JP2023127335A - 円錐ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】高モーメント剛性および長寿命化を図ることが可能な円錐ころ軸受を提供する。【解決手段】円錐ころ軸受１００は、外輪１０と、円錐ころ３０とを備える。外輪１０において軌道面１０ｃａと第２端面との間にある内径面の部分には、径方向における内側に突出している鍔部１０ｅが形成されている。第１中心軸１０ｆを通る断面において、軌道面１０ｃａは第１中心軸１０ｆ側に凸のクラウニング形状を有する。円錐ころ３０の第２中心軸を通る断面において、外周面３０ｃは第２中心軸から離れる方向に凸のクラウニング形状を有する。第４端面３０ｂ側において規定される外周面３０ｃの最大直径をＤｗ、外輪１０における軌道面１０ｃのクラウニング凸量をｄ、外周面のクラウニング凸量をｒとする。ｒ、Ｄｗ、ｄの間に所定の関係が成立する。【選択図】図１

Description

本開示は、円錐ころ軸受に関する。

例えば、特開２０２０－０９８０２６号公報（特許文献１）には、円錐ころ軸受が記載されている。特許文献１に記載の円錐ころ軸受は、外輪と、複数の円錐ころとを有している。外輪内径面には、円錐ころに接触する軌道面と、鍔部とが形成されている。特許文献１では、円錐ころ軸受の中心軸と外輪の軌道面とのなす角度である接触角を４０°～５０°とし、さらに円錐ころのころ角度を３．５°以下にすることで、高モーメント剛性および長寿命化を図っている。

特開２０２０－０９８０２６号公報

上述した特許文献１では、外輪の軌道面または円錐ころの外周面（転動面）のクラウニング形状について言及していない。当該クラウニング形状は、軸受の高モーメント剛性および長寿命化に大きく影響する。この点で、上述した特許文献１に開示された技術には改善の余地がある。

本開示は、高モーメント剛性および長寿命化を図ることが可能な円錐ころ軸受を提供することを目的とする。

本開示に従った円錐ころ軸受は、外輪と、円錐ころとを備える。外輪は、第１端面、第２端面、内径面および外径面を有する。第１端面および第２端面は、外輪の中心軸である第１中心軸に沿った軸方向における端面である。内径面および外径面は、第１中心軸を中心とする円周に沿う周方向に沿って延在する。内径面は、第１中心軸に面する。外径面は、軸方向に直交し、第１中心軸を通る径方向における内径面の反対面である。内径面は軌道面を含む。軌道面は、周方向に沿って延在している。軌道面は、第１端面から第２端面に向かうにつれて外径面との距離が小さくなるように第１中心軸に対して傾斜している。軌道面と第２端面との間にある内径面の部分には、径方向における内側に突出している鍔部が形成されている。第１中心軸を通る断面において、軌道面は第１中心軸側に凸のクラウニング形状を有する。円錐ころは、第３端面と第４端面と外周面とを有する。第４端面は、円錐ころの中心軸である第２中心軸に沿う方向において、第３端面の反対面である。第４端面は鍔部に面する。外周面は、第３端面と第４端面とを繋ぐ。第４端面側において規定される外周面の最大直径は第３端面の直径より大きい。第２中心軸を通る断面において、外周面は第２中心軸から離れる方向に凸のクラウニング形状を有する。外周面の最大直径をＤｗ、外輪における軌道面のクラウニング凸量をｄ、外周面のクラウニング凸量をｒとする。外周面のクラウニング凸量ｒがゼロの場合、ｄ／Ｄｗの値は０．０１７％以上０．０８４％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値がゼロを超え０．０００１７Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０．００８％以上０．０８４％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値が０．０００１７Ｄｗを超え０．０００２７Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０以上０．０８４％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値が０．０００２７Ｄｗを超え０．０００３９Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０以上０．０６２％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値が０．０００３９Ｄｗを超え０．０００６２Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０以上０．０３９％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値が０．０００６２Ｄｗを超え０．０００８４Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０以上０．０２７％以下である。

