JP2001173665A - ころ軸受 - Google Patents

ころ軸受

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JP2001173665A
JP2001173665A JP36116699A JP36116699A JP2001173665A JP 2001173665 A JP2001173665 A JP 2001173665A JP 36116699 A JP36116699 A JP 36116699A JP 36116699 A JP36116699 A JP 36116699A JP 2001173665 A JP2001173665 A JP 2001173665A
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raceway
roller bearing
flange
peripheral surface
curvature
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Tetsuro Unno
鉄郎 海野
Yoshio Shoda
義雄 正田
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ころおよび鍔部にかじり・焼き付きが生じ難
いころ軸受を提供する。 【解決手段】 円錐ころ軸受10は、内周面に凹状の外輪
軌道11が設けられた外輪12と、外周面に凹状の内輪軌道
13が設けられた内輪14と、外輪軌道11および内輪軌道13
間に複数配置された略円柱形状のころ15と、内輪軌道に
おける軸方向端部のうちの一方に沿って設けられた鍔部
16とを備える。ころ15は、外周面が凸状母線により形成
されているとともに、鍔部16に接触する端面が凸状の球
面とされている。外輪軌道11および内輪軌道14と、ころ
15の外周面とのうちの一方における中央部が一定曲率半
径を有する第１母線により形成されているとともに、中
央部に隣接する両端部側が外輪軌道11および内輪軌道14
と、ころ15の外周面とのうちの他方に対して離れるよう
な曲率半径を有する第２母線により形成されている。鍔
部16の鍔面19は、凹状の球面である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はころ軸受に係り、こ
ろの端面と鍔部との間の潤滑状態を良好に維持できる円
筒ころ軸受，円錐ころ軸受等のころ軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に、従来の円錐ころ軸受50を示す。
この円錐ころ軸受50は、内周面に外輪軌道51が設けられ
た外輪52と、外周面に内輪軌道53が設けられた内輪54
と、外輪軌道51および内輪軌道53間に多数配置されたこ
ろ55と、内輪軌道53における軸方向端部に沿って設けら
れた鍔部56とを備えている。外輪軌道51および内輪軌道
53は、それぞれ凹状弧線を母線として形成するクラウニ
ング加工が施されている。なお、円錐ころ軸受50は、自
動調心ころ軸受と違って、外輪軌道51の母線の中心C1が
当該円錐ころ軸受50の軸線Ｃから外れた任意位置に設定
されている。
【０００３】ころ55は、転動面が凸状弧線を母線として
形成された略円錐形状とされ、大径端面57が凸状の球面
とされ、小径端面58が任意の面形状とされている。これ
らのころ55は、自転軸C2が、円錐ころ軸受50における軸
線Ｃの延長線に沿った所定位置を頂点C3とする第１仮想
円錐面の母線に沿うように配置されている。
【０００４】このような円錐ころ軸受50は、内輪軌道53
と鍔部56の鍔面59との間の入り隅に沿って断面略４分の
３円状の逃げ部60が連続形成されている。そして、図６
に示すように、正常回転する円錐ころ軸受50は、あらか
じめ与えられた予圧や軸受荷重の分力により、凸状の球
面である大径端面57と、円錐面である鍔面59とが一定面
積の接触領域Ａを介して面摺接する（図６中、ハッチン
グ参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、円
錐ころ軸受50は、外輪軌道51，内輪軌道53およびころ55
が弧線を母線として形成されているため、過大な荷重や
偏荷重あるいは急激な加減速が加わると、スキュー，チ
ルトと呼ばれる現象が生じ易い。ここで、スキューと
は、ころ55の自転軸C2が、前述した第１仮想円錐面にお
ける螺旋方向に沿うように傾斜する現象を指す。一方、
チルトとは、ころ55の自転軸C2が、前述した第１仮想円
錐面の母線に対して傾斜する現象であり、かつ、スキュ
ーの傾斜方向以外に傾斜する現象を指す。
【０００６】図７に、従来の円錐ころ軸受50にスキュ
ー，チルトが発生した状態を示す。すわなち、図７
