JP2000304038A

JP2000304038A - ころ軸受

Info

Publication number: JP2000304038A
Application number: JP11198399A
Authority: JP
Inventors: Chuichi Sato; 忠一佐藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ころにスキューが生じてもエッジ当たりの状
態を避けることができると共に、ころに生じたスキュー
を自動的に修正することができ、しかも、合成樹脂製保
持器で高速回転時に引っ張り荷重を受けても耐えること
ができるころ軸受を提供する。【解決手段】内輪１０１に設けられた鍔１０５の内側
面を外開きの角度を付けて傾斜させ、ころ１０４の頭部
に鍔１０５の傾斜と同じ角度だけ傾斜する傾斜部Ａを設
け、鍔１０５の高さ面における該鍔１０５及びころ１０
４の頭部の断面上において、鍔１０５の幅ところ１０４
の頭部の長さによる隙間内でころ１０４がスキューして
も該ころ１０４の頭部断面形状のアール部において鍔１
０５の断面と接するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内側の軌道輪と外
側の軌道輪との間に少なくとも一列のころ（転動体）を
回転可能に配設して成るころ軸受あるいはこれを組込ん
でなる軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械等で使用される上述した
ような構成のころ軸受にあっては、特に、高精度且つ高
速回転に耐えることが望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ころ軸受で特にネックとなるのが、ころに生じるスキュ
ーである。このスキューが無い状態であっても、ころの
側面と軌道輪の鍔の内側面とが接触すると、滑り摩擦は
避けられず、発熱、摩耗等の原因となり、高速回転した
場合に精度低下の原因となる。

【０００４】図２６及び図２７は従来のころ軸受の問題
点を説明するための図である。両図において、２６０１
はころ、２６０１ａはころ２６０１の頭部、２６０２は
内輪、２６０２ａは内輪２６０２の軌道面、２６０３は
内輪２６０２の鍔、２６０３ａは鍔２６０３の肩部、２
６０４は外輪、２６０４ａは外輪２６０４の軌道面、２
６０５は保持器である。

【０００５】図２６に示すように、ころ２６０１の頭部
２６０１ａと内輪２６０２の鍔２６０３の肩部２６０３
ａとがエッジ当たりの状態で接触することになると、そ
の接触点Ｐの接触圧力が高いため、特に、発熱等が起こ
りやすい。

【０００６】もう一つの問題点としては、保持器２６０
５として合成樹脂製のものが使用される場合があるが、
隣り合うころ２６０１同士が図２５に示すような状態に
なる場合がある。

【０００７】図２５は、従来のころ軸受の隣り合うころ
２６０１同士の公転速度差により保持器２６０５にかか
る加重を説明するための図である。図２５に示すよう
に、内輪２６０２及びころ２６０１が矢印方向に回転し
ている場合、保持器２６０５ところ２６０１とが点接触
し、その接触点Ｐａにおける保持器２６０５に引っ張り
荷重が生じることになる。合成樹脂は金属に比べると、
引っ張り荷重に弱く、特に、高速回転になると強度の点
で劣る。また、保持器２６０５によるころ２６０１のス
キュー修正効果も期待したいが、その場合も引っ張り荷
重に耐えられる必要があるが、従来のころ軸受にあって
は、引っ張り荷重に耐えられないという問題点があっ
た。

【０００８】本発明は上述した従来の技術の有するこの
ような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、ころにスキューが生じてもエッジ当たり
の状態を避けることができると共に、ころに生じたスキ
ューを自動的に修正することができ、しかも、合成樹脂
製保持器で高速回転時に引っ張り荷重を受けても耐える
ことができるころ軸受を提供しようとするものである。
これらにより、高精度で高速回転の可能なころ軸受を提
供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載のころ軸受は、内外２つの軌道輪相互間
に複数個のころを回転可能に配設して成るころ軸受にお
いて、前記軌道輪に設けられた鍔を外開きの角度を付け
て傾斜させ、前記ころの前記鍔と対向する部位である頭
部に該鍔の傾斜角度と同一角度傾斜する傾斜部を設け、
前記鍔の高さ面における該鍔及び前記ころの頭部の断面
上において、前記鍔の幅と前記ころの頭部の長さによる
隙間内で前記ころがスキューしても該ころの頭部断面形
状のアール部において前記鍔の断面と接するようにした
ことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。

【００１１】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態を図１〜図６に基づき説明する。

【００１２】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
ころ軸受の一部を切欠した斜視図であり、同図におい
て、１００は本実施の形態に係るころ軸受で、従来と同
様に、内輪（内側軌道輪）１０１の軌道面１０１ａと外
輪（外側軌道輪）１０２の軌道面１０２ａとの間に、金
属製の保持器１０３を介して複数個の円筒状のころ１０
４を回転可能に配設して成り、内輪１０１の両端外周面
には鍔１０５が一体に形成されている。

【００１３】本実施の形態において従来と異なる新規な
点は、ころ１０４の両端面を円錐面とし、鍔１０５のこ
ろ１０４の端面と対向する内側面を前記ころ１０４の端
面と対応する傾斜角度の傾斜面とすることにより、内輪
１０１の鍔１０５の内側面ところ１０４の端面とのエッ
ジ当たりを防止するようにしたことである。

