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▶ シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024007048
(43)【公開日】2024-01-18
(54)【発明の名称】円筒ころ軸受
(51)【国際特許分類】
F16C 33/58 20060101AFI20240111BHJP
F16C 19/26 20060101ALI20240111BHJP
【ＦＩ】
F16C33/58
F16C19/26
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022108231
(22)【出願日】2022-07-05
(71)【出願人】
【識別番号】515009952
【氏名又は名称】シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲー
【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈａｅｆｆｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒ． １－３， ９１０７４ Ｈｅｒｚｏｇｅｎａｕｒａｃｈ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】西山 慎一
【テーマコード（参考）】
3J701
【Ｆターム（参考）】
3J701AA13
3J701AA32
3J701AA42
3J701AA52
3J701AA62
3J701BA53
3J701BA54
3J701BA56
3J701BA69
3J701FA31
3J701XB03
3J701XB24
(57)【要約】
【課題】円筒ころ軸受にミスアライメントが生じ、外輪や内輪のフランジに転動体が接触した場合であっても転動体に対して回転モーメントの発生を軽減、抑制し、内輪や外輪の破損を防止する
【解決手段】円筒ころ軸受が、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円筒状の転動体と、を備える。さらに前記内輪及び前記外輪は、軌道面上における前記転動体の軸方向への移動が規制されるようにフランジ部を有し、前記フランジ部は前記軌道面との隅部に形成される傾斜した第１の面を有し、前記複数の転動体は端面に前記第１の傾斜面に対向し接触可能な湾曲又は傾斜した第２の面を有する。
【選択図】図１
【解決手段】円筒ころ軸受が、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円筒状の転動体と、を備える。さらに前記内輪及び前記外輪は、軌道面上における前記転動体の軸方向への移動が規制されるようにフランジ部を有し、前記フランジ部は前記軌道面との隅部に形成される傾斜した第１の面を有し、前記複数の転動体は端面に前記第１の傾斜面に対向し接触可能な湾曲又は傾斜した第２の面を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒ころ軸受であって、
外周面に内輪軌道を有する内輪と、
内周面に外輪軌道を有する外輪と、
前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円筒状の転動体と、を備え、
前記内輪及び前記外輪は、軌道面上における前記転動体の軸方向への移動が規制されるようにフランジ部を有し、
前記フランジ部は前記軌道面との隅部に形成される傾斜した第１の面を有し、
前記複数の転動体は端面に前記第１の傾斜面に対向し接触可能な湾曲又は傾斜した第２の面を有することを特徴とする円筒ころ軸受。
外周面に内輪軌道を有する内輪と、
内周面に外輪軌道を有する外輪と、
前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円筒状の転動体と、を備え、
前記内輪及び前記外輪は、軌道面上における前記転動体の軸方向への移動が規制されるようにフランジ部を有し、
前記フランジ部は前記軌道面との隅部に形成される傾斜した第１の面を有し、
前記複数の転動体は端面に前記第１の傾斜面に対向し接触可能な湾曲又は傾斜した第２の面を有することを特徴とする円筒ころ軸受。
【請求項2】
前記内輪及び前記外輪の両方が前記転動体の軸方向の両側に前記フランジ部を有することを特徴とする、請求項１記載の円筒ころ軸受。
【請求項3】
円周方向に垂直な断面において、前記軌道面に対する前記第１の面の傾斜角をα（°）、前記転動体の転動面と前記第２の面の接触点及び前記転動体の重心を結ぶ線とがなす角をβ（°）とした場合、αとβとの和が６０°以上１２０°以下であることを特徴とする、請求項１または２記載の円筒ころ軸受。
