CN107923440B - 保持器以及圆锥滚子轴承 - Google Patents

保持器以及圆锥滚子轴承 Download PDF

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Abstract

在保持器的柱部(42)形成有与圆锥滚子(30)在周向上接触的引导面(42c)，将用于使油的搅拌阻力、剪切阻力减少的第一凹面(42d)、第二凹面(42e)形成为从引导面(42c)向周向凹陷的切口状。并且，将引导面(42c)形成为在圆锥滚子(30)的滚子长度方向上平滑的中凸状，由此抑制滚动面中央部(31a)与引导面(42c)的接触长度。

Description

保持器以及圆锥滚子轴承
技术领域
本发明涉及形成有收纳圆锥滚子的兜孔的保持器以及具备该保持器的圆锥滚子轴承。
背景技术
在圆锥滚子轴承中，存在如下担忧，即旋转中，因圆锥滚子滚动等导致通过轴承内的油的搅拌成为阻力，使轴承的旋转扭矩增大。另外，还存在如下担忧，即保持器的柱部具有与收纳于兜孔的圆锥滚子在周向上接触的引导面，因而圆锥滚子与引导面之间的油的剪切扭矩也成为阻力，这也使轴承的旋转扭矩增大。以往，为了减少轴承的旋转扭矩，进行保持器形状的钻研。
例如，通过将保持器的内径与内圈的小挡边之间的径向间隙设定得较小，从而使流入轴承内的油的量减少，使油的搅拌阻力减少。另外，还通过在保持器的小径侧的环状部形成切口状的凹面，从而使从保持器与内圈之间相对于保持器流入至内圈侧的油提前向外圈侧流出，使油的搅拌阻力减少。另外，还通过在柱部的引导面与柱部的轴向一端间以及引导面与柱部的轴向另一端间分别形成切口状的凹面，从而使圆锥滚子与柱部的油的剪切阻力减少(下述专利文献1)。
除此之外，还通过将柱部的引导面形成为在与圆锥滚子的中心轴垂直的平面上具有该圆锥滚子的平均直径的5％以上且20％以下的长度的锥状，从而缩窄油膜形成范围，使圆锥滚子与柱部的油的剪切阻力减少(下述专利文献2)。
另一方面，为了缓和圆锥滚子的滚动面的端部处的应力集中以便耐受进一步的重载荷，滚动面采用隆起面。特别地，采用对数相应的大小的隆起面，采用轨道的母线形状呈直线状或中凸状的隆起面的组合在轴承功能上以及加工成本方面有利。另外，在采用对数隆起面的情况下，还采用母线呈直线状且形成于滚子全长的中央部的滚动面中央部，以从滚动面中央部的端部逐渐缩径的方式形成隆起面部。在该情况下，在测定对数隆起面部的各部下降量时，作为基准的位置成为母线呈直线状的滚动面中央部，因而能够实现稳定的品质管理(下述专利文献3)。
专利文献1：日本专利第4949652号公报
专利文献2：日本特开2007-24170号公报
专利文献3：日本专利第5334665号公报
如上述那样，在将采用专利文献1中公开的凹面或专利文献2中公开的引导面的保持器与专利文献3中公开的圆锥滚子组合的情况下，在柱部的长度方向上笔直的引导面与母线呈直线状且形成于滚子全长的中央部的滚动面中央部在周向上接触，引导面与圆锥滚子的接触长度比采用母线呈圆弧状的一般的隆起面形状的圆锥滚子的情况大。因此，存在减少轴承的旋转扭矩的效果受损的问题。
发明内容
鉴于上述背景，本发明欲解决的课题在于形成为一种在与具有母线呈直线状且形成于滚子全长的中央部的滚动面中央部的圆锥滚子组合的情况下能够发挥减少轴承的旋转扭矩的效果的保持器。
实现上述课题的第一发明采用如下结构，即在形成有收纳圆锥滚子的兜孔的保持器中，具备：多个柱部，它们将在周向上相邻的上述兜孔之间分离；第一环状部，其与上述多个柱部的轴向一端连续；第二环状部，其以比上述第一环状部的外径大的外径与上述多个柱部的和轴向一端相反的轴向另一端连续，上述柱部具有：引导面，其与上述圆锥滚子在周向上接触；第一凹面，其形成为在上述引导面与上述柱部的轴向一端之间从上述引导面向周向凹陷的切口状；和第二凹面，其形成为在上述引导面与上述柱部的轴向另一端之间从上述引导面向周向凹陷的切口状，上述引导面形成为在上述圆锥滚子的滚子长度方向上平滑的中凸状，上述圆锥滚子具有：滚动面中央部，其母线呈直线状且形成于滚子全长的中央部；和隆起部，其形成为从上述滚动面中央部的端部逐渐缩径，上述引导面中的朝向上述滚动面中央部具有最大的凸量的部分形成为在滚子长度方向上比上述滚动面中央部短。
