JP2006153200A - ころ軸受用保持器およびころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ポケットの隅部の強度を向上させるとともに、保持器全体の強度を向上し得るころ軸受用保持器およびころ軸受を提供する。
【解決手段】相対向する一対の軌道輪２０，３０と、これら軌道輪２０，３０同士の間に転動自在に配置された円柱状をなす複数のころ４と、を備えたスラスト円筒ころ軸受１に用いられ、ころ４が個別に収容される複数のポケット７を有する保持器５において、ポケット７は、ころ４の少なくとも一方の端面と対向する面に、当該端面と接触する凸部９を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ころ軸受用保持器およびころ軸受に関する。

ころ軸受に用いられる保持器としては、分割型タイプのもみ抜き保持器が一般的である。
分割型のもみ抜き保持器は、例えば図９（ａ）に示すように、一方の環状板１０２とその環状板１０２の側壁面に周方向に等間隔を隔てて複数立設された柱部１０６とを一体に有する櫛形で環状の保持器本体１０５と、他方の環状板である蓋体１０３と、保持器本体１０５および蓋体１０３を結合するスプリングピン１１０と、で構成される。そして、略長方形状のポケット１０７が、環状板１０２，１０３と柱部１０６とによって区画されている。

各ポケット１０７には、四つの隅部があるが、この種の保持器１０１のポケット１０７に収容されるころは、例えば図９（ｂ）に示すように、ころ１０４の端部と隅部との干渉を避けるために、ころ１０４の端部を球面形状１０４ｒに加工することが行なわれている。
一方、ころ軸受に用いられる保持器としては、一体型タイプのもみ抜き保持器も知られている（例えば特許文献１参照）。

一体型のもみ抜き保持器は、上記保持器本体および蓋体が、一の部材から一体に形成された構成であり、例えば図１０に示すように、一体をなす環状の保持器１１１は、その径方向両側に一対の環状板１１２，１１３が配置され、その環状板１１２，１１３を相互に接続する柱部１１６がその周方向に複数配置されてポケット１１７が区画されている。この例では、各ポケット１１７の隅部には曲率半径Ｒｃの円弧面をもつ逃げ溝１４０が形成されている。
特開２００２−２４２９３８号公報

ところで、保持器の強度を向上させるには、応力集中が生じるポケットの隅部の強度をいかに向上させるかが重要な課題となる。
ここで、例えば特許文献１では、逃げ溝１４０が、図１０に示すような凹んだぬすみ部として形成されており、この逃げ溝１４０の曲率半径Ｒｃを、関連する他の寸法に対し所定の関係とすることによって最適化を図っているものの、隅部に凹んだぬすみ部が形成されているため、柱部は、隅部に連続する付け根部分のみが細くなり括れ形状となる。しかし、応力集中を生じさせないためには、このような括れ形状が形成されないことが本来望ましい。そのため、特許文献１に記載の技術では、柱部の付け根部分での応力集中が緩和されるものの、未だ改善の余地がある。

