JP6914712B2

JP6914712B2 - 円錐ころ軸受

Info

Publication number: JP6914712B2
Application number: JP2017087270A
Authority: JP
Inventors: 透一野渡
Original assignee: 透一野渡
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2037-04-26
Also published as: CN110770457A; JP2018184999A; WO2018198556A1; US10883537B2; US20200200213A1

Description

本発明は、回転軸のスラスト荷重及びラジアル荷重を受ける円錐ころ軸受に関する。

回転軸のスラスト荷重及びラジアル荷重を受けるころ軸受は、回転軸に対して傾斜している一対の軌道面の間に放射状に配置される複数のころ（転動体）を備える。このようなころ軸受は、例えば車両のトランスミッションや風車装置において非回転部材と回転部材との間に介挿され、回転軸に対するスラスト力及びラジアル力を受けながら回転部材の回転を円滑にするために用いられる。また、このような円錐ころ軸受は、ころを収容するポケットを有する保持器を備えることがある。

回転軸に対して傾斜している一対の軌道面の間に放射状に配置される複数のころを備えるころ軸受において、使用時に軌道面における内周側と外周側の間での周速度の差異（周速差）が生じ、これに起因して、外周側において軌道面ところとの間で滑りが発生する特性が有る。滑りが発生すると、滑り摩擦により軌道面ところとの間の回転抵抗が増加したり、外周側においてころや軌道面の摩擦が多くなるという不具合が発生する。このような不具合を抑制するために、円錐台状のころ（以下「円錐ころ」ともいう）を備える円錐ころ軸受が用いられる（特許文献１参照）。円錐ころ軸受によれば、前記不具合を、ある程度抑制することできる。

特開２０１０−０９１００７号公報

しかし、回転軸のスラスト荷重及びラジアル荷重を受ける円錐ころ軸受においては、円錐ころと保持器のポケットとの間に発生する摩擦の低減や、円錐ころの回転の円滑化を更に向上させることが望まれている。

本発明は、回転軸のスラスト荷重及びラジアル荷重を受ける円錐ころ軸受において、円錐ころと保持器のポケットとの間に発生する摩擦の低減や、円錐ころの回転の円滑化を更に向上させることができる円錐ころ軸受を提供することを目的とする。

本発明は、回転軸のスラスト荷重及びラジアル荷重を受ける円錐ころ軸受であって、前記回転軸に直交する平面に対して一方側に傾斜している一対の軌道面の間に放射状に配列される複数のころと、前記一対の軌道面の間に配置され、前記ころを収容する複数のポケットを有する保持器と、を備え、前記ころは、前記ころの放射方向の内側から外側に向かって径が大きくなる円錐台状のころ本体と、前記ころ本体における前記放射方向の外側に連続し、前記放射方向の外側に向かって先細となる円錐状のころ外方部と、を有し、前記ころの前記放射方向の内側は、前記ポケットの内壁に沿った形状を有し且つ前記ポケットに軸支されておらず、前記ころの前記放射方向の外側は、前記ポケットの内壁に点接触する、円錐ころ軸受に関する。

また、前記ころにおける少なくとも外周面は、樹脂から形成されていてもよい。

また、前記ころの全体が、樹脂から形成されていてもよい。

本発明によれば、回転軸のスラスト荷重及びラジアル荷重を受ける円錐ころ軸受において、円錐ころと保持器のポケットとの間に発生する摩擦の低減や、円錐ころの回転の円滑化を更に向上させることができる円錐ころ軸受を提供することができる。

