(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つのころ（１３）のための転動軌道（１４；１５）を有するころ軸受用の軸受レース（３０）であって、ころ（１３）は、第１の曲率を有する部分球状に形成されたころ端面（２１）を有し、軸受レース（３０）は、軸方向力を導出するために、ころ端面側のつば面（３２）を有する、ころ端面に向かって配置されたつば（３１）を備え、つば面（３２）は、第２の曲率を有する球面状のつば面区分（３３）を有し、第１の曲率と第２の曲率とは、球状に形成されたころ端面（２１）と球面状のつば面区分（３３）との間に第１の間隙寸法（ｄ１）が得られるように選択されており、かつつば面（３２）はさらに、拡開するつば面区分（３４）を有し、拡開するつば面区分（３４）は、ころ端面（２１）と拡開するつば面区分（３４）との間の、第１の間隙寸法（ｄ１）より大きな間隙寸法（ｄ２）のための、第２の曲率より小さな曲率を有している軸受レースに関する。
2013545057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのころ（１３）のための転動軌道（１４；１５）を有するころ軸受用の軸受レース（３０）であって、前記ころ（１３）は、第１の曲率を有する少なくとも部分的に球状に形成されたころ端面（２１）を有し、
前記軸受レース（３０）は、前記ころ端面側のつば面（３２）を有する、軸方向力を導出するために前記ころ端面に向かって配置されたつば（３１）を備え、前記つば面（３２）は、第２の曲率を有する球面状のつば面区分（３３）を有し、
前記第１の曲率と前記第２の曲率とは、前記球状に形成されたころ端面（２１）と前記球面状のつば面区分（３３）との間に第１の間隙寸法（ｄ１）が得られるように選択されており、かつ
前記つば面（３２）はさらに、拡開するつば面区分（３４）を有し、該拡開するつば面区分（３４）は、前記ころ端面（２１）と前記拡開するつば面区分（３４）との間の、前記第１の間隙寸法（ｄ１）より大きな間隙寸法（ｄ２）のための、前記第２の曲率より小さな曲率を有している、
ことを特徴とする、軸受レース。
【請求項２】
前記拡開するつば面区分（３４）内に仮想的に延長した球面状のつば面区分（４０）における第１の接線平面（３８）と、前記拡開するつば面区分（３４）における第２の接線平面（３９）との間の角度（α）は、０°より大きく３０°までの範囲にある、請求項１記載の軸受レース。
【請求項３】
前記球面状のつば面区分（３３）は、前記つば（３１）のつば高さ（ｈ）の少なくとも３分の１に相当するつば面区分にわたって延在する、請求項１又は２記載の軸受レース。
【請求項４】
前記球面状のつば面区分（３３）は、前記転動軌道（１４）と前記つば面（３２）との間の角隅領域（３５）から延びる、請求項１から３までのいずれか１項記載の軸受レース。
【請求項５】
第１の拡開するつば面区分（３４ａ）が、前記転動軌道（１４）と前記つば面（３２）との間の角隅領域（３５）から延び、半径方向で前記第１の拡開するつば面区分（３４ａ）に前記球面状のつば面区分（３３）が接続し、該球面状のつば面区分（３３）の、前記第１の拡開するつば面区分（３４ａ）とは反対側の領域に、半径方向で第２の拡開するつば面区分（３４ｂ）が、前記球面状のつば面区分（３３）から前記つば（３１）の半径方向の端部（３６）に向かって延びる、請求項１から３までのいずれか１項記載の軸受レース。
【請求項６】
前記拡開するつば面区分（３４）は、接線方向で前記球面状のつば面区分（３３）に接続する平面状のつば面区分により形成される、請求項１から５までのいずれか１項記載の軸受レース。
【請求項７】
前記拡開するつば面区分（３４）は、前記球面状のつば面区分（３３）に接続する別の球面状のつば面区分により形成され、該別の球面状のつば面区分は、前記球面状のつば面区分（３３）の前記第２の曲率より小さな曲率を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の軸受レース。
【請求項８】
前記ころ軸受は、円錐ころ軸受であり、かつ前記ころ（１３）は、円錐ころとして形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の軸受レース。
【請求項９】
前記軸受レース（３０）は、軸受内レースである、請求項１から８までのいずれか１項記載の軸受レース。
