JP2003021145A - ころ軸受 - Google Patents
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Abstract
の端面や鍔部のころ案内面に特別な加工を施したり、こ
ろの形状を大きく変えることなく低減することのできる
ころ軸受を提供する。 【解決手段】 鍔部15と摺接する部分の円錐ころ16
の端面を、その断面の外形線が少なくとも第1地点PA
を通り、かつ第3地点PCと第4地点PDとの間を通過す
る連続した曲線となるように、ヤング率が10Mpa〜
500Mpaの弾性砥石で研削加工する。
Description
筒ころ軸受等のころ軸受に関し、特に、複数のころを軌
道輪の円周方向に案内する鍔部を軌道輪の端部に有する
ころ軸受に関する。
のころ軸受では、複数のころを軌道輪の円周方向に案内
するために軌道輪の端部に鍔部を設け、この鍔部にころ
の端面を摺接させて構成されている場合が多い。このよ
うなころ軸受は、軌道輪が高速で回転すると鍔部ところ
との間に摩擦熱が発生し、焼付きを起こす可能性がある
ため、鍔部ところとの間に発生する摩擦熱を低減する必
要がある。そこで、従来においては、例えばころの端面
に平滑部と谷部とから構成し、谷部に潤滑油の一部を保
有するようしたころ軸受(特開平7−42746号公
報)や、ころと摺接する鍔部のころ案内面に複数の微小
凹部を設けたころ軸受(特開平6−241235号公
報)などがある。
た従来のころ軸受では、いずれの場合もころの端面や鍔
部のころ案内面に特別な加工を施さなければならないた
め、コスト高を招くという問題があった。なお、ころの
端面や鍔部のころ案内面に特別な加工を施さずに摩擦熱
を低減する方策として、特開平9−236131号公報
に開示されたものがあるが、この場合には鍔部と接触す
る部分のころの形状が大きく変わるため、やはりコスト
高を招くという問題があった。
れたもので、ころと鍔部との間に発生する摩擦熱を、こ
ろの端面や鍔部のころ案内面に特別な加工を施したり、
ころの形状を大きく変えることなく低減することのでき
るころ軸受を提供することを目的とする。
に、請求項1の発明は、複数の円筒ころを軌道輪の円周
方向に案内する鍔部を軌道輪の端部に有するころ軸受で
あって、前記円筒ころの直径を2R、前記円筒ころの端
面と前記円筒ころの中心軸線とが交わる位置を原点と
し、該原点から前記円筒ころの外径方向に0.65R離
れた位置を第1地点、前記第1地点から前記円筒ころの
外径方向に0.20R離れた位置を第2地点、前記第2
地点から前記円筒ころの軸方向に0.0005R離れた
位置を第3地点、前記第2地点から前記円筒ころの軸方
向に0.003R離れた位置を第4地点としたとき、前
記鍔部と摺接する部分の円筒ころの端面を、その断面の
外形線が少なくとも前記第1地点を通り、かつ前記第3
地点と第4地点との間を通過する連続した曲線となるよ
うに研削加工したことを特徴とする。
輪の円周方向に案内する鍔部を軌道輪の端部に有するこ
ろ軸受であって、前記円錐ころの直径を2R、前記円錐
ころの端面と前記円錐ころの中心軸線とが交わる位置を
原点とし、該原点から前記円錐ころの外径方向に0.6
5R離れた位置を第1地点、前記第1地点から前記円錐
ころの外径方向に0.20R離れた位置を第2地点、前
記第2地点から前記円錐ころの軸方向に0.0065R
離れた位置を第3地点、前記第2地点から前記円錐ころ
の軸方向に0.01R離れた位置を第4地点としたと
き、前記鍔部と摺接する部分の円錐ころの端面を、その
断面の外形線が少なくとも前記第1地点を通り、かつ前
記第3地点と第4地点との間を通過する連続した曲線と
なるように研削加工したことを特徴とする。
るころ軸受において、前記ころの端面を仕上げ加工する
弾性砥石の縦弾性係数を10Mpa〜500Mpaの範
囲内としたことを特徴とする。請求項4の発明は、複数
の円筒ころを軌道輪の円周方向に案内する鍔部を軌道輪
の端部に有するころ軸受であって、前記鍔部と摺接する
