JPS5913369Y2 - 円筒ころ軸受 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、円筒ころ軸受に関し、特に、高速回転する
円筒ころ軸受において、外輪または内輪の案内つばの案
内面と円筒ころの端面との相対滑り接触部における案内
つばの案内面に２段テーパ面を形成するとともに、円筒
ころの軸方向の動き量をできるだけ小さく抑えることに
より、案内つばと円筒ころとの接触点における相対滑り
速度とスキューモーメントによって発生する接触点での
力を小さくし、併せて油膜形成を良好にして、円筒ころ
の摩耗を防止するものである。

一般に、円筒ころ軸受がラジアル荷重を受けて回転する
場合、いわゆるスキュー現象を発生することは広く知ら
れている。

この現象を、従来の円筒ころ軸受について第１図ないし
第３図を参照して説明する。

すなわち、内輪２と、案内つば３を設けた外輪１との間
を転動する円筒ころ４に、スキューが発生したときのス
キュー角βとすると、円筒ころの端面９と案内つばの案
内面７とは、ともに軸受の中心軸線に対して垂直な平面
であるから、円筒ころの端面９と案内つばの案内面７と
の接触点は、つばの案内面７の半径方向端縁Ａとなる。

いま、内輪２の回転速度をωＩ、円筒ころ４の自転速度
および公転速度をそれぞれ皓、ω。

、円筒ころ４のスキューモーメントをＭとすると、これ
らの相対関係によって接触点Ａには相対滑り速度Ｖとス
キューモーメントＭによる力Ｐが生ずるから、かかる状
態のもとて円筒ころ軸受が高速回転して接触点Ａの油膜
が破断すると、円筒ころの端面９とつばの案内面７との
間に摩耗を生ずることになる。

上記のようなスキュー現象に伴なう摩耗は、たとえば、
３００００ｒｐｍにも及ぶような高速回転を必要とする
回転軸を支承する軸受においては、特に顕著に現われ、
軸受の寿命が早期に限界に達するという問題があった。

かかる円筒ころ軸受の摩耗を防止するには、その発生原
因から明らかなように、 （１）接触点における相対滑り速度■を小さくすること （２）接触点におけるスキューモーメントＭによる力Ｐ
を小さくすること （３）接触点における油膜形成を良好にすることの３つ
の条件を同時に充足させねばならないことになる。

そこで、これらの条件について考究すると、まず、（１
）の条件については、接触点を第３図に示すように、つ
ばの案内面７の半径方向端縁Ａから軌道面側に近いＡ′
に移動させて、円筒ころ４の回転半径を接触点Ａのとき
の回転半径Ｓよりも小さくすればよく、（２）の条件に
ついては、接触点をＡ′からＡのようにつばの案内面７
の半径方向端縁に近い位置に移動するか、または円筒こ
ろの端面９とつばの案内面７との間の軸方向すきまによ
るころの軸方向の動き量（以下単にころの軸方向の動き
量という）Δ１ｒを過小にならない程度に小さく抑える
ことにより、スキュー角βが小さくなるようにすればよ
く、（３）の条件については接触点をＡからＡ′のよう
に軌道面側に近い位置に移動して、その近傍でくさび効
果をもたせるようにすれば゛よいことが判る。

上記の油膜形成は、つば案内面にクラウニングを施して
円筒ころの端面がつばの案内面の半径方向端縁と接触し
ないようにする手段も有効であることが知られており、
たとえば英国特許第１５２００６０号にこの技術が開示
されている。

しかしながら、つばの案内面にクラウニングを施すこと
は製作がきわめて困難であるという難点があり、また仮
に製作ができたとしても、つばの案内面の曲率半径やこ
ろの軸方向の動き量を所定の設計値どおりに高い精度で
正確に仕上げることは、実際上殆んど望み得す、このた
めに生ずる加工誤差によって、円筒ころの端面とつばの
案内面との接触点が一定位置とならず、接触点の管理が
困難となるだけでなく、スキュー角の管理もまた困難と
なるという問題が生ずる。

すなわち、この円筒ころ軸受においては、ころの軸方向
の動き量が不定であるため、つばの案内面の半径方向端
縁に近接した位置に接触点があるときは、相対滑り速度
■が大きくなり、反対に接触点が軌道面に近接した位置
にあるときや、ころの軸方向の動き量が大きくなると、
スキュー角βが大きくなるため、スキューモーメン）Ｍ
による力Ｐが増大し、さらに接触点が案内面の半径方向
端縁に近接した位置にあって、しかもころの軸方向の動
き量が大きい場合は、相対滑り速度■とスキューモーメ
ン）Ｍによる力Ｐとがともに大きくなる結果、油膜形成
にはある程度有効であるとしても、相対滑り速度とスキ
ューモーメントによる力は必ずしも小さくなるとは限ら
ず、従って、前記３つの条件を同時に充足することがで
きないという欠点があった。

