JPH03527B2 - - Google Patents

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JPH03527B2
JPH03527B2 JP59030425A JP3042584A JPH03527B2 JP H03527 B2 JPH03527 B2 JP H03527B2 JP 59030425 A JP59030425 A JP 59030425A JP 3042584 A JP3042584 A JP 3042584A JP H03527 B2 JPH03527 B2 JP H03527B2
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JP
Japan
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curvature
radius
raceway surface
inner ring
rollers
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JP59030425A
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JPS60175818A (ja
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Hirotoshi Takada
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60175818A publication Critical patent/JPS60175818A/ja
Publication of JPH03527B2 publication Critical patent/JPH03527B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06Ball or roller bearings
    • F16C23/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C23/082Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface
    • F16C23/086Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface forming a track for rolling elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/50Crowning, e.g. crowning height or crowning radius

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ころと軌道輪との接触面における
エツジストレスの発生をなくし、または減少させ
る自動調心ころ軸受に関するもものである。
従来の自動調心ころ軸受(第1図参照)におい
ては、内輪10、外輪20ところ30との接触状
態は、ころ30の母線を含む面内でみた場合、単
一円弧同志の接触である。このため、次の欠点が
ある。
(1) ころの母線の円弧(曲率半径RC)と軌道輪
の母線の円弧(内輪の曲率半径RB、外輪の曲
率半径RA)との接触率を大きくすると、第2
図内輪10ところ30との接触面における応力
分布の状態に見られるように、荷重の増大につ
れて接触端部で応力が急増し(端応力の発生)、
短寿命、摩耗、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、ころ30
の母線の円弧と軌道輪母線の円弧との接触率を
小さくすると、点接触状態になる荷重の範囲が
増大し、短寿命、剛性低下、摩耗等の問題を生
ずる。第2図の外輪20ところ30との接触面
における応力分布状態は、ころ30と外輪20
との接触率を小さくした場合である。
(3) 内輪ところとの接触率と、外輪ところとの接
触率を適当に選定することによつて、軸受の回
転トルクの減少をはかる場合、荷重の大きさに
よつて上記の(1)、又は(2)の問題を生じるので、
設計が容易でない。
上記の問題を解決するため、特公昭52−49541
号に記載された技術においては、内輪および外輪
の軌道面を構成する曲線は単一の円弧で形成し、
ころはその転動面を構成する曲線の曲率半径を、
ころの長手方向の中央部より端面近くにおいて小
さくし、端部集中応力の発生を防止しているが、
この技術においては、ころの加工上の問題、即ち
多数のころを同一の形状に加工することが難し
く、ころの母線において長手方向の中央部分と曲
率半径を小さくした部分との接点(接線)の位置
がバラツキ易く、組立られた自動調心ころ軸受の
中の一個のころの曲率、形状が他のころと異り、
特に上記の接点がころの端面側に寄つた場合に
は、使用中にそのころがエツジストレスを受け易
く、早く剥離してしまい寿命低下を来たすことが
懸念される。
またかりにころの曲率、形状が略均一に出来た
としてもころの母線において、長手方向の中央部
の曲率半径部と端部近くの曲率半径部との継ぎ目
は、ミクロ的にはなめらかにつながつていないの
で、軸受使用時において、荷重の増加に伴い、上
