JP2005054871A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 保持器を用いてころ非脱落形式としながら、総ころ形式と同程度のころ本数を有し、総ころ形式の各種の課題を解消することができるころ軸受を提供する。
【解決手段】 外輪１と、この外輪１の転走面１ａに接する複数のころ２と、リング状の保持器３とを有するころ軸受である。上記保持器３は、円周方向に並ぶ複数のポケット４を有し、各ポケット４間の柱部５が各ころ２の間で上記ころ２を内径側から保持するものとする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、外輪を有する総ころ軸受と同様な用途に適用される保持器付きの針状ころ軸受等のころ軸受に関するものである。

従来、軸受外径が限られた大きさで、大きな負荷容量が求められる用途では、総ころ軸受が用いられている。総ころ軸受は、ころ間に保持器の柱部が介在しないため、保持器付きの軸受に比べてころ本数を多くでき、負荷容量が増大する。
総ころ軸受では、保持器がないために機器への組み込み前の取扱時にころが脱落する。このため、ころを非脱落とするための提案が種々なされており、例えばころの両端に尖り部を設け、プレス製の外輪の鍔で尖り部を抱え込むようにしたものがある（例えば特許文献１）。また、熱固化性のグリースを充填することにより、総ころ軸受を非脱落とするものもある（例えば特許文献２）。

特開平６−３０７４５６号公報 特開平７−２３８９４０号公報

ころ端面に尖り部を設けるタイプの非脱落総ころ軸受には、次の課題がある。
・ころ端面の尖り形状の寸法分だけ、ころの有効長さが小さくなる。
・ころ端面が尖り形状であるため、誘起スラスト力が大きい使用方法では、ころ端面の摩耗が顕著となる。
・ころ端面を尖り部とするため、平面の端面のころに比べて高価となる。

熱固化性のグリースを充填したタイプの非脱落総ころ軸受には、次の課題がある。
・熱固化性グリースの使用温度範囲に軸受の使用温度が限られる。
・軸受の潤滑の手段、例えばグリースの種類や油の種類が限定される。

この発明の目的は、保持器を用いてころ非脱落形式としながら、総ころ形式と同程度のころ本数を有するものとでき、総ころ形式の各種の課題を解消することができるころ軸受を提供することである。

この発明のころ軸受は、外輪と、この外輪の転走面に接する複数のころと、リング状の保持器とを有するころ軸受であって、上記保持器は円周方向に並ぶ複数のポケットを有し、各ポケット間の柱部が各ころ間で上記ころを内径側から保持するものとし、前記柱部の外径が、ころ配列のピッチ円直径よりも小径であることを特徴とする。
この構成によると、保持器の柱部を、ころを内径側から保持するものであり、その柱部の外径を、ころ配列のピッチ円直径よりも小径としたため、保持器柱部がころ配列のピッチ円上に存在しないものとできる。そのため、柱部によってころの配列間隔が広がらず、保持器を用いてころ非脱落形式としながら、総ころ形式と同じ程度のころ本数を有するものとできる。このため例えば次の各利点が得られる。すなわち、平面の端面のころを使用した軸受においても、非脱落とすることができる。平面の端面のころを使用できるため、限られた幅寸法の中でも、ころ有効長さを最大限に設定できる。外輪が鍔付きであれば、ころに発生した誘起スラスト力を、外輪の鍔部で受けることができる。潤滑剤の種類が制限されず、潤滑剤を自由に選ぶことができる。組立が従来の非脱落総ころ軸受よりも容易である。ユーザの取扱が脱落タイプの総ころ軸受よりも容易である。

上記保持器の柱部の横断面形状を、内径部よりも外径側の部分が外径側へ先狭まりとなる形状としても良い。例えば、略三角形状としても良い。
ころ配列における隣合うころ間の隙間は、内径側が次第に大きくなる三角形状の隙間となるため、ころ間の間隔を広げることなく柱部の断面積を大きくするには、柱部を外径側へ先狭まりとなる断面形状とすることが好ましい。しかし、柱部の幅が最も広がる最内径部は、ころ表面に沿って広げずに、略一定幅としてころ表面と柱部表面との隙間を広げることにより、潤滑油の流れの阻害が回避でき、潤滑性の低下が防止できる。

