(57)【要約】【課題】円すいころの大端面のぬすみ部と内輪大つば面とのエッジ当たりを防止して、円すいころの大端面や内輪の大つばに摩耗やかじり等の使用初期から起こりやすい損傷を防止し、耐久性に優れた円すいころ軸受とすることである。【解決手段】円すいころ３の大端面３ａの中央にぬすみ部３ｂを所定直径に形成し、この直径より外側の環状域に大つば面２ｂとの摺接部Ｓを設け、大つば面２ｂと大つば外周面２ｃとの交差縁に面取り部２ｄを設け、この面取り部２ｄと大つば面２ｂとの境界に滑らかな逃げ面２ｅを設ける。面取り部２ｄと大つば面２ｂとの境界に形成されていたエッジがなくなり、「エッジ当たり」を起こさない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパーの軌道面を有する外輪と、
テーパーの軌道面の大径側に大つば面を設けた内輪と、
外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に配列された複数の円すいころと、
円すいころを回転自在に保持する保持器とを備え、
前記円すいころの大端面中央にぬすみ部を所定径に形成し、この径より外側の環状域に大つば面との摺接部を設け、前記大つば面と大つば外周面との交差縁に面取り部を設け、この面取り部と前記大つば面との境界に滑らかな逃げ面を設けた円すいころ軸受。
【請求項２】
上記滑らかな逃げ面が、大つば面と面取り部とを繋げる円弧面で形成されている請求項１に記載の円すいころ軸受。
【請求項３】
上記逃げ面は、大つば面から０．０１０〜０．０５０ｍｍ離れる逃げ量の逃げ面である請求項１または２に記載の円すいころ軸受。
【請求項４】
上記円すいころの大端面が、ぬすみ部に近い部分ほど中高のクラウニング形大端面である請求項１〜３のいずれかに記載の円すいころ軸受。
【請求項５】
上記円すいころの大端面に円形凹域のぬすみ部を形成し、このぬすみ部のエッジ部が大つば外周面よりも径外側に配置されるように前記ぬすみ部の直径が設定された請求項１〜４のいずれかに記載の円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円すいころ軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、円すいころ軸受は、内輪，外輪の軌道面及び円すいころの側面を延長した円すいの頂点が軸受の中心線上の一点で交わるように設計されており、ころは、内輪軌道面と外輪軌道面から受ける合成力によって内輪大つばに大端面が押しつけられて案内されている。
【０００３】
このような円すいころ軸受は、ラジアル荷重もしくはアキシアル荷重またはそれらの合成荷重の負荷に耐えるように、単列または複列（例えば二列）のものが用いられ、さらに必要に応じてこれらを複数組み合わせて用いられる。
【０００４】
円すいころは、端面中央部に円形凹域のぬすみ部を有し、保持器のポケットに回転自在に保持されており、隣り合う円すいころの間や、内輪の大つばと小つばとポケットの内側との間には、回転するころとの摺接を円滑にするために若干の隙間が存在している。
【０００５】
このため、図４に示すように、回転する円すいころ軸受に対し、ラジアル荷重や、回転軸を角度を持って曲げるモーメント荷重等の外部荷重が負荷されると、内輪２の軌道面２ａの上で回転する円すいころ３の小径側３ｇまたは大径側３ｈが浮き上がるように離れて傾いた状態（以下、「チルト」の状態という。）になり、または、円すいころ３の回転軸３ｉが内輪２の回転軸２ｇに対してねじれる方向に傾いた状態（以下、「スキュー」の状態という。）で転がり運動する場合がある。
【０００６】
このように円すいころの姿勢が不安定な状態で回転するころの端面が、内輪大つば面２ｂに接触するとき、つばのエッジ（角部）がころの端面と当たる場合があり、これは「エッジ当たり」と称され、油膜切れが生じて摩耗や、「かじり」と称される損傷が起きる場合がある。
【０００７】
スキューの状態にならないように、円すいころの姿勢を安定させる対策として、内輪小つば面と、円すいころの小径側端面のいずれか一方あるいは双方にクラウニングを施し、エッジ当たりを抑制して摩耗やかじり等の損傷を防止する手段が知られている（特許文献１、特許文献２）。
【０００８】
円すいころのスキューやチルトによって、円すいころと内輪が異常に接触する問題は円すいころの小径側のみではなく、特に大径側に発生すると悪影響を及ぼすことが多い。内輪と接触する円すいころの小径側は、案内面となる頻度が大径側に比べて低いこともあり、著しい損傷が生じるエッジ当たりにならない場合もある。
