JP2016089954A - 円筒ころ軸受及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラウニングを高精度、低コストで施すことができる円筒ころ軸受の製造方法を提供する。【解決手段】円筒ころ３の転動面３ａと内輪１、外輪２の軌道面１ａ，２ａとのうち一方のみにクラウニングを施した場合を想定し、接触面圧の分布が全体にわたって略均一となるようなクラウニングを計算により求める。得られたクラウニングに基づいて、転動面３ａに施すクラウニングと軌道面１ａ，２ａに施すクラウニングとを決定する。このとき、クラウニング部１３のクラウニング落ち量とクラウニング部１１又はクラウニング部１２のクラウニング落ち量との和が、いずれの軸方向位置においても、計算で求めたクラウニングのクラウニング落ち量と一致するように、両クラウニングを決定する。その決定結果に基づいて、転動面３ａと軌道面１ａ，２ａとにそれぞれクラウニングを施す。【選択図】図１

Description

本発明は円筒ころ軸受及びその製造方法に関する。

円筒ころ軸受においては、円筒ころの転動面と軌道輪の軌道面が線接触することとなるので、円筒ころの転動面の軸方向両端部においてエッジロードが発生し、円筒ころ軸受の寿命が低下するおそれがある。そこで、接触面圧の分布が全体にわたって略均一となるように、円筒ころの転動面又は軌道輪の軌道面にクラウニングを施した円筒ころ軸受が開示されている（例えば特許文献１、２を参照）。

接触面圧の低減には、例えば、平坦部が無く軸方向端部に近づくに従ってクラウニング落ち量が大きくなる対数クラウニングが有効である。また、クラウニング落ち量が大きいほど、接触面圧を低減する効果は大きくなる。
しかしながら、クラウニング落ち量が大きいと、加工コストの増大や加工精度の低下が生じるという問題があった。

特開２００６−５２７８９号公報 特開２００８−２４８９９３号公報

そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、クラウニングが高精度、低コストで施されている円筒ころ軸受、及び、クラウニングを高精度、低コストで施すことができる円筒ころ軸受の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の一態様に係る円筒ころ軸受の製造方法は、円筒ころの転動面の少なくとも一部と軌道輪の軌道面の少なくとも一部とにそれぞれクラウニングが施された円筒ころ軸受を製造する方法であって、前記円筒ころの転動面と前記軌道輪の軌道面とのうち一方のみにクラウニングを施した場合に、前記円筒ころの転動面と前記軌道輪の軌道面との接触面圧の分布が全体にわたって略均一となるようなクラウニングを計算により求める仮想クラウニング計算工程と、前記仮想クラウニング計算工程により得られたクラウニングに基づいて、前記円筒ころの転動面に施すクラウニングと、前記軌道輪の軌道面に施すクラウニングとを決定するクラウニング決定工程と、前記クラウニング決定工程により得られた各クラウニングに基づいて、前記円筒ころの転動面と前記軌道輪の軌道面とにそれぞれクラウニングを施す加工工程と、を備え、前記クラウニング決定工程では、いずれの軸方向位置においても、前記円筒ころの転動面に施すクラウニングのクラウニング落ち量と、前記軌道輪の軌道面に施すクラウニングのクラウニング落ち量との和が、前記仮想クラウニング計算工程で求めたクラウニングのクラウニング落ち量と一致するように、前記両クラウニングを決定することを特徴とする。

上記一態様に係る円筒ころ軸受の製造方法においては、前記円筒ころの転動面の軸方向両端部と前記軌道輪の軌道面の全体とにそれぞれクラウニングを施してもよい。
また、本発明の他の態様に係る円筒ころ軸受は、円筒ころの転動面の軸方向両端部と軌道輪の軌道面の全体とにそれぞれクラウニングが施された円筒ころ軸受であって、上記一態様に係る円筒ころ軸受の製造方法により得られたものであり、前記円筒ころの転動面の母線は、軸方向中央部は直線であり、軸方向両端部は複数の円弧を組み合わせた凸状の曲線であり、前記軌道輪の軌道面の母線は、単一円弧からなる凸状の曲線であることを特徴とする。

本発明の円筒ころ軸受の製造方法は、クラウニングを高精度、低コストで施すことができる。また、本発明の円筒ころ軸受は、クラウニングが高精度、低コストで施されている。

本発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受の構造を示す部分断面図である。 円筒ころの転動面と軌道輪の軌道面に施されたクラウニングのクラウニング落ち量を示す図である。

本発明に係る円筒ころ軸受及びその製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の円筒ころ軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、内輪１の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、内輪１の軌道面１ａと外輪２の軌道面２ａの間に転動自在に配された複数の円筒ころ３と、内輪１及び外輪２の間に複数の円筒ころ３を保持する保持器４と、を備えている。

また、内輪１及び外輪２の少なくとも一方には、つば８が形成されている。図１には、内輪１の外周面の軸方向一端部に、つば８が径方向外方に突出して設けられ、外輪２の内周面の軸方向両端部に、つば８，８が径方向内方に突出して設けられている円筒ころ軸受の例が図示されている。つば８の内側面は、円筒ころ３の端面と摺接していて、円筒ころ３を案内し保持する面として機能している。

