JP2007092983A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ころ間に間座を介在させたころ軸受において、転がり面付近における潤滑油の円滑な貫流を可能ならしめ、間座による潤滑油の攪拌抵抗を軽減させて、より許容回転数の高いころ軸受を提供する。
【解決手段】ころ軸受は、内輪軌道面と外輪軌道面との間に転動自在に介在する複数のころ16と、隣り合ったころ16間に位置する間座18を具備し、間座18がころピッチ円の内径側から外径側まで延在し、間座18のころの転動面と接触する面の断面形状がころ16の転動面を受け入れる凹形状であり、かつ、間座18の少なくとも軸方向片端にころ端面と接する拡張部18ａを設け、内輪または外輪に固定した環状の側板20によって拡張部18ａを支持させてある。
【選択図】図１

Description

この発明はころ軸受、より詳しくはころ間に間座を介在させたころ軸受に関し、たとえば風力発電機の増速機のように高い定格荷重が要求される用途で利用することができる。

特許文献１に、ころ間に間座を介在させたころ軸受が記載されている。この種のころ軸受は、保持器に代えて間座を介在させることで、より多くのころを軸受に組み込むことができ、しかも、総ころ軸受と違ってころ同士の接触を回避できるため、高負荷容量で比較的許容回転数の高いころ軸受を提供することができる。また、ピンタイプ保持器のように中空ころを使用する必要がないため、ころの強度が低下せず、組立に溶接を用いないため製造コストを抑えることができる。
特許第３５４９５３０号公報

特許文献１に記載されたころ軸受では、間座の動きを内輪および外輪の軌道面とつば側面とによって規制するため、必然的にころの径方向断面と同程度の大きさの間座を介在させることになり、潤滑油の攪拌抵抗が大きく、高速回転には不向きである。さらに、間座を内輪または外輪の軌道面にて摺動させるため、転がり面における円滑な油膜形成を妨げるおそれがある。

この発明の主要な目的は、ころ間に間座を介在させたころ軸受において、転がり面付近における潤滑油の円滑な貫流を可能ならしめ、間座による潤滑油の攪拌抵抗を軽減させて、より許容回転数の高いころ軸受を提供することにある。

この発明のころ軸受は、隣り合うころ間に間座を配置したころ軸受において、間座がころピッチ円の内径側から外径側まで延在し、間座のころの転動面と接触する面の断面形状がころの転動面を受け入れる凹形状であり、かつ、間座の少なくとも軸方向片端にころ端面と向かい合う面をもった拡張部を設け、内輪または外輪に固定した環状の側板によって前記拡張部を支持したことを特徴とするものである。

拡張部は、たとえば間座の端部をころピッチ円の円周方向または接線方向に拡張することによって形成される。その拡張部を、内輪または外輪に固定した環状の側板で支持させることにより、間座の軸方向および径方向の動きを規制することができる。すなわち、間座の移動規制手段として内輪または外輪の軌道面やつば側面を使用しないため、隣り合ったころ間において間座を広域にわたって介在させる必要がない。したがって、潤滑油の攪拌抵抗を抑えることができ、また、転がり面付近の潤滑油の円滑な貫流を妨げることがない。その結果、運転中の発熱を抑えた、許容回転数の高いころ軸受を提供することができる。

また、間座を内輪もしくは外輪のつば部または側板で案内させる場合に、間座の拡張部が案内面となるため、拡張しない場合に比べて案内面積が拡大し、案内面に油膜が形成されやすくなるため、間座の摩耗が減少する。間座はころの軸方向全長にわたって延在する必要はなく、その長さは自由に設定することができる。その場合、同じ間座をころ長さが異なる軸受に兼用することができる。

間座がころピッチ円の内径側から外径側まで延在し、間座のころの転動面と接触する面の断面形状がころの転動面を受け入れる凹形状であることにより、隣り合った間座によってころが抱きかかえられる。ここで、間座の径方向への動きは側板によって拘束されているため、内輪または外輪を抜いてもころが脱落することはなく、取り扱い性や設備への取り付け性、取り外し性が向上する。特に円筒ころ軸受や円すいころ軸受の場合、内輪と外輪の別体組付けが可能となる。すなわち、あらかじめ内輪を軸に、外輪ところのサブアセンブリをハウジングに組み付け、軸ごと内輪を挿入するといった組付け方法を採用することができる。

請求項２の発明は、請求項１のころ軸受において、円周方向すきまＳ（図２参照）が、ころ径をＤｗ、ころ本数をＺとしたとき、０．００１×Ｄｗ×Ｚ≦Ｓ≦０．０１×Ｄｗ×Ｚの範囲内であることを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、軸受の運転中の間座やころの熱膨張に伴う円周方向すきまの消滅を回避しつつ、間座の挙動を安定させ、また、振動を抑えることができる。

請求項３の発明は、請求項１または２のころ軸受において、間座の拡張部の長さの最大値Ｌ（図３参照）が、ころ径をＤｗとしたとき、０．２Ｄｗ≦Ｌ≦０．９Ｄｗの範囲内であることを特徴とするものである。下限を０．２Ｄｗとしたことにより、拡張部をころの端面の面取りを避けた平坦部と接触させることができる。上限を０．９Ｄｗとしたことにより、隣り合う間座が互いに干渉するのを防止することができる。

請求項４ないし６の発明は、請求項１ないし３のいずれかのころ軸受において、間座を外輪のつば内径面、内輪のつば外径面、あるいは側板で案内することを特徴とするものである。軸受運転中の間座の径方向への動きはころだけで規制させることも可能（運転中はころ案内とし、内輪または外輪を抜いたときだけ、ころの脱落を防止するために間座を側板によって径方向に支持させる）であるが、間座は外輪のつば内径面、内輪のつば外径面、あるいは側板で案内することでその挙動が一層安定する。ころで挟んだだけの場合、負荷方向すきまの隣に位置する間座の挙動が不安定になる。

