テーパーローラーベアリング

テーパーローラーベアリングは、軸方向の力（つまり、優れたスラストベアリング）とラジアル方向の力の両方 をサポートできる転がり軸受です。

内輪と外輪の軌道は円錐のセグメントで、ローラーはテーパーが付けられているため、軌道の円錐面とローラー軸は、投影すると、ベアリングの主軸上の共通点ですべて出会うことになります。この形状により、円錐の動きは同軸のままになり、軌道とローラーの外径の間に滑り動作は発生しません。

この円錐形状により、点接触の球面 (ボール) ベアリングよりも大きな荷重を運ぶことができる線形接触パッチが作成されます。この形状により、各ローラーの表面の接線速度は接触パッチの全長にわたってそのレースウェイと同じになり、差動スクラブは発生しません。

ローラーは、内側のリングのフランジによって安定して拘束されており、そのフランジに対してローラーの大きい方の端がスライドし、円錐形の「パンプキンシード効果」によってローラーが飛び出すのを防ぎます。

これらの円錐の半角が大きいほど、ベアリングが耐えられる軸方向の力が大きくなります。

テーパーローラーベアリングは、コーンアセンブリとカップに分離可能です。分離不可能なコーンアセンブリは、内輪、ローラー、およびローラーを保持して均等に配置するケージで構成されます。カップは単に外輪です。内部クリアランスは、カップに対するコーンの軸方向の位置によって取り付け時に確立されますが、クリアランスのないプリロードされた取り付けが一般的です。

メートル法のテーパーローラーベアリングは、ISO 355 で定義された指定システムに従います。

1895 年 3 月 23 日、インディアナ州ウィルモットの農夫で大工のジョン リンカーン スコットは、米国特許庁に「ワゴン、バギー、またはその他の車輪付き車両の車軸かせとハブ」に取り付けられるローラー ベアリングの発明の特許を申請しました。^[1] このベアリングは、2 組の円筒形ローラーで構成されており、一方のセットはもう一方のセットよりも直径が大きく、テーパー状の車軸かせに機械加工された平面に取り付けられます。1898 年、ヘンリー ティムケンは、円錐ローラーを使用したテーパー ローラー ベアリングの特許を取得しました^[2]。当時、ティムケンはセントルイスの馬車メーカーで、馬車のスプリングに関する特許を 3 つ持っていました。しかし、彼の会社が成功したのは、テーパー ローラー ベアリングの特許があったからです。

テーパーローラーベアリングは、19世紀末の画期的な発明でした。なぜなら、車軸に使用されるベアリングは古代からあまり変わっていなかったからです。それらは、フレーム上の円筒形のシートと、潤滑剤を入れたケースまたは箱に収められた車軸の一部で構成されていました。これらはジャーナルベアリングと呼ばれ、潤滑剤によって流体ベアリングを形成していました。適切な潤滑がなければ、^[3]ジャーナルベアリングは摩擦による過度の熱のために故障します。ティムケンは、硬化鋼の内輪と外輪、およびローラーを介して車軸からフレームに均等に荷重を伝達しながら実際に転がるテーパー要素を追加することで、車軸ベアリングの摩擦を大幅に削減することができました。これが彼のテーパーローラーベアリングです。

最新の潤滑剤と組み合わせたテーパーローラーベアリングは耐久性に優れ、回転車軸やトランスミッションシャフトを含む用途でほぼ普遍的に使用されています。ベアリングの耐久性は高く、これらのシャフトは数十万キロメートルの動作でもメンテナンスが不要になることがよくあります。

多くの用途では、テーパーローラーベアリングは背中合わせのペアで使用され、軸方向の力がどちらの方向にも均等にサポートされます。

テーパーローラーベアリングのペアは、自動車や車両のホイールベアリングで使用され、大きな垂直（ラジアル）力と水平（アキシャル）力に同時に対処する必要があります。テーパーローラーベアリングは、耐久性が要求される中速、高負荷用途で一般的に使用されます。実際の一般的な用途としては、農業、建設および採掘機器、スポーツ用ロボット戦闘、車軸システム、ギアボックス、エンジンモーターおよび減速機、プロペラシャフト、鉄道車軸箱、差動装置、風力タービンなどがあります。テーパーローラーベアリングは、テーパーレースウェイ（内輪と外輪）とテーパーローラーの両方で構成されるユニットです。この構造は、デュアルアクティングアキシャル荷重とラジアル荷重などの組み合わせ荷重を対象としています。ベアリング軸は、レースウェイの投影線が共通の場所で結合して転がりを改善し、摩擦を減らす場所です。負荷容量は、増減する接触角に応じて増減できます。角度が大きいほど、接触角が大きくなります。これらは通常、ラジアル荷重の処理を向上させるためにペアで使用され、一部の高負荷アプリケーションでは、1 つのユニットに 2 列または 4 列が組み合わされて使用されることもあります。

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