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WO2024053321A1 - ころ軸受 - Google Patents

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Info

Publication number
WO2024053321A1
WO2024053321A1 PCT/JP2023/028982 JP2023028982W WO2024053321A1 WO 2024053321 A1 WO2024053321 A1 WO 2024053321A1 JP 2023028982 W JP2023028982 W JP 2023028982W WO 2024053321 A1 WO2024053321 A1 WO 2024053321A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roller
distance
spherical
inner ring
roller bearing
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/028982
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆司 村井
聡希 中野
渓太 山田
真一 河田
晋 高野
Original Assignee
日本精工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本精工株式会社 filed Critical 日本精工株式会社
Publication of WO2024053321A1 publication Critical patent/WO2024053321A1/ja

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Classifications

    • 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
    • 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
    • F16C19/38—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 two or more rows of rollers
    • 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
    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06—Ball or roller bearings
    • F16C23/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • 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
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/48—Cages for rollers or needles for multiple rows of rollers or needles

Definitions

  • the present invention relates to roller bearings.
  • a roller bearing is a type of rolling bearing.
  • a roller bearing includes an inner ring and an outer ring that extend in the circumferential direction around a central shaft, rollers that are arranged between the inner ring and the outer ring, and a cage that is provided with pockets that hold the rollers (for example, (See Patent Document 1).
  • Patent Document 1 discloses a technique for reducing rotational noise of a roller bearing by setting the maximum diameter Dw of the roller and the minimum clearance C between the inner surface of the pocket and the inner surface of the pocket to values within a predetermined range.
  • Patent Document 1 does not disclose any description regarding longevity.
  • An object of the present invention is to provide a roller bearing that can have a long service life.
  • a roller bearing includes an inner ring and an outer ring that extend in the circumferential direction around the central shaft, a plurality of rollers that are arranged between the inner ring and the outer ring, and a roller bearing that extends in the axial direction of the central shaft.
  • a cage in which a plurality of extending columnar portions are provided along the circumferential direction, and the roller is held between two circumferentially adjacent columnar portions among the plurality of columnar portions;
  • Two pillars adjacent in the circumferential direction are a first pillar and a second pillar, a roller disposed between the first pillar and the second pillar is a first roller, and the central axis is the center of the roller.
  • the pitch circle is a circle passing through the axis of the first roller, then the first distance, which is the moving distance of the first roller along the circumference of the pitch circle when viewed from the axial direction, is The second distance, which is the separation distance between the first column part and the second column part along the circumference of the pitch circle, is greater than 0.5% and less than 1.8%.
  • the ratio of the first distance to the second distance is 0.5% or less, for example, when the inner ring is rotated relative to the outer ring, the temperature of the outer ring becomes too high and it becomes unusable.
  • the ratio of the first distance to the second distance is greater than 1.8%, for example, when the inner ring is rotated relative to the outer ring, the inner ring is likely to peel off, reducing the life of the roller bearing. From the above, by setting the first distance to be greater than 0.5% and less than 1.8% of the second distance, it is possible to extend the life of the roller bearing.
  • FIG. 1 is a partially cross-sectional perspective view schematically showing a self-aligning roller bearing according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the self-aligning roller bearing of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a part of the cage viewed from the outer peripheral side.
  • FIG. 4 is a plan view of the spherical roller according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a part of the self-aligning roller bearing of FIG. 2 viewed from the axial direction.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the spherical roller before and after movement in FIG. 5.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the spherical roller before and after movement in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the first cage, the second cage, and the spherical rollers as viewed from the axial direction.
  • FIG. 8 is a schematic diagram comparing the amount of movement of the spherical rollers in the first cage and the second cage.
  • FIG. 9 is a partially cross-sectional perspective view schematically showing a single row cylindrical roller bearing according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view of the cylindrical roller of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a bar graph summarizing the results of the examples.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a part of the cage according to another embodiment, viewed from the outer circumferential side.
  • FIG. 1 is a partially cross-sectional perspective view schematically showing a self-aligning roller bearing according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the self-aligning roller bearing of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a part of the cage viewed from the outer peripheral side.
  • FIG. 4 is a plan view of the spherical roller according to the embodiment.
  • the X1 side is one side in the axial direction of the inner ring 1 and the outer ring 2, and the X2 side is the other side in the axial direction.
  • the self-aligning roller bearing 100 includes an inner ring 1, an outer ring 2, spherical rollers 32, and a cage 4.
  • the inner ring 1 and the outer ring 2 have an annular shape extending in the circumferential direction around the central axis AX10.
  • a plurality of spherical rollers 32 are arranged in two rows with the axial center line CL of the inner ring 1 and outer ring 2 interposed therebetween.
  • rows of spherical rollers 32 arranged along the circumferential direction are formed on the X1 side (one side in the axial direction) and the X2 side (the other side) of the inner ring 1 and the outer ring 2 with the center line CL in between.
  • the axial centers AX20 of these two rows of spherical rollers 32 are inclined with respect to the central axis AX10.
  • the axis AX20 of the spherical roller 32 on the X1 side is inclined so as to approach the center axis AX10 as it goes toward the X1 side.
  • the axis AX20 of the spherical roller 32 on the X1 side is inclined radially inward as it goes toward the X1 side.
  • the axis AX20 of the spherical roller 32 on the X2 side is inclined toward the center axis AX10 as it goes toward the X2 side.
  • the axis AX20 of the spherical roller 32 on the X2 side is inclined radially inward as it goes to the X2 side.
  • an observation device such as a high-speed camera 500 is arranged on an extension of the axis AX20 of the spherical roller 32 on the X2 side. Since the high-speed camera 500 is arranged along the axis AX20, it is inclined with respect to the central axis AX10.
  • the high-speed camera 500 may be placed on the extension of the axis AX20 of the spherical roller 32 on the X1 side, or on the extension of the axis AX20 of the spherical roller 32 on the X1 side and the axis of the spherical roller 32 on the X2 side.
  • the high-speed cameras 500 may be placed on the extension lines of the heart AX20.
  • the inner ring 1 has an outer circumferential surface 11 and an inner circumferential surface 12, and the outer circumferential surface 11 is provided with raceway surfaces 13 and 14 of the spherical rollers 32.
  • the raceway surface 13 is the raceway surface of the spherical roller 32 on the X1 side.
  • the raceway surface 13 is inclined radially inward toward the X1 side.
  • the raceway surface 14 is the raceway surface of the spherical roller 32 on the X2 side.
  • the raceway surface 14 is inclined radially inward toward the X2 side.
  • the outer ring 2 has an outer circumferential surface 22 and an inner circumferential surface 21, and the inner circumferential surface 21 serves as the raceway surface 23 of the spherical rollers 32.
  • the inner circumferential surface 21 is a circular arc centered on the center O2.
  • the center O2 which is the center of curvature of the raceway surface 23 of the outer ring 2
  • the retainer 4 includes rim portions 43, 44, and 45 and a column portion 40.
  • the rim portion 43 extends annularly along the center line CL of the retainer 4. That is, the rim portion 43 is located at the center of the inner ring 1 and the outer ring 2 in the axial direction.
  • the rim part 44 is arranged on the X2 side with respect to the rim part 43, and the rim part 45 is arranged on the X1 side with respect to the rim part 43.
  • the rim portion 43 extends annularly along the center line CL.
  • the rim portions 44 and 45 extend substantially parallel to the rim portion 43.
  • the column portion 40 extends from the rim portion 43 toward the X1 side or the X2 side.
  • the column portion 40 is substantially orthogonal to the rim portions 43, 44, and 45.
  • the pillar portions 40 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • a pocket 46 is provided between a pair of circumferentially adjacent pillar parts 40, rim part 43, and rim part 44, and between a pair of circumferentially adjacent pillar parts 40, rim part 43, and rim part 45.
  • the spherical roller 32 is arranged in the pocket 46.
  • the column portion 40 on the X2 side is arranged between two column portions 40 adjacent in the circumferential direction on the X1 side.
  • the rollers 3 applied to the self-aligning roller bearing 100 are, for example, spherical rollers 32 shown in FIG. 4.
