JP3223235U - 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を実現すると共に、軸受を装置へ組み付ける際の取付け性や位置決め性を向上した円錐ころ軸受を提供する。【解決手段】円錐ころ軸受１は、内周面に外輪軌道面２ａを有する外輪２と、外周面に内輪軌道面３ａを有する内輪３と、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとの間に転動自在に配置される複数の円錐ころ４と、を備える。円錐ころ軸受１の接触角αが３７°３０´〜５０°であり、内輪３は、大径側端部と小径側端部のうち、該大径側端部にのみ鍔部３ｂが形成され、且つ、外輪２の大径側端部と内輪３の小径側端部には、軸方向に延びる軸方向延長部２ｂ、３ｃが形成され、かつ、ころ長さＬｗと内輪幅Ｂの比が０．４≦Ｌｗ／Ｂ≦１．１５である。【選択図】図１

Description

本考案は、円錐ころ軸受、特に、自動車、鉄道車両、建設機械、工作機械、搬送装置、
組立装置等に好適に使用可能な円錐ころ軸受に関する。

従来、モーメント剛性を必要とする場合に選定される転がり軸受としては、アンギュラ
玉軸受が考えられる。

また、円錐ころ軸受として、内輪の小鍔を不要とし、その分だけころ長さを長くするこ
とで、負荷容量を大きくしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特
許文献１の円錐ころ軸受では、保持器のポケットの外周側および内周側の開口縁部に、突
部を設けて、ころと保持器とを一体化して、取り扱い性を向上させている。

特開２００７−３２６７９号公報

しかしながら、アンギュラ玉軸受において、さらなる高モーメント剛性や長寿命の要求
に対応するには、軸受サイズが大きくなってしまい、軸受サイズの維持又は縮小という要
求に対応する為には、限界がある。
更に、最近、変速機用として使用される軸受では、高負荷容量で、かつ、変速機のコン
パクト化に対応できるもの、つまり、軸受サイズを変更することなく、従来と同等以上の
機能であることが求められる。

一方、特許文献１に記載の円錐ころ軸受では、接触角について考慮されておらず、図示
された円錐ころ軸受の接触角では、ラジアル剛性は高いが、高いモーメント剛性が得られ
ないと考えられる。
また、特許文献１に記載の円錐ころ軸受では、軌道面の長さによって、外輪や内輪の軸
方向長さが決まってしまい、軸受を装置へ組み付ける際の取付け性や位置決め性について
さらなる改善が望まれる。

本考案は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高モーメント剛性
および長寿命を実現すると共に、軸受を装置へ組み付ける際の取付け性や位置決め性を向
上した円錐ころ軸受を提供することにある。

本考案の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面に外輪軌道面を１つのみ有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と
、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円錐ころと、を
備える円錐ころ軸受であって、
前記円錐ころ軸受の接触角αが３７°３０´〜５０°であり、
前記内輪は、大径側端部と小径側端部のうち、該大径側端部にのみ鍔部が形成され、且
つ、
前記外輪の大径側端部と前記内輪の小径側端部の少なくとも一方には、軸方向に延びる
軸方向延長部が形成され、
ころ長さＬｗと内輪幅Ｂの比が０．４≦Ｌｗ／Ｂ≦１．１５であることを特徴とする円
錐ころ軸受。
（２）前記円錐ころ軸受の組立幅Ｔと径方向断面肉厚Ｈとの比が０．６≦Ｔ／Ｈ≦１．２
であることを特徴とする（１）に記載の円錐ころ軸受。
（３）外輪幅Ｓと径方向断面肉厚Ｈとの比が０．４≦Ｓ／Ｈ≦１．２であり、且つ、内輪
幅Ｂと径方向断面肉厚Ｈとの比が０．４≦Ｂ／Ｈ≦１．２であることを特徴とする（１）
又は（２）に記載の円錐ころ軸受。
（４）径方向断面肉厚Ｈと内径ｄの比が０.０５≦Ｈ／ｄ≦０.１５であることを特徴とす
る（１）〜（３）のいずれかに記載の円錐ころ軸受。
（５）前記円錐ころのころ大径Ｄｗ１と径方向断面肉厚Ｈの比が０．３≦Ｄｗ１／Ｈ≦０
．６であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の円錐ころ軸受。
（６）前記円錐ころ軸受の内径をｄ、内輪外径をＤ１としたとき、内輪大鍔側高さ（Ｄ１
〜ｄ）／２と径方向断面肉厚Ｈの比が０．４≦（Ｄ１〜ｄ）／２Ｈ≦０．８５であること
を特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の円錐ころ軸受。