部分の円筒ころの端面を、その断面の外形線が半径方向
外側へ行くほど曲率半径が小さくなっている連続した曲
線となるように研削加工したことを特徴とする。
は、ころとの間に潤滑油を入り易くするために、軌道輪
の軌道面に垂直な面に対してある角度だけ開いて形成さ
れているのが一般的である。従って、鍔部の端面内に設
けられる研削用逃げ部との交点が幾何学的に最もころの
端面と接触し易くなっている。一方、鍔部と摺接する側
のころの端面はころの外径面に対して直角に形成されて
いるため、ころの外径面ところの端面とを繋ぐ部分(チ
ャンファ部)の、端面との交点が幾何学的に最も鍔部と
接触し易くなっている。
分の潤滑油は、その粘性により小さな隙間に引きずり込
まれるため、ころの端面と鍔部とが接触し合う部分の形
状は、接触し合う部分の前後にできるだけ隙間を設ける
ことが望ましく、特に、ころの端面形状を連続的な曲線
で形成することにより、接触部の部分的な高面圧発生に
よる油膜切れが無く、確実に油膜ができることによって
焼付き性能の向上が図られる。
れる砥石のヤング率(縦弾性係数)を10Mpa〜50
0Mpaの範囲内とすることによって、鍔部と摺接する
部分のころの端面をフラットな面ではなく、連続した滑
らかな円弧面とすることが可能である。これは、例えば
横型または縦型の両頭研削盤でころの端面を研削加工し
たときに両砥石に挟まれると共に、砥石を構成する砥粒
の支持剛性が小さいため、ころの端面と砥石との干渉量
が大きくならなければ研削による端面部除去が出来な
い。このため、砥石はころ端面に干渉しつつ、更にころ
チャンファ部まで干渉領域が必然的に広がる。そして、
砥石ところ端面の干渉下において、最も圧力が高くなる
ころの端面とチャンファ部とのつなぎ部から研削が始ま
り、徐々にチャンファ部及び平面部へ連続的に広がって
いくので、最終的に得られる形状は連続的な曲線とな
る。そして、その結果、ころと鍔部との摺接部には油膜
形成がスムーズに、しかも確実にできるため、耐焼付き
性能が向上する。
に基づいて説明する。本発明の第1の実施形態に係るこ
ろ軸受の部分断面図を図1に示す。同図に示されるよう
に、本実施形態に係るころ軸受は、外輪11、内輪1
2、円筒ころ13及び保持器14を備えており、内輪1
2の図中右側端部には鍔部15が設けられている。この
鍔部15は円筒ころ13を外輪11及び内輪12の円周
方向に案内するためのもので、円筒ころ13の直径を2
R(=19mm)とすると、内輪12の軌道面12aか
ら鍔部15の先端までの高さhはh=約0.38R
(3.65mm)程度となっている。また、鍔部15は
内輪12の軌道面12aに対してほぼ直角なころ案内面
15aを有しており、円筒ころ13は鍔部15のころ案
内面15aに端面13aを摺接させて内輪12の軌道面
12a上を転動するようになっている。
端部を図2に示す。同図に示されるように、円筒ころ1
3は、鍔部15と摺接する部分の端面を図示しない弾性
砥石により凸球面状に研削加工して形成されている。ま
た、円筒ころ13の直径を2R、円筒ころ13の端面1
3aと円筒ころ13の中心軸線CLとが交わる位置を原
点PO、原点POから円筒ころ13の外径方向に0.65
R離れた位置を第1地点PA、第1地点PAから円筒ころ
13の外径方向に0.20R離れた位置を第2地点
PB、第2地点PBから円筒ころ13の軸方向に0.00
05R離れた位置を第3地点PC、第2地点PBから円筒
ころ13の軸方向に0.003R離れた位置を第4地点
PDとすると、鍔部15と摺接する部分の円筒ころ13
の端面は、その断面の外形線13bが第1地点PAを通
り、かつ第3地点PCと第4地点PDとの間を通過する連
続した曲線となるような形状に弾性砥石によって研削加
工されている。また、この端面は半径方向外側へ行くほ
ど曲率半径が小さくなるような連続した曲線となるよう
な形状(例えば点PA、PD、PEの曲率半径をRA、
RD、REとするとRA>RD>RE)に研削加工されてい
る。なお、円筒ころ13の端面13aは、ヤング率が1
