JP2006105361A - 転がり軸受、転がり軸受システム及び転がり軸受用の軸部 - Google Patents

Abstract

【課題】 転がり軸受において軸の円滑な回動を実現する。
【解決手段】 転がり軸受１０は外輪部１００及び転動体２００を備える。外輪部１００の内周面１１０における、転動体２００の滑りが生じ易い領域（領域Ａ）には、係る滑りを防止するための窪み部３００が形成されている。この窪み部３００は、転動体２００の転動方向に沿って徐々に深くなるような傾斜を有しており、転動体２００に滑りが生じた場合、この窪み部３００によって奏される楔効果により、窪み部３００内に貯留された潤滑剤３０が転動体２００を軸２０の方向へ押圧し、転動体２００の滑りが防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸部を回動自在に支持するための転がり軸受の技術分野に関し、更にそのような転がり軸受に支持される軸部を含んだ転がり軸受システム、及び転がり軸受用の軸部の技術分野に関する。

この種の転がり軸受では、軸部を回動自在に支持するように、軸部の外周面と外輪部の内周面との間に、潤滑剤を介して接触するようにベアリングやローラなどの複数の転動体が配置されている。ここで、特許文献１には、外輪部の内周面に小さい凹部を設ける技術が開示されている。この技術によれば、潤滑が良好に行われるとされている。

また、特許文献２には、玉軸受用の玉の表面に、凹部をランダムに分散形成する技術が開示されている。この技術によれば、玉軸受の油膜形成能力を改善し、玉軸受の長寿命化を図れるものとされている。

他方、転がり軸受とは異なる、摺動軸受の技術分野においては、摺動部材の表面に、複数の穴を、摺動方向に沿って浅くなるようにレーザビームを用いて形成する技術が開示されている（特許文献３）。この技術によれば、潤滑油が少なくても焼き付きが起こらないとされている。

特開平８−２１０３５８号公報 特開平７−２２９５１８号公報 特開２００４−２１１７５０号公報

転がり軸受では、例えば、加わる荷重が部位に応じて異なるような環境で使用された場合、相対的に小さい荷重が加わる部位において、転動体が転動しない、所謂「滑り」が生じることがある。滑り摩擦は転がり摩擦よりも大きいから、このような場合には、軸のフリクション（摩擦）が増加して、軸の円滑な回動が妨げられ、軸受の性能が劣化する。しかしながら、上述したような、主として軸受の潤滑に関して改善を図るための技術では、このような転動体の滑りは想定外であり、係る軸受の性能劣化を防止することが困難である。即ち、従来の技術には、転がり軸受において軸を円滑に回動させることが困難であるという技術的な課題がある。

本発明は、例えば、上述した課題に鑑みてなされたものであり、軸部を円滑に回動させることが可能な転がり軸受、更にそのような転がり軸受に支持される軸部を含んだ転がり軸受システム、及び転がり軸受用の軸部を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る転がり軸受は、軸部を回動自在に支持するための転がり軸受であって、前記軸部の外周面に空間を隔てて対面する内周面を有する外輪部と、前記空間内に転動自在に夫々保持されており、前記外周面及び前記内周面に潤滑剤を介して接触する転動面を夫々有する複数の転動体とを具備し、前記複数の転動体のうち少なくとも一つにおける前記転動面及び前記内周面のうち少なくとも一方に、深さが前記転動体の転動方向に沿って徐々に夫々変化する複数の窪み部が形成されていることを特徴とする。

本発明において、「転がり軸受」とは、軸部と外輪部との間に介在させた転動体を転動させることにより、軸部を回動させる構造を有する軸受を総称する概念であり、例えば、深溝玉軸受などの玉軸受、並びに円筒ころ軸受、針状ころ軸受、及び円錐ころ軸受などのころ軸受などを指す。尚、「軸部を回動させる」とは、軸部自体が回動する以外にも、軸部が相対的に回動する（即ち、軸部の周辺部材が回動する）場合も含む概念である。

ここで、本発明における「軸部」とは、典型的には軸そのものであるが、それに限らず、軸とみなせる部材を含んでいてもよい趣旨である。例えば、軸と転動体との間に物理的に介在し、軸と一体化又は略一体化されることによって軸と共に回動する、所謂「内輪」と称されるような部材を含んでもよい。更には、係る内輪は、例えば、ボールベアリングなどのように、本発明の転がり軸受に予め備わっていてもよい。

