JP2002195272A - 鍔付円筒ころ軸受 - Google Patents
鍔付円筒ころ軸受Info
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- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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- F16C19/225—Details of the ribs supporting the end of the rollers
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- F16C2240/70—Diameters; Radii
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ラジアル荷重及びアキシアル荷重を受けつつ
高速で運転される鍔付円筒ころ軸受の信頼性及び耐久性
の向上を図る 【解決手段】 円筒ころ１４の中心部に形成した凹部２
１ａの直径αを、この円筒ころ１４の直径Ｄの０．５〜
０．８倍とする。又、鍔部の有効鍔高さｈを、上記円筒
ころ１４の直径Ｄの０．１５〜０．２５倍とする。更
に、上記円筒ころ１４の半径から上記凹部の半径を引い
た部分の長さｄを、上記有効鍔高さｈ以下とする。
高速で運転される鍔付円筒ころ軸受の信頼性及び耐久性
の向上を図る 【解決手段】 円筒ころ１４の中心部に形成した凹部２
１ａの直径αを、この円筒ころ１４の直径Ｄの０．５〜
０．８倍とする。又、鍔部の有効鍔高さｈを、上記円筒
ころ１４の直径Ｄの０．１５〜０．２５倍とする。更
に、上記円筒ころ１４の半径から上記凹部の半径を引い
た部分の長さｄを、上記有効鍔高さｈ以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明に係る鍔付円筒ころ
軸受は、例えば鉄道車両用駆動装置の駆動軸、或は自動
車用デファレンシャル装置のピニオン軸の如く、ラジア
ル荷重及びアキシアル荷重を受けつつ回転する回転軸を
ハウジング等の固定部分に回転自在に支持する為に利用
する。
軸受は、例えば鉄道車両用駆動装置の駆動軸、或は自動
車用デファレンシャル装置のピニオン軸の如く、ラジア
ル荷重及びアキシアル荷重を受けつつ回転する回転軸を
ハウジング等の固定部分に回転自在に支持する為に利用
する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、実開昭６４−３８３５１号公報
に記載された、鉄道車両用駆動装置を示している。両端
部に車輪１、１を固定した車軸２の中間部に固定した従
動大歯車３と、駆動軸４の中間部に固定した駆動小歯車
５とを噛合させている。この駆動軸４は、駆動モータ６
の出力軸７により、継手８を介して回転駆動自在として
いる。走行時には、この駆動モータ６への通電に基づい
て上記車輪１、１を固定した車軸２を、上記継手８、駆
動軸４、駆動小歯車５、従動大歯車３を介して回転駆動
する。
に記載された、鉄道車両用駆動装置を示している。両端
部に車輪１、１を固定した車軸２の中間部に固定した従
動大歯車３と、駆動軸４の中間部に固定した駆動小歯車
５とを噛合させている。この駆動軸４は、駆動モータ６
の出力軸７により、継手８を介して回転駆動自在として
いる。走行時には、この駆動モータ６への通電に基づい
て上記車輪１、１を固定した車軸２を、上記継手８、駆
動軸４、駆動小歯車５、従動大歯車３を介して回転駆動
する。
【０００３】この様な鉄道車両用駆動装置を構成する、
上記駆動小歯車５及び従動大歯車３は、噛合部で発生す
る騒音並びに振動の低減等を目的として、はすば歯車を
使用している。この為、上記両歯車５、３同士の噛合部
では、ラジアル荷重の他にアキシアル荷重も発生する。
従って、上記駆動小歯車５を固定した状態で回転する上
記駆動軸４をハウジング９に対し回転自在に支持する為
の転がり軸受は、ラジアル荷重だけでなく、アキシアル
荷重も支承できるものでなければならない。この為に従
来は、図５に示す様に、上記駆動軸４及び車軸２を上記
ハウジング９に対し、接触角の方向を互いに異ならせた
１対ずつの円すいころ軸受１０、１０により支承してい
た。
上記駆動小歯車５及び従動大歯車３は、噛合部で発生す
る騒音並びに振動の低減等を目的として、はすば歯車を
使用している。この為、上記両歯車５、３同士の噛合部
では、ラジアル荷重の他にアキシアル荷重も発生する。
従って、上記駆動小歯車５を固定した状態で回転する上
記駆動軸４をハウジング９に対し回転自在に支持する為
の転がり軸受は、ラジアル荷重だけでなく、アキシアル
荷重も支承できるものでなければならない。この為に従
来は、図５に示す様に、上記駆動軸４及び車軸２を上記
ハウジング９に対し、接触角の方向を互いに異ならせた
１対ずつの円すいころ軸受１０、１０により支承してい
た。
【０００４】ところが、円すいころ軸受１０、１０によ
り上記駆動軸４を支承する場合には、これら各円すいこ
ろ軸受１０、１０の隙間調整が非常に面倒になる。特
に、上記ハウジング９部分の温度は、季節変化により、
更には走行時に上記駆動モータ６が発生する熱の影響等
により、大きく変化する。この様な大きな温度変化に拘
らず、上記各円すいころ軸受１０、１０が焼き付いた
り、或はがたついたりしない様にする為には、これら各
円すいころ１０、１０の内部隙間の調整を厳密に行なう