【請求項１０】
少なくとも１つのころ（１３）のための転動軌道（１４；１５）を有するころ軸受用の軸受レース（３０）を製造する方法（６０）であって、前記ころ（１３）は、第１の曲率を有する球状に形成されたころ端面（２１）を有し、
前記ころ端面（２１）側のつば面（３２）を有する、軸方向力を導出するために前記ころ端面に向かって配置されるつば（３１）を準備するステップ（６１）を有し、該つば（３１）を準備するステップ（６１）は、
前記つば面の球面状のつば面区分（３３）を準備するステップ（６１１）であって、該球面状のつば面区分（３３）が、前記球状に形成されたころ端面（２１）と前記球面状のつば面区分（３３）との間に第１の間隙寸法（ｄ１）が得られるように前記第１の曲率に対して選択された第２の曲率を有するようにするステップ（６１１）と、
前記つば面の拡開するつば面区分（３４）を形成するステップ（６１２）であって、前記拡開するつば面区分（３４）が、前記ころ端面（２１）と前記拡開するつば面区分（３４）との間の、前記第１の間隙寸法（ｄ１）に対して拡大された間隙寸法（ｄ２）のための、前記第２の曲率より小さな曲率を有するようにするステップ（６１２）と、
を有することを特徴とする、軸受レースを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受におけるころ対つば接触、特に円錐ころ軸受における円錐ころ対つば接触に関するジオメトリコンセプトに関する。
【０００２】
ころ軸受、例えば円錐ころ軸受における案内つばは、直線状に形成されるか、又は球面状に形成される場合がある。直線状のつばは、主として、比較的小径の、ひいては比較的小さなつば幅を有するころ軸受のために使用される。この場合、つば幅は、利用可能なつば面上に所定の輪郭を形成するには、しばしば小さすぎる。球面状のつばは、大部分、比較的大径の、ひいては比較的大きなつば幅を有するころ軸受において使用される。球面状のつばは、ころ転動軌道側のつば形状を規定する半径が、半径の基点を実質的にころの回転軸線（ころ回転軸線）上に有することを特徴とし、ミスアライメントに基づく小さな誤差は許容されている。
【０００３】
球面状のつばを有するころ軸受について詳説するために、図１に、概略的にころ軸受１０の縦断面図を示した。このころ軸受１０は、一例として円錐ころ軸受として形成されている。ころ軸受１０は、１つの軸受内レース１１と、１つの軸受外レース１２と、複数のころ１３とを有している。ころ１３は、軸受レース１１，１２の内面により形成される転動面あるいは転動軌道１４，１５上を転動可能である。円錐ころ軸受の場合、ころあるいは転動体１３は、相応に円錐ころである。
【０００４】
円錐ころ１３は、軸受内レース１１に作り込まれた内側の転動軌道１４及び軸受外レース１２に作り込まれた外側の転動軌道１５上を転動可能である。転動軌道１４，１５は、円錐ころ軸受の場合、３次元的に観察すると、円錐形周面として形成されている。円錐ころ軸受１０の、図１に示した縦断面図で見て、転動軌道１４，１５は、転動軌道１４，１５をそれぞれ仮想的に延長した延長線として、ころ軸受１０の回動軸線あるいは回転軸線１８上で回転点１９において交差する内側の直線１６と外側の直線１７とを規定している。
【０００５】
軸受１０の運転中、各（円錐）ころ１３は、自己のころ軸線２０周りに自転する。ころ軸線２０の仮想の延長線も、回転点１９を通る。回転点１９において交差する内側の直線１６、外側の直線１７、軸受回転軸線１８及びころ軸線２０の相対位置により、円錐ころ１３のために、転がり条件が転動軌道１４，１５上に実現されているので、軸受内レース１１と軸受外レース１２との相対回動時、円錐ころ１３は、転動軌道１４，１５上を実質的にスリップなしに転動し、これに関する滑り摩擦成分は、最小化されている。
【０００６】
軸方向、すなわち軸受回転軸線１８の方向でも、軸方向力を受けたときに発生する摩擦を最適化するために、ころ軸受の場合、使用されるころ１３の端面２１は、第１の半径Ｒ２１により規定される第１の曲率を有していてよい。その結果、ころ１３の端面として、部分球面が生じる。部分球面は、図１の拡大図に概略的に示すように、接触点２２において、例えば軸受内レース１１の、直線状あるいは球面状に形成されたつば２３と接触する。所定の接触点２２を得るために、球面状に湾曲したつば面は、ころ１３の球状の端面２１の第１の曲率より小さな、第２の半径Ｒ２３により規定される第２の曲率を有している。