本発明における転動体は、この軸部の外周面と、外輪部の内周面との間の空間に転動（自転）自在に複数保持されている。この際、転動体は、どのように保持されていてもよく、例えば、低炭素鋼、ステンレス鋼、或いは合成樹脂などで構成された保持器と称されるような保持手段によって、周方向への移動（公転）が制限された状態で保持されていてもよいし、この外周面及び内周面に夫々軌道溝が形成され、これら軌道溝に挟まれるようにして、比較的周方向への移動（公転）が自由な状態で保持されていてもよい。

また、転動体は、本発明の転がり軸受の態様に応じて多様な形態を採り得るが、例えば、玉軸受であれば、高炭素クロム軸受鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、高速度鋼、又はステンレス鋼などの金属材料で構成された球体構造を有する。尚、本発明に係る「外輪部」とは、一般的に「外輪」と称される円環状の部材であってもよいし、そのような外輪に加え、係る外輪を収容或いは固定するハウジング部材を含んでもよい趣旨である。このハウジング部材は、例えば、外輪と一体に構成され、係る外輪部を構成してもよい。

複数の転動体各々は、軸部の外周面及び外輪部の内周面に夫々潤滑剤を介して接触する転動面を有している。ここで述べられる「潤滑剤」とは、軸受における焼き付き防止、或いはフリクション低減など、軸受の性能向上、或いは劣化防止に幾らかなりとも貢献する限りにおいてその材質及び態様（気体、液体、固体、又は半固体など）は限定されないが、例えば、基油として鉱油、ジエステル油、多価エステル油、或いはシリコン油などを使用したリチウム系グリースなどであってもよい。

ここで特に、本発明に係る軸部及び転がり軸受が、均一な荷重状態で使用されない場合、例えば、一方向に対し相対的に大きな（小さな）荷重が加わるように使用される場合には、複数の転動体のうち、相対的に小さな荷重が加わる転動体において、転動面が軸部又は外輪部を押圧する力が不足し、転動体に滑りが生じ易い。

本発明において、「転動体に滑りが生じる」状態とは、転動体が転動（自転）せぬまま軸部（又は外輪部）のみが回動する状態を指す。係る状態には、転動体が物理的に停止している状態と、転動体が周方向に移動（公転）している状態とが含まれる。係る公転の範囲は、転動体を保持する態様に応じて大きく異なり、例えば、転動体が保持器などによって保持されている場合には、保持器と転動体との間に設けられたクリアランスに相当する範囲となる。この公転の方向は、軸部の回動方向に沿った方向となるが、転動体が何れの方向に公転するにせよ、転動体に滑りが生じた場合には、軸部のフリクションが増加して、軸部の円滑な回動が妨げられることとなる。

そこで、本発明に係る転がり軸受は、複数の転動体のうち少なくとも一つにおける転動面及び外輪部の内周面のうち少なくとも一方に、深さが前記転動体の転動方向に沿って徐々に夫々変化する複数の窪み部が形成され、係る問題を解決している。

本発明において、「窪み部」とは、転動体の転動面或いは外輪部の内周面において窪んだ面部分を指すだけでなく、係る窪んだ面部分によって規定される空間をも包含する概念である。この窪み部には潤滑剤が貯留される。

本発明に係る窪み部は、転動体の転動方向に沿って深さが徐々に夫々変化するように形成される。転動方向とは、即ち、滑りの方向と等しい方向か正反対の方向であり、この方向に深さが徐々に変化するように窪み部が形成された場合、転動体に滑りが生じた際に、この窪み部に貯留された潤滑剤が転動体に及ぼす圧力が変化する。この圧力変化によって、転動体の転動状態を変化させることが可能となる。

例えば、軸部が回動している状態で転動体に滑りが生じた場合、この滑りが生じた転動体と外輪部の内周面との接触点において滑り方向は転動方向の接線成分とは逆方向になるが、この際、貯留された潤滑剤の圧力は、例えば、窪み部が滑り方向に徐々に浅く（転動方向に徐々に深く）なっている場合には上昇する。この潤滑剤の圧力（潤滑剤が油系材料なら油圧）は、転動体を軸部の方向に向かって押圧する方向に作用するため、転動体の押圧力不足が解消され、転動体が転動を開始（或いは再開）する。