本考案の円錐ころ軸受によれば、内輪には、大径側端部と小径側端部のうち、該大径側
端部にのみ鍔部が形成されるので、ころ長さを最大限長くすることが可能となり、負荷容
量を大きくとることができ、高モーメント剛性および長寿命化を図ることができる。また
、円錐ころ軸受の接触角αが３７°３０´〜５０°であるので、モーメント剛性をさらに
向上することができる。特に、軸受間距離が短い、具体的には、軸受間距離が軸受の組立
幅Ｔの４倍以下の場合に、作用点間距離を長くすることができ、軸受のモーメント剛性を
向上する上で有効である。
また、外輪の大径側端部と内輪の小径側端部の少なくとも一方には、軸方向に延びる軸
方向延長部が形成されるので、軸受を装置へ組み付ける際の取付け性を向上することがで
きると共に、良好な位置決め性が得られ、さらに、軌道輪の軸方向長さを延長することが
できるため、軸やハウジングへの組込み性を向上することができる。

（ａ）は、本考案の一実施形態に係る円錐ころ軸受の断面図であり、（ｂ）は、円錐ころを示す図である。 （ａ）は、図１の外輪の断面図であり、（ｂ）は、図１の内輪の断面図である。 本考案の変形例に係る円錐ころ軸受の断面図である。

以下、本考案の一実施形態に係る円錐ころ軸受について、図面に基づき詳細に説明する
。

図１及び図２に示すように、本実施形態の円錐ころ軸受１は、内周面に外輪軌道面２ａ
を有する外輪２と、外周面に内輪軌道面３ａを有する内輪３と、外輪軌道面２ａと内輪軌
道面３ａとの間に転動自在に配置される複数の円錐ころ４と、複数の円錐ころ４を所定の
間隔で収容保持する複数のポケットＰを画成する樹脂製保持器１０と、を有する。

外輪２に形成された外輪軌道面２ａは、外輪２の内周面に小径側から大径側に向かうに
従って内径が次第に大きくなるように設けられている。

また、内輪３は、大径側端部に半径方向外方に突出して形成された大鍔３ｂを備え、小
径側端部には鍔を備えていない。内輪軌道面３ａは、小径側から大径側に向かうに従って
外径が次第に大きくなるように設けられている。大鍔３ｂは、円錐ころ４の大径側端面４
ａと対向する外周縁から円弧状の面取り部を介して軸方向に延びる外周面を備え、この大
鍔外周面が内輪外径Ｄ１を規定している。
さらに、外輪軌道面２ａ、内輪軌道面３ａ、及び円錐ころ４の転動面の少なくとも一つ
は、面圧を低減するように、クラウニング形状を有することが好ましい。

図１に示すように、本実施形態の円錐ころ軸受１では、外輪軌道面２ａの接線と円錐こ
ろ軸受１の回転軸線とのなす角度である接触角αが４５°に設定されており、モーメント
剛性を向上している。
なお、接触角αは、３７°３０´〜５０°の範囲とすることでモーメント剛性を向上す
ることができ、軸受間距離が短い、具体的には、軸受間距離が軸受の組立幅Ｔの４倍以下
の場合に、接触角αを３７°３０´〜５０°の範囲とすると、作用点間距離を長くするこ
とができ、軸受のモーメント剛性を向上する上で特に有効である。