請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかのころ軸受において、間座のころと接触する面（ころ接触面）に油溝を設けたことを特徴とするものである。間座のころ接触面に油溝を設けることで、ころの周囲にある潤滑油が出入りしやすくなり、潤滑油による軸受の冷却効率が向上する。

請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかのころ軸受において、間座のころと接触する面（ころ接触面）に、潤滑油の保持を目的とした凹部を設けたことを特徴とするものである。ここで、凹部は有底のものと貫通穴の両方を含むものとする。このような構成を採用することにより、凹部に潤滑油を保持させることができ、特にグリースの保持に適している。

請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかのころ軸受において、側板が軸方向に貫通した油穴を有することを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、ころの周囲にある潤滑油が出入りしやすくなるため、潤滑油による攪拌抵抗が減少し、潤滑油による軸受の冷却効率が向上する。

請求項１０の発明は、請求項１ないし９のいずれかのころ軸受において、前記拡張部にころ端面と向かい合う凸部を設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、凸部の先端のみがころ端面と接触することになるため、ころ端面付近の潤滑油の円滑な貫流を可能とし、また、ころ端面の油膜切れの発生を抑えることができる。すなわち、間座ところ端面の接触面積を減らし、さらには前記凸部の周辺に空間が生まれることで潤滑油の円滑な貫流が可能となり、ころ端面と軌道輪つば側面の間に潤滑油を潤沢に供給できるため、かじりの発生や発熱を抑えることができる。

請求項１１の発明は、請求項１０のころ軸受において、前記凸部が、前記ころ端面のうち、軌道輪のつばと接する領域を避けた部分と向かい合うことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、潤滑油の円滑な貫流が可能となり、かじりの発生や発熱を抑制できるほか、ころ端面に機能上有害な傷が発生することがない。また、ころ端面の中心寄りに前記接触部を設けることで、その摺動速度が低下し、間座の凸部先端の磨耗を軽減することができる。

請求項１２の発明は、請求項１０または１１のころ軸受において、前記間座が樹脂製で、前記凸部を金型のパーティング面に対して垂直に延在させたことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、間座の製造コストを抑えることができる。すなわち、アンダーカット形状を避けることでルーズコアやスライドコアといった複雑な機構が不要となり、金型の形状を簡易化して型費を抑えることができる。

請求項１３の発明は、請求項１０ないし１２のいずれかのころ軸受において前記凸部の先端が曲面であることを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、ころ端面とのエッジ接触を避け、油膜切れの発生を抑えることができる。

請求項１４の発明は、請求項１ないし１３のいずれかのころ軸受において、前記側板に軸方向に貫通したタップ穴を設けることにより課題を解決したものである。このような構成を採用することにより、ボルトの締め込み反力を利用した側板の引き抜きが可能となる。すなわち、側板を引き抜くに当たり、タップ穴にボルトをねじ込み、先端をころの端面または内輪もしくは外輪に当ててさらに締め込むことにより、側板を軌道輪から容易に引き抜くことができ、側板を変形させることもない。

請求項１６の発明は、請求項１４または請求項１５のころ軸受において、前記タップ穴の軸受半径方向の位置が、ころ端面のうち摺動面を避けた部分に対応することを特徴とするものである。側板を引き抜く上で、ボルトの先端を接触させる対象をころ端面とする場合、ボルトの先端をころ端面のうち摺動面を避けた部分に当てることで、ころ端面に機能上有害な傷を発生させることが回避できる。軸受の回転中、ころは軌道面に沿って自転しながら公転し、その間、軌道輪の案内つばとすべり接触（摺動）する。この摺動面は、軌道輪のつばの高さによってころの外径から一定の幅の円形帯状となる。したがって、ころの端面のうち摺動面を避けた部分とは、ころの中央部の円形領域となる。

請求項１５の発明は、請求項１４のころ軸受において、前記タップ穴が軸受の内部と外部を連通させる位置にあることを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、タップ穴に油穴としての機能を兼備させることができる。油穴は潤滑油の攪拌抵抗を軽減させ、軸受の冷却効率を向上させる役割を果たす。

請求項１７の発明は、請求項１ないし１６のいずれかのころ軸受において、前記間座の拡張部の、外輪つば内径面と向かい合う面に設けた案内面を、曲率半径が外輪つば内径面よりも小さい凸曲面で形成したことを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、前記案内面にいわゆる「くさび膜効果」（運動方向に狭まっているくさび状のすきまに、流体が粘性によって引き込まれて圧力すなわち負荷能力を発生する効果）が発生し、前記案内面における油膜切れの発生を抑えることができる。

また、前述のとおり、間座を内輪または外輪の軌道面に摺動させる必要がないため、転がり面の油膜形成が阻害されることはなく、さらに、従来技術のように間座の案内面の面積がころ間のすきまによって制約を受けることがない。

ここで、くさび膜効果によって得られる油膜の負荷能力は案内面が広いほど大きく、たとえば案内面の運動方向すなわち前記拡張部の円周方向への長さを２倍にした場合、油膜の負荷能力は４倍に増大させることができる。つまり、間座の前記拡張部は、間座の軸方向への動きを規制する役割のほか、案内面の面積を拡大するという別の利点を有している。