本発明の第１実施形態の円錐ころ軸受１の側面図である。図１における分解側面図である。図１における縦断面図である。図１の分解縦断面図である。第１実施形態の円錐ころ軸受１について、アウタレース２を省略した状態で示す正面図である。円錐ころ軸受１における、ポケット４１に収容されたころ５０の拡大図である。本発明の第２実施形態の円錐ころ軸受１０１における、ポケット１４１に収容されたころ１５０の拡大図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態の円錐ころ軸受１について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態の円錐ころ軸受１の側面図である。図２は、図１における分解側面図である。図３は、図１における縦断面図である。図４は、図１の分解縦断面図である。図５は、第１実施形態の円錐ころ軸受１について、アウタレース２を省略した状態で示す正面図である。図６は、円錐ころ軸受１における、ポケット４１に収容されたころ５０の拡大図である。なお、図３及び図４において、ころ５０を、断面視とせずに側面視として示している。

第１実施形態の円錐ころ軸受１は、スラスト荷重（アキシャル荷重）及びラジアル荷重を受ける円錐ころ軸受であり、例えば車両のトランスミッションや風車装置に用いられる。図１及び図３に示すように、円錐ころ軸受１は、非回転部材であるハウジングＨ１と回転部材Ｒ１との間に介挿され、回転部材Ｒ１の回転軸ＪＸに沿った軸方向に対するスラスト力及びラジアル力を受けながら、回転部材Ｒ１の回転（自転）を円滑に支持する。

図１〜図５に示すように、円錐ころ軸受１は、アウタレース２と、インナレース３と、保持器４と、ころ群５と、を備えている。

アウタレース２は、ハウジングＨ１に固定され、外側の軌道面（外輪）として機能する。具体的には、アウタレース２は、相対的に肉厚で且つ相対的に外径及び内径が小さい小円筒部２０と、相対的に肉薄で且つ相対的に外径及び内径が大きい大円筒部２１と、を一体に有している。このアウタレース２は、小円筒部２０の内周面２０ａと、大円筒部２１の内周面２１ａとの間に、円錐台の側面と同等の形状でテーパ状をなす軌道面２ａを有する。なお、図３及び図４に示す例では、放射方向ＤＤ（径方向）において、小円筒部２０の外周面の位置と大円筒部２１の内周面２１ａの位置とは、略一致しているが、これに制限されない。放射方向ＤＤ（径方向）において、一方の周面が他方の周面よりも大きくてもよい。

軌道面２ａは、回転軸ＪＸに直交する平面Ｐ１に対して一方側（図１〜図４における右側）に角度θ２だけ傾斜した状態で、インナレース３の軌道面３ａに対向して配置されており、インナレース３の軌道面３ａと対をなす。この軌道面２ａは、ころ群５を構成する複数のころ５０が転動する面（の一方）として機能する。

インナレース３は、その内周側に、段付き軸状の回転部材Ｒ１が挿通されることで、回転部材Ｒ１に固定され、内側の軌道面（内輪）として機能する。具体的には、インナレース３は、アウタレース２の小円筒部２０の内周面２０ａの側に挿入される円筒部３０と、この円筒部３０の一端に設けられ、アウタレース２の大円筒部２１の内周面２１ａの側に挿入される円環状のフランジ部３１とを、一体に有している。このインナレース３においては、円筒部３０の外径は、アウタレース２の小円筒部２０の内径よりもわずかに小さく、且つフランジ部３１の外径は、アウタレース２の大円筒部２１の内径よりもわずかに小さい。このため、インナレース３は、アウタレース２の内周側において、回転軸ＪＸを中心に回転（自転）可能となっている。

また、インナレース３は、円筒部３０の外周面３０ａと、フランジ部３１における円筒部３０の側（図１〜図４における左側）のフランジ面３１ａとの間に、円錐台の側面と同等の形状でテーパ状をなす軌道面３ａを有する。

軌道面３ａは、回転軸ＪＸに直交する平面Ｐ１に対して、アウタレース２の軌道面２ａと同じ一方側（図１〜図４における右側）に、角度θ３だけ傾斜した状態で、アウタレース２の軌道面２ａに対向して配置されており、アウタレース２の軌道面２ａと対をなす。角度θ３は、軌道面２ａが傾斜している角度θ２よりも大きい（θ３＞θ２）。この軌道面３ａは、ころ群５を構成する複数のころ５０が転動する面（の他方）として機能する。つまり、軌道面２ａと軌道面３ａとは、一対の軌道面２ａ，３ａを構成する。