記継ぎ目付近の応力が局所的にエツジストレス傾
向になることがあり、このエツジストレスが早期
剥離の原因、寿命低下につながる。
この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたもので、内輪、外輪、内、外輪の軌道
面間に配設された複数個の球面ころを有する自動
調心ころ軸受において、内輪軌道面および外輪軌
道面あるいはいずれか一方の軌道面の母線は複数
の曲率半径からなる曲線で構成し、かつ前記の曲
率半径を、接触するころの長手方向中央部より端
部側に向つて、継ぎ目が生じないように段階的に
または連続的に大きくしたことを特徴とする自動
調心ころ軸受である。
次にこの発明の第1の実施例を図を参照しなが
ら説明する。1は自動調心ころ軸受の外輪、2は
同じくその外輪で、内輪1の軌道面11と外輪2
の軌道面21の間には、複数個のころ3が配設さ
れており、このころ3の転動面31の母線はころ
3の中心軸CL線上に中心をもつ一つの曲率半径
RCによつて形成されている。
内輪1の軌道面11の母線は、曲率半径RB1
曲線、曲率半径RB2,RB3の曲線により形成され
ている。この内輪1の軌道面11において曲率半
径の大きさは、ころ3の中心からころ3の端面3
2の方向へ向う程大きくなるようにRB1<RB2
RB3の関係となるようにする。
外輪2の軌道面21の母線は、曲率半径RA1
曲線、曲率半径RA2,RA3の曲線により形成され
ている。外輪2の軌道面21における曲率半径の
大きさは、ころ3の中心からころ3の端面32の
方向へ向う程大きくなるように、RA1<RA2<RA3
の関係とるようにする。そして内輪1の一番小さ
い曲率半径RB1や外輪2の一番小さい曲率半径
RA1がころ3の曲率半径RCより大きくなるよう
に、各曲率半径を選定する。
次に前記の内輪軌道面における母線形状を第4
図をもとにし、また第3図を参照しながらさらに
説明する。この第4図は、説明の都合上、第3図
における内輪軌道面の位置を約180゜変位させて図
示しているが、直接0 B1は第3図でわかるよう
にころ3の長手方向の中心線と略一致しており、
軌道面の母線の一部を形成する円弧B0B1(実際の
軌道面においては曲面)は、曲率の中心をOB1
し、曲率半径RB1により形成された円弧であり、
前記の円弧B0B1に連続する円弧B1B2は、前記の
直線B1OB1の延長線上に曲率の中心OB2をもち、
曲率半径RB2により形成される円弧である。前記
の円弧B1B2に連続する円弧B2B3は、直線2 B2
の延長線上に、曲率の中心OB3を有し、曲率半径
RB3により形成された円弧である。
上記のように曲率中心の位置や曲率半径を選定
することによつて、円弧B0B1、円弧B1B2、円弧
B2B3の継ぎ目は滑らかとなり、軌道面の母線は
あたかも一つの曲線で形成されたようになる。
以上内輪軌道面の母線の形状について説明した
が、外輪軌道面の母線も内輪の場合と同様に、各
円弧の継ぎ目は滑らかに、継ぎ目がないように曲
率の中心位置と円弧の大きさを選定する。
内輪1や外輪2の軌道面を上記のように形成す
ると、自動調心ころ軸受に荷重が負荷された場
合、その応力分布は第5図に示すように略平均
し、第2図に示されたように、ころ3の端部側に
対応する位置で、応力が増大することひ回避さ
れ、むしろ端部側対応位置においては応力は減少
し、エツジストレスは確実に防止される。
上記の内輪や外輪の軌道面は、それぞれRB1
RB2,RB3,RA1,RA2,RA3の三つの曲率半径をも
つように形成したが、大きな軸受や幅の広い軸受
等においては、RB4,RB5,RA4,RA5……のよう
にもつと多くの曲率半径をもつようにしてもよ
い。曲率半径を増大して行くと、極限値は無限大
即ち直線形状となるが、場合によつては凸面に転
じてもよい。この凸面の場合、見掛上の曲率半径
は順次減少するように構成すればよい。
また軌道面の曲率半径の変化は、ころの中央軸
CLに対して必ずしも左右対称である必要はなく、
左右非対称としてもよい。
次に示す第2の実施例は、上記の第1の実施例
同様に、内輪の軌道面の母線を形成する曲率半径
の大きさは、RB1<RB2<RB3の関係にあり、また
外輪の軌道面の母線を形成する曲率半径において
もRA1<RA2<RA3の関係にあるが、この第2の実
施例と第1の実施例の差異は、軌道面の母線を形
成する曲率半径の中心を同一直線上に位置させ、
円弧の継ぎ目部分にだらし加工を施したことであ
る。第6図により内輪軌道面を例にあげて母線の
形状を説明する。直線0 B1は、この実施例にお
いては、ころの中央軸CL線と、大体一致させる。
軌道面の母線の一部を形成する円弧B0B1は、曲
率の中心をOB1とし、曲率半径RB1により形成さ
れた円弧(実際の内輪軌道面においては曲面とな
る)である。円弧B1B2は直線0 B1上の延長線上
に曲率中心OB2をもち、曲率半径RB2により形成
された円弧である。円弧B1B2に連続する円弧
B2B3は直線0 B1の延長線上に曲率の中心OB3
有し、曲率半径RB3により形成された円弧であ
る。
上記の場合、各円弧の曲率中心は、同一直線上
にあるが、各円弧の継ぎ目、B1,B2、点におい
ては滑らかではない。このため継ぎ目B1,B2
部分を前記の曲率半径RB1,RB2,RB3に近似の円
弧でだらし加工をし、継ぎ目部分を滑らかにす
る。
