JP2009068592A

JP2009068592A - 保持器付自動調心ころ軸受及び自動調心ころ軸受用保持器の製造方法

Info

Publication number: JP2009068592A
Application number: JP2007237429A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kanda; 裕神田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】各球面ころ３、３の姿勢を安定させてこれら各球面ころ３、３がスキューする事を防止すると共に、十分な潤滑油の供給を可能とし、高速運転が可能な保持器付自動調心ころ軸受を実現する。
【解決手段】各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面を、潤滑油を送り込み可能なポケット隙間を介して上記各球面ころ３、３の転動面と対向する凹曲面部１１に加工する。又、リム部７ａの側面に、これら各球面ころ３、３の端面に向けて突出する凸部１３を設ける。この凸部１３は、各ポケット９、９内に位置される、それぞれの球面ころ３の中心軸上に存在する。
【選択図】図１

Description

この発明に係る保持器付自動調心ころ軸受は、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する為に、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に組み込んだ状態で使用する。

例えば重量の嵩む軸をハウジングの内側に回転自在に支承する為に従来から、例えば特許文献１、２に記載された様な保持器付自動調心ころ軸受が使用されている。図６〜９は、このうちの特許文献１に記載された、従来構造の第１例を示している。こ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７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）、若しくは、最大径部がこの中央部から少しずれた位置に存在する非対称形で、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。又、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（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。ハウジングの軸心と回転軸の軸心とが不一致の場合、外輪１の内側で内輪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）事により、この不一致を補償する。この場合に於いて、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、両列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４を一体としている。これに対して、特許文献２には、図１０に示す様に、両列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４ａ、４ａを互いに独立させた構造が記載されている。この従来構造の第２例の場合も、外輪１の内周面と内輪２の外周面との間の空間から各球面ころ３、３が軸方向外方に抜け出ない様にする為に、この内輪２の両端部外周面に鍔部１０、１０を形成している。

上述の様な従来構造の第１〜２例の場合、保持器４、４ａのポケット９、９内での上記各球面ころ３、３の姿勢が、必ずしも安定しない。この理由は、上記各球面ころ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、４ａ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の公転方向に直角な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の転動面と前記外輪軌道５及び前記内輪軌道６、６との各転がり接触部で大きな滑り摩擦が生じる。この結果、前記外輪１と前記内輪２との相対回転に要する抵抗（自動調心ころ軸受の動トルク）が大きくなるだけでなく、上記各転がり接触部で発生する振動が大きくなる。この様な動トルクの増大と振動の発生とは、上記自動調心ころ軸受の運転速度が低い場合にはあまり問題とはならない。但し、この運転速度を速くする為には、上記動トルク及び振動を抑える為、上記各球面ころ３、３の姿勢を安定させ、上記スキューの発生を抑える必要がある。

特開平９−３１７７６０号公報実用新案登録第２５２４９３２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、各球面ころの姿勢を安定させてこれら各球面ころがスキューする事を防止し、高速運転が可能な保持器付自動調心ころ軸受の構造、及び、この自動調心ころ軸受に組み込む保持器を能率良く造る為の製造方法を実現すべく発明したものである。
又、上記各球面ころの姿勢を安定させるべく、これら各球面ころの転動面と保持器のポケットの内面との間の隙間を小さくしても、これら各球面ころの表面とこれら各ポケットの内面との摺動部に潤滑油を十分に送り込める構造を実現し、上記保持器及び上記各球面ころの摩耗を防止するものである。