另外，实现上述课题的第二发明采用如下结构，即在形成有收纳圆锥滚子的兜孔的保持器中，具备：多个柱部，它们将在周向上相邻的上述兜孔间分离；第一环状部，其与上述多个柱部的轴向一端连续；第二环状部，其以比上述第一环状部的外径大的外径与上述多个柱部的和轴向一端相反的轴向另一端连续，上述柱部具有与上述圆锥滚子在周向上接触的引导面，上述第一环状部具有：兜孔端面，其与上述圆锥滚子在轴向上接触；和第三凹面，其形成为从上述兜孔端面向轴向凹陷的切口状，上述第三凹面配置于在周向上相邻的上述柱部之间的周向中央部，上述引导面形成为在上述圆锥滚子的滚子长度方向上平滑的中凸状，上述圆锥滚子具有：滚动面中央部，其母线呈直线状且形成于滚子全长的中央部；和隆起面部，其形成为从上述滚动面中央部的端部逐渐缩径，上述引导面中的朝向上述滚动面中央部具有最大的凸量的部分形成为在滚子长度方向上比上述滚动面中央部短。
另外，实现上述课题的第三发明采用如下结构，即在形成有收纳圆锥滚子的兜孔的保持器中，具备：多个柱部，它们将在周向上相邻的上述兜孔之间分离；第一环状部，其与上述多个柱部的轴向一端连续；以及第二环状部，其以比上述第一环状部的外径大的外径与上述多个柱部的和轴向一端相反的轴向另一端连续，上述柱部具有与上述圆锥滚子在周向上接触的引导面，上述引导面呈在与上述圆锥滚子的中心轴垂直的平面上具有该圆锥滚子的平均直径的5％以上且20％以下的长度尺寸的锥状，上述引导面形成为在上述圆锥滚子的滚子长度方向上平滑的中凸状。
上述第一发明能够发挥如下效果，即通过柱部的第一凹面的采用，使从保持器与内圈之间相对于保持器流入至内圈侧的油提前向外圈侧流出，使油的搅拌阻力减少，并且通过柱部的第一凹面以及第二凹面的采用，能够使圆锥滚子与引导面的油的剪切阻力减少，并通过中凸状的引导面的采用，从而在与具有母线呈直线且形成于滚子全长的中央部的滚动面中央部的圆锥滚子组合的情况下，抑制引导面与圆锥滚子的接触长度，减少轴承的旋转扭矩。
另外，上述第二发明能够发挥如下效果，即通过第一环状部的第三凹面的采用，从而能够使从保持器与内圈之间相对于保持器流入至内圈侧的油提前向外圈侧流出，使油的搅拌阻力减少，并通过中凸状的引导面的采用，从而在与具有母线呈直线状且形成于滚子全长的中央部的滚动面中央部的圆锥滚子组合的情况下，抑制引导面与圆锥滚子的接触长度，减少轴承的旋转扭矩。
另外，上述第三发明能够发挥如下效果，即通过在与圆锥滚子的中心轴垂直的平面上具有该圆锥滚子的平均直径的5％以上且20％以下的长度尺寸的锥状的引导面的采用，从而能够缩窄油膜形成范围使圆锥滚子与柱部的油的剪切阻力减少，并通过中凸状的引导面的采用，从而在与具有母线呈直线状且形成于滚子全长的中央部的滚动面中央部的圆锥滚子组合的情况下，也抑制引导面与圆锥滚子的接触长度，减少轴承的旋转扭矩。
附图说明
图1是在图2中的I-I线的剖切线表示本发明的第一实施方式的局部放大剖视图。
图2是在与圆锥滚子的中心轴垂直的平面上表示本发明的第一实施方式的局部放大剖视图。
图3是从图2中的箭头A方向表示本发明的第一实施方式的局部放大俯视图。
图4是在轴向平面(包括轴承中心轴在内)上表示本发明的第一实施方式的局部剖视图。
图5是表示图4的圆锥滚子的放大主视图。
图6是在与图2相同的剖切线表示本发明的第二实施方式的局部放大剖视图。
图7是从与图3相同的方向表示本发明的第三实施方式的局部放大俯视图。
图8是从与图3相同的方向表示本发明的第四实施方式的局部放大俯视图。
图9是在与图2相同的剖切线表示本发明的第四实施方式的局部放大剖视图。
图10是在与图2相同的剖切线表示本发明的第五实施方式的局部放大剖视图。
图11是从与图3相同的方向表示本发明的第六实施方式的局部放大俯视图。
图12是示意性地例示了在形成本发明的实施方式所涉及的引导面的冲压加工中从保持器内径侧实施兜孔冲裁加工时的配置的图。
图13是表示利用冲头从图12的状态进行冲裁的样子的图。
图14是图13的冲裁断面附近的放大图。
图15是示意性地例示了在图13的兜孔冲裁加工后从保持器内径侧实施倒面加工时的配置的图。
图16是表示利用冲头从图15的状态进行倒面的样子的图。
图17是图16的冲裁断面附近的放大图。
图18是示意性地例示了在形成本发明的实施方式所涉及的引导面的冲压加工中从保持器外径侧实施兜孔冲裁加工时的配置的图。
图19是表示利用冲头从图18的状态进行冲裁的样子的图。
图20是图19的冲裁断面附近的放大图。
图21是利用轴向平面剖切图3所示的第三凹面上的剖视图。
图22是在本图中的右端的柱部表示图7中的a-a线的剖切面、在本图中的中央的柱部表示图7中的b-b线的剖切面、在本图中的左端的柱部表示图7中的c-c线的剖切面的剖视图。
具体实施方式