必要がある。この為、作業に熟練を要し、しかも作業時
間が長くなる事が避けられない。
り上記駆動軸４を支承する場合には、これら各円すいこ
ろ軸受１０、１０の隙間調整が非常に面倒になる。特
に、上記ハウジング９部分の温度は、季節変化により、
更には走行時に上記駆動モータ６が発生する熱の影響等
により、大きく変化する。この様な大きな温度変化に拘
らず、上記各円すいころ軸受１０、１０が焼き付いた
り、或はがたついたりしない様にする為には、これら各
円すいころ１０、１０の内部隙間の調整を厳密に行なう
必要がある。この為、作業に熟練を要し、しかも作業時
間が長くなる事が避けられない。
【０００５】この様な面倒を解消すべく、上記駆動軸４
を上記ハウジング９に支承する為に、鍔付円筒ころ軸受
を使用する事が考えられている。本発明の実施の形態の
１例を示す図１に示す様に、鍔付円筒ころ軸受１１は、
内輪１２と外輪１３と複数個の円筒ころ１４とを備え
る。このうちの内輪１２は、外周面の中間部に円筒状の
内輪軌道１５を、同じく両端部に、１対の外向鍔部１６
ａ、１６ｂを、それぞれ形成している。
を上記ハウジング９に支承する為に、鍔付円筒ころ軸受
を使用する事が考えられている。本発明の実施の形態の
１例を示す図１に示す様に、鍔付円筒ころ軸受１１は、
内輪１２と外輪１３と複数個の円筒ころ１４とを備え
る。このうちの内輪１２は、外周面の中間部に円筒状の
内輪軌道１５を、同じく両端部に、１対の外向鍔部１６
ａ、１６ｂを、それぞれ形成している。
【０００６】又、上記外輪１３は、内周面の一端部（図
１の左端部）に内向鍔部１７を、同じく残部に円筒状の
外輪軌道１８を、それぞれ形成している。又、上記外輪
１３の他端面（図１の右端面）には、全体が円輪状で内
径が上記外輪軌道１８よりも小さな鍔輪１９の片面（図
１の左側面）の径方向中間部乃至は外径寄り部分を突き
当てている。
１の左端部）に内向鍔部１７を、同じく残部に円筒状の
外輪軌道１８を、それぞれ形成している。又、上記外輪
１３の他端面（図１の右端面）には、全体が円輪状で内
径が上記外輪軌道１８よりも小さな鍔輪１９の片面（図
１の左側面）の径方向中間部乃至は外径寄り部分を突き
当てている。
【０００７】更に、上記複数個の円筒ころ１４は、保持
器２０により転動自在に保持された状態で、上記内輪軌
道１５と上記外輪軌道１８との間に設けている。この状
態で、上記各円筒ころ１４の転動面がこれら内輪軌道１
５及び外輪軌道１８に転がり接触する。これに対して、
上記各円筒ころ１４の軸方向両端面の外径寄り部分は、
上記各外向鍔部１６ａ、１６ｂの内側面と、上記内向鍔
部１７の内側面と、上記鍔輪１９の内側面内径寄り部分
とに、近接対向若しくは滑り接触する。
器２０により転動自在に保持された状態で、上記内輪軌
道１５と上記外輪軌道１８との間に設けている。この状
態で、上記各円筒ころ１４の転動面がこれら内輪軌道１
５及び外輪軌道１８に転がり接触する。これに対して、
上記各円筒ころ１４の軸方向両端面の外径寄り部分は、
上記各外向鍔部１６ａ、１６ｂの内側面と、上記内向鍔
部１７の内側面と、上記鍔輪１９の内側面内径寄り部分
とに、近接対向若しくは滑り接触する。
【０００８】上述の様な鍔付円筒ころ軸受１１は、図６
に示す様に、アキシアル荷重負荷能力（アキシアル荷重
を支える能力）を向上させる為に、上記内輪１２の外向
鍔部１６ａ、１６ｂ及び外輪１３の内向鍔部１７の内側
面と、上記鍔輪１９の内側面内径寄り部分（図示の例で
は外向鍔部１６ａの内側面）とを、この鍔付円筒ころ軸
受１１の中心軸に対し直交する仮想平面に対し、相手側
軌道輪に向う程軸方向に向う方向に、設計的に定める適
切な（例えば１５〜６５分程度の）角度θで外側に傾斜
させている。又、上記各円筒ころ１４の両端面の一部で
上記各内側面に対向する部分に、上記角度θとの関係
で、やはり設計的に定める適切な（例えば、各円筒ころ
１４の中心軸上の点を中心とし、これら各円筒ころ１４
の直径の２５〜１００倍程度の）曲率半径Ｒの、クラウ
ニングを施している。尚、本明細書では、外交鍔部１６
ａ部分を中心に説明するが、他の鍔部１６ｂ、１７ｂ及
び鍔軸１９に就いても同様である。
に示す様に、アキシアル荷重負荷能力（アキシアル荷重
を支える能力）を向上させる為に、上記内輪１２の外向
鍔部１６ａ、１６ｂ及び外輪１３の内向鍔部１７の内側
面と、上記鍔輪１９の内側面内径寄り部分（図示の例で
は外向鍔部１６ａの内側面）とを、この鍔付円筒ころ軸
受１１の中心軸に対し直交する仮想平面に対し、相手側
軌道輪に向う程軸方向に向う方向に、設計的に定める適
切な（例えば１５〜６５分程度の）角度θで外側に傾斜
させている。又、上記各円筒ころ１４の両端面の一部で
上記各内側面に対向する部分に、上記角度θとの関係
で、やはり設計的に定める適切な（例えば、各円筒ころ
１４の中心軸上の点を中心とし、これら各円筒ころ１４
の直径の２５〜１００倍程度の）曲率半径Ｒの、クラウ
ニングを施している。尚、本明細書では、外交鍔部１６
ａ部分を中心に説明するが、他の鍔部１６ｂ、１７ｂ及
び鍔軸１９に就いても同様である。
【０００９】又、上記円筒ころ１４の軸方向両端面に
は、中心部に円形の凹部２１を形成し、この凹部２１の
周囲に、平面部２２と、クラウニング部２３と、面取り
部２４とを、上記円筒ころ１４の中心から外径側に向け
て順番に、互いに同心に設けている。従来構造の場合、
上記凹部２１の直径αを、上記円筒ころ１４の直径Ｄの
０．５倍未満（α＜０．５Ｄ）としていた。尚、この様
