JP2014105809A - 転がり軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】油浴潤滑にて用いられる円筒ころ軸受において、長期間使用した場合であっても保持器ポケットの摩耗の進行を抑制し、かつコストの大幅な上昇を招くことのない円筒ころ軸受用の保持器を提供する。
【解決手段】外周に軌道面を有する内輪と、内周に軌道面を有する外輪との間に配置され、複数個のころを転動自在に保持する保持器１０であって、軸方向に間隔をあけて互いに同心に配置された２列の環状部９と、これら環状部同士の間に掛け渡された複数本の柱部とから構成される円筒ころ軸受の保持器において、保持器の環状部の軸方向断面の外形形状を正多角形としたことを特徴とする。多角形の頂点部分１１は角張っている形状やＲ形状に面取りした形状でも良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒ころ軸受の保持器に関し、特に油浴潤滑を行う円筒ころ軸受に適した保持器に関するものである。

従来から各種回転機械装置の回転支持部に、転がり軸受が組み込まれている。大きな荷重が加わる回転支持部を構成する為の転がり軸受としては、転動体としてころ（例えば円筒ころ、円すいころ）を使用した保持器付ころ軸受が使用されている。図４は、この様な保持器付ころ軸受の１例として、例えばスクリューコンプレッサーのロータ支持部に組み込む、保持器付円筒ころ軸受１を示している。この保持器付円筒ころ軸受１は、内周面の軸方向中間部に円筒面状の外輪軌道４ａを有する外輪４と、外周面の軸方向中間部に円筒面状の内輪軌道２ａを有する内輪２と、これら外輪軌道４ａと内輪軌道２ａとの間に保持器５によりころ同士の周方向の間隔を保持した状態で転動自在に設けられた、複数の円筒ころ３とから成る。

軸受を用いる場合には焼き付き等の損傷を防止するため潤滑する必要があり、一般的には潤滑油またはグリースを用いるが、軸受の回転速度が比較的低速で、かつ大荷重を受けるような場合には軸受の一部が潤滑油に浸る油浴潤滑を採用することがある。油浴潤滑においては、良好な潤滑能力とともに若干の冷却能力も発揮される。

ところで、転がり軸受においては転動体と保持器は滑り接触の状態にあるため、軸受が長期間稼働すると転動体を保持している保持器のポケットが徐々に摩耗する。保持器ポケットが摩耗すると保持器の位置ずれ、いわゆる遊びが大きくなり、保持器と内輪及び外輪との同軸度が悪化する。このような状態で軸受を使用すると、ころと保持器の接触面圧が上昇したり、異常な音や振動を発生させる。特に軸受を立てた状態（回転軸が水平になる状態）で使用する場合、重力によって保持器が下方に変位しようとするため転動体と保持器ポケットの接触面圧が増大して摩耗が進行し、保持器と内外輪が接触するなどの異常が生じる。

このような保持器ポケットの摩耗に対しては、例えば特許文献１に記載されているように、ころとポケットの間に形成される潤滑油膜が切れないようなポケット形状を有する保持器が提案されている。また特許文献２には保持器の表面に耐摩耗性の高いＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）の層を形成する方法も提案されている。

特開２００９−１６８１８０号公報 特開２００５−１４７３０６号公報

しかしながら、保持器ポケットを特許文献１にあるような複雑な形状とすることや、ポケットの表面に耐摩耗性の高いＤＬＣ層を形成する方法は製造コストの上昇を招く虞がある。またこのような対策を行った場合でも保持器が自重によって下方に変位しようとする状態には変化がないので、やはり長期の使用による摩耗は避けられない。本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、特に油浴潤滑にて用いられる円筒ころ軸受において、長期間使用した場合であっても保持器ポケットの摩耗の進行を抑制し、かつコストの大幅な上昇を招くことのない円筒ころ軸受用の保持器を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明においては、外周に軌道面を有する内輪と、内周に軌道面を有する外輪との間に配置され、複数個のころを転動自在に保持する保持器であって、軸方向に間隔をあけて互いに同心に配置された２列の環状部と、これら環状部同士の間に掛け渡された複数本の柱部とから構成される円筒ころ軸受の保持器において、前記保持器の前記環状部の軸方向断面の外形形状を正多角形としたことを特徴とする。多角形の頂点部分は角張っている形状やＲ形状に面取りした形状でも良い。

