JP2008298171A - 鍔付円筒ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な保持器を用いる事なく、円筒ころ４が負のスキュー角でスキューする事を抑制できる構造を実現する。
【解決手段】外輪軌道７ａの表面粗さを、この外輪軌道７ａの軸方向一端部に設けられた内向鍔部８側から、軸方向他端側に向かう程大きくなる様に規制する。反対に、内輪軌道５ａの表面粗さを、この内輪軌道５ａの軸方向他端部に設けられた外向鍔部６ａ側から、軸方向一端側に向かう程大きくなる様に規制する。そして、上記外輪軌道７ａ及び上記内輪軌道５ａから上記円筒ころ４の転動面に作用させるトラクション力により、この円筒ころ４に正のスキューモーメントを生じさせて、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明に係る鍔付円筒ころ軸受は、例えば、圧延機用ロールの端部に固設した支持軸や、歯車伝達装置を構成するはすば歯車を固設した回転軸等、使用時にラジアル荷重だけでなくアキシアル荷重が加わる回転軸を、ハウジング等の固定部分に対し回転自在に支持する為に使用する。特に本発明は、一方向のアキシアル荷重を支承自在な、ＮＦ、ＮＪ型の鍔付円筒ころ軸受の改良に関する。

圧延機用ロールの端部に固設した支持軸や、鉄道車両を駆動する為の歯車伝達装置を構成するはすば歯車を固設した回転軸には、使用時に、ラジアル荷重の他にアキシアル荷重が加わる。従って、これらの回転軸をハウジング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、図６に示す様な鍔付円筒ころ軸受１が、従来から使用されている。この鍔付円筒ころ軸受１は、ＮＦ型と呼ばれるもので、ラジアル荷重だけでなく、一方向のアキシアル荷重も支承可能である。

即ち、上記鍔付円筒ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、複数の円筒ころ４とから成る。このうちの内輪２は、外周面の軸方向中間部に円筒形の内輪軌道５を、同じく両端部に外向鍔部６ａ、６ｂを、それぞれ設けている。又、上記外輪３は、内周面の軸方向中間部に円筒形の外輪軌道７を、同じく一端部（図６の左端部）に内向鍔部８を、それぞれ設けている。又、上記各円筒ころ４は、上記内輪軌道５と外輪軌道７との間に転動自在に設けられている。

上述の様に構成する上記鍔付円筒ころ軸受１は、上記内輪２を回転軸９に外嵌固定すると共に、上記外輪３をハウジング１０に内嵌固定する事により、この回転軸９をこのハウジング１０に対して回転自在に支持し、併せて、この回転軸９に作用するアキシアル荷重Ｆを支承自在としている。即ち、この回転軸９から上記内輪２に作用する一方向のアキシアル荷重Ｆを、この内輪２の外周面の軸方向他端側（図６の右端側）に設けられた外向鍔部６ａ及び上記内向鍔部８の各内側面１１、１１と、上記各円筒ころ４の軸方向端面との係合に基づいて支承自在としている。尚、図示の例の場合、上記内輪２の外周面の軸方向他端側に設けられた外向鍔部６ａと上記外輪３の内周面の軸方向一端側に設けられた内向鍔部８とが、特許請求の範囲に記載したアキシアル荷重支承用鍔部に相当する。又、上記内輪２の外周面の軸方向一端側に設けられた外向鍔部６ｂが、特許請求の範囲に記載した円筒ころ案内用鍔部に相当し、その内側面１１により上記各円筒ころ４の軸方向端面を案内する。

ところで、上述した様な鍔付円筒ころ軸受１の運転時には、上記各円筒ころ４の中心軸（自転軸）と上記内輪２及び外輪３の中心軸とが非平行になった状態、所謂スキュー（ころが正規の自転軸に対して傾く現象）のまま、これら各円筒ころ４が回転する可能性がある。この様に、上記各円筒ころ４がスキューした状態での、これら各円筒ころ４の中心軸と上記内輪２及び外輪３の中心軸とが成す角度（傾斜角度）は、一般にスキュー角と呼ばれ、このスキュー角は、「負のスキュー角」と「正のスキュー角」とに分けられる。そして、負のスキュー角でスキューした場合には、運転時のトルク（動トルク、回転抵抗）が大きくなると共に、軸受寿命が短くなる事が知られている。又、上述した様な従来構造の鍔付円筒ころ軸受を構成する円筒ころには、負のスキュー角でのスキューが生じ易い事も知られている（特許文献１等参照）。