また、隅部での応力集中を緩和するための対策として、隅部に対し、凹んだぬすみ部等の逃げ溝自体を形成せず、単に隅部を円弧面のみで形成し、その曲率半径Ｒｃを大きくすることも考えられる。しかし、隅部の曲率半径Ｒｃをむやみに大きくすれば、隅部ところの端部の面取り部との干渉を招く。そのため、隅部の曲率半径Ｒｃをそれほど大きくすることはできず、応力集中を緩和する効果が不十分となる場合が多い。また、この場合には、例えば隅部ところの端部との干渉を避けるために、ころの端部を上述の図９（ｂ）に示したような球面形状に加工する等の専用品を使用する必要が生じるなど、コストアップの要因ともなる。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、凹んだぬすみ部等からなる逃げ溝を形成せずに隅部を円弧面のみで形成した場合でも標準仕様のころを組み込み可能とし、ポケットの隅部の強度を向上させるとともに、保持器全体の強度を向上し得るころ軸受用保持器およびころ軸受を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、相対向する一対の軌道輪と、該軌道輪同士の間に転動自在に配置された円柱状をなす複数のころと、を備えたころ軸受に用いられ、前記ころが収容される複数のポケットを有する保持器において、前記ポケットは、前記ころの少なくとも一方の端面と対向する面に、当該端面と接触する凸部を有することを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のころ軸受用保持器であって、前記保持器は、相対向する一対の環状板と、該環状板同士の間に設けられて当該環状板とによって前記ポケットを区画する複数の柱部と、を備えてなり、前記環状板および柱部は、一の部材から一体に形成されていることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、軸方向に相対向する一対の軌道輪と、該軌道輪同士の間に転動自在に配置された円柱状をなす複数のころと、を備えたころ軸受に用いられ、前記ころが個別に収容される複数のポケットを有する保持器において、前記保持器は、径方向に相対向する一対の環状板と、該環状板同士の間に設けられて当該環状板とによって前記ポケットを区画する複数の柱部と、を備え、前記環状板および柱部は、一の部材から一体に形成されてなり、前記ポケットは、前記一対の環状板のうち径方向で外側の環状板の内壁面に、前記ころの端面と線または点接触する凸部を有することを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のころ軸受用保持器であって、前記ポケットは、前記凸部が形成されている側の隅部を、凹んだぬすみ部等からなる逃げ溝を形成せずに円弧面のみで形成していることを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、ころ軸受であって、請求項１〜４のいずれか一項に記載のころ軸受用保持器を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、ころが収容されるポケットは、ころの少なくとも一方の端面と対向する面に、ころの端面と接触する凸部が形成されている。
このような構成によれば、ころの軸方向での凸部の高さ分だけ、ころの端部と隅部との間に隙間をもたせることができる。これにより、ころの端部と隅部とが相互に干渉することがない。そのため、隅部に逃げ溝を設けず、凸部の高さより低いＲ形状を隅部に形成可能である。したがって、例えば凹んだぬすみ部等からなる逃げ溝を形成せずに隅部を円弧面のみで形成した場合でも標準仕様のころを組み込み可能とし、ポケットの隅部の強度を向上させるとともに、保持器全体の強度を向上し得るころ軸受用保持器およびころ軸受を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は本発明に係るころ軸受の一実施形態であるスラスト円筒ころ軸受を示す要部斜視図、図２は図１に示した保持器の正面図、図３は図２に示した保持器の要部斜視図、図４は図１に示したスラスト円筒ころ軸受の断面図である。
このスラスト円筒ころ軸受１は、図１に示すように、軸方向Ｘで相対向する一対の軌道輪２０，３０を備えており、これら軌道輪２０，３０同士の間に、転動体である円柱状のころ４が転動自在に複数個配置されている。そして、各ころ４は、軌道輪２０，３０の間に組み込まれた環状の保持器５によって、周方向に一定の間隔を隔ててそれぞれ保持されている。

保持器５は、銅合金等の金属製であり、図２および図３に示すように、一の部材から円環状をなす平板として一体に形成されている。
詳しくは、保持器５は、相対向する一対の環状板２，３と、これら環状板２，３同士の間に設けられて環状板２，３とによって略長方形状のポケット７を区画する複数の柱部６と、を備えて構成されている。

ポケット７は、ころ４と同数が保持器５の円周方向にほぼ等間隔に設けられており、各ポケット７は、ころ４が個別に組み込まれた状態で、ころ４をポケット７内で保持器５の円周方向に転動自在とする大きさに形成されている。そして、略長方形状のポケット７の四つの隅部には、所定の曲率半径を有して、保持器５の幅方向に直線的に貫通する逃げ溝４０が設けられている。

また、ポケット７には、図２および図３に示すように、ころ４の一方の端面と線接触する凸部９がポケット７の円周方向の略中央部に形成されている。詳しくは、この凸部９は、ころ４の両端面のうち、径方向外側を向く端面と対向する環状板３の内壁面に、その環状板３の幅方向に連続して形成されており、その幅方向に連続する断面形状は、ころ４の端面側に向けて凸の略半円弧状をなしている。これにより、環状板３の内壁面とその内壁面に対向しているころ４の端面との間に、凸部９の高さ分の隙間を確保可能になっている。

