(57)【要約】【課題】軸受部品の加工性や組立コストを増大させることなく、軸受回転時、振動の回転非同期成分の発生を抑制させ、回転の高精度化を図る。【解決手段】自動調心ころ軸受１０の外輪２０の軸方向略中央には、複数の油孔２２が、円周方向に等配となる所定の位置に、それぞれ径方向に沿って形成されている。また、各列の転動体５０の数は、外輪２０の油孔２２の数の自然数倍である。すなわち、各列の転動体数をＺ、油孔数をＯＨ、自然数をｎとしたとき、Ｚ＝ｎ×ＯＨである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に球状凹面である軌道面を有する外輪と、
外周面に複列の軌道面を有する内輪と、
外輪及び内輪の各軌道面間に複列に、円周方向に所定の間隔をあけて複数設けられ、保持器に転動自在に保持された転動体とを備える自動調心ころ軸受において、
外輪の軸方向略中央には、複数の油孔が、円周方向に等配となる所定の位置に、それぞれ径方向に沿って形成されており、かつ、
各列の転動体数が、外輪の油孔数の自然数倍であることを特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】
内周面に球状凹面である軌道面を有する外輪と、
外周面に複列の軌道面を有する内輪と、
外輪及び内輪の各軌道面間に複列に、円周方向に所定の間隔をあけて複数設けられ、保持器に転動自在に保持された転動体とを備える自動調心ころ軸受において、
外輪の軸方向略中央には、複数の油孔が、円周方向に等配となる所定の位置に、それぞれ径方向に沿って形成されており、かつ、
各列の転動体数が、約数を３以上有する数であることを特徴とする自動調心ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持器に転動自在に保持された複数の転動体を、外輪及び内輪の各軌道間に複列に、円周方向に所定の間隔をあけて設けられた自動調心ころ軸受に関し、詳しくは回転の高精度化を図るための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高速回転等の過酷な条件下で運転される自動調心ころ軸受では、循環給油法が採用されている。循環給油法は、自動調心ころ軸受の外輪における軸方向略中央に、径方向に沿う油孔を円周方向の複数箇所に穿設させ、油孔を介して給油を行う方法である。
【０００３】
従来から、循環給油法を採用した自動調心ころ軸受は知られている（例えば、特許文献１参照）。
図５は、特許文献１で開示されている自動調心ころ軸受を示す要部断面図である。
【０００４】
図５を参照すると、自動調心ころ軸受１００は、ハウジング１０１に固設された外輪１０２及び内輪１０３間に、保持器１０６、１０７により保持された２列の球面ころ１０４、１０５を配置されてなる。
【０００５】
外輪１０２の軸方向中央には、潤滑油供給用の孔１０２ａが、円周方向の所定箇所に径方向に沿って形成される。また、ハウジング１０１には、孔１０２ａに対向する位置に、潤滑油供給用の孔１０１ａが形成されており、孔１０１ａは、給油源に連通される。
孔１０２ａは、ハウジング１０１の対応する孔１０１ａを介して供給される潤滑油の流速を増大させ、潤滑油を軸受回転による振り切り効果に抗して、保持器中央部１０６ｃ及び１０７ｃ間を介して軸受内部に到達させる。
【０００６】
上述した従来の図５に示す自動調心ころ軸受１００では、高速回転等苛酷な使用条件下にあっても、潤滑油を軸受内部に到達させることができる。ここで、特に高速回転時には、軸受振動を抑制させるため、自動調心ころ軸受１００には、高い回転精度を要求される。したがって、内外輪１０２，１０３の軌道面や球面ころ１０４、１０５の形状誤差、球面ころ１０４、１０５相互の寸法差を小さくする必要がある。
【０００７】
しかし、内外輪１０２，１０３の軌道面や球面ころ１０４、１０５の形状誤差、球面ころ１０４、１０５相互の寸法差を小さくして、回転精度を高めるには加工コストの面から限界があり、特に回転非同期成分ＮＲＲＯ（Non Repeatable Run-Out）を小さくすることは困難であった。
【０００８】
すなわち、外輪１０２には、径方向に沿う潤滑油供給用の孔１０２ａの穿設加工に起因して、外輪１０２の軌道面の形状誤差山が、孔１０２ａの数だけ生じる。このため、球面ころ数によっては、ラジアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯが現れてしまう。したがって、特に高速回転で用いられる自動調心ころ軸受では、潤滑油供給用の孔１０２ａの加工が外輪１０２の軌道面の形状誤差に影響を及ぼさないように加工することが要求されていた。
