JP3430333B2 - 転がり軸受 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/34—Rollers; Needles
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-
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- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
- F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
- F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
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Description
おける玉の点接触から球面形状の線接触構造に代え、有
効接触長さをころの2/3程度として、玉軸受の使い易
い特性を持ちながら負荷容量を4倍、寿命をその3乗の
64倍ところ軸受に近くし、高剛性,高荷重で且つころ
軸受の使い難さを無くしたきわめて高性能の転がり軸受
に関する。
動体としては、「玉」と「ころ」があった。玉は、玉軸
受で点接触であり、負荷容量が小さいが、使い易さがあ
る。一方、ころは、ころ軸受で線接触であり、負荷容量
は玉軸受の6倍と高荷重,高剛性に耐えられるが、軌道
輪の高精度加工と組立技術が必要のため使い難い面があ
り、且つ高価であった。
ように使い易い性能を持ち、且つころのように高負荷容
量を持つ転動体を用いた転がり軸受を提供することにあ
る。
め、この発明にあっては、互いに同心的に配置された一
対の軌道輪と、該軌道輪間に転動自在に介装される多数
の転動体とを備えた転がり軸受において、前記転動体
は、円弧状に膨らんだ転動球面部と、該転動球面部両端
のほぼ一つの仮想球面上に位置する端面球面部と、を備
え、前記転動球面部の円弧半径を端面球面部の曲率半径
よりも大きくし、前記転動球面部の最大径よりも端面球
面部間の長さを長くしたことを特徴とする。転動球面部
の最大径を短径とし、端面球面部間の長さを長径とする
と、短径が長径に対して略80%±15%の範囲に設定
されていることが好適である。また、転動体の転動球面
部と各軌道輪の軌道面との接触方向は、回転中心軸と直
交する直交面に対して所定の接触角を有するアンギュラ
接触である場合に有利である。この場合、転動球面部の
端面球面部の一方が大径で他方が小径となっており、転
動球面部の円弧は長手方向に勾配が付けられたテーパ球
面形状となっていることが好適である。
いて、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1(A)
は、本発明の実施の一実施の形態に係る転がり軸受とし
てのアンギュラコンタクト式の軸受を、従来のアンギュ
ラコンタクト玉軸受(図1(B)参照)と比較して示し
ている。この転がり軸受は、互いに同心的に配置された
一対の軌道輪としての外輪21と内輪22とを有し、こ
の外輪21と内輪22の軌道面23,24間に多数の転
動体1が転動自在に介装されている。転動体1の転動球
面部2と各軌道面23,24との接触方向は、回転中心
軸と直交する直交面に対して所定の接触角αを有するア
ンギュラ接触となっている。また、転動体1はリング状
の保持器30によって所定間隔を隔てて保持されてい
る。
る。転動体1は、円弧状に膨らんだ転動球面部2と、こ
の転動球面部2両端の球面状に膨らんだ端面球面部3,
3と、を備え、転動球面部2の円弧半径が端面球面部3
の曲率半径よりも大きく、転動球面部2の最大径dより
も端面球面部3,3間の長さWが長くなっている。転動
球面部2が接触する軌道面23,24は、転動球面部2
の円弧半径よりもやや大径の円弧状の凹面となってい
る。左右の端面球面部3,3の中心Oはほぼ等しく、ほ
ぼ一つの仮想球面B上に位置し、転動球面部2の円弧は
仮想球面Bよりも内側に位置している。転動面球面部2
は、左右両端が同一径で、中心軸Xに対して直交する中
心Oを通る軸に対して左右対称的な円弧形状となってい
る。転動体1の形状は、転動球面部2の円弧面と端面球
面部3,3の球面とを組み合わせた形状で、その長手方
向断面が略楕円形と円形の中間の形状となっており、転
動球面部2と端面球面部3,3の境界部には丸みが付け
られている。転動体1の転動球面部2の最大径dを短
径、端面球面部3,3間(頂点間)の長さWを長径とす
ると、短径dが長径Wに対して80±15%の範囲に設
定されることが好適である。図2(A)〜(C)は80
%の例、図2(D)〜(F)は90%の例である。すな
わち、短径dと長径Wの比率が小さい(差が小さい)ほ
どボールに近くなり、比率が大きい(差が大きい)ほど
ローラに近づき、高負荷容量が得られ、重荷重に適す
る。なお、接触角αの大きさに応じて転動体1の長径に
対する短径の割合を変えることが好ましい。たとえば、
接触角αが15°,20°,30°のタイプであれば、
90〜95%場合によっては97%程度まで、接触角α
が45°の場合には85%程度とすることが好ましい。
(生ボール)の中央部を、転造等によって、円弧状に押
し潰して転動球面部2を成形すればよい。両極に残った
部分が端面球面部3,3となる。玉の素球は寸法精度が
高く均質なので、均質な転動体1を安く製作できる。転
動球面部2は、焼き入れ後、左右の端面球面部3を支持
して研削する。なお、転動球面部2および端面球面部3
の形状は、幾何学的に厳密な意味での球面形状である必
要はなく丸く膨らんだ形状であればよい。また、端面球
面部3,3の頂点(中心軸Xとの交点)にセンタ孔を設
けてもよい。
1の外輪21側の端面球面部3を保持する保持凹部31
を備えたアウタケージ部32と、転動体1の内輪22側
の球冠状端面部3を保持する保持凹部33を備えたイン
