JP2007303607A - 保持器付複列ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器４ｃを構成するリム部７ｄの軸方向側面と球面ころの軸方向端面外周縁部の摺接部の面圧が上昇した場合にも、このリム部７ｄの軸方向側面に生じる摩耗が過大になる事を防止できる構造を実現する。
【解決手段】上記保持器４ｃを、互いに別体に造ったリム部７ｄと柱部８ｂ、８ｂとを結合固定する事で構成する。このうちのリム部７ｄを炭素鋼製とし、これら各柱部８ｂ、８ｂを銅系合金製とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば鉄道車両の駆動装置や車軸、自動車のデファレンシャルギヤ等の回転支持部の他、製紙機械、金属の圧延機等、各種産業機械装置のロール等の回転支持部を構成する保持器付複列ころ軸受の改良に関する。

従来から、一般産業機械等の大きな荷重が加わる回転機械装置の回転軸を、ハウジング等の固定部分に対し回転自在に支持する為に、転動体としてころ（球面ころ、円筒ころ或いは円すいころ）を使用した保持器付複列ころ軸受が使用されている。図３〜６は、この様な保持器付複列ころ軸受の１例として、特許文献１に記載された保持器付自動調心ころ軸受を示している。この従来構造の第１例の保持器付自動調心ころ軸受は、互いに同心に組み合わされた外輪１と内輪２との間に、複数の球面ころ３、３を転動自在に配列して成る。そして、保持器４により、これら複数の球面ころ３、３の姿勢並びに位置を規制している。

上記外輪１の内周面には、単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道５を形成している。又、内輪２の外周面の幅方向（図４の左右方向）両側には、それぞれが上記外輪軌道５と対向する、１対の内輪軌道６、６を形成している。又、上記複数の球面ころ３、３は、その最大径部が各球面ころ３、３の軸方向長さの中央部にある対称形（ビヤ樽形）で、上記外輪軌道５と上記１対の内輪軌道６、６との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けている。尚、上記各球面ころ３、３の転動面の母線形状の曲率半径は、上記外輪軌道５及び上記内輪軌道６、６の母線形状の曲率半径よりも僅かに小さい。

上記保持器４は、１個のリム部７と複数の柱部８、８とを備える。このうちのリム部７は、円環状で、上記両列の球面ころ３、３同士の間に配置されている。又、上記各柱部８、８は、それぞれの基端部を上記リム部７の軸方向両側面の円周方向等間隔の複数個所に結合した状態で、上記外輪１及び内輪２の軸方向に配置されている。上記各柱部８、８の先端部はそれぞれ、他の部分と結合されない自由端としている。そして、円周方向に隣り合う柱部８、８同士の間部分を、上記各球面ころ３、３を転動自在に保持する為のポケット９、９としている。又、上記リム部７の外周面を、上記外輪１の中間部内周面に近接対向させて、上記保持器４の径方向の位置決めを軌道輪案内（外輪案内）により図っている。更に、上記内輪２の両端部外周面に、それぞれ外向フランジ状の鍔部１０、１０を形成して、上記各球面ころ３、３が、上記外輪１の内周面と上記内輪２の外周面との間の空間から軸方向外方に抜け出ない様にしている。

上述の様に構成される保持器付自動調心ころ軸受により、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する場合、外輪１をハウジングに内嵌固定し、内輪２を回転軸に外嵌固定する。回転軸と共に内輪２が回転する場合には、複数の球面ころ３、３が転動して、この回転を許容する。上記ハウジングの軸心と上記回転軸の軸心とが不一致の場合には、上記外輪１の内側で上記内輪２が調心する（外輪１の中心軸に対し内輪２の中心軸を傾斜させる）事で、この不一致を補償する。この場合に於いて、前記外輪軌道５は単一球面状に形成されている為、上記複数の球面ころ３、３の転動は、不一致補償後に於いても、円滑に行なわれる。

上述の様な従来構造の第１例の場合、保持器４のポケット９、９内での球面ころ３、３の姿勢が、必ずしも安定しない。この理由は、これら各球面ころ３、３の転動面が凸曲面であるのに対して、上記各ポケット９、９の円周方向両側面を構成する前記各柱部８、８の円周方向両側面の、上記保持器４の軸方向に関する断面形状が、この軸方向と平行な直線状である為である。この為、上記各ポケット９、９内に保持された上記各球面ころ３、３は、最も径の大きくなった軸方向中間部外周面で上記各柱部８、８の円周方向両側面に当接し、これら円周方向両側面と上記各球面ころ３、３の外周面の軸方向両端寄り部分に隙間が存在する状態となる。従って、これら各球面ころ３、３は、軸方向中間部の当接部を中心として、上記隙間分だけ、多少なりとも揺動変位可能になる。