  • the outer peripheral surface 32a of the spherical roller 32 has a spherical shape, and the diameter at the center in the axial direction is larger than the diameter at the end in the axial direction.
  • the end face 32b of the spherical roller 32 in the axial direction of the axis AX20 has a plane along a second plane 230 orthogonal to the axis AX20.
  • the entire surface of the axial end surface 32b may be a plane along the second plane 230.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a part of the self-aligning roller bearing of FIG. 1 viewed from the axial direction.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the spherical roller before and after movement in FIG. 5.
  • the spherical roller 32 when viewed from the axial direction of the center axis AX10, the spherical roller 32 is disposed between two circumferentially adjacent column parts 40.
  • the two pillar parts 40 adjacent to each other in the circumferential direction are, for example, the first pillar part 41 and the second pillar part 42.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a part of the self-aligning roller bearing of FIG. 1 viewed from the axial direction.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the spherical roller before and after movement in FIG. 5.
  • the spherical roller 32 when viewed from the axial direction of the center axis AX10, the spherical roller 32 is disposed between two circumferentially adjacent column
  • a first column portion 41 is provided on one side in the circumferential direction, and a second column portion 42 is provided on the other side in the circumferential direction. Therefore, in other words, the spherical roller 32 is arranged between the first column part 41 and the second column part 42.
  • the spherical rollers 32 are also referred to as first rollers 30.
  • the first roller 30 either a spherical roller 32 or a cylindrical roller 31, which will be described later, can be used.
  • a circle passing through the axis AX20 of the spherical roller 32 centered on the central axis AX10 is defined as a pitch circle C1.
  • the circumference of the pitch circle C1 is drawn with a straight dashed-dotted line.
  • the separation distance between the first column part 41 and the second column part 42 along the circumference of the pitch circle C1 is a second distance L2. More specifically, the circumference of the pitch circle C1 between the radial center of the side surface 41a of the first column part 41 on the spherical roller 32 side and the radial center of the side surface 42a of the second column part 42 on the spherical roller 32 side.
  • the separation distance along the line is the second distance L2.
  • the center along the circumferential direction between the radial center of the side surface 41a and the radial center of the side surface 42a is the center O1
  • the radial center of the side surface 41a and the side surface 42a are centered around the center O1.
  • An imaginary circle C2 passing through the radial center of is shown by a broken line.
  • the side surface 41a of the first columnar section 41 and the side surface 42a of the second columnar section 42 are arcuate along the circumference of the virtual circle C2.
  • the spherical rollers 32 move along the circumference of the pitch circle C1 between the first column part 41 and the second column part 42. It is possible to move. Specifically, the spherical roller 32 is movable between the side surface 41a of the first column part 41 and the side surface 42a of the second column part 42. That is, when the inner ring 1 and the outer ring 2 rotate relative to each other, the spherical rollers 32 do not necessarily come into contact with the side surface 41a of the first column part 41 or the side surface 42a of the second column part 42.
  • the spherical roller 32 moves by the maximum distance, it comes into contact with both the side surface 41a of the first column part 41 and the side surface 42a of the second column part 42.
  • FIG. 6 when the spherical roller 32 is viewed from the axial direction, consider a case where the spherical roller 32 located at the position indicated by the solid line moves to the position indicated by the broken line. In this case, the first portion 33 of the outer circumferential surface 32a of the spherical roller 32 located at the position P1 indicated by the solid line moves to the first region 33 located at the position P2 indicated by the broken line. Therefore, the moving distance of the spherical roller 32 along the circumference of the pitch circle C1 (see FIG.
  • the moving distance of the spherical roller 32 is the first distance L1, which is the moving distance of the first portion 33, as shown in FIG.
  • the moving distance of the spherical roller 32 can be calculated by photographing the movement of the spherical roller 32 in the circumferential direction using an observation device such as the high-speed camera 500 shown in FIGS. 1 and 2, for example.
  • the high-speed camera 500 is arranged on an extension of the axis AX20 of the spherical roller 32, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the first distance L1 is greater than 0.5% and less than 1.8% of the second distance L2.
  • the value obtained by dividing the first distance L1 by the second distance L2 is greater than 0.005 and less than or equal to 0.018. If the ratio of the first distance L1 to the second distance L2 is 0.5% or less, for example, when the inner ring 1 is rotated relative to the outer ring 2, the temperature of the outer ring 2 becomes too high to be used. On the other hand, if the ratio of the first distance L1 to the second distance L2 is larger than 1.8%, for example, when the inner ring 1 is rotated relative to the outer ring 2, the inner ring 1 is likely to peel off and self-align. The life of the roller bearing 100 is reduced.
  • the first distance L1 is 1.65% or more and 1.8% or less with respect to the second distance L2.
  • the value obtained by dividing the first distance L1 by the second distance L2 is more preferably 0.0165 or more and 0.018 or less.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the first cage, the second cage, and the spherical rollers as viewed from the axial direction.
  • FIG. 8 is a schematic diagram comparing the amount of movement of the spherical rollers in the first cage and the second cage.
  • the cage 4 can be, for example, a cage 4A and a cage 4B.
  • the first column portion 41A and the second column portion 42A of the cage 4A are arranged on the circumference of the pitch circle C1.
  • the first column portion 41B and the second column portion 42B of the retainer 4B are arranged radially inward of the self-aligning roller bearing 100 than the first column portion 41A and the second column portion 42A. That is, the distance between the radial center of the first column portion 41A and the second column portion 42A of the cage 4A and the center axis AX10 of the self-aligning roller bearing 100 is determined by PCD (Pitch Circle Diameter). ).
  • the distance between the radial center portions of the first column portion 41B and the second column portion 42B of the retainer 4B and the central axis AX10 of the self-aligning roller bearing 100 is smaller than the PCD.
  • a side surface 41Aa of the first column part 41A and a side surface 42Aa of the second column part 42A in the cage 4A are arcuate along the circumference of the virtual circle C2.
  • the side surface 41Ba of the first column part 41B and the side surface 42Ba of the second column part 42B in the cage 4B are also arcuate along the circumference of the virtual circle C2.
  • the side surface 42Aa of the second column part 42A of the cage 4A and the side surface 42Ba of the second column part 42B of the cage 4B are arranged on the circumference of the virtual circle C2. Therefore, when the column portions of the cage are arranged on the circumference of the virtual circle C2, the cage 4A and the cage 4B are compared to determine which one has a larger maximum movement distance of the spherical rollers 32.
  • the maximum movement distance L10 of the spherical rollers 32 held by the cage 4A and the maximum movement distance L20 of the spherical rollers 32 held by the cage 4B will be described. That is, the maximum value of the movement distance of the first portion 33 of the outer circumferential surface 32a of the spherical roller 32 explained in FIG. 6 is compared between the cage 4A and the cage 4B.
  • the spherical rollers 32 normally move within a range where they do not come into contact with the cage 4A.
  • the first portion 33A of the outer peripheral surface 32a of the spherical roller 32 located at the position P1 moves to the first portion 33A located at the position P2 and comes into contact with the retainer 4A.
  • position P2 is a position where the outer circumferential surface 32a of the spherical roller 32 contacts the side surface 42Aa of the second column portion 42A.
  • the maximum movement distance L10 is defined as distance a. That is, the maximum moving distance L10 (distance a) is the maximum distance that the spherical rollers 32 held by the cage 4A can move.
  • the spherical rollers 32 normally move within a range where they do not come into contact with the cage 4B.
  • the moving distance becomes maximum
  • the first portion 33B of the outer circumferential surface 32a of the spherical roller 32 located at the position P1 moves to the first portion 33B located at the position P2 and comes into contact with the retainer 4B.
  • position P2 is a position where the outer circumferential surface 32a of the spherical roller 32 contacts the side surface 42Ba of the second column portion 42B.
  • the spherical roller 32 moves along a straight line from position P1 to position P2.
  • the maximum movement distance L20 is defined as distance b.
  • the maximum moving distance L20 (distance b) is the maximum distance that the spherical rollers 32 held by the cage 4B can move. Therefore, below, the maximum movement distance L10 (distance a) when arranging the holder 4A is compared with the maximum movement distance L20 (distance b) when arranging the holder 4B.