さらに、ポケット７には、図３および図４に示すように、ころ４の転動面４ａと対向する位置に、ころ案内面８が形成されている。
ころ案内面８は、転動面４ａに沿って総型形状をもつ加工工具を用いて、設計形状と同じ輪郭をもつ円弧状に加工されており、その曲率半径Ｒは、転動面４ａの曲率半径より僅かに大きい。そして、ころ案内面８は、軸方向Ｘにおける一方側の端部が、ポケット７からころ４の脱落を防ぐ突出縁部８ａとなっている。また、ころ案内面８の他方側の端部には、ころ４の外径寸法となる直径より僅かに小さな間隔Ｄを隔てて形成されたころ挿入部１０を有する。ここで、このころ挿入部１０は、ころ４の転動面４ａを接触させて圧入した際に、その内径となる間隔Ｄが弾性変形して間隔Ｄを通過可能に形成されている。そのため、ポケット７にころ４を組み込む際には、ころ挿入部１０が設けられた側からころ４を圧入して組み込み可能になっている。

そして、この保持器５では、隣接するポケット７毎に、ころ４を組み込む方向が逆向き（矢印Ｘ１とＸ２）になるように構成されている。
すなわち、ころ４の並び方向で隣接するポケット７は、軸方向Ｘの方向で隣接するポケット７毎に、ポケット７の全体形状が逆向きになるように交互に形成されている。さらに、ころ４の転動面４ａと突出縁部８ａとの軸方向Ｘでの距離をＡとして、ころ挿入部１０ところ案内面８との境界部１０ａと、転動面４ａとの軸方向Ｘでの距離をＢとしたとき、常時Ｂ＞Ａとなるように、ころ案内面８の曲率半径Ｒと間隔Ｄとがそれぞれ設定されている。

次に、上記保持器５およびスラスト円筒ころ軸受１の作用・効果について説明する。
上述した保持器５によれば、ころ４が収容されるポケット７は、ころ４の一方の端面と対向する環状板３の内壁面に、ころ４の端面と線接触する凸部９を備えている。
このような構成によれば、ころ４の軸方向で凸部９の高さ分だけ、ころ４の端部と隅部との間に隙間をもたせることができる。これにより、ころ４の端部と隅部とが相互に干渉することがない。

そのため、この保持器５によれば、本実施形態のように逃げ溝を設ける場合でも、その設計自由度が広がるため、例えば逃げ溝の曲率半径を大きく設けることを可能とし、スラスト円筒ころ軸受１が運転中にころ４とポケット７とが接触した場合に、隅部に発生する応力を効果的に緩和して、保持器５の耐久性及び耐衝撃性を向上させることができる。そして、その保持器５を備えたスラスト円筒ころ軸受１を提供することができる。

また、この保持器５によれば、保持器が一の部材から一体に形成されている。そのため、保持器５の耐久性及び耐衝撃性をより向上させることができる。そして、組立の際には、分割型の保持器に対し、部品を組合わせたり、ころを挿入後のスプリングピンの挿入や、加締め等の作業も不要である。
また、この保持器５では、ころ案内面８は、転動面４ａに沿って総型形状をもつ加工工具を用いて加工されている。そのため、ころ案内面８を設計形状と同じ輪郭をもつように容易に加工可能であり、ころ転動面として最適の形状にすることができる。

また、この保持器５によれば、ポケット７は、ころ４の外径寸法より内径寸法が小さく且つその内径が弾性変形してポケット７内にころ４を挿入可能なころ挿入部１０を有して形成されている。そのため、組立の際には、ころ４を、ころ挿入部１０から押し込むだけでポケット７内に容易に組み込むことができる。したがって、組立工数を削減することができる。

また、この保持器５では、隣接するポケット７毎にころ４を組み込む方向が逆になるように構成されている。ここで、このスラスト円筒ころ軸受１を縦軸に取り付けた場合、例えば図５に示すように、保持器５が重力により図中下方に移動して、突出縁部８ａと転動面４ａが接触した状態となる。このとき、上述した距離Ａ（図４参照）はゼロとなる。すなわち、保持器５は距離Ａだけ下方に移動した状態となる。また、隣接したポケット７では、距離Ｂは保持器５の移動距離だけ短くなっているが、上述のように、Ｂ＞Ａであるため、常にＢ＞０となる。すなわち、転動面４ａところ挿入部１０とは接触しない。したがって、ころ挿入部１０は摩耗することがなく、間隔Ｄは長期の運転時間を経た後であっても維持される。そのため、ころ４はポケット７から脱落することがなく、保持器５の案内を安定した状態に維持することができる。また、突出縁部８ａと転動面４ａは、接触角度が極めて小さいため、摩耗が起こりにくい。このように、このスラスト円筒ころ軸受１によれば、隣接するポケット７毎にころ４を組み込む方向が逆になるように構成されているため、安定した状態で長期にわたり使用することができる。なお、スラスト円筒ころ軸受１を横軸に取り付けた場合でも、縦軸の場合と同様に、転動面４ａところ挿入部１０は接触することがない。したがって、スラスト円筒ころ軸受１を取り付ける向きがどのような方向であっても、安定した運転状態を維持することができる。