【請求項4】
αとβとの和が略９０°であることを特徴とする、請求項３記載の円筒ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、円筒ころ軸受、特に軌道面上における転動体の軸方向への移動を規制するフランジを有する円筒ころ軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
斜板式のアキシアルピストンポンプやアキシアルピストンモータ用のベアリングとして円筒ころ軸受（Cylindrical roller bearing: CRB）や針状ころ軸受（Needle roller bearing: NRB）が使用される。特にフロントベアリングとしてＮＵＰ形の円筒ころ軸受、リアベアリングとして針状ころ軸受が使用されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－３１０１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
円筒ころ軸受にミスアライメントが生じると、円筒ころ軸受の外輪や内輪のフランジに転動体が接触し、その接触点を中心とした回転モーメントが転動体に発生する。ＮＵＰ形やＮＪ形、ＮＦ形のように対角にフランジを有するタイプの円筒ころ軸受では、この回転モーメントが発生すると、転動体から軌道面に印加される接触応力が増幅し、その結果、より小さな荷重で内輪や外輪が破損するおそれがある。
【0005】
したがって、本発明は円筒ころ軸受にミスアライメントなどが生じ、外輪や内輪のフランジに転動体が接触した場合であっても転動体に対して回転モーメントの発生を軽減、抑制し、内輪や外輪の破損を防止する円筒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】
【0006】
本発明の一態様に係る円筒ころ軸受は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の円筒状の転動体と、を備え、前記内輪及び前記外輪は、軌道面上における前記転動体の軸方向への移動が規制されるようにフランジ部を有し、前記フランジ部は前記軌道面との隅部に形成される第１の傾斜面を有し、前記複数の転動体は端面に前記第１の傾斜面に対向し接触可能な湾曲又は傾斜した第２の面を有する。
【0007】
前記内輪及び前記外輪の両方が前記転動体の軸方向の両側に前記フランジ部を有してもよい。
【0008】
円周方向に垂直な断面において、前記軌道面に対する前記第１の傾斜面の傾斜角をα（°）、前記転動体の転動面と前記第２の面の接触点及び前記転動体の重心を結ぶ線とがなす角をβ（°）とした場合、αとβとの和が６０°以上１２０°以下であってもよい。
【0009】
αとβとの和が略９０°であってもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明の上記態様は、円筒ころ軸受にミスアライメントが生じ、外輪や内輪のフランジに転動体が接触した場合であっても転動体に対して回転モーメントの発生を軽減、抑制し、内輪や外輪の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の一実施形態に係る単列円筒ころ軸受の円周方向に垂直な部分断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0013】
図１は、本発明の一実施形態に係る単列円筒ころ軸受１の、円周方向に垂直な部分断面図を示す。
円筒ころ軸受１は、内輪２と外輪３と転動体４と保持器５とで構成される。
内輪２は、リング状であり、外周面に内輪軌道２１を有する。外輪３は、内輪２よりも大きなリング状で内輪２の内輪軌道２１を覆うように形成され、内周面に外輪軌道３１を有する。内輪軌道２１と外輪軌道３１とは径方向において対向している。
転動体４は円筒状であり、内輪軌道２１と外輪軌道３１との間に転動自在に複数設けられる。複数の転動体４は軸方向Ｘに回転軸が向くように配置され、円周方向Ｚに一定の間隔で充填される。
保持器５は、内輪軌道２１と外輪軌道３１との間に、円周方向Ｚにおいて隣り合う転動体４の間隔を一定に保つように配置される。内輪軌道２１及び外輪軌道３１の間には潤滑油が介在していてもよい。
円筒ころ軸受１は、内輪２と外輪３と転動体４と保持器５とで構成される。