（Ａ）に示すように、円錐ころ軸受50においてスキュー
が発生した場合、二次元曲面である鍔面59に対して三次
元曲面である大径端面57の向きが変化するため、接触領
域Ａが大径端面57の縁部側、かつ、鍔面59の外径側に移
動する（図７（Ａ）中ハッチング参照）。
【０００７】そして、円錐ころ軸受50においては、スキ
ューが過度に生じると、接触領域Ａが鍔面59の外径側か
ら逸脱し、大径端面57および鍔面59の摺接面積が減少す
る場合がある（図７（Ａ）中、二点鎖線参照）。この場
合、従来の円錐ころ軸受50は、正常回転している場合に
比較して、接触領域Ａの面圧（単位面積当たりの圧力）
が上昇するため、大径端面57および鍔面59のうちの一方
あるいは双方にかじり・焼き付きが生じる虞れがある。
【０００８】一方、図７（Ｂ）に示すように、円錐ころ
軸受50においてチルトが発生した場合も（図７（Ｂ）
中、ハッチング参照）、スキューが発生した場合と同様
に、接触領域Ａが鍔面59の外径側に移動する。このた
め、従来の円錐ころ軸受50は、チルトが過度に生じて
も、接触領域Ａが鍔面59の外径側から逸脱し、これによ
り大径端面57および鍔面59のうちの一方あるいは双方に
かじり・焼き付きが生じる虞れがある。
【０００９】また、従来の円錐ころ軸受50は、球面の大
径端面57と、円弧面の鍔面59とが予圧により面摺接する
という構造上の理由から、接触領域Ａの摺接面積に上限
があり、面圧の低減が難しい。
【００１０】本発明は、前述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的はころおよび鍔部にかじり・焼
き付きが生じ難いころ軸受を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、内周面に凹状の外輪軌道が設けられ
た外輪と、外周面に凹状の内輪軌道が設けられた内輪
と、前記外輪軌道および前記内輪軌道間に複数配置され
た略円柱形状の転動部材と、前記外輪軌道における軸方
向端部および前記内輪軌道における軸方向端部のうちの
一方に沿って設けられた鍔部とを備え、前記各転動部材
の外周面が凸状母線により形成されているとともに、前
記各転動部材における前記鍔部に接触する端面が凸状の
球面とされ、前記外輪軌道および前記内輪軌道と、前記
各転動部材の外周面とのうちの一方における中央部が一
定曲率半径を有する第１母線により形成されているとと
もに、前記中央部に隣接する両端部側が前記外輪軌道お
よび前記内輪軌道と、前記各転動部材の外周面とのうち
の他方に対して離れるような曲率半径を有する第２母線
により形成されているころ軸受において、前記鍔面が凹
状の球面であることを特徴としている。
【００１２】また、本発明は、内周面に凸状の外輪軌道
が設けられた外輪と、外周面に凸状の内輪軌道が設けら
れた内輪と、前記外輪軌道および前記内輪軌道間に複数
配置された略円柱形状の転動部材と、前記外輪軌道にお
ける軸方向端部および前記内輪軌道における軸方向端部
のうちの一方に沿って設けられた鍔部とを備え、前記各
転動部材の外周面が凹状母線により形成されているとと
もに、前記各転動部材における前記鍔部に接触する端面
が凸状の球面とされ、前記外輪軌道および前記内輪軌道
と、前記各転動部材の外周面とのうちの一方における中
央部が一定曲率半径を有する第１母線により形成されて
いるとともに、前記中央部に隣接する両端部側が前記外
輪軌道および前記内輪軌道と、前記各転動部材の外周面
とのうちの他方に対して離れるような曲率半径を有する
第２母線により形成されているころ軸受において、前記
鍔面が凹状の球面であることを特徴としている。
【００１３】ここで、本発明は、例えば円筒ころ軸受，
円錐ころ軸受等のラジアルころ軸受や、あるいはスラス
ト円錐ころ軸受等に適用可能であり、ころの形状や列数
等は任意である。なお、外輪軌道，内輪軌道および転動
部材を形成する第１母線および第２母線は、互いの境界
における面圧上昇を抑制するために、第１母線および第
２母線が接線を共有する形態や、あるいは第１母線およ
び第２母線の境界線を跨ぐように第３母線を形成する形
態を採用できる。
【００１４】従来のころ軸受は、凸状の球面であるころ
の端面と、円錐面である鍔面とが理論的に点接触し、か
つ、予圧や軸受荷重の分力により面接触させていたた
め、接触領域の摺接面積に上限があった。これに対し
て、本発明のころ軸受においては、鍔面が凹状の球面で
あるため、例えば鍔面の曲率半径をころの端面の曲率半
径に対応させておけば、鍔面ところの端面とが面接触す
ることになり、予圧や軸受荷重の分力の有無に関わらず
接触領域の摺接面積を一定以上確保できることになる。
そして、これらのようなころ軸受においては、予圧や軸
受荷重の分力を与えることにより、接触領域の摺接面積
を従来に比較して拡大できるため、従来に比較して接触