本発明の対象となる保持器付自動調心ころ軸受は、前述した従来から知られている保持器付自動調心ころ軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数個の球面ころと、保持器とから成る。
このうちの外輪は、球状凹面である外輪軌道を、その内周面に形成している。
又、上記内輪は、上記外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を、その外周面に形成している。
又、上記各球面ころは、上記外輪軌道と上記両内輪軌道との間に、２列に分けて、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。
又、上記保持器は、上記各球面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、上記両列の球面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球面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、請求項１に記載した保持器付自動調心ころ軸受に於いては、上記各柱部の円周方向両側面は、潤滑油を送り込み可能な（径方向に関する厚さが、例えば０．１〜０．５mm程度、或いは各球面ころの最大径の０．４〜２％程度の）ポケット隙間を介して上記各球面ころの転動面と対向する、凹曲面である。この凹曲面の断面形状を、上記保持器（リム部）の軸方向及び径方向で表わすと、軸方向（正確には各ポケット内に保持される各球面ころの軸方向）に関する断面形状の曲率半径は、上記各球面ころの転動面の軸方向に関する曲率半径以上である。又、径方向（正確には各ポケット内に保持する各球面ころの円周方向）に関する断面形状の曲率半径は、上記転動面の円周方向に関する曲率半径よりも、上記ポケット隙間に見合う分（例えば０．１〜０．５mm程度、或いは各球面ころの最大径の０．４〜２％程度）だけ大きい。更に、上記リム部の軸方向両側面のうちの上記各ポケットに対向する部分で、これら各ポケット内に配置されたそれぞれの球面ころの中心軸上に、この球面ころの端面に向けて突出する凸部が設けられている。尚、この凸部の突出量は、この凸部とこの球面ころの端面とが当接した状態で、上記リム部の側面とこの球面ころの端面との間に潤滑油を送り込み可能な（例えば０．１〜０．５mm程度の）隙間を存在させる量とする。
又、上述の請求項１に記載した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、内輪の軸方向中間部の両内輪軌道同士の間部分に、この内輪の径方向に貫通する給油孔を形成する。

又、請求項３に記載した自動調心ころ軸受用保持器の製造方法は、上述の様な保持器付自動調心ころ軸受に組み込む保持器の製造方法である。即ち、円環状の素リム部の側面に、上述の様な凸部を形成すると同時に、それぞれの基端部をこの素リム部の軸方向側面の円周方向複数個所に結合すると共にそれぞれの先端部を他の部分に結合しない自由端とし、円周方向両側面同士の間隔を各球面ころの外径よりも小さくした複数の素柱部の円周方向両側面を、上述の様な凹曲面に加工する方法である。この為に、上記素リム部と円周方向に隣り合う素柱部とにより囲まれる部分に、外周面が凸曲面であり、先端面に凹部を有する削り工具を挿入する。この凸曲面の断面形状のうち、軸方向に関する断面形状の曲率半径は、上記各球面ころの転動面の軸方向に関する曲率半径以上とする。又、円周方向に関する断面形状の曲率半径は、この転動面の円周方向に関する曲率半径よりも小さい。この様な削り工具を、上記円周方向に隣り合う素柱部同士の間部分に、中心軸と加工すべきポケットとなるベき部分の中心軸とを平行にして挿入した状態で、自転させつつ、このポケットとなるべき部分の中心軸回りで公転させる。そして、上記各素柱部の円周方向両側面を削ると共に、上記削り工具の先端面により、上記素リム部の軸方向両側面のうちの上記各ポケットに対向する部分を削り取り、この部分のうちでこれら各ポケット内に配置されるそれぞれの球面ころの中心軸上に、上記凸部を形成する。

上述の様に構成する本発明の保持器付自動調心ころ軸受の場合には、各ポケットの円周方向両側を仕切る、各柱部の円周方向両側面が、各球面ころの転動面よりも僅かに（ポケット隙間に見合う分だけ）大きな曲率半径を有する凹曲面である為、上記各ポケット内に保持された上記各球面ころの姿勢が安定する。この為、これら各球面ころに著しいスキューが発生する事がなく、これら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で著しい滑り摩擦が発生する事を防止できる。この結果、外輪と内輪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、高速運転が可能になる。又、上述の様に、上記各球面ころの姿勢を安定させるべく、これら各球面ころの転動面と保持器のポケットの内面との間の隙間を小さくしても、リム部の側面に形成した凸部により、このリム部の側面と上記各球面ころの端面との間に設けられた隙間を介して、これら各球面ころの端面と上記各ポケットの内面との摺動部に潤滑油を十分に送り込める。この為、これら両面同士の摩擦抵抗を低く抑えて、この面からも、上記運転時に発生する振動を抑える事ができ、より一層の高速運転が可能になる。
又、本発明の場合、上記凸部と上記各球面ころの端面とが摺動する可能性がある。但し、この凸部は、各ポケット内に存在するそれぞれの球面ころの中心軸上に設けられている為、この凸部とこの球面ころの端面との滑り速度は、０若しくは僅少に抑えられる。従って、これら凸部と球面ころの端面との摺動部では、殆ど摩耗が生じない。