以下，根据图1～图5对本发明所涉及的第一实施方式进行说明。如图4所示，第一实施方式所涉及的圆锥滚子轴承具备：内圈10，其具有形成于外周的轨道面11、小挡边12以及大挡边13；外圈20，其具有形成于内周的轨道面21；以及保持器40，其形成有收纳圆锥滚子30的兜孔41。以下，“周向”是指以轴承中心轴为中心的圆周方向。另外，“轴向”是指沿着轴承中心轴的方向。另外，“径向”是指与轴承中心轴垂直的方向。内圈10、外圈20、保持器40的各中心轴相当于轴承中心轴。
如图5所示，圆锥滚子30具有：滚动面31；小端面32；小端侧倒角33，其形成于滚动面31与小端面32之间；大端面34；大端侧倒角35，其形成于滚动面31与大端面34之间。滚动面31与轨道面11、21滚动接触。通过小端面32与图4所示的小挡边12的接触来防止圆锥滚子30相对于内圈10向小端侧脱落。在轴承运转中，通过大挡边13与图5所示的大端面34的滑动接触来在周向上引导圆锥滚子30。
滚动面31具有：滚动面中央部31a，其母线呈直线状且形成于滚子全长Lr的中央部；以及两处隆起面部31b、31c，它们形成为从滚动面中央部31a的端部逐渐缩径。这里，滚子全长Lr是指沿圆锥滚子30的滚子长度方向测量出的全长，圆锥滚子30的滚子长度方向是指沿着滚动面31的母线的方向。
滚动面中央部31a具有圆锥滚子30的滚子全长Lr的1/2以上的长度。在测定隆起面部31b、31c的各下降量时，若作为基准的位置亦即滚动面中央部31a的母线为直线状，则能够实现稳定的品质管理。在能够实现该目的的范围中决定滚动面中央部31a的滚子长度方向的长度即可，滚动面中央部31a占滚子全长Lr的比例可以为1/2，也可以不足1/2。
隆起面部31b、31c为圆锥滚子30的平均直径从滚动面中央部31a的端部朝向滚子长度方向逐渐缩小的滚动面区域。隆起面部31b、31c的母线形状以缓和滚动面31的端部处的应力集中的方式适当地决定即可。图示例的隆起面部31b、31c通过连接3个圆弧状R1、R2、R3的母线，从而整体成为具有如对数那样的母线的对数隆起面部。隆起面部31b、31c的母线形状可以根据专利文献3中公开的技术来设计。另外，隆起面部31b、31c的母线形状可以形成为单一的圆弧状。此外，母线的形状不需要达到在几何学上以精确的含义成立，只要是在形成为设计上的母线形状的研磨以及超精加工上能够实现的范围即可。
图4所示的保持器40成为通过冲压加工铁系的板材而形成的冲裁保持器。冲裁保持器因生产性良好且低成本，因而适于汽车用途、工业机械用途的圆锥滚子轴承。
保持器40以及圆锥滚子30在与图4所示的圆锥滚子30的中心轴垂直的平面上的关系如图2所示。从图2的箭头A方向观察的保持器40的兜孔41如图3所示。如图2～图4所示，保持器40具备：多个柱部42，它们将周向上相邻的兜孔41、41间分离；第一环状部43，其与多个柱部42的轴向一端42a连续；以及第二环状部44，其以比第一环状部43的外径大的外径与多个柱部42的和轴向一端42a相反的轴向另一端42b连续。此外，图2中的箭头A位于通过兜孔41的周向中央且包括轴承中心轴在内的轴向平面上。
兜孔41成为允许圆锥滚子30相对于保持器40自由移动的空地，如图3所示，大致形成为梯形状。
如图2、图4所示，柱部42位于直径比夹装在轨道面11、21间的圆锥滚子30的节圆直径大的区域，由内圈10的轨道面11以及小挡边12、圆锥滚子30、保持器40的柱部42构成内圈组件。
如图3所示，柱部42的轴向一端42a以及轴向另一端42b分别是与对应的第一环状部43、第二环状部44连续的柱部42的角部R的端部(拐点)。
如图2～图4所示，柱部42具有：引导面42c，其与圆锥滚子30在周向上接触；第一凹面42d，其形成为在引导面42c与柱部42的轴向一端42a之间从引导面42c沿周向凹陷的切口状；以及第二凹面42e，其形成为在引导面42c与柱部42的轴向另一端42b之间从引导面42c沿周向凹陷的切口状。图2中的I-I线的剖视图如图1所示。此外，I-I线相当于在柱部42的周向一侧的引导面42c设定的与圆锥滚子30的接触点处的法线、和在柱部42的周向另一侧的引导面42c设定的与圆锥滚子30的接触点处的法线。
图1、图2所示的引导面42c形成为在圆锥滚子30的滚子长度方向上平滑的中凸状。引导面42c形成在柱部42中至少能够与圆锥滚子30的滚动面中央部31a在周向上对置的范围。在该范围内，引导面42c朝向圆锥滚子30的滚动面中央部31a具有凸量Dc。引导面42c中朝向圆锥滚子30的滚动面中央部31a具有最大的凸量Dc的部分42f形成为在滚子长度方向上比滚动面中央部31a大幅度缩短。通常，引导面42c与圆锥滚子30的接触点位于具有最大的凸量Dc的部分42f。因此，母线呈直线状的滚动面中央部31a与引导面42c只能在点接触状态那样的较短的范围沿周向接触，能够抑制引导面42c与圆锥滚子30的接触长度。即，能够抑制引导面42c与圆锥滚子30的油的剪切阻力而实现轴承的旋转扭矩的减少。此外，中凸状不需要达到在几何学上以精确的含义平滑地连续，只要是在冲压加工上能够实现的范围内成为平滑的曲面即可。