【０００７】
直線状あるいは平面状のつばを備えて形成されているころ軸受、例えば円筒ころ軸受、球面ころ軸受又は円錐ころ軸受の場合、ころ対つば接触は、球面状に形成されるつばと比較してより高い面圧（ヘルツ応力）を、ころ端面２１と、ころ端面２１側のつば面との間に有している。ここで、ヘルツ応力とは、２つの弾性体の接触面の中央部に支配する最大の応力と解される。直線状のつばを備えるころ軸受の場合のように、２つの弾性体（湾曲したころ端面及び直線状あるいは平面状のつば）が互いに押し付けられると、両者は、理想的には点状にのみ接触する。しかし、現実には、弾性により、接触点２２において偏平化が生じ、これにより接触面が生じる。接触面上には、両弾性体内に、特徴的な応力分布（面圧）が発生する。応力は、常に中央部において最大である。このように、球表面と平面状のつば面とが接触すると、接触楕円又はコンタクトエリプスが生じる。比較的高い面圧に基づいて、直線状のつばを備えるころ軸受の場合、一般に、作用する力が比較的高いとき、比較的悪質な潤滑膜構造が生じる。さらに、直線状あるいは平面状のつばは、球面状のつばと比較して、ころ端面と、ころ端面側のつば面との間のより小さな接触楕円を伴う。したがって、つば縁部と接触楕円との交差は、極端な負荷時にのみ発生し得る。また、一般に、直線状あるいは平面状に形成されたつばの場合、ミスアライメントに対する接触点２２の低い敏感性が生じるので、ころ１３とつばとの間の所定の接触点２２が可能である。平面状に形成されたつばの場合、ころ１３の比較的大きな傾斜位置が可能となる一方、転動中のころの比較的悪い案内が生じる。
【０００８】
大型軸受分野の円錐ころ軸受は、図１に示すように、球面状のつば２３を備えて形成され得る。このことは、直線状あるいは平面状のつばと比較して、ころ端面２１と、ころ１３側のつば面との間の比較的小さな面圧を結果として伴う。さらに、球面状に形成されたつば２３は、直線状のつばと比較して、ころ端面２１と、ころ端面２１に対向するつば面との間の比較的大きな接触楕円を伴う。その結果、より頻繁に、つば縁部と接触楕円との交差、ひいてはエッジ応力が発生し得る。一般に、球面状に形成されたつば２３の場合、平面状あるいは直線状に形成されたつばの場合と比較して、ミスアライメントに対する接触点２２の比較的高い敏感性が生じる。球面状のつばは、一方では、ころ１３の比較的小さな傾斜位置を結果として伴うものの、他方では、ころ端面２１と、ころ１３側のつば面との間の狭隘な接面に基づいて、ころ１３は、転動中、より良好に案内され得る。ころ端面２１及び球面状のつば面の曲率半径（及び／又はその基点）をそれぞれ異なって選択することにより、球面状のつばによっても、理論的には、ころ１３とつば２３との間の所定の接触点２２が可能である。
【０００９】
しかし、球面状のつばの主な欠点の１つは、結果として生じる、ミスアライメントに関するころ端面２１とつば２３との間の接触点２２の敏感性である。接触点２２の敏感性に対して、転動軌道角度、ころ角度、つば半径及びころ端面半径における誤差は、決定的な影響を有している。
【００１０】
したがって本発明の課題は、ミスアライメントに関するころ端面とつばとの間の接触点の敏感性を軽減することである。
【００１１】
ミスアライメントに関するころ対つば接触点の敏感性を軽減し、それにもかかわらず転動中のころの十分な案内を保証することができるように、本発明は、相応に最適化されたつば面ジオメトリを提案する。提案するつば面ジオメトリは、このために、一方では、ころ案内及び低いヘルツ応力を保証する球面状のつば面区分を有している。他方、提案するつばジオメトリは、純然たる球面状に形成されたつばによるものと比較して、ころ端面と、ころ端面側のつば面との間のより大きな間隙寸法、すなわち、より大きな間隔を形成する区分（以下、拡開するつば面区分という。）を有している。
【００１２】
本発明の態様は、このために、少なくとも１つのころのための転動軌道を有するころ軸受用の軸受レースであって、ころが、第１の曲率を有する少なくとも部分的に球状に形成されたころ端面を有している軸受レースを前提とする。軸受レースは、軸方向力を導出するために、ころ端面側のつば面を有する、ころ端面に向かって配置されたつばを備え、つば面は、第２の曲率を有する球面状のつば面区分を有している。第２の曲率は、球面状のつば面区分上に一定又は可変に形成されていてよい。第１の曲率と第２の曲率とは、球状に形成されたころ端面と球面状のつば面区分との間に、（ころ対つばのジオメトリ次第では平均的な間隙寸法であってもよい）第１の間隙寸法が得られるように選択されている。さらにつば面は、拡開するつば面区分を有し、拡開するつば面区分は、ころ端面と拡開するつば面区分との間の、第１の間隙寸法より大きな間隙寸法のための、第２の曲率より小さな曲率を有している。