この考案は、かかる観点に鑑み、円筒ころの端面とつば
の案内面との接触点の位置を、つばの案内面の端縁から
外輪では半径方向の外側に、内輪では半径方向の内側に
、それぞれ一定距離におくとともにころの軸方向動き量
をできるだけ小さく抑えることにより、接触点ところの
軸方向の動き量との双方を、高い精度で正確に管理する
ようにしたものである。

而して、この考案の目的は、円筒ころの端面とつばの案
内面との接触点における相対滑り速度とスキューモーメ
ントによる力とを小さくするとともに、接触点における
油膜形成を良好にすることにあり、また、この考案の目
的は、円筒ころの端面の摩耗を防止して軸受の寿命を延
長することにあり、さらに、この考案の目的は、成形加
工が容易な円筒ころ軸受を提供することにあり、さらに
また、この考案の目的は、特に高速回転する軸体に有効
に適用できる円筒ころ軸受を提供することにある。

すなわち、この考案は後述する実施例において図示する
ように、１つの部材よりなる外輪１もしくは内輪２の何
れか一方あるいは双方の両端には案内つば３を有し、該
案内つば３の案内面７に、円筒ころ４の端面９を支承し
て高速回転する円筒ころ軸受において、該軸受の中心線
を通る縦断面における案内つば３の案内面７の形状を、
軌道面側端縁から軸方向外側に向けて半径方向に対し一
定角度で２段に傾斜させた第１テーパ面７ａと第２テー
パ面７ｂとにより形威し、かつ、前記第２テーパ面７ｂ
の傾斜角を前記第１テーパ面１ａよりも大きくし、しか
も、ころ４の軸方向の動き量Δ１ｒができるだけ小さく
抑えられていることを特徴とする円筒ころ軸受に係る。

以下、この考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第４図は、この考案に係る円筒ころ軸受の一例を示す一
部縦断面図であり、外輪１と内輪２との間に、円筒ころ
４が転勤自在に組付けられており、その転走面が外輪１
と内輪２とのそれぞれの軌道面５，６と接触して転動す
る。

外輪１の両端には、案内つば３が半径方向に突設され、
円筒ころ４に対向する案内面７によって、円筒ころ４の
端面９を支承する。

案内つばは、内輪２に設ける場合もあり、また、外輪１
と内輪２との双方に設けることもある。

また、前記案内つばも、実施例のように一体戊形された
固定つばの場合と、軌道面側と別体に形成されたつば輪
の場合とがある。

図中、８は保持器である。而して、案内つば３の案内面
７の断面形状は、軌道面側の端縁から軸方向外側に向っ
て傾斜させた２段のテーパ面により形成されている。

このつばの案内面７の断面形状を、拡大して示した第５
図の実施例によって説明すると、外輪１の軌道面５側の
端縁から軸方向外側に向って半径方向に対し一定の角度
θ１で傾斜する第１テーパ面７ａと、さらに角度θ１よ
りも大きい角度島で傾斜する第２テーパ面７ｂとを交線
Ｃで交切させる。

角度θと角度θとは、軸受の荷重条件に応じて適宜選定
されるが、上記実施例にあっては、角度θ１は５′〜６
０′、角度θは１０’〜１２０′の範囲内とするのが好
適である。

また、テーパ面相互の交切線Ｃは、つばの案内面７の半
径方向端縁７Ｃから一定距離だけ半径方向の外側に位置
するように適宜選定されるが、つばの案内面７の半径方
向長さく高さ）に対し、端縁７Ｃから％以上とするのが
好適である。

内輪に案内つばを設ける場合は、その交切線の位置は、
案内つばの端縁７Ｃから半径方向の内側に選定する。

円筒ころ４の端面９は、軸方向に対して垂直な平面とす
る。

かくして、円筒ころ４の回転中にスキューが発生した場
合、円筒ころの端面９は必ずテーパ面の交切線Ｃと当接
することになり、第６図に示すように両者の接触点は、
軌道面側に近接した位置Ｃとなるから、回転半径か短く
、従って相対滑り速度を小さくすることができ、さらに
接触点Ｃにおいては、テーパ面によるくさび作用が働く
から油膜が破断するような事態は生じ得ない。

また、外輪１のつばの案内面間の軸方向長さは、ころの
軸方向動き量ΔＩｒができるだけ小さく抑えられるよう
に適宜選定する。

かくして、円筒ころ４の回転中にスキューが発生しても
、スキュー角を最小に止めることができるから、スキュ
ーモーメントによる力が増大するようなことはない。

第７図は、この考案の他の実施例を示すものであり、つ
ばの案内面７の断面形状については、前述第５図の場合
と同様であるから詳細な説明は省略する。

この実施例では、円筒ころの端面９の形状は端面の転走
面側の周縁部を一定の曲率半径ｒで軸方向外側に膨出す
る球面９ａとし、該球面９ａになめらかに連なる中央部
を軸心に対して垂直な平面９ｂとして形成しである。