外輪の軌道面についても上記内輪の軌道面にお
けると同様に、曲率中心や曲率半径を選定し、継
ぎ目部分は軌道面を形成する曲率半径に近似の円
弧でだらし加工し、継ぎ目部分も滑らかにする。
このようにして形成された軌道面をもつ自動調
心ころ軸受は上記第1の実施例と同様な特徴効果
が期待され、エツジストレスの発生が防止され
る。
上記の実施例においては、内輪軌道面や外輪軌
道面を形成する曲線の曲率半径の中心を、ころの
中央軸CL上に位置させたが、これらの中心は必
ずしもころの中央軸CL線上にある必要はなく、
線上から外れてもよい。要は軌道面の曲率半径が
全体的にみてころの中央部から端部に向つて増大
するように考慮すればよい。
従つて軌道面を構成する曲線は、正確な円弧の
みに限らず、2次曲線や3次曲線等の組合せでも
よく、曲率の変化が連続的に出来れば、埋想的で
ある。
また上記の実施例においては、内輪軌道面と外
輪軌道面の両者の曲率半径を変化させたが、効果
の点で多少劣るが、いずれか一方の軌道面の曲率
半径を変えるのみでもよい。
この発明の自動調心ころ軸受においては、内
輪、外輪の両方あるいはいずれか一方の軌道面を
複数の曲率半径をもつ曲線で構成し、かつ曲率半
径の大きさの変化をころの中心から端面側に対し
て全体的にみて大きくなるようにしたので、軌道
輪ところとの接触率は、接触中心から端部に向つ
て減少し、エツジストレスの発生、増大を防止、
軽減でき、しかも中心付近の応力が端部付近に較
べて著しく増大した点接触状態も避けることがで
きるので、剛性の減少も回避される。
また軌道輪の母線形状(曲率半径の大きさ、位
置、組合せ等)は自由に選べるので、軸受の負
荷、運転状態に応じて最適の値を用いれば、長寿
命、耐摩耗性、耐焼付、高剛性等を実現できる。
さらに従来の軸受においては、低回転トルクを
実現するために、内輪ところとの接触率と、外輪
ところとの接触率との組合せに制約があり、短寿
命となる場合があつたが、この発明の場合には、
接触率が一接触部内で変化しているので、このよ
うな制約を受けることがなく、低回転トルクでか
つ長寿命を実現することが可能である。
またころの曲率を変えてエツジストレスを防止
する技術に比較しても、内輪や外輪の軌道面の母
線を形成する曲率半径を変化させる方が、工作的
に容易であり、一定の曲率のころを使用する本発
明においては、ころの寸法精度のばらつきは少な
いので、内外輪との接触状態は最もよい状態に保
持することが容易であり、ころの曲率を変える場
合に心配される転動面の形状のばらつきにより特
定のころがエツジストレスにより早期に剥離する
と云う問題の心配もない等の有用な特徴をもつて
いる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の自動調心ころ軸受の一部縦断の
要部断面図、第2図は第1図に示された従来の自
動調心ころ軸受における応力分布図、第3図はこ
の発明の一実施例を示す自動調心ころ軸受の一部
縦断の要部断面図、第4図は第3図における内輪
を約180゜変化させ、内輪軌道面の母線形状を詳細
に示した図、第5図はこの発明の自動調心ころ軸
受における応力分布図、第6図は第2の実施例を
示す自動調心ころ軸受の内輪軌道面の母線形状を
示す図である。 符号の説明、1は内輪、2は外輪、3はころ、
11は内輪の軌道面、21は外輪の軌道面、31
はころの転動面、32はころの端面、RA1,RA2
RA3は外輪の曲率半径、RB1,RB2,RB3は内輪の
曲率半径、RCはころの曲率半径。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 内輪の軌道面と、外輪の軌道面との間に、複
    数個のころを配設した自動調心ころ軸受におい
    て、内輪軌道面および外輪軌道面あるいはいずれ
    か一方の軌道面の母線は複数の曲率半径をもつ曲
    線で構成し、かつ前記の曲率半径を接触するころ
    の軸方向中央部からころの端面方向に対して、継
    ぎ目が生じないようになめらかに段階的または連
    続的に大きくしたことを特徴とする自動調心ころ
    軸受。
JP59030425A 1984-02-22 1984-02-22 自動調心ころ軸受 Granted JPS60175818A (ja)

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JPS60175818A JPS60175818A (ja) 1985-09-10
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62110018A (ja) * 1985-11-06 1987-05-21 Nippon Seiko Kk 自動調心ころ軸受
JP2551090B2 (ja) * 1988-03-04 1996-11-06 日本精工株式会社 自動調心ころ軸受
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JPS5249541A (en) * 1975-10-14 1977-04-20 Kanto Seiki Kk Alarm or indication system for vehicles

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