そして、上記各球面ころ３、３が揺動変位した場合には、これら各球面ころ３、３の自転軸の方向が、これら各球面ころ３、３の公転方向に直角方向に対し傾斜角度を持つ、所謂スキューが発生した状態となる。この様なスキューが発生した状態では、上記各球面ころ３、３と上記保持器４を構成する前記リム部７の軸方向側面との接触が問題となる可能性がある。即ち、一般的に使用される球面ころの大部分が、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２：ＨＶ６７０〜７７０、ＳＵＪ３：ＨＶ６４０〜７５０）等の硬質材料から造られているのに対し、上記保持器４の様な所謂櫛形保持器の多くは、銅や真鍮｛高力黄銅（ＨBsＣ１：ＨＶ９０〜１００）｝等の銅系合金から造られている。この為、上記各球面ころ３、３のスキューに起因して、これら各球面ころ３、３の軸方向端面と上記リム部７の軸方向側面とが摺接した場合には、これら各球面ころ３、３に比べて硬度の低い、このリム部７の軸方向側面の摩耗が進行し易くなる。この様にして、上記保持器４の摩耗が進行すると、発生する摩擦熱及び摩耗粉の量が多くなり、軸受内部の温度上昇及び動トルクの増大を招き、高速運転を行なう面から不利になる。尚、櫛形保持器の材料として、銅系合金が多く選択される理由は、軌動輪や球面ころとの凝着や焼き付きを防止する為に、これら軌動輪や球面ころと同種の金属（ともがね）を避けていた事による（例えば非特許文献１参照）。

ところで、上述した様な保持器の摩耗の原因となる、各球面ころのスキューを防止（抑制）する為の技術としては、例えば案内輪を用いて各列の球面ころを案内する構造や、保持器自体の構成で球面ころの姿勢を安定させる構造がある。このうち、案内輪を用いる構造に就いては、例えば特許文献２〜４等に記載されて、従来から知られている。図７は、このうちの特許文献２に記載された従来構造の第２例の保持器付自動調心ころ軸受を示している。この従来構造の第２例の場合には、保持器４ａを構成するリム部７ａの径方向内側で、両列の球面ころ３、３同士の間に、円環状の案内輪１１を配置している。そして、これら各球面ころ３、３の軸方向端面を、この案内輪１１の軸方向側面にそれぞれ摺接若しくは近接対向させて、上記各列の球面ころ３、３を案内する様にしている。これに対し、図８に示した、特許文献４に記載された従来構造の第３例の保持器付自動調心ころ軸受の場合には、円環状の案内輪１１ａを、リム部７ｂの径方向外側で、両列の球面ころ３、３同士の間に配置して、これら両列の球面ころ３、３を案内する様にしている。

この様な従来構造の第２例及び第３例の何れの構造の場合には、上記各球面ころ３、３の軸方向端面を、上記案内輪１１、１１ａの軸方向側面に対してのみ摺接させて、上記リム部７ａ、７ｂの軸方向側面には摺接させない様にしている。この為、このリム部７ａ、７ｂの軸方向側面に、前述した従来構造の第１例の場合の様な摩耗が生じる事を防止できる。又、上述した様な案内輪は、炭素鋼（Ｓ２５Ｃ、Ｓ４８Ｃ：ＨＶ４５０〜６００）等から造る場合が多く、球面ころとの硬度差が小さい為、この案内輪に生じる摩耗は少なく、限られたものとなる。

この様に、案内輪を用いる構造によれば、球面ころのスキュー防止を図れるだけでなく、保持器（リム部）が摩耗する事を防止できる。但し、案内輪を用いる事で、部品点数の増加に伴うコスト上昇を招くだけでなく、案内輪の回転質量によって自動調心ころ軸受の動トルクが増大する為、高速運転を行なう面で不利になる。更に、案内輪を用いる場合には、上記図７、８に示した様に、保持器の径方向位置を軌道輪案内（内輪案内、外輪案内）により規制する為、この保持器の径方向位置を規制する為の係合部の摩擦速度が速くなり、運転時の発熱及び動トルクが多くなって、やはり高速運転を行なう面で不利になる。