上記円錐ころ軸受において、軌道面のクラウニング形状および外周面のクラウニング形状の少なくともいずれか一方が曲線状であってもよい。

上記円錐ころ軸受において、軌道面のクラウニング形状および外周面のクラウニング形状の少なくともいずれか一方が、曲線状部分と直線状部分とを含んでもよい。

上記円錐ころ軸受において、軌道面のクラウニング形状および外周面のクラウニング形状の少なくともいずれか一方が、複数の直線状部分により構成されてもよい。

上記円錐ころ軸受において、接触角が４０°以上５０°以下であってもよく、ころ角度が３．５°以下であってもよい。

上記によれば、高モーメント剛性および長寿命化を図ることが可能な円錐ころ軸受が得られる。

本実施の形態に係る円錐ころ軸受の部分模式図である。 図１に示された円錐ころ軸受の外輪を示す部分断面模式図である。 図１に示された円錐ころ軸受の内輪を示す部分断面模式図である。 図１に示された円錐ころ軸受の円錐ころを示す模式図である。 図１に示された円錐ころ軸受の第１変形例を説明するための部分断面模式図である。 図１に示された円錐ころ軸受の第２変形例を説明するための部分断面模式図である。 図１に示された円錐ころ軸受の第３変形例を説明するための部分模式図である。 図１に示された円錐ころ軸受の第４変形例を説明するための部分模式図である。 円錐ころ軸受におけるモーメント剛性比とｄ／Ｄｗとの関係を示すグラフである。 円錐ころ軸受における最大接触面圧比とｄ／Ｄｗとの関係を示すグラフである。 円錐ころ軸受におけるエッジ面圧Ａ／最大接触面圧Ｂとｄ／Ｄｗとの関係を示すグラフである。

以下、本開示の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

＜円錐ころ軸受の構成＞
図１は、本実施の形態に係る円錐ころ軸受１００の部分模式図である。図２は、図１に示された円錐ころ軸受１００の外輪１０を示す部分断面模式図である。図３は、図１に示された円錐ころ軸受１００の内輪２０を示す部分断面模式図である。図４は、図１に示された円錐ころ軸受１００の円錐ころ３０を示す模式図である。

図１には、軸方向に平行であり、かつ第１中心軸１０ｆを通る軸受１００の断面の一部が示されている。図１に示されるように、円錐ころ軸受１００は、外輪１０と、内輪２０と、複数の円錐ころ３０と、保持器４０とを主に有している。円錐ころ軸受１００は、例えば、ロボットや建設機械の減速機に使用される。

外輪１０の中心軸を、第１中心軸１０ｆとする。第１中心軸１０ｆに沿う方向を、軸方向とする。軸方向に直交し、かつ第１中心軸１０ｆを通る方向を、径方向とする。第１中心軸１０ｆを中心とする円周に沿う方向を、周方向とする。

外輪１０は、第１端面１０ａと、第２端面１０ｂと、内径面１０ｃと、外径面１０ｄとを有している。第１端面１０ａ及び第２端面１０ｂは、軸方向における外輪１０の端面である。第２端面１０ｂは、軸方向における第１端面１０ａの反対面である。

内径面１０ｃは、周方向に沿って延在している。内径面１０ｃは、第１中心軸１０ｆ側を向いている。内径面１０ｃは、軌道面１０ｃａを有している。軌道面１０ｃａは、円錐ころ３０に接触する内径面１０ｃの部分である。軌道面１０ｃａは、周方向に沿って延在している。軸方向に平行であり、かつ第１中心軸１０ｆを通る断面視において、軌道面１０ｃａは、径方向における軌道面１０ｃａと外径面１０ｄとの間の距離が第１端面１０ａ側から第２端面１０ｂ側に向かうにつれて小さくなるように傾斜している。

外径面１０ｄは、周方向に沿って延在している。外径面１０ｄは、第１中心軸１０ｆとは反対側を向いている。このことを別の観点から言えば、外径面１０ｄは、径方向における内径面１０ｃの反対面である。外輪１０は、外径面１０ｄにおいて、図示しないハウジングに嵌め合わされる。

軌道面１０ｃａと第２端面１０ｂとの間にある内径面１０ｃの部分には、鍔部１０ｅが形成されている。鍔部１０ｅは、径方向における内側に向かって突出している。円錐ころ３０に接触する鍔部１０ｅの面を、鍔面とする。

内輪２０は、第１端面２０ａと、第２端面２０ｂと、内径面２０ｃと、外径面２０ｄとを有している。第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂは、軸方向における内輪２０の端面である。第２端面２０ｂは、軸方向における第１端面２０ａの反対面である。内径面２０ｃは、周方向に沿って延在している。内径面２０ｃは、第１中心軸１０ｆ側を向いている。内輪２０は、内径面２０ｃにおいて、図示しない軸に嵌め合わされる。

外径面２０ｄは、周方向に延在している。外径面２０ｄは、第１中心軸１０ｆとは反対側を向いている。このことを別の観点から言えば、外径面２０ｄは、径方向における内径面２０ｃの反対面である。内輪２０は、外径面２０ｄが外輪１０の内径面１０ｃと間隔を空けて対向するように、外輪１０の径方向における内側に配置されている。

外径面２０ｄは、軌道面２０ｄａを有している。軌道面２０ｄａは、円錐ころ３０に接触する外径面２０ｄの部分である。軌道面２０ｄａは、周方向に沿って延在している。軸方向に平行であり、かつ第１中心軸１０ｆを通る断面視において、軌道面２０ｄａは、径方向における軌道面２０ｄａと内径面２０ｃとの間の距離が第１端面２０ａ側から第２端面２０ｂ側に向かうにつれて大きくなるように傾斜している。なお、内輪２０には、鍔部は形成されていない。

