JP2007198589A - Roller bearing - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a roller bearing, more specifically, a roller bearing having a spacer interposed between the rollers, and can be used in applications requiring a high load rating, such as a speed increaser for a wind power generator.
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、組立て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。
特許文献1に記載されたころ軸受においては、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。 In the roller bearing described in Patent Document 1, since the movement of the spacer is restricted by the raceway surface and the flange side surface of the inner ring and the outer ring, a spacer having the same size as the radial cross section of the roller is inevitably provided. Therefore, the agitation resistance of the lubricating oil is large and unsuitable for high-speed rotation. Furthermore, since the spacer is slid on the raceway surface of the inner ring or the outer ring, there is a possibility that smooth oil film formation on the rolling surface may be hindered.
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ることで、より許容回転数の高いころ軸受を提供することにある。 The main object of the present invention is to enable a smooth flow of lubricating oil in the vicinity of the rolling surface in a roller bearing having a spacer interposed between the rollers, and to reduce the stirring resistance of the lubricating oil by the spacer. An object of the present invention is to provide a roller bearing having a higher allowable rotational speed.
この発明のころ軸受は、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と、隣り合ったころ間に位置する間座を具備するころ軸受において、間座の軸方向両端がころ端面を越えて延在し、ころ端面と接する拡張部を有する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の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。 The roller bearing according to the present invention is a roller bearing comprising a plurality of rollers rotatably interposed between an inner ring raceway surface and an outer ring raceway surface, and a spacer positioned between adjacent rollers. Both ends in the direction extend beyond the roller end face and have an extended portion in contact with the roller end face. The extended portion is formed, for example, by expanding the end portion of the spacer in the circumferential direction or tangential direction of the roller pitch circle.
前記拡張部によって間座の軸方向への動きを規制し、径方向への動きをころの転動面または内輪つば外径もしくは外輪つば内径にて規制する。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。 The expansion portion restricts the movement of the spacer in the axial direction, and the radial movement is restricted by the rolling surface of the roller, the outer diameter of the inner ring collar, or the inner diameter of the outer ring collar. In other words, since the inner ring or outer ring raceway surface or collar side surface is not used as the spacer movement restricting means, it is not necessary to interpose the spacer over a wide area between adjacent rollers, and the stirring resistance of the lubricating oil can be suppressed. Moreover, the smooth flow of the lubricating oil in the vicinity of the rolling surface is not hindered. As a result, it is possible to provide a roller bearing with a high allowable rotational speed that suppresses heat generation during operation.
さらに、間座を内輪つば外径面または外輪のつば内径面で案内させる場合、前記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、間座の摩耗を軽減することができる。 Further, when the spacer is guided by the inner ring collar outer diameter surface or the outer ring collar inner diameter surface, the extended portion serves as a guide surface, so that the guide area is expanded and an oil film is formed on the guide surface compared to the case where the spacer is not expanded. Since it becomes easy, wear of the spacer can be reduced.
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1参照)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ることができ、また、振動を抑えることができる。 The invention of claim 2 is the roller bearing of claim 1, wherein the circumferential clearance S (see FIG. 1) is 0.001 × Dw × Z ≦ S ≦ when the roller diameter is Dw and the number of rollers is Z. It is within the range of 0.01 × Dw × Z. By adopting such a configuration, it is possible to stabilize the behavior of the spacer while avoiding the disappearance of the circumferential clearance due to the thermal expansion of the spacer and rollers during operation of the bearing, and to suppress vibrations. Can do.
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、前記間座の拡張部の長さの最大値L(図4参照)が、ころ径をDwとしたとき、0.2×Dw≦L≦0.9×Dwの範囲内であることを特徴とするものである。下限を0.2×Dwとしたのは、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ためである。上限を0.9×Dwとしたのは、隣り合う間座が互いに干渉しないようにするためである。 According to a third aspect of the present invention, in the roller bearing of the first or second aspect, when the maximum value L (see FIG. 4) of the length of the expansion portion of the spacer is 0.2 × Dw when the roller diameter is Dw ≦ L ≦ 0.9 × Dw. The reason why the lower limit is set to 0.2 × Dw is to bring the extended portion into contact with the flat portion that avoids chamfering of the roller end face. The reason why the upper limit is set to 0.9 × Dw is to prevent adjacent spacers from interfering with each other.