さらに、本実施形態の円筒ころ軸受においては、円筒ころ３の転動面３ａの少なくとも一部と内輪１及び外輪２の両軌道面１ａ，２ａの少なくとも一部とに、それぞれクラウニングが施されている。例えば図１に示す例では、円筒ころ３の転動面３ａの軸方向両端部と、内輪１及び外輪２の両軌道面１ａ，２ａの全体とに、それぞれクラウニングが施されている。

以下、内輪１の軌道面１ａのうちクラウニングが施された部分（図１に示す例では軌道面１ａの全体）をクラウニング部１１、外輪２の軌道面２ａのうちクラウニングが施された部分（図１に示す例では軌道面２ａの全体）をクラウニング部１２、円筒ころ３の転動面３ａのうちクラウニングが施された部分（図１に示す例では転動面３ａの軸方向両端部）をクラウニング部１３と記す。なお、図１においては、クラウニング部１１、１２、１３は、その大きさを誇張して示してある。

円筒ころ３の転動面３ａの母線については、軸方向中央部はクラウニングが施されていないので、直線をなしている。一方、軸方向両端部はクラウニングが施されているので、凸状の曲線をなしている。この曲線の種類は特に限定されるものではないが、例えば、複数の円弧を組み合わせた凸状の曲線があげられる。転動面３ａの母線が複数の円弧を組み合わせた凸状の曲線をなすようにクラウニングを施すことは、軌道面１ａ，２ａに対しては困難であるが、円筒ころ３の転動面３ａに対しては比較的容易である。また、転動面３ａの母線が直線をなす部分を円筒ころ３が有していると、この部分を、円筒ころ３を加工する上での基準面とすることができるので、加工が容易となる。

また、内輪１及び外輪２の両軌道面１ａ，２ａの母線については、凸状の曲線をなしている。この曲線の種類は特に限定されるものではないが、例えば、単一円弧からなる凸状の曲線があげられる。内輪１及び外輪２は、軌道面１ａ，２ａの母線が直線をなす部分を有していなくても、他の部分を基準として加工を行うことができるので、軌道面１ａ，２ａの全体にクラウニングを施すことができる。

なお、図１に示す例では、円筒ころ３の転動面３ａの軸方向両端部のみにクラウニングが施されていたが、円筒ころ３の転動面３ａの全体にクラウニングを施してもよい。また、図１に示す例では、内輪１及び外輪２の両軌道面１ａ，２ａの全体にクラウニングが施されていたが、例えば軸方向両端部など、軌道面１ａ，２ａの一部分のみにクラウニングを施してもよい。さらに、図１に示す例では、内輪１の軌道面１ａと外輪２の軌道面２ａとの両方にクラウニングが施されていたが、いずれか一方の軌道面のみにクラウニングを施してもよい。

クラウニング部１１、１２、１３のクラウニング落ち量は、以下のようにして決定されたものである。
まず、円筒ころ３の転動面３ａと内輪１、外輪２の軌道面１ａ，２ａとのうち一方のみにクラウニングを施した場合を想定する。ここでは、円筒ころ３の転動面３ａの軸方向両端部のみにクラウニングを施した場合を想定した例を説明する。どのようなクラウニングを円筒ころ３の転動面３ａに施せば、クラウニングが施された円筒ころ３の転動面３ａと、クラウニングが施されていない内輪１、外輪２の軌道面１ａ，２ａとの接触面圧の分布が全体にわたって略均一となるかを、計算によって求める（仮想クラウニング計算工程）。
計算方法は特に限定されるものではなく、慣用の方法を用いることができる。クラウニングの種類も特に限定されるものではなく、従来公知のクラウニングを用いることができ、例えば対数クラウニングを用いることができる。

次に、仮想クラウニング計算工程により得られたクラウニングに基づいて、円筒ころ３の転動面３ａの軸方向両端部に施すクラウニングと、内輪１、外輪２の軌道面１ａ，２ａの全体に施すクラウニングとを決定する（クラウニング決定工程）。
このとき、円筒ころ３の転動面３ａの軸方向両端部に施すクラウニングのクラウニング落ち量と、内輪１の軌道面１ａの全体又は外輪２の軌道面２ａの全体に施すクラウニングのクラウニング落ち量との和、すなわち、クラウニング部１３のクラウニング落ち量と、クラウニング部１３に対向するクラウニング部１１又はクラウニング部１２のクラウニング落ち量との和が、いずれの軸方向位置においても、仮想クラウニング計算工程で求めたクラウニングのクラウニング落ち量と一致するように、両クラウニングを決定する（図２を参照）。