一方、転動体が十分に転動するだけの押圧力が確保されている場合、滑りが生じる可能性は低いが、滑りが生じた場合には、上述したように転動体を軸部に向って押圧する向きに潤滑剤の圧力が加わると、転動体のフリクションが逆に増加して、結果的には軸部の回動が妨げられる。このような場合には、逆に転動体の滑り方向に対して徐々に深くなるような窪み部を形成することによって圧力を緩和し、フリクションを低減することも可能である。

このように、本発明に係る転がり軸受によれば、転動体の転動方向に沿って深さが徐々に夫々変化する窪み部の作用によって、転動体の転動状態を的確に制御することが可能となり、軸部の円滑な回動が実現されるのである。

尚、窪み部は、転動体においては転動面に形成されればよいが、外輪部の内周面においては、この転動体の転動面と摺動する、或いは摺動しているとみなし得る面部分に形成されるのが好適である。但し、転動体に滑りが生じた際に、潤滑剤の圧力変化によって転動体の転動状態を制御可能な限りにおいて、窪み部の形成位置は自由に決定されてよい。

尚、このような窪み部の形成位置は、転動体の転動状態が予め判明している場合以外であっても、例えば、実験的、経験的、或いはシミュレーションなどの手法により、転動体の転動状態若しくは転動状態を決定し得る要素（例えば、軸受の用途、又は加わる荷重など）が予め推測、推定、又は予測可能であれば、そのような手法に基づいて決定されていてもよい。更には、上述したような、潤滑剤の圧力によって転動体の転動状態を制御可能である限りにおいて、窪み部の形状及び個数も何ら限定されない。

本発明に係る転がり軸受の一の態様において、前記複数の窪み部は、前記内周面に形成されており、前記複数の窪み部のうち少なくとも一部は、前記外輪部に加わる荷重に応じて相互に異なる形状を有する。

この態様によれば、窪み部が外輪部の内周面に複数形成されると共に、外輪部に加わる荷重に応じて異なる形状を有するので、極めて的確に転動体の転動状態を制御可能となり、軸部の一層円滑な回動が実現される。

軸受の使用状況によって、外輪部の内周面における各面部分に加わる荷重は大きく異なる場合がある。例えば、本発明に係る転がり軸受が自動車のクランク軸などに使用された場合には、爆発荷重など、軸部と垂直方向に加わる荷重（ラジアル荷重）の影響により、外輪部に加わる荷重には相対的な大小関係が生じる。荷重が相対的に大きい部位では、上述した如き潤滑剤の圧力は低減された方が好ましく、荷重が相対的に小さい部位では、潤滑剤の圧力によって転動体を軸部又は外輪部に押圧して必要な押圧力を確保する必要がある。更に、このような大局的な見地以外にも、荷重が相対的に小さい部位間で、必要とされる（最適な）窪み部の形状は異なっている場合もある。転動体に窪み部が形成される場合には、転動体は本来転動するものであるからこのような場合分けは意味を成さないが、外輪部は固定することが可能な部材であり、このような荷重に応じた窪み部の形状調整が行われることによって、軸部の一層円滑な回動を実現することが容易にして可能である。

本発明に係る転がり軸受の他の態様において、前記複数の窪み部は、前記内周面のうち、前記外輪部に加わる荷重が相対的に小さい面部分に、前記深さが前記転動方向に沿って徐々に深くなるように形成されている。

この態様によれば、外輪部において相対的に荷重が小さい面部分に窪み部が形成されると共に、この窪み部は、転動体の転動方向に沿って徐々に深くなるように形成される。窪み部がこのような、転動体の転動方向に対し逆楔形の形状を有する場合には、転動体に滑りが生じた場合に、所謂「楔効果」と称されるような圧力効果が生じ、転動体を軸部の方向に効果的に押圧することが可能となる。従って効率的に転動体の転動状態を制御することが可能となり、軸部の円滑な回動が実現される。

本発明に係る転がり軸受の他の態様において、前記複数の窪み部は、前記内周面のうち、前記外輪部に加わる荷重が相対的に大きい面部分に、前記深さが前記転動方向に沿って徐々に浅くなるように形成されている。