請求項4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、前記間座がころの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を特徴とするものである。このような構成を採用したことにより、ころ転動面だけで間座の径方向の動きを規制することができる。言い換えれば、間座をころで挟むだけで、内輪や外輪に摺動させなくても、間座の径方向の動きが規制できる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the roller bearing of any one of the first to third aspects, the spacer extends from the inner diameter side to the outer diameter side of the pitch circle of the roller, and contacts the rolling surface of the roller of the spacer. The cross-sectional shape of the surface to be rolled is a concave shape that receives the rolling surface of the roller. By adopting such a configuration, the movement of the spacer in the radial direction can be restricted only by the roller rolling surface. In other words, it is possible to restrict the movement of the spacer in the radial direction by simply pinching the spacer with rollers without sliding the spacer on the inner ring or the outer ring.
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかのころ軸受において、前記間座を外輪のつば内径面で案内することを特徴とするものである。請求項6の発明は、請求項1ないし4のいずれかのころ軸受において、間座を内輪のつば外径面で案内することを特徴とするものである。上述のように間座はころで挟むだけでもよいが、外輪のつば内径あるいは内輪のつば外径に案内させることにより、挙動が一層安定する。ころで挟んだだけの場合、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。 According to a fifth aspect of the present invention, in the roller bearing of any one of the first to fourth aspects, the spacer is guided by a flange inner diameter surface of the outer ring. According to a sixth aspect of the present invention, in the roller bearing according to any one of the first to fourth aspects, the spacer is guided by a flange outer diameter surface of the inner ring. As described above, the spacer may only be sandwiched between rollers, but the behavior is further stabilized by guiding the spacer to the inner diameter of the outer ring or the outer diameter of the inner ring. If it is only pinched with rollers, the behavior of the spacer located next to the circumferential clearance becomes unstable.
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、前記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。 According to a seventh aspect of the present invention, in the roller bearing according to any one of the first to sixth aspects, an oil groove is provided on a surface (roller contact surface) that contacts the roller of the spacer. By providing an oil groove on the roller contact surface of the spacer, the lubricating oil around the roller can easily enter and exit, and the cooling efficiency of the bearing by the lubricating oil is improved.
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。 The invention of claim 8 is characterized in that, in the roller bearing according to any one of claims 1 to 7, a concave portion for retaining lubricating oil is provided on a surface (roller contact surface) that contacts the spacer roller. To do. Here, the concave portion includes both a bottomed one and a through hole. By adopting such a configuration, the lubricating oil can be held in the recess, and is particularly suitable for holding grease.
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、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。 According to a ninth aspect of the present invention, in the roller bearing according to any one of the first to eighth aspects, the extended portion is provided with a convex portion facing the roller end face. By adopting such a configuration, only the tip of the convex portion comes into contact with the roller end surface, so that the lubricating oil near the roller end surface can be smoothly flowed, and the oil film breakage of the roller end surface can be prevented. Can be suppressed. In other words, the contact area of the end face at the spacer is reduced, and a space is created around the convex part, so that the lubricating oil can flow smoothly, and the lubricating oil is abundant between the roller end face and the raceway collar side face. Since it can be supplied, the occurrence of galling and heat generation can be suppressed.
請求項10の発明は、請求項9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。 According to a tenth aspect of the present invention, in the roller bearing of the ninth aspect, the convex portion faces a portion of the roller end face that avoids a region in contact with the collar of the raceway ring. By adopting such a configuration, the lubricating oil can flow smoothly, and the occurrence of galling and heat generation can be suppressed, and there is no functional damage on the roller end face. Moreover, by providing the contact portion closer to the center of the roller end surface, the sliding speed is reduced, and wear of the tip of the convex portion of the spacer can be reduced.
請求項11の発明は、請求項9または10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。 The invention of claim 11 is the roller bearing of claim 9 or 10, characterized in that the spacer is made of resin and the convex portion extends perpendicularly to the parting surface of the mold. It is. By adopting such a configuration, the manufacturing cost of the spacer can be suppressed. That is, by avoiding the undercut shape, a complicated mechanism such as a loose core or a slide core is not required, and the mold cost can be simplified by reducing the mold cost.
