(57)【要約】【課題】ラジアル荷重負荷領域で軌道溝に剥離が起こりにくく、ラジアル荷重負荷領域の反対側では、焼付きが起こりにくいラジアル玉軸受およびその製造方法を提供すること。【解決手段】外輪１の軌道溝１１に、軸方向の断面において第１の曲率を有する第１部分１７と、第１部分１７に対して周方向の位相が略１８０°異なる位置に存在すると共に、上記断面において第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する第２部分１８とを形成する。軸方向の断面における外輪１の軌道溝１１の曲率が、第１部分１７から第２部分１８に行くにしたがって連続的かつ滑らかに変化するようにする。【選択図】図２
2012102841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道溝を有する第１軌道輪と、
軌道溝を有する第２軌道輪と、
上記第１軌道輪の軌道溝と、上記第２軌道輪の軌道溝との間に配置された複数の玉と
を備え、
上記第１軌道輪の軌道溝は、
上記第１軌道輪の軸方向の断面において第１の曲率を有する第１部分と、
上記第１部分に対して上記第１軌道輪の周方向の位相が略１８０°異なる位置に存在すると共に、上記断面において上記第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する第２部分と
を有し、
上記軸方向の断面における上記第１軌道輪の軌道溝の曲率は、上記第１部分から上記第２部分に行くにしたがって連続的かつ滑らかに変化することを特徴とするラジアル玉軸受。
【請求項２】
請求項１に記載のラジアル玉軸受を製造するラジアル玉軸受の製造方法において、
環状溝を有して、その環状溝の軸方向の断面における曲率が略一定である環状のワークを用意し、
上記ワークの周方向の一箇所において上記ワークを上記軸方向の両側から押圧し、
上記ワークが上記軸方向の両側から押圧されている状態で、上記ワークの上記環状溝を研磨し、
その後、上記押圧を解除して、上記ワークから上記第１軌道輪を製造することを特徴とするラジアル玉軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアル玉軸受およびラジアル玉軸受の製造方法に関する。また、本発明は、例えば、回転軸が数百万ｒ.ｐ.ｍ以上の回転速度で回転し、かつ、アキシアル荷重が負荷される環境下で使用されると好ましいラジアル玉軸受に関する。また、本発明は、例えば、ガスタービン等に使用されれば好ましいラジアル玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジアル玉軸受としては、特開２００５−１６６０８号公報（特許文献１）に記載されているものがある。
【０００３】
このラジアル玉軸受は、外輪と、内輪と、複数の玉とを備え、外輪および内輪の夫々は、軌道溝を有している。上記外輪の軸方向の断面において、外輪の軌道溝の曲率は、外輪の周方向の位置に寄らず略一定になっており、内輪の軸方向の断面において、内輪の軌道溝の曲率は、内輪の周方向の位置に寄らず略一定になっている。
【０００４】
上記複数の玉は、上記外輪の軌道溝と、上記内輪の軌道溝との間に、保持器によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。上記ラジアル玉軸受は、水平方向に延在する軸を、ハウジングに対して回転自在に支持するようになっている。
【０００５】
上記ラジアル玉軸受は、水平に延在する軸を支持するようになっているから、ラジアル荷重負荷領域である鉛直方向下方側では、転動体荷重が大きくなって、玉と軌道溝との接触角が小さくなり易くて、接触面圧が大きくなって、軌道溝の剥離が起こり易くなる。一方、ラジアル荷重の反負荷側である鉛直方向上方側では、転動体荷重が小さくなって、接触角が、大きくなり易くて、接触面圧が小さくなって、スピンすべりに代表される玉のすべりが起こり易くなる。したがって、玉のすべりに起因する潤滑剤切れが起こり易くなって、焼付きが起こり易くなる。
【０００６】
このような背景において、上記剥離を防止するために、接触角を大きくすべく、軌道溝の曲率半径を小さくすると、鉛直方向上方側で、接触角が、いっそう大きくなって、上記玉のすべりがいっそう起こりやすくなるという問題がある。
【０００７】