この態様によれば、外輪部において相対的に荷重が大きい面部分に窪み部が形成されると共に、この窪み部は、転動体の転動方向に沿って徐々に浅くなるように形成される。窪み部がこのような、転動体の転動方向に対し楔形の形状を有する場合には、転動体に滑りが生じた場合に、転動体を軸部の方向に押圧する力が緩衝される。従って、転動体の転動に伴うフリクションの増加を防止することが可能となり、軸部の円滑な回動が実現される。

本発明に係る転がり軸受の他の態様において、前記複数の窪み部は、前記複数の転動体のうち、加わる荷重が相対的に小さい転動体における前記転動面に形成されている。

この態様によれば、窪み部は転動体に形成される。転動体に窪み部が形成される場合、転動体は基本的には転動しているので、一つの転動体内で窪み部の傾斜方向（浅く或いは深くなる方向）を変更することは意味をなさないが、加わる荷重が相対的に小さい転動体に窪み部を形成することによって、効率的なフリクション低減が可能である。

例えば、転動方向に沿って徐々に浅くなるような窪み部とした場合には、転動体に滑りが生じた場合に、外輪部との摺動面において楔効果が生じ、転動体は軸部に向って押圧される。この場合、反対側である軸部との摺動面においては、逆に潤滑剤の圧力が緩衝されるが、これは押圧力を発生させるものではないから、楔効果による押圧力が支配的となる。従って、転動体の転動状態が効果的に制御される。或いは、転動方向に徐々に深くなるような窪み部とした場合、転動体に滑りが生じた場合に、軸部との摺動面において楔効果が生じ、転動体は外輪部に向かって押圧される。

上述した課題を解決するため、本発明に係る転がり軸受システムは、軸部と、該軸部を回動自在に支持するための転がり軸受とを備えた転がり軸受システムであって、前記転がり軸受は、（i）前記軸部の外周面に空間を隔てて対面する内周面を有する外輪部と、（ii）前記空間内に転動自在に夫々保持されており、前記外周面及び前記内周面に潤滑剤を介して接触する転動面を夫々有する複数の転動体とを具備し、前記軸部の外周面に、深さが前記軸部の回動方向に沿って徐々に夫々深くなる複数の窪み部が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る転がり軸受システムによれば、軸部の外周面に、深さが軸部の回動方向に沿って徐々に夫々深くなるように窪み部が形成されているため、転動体との摺動面において、上述した如き楔効果が生じ、転動体の転動状態が改善される。従って、軸部の円滑な回動が実現可能である。

尚、本発明の転がり軸受システムでは、上述した本発明の転がり軸受の各種態様と同様の各種態様を採ることも可能である。

上述した課題を解決するため、本発明に係る転がり軸受用の軸部は、転がり軸受により回動自在に支持される軸部であって、前記転がり軸受は、（i）前記軸部の外周面に空間を隔てて対面する内周面を有する外輪部と、（ii）前記空間内に転動自在に夫々保持されており、前記外周面及び前記内周面に潤滑剤を介して接触する転動面を夫々有する複数の転動体とを具備し、前記軸部の外周面に、深さが前記軸部の回動方向に沿って徐々に夫々深くなる複数の窪み部が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る転がり軸受用の軸部によれば、転がり軸受の軸部として使用された際に、上述した本発明に係る転がり軸受システムと同様の効果を奏し得るので、円滑に回動することが可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態により明らかにされる。

以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
＜第１実施形態の構成＞
始めに、本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の構成について説明する。ここに、図１は、その回転軸に垂直な方向で切った、転がり軸受１０（以下、適宜「軸受１０」と略す）の平面断面図である。

図１において、軸受１０は、軸２０を回動自在に支持するための軸受であり、外輪部１００及び複数の転動体２００を備える。軸２０は、例えば、自動車のエンジンなどにおけるクランク軸であり、本発明に係る「軸部」の一例である。尚、本発明における「軸部」とは、軸受１０が外輪部１００及び転動体２００に加えて内輪と称される部材を有する場合には、係る内輪そのもの、或いは内輪と一体化された軸であってもよい。