請求項12の発明は、請求項9ないし11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。 According to a twelfth aspect of the invention, in the roller bearing of any one of the ninth to eleventh aspects, the tip of the convex portion is a curved surface. By adopting such a configuration, edge contact with the roller end face can be avoided, and occurrence of oil film breakage can be suppressed.
請求項13の発明は、請求項1ないし12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形状で形成したことを特徴とするものである。なお、前記凸形状が二つの平面によって形成される場合、前記曲率半径は二平面の交点と各平面の端点を繋ぐ円弧の曲率半径を指す(図21参照。なお、図21は内輪につば部を有するNタイプ品の図であるが、便宜上代用する)。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。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the roller bearing according to any one of the first to twelfth aspects, the guide surface provided on the surface of the extended portion of the spacer facing the inner ring surface of the outer ring collar is formed from the inner ring surface of the outer ring collar. Is formed with a small convex shape. When the convex shape is formed by two planes, the radius of curvature refers to the radius of curvature of an arc connecting the intersection of the two planes and the end points of each plane (see FIG. 21. FIG. 21 is a collar portion on the inner ring). This is a diagram of an N type product having a symbol, but is substituted for convenience) By adopting such a configuration, a so-called “wedge film effect” (an effect in which a fluid is drawn into the wedge-shaped gap narrowing in the movement direction by viscosity to generate pressure, that is, load capacity) is adopted in the guide surface. And the occurrence of oil film breakage on the guide surface can be suppressed.
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。 In addition, as described above, since it is not necessary to slide the spacer on the raceway surface of the inner ring or the outer ring, the formation of the oil film on the rolling surface is not hindered. The area is not restricted by the clearance between the rollers.
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。 Here, the load capacity of the oil film obtained by the wedge film effect is larger as the guide surface is wider. For example, when the movement direction of the guide surface, that is, the length of the extended portion in the circumferential direction is doubled, the load capacity of the oil film is increased. Can be increased by a factor of four. That is, the expansion part of the spacer has another advantage of expanding the area of the guide surface in addition to the role of regulating the movement of the spacer in the axial direction.
請求項14の発明は、請求項13のころ軸受において、外輪つば内径面の曲率半径をR1としたとき、前記凸形状の曲率半径R2が0.3×R1<R2<0.6×R1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0.6×R1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×R1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。
The invention of
請求項15の発明は、請求項1ないし12のいずれかのころ軸受において、前記間座の拡張部の、内輪つば外径面に向き合う面に設けた案内面を、凸形状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「くさび膜効果」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、間座の前記案内面の末端部分と、内輪のつば外径面のエッジ接触を回避することができる。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the roller bearing of any one of the first to twelfth aspects, the guide surface provided on the surface of the extended portion of the spacer facing the inner ring collar outer surface is formed in a convex shape. It is a feature. By adopting such a configuration, a “wedge film effect” is generated on the guide surface, and the occurrence of oil film breakage on the guide surface can be suppressed. Further, the edge contact between the end portion of the guide surface of the spacer and the collar outer surface of the inner ring can be avoided.
請求項16の発明は、請求項13ないし15のいずれか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、前記凸形状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。
The invention according to
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、前記凸形状の頂点を通り、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、前記凸形状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。 In order to reduce the mold cost and make it easy to control the opening and closing of the mold during molding, the parting surface of the mold is a position where the shape of the spacer is bisected symmetrically and the undercut shape is avoided Will be provided. That is, in the case of the spacer, a parting line is provided at a position that passes through the apex of the convex shape and bisects the spacer in the axial direction. However, since parting lines are accompanied by burrs and steps, abrasion powder may be generated due to sliding with the inner surface of the outer ring collar, or oil film may be cut. Therefore, by providing a flat portion at the apex of the convex shape, contact between the parting line of the spacer and the inner surface of the outer ring collar can be avoided.
