(57)【要約】【課題】ころ軸受において、保持器の焼き付きを防止する。【解決手段】保持器４のポケット４ｐを、ころ３の中心軸Ａｘと直交する断面で見た場合のポケット４ｐの内壁が、外方部Ｐｏ、中央部Ｐｃ、及び、内方部Ｐｉによって構成されるものとし、中央部Ｐｃは、保持器３の径方向への肉厚の中央にあって、円弧で形成される。外方部Ｐｏは、中央部Ｐｃの径方向外方にあって、ころ３の外周円に対して相対的に対数クラウニング曲線となるように、径方向外方ほどころ３との隙間Ｇが増加する滑らかな線で形成される。内方部Ｐｉは、中央部Ｐｃの径方向内方にあって、ころの外周円に対して相対的に対数クラウニング曲線となるように、径方向内側ほどころとの隙間Ｇが増加する滑らかな線で形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころ軸受において、ころを保持する保持器のポケットを、ころの中心軸と直交する断面で見た場合の当該ポケットの内壁が、
前記保持器の径方向への肉厚の中央にあって、円弧で形成された中央部と、
前記中央部の径方向外方にあって、前記ころの外周円に対して相対的に対数クラウニング曲線となるように、径方向外方ほど前記ころとの隙間が増加する滑らかな線で形成された外方部と、
前記中央部の径方向内方にあって、前記ころの外周円に対して相対的に対数クラウニング曲線となるように、径方向内方ほど前記ころとの隙間が増加する滑らかな線で形成された内方部と
によって構成されることを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
前記中央部の円弧の曲率半径は、前記ころの半径と同一である請求項１記載のころ軸受。
【請求項３】
前記滑らかな線は、円弧又は直線によって近似的に構成される請求項１記載のころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受に関し、特に、保持器のポケットの形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の円筒ころ軸受の一部を示す断面図である。図において、内輪１及び外輪２の間には転動体としてのころ３が設けられている。ころ３は、保持器５のポケット５ｐに保持され、また、図示しない複数のころが、保持器５によって周方向に等間隔に保持されている。ころ３の円滑な転動を妨げないように、保持器５のポケット５ｐは、ころとの間に周方向への隙間ができるように、その内径が、ころ３の外径よりも一回り大きく作られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
内輪１及び外輪２の一方が他方に対して回転するとき、ころ３は、転がりながら周方向に移動する。このとき、転がるころ３は、ポケット５ｐに摺接する。ポケット５ｐの内径は、ころ３の外径よりも一回り大きいので、図の断面で言えば、ころ３がポケット５ｐに点接触した状態となる。保持器５は、ころ３に対する上記の隙間によって多少のがたつきがあり、接触点は常に一定とは限らないが、ポケット５ｐのどこに接触しても点接触である。但し、現実には点ではなく、若干の拡がりを持つ接触面となるが、その面積は非常に小さい。従って、保持器５における、接触荷重による圧力分布は、例えば図中の横縞線で示すように一点集中的な形状となり、中央にピークが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８６０９３号公報（段落［０００２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来のころ軸受では、一点集中的な圧力分布により、摩擦による局所的な発熱が生じやすくなる。特に、超高速（例えばｄｎ値２５０万以上）で回転する回転体を支持するころ軸受は、激しい摩擦によって、保持器５のポケット５ｐで焼き付きが発生することがある。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、保持器の焼き付きを防止するころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のころ軸受は、ころを保持する保持器のポケットを、ころの中心軸と直交する断面で見た場合の当該ポケットの内壁が、（ａ）前記保持器の径方向への肉厚の中央にあって、円弧で形成された中央部と、（ｂ）前記中央部の径方向外方にあって、前記ころの外周円に対して相対的に対数クラウニング曲線となるように、径方向外方ほど前記ころとの隙間が増加する滑らかな線で形成された外方部と、（ｃ）前記中央部の径方向内方にあって、前記ころの外周円に対して相対的に対数クラウニング曲線となるように、径方向内方ほど前記ころとの隙間が増加する滑らかな線で形成された内方部と、によって構成されるものである。