外輪部１００は、軸受１０のハウジングを兼用する環状部材であり、本発明に係る「外輪部」の一例である。また、外輪部１００の内周面１１０には、本発明に係る「窪み部」の一例たる複数の窪み部３００、及び同じく他の一例たる複数の窪み部３１０が形成されている。窪み部３００及び３１０については後述する。

転動体２００は、軸２０の外周面２１と外輪部１００の内周面１１０とに挟まれた空間（以下、適宜「軌道空間」と称する）において夫々が不図示の保持器によって転動自在に保持された、本発明に係る「転動体」の一例である。転動体２００の外周面の一部は、軸２０の外周面２１及び外輪部１００の内周面１１０と夫々潤滑剤３０を介して接しており、これら接する部分は、本発明に係る「転動面」の一例となっている。

また、図１において、軸２０は、矢線Ｃの方向に回動し、それに伴い、転動体２００は夫々が矢線Ｄの方向に転動するように構成されている。尚、ここで、「転動する」とは、転動体２００が球体であるため、本来３次元的な方向に転がることを表す趣旨であるが、本実施形態においては、説明の簡略化を図るため、矢線Ｄの方向に２次元的に回転することを指すものとする。

尚、本実施形態において、軸受１０は、図１における上下方向に荷重が加わるように使用されており、軸受１０は、相対的に小さい荷重が加わる領域である領域Ａと、相対的に大きい荷重が加わる領域である領域Ｂとを有する。前述の窪み部３００は領域Ａに、窪み部３１０は領域Ｂに夫々形成されている。

次に、図２及び図３を参照して、窪み部３００の詳細について説明する。ここに、図２は、外輪部１００における内周面１１０の模式的斜視図であり、図３は、窪み部３００の形成方法を示す模式図である。尚、窪み部３１０は、窪み部３００と傾斜の方向のみが相違する構成となっており、図２及び図３において窪み部３１０の説明は省略するものとする。

図２において、窪み部３００は、内周面１１０に互い違いに複数形成されている。窪み部３００は、転動体２００の転動を妨げないように、その形成位置において面出し処理が施されている。また、窪み部３００は、転動体２００における転動方向の一方端から他方端にかけて緩やかに傾斜するように窪んでいる。

図３において、窪み部３００は、内周面１１０に対し、斜め方向から粒体４０をブラストすることによって形成される。この粒体４０は、窪み部３００と比較して十分に小さい形状を有しているため、窪み部３００を、図示する如く、比較的鋭角な形状に形成することが可能となっている。

次に、図４を参照して、窪み部３００及び３１０の更なる詳細について説明する。ここに、図４は、領域Ａ及び領域Ｂの略断面図である。尚、図４において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。また、図４において、外輪部１００の内周面１１０は直線的に示されるが、実際には、転動体２００の転動方向に沿った曲線状をなしている。

図４（ａ）には領域Ａの様子が示される。領域Ａにおいて、窪み部３００は、転動体２００の転動方向（矢線Ｄ）に沿って徐々に深さが深くなるように（即ち、転動方向に対し逆楔状に）形成されている。この窪み部３００には潤滑剤３０が貯留されている。一方、領域Ｂ（図４（ｂ））において、窪み部３１０は、転動体２００の転動方向に対して深さが徐々に浅くなるように（即ち、転動方向に対し楔状に）形成されている。尚、窪み部３１０にも、窪み部３００と同様に潤滑剤３０が貯留されている。

領域Ａ及びＢにおいて、窪み部３００及び３１０は、夫々転動体２００の転動面と接触（実際には潤滑剤３０を介して接触）する面部分及びその近傍領域に形成されている。
＜第１実施形態の作用＞
次に、上記構成を有する第１実施形態の作用について説明する。

＜転動体の滑り＞
始めに、図５を参照して、軸受１０における転動体２００の滑りについて説明する。ここに、図５は、転動体２００における滑りの模式図である。尚、図５において、潤滑剤３０は図示が省略されている。

