JP2005083548A - ころ軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
回転トルク等、複数の軌道部材間の相対運動に伴い発生する力を半永久的に低く持続することのできるころ軸受装置を提供する。
【解決手段】
軌道部材である外輪１と内輪２とをころ３の転動軌道に直交する方向に着磁し、かつ、その軌道に配置された各ころ３もその中心軸方向に着磁する。また、外輪１と内輪２とを、着磁された磁界の向きを揃えて同心状に配置するとともに、これらころ３を、その磁界の向きが前記外輪１と内輪２の磁界の向きと同一になるように、それぞれの方向を揃えて組み込む。以上の構成によって、これら内外輪（軌道部材）ところ３の同じ磁極どうしが隣接して配置されることから、これらの部品の間に磁力による反発力が発生し、軸受のトルクを低減することができる。また、本発明の摩擦低減方法は、ころ３や鍔部１ａ，１ｂの摩耗による性能の低下がなく、半永久的にその効果が持続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の軌道部材間に複数のころを備えるころ軸受装置に関し、更に詳しくは、軸受装置の回転トルク等、複数の軌道部材間の相対運動に伴い発生する力（抵抗力）を低減することのできるころ軸受装置に関する。

自動車等を含む各種産業用機械には、転動体にころを用いたころ軸受が各部に使用されている。近年、特に自動車産業等においては、省エネルギーのために、動力の伝達ロスを防止して効率を向上させる要望が高まっており、そこに用いられるころ軸受も、低い回転トルクで動作することが求められている。

ころ軸受（例えば、円筒ころ軸受）では、軌道部材（内輪と外輪）のうちの一方、若しくはその双方に、ころの端面を接触案内するための鍔部や鍔輪が設けられているものが多く、この鍔部等ところ端面との間で生じる滑り摩擦が、ころ軸受の回転トルクを上昇させる要因となっている。

そこで、従来、これら鍔部等ところ端面との間で生じる滑り摩擦（抵抗）を低減すべく、接触面に精密な仕上げ加工を施して可能な限り滑らかにする方法や、また逆に、接触面に平滑部と谷部を形成して潤滑剤の保持力を向上させる方法等が提案されている（特許文献１等を参照）。

また、本出願人らも、円すいころ軸受において、軌道輪鍔部の内面とそれに案内されるころ端面の少なくとも一方に、樹脂からなる潤滑膜を形成することによって、これら接触面の摩擦を低減する提案を行なっている（特許文献２を参照）。

特開平７−４２７４６号公報 特開平９−２８７６１６号公報

しかしながら、以上のようなころ軸受における従来の摩擦低減方法は、接触面の摩耗によってその効果が徐々に損なわれ、回転トルクが経時的に上昇してしまうという問題があった。

本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、回転トルク等、複数の軌道部材間の相対運動に伴い発生する力を半永久的に低く持続することのできるころ軸受装置を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の軌道部材の間に形成された軌道に、複数のころが転動自在に配置されたころ軸受装置において、前記軌道部材の少なくとも一方が前記軌道に直交する方向に着磁され、かつ、前記ころがその中心軸方向に着磁されているとともに、これら軌道部材ところの同じ磁極どうしが隣接するように、前記ころが、その磁界の向きを前記軌道部材の磁界の向きと同一にして配置されていることを特徴とする。

本発明は、磁化された部品の同じ磁極どうしを接近して配置した場合に発生する反発力を利用して、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、複数の軌道部材の少なくとも一方を軌道に直交する方向に着磁し、その軌道に配置される各ころをその中心軸方向に着磁するとともに、これらころを、その磁界の向きが前記軌道部材の磁界の向きと同一になるように揃えて組み込むことにより、ころ軸受装置の軌道部材間の相対運動に伴い発生する力を低減することができる。言い換えれば、これら軌道部材ところの同じ磁極どうしが隣接して配置されることにより、これらの部品の間に磁力による反発力が発生し、結果としてころ軸受装置の軌道部材間の相対運動に伴い発生する力（回転トルク等）を低減することが可能になる。

