JP2551090B2

JP2551090B2 - 自動調心ころ軸受

Info

Publication number: JP2551090B2
Application number: JP63049781A
Authority: JP
Inventors: 浩年高田; 英博駿河; 玄定井上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JPH01224523A; US4929098A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ころと軌道輪との接触面における端応力
（エッジストレス）の発生を無くし、または減少させる
自動調心ころ軸受に関する。

（従来の技術）従来の自動調心ころ軸受では内輪または外輪ところと
の接触状態は、ころ母線を含む面内でみた場合単一円弧
同士の接触であり、そのため次の欠点を有する。

（１）ころ母線の円弧と軌道輪母線の円弧との接触率を
増大すると、荷重の増大につれて接触部の端応力が急増
し、短寿命、摩耗、塑性変形、焼付等の問題を生ずる。

（２）この端応力の発生を避けるために上記の接触率を
減少させると、点接触状態になる荷重範囲が増えて、短
寿命、剛性低下、摩耗、塑性変形等の問題を生じる。

これらの欠点を解決するため、特開昭60−175818号で
は、軌道面の母線を複数の曲率半径を有する曲線で構成
している自動調心ころ軸受を開示しており、軌道輪とこ
ろとの接触率を、接触中心から端部に向かって減少さ
せ、端応力防止あるいは低減を達成している。

（解決しようとする課題）しかしながら、特開昭60−175818号に開示された自動
調心ころ軸受には、以下のような問題点がある。

（１）外輪ところとの接触位置は、この軸受の有する自
動調心作用により一定でなく、軸線方向に変わりうるの
で、外輪軌道面に対して複数の曲率半径の曲線を与えて
も、軸受の最適性能が有効に得られない。

（２）少なくとも内輪軌道面の母線を複数の曲率半径の
曲線とするので、その軸受は内輪の設計動作条件におい
てのみ最適性能を発揮し、他の動作条件において使用を
するためには、母線形状の異なる内輪を有する軸受をい
ちいち用意しておかねばならない。

自動調心ころ軸受において、動作条件が複数考えられ
る場合には、動作条件に合わせて曲率を複雑に調整した
内、外輪を製造するよりも、ころの曲率を何種類かのグ
ループに調整し、動作条件に合わせて内、外輪軌道輪と
組み合わせる方が製造上有利である。

本発明は端応力を防止、減少させ、さらに、広範囲な
動作条件の下で最適性能を発揮しうる自動調心ころ軸受
を提供する。

（課題を解決するための手段）本発明による自動調心ころ軸受は、内面の軌道面と外輪の軌道面との間に複数個の球面こ
ろを配設した自動調心ころ軸受において、外輪軌道面に
おける母線の曲率半径をR_A、内輪軌道面における母線の
曲率半径をR_Bとし、ころ転動面おける母線を複数の曲率
半径を有する曲線で構成し、ころ転動面における軸線方
向長さの全長の80％以上100％未満である中央部が曲率
半径R_Cの母線により構成され、ころ転動面における該中
央部を除く両端部がそれぞれ曲率半径R_C1（ｌ）、R
_C2（ｌ）なる各々単一の母線及び／または複数の母線群
及び／または連続に曲率の変化する母線により構成さ
れ、これら母線の曲率半径の間に、 R_C1（ｌ）,R_C2（ｌ）＜R_C＜R_A,R_B の関係が成立するように構成しており、比較的軽負荷時
にはころ中央部のみが接触に関与すると共に、比較的重
負荷時にはころの両端部も接触に関与するようになって
いる。

（作用）内輪または外輪の軌道面ところ転動面とは、R_C＜R_A,R
_Bとなるように構成しているので、比較的軽負荷時に
は、ころ中央部すなわち全長の大部分（80％以上100％
未満）が接触に関与して、接触面間に発生する応力（面
圧）を低減し、接触部の異常な摩耗、塑性変形、焼付等
を防止し、長寿命化を図っている。また、比較的重負荷
時には、ころ全長の両端部（合計20％以下）も接触に関
与し、しかもこの部分はころ母線の曲率半径がころ中央
部の母線の曲率半径より小さくなるように構成してある
ので、重負荷に伴う端応力の増大を効率よく防止または
軽減する。