複数の円錐ころ３０は、軌道面１０ｃａと軌道面２０ｄａとの間において、周方向に沿って並んでいる。円錐ころ３０の中心軸を、第２中心軸とする。円錐ころ３０は、第３端面３０ａ（小端面）と、第４端面３０ｂ（大端面）と、外周面３０ｃとを有している。

第３端面３０ａ及び第４端面３０ｂは、第２中心軸に沿う方向における円錐ころ３０の端面である。第４端面３０ｂは、第２中心軸に沿う方向における第３端面３０ａの反対面であり、鍔部１０ｅに面するとともに鍔面に接触している。大端面である第４端面３０ｂ側において規定される外周面３０ｃの最大直径Ｄｗは、第３端面３０ａの直径よりも大きい。外周面３０ｃは、第３端面３０ａ及び第４端面３０ｂに連なっている。具体的には、外周面３０ｃは面取り部３０ｄａを介して第３端面３０ａと接続されている。外周面３０ｃは面取り部３０ｄｂを介して第４端面３０ｂと接続されている。面取り部３０ｄａ、３０ｄｂは、それぞれ第２中心軸３０ｆに対して傾斜した円錐面である。面取り部３０ｄａ、３０ｄｂは、第２中心軸３０ｆを通る断面において直線状であるが、当該断面において曲線状であってもよい。外周面３０ｃは、円錐面に沿うように延在している。外周面３０ｃは、軌道面１０ｃａ及び軌道面２０ｄａに接触している。上記最大直径Ｄｗは、第４端面３０ｂ側から見た、外周面３０ｃと面取り部３０ｂｄとの接続部の幅である。

保持器４０は、周方向において隣り合っている２つの円錐ころ３０の間の間隔が一定範囲内となるように、複数の円錐ころ３０を保持している。

＜外輪１０、内輪２０及び円錐ころ３０の詳細構成＞
図１および図２に示されるように、第１中心軸１０ｆを通る断面において、外輪１０の軌道面１０ｃａは第１中心軸１０ｆ側に凸のクラウニング形状を有する。図２に示された外輪１０における軌道面１０ｃａのクラウニング形状は曲線状である。軌道面１０ｃａのクラウニング凸量ｄは、クラウニングの最大凸部から最小凹部までの高さである。図２に示された外輪１０の軌道面１０ｃａでは、最小凹部は当該軌道面１０ｃａの軸方向における両側の端部に位置する。当該両側の端部（最小凹部）をつなぐ直線Ｌ１０から最も離れた軌道面１０ｃａの表面部分が最大凸部となる。図２に示された外輪１０では、最大凸部は軌道面１０ｃａの軸方向における中央部に位置する。

図１および図３に示されるように、第１中心軸１０ｆを通る断面において、内輪２０の軌道面２０ｄａは円錐ころ３０側に凸のクラウニング形状を有する。内輪２０における軌道面２０ｄａのクラウニング凸量をｄｉとする。図３に示された内輪２０における軌道面２０ｄａのクラウニング形状は曲線状である。軌道面２０ｄａのクラウニング凸量ｄｉは、クラウニングの最大凸部から最小凹部までの高さである。図３に示された内輪２０の軌道面２０ｄａでは、最小凹部は当該軌道面２０ｄａの軸方向における両側の端部に位置する。当該両側の端部（最小凹部）をつなぐ直線Ｌ２０から最も離れた軌道面２０ｄａの表面部分が最大凸部となる。図３に示された内輪２０では、最大凸部は軌道面２０ｄａの軸方向における中央部に位置する。

図１および図４に示されるように、第２中心軸３０ｆを通る断面において、円錐ころ３０の外周面３０ｃは第２中心軸３０ｆから離れる方向に凸のクラウニング形状を有する。円錐ころ３０における外周面３０ｃのクラウニング凸量をｒとする。図４に示された円錐ころ３０における外周面３０ｃのクラウニング形状は曲線状である。外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒは、クラウニングの最大凸部から最小凹部までの高さである。図４に示された円錐ころ３０の外周面３０ｃでは、最小凹部は当該外周面３０ｃの第２中心軸３０ｆに沿った方向における両側の端部（面取り部３０ｄａ、３０ｄｂとの接続部）に位置する。当該両側の端部（最小凹部）をつなぐ直線Ｌ３０から最も離れた外周面３０ｃの表面部分が最大凸部となる。図４に示された円錐ころ３０では、最大凸部は外周面３０ｃの第２中心軸３０ｆに沿った方向における中央部に位置する。

上述した円錐ころ軸受１００において、円錐ころ３０の外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒと、第４端面３０ｂ側において規定される外周面３０ｃの最大直径Ｄｗと、外輪１０の軌道面１０ｃａのクラウニング凸量ｄとの間に以下の関係が成立する。すなわち、外周面のクラウニング凸量ｒがゼロの場合、ｄ／Ｄｗの値は０．０１７％以上０．０８４％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値がゼロを超え０．０００１７Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０．００８％以上０．０８４％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値が０．０００１７Ｄｗを超え０．０００２７Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０以上０．０８４％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値が０．０００２７Ｄｗを超え０．０００３９Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０以上０．０６２％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値が０．０００３９Ｄｗを超え０．０００６２Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０以上０．０３９％以下である。外周面のクラウニング凸量ｒの値が０．０００６２Ｄｗを超え０．０００８４Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値は０以上０．０２７％以下である。