【０００９】
そこで、特許文献２には、軌道面に形状誤差があっても回転非同期成分ＮＲＲＯの現れ難い軸受スピンドルが開示されている。
図６は、特許文献２で開示されている軸受スピンドルを示す要部断面図である。
【００１０】
図６を参照すると、軸受スピンドルは、約数を３以上持つ数を転動体数とした転がり軸受１１０と、転動体数を約数を持たない１１以上の素数とした転がり軸受１１１とを組み合わせてなる。
【００１１】
転がり軸受１１０の転動体数が、約数を３以上持つ数であることにより、ラジアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯが抑制される。また、転がり軸受１１１の転動体数が、約数を持たない１１以上の素数であることにより、アキシアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯが抑制される。
【特許文献１】特開平１１−１４１５４３号公報（第２〜３頁、第２図）
【特許文献２】特開２０００−７４０４８号公報（第４頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した図５のように、自動調心ころ軸受の外輪に円周方向所定箇所に径方向に沿って、潤滑油供給用の孔１０２ａが形成されたことにより、潤滑油供給用の孔を穿設加工することに起因して、外輪１０２の軌道面に孔１０２ａの数に対応する形状誤差が生じても、ラジアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯを抑制することが要求されている。
【００１３】
図５の自動調心ころ軸受は、図６に示す軸受スピンドルのように転動体が玉ではなく球面ころであること、潤滑油が軸受外輪に設けた潤滑油供給用の孔１０２ａから供給されること等から、加工性及び組立性が図６に示す軸受スピンドルより制約され、コスト高となる。
【００１４】
本発明は、軸受部品の加工性や組立コストを増大させることなく、軸受回転時、振動の回転非同期成分の発生を抑制させることができ、回転の高精度化を図ることができる自動調心ころ軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
【００１６】
（１）  内周面に球状凹面である軌道面を有する外輪と、
外周面に複列の軌道面を有する内輪と、
外輪及び内輪の各軌道面間に複列に、円周方向に所定の間隔をあけて複数設けられ、保持器に転動自在に保持された転動体とを備える自動調心ころ軸受において、
外輪の軸方向略中央には、複数の油孔が、円周方向に等配となる所定の位置に、それぞれ径方向に沿って形成されており、かつ、
各列の転動体数が、外輪の油孔数の自然数倍であることを特徴とする自動調心ころ軸受。
【００１７】
（２）  内周面に球状凹面である軌道面を有する外輪と、
外周面に複列の軌道面を有する内輪と、
外輪及び内輪の各軌道面間に複列に、円周方向に所定の間隔をあけて複数設けられ、保持器に転動自在に保持された転動体とを備える自動調心ころ軸受において、
外輪の軸方向略中央には、複数の油孔が、円周方向に等配となる所定の位置に、それぞれ径方向に沿って形成されており、かつ、
各列の転動体数が、約数を３以上有する数であることを特徴とする自動調心ころ軸受。
【００１８】
前記（１）記載の自動調心ころ軸受では、軸受回転時、振動の回転非同期成分が現れず、回転の高精度化が図られる。これにより、軸受振動が抑制される。振動抑制効果は、軸受の高速回転時に顕著に現れる。
【００１９】
前記（２）記載の自動調心ころ軸受では、軸受回転時、振動の回転非同期成分が現れず、回転の高精度化が図られる。これにより、軸受振動が抑制される。振動抑制効果は、軸受の高速回転時に顕著に現れる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の自動調心ころ軸受によれば、軸受部品の加工性や組立コストを増大させることなく、軸受回転時、振動の回転非同期成分の発生を抑制させることができ、回転の高精度化を図ることができる。
本発明により得られる自動調心ころ軸受は、高速回転等の過酷な使用条件で、低振動及び高耐久性を要求される場合に好適に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である自動調心ころ軸受を示す要部断面図であり、図２は、図１の自動調心ころ軸受の外輪の軌道面形状誤差山数と油孔位置の関係を示す概略図である。