0Mpa〜500Mpaの弾性砥石を用い、横型または
縦型の両頭研削盤により研削加工して形成されている。
軸受の部分断面図を図3に示す。同図に示されるよう
に、本実施形態に係るころ軸受は、外輪11、内輪1
2、円錐ころ16及び保持器14を備えており、内輪1
2の図中右側端部には鍔部15が設けられている。この
鍔部15は円錐ころ16を外輪11及び内輪12の円周
方向に案内するためのもので、円錐ころ16の最大直径
を2Rとすると、内輪12の軌道面12aから鍔部15
の先端までの高さhはh=約0.6R程度となってい
る。また、鍔部15は内輪12の軌道面12aに対して
ほぼ直角なころ案内面15aを有しており、円錐ころ1
6は鍔部15のころ案内面15aに端面16aを摺接さ
せて内輪12の軌道面12a上を転動するようになって
いる。
端部を図4に示す。同図に示されるように、円錐ころ1
6は、鍔部15と摺接する部分の端面を図示しない弾性
砥石により凸球面状に研削加工して形成されている。ま
た、円錐ころ16の直径を2R、円錐ころ16の端面1
6aと円錐ころ16の中心軸線CLとが交わる位置を原
点PO、原点POから円錐ころ16の外径方向に0.65
R離れた位置を第1地点PA、原点POから円錐ころ16
の外径方向に0.85R離れた位置を第2地点PB、第
2地点PBから円錐ころ16の軸方向に0.0065R
離れた位置を第3地点PC、第2地点PBから円錐ころ1
6の軸方向に0.01R離れた位置を第4地点PDとす
ると、鍔部15と摺接する部分の円錐ころ16の端面
は、その断面の外形線16bが第1地点PAを通り、か
つ第3地点PCと第4地点PDとの間を通過する連続した
曲線となるような形状に弾性砥石によって研削加工され
ている。なお、円錐ころ16の端面16aは、ヤング率
が10Mpa〜500Mpaの弾性砥石を用い、横型ま
たは縦型の両頭研削盤により研削加工して形成されてい
る。
さh=3.65mm)の回転評価試験を下記の条件で実
施し、そのときの外輪温度を測定した結果を図5に示
す。ここで、試験に使用したころの端面形状は、図10
(a)〜(c)に示す通りである。 <試験条件> 試験軸受 NJ218E 最大回転数 4300min-1 アキシアル荷重 5880N ラジアル荷重 9800N 油浴潤滑 VG68 図5において、実線a1、a2はPOから外径方向に0.
85R離れた位置でのころ端面の落ち量G(図2参照)
を図中の点PBとPCとの間であるG=0.00011R
(ころ径:19mm、9.5×0.00011=約1μ
m)とした場合の円筒ころ軸受(以下「比較例」とい
う)の外輪温度を示している。また、点線b1、b2は
POから外径方向に0.85R離れた位置でのころ端面
の落ち量Gを図中PCであるG=0.0005R(ころ
径:19mm、9.5×0.0005=約5μm)とし
た場合の円筒ころ軸受(以下、「実施例1」という)の
外輪温度を示し、実線c1、c2はPOから外径方向に
0.85R離れた位置でのころ端面の落ち量Gを図中P
DであるG=0.003R(ころ径:19mm、9.5
×0.003=約24μm)とした場合の円筒ころ軸受
(以下、「実施例2」という)の外輪温度を示してい
る。
来と同様に横型の両頭研削盤を用い、実施例1及び実施
例2では、円筒ころの端面を研削する砥石として、ヤン
グ率が16Mpaの弾性砥石(通常、砥石は、結合剤が
ビトリファイドであるものはヤング率が50000〜1
00000Mpa、結合剤がレジノイドであるものはヤ
ング率が5000〜20000Mpa程度である。)を
用いた。また、図10に示すころ端面の断面形状につい
ては、例えば横型の直線形状機により縦倍率を500〜
2000程度(横倍率は5〜20程度)で描いた時にそ
の連続性や落ち量(落ち量)が各点で明確にわかればよ
い。
回転速度が1720min-1に達すると外輪温度が10
0℃を超えるのに対し、実施例1及び実施例2では軸受
の回転速度が1720min-1に達しても外輪温度が8
0℃を超えることはない。これは、比較例では円筒ころ