上記円錐ころ軸受１００において、図１に示される接触角αは４０°以上５０°以下である。ここで、接触角αとは、軌道面１０ｃａが第１中心軸１０ｆと成す角度である。より具体的には、図１に示されるように、第１中心軸１０ｆを通る断面において、外輪１０の軌道面１０ｃａにおける両端を通る直線Ｌ１０と第１中心軸１０ｆとがなす角度を接触角αとする。

また、図４に示される円錐ころ３０のころ角度βは３．５°以下である。ここで、ころ角度βとは、円錐ころ３０の外周面３０ｃの延長線がなす円錐の頂角である。具体的には、第２中心軸３０ｆを通る断面において、円錐ころ３０の外周面３０ｃにおける両端（最小凹部）を通る直線Ｌ３０がなす円錐の頂角をころ角度βとする。

また、上述した円錐ころ軸受１００において、円錐ころ３０における外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒと、第４端面３０ｂ側において規定される外周面３０ｃの最大直径Ｄｗと、内輪２０における軌道面２０ｄａのクラウニング凸量ｄｉとの間に以下の関係が成立する。円錐ころ３０の外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒがゼロの場合、ｄｉ／Ｄｗの値は０．０１７％以上０．０８４％以下である。外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒの値がゼロを超え０．０００１７Ｄｗ以下の場合、ｄｉ／Ｄｗの値が０．００８％以上０．０８４％以下である。外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒの値が０．０００１７Ｄｗを超え０．０００２７Ｄｗ以下の場合、ｄｉ／Ｄｗの値は０以上０．０８４％以下である。外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒの値が０．０００２７Ｄｗを超え０．０００６２Ｄｗ以下の場合、ｄｉ／Ｄｗの値は０以上０．０３９％以下である。外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒの値が０．０００６２Ｄｗを超え０．０００８４Ｄｗ以下の場合、ｄｉ／Ｄｗの値は０以上０．０２７％以下である。

＜作用＞
本発明者らは、円錐ころ軸受１００の外輪１０における軌道面１０ｃａと円錐ころ３０の外周面３０ｃとのクラウニング形状の関係を検討した。たとえば、円錐ころ３０の外周面３０ｃおよび外輪１０の軌道面１０ｃａにおけるクラウニング凸量ｒ、ｄが相対的に小さい場合、外輪１０の軌道面１０ｃａにおいて円錐ころ３０の外周面３０ｃの端部が接触する領域に加えられる応力（以下、エッジ面圧とも呼ぶ）が大きくなる。外周面３０ｃにおいて上記端部以外の領域が接触する軌道面１０ｃａでの最大の接触面圧（以下、最大接触面圧とも呼ぶ）より上記エッジ面圧が大きくなる場合、円錐ころ軸受１００の寿命が短くなる恐れがある。

一方、円錐ころ３０の外周面３０ｃおよび外輪１０の軌道面１０ｃａにおけるクラウニング凸量ｒ、ｄが相対的に大きい場合、上述したエッジ面圧の増大は抑制されるものの、軌道面１０ｃａと外周面３０ｃとが互いに凸形状となっているため、結果的に円錐ころ軸受１００のモーメント剛性が低下する。さらに、軌道面１０ｃａと円錐ころ３０の外周面３０ｃとの接触距離が短くなるため、結果的に最大接触面圧が大きくなる。この場合も、円錐ころ軸受１００の寿命は短くなる。

そこで、本発明者らは研究の結果、外輪１０の軌道面１０ｃａにおけるクラウニング凸量ｄと円錐ころ３０の外周面３０ｃにおけるクラウニング凸量ｒおよび大端面である第４端面３０ｂ側において規定される外周面３０ｃの最大直径Ｄｗとの関係を上記のように規定することで、円錐ころ軸受１００において高モーメント剛性と長寿命化とを両立できることを見出した。また、内輪２０の軌道面２０ｄａにおけるクラウニング凸量ｄｉと円錐ころ３０の外周面３０ｃにおけるクラウニング凸量ｒおよび上記最大直径Ｄｗとの関係についても、上記のように規定することで、円錐ころ軸受１００において高モーメント剛性と長寿命化とを両立できることを見出した。

上記円錐ころ軸受１００において、軌道面１０ｃａのクラウニング形状および外周面３０ｃのクラウニング形状の少なくともいずれか一方は曲線状である。この場合、上述したエッジ面圧の増大を抑制する効果を容易に得ることができる。