【００１３】
別の観点では、少なくとも１つのころのためのころ転動軌道を有するころ軸受用の軸受レースを製造する方法であって、ころが、第１の曲率を有する球状に形成されたころ端面を有している方法も提供される。本発明に係る方法は、ころ端面側のつば面を有する、軸方向力を導出するためにころ端面に向かって配置されるつばを準備するステップを有し、つばを準備するステップ自体は：
‐つば面の球面状のつば面区分を準備するステップであって、球面状のつば面区分が、球状に形成されたころ端面と球面状のつば面区分との間に第１の間隙寸法が得られるように第１の曲率に対して選択された第２の曲率を有するようにするステップと、
‐つば面の拡開するつば面区分を形成するステップであって、拡開するつば面区分が、球状に形成されたころ端面と拡開するつば面区分との間に第１の間隙寸法より大きな間隙寸法が得られるように第２の曲率より小さな曲率を有するようにするステップと、
を有する。
【００１４】
好ましい態様において、球面状のつば面区分の第２の曲率は、一定又は可変に形成されていてよい。
【００１５】
好ましい態様において、拡開するつば面区分の代わりにこの領域で仮想的に純粋な球面状に延びるつば面における第１の接線平面と、拡開するつば面区分における第２の接線平面とは、０°より大きく３０°以下である最大の角度αを形成する。
【００１６】
好ましい態様において、球面状のつば面区分は、つば面の少なくとも３分の１の領域にわたって延在する。
【００１７】
幾つかの好ましい態様において、球面状のつば面区分は、転動軌道とつば面との間の角隅領域からつばの半径方向の端部あるいはつば縁部に向かって延びている。つまり、球面状のつば面区分は、軸受内レースの場合、つばの、内側の転動面側の下側の領域に、つば縁部あるいは溝縁部（Ｅｉｎｓｔｉｃｈｋａｎｔｅ）に隣接して位置することができ、この場合、拡開するつば区分は、球面状のつば面区分に隣接して、つばの上側の領域に位置している。軸受外レースの場合、その関係は相応に反転される。すなわち、この場合、球面状のつば面区分は、つばの上側の領域に、つば縁部あるいは溝縁部に隣接して位置しており、拡開するつば面区分は、つばの、外側の転動面とは反対側の下側の領域に位置している。
【００１８】
しかし、別の好ましい態様では、球面状に形成されたつば面区分を転動軌道とつばとの間のつば縁部に隣接させず、拡開するつば面区分が球面状のつば面区分の上下に設けられているようにしてもよい。この場合、第１の拡開するつば面区分は、転動軌道とつば面との間の角隅領域から延び、半径方向で第１の拡開するつば面区分に、球面状のつば面区分が接続している。球面状のつば面区分の、第１の拡開するつば面区分とは反対側の領域には、半径方向で第２の拡開するつば面区分が、球面状のつば面区分からつばの半径方向の端部に向かって延びている。
【００１９】
別の好ましい態様において、ころ軸受は円錐ころ軸受である。この場合、ころは、これに応じて円錐ころとして形成されている。
【００２０】
別の好ましい構成及び態様は、従属請求項に係る発明である。
【００２１】
直接隣接する拡開するつば面区分と組み合わされた球面状のつば面区分の形態の提案するころ対つば接触ジオメトリに基づいて、ころ案内は、球面状に形成されたつば面区分に基づいて、転動中維持されたままであることができる。さらに球面状のつば面区分は、低いヘルツ応力を達成する。拡開するつば面区分は、純然たる球面状のつばと比較して接触楕円の大きさを減じることができる。これにより、つば縁部と接触楕円の交差は回避可能である。拡開するつば面区分に基づいて、ミスアライメントに対して、やはり、ころ端面とつばとの間の接触点の位置の低い敏感性が生じる。その結果、ころとつばとの間の所定の接触点が達成される。
【００２２】
提案するころ対つばのジオメトリは、ころ端面とつばとの間の接触点あるいは接触領域が、理想的なジオメトリでは、球面状のつば面区分に位置するように設計されている。
【００２３】