【００２２】
図１及び図２を参照すると、第１実施形態の自動調心ころ軸受１０は、内周面に単一の中心を有する球状凹面からなる軌道面２１を有する外輪２０と、外周に複列の軌道面３１を有する内輪３０と、外輪２０及び内輪３０の各軌道面２１，３１間に２列に、円周方向に所定の間隔をあけて複数設けられ、保持器４０に転動自在に保持された転動体（球面ころ）５０とを備える。
【００２３】
外輪２０の単一中心を有する軌道面２１は、外輪２０の内周面に断面視円弧状に形成されている。また、内輪３０の複列の軌道面３１は、外輪２０の軌道面２１に対向して、軸方向（図１中、左右方向）に連続した一対の円弧状軌道面で構成されている。更に、転動体５０は、各列毎にそれぞれ保持器４０により転動自在に保持されている。
【００２４】
各保持器４０はそれぞれ、軸方向外側端部に径方向内向きに延設されたフランジ部４１と、軸方向内側端部に径方向外向きに延設された中央部４２とを有する。各保持器４０はそれぞれ、中央部４２を背中合わせの状態で、内外輪２０，３０間に介装されている。
【００２５】
外輪２０の軸方向略中央には、複数（図２では６個）の油孔２２が、円周方向に等配となる所定の位置（図２では６０°毎）に、それぞれ径方向に沿って形成されている。
また、各列の転動体５０の数は、外輪２０の油孔２２の数の自然数倍である。すなわち、各列の転動体数をＺ、油孔数をＯＨ、自然数をｎとしたとき、Ｚ＝ｎ×ＯＨである。
【００２６】
図示しない第２実施形態の自動調心ころ軸受では、各列の転動体数が、２〜１０までの約数を３以上有する数である。
その他の構成及び作用については、上記第１実施形態と同様である。
【００２７】
図３は、転動体数Ｚが形状誤差山数Ｂの自然数ｎ倍となっている場合において、内輪に作用する力を模式的に示す概略図であり、図４は、油孔数が６の場合における外輪軌道面に含まれる形状誤差山数と振幅との関係を示すグラフである。
また、表１は、転がり軸受の内外輪軌道面形状誤差、転動体形状誤差、転動体寸法差等を同時に入力パラメータとして、外輪形状誤差山成分及び転動体数を変えて、ラジアル方向の振れの回転非同期成分の最大値を求めた結果を示す表である。
【００２８】
転がり軸受の内外輪軌道面形状誤差、転動体数をパラメータとして、内部の力の釣り合いから、転がり軸受の回転角度に伴う軸心のラジアル方向の運動を理論的に計算する理論計算式が知られている（小野右京ほか、THEORETICAL ANALYSIS OF SHAFT VIBRATION SUPPORTED BY A BALL BEARING WITH SMALL SINUSOIDAL WAVINESS, IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, Vol.1, No.3, MAY 1996, p1709-1714）。
【００２９】
この理論計算式を基に、内外輪軌道面形状誤差、転動体形状誤差、転動体寸法差等を同時に入力パラメータとした解析プログラムを用い、外輪形状誤差山成分（２〜１０山）及び転動体数（７〜２０個）を変えて、ラジアル方向の振れの回転非同期成分の最大値を求めた。すなわち、回転非同期成分の最大値は、１周当たり２５６点、５０周分、形状誤差の全振幅は２μｍ、転動体の形状誤差、寸法差はなしとして算出した。
結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2008240778.tif 000003
【００３１】
ここで、振れ測定に使用されるセンサの分解能の限界は、０．００１μｍであることから、計算値の検証を考慮して０．００１μｍ未満の値は０とした。また、外輪軌道面に与えた形状誤差は、Ａ・sinＢθ（Ａ：形状誤差の片振幅（１μｍ）、Ｂ：誤差山数）で表される理想的なサイン波とした。なお、内輪に形状誤差を与えた場合でも、表１と同様な結果が得られる。
【００３２】
表１から、転動体数Ｚと内外輪軌道面の形状誤差山数Ｂとの関係について、以下のことが理解される。
図３に示すように、転動体数Ｚが、形状誤差山数Ｂの倍数（自然数ｎ倍）となっている場合（Ｚ＝ｎＢ）、すなわち内外輪の軌道面形状誤差の低周波山成分が有する形状誤差の山数Ｂを約数に持つ場合、軸受回転時、内輪には図３に示すように力が作用し、表１中の太枠で示すように、ラジアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯが現れない。
【００３３】