上記円錐ころ軸受１００において、接触角αは４０°以上５０°以下である。また、ころ角度βは３．５°以下である。このように上記円錐ころ軸受１００では接触角αを急勾配に設定するとともにころ角度βを上記のように小さくすることによっても、高いモーメント剛性が得られる。

＜変形例の構成および作用＞
図５は、図１に示された円錐ころ軸受１００の第１変形例を説明するための部分断面模式図である。図５では、円錐ころ軸受１００における外輪１０の軌道面１０ｃａまたは内輪２０の軌道面２０ｄａが示されている。図５は、第１中心軸１０ｆ（図１参照）に沿った断面が示されている。図５に示された円錐ころ軸受１００の第１変形例は、基本的には図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と同様の構成を備えるが、外輪１０の軌道面１０ｃａまたは内輪２０の軌道面２０ｄａの形状が図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と異なっている。以下、外輪１０の軌道面１０ｃａについて説明する。図５に示された円錐ころ軸受の外輪１０の軌道面１０ｃａのクラウニング形状は、複数の直線状部分１０ｃａａ、１０ｃａｂ、１０ｃａｃにより構成されている。具体的には、軌道面１０ｃａのクラウニング形状は、軸方向における軌道面１０ｃａの中央部を含む直線状部分１０ｃａｃと、当該直線状部分１０ｃａｃの軸方向での両端部に接続された直線状部分１０ｃａａおよび直線状部分１０ｃａｂとを含む。直線状部分１０ｃａａおよび直線状部分１０ｃａｂの延在方向は、直線状部分１０ｃａｃの延在方向と交差する。すなわち、直線状部分１０ｃａａ、１０ｃａｂ、１０ｃａｃにより断面形状が台形状であるクラウニング形状が形成されている。軌道面１０ｃａのクラウニング形状が図５に示されるような形状であっても、図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と同様の効果を得ることができる。

また、内輪２０の軌道面２０ｄａについても、断面形状が台形状であるクラウニング形状としてもよい。すなわち、軌道面２０ｄａのクラウニング形状は、軸方向における軌道面２０ｄａの中央部を含む直線状部分２０ｄａｃと、当該直線状部分２０ｄａｃの軸方向での両端部に接続された直線状部分２０ｄａａおよび直線状部分２０ｄａｂとを含む。直線状部分２０ｄａａおよび直線状部分２０ｄａｂの延在方向は、直線状部分２０ｄａｃの延在方向と交差する。軌道面２０ｄａのクラウニング形状が図５に示されるような形状であっても、図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と同様の効果を得ることができる。

図６は、図１に示された円錐ころ軸受１００の第２変形例を説明するための部分断面模式図である。図６は図５に対応する。図６に示された円錐ころ軸受１００の第２変形例は、基本的には図５に示された円錐ころ軸受１００と同様の構成を備えるが、外輪１０の軌道面１０ｃａまたは内輪２０の軌道面２０ｄａの形状が図５に示された円錐ころ軸受１００と異なっている。以下、外輪１０の軌道面１０ｃａについて説明する。図６に示された円錐ころ軸受の外輪１０の軌道面１０ｃａのクラウニング形状は、曲線状部分１０ｃａｄ、１０ｃａｅと直線状部分１０ｃａｃとを含んでいる。具体的には、軌道面１０ｃａのクラウニング形状は、軸方向における軌道面１０ｃａの中央部を含む直線状部分１０ｃａｃと、当該直線状部分１０ｃａｃの軸方向での両端部に接続された曲線状部分１０ｃａｄおよび曲線状部分１０ｃａｅとを含む。曲線状部分１０ｃａｄおよび曲線状部分１０ｃａｅの断面形状は外側に凸の曲線状である。すなわち、直線状部分１０ｃａｃと曲線状部分１０ｃａｄ、１０ｃａｅとにより断面形状が曲線状であって一部（頂部）のみが直線状となっているクラウニング形状が形成されている。軌道面１０ｃａのクラウニング形状が図６に示されるような形状であっても、図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と同様の効果を得ることができる。

また、内輪２０の軌道面２０ｄａについても、図６に示された断面形状のクラウニング形状としてもよい。すなわち、軌道面２０ｄａのクラウニング形状は、軸方向における軌道面２０ｄａの中央部を含む直線状部分２０ｄａｃと、当該直線状部分２０ｄａｃの軸方向での両端部に接続された曲線状部分２０ｄａｄおよび曲線状部分２０ｄａｅとを含む。曲線状部分２０ｄａｄおよび曲線状部分２０ｄａｅの断面形状は外側に凸の曲線状である。直線状部分２０ｄａｃと曲線状部分２０ｄａｄ、２０ｄａｅとにより断面形状が曲線状であって一部（頂部）のみが直線状となっているクラウニング形状が形成されている。軌道面２０ｄａのクラウニング形状が図６に示されるような形状であっても、図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と同様の効果を得ることができる。