請求項１８の発明は、請求項１７のころ軸受において、外輪つば内径面の曲率半径をＲ_１としたとき、前記凸曲面の曲率半径Ｒ_２が０．３Ｒ_１＜Ｒ_２＜０．６Ｒ_１で表される範囲内であることを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、前記案内面における油膜切れの発生を抑えることができる。ここで、上限を０．６Ｒ_１としたのは、間座の挙動が乱れても前記案内面におけるエッジ接触を回避し、くさび膜効果を発生させるためである。この種のころ軸受では、円周方向すきまの隣に位置する間座の挙動が不安定になる。すなわち、両隣のころの転動面から解放された間座は、円周方向すきまの中で移動、回転することができるため、前記案内面のアプローチアングル（くさび角）も常に一定ではない。したがって、間座の前記凸曲面の曲率半径が大きすぎると、言い換えればくさび角が小さすぎると、間座の挙動によっては前記拡張部の末端部分が外輪つば内径面とエッジ接触したり、くさび膜効果が得られないなどといった不具合が生じることがある。下限を０．３×Ｒ_１としたのは、くさび膜効果による油膜の負荷容量を確保するためである。間座の前記凸曲面の曲率半径が小さすぎると、言い換えればくさび角が大きすぎると、くさび膜効果によって得られる油膜の負荷能力が低下してしまう。

請求項１９の発明は、請求項１７または１８のころ軸受において、樹脂材の射出成形によって形成された前記間座の、前記凸曲面の頂部に平坦部が設けてあることを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、前記案内面における油膜切れや磨耗粉の発生を抑えることができる。

金型費を抑え、成形時の金型の開閉制御を容易にするためには、金型のパーティング面は、間座の形状を左右対称に二分し、かつ、アンダーカット形状を避けた位置に設けることになる。すなわち、前記間座の場合、前記凸曲面の頂点を通り、間座を軸方向に二分する位置にパーティングラインを設けることになる。しかしながら、パーティングラインにはバリや段差が伴うことから、外輪つば内径面との摺動により磨耗粉が発生したり、油膜切れの発生原因となり得る。そこで、前記凸曲面の頂点に平坦部を設けることで、間座のパーティングラインと外輪つば内径面との接触を回避することができる。

請求項２０の発明は、請求項１９のころ軸受において、パーティングラインが、前記平坦部内で、かつ、間座の幅を二等分する中心線からずらした位置を通ることを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、射出成形後の間座を金型から確実に離型することができる。射出成形後の製品を離型するためには、金型が開いた際に、製品は突き出しピンを有するコアプレート（可動側の金型）側に固着している必要がある。しかし、金型のパーティングラインを製品を左右対称に二分する位置に設けた場合、金型を開いた際に、製品がキャビティプレート（固定側の金型）に固着してしまうことがあり、製品を離型できないという不具合が生じる。そこで、パーティングラインを中心線からキャビティプレート側にわずかにずらし、間座と金型の接触面積を（コアプレート側）＞（キャビティプレート側）とすることで、金型を開いた際に間座を確実にコアプレート側に固着させることができる。

この発明によれば、間座の端部にころ端面と接する拡張部を設けたことにより、間座の軸方向への動きをころ端面あるいは側板で規制することができるため、隣り合ったころ間において、間座を広域にわたって介在させる必要がなく、潤滑油の攪拌抵抗を抑えることができ、また、転がり面付近における潤滑油の円滑な貫流が可能となるため、昇温を抑えた許容回転数の高い転がり軸受を提供することができる。

また、この発明のころ軸受は、間座を軌道面つば部（内輪つば外径や外輪つば内径）または側板で案内させる場合、間座の拡張部が案内面となるため、拡張しない場合に比べて案内面積が拡大し、案内面に油膜が形成されやすくなり、間座の摩耗が減少する。

さらに、この発明のころ軸受は、一方の軌道輪を抜いてもころが脱落することがないため、取り扱い性や設備への取り付け性、取り外し性が向上する。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。

図１に示す実施の形態は、円筒ころ軸受に適用した例であって、外輪１２と、内輪１４と、ころ１６と、間座１８と、側板２０とで構成されている。ころ１６は、その転動面１６ａにて外輪１２の軌道面および内輪１４の軌道面を転動する。隣り合うころ１６間に間座１８が介在させてある。

各間座１８は、軸方向の片端に、円筒ころ１６の端面と向かい合う拡張部１８ａが形成してある。拡張部１８ａは、図２に一点鎖線で示すころピッチ円の円周方向または接線方向に間座１８の端部を拡張することによって形成される。ころピッチ円の円周方向に拡張した場合の拡張部１８ａは弧状を呈する（図１（Ｂ）参照）。ころピッチ円の接線方向に拡張した場合の拡張部１８ａは矩形を呈する（図３参照）。図３に、円筒ころ１６のピッチ円接線方向の長さの最大値を符号Ｌで示してある。間座１８の、円筒ころ１６の転動面と接する面の断面は、円筒ころ１６の転動面１６ｂの曲率半径よりも僅かに大きい曲率半径の凹円弧形状である。したがって、隣り合った間座１８で円筒ころ１６を抱きかかえた格好となり、間座１８は側板２０によって外輪１２側に拘束されているため、内輪１４を抜いてもころは脱落しない。

図１の実施の形態は間座１８を側板２０に案内させる形式である。すなわち、間座１８の拡張部１８ａの内径を側板２０の円筒部で支持することにより、間座１８の径方向の動きを規制してその挙動を安定させる。なお、間座１８の拡張部１８ａの外径を外輪１２のつば内径面で支持することにより、間座１８の径方向の動きを規制してその挙動を安定させることもできる。

側板２０は断面がＬ字形をした環状体である。側板２０の形状は、間座の軸方向への動きを規制しつつ、間座を径方向に抱ける形状であればよく、Ｌ字形のほかコの字形（図４参照）などとすることもできる。側板２０の材質は金属とし、摺動性の良い材質が特に望ましい。かじり防止のため間座１８と側板２０の材質は異材とするのが望ましく、たとえば間座１８の材質を黄銅または樹脂とし、側板２０の材質を鉄または黄銅とする。間座１８と側板２０の材質の組み合わせをより具体的に例示するならば、黄銅と鉄、樹脂と黄銅、樹脂と鉄などである。