优选最大的凸量Dc为1μm以上且50μm以下。若不足1μm，则加工、尺寸管理变难。若超过50μm，则凸量Dc过大从而圆锥滚子30与引导面42c的接触面压增大，存在油膜形成变差而导致提前损伤的可能性。为了抑制接触面压的增大，更优选最大的凸量Dc限于10μm以下。
在图1中，例示了具有最大的凸量Dc的部分42f设定于柱部42的长度方向中央且呈单一R的中凸状的引导面42c。对于凸量Dc而言，越接近引导面42c的一端42g越变小，在一端42g变为零。引导面42c的一端42g成为与第一凹面42d连续的拐点。第二凹面42e与引导面42c的拐点成为引导面42c的另一端。
另外，引导面42c在图2的平面上呈朝向保持器40的内径逐渐在周向上远离圆锥滚子30的锥状。另外，引导面42c在图2的平面上呈具有圆锥滚子30的平均直径的5％以上且20％以下的长度尺寸Lc的锥状。圆锥滚子30的平均直径相当于在与该中心轴垂直的平面上的圆锥滚子30的平面内平均直径。若像上述那样缩窄引导面42c的长度尺寸Lc，则在柱部42与圆锥滚子30之间的油膜形成范围变窄。因此，使圆锥滚子30与柱部42的油的剪切阻力减少。
此外，长度尺寸Lc为圆锥滚子30的平均直径的5％以上与专利文献2同样，但长度尺寸Lc为20％以下这点与设计为不足11％的专利文献2不同。将范围从不足11％扩大为20％以下的理由在于，若限制为不足11％，则冲压加工上的尺寸管理变难，加工成本上涨。
图1、图3、图4所示的第一凹面42d、第二凹面42e为从规定兜孔41的大致梯形状的大致斜边的引导面42c沿周向凹陷的切口，因而无法与圆锥滚子30的滚动面31接触。因此，第一凹面42d与滚动面31间的间隙以及第二凹面42e与滚动面31间的间隙分别成为油的流通路径。
在圆锥滚子轴承中，产生油基本从小径侧向大径侧通过的油的泵唧作用。此时，流入至保持器40与内圈10之间的油成为搅拌阻力。从保持器40与内圈10之间相对于保持器40流入至内圈10侧的油(在图4中用粗箭头示意性示出)借助泵唧作用流动时，在第一凹面42d与滚动面31间的间隙流动并提前向外圈20侧流出。因此，通过外圈20侧的油变多，伴随于此，通过保持器40与内圈10之间并到达大挡边13附近的油的量变少，使油的搅拌阻力减少。
另外，与不具有第一凹面42d以及第二凹面42e而遍及柱部的全长形成引导面的情况相比，能够在第一凹面42d以及第二凹面42e的区域减少圆锥滚子30与柱部42的接触范围。因此，使圆锥滚子30与柱部42的油的剪切扭矩减少。
第一环状部43具有：兜孔端面43a，其与圆锥滚子30在轴向上接触；和第三凹面43b，其形成为从兜孔端面43a沿轴向凹陷的切口状。
兜孔端面43a成为对兜孔41的大致梯形状的平行的长短两边中的在周向上较短的边进行规定的壁面，与柱部42的轴向一端42a在周向上连续。第三凹面43b配置于在周向上相邻的柱部42、42间的周向中央部。因此，不会产生以将兜孔端面43a在周向上断开的方式凹陷的第三凹面43b与圆锥滚子30的轴向接触，第三凹面43b与圆锥滚子30间的间隙成为油的流通路径。从保持器40与内圈10之间相对于保持器40流入至内圈10侧的油借助泵唧作用流动时，在第三凹面43b与圆锥滚子30间的间隙流动并提前向外圈20侧流出。因此，通过外圈20侧的油变多，使油的搅拌阻力减少。
如图4所示，第一环状部43与小挡边12的外径面在径向上对置，在该对置端部规定第一环状部43的内径(即，保持器40的内径)。这里，第一环状部43的内径与小挡边12的外径间的径向的对置间隙g为小挡边12的外径尺寸的2％以下。由此，能够抑制从保持器40与内圈10之间流入轴承内的油的量，进而使油的搅拌阻力减少。
第一实施方式如上所述，成为如下保持器40，即通过采用柱部42的第一凹面42d以及第一环状部43的第三凹面43b，使从保持器40与内圈10之间相对于保持器40流入至内圈10侧的油提前向外圈20侧流出，使油的搅拌阻力减少，并且通过柱部42的第一凹面42d以及第二凹面42e的采用，使圆锥滚子30与柱部42的油的剪切阻力减少，而且通过在与圆锥滚子30的中心轴垂直的图2的平面上具有圆锥滚子30的平均直径的5％以上且20％以下的长度尺寸Lc的锥状的引导面42c的采用，能够缩窄油膜形成范围而使圆锥滚子30与柱部42的油的剪切阻力减少。