な凹部２１を形成する理由は、上記円筒ころ１４の軽量
化と、この円筒ころ１４と保持器２０との間に隙間を形
成して潤滑油を流れ易くする為とである。
は、中心部に円形の凹部２１を形成し、この凹部２１の
周囲に、平面部２２と、クラウニング部２３と、面取り
部２４とを、上記円筒ころ１４の中心から外径側に向け
て順番に、互いに同心に設けている。従来構造の場合、
上記凹部２１の直径αを、上記円筒ころ１４の直径Ｄの
０．５倍未満（α＜０．５Ｄ）としていた。尚、この様
な凹部２１を形成する理由は、上記円筒ころ１４の軽量
化と、この円筒ころ１４と保持器２０との間に隙間を形
成して潤滑油を流れ易くする為とである。
【００１０】一方、上記外向鍔部１６ａの内側面は、外
径側から順番に、面取り部２５と、有効鍔部２６と、溝
部２７とを、互いに同心に設けている。従来構造の場
合、上記外向鍔部１６ａの有効鍔高さｈ（外向鍔部１６
ａの高さＨから面取り部２５の高さｒを除いた部分の高
さ）は、上記円筒ころ１４の直径Ｄの０．１５倍未満
（ｈ＜０．１５Ｄ）としていた。
径側から順番に、面取り部２５と、有効鍔部２６と、溝
部２７とを、互いに同心に設けている。従来構造の場
合、上記外向鍔部１６ａの有効鍔高さｈ（外向鍔部１６
ａの高さＨから面取り部２５の高さｒを除いた部分の高
さ）は、上記円筒ころ１４の直径Ｄの０．１５倍未満
（ｈ＜０．１５Ｄ）としていた。
【００１１】上述の様に、従来の鍔付円筒ころ軸受１１
では、円筒ころ１４の凹部２１の直径αが円筒ころ１４
の直径Ｄの半分未満であり、外向鍔部１６ａの有効鍔高
さｈが円筒ころ１４の直径Ｄの０．１５倍未満なので、
図６に示す様に、上記凹部２１と上記有効鍔部２６とが
対向する事はない。即ち、円筒ころ１４の半径（Ｄ／
２）から凹部２１の半径（α／２）を引いた値で表わさ
れる、上記円筒ころ１４の端面の外径寄り部分でアキシ
アル荷重を支承可能な部分の高さｄ｛ｄ＝（Ｄ−α）／
２｝は、上記外向鍔部１６ａの有効高さｈよりも大きく
（ｄ＞ｈ）なる。
では、円筒ころ１４の凹部２１の直径αが円筒ころ１４
の直径Ｄの半分未満であり、外向鍔部１６ａの有効鍔高
さｈが円筒ころ１４の直径Ｄの０．１５倍未満なので、
図６に示す様に、上記凹部２１と上記有効鍔部２６とが
対向する事はない。即ち、円筒ころ１４の半径（Ｄ／
２）から凹部２１の半径（α／２）を引いた値で表わさ
れる、上記円筒ころ１４の端面の外径寄り部分でアキシ
アル荷重を支承可能な部分の高さｄ｛ｄ＝（Ｄ−α）／
２｝は、上記外向鍔部１６ａの有効高さｈよりも大きく
（ｄ＞ｈ）なる。
【００１２】一方、アキシアル荷重を負荷する能力は、
上記円筒ころ１４の端面と上記各鍔部の内側面との接触
部の状態によって決まる。又、この接触部は、接点高さ
Ｅ（図６）上の点を中心とした、図７（ａ）の斜格子で
示す様な楕円形状（接触楕円）となる。そして、この接
触楕円部分の面圧分布は、図７（ｂ）に示す様になる。
尚、この図７（ｂ）は、上下方向が上記接触楕円の長径
方向であり、左右方向の矢印の長さが、この接触楕円の
長径上の点に於ける接触面圧Ｐの大きさを表している。
この様な図７（ｂ）から明らかな様に、接触面圧Ｐは、
楕円中心部が最も大きく、端部に向うに従って漸次小さ
くなる。尚、上記接触部の状態、即ち、接触楕円の位置
及びその大きさは、前記有効鍔部２６の内側面の傾斜角
度θと、前記クラウニング部２３の曲率半径Ｒとの組み
合わせにより調整できる。
上記円筒ころ１４の端面と上記各鍔部の内側面との接触
部の状態によって決まる。又、この接触部は、接点高さ
Ｅ（図６）上の点を中心とした、図７（ａ）の斜格子で
示す様な楕円形状（接触楕円）となる。そして、この接
触楕円部分の面圧分布は、図７（ｂ）に示す様になる。
尚、この図７（ｂ）は、上下方向が上記接触楕円の長径
方向であり、左右方向の矢印の長さが、この接触楕円の
長径上の点に於ける接触面圧Ｐの大きさを表している。
この様な図７（ｂ）から明らかな様に、接触面圧Ｐは、
楕円中心部が最も大きく、端部に向うに従って漸次小さ
くなる。尚、上記接触部の状態、即ち、接触楕円の位置
及びその大きさは、前記有効鍔部２６の内側面の傾斜角
度θと、前記クラウニング部２３の曲率半径Ｒとの組み
合わせにより調整できる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来構造で
は、鍔付円筒ころ軸受１１の鍔部の有効鍔高さｈを、円
筒ころ１４の直径Ｄの０．１５倍未満（ｈ＜０．１５
Ｄ）としていたが、この程度の有効鍔高さｈの値は、各
円筒ころ１４の端面と各鍔部の内側面との接触部に形成
される接触楕円の長径方向の長さに比べて不十分であ
る。即ち、図８に示す様に、外向鍔部１６ａの内側面で
は、同図に斜格子で表した上記接触楕円の長径の寸法に
対して、外向鍔部１６ａの径方向外側（図８の上側）に
設けた面取り部２５までの距離δ1 及び径方向内側（図
８の下側）に設けた溝部２７までの距離δ2 が小さい。
この為、アキシアル荷重が作用する等、何らかの原因で
上記各円筒ころ１４がチルトした場合、上記接触楕円が
有効鍔部２６からはみ出し、この有効鍔部２６と上記面
取り部２５又は上記溝部２７との境界部分で、接触部に
大きなエッジロードが発生し、当該部分の接触面圧が過
度に上昇する。そして、鍔付円筒ころ軸受の温度が上昇
して焼き付きが起こったり、接触面での摩耗が進み、軸
受の振動、騒音等の原因ともなる。尚、厳密に言えば、
接触部分から外れた部分には接触楕円は存在しないが、
本明細書では説明の簡略化の為、縁からはみ出した非接