また、図２に示すように、内輪３の正面側（小径側）端部には、軸方向に延びる軸方向
延長部３ｃが設けられており、内輪軌道面３ａと軸方向延長部３ｃの外周面との間には、
逃げ溝３ｄが形成されている。また、外輪２の正面側（大径側）端部にも、軸方向に延び
る軸方向延長部２ｂが設けられており、外輪軌道面２ａと軸方向延長部２ｂの内周面との
間には、逃げ溝２ｃが形成されている。これら軸方向延長部２ｂ、３ｃを設けることで、
軸受を装置へ組み付ける際の取付け性や位置決め性を向上させ、また、軌道輪の軸方向長
さを延長することができるため、軸やハウジングへの組込み性を向上することができる。

さらに、モーメント剛性及び長寿命と、取付け性及び位置決め性との観点から、ころ長
さＬｗと内輪幅Ｂの比は、０．４≦Ｌｗ／Ｂ≦１．１５に設定される。Ｌｗ／Ｂが０．４
未満の場合には、所定の内輪幅Ｂに対してころ長さＬｗが小さく、モーメント剛性や寿命
が低下する可能性がある。また、Ｌｗ／Ｂが１．１５を超えると、所定のころ長さＬｗに
対して内輪幅Ｂが小さい、即ち、軸方向延長部３ｃが短すぎて、良好な取付け性と位置決
め性が得られない可能性があり、軸への組込みが困難となる可能性がある。

また、上述した接触角αが急勾配である仕様において、軸方向と径方向のコンパクト化
、特に、軸方向のコンパクト化を考慮して、円錐ころ軸受１の組立幅Ｔと径方向断面肉厚
Ｈとの比は、０．６≦Ｔ／Ｈ≦１．２となるように設定することが好ましい。Ｔ／Ｈが０
．６未満の場合には、モーメント剛性や寿命が低下する可能性がある。また、Ｔ／Ｈが１
．２を超えると、軸方向のコンパクト化が得られない。

さらに、外輪幅Ｓと径方向断面肉厚Ｈとの比が０．４≦Ｓ／Ｈ≦１．２であり、且つ、
内輪幅Ｂと径方向断面肉厚Ｈとの比が０．４≦Ｂ／Ｈ≦１．２となるように設定されるこ
とが好ましい。これにより、接触角αが急勾配で、組立幅Ｔを狭くした仕様において、軸
受の外輪幅Ｓ及び内輪幅Ｂをなるべく広く設定することで、軸受を装置へ組みこむ際の取
付け性や位置決め性を向上させる。Ｓ／ＨやＢ／Ｈが０．４未満の場合には、軸方向延長
部２ｂ、３ｃの長さが不十分となる可能性があるので、取付け性や位置決め性が低下する
虞がある。Ｓ／ＨやＢ／Ｈが０．４よりかなり小さくなる場合には、モーメント剛性や寿
命が不足となる虞がある。また、Ｓ／ＨやＢ／Ｈが１．２を超えると、組立幅Ｔと同様に
、軸方向のコンパクト化が得られない。

また、円錐ころ軸受１では、径方向断面肉厚Ｈと内径ｄの比が０.０５≦Ｈ／ｄ≦０.１
５となるように設定され、接触角αを４５°と大きく設定される場合、径方向に薄肉とさ
れてコンパクトな構成となる。

さらに、ころ大径Ｄｗ１と径方向断面肉厚Ｈの比が０．３≦Ｄｗ１／Ｈ≦０．６に設定
されることが好ましい。これにより、コンパクト化が図られ、負荷容量を大きくすること
ができ、高モーメント剛性、長寿命化を図ることができる。