一方、玉のすべりを防止するために、接触角を小さくすべく、軌道溝の曲率半径を大きくすると、鉛直方向下方で、接触角が、いっそう小さくなって、接触面圧がいっそう大きくなって、軌道溝の剥離がいっそう生じ易くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の課題は、ラジアル荷重負荷領域で軌道溝に剥離が起こりにくく、かつ、ラジアル荷重負荷領域の反対側では、スピン滑りが過大にならなくて、潤滑剤切れが起こりにくくて、焼付きが起こりにくいラジアル玉軸受を提供することにある。また、本発明の課題は、そのようなラジアル玉軸受を簡易に製造するラジアル玉軸受の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明のラジアル玉軸受は、
軌道溝を有する第１軌道輪と、
軌道溝を有する第２軌道輪と、
上記第１軌道輪の軌道溝と、上記第２軌道輪の軌道溝との間に配置された複数の玉と
を備え、
上記第１軌道輪の軌道溝は、
上記第１軌道輪の軸方向の断面において第１の曲率を有する第１部分と、
上記第１部分に対して上記第１軌道輪の周方向の位相が略１８０°異なる位置に存在すると共に、上記断面において上記第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有する第２部分と
を有し、
上記軸方向の断面における上記第１軌道輪の軌道溝の曲率は、上記第１部分から上記第２部分に行くにしたがって連続的かつ滑らかに変化することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、曲率が互いに異なる第１部分および第２部分は、周方向の位相が略１８０°異なって、軌道溝の径方向に対向する箇所に存在しているから、曲率が小さい第１部分が、ラジアル荷重負荷側と反対側に位置すると共に、曲率が大きい第２部分が、ラジアル荷重負荷側に位置するように、第１軌道輪を設置することができる。したがって、ラジアル荷重負荷側では、接触角を大きくできて、接触面圧を小さくできて、軌道溝の剥離を抑制できる。
【００１２】
また、ラジアル荷重負荷側とは反対側では、接触角を小さくできて、接触面圧を大きくできて、接触領域の大きさを小さくできる。したがって、玉のスピンすべりに代表される玉のすべりを抑制できて、潤滑剤切れを抑制でき、軌道溝の焼付きを抑制できる。
【００１３】
また、本発明のラジアル玉軸受の製造方法は、
本発明のラジアル玉軸受を製造するラジアル玉軸受の製造方法において、
環状溝を有して、その環状溝の軸方向の断面における曲率が略一定である環状のワークを用意し、
上記ワークの周方向の一箇所において上記ワークを上記軸方向の両側から押圧し、
上記ワークが上記軸方向の両側から押圧されている状態で、上記ワークの上記環状溝を研磨し、
その後、上記押圧を解除して、上記ワークから上記第１軌道輪を製造することを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、曲率が連続的かつ滑らかに変化し、かつ、位相が１８０°異なる位置で、曲率が最大の部分と最小の部分が径方向に対向する軌道溝を、曲率が略一定である軌道溝を有するワークの周方向の一箇所を、軸方向の両側から押圧して、通常の軌道溝の研磨をして、その後、上記押圧した状態を開放してやるだけで、形成することができる。したがって、本発明のラジアル玉軸受を、簡単、安価に形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のラジアル玉軸受によれば、曲率が小さい第１部分が、ラジアル荷重負荷側と反対側に位置すると共に、曲率が大きい第２部分が、ラジアル荷重負荷側に位置するように、第１軌道輪を設置するだけで、ラジアル荷重負荷側では、接触面圧を小さくできて、軌道溝の剥離を抑制できると同時に、ラジアル荷重負荷側とは反対側では、接触面圧を大きくできて、玉のスピンすべりに代表される玉のすべりを抑制できて、潤滑剤切れを抑制でき、軌道溝の焼付きを抑制できる。したがって、玉のスピンを抑制できて、玉の安定な転動を確保できると共に、軌道溝の焼付きおよび剥離を抑制できて、寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態のラジアル玉軸受を、軸方向の一方側からみたときの図である。
【図２】上記ラジアル玉軸受の外輪の軸方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態のラジアル玉軸受を、軸方向の一方側からみたときの図である。
【００１９】
このラジアル玉軸受（以下、玉軸受という）は、第１軌道輪としての外輪１と、第２軌道輪としての内輪２と、複数の玉３とを備える。上記外輪１の外周面１５は、この玉軸受が設置される機械のハウジング（図示せず）の内周面に、以下の図２を用いて説明する姿勢で内嵌されて固定されている。上記外輪１は、内周面に軌道溝１１を有している。