この発明において、保持器の材質は合成樹脂製としても良い。保持器が合成樹脂製であると、保持器にある程度の弾性が得られるため、軸受組立時に保持器を変形させることができ、保持器、あるいはころの組み込みが容易に行える。
保持器を合成樹脂製とする場合に、上記合成樹脂を、非強化のもの、または強化繊維を３０ｗｔ％以下添加したものとしても良い。強化繊維にはカーボンファイバやグラスファイバ等が好ましい。

この発明のころ軸受は、各ポケット間の柱部が各ころ間で上記ころを内径側から保持するものとし、ころ径が直径６mm以下で、かつ総ころ形式とした場合のころ本数が１５本以上となるころ径であって、ころ本数を前記総ころ形式としたものと同じか、または２本以下の本数だけ少なくしたことを特徴するものでも良い。
この構成によると、保持器の柱部を、ころを内径側から保持するものとしたため、非脱落形式としながら、保持器柱部がころ配列のピッチ円上に存在しないものとできる。そのため、柱部によってころの配列間隔が広がらず、総ころ形式と同じ本数、あるいは１本または２本少ない本数だけのころ本数を有するものとできる。
ころ径については、ころ径の太い軸受では、ころ本数を総ころ時の本数と同じかまたは２本以下だけ少なくする設計が容易であるが、ころ径を６mm以下の場合は設計が難しい。この発明は、このようなころ径の小さな軸受においても、保持器による非脱落形式とできる。また、ころ本数が１５本以下の軸受では、キーストン型の総ころ軸受のように、ころ同士の干渉によって、各ころを外輪の内径面となる転走面に張り付かせたものとできて、保持器を有しなくてもころの脱落がない。したがって、ころ本数が１５本以上のとなる場合に、保持器付きとしたことによるころ非脱落形式の効果が実用的となる。

上記保持器の内径寸法は、ころ配列の内接円径の最大径（ｄ２ｉ）よりも０．１mm以上大きくすることが好ましい。ころ配列の内接円径の最大径（ｄ２ｉ）は、各ころ２を外輪１の転走面１ａに接するように配列した場合の内接円径のことである。各ころが転接する軸表面に対して０．１mm以上の隙間があると、保持器が強く接触することがなく、保持器によって摩擦トルクが増大することが回避される。

また、上記保持器の外径寸法を、ころ配列のピッチ円直径よりも０．１mm以上小さくすることが好ましい。これにより、軸と保持器との間に０．１mm以上の隙間が生じる。そのため、軸に保持器が強く接触することがなく、保持器によって摩擦トルクが増大することが回避される。

この発明のころ軸受は、保持器の柱部が各ころ間で上記ころを内径側から保持するものとし、前記柱部の外径を、ころ配列のピッチ円直径よりも小としたため、保持器を用いてころ非脱落形式としながら、総ころ形式と同じころ本数を有するものとでき、総ころ形式で非脱落形式の軸受における各種の課題を解消することができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。このころ軸受は、外輪１と、この外輪１の内径面からなる転走面１ａに接する複数のころ２と、リング状の保持器３とを有する。保持器３は円周方向に並ぶ複数のポケット４を有し、各ポケット４間の柱部５が、各ころ２の間にあって上記ころ２を内径側から保持するものとする。

外輪１は、両側に鍔部１ｂを有している。外輪１は、シェル型のもの、つまり鋼板のプレス成形品とされている。ころ２は軸受鋼等の鋼製とされている。保持器３は、ポリアミド（例えばＰＡ６６，ＰＡ４６）、またはポリアセタール等の合成樹脂製とされている。保持器３は、これらの合成樹脂を、非強化の状態、あるいはカーボンファイバやグラスファイバ等の強化繊維を３０％以下添加した状態のものとして使用することにより、軸受寸法や軸受用途等に応じた適度の強度と柔軟性を持たせたものとしてある。