  • intersection of the straight line connecting the axis AX20 and the first portion 33B at the position P1 and the retainer 4B is defined as the intersection 33C.
  • intersection angle between the straight line connecting the axial center AX20 and the first portion 33A at the position P1 and the straight line connecting the axial center AX20 and the first portion 33B at the position P1 is defined as an angle ⁇ .
  • a right triangle is formed by the intersection point 33C, the first portion 33B at position P1, and the first portion 33B at position P2.
  • Example 1 In Example 1, the lifespan (rolling life: long-term life) of the spherical roller bearing A was verified.
  • the cage used was the cage 4B described in FIG. 7. (Roughness condition) ⁇ Outer ring roughness: 0.15 um or less ⁇ Inner ring roughness: 0.1 um or less ⁇ Spherical roller roughness: 0.1 um or less
  • test conditions are as follows. ⁇ Test radial load: 45200N ⁇ Test axial load: 0N ⁇ Inner ring rotation speed: 1500min -1 ⁇ Lubrication method: JX Nippon Oil FBK oil RO68, forced supply circulation
  • Example 2 In Example 2, the lifespan (rolling life: long-term life) of the self-aligning roller bearing B was verified.
  • the cage used was the cage 4B described in FIG. 7. (Roughness condition) ⁇ Outer ring roughness: 0.1 um or less ⁇ Inner ring roughness: 0.1 um or less ⁇ Spherical roller roughness: 0.1 um or less
  • test conditions were the same as in Example 1.
  • Example 3 In Example 3, the life of the self-aligning roller bearing C was verified.
  • Example 2 The roughness conditions and test conditions were the same as in Example 2. That is, the third embodiment differs from the second embodiment only in the retainer.
  • Example 4 In Example 4, the lifespan (seizure life: short-term life) of the self-aligning roller bearing D was verified.
  • test conditions are as follows. ⁇ Test radial load: 75700N ⁇ Test axial load: 0N ⁇ Inner ring rotation speed: 1300, 1950, 2600, 3250min -1 ⁇ Lubrication method: Clean forced lubrication, general-purpose multi-purpose lubricant VG68
  • the temperature of the outer ring is preferably 70°C or lower, for example. However, in Example 4, this temperature is exceeded. As described above, the temperature of the outer ring of the self-aligning roller bearing D became too high, resulting in the result that it could not be used (long-term life test was not possible). Further, as a result of rotating the inner ring of the self-aligning roller bearing D and verifying the amount of movement of the spherical rollers, the ratio of the first distance L1 to the second distance L2 was 0.005 (0.5%).
  • FIG. 11 is a bar graph summarizing the results of the examples.
  • the actual life ratio of spherical roller bearing B was 3, and the actual life ratio of spherical roller bearing C was 4.26.
  • the actual lifespan ratio of the spherical roller bearing B is 1.82% and 1.65%, respectively
  • the ratio of the first distance L1 to the second distance L2 is 1.82% and 1.65%, respectively. It was confirmed in Examples that the ratio is preferably 1.8% or less.
  • the ratio of the first distance L1 to the second distance L2 in the self-aligning roller bearing D is 0.5% or less. Therefore, it was confirmed in the example that the ratio of the first distance L1 to the second distance L2 is preferably larger than 0.5%.
  • the self-aligning roller bearing (roller bearing) 100 is arranged between the inner ring 1 and the outer ring 2, which extend in the circumferential direction around the center axis AX10, and the inner ring 1 and the outer ring 2.
  • a plurality of spherical rollers 32 (rollers 3) and a plurality of columnar portions 40 extending in the axial direction of the central axis AX1 are provided along the circumferential direction, and two of the plurality of columnar portions 40 that are adjacent to each other in the circumferential direction are provided.
  • a retainer 4 in which the spherical rollers 32 are held between the column parts 40 is provided.
  • first roller 30 Two pillars 40 adjacent in the circumferential direction are referred to as a first pillar 41 and a second pillar 42, and a spherical roller 32 disposed between the first pillar 41 and second pillar 42 is referred to as a first roller 30.
  • the pitch circle C1 is a circle centered on the center axis AX10 and passing through the axis of the first roller 30
  • the distance the first roller 30 moves along the circumference of the pitch circle C1 when viewed from the axial direction is the pitch circle C1.
  • 1 distance L1 is greater than 0.5% and 1.8% with respect to the second distance L2, which is the separation distance between the first column part 41 and the second column part 42 along the circumference of the pitch circle C1. It is as follows.
  • the self-aligning roller bearing 100 when the inner ring 1 and the outer ring 2 rotate relative to each other, the spherical rollers 32 in the cage 4 rotate. Therefore, slipping and friction occur between the inner ring 1, outer ring 2, or cage 4 and the spherical rollers 32. This friction may, for example, cause damage such as peeling to the inner ring 1 or outer ring 2, or cause the temperature of the inner ring 1 or outer ring 2 to become high, reducing the life of the self-aligning roller bearing 100.
  • the ratio of the first distance L1 to the second distance L2 is 0.5% or less, for example, when the inner ring 1 is rotated relative to the outer ring 2, the temperature of the outer ring 2 becomes too high and it cannot be used. Sometimes it disappears.
  • the ratio of the first distance L1 to the second distance L2 is greater than 1.8%, for example, when the inner ring 1 is rotated relative to the outer ring 2, there may be slippage between the rollers in the load area and the inner ring 1. occurs more frequently, and the inner ring 1 is more likely to peel off, reducing the lifespan of the spherical roller bearing 100.
  • FIG. 9 is a partially cross-sectional perspective view schematically showing a single row cylindrical roller bearing according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view of the cylindrical roller of FIG. 9.
  • the single-row roller bearing 100A includes an inner ring 1A, an outer ring 2A, cylindrical rollers (first roller 30, roller 3) 31, and a cage 4C.
  • the inner ring 1A and the outer ring 2A have an annular shape extending in the circumferential direction around the central axis AX10.
  • the outer circumferential surface of the inner ring 1A serves as the raceway surface of the cylindrical rollers 31, and the inner circumference of the outer ring 2A serves as the raceway surface of the cylindrical rollers 31.
  • the cage 4C is provided with a plurality of column parts 40A arranged in the circumferential direction. Cylindrical rollers 31 are arranged between a pair of circumferentially adjacent column parts 40A. A gap is provided in the circumferential direction between the cylindrical roller 31 and the pillar portion 40A.
  • the cylindrical rollers 31 are movable between the pair of pillar portions 40A along the circumferential direction of the roller bearing 100A. Furthermore, an observation device such as the high-speed camera 500 is arranged along the axis AX20 of the cylindrical rollers 31 on the side of the roller bearing 100A.
  • the outer peripheral surface 31a of the cylindrical roller 31 has a cylindrical surface extending in the circumferential direction around the axis AX20. That is, the outer peripheral surface 31a of the cylindrical roller 31 has the same diameter at any position in the axial direction.
  • the single row roller bearing 100A This makes it possible to extend the service life of the first distance L1 to be larger than 0.5% and 1.8% or less with respect to the second distance L2, the single row roller bearing 100A This makes it possible to extend the service life of the first distance L1 to be larger than 0.5% and 1.8% or less with respect to the second distance L2, the single row roller bearing 100A This makes it possible to extend the service life of the first distance L1 to be larger than 0.5% and 1.8% or less with respect to the second distance L2, the single row roller bearing 100A This makes it possible to extend the service life of the first distance L1 to be larger than 0.5% and 1.8% or less with respect to the second distance L2, the single row roller bearing 100A This makes it possible to extend the service life of the first distance L1 to be larger than 0.5% and 1.8% or less with respect to the second distance L2, the single row roller bearing 100A This makes it possible to extend the service life of the first distance L1 to be larger than 0.5% and 1.8% or less with respect to the second distance L2, the single row roller bearing 100A
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a part of the cage according to another embodiment, viewed from the outer circumferential side.
  • the retainer 4D includes a rim portion 43 and a column portion 40.
  • the rim portion 43 extends annularly along the center line CL of the retainer 4D. That is, the rim portion 43 is located at the center of the inner ring 1 and the outer ring 2 in the axial direction.