の端面とチャンファとの交点部と摺接する鍔部端面にお
ける面圧が著しく高くなったことが温度上昇につながっ
ている(1720min-1までにいずれも100℃程度
まで上昇)のに対し、実施例1及び実施例2では、当
然、比較例のようなエッジ部が無いため、比較例に比べ
面圧が高くならないためである。
と、実施例2のほうが実施例1のものより外輪温度の上
昇率が低いことがわかる。これは、円筒ころの端面と鍔
部との間に導入される潤滑油の油量が落ち量によって異
なるためであると考えられる。なお、図示を省略する
が、POから0.85R離れた位置での落ち量が図2中
のPDよりも大きいもの(約40〜50μm)について
は、実施例2とほぼ同様の結果を示した。但し、弾性砥
石による研削時間は実施例2よりも増大する。
記の条件で行い、そのときの外輪温度を測定した結果を
図6に示す。ここで、試験に使用したころ端面の形状は
図11(a)及び(b)に示す通りである。 <試験条件> 試験軸受 NJ308E(ころ径:14mm、
L=15mm、鍔部高さh=2.80mm) 最大回転数 8000min-1 アキシアル荷重 392N ラジアル荷重 9800N 油浴潤滑 VG68 図6において、実線a3、a4は図2におけるPOから
0.85R離れた地点でのころ端面の落ち量GをPBと
PCの間であるG=0.00014R(ころ径:14m
m、7×0.00014=約1μm)とした場合の円筒
ころ軸受(以下「比較例」という)の外輪温度を示し、
点線b3、b4は図2におけるPOから0.85R離れ
た地点でのころ端面の落ち量GをPCとPDの間であるG
=0.0014R(ころ径:14mm、7×0.001
4=約10μm)とした場合の円筒ころ軸受(以下、
「実施例3」という)の外輪温度を示している。
回転数が3000min-1に達すると外輪温度が70℃
を超えるのに対し、実施例3では軸受の回転数が300
0min-1に達しても外輪温度が70℃を超えないこと
がわかる。図5及び図6の試験結果からも明らかなよう
に、鍔部15と摺接する部分の円筒ころ13の端面を、
その断面の外形線が少なくとも第1地点PAを通り、か
つ第3地点PCと第4地点PDとの間を通過する連続した
曲線となるように研削加工することにより、円筒ころ1
3の端面13aと鍔部15との間に潤滑油が導入され易
くなるので、円筒ころ13と鍔部15との間に発生する
摩擦熱を、円筒ころ13の端面や鍔部15のころ案内面
に特別な加工を施したり、ころの形状を大きく変えるこ
となく低減することができる。
5Rの地点に対して0.85R地点での落ち量との関係
を調べた結果を図7に、またころの端面を研削するとき
に使用される砥石のヤング率と砥石の摩耗量との関係を
調べた結果を図8に示す。図7に示されるように、ヤン
グ率が5000Mpa以上の砥石では、砥粒の支持剛性
が高いために、ころ端面と砥石との干渉がある値以上に
なると研削による除去が始まる。このため、ころのチャ
ンファ部までの干渉が得られず、フラットの端面が生成
され、安定したころの丈(長さ)寸法が得られる。
徐々にころ端面形状が連続した曲線が得られ、図7で示
されるように、ころ端面の落ち量も大きくなることがわ
かる。さらに、ヤング率の小さい砥石を用いると落ち量
は増えるが、ヤング率が10Mpa以下の砥石では、ヤ
ング率の高い砥石とは反対にころの丈寸法が安定しなく
なり、また研削時間も増える。このことは、図8に示さ
れるように、砥石摩耗(直径7.5mmのころを100
0個研削する時の平均追い込み量とした)とヤング率と
の関係からもわかるように、砥石のヤング率が小さいと
砥石摩耗が増える傾向にあり、特に15Mpa以下では
摩耗が増える。以上のことから、ヤング率は150Mp
a〜15Mpaの範囲内が望ましい。
で実施し、そのときの円錐ころ端面の落ち量Gと給油停
止後に焼付きが生じるまでの時間との関係を調べた結果
を図9に示す。 <試験条件> 試験軸受 HR30306C 最大回転数 6000min-1 アキシアル荷重 4000N 潤滑油 ギヤ油 給油量 480cc/分 同図において、△は従来の円錐ころ軸受を示し、○は本
