特許第6829522号(P6829522)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6829522
(24)【登録日】2021年1月26日
(45)【発行日】2021年2月10日
(54)【発明の名称】自動調心ころ軸受
(51)【国際特許分類】
   F16C 33/34 20060101AFI20210128BHJP
   F16C 19/38 20060101ALI20210128BHJP
   F16C 33/60 20060101ALI20210128BHJP
【FI】
   F16C33/34
   F16C19/38
   F16C33/60
【請求項の数】1
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2014-207489(P2014-207489)
(22)【出願日】2014年10月8日
(65)【公開番号】特開2016-75376(P2016-75376A)
(43)【公開日】2016年5月12日
【審査請求日】2017年10月5日
【審判番号】不服-2585(P-2585/J1)
【審判請求日】2020年2月26日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】倉地 崇人
(72)【発明者】
【氏名】福添 英夫
(72)【発明者】
【氏名】阿部 大輔
【合議体】
【審判長】 平田 信勝
【審判官】 尾崎 和寛
【審判官】 杉山 健一
(56)【参考文献】
【文献】 特開2007−315450(JP,A)
【文献】 特開2009−74679(JP,A)
【文献】 特開2004−251323(JP,A)
【文献】 特開2014−167329(JP,A)
【文献】 特開2000−65052(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16C 23/08
F16C 19/00-19/56
F16C 33/30-33/66
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周面に複列の軌道面を有する内輪と、内周面に前記軌道面に対向する球面状の軌道面を有する外輪と、前記複列の軌道面と前記球面状の軌道面との間に転動自在に配置される複数のころと、前記ころの列間に配置されて、前記ころを案内する案内輪とを有し、
前記案内輪の側面と前記ころの軸方向の端面とが離間して案内隙間を形成し、かつその案内隙間の寸法が前記ころの最大径寸法の1.0%以下であり、
前記ころの軸方向の端面において全周に亘って面取りされた面取り部のころの端面側にだらし部が設けられ、前記案内輪の前記側面の径方向の内側に傾斜面が設けられ、前記傾斜面の径方向の内側に面取り部が設けられ、
前記案内輪の側面が、前記ころから前記内輪に加えられる力の向きに対して前記ころの軸方向の端面から離間するように開き角θで前記外輪側に開いて傾斜させた前記傾斜面を有し、
前記ころがスキューした場合、前記傾斜面と、前記ころの軸方向の端面と前記だらし部との境界とが点接触し、前記開き角θが0.5°〜4°であり、
だらし径X(前記ころの径方向に沿う、前記ころの軸方向の端面と前記だらし部との境界間の直径寸法)が下記式(1)〜(3)を満たす自動調心ころ軸受。
ここで、下記式(1)〜(3)において、Zeは、「ころの頭部中心(ころの中心軸と案内輪側のころの軸方向の端面との交点)」の径方向寸法、Dmoは、内輪の軌道径寸法、Daは、ころ最大径寸法、L0は、ころの芯寄り寸法、Zmは、「案内輪の傾斜面と面取り部との境界」の径方向寸法、δは、日本工業規格JIS B 0104−1991「転がり軸受用語」に「呼び接触角」で定義される接触角、Dcoは、内輪の外径寸法、dmiは、案内輪の内径寸法、Rmは、案内輪の面取り部の円弧の面取りの曲率半径、βは、案内輪の軸受中心軸に直交する面に対する前記傾斜面の傾斜角度である。
X<2(Ze−Zm)/cosδ・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(1)
Ze=(Dmo+Da/2)×cosδ+L0sinδ・・・・・・・・式(2)
Zm=Dco/2+(dmi−Dco)/2+Rm(1−sinβ)・・・式(3)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動調心ころ軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、産業機械等に用いられる自動調心ころ軸受は、図4に示すように、外周面に複列の軌道面101a,101aを有する内輪101と、内周面に内輪101の軌道面101aに対向する球面状の軌道面102aを有する外輪102と、内輪101及び外輪102の複列の軌道面101a,102a間に転動自在に配置される複数のころ103とを備えている。
【0003】