【００１４】ころ１０４の端面の円錐面の形状を決定す
る方法について、図２〜図６を用いて説明する。

【００１５】図２は、本実施の形態に係るころ軸受にお
ける内輪１０１の鍔１０５ところ１０４との接触状態を
示す要部拡大縦断面図、図３は、本実施の形態に係るこ
ろ軸受の内輪１０１の鍔１０５ところ１０４との接触面
の形状を決める方法を説明するための概念的斜視図、図
４は、本実施の形態に係るころ軸受における内輪１０１
の鍔１０５ところ１０４との接触面の形状を決める方法
を説明するための概念的側面図、図５及び図６は、本実
施の形態に係るころ軸受における内輪１０１の鍔１０５
ところ１０４との接触状態を示す要部拡大平面図であ
る。

【００１６】図２において、１０６は鍔１０５の内側面
と内輪１０１の外周面とのコーナー部に、全周に亘って
形成された逃げ溝、１０７は鍔１０５の外周面と内側面
とのコーナー部に、全周に亘って形成された面取り部で
ある。

【００１７】図３において、ころ１０４の端面である頭
部面（円錐面）をＡとし、ころ１０４と鍔１０５とが接
する最大高さ位置に対応する円筒面（Ｄ＋２ｈの円筒外
周面。ただし、面取りが小さい場合、該円筒面は鍔１０
５の外周面を含む円筒面としてよい。）をＢとし、これ
らＡとＢとの交線を考える。

【００１８】図４に示す前記円筒面Ｂを展開したｘ−
ｙ′座標面上で前記交線を表わす。

【００１９】

【数１】

【００２０】但し、Δx₀は円錐面Ａと円筒面Ｂとの図２
における交点のｘ座標、hはころ１０４と鍔１０５とが
接触する最大高さ、αは前記円錐面Ａの傾斜角である。

【００２１】ここで、

【００２２】

【数２】

【００２３】

【数３】

【００２４】但し、Dは内輪１０１の軌道面１０１ａの
直径、dはころ１０４の直径、βは図４における、円筒
面Ｂところ１０４の外径面との交点と、内輪１０１の中
心とを結ぶ直線とｚ軸とがなす角、γは図４における円
筒面Ｂところ１０４の外径面との交点と、ころ１０４の
中心とを結ぶ直線とｚ軸とがなす角である。

【００２５】図４及び上記（２）式より、ｙ′₀（図５
参照）は

【００２６】

【数４】

【００２７】但し、ｙ₀′は円錐面Ａと円筒面Ｂとの交
線の終端位置のｘ−ｙ′座標面におけるｙ′座標値の大
きさである。

【００２８】ここで、ｘ−ｙ′座標上での前記交線は、
近似的に円弧と見なせる。

【００２９】図２、図４及び図５より、

【００３０】

【数５】

【００３１】但し、R₀はｘ−ｙ′座標上での円錐面Ａと
円筒面Ｂとの前記交線の曲率半径である。

【００３２】図５は、鍔１０５の、円筒面Ｂと交わって
いる部分の曲面の展開図（斜線で示す）を、ころ１０４
の、円筒面Ｂと交わっている部分の曲面を展開したもの
（斜線で示す。以下「高さｈのころ断面」と称する。）
と共に示している（ｘ−ｙ′座標も同様）。図５におい
て、ＯはＡとＢの交線の曲率径の中心である。

【００３３】図６は、内輪１０１の軌道面１０１ａ内に
あるころ１０４をスキュー限界角度Δθまでスキューさ
せた状態を示す。同図において、Ｏ１はスキュー中心点
であり、ころ１０４の前記斜線で示した展開図の中心点
と一致する。また、Ｌはスキュー無しの場合のころ１０
４の軸線、Ｐはころ１０４と鍔１０５の接触点である。
Ｐ₀はＰに対応するスキュー前の前記交線上の点であ
る。すなわち、ころ１０４がΔθスキューすることによ
り、点Ｐ₀がＰ₁に移動する。同様に点Ｑ₀がＱにＳ₀がＳ
に移動する。

【００３４】図６より、Δθが微小角であることから、
Δθは以下のようにＣ、Δ₁、Δｙ′₀で表される。

【００３５】

【数６】

【００３６】但し、ｌは高さｈのころ断面におけるころ
１０４の軸長、Ｃは円筒面Ｂ上における両側の鍔１０５
間の距離とｌとの差、すなわち、スキューなしの場合に
おける軌道面１０１ａからの高さｈでのころ１０４と鍔
１０５との軸方向のすきま、θはスキューなしの場合に
おいて、円錐面Ａと円筒面Ｂとの前記交線の終端位置と
Ｏ１とを結ぶ直線が、ころ１０４の軸線Ｌとなす角、Δ
θはスキュー限界角度、Δ₁は高さｈのころ断面におけ
る、ころ１０４の軸線方向先端から、接触点Ｐまでのこ
ろ軸線方向の距離（図６のＱＳの長さ）、Δｙ₀′は接
触点Ｐのころの軸線までの距離（図６のＰＱの長さ）で
ある。

【００３７】更に、ころ１０４の端面を円錐状として
も、ｙ′₀＞Δｙ′₀でなければ、結局エッジ当たりにな
ってしまう（図６参照）。これを避けるため、下記
（７）式も必要な条件となる。