又、請求項２に記載した様に、内輪の軸方向中間部の両内輪軌道同士の間部分に、この内輪の径方向に貫通する給油孔を形成すれば、遠心力により、上記凸部の存在に基づく上記リム部の側面と球面ころの端面との隙間に、効率良く潤滑油を供給できる。そして、上記各球面ころの表面と上記各ポケットの内面との摺動部の摩擦抵抗を、より小さく抑える事ができる。
又、本発明の自動調心ころ軸受用保持器の製造方法によれば、上記各柱部の円周方向両側面に、上述の様な凹曲面及び凸部を、比較的低コストで実施できる工業的手法により、高精度で形成できる。

尚、本発明を実施する場合に好ましくは、各ポケットの隅部で各柱部の円周方向両側面とリム部の軸方向片側面とを、曲率半径が１mm以上である断面円弧状の凹曲面により連続させる。
この様な凹曲面を有する保持器を造る場合には、例えば、削り工具の先端部に設けた、曲率半径が１mm以上である断面円弧状の凸曲面部分により、各素柱部の円周方向両側面とリム部の軸方向片側面との連続部分を削る事で、当該部分に曲率半径が１mm以上である断面円弧状の凹曲面を形成する。
この様に構成すれば、保持器を構成するリム部と各柱部との連続部に応力が集中する事を防止して、この保持器の耐久性向上を図れる。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、保持器の径方向位置を、各柱部の円周方向両側面と各球面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）。
この様に構成すれば、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。

又、本発明を実施する場合に、例えば、一方の列の球面ころを保持する為の保持器と、他方の列の球面ころを保持する為の保持器とを、相対回転を可能に互いに独立させる。
この様に構成すれば、両列の球面ころの公転速度に差が生じた場合でも、これら両列の球面ころを保持している保持器が独立して回転する。この為、公転速度が速い列の球面ころが、同じく遅い列の球面ころを引き摺ったり、公転速度が遅い列の球面ころが、同じく速い列の球面ころの公転運動に対して制動を加える事がなくなる。この結果、動トルク並びに運転に伴う発熱を低く抑えられる。

或いは、両列の保持器を一体とする事もできる。この場合には、両列の保持器の回転速度の相違に基づき、これら両列の保持器のリム部同士が摩擦して摩耗粉が発生する事を防止できる。従って、金属製の保持器を使用した場合に、金属の摩耗粉がグリースに混入して転がり接触部を損傷する事を防止する等の面からは、一体型の保持器を使用する事が有効である。別体型、一体型、何れの保持器を使用するかは、保持器の材質（合成樹脂製であるか金属製であるか等）、使用時の回転速度、使用時に加わるアキシアル荷重の大きさ等、各種条件に応じて選択する。

又、本発明を実施する場合に好ましくは、上記各柱部の長さを、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。
この様に構成すれば、前記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する。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。この場合に、上記空間内に入り込む潤滑剤は、遠心力により軸方向中央側に流れ、リム部の側面に形成された凸部により、このリム部の側面と球面ころの端面との間に存在する隙間にも効率良く供給され、やはり、高速運転を行なう面から有利になる。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。

［実施の形態の第１例］
図１〜４は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の保持器付自動調心ころ軸受は、前述の図１０に示した従来構造の第２例と同様に、外輪１と、内輪２ａと、複数個の球面ころ３、３と、互いに独立した（相対回転可能に組み合わされた）１対の保持器４ｂ、４ｂとから成る。
このうちの外輪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。この内輪２ａに就いては、上記従来構造の第２例の場合とは異なり、両端部外周面に鍔部１０、１０（図１０参照）を設けてはいない。又、上記内輪２ａの軸方向中間部で上記両内輪軌道６、６の間部分に、この内輪２ａの径方向に貫通する給油孔１４を形成している。
又、上記各球面ころ３、３は、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。

