(57)【要約】【課題】ころの荷重負荷能力の低下を防止しつつ、ころ転動面と面取りとの境界におけるエッジ応力を緩和し、しかも、ころ転動面や軌道面における鏡面仕上げの高難度化を防止する。【解決手段】各ころ端面１２、１３の中心部に、ころ中心軸を中心とする円形状の肉ぬすみ１６、１７を面取り１４、１５よりもころ中央側に及ぶように形成し、そのぬすみ径ｄを、ころ中央側に近づくにつれて小さくした。これにより、ころ転動面１１と面取り１４、１５との境界Ｅ１、Ｅ２において弾性変形し易くなり、これらの境界Ｅ１、Ｅ２におけるエッジ応力が緩和され、ころ転動面１１の内方で肉厚の減少が軽減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころ転動面と両ころ端面とを面取りでつないだころ軸受において、各ころ端面の中心部に、ころ中心軸を中心とする円形状の肉ぬすみを前記面取りよりもころ中央側に及ぶように形成し、そのぬすみ径を、ころ中央側に近づくにつれて小さくしたことを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
前記ころ転動面の両端部にクラウニングを形成し、各ころ端面の前記肉ぬすみを、同側に位置する前記ころ転動面の端部よりもころ中央側に及ぶように形成したことを特徴とするころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ころ軸受に関し、特に、ころのエッジ応力を緩和することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ころ外周に形成されたころ転動面と軌道面とが線接触するころ軸受は、玉軸受と比して荷重負荷能力が高く、重い荷重負荷で使用されることが多い。一般に、ころ転動面と両ころ端面とが面取りでつながれるため、ころ軸受に荷重が負荷されると、両面間の境界にエッジ応力が生じ得る。このエッジ応力を緩和するため、ころ転動面にクラウニングを形成することが広く実施されている。
【０００３】
例えば、ころ中心軸を含む平面において、ころ転動面の全長に亘って連続した凸の曲率をもたせるフルクラウニングころや、ころ転動面の両端部の直径がころ端面側に近づくにつれて小さくしたカットクラウニングを形成し、ころ転動面の中間部の母線を直線としたリリーフエンドころがある。
【０００４】
上述のようなクラウニングを設けると、その面取りとの境界からのドロップ量が小さくなる程、ころ転動面と面取りとの境界におけるエッジ応力の緩和作用が弱まり、逆に、ドロップ量が大きくなる程、クラウニング部分の鏡面仕上げが難しくなり、特に、カットクラウニングでは、ころ転動面の中間部と両端部（クラウニング部分）との境界にエッジ応力が生じ易くなる。
【０００５】
そこで、面取りを止め、ころ中心軸を含む平面において、ころ転動面の両端部にころ端面側に近づくにつれて曲率が対数的に大きくなるクラウニングでころ端面につないだころも利用されている。
【０００６】
また、ころ転動面にクラウニングを形成することに代えて、両軌道面にクラウニングを形成することも広く行われている。
【０００７】
また、ころに存在する局部的な形状微差によって局所的な高荷重が生じることを防止するため、中空ころを採用することも行われている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−６０１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ころ転動面等にクラウニングを形成すると、ころと軌道面とが接触する部分であるため、高度の加工を要し、加工コストの上昇を招く問題がある。特に、対数的に曲率を大きくしたクラウニングの場合には、曲率の変化を所定に形成することが難しい。
【００１０】
また、ころ転動面と面取りとの境界のエッジロードを緩和するため、前掲の特許文献１のころのように、円筒空間をころ全長に亘って形成することが考えられるが、この場合、転動面の中間部の内方に不必要に大きな円筒空間が生じ、ころの荷重負荷能力の低下が問題化する。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、ころの荷重負荷能力の低下を防止しつつ、ころ転動面と面取りとの境界におけるエッジ応力を緩和し、しかも、ころ転動面や軌道面における鏡面仕上げの高難度化を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するため、この発明は、ころ転動面と両ころ端面とを面取りでつないだころ軸受において、各ころ端面の中心部に、ころ中心軸を中心とする円形状の肉ぬすみを前記面取りよりもころ中央側に及ぶように形成し、そのぬすみ径を、ころ中央側に近づくにつれて小さくしたことを特徴とするものである。
【００１３】