以上説明したように、この保持器５によれば、ころ４の一方の端面と線接触する凸部をポケット７に備えた構成としたので、ポケット７の隅部の強度を向上させるとともに、保持器全体の強度を向上させることができる。
また、保持器５は一体型であるため、保持器５の重量や材料費の低減を図ることができる。さらに、部品点数を削減して製作コストを抑えることができる。さらにまた、ピンを使用しないため、ピンの弛みに起因する不具合を発生することもない。

そして、このスラスト円筒ころ軸受１は、保持器５の軸方向案内構造がころ案内方式であるため、軌道輪案内としたときのように案内部を設けるための空間を確保する必要がなく、軸受の許容負荷荷重を低下させてしまうことがない。また、スラスト円筒ころ軸受１をどのような向きで設置した場合でも、保持器５の案内を安定した状態で長期にわたり維持することができる。

なお、本発明に係るころ軸受用保持器およびころ軸受は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、スラスト円筒ころ軸受を例に説明したが、これに限定されず、相対向する一対の軌道輪と、その軌道輪同士の間に転動自在に配置された円柱状をなす複数のころと、を備えたころ軸受であれば、本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態では、各ポケット７に、ころ４を個別に収容する例で説明したが、これに限定されず、各ポケットに、複数のころ（例えば２個）を収容するころ軸受用保持器であっても、本発明を適用可能である。
また、上記実施形態では、ころ４の端面と線接触する凸部９が形成されているポケット７は、その四つの隅部に、逃げ溝４０が設けられている例で説明したが、これに限定されず、例えば図６に変形例を示すように、凸部９が形成されている側の隅部に対し、逃げ溝を設けず、隅部を凸部９の高さより低い半径形状の円弧面のみで形成することができる。

このような構成であっても、ころの軸方向での凸部９の高さ（同図（ｂ）での符号Ｈ）分だけ、ころ４の端部と隅部の円弧面との間に隙間をもたせることができる。これにより、ころの端部と隅部とが相互に干渉することがない。そのため、例えば隅部ところの端部との干渉を避けるために、ころの端部を上述のように球面形状に加工する等の専用品を使用する必要がなく、標準品のころを組み込み可能とし、ポケット７の隅部の強度を向上させるとともに、保持器５全体の強度を向上することができる。なお、上述の実施形態では、総型形状をもつ加工工具を用いて加工している関係上、四隅とも逃げ溝を形成しているが、これに限定されず、例えばエンドミルによる切削加工によって形成することが可能である。その場合には、四隅の形状や、凸部９の形状について、設計の自由度が広げられる。

例えば、上記実施形態では、ポケット７には、ころ４の一方の端面と対向する環状板３の内壁面に、ころ４の端面と線接触する凸部９が形成されている例で説明したが、ころの端面と接触する凸部は、これに限定されない。
例えば、ころの端面との接触状態は、線接触に限定されず、点接触であってもよい。点接触する凸部の例としては、図７に変形例を示すように、凸部９を半球状に形成することができる。このような半球状の凸部は、例えばプレス成形によって形成することができる。
また、隅部に逃げ溝を形成する場合であっても、逃げ溝の形状も適宜変形可能であり、上記実施形態では、所定の曲率半径を有し、保持器５の幅方向に直線的に貫通する逃げ溝４０を設けた例で説明したが、例えば図８に変形例を示すように、ころ案内面８に沿って湾曲した逃げ溝４０によって形成してもよい。