又、上記両保持器４ｂ、４ｂはそれぞれ、銅或いは真鍮等の銅系合金、又は、ステンレス鋼等の鉄系合金製の素材に切削加工乃至研削加工を施す事により一体に造られたもので、上記各球面ころ３、３を転動自在に保持する為の複数のポケット９、９を備えている。この為に上記両保持器４ｂ、４ｂはそれぞれ、上記両列の球面ころ３、３同士の間に配置された円環状のリム部７ａと、複数の柱部８ａ、８ａとを備える。これら各柱部８ａ、８ａは、それぞれの基端部をこのリム部７ａの軸方向側面の円周方向等間隔複数個所に結合した（一体に連続させた）状態で、上記外輪１及び内輪２ａの軸方向に配置されている。又、上記各柱部８ａ、８ａ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８ａ、８ａの先端部には、これら各柱部８ａ、８ａの先端部同士を連結する連結部は設けていない。そして、円周方向に隣り合う柱部８ａ、８ａの円周方向側面と上記リム部７ａの軸方向片側面とで三方を囲まれる部分を、上記各ポケット９、９としている。

特に、本例の保持器付自動調心ころ軸受を構成する上記両保持器４ｂ、４ｂの場合には、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８ａ、８ａ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１１、１１としている。これら各凹曲面部１１、１１は、上記保持器４ｂ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 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１１、１１との間に、潤滑油を送り込み可能な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。

上記ポケット隙間の（これら各球面ころ３、３の）径方向に関する（上記各球面ころ３、３の中心軸と上記各ポケット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１１、１１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、上記各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面に形成した上記各凹曲面部１１、１１と、上記リム部７ａの軸方向片側面とは、上記各球面ころ３、３の端面外周縁部との干渉を防止する為の逃げ凹部１２、１２を介して連続させている（図４参照）。本例の場合には、これら各逃げ凹部１２、１２を、曲率半径Ｒ₁₂が１mm以上の凹曲面としている。これら各逃げ凹部１２、１２の両側端縁のうち、上記各凹曲面部１１、１１側の端縁はこれら各凹曲面部１１、１１の端部と、上記リム部７ａの円周方向に凹む方向に連続している。これに対して、上記リム部７ａの軸方向片側面側の端縁は、このリム部７ａの軸方向片側面と滑らかに連続している。

又、上記リム部７ａの軸方向片側面のうちの上記各ポケット９、９に対向する部分で、これら各ポケット９、９内に配置されたそれぞれの球面ころ３にスキューが生じていない状態で、この球面ころ３の中心軸上（即ち、ポケット９の中心軸上）に、この球面ころ３の端面に向けて突出する凸部１３を設けている。この凸部１３は、上記リム部７ａの軸方向に見た状態で、円形としている。又、この凸部１３の突出量は、例えば、０．１〜０．５mm程度とし、上記リム部７ａの片側面と球面ころ３の端面との間に、潤滑油を送り込み可能な隙間を設けられる様にしている。又、上記凸部１３の外径は、例えば、上記球面ころ３の端面の直径の１／４〜１／１０程度とし、この凸部１３の強度を確保しつつ、この球面ころ３の端面に対して大きくなり過ぎない様にする。この理由は、凸部１３の外径が大き過ぎると、この凸部１３の先端面と球面ころ３の端面との当接部の滑り速度が大きくなる為である。尚、この凸部１３の形状は、図示の例に限らず、例えば、欠円形、円環形、欠円環形、更には四角等の多角形状であっても良い。但し、上記凸部１３の形状を円形とすれば、後述の様に、削り工具１５により容易にこの凸部１３を形成する事が可能である。

更に、本実施例の場合には、前記各柱部８ａ、８ａの長さＬ₈ を、前記各球面ころ３、３の軸方向長さＬ₃ の１／２よりも大きく（Ｌ₈ ＞Ｌ₃ ／２）している。そして、円周方向に隣り合う上記各柱部８ａ、８ａ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８ａ、８ａ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８ａ、８ａ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、上記両保持器４ｂ、４ｂの材質等に応じて設計的に定める。例えば、保持器付自動調心ころ軸受の大きさが、内径が４０〜６０mm程度、外径が１００〜１２０mm程度、保持器の材質が銅若しくは銅系合金である場合に、上記ばれ止め量を１００〜３００μｍ程度とする。