図２においては、クラウニング部１３のクラウニング落ち量を「ころ側クラウニング落ち量」、クラウニング部１１又はクラウニング部１２のクラウニング落ち量を「軌道輪側クラウニング落ち量」、仮想クラウニング計算工程で求めたクラウニングのクラウニング落ち量を「総クラウニング落ち量」と示してある。
クラウニング部１３のクラウニング落ち量と、クラウニング部１１又はクラウニング部１２のクラウニング落ち量との比率は、両クラウニング落ち量の和がいずれの軸方向位置においても仮想クラウニング計算工程で求めたクラウニングのクラウニング落ち量と一致するならば、特に限定されない。図２の例では、クラウニング部１３のクラウニング落ち量がクラウニング部１１又はクラウニング部１２のクラウニング落ち量よりも大きいが、これに限定されるものではなく、クラウニング部１３のクラウニング落ち量がクラウニング部１１又はクラウニング部１２のクラウニング落ち量よりも小さくてもよい。

クラウニング決定工程において、円筒ころ３の転動面３ａの軸方向両端部に施すクラウニングと、内輪１、外輪２の軌道面１ａ，２ａの全体に施すクラウニングとを決定したら、その結果に基づいて、円筒ころ３の転動面３ａの軸方向端部と、内輪１、外輪２の軌道面１ａ，２ａの全体とにそれぞれクラウニングを施す（加工工程）。クラウニングの方法は特に限定されるものではなく、慣用の方法を問題なく採用することができる。例えば、研削加工や砥粒の吹き付け等の方法があげられる。

このようにして得られた本実施形態の円筒ころ軸受は、円筒ころ３の転動面３ａと内輪１、外輪２の軌道面１ａ，２ａとのうち一方のみに所定のクラウニング落ち量のクラウニングが施されているのではなく、前記所定のクラウニング落ち量を２つに分割し、円筒ころ３の転動面３ａと内輪１、外輪２の軌道面１ａ，２ａとの両方にそれぞれクラウニングが施されている。
これにより、それぞれのクラウニング落ち量は小さいが、両者の総和のクラウニング落ち量は大きいので、円筒ころ３の転動面３ａと内輪１、外輪２の軌道面１ａ，２ａとの接触面圧を大幅に低減して、接触面圧の分布を全体にわたって略均一とし、エッジロードを抑制することができる。よって、本実施形態の円筒ころ軸受は長寿命である。

また、それぞれのクラウニング落ち量は小さいので、クラウニングを高精度且つ低コストで施すことが可能である。円筒ころは、その母線が複数の円弧を組み合わせた凸状の曲線となるような複雑な加工が可能である反面、クラウニング落ち量が大きいと加工精度が低下するという問題がある。一方、軌道輪は、クラウニング落ち量が大きくても加工精度は低下しにくいが、その母線が複数の円弧を組み合わせた凸状の曲線となるような複雑な加工は困難である。しかし、本実施形態の円筒ころ軸受であれば、円筒ころ３、内輪１、及び外輪２のいずれのクラウニング落ち量も小さいので、複雑な形状のクラウニングを高精度で且つ容易に施すことができる。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、内輪１の外周面と外輪２の内周面の間に形成された軸受内部空間には、潤滑剤（例えば潤滑油，グリース）を配してもよい。また、保持器４やつば８は備えていなくてもよい。

１ 内輪
１ａ 軌道面
２ 外輪
２ａ 軌道面
３ 円筒ころ
３ａ 転動面
１１，１２，１３ クラウニング部

Claims (3)

1. 円筒ころの転動面の少なくとも一部と軌道輪の軌道面の少なくとも一部とにそれぞれクラウニングが施された円筒ころ軸受を製造する方法であって、
   前記円筒ころの転動面と前記軌道輪の軌道面とのうち一方のみにクラウニングを施した場合に、前記円筒ころの転動面と前記軌道輪の軌道面との接触面圧の分布が全体にわたって略均一となるようなクラウニングを計算により求める仮想クラウニング計算工程と、
   前記仮想クラウニング計算工程により得られたクラウニングに基づいて、前記円筒ころの転動面に施すクラウニングと、前記軌道輪の軌道面に施すクラウニングとを決定するクラウニング決定工程と、
   前記クラウニング決定工程により得られた各クラウニングに基づいて、前記円筒ころの転動面と前記軌道輪の軌道面とにそれぞれクラウニングを施す加工工程と、
   を備え、
   前記クラウニング決定工程では、いずれの軸方向位置においても、前記円筒ころの転動面に施すクラウニングのクラウニング落ち量と、前記軌道輪の軌道面に施すクラウニングのクラウニング落ち量との和が、前記仮想クラウニング計算工程で求めたクラウニングのクラウニング落ち量と一致するように、前記両クラウニングを決定することを特徴とする円筒ころ軸受の製造方法。
2. 前記円筒ころの転動面の軸方向両端部と前記軌道輪の軌道面の全体とにそれぞれクラウニングを施すことを特徴とする請求項１に記載の円筒ころ軸受の製造方法。
3. 円筒ころの転動面の軸方向両端部と軌道輪の軌道面の全体とにそれぞれクラウニングが施された円筒ころ軸受であって、
   請求項２に記載の円筒ころ軸受の製造方法により得られたものであり、
   前記円筒ころの転動面の母線は、軸方向中央部は直線であり、軸方向両端部は複数の円弧を組み合わせた凸状の曲線であり、
   前記軌道輪の軌道面の母線は、単一円弧からなる凸状の曲線であることを特徴とする円筒ころ軸受。

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