また、上記実施形態では、ころ４の端面と接触する凸部９が一方の側にのみ形成されている例で説明したが、これに限定されず、凸部をころの両端面に対向する面のそれぞれに設けてもよい。このような構成であれば、全ての隅部に凹んだぬすみ部等の逃げ溝を形成せず、柱部は、隅部に連続する付け根部に括れ形状がないように構成可能である。そのため、例えば従来の括れ形状を有する柱部を備えた保持器と比較して同等の強度の柱部とした場合には、柱部をより細くすることができる。したがって、より多くのころを挿入可能となり、ころ軸受の定格荷重を向上させることができる。

また、上記実施形態では、保持器５は、銅合金等からなる金属製の例で説明したが、保持器の材質は、これに限定されず、例えば、保持器を合成樹脂材料から形成してもよい。
また、上記実施形態では、ころ４の端面と接触する凸部９を有する保持器５は、一の部材から一体に形成されている一体型のもみ抜き保持器を例に説明したが、これに限定されず、ころの端面と接触する凸部を有する構成は、分割型のもみ抜き保持器に適用可能である。
また、上記実施形態では、保持器５のポケット７は、隣接するポケット７毎に交互にころ挿入部１０の向きが逆となるように形成されているが、これに限定されず、ころ挿入部１０の向きは、２つ毎や３つ毎等の所望の配列で逆となるように構成しても良い。

本発明に係るころ軸受の一実施形態であるスラスト円筒ころ軸受を示す要部斜視図である。 図１に示した保持器の正面図である。 図２に示した保持器の要部斜視図である。 図１に示したスラスト円筒ころ軸受の断面図である。 図１に示したスラスト円筒ころ軸受を縦軸に使用した状態を示す断面図である。 本発明に係る保持器の変形例を説明する図であり、同図（ａ）は図２に示した保持器の要部斜視図に相当する説明図、また、同図（ｂ）は保持器の正面図でありその一部を拡大して示している。 本発明に係る保持器の変形例を説明する図であり、同図（ａ）は図２に示した保持器の要部斜視図に相当する説明図、また、同図（ｂ）は、同図（ａ）での符号ＣおよびＤ矢視図であり本発明に係る凸部を拡大して示している。 本発明に係る保持器の変形例を説明する図であり、同図は図２に示した保持器の要部斜視図に相当する図で説明している。 従来の分割型のもみ抜き保持器の一例を説明する図である。 従来の一体型のもみ抜き保持器の一例を説明する図である。

符号の説明

１ スラスト円筒ころ軸受（ころ軸受）
２、３ 環状板
４ ころ
５ 保持器
６ 柱部
７ ポケット
８ 案内面
９ 凸部
１０ ころ挿入部
２０、３０ 軌道輪
４０ 逃げ溝

Claims (5)

1. 相対向する一対の軌道輪と、該軌道輪同士の間に転動自在に配置された円柱状をなす複数のころと、を備えたころ軸受に用いられ、前記ころが収容される複数のポケットを有する保持器において、
   前記ポケットは、前記ころの少なくとも一方の端面と対向する面に、当該端面と接触する凸部を有することを特徴とするころ軸受用保持器。
2. 前記保持器は、相対向する一対の環状板と、該環状板同士の間に設けられて当該環状板とによって前記ポケットを区画する複数の柱部と、を備えてなり、前記環状板および柱部は、一の部材から一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のころ軸受用保持器。
3. 軸方向に相対向する一対の軌道輪と、該軌道輪同士の間に転動自在に配置された円柱状をなす複数のころと、を備えたころ軸受に用いられ、前記ころが個別に収容される複数のポケットを有する保持器において、
   前記保持器は、径方向に相対向する一対の環状板と、該環状板同士の間に設けられて当該環状板とによって前記ポケットを区画する複数の柱部と、を備え、前記環状板および柱部は、一の部材から一体に形成されてなり、
   前記ポケットは、前記一対の環状板のうち径方向で外側の環状板の内壁面に、前記ころの端面と線または点接触する凸部を有することを特徴とするころ軸受用保持器。
4. 前記ポケットは、前記凸部が形成されている側の隅部を、凹んだぬすみ部等からなる逃げ溝を形成せずに円弧面のみで形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のころ軸受用保持器。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のころ軸受用保持器を備えていることを特徴とするころ軸受。

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