  • the column portion 40 extends from the rim portion 43 toward the X1 side or the X2 side.
  • the column portion 40 is substantially perpendicular to the rim portion 43.
  • the pillar portions 40 are arranged at equal intervals along the circumferential direction. In other words, the annular rim portion 43 extends in the circumferential direction and is connected to the plurality of pillar portions 40 .
  • pockets 46 are provided between a pair of circumferentially adjacent pillars 40 and rim 43 and between a pair of circumferentially adjacent pillars 40 and rim 43.
  • the column portion 40 on the X2 side is arranged between two column portions 40 adjacent in the circumferential direction on the X1 side.
  • the rollers 3 applied to the self-aligning roller bearing 100 are, for example, spherical rollers 32 shown in FIG. 4. The spherical roller 32 is arranged in the pocket 46. As shown in FIG.
  • the end surface 32b of the spherical roller 32 in the axial direction of the axis AX20 has a second plane 230 orthogonal to the axis AX20.
  • the entire surface of the axial end surface 32b may be the second plane 230.
  • the rim portion 43 has an axial side surface 430.
  • Side surface 430 includes side surfaces 431 and 432.
  • Side 430 faces pocket 46.
  • the side surface 431 is located on the X1 side with respect to the center line CL when the rim portion 43 is viewed from the radial direction.
  • the side surface 432 is located on the X2 side with respect to the center line CL when the rim portion 43 is viewed from the radial direction.
  • the side surfaces 431 and 432 have a protrusion 433 that protrudes toward the X1 side or the X2 side (that is, in the axial direction).
  • Projection 433 includes projections 434 and 435.
  • the protruding portion 434 protrudes from the side surface 431 toward the X1 side.
  • the protruding portion 435 protrudes from the side surface 432 toward the X2 side.
  • the protrusion 433 has an end face 433a in the axial direction.
  • a plane perpendicular to the central axis AX10 is defined as a first plane 200.
  • the first plane 200 includes a first plane 210 located on the X1 side of the center line CL, and a first plane 220 located on the X2 side of the center line CL.
  • the axial end surface 433a has a first plane 200. That is, the axial end surface 433a of the protrusion 434 located on the X1 side with respect to the center line CL has the first plane 210 and can come into contact with the axial end surface 32b of the spherical roller 32 (see FIG. 4). be.
  • the axial end surface 433a of the protrusion 435 located on the X2 side with respect to the center line CL has a first plane 220, and can come into contact with the axial end surface 32b of the spherical roller 32 (see FIG. 4). be. More specifically, the entire surface of the axial end surface 433a of the protrusion 434 is the first plane 210, and the entire surface of the axial end surface 433a of the protrusion 435 is the first plane 220.
  • the retainer 4 includes a plurality of pillar parts 40 and an annular rim part 43 that extends in the circumferential direction and connects to the plurality of pillar parts 40, and has a rim
  • the portion 43 has a protruding portion 433 that protrudes in the axial direction from the axial side surface 430 of the rim portion 43, and the axial end surface 433a of the protruding portion 433 has a first plane 200 orthogonal to the central axis AX10.
  • the spherical roller (first roller) 32 has an end face 32b in the axial direction, the end face 32b in the axial direction has a second plane 230 extending along the first plane 200, and the protrusion 433 of the rim part 43
  • the axial end surface 433a can be brought into contact with the axial end surface 32b of the spherical roller (first roller) 32.
  • the present embodiment is better than the spherical roller 32 and the protrusion 433 of the rim part 43.