触部に関しても、接触楕円として表わす。
は、鍔付円筒ころ軸受１１の鍔部の有効鍔高さｈを、円
筒ころ１４の直径Ｄの０．１５倍未満（ｈ＜０．１５
Ｄ）としていたが、この程度の有効鍔高さｈの値は、各
円筒ころ１４の端面と各鍔部の内側面との接触部に形成
される接触楕円の長径方向の長さに比べて不十分であ
る。即ち、図８に示す様に、外向鍔部１６ａの内側面で
は、同図に斜格子で表した上記接触楕円の長径の寸法に
対して、外向鍔部１６ａの径方向外側（図８の上側）に
設けた面取り部２５までの距離δ1 及び径方向内側（図
８の下側）に設けた溝部２７までの距離δ2 が小さい。
この為、アキシアル荷重が作用する等、何らかの原因で
上記各円筒ころ１４がチルトした場合、上記接触楕円が
有効鍔部２６からはみ出し、この有効鍔部２６と上記面
取り部２５又は上記溝部２７との境界部分で、接触部に
大きなエッジロードが発生し、当該部分の接触面圧が過
度に上昇する。そして、鍔付円筒ころ軸受の温度が上昇
して焼き付きが起こったり、接触面での摩耗が進み、軸
受の振動、騒音等の原因ともなる。尚、厳密に言えば、
接触部分から外れた部分には接触楕円は存在しないが、
本明細書では説明の簡略化の為、縁からはみ出した非接
触部に関しても、接触楕円として表わす。
【００１４】上述の様なエッジロードの発生を防止する
為には、上記接触楕円が小さくなる様に、外向鍔部１６
ａの有効鍔部２６の軸方向に直交する仮想平面に対する
傾斜角度θと、円筒ころ１４の端面に形成したクラウニ
ング部２３の曲率半径Ｒとの組み合わせを変更する（曲
率半径Ｒを小さくする）事が考えられる。但し、この様
にして接触楕円を小さくすると、接触面圧Ｐが高くな
り、この接触面圧Ｐと滑り速度Ｖとの積であるＰＶ値が
増大し、耐焼き付き性の面から厳しい使用状態となる。
為には、上記接触楕円が小さくなる様に、外向鍔部１６
ａの有効鍔部２６の軸方向に直交する仮想平面に対する
傾斜角度θと、円筒ころ１４の端面に形成したクラウニ
ング部２３の曲率半径Ｒとの組み合わせを変更する（曲
率半径Ｒを小さくする）事が考えられる。但し、この様
にして接触楕円を小さくすると、接触面圧Ｐが高くな
り、この接触面圧Ｐと滑り速度Ｖとの積であるＰＶ値が
増大し、耐焼き付き性の面から厳しい使用状態となる。
【００１５】又、一般に保持器２０の軸方向端部の径方
向の厚さは、強度を考慮すると、円筒ころ１４の直径Ｄ
の半分以上にする事が好ましい。これに対して従来構造
では、上記円筒ころ１４の軸方向端面の中心部に形成さ
れた凹部２１の直径αは、前述した様に上記円筒ころ１
４の直径Ｄの半分未満（α＜０．５Ｄ）である。従っ
て、図９に示す様に、凹部２１の全部又は大部分を、保
持器２０のリム部が覆う状態になり、矢印で示す様に流
れる潤滑油が、外向鍔部１６ａと円筒ころ１４との間に
入りにくくなる。この為、上記外向鍔部１６ａの内側面
と円筒ころ１４の端面との間で潤滑不良が起こり易く、
鍔付円筒ころ軸受１１の焼き付きの原因にもなる。本発
明の鍔付円筒ころ軸受は、この様な事情に鑑みて発明し
たものである。
向の厚さは、強度を考慮すると、円筒ころ１４の直径Ｄ
の半分以上にする事が好ましい。これに対して従来構造
では、上記円筒ころ１４の軸方向端面の中心部に形成さ
れた凹部２１の直径αは、前述した様に上記円筒ころ１
４の直径Ｄの半分未満（α＜０．５Ｄ）である。従っ
て、図９に示す様に、凹部２１の全部又は大部分を、保
持器２０のリム部が覆う状態になり、矢印で示す様に流
れる潤滑油が、外向鍔部１６ａと円筒ころ１４との間に
入りにくくなる。この為、上記外向鍔部１６ａの内側面
と円筒ころ１４の端面との間で潤滑不良が起こり易く、
鍔付円筒ころ軸受１１の焼き付きの原因にもなる。本発
明の鍔付円筒ころ軸受は、この様な事情に鑑みて発明し
たものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の鍔付円筒ころ軸
受は、前述した従来から知られている鍔付円筒ころ軸受
と同様に、外周面に円筒状の内輪軌道を設けた内輪と、
内周面に円筒状の外輪軌道を設けた外輪と、これら内輪
軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の
円筒ころとを備える。そして、それぞれが軌道輪である
上記内輪及び上記外輪の周面の軸方向両端部のうちの少
なくともアキシアル荷重が作用する側の端部に、相手側
の軌道輪に向け径方向に突出する状態で全周に鍔部を設
けている。そして、これら各鍔部の内側面を、当該軌道
輪の中心軸に直交する仮想平面に対し、相手側の軌道輪
に向う程軸方向外方に向う方向に傾斜した傾斜面として
いる。又、上記各円筒ころの軸方向両端面の中心部に円
形の凹部を設けると共に、この軸方向両端面の外径寄り
部分で上記各鍔部の内側面に対向する部分にクラウニン
グを施している。尚、上記鍔部は、内輪、外輪の両軌道
輪に対し直接フランジ状に形成されたものに限らず、軌
道輪とは別体の鍔輪により構成したものも含む。又、鍔
部が両鍔であるか片鍔であるかは問わない。即ち、使用
時にアキシアル荷重が一方向にのみ加わるのであれば、
当該軌道輪の軸方向両端部のうち、上記アキシアル荷重
が作用する側の端部にのみ、鍔部を設ければ足りる。
受は、前述した従来から知られている鍔付円筒ころ軸受
と同様に、外周面に円筒状の内輪軌道を設けた内輪と、
内周面に円筒状の外輪軌道を設けた外輪と、これら内輪
軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の