上述の様な上記各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面の形状及び上記凸部１３は、図４に示す様な、回転式の削り工具１５により、これら各柱部８ａ、８ａよりも幅広に形成した素柱部の円周方向両側面、及び、前記リム部７ａの軸方向に関する幅よりも広く形成した素リム部の軸方向片側面を、切削乃至は研削する事により形成する。即ち、上記各柱部８ａ、８ａ及びリム部７ａを有する保持器４ｂを造るには、先ず、円環状の素材から、この保持器４ｂよりも容積が大きい中間素材を、削り加工等により造る。この中間素材は、円環状の上記素リム部と、それぞれの基端部をこの素リム部の軸方向側面の円周方向複数個所に結合する（一体に連続させる）と共に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、上記複数の素柱部とから成る。これら各素柱部の円周方向両側面同士の間隔は、上記各球面ころ３、３の外径よりも小さくしている。

尚、上記各素柱部の円周方向両側面の形状は、これら円周方向両側面の同士の間隔が上記条件（各球面ころ３、３の外径よりも小さい）を満たす限り、特に限定しない。但し、上記中間素材の加工容易性、並びに、上記削り工具１５による前記各凹曲面部１１、１１の加工容易性を考慮した場合には、互いに平行な平坦面又は母線形状が直線である円筒状凹面とする事が好ましい。この様に、互いに対向する上記各素柱部の円周方向両側面を、互いに平行な平坦面又は円筒状凹面とする場合には、この平坦面同士の間隔又は円筒状凹面の内径は、上記各球面ころ３、３の転動面の軸方向端部の外径以下で、上記削り工具１５のうちの、円周方向に隣り合う素柱部同士の間に挿入される部分の最大外径以上とする。

上述の様な各素柱部の円周方向両側面を上記各凹曲面部１１、１１に加工すると共に、素リム部の片側面を凸部１３を有するリム部７ａの片側面とするには、この素リム部と、円周方向に隣り合う素柱部とにより囲まれる部分に、外周面が凸曲面であり、先端面に凹部１６を有する、上記削り工具１５を挿入する。この削り工具１５の外周面である凸曲面の断面形状のうち、軸方向に関する断面形状の曲率半径Ｄ_P は、上記各凹曲面部１１、１１の軸方向の曲率半径Ｒ_P と等しく、上記各球面ころ３、３の転動面の軸方向の曲率半径Ｒ_R よりも、前記ポケット隙間の厚さｔ分だけ大きい（Ｄ_P ＝Ｒ_P ＝Ｒ_R ＋ｔ）。これに対して、削り工具１５の外周面である凸曲面の断面形状のうち、円周方向に関する断面形状の曲率半径ｄ_P は、上記各凹曲面部１１、１１の円周方向の曲率半径ｒ_P よりも、次述する削り工具１５の公転半径ｒ_O 分だけ小さい（ｄ_P ＝ｒ_P −ｒ_O ＝ｒ_R ＋ｔ−ｒ_O ）。又、この削り工具１５の先端面には、この削り工具１５の中心軸ｘ₁₅上に中心を有し、この先端側から見た状態で円形の、上記凹部１６を設けている。この凹部１６の内径は、前記凸部１３の外径よりも上記公転半径の２倍（公転直径）である、２ｒ_O 分だけ大きい。又、この凹部１６は、この凸部１３の突出量よりも大きな深さを有する。更に、図示の例の場合には、上記削り工具１５の先端部外周面に、曲率半径が１mm以上である断面円弧状の、凸曲面部分１７を形成している。