保持器４は、ころ群５を構成する複数のころ５０を、一対の軌道面２ａ，３ａの間に保持するものであり、円錐台の側面に厚みを持たせた板状で且つ正面視で円環となる形状を有している。この保持器４は、回転軸ＪＸに直交する平面Ｐ１に対して、アウタレース２の軌道面２ａ及びインナレース３の軌道面３ａと同じ一方側（図１〜図４における右側）に角度θ４だけ傾斜している。角度θ４は、軌道面２ａが傾斜している角度θ２よりも大きく且つ軌道面３ａが傾斜している角度θ３よりも小さい（θ２＜θ４＜θ３）。

また、保持器４は、ころ群５を構成するころ５０を収容するポケット群４０を有している。ポケット群４０は、保持器４の周方向ＤＲに等間隔に配列された複数（本実施形態では１８個）のポケット４１から構成されている。図５及び図６に示すように、ポケット４１は、ころ５０の放射方向ＤＤの内側から外側に向かって幅が大きくなる台形状で且つ四隅が面取りされた形状を有している貫通孔であり、回転軸ＪＸを中心とする放射状に設けられている。

図１〜図５に示すように、保持器４においては、保持器４の内径は、インナレース３の円筒部３０の外径よりもわずかに大きく、且つ保持器４の外径は、アウタレース２の大円筒部２１の内径よりもわずかに小さい。このため、保持器４は、保持器４の内周側にインナレース３の円筒部３０が挿入されてからポケット４１にころ５０が収容されると共に、保持器４がアウタレース２の大円筒部２１の内周面２１ａの側に挿入されることで、一対の軌道面２ａ，３ａの間に配置されて、アウタレース２の内周側で且つインナレース３の外周側において、回転軸ＪＸを中心に回転（自転）可能となっている。

ころ群５は、複数（本実施形態では１８個）のころ５０から構成される。複数のころ５０は、保持器４のポケット４１に収容されることで、一対の軌道面２ａ，３ａの間に保持されて、放射状に配列される。ころ５０は、ころ５０の放射方向ＤＤの内側から外側に向かって径が大きくなる円錐台状のころ本体５１と、ころ本体５１における放射方向ＤＤの外側に連続し、放射方向ＤＤの外側に向かって先細となる円錐状のころ外方部５２とを、一体に有している。

図５及び図６に示すように、ころ５０においては、ころ５０の放射方向ＤＤの内側は、ポケット４１の内壁（放射方向ＤＤの内側の内壁）に沿った平面形状を有しており、且つポケット４１に軸支されていない構造を有しており、ポケット４１の内壁に沿って配置されている。また、ころ５０においては、ころ５０の放射方向ＤＤの外側は、ポケット４１の内壁（放射方向ＤＤの外側の内壁）に点接触している。「点接触」とは、幾何学的な点接触に制限されず、本発明の効果が奏される範囲において「点接触」とみなせる状態を広く含む。さらに、ころ５０においては、一対の軌道面２ａ，３ａ（図４参照）を転動する転がり面（ころ本体５１の側面）が、ポケット４１の内壁（周方向ＤＲの内壁）に沿って配置されている。

図１〜図５に示すように、このようなころ５０は、保持器４の内周側にインナレース３の円筒部３０が挿入されてからポケット４１にころ５０が収容されると共に、保持器４がアウタレース２の大円筒部２１の内周面２１ａの側に挿入されることで、一対の軌道面２ａ，３ａの間に配置されて、一対の軌道面２ａ，３ａの間において、回転軸ＪＸを中心に回転（公転）可能となっていると共に、ポケット４１内で回転（自転）可能となっている。