ナケージ部34と、を備え、アウタケージ部32とイン
ナケージ部34は連結されている。
較すると、転動球面部2の接触長が長くなるので、玉に
比べて負荷容量は数倍大きくなる。有効接触長さは、こ
ろの2/3程度に設定することが好適で、このようにす
れば、調心性に優れ、しかも玉の4倍程度の負荷容量が
得られる。また、図2(A)に示すように、接触長さを
W1とすると、中央部と両端部の径の差に起因する差動
すべり量π(d−d0)は、玉の場合のπ(d1−d
0)に比べて小さいので、摩擦抵抗が軽減される。従っ
て、軽快に移動すると共に発熱量も小さい。特に、アン
ギュラコンタクト軸受の場合には、スラスト方向の荷重
が大きく、転動体1が軌道面23,24に押し付けられ
た状態で転動移行するので、負荷容量が要求されるし、
差動すべりによる発熱防止を図る必要がある。本発明の
転動体1を用いることで、負荷容量が高く、差動すべり
が小さく、しかも調心性に優れたアンギュラコンタクト
軸受が実現できた。さらに、テーパころ軸受の場合には
軌道面が傾くところが片当たりするので軌道輪の加工や
組み付けに相当高い寸法精度が要求されるが、本発明の
転動体1の場合には、転動面部2が円弧状なので玉と同
様に自動調心性を有し軌道面23,24の傾きを許容で
き、外輪21,内輪22の加工や組立に高い寸法精度が
要求されず、取り扱いやすい。
び内輪22の回転軸に対して転動体1の回転軸が大きく
傾いているので、図3に示すように、転動球面部2を軌
道面の傾きに応じてテーパ球面形状とすることがよい。
すなわち、転動球面部2は、その一端が大径かつ他端が
小径で長手方向円弧に勾配が付けられている。このよう
にすれば転動体1の軌道面に対する左右の相対周速差を
無くすことができる。ただし、転動球面部2は断面円弧
形状なので、直線的なテーパころのようにテーパ角度を
厳密に管理する必要はなく、多少の差があってもよい。
軌道面23,24と転動球面部2の勾配を厳密にただ
し、転動球面部は図示例は、長径Wに対する短径dの割
合を80%にした例である。このようなテーパ形状の転
動体1を用いれば、左右の周速差が無くなるので、差動
すべりが小さくなることと相まって摩擦抵抗が小さくな
り、高速回転のアンギュラコンタクト軸受に好適であ
る。
タクト軸受を例にとって説明したが、図5に示すよう
に、転動体1の転動球面部2と外輪21及び内輪22の
各軌道面23,24との接触角が0度のラジアル軸受に
ついても適用することができるし、また、接触角が90
度のスラスト軸受についても適用することができること
はもちろんである。
は、転動球面部の接触長が長くなるので玉に比べて負荷
容量は数倍大きく、ころ軸受と同程度の高荷重,高剛性
化を図ることができる。また、転動球面部の中央部と両
端部の径の差が玉に比べて小さいので、差動すべりは小
さく摩擦抵抗が軽減される。従って、玉に比べて軽快に
移動すると共に発熱量も小さい。さらに、テーパころ軸
受の場合には軌道面が傾くところが片当たりするので軌
道輪の加工や組み付けに相当高い寸法精度が要求される
が、本発明の転動体の場合には、転動面部が円弧状なの
で玉と同様に軌道面の傾きを許容でき、軌道輪の加工や
組立に高い寸法精度が要求されず、取り扱いやすい。特
に、アンギュラコンタクト軸受の場合には、スラスト方
向の荷重が大きく、転動体が軌道面に押し付けられた状
態で転動移行するので、負荷容量が要求されるし、差動
すべりによる発熱防止を図る必要があるが、本発明の転
動体を用いることで、負荷容量が高く、差動すべりが小
さく、しかも調心性に優れたアンギュラーコンタクト軸
受が実現できた。さらに転動球面部をテーパ形状とすれ
ば、転動体の左右の周速差が無くなるので、差動すべり
が小さくなることと相まって摩擦抵抗が小さくなり、高
速回転のアンギュラコンタクト軸受が実現できる。
軸受を示す縦断面図、同図(B)は従来の玉軸受の一例
を示す縦断面図である。
示すもので、同図(A),(B),(C)は短径,長径
の比率が80%、同図(D),(E),(F)は短径,
長径の比率が90%の転動体のそれぞれ正面図,平面図
および側面図である。
転動体を示すもので、同図(A)は正面図、同図(B)
は側面図である。
(A)は正面断面図、同図(B)は平面図である。
受を示す縦断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】互いに同心的に配置された一対の軌道輪
と、該軌道輪間に転動自在に介装される多数の転動体と
を備えた転がり軸受において、 前記転動体は、円弧状に膨らんだ転動球面部と、該転動
球面部両端のほぼ一つの仮想球面上に位置する端面球面
部と、を備え、 前記転動球面部の円弧半径を端面球面部の曲率半径より
も大きくし、前記転動球面部の最大径よりも端面球面部
間の長さを長くしたことを特徴とする転がり軸受。 - 【請求項2】転動球面部の最大径を短径とし、端面球面
部間の長さを長径とすると、短径が長径に対して略80
%±15%の範囲に設定されていることを特徴とする請
求項1に記載の転がり軸受。 - 【請求項3】転動体の転動球面部と各軌道輪の軌道面と
の接触方向は、回転中心軸と直交する直交面に対して所
定の接触角を有するアンギュラ接触である請求項1また
は2に記載の転がり軸受。 - 【請求項4】転動球面部の端面球面部の一方が大径で他
方が小径となっており、転動球面部の円弧は長手方向に
勾配が付けられたテーパ球面形状となっている請求項3
に記載の転がり軸受。
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JP37682599A Expired - Fee Related JP3430333B2 (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | 転がり軸受 |
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