円筒ころとを備える。そして、それぞれが軌道輪である
上記内輪及び上記外輪の周面の軸方向両端部のうちの少
なくともアキシアル荷重が作用する側の端部に、相手側
の軌道輪に向け径方向に突出する状態で全周に鍔部を設
けている。そして、これら各鍔部の内側面を、当該軌道
輪の中心軸に直交する仮想平面に対し、相手側の軌道輪
に向う程軸方向外方に向う方向に傾斜した傾斜面として
いる。又、上記各円筒ころの軸方向両端面の中心部に円
形の凹部を設けると共に、この軸方向両端面の外径寄り
部分で上記各鍔部の内側面に対向する部分にクラウニン
グを施している。尚、上記鍔部は、内輪、外輪の両軌道
輪に対し直接フランジ状に形成されたものに限らず、軌
道輪とは別体の鍔輪により構成したものも含む。又、鍔
部が両鍔であるか片鍔であるかは問わない。即ち、使用
時にアキシアル荷重が一方向にのみ加わるのであれば、
当該軌道輪の軸方向両端部のうち、上記アキシアル荷重
が作用する側の端部にのみ、鍔部を設ければ足りる。
【００１７】特に、本発明の鍔付円筒ころ軸受では、上
記円形の凹部の直径が、上記各円筒ころの直径の０．５
〜０．８倍である。又、上記各鍔部の径方向に関する幅
から当該鍔部の周縁に形成した面取り部の径方向に関す
る幅を引いた（減じた）値である、有効鍔高さが、上記
各円筒ころの直径の０．１５〜０．２５倍である。更
に、上記各円筒ころの半径から上記凹部の半径を引いた
値で表わされる、これら各円筒ころの端面の外径寄り部
分で上記アキシアル荷重を支承可能な部分の径方向に関
する幅が、上記有効鍔高さ以下である。
記円形の凹部の直径が、上記各円筒ころの直径の０．５
〜０．８倍である。又、上記各鍔部の径方向に関する幅
から当該鍔部の周縁に形成した面取り部の径方向に関す
る幅を引いた（減じた）値である、有効鍔高さが、上記
各円筒ころの直径の０．１５〜０．２５倍である。更
に、上記各円筒ころの半径から上記凹部の半径を引いた
値で表わされる、これら各円筒ころの端面の外径寄り部
分で上記アキシアル荷重を支承可能な部分の径方向に関
する幅が、上記有効鍔高さ以下である。
【００１８】
【作用】上述の様に構成する本発明によれば、優れた耐
焼き付き性を有し、この鍔付円筒ころ軸受の信頼性が向
上すると共に、装置全体の性能向上に寄与できる。先
ず、鍔付円筒ころ軸受の鍔部の有効鍔高さを、円筒ころ
の直径の０．１５〜０．２５倍と、従来構造よりも高く
する事によって、上記鍔部の内側面と上記円筒ころの端
面との接触部に存在する接触楕円を大きくしても、この
接触楕円が上記鍔部の内側面の周縁部から外れにくくで
きる。この為、クラウニングの曲率半径を大きくして上
記接触楕円を大きくし、上記接触部の接触面圧を小さく
できる。この結果、この接触部のＰＶ値が低減され、耐
焼き付き性を向上させる事ができる。しかも、上記鍔部
の有効鍔高さを高くする事で、上記接触楕円を大きくし
ても、鍔部の内側面の径方向に関する余裕を確保でき
る。この為、上記円筒ころがチルトしても、この接触楕
円がこの鍔部の内側面の有効鍔部からはみ出しにくくな
り、円筒ころの軸方向端面に、エッジロードに基づく大
きな面圧が作用しにくくなる。又、仮に、上記接触楕円
が上記有効鍔部の周縁部から多少はみ出しても、接触楕
円が大きい分、はみ出した部分の面圧が低く、ＰＶ値が
小さくて済む為、焼き付きに結び付く可能性も低い。
焼き付き性を有し、この鍔付円筒ころ軸受の信頼性が向
上すると共に、装置全体の性能向上に寄与できる。先
ず、鍔付円筒ころ軸受の鍔部の有効鍔高さを、円筒ころ
の直径の０．１５〜０．２５倍と、従来構造よりも高く
する事によって、上記鍔部の内側面と上記円筒ころの端
面との接触部に存在する接触楕円を大きくしても、この
接触楕円が上記鍔部の内側面の周縁部から外れにくくで
きる。この為、クラウニングの曲率半径を大きくして上
記接触楕円を大きくし、上記接触部の接触面圧を小さく
できる。この結果、この接触部のＰＶ値が低減され、耐
焼き付き性を向上させる事ができる。しかも、上記鍔部
の有効鍔高さを高くする事で、上記接触楕円を大きくし
ても、鍔部の内側面の径方向に関する余裕を確保でき
る。この為、上記円筒ころがチルトしても、この接触楕
円がこの鍔部の内側面の有効鍔部からはみ出しにくくな
り、円筒ころの軸方向端面に、エッジロードに基づく大
きな面圧が作用しにくくなる。又、仮に、上記接触楕円
が上記有効鍔部の周縁部から多少はみ出しても、接触楕
円が大きい分、はみ出した部分の面圧が低く、ＰＶ値が
小さくて済む為、焼き付きに結び付く可能性も低い。
【００１９】又、上記円筒ころの軸方向端面の中心部に
形成した凹部の直径を、円筒ころの直径の０．５〜０．
８倍と、従来構造よりも大きくしている為、この凹部の
全体若しくは大部分が保持器に覆われる事がない。即
ち、この凹部の一部が、この保持器からはみ出して、潤
滑油を受け入れ易くなり、この潤滑油が鍔部の内側面と
円筒ころの端面との間に流入し易くなる。
形成した凹部の直径を、円筒ころの直径の０．５〜０．
８倍と、従来構造よりも大きくしている為、この凹部の
全体若しくは大部分が保持器に覆われる事がない。即
ち、この凹部の一部が、この保持器からはみ出して、潤
滑油を受け入れ易くなり、この潤滑油が鍔部の内側面と
円筒ころの端面との間に流入し易くなる。
【００２０】又、上記円筒ころの端面の外径寄り部分で
アキシアル荷重を支承可能な部分の径方向に関する幅
を、鍔部の有効鍔高さ以下にしている為、円筒ころの軸
方向端面に形成したクラウニング部の全面が、上記鍔部