このような自動調心ころ軸受100では、多くの場合、複列のころ103がスキューすることなく転動できるように、ころ103の軸方向の端面を案内する案内輪105がころ103,103の列間に配置されている。すなわち、この案内輪105は、内輪101の摺動面101bに摺動可能に接する摺動面105aを有する。また、案内輪105は、ころ103,103のそれぞれの軸方向の端面103a,103aに挟まれるようにして摺動可能に接する側面105bを有する。
【0004】
このような自動調心ころ軸受においては、案内輪の摩耗を防止する目的で、ころのスキューを抑制し、軌道輪とのすべり摩擦を低滅させて低発熱化を実現したり、案内輪ところとの間に油膜を形成させる等の構成が採用されることが多い。この種の自動調心ころ軸受の例としては、特許文献1,2に開示されたものがある。
例えば、特許文献1には、「ころの軸方向の端面とだらし部との境界」を丸めて案内輪ところとの局部摩耗の防止を図る構成が開示されている。
また、特許文献2には、案内輪の低発熱化による摩耗低減を目的として、案内輪ところとの接触面積を小さくして油膜を形成し易くし、案内輪の側面ところの軸方向の端面とが点接触となる構成をなす自動調心ころ軸受が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−100934号公報
【特許文献2】特許第3789698号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に記載された技術は、「ころの軸方向の端面とだらし部との境界」を丸めているので、案内輪との接触点が限定されず、上記案内隙間の精度が悪くなるため、製造上、案内隙間が過大となった場合は、スキュー角が大きくなり、低発熱化できなくなるおそれがあった。
さらに、特許文献2に記載された技術は、「案内輪の傾斜面」と「ころの軸方向の端面とだらし部との境界」とを点接触させているが、この手段として「案内輪の傾斜面」と「ころの軸方向の端面」に角度(開き角)を持たせている。ここで、この開き角を大きくしすぎると、ころがスキューした場合に案内輪と接触しにくくなり、スキュー角が大きくなるため、低発熱化できなくなるおそれがある。
本発明は上記課題に着目してなされたものであり、案内輪の異常摩耗を防止しつつ、ころのスキューを効果的に抑制した低発熱性に優れた自動調心ころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための自動調心ころ軸受のある態様は、外周面に複列の軌道面を有する内輪と、内周面に前記軌道面に対向する球面状の軌道面を有する外輪と、前記複列の軌道面と球面状の軌道面との間に転動自在に配置される複数のころと、前記ころの列間に配置されて、前記ころを案内する案内輪とを有し、
前記案内輪の側面と前記ころの軸方向の端面とが離間して案内隙間を形成し、かつその案内隙間の寸法が前記ころの最大径寸法の1.0%以下であり、
前記ころの軸方向の端面において全周に亘って面取りされた面取り部のころの端面側にだらし部が設けられ、前記案内輪の前記側面の径方向の内側に傾斜面が設けられ、前記傾斜面の径方向の内側に面取り部が設けられ、
前記案内輪の側面が、前記ころから前記内輪に加えられる力の向きに対して前記ころの軸方向の端面から離間するように開き角θで前記外輪側に開いて傾斜させた傾斜面を有し、
前記ころがスキューした場合、前記傾斜面と、前記ころの軸方向の端面と前記だらし部との境界とが点接触し、前記開き角θが0.5°〜4°であり、
だらし径X(前記ころの径方向に沿う、前記ころの軸方向の端面と前記だらし部との境界間の直径寸法が下記式(1)〜(3)を満たす。
【0008】
下記式(1)〜(3)において、Zeは、「ころの頭部中心(ころの中心軸と案内輪側のころの軸方向の端面との交点)」の径方向寸法、Dmoは、内輪の軌道径寸法、Daは、ころ最大径寸法、L0は、ころの芯寄り寸法(「ころの最大径」から、案内輪と接触する側の「ころの軸方向の端面」までのころの軸方向に沿った寸法)、Zmは、「案内輪の傾斜面と面取り部との境界」の径方向寸法、δは、日本工業規格JIS B 0104−1991「転がり軸受用語」に「呼び接触角」で定義される接触角、Dcoは、内輪の外径寸法、dmiは、案内輪の内径寸法、Rmは、案内輪の面取り部の面取り寸法、βは、案内輪の軸受中心軸に直交する面に対する前記傾斜面の傾斜角度である。
X<2(Ze−Zm)/cosδ・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(1)
Ze=(Dmo+Da/2)×cosδ+L0sinδ・・・・・・・・式(2)
Zm=Dco/2+(dmi−Dco)/2+Rm(1−sinβ)・・・式(3)
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、案内輪の異常摩耗を防止しつつ、ころのスキューを効果的に抑制した低発熱性に優れた自動調心ころ軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の自動調心ころ軸受の実施形態における構成を示す断面図である。