本発明によれば、油浴潤滑において、回転軸が略水平状態で使用される円筒ころ軸受が回転する際に、保持器の環状部の外周面に設けられた平坦部が潤滑油の流体抵抗によって上方に押し上げられるため、保持器が自重によって下方へ変位するのを抑制し、保持器と内外輪の同軸度を保つことができる。これによって保持器ポケットところとの接触面圧が増大するのを防ぎ、保持器の摩耗を抑制することができる。また保持器と内外輪の同軸度の悪化を防ぐことで異常な音や振動の発生を防止することができる。

本発明の第一の実施形態に係る保持器の斜視図である。 本発明の第二の実施形態に係る保持器の頂点近傍の側面図である。 本発明の第三の実施形態に係る保持器の頂点近傍の側面図である。 一般的な円筒ころ軸受の斜視図である。 従来の円筒ころ軸受の保持器の斜視図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図５に従来の円筒ころ軸受の保持器を示す。保持器５は軸方向に間隔をあけて互いに同心に配置された２列の環状部６と、これら環状部６同士の間に掛け渡された複数本の柱部７とから成る。これら環状部６の内側面と円周方向に隣り合う柱部７の円周方向側面とにより四周を囲まれた部分をそれぞれポケット８とし、１つのポケット８に１つのころ３を収容する。このようにして軸受が回転した際にころ３同士が接触するのを防いでいる。

図１は本発明における第一の実施形態を示している。本発明においては、保持器１０の環状部９の外周面の軸方向断面の外形形状が図１に示すような正多角形となっていることを特徴とする。保持器１０の頂点１１の数は特に指定はなく、使用条件に応じて決定する。軸受の回転数を一定とした場合、保持器１０の頂点１１の数が多いと浮上力が小さくなり、頂点１１の数が少ないと浮上力は大きくなる。また、浮上力は保持器１０の回転速度にも影響を受けるため、常用回転数において必要な浮上力が発生するように頂点１１の数を決定する。

図２は本発明の第二の実施形態を示している。本発明においては、多角形形状の保持器の頂点は図１に示すような角張った形状の他に図２に示すように頂点１５をＲ形状に面取りをしても良い。図２において、一点鎖線は保持器１４の中心から面取り前の頂点１５を通る半径を、破線は面取り前の保持器１４の平坦部１２を示している。頂点１５を面取りすることによって平坦部１２が短くなるため、保持器１４の浮上力は減少するが、Ｒ形状とすることで保持器１４の面取り部１３が潤滑油の中を通過する際の乱流の発生が抑制され、軸受の回転抵抗を減少させることができる。曲率半径Ｒの大きさは常用回転数における必要な浮上力に基づいて決定する。

図３は本発明の第三の実施形態である、頂点１８を対数曲線によって面取りをした変形例を示している。図３において、一点鎖線は保持器１６の中心から面取り前の頂点１８を通る半径を、破線は面取り前の保持器１６の平坦部１７を示している。対数曲線１９は保持器１６の平坦部１７を延長する方向に連続的に始まり、面取り前の頂点１８を通る半径に接近するに従って曲率半径が小さくなって行き、面取り前の頂点１８を通る半径と直交して終わる。対数曲線による面取りは保持器１６の面取り部２０が潤滑油の中を通過する際の乱流の発生を非常に小さくすることができるため、軸受の回転抵抗を効果的に減少させることができる。

多角形形状は２列の環状部の両方または一方のどちらに施しても良い。また、保持器 は金属製、樹脂製のどちらでも良い。

１ 円筒ころ軸受
２ 内輪
２ａ 内輪軌道面
３ 転動体（ころ）
４ 外輪
４ａ 外輪軌道面
５、１０、１４、１６ 保持器
６、９ 環状部
７ 柱部
８ ポケット
１１、１５、１８ 頂点
１２、１７ 平坦部
１３、２０ 面取り部
１９ 対数曲線

Claims (3)

1. 外周に軌道面を有する内輪と、内周に軌道面を有する外輪との間に配置され、複数個のころを転動自在に保持する保持器であって、軸方向に間隔をあけて互いに同心に配置された２列の環状部と、これら環状部同士の間に掛け渡された複数本の柱部とから構成される円筒ころ軸受の保持器において、環状部の軸方向断面の外形形状を正多角形としたことを特徴とする円筒ころ軸受の保持器。
2. 正多角形形状の頂点を円弧状に面取りしたことを特徴とする請求項１に記載の円筒ころ軸受の保持器。
3. 正多角形形状の頂点を、保持器の平坦部を延長する方向に連続的に始まり、面取り前の頂点を通る半径に接近するに従って曲率半径が小さくなって行き、面取り前の頂点を通る半径と直交して終わる対数曲線によって面取りしたことを特徴とする請求項１に記載の円筒ころ軸受の保持器。

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