保持器３を上記のように樹脂製とした場合、例えば図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）にそれぞれ示すような組立方法(1),(2),(3) が採用できる。
組立方法(1) は、図３（Ａ）に示すように、外輪１にころ２を組み立てた後に、内径側から保持器２を弾性変形させつつ挿入する方法である。この場合に、ころ２にグリースを塗布し、ころ２を外輪１にグリースの粘着性で付着させた状態で、その内径に保持器３が入るように弾性変形させ、保持器３を挿入した後、保持器３を元の形状に戻すと同時に保持器３のポケット４に各ころ２を挿入する。この方法の場合は、同図に強調して示すように、保持器２を大きく変形させる必要がある。
組立方法(2) は、図３（Ｂ）に示すように、保持器２と外輪１の鍔部１ｂとの隙間から、保持器２の弾性を利用してころ２を挿入して行く方法である。この場合に、ころ２のうち、２〜３個を除いて残りのころ２を外輪１に組付けた状態で保持器３を組み込み、残った２〜３個のころ２を、保持器３を変形させながら組み込む。組立方法(2) は、組立方法(1) では組立不可の場合に採用される。例えば、保持器２が薄肉である場合は、組立方法(1) のように組み立てると変形が大きくて塑性変形が残ることがあるので、組立方法(2) が採用される。
組立方法(3) は、図３（Ｃ）に示すように、保持器３のリング部６を外径が狭まった形状とし、幅面から保持器を押し込み、少量の弾性変形で、ころ２を保持器３の各ポケット４に挿入する方法である。

保持器３は、幅方向の両端がリング状部６とされ、両側のリング状部６の間に柱部５を円周方向に等間隔で複数設けたものである。各柱部５の間の空間が、ころ２の入るポケット４となる。保持器３の柱部形状は略三角形状とする。保持器３の内径寸法ｄ３ｉは、ころ配列の内接円径の最大径ｄ２ｉよりも０．１mm以上大きくする。この０．１mmの寸法は、軸受サイズにかかわらず、この値以上であることが好ましい。保持器３の柱部５の並びの外径寸法ｄ３ｏは、ころ配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも小さくする。例えば、ピッチ円直径ＰＣＤよりも０．１mm以上小さくする。このピッチ円直径ＰＣＤよりも小さくする寸法は、軸受寸法等に応じて設計される所定割合以上としても良い。保持器３の柱部５の太さＢは、ころ径の１５〜３０％とすることが好ましい。

保持器３の柱部５の横断面形状は、例えば最内径部５ａ（図６（Ａ）参照）が略一定幅の部分とされ、この最内径部よりも外径側の部分５ｂが外径側へ先狭まりとなる形状とされる。外径側の部分５ｂの先端部は、例えば角部または全体が円弧状に丸められた形状とされている。外径側部分５ｂの側面５ｂａは、例えば図６（Ａ）のように横断面が直線状となる形状、または同図（Ｂ）のようなころ２の外径面に略応じた凹曲面形状、または同図（Ｃ）のような凸曲面形状等とされる。柱部５の最内径部５ａの側面５ａａは、横断面が直線状となる形状であっても、または円弧状等の凸曲面となる形状であっても良い。柱部５の最内径部５ａは、必ずしも断面形状が略一定幅でなくても良く、例えば円弧状に湾曲していて最内径部５ａにおける中間部分が最も突出する形状や、また内径側の柱幅が狭まる形状であっても良い。

上記構成のころ軸受によると、保持器３の柱部５がころ２を内径側から保持するものとし、その柱部形状を略三角形としたため、保持器柱部５がころ配列のピッチ円直径ＰＣＤ上に存在しないものとすることができる。そのため、柱部５によってころ２の配列間隔が広がらず、総ころ形式と同じころ本数あるいは１〜２本少ないころ本数を有するものとできる。また、上記柱部５の強度が確保される。

このように、上記構成のころ軸受によると、保持器３を用いてころ非脱落形式としながら、総ころ形式と同程度のころ本数を有するものとでき、総ころ形式の各種の課題を解消することができる。例えば、次の各利点が得られる。
・平面の端面のころ２を使用した軸受においても、非脱落とすることができる。
・平面の端面のころ２を使用できるため、限られた幅寸法の中でも、ころ有効長さを最大限に設定できる。
・外輪１が鍔付きであれば、ころ２に発生した誘起スラスト力を、外輪１の鍔部１ｂで受けることができる。
・熱固化性のグリース充填タイプの場合のような潤滑剤の種類の制限がなく、潤滑剤を自由に選ぶことができる。
・組立が従来の非脱落総ころ軸受よりも容易である。
・ユーザの取扱が脱落タイプの総ころ軸受よりも容易である。