ミスアライメントに対する接触点の敏感性は、球面状のつば面区分において、純然たる球面状のつばの敏感性と比肩する。しかし、接触点が形状誤差に基づいて、拡開するつば面区分内に移動すると、敏感性は著しく低下させられている。敏感性の低下は、つば縁部を超える理論的な接触点の「移動」、ひいては上で既に言及した高いエッジ応力を防止することができる。
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】球面状のつばを備えるころ軸受の概略縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る球面状のつば面区分と拡開するつば面区分とを有するつば面を有するころ軸受の概略縦断面図である。
【図３】図２に示したころ対つば接触領域の拡大図である。
【図４】本発明の別の実施の形態に係る球面状のつば面区分と拡開するつば面区分とを有するつば面を有するころ軸受の概略縦断面図である。
【図５】図４に示したころ対つば接触領域の拡大図である。
【図６】球面状のつば面区分と拡開するつば面区分とを有するつばを有するころ軸受を製造する製造方法の概略フローチャートである。
【００２６】
図２は、本発明の一実施の形態に係るころ軸受の概略部分縦断面図である。
【００２７】
図２は、少なくとも１つのころ１３のための転動軌道１４を備えるころ軸受用の軸受レース３０の一部を示している。ころ１３は、湾曲したころ端面２１を有している。湾曲したころ端面２１は、例えば部分球状に形成されていてよく、第１の曲率を有している。軸方向力を導出あるいは支持するために、軸受レース３０は、ころ１３の端面に向かってあるいはころ１３の端面に接して配置されるつば３１を有している。つば３１は、ころ端面側のつば面３２を有している。
【００２８】
図２の他、図３の拡大図からも看取可能であるように、ころ端面２１側のつば面３２は、球面状のつば面区分３３を有している。球面状のつば面区分３３は、第２の曲率を有している。第１及び第２の曲率は、球状に形成されたころ端面２１と、球面状のつば面区分３３との間に、最大値ｄ１，ｍａｘを有する第１の間隙寸法ｄ１が得られるように選択されている。さらにつば面３２は、第２の曲率より小さな曲率を有する拡開するつば面区分３４を有している。その結果、ころ端面２１と、拡開するつば面区分３４との間には、（最大の）第１の間隙寸法ｄ１，ｍａｘより大きな間隙寸法ｄ２が得られる。その際、球面状のつば面区分３３の第２の曲率が、一定に形成されている実施の形態も、可変に形成されている実施の形態も可能である。
【００２９】
曲率とは、本明細書においては、単位長さあたりの方向変化と解されるべきである。例えば直線の曲率は、その方向が変化しないため、どこをとっても一様にゼロである。半径ｒを有する円は、その方向がどこでも同じ強さで変化するため、どこをとっても同じ曲率を有している（すなわち１／ｒ）。その他のすべての曲線の場合、曲率は、当該曲線上にプロットした点毎に変化する。つまり、ある曲線のある点における曲率は、曲線がその点の直接的な周囲においてどの程度直線から逸れているかを示している。湾曲した面、例えばつば面３２から、その曲率は、例えば、当該面がその接線平面から外向きに二乗の割合でますます逸れていくことで看取される。したがって、曲率の増大は、平面からより強く逸れていくことで明らかとなる。つまり、本実施の形態では、このことは、例えば、球面状のつば面区分３３が、単位距離あたり、つば面３２の拡開するつば面区分３４における接線平面から、拡開するつば面区分３４自体の領域よりも強く逸れていくことを意味している。
【００３０】
球状のころ端面２１は、第１の半径Ｒ２１により示される。第１の半径Ｒ２１は、半径の基点を実質的にころ１３の回転軸線２０上に有していてよい。球面状のつば面区分３３は、第２の半径Ｒ３３により示される。第２の半径Ｒ３３は、第１の半径Ｒ２１より大きく（すなわち、Ｒ２１＜Ｒ３３）、半径の基点を実質的にころ軸受１０の回転軸線１８上に有していてよい。半径Ｒ２１及びＲ３３あるいはこれらの半径により表される面２１及び３３は、確かに、原理的には同心的に、すなわち、ころ回転軸線２０上に同一基点を有して配置されていてもよいが、少なくとも理論的には、ころ端面２１と球面状のつば面区分３３との間に所定の接触点２２を得るために、一般に（本実施の形態のように）非同心的に、すなわち、ころ回転軸線２０あるいは軸受回転軸線１８上にそれぞれ異なる基点を有して配置されていてもよい。