【０００９】
図５に示すように、エッジ当たりが、大径側に発生することの多い理由の一つは、大径側のころ端面である大端面３ａには、円形凹域のぬすみ部３ｊが形成されており、大端面３ａとぬすみ部３ｊとの境界は、角ばった縁（すなわち、エッジ部）３ｃで形成され、そして、前述した通り、ころは内輪軌道面と外輪軌道面から受ける合成力によって、内輪大つば面に大端面が押しつけられて案内されるからである。
【００１０】
スキューの状態になった円すいころの大端面が傷つかないように、大つば面に湾曲した逃げ面を設けて楔形隙間を形成し、さらに大端面の中央部のぬすみ部の縁を、前記逃げ面の近傍に位置させて、前記楔形隙間に潤滑油を供給することが知られている（特許文献３）。
【００１１】
また、円すいころ軸受の円すいころの大端面と内輪大つばとの摺接部の半径方向の外方と内方の両側に、円すいころの大端面から離隔する方向に逃げる逃げ面を形成し、この逃げ面と大つばとの面取り部とを緩やかなＲ面で接続して、回転トルクの安定を図ったものが知られている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−１８４６９８号公報
【特許文献２】特開平４−３３１８１３号公報
【特許文献３】特開２０００−１７０７７５号公報（図３、段落［００１８］等）
【特許文献４】実開平５−８７３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記した従来の円すいころ軸受は、円すいころの大端面とぬすみ部の境界縁のエッジ部に対する内輪大つば面とのエッジ当たりを充分に防止することが困難であった。
なぜなら、円すいころの大端面と内輪大つばとの摺接部の半径方向の外方と内方の両側に、円すいころの大端面から離隔する方向に逃げる逃げ面を形成しても、大端面とぬすみ部との境界には、その加工工程上の理由によって必ず角ばった縁が形成されるからである。
【００１４】
そのため、内輪大つばには、使用初期から円すいころの大端面とぬすみ部との境界縁のエッジ部によって、摩耗損傷の起こる可能性があった。
【００１５】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決し、円すいころの大端面のぬすみ部と内輪大つば面とのエッジ当たりを防止して、円すいころの大端面や内輪の大つばに使用初期から起こりやすい摩耗やかじり等の損傷を防止し、耐久性に優れた円すいころ軸受とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、この発明では、テーパーの軌道面を有する外輪と、テーパーの軌道面の大径側に大つば面を設けた内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に配列された複数の円すいころと、円すいころを回転自在に保持する保持器とを備えた円すいころ軸受について、前記円すいころの大端面中央にぬすみ部を所定径に形成し、この径より外側の環状域に大つば面との摺接部を設け、前記大つば面と大つば外周面との交差縁に面取り部を設け、この面取り部と前記大つば面との境界に滑らかな逃げ面を設けた円すいころ軸受としたのである。
【００１７】
上記したように構成されるこの発明の円すいころ軸受は、円すいころの大端面中央にぬすみ部を所定径に形成しており、すなわち、円形凹域のぬすみ部の直径を所要程度に小さく設定することにより、この径より外側の環状域に大つば面との摺接部を設けている。
そのため、円すいころの大端面とぬすみ部との境界縁のエッジ部は、内輪大つば面との摺接部と接触することがなく、内輪大つば面のエッジ当たりによる摩耗や損傷が回避される。
【００１８】
また、内輪大つば面と大つば外周面との交差縁に面取り部を設け、この面取り部と前記大つば面との境界を滑らかな逃げ面で接続して設けたので、回転する円すいころ軸受が「チルト」や「スキュー」の状態で回転した際でも、円すいころの大端面と内輪大つば面とはエッジ当たりを起こさずに、摩耗や損傷が防止される。
【００１９】
上記した滑らかな逃げ面は、大つば面と面取り部とを繋げる円弧面で形成されていることにより、円すいころの大端面と大つば面との円形状または楕円形状の摺接部の周囲に、楔形の隙間が形成される。