図５において、転動体２００は、軸２０が矢線Ｃの方向に回動するのに伴って、軌道空間内を矢線Ｄの方向に転動している。しかしながら、転動体２００を外周面２１又は内周面１１０に押圧する力が不足すると、転動体２００は転動しないまま、矢線Ｅの方向に滑ってしまうこととなる。本実施形態において、転動体２００は、保持器によって保持されているため、このように滑りが生じた状態のまま、軌道空間内を公転し続けることは無いが、保持器などに設けられたクリアランスに相当する移動量の範囲内であれば、比較的簡単に自転（即ち、転動）せぬまま滑る（即ち、公転する）こととなる。また、このような移動範囲の限界において、転動体２００は物理的には停止するが、軸２０は回動を続けているのであり、相対的に転動体２００には滑りが生じていることとなる。このように、本第１実施形態においては、軸２０が回動しているにもかかわらず転動体２００の転動が停止している状態を「転動体２００に滑りが生じている」状態とする。

転動体２００に滑りが生じた場合、軸２０と転動体２００との間には、転がり摩擦に替わって滑り摩擦が発生するため、軸２０の円滑な回動が妨げられ、軸受２０の性能が劣化する。既に述べたように、転動体の滑りは、外周面２１又は内周面１１０への押圧力不足が主因となって生じるが、係る押圧力は、軸受２０に加わる荷重と関係がある。即ち、加わる荷重が相対的に大きい領域よりも、小さい領域の方が転動体２００の滑りが発生し易い。従って、転動体２００の滑りは、軸受２０における領域Ａにおいて顕著に発生し易い。本第１実施形態においては、このような性能の劣化を、以下に説明する窪み部３００の作用により防止している。

＜窪み部３００の作用＞
次に、図６を参照して、窪み部３００の作用について説明する。ここに、図６は、領域Ａの略断面図である。尚、図６において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。

図６において、転動体２００に滑りが発生し、転動体２００が実線で示される位置Ｇから、点線で示される位置Ｇ’まで移動したとする。この際、窪み部３００に貯留されている潤滑剤３０の圧力状態が変化する。具体的には、転動体２００が位置Ｇから位置Ｇ’へ移動するに伴って、所謂「楔効果」と称される物理的効果が生じる。その結果、位置Ｇ’において、転動体２００には、矢線Ｆ方向への圧力が印加される。矢線Ｆ方向とは、即ち、軸２０（図６においては図示略）の方向であり、従って、転動体２００を軸２０の外周面２１に押圧する力の不足が補われ、転動体２００の転動が再開される。このように、第１実施形態に係る軸受１０においては、楔効果が生じるように適宜形成された窪み部３００の作用により、転動体２００の滑りが防止され、軸２０の円滑な回動が実現される。

＜窪み部３１０の作用＞
軸受１０内部において、領域Ｂは相対的に荷重が大きい領域である。従って、基本的に転動体２００の滑りは生じにくくなっている。但し、転動体２００の動作上、転動しつつも若干の滑りが発生することはある。このような場合には、上述したような楔効果による圧力の発生は、逆に軸受２０のフリクション増加を招くため好ましくない。無論、領域Ｂに何らの窪み部を形成しないことも考えられるが、本実施形態においては、領域Ｂに形成された窪み部３１０により、積極的に転動体２００の転動状態を制御している。

ここで、図７を参照して、窪み部３１０の作用について説明する。ここに、図７は、領域Ｂの略断面図である。尚、図７において、図６と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。

図７において、転動体２００が矢線Ｅ方向に滑り、位置Ｇから位置Ｇ’へ移動したとする。窪み部３１０は、転動体２００の転動方向に沿って徐々に浅くなるように、即ち、滑りの方向に沿って徐々に深くなるように形成されているから、位置Ｇ’において潤滑剤３０から受ける圧力は、何らの窪み部を形成しない場合と比較して緩和される。従って、転動体２００の転動はスムーズになり、余分なフリクションの発生が抑止され、軸２０の円滑な回動が実現される。

以上説明したように、本第１実施形態に係る軸受２０によれば、外輪部１００の内周面１１０に適宜形成された窪み部３００及び３１０の作用によって、転動体２００の転動状態を効果的に制御することが可能となっている。従って、軸２０を円滑に回動させることが可能となっているのである。