这样，第一实施方式中，成为能够使油的搅拌阻力、剪切阻力减少的保持器40，并且能够发挥如下效果，即通过采用中凸状的引导面42c，从而在与具有母线呈直线状的滚动面中央部31a的圆锥滚子30组合的情况下，抑制引导面42c与圆锥滚子30的接触长度，抑制借助第一凹面42d、第二凹面42e、第三凹面43b、以及引导面42c的长度尺寸Lc的限制而分别起到的阻力减少效果的损失，减少轴承的旋转扭矩。
在第一实施方式中，按照单一R形状规定了引导面42c的中凸状，但也可以按照适当平滑地连接多个R、直线等而成的复合形状来规定中凸状。根据图6对作为其一个例子的第二实施方式进行说明。以下，仅对与第一实施方式的不同点进行描述。
图6所示的第二实施方式在柱部50的引导面51呈复合R形状这点上不同。引导面51由在柱部50的长度方向的中央部以第一曲面状R1规定的中央部51a、以及与中央部51a的端部连续且以第二曲面状R2规定的剩余部51b、51b构成。
中央部51a成为具有比剩余部51b微小的凸量的中高状。在中央部51a赋予的凸量Dc1例如能够设定为1～5μm，在剩余部51b赋予的凸量Dc2例如能够设定为5～10μm，在引导面51整体的凸量(Dc1+Dc2)例如能够设定为6～15μm。
中央部51a占引导面51的长度尺寸为引导面51的全长的1/2。另外，剩余部51b占引导面51的长度尺寸成为从引导面51的全长减去中央部51a而得的剩余的一半。
此外，中央部51a相比圆锥滚子的滚动面中央部在滚子长度方向上足够短，但省略图示说明，但也能够代替R1而按照沿着柱部50的长度方向的直线状规定中央部51a。、在该情况下，作为引导面整体，成为具有剩余部51b的凸量Dc2的中凸状，也能够在剩余部51b处抑制与圆锥滚子的接触长度。
上述第一实施方式、第二实施方式的引导面是在柱部形成第一凹面以及第二凹面的情况下适合的形状的例示，无论第三凹面的采用与否均能够采用。例如，图7所示的第三实施方式在省略第三凹面、作为从规定兜孔41的壁面在轴向或周向上凹陷的切口而仅形成第一凹面42d、第二凹面42e这点上不同。形成于第一环状部43’的兜孔端面43a’遍及在周向上相邻的柱部42、42之间连续。
第三实施方式与第一实施方式同样，能够发挥如下效果，即能够借助柱部42的第一凹面42d、第二凹面42e、规定长度尺寸Lc的锥状的引导面(参照图2)使油的搅拌阻力、剪切阻力减少，并且抑制中凸状的引导面与圆锥滚子的滚动面中央部(省略图示)的接触长度，减少轴承的旋转扭矩。这样的第三实施方式在缩窄第一环状部43’的轴向宽度、通过冲压加工对第一环状部43’进行切口来形成第三凹面较困难的情况下适合。
另外，对于中凸状的引导面而言，无论第一凹面以及第二凹面的采用与否均能够采用。例如，图8、图9所示的第四实施方式的保持器60在从规定兜孔61的周向两端的柱部62、62省略第一凹面以及第二凹面、作为从规定兜孔61的壁面在轴向或周向上凹陷的切口而仅形成第三凹面这点上不同。在柱部62，遍及与第一环状部63、第二环状部64相连的角部R间以直线状连结。用于将油提前向外圈侧释放的凹面仅成为从第一环状部63的兜孔端面63a凹陷的第三凹面63b。柱部62的引导面62a从与柱部62的角部R的拐点开始。引导面62a在凸量Dc的最大值、单一R形状这些点上与第一实施方式共通，但与第一实施方式相比，引导面62a的全长延长至角部R。
第四实施方式与第一实施方式同样，能够发挥如下效果，即能够借助第一环状部63的第三凹面63b、规定长度尺寸Lc的锥状的引导面(参照图2)使油的搅拌阻力、剪切阻力减少，并抑制中凸状的引导面62a与圆锥滚子的滚动面中央部(图示省略)的接触长度，减少轴承的旋转扭矩。这样的第四实施方式在当轴承的旋转速度条件较快导致施加于保持器60的力较大时避免在柱部60形成切口状的第一凹面等而实现保持器强度的确保的情况下适合。
另外，即便在从柱部省略第一凹面以及第二凹面的情况下，也可以按照适当平滑地连接多个R、直线等而成的复合形状来规定引导面的中凸状。根据图10对作为其一个例子的第五实施方式进行说明。
图10所示的第五实施方式在从柱部70省略第一凹面以及第二凹面、遍及角部R间连续的引导面71呈复合R形状这些点上不同。引导面71与第二实施方式同样，由以第一曲面状R1规定的中央部71a和以第二曲面状R2规定的剩余部71b、71b构成。