また、内輪外径をＤ１としたとき、内輪大鍔側高さ（Ｄ１〜ｄ）/２と径方向断面肉厚
Ｈの比が０．４≦（Ｄ１〜ｄ）／２Ｈ≦０．８５に設定されることが好ましい。これによ
り、大鍔３ｂをバックアップすることができ、大鍔３ｂの強度を大幅に向上することがで
きる。
ここで、（Ｄ１〜ｄ）／２Ｈ≧１とすると、外輪外径より大鍔外径のほうが大きくなる
ため、大鍔がハウジングと接触してしまう。このため、ハウジングとの干渉を考慮すると
、大鍔の高さは、（Ｄ１〜ｄ）／２＜Ｈ、即ち、（Ｄ１〜ｄ）／２Ｈ＜１とする必要があ
る。そして、軸受の傾き、変形、動き量等の余裕分を考慮すると、（Ｄ１〜ｄ）／２Ｈ≦
０．８５とすることが好ましい。また、（Ｄ１〜ｄ）／２Ｈ＜０．４とすると、大鍔の強
度が足りなくなる可能性があるため、（Ｄ１〜ｄ）／２Ｈ≧０．４とすることが好ましい
。

なお、図１中、Ｄｗ２は、円錐ころ４のころ小径、Ｄは円錐ころ軸受の外径を表わして
いる。また、本実施形態に適用される円錐ころ軸受１としては、通常、軸受内径が３０〜
５００ｍｍ、軸受外径が３３〜６５０ｍｍのものである。したがって、軸受サイズが風力
発電機主軸用のものに比べて小さいため、円錐ころのサイズも小さく、重量も軽い。この
ため、円錐ころ軸受１には、本考案のような一体型の樹脂製保持器を採用することが好適
である。

また、図１に示すように、樹脂製保持器１０は、軸方向に離間した大径リング部１１及
び小径リング部１２と、大径リング部１１及び小径リング部１２との間を繋ぐ、円周方向
に所定の間隔で設けられた複数の柱部１３と、備える。また、柱部１３は、円錐ころ４の
挿入性及び保持性の観点から、大径リング部寄りの部分と小径リング部寄りの部分におい
て断面形状が異なっており、柱部１３の途中で切り替わっている。

樹脂製保持器１０は、射出成形で製作されており、特に、コスト面で有利なアキシャル
ドロー型により射出成形されることが望ましい。
保持器１０で使用可能な樹脂組成物で用いるベース樹脂としては、一定以上の耐熱性を
有する熱可塑性樹脂を使用することができる。
また、保持器１０として要求される耐疲労性と、低い吸水寸法変化を満足するために、
結晶性樹脂の方が好適であり、具体的には、ポリアミド４６、ポリアミド６６、芳香族ポ
リアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケト
ン（ＰＥＥＫ）樹脂等である。芳香族ポリアミド樹脂としては、ポリアミド６Ｔ／６Ｉ等
の変性ポリアミド６Ｔ，ポリアミドＭＸＤ６，ポリアミド９Ｔ，ポリアミド４Ｔを使用す
ることができる。以上説明したベース樹脂の中で、吸水寸法変化がほとんど無いポリフェ
ニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が特
に好適である。

また、この樹脂組成物は、一定以上の強度を達成し、線膨張係数・吸水寸法変化を抑制
するために、強化繊維材を含有する。強化繊維材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラ
ミド繊維等の表面処理品（シランカップリング剤・サイジング剤で表面処理されることで
、ベース樹脂との接着性向上）を好適に使用することができる。
樹脂組成物中の強化繊維材の含有量は、樹脂組成物全体の１０重量％以上４０重量％以
下、より好ましくは１５〜３０重量％である。

本実施形態の円錐ころ軸受１は、高モーメント剛性を得るためには、軸受配列として背
面組合せ（ＤＢ組合せ）で使用することが望ましい。
また、円錐ころ軸受１は、予圧荷重を高めればモーメント剛性を向上する事が可能であ
るが、その反面、軸受の寿命が低下する可能性があるため、特殊熱処理(浸炭処理又は浸
炭窒化処理)を施した長寿命鋼を使用することが好ましい。