尚、本発明に係る窪み部は、形成されない場合と比較して、軸２０の回動が妨げられない限りにおいて、外輪部１００の内周面１１０全域にわたって形成されていてもよい。

また、軸２０が回動するのではなく、外輪部１００が回動する（軸２０が相対的に回動する）場合、内周面１１０との接触位置における転動体２００の転動方向は、滑り方向と一致する。この場合であっても、窪み部３００の効果は担保される。即ち、転動体２００が滑り状態にある期間のうち、転動体２００の公転が停止した時点からの期間において、外輪部１００の回動に伴い窪み部３００から絶えず楔効果が付与される。従って、この場合、窪み部３１０は不要であり、外周面１１０全面に窪み部３００を形成するのが好ましい。

＜第１変形例＞
窪み部の深さは、上述の第１実施形態の如く一様とせず、外輪部１００の内周面１１０の位置に応じて適宜変えられていてもよい。このような本発明の第１変形例について、図８を参照して説明する。ここに、図８は、本発明の第１変形例に係る窪み部の模式図である。尚、図８において、図６及び図７と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。

図８において、領域Ａは荷重が相対的に大きい領域であり、従って、窪み部の最大深さが深い、即ち、窪み部の傾斜が大きい窪み部３００ａ（窪み部３００であってもよい）が形成される（図８（ａ））。また、領域Ｂは荷重が相対的に小さい領域であり、従って、窪み部を形成しないか、又は上述の第１実施形態と同様に傾斜の方向が窪み部３００と反対である窪み部３１０が形成される（図８（ｃ））。ここで、領域Ａと領域Ｂとの中間の領域は、加わる荷重がこれら２領域の中間であると推察される。従って、窪み部３００ａよりも最大深さの浅い（傾斜が小さい）窪み部３００ｂが形成される（図８（ｂ））。このように、外輪部１００に加わる荷重に応じて適宜窪み部の形状を変更することにより、一層効果的に軸２０の回動を円滑にすることが可能となる。

＜第２変形例＞
本発明に係る窪み部の形状は、上述の第１実施形態のものに限定されない。例えば、図９に例示するような形状を採ることも可能である。ここに、図９は、外輪部１００の内周面１１０の平面図である。

図９において、内周面１１０には、窪み部３２０が形成される。窪み部３２０は、上述の窪み部３００及び３１０と異なり、内周面１１０上で図示のように滴状の形状を有している。このような滴状の窪み部３２０であっても、上述した如き本発明の効果を享受することが可能である。また、窪み部３２０は、図３に例示する方法において、粒体４０の形状が比較的に大きい場合であっても容易に形成が可能であり、その意味では有利である。
＜第３変形例＞
上述の第１実施形態において、軸受１０は、窪み部３００及び３１０が夫々外輪部１００の内周面１１０に形成される構造を有するが、窪み部の形成基体は、外輪部１００に限定されない。ここで、図１０を参照して、このような場合について説明する。ここに、図１０は、本発明の第３変形例に係る軸受１１における転動体２１０の模式断面図である。尚、図１０において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０において、軸受１１は、転動体２００の代わりに転動体２１０を有し、外輪部１００が窪み部３００を有さない点で、軸受１０と異なっている。領域Ａにおいて、転動体２１０には、転動方向（矢線Ｄ）に沿って徐々に浅くなるような窪み部３３０が形成されている。転動体２１０に、矢線Ｅ方向の滑りが生じた場合、窪み部３３０の作用によって、外輪部１００との摺動面において前述の楔効果が発生し、転動体２１０は軸２０の方向へ押圧される。一方、転動体２１０における軸２０との摺動面では、逆に図７に例示したような圧力緩和作用が生じることとなるが、この圧力緩和作用は、転動体２１０を積極的に何らかの方向へ押圧するものではないため、外輪部１００との摺動面において発生する楔効果が支配的となり、転動体２１０は軸２０に押圧され、滑りが防止される。

＜第２実施形態＞
上述の第１実施形態においては、転がり軸受によって軸の円滑な回動を実現したが、例えば、本発明の窪み部は、転がり軸受によって回動自在に支持される軸そのものに形成されていてもよい。ここで、図１１を参照して、このような本発明の第２実施形態について説明する。ここに、図１１は、転がり軸受システム１２（以下、適宜「軸受１２」と称する）の模式図である。尚、図１１において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。軸受１２は、本発明に係る転がり軸受システムの一例である。