アウタレース２、インナレース３、保持器４、及びころ群５のいずれか１つ以上は、樹脂を含んで構成されることが好ましい。本実施形態においては、アウタレース２、インナレース３、保持器４、及びころ群５の各構成部材が樹脂を含んで構成されている。なお、保持器４及びころ群５が樹脂を含んで構成され、アウタレース２及びインナレース３が金属から構成されている形態を採用することができる。

樹脂としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂が例示される。樹脂は、耐化学薬品性、電気絶縁性、耐熱性、低摩擦性（自己潤滑性）、切削加工性などの各種特性が優れており、金属と比べて、本発明の円錐ころ軸受のころ等として適しており、特にフッ素樹脂から形成される場合が好適である。また、ころ５０における少なくとも外周面が、樹脂から形成されていればよい。その場合、ころ５０は、例えば、金属心材の周りを樹脂でコーティングすることで形成されていてもよい。好ましくは、ころ５０の全体が樹脂から形成されている。

〔第１実施形態の効果〕
第１実施形態の円錐ころ軸受１によれば、例えば、次のような効果を奏する。
第１実施形態の円錐ころ軸受１は、回転軸ＪＸに直交する平面Ｐ１に対して一方側に傾斜している一対の軌道面２ａ，３ａの間に放射状に配列される複数のころ５０と、一対の軌道面２ａ，３ａの間に配置され、ころ５０を収容する複数のポケット４１を有する保持器４と、を備える。ころ５０は、ころ５０の放射方向ＤＤの内側から外側に向かって径が大きくなる円錐台状のころ本体５１と、ころ本体５１における放射方向ＤＤの外側に連続し、放射方向ＤＤの外側に向かって先細となる円錐状のころ外方部５２と、を有し、ころ５０の放射方向ＤＤの内側は、ポケット４１の内壁に沿った形状を有し且つポケット４１に軸支されておらず、ころ５０の放射方向ＤＤの外側は、ポケット４１の内壁に点接触する。

ころ５０が、ころ５０の放射方向ＤＤの内側から外側に向かって径が大きくなる円錐台状のころ本体５１を有するため、使用時に軌道面２ａ，３ａにおける内周側と外周側の間での周速度の差異（周速差）が生じ難い。そのため、外周側において軌道面２ａ，３ａところ５０との間で滑りが発生し難い。従って、滑り摩擦により軌道面２ａ，３ａところ５０との間の回転抵抗が増加し難く、外周側においてころ５０や軌道面２ａ，３ａの摩擦が多くなり難い。

また、ころ５０の放射方向ＤＤの内側は、ポケット４１の内壁に沿った形状を有し且つポケット４１に軸支されていない。そのため、放射方向ＤＤの内側において、ころ５０は、ころを保持する軸部材を有さない簡易な構造であり、しかも、ポケット４１における放射方向ＤＤの内側の内壁に安定的に支持される。従って、ころ５０の回転が円滑である。

更に、ころ５０が、ころ本体５１における放射方向ＤＤの外側に連続し、放射方向ＤＤの外側に向かって先細となる円錐状のころ外方部５２を有する。そのため、放射方向ＤＤの外側において、ころ５０は、ポケット４１における放射方向ＤＤの外側の内壁との接触面積が最低限であり、摩擦抵抗を大幅に低減することができる。これにより、大きな荷重に対する耐久性や長時間の使用に対する耐久性を向上させることができる。

また、第１実施形態の円錐ころ軸受１においては、ころ５０における少なくとも外周面は、樹脂から形成されている、そのため、例えば、外周面の樹脂の内側に金属心材を配置させる構成を採ることができる。これにより、前述の第１実施形態の効果を奏しつつ、ころ５０の全体強度を向上させることができる。