【００２０】
一方、上記内輪２の内周面２５は、上記機械の水平方向に延在する回転軸（図示せず）の外周面に外嵌されて固定されている。上記内輪２は、外周面に軌道溝２１を有している。また、上記複数の玉３は、外輪１の軌道溝１１と、内輪２の軌道溝２１との間に保持器６に保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。
【００２１】
図２は、上記外輪１の軸方向の断面図である。
【００２２】
図２において、上記外輪１の軌道溝１１の曲率は、紙面の上方側で、小さくなっている一方、外輪１の軌道溝１１の曲率は、紙面の下方側で、大きくなっている。詳しくは、上記外輪１の軌道溝１１の曲率は、図２の紙面の上方側の第１部分１７で、第１の曲率を有する一方、図２の紙面の下方側の第２部分１８で、第１の曲率よりも大きい第２の曲率を有している。尚、図２においては、理解がし易いように、第１の曲率と、第２の曲率との大きさの違いを、誇張して描いている。
【００２３】
図２に示すように、上記第１部分１７は、第２部分１８に対し、外輪１の周方向の位相が略１８０°異なる位置に存在している。上記第１部分１７と、第２部分１８とは、外輪１の中心線Ｐを介して、径方向に対向している。上記第１部分１７の第１の曲率は、軌道溝１１の曲率のうちで最小の曲率になっている。また、上記第２部分１８の曲率は、軌道溝１１の曲率のうちで最大の曲率になっている。
【００２４】
上記軌道溝１１において、図２の紙面の手前側（紙面に垂直な方向の一方側）に存在する部分の曲率は、第１部分１７から第２部分１８に行くにしたがって、連続的かつ滑らかに単調に増加している。また、上記軌道溝１１において、図２の紙面の奥側（紙面に垂直な方向の他方側）に存在する部分の曲率も、第１部分１７から第２部分１８に行くにしたがって、連続的かつ滑らかに単調に増加している。
【００２５】
図２に示すように、上記外輪１は、軸方向の他方側かつ径方向の外方側にキー溝３０を有している。この外輪１は、キー溝３０を用いて、第１部分１７が鉛直方向の最も上方に位置するように、上記ハウジングの内周面にキー係合されるようになっている。
【００２６】
この外輪１は、例えば、次のようにして作成されることができる。
【００２７】
まず、曲率が周方向によらず略一定の軌道溝を内周面に有する環状のワークを用意する。次に、そのワークを、治具でクランプして静止させた状態で、ワークの軸方向の両側の端面を、ワークの周方向の位相の一箇所のみ軸方向に圧縮して、ワークに圧縮歪みを発生させる。その後、曲率が周方向によらず一定の軌道溝を形成する周知の方法で、ワークの上記軌道溝を研磨する。その後、ワークの圧縮を解いて、ワークの歪みを解消することにより、ワークの圧縮されていた周方向の一箇所の軌道溝の曲率を、ワークの軌道溝の他の位相の位置より小さくする。ここで、圧縮による歪みは、上記一箇所に位相が１８０°異なる箇所で、最も小さくなる。このことから、ワークの軌道溝の曲率は、上記一箇所に位相が１８０°異なる箇所で、最も大きくなる。このようにして、曲率が一定でない軌道溝１１を有する外輪１を形成する。
【００２８】
尚、この方法を用いる場合、押圧を行うワークの周方向の一箇所の軸方向の両側を削って、その周方向の一箇所の剛性を下げるようにしても良く、そのようにすると、その一箇所の圧縮が容易になって好ましい。
【００２９】
上記実施形態の玉軸受によれば、外輪１の軌道溝１１において曲率が最小の第１部分１７が、外輪１の軌道溝１１において曲率が最大の第２部分１８に対して周方向の位相が略１８０°異なって、第１部分１７および第２部分１８が、軌道溝１１の径方向に対向する箇所に存在している。したがって、上記実施形態のように、曲率が小さい第１部分１７が、ラジアル荷重負荷側と反対側に位置すると共に、曲率が大きい第２部分１８が、ラジアル荷重負荷側に位置するように、外輪１を設置することができる。したがって、ラジアル荷重負荷側では、接触角を大きくできて、接触面圧を小さくできて、軌道溝の剥離を抑制できる。
【００３０】
また、ラジアル荷重負荷側とは反対側では、接触角を小さくできて、接触面圧を大きくできて、接触領域の大きさを小さくできる。したがって、玉のスピンすべりに代表される玉のすべりを抑制できて、潤滑剤切れを抑制でき、軌道溝の焼付きを抑制できる。というのは、スピンすべりは、接触角が大きいほど回転速度が大きくなるから、接触角が大きいと、玉の接触領域内の潤滑剤切れを起こし易くなるのである。
【００３１】