図2図1の要部拡大図である。
図3図2(b)の要部拡大図である。
図4】自動調心ころ軸受の従来の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明に係る自動調心ころ軸受の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明に係る自動調心ころ軸受の第1実施形態における構成を示す断面図である。また、図2(a)は、図1の要部拡大図であり、図2(b)は図2(a)の要部拡大図である。なお、図2(a),(b)は、説明の理解のため、若干誇張して示している。
本実施形態の自動調心ころ軸受1は、図1に示すように、外周面に複列の軌道面2aを有する内輪2と、内周面に内輪2の軌道面2aに対向する球状の軌道面3aを有する外輪3と、複列の軌道面2a,3a間に転動自在に配置される複数のころ4とを備えている。
【0013】
この自動調心ころ軸受1のころ4は、保持器5により、ころ列毎に転動自在に保持されている。また、内輪2の外周面における軸方向中央部2bと保持器5の内周面との間には、円環状の案内輪6が配置されている。
案内輪6は、その内周面(摺動面)6aが内輪2の外周面における軸方向中央部2bと摺接するとともに、その外周面6fが保持器5の内周面の一部と摺接するようになっている。そして、案内輪6の側面6bところ4の軸方向の端部との間に潤滑油が保持されて流体膜が形成されている。
【0014】
[案内隙間]
本実施形態の自動調心ころ軸受1は、当該自動調心ころ軸受の負荷圏(内輪2,外輪3,ころ4に隙間がない状態)における「案内輪6の傾斜面6c」と「ころ4の軸方向の端面4a」とのころ4の軸方向に沿った隙間(以下、案内隙間ということがある)の寸法sを正とし、且つその寸法sの上限をころ4の最大径寸法Da(図1参照)の1.0%以下としている。この案内隙間の寸法sは、図3に示すように、「ころ4の境界4ac」における「ころ4から内輪2に加えられる力の向きを示す直線L(図1,2参照)」に直交する方向に沿うころ4と案内輪6との距離である。具体的には、案内隙間の寸法sは、「ころ4の境界4ac」と、その境界4acの「対向部6e」との寸法を指す。ここで、「境界4ac」は、「ころ4の軸方向の端面4a」と後述する「だらし部4c」との境界を指す。また、「直線M」は、「ころ4から内輪2に加えられる力の向きを示す直線L(図1,2参照)」に直交する直線を指す。また、「対向部6e」は、境界4acを通る直線Mと、案内輪6の傾斜面6cとの交点を指す。
【0015】
このように、上記案内隙間の寸法sを正とし、予圧が掛からないように構成することによって、案内輪6の異常摩耗が発生しにくく、ころ4がスキューした場合には、ころ4が案内輪6に接触して幾何的にころ4のスキューを抑制し、低発熱性を実現することができる。
ここで、案内隙間の寸法sが過大であると、ころ4のスキュー角が大きくなり(すべり摩擦が大きくなり)、発熱量が大きくなることが懸念される。そこで、本実施形態では、上記案内隙間の寸法の上限値を上記のように設定することで、ころ4がスキューした場合でもスキュー角を小さく抑制できる構成とした。
【0016】
[だらし部]
また、自動調心ころ軸受1のころ4の軸方向の端面4aにおいて面取りされた面取り部4bには、だらし部4cが設けられている。このだらし部4cは、面取り部4bの径方向の曲率変化よりも少ない、又はゼロの状態で面取り部4bに寸法dで削られた形状を指す。寸法dは、ころ4の境界4acが案内輪6の傾斜面6cに当たる大きさとすることが好ましい。なお、寸法dは、ころ4の中心軸に直交する方向に測定するものである。
このように、本実施形態では、ころ4にだらし加工を施して「ころ4の軸方向の端面4aとだらし部4cとの境界4ac」を設け、案内輪6との接触点を精度良く限定でき、上記案内隙間の寸法が過大となることを防止できる。したがって、ころ4がスキューした場合でもスキュー角を小さく抑制することが可能であり、低発熱化を実現することができる。
【0017】
[だらし部の加工方法]
なお、だらし部4cの加工方法としては、旋削加工、研削加工やハードターニング等があるが、本発明の効果を損なわない精度が保たれた加工方法であれば、特に限定されるものではない。
【0018】
[だらし寸法]
ここで、「境界4ac」の自動調心ころ軸受1の径方向の位置は、「案内輪6の傾斜面6cと面取り部6dとの境界6cd」の自動調心ころ軸受1の径方向の位置よりも大きく設定される。このようにすることによって、案内輪6が何れかに偏った場合においても境界部4ac,6cd同士の接触による案内輪6の異常摩耗を防止することができる。
【0019】
境界部4ac,6cdの位置関係については、具体的には、ころ4の径方向に沿った、ころ4の軸方向の端面4aとだらし部4cとの境界4ac,4ac間の寸法(以下、だらし寸法ということがある。)が下記式(1)〜(3)を満たす。