【００３８】

【数７】

【００３９】また、上記（６）式は、上記（４）、
（５）、（６）式より、

【００４０】

【数８】

【００４１】と表わすことができる。

【００４２】以上より、内輪１０１の軌道面１０１ａの
直径Ｄ、ころ１０４の直径ｄ、鍔１０５ところ１０４と
の接触する最大高さｈ、ころ１０４の軸長ｌが与えられ
れば、Ｃ、Δθ、η及びｄの関係を求めることができ
る。

【００４３】具体的には、従来の円筒ころ軸受の設計仕様「内輪１０１の軌道面
１０１ａの直径Ｄ、ころ１０４の直径ｄ、鍔１０５とこ
ろ１０４とが接触する部位の最大高さｈ、ころ１０４の
軸長ｌ、内輪１０１の軌道面１０１ａの幅（ころ１０４
の軸長ｌと内輪１０１の軌道面１０１ａの幅よりＣが定
まる）」で、それぞれの寸法公差も考慮してΔθを求め
る。

【００４４】ηを適切な値に設定する。１．０に近い
方が良いが、１．０以上となっては不都合であること、
個々の部品の寸法誤差があることをも考慮して、例え
ば、η＝０．８に設定する。

【００４５】上記（３）式及び（８）式と上記Δθ及
びηよりαを求める。という手順でαを求めることがで
きる。

【００４６】工作機械用スピンドルの支持用等として広
く用いられる複列円筒ころ軸受の一種である型式ＮＮ３
０２０（日本精工株式会社製）で、η＝０．８として
（実用上ηは０．５〜０．８が適切であり、上限は上記
の通り０．５未満ではＣを小さくとりすぎて問題になっ
てくる）計算した結果、α＝０．５〜０．７°とすれ
ば、内輪１０１の鍔１０５の内側面ところ１０４の端面
とのエッジ当たりは避けられることが判明した。

【００４７】なお、ころ１０４の端面形状は、必ずしも
全面を円錐形状にする必要はなく、外形面から少なくと
もｈ以上のところで円錐形状であればよく、それより内
周部分は、例えば平坦面にしたり、凹部を設けても良
い。

【００４８】また、外輪に鍔がある型式のころ軸受につ
いては、外輪の鍔ところとで上記と同様の考え方に沿っ
て対応する式を立てて演算することにより、上記と同様
にαを設定することができる。

【００４９】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図７に基づき説明する。

【００５０】図７は、本実施の形態に係るころ軸受の要
部拡大縦断面図であり、同図において、上述した第１の
実施の形態の図２と同一部分には同一符号が付してあ
る。

【００５１】図７において図１と異なる点は、鍔１０５
の内側面の断面形状が円弧面となるようにクラウニング
を施すことによって、内輪１０１の鍔１０５の内側面と
ころ１０４の端面とのエッジ当たりを、より一層効果的
に防ぐようにしたことである。

【００５２】なお、本実施の形態に係るころ軸受のその
他の構成及び作用は、上述した第１の実施の形態と同一
であるから、その説明は省略する。

【００５３】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を図８〜図９に基づき説明する。図８は、
本実施の形態に係るころ軸受の外輪ところとの関係を示
す要部平面図、図９は、本実施の形態に係るころ軸受の
内輪ところとの関係を示す概念的左側面図である。

【００５４】なお、図８〜図９において、上述した第１
の実施の形態の図１〜図６と同一部分には同一符号が付
してある。

【００５５】本実施の形態の基本的原理は、内・外いず
れか一方の軌道輪に鍔があり、他方の軌道輪には鍔がな
いタイプのころ軸受において、一方の軌道輪の軌道面と
ころとの転がり運動よりも、他方の軌道輪の軌道面とこ
ろとの転がり運動を、より支配的（優勢）にすることに
より、一方の軌道輪の鍔の内側面ところの端面とのエッ
ジ当たりを、より確実に避けることができるようにした
ものである。

【００５６】具体的には、鍔の無い側の軌道輪（本実施
の形態では外輪１０２）の軌道面１０２ａの粗さを、鍔
の有る側の軌道輪（本実施の形態では内輪１０１）の軌
道面１０１ａの粗さより粗くしたものである。

【００５７】このようにする根拠について説明する。

【００５８】回転中の円筒ころ軸受において、ころ１０
４にスキューが生じた場合を、内輪１０１側に鍔１０５
が有るものを例として考える。

【００５９】この場合、ころ１０４は軸方向（左右）い
ずれかの方へ寄せられ、その寄せられた側の鍔１０５の
内側面ところ１０４の端面とが接触することになる。

【００６０】ころ１０４がいずれの方向に寄るかは、外
輪１０２ところ１０４との転がり運動及び内輪１０１と
ころ１０４との転がり運動のいずれが支配的か、即ち、
滑り無く転がるかにより決まる。

【００６１】図８に示すような向きにころ１０４がスキ
ューした状態（但し、ころ１０４と鍔１０５とははじめ
は接触していないとする。）で、ころ１０４に対して、
内輪１０１が相対的に矢印Ｆの方向に、外輪１０２が相
対的に矢印Ｇの方向に転がる場合を例として説明する。

【００６２】この場合、ころ１０４は、外輪１０２側の
転がり運動が内輪１０１側の転がり運動よりも支配的な
ときは図８で向かって左側に寄せられ、また、内輪１０
１側の転がり運動が外輪１０２側の転がり運動よりも支
配的なときは右側に寄せられる。