この対策として、保持器の径方向位置を転動体案内により規制する事に伴い、上述した様な案内輪を省略した構造で、各球面ころの姿勢（挙動）を安定させ、これら各球面ころに生じるスキューを抑制できる構造の開発が進められている。この構造に就いて、図９〜１２により説明する。保持器付自動調心ころ軸受を構成する保持器４ｂは、リム部７ｃと複数の柱部８ａ、８ａとを備える。このうちのリム部７ｃは、円環状で、両列の球面ころ３、３同士の間に配置されている。又、上記各柱部８ａ、８ａは、それぞれの基端部を上記リム部７ｃの軸方向両側面の円周方向複数個所に結合した状態で、上記各球面ころ３、３の軸方向に配置され、それぞれの先端部を他の部分に結合しない自由端としている。又、上記各柱部８ａ、８ａは、上記各球面ころ３、３の中心軸の方向に傾斜させている。そして、円周方向に隣り合う柱部８ａ、８ａ同士の間部分を、それぞれポケット９、９としている。又、これら各柱部８ａ、８ａの断面形状を、これら各柱部８ａ、８ａの長さ方向及び上記保持器４ｂの径方向の何れの断面形状に就いても凹円弧形としている。そして、この保持器４ｂの径方向に関する位置決めを、上述の様な断面形状を有する上記各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面を、上記各球面ころ３、３の転動面に係合させる、転動体案内により図っている。

上述の様に構成する保持器付自動調心ころ軸受の場合には、上記各柱部８ａ、８ａが、上記各球面ころ３、３の中心軸の方向に傾斜しており、しかも、これら各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面の形状が、上記各球面ころ３、３の転動面を倣う凹曲面である為、これら各球面ころ３、３の揺動変位を有効に抑えられる。この為、これら各球面ころ３、３がスキューする事を効果的に防止できる。更に、前述した様な案内輪を省略できる為、コスト等の面から有利になるだけでなく、保持器の径方向位置を規制する為の係合部の摩擦速度を低く抑えて、運転時の発熱及び動トルクを抑える事ができ、高速運転を行なう面で有利になる。

ところが、上述した構造の場合にも、前述した従来構造の第１例の場合と同様に、保持器に生じる摩耗が問題となる可能性がある。即ち、上述の構造の場合には、上記各球面ころ３、３のスキューを防止する為に、これら各球面ころ３、３に対して、前記各ポケット９、９の内面を構成する、上記各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面及び上記リム部７ｃの軸方向片側面を摺接させる事になる。このうちの各柱部８ａ、８ａと上記各球面ころ３、３の転動面との擦れ合い面に関しては、面圧上昇は限られて、問題とはなりにくい。これに対して、上記リム部７ｃの軸方向側面と上記各球面ころ３、３の両端面外周縁部との擦れ合い部に関しては、面圧上昇が著しくなる。この為、上記保持器４ｂ全体を、高炭素クロム軸受鋼との間に大きな硬度差がある銅系合金等から造った場合には、上記各ポケット９、９の内面のうちで上記リム部７ｃの軸方向両側面に生じる摩耗が多くなる。この様にして生じる摩耗は、自動調心ころ軸受の運転速度が低い場合や潤滑条件が厳しくない場合にはあまり問題とならないが、運転速度を速くする場合には、摩耗の程度が著しくなる可能性がある。そして、この場合には、球面ころの揺動変位を抑えられなくなり、これら各球面ころのスキュー防止を十分に図れなくなる可能性がある。

尚、以上の説明は、円筒ころや円すいころ（他の形状のころ）に比べて、スキューを生じ易い、球面ころを組み込んだ自動調心ころ軸受に就いて説明した。但し、上記他の形状のころを組み込んだころ軸受に関しても、前述した従来構造の第１例の場合と同様の問題を生じる可能性がある。即ち、上記他の形状のころに関しても、その多くは高炭素クロム軸受鋼等の硬質材料から造られており、銅系合金等から造られる櫛形保持器と組み合わせて使用した場合に、この保持器のうちでリム部の軸方向側面の摩耗が進行し易くなる。更に、前述した様な案内輪を有しない構造で、保持器の径方向位置を転動体案内により規制して上記他の形状のころに生じるスキューを防止する事を意図した場合には、前記図９〜１２により説明した構造と同様の問題を生じる可能性がある。

特開平９−３１７７６０号公報 特開２０００−２２５２号公報 特開２００４−３４６９７１号公報 特開２００１−１４０８７４号公報 綿林英一、田原久祺 共著、「おはなし科学・技術シリーズ／ベアリングのおはなし」、ｐ５６−５７、財団法人日本規格協会、平成１５年１１月２８日

本発明は、上述の様な事情に鑑み、案内輪を有しない構造を前提とし、ころに生じるスキュー等に起因して、これら各ころの軸方向端面と保持器を構成するリム部の軸方向側面との摺接部の面圧が上昇した場合にも、このリム部の軸方向側面に生じる摩耗が過大になる事を防止できる構造を実現するものである。
更に本発明は、必要に応じて、ころのスキューを防止し、このスキュー防止の効果を、長期間に亙り持続できる構造を実現する事を意図したものである。