図７は、図１に示された円錐ころ軸受１００の第３変形例を説明するための部分模式図である。図７は、図４に示された円錐ころ３０の部分模式図となっている。図７に示された円錐ころ軸受１００の第３変形例は、基本的には図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と同様の構成を備えるが、円錐ころ３０の外周面３０ｃの形状が図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と異なっている。図７に示された円錐ころ軸受の円錐ころ３０の外周面３０ｃのクラウニング形状は、複数の直線状部分３０ｃａ、３０ｃｂ、３０ｃｃにより構成されている。具体的には、外周面３０ｃのクラウニング形状は、第２中心軸３０ｆ（図４参照）における外周面３０ｃの中央部を含む直線状部分３０ｃｃと、当該直線状部分３０ｃｃの第２中心軸方向での両端部に接続された直線状部分３０ｃａおよび直線状部分３０ｃｂとを含む。直線状部分３０ｃａおよび直線状部分３０ｃｂの延在方向は、直線状部分３０ｃｃの延在方向と交差する。すなわち、直線状部分３０ｃａ、３０ｃｂ、３０ｃｃにより断面形状が台形状であるクラウニング形状が形成されている。外周面３０ｃのクラウニング形状が図７に示されるような形状であっても、図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と同様の効果を得ることができる。

図８は、図１に示された円錐ころ軸受１００の第４変形例を説明するための部分模式図である。図８は図７に対応する。図８に示された円錐ころ軸受１００の第４変形例は、基本的には図７に示された円錐ころ軸受１００と同様の構成を備えるが、円錐ころ３０の外周面３０ｃの形状が図７に示された円錐ころ軸受１００と異なっている。図８に示された円錐ころ軸受の円錐ころ３０における外周面３０ｃのクラウニング形状は、曲線状部分３０ｃｄ、３０ｃｅと直線状部分３０ｃｃとを含んでいる。具体的には、外周面３０ｃのクラウニング形状は、第２中心軸方向における外周面３０ｃの中央部を含む直線状部分３０ｃｃと、当該直線状部分３０ｃｃの第２中心軸方向での両端部に接続された曲線状部分３０ｃｄおよび曲線状部分３０ｃｅとを含む。曲線状部分３０ｃｄおよび曲線状部分３０ｃｅの断面形状は外側に凸の曲線状である。すなわち、直線状部分３０ｃｃと曲線状部分３０ｃｄ、３０ｃｅとにより断面形状が曲線状であって一部（頂部）のみが直線状となっているクラウニング形状が形成されている。外周面３０ｃのクラウニング形状が図８に示されるような形状であっても、図１から図４に示された円錐ころ軸受１００と同様の効果を得ることができる。

＜実施例１＞
（試料）
上述した外輪１０の軌道面１０ｃａのクラウニング凸量ｄと円錐ころ３０の第４端面３０ｂ側において規定される外周面３０ｃの最大直径Ｄｗ及び外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒとの関係を確認するため、円錐ころ軸受の試料として、図１に示された円錐ころ軸受と同様の構成を有する試料１－１から８－８が準備された。各試料については、外輪１０の軌道面１０ｃａにおけるクラウニング凸量ｄと円錐ころ３０の外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒとが変化された。

なお、試料１－１から試料８－８では、円錐ころ軸受の上記外周面３０ｃのクラウニング凸量ｒと上記最大直径Ｄｗとの比（ｒ／Ｄｗ）と、上記軌道面１０ｃａのクラウニング凸量ｄと最大直径Ｄｗとの比（ｄ／Ｄｗ）とが表１から表４に示されるように変化された。

（検討内容）
モーメント剛性比：
上記各試料について、モーメント剛性を算出し、試料１－１のモーメント剛性の値を基準としてモーメント剛性比を求めた。なお、ここでモーメント剛性とは、軸において単位角度を傾けるのに必要なモーメント荷重で示され、値が大きくなるほどモーメント剛性が高いことを意味する。

最大接触面圧比：
上記各試料について、最大接触面圧を算出し、試料１－１の最大接触面圧の値を基準として最大接触面圧比を求めた。ここでいう最大接触面圧とは、軸受に一定の荷重を負荷した時、外輪の軌道面と円錐ころの外周面が線接触する領域に加えられる、端部を除く最大の接触面圧を意味する。

各試料について、エッジ面圧を求め、上述した最大接触面圧との比率（エッジ面圧の値／最大接触面圧の値）を算出した。ここでいうエッジ面圧とは、軸受に一定の荷重を負荷した時、外輪の軌道面と円錐ころの外周面が線接触する端部の領域に加えられる、最大の面圧を意味する。なお、上述した各特性値は、従来周知の解析モデルを用いたシミュレーションソフトによって算出することができる。

（結果）
以下、検討結果を表５から表８に示す。

モーメント剛性比が小さくなると、円錐ころ軸受のモーメント剛性の低下により、当該円錐ころ軸受が組み込まれた減速機などの機械装置における性能が劣化する恐れがある。そのため、モーメント剛性比に関する評価である評価１の欄には、当該機械装置における性能の劣化が問題とならない（良好である）場合をＡ、問題となる（不可である）場合をＢと記載した。