そこで、先ず、図７を用いて、負のスキュー角、及び、正のスキュー角に就いてそれぞれ簡単に説明し、その後、図８を用いて、従来構造の鍔付円筒ころ軸受を構成する円筒ころに、実際に負のスキュー角でのスキューが生じるメカニズムに就いて説明する。尚、上記図７の（ａ）、（ｃ）には、円筒ころ４の傾斜角度（スキュー角）を誇張して示しており、この円筒ころ４の軸方向端面と１対の外向鍔部６ａ、６ｂの内側面１１、１１との間に、実際の場合よりも大きな隙間を設けた状態を示している。又、同図の（ｂ）、（ｄ）中の内輪２に付した点付円は、この内輪２が同図の裏面から表面方向に回転する事を示しており、外輪３に付したＸ字円は、この外輪３が、上記点付円とは反対に同図の表面から裏面方向に回転する事を示している（後述する図８に就いても同様）。

先ず、図７の（ａ）に示す様に、円筒ころ４がα方向にスキューした場合を考えると、内輪軌道５及び外輪軌道７には、この円筒ころ４の自転軸の傾斜に伴って生じる、この円筒ころ４の転動面とこれら内輪軌道５及び外輪軌道７の軸方向への滑りに基づき、同図の（ｂ）に示す方向に、それぞれ摩擦力ｆ_xi、ｆ_xoが作用する。この様にして、上記内輪軌道５及び外輪軌道７にそれぞれ作用する摩擦力ｆ_xi、ｆ_xoは、内輪２に回転軸９（図６参照）から作用するアキシアル荷重Ｆ_i 、及び、外輪３にハウジング１０（図６参照）から反力として作用するアキシアル荷重Ｆ_o と同方向に向く。言い換えれば、上記各摩擦力ｆ_xi、ｆ_xoが、アキシアル荷重Ｆ_i 、Ｆ_o に対抗し得ない方向に作用する。そして、この様に、摩擦力ｆ_xi、ｆ_xoがアキシアル荷重Ｆ_i 、Ｆ_o に対抗し得ない方向に作用する場合の上記円筒ころ４のスキュー角を、負のスキュー角と言う。尚、この様に、円筒ころ４が負のスキュー角でスキューした場合には、この円筒ころ４の軸方向端面に、外向、内向各鍔部６ａ、８から作用するアキシアル荷重（鍔荷重であり後述するＱ_fi、Ｑ_fo）の値は、上記アキシアル荷重Ｆ_i 、Ｆ_o の値に、上記各摩擦力ｆ_xi、ｆ_xoの値を足した値（和）になる。

これに対し、図７の（ｃ）に示す様に、円筒ころ４がβ方向にスキューした場合を考えると、内輪軌道５及び外輪軌道７には、同図の（ｄ）に示す様に、上記（ｂ）に示した場合とは反対方向に、それぞれ摩擦力ｆ_xi、ｆ_xoが作用する。言い換えれば、これら各摩擦力ｆ_xi、ｆ_xoが、アキシアル荷重Ｆ_i 、Ｆ_o に対抗し得る方向に作用する。そして、この様に、摩擦力ｆ_xi、ｆ_xoがアキシアル荷重Ｆ_i 、Ｆ_o に対抗し得る方向に作用する場合の上記円筒ころ４のスキュー角を、正のスキュー角と言う。尚、この様に、円筒ころ４が正のスキュー角でスキューした場合には、この円筒ころ４の軸方向端面に、外向、内向各鍔部６ａ、８から作用するアキシアル荷重（鍔荷重であり後述するＱ_fi、Ｑ_fo）の値は、上記アキシアル荷重Ｆ_i 、Ｆ_o の値から、上記各摩擦力ｆ_xi、ｆ_xoの値を引いた値（差）になる。

次に、図８を用いて、従来構造の鍔付円筒ころ軸受１を構成する円筒ころ４に、実際に負のスキュー角でのスキューが生じるメカニズムを、この円筒ころ４の自転軸回りの力、及び、モーメントの釣り合いを元に説明する。
尚、上記図８の（ａ）〜（ｃ）には、円筒ころ４にスキューが生じる以前の状態を、同図の（ｄ）には、スキューが生じた以後の状態を、それぞれ示している。又、上記図８中に示した符号の意味は、以下の通りである。
Ｔ_i ：円筒ころ４が内輪軌道５から受けるトラクション力
Ｔ_o ：円筒ころ４が外輪軌道７から受けるトラクション力
Ｑ_fi：外向鍔部６ａから円筒ころ４に作用するアキシアル荷重（鍔荷重）
Ｑ_fo：内向鍔部８から円筒ころ４に作用するアキシアル荷重（鍔荷重）
μ_i ：外向鍔部６ａの内側面１１と円筒ころ４の軸方向端面との擦れ合い面の摩擦係数
μ_o ：内向鍔部８の内側面１１と円筒ころ４の軸方向端面との擦れ合い面の摩擦係数