図１１において、軸受１２は、窪み部３４０が形成された軸２２（即ち、本発明に係る「転がり軸受用の軸部」の一例）を有し、外輪部１１０が窪み部３００及び３１０を有さない点において軸受１０と相違している。

軸２２には、軸２２の回動方向（矢線Ｃ）に沿って徐々に深くなるように窪み部３４０が形成されている。このような軸２２が回動中に、転動体２００に滑りが生じ、転動体２００が物理的に停止すると、転動体２００は相対的に、矢線Ｅとは正反対の方向に移動しているのと等価な状態となる。従って、窪み部３４０によって、楔効果が生じ、転動体２００は、外輪部１００の方向に押圧され、転動を再開する。従って、軸２２は円滑に回動することが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う転がり軸受、転がり軸受システム及び転がり軸受用の軸部もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 図１の転がり軸受における外輪部の内周面の模式的斜視図である。 図１の転がり軸受における窪み部の形成方法を説明する模式図である。 図１の転がり軸受における各領域の略断面図である。 図１の転がり軸受における転動体の滑りの模式図である。 図５の滑りが生じ易い領域における窪み部の作用の模式図である。 図５の滑りが生じにくい領域における窪み部の作用の模式図である。 本発明の第１変形例に係る窪み部の模式図である。 本発明の第２変形例に係る外輪部の内周面の平面図である。 本発明の第３変形例に係る滑りが生じ易い領域の模式断面図である。 本発明の第２実施形態に係る軸受システムの模式図である。

符号の説明

１０…転がり軸受、１１…転がり軸受、１２…転がり軸受システム、２０…軸、２１…外周面、２２…軸、３０…潤滑剤、４０…粒体、１００…外輪部、１１０…内周面、２００…転動体、２１０…転動体、３００…窪み部、３１０…窪み部、３２０…窪み部、３３０…窪み部、３４０…窪み部。

Claims (7)

1. 軸部を回動自在に支持するための転がり軸受であって、
   前記軸部の外周面に空間を隔てて対面する内周面を有する外輪部と、
   前記空間内に転動自在に夫々保持されており、前記外周面及び前記内周面に潤滑剤を介して接触する転動面を夫々有する複数の転動体と
   を具備し、
   前記複数の転動体のうち少なくとも一つにおける前記転動面及び前記内周面のうち少なくとも一方に、深さが前記転動体の転動方向に沿って徐々に夫々変化する複数の窪み部が形成されている
   ことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記複数の窪み部は、前記内周面に形成されており、前記複数の窪み部のうち少なくとも一部は、前記外輪部に加わる荷重に応じて相互に異なる形状を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記複数の窪み部は、前記内周面のうち、前記外輪部に加わる荷重が相対的に小さい面部分に、前記深さが前記転動方向に沿って徐々に夫々深くなるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 前記複数の窪み部は、前記内周面のうち、前記外輪部に加わる荷重が相対的に大きい面部分に、前記深さが前記転動方向に沿って徐々に夫々浅くなるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の転がり軸受。
5. 前記複数の窪み部は、前記複数の転動体のうち、加わる荷重が相対的に小さい転動体における前記転動面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
6. 軸部と、該軸部を回動自在に支持するための転がり軸受とを備えた転がり軸受システムであって、
   前記転がり軸受は、（i）前記軸部の外周面に空間を隔てて対面する内周面を有する外輪部と、（ii）前記空間内に転動自在に夫々保持されており、前記外周面及び前記内周面に潤滑剤を介して接触する転動面を夫々有する複数の転動体とを具備し、
   前記軸部の外周面に、深さが前記軸部の回動方向に沿って徐々に夫々深くなる複数の窪み部が形成されている
   ことを特徴とする転がり軸受システム。
7. 転がり軸受により回動自在に支持される軸部であって、
   前記転がり軸受は、（i）前記軸部の外周面に空間を隔てて対面する内周面を有する外輪部と、（ii）前記空間内に転動自在に夫々保持されており、前記外周面及び前記内周面に潤滑剤を介して接触する転動面を夫々有する複数の転動体とを具備し、
   前記軸部の外周面に、深さが前記軸部の回動方向に沿って徐々に夫々深くなる複数の窪み部が形成されている
   ことを特徴とする転がり軸受用の軸部。
   
   

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