JP5163512B2 - 転がり軸受 - Google Patents
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Description
図示例のころ1は、円すいころで、両端にR面取り1aが施されている。ころ1のR面取り1aの部分を除いた外周面が転動面1bである。
図7において、符号s1はR面取り1aの幅(半径)寸法であり、符号s2は転動面1bの長さである。
この問題を解決するため、中央部を直線とし、端部を対数曲線とした組み合わせ曲線からなるクラウニング形状の転がり軸受が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、軽荷重〜中荷重の条件においても、接触有効長さを有効に活かして軸受寿命の長寿命化を可能にするために、更なる改善が要望されていた。
(1)内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に配設された複数のころと、を備える転がり軸受であって、
前記内輪軌道面の逃げを廃止あるいは縮小して、前記内輪軌道面の長さを前記ころの転動面の長さよりも大きく設定すると共に、
前記逃げの廃止あるいは縮小によって前記ころの面取りが内輪と干渉しないように、前記内輪軌道面の面取り寸法を縮小、又は面取り形状をC面取りに変更したことを特徴とする転がり軸受。
ここに、
中央部長さ L1:L1=r1×(le/2)
端部長さ L2:L2=(le/2)−L1
中央部の円弧半径 R:R=(D1 2+L1 2)/(2×D1)
x :クラウニング中心を原点とする座標
le :有効クラウニング長(転動面の長さ)
r1 :有効クラウニング長に対する中央部長さの比(2L1/le)
D1 :中央部と端部とのつなぎ目における落ち量
D2 :有効クラウニング長の端における落ち量の対数曲線成分
k :対数部の丸みを調整するためのパラメータ(0<k<1)
である。
図1は本発明に係る転がり軸受の一実施の形態の縦断面図、図2は図1に示した転がり軸受におけるころと内輪との接触状態を示した拡大断面図、図3は図2に示したころの転動面に施される円弧対数クラウニング形状を構成する円弧曲線と対数曲線との合成曲線の説明図である。
ころ13は、その両端にR面取り13b(図2参照)が施されている。ころ13のR面取り13bの部分を除いた外周面がころの転動面13aである。
本実施の形態の場合、後述する内輪軌道面12aにおける逃げの廃止に伴って、R面取り13bが内輪12と干渉することを回避するために、ころ13のR面取り13bは、R面取り13bの幅寸法w1は変更せずに、通常よりも大きくした寸法、あるいは、C面取りに設定されている。
但し、内輪軌道面12aや、各つばの内側面の研磨加工を可能にすると同時に、応力集中を防止するために、内輪軌道面12aの両端には、必要最小限の湾曲凹部16,17は設けている。言い換えれば、研削逃げを小さくしているとも言える。
ころ13の全長から、これらの寸法w3,w4を差し引いた長さTが、内輪軌道面12aの長さ寸法である。
内輪軌道面12a上の従来の逃げを廃止する一方、上記のように、湾曲凹部16,17の寸法w3,w4を設定したことで、本実施の形態における内輪軌道面12aの長さTは、転動面13aの長さleよりも大きく設定されている。
そこで、本実施の形態の転がり軸受10では、内輪軌道面12a及び外輪軌道面11aに施すクラウニングは、端部に軽微なだらしを設けた円弧クラウニングにする。
ここに、
中央部長さ L1:L1=r1×(le/2)
端部長さ L2:L2=(le/2)−L1
中央部の円弧半径 R:R=(D1 2+L1 2)/(2×D1)
x :クラウニング中心を原点とする座標
le :有効クラウニング長(転動面の長さ)
r1 :有効クラウニング長に対する中央部長さの比(2L1/le)
D1 :中央部と端部とのつなぎ目における落ち量
D2 :有効クラウニング長の端における落ち量の対数曲線成分
k :対数部の丸みを調整するためのパラメータ(0<k<1)
である。
式(1)の円弧式部分(式(1)の前半部分)から図3の円弧曲線Aが求められ、対数式部分(式(1)の後半部分)から図3の対数曲線Bが求められる。
本発明においてころの転動面の両端部のクラウニングに適用される合成曲線Cは、円弧曲線Aと対数曲線Bの和として求められる。
従って、ころ13と内輪12との間において局所的に過大な面圧が作用することが回避されると同時に、面圧が減少する方向にころ13と内輪12との間の接触面圧分布が改善されて、軸受寿命や、軸受の静的強度、剛性等を向上させることができる。
従って、軸受に高荷重が作用したときにエッジロードの発生を防止することができ、更に、軽荷重〜中荷重条件での軸受寿命低下を防止することができ、内輪軌道面12aの逃げを廃止したことによる作用・効果を更に高めることができる。
各実施例は、いずれも、一実施の形態で説明したように、内輪軌道面12aの逃げを廃止して、内輪軌道面の長さTをころ13の転動面13aの長さleよりも大きく設定すると共に、内輪軌道面12aところ13の転動面13aとの接触長さを変えて定格荷重を変えた5試料について測定を行った。なお、逃げの廃止によってころ13のR面取り13bが内輪12と干渉しないように、ころ13のR面取り13bの寸法を縮小している。また、ころ13の転動面13aには、上記の式(1)に示したクラウニングを施している。
それぞれの図における向上率は、各実施例の内輪軌道面に従来の逃げを形成した基準の転がり軸受の性能を基準とした、性能向上率である。
図4〜図6のグラフに示したように、各実施例は、いずれも、軸受寿命、軸受の静的強度、アキシアル剛性において、定格荷重の向上率が大きい試料(4)→(2)→(1)→(3)→(5)の順にそれぞれの性能向上を確認することができた。
11 外輪
11a 外輪軌道面
12 内輪
12a 内輪軌道面
13 ころ
13a 転動面
14 保持器
f2 接触面圧分布曲線
Claims (3)
- 内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に配設された複数のころと、を備える転がり軸受であって、
前記内輪軌道面の逃げを廃止あるいは縮小して、前記内輪軌道面の長さを前記ころの転動面の長さよりも大きく設定すると共に、
前記逃げの廃止あるいは縮小によって前記ころの面取りが内輪と干渉しないように、前記内輪軌道面の面取り寸法を縮小、又は面取り形状をC面取りに変更したことを特徴とする転がり軸受。 - 前記ころの転動面には、転動面の中央部は円弧曲線、転動面の両端部は円弧曲線と対数曲線との合成曲線で構成される円弧対数クラウニングを施したことを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受。
- 前記円弧対数クラウニングの形状が、下記の式(1)に基づいて決められることを特徴とする請求項2に記載の転がり軸受。
ここに、
中央部長さ L1:L1=r1×(le/2)
端部長さ L2:L2=(le/2)−L1
中央部の円弧半径 R:R=(D1 2+L1 2)/(2×D1)
x :クラウニング中心を原点とする座標
le :有効クラウニング長(転動面の長さ)
r1 :有効クラウニング長に対する中央部長さの比(2L1/le)
D1 :中央部と端部とのつなぎ目における落ち量
D2 :有効クラウニング長の端における落ち量の対数曲線成分
k :対数部の丸みを調整するためのパラメータ(0<k<1)
である。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108884864B (zh) * | 2016-04-01 | 2020-09-01 | Ntn株式会社 | 圆锥滚子轴承 |
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