図８の（ａ）、（ｂ）に示す様に、内輪２と外輪３とが相対回転すると、この内輪２の外周面に設けられた内輪軌道５と、この外輪３の内周面に設けられた外輪軌道７との間に設けられた円筒ころ４は、これら内輪軌道５及び外輪軌道７からそれぞれトラクション力Ｔ_i 、Ｔ_o を受けて、自転軸Ａ₀ を中心に回転する。ここで、上記内輪軌道５及び外輪軌道７から上記円筒ころ４の転動面に作用するトラクション力Ｔ_i 、Ｔ_o は、これら各軌道５、７の表面性状が軸方向に関して均一であると仮定すると、同図の（ｃ）に示す様に、上記円筒ころ４の中心Ｏに作用する。この為、上記各トラクション力Ｔ_i 、Ｔ_o に基づいて、この円筒ころ４にスキューを生じさせるモーメント（以下、スキューモーメントと言う。特許請求の範囲及び明細書全体で同じ。）が作用する事はない。

又、上記円筒ころ４の軸方向一端面｛図８の（ａ）、（ｃ）、（ｄ）の左端面、同図の（ｂ）の表面｝に、上記内向鍔部８から作用するアキシアル荷重Ｑ_foと、上記円筒ころ４の軸方向他端面｛図８の（ａ）、（ｃ）、（ｄ）の右端面、同図の（ｂ）の裏面｝に、上記内輪軌道５の軸方向他端部に設けられた外向鍔部６ａから作用するアキシアル荷重Ｑ_fiとは、力の釣り合いにより互いにその大きさ等しい（Ｑ_fo＝Ｑ_fi）。更に、これら両アキシアル荷重Ｑ_fo、Ｑ_fiは、上記円筒ころ４にスキューが生じていない状態では、図８の（ｃ）に示す様に、この円筒ころ４の中心軸（自転軸Ａ₀ ）上を中心Ｏに向けて作用する。この為、上記各アキシアル荷重Ｑ_fo、Ｑ_fiによっても、上記円筒ころ４にスキューモーメントが作用する事はない。

一方、上記円筒ころ４の軸方向両端面には、上記内向、外向各鍔部８、６から作用するアキシアル荷重Ｑ_fo、Ｑ_fiに基づく摩擦力μ_o ・Ｑ_fo及びμ_i ・Ｑ_fiが、円周方向に関して互いに反対方向に作用する。この為、上記円筒ころ４には、この円筒ころ４の中心Ｏから上記各摩擦力μ_o ・Ｑ_fo、μ_i ・Ｑ_fiの作用点となる軸方向端面までの距離をＬとした場合に、μ_o ・Ｑ_fo・Ｌ＋μ_i ・Ｑ_fi・Ｌのスキューモーメントが、矢印α方向に作用する。即ち、このμ_o ・Ｑ_fo・Ｌ＋μ_i ・Ｑ_fi・Ｌのスキューモーメントは、上記円筒ころ４を、前記図７の（ａ）に示した場合と同様に、負のスキュー角でスキューさせる。この様に、円筒ころに作用するスキューモーメントのうち、円筒ころを負のスキュー角にスキューさせるものを負のスキューモーメントと呼び、反対に正のスキュー角にスキューさせるものを正のスキューモーメントと呼ぶ（特許請求の範囲及び本明細書全体で同じ）。又、上述した様に、上記両アキシアル荷重Ｑ_fo、Ｑ_fiの大きさは互いに等しいので、Ｑ_fo及びＱ_fiをＱ_F に置き換える事で、上記各摩擦力μ_o ・Ｑ_fo、μ_i ・Ｑ_fiに基づく負のスキューモーメントを、以下、（μ_o ＋μ_i ）Ｑ_F ・Ｌと表す。

上述の様に、上記円筒ころ４に（μ_o ＋μ_i ）Ｑ_F ・Ｌの負のスキューモーメントが作用すると、上記内向、外向各鍔部８、６ａ（６ｂ）の内側面１１、１１に対する上記円筒ころ４の軸方向端面の接点位置が、図８の（ｄ）に示す様に、この円筒ころ４の中心軸Ａ_o からΔｘ分だけずれる。これにより、この円筒ころ４には、上記内向、外向各鍔部８、６ａから作用するアキシアル荷重Ｑ_fo、Ｑ_fiに基づいて、矢印β方向に、２Δｘ・Ｑ_F の正のスキューモーメントが作用する。そして、この正のスキューモーメントと、上記円筒ころ４の軸方向端面に作用する、上記各摩擦力μ_o ・Ｑ_fo、μ_i ・Ｑ_fiに基づく負のスキューモーメントとが釣り合う｛２Δｘ・Ｑ_F ＝（μ_o ＋μ_i ）Ｑ_F ・Ｌ｝事で、上記円筒ころ４の姿勢がスキューした状態に保たれる。