【０００７】
上記のようなころ軸受では、外方部及び内方部の各々ところとの隙間が対数クラウニング曲線を成すことにより、保持器に対するころの接触圧力を均一に分布させることができる。また、中央部は円弧とすることで、中央部と外方部又は内方部とを、互いに滑らかに、かつ、容易に繋ぐことができる。
【０００８】
また、上記ころ軸受において、中央部の円弧の曲率半径は、ころの半径と同一であることが好ましい。
この場合、軸と直交する断面で見たころは、中央部と点接触ではなく円弧に沿って線接触することになるので、接触圧力の集中を緩和することができる。
【０００９】
また、上記ころ軸受において、滑らかな線は、円弧又は直線によって近似的に構成されるものであってもよい。
この場合、対数クラウニングに基づく曲線を、円弧又は直線の近似によって容易に作製することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のころ軸受によれば、保持器の焼き付きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受の一部を示す断面図である。
【図２】図１における保持器のポケットの表面形状を示す図である。
【図３】対数クラウニング曲線の一例を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、ｘ＝０を中心とした左右対称の対数クラウニング曲線を示すグラフである。（ｂ）は、ころの曲線及び保持器表面の曲線を示すグラフである。（ｃ）は、保持器のクラウニング量を示すグラフである。
【図５】圧力分布を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る円筒ころ軸受の一部を示す断面図である。
【図７】従来の円筒ころ軸受の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受の一部を示す断面図である。
図において、内輪１及び外輪２の間には転動体としてのころ３が設けられている。ころ３は、保持器４のポケット４ｐに保持され、また、図示しない複数のころが、保持器４によって周方向に等間隔に保持されている。ころ３の円滑な転動を妨げないように、保持器４のポケット４ｐは、ころ３との間に周方向への隙間が形成可能となっている。なお、保持器４は金属製（鋼）であるが、樹脂製とすることも可能である。
【００１３】
図２は、図１における保持器４のポケット４ｐの表面形状を示す図である。なお、この図はポケット４ｐの表面（内壁）形状の特徴を誇張して示す図であり、実寸と対応した図ではない。図において、ころ３の中心軸Ａｘと直交する任意の断面（すなわち紙面上）で見た場合のポケット４ｐの周方向の内壁は、中央部Ｐｃ、外方部Ｐｏ、内方部Ｐｉの３部分を備えたものとなっている。
【００１４】
中央部Ｐｃは、保持器４の径方向への肉厚の中央にあり、円弧で形成されている。円弧は、接触中心４ｑを中心として、角度θの範囲に形成されている。外方部Ｐｏは、中央部Ｐｃの径方向外方にあって、ころ３の外周円に対して相対的に対数クラウニング曲線となるように、径方向外方ほどころ３との隙間Ｇが増加する滑らかな線で形成されている。また、内方部Ｐｉは、中央部Ｐｃの径方向内方にあって、ころ３の外周円に対して相対的に対数クラウニング曲線となるように、径方向内側ほどころ３との隙間Ｇが増加する滑らかな線で形成されている。なお、図示しているＧは、特定点を示しているのではなく、接触中心４ｑからの距離ｘに対する関数として示している。
【００１５】
上記中央部Ｐｃの円弧の半径をＲ、ころ３の半径をｒとすると、Ｒは常温ではｒと「同一」である（Ｒ＝ｒ）。但し、温度上昇による体膨張率は一般に、ころ３より保持器４の方が大きく、そのため、厳密には、温度上昇によりＲ＞ｒとなる。そこで、軸受の使用最高温度８０℃におけるＲが、１．１ｒ以下とする。すなわち、上記の「同一」とは、常温から使用最高温度に至る温度範囲内において、ｒ≦Ｒ≦１．１ｒの関係を維持することを言う。