【００６３】両者の場合、それぞれについて考える。（ａ）外輪１０２ところ１０４との間の転がり運動が優
勢な場合ころ１０４は図８で左側に寄せられ、左側のころ頭部と
鍔１０５とが接触することになる。このとき図９に示す
ように、鍔１０５の内側面の周速がころ１０４の端面の
周速よりも速いため、接触側（または、軸方向荷重大
側）を速くする方向、すなわち図８でころ１０４をＯ１
を中心に時計回りの方向にモーメントが作用する。従っ
て、ころ１０４はスキューを修正する方向に力を受ける
ことになる。（ｂ）内輪１０１ところ１０４との間の転がり運動が優
勢な場合この場合は、ころ１０４は図８で右側に寄せられ、右側
のころ頭部と鍔１０５とが接触する。上記（ａ）の場合
と逆になり、ころ１０４がスキューすると、ころ１０４
は更にスキューする側の方向に力を受ける。従って、発
散することになる。

【００６４】ころ１０４が図８と逆向きにスキューした
場合、ころ１０４が寄せられる方向は逆になるが、図８
及び図９の場合と同様に、内輪１０１側の転がり運動が
外輪１０２側の転がり運動よりも支配的な場合、ころ１
０４にはスキューを修正する方向のモーメントが、ま
た、内輪１０１側の転がり運動が外輪１０２側の転がり
運動よりも支配的なときは、ころ１０４にはスキューを
更に大きくする方向のモーメントが、鍔１０５との摩擦
により作用することが分かる。

【００６５】以上のことから、外輪１０２側ところ１０
４の転がり運動を、内輪１０１側ところ１０４の転がり
運動よりも優勢にすることが重要である。このようにす
ると、特に、高速化に対して有利になる。

【００６６】本実施の形態の具体的方法について説明す
る。

【００６７】例えば、内輪１０１に鍔１０５が有るタイ
プの場合、内輪１０１の軌道面１０１ａは、研削加工に
加えて超仕上げ加工を施し、外輪１０２の軌道面１０２
ａは研削加工のみ、または、超仕上げ加工を施す場合は
比較的軽度な加工を施す（例えばＣＢＮ砥石により）。

【００６８】また、内輪１０１の軌道面１０１ａと外輪
１０２の軌道面１０２ａとの加工状態を互いに同じにす
る場合は、最後の仕上げを、内輪１０１は円周方向に沿
って施し、外輪１０２は軸方向に沿って施すことが望ま
しい。

【００６９】本実施の形態は、上述した第１の実施の形
態に加えて、鍔のない側の外輪１０２の軌道面１０２ａ
の粗さを、鍔のある側の内輪１０１の軌道面１０１ａの
粗さより粗くしたことにより、外輪１０２ところ１０４
との摩擦の方が、内輪１０１ところ１０４との摩擦より
大きくなり、外輪１０２側ところ１０４の転がり運動
が、内輪１０１側ところ１０４の転がり運動よりも優勢
になり、ころのスキューにより内輪１０１の鍔１０５の
内側面ところ１０４の端面との接触が生じると、スキュ
ーを修正する作用があるため、両者の摩擦による発熱
を、より確実に避けることができるものである。

【００７０】なお、本実施の形態においては、発生した
スキューを修正することができるのであるから、上述し
た第１の実施の形態のように端面を円錐面とした円筒こ
ろを使用したころ軸受のみならず、端面を円錐面としな
い通常の円筒ころを使用したころ軸受等についても、こ
ろと鍔との強いエッジ当たりを回避できるので、これら
にも適用可能である。

【００７１】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態を図１０〜図１３に基づき説明する。

【００７２】本実施の形態は、特に、外輪に鍔の無いタ
イプで、その外輪の軌道面に、該軌道面のころ中央部と
の接触部が点接触の円弧状となるようにクラウニングを
施したものである。

【００７３】図１０は、本実施の形態に係るころ軸受の
外輪ところとの関係を示す要部平面図、図１１は、本実
施の形態に係るころ軸受の要部正面図、図１２及び図１
３は、本実施の形態に係るころ軸受の外輪ところとの関
係を示す要部縦断面図であり、これら各図において、上
述した第１の実施の形態の図面と同一部分には同一符号
が付してある。

【００７４】仮に、ころ、内輪、外輪のいずれにもクラ
ウニングを施していない場合、ころ１０４がスキューす
ると、ころ１０４と内輪１０１の軌道面１０１ａとの間
は、該軌道面１０１ａの中央の当たり（接触応力）が強
くなるが、ころ１０４と外輪１０２の軌道面１０２ａと
の間は、軌道面１０１ａの両端が強くなる。即ち、図１
１に示すように、軸直角断面で内輪１０１の軌道面１０
１ａは凸状、外輪１０２の軌道面１０２ａは凹状である
ため、ころ１０４が水平を保ち、スキューすると、（す
なわち、ころ１０４の一方の端部が二点鎖線で示すよう
に水平に動くと）外輪１０２の軌道面１０２ａの両端に
はころ１０４が食い込む傾向が、内輪１０１の軌道面１
０１ａの両端にはころ１０４が離れていく傾向がある。