上記各凹曲面部１１、１１及び上記凸部１３を形成するには、上述の様な削り工具１５を、前記素リム部と、上記円周方向に隣り合う素柱部とにより囲まれる部分に、この削り工具１５の中心軸ｘ₁₅と、加工すべきポケット９となるベき部分の中心軸ｘ₉ とをほぼ一致させて、上記削り工具１５の先端面のうちで上記凹部１６の周囲に位置する部分が、上記素リム部の片側面に当接する迄挿入する。この状態で、上記削り工具１５の外周面と上記各素柱部の円周方向両側面とは接触しない。そして、この削り工具１５を、自身の中心軸ｘ₁₅を中心として自転させつつ、軸方向（上記中心軸ｘ₉ と同方向）に変位させ、この削り工具１５の先端面の上記凹部１６の周囲部分により、上記素リム部の片側面を削り取る。これにより、この片側面に、この凹部１６の内径とほぼ同じ外径の円形の素凸部を中心に有し、外径が上記削り工具１５の先端面の外径とほぼ同じである、円輪状の溝が形成される。この素凸部の突出量は、加工すべき凸部１３の突出量と同じである。

上述の様に素凸部を形成した状態で、上記削り工具１５を、自転させつつ、上記ポケット９となるべき部分の中心軸ｘ₉ 回りを公転させる。この場合に、公転半径を徐々に大きくして、最終的にこの公転半径がｒ_O となる様にする。そして、上記削り工具１５の外周面を、外径が大きくなった部分から上記各素柱部の円周方向両側面に接触させて、これら各素柱部の円周方向両側面に、上記削り工具１５の外周面の軸方向に関する断面形状を転写する。又、上記素リム部の片側面に形成された素凸部の外周面を、この削り工具１５の先端面に設けた上記凹部１６の内周面により、同じく円輪状の溝の内周面を、この削り工具１５の先端部外周面により、それぞれ徐々に削り取る。

上述の様な公転運動の結果、これら各素柱部の円周方向両側面の軸方向に関する断面形状の曲率半径が、前述した様なＲ_P （＝Ｒ_R ＋ｔ）なる値になる。又、上記削り工具１５の公転半径が上記ｒ_O なる値になった状態で、上記素凸部の外径が、この公転半径の２倍である２ｒ_O 分だけ小さくなると共に、円輪状の溝の外径側部分が削られると同時に、各素柱部の円周方向両側面の、上記リム部７ａの径方向に関する断面形状の曲率半径が、前述した様なｒ_P （＝ｄ_P ＋ｒ_O ＝ｒ_R ＋ｔ）になる。尚、上記素リム部の片側面に予め素凸部を形成しておけば、削り工具１５を、先端面がこの素リム部の片側面（この場合は、リム部７ａの片側面に相当）に当接する位置で、上記中心軸ｘ₉ 回りを公転させる事により、上記素凸部と上記素柱部の両側面との加工を同時に行なえる。或は、素リム部の片側面に、予め凸部１３を形成しておいても良い。この場合には、凹部１６の内周面による加工は行なわれない。何れにしても、この状態で、前述した様な、前記各球面ころ３、３の転動面と、厚さがｔであるポケット隙間を介して対向する、上記各凹曲面部１１、１１、及び、上記凸部１３を有する上記リム部７ａの片側面が形成される。又、この状態で、それぞれの円周方向両側面にこれら各凹曲面部１１、１１を形成した上記各柱部８ａ、８ａの基端部円周方向両側面と、上記リム部７ａの軸方向片側面との連続部に、上記凸曲面部分１７により、曲率半径が１mm以上である、前記逃げ凹部１２、１２が形成される。

それぞれが上述の様にして造られる、前述の様な構成を有する保持器４ｂ、４ｂを組み込んだ本実施例の保持器付自動調心ころ軸受の場合には、上記各球面ころ３、３の姿勢を安定させてこれら各球面ころ３、３がスキューする事を防止できる。この為、スキューに起因する振動の発生や発熱を抑えて、高速運転が可能になる。即ち、前記各ポケット９、９の円周方向両側を仕切る、上記各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面を構成する、上記各凹曲面部１１、１１が、上記各球面ころ３、３の転動面よりも僅かに大きな曲率半径Ｒ_P 、ｒ_P を有する凹曲面である為、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の姿勢が安定する。この為、これら各球面ころ３、３に著しいスキューが発生する事がなく、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。この結果、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、高速運転が可能になる。