本発明の対象となる保持器付複列ころ軸受は、外輪と、内輪と、複数個のころと、保持器とから成る。
このうちの各ころは、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間に、軸方向に２列に分けて、両列毎に転動自在に設けられている。
又、上記保持器は、上記各ころを転動自在に保持する、複数のポケットを備えている。この為に、この保持器は、円環状のリム部と、それぞれの基端部をこのリム部の軸方向側面の円周方向複数個所に結合した状態で上記各ころの軸方向に配置され、それぞれの先端部を他の部分に結合しない自由端とした複数の柱部とを備える。そして、円周方向に隣り合う柱部同士の間部分を、上記各ポケットとしている。
特に、本発明の保持器付複列ころ軸受の場合には、上記保持器のうちのリム部を炭素鋼製（例えばＳ２５Ｃ、Ｓ４８Ｃ）とし、上記各柱部を銅系合金（例えばＨBsＣ１）製としている。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、上記外輪を、球状凹面である外輪軌道をその内周面に設けたものとし、上記内輪を、この外輪軌道と対向する１対の内輪軌道をその外周面に設けたものとする。又、上記各ころを、これら外輪軌道と内輪軌道との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた球面ころとする。即ち、本発明の保持器付複列ころ軸受を、保持器付自動調心ころ軸受とする。
又、この様な請求項２に記載された発明を実施する場合に、好ましくは、請求項３に記載した様に、上記各柱部を、上記各球面ころの中心軸の方向と同じ方向に傾斜させる。又、これら各柱部の長さを、上記各球面ころの軸方向長さの１／２よりも大きくする。そして、円周方向に隣り合う柱部の先端部円周方向側面同士の間隔を、上記各球面ころの最大直径よりも小さくする。
又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項４に記載した様に、保持器の径方向位置を、各柱部の円周方向両側面と各ころの転動面との係合に基づいて規制する（転動体案内とする）。

尚、本発明を実施する場合に、保持器と各ころ（及び、外輪の内周面或いは内輪の外周面）との間で凝着や焼き付きが生じる事を防止する為に、本発明を、軸受内部の潤滑状態を良好にする為の各種の方法及び構造（例えば請求項３に記載した構造）と組み合わせて実施する事が好ましい。又、上記保持器の表面（特に、リム部の軸方向側面）に、耐凝着性、耐焼き付き性を向上させる表面処理を施す事もできる。又、この保持器の表面を、潤滑剤を保持し易い表面性状に加工する（例えば微小の油溜孔を複数形成する）事も可能である。

上述の様に構成する本発明の保持器付複列ころ軸受の場合には、保持器のうちのリム部を炭素鋼製としている為、ころのスキュー等に起因して、この保持器と、高炭素クロム軸受鋼等の硬質材料から造られた各ころの軸方向端面との摺接部の面圧が上昇した場合にも、上記リム部の軸方向側面に生じる摩耗を低減する事ができる。この為、この保持器のうちで、特に摩耗が進行し易い部分である、リム部の軸方向側面に著しい摩耗が生じる事を防止できる。一方、各柱部は、上記各ころを構成する高炭素クロム軸受鋼等の鉄系合金との摩擦係数が低く、この鉄系合金と凝着する事もない、銅系合金により造っているので、上記各柱部と上記各ころとの擦れ合い部の摩擦抵抗を低く、且つ、安定させられる。この結果、発生する摩擦熱及び摩耗粉の量を少なく抑えて、軸受内部の温度上昇及び動トルクの増大を抑える事ができる為、保持器付複列ころ軸受の高速運転が可能になる。