発明の円錐ころ軸受を示している。
Gと円錐ころ16の半径Rとの比G/R(以下、ころ端
面の落ち量比という)が図4中のPBとPCとの間である
0.0065未満では比較的早期に焼付きが発生する
が、ころ端面の落ち量比G/Rが図4中のPCよりも大
きい0.0065以上では焼付きが発生し難くなること
がわかる。また、ころ端面の落ち量比G/Rが図4中の
PDよりも大きい0.01を超えても落ち量比G/Rが
0.01のものと効果に顕著な違いがなくなり、研削時
間だけが増加するので、円錐ころ端面の落ち量比G/R
としては0.0065〜0.01の範囲内が望ましい。
部15と摺接する部分の円錐ころ16の端面を、その断
面の外形線が少なくとも第1地点PAを通り、かつ第3
地点PCと第4地点PDとの間を通過する連続した曲線と
なるように研削加工することにより、円錐ころ16の端
面16aと鍔部15との間に潤滑油が導入され易くなる
ので、円錐ころ16と鍔部15との間に発生する摩擦熱
を、円錐ころ16の端面や鍔部15のころ案内面に特別
な加工を施したり、ころの形状を大きく変えることなく
低減することができる。
ころと鍔部との間に発生する摩擦熱を、ころの端面や鍔
部のころ案内面に特別な加工を施したり、ころの形状を
大きく変えることなく低減することのできるころ軸受を
提供できる。
断面図である。
の端部を示す断面図である。
断面図である。
の端部を示す断面図である。
の外輪の温度変化を示す線図である。
の外輪の温度変化を示す線図である。
示す線図である。
線図である。
の関係を示す線図である。
形状を示す図である。
形状を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の円筒ころを軌道輪の円周方向に案
内する鍔部を軌道輪の端部に有するころ軸受であって、 前記円筒ころの直径を2R、前記円筒ころの端面と前記
円筒ころの中心軸線とが交わる位置を原点とし、該原点
から前記円筒ころの外径方向に0.65R離れた位置を
第1地点、前記第1地点から前記円筒ころの外径方向に
0.20R離れた位置を第2地点、前記第2地点から前
記円筒ころの軸方向に0.0005R離れた位置を第3
地点、前記第2地点から前記円筒ころの軸方向に0.0
03R離れた位置を第4地点としたとき、前記鍔部と摺
接する部分の円筒ころの端面を、その断面の外形線が少
なくとも前記第1地点を通り、かつ前記第3地点と第4
地点との間を通過する連続した曲線となるように研削加
工したことを特徴とするころ軸受。 - 【請求項2】 複数の円錐ころを軌道輪の円周方向に案
内する鍔部を軌道輪の端部に有するころ軸受であって、 前記円錐ころの直径を2R、前記円錐ころの端面と前記
円錐ころの中心軸線とが交わる位置を原点とし、該原点
から前記円錐ころの外径方向に0.65R離れた位置を
第1地点、前記第1地点から前記円錐ころの外径方向に
0.20R離れた位置を第2地点、前記第2地点から前
記円錐ころの軸方向に0.0065R離れた位置を第3
地点、前記第2地点から前記円錐ころの軸方向に0.0
1R離れた位置を第4地点としたとき、前記鍔部と摺接
する部分の円錐ころの端面を、その断面の外形線が少な
くとも前記第1地点を通り、かつ前記第3地点と第4地
点との間を通過する連続した曲線となるように研削加工
したことを特徴とするころ軸受。 - 【請求項3】 前記ころの端面を仕上げ加工する弾性砥
石の縦弾性係数を10Mpa〜500Mpaの範囲内と
したことを特徴とする請求項1または2記載のころ軸
受。 - 【請求項4】 複数の円筒ころを軌道輪の円周方向に案
内する鍔部を軌道輪の端部に有するころ軸受であって、 前記鍔部と摺接する部分の円筒ころの端面を、その断面
の外形線が半径方向外側へ行くほど曲率半径が小さくな
っている連続した曲線となるように研削加工したことを
特徴とするころ軸受。
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