の内側面で上記アキシアル荷重を支承可能な部分に対向
する。この為、このアキシアル荷重に基づき、これら両
アキシアル荷重を支承可能な部分同士を確実に当接させ
て、鍔付円筒ころ軸受に作用するアキシアル荷重を有効
に支承する事ができる。従って、上記クラウニング部に
エッジロードが加わるのを防止して、このクラウニング
部が局所的に摩耗するのを抑える事ができる。更に、こ
の部分に存在する接触楕円の形状及び接触面圧が安定す
る為、円筒ころ端面のクラウニング部だけでなく、鍔部
の内側面の局所的な摩耗も抑える事ができる。
アキシアル荷重を支承可能な部分の径方向に関する幅
を、鍔部の有効鍔高さ以下にしている為、円筒ころの軸
方向端面に形成したクラウニング部の全面が、上記鍔部
の内側面で上記アキシアル荷重を支承可能な部分に対向
する。この為、このアキシアル荷重に基づき、これら両
アキシアル荷重を支承可能な部分同士を確実に当接させ
て、鍔付円筒ころ軸受に作用するアキシアル荷重を有効
に支承する事ができる。従って、上記クラウニング部に
エッジロードが加わるのを防止して、このクラウニング
部が局所的に摩耗するのを抑える事ができる。更に、こ
の部分に存在する接触楕円の形状及び接触面圧が安定す
る為、円筒ころ端面のクラウニング部だけでなく、鍔部
の内側面の局所的な摩耗も抑える事ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の１例を示している。尚、本発明の特徴は、鍔付円筒こ
ろ軸受１１の耐焼き付き性を向上させる為に、各部の形
状及び寸法を適正に規制する点にある。上記鍔付円筒こ
ろ軸受１１の基本構成は、前述した通りであるから、重
複する説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に
説明する。
の１例を示している。尚、本発明の特徴は、鍔付円筒こ
ろ軸受１１の耐焼き付き性を向上させる為に、各部の形
状及び寸法を適正に規制する点にある。上記鍔付円筒こ
ろ軸受１１の基本構成は、前述した通りであるから、重
複する説明は省略し、以下、本発明の特徴部分を中心に
説明する。
【００２２】図１〜２に示す様に、鍔付き円筒ころ軸受
１１の各鍔部（図示の例では外向鍔部１６ａ）の内側面
は、従来構造と同様に、外向鍔部１６ａの先端縁に向う
程各円筒ころ１４の軸方向端縁から離れる方向に、上記
鍔付き円筒ころ軸受１１の中心軸に直交する仮想平面に
対し角度θだけ傾斜している。又、上記内側面には、先
端縁から順に、面取り部２５と、有効鍔部２６ａと、溝
部２７とを、互いに同心に設けている。特に、本例の場
合は、外向鍔部１６ａの有効鍔高さｈを、円筒ころ１４
の直径Ｄの０．１５〜０．２５倍（０．１５Ｄ≦ｈ≦
０．２５Ｄ）としている。
１１の各鍔部（図示の例では外向鍔部１６ａ）の内側面
は、従来構造と同様に、外向鍔部１６ａの先端縁に向う
程各円筒ころ１４の軸方向端縁から離れる方向に、上記
鍔付き円筒ころ軸受１１の中心軸に直交する仮想平面に
対し角度θだけ傾斜している。又、上記内側面には、先
端縁から順に、面取り部２５と、有効鍔部２６ａと、溝
部２７とを、互いに同心に設けている。特に、本例の場
合は、外向鍔部１６ａの有効鍔高さｈを、円筒ころ１４
の直径Ｄの０．１５〜０．２５倍（０．１５Ｄ≦ｈ≦
０．２５Ｄ）としている。
【００２３】上記有効鍔高さｈを円筒ころ１４の直径Ｄ
の０．１５倍以上（ｈ≧０．１５Ｄ）とする事により、
上記有効鍔部１６ａと上記円筒ころ１４の端面のクラウ
ニング部２３との接触部に存在する接触楕円の大きさに
対して、上記有効鍔部２６ａの外径が大きくなる。この
結果、上記角度θの値を調整しつつ、各円筒ころ１４の
端面に形成したクラウニング部２３の曲率半径Ｒを大き
くして、上記接触楕円を大きくし、しかも、アキシアル
荷重が作用する等により上記円筒ころ１４がチルトして
も、上記接触楕円が上記有効鍔部２６ａからはみ出しに
くくなる。又、有効鍔高さｈを円筒ころ１４の直径Ｄの
０．２５倍以下（ｈ≦０．２５Ｄ）とする事によって、
外向鍔部１６ａと保持器２０との干渉を防止できる。即
ち、保持器２０の径方向の厚さは、強度を考慮すると円
筒ころ１４の直径Ｄの半分程度確保する事が望ましい
為、上記外向鍔部１６ａと保持器２０との干渉を防止す
る為には、上記有効鍔高さｈを円筒ころの直径Ｄの０．
２５倍以下にする必要がある。尚、上記保持器２０の径
方向の厚さを上記円筒ころ１４の直径Ｄの半分とし、上
記保持器２０の厚さを円筒ころ１４の有効鍔高さｈを円
筒ころ１４の直径Ｄの０．２５倍とした場合、面取り部
２５の高さｒ分だけ、上記外向鍔部１６ａと保持器２０
とが干渉するが、図１に示す様に、保持器２０の軸方向
両端の径方向厚さを薄くする事等により、外向鍔部１６
ａと保持器２０との干渉を防止できる。
の０．１５倍以上（ｈ≧０．１５Ｄ）とする事により、
上記有効鍔部１６ａと上記円筒ころ１４の端面のクラウ
ニング部２３との接触部に存在する接触楕円の大きさに
対して、上記有効鍔部２６ａの外径が大きくなる。この
結果、上記角度θの値を調整しつつ、各円筒ころ１４の
端面に形成したクラウニング部２３の曲率半径Ｒを大き
くして、上記接触楕円を大きくし、しかも、アキシアル
荷重が作用する等により上記円筒ころ１４がチルトして
も、上記接触楕円が上記有効鍔部２６ａからはみ出しに
くくなる。又、有効鍔高さｈを円筒ころ１４の直径Ｄの
０．２５倍以下（ｈ≦０．２５Ｄ）とする事によって、
外向鍔部１６ａと保持器２０との干渉を防止できる。即