又、上述した請求項２に記載した様に、本発明を、ころにスキューが生じ易い、自動調心ころ軸受に適用すれば、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等の他のころ軸受に比べて、得られる効果が大きくなる。
更に、この場合に、保持器を構成する各柱部を、上述した請求項３に記載した様な構造とすれば、各ポケットを構成する、円周方向に隣り合う各柱部の先端部が各球面ころを抱き込んで、これら各ポケットからこれら各球面ころが、外輪及び内輪の軸方向に抜け出る事を防止できる。従って、これら外輪の内周面と内輪の外周面との間からの上記各球面ころの抜け出し防止の為に、この内輪の軸方向両端部外周面に鍔部を形成したり、各柱部の先端部同士の間に連結部を設ける必要がなくなる。この為、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間の空間の開口端部の面積を広くできる。そして、上記各球面ころの転動面と外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部の潤滑を飛沫潤滑により行なう場合に、上記空間内に入り込む潤滑剤（潤滑油）の流量を多くして、高速運転を行なう面から有利になる。又、軸受内部に取り込む事のできる潤滑剤の流量を多くする事で、上記各球面ころと、上記保持器（リム部の軸方向側面及び各柱部の円周方向側面）との摺接部の面圧が上昇した際にも、凝着や焼き付きが生じる事を有効に防止できる。又、上記内輪の軸方向両端部外周面に鍔部を形成する必要がなく、この内輪の外径を、この内輪の軸方向両端部で最も小さくできるので、この内輪の外周面と外輪の内周面との間の空間に、保持器並びに複数の球面ころを組み付ける作業を容易に行なえる。更に、上記内輪の加工作業が容易になって、この内輪を含む、保持器付自動調心ころ軸受のコストを抑えられる。

又、上述した請求項４に記載した様に、保持器の径方向位置を、各柱部の円周方向両側面と各ころの転動面との係合に基づく転動体案内により規制すれば、軌動輪案内を採用した場合に比べて、各ポケット内での各ころの姿勢（挙動）を安定させ易く、これら各ころがスキューする事を抑制できる。又、リム部の外周面と外輪の内周面とを、同じく内周面と内輪の外周面とを、十分に離隔させる事ができる為、炭素鋼製の保持器（リム部）と、これら外輪及び内輪の各面との間で、凝着や焼き付きが生じる事を防止できる。更に、上記保持器の径方向位置を規制する為の係合部の摩擦速度を低く抑えて、動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑えられる。

図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の保持器付自動調心ころ軸受全体の構造は、前述の図９〜１２に示した構造と同様である。この構造と異なる点は、保持器４ｃとして、図１〜２に示す様な、互いに別体に造られたリム部７ｄと柱部８ｂ、８ｂとを結合固定したものを使用する点にある。即ち、本例の構造と前述の図９〜１２に示した構造との相違は、この図９〜１２に示した構造が保持器４ｂを銅系合金により一体に造っているのに対し、本例の構造が保持器４ｃを、炭素鋼製のリム部７ｄと銅系合金製の柱部８ｂ、８ｂとを組み合わせて造っている点のみである。その他の構成に就いては、保持器に設けた各ポケット９、９の内面の形状及び寸法を含めて同じである。従って、本例の保持器４ｃに関しても、これら各ポケット９、９の内面の形状及び寸法に関しては、上記図９、１１、１２により説明する。先ず、上記保持器４ｃの基本構造に就いて説明する。

上記リム部７ｄは、例えばＳ２５Ｃ、Ｓ４８Ｃ等の炭素鋼により、断面形状が径方向に長い矩形で、全体を円環状に形成している。これに対して上記各柱部８ｂ、８ｂは、例えばＨBsＣ１等の銅系合金により造っており、上記リム部７ｄの軸方向両側に突出する１対の柱部８ｂ、８ｂを一体とした形状を有する。又、これら１対の柱部８ｂ、８ｂ同士の連続部に対応する、長さ方向中間部の外径側面に、上記リム部７ｄの一部内径側半部をがたつきなく内嵌できる切り欠き１２を形成している。これらリム部７ｄと各柱部８ｂ、８ｂとは、このリム部７ｄの内径側半部にこれら各柱部８ｂ、８ｂを等間隔に、それぞれの切り欠き１２内にこのリム部７ｄを内嵌した状態に組み合わせ、ねじ或いはリベットにより、或いは接着剤により結合固定して、上記保持器４ｃとする。この状態で、円周方向に隣り合う柱部８ｂ、８ｂの円周方向側面と上記リム部７ｄの軸方向側面とにより３方を囲まれた部分が、各球面ころ３、３（図９、１１、１２参照）を転動自在に保持する為のポケット９、９となる。これら各球面ころ３、３との関係での上記各柱部８ｂ、８ｂの形状、これら各ポケット９、９の内面形状、軸方向寸法等に関しては、後で詳しく述べる。

尚、図示の例では、上記各柱部８ｂ、８ｂの側にのみ切り欠き１２を形成している為、上記リム部７ｄの外径側半部がこれら各柱部８ｂ、８ｂの外周側面よりも径方向外方に突出している。これに対して、図２に鎖線で示す様に、上記リム部７ｄの内周縁にも切り欠き１３、１３を形成する事で、上記リム部７ｄの外周面の径方向位置と、各柱部８ｂ、８ｂの外周側面のうちでこのリム部７ｄ側端部の径方向位置とを一致させる事もできる。この様に両位置を互いに一致させる構造を採用すれば、上記リム部７ｄ及び上記各柱部８ｂ、８ｂの、径方向に関する幅寸法を確保しつつ、保持器全体としての径方向寸法（断面高さ）を小さく抑えて、限られた空間内に設置可能とする為の設計の自由度が向上する。