【００７５】外輪１０２の剛性は、内輪１０１の剛性及
びころ１０４と軌道面１０１ａ，１０２ａの接触剛性に
比べてかなり小さい（鍔１０５が内輪１０１のみにあり
且つ複数列のころ１０４があるタイプのころ軸受では、
玉軸受の場合より更にその差は大きい）。従って、ころ
１０４がスキューする原因になりやすいと共に、ころ１
０４との軌道面１０１ａ，１０２ａの転がりが、内輪１
０１の軌道面１０１ａにコントロールされる可能性があ
る等、不利なことが予想される。

【００７６】次に、具体的なクラウニング条件の決め方
について説明する。

【００７７】外輪１０２またはころ１０４にクラウニン
グを施すことにより、上記のようなころ１０４のスキュ
ー時の両端部での当たりを防ぐことが可能であるが、本
実施の形態では、図１２に示すように軌道面１０２ａの
ころ１０４の中央部との接触部が点接触の円弧状となる
ように外輪１０２にクラウニングを施したものである。
その理由は、工作機械用等で特に高精度な回転が要求さ
れるものでは、ころ１０４にクラウニングを施すよりも
有利なためである。

【００７８】また、クラウニング形状は、図１０〜図１
２より、以下のようにして得られるΔ（ころ１０４の両
端に対応する位置でのクラウニング量）及びＲ（クラウ
ニングの曲率半径）で規定する。

【００７９】

【数９】

【００８０】ここで、Ｄ₀は外輪の溝径寸法、ｄはころ
径寸法、Ｌはころ長さ、Δθはころスキュー限界角であ
る。

【００８１】例えば、上記複列のころを設けたタイプの
ころ軸受の場合、Δθは微小なので、Ｌ≒ｌとし、外輪
１０２も含めて剛体であると仮定して、Δを上記（９）
式により計算してみると、 Δ≒０．０２μｍと極めて小さな値となり、クラウニングを施す必要がな
いという結果となる。

【００８２】しかし、実際には、このような複列のころ
を設けたタイプのころ軸受の場合、内輪１０１やころ１
０４に比べて外輪１０２の剛性は低いため、その変形も
考慮する必要がある。相対的に剛性の高い内輪１０１及
びころ１０４に、外輪１０２が倣う形で変形することに
なる。

【００８３】そこで、高速且つ高精度な回転のため、変
形しにくい内輪１０１及びころ１０４は、高精度な円筒
形状に形成し、外輪１０２はころ１０４のスキュー等に
より多少変形しても、常に外輪１０２の軌道面１０２ａ
の中央部ところ１０４の中央部との当たりが強くなるよ
うにすることが望ましい。この場合、内輪１０１の軌道
面１０１ａ及びころ１０４にクラウニングを施さないこ
とにより、スキューの発生を起こりにくくできるととも
に、スキューが発生したとしても外輪１０２の軌道面１
０２ａに形成されたクラウニングにより、ころ１０４と
外輪軌道面１０２ａとの両端部の当たりが強くなること
が防がれるので、発熱が抑制される。

【００８４】そのため、変形を見込んで適度なクラウニ
ングを外輪１０２の軌道面１０２ａに施すことが望まし
い。

【００８５】まず、Δを適切な値に設定し、上記式（１
０）によりＲを求める。上記複列のころを設けたタイプ
のころ軸受を例に、Δを１，２，３μｍとした場合、 Δ＝１μｍ→Ｒ≒１．５×１０⁴ｍｍ Δ＝２μｍ→Ｒ≒７．６×１０³ｍｍ Δ＝３μｍ→Ｒ≒５．０×１０³ｍｍとなる。

【００８６】これを誇張して示すと、図１３に示す断面
形状のような２山の溝形状を外輪１０２の軌道面１０２
ａに与えることになる。

【００８７】このような形状を加工する方法としては、
例えば、ＮＣドレッサにより、砥石形状を図１３に示す
断面形状のような２山の溝形状に対応する形状の外形を
有するものに成形し、この砥石により外輪１０２の軌道
面１０２ａを研削仕上げする。

【００８８】上述したように本実施の形態よれば、鍔の
無い外輪１０２の軌道面１０２ａに、該軌道面１０２ａ
のころ１０４の中央部との接触部が点接触の円弧状とな
るようにクラウニングを施したことにより、外輪１０２
側ところ１０４の転がり運動が、内輪１０１側ところ１
０４の転がり運動よりも優勢になり、内輪１０１の鍔１
０５の内側面ところ１０４の端面とのエッジ当たりを、
より確実に避けることができるものである。

【００８９】なお、内輪１０１に鍔１０５を設け且つ複
列のころを設けたタイプのころ軸受の場合では、外輪１
０２の軌道面１０２ａには超仕上げ加工は施さなくても
よい（但し、内輪１０１の軌道面１０１ａは超仕上げ加
工する）。すなわち、前記第３の実施の形態によるスキ
ュー修正の効果と相俟って、スキューが生じた場合の外
輪軌道面と、ころとの両端部の強い当たりが回避できる
ので、さらなる発熱防止が可能となる。

【００９０】さらになお、本実施の形態と上述した第１
及び第２の実施の形態のいずれかとを組み合わせたもの
としても実施可能である。すなわち、第１、第２の実施
の形態による、ころと内輪の鍔とのエッジ当たりの防止
効果と相俟って、スキューが生じた場合の外輪軌道面と
ころとの両端部の強い当たりが回避できるので、さらな
る発熱防止が可能となる。