（実施例）本発明による自動調心ころ軸受の実施例について図面
を参照しながら下記に説明する。

第１図は、本発明による自動調心ころ軸受の実施例を
軸線方向に切断し、一部のみ示した図である。第１図に
おいて、外輪２と内輪３に挟持されたころ１が１つのみ
示されている。ころ１は転動面の母線曲率半径が範囲C₀
においてR_Cなる単一円弧とし、範囲C₁においてR
_C1（ｌ）なる母線曲率半径の円弧を有し、範囲C₂におい
てR_C2（ｌ）なる母線曲率半径の円弧を有し、このR
_C1（ｌ）とR_C2（ｌ）とは、それぞれ長さｌの範囲内で
連続的に変化する曲率半径群の総称または断続的に変化
する曲率半径群の総称または単一半径円弧とし、C₀の
（C₁＋C₀＋C₂）に対する範囲の大きさは80％異常100％
未満とし、しかもC₁、C₂の範囲が存在するようにする。
しかして、各曲率半径の間には次の関係が成立してい
る。

R_C1（ｌ）,R_C2（ｌ）＜R_C＜R_A,R_B 次に第２図を参照して、本発明によるころの実施例を
詳細に説明する。第２図は自動調心ころ軸受に使用され
る一般に対称ころ（ころの最大径部がころの有効長さの
中心にあるころをいう）20の正面図であり、ころの軸線
直角方向中線に対して周面21が概ね対称となっている。
周面21上に理解しやすいよう仮想点を付す。周面21の上
部輪郭線に沿って、左から点22、23、24、25、26、27と
する。対称ころ20の点22と24間において、範囲C₁が規定
され、対称ころ20の点24と25間において、単一円弧半径
R_Cの円弧からなる範囲C₀が規定され、対称ころ20の点25
と27間において、範囲C₂が規定されている。なお、点22
は左側面取り部28と周面21との境界部であり、点27は右
側面取り部29と周面21との境界部である。

本実施例においては、範囲C₁、C₂はそれぞれ、２つの
母線曲率半径を有する円弧から成っており、範囲C₁にお
いて、点22と23とが母線曲率半径R_C1（l₃）の円弧によ
り連結され、範囲l₃となっており、点23と24とが母線曲
線半径R_C1（l₁）の円弧により連結されて、範囲l₁とな
っている。更に、範囲C₂においては、点25と26とが母線
曲線半径R_C2（ｌ）の円弧により連結され、範囲l₂とな
っており、点26と27とが母線曲線半径R_C2（l₄）の円弧
により連結され、範囲l₄となっている。各円弧は連結点
において、互いに滑らかに接続されている。

対称ころ20において、周面21の軸線方向全長がlaで表
されたときに、周面21の中央部である範囲C₀の軸線方向
長さlbは、 lb≦0.8la という関係を有している。更に、各母線曲率半径は、 R_C1（l₃）＜R_C1（l₁）＜R_C＜R_A,R_B 及び R_C2（l₄）＜R_C2（l₂）＜R_C＜R_A、R_B という関係を有している。従って、ころ周面の母線曲線
半径は、ころ中心から外方に向かうにつれて漸次減少す
ることになる。

次に第３図を参照して、本発明によるころの第２実施
例を詳細に説明する。第３図は自動調心ころ軸受に使用
される非対称ころ（ころの最大径部がころの有効長さの
中心よりも一方の側にずれているころをいう）30の正面
図である。ころの周面は３つの円弧から成っている。周
面31に理解しやすくなるため仮想点を付す。周面31の上
部輪郭線に沿って、左から点32、33、34、35とする。非
対称ころ30の点32と33間において、範囲C₁が規定され、
非対称ころ30の点33と34間において、範囲C₀が規定さ
れ、非対称ころ30の点34と35間において、範囲C₂が規定
されている。なお、点32は左側面取り部38と周面31との
境界部であり、点35は右側面取り部39と周面31との境界
部である。

第２実施例は、範囲C₁においては、点32と33とが母線
曲線半径R_C1（l₅）の円弧により連結され、範囲l₅とな
っており、C₂においては、点34と35とが母線曲線半径R
_C2（l₆）の円弧により連結され、範囲l₆となっている。
各円弧は連結点において、互いに滑らかに接続されてい
る。第１実施例と違う点は、第２実施例においては非対
称ころであるため、母線曲線半径R_C1（l₅）と母線曲率
半径R_C2（l₆）が異なりうるということである。更に、
範囲C₁、C₂それぞれが１つの円弧から成っていることも
第１実施例と異なっているが、第１実施例と同じよう
に、周面の外方に向かうにつれて、母線曲率半径が漸次
減少するようにして、範囲C₁,C₂それぞれが複数の円弧
から成るようにしても良い。