領域の面圧を低くでき、これによってもころの端面およ
び鍔面のうちの一方あるいは双方にかじり・焼き付きが
生じる可能性を低くできることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する
実施の形態において、既に図５ないし図７において説明
した部材等については、図中に相当符号を付すことによ
り説明を簡略化あるいは省略する。
【００１６】図１に示すように、本発明に係る実施形態
の円錐ころ軸受10は、内周面に外輪軌道11が設けられた
外輪12と、外周面に内輪軌道13が設けられた内輪14と、
外輪軌道11および内輪軌道13間に多数配置されたころ15
と、内輪軌道13における軸方向端部に沿って設けられた
鍔部16とを備えている。外輪軌道11および内輪軌道13
は、中央部が一定曲率半径を有する第１母線により形成
されているとともに、中央部に隣接する両端部側がころ
15の外周面に対して離れるような曲率半径を有する第２
母線により形成されたクラウニング加工が施されてい
る。そして、外輪軌道11は、その母線の中心C1が円錐こ
ろ軸受10の軸線Ｃから外れた任意位置に設定されてい
る。ころ15は、転動面が凸状弧線を母線として形成され
た略円錐形状とされ、大径端面17が凸状の球面であると
ともに、小径端面18が任意形状とされている。これらの
ころ15は、自転軸C2が、円錐ころ軸受10における軸線Ｃ
の延長線に沿った所定位置を頂点C3とする第１仮想円錐
面の母線に沿うように配置されている。
【００１７】鍔部16は、ころ15の大径端面17に対して接
触する鍔面19を有している。鍔面19は、前述した頂点C3
を中心とする球面に沿って形成された凹状の球面とされ
ている。この鍔面19は、内輪軌道13からの立上寸法Ｈが
ころ15の最大直径寸法、すわなち大径端面17の直径寸法
Daの40％に設定されている。一方、ころ15の大径端面17
の曲率半径Ｒは、鍔面19の曲率半径Ｒｏの90％に設定さ
れている。従って、図２に示すように、この円錐ころ軸
受10は、ころ15の大径端面17と鍔面19とが理論的に転接
触し、予圧や軸受荷重の分力により大径端面17と鍔面19
とが所定面積の接触領域Ａを介して摺接する。
【００１８】この円錐ころ軸受10によれば、頂点C3を中
心とする球面に沿って鍔面19が形成されているため、接
触領域Ａの摺接面積を比較的大きくでき、これにより接
触領域Ａの面圧を従来よりも低くできる。すわなち、前
述した円錐ころ軸受10によれば、スキュー，チルトが生
じても接触領域Ａの面圧が上昇せず、従来のような大径
端面17および鍔面19のうちの一方あるいは双方にかじり
・焼き付きが生じる虞れを少なくできる。
【００１９】図３に示すように、以上のような円錐ころ
軸受10によれば、鍔面19の立上寸法Ｈがころ15の大径端
面17の直径寸法Daの40％に設定されているため、スキュ
ーが生じて接触領域Ａが鍔面19の外径側に移動しても、
接触領域Ａが鍔面19から逸脱しない（図３中、二点鎖線
参照）。また、この円錐ころ軸受10によれば、チルトが
生じても、接触領域Ａが鍔面19から逸脱しない（図３
中、三点鎖線参照）。
【００２０】さらに、前述した円錐ころ軸受10によれ
ば、スキューが生じた場合、接触領域Ａの移動量を従来
に比較して少なくできるため、大径端面17および鍔面19
の摺接速度が上昇せず、潤滑状態が悪化しないという効
果も得られる。
【００２１】ところで、以上のような円錐ころ軸受10に
おいて、大径端面17の曲率半径Ｒを鍔面19の曲率半径Ｒ
ｏに近付けるに従って、接触領域Ａの摺接面積が大きく
なるが、スキュー，チルトが生じた場合、接触領域Ａが
鍔面19から逸脱する可能性も高くなる。この場合、大径
端面17の縁部において、エッジロードが生じ易くなる。
一方、この円錐ころ軸受10において、鍔面19の曲率半径
Ｒｏに対して大径端面17の曲率半径Ｒを一定以下に設定
すると、接触領域Ａの摺接面積が小さくなり、面圧が上
昇する。
【００２２】図４には、大径端面17の曲率半径Ｒと、鍔
面19の曲率半径Ｒｏとの関係がＰＶ値に及ぼす影響を表
すグラフが示されている。ここで、ＰＶ値とは、接触領
域Ａの面圧Ｐと、大径端面17および鍔面19の相対摺接速
度Ｖと積数を指す。
【００２３】この図４によれば、曲率半径Ｒが曲率半径
Ｒｏの85％ないし95％であればＰＶ値を一定以下に維持
できることが判る。そして、曲率半径Ｒが曲率半径Ｒｏ
の90％ないし95％であれば、ＰＶ値を最小化できること
が判る。これらのことから、ころ15における大径端面17
の曲率半径Ｒは、鍔面19の曲率半径Ｒｏに対して85％な
いし95％に設定しておくことが好ましく、特に90％以上
に設定しておくことが好ましい。
【００２４】なお、本発明のころ軸受は、前述した実施
形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可