【００９１】また、本実施の形態は、特に内輪に鍔が有
り外輪に鍔がなく且つ複列のころを設けたタイプのころ
軸受に適用すると効果的であるが、内輪に鍔が有り且つ
単列のころを設けたタイプのころ軸受にも適用できるこ
とは言うまでもない。

【００９２】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態を図１４〜図１７に基づき説明する。本実
施の形態は、ころ軸受を組込んでなる軸受装置に関する
もので、特に潤滑装置に関するものである。なお、本実
施の形態に係るころ軸受の一例の基本的な構成は、上述
した第１の実施の形態の図１と同一であるから、同図を
流用して説明する。

【００９３】また、図１４〜図１６において、上述した
第１の実施の形態の図面と同一部分には同一符号が付し
てある。

【００９４】図１４は、本実施の形態に係るころ軸受の
内輪１０１をピッチ円上で展開した状態の要部平面図
で、内輪１０１ところ１０４との配置及び潤滑油の射出
方向を示している。また、図１５は、本実施の形態に係
るころ軸受の要部側面図、図１６は、図１５のＥ−Ｅ線
に沿う縦断面図であり、同図において、１９０１は潤滑
油を射出するノズルである。

【００９５】本実施の形態は、原理的には上述した第３
の実施の形態と同一であるが、異なる点は、ころ軸受自
体ではなく、これを組込んだ軸受装置に手を加えた点で
あり、具体的には、鍔のある側の軌道輪ところとの間
へ、ころの公転方向（つまり回転方向後方）に潤滑剤
（潤滑油）を供給する手段を設けたことである。

【００９６】即ち、回転するころ軸受に潤滑油を供給す
る場合、歯車等の場合と同様に、ころ１０４と内輪１０
１、外輪１０２との噛み合いが進む方向、すなわち、こ
ろを追いかける方向に向けて潤滑油を供給するのが効果
的である。

【００９７】しかし、本実施の形態では、内・外いずれ
か一方の軌道輪に鍔があり、他方の軌道輪には鍔がない
タイプのころ軸受において、一方の軌道輪の軌道面とこ
ろとの転がり運動よりも、他方の軌道輪の軌道面ところ
との転がり運動を、より支配的（優勢）にすることを狙
っているので、逆側、即ち、鍔１０５の有る側、本実施
の形態では内輪１０１の鍔１０５ところ１０４との間及
び内輪１０１の軌道面１０１ａところ１０４との間に、
公転するころ１０４の回転方向後側から、狙いを定めて
ノズル１９０１から潤滑油を射出して供給する。これに
より、内輪１０１ところ１０４との間の方が、外輪１０
２ところ１０４との間よりも潤滑油が余分に供給され、
摩耗を少なくすることが可能である。

【００９８】また、本実施の形態では、公転するころ１
０４の回転方向後側から、内輪１０１の軌道面１０１ａ
ところ１０４との間に潤滑油を供給する必要があるの
で、潤滑油の射出速度は少なくともころ１０４の公転速
度を上回ることが必要である。

【００９９】ころ１０４の公転の回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）
は、内輪１０１の回転数をＮ（ｒｐｍ）、内輪１０１の
軌道面１０１ａの外径をＤｉ、外輪１０２の軌道面１０
２ａの内径をＤ₀とすると、

【０１００】

【数１０】

【０１０１】また、ノズル１９０１からの潤滑油の射出
速度Ｖo及び流量Ｑは、

【０１０２】

【数１１】

【０１０３】上述したように内輪１０１ところ１０４と
の間に潤滑油を供給するためには、前記ノズル１９０１
は、図１６に示すように、所定の射出角度「本実施の形
態では、図１４においては、一方の列のころ１０４側は
中心線に対して外側に３０°（θ1）、他方の列のころ
１０４側は中心線に対して外側に５０°（θ1）であ
り、図１６においては、内輪１０１の軌道面１０１ａに
対して上方へ４０°（θ2）」から射出するよう定め
る。要は、鍔１０５や他のころ、保持器１０３に当たる
ことなく狙いとするころ１０４と内輪軌道面１０１ａと
の間に潤滑油を射出できるように、角度θ₁，θ₂を選択
すればよい。

【０１０４】図１７は、潤滑油の射出速度Ｖ₀と、この
射出速度Ｖ₀のｘ軸方向成分（即ち、ころ１０４の公転
方向成分）Ｖｘとの関係を示す図である。同図より、射
出速度Ｖ₀のｘ軸方向成分Ｖｘは、

【０１０５】

【数１２】

【０１０６】Ｖｘは、ころ１０４の公転の周速Ｖｃ「上
記式（１１）参照」より大であることが必要である。

【０１０７】また、ノズル１９０１の射出角度θ₁，θ₂
は、幾何学的関係から適切な値に設定する（上述したよ
うに、図１４及び図１６では、θ1＝３０°，５０°、
θ2＝４０°）。

【０１０８】以上の各条件を満足するように、潤滑油の
供給圧力Ｐsを設定する。一実施例として、工作機械用
スピンドルの場合について、上述のように計算した場
合、Ｐｓ＝３０〜５０ｋｇ／ｃｍ²という条件が得られ
た。この場合、この条件での微小流量での間欠供給を行
うような潤滑装置を用いるとよい。