いずれにしても、第１の半径Ｒ２１及び第２の半径Ｒ３３並びにそれらの基点は、球状に形成されたころ端面２１と球面状のつば面区分３３との間に、最大値ｄ１，ｍａｘを取り得る第１の間隙寸法ｄ１が得られるように選択されている。しかし、拡開するつば面区分３４は、今や、本発明により、球面状のつば面区分３３より小さな曲率を有しているので、拡開するつば面区分３４と、球状のころ端面２１との間には、最大値ｄ１，ｍａｘから出発して、拡開するつば面区分３４の半径方向端部あるいは転動軌道１４とは反対側のつば縁部３６に向かって、最大値ｄ２，ｍａｘに到達するまでますます拡大する第２の間隙寸法ｄ２が生じる。すなわち、ｄ１，ｍａｘ≦ｄ２≦ｄ２，ｍａｘである。
【００３１】
図２及び図３に示した実施の形態において、球面状のつば面区分３３は、転動軌道１４とつば面３２との間の角隅領域３５から、転動軌道１４とは反対側のつば縁部３６に向かって延びている。つまり、球面状のつば面区分３３は、軸受内レースの場合、例えばつば３１の、内側の転動面１４側の下側の領域に、つば縁部あるいは溝縁部３５に隣接して位置することができ、この場合、拡開するつば面区分３４は、つば３１の上側の領域に位置している。軸受外レースのための実施の形態の場合、その関係は相応に反転される。すなわち、この場合、球面状のつば面区分３３は、つばの、半径方向上側の領域に、つば縁部あるいは溝縁部に隣接して位置する一方、拡開するつば面区分３４は、案内機能を有するつばの、外側の転動面とは反対側の下側の領域に位置することになるであろう。もちろん、この場合も、球面状のつば面区分は転動面に隣接して位置することになる。
【００３２】
図３に示すように、球面状のつば面区分３３と、拡開するつば面区分３４とは、境界領域３７で直接互いに隣接している。すなわち、境界領域３７、例えば境界線において、球面状のつば面区分３３と、拡開するつば面区分３４とは、直接互いに移行している。好ましくは、つば面３２は、境界領域３７において連続的に、すなわち角、折れ目又は稜を有することなく延びているので、つば面３２における接線平面を境界領域３７内の境界点を通るように引くことが可能である。
【００３３】
実施の形態では、拡開するつば面区分３４は、球面状のつば面区分３３に対して０°より大きく３０°までの角度範囲α、好ましくは０°０′６″≦α≦３０°の範囲のつば３１あるいはつば面３２の拡開を可能にする。球面状のつば面区分３３に対する拡開するつば面区分３４の開き角αは、例えば、拡開するつば面区分内に仮想的に延長した球面状のつば面区分における接線平面３８と、拡開するつば面区分３４における接線平面３９との間の最大の角度を求めることによって、算出可能である。このために、拡開するつば面区分内に仮想的に延長した球面状のつば面区分における接線平面３８の一群と、拡開するつば面区分３４における接線平面３９の一群との間の最大の角度を求めることができる。拡開するつば面区分内に仮想的に延長した球面状のつば面区分は、図３に符号４０で概略的に示してある。つまり、（最大の）角度αは、全体にわたって半径Ｒ３３を備えて球面状に形成されたつばの、拡開するつば面区分内に延長した仮想の球面状のつば面区分における接線平面３８の方向での、拡開するつば面区分３４における接線平面３９の傾倒によって生じる。その際、それぞれ、拡開するつば面区分３４の半径方向外側に位置するつば端部における接線平面と、拡開するつば面区分内に延長した仮想の球面状のつば面区分の相応のつば端部における接線平面とを指している。
【００３４】
本発明の実施の形態では、球面状のつば面区分３３は、つば３１のつば高さｈの少なくとも３分の１に相当するつば面区分にわたって延在している。すなわち、球面状のつば面区分３３の高さｈ３３は、つば全高ｈの少なくとも３分の１に相当する。つまり、ｈ３３≧１／３ｈである。これに応じて、球面状のつば面区分３３に直接隣接する拡開するつば面区分３４の高さｈ３４は、最大でつば全高ｈの３分の２である。つまり、ｈ３４≦２／３ｈである。好ましくは、球面状のつば面区分３３の高さｈ３３は、１／３ｈ≦ｈ３３≦３／４ｈの範囲にあり、これに応じて、拡開するつば面区分３４の高さｈ３４は、１／４ｈ≦ｈ３４≦２／３ｈの範囲にある。
【００３５】