另外，对于中凸状的引导面而言，无论第一凹面～第三凹面的采用与否均能够采用。例如，图11所示的第六实施方式在从第四实施方式还进一步省略第三凹面、未形成从规定兜孔61的壁面在轴向或周向上凹陷的切口这些点上不同。兜孔端面63a’遍及周向上相邻的柱部62、62间连续。第六实施方式与第一实施方式同样，能够借助规定长度尺寸Lc的锥状的引导面(参照图2)使油的剪切阻力减少，并能够抑制中凸状的引导面与圆锥滚子的滚动面中央部(图示省略)的接触长度，发挥减少轴承的旋转扭矩的效果。这样的第六实施方式在缩窄第一环状部63’的轴向宽度、通过冲压加工对第一环状部63’进行切口来形成第三凹面较困难且实现保持器强度的确保的情况下适合。
形成上述各实施方式的中凸状的引导面的冲压加工能够分为对工件周壁部进行冲裁的兜孔冲裁加工、和调整柱粗锻部的冲裁断面的形状的倒面加工来阶段性地实施。此外，工件周壁部形成为与柱部的内径面以及外径面相当的圆锥状。在兜孔冲裁加工中使用的冲孔冲头具有从图2的箭头A方向观察的兜孔姿态形状的刀刃。在倒面加工中使用的倒面冲头具有临摹中凸状的引导面形状的按压面。
例如，如图12、图13所示，在利用冲模D1承接工件周壁部W1的外径面的状态下，对相对于工件周壁部W1配置于内径侧的冲孔冲头P1沿径向进行驱动，由此对工件周壁部W1进行冲裁。这样，如图14所示，形成大致具有柱部的形状的柱粗锻部W2。在柱粗锻部W2的冲裁断面中，在内径侧产生剪切面Ws1，在其外径侧产生断裂面Ws2。
在对柱粗锻部W2的冲裁断面实施的倒面加工中，如图15、图16所示，在利用冲模D1承接柱粗锻部W2的外径面的状态下，对相对于柱粗锻部W2配置于内径侧的倒面冲头P2沿径向进行驱动，由此柱粗锻部W2的冲裁断面被倒面冲头P2按压，伴随于此，如图17所示，产生该冲裁断面的断裂面Ws2侧在周向上凸出的壁厚移动(在图中用双点划线描绘壁厚移动引起的形状变化)，在该冲裁断面形成有中凸状的引导面Ws3。
在兜孔冲裁加工中，也可以从外径侧对工件周壁部进行冲裁。例如，如图18、图19所示，在利用冲模D2承接工件周壁部W1的内径面的状态下，对相对于工件周壁部W1配置于外径侧的冲孔冲头P3沿径向进行驱动，由此如图19所示，对工件周壁部W1进行冲裁。这样，如图20所示，形成柱粗锻部W3。在柱粗锻部W3的冲裁断面中，在外径侧产生剪切面Ws4，在其内径侧产生断裂面Ws5。将冲模D2与冲孔冲头P3之间的间隙设定得大于图17例子，因而断裂面Ws5相对于剪切面Ws3的宽度减少量大于图17例子。此后的倒面加工与图15同样，但利用倒面冲头按压柱粗锻部W3的断裂面Ws5。
上述第一凹面～第三凹面通过在兜孔冲裁加工中对工件周壁部额外进行冲裁而形成。这里，在采用第一凹面等的情况下，优选钻研保持器形状以便在利用冲孔冲头进行冲裁时尽量不破坏兜孔形状。
具体而言，在采用第三凹面的情况下，优选如图3、图21中例示的那样，柱部42具有沿着圆锥状的内径面42h，第一环状部43具有从与柱部42的内径面42h构成同一面的直线区域向径向弯曲的角部圆弧面43c(在图21中用点Po1表示第一环状部43的直线区域与角部圆弧面43c的边界位置)，第三凹面43d的深度为0.1mm以上，设定为限于上述直线区域内的大小。这里，第三凹面43d的深度G是从兜孔端面43a向沿着柱部42的内径面42h的方向取得的深度。若形成为这样的保持器形状，则能够相对于具有形成有内径面42h、第一环状部43的直线区域以及角部圆弧面43c的工件周壁部的弯曲状的工件实施兜孔冲裁加工，冲裁时的工件周壁部附近的刚性良好。另外，对第三凹面43d进行冲裁的范围局限于工件周壁部中的内径面42h及其延长部亦即第一环状部43的直线区域的范围内，不会冲击与角部圆弧面43c相当的曲面区域，因而能够防止兜孔形状的破坏。使第三凹面43d的深度G为0.1mm以上是为了确保作为油的流通路径能够发挥低扭矩效果的最小量的间隙。
另外，在采用第一凹面以及第二凹面的情况下，也优选如图7、图22中例示的那样，第一凹面42d、第二凹面42e各自的深度H设定为满足柱部42的宽度w/板厚t的值≥1.05。这里，第一凹面42d、第二凹面42e的深度H是从将第一凹面42d、第二凹面42e的切口状与柱部42的长度方向中央侧连接的拐点(在图7中用点Po2表示)在周向上取得的深度。柱部42的宽度w是将柱部42的周向两侧的冲裁断面上的在周向上对置的两点间连结的直线距离。柱部42的板厚t是形成柱部42的内径面以及外径面的两板面间上的在径向上对置的两点间的直线距离。若柱部42的宽度w/板厚t的值小于1.05，则兜孔冲裁加工时柱粗锻部的刚性不足，存在在柱粗锻部产生扭曲导致完成品的品质降低的担忧，但若设置为1.05以上，则能够避免柱部42成为不当扭曲的形状。