ここで、前記ころ軸受装置の軌道部材が、前記ころの端面と摺接する軌道部材の鍔部を有する形状の場合は、この鍔部が前記ころの当該端面側磁極と同じ極となるように、軌道部材を着磁することが望ましい。（請求項２）

すなわち、軌道部材の鍔部（あるいは鍔輪）を、この鍔部に摺接するころ端面と同一の磁極に磁化することにより、ころの端面と鍔部との間にも反発力が発生する。従って、これらころの端面と鍔部との接触が抑制され、より効果的にころ軸受装置の軌道部材間の相対運動に伴い発生する力を低減することができる。

また、本発明の摩擦低減方法は、摩耗による性能の低下がなく、半永久的にその効果が持続するというメリットもある。

なお、本発明のころ軸受装置とは、円筒ころや針状ころ（ニードルローラー）等を備えるころ軸受や、円すいころ（テーパーローラー）を備える円すいころ軸受、樽型ころを備える自動調心ころ軸受などの他に、転動体にころを用いた直動型軸受等、複数の軌道部材がこれらの間に配置された複数のころを介して相対運動する装置全般を包含する。

以上のように、本発明によれば、軌道部材とその軌道に配置されるころとの間の摩擦が低減され、軌道部材間の相対運動に伴い発生する力（軸受トルク）の低いころ軸受装置とすることができる。

また、本発明の軸受トルク低減手段は、摩耗等の影響を受けず、その効果が半永久的に持続する。

以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
第１の実施の形態に示すころ軸受装置は、円筒ころ軸受に本発明を適用した例であり、図１は、その構造を示す軸平行方向の断面図である。なお、図中の符号Ｎ，Ｓは、磁化された部材の磁極を表すものとする。

本実施の形態における円筒ころ軸受は、外輪側軌道面１ｘを有する軌道部材としての外輪１と、内輪側軌道面２ｘを有する軌道部材としての内輪２と、これら外輪１と内輪２との間に形成される軌道に配置された複数の円筒ころ３と、これら円筒ころ３を周方向に所定の間隔で転動自在に保持する保持器４を主体として構成されている。また、前記外輪１と内輪２とは、これらの少なくとも一方が回転駆動されることにより、前記ころ３を介して相対的に運動する。

外輪１の軸方向両端部には、外輪側軌道面１ｘを挟んで、それぞれ鍔部１ａ，１ｂが形成されており、これら鍔部１ａ，１ｂによって、円筒ころ３の転動が案内されている。

本実施の形態における円筒ころ軸受の特徴は、軌道部材である外輪１と内輪２が、ころ３の転動軌道に直交する方向に着磁され、かつ、その軌道に配置された各ころ３も、その中心軸方向に着磁されている点である。また、外輪１と内輪２とは、着磁された磁界の向きを揃えて同心状に配置されているとともに、これらころ３は、その磁界の向きが前記外輪１と内輪２の磁界の向きと同一になるように、それぞれの方向を揃えて組み込まれている。

以上の構成において、本実施の形態における円筒ころ軸受は、これら内外輪（軌道部材）ところ３の同じ磁極どうしが隣接して配置されることにより、これらの部品の間に磁力による反発力が発生し、結果として軸受の回転トルク等、軌道部材間の相対運動に伴い発生する力を低減することができる。

また、特に注目すべき点は、着磁されたころ３の端面３ａ，３ｂに対して、同じ向きに着磁された外輪１の鍔部１ａ，１ｂが、それぞれ対向して配置されている点である。従って、これらころ３の端面３ａ，３ｂと鍔部１ａ，１ｂとの間には、より強力な反発力が発生することとなる。そのため、本実施の形態における円筒ころ軸受は、これらころの端面３ａ，３ｂと鍔部１ａ，１ｂとの接触が抑制され、より効果的に軸受のトルクを低減することが可能になる。

また、本実施の形態における摩擦低減方法は、ころ３や鍔部１ａ，１ｂの摩耗による性能の低下がなく、半永久的にその効果が持続する。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態に示すころ軸受装置は、円すいころ軸受に本発明を適用した例であり、図２は、その構造を示す軸平行方向の断面図である。