具体的には、各ころ端面の中心部に、ころ中心軸を中心とする円形状の肉ぬすみを形成すれば、ころの転動時、その両端部が径方向内側に弾性変形し易くなる。その肉ぬすみを前記面取りよりもころ中央側に及ぶように形成すれば、ころ転動面と面取りとの境界において扁平するように弾性変形し易くなり、その境界におけるエッジ応力が緩和される。
【００１４】
また、上述のように肉ぬすみを形成すれば、エッジ応力が緩和されるので、ころ転動面や軌道面のクラウニングを省略し、又はクラウニングを形成するとしてもドロップ量を低減することができ、従来と比して、ころ転動面や軌道面の鏡面仕上げが高難度にならない。なお、ころ端面の中心部に形成される肉ぬすみの内面に高度な表面仕上げは不要である。
【００１５】
また、上記のぬすみ径をころ中央側に近づくにつれて小さくすれば、ころ転動面の内方で肉厚の減少が軽減されるので、ころの荷重負荷能力の低下を防止することができる。
【００１６】
ここで、上記肉ぬすみのころ中心軸方向の長さ、ぬすみ径、及びその径変化の態様は、要求するエッジ応力の緩和効果と、ころの荷重負荷能力とを満たす限り、適宜に定めることができる。
【００１７】
例えば、前記ころ転動面の両端部にクラウニングを形成した場合、各ころ端面の前記肉ぬすみを、同側に位置する前記ころ転動面の端部よりもころ中央側に及ぶように形成することができる。これにより、ころ転動面の中間部と両端部との境界においても扁平するように弾性変形し易くなり、エッジ応力を緩和することができる。
【００１８】
また、この発明は、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受だけでなく、自動調心ころ軸受にも適用可能である。すなわち、球面のころ転動面と両ころ端面とをころ転動面に不連続な面取りでつなぐ場合において、ころ転動面と面取りとの境界で生じるエッジ応力を緩和することができる。
【００１９】
また、この発明は、中空ころに適用することも可能である。すなわち、両肉ぬすみ間をころ中心軸に沿った筒空間で連通させることができる。この場合、筒空間により通油性が向上し、また、グリースや固体潤滑剤の充填が可能になる利点がある。
【発明の効果】
【００２０】
上述のように、この発明は、その特徴とする構成の採用により、ころの荷重負荷能力の低下を防止しつつ、ころ転動面と面取りとの境界におけるエッジ応力を緩和し、しかも、ころ転動面や軌道面における鏡面仕上げの高難度化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の第１実施形態を図１、図２に基づいて説明する。図１は、軸受中心線を含むアキシアル平面において第１実施形態を示している。図２は、第１実施形態のころを、ころ中心軸を含む平面において示している。
【００２２】
図１に示すように、第１実施形態に係るころ軸受は、内輪１の軌道面１ａと外輪２の軌道面２ａとの間に複数のころ３が保持器４により周方向間隔が所定に保持される円錐ころ軸受として構成されている。
【００２３】
軌道面１ａ、２ａは、円錐面となっている。軌道面１ａ、２ａには、研磨による鏡面仕上げを最も簡単にするため、特にクラウニングを形成していないが、必要に応じてクラウニングを形成すればよい。
【００２４】
図２に示すように、ころ３は、ころ転動面１１と両ころ端面１２、１３とを面取り１４、１５でつないだ円錐ころとなっている。
【００２５】
ころ転動面１１は、円錐面となっている。ころ転動面１１には、研磨による鏡面仕上げを最も簡単にするため、特にクラウニングを形成していないが、必要に応じてクラウニングを形成すればよい。
【００２６】
面取り１４、１５は、Ｒ面取りとなっており、母線が直線のころ転動面１１との境界Ｅ１、Ｅ２にはエッジ応力が生じ得る。
【００２７】
各ころ端面１２、１３の中心部に、ころ中心軸を中心とする円形状の肉ぬすみ１６、１７が形成されている。各肉ぬすみ１６、１７を形成した結果、ころ３の両端部は、径方向内側に弾性変形し易くなっている。
【００２８】
両肉ぬすみ１６、１７は、ころ中央を含み、ころ中心軸に垂直な平面に関して対称の関係にある。これは、ころ転動面１１の両端部間で変形量がアンバランスとなり、スピン挙動が生じることを防止するためである。
【００２９】
各肉ぬすみ１６、１７は、ころ中心軸方向で考えて同側の面取り１４、１５よりもころ中央側に及ぶように形成されている。
【００３０】
各肉ぬすみ１６、１７のぬすみ径ｄは、ころ中心軸に垂直な平面における内周の直径である。このぬすみ径ｄは、ころ中央側に近づくにつれて小さくなっている。
【００３１】
なお、各肉ぬすみ１６、１７のぬすみ径ｄは、それぞれころ端面側の開口端縁において最大径となる。ここで、図１に示すように、各肉ぬすみ１６、１７のころ端面側の開口端縁は、内輪１の小つば１ｂ、大つば１ｃにかからないようになっている。これは、小つば１ｂ、大つば１ｃによるころ３の案内が不安定にならないようにするためである。