【００１６】
次に、対数クラウニングについて説明する。クラウニング深さＺは、接触圧力を均一に分布させるための以下の式（Johnson_Gohar の式）により決定することができる。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
式（１）において、各記号は以下のものを表す。
Ｑ：荷重、ν：ポアソン比、Ｅ：ヤング率、Ｌeff：有効接触長さ、ａ0：接触半幅、ｂ：有効接触長さの１／２、ｘ：接触中心からの距離
ここで例えば、Ｑ＝２５０［Ｎ］、ν＝０．３、Ｅ＝２３５４００［ＭＰａ］、Ｌeff＝３［ｍｍ］、ａ0＝２．５［ｍｍ］、ｂ＝１．５［ｍｍ］として、ｘに対するＺの値を求めると、図３のグラフに示す対数クラウニング曲線が得られる。グラフの横軸は、ｘ：接触中心からの距離［ｍ］、縦軸は、Ｚ：クラウニング深さ［ｍ］である。図示のように、接触中心からの距離ｘが大きくなると、クラウニング深さＺが増大し、かつ、増加率が大きくなり、最終的には無限大になる。
【００１９】
図４の（ａ）は、ｘ＝０を中心とした左右対称の対数クラウニング曲線ｆ（ｘ）を示すグラフである。この対数クラウニング曲線ｆ（ｘ）から、保持器のポケットに施すべきクラウニング曲線を求めるには、（ｂ）に示すころの曲線Ａにおいて、（ａ）のクラウニング量Ｃｒに等しい隙間Ｇとなるような、ポケット内壁の曲線Ｂを求める。そして、（ｃ）に示すような、ポケット内壁に施すべきクラウニング量Ｃｒ’を得る。
【００２０】
すなわち、ころを保持する保持器のポケットを、ころの中心軸と直交する断面で見た場合の当該ポケットの内壁（Ｂ）に、ころの外周円（Ａ）に対して相対的に対数クラウニング（Ｃｒ＝Ｇ＝Ａ−Ｂ）が形成されていることになる。これにより、保持器に対するころの接触圧力を均一に分布させることができる。
【００２１】
図２に戻り、上記のような対数クラウニングが、外方部Ｐｏ及び内方部Ｐｉの各々ところ３との隙間Ｇとして形成されることにより、エッジロードの発生を回避して、保持器４に対するころ３の接触圧力を均一に分布させることができる。また、中央部Ｐｃを円弧とすることで、中央部Ｐｃと外方部Ｐｏ又は内方部Ｐｉとを、互いに滑らかに、かつ、容易に繋ぐことができる。従って、保持器４の焼き付きを防止することができる。また、中央部Ｐｃの半径Ｒが、ころ３の半径ｒと同一であることによって、軸と直交する断面で見たころ３は、中央部Ｐｃと点接触ではなく円弧に沿って線接触することになるので、接触圧力の集中を緩和することができる。
図５は、圧力分布を示す図である。横縞線で示すように、圧力分布は均一化され、ピーク値が低減される。
【００２２】
なお、実際には、外方部Ｐｏ及び内方部Ｐｉの輪郭線は、円弧又は直線によって近似的に構成してもよい。すなわちこの場合、作製が必ずしも容易ではない対数クラウニングに基づく曲線を、円弧又は直線の近似によって容易に作製することができる。また、外方部Ｐｏ及び内方部Ｐｉの輪郭線を、複数の円弧や直線の組み合わせによって近似的に構成することも可能である。
また、図２に示す中央部Ｐｃの範囲（角度θ）は、ポケット４ｐの範囲内で、かつ、外方部Ｐｏ及び内方部Ｐｉも確保することを条件に、増減可能である。
【００２３】
図６は、本発明の他の実施形態に係る円筒ころ軸受の一部を示す断面図である。図１との違いは、ポケット４ｐの外方側及び内方側の各端部４ｒを面取りして丸めた点である。このような面取りによって、ポケット４ｐに潤滑油が注入しやすくなる。
【００２４】
なお、上記各実施形態では円筒ころ軸受における保持器のポケットについて示したが、同様のポケットの形状は、円錐ころ軸受等の他のころ軸受並びに玉軸受にも適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
３：ころ、４：保持器、４ｐ：ポケット、Ａｘ：中心軸、Ｇ：隙間、Ｐｏ：外方部、Ｐｃ：中央部、Ｐｉ：内方部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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