本実施の形態における円すいころ軸受の構造も、基本的に従来の円すいころ軸受と同様であり、外輪側軌道面１１ｘを有する軌道部材としての外輪１１と、内輪側軌道面１２ｘを有する軌道部材としての内輪１２と、これら外輪１１と内輪１２との間に形成される軌道に配置された複数の円すいころ１３と、これら円すいころ１３を周方向に所定の間隔で転動自在に保持する保持器１４を主体として構成されている。

また、内輪１２の軸方向両端部には、内輪側軌道面１２ｘを挟んで、それぞれ小鍔１２ａ，大鍔１２ｂが形成されており、主に大鍔１２ｂによって、回転中の円すいころ１３の荷重を担う構造とされている。

本実施の形態における円すいころ軸受の特徴は、軌道部材である外輪１１と内輪１２が、ころ１３の転動軌道に直交する方向に着磁され、かつ、その軌道に配置された各ころ１３も、その中心軸方向に着磁されている点である。また、外輪１１と内輪１２とは、着磁された磁界の向きを揃えて同心状に配置されているとともに、これらころ１３は、その磁界の向きが前記外輪１１と内輪１２の磁界の向きと同一になるように、それぞれの方向を揃えて組み込まれている。

以上の構成によって、本実施の形態における円すいころ軸受も、第１の実施の形態と同様、これらの部品の間に磁力による反発力が発生し、軌道部材間の相対運動に伴い発生する力を低減することができる。

また、回転中の荷重によって接近するこれらころ１３の大径側端面１３ｂと内輪１２の大鍔１２ｂとの間には、より強力な反発力が発生することとなる。そのため、本実施の形態における円すいころ軸受は、これらころの端面１３ｂと大鍔１２ｂとの接触が抑制され、より効果的に軸受のトルクを低減することができる。

なお、以上詳述した２つの実施の形態においては、軌道を形成する２つの軌道部材の双方を着磁したが、本発明において着磁する軌道部材は、いずれか一方でも良い。しかしながら、一方の軌道部材のみを着磁する場合は、鍔部を有する軌道部材（第１の実施の形態における外輪１および第２の実施の形態における内輪１２）を行なうのが有利であることは言うまでもない。

また、軌道部材やころに使用する材料は、強磁性体が望ましいが、磁化可能な素材であれば、その他の材料で構成しても良い。なお、軌道部材の一方しか着磁しない場合は、他方を例えば窒化けい素のような非磁性材料で構成しても良い。

軌道部材を磁化する方法としては、着磁コイル中に着磁対象の軌道部材を所定の方向に向けてセットした後、直流電圧をかけてこのコイル中に磁束を発生させる方法により、容易に磁化することが可能である。また、軌道部材の両端面に別体の磁石をそれぞれ隣接配置する方法により磁化を行なっても、前記の直接磁化する方法と同様の効果を奏することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるころ軸受装置の構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるころ軸受装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 外輪
１ａ，１ｂ 鍔部
１ｘ 外輪側軌道面
２ 内輪
２ｘ 内輪側軌道面
３ 円筒ころ
３ａ，３ｂ 端面
４ 保持器
１１ 外輪
１１ｘ 外輪側軌道面
１２ 内輪
１２ａ 小鍔
１２ｂ 大鍔
１２ｘ 内輪側軌道面
１３ 円すいころ
１３ａ，１３ｂ 端面
１４ 保持器

Claims (2)

1. 複数の軌道部材の間に形成された軌道に、複数のころが転動自在に配置されたころ軸受装置において、
   前記軌道部材の少なくとも一方が前記軌道に直交する方向に着磁され、かつ、前記ころがその中心軸方向に着磁されているとともに、これら軌道部材ところの同じ磁極どうしが隣接するように、前記ころが、その磁界の向きを前記軌道部材の磁界の向きと同一にして配置されていることを特徴とするころ軸受装置。
2. 前記ころの端面と摺接する軌道部材の鍔部が、ころの当該端面側磁極と同じ磁極となるように着磁されていることを特徴とする請求項１に記載のころ軸受装置。
   

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