此外，图22中的最右侧的柱部42的剖面是通过图7中的点Po2的最近处的a-a线的剖切面，图22中的中央的柱部42的剖面是图7中的b-b线的剖切面，图22中的最左侧的柱部42的剖面是图7中的c-c线的剖切面。第一凹面42d的深度H在c-c线的剖面上设定为最大值，该最大值以柱部42的宽度w/板厚t的值＝1.05的方式决定。这是为了尽可能大地获得作为油的流通路径能够发挥低扭矩效果的间隙。第二凹面42e也同样。第一凹面42d、第二凹面42e的各深度H将超过设定为引导面的最大凸量部分42f的与圆锥滚子的接触点位置的大小作为基础。这是为了使圆锥滚子不与第一凹面42d以及第二凹面42e接触、减小柱部42与圆锥滚子的滑动阻力从而相应地获得低扭矩效果。因此，第一凹面42d、第二凹面42e的各深度H设置为最小也达到上述接触点位置即可(参照图7中的a-a线的剖切面亦即图22中的最右侧的柱部42的剖面)。
应该认为本次公开的实施方式的所有点仅为例示性的，并非限制性的。因此，本发明的范围并不是由上述说明示出，而是由权利要求示出，与权利要求等同的含义以及范围内的全部变更也包括在内。
附图标记说明：
10…内圈；11…轨道面；12…小挡边；13…大挡边；30…圆锥滚子；31a…滚动面中央部；31b、31c…隆起面部；40、60…保持器；41、61…兜孔；42、50、62、70…柱部；42a…轴向一端；42b…轴向另一端；42c、51、62a、71…引导面；42d…第一凹面；42e…第二凹面；42h…内径面；43、43’、63、63’…第一环状部；43a、43a’、63a、63a’…兜孔端面；43b、63b…第三凹面；44、64…第二环状部；Dc…凸量；g…对置间隙；Lc…长度尺寸；Lr…滚子全长。

Claims (15)

1.一种保持器，形成有收纳圆锥滚子(30)的兜孔(41)，
所述保持器的特征在于，具备：
多个柱部(42、50)，它们将在周向上相邻的所述兜孔(41)之间分离；
第一环状部(43、43’)，其与所述多个柱部(42、50)的轴向一端(42a)连续；以及
第二环状部(44)，其以比所述第一环状部(43、43’)的外径大的外径与所述多个柱部(42、50)的和轴向一端(42a)相反的轴向另一端(42b)连续，
所述柱部(42、50)具有：引导面(42c、51)，其与所述圆锥滚子(30)在周向上接触；第一凹面(42d)，其形成为在所述引导面(42c、51)与所述柱部(42、50)的轴向一端(42a)之间从所述引导面(42c、51)沿周向凹陷的切口状；以及第二凹面(42e)，其形成为在所述引导面(42c、51)与所述柱部(42、50)的轴向另一端(42b)之间从所述引导面(42c、51)沿周向凹陷的切口状，
所述引导面(42c、51)形成为在所述圆锥滚子(30)的滚子长度方向上平滑的中凸状，
所述圆锥滚子(30)具有：滚动面中央部(31a)，其母线呈直线状且形成于滚子全长(Lr)的中央部；以及隆起面部(31b、31c)，其形成为从所述滚动面中央部(31a)的端部逐渐缩径，
所述引导面(42c、51)中的朝向所述滚动面中央部(31a)具有最大的凸量(Dc)的部分形成为在滚子长度方向上比所述滚动面中央部(31a)短。
2.根据权利要求1所述的保持器，其中，
所述第一环状部(43)具有：兜孔端面(43a)，其与所述圆锥滚子(30)在轴向上接触；第三凹面(43b)，其形成为从所述兜孔端面(43a)沿轴向凹陷的切口状，
所述第三凹面(43b)配置于在周向上相邻的所述柱部(42、50)之间的周向中央部。
3.根据权利要求1所述的保持器，其中，
所述引导面(42c、51)呈在与所述圆锥滚子(30)的中心轴垂直的平面上具有该圆锥滚子(30)的平均直径的5％以上且20％以下的长度尺寸(Lc)的锥状。
4.根据权利要求2所述的保持器，其中，
所述引导面(42c、51)呈在与所述圆锥滚子(30)的中心轴垂直的平面上具有该圆锥滚子(30)的平均直径的5％以上且20％以下的长度尺寸(Lc)的锥状。
5.根据权利要求1所述的保持器，其中，
所述第一凹面(42d)以及所述第二凹面(42e)各自的深度(H)设定为满足所述柱部(42、50)的宽度(W)/板厚(t)的值≥1.05。
6.根据权利要求2所述的保持器，其中，
所述第一凹面(42d)以及所述第二凹面(42e)各自的深度(H)设定为满足所述柱部(42、50)的宽度(W)/板厚(t)的值≥1.05。
7.根据权利要求3所述的保持器，其中，