請求項17の発明は、請求項16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。
The invention of claim 17 is the roller bearing of
この発明によれば、間座の軸方向への動きを間座の拡張部によって規制し、径方向への動きをころの転動面または内輪つば外径面もしくは外輪つば内径面にて規制できるため、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、転がり面付近の潤滑油の円滑な貫流を妨げることがない。すなわち、昇温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。さらに、間座を内輪つば外径面または内輪つば内径面で案内させる場合、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、案内面の油膜が形成されやすくなるため、間座の摩耗を軽減することができる。 According to the present invention, the movement of the spacer in the axial direction can be restricted by the expansion portion of the spacer, and the movement in the radial direction can be restricted by the rolling surface of the roller, the inner ring collar outer diameter surface or the outer ring collar inner diameter surface. Therefore, it is not necessary to interpose a spacer between adjacent rollers over a wide area, the stirring resistance of the lubricating oil can be suppressed, and the smooth flow of the lubricating oil near the rolling surface is not hindered. That is, it is possible to provide a roller bearing with a high allowable rotational speed that suppresses temperature rise. In addition, when the spacer is guided by the outer diameter surface of the inner ring collar or the inner diameter surface of the inner ring collar, the extended portion of the spacer serves as a guide surface, so the guide area is expanded and an oil film is formed on the guide surface compared to the case where the spacer is not expanded. Therefore, wear of the spacer can be reduced.
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1および図2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、円筒ころ16と、間座18とで構成されている。円筒ころ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。隣り合う円筒ころ16間に間座18が介在させてある。
The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is an example applied to a cylindrical roller bearing, and includes an
間座18は、図2から分かるように、両端に拡張部18aを持っている。拡張部18aはころピッチ円接線方向に延在している。間座18の円筒ころ16と接触する面(以下、ころ接触面という)18bの断面形状は、図3(B)に示すように、ころ16の転動面16aの曲率半径よりも僅かに大きい曲率半径の凹円弧である。図1から分かるように、ころ接触面18bは一点鎖線で示すころピッチ円を跨いで、つまりころピッチ円の内径側から外径側まで、延在している。したがって、間座18の径方向への動きはころ16の転動面16aだけで規制する。
As can be seen from FIG. 2, the
図4および図5に示す実施の形態では、間座18の拡張部18aを外輪12のつば12aの内径面で案内させてある。これにより間座18の挙動が安定する。すなわち、間座18の拡張部18aの外径を外輪12のつば12aの内周面で支持することにより、間座18の径方向の動きが規制されてその挙動が安定する。拡張部18aの外周面は部分円筒面となっている。また、間座18のころ接触面18bと内径面(下面)には、潤滑剤による軸受の冷却効率を向上させるための切欠き20が設けてある。
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the
間座18の材質を66ナイロン(ナチュラル)として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18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(図1参照)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(図4参照)は20mmであり、数式で表すとL=0.5×Dwである。このとき、拡張部18aはころ16の面取りを越えた位置でころ端面16bと接触し、また、隣り合う間座18が互いに干渉することはない。
If the material of the
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6に間座18の変形例を示す。この場合、図3と対比すれば明らかなように、間座18のころ接触面18bはストレート面の組み合わせで構成された凹形状である。図6(B)に示すように、ころ接触面18bの断面形状が直線の組み合わせで構成される。
FIG. 6 shows a modification of the
円すいころ軸受に適用する場合、間座のころ接触面は凹斜面形状とするのが好ましい(図6(C)参照)。 When applied to a tapered roller bearing, the roller contact surface of the spacer preferably has a concave slope shape (see FIG. 6C).
球状ころ軸受に適用する場合、間座のころ接触面は凹球面状とするのが好ましい(図6(D)参照)。 When applied to a spherical roller bearing, the roller contact surface of the spacer is preferably a concave spherical shape (see FIG. 6D).
