JP3562587B2 - ころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、内軌道輪、外軌道輪そしてころを有し、ころが対称樽型をなしているころ軸受であって、ころは、少なくとも一端で丸味を有し、ころと軌道面とが縦方向断面にて実質的に同じ曲率半径で形成され、軌道面に対し直角な方向で計測したときに、上記曲率半径が外側軌道面と軸受軸線との距離よりも大きな寸法となっており、これにより、正常な運転状況下では、両軌道面の相対的ミスアライメントと軸方向変位を可能とするように、ころが軌道面にて軸方向で規制を受けることなく移動可能となっているころ軸受に関する。
［発明の背景］
この種の軸受におけるころの端部は、通常、面取部を有している。通常、この面取部ところの他部の間には、比較的鋭いエッジ部が存在する。対称で樽型をなすころを有するこの種のころ軸受では、特に軸受軸線が実質的に縦方向をなしているときには、図１に示すように、無荷重域のころは、半径方向内部隙間によって許容されるだけ外方に向けて移動することがある。面取部ところの他部との間の比較的鋭いエッジ部は、かくして、軌道面と接触してしまう。回転が連続して行われると、ころはその正規の位置を取り戻すようになる。すなわち、ころは中心に向け移動する。これは、応力、寿命そして潤滑油膜の厚さに関する問題を惹起する。これらの問題は、面取部ところの他部との間の鋭いエッジ部を所定基準にしたがって丸めるということにより解決される。
SE−C8404813−１では、ころと軌道面とは、縦方向断面にて実質的に同じ曲率半径で形成され、軌道面に対し直角な方向で計測したときに、上記曲率半径が外側軌道面と軸受軸線との距離よりも大きな寸法となっており、これにより、正常な運転状況下では、両軌道面の相対的ミスアライメントと軸方向変位を可能とするように、ころが軌道面にて軸方向で規制を受けることなく移動可能となっているころ軸受を開示している。このような軸受は、上述した問題には、特に影響を受け易い。
US−Ａ−4,802,775は、端部が丸味をもっているころを有する軸受を開示している。この軸受は、内軌道輪、外軌道輪そしてこれらの両軌道輪の間にころが配置されている。ころは各ころの最大直径、各ころの長さ、そしてころの転動面と面取部との間の接触部の曲率半径との間に予め定められた関係を有している。この予め定められた関係とは、