拡開するつば面区分３４の構成には、様々な可能性が存在する。図２及び図３は、拡開するつば面区分３４が、半径方向で球面状のつば面区分３３に接続する別の球面状の、しかしそれよりも湾曲の弱いつば面区分３４により形成され、これにより、第２の半径Ｒ３３より大きな半径Ｒ３４により規定される一実施の形態を示しているが、本発明では、拡開するつば面区分３４が、球面状のつば面区分３３に接線方向で接続する直線状あるいは平面状のつば面区分により形成される別の実施の形態も可能である。この平面状のつば面区分は、いわば無限大の半径Ｒ３４を有している。したがって、無限大の半径Ｒ３４は、球面状のつば面区分３３を表す半径Ｒ３３よりも大きい。さらに、拡開するつば面区分３４の半径Ｒ３４は、Ｒ３３から出発して、拡開するつば面区分３４内においても、内側から外側に向かって連続的に拡大するようになっていてもよい。
【００３６】
図２及び図３を参照しながら、球面状のつば面区分３３がつば３１の下側の領域に（つば縁部／溝縁部３５に隣接して）配置され、拡開するつば面区分３４がつば３１の上側の領域に配置されている実施の形態を説明したが、以下では、図４及び図５を参照しながら、球面状に形成されたつば面区分３３がつば縁部３５に隣接しておらず、この球面状のつば面区分３３の上下にそれぞれ１つの拡開するつば面区分３４が設けられている別の実施の形態について説明する。
【００３７】
図４及び図５に示した実施の形態では、第１の拡開するつば面区分３４ａが、転動軌道１４とつば面３２との間の角隅領域３５から延びている。第１の拡開するつば面区分３４ａに直接隣接するように、半径方向で球面状のつば面区分３３が第１の拡開するつば面区分３４ａに接続している。球面状のつば面区分３３の、第１の拡開するつば面区分３４ａとは反対側の端部には、半径方向で直接、第２の拡開するつば面区分３４ｂが、球面状のつば面区分３３に接続しており、つば３１の半径方向の端部あるいは縁部３６に向かって延びている。
【００３８】
つまり、図４及び図５に示すように、球面状のつば面区分３３は、球面状のつば面区分３３の両端部に隣接する２つの拡開するつば面区分３４ａ，３４ｂ間に挟まれている。本実施の形態でも、球面状のつば面区分３３の高さｈ３３は、つば全高ｈの少なくとも３分の１に相当する。つまり、ｈ３３≧１／３ｈである。好ましい実施の形態において、球面状のつば面区分３３の高さｈ３３は、１／３ｈ≦ｈ３３≦１／２ｈの範囲にある。これに応じて、球面状のつば面区分３３に直接隣接する拡開するつば面区分３４ａ，３４ｂの高さｈ３４ａ，ｈ３４ｂの和は、最大でつば全高ｈの３分の２である。つまり、（ｈ３４ａ＋ｈ３４ｂ）≦２／３ｈである。好ましくは、拡開するつば面区分３４ａ，３４ｂの高さｈ３４ａ，ｈ３４ｂは、それぞれ１／６ｈを下回らない。拡開するつば面区分３４ａ，３４ｂは、それぞれ異なる高さｈ３４ａ，ｈ３４ｂを有していてもよい（例えば、ｈ３３＝１／３ｈ；ｈ３４ａ＝１／６ｈ；ｈ３４ｂ＝３／６ｈ）。
【００３９】
すべての実施の形態において、ころ対つば接触ジオメトリは、接触点２２が球面状のつば面区分３３の領域に位置するように選択されている。やはり球面状に、しかし球面状のつば面区分３３より小さな曲率を有して形成されていても、平面状若しくは直線状に形成されていてもよい拡開するつば面区分３４は、それぞれ、全体的に球面状に形成されたつばを有するつばジオメトリと比較して、ころ１３を案内するつば３１の、約０°０′６″〜３０°の拡開αを可能にする。
【００４０】
以下に、念のため、図６を参照しながら、少なくとも１つのころ１３のための転動軌道を有するころ軸受用の軸受レースを製造する製造方法６０について説明する。ころ１３は、球状あるいは部分球状に形成されたころ端面２１を有し、ころ端面２１は、第１の曲率を有している。
【００４１】
製造方法６０は、ころ端面２１側のつば面３２を有する、軸方向力を導出するためにころ端面に向かって配置されたつば３１を準備するステップ６１を有している。
【００４２】
ステップ６１自体は、第２の曲率を有する、つば面３２の球面状のつば面区分３３を準備／形成する第１の下位ステップ６１１に細分化される。第２の曲率は、第１の曲率に対して、球状に形成されたころ端面２１と球面状のつば面区分３３との間に第１の間隙寸法ｄ１が得られるように選択される。
【００４３】
第２の下位ステップ６１２では、ころ端面２１と拡開するつば面区分３４との間の、第１の間隙寸法ｄ１に対して拡大された間隙寸法ｄ２のために、第２の曲率より小さな曲率を有する、つば面３２の拡開するつば面区分３４も準備あるいは形成される。これについては、上で既に詳説した。
【００４４】