  • the difference in rotational speed (circumferential speed) between the spherical rollers 32 and the inner ring 1 of the bearing is smaller, and as a result, the slippage of the spherical rollers 32 with respect to the inner ring 1 is reduced.
  • the actual life time which is the time it takes for peeling to occur, becomes longer.
  • the entire surface of the end surface 433a in the axial direction of the protrusion 433 is the first plane 200. According to this, since the frictional force between the spherical rollers 32 and the protrusion 433 of the rim portion 43 becomes even larger, the slippage of the spherical rollers 32 against the inner ring 1 becomes smaller, and as a result, it is the time when the inner ring 1 peels off. Actual life time becomes longer.

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Abstract

ころ軸受は、中心軸の軸回りの周方向に延びる内輪および外輪と、内輪と外輪との間に配置される複数のころと、中心軸の軸方向に延びる柱部が周方向に沿って複数設けられ、且つ、複数の柱部のうち周方向に隣接する２つの柱部の間にころが保持される保持器と、を備える。周方向に隣接する２つの柱部を第１柱部および第２柱部とし、第１柱部および第２柱部の間に配置されるころを第１ころとし、中心軸を中心として第１ころの軸心を通る円をピッチ円とした場合、軸方向から見て、ピッチ円の円周に沿った第１ころの移動距離である第１距離は、第１柱部と第２柱部とのピッチ円の円周に沿った離隔距離である第２距離に対して、０．５％より大きく且つ１．８％以下である。

Description

ころ軸受
　本発明は、ころ軸受に関する。
　ころ軸受は、転がり軸受の一種である。ころ軸受は、中心軸の軸回りの周方向に延びる内輪および外輪と、内輪と外輪との間に配置されるころと、ころを保持するポケットが設けられた保持器と、を備える（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ころの最大直径Ｄｗと、ポケットの内面ところとの最小すきまＣとを所定範囲の値にして、ころ軸受の回転音を低減させる技術が開示されている。
特開２０１８－１６９０４４号公報
　従来、転がり軸受（特にころ軸受）を用いる機械装置において、当該機械装置の寿命を長くしたいという産業界の要望が高まっているため、ころ軸受の長寿命化が望まれている。しかし、特許文献１は長寿命化に関する記載を開示していない。
　本発明は、長寿命化を図ることが可能なころ軸受を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係るころ軸受は、中心軸の軸回りの周方向に延びる内輪および外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置される複数のころと、前記中心軸の軸方向に延びる柱部が前記周方向に沿って複数設けられ、且つ、複数の前記柱部のうち前記周方向に隣接する２つの柱部の間に前記ころが保持される保持器と、を備え、前記周方向に隣接する２つの柱部を第１柱部および第２柱部とし、前記第１柱部および前記第２柱部の間に配置されるころを第１ころとし、前記中心軸を中心として前記第１ころの軸心を通る円をピッチ円とした場合、前記軸方向から見て、前記ピッチ円の円周に沿った前記第１ころの移動距離である第１距離は、前記第１柱部と前記第２柱部との前記ピッチ円の円周に沿った離隔距離である第２距離に対して、０．５％より大きく且つ１．８％以下である。
　ころ軸受においては、内輪と外輪とが相対回転する際に、保持器内のころが回転する。従って、内輪、外輪または保持器と、ころとの間に摩擦が生じる。この摩擦によって、例えば、内輪または外輪に剥離等の損傷が生じたり、内輪または外輪の温度が高温になったりして、ころ軸受の寿命が低下する場合がある。
　ここで、第１距離の第２距離に対する比が０．５％以下の場合は、例えば内輪を外輪に対して相対回転させる場合に、外輪の温度が高くなり過ぎて使用できなくなる。一方、第１距離の第２距離に対する比が１．８％よりも大きくなると、例えば内輪を外輪に対して相対回転させる場合に、内輪に剥離が生じやすくなってころ軸受の寿命が低下する。以上より、第１距離を第２距離に対して、０．５％より大きく且つ１．８％以下に設定することにより、ころ軸受の長寿命化を図ることが可能となる。
　本発明によれば、ころ軸受の長寿命化を図ることが可能となる。
図１は、実施形態に係る自動調心ころ軸受を模式的に示す一部断面の斜視図である。 図２は、図１の自動調心ころ軸受の断面の模式図である。 図３は、保持器の一部を外周側から見た模式図である。 図４は、実施形態に係る球面ころの平面図である。 図５は、図２の自動調心ころ軸受の一部を軸方向から見た模式図である。 図６は、図５において移動前後の球面ころを示す模式図である。 図７は、軸方向から見た第１の保持器、第２の保持器および球面ころを示す模式図である。 図８は、第１の保持器と第２の保持器とについて、球面ころの移動量を比較した模式図である。 図９は、他の実施形態に係る単列の円筒ころ軸受を模式的に示す一部断面の斜視図である。 図１０は、図９の円筒ころの平面図である。 図１１は、実施例の結果をまとめた棒グラフである。 図１２は、他の実施形態に係る保持器の一部を外周側から見た模式図である。
　本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、同一構造の部位には同一符号を付けて、説明を省略する。
［実施形態］
（自動調心ころ軸の構成）
　まず、ころ軸受の一種である自動調心ころ軸の構成を説明する。図１は、実施形態に係る自動調心ころ軸受を模式的に示す一部断面の斜視図である。図２は、図１の自動調心ころ軸受の断面の模式図である。図３は、保持器の一部を外周側から見た模式図である。図４は、実施形態に係る球面ころの平面図である。Ｘ１側は内輪１および外輪２の軸方向の一方側であり、Ｘ２側は軸方向の他方側である。
　図１および図２に示すように、自動調心ころ軸受１００は、内輪１と、外輪２と、球面ころ３２と、保持器４と、を備える。内輪１および外輪２は、中心軸ＡＸ１０の軸回りの周方向に延びる円環状の形状を有する。自動調心ころ軸受１００においては、内輪１および外輪２の軸方向の中心線ＣＬを挟んで、複数の球面ころ３２が２列に配置される。即ち、周方向に沿って並ぶ球面ころ３２の列が、中心線ＣＬを挟んで内輪１および外輪２のＸ１側（軸方向の一方側）とＸ２側（他方側）とにそれぞれ形成される。
　図２に示すように、中心軸ＡＸ１０を含む断面において、これら２列の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、中心軸ＡＸ１０に対して傾斜している。具体的には、Ｘ１側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、Ｘ１側に行くに従って中心軸ＡＸ１０に近づくように傾斜する。換言すると、Ｘ１側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、Ｘ１側に行くに従って径方向内側に向かうように傾斜する。
　図２に示すように、Ｘ２側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、Ｘ２側に行くに従って中心軸ＡＸ１０に近づくように傾斜する。換言すると、Ｘ２側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、Ｘ２側に行くに従って径方向内側に向かうように傾斜する。また、Ｘ２側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０の延長線上に高速度カメラ５００のような観測装置を配置する。高速度カメラ５００は、軸心ＡＸ２０に沿って配置されるため、中心軸ＡＸ１０に対して傾斜している。ただし、Ｘ１側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０の延長線上に高速度カメラ５００を配置してもよいし、Ｘ１側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０の延長線上およびＸ２側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０の延長線上にそれぞれ高速度カメラ５００を配置してもよい。