この実施形態のころ軸受の場合、さらに次の利点が得られる。例えば、保持器３の内径寸法ｄ３ｉを、ころ配列の内接円径ｄ２ｉの最大径よりも０．１mm以上大きくしたため、軸と保持器３との間に０．１mm以上の隙間が生じる。そのため、軸に保持器３が強く接触することがなく、保持器３によって摩擦トルクが増大することが回避される。
保持器３の上記柱部５の並びの外径寸法ｄ３ｏは、ころ配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも小さくし、その小さくする程度を、例えば上記ピッチ円直径ＰＣＤよりも０．１mm以上小さくしたため、ころ配列の間隔を広げる必要がなく、また柱部５の横断面における最外径部の幅が薄くなり過ぎて強度不足になることが回避される。
また、上記保持器３の柱部５の横断面形状を、最内径部５ａが略一定幅の部分とされ、この最内径部５ａよりも外径側の部分５ｂが外径側へ先狭まりとなる形状としたため、ころ２の間の間隔を広げることなく柱部５の断面積を大きくでき、かつ潤滑性にも優れる。すなわち、ころ配列における隣合うころ２の間の隙間は、内径側が次第に大きくなる三角形状の隙間となるため、ころ２間の間隔を広げることなく柱部５の断面積を大きくするには、柱部５を外径側へ先狭まりとなる三角形状の断面形状とすることが好ましい。しかし、柱部５の幅が最も広がる最内径部５ａは、ころ表面に沿って広げずに、略一定幅としてころ表面と柱部表面との隙間を広げることにより、潤滑油の流れの阻害が回避でき、潤滑性の低下が防止できる。また、柱部４に無駄部分が生じず、樹脂材料が節減される。

図４は、この発明における他の実施形態を示す。この実施形態は、外輪１を鋼材の削り出し品とし、保持器３を、両側のリング部６が柱部５よりも外径側へ厚くなる形状としたものである。その他の構成は、図１ないし図３に示す第１の実施形態と同じである。
この構成の場合も、第１の実施形態で示した各作用，効果が得られる。

なお、上記各実施形態において、保持器３は、割り部のない連続したリング状のものとしたが、保持器３は図５の各例等に示すように、円周方向の１か所または複数箇所に割り部７を有する割り型のものであっても良い。割り部７は、例えば図５（Ａ）に示すように、保持器３の一端に設けられた凹部８に、他端に設けられた凸部９が出入り方向移動自在に嵌まりあったものであっても、また図５（Ｂ）のように相欠きの継手状の突部１０を両端に有するものとしても良い。割り部７は、図５（Ｃ）に示すように、両側の端面を平坦面とし、単に略突き合わせ状態とされるものとしても良い。
また、上記各実施形態は、いずれも例えば針状ころ軸受に適用することができる。

この発明のころ軸受は、従来の外輪を有する総ころ軸受と同様な各種の用途、例えばシートリクライニング用軸受や、二輪車のリアサスペンションリンク部、ローラ式のローカーアーム軸受等に適用することができる。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかるころ軸受の部分縦断面図、（Ｂ）はその部分横断面図である。 ころ径ところ配列総隙間の関係を示す説明図である。 同ころ軸受の組立方法の各例の説明図である。 この発明における他の実施形態の部分断面図である。 保持器を割り型とした例における割り部の各変形例の説明図である。 柱部の各種断面形状例の説明図である。

符号の説明

１…外輪
２…ころ
３…保持器
４…ポケット
５…ころ

Claims (7)

1. 外輪と、この外輪の転走面に接する複数のころと、リング状の保持器とを有し、上記保持器は円周方向に並ぶ複数のポケットを有する軸受において、各ポケット間の柱部が各ころ間で上記ころを内径側から保持し、前記柱部の外径が、ころ配列のピッチ円直径よりも小径であることを特徴とするころ軸受。
2. 請求項１において、上記保持器の柱部の横断面形状を、内径部よりも外径側の部分が外径側へ先狭まりとなる形状としたころ軸受。
3. 請求項１または請求項２において、上記保持器を合成樹脂製としたころ軸受。
4. 請求項３において、上記保持器の合成樹脂を、非強化のもの、または強化繊維を３０ｗｔ％以下添加したものとしたころ軸受。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、ころ径が直径６mm以下で、かつ総ころ形式とした場合のころ本数が１５本以上となるころ径であって、ころ本数を前記総ころ形式としたものと同じか、または２本以下の本数だけ少なくしたころ軸受。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、保持器の内径寸法を、ころ配列の内接円径の最大径よりも０．１mm以上大きくしたころ軸受。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、上記保持器の外径寸法を、ころ配列のピッチ円直径よりも０．１mm以上小さくしたころ軸受。
   

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