側板２０の製作方法としては、鋳造、切削、鍛造、プレス等、特に限定しないが、製造コスト面ではプレスによる製作が好ましく、間座との摺動性の点では切削による製作が好ましい。たとえばＳ４５Ｃ材から切削により製作する。

側板２０には軸方向に貫通する油穴２０ａが設けてある。油穴２０ａは円筒ころ１６間の潤滑油が出入りしやすくして潤滑油による攪拌抵抗を軽減させる役割を果たす。油穴２０ａの数は単数でも複数でもよく、また、四角形、三角形、台形、円、楕円等々種々の形状とすることができる。

側板２０は外径を外輪１２の環状段部に圧入して固定してある。側板２０の固定対象は外輪に限らず内輪でもよい。側板２０の固定方法は種々の形態をとることができ、圧入のほか、ボルト締め、軸受の周辺部品に頼ることもでき、また、側板２０の形状を工夫することでつば輪の機能を兼用させ、部品点数を削減することもできる。

ＮＪ２３２４Ｅ（φ１２０×φ２６０×８６）に適用した場合について述べるならば、円周方向すきまＳは１．５ｍｍであり、数式で表すとＳ＝０．００２６×Ｄｗ×Ｚである。また、間座１６の最小部肉厚は１．８ｍｍである。このとき、軸受の温度が１００℃上昇しても、ころ１６と間座１８の熱膨張の総和は１ｍｍ程度であり、円周方向すきまＳが潰れることはなく、一般的な温度条件下での使用に耐えることができる。ちなみに、円筒ころ（軸受鋼）の線膨張係数は１２．５×１０^-6（℃）、間座（６６ナイロン（Ｎ））の線膨張係数は９×１０^-5（℃）である。また、間座１８の端部をピッチ円接線方向に拡張した長さの最大値Ｌは２０ｍｍであり、数式で表すとＬ＝０．５Ｄｗである。このとき、拡張部はころの面取りを越えてころ端面と接触し、また、隣り合う間座が互いに干渉することはない。

ＮＪ２３２４Ｅ（φ１２０×φ２６０×８６）に適用した実施例と比較例（もみ抜き保持器付き）とについて、ころ本数および軸受寿命比を比較した結果を表１に示す。

図５に示すように、複列のころ軸受に適用する場合は、側板３０を内輪２４の外つば２４ａに設けることで軸受を容易に組み立てることができる。すなわち、あらかじめころ２６と間座２８を配列させた上で側板３０を取り付けることができる。側板３０は中つば２４ｂに設けることもできるが、その場合は側板３０を取り付けた後でころ２６と間座２８を配列させる必要があるため、最後のころは間座を弾性変形させて組み込む必要がある。

図６に示す実施の形態は間座１８の両端に拡張部１８ａを設けたものである。

間座１８のころ接触面１８ｂの断面形状は、図７に示すように凹円弧とするほか、図８に示すようにストレート面で形成される凹形状としてもよい。

図９に、油溝を設けた間座の変形例を示す。図９（Ａ）はころ接触面１８ｂに設けた油溝１８ｃの例、図９（Ｂ）は拡張部１８ａの内面に設けた油溝１８ｄの例を示す。油溝は１本でも２本以上でもよく、軸受の半径方向に対し平行でも平行でなくてもよい。また、２本以上の油溝が交差していてもよい。１つの間座１８に２種類の油溝１８ｃ，１８ｄを設けてもよい。

図１０に、間座１８のころ接触面１８ｂに凹部を設けた例を示す。凹部は１箇所でも２箇所以上でもよい。図１０（Ａ）は互いに独立したディンプル状の凹部１８ｅの例、図１０（Ｂ）は間座１８の長手方向に延びる平行な溝の形態をした凹部の例１８ｆを示す。

油溝１８ｃ，１８ｄや凹部１８ｅ，１８ｆは種々の断面形状とすることができる。図１１（Ａ）〜（Ｆ）に、Ｖ形、矩形、台形、円弧、楕円弧の場合を例示する。

図１２に、貫通穴を設けた間座の変形例を示す。図１２（Ａ）はころ接触面１８ａに開口した貫通穴１８ｇの例、図１２（Ｂ）は拡張部１８ａを軸方向に貫通した貫通穴１８ｈの例を示す。貫通穴の数は単数でも複数でもよく、また、四角形、三角形、台形、円、楕円等々、種々の形状とすることができる。

凹部１８ｅ，１８ｆや貫通穴１８ｇ，１８ｈには、ポリルーブ（商品名：ＮＴＮ株式会社）等に代表される、グリースと樹脂を主成分とする固体潤滑剤を埋設してもよい。

油溝１８ｃ，１８ｄや凹部１８ｅ，１８ｆの深さは、間座１８の破断回避のため、また、潤滑剤の保持性の要求から、ころ径をＤｗとしたとき、０．００１Ｄｗ〜０．１Ｄｗ、より好ましくは０．０１Ｄｗ〜０．１Ｄｗの範囲内に設定する。

油溝１８ｃ，１８ｄや凹部１８ｅ，１８ｆや貫通穴１８ｇ，１８ｈの開口縁には、ころ１６とのエッジ接触を避けるために面取りを設けることが好ましい。油溝や凹部や貫通穴の占有面積は、間座１８ところ１６の接触面圧の上昇を防ぐため、それらを設けない場合のころ接触面積の５０％、好ましくは３０％を上限とする。

間座１８の軸方向に対して垂直な断面における最小部肉厚は、間座１８の破断回避と軸受の高負荷容量の双方を実現するために、ころ径をＤｗとしたとき、０．０３Ｄｗ〜０．２０Ｄｗの範囲内とするのが好ましい。数値範囲の下限については、０．０３Ｄｗよりも薄いと破断のおそれがあるため０．０３Ｄｗを下限とする。上限については、０．２０Ｄｗは従来の保持器における柱の肉厚に相当するが、これを越えると負荷容量が低くなるため、０．２０Ｄｗを上限とする。