X<2(Ze−Zm)/cosδ・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(1)
Ze=(Dmo+Da/2)×cosδ+Losinδ・・・・・・・・式(2)
Zm=Dco/2+(dmi−Dco)/2+Rm(1−sinβ)・・・式(3)
【0020】
なお、上記式(1)において、「X」は、「だらし径」を示し、ころ4の軸方向の端面4aとだらし部4cとの境界4ac,4ac間のころ4から内輪2に加えられる力の向きを示す直線Lに沿う寸法を示す。また、「Ze」は、「ころ4の頭部中心(ころ4の中心軸と案内輪6側のころ4の軸方向の端面4aとの交点)」の自動調心ころ軸受の回転軸S0(図1参照)からの径方向に沿った寸法を示す(上記式(2)の「Ze」も同じ)。また、「Zm」は、「案内輪6の傾斜面6cと面取り部6dとの境界6cd」の自動調心ころ軸受の回転軸S0からの径方向に沿った寸法を示す(上記式(3)の「Zm」も同じ)。また、「β」は、案内輪6の軸受中心軸に直交する面S2に対する傾斜角度を示す。
【0021】
また、上記式(2)において、「Dmo」は、内輪2の軌道径の寸法を示す。また、「Da」は、ころ4の最大径の寸法を示す。また、「δ」は、日本工業規格JIS B 0104−1991「転がり軸受用語」に記載の接触角「呼び接触角」で定義されるものであり、軸受中心軸に直交する面S2と、ころ4から内輪2に加えられる力の向きを示す直線Lとによって形成される角度δを意味する。また、「L」は、ころ4の芯寄り寸法(「ころ4の最大径Da」から、案内輪6と接触する側の「ころ4の軸方向の端面4a」までのころ4の軸方向に沿った寸法)を示す。
また、上記式(3)において、「Dco」は、内輪2の外径寸法を示す。また、「dmi」は、案内輪6の内径寸法を示す。また、「Rm」は、案内輪6の面取り部6dの面取り寸法を示す。
【0022】
(他の実施形態)
自動調心ころ軸受の他の実施形態として、「ころ4の軸方向の端面4a」と「案内輪6の傾斜面6c」との間に角度(開き角)を設け、この角度を規定することが好ましい。
[開き角]
自動調心ころ軸受1の案内輪6の側面6bには、ころ4から内輪2に加えられる力の向きを示す直線Lに対してころ4の軸方向の端面4aから離間するように開き角θで外輪側に開いて傾斜させた傾斜面6cが形成されている。この開き角θは、接触角δに対し、案内輪6の傾斜面6cを含む面S1と、ころ4から内輪2に加えられる力の向きを示す直線Lとによって形成される角度として定義される。
【0023】
開き角θは、0.5°〜4.0°であることが好ましい。開き角θが0.5°よりも小さいと、ころ4の軸方向の端面4aと、「案内輪6の並行部6gと傾斜面6cとの境界6cg」とがころ4のスキューのときに当たりやすくなってしまい、境界6cgが損傷しやすくなる。また、製造精度によっては「ころ4の軸方向の端面4a」と「案内輪6の傾斜面6c」とが面接触となり、潤滑不足により案内輪6が摩耗し易くなることがある。また、開き角θが4.0°を超えると、ころ4がスキューした場合に案内輪6と接触しにくく、ころ4のスキュー角が大きくなり易い(すべり摩擦が大きくなる)ため、好ましくない。なお、開き角θは1.5°がより好ましい。
【0024】
このように、「ころ4の軸方向の端面4a」と「案内輪6の傾斜面6c」との間に角度(開き角)を設けることによって、「案内輪6の傾斜面6c」と「ころ4の軸方向の端面4aとだらし部4cとの境界4ac」とを点接触させることができる。よって、ころ4がスキューした場合でもスキュー角を小さく抑制でき、さらには、上記案内隙間を精度良く管理することができる。
【0025】
以上説明したように、本実施形態の自動調心ころ軸受1は、「案内輪6の傾斜面6c」と「ころ4の軸方向の端面4a」とのころ4の軸方向の隙間(案内隙間)の寸法を正の値とし、かつその隙間寸法の上限をころ4の最大径の1.0%以下としている。そのため、案内輪6の異常摩耗を防止しつつ、ころ4がスキューした場合には、案内輪6の側面6bと接触して幾何的にスキューを防止し、ころ4のスキュー角を小さく抑制することができ、結果として低発熱性に優れた自動調心ころ軸受を提供することができる。
【0026】
また、本実施形態の自動調心ころ軸受1は、「ころ4の軸方向の端面4a」にだらし加工を施し、「ころ4の軸方向の端面4aとだらし部4cとの境界4ac」を設けることによって、「案内輪6の傾斜面6c」との接触点を限定し、上記案内隙間を精度良く管理できる。
以上、本発明に係る自動調心ころ軸受について説明したが、本発明に係る自動調心ころ軸受は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【0027】
1 自動調心ころ軸受
2 内輪
3 外輪
4 ころ
4a (軸方向の)端面
4b 面取り部
4c だらし部
4ac (端面とだらし部との)境界
5 保持器
6 案内輪
6a 摺動面
6b 側面
6c 傾斜面
6d 面取り部
6cd (傾斜面と面取り部との)境界
6g 並行部
6cg 境界
図1
図2
図3
図4