上述の様な構造を有する保持器４ｃを組み込む保持器付自動調心ころ軸受は、前記図９〜１２により説明した構造と同様、図９、１１、１２に示す様に、外輪１と、内輪２ａと、複数個の球面ころ３、３とを備える。本発明の保持器付自動調心ころ軸受を構成する場合には、上記図９、１１、１２に記載した保持器４ｂに代えて、上述した様な、炭素鋼製のリム部７ｄと銅系合金製の柱部８ｂ、８ｂとを組み合わせた保持器４ｃを組み込む。

上記外輪１は、単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道５を、その内周面に形成している。又、上記内輪２ａは、上記外輪軌道５と対向する１対の内輪軌道６、６を、その外周面に形成している。又、上記内輪２ａに就いては、両端部外周面に鍔部１０、１０（図４、７参照）を設けてはいない。又、上記各球面ころ３、３は、高炭素クロム軸受鋼製で、上記外輪軌道５と上記両内輪軌道６、６との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。この様に２列に分けて設けられた上記各球面ころ３、３を、上記保持器４ｃのポケット９、９内に、転動自在に保持する。

上記各球面ころ３、３をこれら各ポケット９、９内に安定して保持できる様にすべく、上記各柱部８ｂ、８ｂは、上記各球面ころ３、３の軸方向に対し、ほぼ（加工誤差を除きできる限り）平行に（これら各球面ころ３、３の中心軸が存在する仮想円すい状筒面上に上記各柱部８ｂ、８ｂの長さ方向を表す仮想直線を存在させた状態で）配置している。又、上記各柱部８ｂ、８ｂは、それぞれの先端部を、他の部分に結合しない自由端としている。即ち、これら各柱部８ｂ、８ｂの先端部には、これら各柱部８ｂ、８ｂの先端部同士を連結する連結部は設けていない。

又、本例の場合には、上記保持器４ｃの径方向位置を、上記各ポケット９、９の円周方向両側を仕切る、上記各柱部８ｂ、８ｂの円周方向両側面と、上記各球面ころ３の転動面との係合（転動体案内）により規制している。この為に、本例の場合には、上記各柱部８ｂ、８ｂの円周方向両側面を、上記各球面ころ３、３の転動面と相似形で凹凸が逆である、凹曲面部１４、１４としている。そして、これら各凹曲面部１４、１４の曲率中心を、これら各柱部８ｂ、８ｂの内接円と外接円との間に設定し、これら各凹曲面部１４、１４を上記各球面ころ３の転動面に摺接若しくは近接対向させて、上記保持器４ｃの径方向位置が大きくずれ動かない様にしている。又、上記各凹曲面部１４、１４は、上記保持器４ｃの軸方向及び径方向に関して、互いに異なる曲率半径Ｒ_P 、ｒ_P （先発明の構造を示す図１１〜１２参照）を有する。何れの方向の曲率半径Ｒ_P 、ｒ_P も、上記各ポケット９、９内に保持された上記各球面ころ３、３の転動面と上記各凹曲面部１４、１４との間に、潤滑油の膜（油膜）を形成する為のポケット隙間を介在させる程度に、上記各球面ころ３、３の転動面の曲率半径Ｒ_R 、ｒ_R よりも少しだけ大きくしている。

又、上記ポケット隙間の（各球面ころ３、３の）径方向に関する（各球面ころ３、３の中心軸と各ポケット９、９の中心軸とを一致させた状態での）厚さｔ（先発明の構造を示す図１１〜１２参照）は、自動調心ころ軸受の諸元（サイズ）により多少異なるが、例えば各種産業機械装置のロール等の回転支持部に組み込む自動調心ころ軸受の場合で、０．１〜０．５mm程度、或いは各球面ころ３、３の最大径の０．４〜２％程度である。上記各凹曲面部１４、１４の各方向の曲率半径Ｒ_P 、ｒ_P は、これら各球面ころ３、３の転動面の、対応する方向の曲率半径Ｒ_R 、ｒ_R よりも、上記ポケット隙間分だけ大きく（Ｒ_P ＝Ｒ_R ＋ｔ、ｒ_P ＝ｒ_R ＋ｔと）している。尚、軸方向の曲率半径Ｒ_P は、径方向の曲率半径ｒ_P に比べて遥かに大きい（Ｒ_P ≫ｒ_P ）ので、Ｒ_P ＝Ｒ_R としても、ほぼ同様の機能を得られる。従って、上記軸方向の曲率半径Ｒ_P は、Ｒ_R 〜Ｒ_R ＋ｔの間で設定すれば良い。