上述の様に、一方向のアキシアル荷重を支承自在とする鍔付円筒ころ軸受１の場合、内向鍔部８及び軸方向他端側の外向鍔部６ａ（アキシアル荷重支承用鍔部）から円筒ころ４の軸方向端面に作用する摩擦力μ_o ・Ｑ_fo、μ_i ・Ｑ_fiに基づき、この円筒ころ４に負のスキューモーメントが作用する事が避けられない。そして、この円筒ころ４が負のスキュー角でスキューした場合には、前述した様に、上記円筒ころ４の軸方向端面に作用するアキシアル荷重Ｑ_fo、Ｑ_fiの値が、外輪軌道７及び内輪軌道５に作用する摩擦力（ｆ_xo、ｆ_xi：図７参照）の分だけ、スキューする以前の状態に比べて増加する。この為、上記円筒ころ４の軸方向端面と上記内向、外向各鍔部８、６ａの内側面１１、１１との摺接部の接触面圧が上昇する。この結果、前述した様に、運転時のトルクが増大すると共に、上記摺接部に焼き付きや異常摩耗が生じ易くなり、軸受寿命が短くなると言った問題を生じる。

従来から上述の様な問題を解決する為に、例えば特許文献１、２に記載される様に、円筒ころ（円すいころ）を正のスキュー角でスキューさせる事が考えられている。このうちの特許文献１には、円筒ころを保持する為の保持器のポケットを、この保持器の中心軸に対して傾斜させる事により、円筒ころを正のスキュー角にスキューさせた状態で保持する発明が記載されている。但し、上記特許文献１に記載された発明の場合には、特別な保持器を用いる必要があり、コストが嵩む原因になると共に、保持器を設けない総ころ軸受には実施する事ができないと言った不都合を生じる。又、上記特許文献２に記載された発明は、円すいころ軸受に関する発明であり、円すいころ軸受特有の構造を利用するもので、転動面の形状が円すいころとは全く異なる円筒ころにそのまま適用する事は不可能である。

特開昭５０−７７７４７号公報 特公昭６２−１１２０３号公報 相原 了、「ころ軸受の摩擦とEHL 転がり粘性抵抗」、NSK TECHNICAL JOURNAL 649 、p.3 、日本精工株式会社、1988

本発明の鍔付円筒ころ軸受は、上述の様な事情に鑑み、特別な保持器を用いる事なく、円筒ころが負のスキュー角でスキューする事を抑制できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の鍔付円筒ころ軸受は、前述の図６に示した従来構造の鍔付円筒ころ軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数個の円筒ころと、アキシアル荷重支承用鍔部と、円筒ころ案内用鍔部とを備える。
このうちの外輪は、内周面に円筒形の外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面に円筒形の内輪軌道を有する。
又、上記各円筒ころは、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられている。
又、上記アキシアル荷重支承用鍔部は、上記外輪軌道の軸方向一端部及び上記内輪軌道の軸方向他端部にそれぞれ設けられており、その内側面と上記各円筒ころの軸方向端面との係合に基づいて、一方向のアキシアル荷重を支承自在とする。
又、上記円筒ころ案内用鍔部は、上記外輪軌道と上記内輪軌道とのうちの何れか一方の軌道の軸方向端部で、上記アキシアル荷重支承用鍔部が設けられた端部とは軸方向反対側の端部に設けられており、上記各円筒ころを案内する。
尚、本明細書及び特許請求の範囲中、「円筒ころ」には、「ニードル」を含むものとする。

特に、請求項１に記載した鍔付円筒ころ軸受に於いては、上記外輪軌道と上記内輪軌道とのうちの少なくとも何れかの軌道の表面性状を軸方向に関して異ならせる事により、運転時にこの軌道から上記各円筒ころの転動面に作用させるトラクション力を、上記アキシアル荷重支承用鍔部側よりもこのアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側で大きくして、上記各円筒ころに正のスキューモーメントを生じさせる。

上述の様な請求項１に記載した鍔付円筒ころ軸受を実施する場合に、例えば請求項２に記載した様に、上記軌道のうちで上記アキシアル荷重支承用鍔部側の平均表面粗さを、このアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側の平均表面粗さよりも小さくする。
又、上述の様な請求項２に記載した鍔付円筒ころ軸受を実施する場合に好ましくは、例えば請求項３に記載した様に、上記軌道の表面粗さを、上記アキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側に向かう程漸次大きくする。

又、上述の様な請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した鍔付円筒ころ軸受を実施する場合に、例えば請求項４に記載した様に、上記軌道のうちで上記アキシアル荷重支承用鍔部側の少なくとも一部分に、低摩擦材製の被膜（例えばＤＬＣ被膜やリン酸被膜）を施す。
或いは、上述の様な請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した鍔付円筒ころ軸受を実施する場合に、例えば請求項５に記載した様に、上記軌道のうちで上記アキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側の少なくとも一部分に、このアキシアル荷重支承用鍔部側の半部の摩擦係数よりも高い摩擦係数を有する被膜を施す。

又、上述の様な請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した鍔付円筒ころ軸受を実施する場合に、例えば請求項６に記載した様に、上記軌道のうちで上記アキシアル荷重支承用鍔部側の端部とこのアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側の端部とにそれぞれクラウニング部を設ける。そして、このうちのアキシアル荷重支承用鍔部側の端部に設けたクラウニング部のクラウニング量（落ち量）を、このアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側の端部に設けたクラウニング部のクラウニング量（落ち量）よりも大きくする。