ち、保持器２０の径方向の厚さは、強度を考慮すると円
筒ころ１４の直径Ｄの半分程度確保する事が望ましい
為、上記外向鍔部１６ａと保持器２０との干渉を防止す
る為には、上記有効鍔高さｈを円筒ころの直径Ｄの０．
２５倍以下にする必要がある。尚、上記保持器２０の径
方向の厚さを上記円筒ころ１４の直径Ｄの半分とし、上
記保持器２０の厚さを円筒ころ１４の有効鍔高さｈを円
筒ころ１４の直径Ｄの０．２５倍とした場合、面取り部
２５の高さｒ分だけ、上記外向鍔部１６ａと保持器２０
とが干渉するが、図１に示す様に、保持器２０の軸方向
両端の径方向厚さを薄くする事等により、外向鍔部１６
ａと保持器２０との干渉を防止できる。
【００２４】一方、上記円筒ころ１４も、従来構造と同
様に、両端面の中心部に円形の凹部２１ａを形成し、こ
の凹部２１ａの周囲に、平面部２２と、前記傾斜角度θ
との関係で設計的に定める曲率半径Ｒを有するクラウニ
ング部２３と、面取り部２４とを、この円筒ころ１４の
中心から外径側に向けて順番に、互いに同心に設けてい
る。特に、本例の場合、凹部２１ａの直径αを円筒ころ
１４の直径Ｄの０．５〜０．８倍（０．５Ｄ≦α≦０．
８Ｄ）としている。
様に、両端面の中心部に円形の凹部２１ａを形成し、こ
の凹部２１ａの周囲に、平面部２２と、前記傾斜角度θ
との関係で設計的に定める曲率半径Ｒを有するクラウニ
ング部２３と、面取り部２４とを、この円筒ころ１４の
中心から外径側に向けて順番に、互いに同心に設けてい
る。特に、本例の場合、凹部２１ａの直径αを円筒ころ
１４の直径Ｄの０．５〜０．８倍（０．５Ｄ≦α≦０．
８Ｄ）としている。
【００２５】上記凹部２１ａの直径αを円筒ころ１４の
直径Ｄの０．５倍以上（α≧０．５Ｄ）とする事によっ
て、図３に示す様に、上記凹部２１ａが保持器２０のリ
ム部から露出する。そして、この凹部２１ａの露出した
部分に、図３に矢印で示す様に潤滑油が流入し、この潤
滑油が、上記外向鍔部１６ａの内側面と円筒ころ１４の
端面との間に効率良く送り込まれる。尚、凹部２１ａの
直径αを円筒ころ１４の直径Ｄの０．８倍以下（α≦
０．８Ｄ）としているのは、外向鍔部１６ａの内側面の
基端部に形成した溝部２７の、径方向に関する高さとの
関係による。即ち、この高さは一般的に、潤滑油の流路
の確保及び上記外向鍔部１６ａの基部がアキシアル荷重
に耐えられる事を考慮して、円筒ころ１４の直径Ｄの
０．１倍以下としている。この為上記凹部２１ａと上記
溝部２７との間に、アキシアル荷重を支承する接触部を
存在させる事を考慮した場合、凹部２１ａの直径αの最
大値は、上記円筒ころの直径Ｄの０．８倍程度に抑える
必要がある。
直径Ｄの０．５倍以上（α≧０．５Ｄ）とする事によっ
て、図３に示す様に、上記凹部２１ａが保持器２０のリ
ム部から露出する。そして、この凹部２１ａの露出した
部分に、図３に矢印で示す様に潤滑油が流入し、この潤
滑油が、上記外向鍔部１６ａの内側面と円筒ころ１４の
端面との間に効率良く送り込まれる。尚、凹部２１ａの
直径αを円筒ころ１４の直径Ｄの０．８倍以下（α≦
０．８Ｄ）としているのは、外向鍔部１６ａの内側面の
基端部に形成した溝部２７の、径方向に関する高さとの
関係による。即ち、この高さは一般的に、潤滑油の流路
の確保及び上記外向鍔部１６ａの基部がアキシアル荷重
に耐えられる事を考慮して、円筒ころ１４の直径Ｄの
０．１倍以下としている。この為上記凹部２１ａと上記
溝部２７との間に、アキシアル荷重を支承する接触部を
存在させる事を考慮した場合、凹部２１ａの直径αの最
大値は、上記円筒ころの直径Ｄの０．８倍程度に抑える
必要がある。
【００２６】更に、本発明の場合は、上記要件に加え
て、上記円筒ころ１４の半径（Ｄ／２）から上記凹部２
１ａの半径（α／２）を引いた値で表わされる、上記ア
キシアル荷重を支承可能な部分で上記クラウニング部２
３を設けた部分の径方向に関する幅ｄ｛ｄ＝（Ｄ−α）
／２｝を、上記有効鍔高さｈ以下（ｄ≦ｈ）としてい
る。これにより、円筒ころ１４の端面に形成したクラウ
ニング部２３の全面が、上記外向鍔部１６ａの内側面で
上記アキシアル荷重を支承可能な部分に対向する。この
為、アキシアル荷重に基づき、これらアキシアル荷重を
支承可能な部分同士を確実に当接させて、鍔付円筒ころ
軸受に作用するアキシアル荷重を有効に支承する事がで
きる。従って、上記クラウニング部２３にエッジロード
が加わるのを防止して、このクラウニング部２３が局所
的に摩耗するのを抑えられる。又、有効鍔部２６ａの内
側面と円筒ころ１４の端面との接触部に存在する接触楕
円の形状及び接触面圧が安定する為、上記有効鍔部２６
ａの内側面の局所的な摩耗も抑える事ができる。
て、上記円筒ころ１４の半径（Ｄ／２）から上記凹部２
１ａの半径（α／２）を引いた値で表わされる、上記ア
キシアル荷重を支承可能な部分で上記クラウニング部２
３を設けた部分の径方向に関する幅ｄ｛ｄ＝（Ｄ−α）
／２｝を、上記有効鍔高さｈ以下（ｄ≦ｈ）としてい
る。これにより、円筒ころ１４の端面に形成したクラウ
ニング部２３の全面が、上記外向鍔部１６ａの内側面で
上記アキシアル荷重を支承可能な部分に対向する。この
為、アキシアル荷重に基づき、これらアキシアル荷重を
支承可能な部分同士を確実に当接させて、鍔付円筒ころ
軸受に作用するアキシアル荷重を有効に支承する事がで
きる。従って、上記クラウニング部２３にエッジロード
が加わるのを防止して、このクラウニング部２３が局所
的に摩耗するのを抑えられる。又、有効鍔部２６ａの内