最大接触面圧比が大きくなると、軌道面での最大接触面圧が高くなることで円錐ころ軸受が短寿命化する恐れがある。そのため、最大接触面圧比に関する評価である評価２の欄には、短寿命化が問題とならない（良好である）場合をＡ、問題となる（不可である）場合をＢと記載した。

エッジ面圧と最大接触面圧との関係に関して、エッジ面圧が最大接触面圧を大きく超える（例えばエッジ面圧／最大接触面圧の値が１を大きく超える）と軸受の短寿命化が問題となる。そのため、エッジ面圧／最大接触面圧に関する評価である評価３の欄には、当該エッジ面圧／最大接触面圧の値が１．３２未満である（良好である）場合をＡ、当該値が１．３２以上となる（不可である）場合をＢと記載した。なお、当該エッジ面圧／最大接触面圧の値が１未満であることがより好ましい。

上述した検討結果をまとめたグラフを図９から図１１に示す。図９は、円錐ころ軸受におけるモーメント剛性比とｄ／Ｄｗとの関係を示すグラフである。図１０は、円錐ころ軸受における最大接触面圧比とｄ／Ｄｗとの関係を示すグラフである。図１１は、円錐ころ軸受におけるエッジ面圧Ａ／最大接触面圧Ｂとｄ／Ｄｗとの関係を示すグラフである。

図９から図１１において、横軸はｄ／Ｄｗの値を示す。図９において縦軸はモーメント剛性比を示す。図１０において縦軸は最大接触面圧比を示す。図１１において縦軸はエッジ面圧（Ａ）／最大接触面圧（Ｂ）を示す。図９から図１１では、円錐ころのクラウニング凸量ｒが同じ試料グループごとにデータがグラフ化されている。

試料１－１から試料１－８のグループ（円錐ころのクラウニング凸量ｒがゼロの試料）について、全ての評価が良好な試料は試料１－３から試料１－７である。試料２－１から試料２－８のグループ（円錐ころのクラウニング凸量ｒが０．００００８Ｄｗの試料）について、全ての評価が良好な試料は試料２－２から試料２－７である。試料３－１から試料３－８のグループ（円錐ころのクラウニング凸量ｒが０．０００１７Ｄｗの試料）について、全ての評価が良好な試料は試料３－２から試料３－７である。試料４－１から試料４－８のグループ（円錐ころのクラウニング凸量ｒが０．０００２７Ｄｗの試料）について、全ての評価が良好な試料は試料４－１から試料４－７である。試料５－１から試料５－８のグループ（円錐ころのクラウニング凸量ｒが０．０００３９Ｄｗの試料）について、全ての評価が良好な試料は試料５－１から試料５－６である。試料６－１から試料６－８のグループ（円錐ころのクラウニング凸量ｒが０．０００６２Ｄｗの試料）について、全ての評価が良好な試料は試料６－１から試料６－５である。試料７－１から試料７－８のグループ（円錐ころのクラウニング凸量ｒが０．０００８４Ｄｗの試料）について、全ての評価が良好な試料は試料７－１から試料７－４である。試料８－１から試料８－８のグループ（円錐ころのクラウニング凸量ｒが０．００１３７Ｄｗの試料）について、全ての評価が良好な試料は無かった。

上記の結果から、図９から図１１に示されたグラフの許容内と表示された範囲において、高モーメント剛性および長寿命化を図ることが可能な円錐ころ軸受を実現できることが示される。なお、上記の検討は外輪の軌道面と円錐ころとの関係について検討しているが、内輪と円錐ころとの関係についても同様の傾向である。また、上述した結果は円錐ころ軸受の接触角αが４０°以上５０°以下の範囲およびころ角度βが３．５°以下である場合に同様の傾向を示す。

＜実施例２＞
（試料）
クラウニングの形状の影響を確認するため、上記試料２－２と同様の構成の円錐ころ軸受（円錐ころのクラウニング凸量ｒが０．００００８Ｄｗ、ｄ／Ｄｗの値が０．００８％）を試料９として準備した。また、円錐ころの外周面のクラウニング形状および外輪の軌道面のクラウニング形状をそれぞれ図６および図８に示された形状とし、他の構成は試料９と同様とした円錐ころ軸受を試料１０として準備した。また、円錐ころの外周面のクラウニング形状および外輪の軌道面のクラウニング形状をそれぞれ図５および図７に示された形状とし、他の構成は試料９と同様とした円錐ころ軸受を試料１１として準備した。