上述の様に構成する本発明の鍔付円筒ころ軸受によれば、特別な保持器を用いる事なく、円筒ころが負のスキュー角でスキューする事を抑制できる。
即ち、本発明の場合、外輪軌道と内輪軌道とのうちの少なくとも何れかの軌道の表面性状を、軸方向に関して異ならせる事により、運転時にこの軌道から上記各円筒ころに作用させるトラクション力を、上記アキシアル荷重支承用鍔部側よりも、このアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側で大きくしている。この為、本発明の場合には、上記トラクション力に基づいて、上記各円筒ころに正のスキューモーメントを生じさせる事ができる。従って、本発明によれば、この正のスキューモーメントにより、上記各円筒ころに作用する負のスキューモーメントを相殺或いは軽減する事ができて、これら各円筒ころが負のスキュー角でスキューする事を抑制できる。この結果、鍔付円筒ころ軸受の運転時のトルクが増大する事を抑えられると共に、軸受寿命が短くなる事を防止できる。又、特別な保持器を必要としない為、鍔付円筒ころ軸受全体のコストを抑える事ができると共に、保持器を有しない総ころ軸受に実施する事もできる。

［実施の形態の第１例］
図１、２は、請求項１〜３に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、内輪軌道５ａ及び外輪軌道７ａの表面粗さを軸方向に関して漸次変化させた点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した図６に示した従来構造と同様である。この為、同等部分に関する図示及び説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合、上記外輪軌道７ａの表面粗さを、図１に矢印ハに示す様に、この外輪軌道７ａの軸方向一端部（図１、２の左端部）に設けられた内向鍔部８側から軸方向他端側（図１、２の右端側）に向かう程大きくなる様に、規制している。これに対して、上記内輪軌道５ａの表面粗さを、同図の矢印ニに示す様に、この内輪軌道５ａの軸方向他端部に設けられた外向鍔部６ａ側から、軸方向一端側に向かう程大きくなる様に規制している。即ち、上記外輪軌道７ａ及び内輪軌道５ａの表面粗さを、アキシアル荷重支承用鍔部（上記内向鍔部８及び上記軸方向他端側の外向鍔部６ａ側）から軸方向反対側に向かう程大きくなる様にしている。尚、非特許文献１｛第３頁、(7) 式の第２項｝に記載される様に、表面粗さが大きくなる程、摩擦係数が増大する事は公知である。

上記外輪軌道７ａ及び上記内輪軌道５ａの表面粗さを、上述の様に規制する為の手段は特に問わないが、例えばこれら各軌道７ａ、５ａを、粒度の異なる砥石を用いて研磨加工（仕上加工）する事により規制できる。或いは、仕上加工を施した後に、ショットピーニングを施す事によっても規制する事ができる。尚、何れの方法を採用した場合にも、上記外輪軌道７ａ及び上記内輪軌道５ａのうちで最も表面粗さを大きくする部分の表面粗さを、運転時の騒音や円筒ころ４の転動面に生じる損傷等を考慮して規制する必要がある。例えば、表面粗さを最も大きくする部分の表面粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ程度に規制し、表面粗さを最も小さくする部分の表面粗さ（Ｒａ）を０．０１μｍ程度に規制する。

上述の様な構成を有する本例の場合、上記外輪軌道７ａ及び上記内輪軌道５ａの表面の摩擦係数を、上述した表面粗さの変化に応じて変化させる事ができる。具体的には、前記各鍔部６ａ、８から遠い側程、摩擦係数を大きくできる。この為、本例の場合には、鍔付円筒ころ軸受１ａの運転時に、上記外輪軌道７ａのうちの軸方向他端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力を、上記外輪軌道７ａのうちの軸方向一端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力よりも大きくする事ができる。従って、上記外輪軌道７ａから上記各円筒ころ４の転動面に作用するトラクション力の分布は、図２の上半部（円筒ころ４の中心軸Ａ_o よりも上半部に示した縞模様部分）に示す様になり、軸方向一端側（アキシアル荷重支承用鍔部である内向鍔部８側の半部）よりも、軸方向他端側（内向鍔部８とは軸方向反対側の半部）に作用するトラクション力（の合計）が大きくなる。この為、本例の場合には、上記外輪軌道７ａから上記各円筒ころ４の転動面に作用するトラクション力Ｔ_o の重心位置が、これら各円筒ころ４の中心Ｏから軸方向他端側に△Ｙ_o 分だけずれる。