【００３２】
また、両肉ぬすみ１６、１６間は、ころ中心軸に沿った円筒空間１８で連通させられており、これにより、軸受内の通油性が高められている。ころ３の荷重負荷能力を優先するのであれば、円筒空間１８の形成を省略すればよい。
【００３３】
なお、各肉ぬすみ１６、１７を形成する内周面に高度な表面仕上げは不要である。このため、肉ぬすみ１６、１７の形成には、研削加工、鍛造加工等を採用することができる。
【００３４】
第１実施形態に係るころ軸受は上記の構成を有するものであり、ころ３は、各肉ぬすみ１６、１７が同側の面取り１４、１５よりもころ中央側に及ぶため、ころ転動面１１と面取り１４、１５との境界Ｅ１、Ｅ２において扁平するように弾性変形し易い。したがって、ころ３が荷重負荷で軌道面に接触するとき、それら境界Ｅ１、Ｅ２におけるエッジ応力が緩和される。
【００３５】
また、第１実施形態に係るころ軸受は、各肉ぬすみ１６、１７によりエッジ応力が緩和されるため、ころ転動面１１や軌道面１ａ、２ａのクラウニングを省略しており、従来と比して、ころ転動面１１や軌道面１ａ、２ａの鏡面仕上げが高難度にならない。
【００３６】
また、第１実施形態に係るころ軸受は、ぬすみ径ｄをころ中央側に近づくにつれて小さくなるが、ころ転動面１１と円筒空間１８との間の肉厚では減少しない。このため、第１実施形態に係るころ軸受は、転動面１１の内方で肉厚の減少が軽減されており、ころ３の荷重負荷能力の低下を防止することができる。
【００３７】
以下、この発明の第２実施形態を説明する。
図３に示すように、この第２実施形態に係るころ３０は、第１実施形態において、ころ形状を円筒ころに変更したものである。なお、両軌道輪は、円筒ころ用に変更される（図示省略）。
【００３８】
ころ３０のころ転動面３１に、クラウニングが形成されている。そのクラウニングは、ころ転動面３１の両端部３１ａ、３１ｂに形成されている。その結果、ころ３０は、ころ転動面３１の両端部３１ａ、３１ｂと面取り３２、３３との境界Ｅ１、Ｅ２だけでなく、ころ転動面３１の中間部３１ｃと両端部３１ａ、３１ｂとの境界Ｅ３、Ｅ４にエッジ応力が生じ得るリリーフエンドころになっている。
【００３９】
各ころ端面３４、３５に形成された各肉ぬすみ３６、３７は、同側に位置するころ転動面の端部３１ａ、３１ｂよりもころ中央側に及ぶように形成されている。このため、ころ３０は、ころ転動面の両端部３１ａ、３１ｂと中間部３１ｃとの境界Ｅ３、Ｅ４においても扁平するように弾性変形し易くなっている。したがって、ころ３０が所定の荷重負荷で軌道面３８に接触するとき、図４に示すように、クラウニングを形成したころ転動面３１の両端部３１ａ、３１ｂが容易に扁平する。すなわち、この第２実施形態においては、ころ転動面３１の端部３１ａ、３１ｂと面取り３２、３３との境界Ｅ１、Ｅ２だけでなく、ころ転動面３１の両端部３１ａ、３１ｂと中間部３１ｃとの境界Ｅ３、Ｅ４におけるエッジ応力も緩和される。
【００４０】
なお、この第２実施形態では、両肉ぬすみ３６、３７間が連通しておらず、その結果、ころ転動面３１の中間部３１ｃの内方の大部分が中実になっている。このため、この第２実施形態に係るころ３０は、荷重負荷能力の低下を特に防止することができる。
【００４１】
さらに、各肉ぬすみ３６、３７におけるぬすみ径の変化度合いは、両肉ぬすみ３６、３７間を中実にしたことに伴い、円錐角が異なる複数の円錐面３６ａ、３７ａ・・・から内周が構成されており、それらの円錐角は、ころ端面３４、３５側からころ中央側に順に小さくなっている。各肉ぬすみ３６、３７が第１実施形態よりころ中央側に及ぶことを考慮し、ころ中央側での肉厚減少をより軽減するためである。なお、円錘面３６ｃ、３７ｃは、各肉ぬすみ３６、３７の面取りになっている。
【００４２】
上述のように、各肉ぬすみ３６、３７を形成する内周面を円錐面３６ａ、３７ａ・・・のみで構成すれば、ぬすみ径を対数的に変化させる場合と比して、各肉ぬすみ３６、３７を簡単に形成することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態に係るころ軸受の縦断正面図
【図２】図１のころの拡大縦断正面図
【図３】第２実施形態のころの拡大縦断正面図
【図４】図３のころが弾性変形した様子を示す部分拡大縦断正面図
【符号の説明】
【００４４】
１  内輪
１ａ、２ａ  軌道面
２  外輪
３、３０  ころ
１１、３１  ころ転動面
１２、１３、３４、３５  ころ端面
１４、１５、３２、３３  面取り
１６、１７、３６、３７  肉ぬすみ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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