　図２に示すように、内輪１は、外周面１１と内周面１２とを有し、外周面１１には、球面ころ３２の軌道面１３、１４が設けられる。軌道面１３は、Ｘ１側の球面ころ３２の軌道面である。軌道面１３は、Ｘ１側に行くに従って径方向内側に向かうように傾斜する。軌道面１４は、Ｘ２側の球面ころ３２の軌道面である。軌道面１４は、Ｘ２側に行くに従って径方向内側に向かうように傾斜する。
　外輪２は、外周面２２と内周面２１とを有し、内周面２１が球面ころ３２の軌道面２３となる。ここで、中心軸ＡＸ１０と中心線ＣＬとの交点を中心Ｏ２とすると、内周面２１は中心Ｏ２を中心とする円弧である。このように、自動調心ころ軸受１００においては、外輪２の軌道面２３の曲率中心である中心Ｏ２が自動調心ころ軸受１００の中心軸ＡＸ１０と一致しているために調心性を有する。
　図３に示すように、保持器４は、リム部４３、４４、４５と、柱部４０とを備える。リム部４３は、保持器４の中心線ＣＬに沿って環状に延びる。即ち、リム部４３は、内輪１および外輪２の軸方向の中央に位置する。リム部４４は、リム部４３に対してＸ２側に配置され、リム部４５は、リム部４３に対してＸ１側に配置される。リム部４３は、中心線ＣＬに沿って環状に延びる。リム部４４、４５は、リム部４３に略平行に延びる。柱部４０は、リム部４３からＸ１側またはＸ２側に向けて延びる。柱部４０は、リム部４３、４４、４５と略直交する。柱部４０は、周方向に沿って等間隔に配置される。
　ここで、周方向に隣接する一対の柱部４０とリム部４３とリム部４４との間、および、周方向に隣接する一対の柱部４０とリム部４３とリム部４５との間に、ポケット４６が設けられる。ポケット４６に球面ころ３２が配置される。また、中心軸ＡＸ１０の軸方向から見た場合に、Ｘ１側で周方向に隣接する２つの柱部４０の間に、Ｘ２側の柱部４０が配置される。また、自動調心ころ軸受１００に適用するころ３は、例えば図４に示す球面ころ３２である。球面ころ３２の外周面３２ａは、球面形状を有し、軸方向の端部の径よりも軸方向の中央部の径が大きい。なお、図４に示すように、球面ころ３２における軸心ＡＸ２０の軸方向の端面３２ｂは、軸心ＡＸ２０に直交する第２平面２３０に沿った平面を有する。例えば、軸方向の端面３２ｂの全面が第２平面２３０に沿った平面であってもよい。
（球面ころの動き）
　図５は、図１の自動調心ころ軸受の一部を軸方向から見た模式図である。図６は、図５において移動前後の球面ころを示す模式図である。図５に示すように、中心軸ＡＸ１０の軸方向から見た場合に、周方向に隣接する２つの柱部４０の間に球面ころ３２が配置される。周方向に隣接する２つの柱部４０は、例えば、第１柱部４１および第２柱部４２である。図５に示すように、周方向の一方側に第１柱部４１が設けられ、周方向の他方側に第２柱部４２が設けられる。従って、換言すると、第１柱部４１と第２柱部４２との間に球面ころ３２が配置される。球面ころ３２は、第１ころ３０とも称する。第１ころ３０は、球面ころ３２および後述する円筒ころ３１のいずれも適用可能である。
　また、図５において、中心軸ＡＸ１０（図１参照）を中心として球面ころ３２の軸心ＡＸ２０を通る円をピッチ円Ｃ１とする。なお、図５では、ピッチ円Ｃ１の円周を直線状の一点鎖線で描いている。第１柱部４１と前記第２柱部４２とのピッチ円Ｃ１の円周に沿った離隔距離は、第２距離Ｌ２である。より具体的には、第１柱部４１における球面ころ３２側の側面４１ａの径方向中央と第２柱部４２における球面ころ３２側の側面４２ａの径方向中央とのピッチ円Ｃ１の円周に沿った離隔距離は、第２距離Ｌ２である。
　なお、図５に示すように、側面４１ａの径方向中央と側面４２ａの径方向中央との周方向に沿った中央を中心Ｏ１とし、中心Ｏ１を中心として、側面４１ａの径方向中央および側面４２ａの径方向中央を通る仮想円Ｃ２を破線で示す。また、第１柱部４１の側面４１ａおよび第２柱部４２の側面４２ａは、仮想円Ｃ２の円周に沿った円弧状である。
　そして、図６に示すように、内輪１と外輪２とが相対回転する際に、第１柱部４１と第２柱部４２との間で、球面ころ３２はピッチ円Ｃ１の円周に沿って移動可能である。具体的には、球面ころ３２は、第１柱部４１の側面４１ａと第２柱部４２の側面４２ａとの間で移動可能である。つまり、内輪１と外輪２とが相対回転する際に、球面ころ３２は、第１柱部４１の側面４１ａまたは第２柱部４２の側面４２ａに必ずしも当接するわけではない。球面ころ３２が最大距離で移動する場合に、第１柱部４１の側面４１ａおよび第２柱部４２の側面４２ａの双方に当接する。例えば、図６に示すように、球面ころ３２を軸方向から見たときに、実線で示す位置にある球面ころ３２が破線で示す位置に移動する場合を考える。この場合、実線で示す位置Ｐ１に配置される球面ころ３２の外周面３２ａの第１部位３３は、破線で示す位置Ｐ２に配置される第１部位３３に移動する。従って、ピッチ円Ｃ１（図５参照）の円周に沿った球面ころ３２の移動距離は、図６に示すように第１部位３３の移動距離となる第１距離Ｌ１である。なお、球面ころ３２の移動距離は、例えば、図１および図２に示す高速度カメラ５００のような観測装置で球面ころ３２の周方向の動きを撮影して算出することができる。高速度カメラ５００は、図１および図２に示すように、球面ころ３２の軸心ＡＸ２０の延長線上に配置される。
　実施形態においては、第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２に対して、０．５％より大きく且つ１．８％以下である。換言すると、第１距離Ｌ１を第２距離Ｌ２で割った値は、０．００５より大きく且つ０．０１８以下である。第１距離Ｌ１の第２距離Ｌ２に対する比が０．５％以下の場合は、例えば内輪１を外輪２に対して相対回転させる場合に、外輪２の温度が高くなり過ぎて使用できなくなる。一方、第１距離Ｌ１の第２距離Ｌ２に対する比が１．８％よりも大きくなると、例えば内輪１を外輪２に対して相対回転させる場合に、内輪１に剥離が生じやすくなって自動調心ころ軸受１００の寿命が低下する。なお、より好ましくは、第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２に対して、１．６５％以上１．８％以下である。換言すると、第１距離Ｌ１を第２距離Ｌ２で割った値は、より好ましくは、０．０１６５以上０．０１８以下である。
（保持器４Ａと保持器４Ｂとの比較）
　図７は、軸方向から見た第１の保持器、第２の保持器および球面ころを示す模式図である。図８は、第１の保持器と第２の保持器とについて、球面ころの移動量を比較した模式図である。
　図７に示すように、保持器４は、例えば保持器４Ａおよび保持器４Ｂが適用可能である。軸方向から見て、保持器４Ａの第１柱部４１Ａおよび第２柱部４２Ａは、ピッチ円Ｃ１の円周上に配置される。保持器４Ｂの第１柱部４１Ｂおよび第２柱部４２Ｂは、第１柱部４１Ａおよび第２柱部４２Ａよりも自動調心ころ軸受１００の径方向内側に配置される。即ち、保持器４Ａの第１柱部４１Ａおよび第２柱部４２Ａにおける径方向中央部と、自動調心ころ軸受１００の中心軸ＡＸ１０との距離は、ＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ　Ｃｉｒｃｌｅ　Ｄｉａｍｅｔｅｒ、転動体ピッチ円径）である。保持器４Ｂの第１柱部４１Ｂおよび第２柱部４２Ｂにおける径方向中央部と、自動調心ころ軸受１００の中心軸ＡＸ１０との距離は、ＰＣＤよりも小さい。保持器４Ａにおける第１柱部４１Ａの側面４１Ａａおよび第２柱部４２Ａの側面４２Ａａは、仮想円Ｃ２の円周に沿った円弧状である。また、保持器４Ｂにおける第１柱部４１Ｂの側面４１Ｂａおよび第２柱部４２Ｂの側面４２Ｂａも仮想円Ｃ２の円周に沿った円弧状である。
　保持器４Ａの第２柱部４２Ａの側面４２Ａａおよび保持器４Ｂの第２柱部４２Ｂの側面４２Ｂａは、仮想円Ｃ２の円周上に配置される。従って、保持器の柱部を仮想円Ｃ２の円周上に配置する場合、保持器４Ａと保持器４Ｂとを比較して、どちらが球面ころ３２の最大移動距離が大きくなるかを検討する。具体的には、図８を参照して、保持器４Ａに保持される球面ころ３２の最大移動距離Ｌ１０と、保持器４Ｂに保持される球面ころ３２の最大移動距離Ｌ２０とについて説明する。即ち、図６で説明した球面ころ３２の外周面３２ａの第１部位３３の移動距離の最大値を保持器４Ａと保持器４Ｂとで比較する。
　図８に示すように、保持器４Ａを配置する場合、通常時には、球面ころ３２は保持器４Ａに当接しない範囲で移動する。そして、移動距離が最大になるときには、位置Ｐ１に配置される球面ころ３２の外周面３２ａの第１部位３３Ａは、位置Ｐ２に配置される第１部位３３Ａに移動し、保持器４Ａに当接する。即ち、位置Ｐ２は、球面ころ３２の外周面３２ａが第２柱部４２Ａの側面４２Ａａに当接する位置である。ここで、ピッチ円Ｃ１（図５参照）の円周を直線と考えると、保持器４Ａに保持される球面ころ３２は直線に沿って位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動する。その最大移動距離Ｌ１０を距離ａとする。即ち、最大移動距離Ｌ１０（距離ａ）は、保持器４Ａに保持される球面ころ３２が移動可能な最大距離である。