これに対し、上記内輪軌道５ａと上記円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力の分布は、上記外輪軌道７ａの場合とは軸方向に関して逆になる。具体的には、上記内輪軌道５ａの軸方向一端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力が、上記内輪軌道５ａのうちの軸方向他端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力よりも大きくなる。この為、上記内輪軌道５ａから上記各円筒ころ４の転動面に作用するトラクション力の分布は、上記図２の下半部（円筒ころ４の中心軸Ａ_o よりも下半部に示した縞模様部分）に示す様になり、軸方向他端側（アキシアル荷重支承用鍔部である軸方向他端側の外向鍔部６ａ側の半部）よりも、軸方向一端側（この外向鍔部６ａとは軸方向反対側の半部）に作用するトラクション力（の合計）が大きくなる。この為、本例の場合には、上記内輪軌道５ａから上記各円筒ころ４の転動面に作用するトラクション力Ｔ_i の重心位置が、これら各円筒ころ４の中心Ｏから軸方向一端側に△Ｙ_i 分だけずれる。

従って、本例の場合には、上記外輪軌道７ａ及び上記内輪軌道５ａから上記各円筒ころ４に対して、前記図７の（ｃ）及び図８の（ｄ）に示した場合と同様に、矢印β方向に、△Ｙ_o ・Ｔ_o ＋△Ｙ_i ・Ｔ_i の正のスキューモーメントを作用させる事ができる。この為、本例の場合には、この△Ｙ_o ・Ｔ_o ＋△Ｙ_i ・Ｔ_i の正のスキューモーメントにより、上記各円筒ころ４の軸方向端面に作用する、前記（μ_i ＋μ_o ）・Ｑ_F ・Ｌの負のスキューモーメントを相殺或いは軽減する事ができる。言い換えれば、本例の場合には、上記各円筒ころ４の負のスキュー角を従来構造の場合に比べて小さくする、更には、スキュー角をゼロにする（スキューのない姿勢に保つ）、延いては、正のスキュー角でスキューさせる事ができる。

従って、本例の場合には、上記各円筒ころ４の軸方向端面に作用するアキシアル荷重Ｑ_fo、Ｑ_fi（図８参照）の値を、従来構造の場合に比べて小さくできる為、上記各円筒ころ４の軸方向端面と上記内向、外向各鍔部８、６ａの内側面１１、１１との摺接部の接触面圧を低く抑える事ができる。従って、本例の場合には、鍔付円筒ころ軸受１ａのトルクが増大する事を防止できると共に、上記摺接部に、焼き付きや異常摩耗が生じる事を防止できて、軸受寿命が短くなる事を防止できる。又、本例の場合には、特別な保持器を必要としない為、鍔付円筒ころ軸受１ａ全体のコストを抑えられると共に、保持器を有しない総ころ軸受に実施する事もできる。

［実施の形態の第２例］
図３は、請求項１、２、４、５に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。尚、本例の特徴は、内輪軌道５ｂ及び外輪軌道７ｂの摩擦係数を軸方向中央部を境に異ならせた点にある。その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１例、及び、前述した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示及び説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、上記外輪軌道７ｂのうち、この外輪軌道７ｂの軸方向一端部（図３の左端部）に設けられた内向鍔部８側の半部（外輪軌道７ｂの左半部に示した斜線模様部分）に、低摩擦材製の被膜１２ａを施している。これに対して、この外輪軌道７ｂの軸方向他端側半部（外輪軌道７ｂの右半部に示した斜格子模様部分）には、上記被膜１２ａよりも摩擦係数の高い被膜１２ｂを施している。上記低摩擦材製の被膜１２ａとしては、例えば摩擦係数が０．１程度のＤＬＣ被膜（ダイヤモンドライクカーボン被膜）や、リン酸被膜（リン酸マンガン被膜、リン酸亜鉛被膜）を好ましく使用する事ができる。これに対して、上記被膜１２ｂとしては、例えば銅めっき被膜、銀めっき被膜、鉛めっき被膜、セラミック系被膜であるTiＮ、TiＣＮ、TiAlＮ、TiＣや、これらのTi合金を基盤とした多層コート等のTi合金系のコーティング被膜を使用する事ができる。具体的な組み合わせとしては、例えば、上記内向鍔部８側の半部をＤＬＣ被膜により覆い、上記外輪軌道７ｂの軸方向他端側半部をこのＤＬＣ被膜よりも摩擦係数の高いセラミック系被膜により覆う事ができる。

又、本例の場合には、上記内輪軌道５ｂに就いても、低摩擦材製の被膜１２ａとこの被膜１２ａよりも摩擦係数の高い被膜１２ｂとをそれぞれ施している。具体的には、上記内輪軌道５ｂの軸方向他端部に設けられた外向鍔部６ａ側の半部（内輪軌道５ｂの右半部に示した斜線模様部分）に、上記低摩擦材製の被膜１２ａを施している。これに対して、上記内輪軌道５ｂの軸方向一端側半部（内輪軌道５ｂの左半部に示した斜格子模様部分）に、上記被膜１２ｂを施している。尚、この内輪軌道５ｂの表面を覆う上記各被膜１２ａ、１２ｂの種類及びその組み合わせに就いては、上述した外輪軌道７ｂの場合と同様である。