また、上記実施形態の玉軸受によれば、第１軌道輪を構成する外輪１の周方向の位相の一箇所にキー溝３０が形成されているから、取り付け後に、上記ハウジングに対して外輪１が相対回転することも防止できるのは勿論のこと、曲率が小さい第１部分１７を、確実に鉛直方向の最上方に位置させることができて、取り付けの方向を間違えることを防止できる。
【００３２】
また、上記実施形態の玉軸受の製造方法によれば、本発明の玉軸受の第１軌道輪の軌道溝を、曲率が略一定である軌道溝を有するワークの周方向の一箇所を、軸方向の両側から押圧して、通常の軌道溝の研磨をして、その後、上記押圧した状態を開放してやるだけで、形成することができる。したがって、本発明のラジアル玉軸受を、簡単、安価に形成することができる。
【００３３】
尚、上記実施形態の玉軸受では、第１軌道輪が、固定輪であったが、第１軌道輪は、回転輪であっても良い。第１軌道輪が、回転輪であっても、ラジアル荷重よりも振れ回り荷重が大きい場合には、回転輪に方向が一定の荷重が負荷することがあるからである。
【００３４】
また、上記実施形態の玉軸受では、第１軌道輪が、固定輪を構成する外輪１であったが、第１軌道輪は、回転輪を構成する内輪であっても良く、固定輪を構成する内輪であっても良い。
【００３５】
また、上記実施形態の玉軸受では、外輪１の軌道溝１１において第１部分１７と第２部分１８との間に位置する部分の曲率が、第１部分１７から第２部分１８に行くにしたがって単調増加する構成であった。しかしながら、この発明では、第１軌道輪の軌道溝において第１部分と第２部分との間に位置する部分の曲率は、第１部分から第２部分に行くにしたがって単調増加しなくても良く、連続的かつ滑らかでありさえすれば良く、第１軌道輪の軌道溝には、周方向の位相の連続する一定の範囲において、曲率が同じ部分が存在しても良い。
【００３６】
また、上記実施形態の玉軸受では、外輪１にキー溝３０を係止して、外輪１の間違った姿勢の取り付けを防止したが、この発明では、第１軌道輪の周方向の位相の一箇所に、突起、穴、凹部等の係合部を設けるとともに、第１軌道輪が固定される部材に上記係合部に係合する穴、凹部、突起等の被係合部を形成しても良い。そして、このようにして、第１軌道輪の間違った取り付けを防止すると共に、上記第１軌道輪が固定される部材に対する第１軌道輪の相対回転を防止するようにしても良い。
【００３７】
また、上記実施形態の玉軸受では、ハウジングに対する外輪１の相対回転を防止するキー溝３０を外輪１に形成したが、この発明では、第１軌道輪は、キー溝等の係合部を有していなくても良く、第１軌道輪に対する周方向の第１部分の位置を特定できるマークを有していさえすれば良い。第１軌道輪を圧入で固定することもできるからである。
【００３８】
また、上記実施形態の玉軸受の製造方法では、外輪を形成するワークの周方向の一箇所を押圧して圧縮したが、この発明では、外輪を形成するワークの周方向の半周程度以下の部分をワークの側面から押圧して圧縮して、ワークを弾性変形させるようにしても良い。
【００３９】
また、上記実施形態の玉軸受の製造方法では、ワークを、圧縮して、軌道溝を研磨した後、ワークの圧縮を開放するようにしたが、この発明では、ワークを固定した後、砥石の動きを三次元的にコントロールして、第１軌道輪を製造するようにしても良い。
【００４０】
また、上記実施形態の玉軸受の製造方法では、ワークを、圧縮して、軌道溝を研磨した後、ワークの圧縮を開放するようにしたが、この発明では、次のようにして、第１軌道輪を製造しても良い。すなわち、先ず、第１軌道輪と直径の大きく異なる砥石の半径を、対称位置で、最大最小となるように、ロータリドレッサ等で成形する。次に、砥石と、ワークとを、角速度が、同一になるように、同一方向に同期させて回転させて、砥石の周速と、ワークの周速との周速差で、ワークの軌道溝を研磨する。このようにして、第１軌道輪の軌道溝を形成しても良い。このようにすると、砥石の研摩面の同一箇所で、ワークの軌道溝の同一箇所を研磨することができるからである。尚、この方法は、ギヤを用いたり、ダイレクトドライブで、砥石およびワークの回転速度を精密にコントロールすることにより実現できる。
【００４１】
尚、上記玉軸受は、スピンすべりが発生し易い環境、例えば、回転軸が数百万ｒ.ｐ.ｍ以上の回転速度で回転し、かつ、アキシアル荷重が負荷される環境下で使用されると作用効果が発揮され易くて、より好ましい。
【符号の説明】
【００４２】
１  外輪
２  内輪
３  玉
１１  外輪の軌道溝
１７  第１部分
１８  第２部分
【図１】
2012102841.tif 000003
【図２】
2012102841.tif 000004