能である。例えば、前述した実施形態においては、内輪
軌道の軸方向端部に設けられた鍔部が例示されていた
が、本発明は、外輪軌道の軸方向端部に鍔部が設けられ
たころ軸受にも適用可能である。さらに、本発明は、凹
状の外輪軌道および内輪軌道と、凸状母線により形成さ
れた転動部材とを有するころ軸受にのみ適用可能なもの
ではなく、凸状の外輪軌道および内輪軌道と、凹状母線
により形成された転動部材とを有するころ軸受にも適用
可能である。本発明は、例えば本出願人による特願平１
１−１７４２９６号明細書に記載の技術に適用した場合
に、特に効果的である。
【００２５】また、本発明は円錐ころ軸受にのみ適用可
能なものではなく、円筒ころ軸受，円錐ころ軸受等のラ
ジアルころ軸受や、あるいはスラスト円錐ころ軸受等に
適用可能であり、ころの形状や転動面に対するクラウニ
ング加工の種類、あるいはころの列数等は任意である。
その他、前述した実施形態において例示した外輪軌道，
外輪，内輪軌道，内輪，ころ，鍔部，立上寸法，鍔面等
の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所等は本発明を
達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００２６】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、スキュー，チルトが発生しても、ころの端面と鍔部
の鍔面との接触領域における面圧を低くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態を示す要部断面図であ
る。
【図２】正常回転する円錐ころ軸受の接触領域の位置を
示す模式図である。
【図３】円錐ころ軸受にスキュー，チルトが発生した場
合の接触領域の位置を示す模式図である。
【図４】ころの端面の曲率半径と、鍔面の曲率半径との
関係がＰＶ値に及ぼす影響を表すグラフである。
【図５】従来の円錐ころ軸受を示す要部断面図である。
【図６】正常回転する従来の円錐ころ軸受の接触領域の
位置を示す模式図である。
【図７】従来の円錐ころ軸受にスキュー，チルトが発生
した場合の接触領域の位置を示す模式図である。
【符号の説明】
10 円錐ころ軸受（ころ軸受） 11 外輪軌道 12 外輪 13 内輪軌道 14 内輪 15 ころ 16 鍔部 17 大径端面（端面） 19 鍔面 Ｈ 立上寸法 Ｄａ ころの最大直径寸法

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内周面に凹状の外輪軌道が設けられた外
    輪と、外周面に凹状の内輪軌道が設けられた内輪と、前
    記外輪軌道および前記内輪軌道間に複数配置された略円
    柱形状の転動部材と、前記外輪軌道における軸方向端部
    および前記内輪軌道における軸方向端部のうちの一方に
    沿って設けられた鍔部とを備え、 前記各転動部材の外周面が凸状母線により形成されてい
    るとともに、前記各転動部材における前記鍔部に接触す
    る端面が凸状の球面とされ、 前記外輪軌道および前記内輪軌道と、前記各転動部材の
    外周面とのうちの一方における中央部が一定曲率半径を
    有する第１母線により形成されているとともに、前記中
    央部に隣接する両端部側が前記外輪軌道および前記内輪
    軌道と、前記各転動部材の外周面とのうちの他方に対し
    て離れるような曲率半径を有する第２母線により形成さ
    れているころ軸受において、 前記鍔面が凹状の球面であることを特徴とするころ軸
    受。
  2. 【請求項２】 内周面に凸状の外輪軌道が設けられた外
    輪と、外周面に凸状の内輪軌道が設けられた内輪と、前
    記外輪軌道および前記内輪軌道間に複数配置された略円
    柱形状の転動部材と、前記外輪軌道における軸方向端部
    および前記内輪軌道における軸方向端部のうちの一方に
    沿って設けられた鍔部とを備え、 前記各転動部材の外周面が凹状母線により形成されてい
    るとともに、前記各転動部材における前記鍔部に接触す
    る端面が凸状の球面とされ、 前記外輪軌道および前記内輪軌道と、前記各転動部材の
    外周面とのうちの一方における中央部が一定曲率半径を
    有する第１母線により形成されているとともに、前記中
    央部に隣接する両端部側が前記外輪軌道および前記内輪
    軌道と、前記各転動部材の外周面とのうちの他方に対し
    て離れるような曲率半径を有する第２母線により形成さ
    れているころ軸受において、 前記鍔面が凹状の球面であることを特徴とするころ軸
    受。
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