上述の様な構成を有する本例の場合にも、鍔付円筒ころ軸受１ａの運転時に、上記外輪軌道７ｂのうちの軸方向他端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力が、上記外輪軌道７ｂのうちの軸方向一端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力よりも大きくなる。この為、本例の場合にも、前記図２に示した様に、上記外輪軌道７ｂから上記各円筒ころ４の転動面に作用するトラクション力Ｔ_o の重心位置を、これら各円筒ころ４の中心Ｏから軸方向他端側に△Ｙ_o 分だけずらす事ができる。

これに対し、上記内輪軌道５ｂと上記円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力の分布は、上記外輪軌道７ｂの場合とは軸方向に関して逆になる。具体的には、上記内輪軌道５ｂの軸方向一端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力が、上記内輪軌道５ｂのうちの軸方向他端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との転がり接触部に作用する摩擦力よりも大きくなる。この為、上記図２に示した様に、上記内輪軌道５ｂから上記各円筒ころ４の転動面に作用するトラクション力Ｔ_i の重心位置を、これら各円筒ころ４の中心Ｏから軸方向一端側に△Ｙ_i 分だけずらす事ができる。従って、本例の場合にも、上述した実施の形態の第１例の場合と同様に、上記外輪軌道７ｂ及び上記内輪軌道５ｂから上記各円筒ころ４に対して、△Ｙ_o ・Ｔ_o ＋△Ｙ_i ・Ｔ_i の正のスキューモーメントを作用させる事ができる。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

［実施の形態の第３例］
図４は、請求項１、６に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。尚、本例の特徴は、内輪軌道５ｃ及び外輪軌道７ｃの軸方向両端部に形成した、各軌道５ｃ、７ｃ毎に１対ずつのクラウニング部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのクラウニング量を互いに異ならせた点にある。その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１例、及び、第２例、更には、前述した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示及び説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、図４に誇張して示す様に、上記外輪軌道７ｃの軸方向両端部に設けた１対のクラウニング部１３ａ、１３ｂのうち、この外輪軌道７ｃの軸方向一端側（図４の左端側で内向鍔部８側）のクラウニング部１３ａのクラウニング量（落ち量）δ₁ を、同じく軸方向他端側（図４の右端側）のクラウニング部１３ｂのクラウニング量（落ち量）δ₂ よりも大きくしている（δ₁ ＞δ₂ ）。又、上記内輪軌道５ｃの軸方向両端部に設けた１対のクラウニング部１３ｃ、１３ｄのうち、この内輪軌道５ｃの軸方向他端側のクラウニング部１３ｃのクラウニング量（落ち量）δ₃ を、同じく軸方向一端側のクラウニング部１３ｄのクラウニング量（落ち量）δ₄ よりも大きくしている（δ₃ ＞δ₄ ）。これにより、本例の場合には、上記外輪軌道７ｃ及び上記内輪軌道５ｃと上記円筒ころ４の転動面との接触面積を、これら各軌道７ｃ、５ｃの軸方向一端側と他端側とで異ならせている。尚、本例の場合には、上記外輪軌道７ｃ及び上記内輪軌道５ｃの軸方向両端部にそれぞれ１対ずつ設けたクラウニング部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのクラウニング量（落ち量）δ₁ （δ₃ ）とδ₂ （δ₄ ）との比を、それぞれ２：１としている。

上述の様な構成を有する本例の場合、鍔付円筒ころ軸受１ａの運転時に於ける、上記外輪軌道７ｃのうちの軸方向他端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との面圧が、この外輪軌道７ｃのうちの軸方向一端側部分とこれら各円筒ころ４の転動面との面圧よりも高くなる。この為、本例の場合にも、前記図２に示した様に、上記外輪軌道７ｃから上記各円筒ころ４の転動面に作用するトラクション力Ｔ_o の重心位置を、これら各円筒ころ４の中心Ｏから軸方向他端側に△Ｙ_o 分だけずらす事ができる。

これに対し、上記内輪軌道５ｃと上記円筒ころ４の転動面との面圧の分布は、上記外輪軌道７ｃの場合とは軸方向に関して逆になる。具体的には、上記内輪軌道５ｃの軸方向一端側部分と上記各円筒ころ４の転動面との面圧が、この内輪軌道５ｃのうちの軸方向他端側部分とこれら各円筒ころ４の転動面との面圧よりも高くなる。この為、上記図２に示した様に、上記内輪軌道５ｃから上記各円筒ころ４の転動面に作用するトラクション力Ｔ_i の重心位置を、これら各円筒ころ４の中心Ｏから軸方向一端側に△Ｙ_i 分だけずらす事ができる。従って、本例の場合にも、上述した実施の形態の第１例、及び、第２例の場合と同様に、上記外輪軌道７ｃ及び上記内輪軌道５ｃから上記各円筒ころ４に対して、△Ｙ_o ・Ｔ_o ＋△Ｙ_i ・Ｔ_i の正のスキューモーメントを作用させる事ができる。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例及び第２例の場合と同様である。