側面と円筒ころ１４の端面との接触部に存在する接触楕
円の形状及び接触面圧が安定する為、上記有効鍔部２６
ａの内側面の局所的な摩耗も抑える事ができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、以上に述べた通り構成され作
用するので、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を受けつ
つ高速で運転される鍔付円筒ころ軸受の信頼性及び耐久
性の向上を図れる。
用するので、ラジアル荷重及びアキシアル荷重を受けつ
つ高速で運転される鍔付円筒ころ軸受の信頼性及び耐久
性の向上を図れる。
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、鍔付円筒こ
ろ軸受の部分断面図。
ろ軸受の部分断面図。
【図２】図１のＡ部を拡大し、円筒ころと鍔部とを分け
て示した図。
て示した図。
【図３】図１のＡ部拡大図。
【図４】本発明の対象となる鍔付円筒ころ軸受を組み込
む、鉄道車両を駆動する為の歯車伝達装置の１例を示す
略断面図。
む、鉄道車両を駆動する為の歯車伝達装置の１例を示す
略断面図。
【図５】従来構造の１例を示す、図４のＢ部拡大図。
【図６】従来構造の１例を示す、図２と同様の図。
【図７】円筒ころと鍔部の接触部に存在する接触楕円を
示す、図１の左方から見た図と、この接触部の面圧を模
式的に示す図。
示す、図１の左方から見た図と、この接触部の面圧を模
式的に示す図。
【図８】図７のＣ部拡大図。
【図９】従来構造を示す、図１のＡ部に相当する拡大断
面図。
面図。
１ 車輪 ２ 車軸 ３ 従動大歯車 ４ 駆動軸 ５ 駆動小歯車 ６ 駆動モータ ７ 出力軸 ８ 継手 ９ ハウジング １０ 円すいころ軸受 １１ 鍔付円筒ころ軸受 １２ 内輪 １３ 外輪 １４ 円筒ころ １５ 内輪軌道 １６ａ、１６ｂ 外向鍔部 １７ 内向鍔部 １８ 外輪軌道 １９ 鍔輪 ２０ 保持器 ２１、２１ａ 凹部 ２２ 平面部 ２３ クラウニング部 ２４ 面取り部 ２５ 面取り部 ２６、２６ａ 有効鍔部 ２７ 溝部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 幸夫 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA13 AA24 AA32 AA42 AA54 AA62 BA53 BA54 BA57 FA31 GA02
Claims (1)
- 【請求項１】 外周面に円筒状の内輪軌道を設けた内輪
と、内周面に円筒状の外輪軌道を設けた外輪と、これら
内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数
個の円筒ころとを備え、それぞれが軌道輪である上記内
輪及び上記外輪の周面の軸方向両端部のうちの少なくと
もアキシアル荷重が作用する側の端部に、相手側の軌道
輪に向け径方向に突出する状態で全周に鍔部を設け、こ
れら各鍔部の内側面を、当該軌道輪の中心軸に直交する
仮想平面に対し、相手側の軌道輪に向う程軸方向外方に
向う方向に傾斜した傾斜面とし、上記各円筒ころの軸方
向両端面の中心部に円形の凹部を設けると共に、この軸
方向両端面の外径寄り部分で上記各鍔部の内側面に対向
する部分にクラウニングを施している鍔付円筒ころ軸受
に於いて、上記円形の凹部の直径が上記各円筒ころの直
径の０．５〜０．８倍であり、上記各鍔部の径方向に関
する幅から当該鍔部の周縁に形成した面取り部の径方向
に関する幅を引いた値である有効鍔高さが、上記各円筒
ころの直径の０．１５〜０．２５倍であり、上記各円筒
ころの半径から上記凹部の半径を引いた値で表わされ
る、これらの各円筒ころの端面の外径寄り部分で上記ア
キシアル荷重を支承可能な部分の径方向に関する幅が、
上記有効鍔高さ以下である事を特徴とする鍔付円筒ころ
軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000398431A JP2002195272A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 鍔付円筒ころ軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000398431A JP2002195272A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 鍔付円筒ころ軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002195272A true JP2002195272A (ja) | 2002-07-10 |
Family
ID=18863402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000398431A Pending JP2002195272A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | 鍔付円筒ころ軸受 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002195272A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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