（検討内容）
上記試料９から試料１１について、実施例１と同様にモーメント剛性、最大接触面圧おおびエッジ面圧／最大接触面圧の値を求めた。

（結果）
求めた値を、試料９の値を基準として規格化した。結果を表９に示す。

表９に示されるように、クラウニング形状において試料１０及び試料１１のように頂面の断面形状が直線状となった場合、モーメント剛性は試料９（クラウニングの断面形状全て曲線状の場合）より高くなる。一方、最大接触面圧およびエッジ面圧／最大接触面圧の値は試料９より試料１０及び試料１１の方が小さくなっている。つまり、試料１０および試料１１の方が、試料９より高モーメント剛性かつ長寿命となっている傾向が示された。この傾向は、クラウニング凸量の値に関わらず示された。また、軌道面のクラウニング形状および円錐ころの外周面のクラウニング形状のいずれか一方のみが試料１０または試料１１のようなクラウニング形状とされた場合も、同様の傾向が示された。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本開示の基本的な範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

１０ 外輪、１０ａ，２０ａ 第１端面、１０ｂ，２０ｂ 第２端面、１０ｃ，２０ｃ 内径面、１０ｃａ，２０ｄａ 軌道面、１０ｃａａ，１０ｃａｂ，２０ｄａａ，２０ｄａｂ，３０ｃａ，３０ｃｂ，３０ｃｃ 直線状部分、１０ｃａｄ，１０ｃａｅ，２０ｄａｄ，２０ｄａｅ，３０ｃｅ 曲線状部分、１０ｄ，２０ｄ 外径面、１０ｅ 鍔部、１０ｆ 第１中心軸、２０ 内輪、３０ａ 第３端面、３０ｂ 第４端面、３０ｃ 外周面、３０ｄａ，３０ｄｂ 面取り部、３０ｆ 第２中心軸、４０ 保持器、１００ 軸受。

Claims (5)

1. 外輪と、
   円錐ころとを備え、
   前記外輪は、前記外輪の中心軸である第１中心軸に沿った軸方向における端面である第１端面および第２端面と、前記第１中心軸を中心とする円周に沿う周方向に沿って延在する内径面および外径面とを有し、
   前記内径面は、前記第１中心軸に面しており、
   前記外径面は、前記軸方向に直交し、前記第１中心軸を通る径方向における前記内径面の反対面であり、
   前記内径面は、前記周方向に沿って延在しており、かつ前記第１端面から前記第２端面に向かうにつれて前記外径面との距離が小さくなるように前記第１中心軸に対して傾斜している軌道面を含み、
   前記軌道面と前記第２端面との間にある前記内径面の部分には、前記径方向における内側に突出している鍔部が形成されており、
   前記第１中心軸を通る断面において、前記軌道面は前記第１中心軸側に凸のクラウニング形状を有し、
   前記円錐ころは、前記円錐ころの中心軸である第２中心軸に沿う方向において、第３端面と、前記第３端面の反対面であり、前記鍔部に面する第４端面とを有し、さらに、前記円錐ころは、前記第３端面と前記第４端面とを繋ぐ外周面を有し、
   前記第４端面側において規定される前記外周面の最大直径は前記第３端面の直径より大きく、
   前記第２中心軸を通る断面において、前記外周面は前記第２中心軸から離れる方向に凸のクラウニング形状を有し、
   前記外周面の前記最大直径をＤｗ、前記外輪における前記軌道面のクラウニング凸量をｄ、前記外周面のクラウニング凸量をｒとしたときに、
   前記外周面の前記クラウニング凸量ｒがゼロの場合、ｄ／Ｄｗの値が０．０１７％以上０．０８４％以下であり、
   前記外周面の前記クラウニング凸量ｒの値がゼロを超え０．０００１７Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値が０．００８％以上０．０８４％以下であり、
   前記外周面の前記クラウニング凸量ｒの値が０．０００１７Ｄｗを超え０．０００２７Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値が０以上０．０８４％以下であり、
   前記外周面の前記クラウニング凸量ｒの値が０．０００２７Ｄｗを超え０．０００３９Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値が０以上０．０６２％以下であり、
   前記外周面の前記クラウニング凸量ｒの値が０．０００３９Ｄｗを超え０．０００６２Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値が０以上０．０３９％以下であり、
   前記外周面の前記クラウニング凸量ｒの値が０．０００６２Ｄｗを超え０．０００８４Ｄｗ以下の場合、ｄ／Ｄｗの値が０以上０．０２７％以下である、円錐ころ軸受。
2. 前記軌道面の前記クラウニング形状および前記外周面の前記クラウニング形状の少なくともいずれか一方が曲線状である、請求項１に記載の円錐ころ軸受。
3. 前記軌道面の前記クラウニング形状および前記外周面の前記クラウニング形状の少なくともいずれか一方が、曲線状部分と直線状部分とを含む、請求項１に記載の円錐ころ軸受。
4. 前記軌道面の前記クラウニング形状および前記外周面の前記クラウニング形状の少なくともいずれか一方が、複数の直線状部分により構成される、請求項１に記載の円錐ころ軸受。
5. 接触角が４０°以上５０°以下であり、
   ころ角度が３．５°以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の円錐ころ軸受。

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