軸受内に通常存在する潤滑油または潤滑グリースは、上記の楔形隙間に毛細管現象によって吸引および排出を繰り返すように流動する。これにより、摺接部の潤滑不足による摩耗やかじりによる損傷も防止される。
【００２０】
このような楔形隙間の大きさを調整するには、上記逃げ面を、大つば面から０．０１０〜０．０５０ｍｍ離れる逃げ量の逃げ面とすることが好ましい。上記所定範囲未満の少量の逃げ量では、エッジ当たりの防止効果が充分でない場合があり、また潤滑油または潤滑グリースが小さな体積の楔形隙間に流入するため、その流入や排出量が少なくなる。また上記所定範囲を超える逃げ量では、円すいころの大端面と接触できる大つば面の面積が小さくなり、摺接部の接触応力が過大となり、早期損傷を招く恐れがある。また潤滑油または潤滑グリースを充分に流動させることができない場合がある。
【００２１】
また、上記円すいころの大端面が、ぬすみ部に近い部分ほど中高のクラウニング形大端面であれば、円すいころが「チルト」の状態になっても、内輪大つば面とエッジ当たりを起こし難くて好ましい。
【００２２】
また、円すいころの大端面が、クラウニング形大端面であることにより、内輪大つば面との摺接部の形状は、円形または楕円形になり、その全周囲に楔形隙間が形成される。そのため、潤滑油または潤滑グリースは、楔形隙間の内外に流動し、摺接部の潤滑不足による摩耗やかじりによる損傷がより充分に防止される。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の円すいころ軸受は、円すいころの大端面中央にぬすみ部を所定径に形成し、このぬすみ部を大つば外周面よりも径外側に設けたので、円すいころの大端面とぬすみ部との境界縁のエッジ部は、内輪大つば面との摺接部と接触することがなく、さらに前記大つば面と大つば外周面との交差縁に設けた面取り部と前記大つば面とを滑らかな逃げ面で接続したので、回転する円すいころ軸受が「チルト」や「スキュー」の状態で回転した際でも、円すいころの大端面と内輪大つば面とはエッジ当たりを起こさない。
【００２４】
そのため、円すいころの大端面や内輪の大つばに摩耗やかじり等の使用初期から起こりやすい損傷を防止し、耐久性に優れた円すいころ軸受となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施形態に係る円すいころ軸受の要部拡大断面図
【図２】この発明の実施形態に係る円すいころ軸受の断面図
【図３】図１の部分拡大断面図
【図４】従来の円すいころ軸受の内輪上の円すいころの姿勢を示す説明図
【図５】従来の円すいころ軸受の要部拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１〜３に示すように、実施形態の円すいころ軸受は、テーパーの軌道面１ａを有する外輪1と、テーパーの軌道面２ａの大径側に内輪ぬすみ２ａ１を介して大つば面２ｂを設けた内輪２と、外輪1の軌道面１ａと内輪２の軌道面２ａとの間に配列され、大端面３ａに凹域のぬすみ部３ｂが形成された円すいころ３と、円すいころ３を回転自在に保持する保持器４とを備えている。
【００２７】
そして、円すいころ３の大端面３ａの中央にぬすみ部３ｂを所定の直径２ｒに形成し、この直径２ｒより径外側の環状域に大つば面２ｂとの摺接部Ｓを設けている。
【００２８】
さらに、図３に示すように、大つば面２ｂと大つば外周面２ｃとの交差縁に面取り部２ｄを設け、面取り部２ｄと大つば面２ｂとの境界を滑らかな逃げ面２ｅで形成して、図中に一点鎖線で示した従来のエッジを取り除いている。
【００２９】
円形凹域のぬすみ部３ｂは、円すいころ３の大端面３ａの中央部分を成形または旋削加工等により浅いテーパー穴に形成したものであり、円すいころ３における大端面３ａの研削加工抵抗の削減と大つば面２ｂとの充分な接触面積の確保との両立が図れるように、ぬすみ部３ｂの直径２ｒを最適径に設定し、これによってぬすみ部３ｂの外側に平坦または曲面状の環状域を所定幅に確保して、大つば面２ｂとの摺接部Ｓを設けている。
【００３０】
円すいころ３の大端面３ａと円形凹域のぬすみ部３ｂとの境界縁に形成されるエッジ部３ｃは、成型時の金型の出し入れをスムーズにするため、または旋削加工時の工具の出し入れを容易にするために、ある程度（９０°〜１５０°程度）の角ばった縁に形成されている。
【００３１】