曲率半径ｒの中心Ｏは、転走面と、つばの案内面の半径
方向端縁を通る軸方向線との間の適宜の位置に選定する
。

かくして、円筒ころの端面の転走面側には、部分クラウ
ニングが施されるが、この円筒ころの回転中にスキュー
が発生したときのつばの案内面７との接触位置は、前述
の実施例と同様にテーパ面の交切線Ｃとなるから、第８
図に示すように外輪の軌道面側に近接した位置Ｃが接触
点となり、短い回転半径で相対滑り速度が小さく、さら
に、接触点Ｃにおいては、つばの案内面に形成したテー
パ面と円筒ころの端面に施したクラウニングとの相乗効
果により、強力なくさび作用が生ずるため、油膜形成は
きわめて優れたものとなる。

また、外輪１のつばの案内間の軸方向長さは、ころの軸
方向動き量ΔＩｒができるだけ小さくなるように選定さ
れる。

従って、円筒ころ４の回転中にスキューが発生しても、
スキュー角が過大となるようなことがなく、スキューモ
ーメントによる力を小さく抑えることができる。

なお、各実施例において、外輪または内輪のつばの案内
面におけるテーパ面相互間、または垂直平面とテーパ面
との交切部は、ある角度をもっているが、これらの平面
の交切は必ずしもこのようにする必要はなく第９図に示
すように、一定の半径Ｒをもつ曲面１２によって交切さ
せることもある。

この半径Ｒは、曲面が交切させる各平面となめらかに連
なるように適宜選定すればよく、たとえば曲面と各平面
とが互に接するようにするのが好適である。

このようにした場合も、円筒ころの端面とつばの案内面
との接触位置は各平面の交切線Ｃに最も近接した点とな
るから前記同様の効果を収めることができる。

また、前述した第５図と第７図の実施例においても、案
内つばの案内面と軌道面との間に逃げを設けて、逃げの
半径方向端縁から第１のテーパ面を形成するようにして
もよい。

なお、各実施例におけるころ端面のクラウニングは、端
面の転走面側を球面とした部分クラウニングであるが、
端面の全部を球面にしたフルクラウニングとして実施す
ることもある。

この考案は、前述したとおり案内つばの案内面に、共に
軸方向外側に傾斜する２段テーパを形成することにより
、円筒ころの端面と案内つばの案内面との接触点を定位
置に保つとともに、案内面間でのころの軸方向動き量が
できるだけ小さくなるようにしであるから、ころの両端
において潤滑油の導入が良好であり、しかも接触点を最
適位置に管理して接触点における油膜形成を良好にする
ことができるだけでなく、スキュー角を優生に抑えるこ
とができる。

従って、この考案によれば、円筒ころ端面の摩耗が従来
軸受に比べ著しく減少し、その寿命を大幅に延長するこ
とができる。

しかも、成形加工に特殊の工程を必要としないから製作
が容易であり、特に、高速回転軸受としてすぐれた利点
を有する。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第３図はスキュー現象の説明図であり、第
１図は斜視図、第２図はスキューモーメントの作用図、
第３図は相対滑り速度の作用図、第４図はこの考案の円
筒ころ軸受の一例を示す一部縦断面図、第５図はこの考
案の第１実施例を示す一部拡大図、第６図はその側面図
、第７図はこの考案の第２実施例を示す一部拡大図、第
８図はその側面図、第９図はっは案内面の接合部を示す
断面図である。 図中、１は外輪、２は内輪、３は案内つば、４は円筒こ
ろ、７はつばの案内面、７ａ、７ｂはテーパ面、９は円
筒ころの端面、Ｃはテーパ面の交切線、ΔＩｒはころの
軸方向動き量である。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）１つの部材よりなる外輪もしくは内輪の何れか一
   方あるいは双方の両端には案内つばを有し、該案内つば
   の案内面に、円筒ころの端面を支承して高速回転する円
   筒ころ軸受において、該軸受の中心線を通る縦断面にお
   ける案内つばの案内面の形状を、軌道面側端縁から軸方
   向外側に向けて半径方向に対し一定角度で２段に傾斜さ
   せた第１テーパ面と第２テーパ面とにより形成し、かつ
   、前記第２テーパ面の傾斜角を前記第１テーパ面よりも
   大きくし、しかも、ころの軸方向の動き量ができるだけ
   小さく抑えられていることを特徴とする円筒ころ軸受。
2. （２）案内つばの案内面と接する円筒ころの端面が、軸
   心に対し垂直な平面である実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の円筒ころ軸受。
3. （３）案内つばの案内面と接する円筒ころの端面にクラ
   ウニングが施されている実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の円筒ころ軸受。
4. （４）案内つばの案内面に形成したテーパ面が相互に曲
   面を介してなめらかに交切している実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の円筒ころ軸受。