内輪２は、リング状であり、外周面に内輪軌道２１を有する。外輪３は、内輪２よりも大きなリング状で内輪２の内輪軌道２１を覆うように形成され、内周面に外輪軌道３１を有する。内輪軌道２１と外輪軌道３１とは径方向において対向している。
転動体４は円筒状であり、内輪軌道２１と外輪軌道３１との間に転動自在に複数設けられる。複数の転動体４は軸方向Ｘに回転軸が向くように配置され、円周方向Ｚに一定の間隔で充填される。
保持器５は、内輪軌道２１と外輪軌道３１との間に、円周方向Ｚにおいて隣り合う転動体４の間隔を一定に保つように配置される。内輪軌道２１及び外輪軌道３１の間には潤滑油が介在していてもよい。
【0014】
本実施形態における円筒ころ軸受１はＮＵＰ形であり、内輪２は、軌道面２１上における転動体４の軸方向Ｘの両側への移動を規制する第１のフランジ部２２を有する。同様に外輪３は、軌道面３１上における転動体４の軸方向Ｘの両側への移動を規制する第２のフランジ部３２を有する。
【0015】
図２は、図１のＡで示す領域の部分拡大図である。なお、後述する図３及び図４も含めて便宜上内輪２の一方のフランジ部２２を用いて説明するが、内輪２の他方のフランジ部２２、外輪１の両方のフランジ部３２についても適宜同様の構成を採用可能である。
【0016】
図１及び図２に示すようにフランジ部２２は軌道面２１との隅部に傾斜した面（第１の面）２２１を形成する。そして傾斜面２２１は転動体４の端面（第２の面）４１に対向している。本実施形態において転動体４の端面４１は面取りされており、傾斜面２２１に対向するように湾曲している。
【0017】
フランジ部に傾斜部がない場合、円筒ころ軸受１にミスアライメントなどが生じたとき転動体の側面とフランジ部の側面とが接触し、軸方向Ｘに反力がかかり、転動体４の重心を中心として回転モーメントが発生する。結果として、接触するフランジ部に近い内輪の軌道と、転動体を挟んで対角の外輪のフランジ部に近い軌道とに転動体から大きな接触応力がかかってしまう。したがって軌道に掛かる接触応力を起因として内輪や外輪に破損が発生するおそれがある。
一方で本実施形態では、フランジ部２２に傾斜部２２１を有することで、円筒ころ軸受１にミスアライメントなどが生じたときフランジ部２２の傾斜面２２１と転動体４の端面４１とが接触するように構成される。これにより、接触しても軸方向Ｘだけでなく径方向Ｙにも反力がかかるためその転動体４の重心を中心とした転動体４への回転モーメントの発生を軽減、抑制し、内輪２や外輪３の破損を防止することができる。
一方で本実施形態では、フランジ部２２に傾斜部２２１を有することで、円筒ころ軸受１にミスアライメントなどが生じたときフランジ部２２の傾斜面２２１と転動体４の端面４１とが接触するように構成される。これにより、接触しても軸方向Ｘだけでなく径方向Ｙにも反力がかかるためその転動体４の重心を中心とした転動体４への回転モーメントの発生を軽減、抑制し、内輪２や外輪３の破損を防止することができる。
【0018】
以下、転動体４に作用する回転モーメントと好適な実施形態について詳述する。図３は図１のＡで示す領域の部分拡大図であり、フランジ部２２の傾斜面２２１に転動体４の端面４１が接触した際に作用する力学的成分を示す。
正の回転方向を時計回り方向ＣＷ、負の回転方向を反時計周り方向ＣＣＷとした場合、円周方向Ｚに垂直な断面図においてフランジ部２２から転動体４に働くモーメントＭは次の等式で表される。
正の回転方向を時計回り方向ＣＷ、負の回転方向を反時計周り方向ＣＣＷとした場合、円周方向Ｚに垂直な断面図においてフランジ部２２から転動体４に働くモーメントＭは次の等式で表される。
【0019】
【数1】
Ｆ：フランジ部２２から転動体４に掛かる荷重
Ｆa：Ｆの軸方向の分力。
Ｆr：Ｆの径方向の分力。
ＦCW：ＣＷのモーメントを発生させるＤに直交する方向の力。
ＦCCW：ＣＣＷのモーメントを発生させるＤに直交する方向の力。
α：軌道面２１に対するフランジ部２２の傾斜面２２１の傾斜角度（０°＜α＜９０°）。
β：軌道面２１（転動体４の転動面）に対する ｒの角度（０°＜β＜９０°）。
【0020】
つまり、上記式（１）からわかる通りモーメントＭはcos(α＋β)に依存し、α及びβを適切に設定することで、フランジ部２２から転動体４に掛かるモーメントを制御することができる。
【0021】
まず、α＋β≒９０°の場合、cos(α＋β)≒０となるためＭ≒０となりモーメントＭはキャンセルされる。したがって、転動体４から軌道面２１に対してさらなる接触応力は発生せず、内輪２や外輪３の破損を防止することができる。