間座１８の材質は、樹脂でも、金属でもよい。樹脂製間座の製作方法としては射出成形が好ましい。金属製間座の製作方法としては、鋳造、切削、鍛造、プレス等、特に限定しないが、製造コスト面ではロストワックス等に代表される精密鋳造や、鍛造が好ましく、特に高精度で製作する場合は切削による追加工や一からの製作が好ましい。

間座１８を金属製とする場合、一般の鋼よりも比較的摺動特性の良い銅系合金が好ましい。Ｓ３０Ｃ等の機械構造用炭素鋼も用いることができる。間座に用いる銅系合金としては、黄銅が好ましく、この中で六四黄銅や高力黄銅が好ましい。高力黄銅は、六四黄銅にマンガン（Ｍｎ）を０．１〜５．０重量％添加し、場合によりこの他にＡｌ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｎｉ等の成分を若干添加したものであり、それらのα相やβ相への固溶によって強くなり、耐食性および耐摩耗性も増したものとなる。

間座１８を樹脂製とする場合、樹脂は、射出成形可能であることが好ましく、繊維その他の充填材が混合していても射出成形可能な配合となっていればよい。一般に樹脂材料は軽量で自己潤滑性を備え摩擦係数が小さいため間座の材料として好ましいと考えられる。間座に適した樹脂を例示するならば次のとおりである。

ポリカーボネート（ＰＣ），ポリアミド６（ＰＡ６），ポリアミド６６（ＰＡ６６），ポリアセタール（ＰＯＭ），変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ），超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）等に代表される汎用エンジニアリング・プラスチック

ポリサルフォン（ＰＳＦ），ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），ポリアリレート（ＰＡＲ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），液晶ポリマー（ＬＣＰ），熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ），ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ），ポリメチルペンテン（ＴＰＸ），ポリ１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ），ポリアミド４６（ＰＡ４６），ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ），ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ），ポリアミド１１，１２（ＰＡ１１，１２），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等に代表されるスーパー・エンジニアリング・プラスチック

上記の汎用エンジニアリング・プラスチック、スーパー・エンジニアリング・プラスチックや、布入りフェノール樹脂等が機械的強度、耐油性、耐熱性の点で好ましい。

球面ころ軸受に適用する場合、図１３に例示するように、間座３８のころ接触面３８ｂは凹球面状とするのが好ましい。ここでは両端に拡張部３８ａを設けた場合を例示してある。

円すいころ軸受に適用する場合、図１４に示すように、間座４８のころ接触面４８ｂは凹斜面形状とするのが好ましい。ここでは両端に拡張部４８ａを設けた場合を例示してある。円すいころ軸受に適用する場合、側板５０の固定対象は内輪４４の小つば側、あるいは大つば側のいずれでもよく、小つばを省略して側板５０を設けた例を図１５に示す。符号４２は外輪、４６は円すいころを示す。

上述の実施の形態では、間座１８の軸方向端部にころ端面と向かい合う面をもった拡張部１８ａを設けることで、間座１８の軸方向への動きを規制するようにしている。このため、拡張部１８ａは軸受の運転中にころ１６の端面１６ｂとすべり接触する。特に接触面が平坦である場合、ころ端面１６ｂにおける潤滑油の円滑な貫流を妨げるほか、輪郭のエッジ部によってころ端面１６ｂの油膜を切ってしまうおそれがある。その結果、ころ端面１６ｂと軌道輪つば面との間の潤滑油不足が生じ、かじりや発熱につながるおそれがある。このような問題点に鑑み、以下に述べる間座の変形例では、ころ端面付近の潤滑油の円滑な貫流を可能にして、ころ端面における油膜切れの発生を抑えるために、間座１８のころ端面との接触部に凸部５２が設けてある。これにより、ころ端面と軌道輪つば面との間の潤滑油不足を軽減し、かじりの発生や発熱を抑えたころ軸受を提供することができる。

まず、図１６に示す変形例は、間座１８の拡張部１８ａの、ころ端面１６ｂと向かい合う面に、先端が半球状の凸部５２を設けたものである。この場合、間座１８は凸部５２の先端にてころ端面１６ｂと接触するため点接触となり、また、凸部５２周辺には空間が生まれるため、潤滑油の円滑な貫流が可能となり、油膜切れの発生を抑制することができる。

図１７に示す変形例は、ころ端面１６ｂのうち、軌道輪のつば面と接触する領域（斜線部）を避けた部分、すなわち、ころ端面１６ｂの中心寄りに、凸部５２を設けた例である。

図１８に示す変形例は、射出成形によって製作する樹脂製間座に適用した場合である。凸部５２を断面が略半円状の蒲鉾状とし、凸部５２の長手方向を成形金型のパーティング面に対して垂直に延在させてある。この場合、図１９に示すように、上型６４と下型６０を一方向に、つまり図示の場合上下方向に開くだけで間座１８を容易に取り出すことができる。図１９中、上型６４および下型６０のパーティング面はそれぞれ符号６６および６２で指してある。

なお、凸部５２の数は１箇所でも２箇所以上でもよい。あるいは、拡張部１８ａのころ端面１６ｂと向かい合う面全体にクラウニングを付与して凸部５２としてもよい。

ところで、軸受の保持器は、一般的にかしめやころの圧入によってころの脱落を防止しており、一度組み込んだころは分解できない構造となっている。そのため、軸受のメンテナンスの際に、ころが拘束されている側の軌道輪の軌道面の状態を確認するには、保持器を切断したり、変形させたりする必要があり、軸受を継続使用することができない。そこで、側板を変形させることなく、かつ、容易に引き抜くことを可能にすることが望ましい。とくに、ころ間に保持器に代えて間座を介在させ、間座の軸方向端部にころ端面との接触部を設けたころ軸受において、側板を変形させることなく、かつ、容易に引き抜くことができれば、軸受のメンテナンス時に、ころが拘束されている側の軌道輪の軌道面状態が確認でき、なおかつ側板を再使用できるため軸受の継続使用が可能となる。