ここで、軸受基本動定格荷重（Ｃｒ）×２０％以上〜６０％以下の荷重条件下で、接触
角を変えながら、モーメント剛性及び寿命について比較を行った。表１で、◎は、実施可
能且つ効果が良いことを表し、○は、◎よりも性能は劣るが、実施可能であることを表し
、△は、○よりも性能は劣るが、実施可能であることを表し、×は、効果が良くないこと
を表している。この表１の結果から、接触角を３７°３０´〜５０°とすることで、高い
モーメント剛性と長寿命が得られることがわかる。

次に、接触角α、ころ長さＬｗと内輪幅Ｂの比Ｌｗ／Ｂ、ころ大径Ｄｗ１と径方向断面
肉厚Ｈの比Ｄｗ１／Ｈ、及び、組立幅Ｔと径方向断面肉厚Ｈとの比Ｔ／Ｈを変えながら、
モーメント剛性、寿命、取付け性及び位置決め性、軸受サイズのコンパクト化について評
価を行った。
なお、組立幅Ｔと径方向断面肉厚Ｈとの比Ｔ／Ｈは、従来、０．５〜１．８のものが一
般的であるが、上述したように、本考案の仕様では、軸受サイズのコンパクト化を図る為
に、０．６〜１．２としており、即ち、従来品と比べて軸受の断面形状（ＴとＨで定めた
領域）が正方形に近づく。
また、参考例１、参考例２及び実施例６、並びに、参考例４、参考例５及び実施例７で
は、Ｄｗ１／Ｈをそれぞれ所定値としたときに、Ｌｗ／Ｂをそれぞれ変えて評価を行って
いる。

表２において、◎は、実施可能且つ効果が非常に良いことを表し、○は、◎よりも性能
は若干劣るが良好で、実施可能であることを表し、△は、○よりも性能は劣るが、実施可
能であることを表し、×は、効果が良くないことを表している。

表２の結果を総合的に判断すると、参考例１、参考例２、実施例６、参考例４、参考例
５及び実施例７のように、接触角が３７°３０´〜５０°の要件を満たすことで、良好な
モーメント剛性と長寿命が得られ、特に、Ｌｗ／Ｂを０．４以上とすることで、さらに、
モーメント剛性と寿命を向上することができることがわかる。なお、参考例３、６に示す
ように、Ｔ／Ｈを１．３、即ち、組立幅Ｔを大きくすることで、高いモーメント剛性と長
寿命が得られるが、軸受サイズのコンパクト化の要求を満たしていない。

一方、参考例１、参考例２及び実施例６、参考例４、参考例５及び実施例７での比較か
らわかるように、Ｌｗ／Ｂが１．１５を超えると、軸受の取付け性及び位置決め性が低下
することがわかる。

以上説明したように、本実施形態の円錐ころ軸受１によれば、内輪３には、大径側端部
と小径側端部のうち、該大径側端部にのみ鍔部３ｂが形成されるので、ころ長さを最大限
長くすることが可能となり、負荷容量を大きくとることができ、高モーメント剛性および
長寿命化を図ることができる。また、円錐ころ軸受の接触角αが３７°３０´〜５０°で
あるので、モーメント剛性をさらに向上することができる。特に、軸受間距離が短い、具
体的には、軸受間距離が軸受の組立幅Ｔの４倍以下の場合に、作用点間距離を長くするこ
とができ、軸受のモーメント剛性を向上する上で有効である。
また、外輪２の大径側端部と内輪の小径側端部には、軸方向に延びる軸方向延長部２ｂ
、３ｃが形成されるので、軸受の取付け性を向上することができると共に、良好な位置決
め性が得られ、さらに、軌道輪の軸方向長さを延長することができるため、軸とハウジン
グへの組込み性を向上することができる。

さらに、ころ長さＬｗと内輪幅Ｂの比が０．４≦Ｌｗ／Ｂ≦１．１５に設定されるので
、高いモーメント剛性と長寿命を実現し、且つ、取付け性、位置決め性を向上することが
できる。