また、円すいころ３の大端面３ａにおけるぬすみ部３ｂの外側の環状域の径方向の幅は、摺接部Ｓと同幅以上の広幅に設けており、なおかつ、エッジ部３ｃが内輪の大つば外周面２ｃの径外側に配置されるようぬすみ部３ｂの直径２ｒを設定しているので、図１及び図３で２点鎖線で示す「チルト」状態のときでも、内輪２の大つば面２ｂ、逃げ面２ｅ、面取り部２ｄは、いずれもエッジ部３ｃに接しない。
【００３２】
図３に示す大つば面２ｂと大つば外周面２ｃとの交差縁の面取り部２ｄは、曲率半径Ｒ１の円弧面で形成されており、面取り部２ｄと大つば面２ｂとの境界に曲率半径Ｒ２の円弧面で形成された逃げ面２ｅを設けて、これらの境界域を滑らかに連続させている。
【００３３】
このようにすると、当初に面取り部２ｄだけを形成していた場合に径方向の両サイドに形成されていたエッジのうち、面取り部２ｄと大つば面２ｂとの境界に形成されていたエッジ（図中、一点鎖線で示す）がなくなり、曲率半径Ｒ２の円弧面で形成された逃げ面２ｅによって滑らかに連続する。
【００３４】
このような逃げ面２ｅにより、回転する円すいころ軸受が「チルト」や「スキュー」の状態で回転した際でも、円すいころ３の大端面３ａと内輪２の大つば面２ｂとは、摩耗などの損傷を起こすような「エッジ当たり」を起こすことがない。しかも、逃げ面２ｅによって、円すいころ３の大端面３ａと内輪２の大つば面２ｂとの間に潤滑油や潤滑グリースが流入または排出しやすくなるから、摩耗等の損傷を防止する効果もある。
【００３５】
このように「エッジ当たり」のない逃げ面２ｅとしては、大つば面２ｂから０．０１０〜０．０５０ｍｍ離れる逃げ量ｄの逃げ面であることが好ましい。このような所定の逃げ量ｄの逃げ面とすることにより、軸受内に通常存在する潤滑油または潤滑グリースは、楔形隙間に毛細管現象によって吸引および排出を繰り返すように流動し、摺接部の潤滑は充分になり、潤滑不足による摩耗やかじりによる損傷を防止することができる。
【００３６】
図示した逃げ面２ｅは、単一の円弧面（曲率半径Ｒ２）によるものを示したが、複数円弧の組み合わせによるもの、または楕円形等を組み合わせて滑らかな周知の円曲面で形成されたものであってもよい。
【００３７】
実施形態に用いる潤滑油または潤滑グリースは、通常、転がり軸受に封入されているものを特に限定せずに用いることができる。因みに、潤滑油としては、例えばパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブテン油、ポリ−α−オレフィン油などの炭化水素系合成油、またはポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油などの非炭化水素系合成油などが挙げられる。
【００３８】
潤滑グリースについても、上記同様に、通常、転がり軸受に充填して用いられるグリースであれば特に制限なく用いることができ、グリースを構成する基油としては、上記潤滑油と同じものが挙げられる。増ちょう剤についても、例えばアルミニウム石けん、リチウム石けん、などの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物などのウレア系化合物、ＰＴＦＥ樹脂などのフッ素樹脂粉末が挙げられる。
【００３９】
また、上記した円すいころの大端面３ａは、外周縁が面取り３ｆを有する他、それ以外の表面は平坦な面で形成されているものを示したが、大端面３ａが、ぬすみ部３ｂに近い部分ほど中高のクラウニング形の大端面であってもよい。
【００４０】
クラウニング形の大端面であることにより、大端面３ａと内輪大つば面２ｂとの摺接部Ｓの円形または楕円形の全周囲には楔形隙間が形成される。この楔形隙間には、回転する円すいころ軸受が「チルト」や「スキュー」の状態で回転した際に、潤滑油または潤滑グリースが流入し、または排出されるから、摺接部Ｓの潤滑不足による摩耗やかじりによる損傷がより充分に防止される。
【符号の説明】
【００４１】
１  外輪
１ａ、２ａ  軌道面
２  内輪
２ａ１  内輪ぬすみ
２ｂ  大つば面
２ｃ  大つば外周面
２ｄ  面取り部
２ｅ  逃げ面
２ｇ  回転軸
３  円すいころ
３ａ  大端面
３ｂ、３ｊ  ぬすみ部
３ｃ  エッジ部
３ｆ  面取り
３ｇ  小径側
３ｈ  大径側
３ｉ  回転軸
４  保持器
Ｓ  摺接部
【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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