したがって、第１実施形態の自動調心ころ軸受１０では、各列の転動体数Ｚが、外輪２０の油孔数ＯＨの自然数倍であるので、軸受回転時、回転非同期成分ＮＲＲＯが現れず、特に高速回転時における軸受振動が抑制される。
【００３４】
また、表１から下記（１）及び（２）のようなことも理解される。
（１）転動体数が７，９，１１，１３といった奇数であり、約数が少ない場合には、約数となる形状山数以外の誤差山数でラジアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯが現れる。
（２）転動体数が１２，１８の場合、つまり約数を多く持つ数に等しい個数の場合には、形状誤差山数１０山までにおいて、ラジアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯが現れていない。
つまり、約数を多く持つほど、約数でない形状誤差山数であっても、ラジアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯが現れていない場合が多い。
【００３５】
一方、内外輪軌道面の真円度を測定して得られた形状誤差データに対して、調和解析（ハーモニック解析）を行うと、図４に示すような結果が得られる。なお、図４においても、表１の場合と同様に、計算値の検証を考慮して０．００１μｍ未満の値は０とした。
図４から理解されるように、内外輪軌道面の形状誤差の主な低周波山成分は、一般的には、２〜１０山までの形状誤差山成分が主体である。
【００３６】
以上のことから、一般的には、転動体数として、２〜１０までの整数を約数に多く持つ数を設定すればよいことが分かる。そして、転動体数を１２又は１８に設定すれば、２〜１０山のいずれの形状誤差山数であっても、ラジアル方向の最大回転非同期成分値は０である。１２及び１８はそれぞれ、２〜１０までの約数を４個持っている。すなわち、１２では、２〜１０までの約数が２，３，４，６の４個であり、１８では、２〜１０までの約数が２，３，６，９の４個である。
【００３７】
したがって、転動体数が、内外輪軌道面の形状誤差の主な低周波山成分の約数を４個以上持っていれば、ラジアル振れの回転非同期成分を小さくする上で有効であることが理解される。また、２〜１０までの約数２，４，８の３個を持つ１６を転動体数とする場合でも、５山以外での最大回転非同期成分値は０であり、ラジアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯを小さくすることができる。
【００３８】
すなわち、第２実施形態の自動調心ころ軸受では、各列の転動体数が、２〜１０までの約数を３以上有する数であるので、軸受回転時、回転非同期成分ＮＲＲＯが現れず、特に高速回転時における軸受振動が抑制される。
【００３９】
以上のように上記各実施形態によれば、各列の転動体５０の数は、外輪２０の油孔２２の数の自然数倍（第１実施形態）、又は２〜１０までの約数を３以上有する数（第２実施形態）である。
【００４０】
したがって、軸受部品の加工性や組立コストを増大させることなく、軸受回転時、ラジアル振れの回転非同期成分ＮＲＲＯの発生を抑制させることができ、回転の高精度化を図ることができる。これにより、特に高速回転時における軸受振動を低下させることができ、自動調心ころ軸受１０の信頼性及び耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態である自動調心ころ軸受を示す要部断面図である。
【図２】図１の自動調心ころ軸受の外輪の軌道面形状誤差山数と油孔位置の関係を示す概略図である。
【図３】転動体数Ｚが形状誤差山数Ｂの自然数ｎ倍となっている場合において、内輪に作用する力を模式的に示す概略図である。
【図４】油孔数が６の場合における外輪軌道面に含まれる形状誤差山数と振幅との関係を示すグラフである。
【図５】特許文献１で開示されている自動調心ころ軸受を示す要部断面図である。
【図６】特許文献２で開示されている軸受スピンドルを示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  自動調心ころ軸受
２０  外輪
２１  単列の軌道面
２２  油孔
３０  内輪
３１  複列の軌道面
４０  保持器
５０  転動体（球面ころ）
【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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