図２０および図２１に示す円筒ころ軸受を例にとって説明すると、この円筒ころ軸受は、外輪１２と、内輪１４と、円筒ころ１６と、間座１８と、側板２０とを主要な構成要素として成り立っている。外輪１２は内周面に軌道を有し、その軌道の両側につば１２ａが形成してある。内輪１４は外周面に軌道を有し、その軌道の片側につば１４ａが形成してある。外輪１２の軌道と内輪１４の軌道との間に複数の円筒ころ１６が転動自在に介在させてある。

間座１８は、円筒ころ１６の長さを越えて軸方向に延在している。間座１８の一方の端部には拡張部１８ａが形成してある。拡張部１８ａは円筒ころ１６の端面と向かい合う面をもっている。

側板２０は、間座１８の拡張部１８aを軸方向および半径方向に支持・拘束する。すなわち、側板２０は環状で、図２０（Ｂ）に示すように、フランジ部２０ａと円筒部２０ｂとからなるＬ字形断面を有し、フランジ部２０ａを外輪１２の一方の端面に形成した環状段部１２ｂに圧入してある。なお、側板２０は、ここでは外輪１２に圧入するようにしてあるが、内輪１４に圧入する構成とすることもできる。側板２０のフランジ部２０ａは間座１８の拡張部１８ａを拘束して間座１８が軸方向に抜け出すのを防止する役割を果たす。側板２０の円筒部２０ｂは側板２０の内周に位置して円筒ころ１６側に向かって突出しており、間座１８の拡張部１８ａを半径方向に支持する。

側板２０には、円周上六等分位置に、軸方向に貫通するタップ穴２０ｃが形成してある。側板２０を引き抜くに際して、タップ穴２０ｃにボルト２０ｄを締め込むとその先端は円筒ころ１６の端面に当たる。このとき、円筒ころ１６の端面に機能上の有害な傷を発生させないようにするため、円筒ころ１６の端面のうち、摺動面を避けた部分（図２１の斜線部）に当たるように、タップ穴２０ｃの軸受半径方向の位置を調整するのが望ましい。

この実施の形態では、図２０（Ａ）から分かるように、タップ穴２０ｃは外輪１２のつば１２ａの内径よりも小径側に位置している。したがって、このタップ穴２０ｃは軸受の内部と外部を連通させて油の貫流を促す油穴としての機能を兼備している。

図２２に示す変形例は、タップ穴２０ｃの位置、とりわけ軸受半径方向の位置を変更したものである。すなわち、図２０（Ａ）の実施の形態ではタップ穴２０ｃが外輪１２のつば１２ａの内径よりも小径側に位置しているのに対し、ここではタップ穴２０ｃが外輪１２の環状段部１２ｂの半径方向に延びる壁面とオーバラップしている。したがって、この場合、側板２０を引き抜く際に、タップ穴２０ｃにボルト２８を締め込んでも、円筒ころ１６の端面を傷つける心配がない。

図２３に対比して示す変形例はいずれも、外輪１２の両端側に側板２０を配置し、それぞれ間座１８の端部を支持・拘束するようにしている。そして、図２３（Ａ）に示す変形例は、図２０（Ａ）に示したものの変形例に相当し、タップ穴２０ｃが外輪１２のつば１２ｂ（図２０（Ａ）参照）の内径より小径側に位置している。

図２０（Ｂ）に示す変形例では、タップ穴２０ｃは、外輪１２の環状段部１２ｂの壁面と部分的にオーバラップし、かつ、部分的に当該壁面からはみ出している。この場合、タップ穴２０ｃに油穴としての機能を兼備させた上で、ボルトの先端を外輪１２の環状段部１２ｂの壁面に当てて締め込むことで、円筒ころ１６の端面に全く接触させることなく側板２０を引き抜くことができるようにしたものである。

図２３（Ｃ）に示す変形例は、図２２に示したものの変形例に相当し、タップ穴２０ｃは外輪１２の環状段部１２ｂの壁面と完全にオーバラップしている。図２３に示すように軸受の軸方向両側に側板２０を取り付ける場合、タップ穴２０ｃは両方の側板２０に設けてもよいが、片方に設けるだけでもよい。

側板２０の変形を避けるため、タップ穴２０ｃの数は３箇所以上とし、かつ、ピッチ円上に等配とすることが望ましい。また、ボルト２０ｄの先端は間座１８の端面に接触させて締め込んでもよいが、軌道輪（１２，１４）や円筒ころ１６の端面のように、硬度の高い面に接触させるのが望ましい。

隣り合うころ１６間に間座１８を介在させたこの種のころ軸受では、間座１８を外輪１２または内輪１４の軌道面に接触させて軌道輪に案内させる場合、転がり面における油膜形成が阻害されるおそれがある。さらに、この種のころ軸受は、ころ１６と間座１８を外輪１２の内周に交互に配列した後、最後に残った間座１８をころ１６間に圧入して組立てを行う。そのため、圧入しろの関係からころ１６間のすきまを大きく上回る肉厚の間座１８を使用することができず、必然的に間座１８の案内面（軌道面と摺接する面）の面積が狭くなる。したがって、間座１８の案内面における、いわゆる「くさび膜効果」による油膜の負荷容量が小さくなるため、油膜切れが発生し、軸受の発熱、間座１８の異常磨耗につながるおそれがある。そこで、間座１８の形状を工夫することで、転がり面付近における潤滑油の円滑な貫流を可能ならしめ、さらに、間座１８の案内面における油膜切れの発生を抑えることで、軸受の発熱、間座の異常磨耗を回避した許容回転数の高いころ軸受を提供することが求められる。