尚、上述した実施の形態の第１〜３例に於いては、鍔付円筒ころ軸受１ａとして、ＮＦ型の鍔付円筒ころ軸受を用いて説明を行なったが、図５の（ａ）〜（ｃ）に示した様な、ＮＪ型の鍔付ころ軸受１ｂも本発明の対象となる。そして、この様なＮＪ型の鍔付円筒ころ軸受を用いた場合にも、ＮＦ型の鍔付円筒ころ軸受を用いた場合と同様に、外輪軌道及び内輪軌道の表面粗さを軸方向に関して漸次変化させる｛同図の（ａ）の場合｝、摩擦係数を軸方向中央部を境に異ならせる｛同図の（ｂ）の場合｝、軸方向両端部に設ける１対のクラウニング部のクラウニング量を異ならせる｛同図の（ｃ）の場合｝事で、上記ＮＦ型の鍔付円筒ころ軸受１ａの場合と同様の作用・効果をそれぞれ得る事ができる。
又、上述した実施の形態の第１例〜第３例までの構造を、それぞれ組み合わせて実施する事も、勿論、本発明の対象となり、個別に実施した場合に比べてより顕著な効果を発揮する事ができる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、鍔付円筒ころ軸受の半部断面図。 同じく内輪、外輪各軌道に作用するトラクション力の分布を説明する為の模式図。 同第２例を示す、図１と同様の図。 同第３例を示す、図１と同様の図。 実施の形態の各例に就いての別例を示す、図１と同様の図。 従来構造の鍔付円筒ころ軸受を、回転支持部に組み込んだ状態で示す半部断面図。 負のスキュー角及び正のスキュー角に就いて説明する為の模式図で、（ａ）及び（ｂ）は円筒ころが負のスキュー角でスキューした状態を、（ｃ）及び（ｄ）は円筒ころが正のスキュー角でスキューした状態をそれぞれ示す。 円筒ころの自転軸回りの力とモーメントの釣り合いを説明する為の図で、（ａ）は従来構造の鍔付円筒ころ軸受の半部断面図を、（ｂ）は（ａ）のイ矢視図を、（ｃ）は（ｂ）のロ矢視図を、（ｄ）は円筒ころにスキューが生じた後の（ｃ）に相当する図をそれぞれ示す。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 鍔付円筒ころ軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 円筒ころ
５、５ａ〜５ｃ 内輪軌道
６、６ａ、６ｂ 外向鍔部
７、７ａ〜７ｃ 外輪軌道
８、８ａ、８ｂ 内向鍔部
９ 回転軸
１０ ハウジング
１１ 内側面
１２ａ、１２ｂ 被膜
１３ａ、１３ｂ クラウニング部

Claims (6)

1. 内周面に円筒状の外輪軌道を有する外輪と、外周面に円筒状の内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円筒ころと、この外輪軌道の軸方向一端部及びこの内輪軌道の軸方向他端部にそれぞれ設けられ、その内側面と上記各円筒ころの軸方向端面との係合に基づいて一方向のアキシアル荷重を支承自在とするアキシアル荷重支承用鍔部と、上記外輪軌道と上記内輪軌道とのうちの何れか一方の軌道の軸方向端部でこのアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側の端部に設けられ、上記各円筒ころを案内する円筒ころ案内用鍔部とを備えた鍔付円筒ころ軸受に於いて、上記外輪軌道と上記内輪軌道とのうちの少なくとも何れかの軌道の表面性状を軸方向に関して異ならせる事により、運転時にこの軌道から上記各円筒ころの転動面に作用させるトラクション力を、上記アキシアル荷重支承用鍔部側よりもこのアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側で大きくして、上記各円筒ころに正のスキューモーメントを生じさせる事を特徴とする鍔付円筒ころ軸受。
2. 軌道のうちでアキシアル荷重支承用鍔部側の平均表面粗さを、このアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側の平均表面粗さよりも小さくしている、請求項１に記載した鍔付円筒ころ軸受。
3. 軌道の表面粗さを、アキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側に向かう程漸次大きくしている、請求項２に記載した鍔付円筒ころ軸受。
4. 軌道のうちでアキシアル荷重支承用鍔部側の少なくとも一部分に、低摩擦材製の被膜を施している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した鍔付円筒ころ軸受。
5. 軌道のうちでアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側の少なくとも一部分に、このアキシアル荷重支承用鍔部側の摩擦係数よりも高い摩擦係数を有する被膜を施している、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した鍔付円筒ころ軸受。
6. 軌道のうちでアキシアル荷重支承用鍔部側の端部とこのアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側の端部とにそれぞれクラウニング部を設け、このうちのアキシアル荷重支承用鍔部側の端部に設けたクラウニング部のクラウニング落ち量を、このアキシアル荷重支承用鍔部とは軸方向反対側の端部に設けたクラウニング部のクラウニング落ち量よりも大きくしている、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した鍔付円筒ころ軸受。

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