続いて、α＋β＜９０°の場合、モーメント方向はＣＣＷとなり、転動体４から軌道面２１に対するさらなる接触応力は低減します。ただしこの場合は径方向で対向する外輪３のフランジ部３２に近い軌道面３１に対してさらなる接触応力が発生する。そのため、外輪３のフランジ部３２から転動体４に掛かるモーメントが０．５倍以下となるα＋β＞６０°であれば内輪２や外輪３の破損を防止することが期待できると考えられる。
さらに、α＋β＞９０°の場合、モーメント方向はＣＷとなるがフランジ部２２が傾斜面２２１を有することで転動体４から軌道面２１に対するさらなる接触応力は低減する。特にフランジ部２２から転動体４に掛かるモーメントが０．５倍以下となるα＋β＜１２０°であれば内輪２や外輪３の破損を防止することが期待できると考えられる。
続いて、α＋β＜９０°の場合、モーメント方向はＣＣＷとなり、転動体４から軌道面２１に対するさらなる接触応力は低減します。ただしこの場合は径方向で対向する外輪３のフランジ部３２に近い軌道面３１に対してさらなる接触応力が発生する。そのため、外輪３のフランジ部３２から転動体４に掛かるモーメントが０．５倍以下となるα＋β＞６０°であれば内輪２や外輪３の破損を防止することが期待できると考えられる。
さらに、α＋β＞９０°の場合、モーメント方向はＣＷとなるがフランジ部２２が傾斜面２２１を有することで転動体４から軌道面２１に対するさらなる接触応力は低減する。特にフランジ部２２から転動体４に掛かるモーメントが０．５倍以下となるα＋β＜１２０°であれば内輪２や外輪３の破損を防止することが期待できると考えられる。
【0022】
したがってαとβとの和が６０°以上１２０°以下であることが好ましく、αとβとの和が略９０°であることがさらに好ましい。
【0023】
図４は図１のＡで示す領域の部分拡大図に相当し、転動体４の端面の変形例を示す。
図４では、転動体４の端面はフランジ部２２の傾斜面２２１に対向する傾斜面（第２の面）４１Ａを有する。転動体４の傾斜面４１Ａは、対向するフランジ部２２の傾斜面２２１とは平行となるように形成され、接触時に傾斜面４１Ａと傾斜面２２１とは面接触（断面においては線接触）する。これにより、傾斜面４１Ａと傾斜面２２１とが接触しても軸方向Ｘだけでなく径方向Ｙにも反力がかかるためその接触点を中心とした転動体４への回転モーメントの発生を軽減、抑制し、内輪２や外輪３の破損を防止することができる。
図４では、転動体４の端面はフランジ部２２の傾斜面２２１に対向する傾斜面（第２の面）４１Ａを有する。転動体４の傾斜面４１Ａは、対向するフランジ部２２の傾斜面２２１とは平行となるように形成され、接触時に傾斜面４１Ａと傾斜面２２１とは面接触（断面においては線接触）する。これにより、傾斜面４１Ａと傾斜面２２１とが接触しても軸方向Ｘだけでなく径方向Ｙにも反力がかかるためその接触点を中心とした転動体４への回転モーメントの発生を軽減、抑制し、内輪２や外輪３の破損を防止することができる。
【0024】
転動体４が傾斜面４１Ａを有する場合も同様に、αとβとの和を６０°以上１２０°以下、さらに好ましくはαとβとの和が略９０°にすることが好ましい。ただしこの場合は図３の線分Ｄは、円周方向に垂直な断面図において転動体４の重心と、フランジ部２２と転動体４との接触線の中央とを結ぶ線分として定義される。
【0025】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
上記実施形態ではＮＵＰ形の円筒ころ軸受を用いて説明したがＮＪ形またはＮＦ形の円筒ころ軸受であっても適用可能である。その場合は内輪２の軌道面２１の軸方向Ｘの一方への移動を規制するフランジ部と外輪３の軌道面３１の軸方向Ｘの他方への移動を規制するフランジ部とが傾斜する面を有していればよい。
また図１では保持器５を有する円筒ころ軸受を例示したが保持器はなくてもよい。
上記実施形態ではＮＵＰ形の円筒ころ軸受を用いて説明したがＮＪ形またはＮＦ形の円筒ころ軸受であっても適用可能である。その場合は内輪２の軌道面２１の軸方向Ｘの一方への移動を規制するフランジ部と外輪３の軌道面３１の軸方向Ｘの他方への移動を規制するフランジ部とが傾斜する面を有していればよい。
また図１では保持器５を有する円筒ころ軸受を例示したが保持器はなくてもよい。
【符号の説明】
【0026】
１ 円筒ころ軸受
２ 内輪
２１ 内輪軌道（軌道）
２２ フランジ部
２２１ 傾斜面（第１の面）
３ 外輪
３１ 外輪軌道（軌道）
３２ フランジ部
４ 転動体
４１、４１Ａ 転動体の端面
２ 内輪
２１ 内輪軌道（軌道）
２２ フランジ部
２２１ 傾斜面（第１の面）
３ 外輪
３１ 外輪軌道（軌道）
３２ フランジ部
４ 転動体
４１、４１Ａ 転動体の端面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