非対称ころ30において、周面31の軸線方向全長がlcで
表されたときに、周面21の中央部である範囲C₀の軸線方
向長さldは、 ld≧0.8lc という関係を有している。更に、各母線曲率半径は、 R_C1（l₅）,R_C2（l₆）＜R_C＜R_A,R_B という関係を有している。従って、ころ周面の母線曲率
半径は、ころ中心から外方に向かうにつれて漸次減少す
ることになる。

以上、本発明による自動調心ころ軸受の実施例につい
て、図面を参照して説明してきたが、本発明は、上記実
施例に限定して解釈されるべきではなく、その趣旨を損
ねない範囲で変更、改良が可能であることはもちろんで
ある。例えば、ころ両端の円弧は１つあるいは２つに限
らず、外方に向かうにつれ漸次なめらかに減少している
かぎり幾つでも良い。

（発明の効果）以上、詳細に述べた本発明による自動調心ころ軸受に
よれば、次のような効果が得られる。

内輪または外輪の軌道面ところ転動面とは、R_C＜R_A,R
_Bとなるように構成しているので、比較的軽負荷時に
は、ころ中央部すなわち全長の大部分（80％以上100％
未満）が接触に関与して、接触面間に発生する応力（面
圧）を低減し、接触部の異常な摩耗、塑性変形、焼付等
を防止し、長寿命化を図っている。また、比較的重負荷
時には、ころ全長の両端部（合計20％以下）も接触に関
与し、しかもこの部分はころ母線の曲率半径がころ中央
部の母線の曲率半径より小さくなるように構成してある
ので、重負荷に伴う端応力の増大を効率よく防止または
軽減する。

すなわち、本発明は、軽荷重から重荷重の広範囲にわ
たって軌道輪ところの接触が、ころ全長にわたり比較的
均等な接触応力で負荷配分する結果、過度の点接触状態
による短寿命、剛性低下、摩耗等の問題や、重荷重に伴
う接触端応力の急増による短寿命、摩耗、塑性変形、焼
付等の問題を生じることなく、広範囲な動作条件にて所
定の性能を発揮する自動調心ころ軸受を提供する。

また、ころの母線のみを２個以上の母線によって構成
しており、内輪、外輪の軌道面母線は単一曲線半径の通
常設計のものを用いることが可能であるので、ころのみ
を適宜、設計動作条件に応じて何種類かを用意して、容
易に可能であるころのみの組み替えを行うことにより、
使用条件に応じた最適軸受を、極めて容易にかつより安
いコストで得ることができる。

また、ころと内輪のみならず、ころと外輪との間で
も、使用時の自動調心時も含めて有効な接触（応力均等
化）が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による自動調心ころ軸受の実施例を軸
線方向に切断し、一部のみ示した図である。第２図は自動調心ころ軸受に使用される対称ころ20の正
面図である。第３図は自動調心ころ軸受に使用される非対称ころ30の
正面図である。（主要部分の符号の説明） 20……対称ころ 30……非対称ころ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に複数
個の球面ころを配設した自動調心ころ軸受において、外
輪軌道面における母線の曲率半径をR_A、内輪軌道面にお
ける母線の曲率半径をR_Bとし、ころ転動面における母線
を複数の曲率半径を有する曲線で構成し、ころ転動面に
おける軸線方向長さの全長の80％以上100％未満である
中央部が曲率半径RCの母線により構成され、ころ転動面
における該中央部を除く両端部がそれぞれ曲率半径R_C1
（ｌ）、R_C2（ｌ）なる各々単一の母線及び／または複
数の母線群及び／または連続に曲率の変化する母線によ
り構成され、これら母線の間に、 R_C1（ｌ）、R_C2（ｌ）＜R_C＜R_A、R_B の関係が成立するように構成しており、比較的軽負荷時
にはころ中央部のみが接触に関与すると共に、比較的重
負荷時にはころの両端部も触媒に関与するようになって
いることを特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】上記両端部の曲率半径の母線群R
_C1（ｌ）、R_C2（ｌ）がそれぞれ２個ずつの曲線群から
なっていて、上記両端部の一方の端部では、該端部に向
かって、R_C1（l₁）、R_C1（l₃）の曲率半径の母線で、ま
た他方の端部では該端部に向かって、R_C2（l₂）、R
_C2（l₄）の曲率半径の母線で全て滑らかにつながように
構成し、これら母線の曲率半径の間に、 R_C1（l₃）＜R_C1（l₁）＜R_C 及び R_C2（l₄）＜R_C2（l₂）＜R_C の関係が成立するように構成していることを特徴とする
請求項１記載の自動調心ころ軸受。