾子的滾子直徑為Da，滾子長度為L時，L/Da為1.2以上、1.8以下。3. 如權利要求1或2所述的圓筒滾子軸承，其特征在于， 對所述圓筒滾子的滾動面實施由曲率半徑為300~700mm的單一圓弧構成的凸面加工， 在所述外圈凸緣和所述內圈凸緣的與所述圓筒滾子的接觸面形成有10'~30'的傾斜。4. 如權利要求1或2所述的圓筒滾子軸承，其特征在于， 對所述圓筒滾子的滾動面實施復合凸面加工，使其軸向中央部分為曲率半徑為3000~ 4000mm的單一圓弧，對該軸方向中央部分的兩側部分利用對數(shù)曲線形狀使下降量變化， 在所述外圈凸緣和所述內圈凸緣的與所述圓筒滾子的接觸面形成有10'~30'的傾斜。5. -種變速器用軸承裝置，其特征在于， 輸入有發(fā)動機力矩的輸入軸或者從動軸至少被滑動軸承和權利要求1~4中任一項所 述的圓筒滾子軸承旋轉自如地支持， 所述圓筒滾子軸承支承單側方向的推力負荷，并且允許所述外圈和所述內圈的相對傾 斜。6. 如權利要求5所述的變速器用軸承裝置，其特征在于， 對于所述圓筒滾子從與設有所述內圈凸緣側相反側的、所述外圈與所述內圈之間的開 口部供給潤滑油。
【文檔編號】F16C33/58GK105992882SQ201480063771
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2014年11月18日
【發(fā)明人】加藤晃嗣, 田中進, 淺見哲也, 上村和宏
【申請人】日本精工株式會社