また、円錐ころ軸受の組立幅Ｔと径方向断面肉厚Ｈとの比が０．６≦Ｔ／Ｈ≦１．２に
設定されるので、接触角が急勾配である仕様において、軸方向と径方向のコンパクト化、
特に、軸方向のコンパクト化を図ることができる。

さらに、外輪幅Ｓと径方向断面肉厚Ｈとの比が０．４≦Ｓ／Ｈ≦１．２であり、且つ、
内輪幅Ｂと径方向断面肉厚Ｈとの比が０．４≦Ｂ／Ｈ≦１．２となるように設定されてい
るので、接触角が急勾配で、組立幅Ｔを狭くした仕様において、軸受の外輪幅Ｓ及び内輪
幅Ｂをなるべく広く設定することで、軸受の取付け性、位置決め性を向上させる。

また、径方向断面肉厚Ｈと内径ｄの比が０.０５≦Ｈ／ｄ≦０.１５に設定されるので、
径方向に薄肉で、コンパクトな構成とすることができる。

加えて、円錐ころのころ大径Ｄｗ１と径方向断面肉厚Ｈの比が０．３≦Ｄｗ１／Ｈ≦０
．６であることで、コンパクト化が図られ、負荷容量を大きくすることができ、高モーメ
ント剛性、長寿命化を図ることができる。

また、円錐ころ軸受１の内径をｄ、内輪外径をＤ１としたとき、内輪大鍔側高さ（Ｄ１
〜ｄ）／２と径方向断面肉厚Ｈの比が０．４≦（Ｄ１〜ｄ）／２Ｈ≦０．８５に設定され
るので、大鍔をバックアップすることができ、大鍔３ｂの強度を大幅に向上することがで
きる。

なお、本考案は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良などが
可能である。
例えば、図３に示す変形例のように、円錐ころ軸受１ａでは、外輪２及び内輪３の軸方
向延長部２ｂ、３ｃを軸方向にさらに伸ばして、外輪２及び内輪３の軸方向長さを軸受幅
Ｔと同じ長さになるように設定してもよい。これにより、軸受を装置へ組み付ける際の取
付け性や位置決め性、及び軸やハウジングへの組込み性をさらに向上することができる。

また、本考案の軸方向延長部は、外輪の大径側端部と前記内輪の小径側端部の少なくと
も一方に形成されればよく、外輪の大径側端部と前記内輪の小径側端部のいずれか一方に
形成されてもよい。

さらに、外輪２の軸方向延長部２ｂの内周面や内輪３の軸方向延長部３ｃの外周面は、
円筒面に限らず、傾斜面や段差面であってもよい。

１，１ａ 円錐ころ軸受
２ 外輪
２ａ 外輪軌道面
２ｂ 軸方向延長部
３ 内輪
３ａ 内輪軌道面
３ｂ 大鍔
３ｃ 軸方向延長部
４ 円錐ころ
４ａ 大径側端面
１０ 円錐ころ軸受用樹脂製保持器
１１ 大径リング部
１２ 小径リング部
１３ 柱部
Ｂ 内輪幅
Ｄ 外径
Ｄ１ 内輪外径
Ｄｗ１ ころ大径
Ｈ 径方向断面肉厚
Ｌｗ ころ長さ
Ｐ ポケット
Ｓ 外輪幅
Ｔ 組立幅
ｄ 内径
α 接触角

Claims (1)

1. 内周面に外輪軌道面を１つのみ有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前
   記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円錐ころと、を備え
   る円錐ころ軸受であって、
   前記円錐ころ軸受の接触角αが３７°３０´〜５０°であり、
   前記内輪は、大径側端部と小径側端部のうち、該大径側端部にのみ鍔部が形成され、且
   つ、
   前記外輪の大径側端部と前記内輪の小径側端部の少なくとも一方には、軸方向に延びる
   軸方向延長部が形成され、
   ころ長さＬｗと内輪幅Ｂの比が０．４≦Ｌｗ／Ｂ≦１．１５であることを特徴とする円
   錐ころ軸受。