　これに対して、保持器４Ｂを配置する場合、通常時には、球面ころ３２は保持器４Ｂに当接しない範囲で移動する。そして、移動距離が最大になるときには、位置Ｐ１に配置される球面ころ３２の外周面３２ａの第１部位３３Ｂは、位置Ｐ２に配置される第１部位３３Ｂに移動し、保持器４Ｂに当接する。即ち、位置Ｐ２は、球面ころ３２の外周面３２ａが第２柱部４２Ｂの側面４２Ｂａに当接する位置である。球面ころ３２は直線に沿って位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動する。その最大移動距離Ｌ２０を距離ｂとする。即ち、最大移動距離Ｌ２０（距離ｂ）は、保持器４Ｂに保持される球面ころ３２が移動可能な最大距離である。そこで、以下に、保持器４Ａを配置する際の最大移動距離Ｌ１０（距離ａ）と、保持器４Ｂを配置する際の最大移動距離Ｌ２０（距離ｂ）とを比較する。
　ここで、軸心ＡＸ２０と位置Ｐ１における第１部位３３Ｂとを結ぶ直線と、保持器４Ｂとの交点を交点３３Ｃとする。また、軸心ＡＸ２０と位置Ｐ１における第１部位３３Ａとを結ぶ直線と、軸心ＡＸ２０と位置Ｐ１における第１部位３３Ｂとを結ぶ直線との交差角を角度θとする。すると、交点３３Ｃと、位置Ｐ１における第１部位３３Ｂと、位置Ｐ２における第１部位３３Ｂと、で直角三角形が形成される。
　直角三角形において、ｂ＝ａ／ｃｏｓθである。また、０度＜θ＜９０度であり０＜ｃｏｓθ＜１となるため、１＜１／ｃｏｓθである。よって、ａ＜ｂ＝ａ／ｃｏｓθとなるため、最大移動距離Ｌ２０が最大移動距離Ｌ１０よりも大きくなる。以上より、保持器４Ａよりも保持器４Ｂの方が球面ころ３２の最大移動距離が大きくなる。
（実施例）
　次に、第２距離Ｌ２に対する第１距離Ｌ１の比と、自動調心ころ軸受の寿命との関係を実施例によって検証する。具体的には、４種類の自動調心ころ軸受Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを作製し、それぞれの自動調心ころ軸受の実寿命比を比較した。なお、自動調心ころ軸受Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに組み込まれたころは、全て、図４で説明した球面ころ３２を適用した。
　［実施例１］
　実施例１においては、自動調心ころ軸受Ａの寿命（転がり寿命：長期寿命）を検証した。保持器は、図７で説明した保持器４Ｂを用いた。
（粗さ条件）
・外輪の粗さ：０．１５ｕｍ以下
・内輪の粗さ：０．１ｕｍ以下
・球面ころの粗さ：０．１ｕｍ以下
　試験条件は、以下のとおりである。
・試験ラジアル荷重：４５２００Ｎ
・試験アキシアル荷重：０Ｎ
・内輪回転数：１５００ｍｉｎ－１
・潤滑方式：ＪＸ日鉱日石ＦＢＫオイルＲＯ６８、強制供給循環
（試験結果）
　自動調心ころ軸受Ａの内輪を回転させ、球面ころの移動量を検証した結果、第２距離Ｌ２に対する第１距離Ｌ１の比は、０．０１８（１．８２％）だった。また、自動調心ころ軸受Ａは、所定回転数で内輪に剥離が生じた。その所定回転数を相対的な基準値１として以下の実験を行った。
　［実施例２］
　実施例２においては、自動調心ころ軸受Ｂの寿命（転がり寿命：長期寿命）を検証した。保持器は、図７で説明した保持器４Ｂを用いた。
（粗さ条件）
・外輪の粗さ：０．１ｕｍ以下
・内輪の粗さ：０．１ｕｍ以下
・球面ころの粗さ：０．１ｕｍ以下
　試験条件は、実施例１と同じにした。
（試験結果）
　自動調心ころ軸受Ｂの内輪を回転させ、球面ころを球面ころの移動量を検証した結果、第２距離Ｌ２に対する第１距離Ｌ１の比は、０．０１８（１．８２％）だった。また、自動調心ころ軸受Ｂは、所定回転数で内輪に剥離が生じた。その定格寿命は、実施例１の自動調心ころ軸受Ａの３倍だった。即ち、自動調心ころ軸受Ａに対する相対的な実寿命比は３であった。
　［実施例３］
　実施例３においては、自動調心ころ軸受Ｃの寿命を検証した。保持器は、図７で説明した保持器４Ａを用いた。
　粗さ条件及び試験条件は、実施例２と同じにした。即ち、実施例３は、実施例２に対して保持器のみ異なる。
（試験結果）
　自動調心ころ軸受Ｃの内輪を回転させ、球面ころの移動量を検証した結果、第２距離Ｌ２に対する第１距離Ｌ１の比は、０．０１６５（１．６５％）だった。また、自動調心ころ軸受Ｃは、所定回転数で内輪に剥離が生じた。その所定回転数は、実施例１の自動調心ころ軸受Ａの４．２６倍だった。即ち、相対的な実寿命比は４．２６であった。
　［実施例４］
　実施例４においては、自動調心ころ軸受Ｄの寿命（焼き付き寿命:短期寿命）を検証した。保持器は、図７で説明した保持器４Ａを用いた。
（粗さ条件）
・外輪の粗さ：０．１ｕｍ以下
・内輪の粗さ：０．１ｕｍ以下
・球面ころの粗さ：０．１ｕｍ以下
　試験条件は、以下のとおりである。
・試験ラジアル荷重：７５７００Ｎ
・試験アキシアル荷重：０Ｎ
・内輪回転数：１３００、１９５０、２６００、３２５０ｍｉｎ－１
・潤滑方式：クリーン強制潤滑、汎用多用途潤滑油ＶＧ６８
（試験結果）
　自動調心ころ軸受Ｄの内輪を回転させると、外輪の温度が以下のようになった。
・内輪回転数：１３００ｍｉｎ－１：６５．６℃
・内輪回転数：１９５０ｍｉｎ－１：８１．７℃
・内輪回転数：２６００ｍｉｎ－１：９９．２℃
・内輪回転数：３２５０ｍｉｎ－１：１１５．１℃
　一般的に、転がり軸受（自動調心ころ軸受）において、外輪の温度は例えば70℃以下が望ましい。しかし、実施例４では、この温度を超えている。このように、自動調心ころ軸受Ｄは、外輪の温度が高くなり過ぎて使用不可（長期寿命試験不可）の結果となった。また、自動調心ころ軸受Ｄの内輪を回転させ、球面ころの移動量を検証した結果、第２距離Ｌ２に対する第１距離Ｌ１の比は、０．００５（０．５％）だった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図１１は、実施例の結果をまとめた棒グラフである。以上の結果をまとめた表１および図１１に示すように、自動調心ころ軸受Ｂの実寿命比は３であり自動調心ころ軸受Ｃの実寿命比は４．２６となった。自動調心ころ軸受Ｂの実寿命比と自動調心ころ軸受Ｃの実寿命比とは明確な差異がある。自動調心ころ軸受Ｂおよび自動調心ころ軸受Ｃにおける第２距離Ｌ２に対する第１距離Ｌ１の比はそれぞれ１．８２％および１．６５％であるため、第１距離Ｌ１の第２距離Ｌ２に対する比は１．８％以下が好ましいことが実施例で確認できた。
　また、自動調心ころ軸受Ｄは、特定回転数で外輪の温度が高くなり過ぎる結果となった。自動調心ころ軸受Ｄにおける第２距離Ｌ２に対する第１距離Ｌ１の比は０．５％以下である。従って、第１距離Ｌ１の第２距離Ｌ２に対する比は０．５％より大きいことが好ましいことが実施例で確認できた。
　以上説明したように、実施形態に係る自動調心ころ軸受（ころ軸受）１００は、中心軸ＡＸ１０の軸回りの周方向に延びる内輪１および外輪２と、内輪１と外輪２との間に配置される複数の球面ころ３２（ころ３）と、中心軸ＡＸ１の軸方向に延びる柱部４０が周方向に沿って複数設けられ、且つ、複数の柱部４０のうち周方向に隣接する２つの柱部４０の間に球面ころ３２が保持される保持器４と、を備える。周方向に隣接する２つの柱部４０を第１柱部４１および第２柱部４２とし、第１柱部４１および第２柱部４２の間に配置される球面ころ３２を第１ころ３０とし、中心軸ＡＸ１０を中心として第１ころ３０の軸心を通る円をピッチ円Ｃ１とした場合、軸方向から見て、ピッチ円Ｃ１の円周に沿った第１ころ３０の移動距離である第１距離Ｌ１は、第１柱部４１と第２柱部４２とのピッチ円Ｃ１の円周に沿った離隔距離である第２距離Ｌ２に対して、０．５％より大きく且つ１．８％以下である。
　自動調心ころ軸受１００においては、内輪１と外輪２とが相対回転する際に、保持器４内の球面ころ３２が回転する。従って、内輪１、外輪２または保持器４と、球面ころ３２との間に滑りや摩擦が生じる。この摩擦によって、例えば、内輪１または外輪２に剥離等の損傷が生じたり、内輪１または外輪２の温度が高温になったりして、自動調心ころ軸受１００の寿命が低下する場合がある。
　ここで、第１距離Ｌ１の第２距離Ｌ２に対する比が０．５％以下の場合は、例えば内輪１を外輪２に対して相対回転させる場合に、外輪２の温度が高くなり過ぎて使用できなくなる場合もある。一方、第１距離Ｌ１の第２距離Ｌ２に対する比が１．８％よりも大きくなると、例えば内輪１を外輪２に対して相対回転させる場合に、負荷圏のころと内輪1との間に滑りがより発生し、内輪１に剥離が生じやすくなって自動調心ころ軸受１００の寿命が低下する。以上より、第１距離Ｌ１を第２距離Ｌ２に対して、０．５％より大きく且つ１．８％以下に設定することにより、自動調心ころ軸受１００の長寿命化を図ることが可能となる。なお、第１距離Ｌ１を、第２距離Ｌ２に対して、１．６５％以上１．８％以下に設定することにより、自動調心ころ軸受１００のさらなる長寿命化を図ることが可能となる。
［他の実施形態］
　なお、本発明は、前述した自動調心ころ軸受１００に限定されず、円筒ころ３１を有する単列の円筒ころ軸受１００Ａにも適用可能である。図９は、他の実施形態に係る単列の円筒ころ軸受を模式的に示す一部断面の斜視図である。図１０は、図９の円筒ころの平面図である。