図２４および図２５に示す実施の形態は、間座１８と拡張部１８ａの、外輪１２のつば１２ａの内径面に向かい合う面に設けた案内面５４を、曲率半径が外輪１２のつば１２ａの内径面よりも小さい凸曲面で形成したものである。このような構成を採用することにより、転がり面付近における潤滑油の円滑な貫流が可能となるほか、案内面５４にいわゆる「くさび膜効果」（運動方向に狭まっているくさび状のすきまに、流体が粘性によって引き込まれて圧力すなわち負荷能力を発生する効果）が発生し、案内面５４における油膜切れの発生を抑えることができる。なお、図２４は、便宜上、側板を使用しないタイプの図を流用したものであるため側板が示されていない。

さらに、間座１８を内輪１４または外輪１２の軌道面に摺動させる必要がないため、転がり面の油膜形成が阻害されることはなく、さらに、案内面５４の面積がころ１６間のすきまによって制約を受けることがない（図２４参照）。ここで、くさび膜効果によって得られる油膜の負荷能力は案内面が広いほど大きく、たとえば案内面の運動方向すなわち前記拡張部の円周方向への長さを２倍にした場合、油膜の負荷能力は４倍に増大させることができる。つまり、間座の前記拡張部は、間座の軸方向への動きを規制する役割のほか、案内面の面積を拡大するという別の利点を有している（図２５参照）。
なお、図２５に示すように、拡張部１８ａの末端部分、とくに軸受の円周方向に向いた外径側端部縁部には、面取りを施すのが望ましい。

また、拡張部１８ａの長さは、案内面５４における油膜の負荷能力を確保しつつ、隣り合う間座が互いに干渉しないように設定する。具体例を挙げるならば、ころ径をＤｗとしたとき、拡張部の長さＬは次式で表される範囲内であるのが好ましい。
０．５×Ｄｗ≦Ｌ≦０．９×Ｄｗ

間座１８の案内面（凸曲面）５４の曲率半径Ｒ_２は、外輪１２のつば１２ｂの内径面の曲率半径をＲ_１としたとき、０．３×Ｒ_１＜Ｒ_２＜０．６×Ｒ_１で表される範囲内とするのが好ましい。図２６に、円周方向すきまの隣に位置する間座１８の挙動を示す。案内面５４の曲率半径Ｒ_２を上記の範囲内とすることで、間座１８の姿勢が乱れても、間座１８が案内面５４にて外輪１２のつば１２ｂの内径面と接触するようにすることができる。上限を０．６×Ｒ_１としたのは、間座１８の挙動が乱れても案内面５４におけるエッジ接触を回避し、くさび膜効果を発生させるためである。この種のころ軸受では、円周方向すきまの隣に位置する間座１８の挙動が不安定になる（図２６参照）。すなわち、両隣のころ１６の転動面から解放された間座１８は、円周方向すきまの中で移動、回転することができるため、案内面５４のアプローチアングル（くさび角）も常に一定ではない。したがって、間座１８の案内面（凸曲面）５４の曲率半径Ｒ_２が大きすぎると、言い換えればアプローチアングル（くさび角）が小さすぎると、間座１８の挙動によっては拡張部１８ａの末端部分が外輪つば内径面とエッジ接触したり、くさび膜効果が得られなかったり、といった不具合が生じることがある。下限を０．３×Ｒ_１としたのは、くさび膜効果による油膜の負荷容量を確保するためである。間座１８の案内面（凸曲面）の曲率半径が小さすぎると、言い換えればアプローチアングル（くさび角）が大きすぎると、くさび膜効果によって得られる油膜の負荷能力が低下してしまう。

図２７に、間座１８を射出成形によって形成する場合の金型６０，６４のパーティング面６２，６６の位置（パーティングライン）を示す。図示するように、案内面（凸曲面）５４の幅中心にパーティングラインを設けることで、アンダーカット形状を避けることができる。

図２８に示す実施の形態は、間座１８の案内面（凸曲面）５４の頂点に平坦部５６を設けたものである。平坦部５６を設けることで、外輪つば内径面との間に空間が生まれるため、パーティングライン５８上に存在するバリと外輪つば内径面との摺動を回避することができ、案内面（凸曲面）５４における油膜切れや磨耗粉の発生を抑えることができる。金型費を抑え、成形時の金型の開閉制御を容易にするためには、金型６０，６４のパーティング面６２，６６は、間座１８の形状を左右対称に二等分し、かつ、アンダーカット形状を避けた位置に設けることになる。すなわち、図２８を参照して述べるならば、案内面（凸曲面）５４の頂点を通り、間座１８の幅を二等分する二点鎖線位置に、パーティングラインを設けることになる。しかしながら、パーティングラインにはバリや段差が伴うことから、外輪つば内径面との摺動により磨耗粉が発生したり、油膜切れの発生原因となり得る。そこで、案内面（凸曲面）５４の頂点に平坦部５６を設けることで、間座１８のパーティングラインと外輪つば内径面との接触を回避することができる。

さらに、図２８に示すように、パーティングライン５８の位置を、平坦部５４内で、かつ、間座１８の幅を二等分する中心線（二点鎖線）からわずかにずらすことで、アンダーカット形状を回避しつつ、射出成形後の間座１８を金型６０，６４から確実に離型することができる。射出成形後の製品を離型するためには、金型が開いた際に、製品は突き出しピンを有するコアプレート（可動側の金型）側に固着している必要がある。しかし、金型のパーティングラインを製品を左右対称に二分する位置に設けた場合、金型を開いた際に、製品がキャビティプレート（固定側の金型）に固着してしまうことがあり、製品を離型できないという不具合が生じる。そこで、パーティングラインを中心線からキャビティプレート側にわずかにずらし、間座と金型の接触面積を（コアプレート側）＞（キャビティプレート側）とすることで、金型を開いた際に間座を確実にコアプレート側に固着させることができる。