図7に、油溝を設けた間座18の変形例を示す。図7(A)は間座18のころ接触面18bに設けた油溝18cを示し、図7(B)は間座18の拡張部18aの内面に設けた油溝18dを示す。一つの間座18に両方の油溝18c,18dを設けることもできる。油溝の数は単数でも複数でもよく、軸受の半径方向に対し平行でも平行でなくともよい。また、2本以上の油溝が交差していてもよい。
FIG. 7 shows a modification of the
図8に、潤滑油保持用の凹部を設けた間座18の変形例を示す。図8(A)はころ接触面18bに設けた互いに独立したディンプル状の凹部18eを示し、図8(B)はころ接触面18Bbの長手方向に延びる溝状の凹部18fを示す。
FIG. 8 shows a modification of the
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9(A)〜(F)に、V形、矩形、台形、円弧、楕円弧の場合を例示する。
The
図10に、貫通穴18g,18hを設けた間座18の変形例を示す。図10(A)に示す貫通穴18gは間座18のころ接触面18bに開口しており、図10(B)に示す貫通穴18hは拡張部18aを軸方向に貫通している。貫通穴18g,18hを設けるのは1箇所でも2箇所以上でもよく、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。
FIG. 10 shows a modification of the
間座18に設ける油溝18c,18d、凹部18e,18f、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。
The
間座18のころ接触面18bに設ける油溝18c,18dや凹部18e,18fの深さは、間座18の破断を回避するため、また、潤滑剤の保持性の要求から、ころ径をDwとしたとき、0.001×Dw〜0.1×Dwの範囲内に設定するのが好ましく、より好ましくは0.01×Dw〜0.1×Dwの範囲内に設定する。
The depths of the
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。
In order to avoid edge contact with the
油溝18c,18dや凹部18e,18fや貫通穴18g,18h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%以下とするのが好ましく、より好ましくは30%以下とする。
The occupied area of the
間座18の軸方向に対して垂直な断面における最小肉厚は、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、0.03×Dw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。
The minimum thickness in the cross section perpendicular to the axial direction of the
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。
The
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。
In the case where the
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。
When the
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 Polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), polyamide 66 (PA66), polyacetal (POM), modified polyphenylene ether (modified PPE), polybutylene terephthalate (PBT), GF reinforced polyethylene terephthalate (GF-PET), ultra high molecular weight General-purpose engineering plastics such as polyethylene (UHMW-PE)
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 Polysulfone (PSF), Polyethersulfone (PES), Polyphenylene sulfide (PPS), Polyarylate (PAR), Polyamideimide (PAI), Polyetherimide (PEI), Polyetheretherketone (PEEK), Liquid crystal polymer (LCP) ), Thermoplastic polyimide (TPI), polybenzimidazole (PBI), polymethylpentene (TPX), poly 1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate (PCT), polyamide 46 (PA46), polyamide 6T (PA6T), polyamide 9T (PA9T), polyamide 11,12 (PA11,12), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene- Styrene copolymer (ETFE) super engineering plastics typified by
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。 The above-mentioned general-purpose engineering plastics, super engineering plastics, and phenol resins with cloth are preferable in terms of mechanical strength, oil resistance, and heat resistance.
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。
In the above-described embodiment, the movement of the
まず、図11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。
First, in the modified example shown in FIG. 11, a
図12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。
The modification shown in FIG. 12 is an example in which a
図13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14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14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。
The modification shown in FIG. 13 is a case where it is applied to a resin spacer produced by injection molding. The
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。
Note that the number of
ところで、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。
By the way, in this type of roller bearing in which the
図15および図16に示す実施の形態は、間座18の拡張部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。また、図20および図21に示す実施の形態は、間座18の拡張部18aの、内輪14のつば14aの外径面に向き合う面に設けた案内面54を、凸形状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。
In the embodiment shown in FIGS. 15 and 16, the
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15参照)。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16参照)。なお、図16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。
Further, since it is not necessary to slide the
また、拡張部18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
Further, the length of the extended
0.5 × Dw ≦ L ≦ 0.9 × Dw
間座18の案内面(凸曲面)54の曲率半径R2は、外輪12のつば12bの内径面の曲率半径をR1としたとき、0.3×R1<R2<0.6×R1で表される範囲内とするのが好ましい。図17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R2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×R1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、図17に二点鎖線で示すように、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。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R2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×R1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。
The radius of curvature R 2 of the guide surface (convex curved surface) 54 of the
図18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。
FIG. 18 shows the positions (parting lines) of the parting surfaces 62 and 66 of the
図19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19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。
In the embodiment shown in FIG. 19, a
さらに、図19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。
Further, as shown in FIG. 19, the
12 外輪
12a つば
12b 環状段部
14 内輪
14a つば
16 ころ
16a 転動面
16b 端面
18 間座
18a 拡張部
18b ころ接触面
18c 油溝
18d 油溝
18e 凹部
18f 凹部
18g 貫通穴
18h 貫通穴
20 切欠き
52 凸部
54 案内面(凸曲面)
56 平坦部
58 パーティングライン
60,64 金型
62,66 パーティング面
12
56
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