つまり、総括すると、提案したつば形状は、軸受のミスアライメント及び傾斜位置に対するころ対つば接触点２２の敏感性を軽減し、それにもかかわらず転動軌道上での転動中のころ１３の十分な案内を保証することを課題としている。本発明に係るつばジオメトリは、ころ案内及び低いヘルツ応力を保証し得る球面状のつば面区分３３を有している。さらに、提案したつばジオメトリは、ころ端面２１とつば面３２との間に、純然たる球面状のつばにより生じる間隙寸法より大きな間隙寸法を形成する、少なくとも１つの拡開するつば面区分３４を有している。
【００４５】
球面状のつば面区分３３は、例えばつば３１の下側の領域で（つば縁部／溝縁部に隣接して）使用可能である。この場合、拡開するつば面区分３４は、つばの上側の領域に位置している（図２及び図３参照）。また、球面状に形成されたつば面区分３３をつば縁部に隣接させず、拡開するつば面区分３４ａ，３４ｂが、球面状のつば面区分３３の上下に設けられているようにすることも可能である（図４及び図５参照）。
【００４６】
拡開するつば面区分と組み合わされた球面状のつばの本発明に係るころ対つば接触ジオメトリは、以下に述べる有利な特性を有している：
‐球面状のつば面区分３３に基づいて、転動中のころ案内は維持されたままである。
‐球面状のつば面区分３３に基づく低いヘルツ応力。
‐拡開するつば面区分３４は、純然たる球面状のつばと比較して接触楕円の大きさを減じる。これにより、つば縁部と接触楕円の交差は回避される。
‐拡開するつば面区分３４に基づいて、ミスアライメントに関する、ころ端面２１とつば３１との間の接触点２２の位置の比較的低い敏感性が生じる。
‐ころ１３とつば３１との間の所定の接触点２２が得られる。
【００４７】
提案したころ対つばのジオメトリは、ころ端面とつばとの間の接触点が、理想的なジオメトリでは、球面状のつば面区分に位置するように設計されている。ミスアライメントに対する接触点の敏感性は、球面状のつば面区分内では、純然たる球面状のつばの敏感性と同一である。接触点がミスアライメントに基づいて拡開するつば面区分内に移動すると、敏感性は著しく低下させられている。敏感性の低下は、つば縁部を超える理論的な接触点の「移動」、ひいては高いエッジ応力を阻止することができる。
【００４８】
拡開するつば面区分の構成に関して、様々な可能性が存在する。１つには、球面状のつば面区分の円弧に接線方向で接続する直線状のつば面区分が可能である。拡開するつば面区分は、球面状のつば面区分の半径より大きな半径によって規定されてもよい。
【００４９】
本発明について、円錐ころ軸受及び円錐ころを備える実施の形態を参照しながら説明したが、実施の形態は、この種の構成に限定されるものではない。原理的は、本発明は、別のころ及びころ軸受、例えば円筒ころ軸受及び球面ころ軸受にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ころ軸受
１１  軸受内レース
１２  軸受外レース
１３  ころ
１４  内側のころ転動軌道
１５  外側のころ転動軌道
１６  内側の直線
１７  外側の直線
１８  軸受回転軸線
１９  回転点
２０  ころ軸線
２１  ころ端面
２２  接触点
２３  球面状のつば
２４  つば面半径
３０  軸受レースの一部
３１  一部において球面状であって、一部において拡開しているつば
３２  つば面
３３  球面状のつば面区分
３４  拡開するつば面区分
３５  転動軌道とつば面との間の角隅領域
３６  転動軌道とは反対側のつば縁部
３７  球面状のつば面区分と拡開するつば面区分との間の境界
３８  拡開するつば面区分内に仮想的に延長した球面状のつば面区分における接線平面
３９  拡開するつば区分における接線平面
４０  純然たる球面状のつばにおけるつば面ジオメトリ
６０  製造方法
６１  ころ端面側のつば面を備える、軸方向力を導出するためにころ端面に向かって配置されたつばを準備するステップ
６１１  球面状のつば面区分を準備する下位ステップ
６１２  拡開するつば面区分を準備する下位ステップ
【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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【国際調査報告】
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