【０１０９】上述したように、本実施の形態に係るころ
軸受によれば、鍔１０５のある側の内輪１０１ところ１
０４との間へ、ころ１０４の公転方向（つまり回転方向
後方）に潤滑油を供給することにより、外輪１０２側と
ころ１０４の転がり運動が、内輪１０１側ところ１０４
の転がり運動よりも優勢になり、ころのスキューにより
内輪１０１の鍔１０５の内側面ところ１０４の端面との
接触が生じると、スキューを修正する作用があるため、
両者の摩擦による発熱を、より確実に避けることができ
るものである。

【０１１０】なお、本実施の形態においては、発生した
スキューを修正することができるのであるから、上述し
た第１の実施の形態のように端面を円錐面とした円筒こ
ろを使用したころ軸受のみならず、端面を円錐面としな
い通常の円筒ころを使用したころ軸受等についても、こ
ろと鍔との強いエッジ当たりを回避できるので、これら
にも適用可能である。

【０１１１】さらになお、本実施の形態は、上述した第
２〜第４の実施の形態と組み合わせても、実施可能であ
り、その場合、各実施の形態の効果と相俟って、さらに
好ましい効果が得られる。

【０１１２】（第６の実施の形態）次に、本発明の第６
の実施の形態を図１８及び図１９に基づき説明する。

【０１１３】図１８は、本実施の形態に係るころ軸受の
要部側面図、図１９は、図１８のＦ矢視図（平面図）で
あり、両図において、上述した第１の実施の形態の図面
と同一部分には同一符号が付してある。

【０１１４】本実施の形態は、合成樹脂製の保持器を用
いたものでありながら、高速回転時に引っ張り荷重を受
けても耐えることができるようにしたものである。

【０１１５】図１８及び図１９において、１０３′は合
成樹脂製の保持器である。この保持器１０３′は、図１
９に示すように、その端部１０３′ａにころ１０４相互
間に位置する柱部１０３′ｂを複数有している。また、
端部１０３′ａの各柱部１０３′ｂと隣接する部分に半
径方向に亘るスリット１０３′ｃを複数有している。ま
た、柱部１０３′ｂの内側面（内輪１０１と対向する側
の面）の両側には、図１８に示すように、両側に位置す
るころ１０４を抱えるための弾性突起１０３′ｄがそれ
ぞれ設けられている。

【０１１６】ところで、合成樹脂製の保持器には、金属
製に比べ、比重が小さいので高速回転させるのに有利で
あるというメリットがある反面、引っ張り荷重に弱く、
剛性も低いと言うデメリットがあった。

【０１１７】そこで、合成樹脂製の保持器のもう１つの
メリットである形状の自由度が大きい（射出成型により
形成できるから）という点を利用し、本実施の形態で
は、上述したように、保持器１０３′にスリット１０
３′ｃと弾性突起１０３′ｄを設けたものである。

【０１１８】また、合成樹脂製の保持器において、その
ポケット（ころが収容される部分）ところとの間に遊び
がある場合、隣り合う２つのころの公転速度に差がある
と、図２５の状態となる場合がある。すなわち、保持器
に引っ張り荷重がかかる場合が問題となる。

【０１１９】また、合成樹脂製の保持器において、その
ポケット（ころが収容される部分）ところとの間に遊び
がある場合、そのポケットは、ころのスキューを規制す
るには役に立たない大きさである（即ち、保持器のポケ
ットの中でころが傾き得る最大角度は、上述したスキュ
ー限界角度Δθに比べてかなり大きい）。

【０１２０】以上の点を考慮して、本実施の形態におい
ては、保持器１０３′の柱部１０３′ｂに設けた弾性突起１
０３′ｄにより遊びを無くすことによって、ころ１０４
にスキューが起こることを規制する。

【０１２１】保持器１０３′の端部１０３′ａの各柱
部１０３′ｂと隣接する部分に設けたスリット１０３′
ｃによって変形能を上げることで、保持器１０３′にこ
ろ１０４のスキュー規制により生じる引っ張り荷重を逃
がすことができるようにする）。

【０１２２】具体的には、ころ１０４の転動面１０４ａ
と対向する保持器１０３′の円弧面１０３′ｅの中心点
Ｏ₂を、図１８に示すように、ころ１０４の中心から水
平方向に距離ａ進んだ位置から垂直上方向（外輪１０２
側）に距離Ｓだけ進んだ位置に設定することにより、柱
部１０３′ｂに設けた弾性突起１０３′ｄ（端部１０
３′ａより内輪１０１側に突出した部分）が隙間無くこ
ろ１０４を抱える状態（与圧状態）としている。

【０１２３】上述したように、本実施の形態に係るころ
軸受によれば、合成樹脂製の保持器１０３′にスリット
１０３′ｃと弾性突起１０３′ｄを設けることにより、
合成樹脂製の保持器１０３′を用いたものでありなが
ら、高速回転時に引っ張り荷重を受けても耐えることが
できる。

【０１２４】この実施の形態の保持器を第１〜第５の実
施の形態のころ軸受に用いることは各実施の形態の発熱
防止の効果が加わるので、さらに高速回転に有利であ
り、より好ましい。

【０１２５】（第７の実施の形態）次に、本発明の第７
の実施の形態を図２０及び図２１に基づき説明する。

【０１２６】図２０は、本実施の形態に係るころ軸受の
要部平面図、図２１は、本実施の形態に係るころ軸受の
要部側面図であり、両図において、上述した第６の実施
の形態の図面と同一部分には同一符号が付してある。