また、第１実施形態の円錐ころ軸受１においては、ころ５０の全体が、樹脂から形成されている。そのため、前述の第１実施形態の効果を奏しつつ、ころ５０を樹脂のみから単純な加工で製造することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態の円錐ころ軸受１０１について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の第２実施形態の円錐ころ軸受１０１における、ポケット１４１に収容されたころ１５０の拡大図である。第２実施形態については、主として、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様な構成については符号に＋１００をしている。第２実施形態において、特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。また、第２実施形態においても、第１実施形態と同様な効果が奏される。

図７に示すように、第２実施形態の円錐ころ軸受１０１においては、ポケット１４１は、第１実施形態の円錐ころ軸受１のポケット４１（図６参照）と比べて、ポケット１４１における放射方向ＤＤの内側の内壁の形状が異なる。ポケット１４１は、ころ１５０の放射方向ＤＤの内側から外側に向かって幅が大きくなる台形状であり、放射方向ＤＤの内側が放射方向ＤＤの内側へ向かって湾曲（突出）するように膨らんだ形状で、且つ放射方向ＤＤの外側の両角が面取りされた形状を有している貫通孔である。

ころ群１０５は、複数（本実施形態では１８個）のころ１５０から構成される。ころ１５０は、ころの放射方向ＤＤの内側から外側に向かって径が大きくなる円錐台状のころ本体１５１と、ころ本体１５１における放射方向ＤＤの外側に連続し、放射方向ＤＤの外側に向かって先細となる円錐状のころ外方部１５２と、ころ本体１５１における放射方向ＤＤの内側に連続し、放射方向ＤＤの内側に向かって凸となる曲面状のころ内方部１５３とを、一体に有している。

ころ１５０においては、ころ１５０の放射方向ＤＤの内側を形成するころ内方部１５３は、ポケット１４１における放射方向ＤＤの内側の内壁に沿った曲面形状を有し且つポケット１４１に軸支されていない構造を有しており、ポケット１４１の内壁に沿って配置されている。

第２実施形態の円錐ころ軸受１０１は、第１実施形態の円錐ころ軸受１と同様の効果を奏する。また、ころ１５０が、ころ本体１５１における放射方向ＤＤの内側に連続し、放射方向ＤＤの内側に向かって凸となる曲面状のころ内方部１５３を有する。そのため、ころ５０は、ポケット４１における放射方向ＤＤの内側の内壁に更に安定的に支持される。従って、ころ５０の回転が更に円滑である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
ポケット群４０を構成するポケット４１の個数、及びころ群５を構成するころ５０の個数は、制限されない。ころの放射方向の内側の形状であってポケットの内壁に沿った形状は、第１実施形態における形状、第２実施形態における形状に制限されない。

１，１０１円錐ころ軸受
２ａ軌道面
３ａ軌道面
４，１０４保持器
４１，１４１ポケット
５０，１５０ころ
５１，１５１ころ本体
５２，１５２ころ外方部
ＪＸ回転軸
ＤＤ放射方向

Claims

回転軸のスラスト荷重及びラジアル荷重を受ける円錐ころ軸受であって、
前記回転軸に直交する平面に対して一方側に傾斜している一対の軌道面の間に放射状に配列される複数のころと、
前記一対の軌道面の間に配置され、前記ころを収容する複数のポケットを有する保持器と、を備え、
前記ころは、前記ころの放射方向の内側から外側に向かって径が大きくなる円錐台状のころ本体と、前記ころ本体における前記放射方向の外側に連続し、前記放射方向の外側に向かって先細となる円錐状のころ外方部と、を有し、
前記ころの前記放射方向の内側は、前記ポケットの内壁に沿った形状を有し且つ前記ポケットに軸支されておらず、
前記ころの前記放射方向の外側は、前記円錐状のころ外方部の先端が接触することにより、前記ポケットの内壁に点接触する、
円錐ころ軸受。
前記ころにおける少なくとも外周面は、樹脂から形成されている、
請求項１に記載の円錐ころ軸受。
前記ころの全体が、樹脂から形成されている、
請求項１又は２に記載の円錐ころ軸受。