又、本例の場合には、図１２に示す様に、上記各柱部８ｂ、８ｂの長さＬ₈ を、上記各球面ころ３、３の軸方向長さＬ₃ の１／２よりも大きく、この軸方向長さＬ₃ よりも小さく（Ｌ₃ ＞Ｌ₈ ＞Ｌ₃ ／２）している。そして、円周方向に隣り合う上記各柱部８ｂ、８ｂの先端部円周方向側面同士の間隔ｄを、上記各球面ころ３の最大直径Ｄよりも小さく（ｄ＜Ｄ）している。この様に、上記円周方向に隣り合う柱部８ｂ、８ｂの先端部円周方向側面同士の間隔ｄが上記各球面ころ３、３の最大直径Ｄよりも小さい程度（Ｄ−ｄ：ばれ止め量）は、上記各柱部８ｂ、８ｂを円周方向に弾性変形させつつ、前記各ポケット９、９内に上記各球面ころ３、３を押し込める程度に規制する。この程度は、保持器付自動調心ころ軸受の大きさ等に応じて設計的に定める。

上述の様な構成を有する本例の保持器付自動調心ころ軸受の場合には、前述した様な案内輪１１、１１ａ（図７、８参照）を省略した構造で、上記各球面ころ３、３のスキュー防止を図れるだけでなく、上記保持器４ｃに生じる摩耗を低減して、これら各球面ころ３、３のスキュー防止の効果を長期間に亙り持続させる事ができる。即ち、本例の場合には、上記各柱部８ｂ、８ｂを、上記各球面ころ３、３の中心軸の方向に傾斜させると共に、これら各柱部８ｂ、８ｂの円周方向側面の形状を、上記各球面ころ３、３の転動面を倣う凹曲面としている。この為、上記各ポケット９、９内でのこれら各球面ころ３、３の揺動変位を有効に抑える事ができて、これら各球面ころ３、３がスキューする事を効果的に防止できる。又、本例の場合には、上記保持器４ｃのうちのリム部７ｄを炭素鋼製としている為、高炭素クロム軸受鋼製の上記各球面ころ３、３と摺接する、このリム部７ｄの軸方向側面に過大な摩耗が生じる事を防止できる。従って、スキュー防止の効果を長期間に亙り持続させる事ができると共に、発生する摩擦熱及び摩耗粉の量を少なくして、軸受内部の温度上昇及び動トルクの増大を抑える事ができる。又、上記保持器４ｃの径方向位置を、安定して規制する事もできる。

又、上記各球面ころ３、３のスキューを防止できる為、これら各球面ころ３、３の転動面と、前記外輪軌道５及び前記両内輪軌道６、６との転がり接触部で著しい滑り摩擦が発生する事を防止できる。しかも本例の構造の場合には、上記各柱部８ｂ、８ｂが銅系合金製である。この為、上記リム部７ｄの軸方向側面に比べて摺動部の面圧が低い代わりに上記各球面ころ３、３の転動面との摩擦面積が大きくなる、上記各柱部８ｂ、８ｂの円周方向側面に関しては、異種金属同士の擦れ合いになり、仮に潤滑油の供給が不十分であっても、摩擦抵抗を低く抑えられる。従って、上記各球面ころ３、３の転がり抵抗を低く抑え、前記外輪１と前記内輪２ａとの相対回転に要する抵抗、並びに、運転時に発生する振動を抑える事ができて、高速運転を行なう面から有利になる。

又、本例の場合には、上記各柱部８ｂ、８ｂの長さＬ₈ を上記各球面ころ３、３の軸方向長さＬ₃ の１／２よりも大きくして、円周方向に隣り合う柱部８ｂ、８ｂの先端部円周方向側面同士の間隔ｄを上記各球面ころ３の最大直径Ｄよりも小さくしているので、上記各ポケット９、９を構成する、円周方向に隣り合う各柱部８ｂ、８ｂの先端部が上記各球面ころ３、３を抱き込んで、上記各ポケット９、９からこれら各球面ころ３、３が、上記外輪１及び上記内輪２ａの軸方向に抜け出る事を防止する。従って、前述の図４、７に示した従来構造の様に、内輪２の軸方向両端部外周面に鍔部１０、１０を形成する必要がなくなる。この為、上記外輪１の内周面と上記内輪２ａの外周面との間の空間の開口端部の面積を広くできる。そして飛沫潤滑による潤滑を行なう場合に、上記空間内に入り込む潤滑剤（潤滑油）の流量を多くして、高速運転を行なう面から有利になる。更に、軸受内部の潤滑状態を良好にできる結果、炭素鋼製のリム部７ｄを備えた上記保持器４ｃと、高炭素クロム軸受鋼製の上記各球面ころ３、３との間に、凝着や焼き付きが生じる事を有効に防止できる。