（Ａ）はこの発明の実施の形態を示す円筒ころ軸受の破断斜視図、（Ｂ）は分解斜視図 円周方向すきまを説明するための図１の円筒ころ軸受の略図 側板を一部破断した図１の円筒ころ軸受の正面図 （Ａ）は内外輪別体組み込みの過程を示す断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）における円筒ころ軸受の部分正面図 複列円筒ころ軸受に適用した実施の形態を示す破断斜視図 間座の変形例を示す円筒ころ軸受の破断斜視図 （Ａ）は図６における間座の斜視図、（Ｂ）は断面図 （Ａ）は間座の変形例を示す斜視図、（Ｂ）は断面図 油溝を設けた間座の変形例を示す斜視図 凹部を設けた間座の変形例を示す斜視図 油溝および凹部の断面形状を例示する拡大断面図 貫通穴を設けた間座の変形例を示す斜視図 球面ころ軸受用間座の例を示す斜視図 円すいころ軸受用間座の例を示す斜視図 円すいころ軸受に適用した実施の形態を示す破断斜視図 （Ａ）は間座の変形例を示す平面図、（Ｂ）は斜視図 間座の別の変形例を示す斜視図 間座のさらに別の変形例を示す斜視図 図１８に示す間座と金型の分解斜視図 （Ａ）はこの発明の実施の形態を示す円筒ころ軸受の断面図、（Ｂ）は図２０（Ａ）における側板の拡大図 図２０（Ａ）の円筒ころ軸受の一部破断側面図 別の実施の形態を示す円筒ころ軸受の一部破断斜視図 さらに別の実施の形態を示す図２０（Ａ）と類似の断面図 別の実施の形態を示すころ軸受の破断斜視図 図２４における間座の斜視図 図２４のころ軸受の部分側面図 間座の離型過程の斜視図 間座の拡大側面図

符号の説明

１２，２２，４２ 外輪
１２ａ つば
１２ｂ 環状段部
１４，２４，４４ 内輪
１４ａ，２４ａ つば
１６，２６，４６ ころ
１６ａ 転動面
１６ｂ 端面
１８，２８，３８，４８ 間座
１８ａ，３８ａ 拡張部
１８ｂ，３８ｂ ころ接触面
１８ｃ，１８ｄ 油溝
１８ｅ，１８ｆ 凹部
１８ｇ，１８ｈ 貫通穴
５２ 凸部
５４ 案内面（凸曲面）
５６ 平坦部
５８ パーティングライン
２０，３０，５０ 側板
２０ａ フランジ部
２０ｂ 円筒部
２０ｃ タップ穴
２０ｄ ボルト
６０，６４ 金型
６２，６６ パーティング面

Claims (20)

1. 隣り合うころ間に間座を配置したころ軸受において、前記間座がころピッチ円の内径側から外径側まで延在し、間座のころの転動面と接触する面の断面形状がころの転動面を受け入れる凹形状であり、かつ、間座の少なくとも軸方向片端にころ端面と向かい合う面をもった拡張部を設け、内輪または外輪に固定した環状の側板によって前記拡張部を支持したころ軸受。
2. 円周方向すきまＳが、ころ径をＤｗ、ころ本数をＺとしたとき、０．００１×Ｄｗ×Ｚ≦Ｓ≦０．０１×Ｄｗ×Ｚの範囲内である請求項１のころ軸受。
3. 間座の拡張部の長さの最大値Ｌが、ころ径をＤｗとしたとき、０．２×Ｄｗ≦Ｌ≦０．９×Ｄｗの範囲内である請求項１または２のころ軸受。
4. 間座を外輪のつば内径面で案内する請求項１ないし３のいずれかのころ軸受。
5. 間座を内輪のつば外径面で案内する請求項１ないし３のいずれかのころ軸受。
6. 間座を側板で案内する請求項１ないし３のいずれかのころ軸受。
7. 間座のころと接触する面に油溝を設けた請求項１ないし６のいずれかのころ軸受。
8. 間座のころと接触する面に、潤滑油の保持を目的とした凹部を設けた請求項１ないし７のいずれかのころ軸受。
9. 側板が軸方向に貫通した油穴を有する請求項１ないし８のいずれかのころ軸受。
10. 前記拡張部のころ端面と向かい合う面に凸部を設けた請求項１ないし９のいずれかのころ軸受。
11. 前記凸部が、前記ころ端面のうち、軌道輪のつばと接する領域を避けた部分と向かい合う請求項１０のころ軸受。
12. 前記間座が樹脂製で、前記凸部を金型のパーティング面に対して垂直に延在させた請求項１０または１１のころ軸受。
13. 前記凸部の先端が曲面である請求項１０ないし１２のいずれかのころ軸受。
14. 前記側板に軸方向に貫通したタップ穴を設けた請求項１ないし１３のいずれかのころ軸受。
15. 前記タップ穴が軸受の内部と外部を連通させる位置にある請求項１４のころ軸受。
16. 前記タップ穴の軸受半径方向の位置が、ころ端面のうち摺動面を避けた部分に対応する請求項１４または１５のころ軸受。
17. 前記間座の拡張部の、外輪つば内径面に向かい合う面に設けた案内面を、曲率半径が外輪つば内径面よりも小さい凸曲面で形成した請求項１ないし１６のいずれかのころ軸受。
18. 外輪つば内径面の曲率半径をＲ_１としたとき、前記凸曲面の曲率半径Ｒ_２が０．３×Ｒ_１＜Ｒ_２＜０．６×Ｒ_１で表される範囲内である請求項１７のころ軸受。
19. 樹脂材の射出成形によって形成された前記間座の、前記凸曲面の頂部に平坦部が設けてある請求項１７または１８のころ軸受。
20. パーティングラインが、前記平坦部内で、かつ、間座の幅を二等分する中心線からずらした位置を通る請求項１９のころ軸受。

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