所述第一凹面(42d)以及所述第二凹面(42e)各自的深度(H)设定为满足所述柱部(42、50)的宽度(W)/板厚(t)的值≥1.05。
8.根据权利要求4所述的保持器，其中，
所述第一凹面(42d)以及所述第二凹面(42e)各自的深度(H)设定为满足所述柱部(42、50)的宽度(W)/板厚(t)的值≥1.05。
9.根据权利要求2所述的保持器，其中，
所述柱部(42、50、62、70)具有沿着圆锥状的内径面(42h)，
所述第一环状部(43、63)具有角部圆弧面(43c)，所述角部圆弧面(43c)从与所述柱部(42、50、62、70)的内径面(42h)构成同一面的直线区域向径向弯曲，
所述第三凹面(43b、63b)的深度G为0.1mm以上，且设定为限于所述直线区域内的大小。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的保持器，其中，
所述最大的凸量(Dc)为1μm以上且50μm以下。
11.一种保持器，形成有收纳圆锥滚子(30)的兜孔(41、61)，
所述保持器的特征在于，具备：
多个柱部(42、50、62、70)，它们将在周向上相邻的所述兜孔(41、61)之间分离；
第一环状部(43、63)其与所述多个柱部(42、50、62、70)的轴向一端(42a)连续；以及
第二环状部(44、64)，其以比所述第一环状部(43、63)的外径大的外径与所述多个柱部(42、50、62、70)的和轴向一端(42a)相反的轴向另一端(42b)连续，
所述柱部(42、50、62、70)具有与所述圆锥滚子(30)在周向上接触的引导面(42c、51、62a、71)，
所述第一环状部(43、63)具有：兜孔端面(43a、63a)，其与所述圆锥滚子(30)在轴向上接触；和第三凹面(43b、63b)，其形成为从所述兜孔端面(43a、63a)沿轴向凹陷的切口状，
所述第三凹面(43b、63b)配置于在周向上相邻的所述柱部(42、50、62、70)之间的周向中央部，
所述引导面(42c、51、62a、71)形成为在所述圆锥滚子(30)的滚子长度方向上平滑的中凸状，
所述圆锥滚子(30)具有：滚动面中央部(31a)，其母线呈直线状且形成于滚子全长(Lr)的中央部；和隆起面部(31b、31c)，其形成为从所述滚动面中央部(31a)的端部逐渐缩径，
所述引导面(42c、51、62a、71)中的朝向所述滚动面中央部(31a)具有最大的凸量(Dc)的部分形成为在滚子长度方向上比所述滚动面中央部(31a)短。
12.根据权利要求11所述的保持器，其中，
所述柱部(42、50、62、70)具有沿着圆锥状的内径面(42h)，
所述第一环状部(43、63)具有角部圆弧面(43c)，所述角部圆弧面(43c)从与所述柱部(42、50、62、70)的内径面(42h)构成同一面的直线区域向径向弯曲，
所述第三凹面(43b、63b)的深度G为0.1mm以上，且设定为限于所述直线区域内的大小。
13.根据权利要求11或12所述的保持器，其中，
所述最大的凸量(Dc)为1μm以上且50μm以下。
14.一种保持器，形成有收纳圆锥滚子(30)的兜孔(41、61)，
所述保持器的特征在于，具备：
多个柱部(42、50、62、70)，它们将在周向上相邻的所述兜孔(41、61)之间分离；
第一环状部(43、43’、63、63’)，其与所述多个柱部(42、50、62、70)的轴向一端(42a)连续；以及
第二环状部(44、64)，其以比所述第一环状部(43、43’、63、63’)的外径大的外径与所述多个柱部(42、50、62、70)的和轴向一端(42a)相反的轴向另一端(42b)连续，
所述柱部(42、50、62、70)具有与所述圆锥滚子(30)在周向上接触的引导面(42c、51、62a、71)，
所述引导面(42c、51、62a、71)呈在与所述圆锥滚子(30)的中心轴垂直的平面上具有该圆锥滚子(30)的平均直径的5％以上且20％以下的长度尺寸(Lc)的锥状，
所述引导面(42c、51、62a、71)形成为在所述圆锥滚子(30)的滚子长度方向上平滑的中凸状。
15.一种圆锥滚子轴承，其中，具备：
内圈(10)，其具有轨道面(11)、小挡边(12)及大挡边(13)；以及
权利要求1～8中任一项所述的保持器(40、60)，
所述第一环状部(43、43’、63、63’)的内径与所述小挡边(12)的外径之间的径向的对置间隙(g)为所述小挡边(12)的外径尺寸的2％以下。
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