であり、ここで、Rk、Daそしてlrはころの曲率半径、最大直径そして長さをそれぞれ示している。
この軸受では、上述の問題が回避される小さな応力とする程度とし、そして過度に大きくない曲率半径となっている。
［発明の目的と特徴］
本発明の目的は、樽型のころを有する冒頭に述べた形式の軸受であって、縦方向に用いられる場合だけでなく、ころ軸受における応力、寿命そして潤滑油膜の厚さに関した運転上の問題を回避することにある。ころは端部削り落し域、すなわち、ころが樽型形状そのものの曲率半径よりもはるかに小さい縦方向での曲率半径をもった端部が形成されている。このような構成により接線方向の接触を生ずる。すなわち、ころは線接触のもとで軌道面により支持され、これは、線接触でなく点接触のもとにころと軌道面とが接触するときに生ずる運転上の問題を回避できるようになる。
本発明の目的を達成するには、ころの端部の丸味部分について、以下の特徴が上述の種類のころ軸受に適用される。
１）最小端部削り落し半径としても知られている丸味端部の最小半径は、もしそれが小さ過ぎると接触応力が大きくなり過ぎるという理由から、重要である。又、潤滑油膜は、ころの中心部における油膜の厚さの少なくとも半分が必要である。
２）最大端部削り落し長さとして知られるころの丸味端部の最大長さは、又、この長さが長過ぎると荷重支持接触が不必要に少なくなるという理由から、重要である。
３）最小端部削り落し長さとして知られるころの丸味端部の最小長さは、もしこれが短すぎると、短すぎる接線方向接触のために、上述した運転上の問題が生ずるという理由から、きわめて重要である。
４）端部削り落し半径は一定していなくともよい。
［図面の説明］
本発明は、添付図面に示された好ましい実施形態を参照しつつ、さらに詳細に説明する。
図１は、軸線が縦方向となるよう配置され、ころが「降下位置」にある従来のころ軸受の断面図を示している。
図２は、ころ軸受のころの図である。この図は、又、丸味端部が位置するころの部分の拡大部分をも示している。
図３は、軸受の断面図である。
図４は、本発明にもとづく端部削り落し域での丸味の曲線がどのように変化し得るかを示すダイアグラムである。
［発明の好ましい実施形態の説明］
図１は対称な樽型ころをもつころ軸受を示している。軸受は内軌道輪13、外軌道輪14そして両軌道輪の間に配された複数のころ11を有している。図示された軸受は、さらに、軌道面の曲率半径が軸受の縦方向軸線と該軌道面上の任意の点との間の半径よりも大きく、そして、該ころが軌道面の曲率半径と少なくとも実質的に等しい曲率半径を有している形式のものとなっている。さらに、ころは軌道面と境界をもつフランジあるいは類似のものによって軸方向移動を規制されていない。これは、又、特に、この図に示されているように実質的に縦方向に軸線をもつように軸線が組まれたときには、この形式の軸受が本願の冒頭で述べた諸問題に敏感であることを意味する。
図２は本発明の好ましい実施形態を示している。この図は、上述したような形式の軸受の対称樽型ころを有するころ軸受に用いられるころを示している。ころの少なくとも一端は、端部削り落しとして説明されてきた、ころ自体の曲率よりも大きい追加的丸味を有している。上記端部削り落しは、上記追加的丸味の始点ところの実質的な端面の位置の間の距離dlの領域にわたっている。図においては、Ｒはころの（縦方向断面での）曲率半径であり、「ｒ」は端部削り落し域の丸味の半径、Δｒは図３に示される軸受の半径方向内部隙間である。上記ころの有効長さ「la」はころの軸線方向長さとして図２に示されており、この範囲で軌道面と接触しているもので、通常、この範囲にはころの面取部は含まれない。
ころと軌道面との間の接線接触は、これが低応力とするので、好ましいことである。このような接線接触を得るためには、端部削り落しの形状は以下に詳細に示し説明される方法によるのが良い。
一つのころと軌道輪との接触における代表的な弾性変形よりも大きいような隙間を形成してしまう端部削り落しは意味をなさない。もしそうしてしまうと、荷重支持接触の不必要な低下が生じてしまう。端部削り落しの長さがころの有効長さの５％を超えると、軌道面の寿命が25％以上短くなってしまうことが判明した。それ故に、あまり長い端部削り落しは避けるべきで、寿命低下が10％以下となるような、ころ有効長さlaの２％位の長さの端部削り落しが好ましい。
上記に加え、端部削り落しの半径についても説明する。この端部削り落し半径ｒは図２に示される半径である。軸受の最大速度、最大荷重での応力の考慮の下に、次の関係、
r/la≧0.35が決定される。ここでlaはころの有効長さである。
上記に加え、端部削り落しは潤滑油膜厚をも考慮して定めることもでき、それは次のような結果の関係となる。
r/la≧0.2
ここでr/Dw＝0.5そしてla＝0.25Dwとした。Dwはころの直径である。
図４は、端部削り落しの半径ｒがころの端面に向けて一定であることを要せず、変化し得ることを示している。端部削り落しの始点から終点（端面）までの範囲は、図２のごとく追加的傾斜角γをもっている。この範囲でのγは0.1〜1.4゜である。
図４のダイヤグラムは削り落とし端部の半径が変り得る領域を示している。
本発明は図示された実施形態のみに限定されることなく、半径は種々変化できることに注意すべきである。例えば、ころの一端における丸味の半径は、ころの端面における半径が円弧状の他端、すなわちころの曲線側における半径よりも小さくなるようにすることができる。この半径の変化は、いくつもの円弧を連続して形成することによっても可能で、各円弧の半径を異なるようにすれば良い。又、円弧の連続は半径が小さくなるように連続させてもよい。

Claims (3)

1. 内軌道輪（13）、外軌道輪（14）そして両軌道輪の間に単列で配されたころ（11）を有し、ころが対称樽型をなしていること軸受であって、ころは、少なくとも一端で丸味を有し、ころと軌道面とが縦方向断面にて実質的に同じ曲率半径で形成され、軌道面に対し直角な方向で計測したときに、上記曲率半径が外側軌道面と軸受軸線との距離よりも大きな寸法となっており、これにより、正常な運転状況下では、両軌道面の相対的ミスアライメントと軸方向変位を可能とするように、ころが軌道面にて軸方向で規制を受けることなく移動可能となっているころ軸受において、端部削り落しはころの長さ（la）の５％以下の長さ（dl）を有し、軸線方向での曲線の屈曲がころの通常の曲線に対し0.1゜以上になる点を始めとしており、ｒがころの端部の丸味の半径、laが該ころの有効長さ、γがころ自体の曲線に対しの端部削り落しの角度であるとしたときに、
   γが0.7゜までは、r/la≧0.35
   そして
   γが0.7゜と1.4゜の間では、r/la≧0.2
   となるように決定されていることを特徴とするころ軸受。
2. 端部削り落し域ところの接触域との境界位置における端部削り落しの半径ｒが該ころの長さlaの２倍以下であることを特徴とする請求の範囲1.に記載のころ軸受。
3. 端部削り落しの半径ｒが、端部削り落し域ところの接触域との境界位置よりころの端面に向けて、次第に減じていることを特徴とする請求の範囲１又は請求の範囲２に記載のころ軸受。

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