　図９に示すように、単列のころ軸受１００Ａは、内輪１Ａと、外輪２Ａと、円筒ころ（第１ころ３０、ころ３）３１と、保持器４Ｃと、を備える。
　図９に示すように、内輪１Ａおよび外輪２Ａは、中心軸ＡＸ１０の軸回りの周方向に延びる円環状の形状を有する。内輪１Ａは、外周面が円筒ころ３１の軌道面となり、外輪２Ａは、内周が円筒ころ３１の軌道面となる。保持器４Ｃには、周方向に配置される複数の柱部４０Ａが設けられる。周方向に隣接する一対の柱部４０Ａ同士の間に円筒ころ３１が配置される。円筒ころ３１と柱部４０Ａとの間には、周方向に隙間が設けられている。よって、他の実施形態においても、一対の柱部４０Ａ同士の間を円筒ころ３１が、ころ軸受１００Ａの周方向に沿って移動可能である。また、高速度カメラ５００のような観測装置は、ころ軸受１００Ａの側部に、円筒ころ３１の軸心ＡＸ２０に沿って配置される。
　図１０に示すように、円筒ころ３１の外周面３１ａは、軸心ＡＸ２０の軸回りの周方向に延びる円筒面を有する。即ち、円筒ころ３１の外周面３１ａは軸方向のいずれの部位においても同一径である。
　以上説明したように、他の実施形態においても、第１距離Ｌ１を第２距離Ｌ２に対して、０．５％より大きく且つ１．８％以下に設定することにより、単列のころ軸受１００Ａの長寿命化を図ることが可能となる。
　また、本発明は、前述した保持器に限定されず、例えば、図１２に示す保持器も適用可能である。図１２は、他の実施形態に係る保持器の一部を外周側から見た模式図である。
　図１２に示すように、保持器４Ｄは、リム部４３と、柱部４０とを備える。リム部４３は、保持器４Ｄの中心線ＣＬに沿って環状に延びる。即ち、リム部４３は、内輪１および外輪２の軸方向の中央に位置する。柱部４０は、リム部４３からＸ１側またはＸ２側に向けて延びる。柱部４０は、リム部４３と略直交する。柱部４０は、周方向に沿って等間隔に配置される。換言すると、環状のリム部４３は、周方向に延び且つ複数の柱部４０と連結する。ここで、周方向に隣接する一対の柱部４０とリム部４３との間、および、周方向に隣接する一対の柱部４０とリム部４３との間に、ポケット４６が設けられる。また、中心軸ＡＸ１０の軸方向から見た場合に、Ｘ１側で周方向に隣接する２つの柱部４０の間に、Ｘ２側の柱部４０が配置される。また、自動調心ころ軸受１００に適用するころ３は、例えば図４に示す球面ころ３２である。ポケット４６に球面ころ３２が配置される。なお、図４に示すように、球面ころ３２における軸心ＡＸ２０の軸方向の端面３２ｂは、軸心ＡＸ２０に直交する第２平面２３０を有する。例えば、軸方向の端面３２ｂの全面が第２平面２３０であってもよい。
　また、図１２に示すように、リム部４３は、軸方向の側面４３０を有する。側面４３０は、側面４３１、４３２を含む。側面４３０は、ポケット４６に面する。側面４３１は、リム部４３を径方向から見て、中心線ＣＬよりもＸ１側に位置する。側面４３２は、リム部４３を径方向から見て、中心線ＣＬよりもＸ２側に位置する。側面４３１、４３２は、Ｘ１側またはＸ２側（即ち、軸方向）に突出する突出部４３３を有する。突出部４３３は、突出部４３４、４３５を含む。突出部４３４は、側面４３１からＸ１側に突出する。突出部４３５は、側面４３２からＸ２側に突出する。また、突出部４３３は、軸方向の端面４３３ａを有する。
　ここで、中心軸ＡＸ１０に直交する平面を第１平面２００とする。第１平面２００は、中心線ＣＬよりもＸ１側に位置する第１平面２１０と、中心線ＣＬよりもＸ２側に位置する第１平面２２０と、を含む。軸方向の端面４３３ａは、第１平面２００を有する。即ち、中心線ＣＬよりもＸ１側に位置する突出部４３４の軸方向の端面４３３ａは、第１平面２１０を有し、球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂ（図４参照）と当接可能である。また、中心線ＣＬよりもＸ２側に位置する突出部４３５の軸方向の端面４３３ａは、第１平面２２０を有し、球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂ（図４参照）と当接可能である。さらに具体的には、突出部４３４における軸方向の端面４３３ａの全面は、第１平面２１０であり、突出部４３５における軸方向の端面４３３ａの全面は、第１平面２２０である。
　以上説明したように、他の実施形態によれば、保持器４は、複数の柱部４０と、周方向に延びて複数の柱部４０と連結する環状のリム部４３と、を備え、リム部４３は、リム部４３における軸方向の側面４３０から軸方向に突出する突出部４３３を有し、突出部４３３における軸方向の端面４３３ａは、中心軸ＡＸ１０に直交する第１平面２００を有し、球面ころ（第１ころ）３２は、軸方向の端面３２ｂを有し、軸方向の端面３２ｂは、第１平面２００に沿って延びる第２平面２３０を有し、リム部４３の突出部４３３における軸方向の端面４３３ａは、球面ころ（第１ころ）３２における軸方向の端面３２ｂと当接可能である。
　球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂと突出部４３３における軸方向の端面４３３ａとが当接すると、自転する球面ころ３２とリム部４３の突出部４３３との摩擦力が一時的に大きくなり、球面ころ３２の自転数が減少する。従って、球面ころ３２と軸受の内輪１との回転速度（周速）の差が小さくなり、内輪１に対する球面ころ３２との滑りが小さくなる結果、内輪１に剥離が生じる時間である実寿命時間が長くなる。
　ここで、球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂは、突出部４３３における軸方向の端面４３３ａに沿っているため、球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂと突出部４３３における軸方向の端面４３３ａとが当接する場合は、面接触になる。従って、例えば、リム部の突出部に突起を設けて、突起が球面ころ３２の軸方向の端面と接触する態様と比較すると、本実施形態の方が球面ころ３２とリム部４３の突出部４３３との摩擦力がより大きくなる。このため、本実施形態の方が、球面ころ３２と軸受の内輪１との回転速度（周速）の差がより小さくなり、内輪１に対する球面ころ３２との滑りが小さくなる結果、内輪１に剥離が生じる時間である実寿命時間がより長くなる。
　また、突出部４３３における軸方向の端面４３３ａの全面は、第１平面２００である。これによれば、球面ころ３２とリム部４３の突出部４３３との摩擦力がさらに大きくなるため、内輪１に対する球面ころ３２との滑りがより小さくなる結果、内輪１に剥離が生じる時間である実寿命時間がさらに長くなる。
１、１Ａ　内輪
２、２Ａ　外輪
３　ころ
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ　保持器
１１　外周面
１２　内周面
１３、１４　軌道面
２１　内周面
２２　外周面
２３　軌道面
３０　第１ころ
３１　円筒ころ（第１ころ）
３１ａ　外周面
３２　球面ころ（第１ころ）
３２ａ　外周面
３３、３３Ａ、３３Ｂ　第１部位
３３Ｃ　交点
４０、４０Ａ　柱部
４１、４１Ａ、４１Ｂ　第１柱部
４１ａ、４１Ａａ、４１Ｂａ　側面
４２、４２Ａ、４２Ｂ　第２柱部
４２ａ、４２Ａａ、４２Ｂａ　側面
４３、４４、４５　リム部
４６　ポケット
１００　自動調心ころ軸受
１００Ａ　ころ軸受
２００、２１０、２２０　第１平面
２３０　第２平面
４３０、４３１、４３２　側面
４３３、４３４、４３５　突出部
４３３ａ　端面
５００　高速度カメラ
ＡＸ１０　中心軸
ＡＸ２０　軸心
Ｃ１　ピッチ円
Ｃ２　仮想円
ＣＬ　中心線
Ｌ１　第１距離
Ｌ２　第２距離
Ｏ１、Ｏ２　中心

Claims (1)

  1. 　中心軸の軸回りの周方向に延びる内輪および外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置される複数のころと、前記中心軸の軸方向に延びる柱部が前記周方向に沿って複数設けられ、且つ、複数の前記柱部のうち前記周方向に隣接する２つの柱部の間に前記ころが保持される保持器と、を備え、
    　前記周方向に隣接する２つの柱部を第１柱部および第２柱部とし、前記第１柱部および前記第２柱部の間に配置されるころを第１ころとし、前記中心軸を中心として前記第１ころの軸心を通る円をピッチ円とした場合、
    　前記軸方向から見て、
    　前記ピッチ円の円周に沿った前記第１ころの移動距離である第１距離は、
    　前記第１柱部と前記第２柱部との前記ピッチ円の円周に沿った離隔距離である第２距離に対して、０．５％より大きく且つ１．８％以下である、
    　ころ軸受。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007127167A (ja) * 2005-11-02 2007-05-24 Nsk Ltd 保持器付自動調心ころ軸受

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