【０１２７】上述した第６の実施の形態においては、保
持器１０３′が軸方向片側のみに柱部１０３′ｂを有す
る構成としたが、本実施の形態では、保持器１０３′が
軸方向両側に柱部１０３′ｂを有し、両側の柱部１０
３′ｂにそれぞれスリット１０３′ｃを設けたものであ
る。

【０１２８】なお、本実施の形態におけるその他の構成
及び作用、効果は、上述した第６の実施の形態と同一で
あるから、その説明は省略する。

【０１２９】（第８の実施の形態）次に、本発明の第８
の実施の形態を図２２に基づき説明する。

【０１３０】図２２は、本実施の形態に係るころ軸受に
おける保持器１０３′の要部斜視図であり、同図におい
て、上述した第６及び第７の実施の形態の図面と同一部
分には同一符号が付してある。

【０１３１】上述した第６及び第７の実施の形態では、
ころ１０４を円筒形状としたころ軸受に適用したが、本
実施の形態は、ころ１０４をその転動面を錐形状とした
円錐ころ軸受に適用したものである。

【０１３２】なお、本実施の形態におけるその他の構成
及び作用、効果は、上述した第６及び第７の実施の形態
と同一であるから、その説明は省略する。

【０１３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のころ軸受に
よれば、内外２つの軌道輪相互間に少なくとも一列のこ
ろを回転可能に配設して成るころ軸受において、軌道輪
に設けられた鍔を外開きの角度を付けて傾斜させ、前記
ころの頭部に前記鍔の傾斜と同じ角度だけ傾斜する傾斜
部を設け、前記鍔の高さ面における該鍔及び前記ころの
頭部の断面上において、前記鍔の幅と前記ころの頭部の
長さによる隙間内で前記ころがスキューしても該ころの
頭部断面形状のアール部において前記鍔の断面と接する
ようにしたから、ころにスキューが生じてもエッジ当た
りの状態を避けることができると共に、ころに生じたス
キューを自動的に修正することができ、しかも、合成樹
脂製保持器で高速回転時に引っ張り荷重を受けても耐え
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るころ軸受の一
部を切欠した斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るころ軸受にお
ける内輪の鍔ところとの接触状態を示す要部拡大縦断面
図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係るころ軸受の内
輪の鍔ところとの接触面の形状を決める方法を説明する
ための概念的斜視図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係るころ軸受にお
ける内輪の鍔ところとの接触面の形状を決める方法を説
明するための概念的側面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係るころ軸受にお
ける内輪の鍔ところとの接触状態を示す要部拡大平面図
である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係るころ軸受にお
ける内輪の鍔ところとの接触状態を示す要部拡大平面図
である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係るころ軸受の要
部拡大縦断面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係るころ軸受の外
輪ところとの関係を示す要部平面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係るころ軸受の内
輪ところとの関係を示す概念的左側面図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るころ軸受の
外輪ところとの関係を示す要部平面図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態に係るころ軸受の
要部正面図である。

【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るころ軸受の
外輪ところとの関係を示す要部縦断面図である。

【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るころ軸受の
外輪ところとの関係を示す要部縦断面図である。

【図１４】本発明の第５の実施の形態に係るころ軸受の
内輪をピッチ円上で展開した状態の要部平面図である。

【図１５】本発明の第５の実施の形態に係るころ軸受の
要部側面図である。

【図１６】図１５のＥ−Ｅ線に沿う縦断面図である。

【図１７】本発明の第５の実施の形態に係るころ軸受に
おけるノズルの射出速度と円周方向成分との関係を示す
図である。

【図１８】本発明の第６の実施の形態に係るころ軸受の
要部側面図である。

【図１９】図１８のＦ矢視図（平面図）である。

【図２０】本発明の第７の実施の形態に係るころ軸受の
要部平面図である。

【図２１】本発明の第７の実施の形態に係るころ軸受の
要部側面図である。

【図２２】本発明の第８の実施の形態に係るころ軸受に
おける保持器の要部平面図である。

【図２３】従来のころ軸受の問題点を説明するための要
部平面図である。

【図２４】従来のころ軸受の問題点を説明するための要
部側面図である。

【図２５】従来の合成樹脂製保持器を用いたころ軸受の
問題点を説明するための要部平面図である。

【符号の説明】

１０１内輪（軌道輪）１０１ａ内輪の軌道面１０２外輪（軌道輪）１０２ａ外輪の軌道面１０３保持器１０３′ 保持器１０３′ａ保持器の端部１０３′ｂ保持器の柱部１０３′ｃ保持器のスリット１０３′ｄ保持器の弾性突起１０３′ｅ保持器の円弧面１０４ころ１０４ａころの転動面１０５鍔１０６逃げ溝１９０１ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内外２つの軌道輪相互間に少なくとも一
列のころを回転可能に配設して成るころ軸受において、
前記軌道輪に設けられた鍔を外開きの角度を付けて傾斜
させ、前記ころの頭部に前記鍔の傾斜と同じ角度だけ傾
斜する傾斜部を設け、前記鍔ところの頭部とが接する部
分の最大高さ面における該鍔及び前記ころの頭部の断面
上において、前記鍔の幅と前記ころの頭部の長さによる
隙間内で前記ころがスキューしても該ころの頭部断面形
状のアール部において前記鍔の断面と接するようにした
ことを特徴とするころ軸受。