又、上記内輪２ａの軸方向両端部外周面に鍔部を形成する必要がなく、この内輪２ａの外径を、この内輪２ａの軸方向両端部で最も小さくできるので、この内輪２ａの外周面と上記外輪１の内周面との間の空間に、上記保持器４ｃ並びに複数の球面ころ３、３を組み付ける作業を容易に行なえる。更に、上記内輪２ａの加工作業が容易になって、この内輪２ａを含む、保持器付自動調心ころ軸受のコストを抑えられる。

又、本例の場合には、前述した様に、上記保持器４ｃの径方向位置を転動体案内により規制している為、前記リム部７ｄの外周面と上記外輪１の内周面とを、同じく内周面と上記内輪２ａの外周面とを、十分に離隔させる事ができる。従って、炭素鋼製のリム部７ｄを備えた上記保持器４ｃと、上記外輪１及び内輪２ａの各面との間で、凝着や焼き付きが生じる事を防止できる。又、上記保持器４ｃの径方向位置を規制する為の係合部の摩擦速度を低く抑える事ができて、保持器付自動調心ころ軸受の動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑えられる。

本発明の保持器付複列ころ軸受は、ころがスキューする等して、これら各ころと保持器とが摺接した場合にも、この保持器に生じる摩耗を低減できる為、ころにスキューが生じ易い、自動調心ころ軸受に適用する事が有効である。但し、自動調心ころ軸受に限らず、円筒ころ軸受や、円すいころ軸受に適用する事もできる。

本発明の実施の形態の１例に組み込む保持器を取り出して示す、部分斜視図。 同部分分解斜視図。 従来構造の第１例を示す正面図。 図３の拡大Ａ−Ａ断面図。 従来構造の第１例に組み込んでいる保持器を取り出して示す部分斜視図。 図４のＢ−Ｂ断面図。 従来構造の第２例を示す、図４と同様の図。 同第３例を示す、図４と同様の図。 従来技術に対する不都合を解消する為の開発品の構造の１例を示す半部断面図。 同じく保持器を取り出して示す、部分斜視図。 図１０のＣ−Ｃ断面図。 同拡大Ｄ−Ｄ断面図。

符号の説明

１ 外輪
２、２ａ 内輪
３ 球面ころ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ 保持器
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ リム部
８、８ａ、８ｂ 柱部
９ ポケット
１０ 鍔部
１１、１１ａ 案内輪
１２ 切り欠き
１３ 切り欠き
１４ 凹曲面部

Claims (4)

1. 外輪と、内輪と、これら外輪の内周面と内輪の外周面との間に、軸方向に２列に分けて、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられたころと、これら各ころを転動自在に保持する複数のポケットを備えた保持器とから成り、この保持器は、上記両列のころ同士の間に配置された円環状のリム部と、それぞれの基端部をこのリム部の軸方向側面の円周方向複数個所に結合した状態で上記各ころの軸方向に配置され、それぞれの先端部を他の部分に結合しない自由端とした複数の柱部とを備え、円周方向に隣り合う柱部同士の間部分を上記各ポケットとしたものである保持器付複列ころ軸受に於いて、上記保持器のうちのリム部が炭素鋼製であり、上記各柱部が銅系合金製である事を特徴とする保持器付複列ころ軸受。
2. 外輪が、内周面に球状凹面である外輪軌道を設けたものであり、内輪が、外周面にこの外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を設けたものであり、ころが、この外輪軌道とこれら１対の内輪軌道との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた球面ころである事を特徴とする、請求項１に記載した保持器付複列ころ軸受。
3. 各柱部が、各球面ころの中心軸の方向と同じ方向に傾斜しており、これら各柱部の長さは、これら各球面ころの軸方向長さの１／２よりも大きく、これら各柱部の円周方向側面は、その先端部分が中間部分よりも円周方向に突出していて、円周方向に隣り合う柱部の先端部円周方向側面同士の間隔が、上記各球面ころの最大直径よりも小さくなっている事を特徴とする、請求項２に記載した保持器付複列ころ軸受。
4. 保持器の径方向位置を、各柱部の円周方向両側面と、各ころの転動面との係合に基づいて規制している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した保持器付複列ころ軸受。

Images