又、上述の様に、上記各球面ころ３、３の姿勢を安定させるべく、上記各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面を上記各凹曲面部１１、１１とし、上記各球面ころ３、３の転動面と上記両保持器４ｂ、４ｂのポケット９、９の内面との間の隙間を小さくしても、上記リム部７ａの片側面に形成した凸部１３により、このリム部７ａの片側面と上記各球面ころ３、３の端面との間に設けられた隙間を介して、上記各球面ころ３、３の表面と上記各ポケット９、９の内面との摺動部に潤滑油を十分に送り込める。この為、これら両面同士の摩擦抵抗を低く抑えて、この面からも、上記運転時に発生する振動を抑える事ができ、より一層の高速運転が可能になる。

尚、本例の場合、上記リム部７ａの片側面に上記凸部１３を設けている為、この凸部１３と上記各球面ころ３、３の端面とが摺動する可能性がある。但し、この凸部１３は、各ポケット９、９内に存在するそれぞれの球面ころ３の中心軸上に設けられている。この為、上記凸部１３とこの球面ころ３の端面との滑り速度は、０若しくは僅少に抑えられる。従って、これら凸部１３と球面ころ３の端面との摺動部では、殆ど摩耗が生じない。又、前記内輪２ａの軸方向中間部の両内輪軌道６、６同士の間部分に、この内輪２ａの径方向に貫通する給油孔１５を形成している為、遠心力により、上記凸部１３の存在に基づく上記リム部７ａの側面と球面ころ３の端面との隙間に、効率良く潤滑油を供給できる。そして、上記各球面ころ３、３の表面と上記各ポケット９、９の内面との摺動部の摩擦抵抗を、より小さく抑える事ができる。

更に、本実施例の場合には、上記各柱部８ａ、８ａ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８ａ、８ａ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８ａ、８ａ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７、１０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、上記各球面ころ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との転がり接触部の潤滑を、前記給油孔１４を通じての潤滑油供給に加え、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。この場合に、上記空間内に入り込む潤滑剤は、遠心力により、上記外輪１及び内輪２ａの軸方向中央側に向けて流れ、前記リム部７ａの片側面に形成された凸部１３により、このリム部７ａの片側面と球面ころ３の端面との間に存在する隙間にも、効率良く供給される。この為、やはり、高速運転を行なう面から有利になる。

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、上記両保持器４ｂ、４ｂ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、上記両保持器４ｂ、４ｂの径方向位置を、上記各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面と上記各球面ころ３の転動面との係合に基づいて規制する、所謂転動体案内により規制している。即ち、上記各柱部８ａ、８ａの円周方向両側面を構成する前記各凹曲面部１１、１１の曲率中心を、これら各柱部８ａ、８ａの内接円と外接円との間に設定している。そして、上記各凹曲面部１１、１１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、上記両保持器４ｂ、４ｂの径方向位置が大きくずれ動かない様にしている。これに伴って、前記リム部７ａの外周面が上記外輪１の内周面と、同じく内周面は上記内輪２ａの外周面と、十分に離隔している。本実施例の場合には、この様な構成により、上記両保持器４ｂ、４ｂ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、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様にしている。

更に、本実施例の場合には、前述の様に、一方の列の球面ころ３を保持する為の保持器４ｂと、他方の列の球面ころ３を保持する為の保持器４ｂとを、相対回転を可能に互いに独立させている為、両列の球面ころ３、３の公転速度に差が生じた場合でも、これら両列の球面ころ３、３を保持している上記両保持器４ｂ、４ｂ同士が互いに独立して回転する。この為、公転速度が速い列の球面ころ３が、同じく遅い列の球面ころ３を引き摺ったり、公転速度が遅い列の球面ころ３が、同じく速い列の球面ころ３の公転運動に対して制動を加える事がなくなる。この結果、やはり、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。

［実施の形態の第２例］
図５は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、両列の球面ころ３、３を保持する為の保持器４ｃとして、前述の図７〜９に示した従来構造の第１例の保持器４の場合と同様に、一体型のものを使用している。本例の場合には、この様な一体型の保持器４ｃを使用している為、上記両列の球面ころ３、３の公転速度に差が生じる傾向になっても、これら両列の球面ころ３、３を拘束し、同じ速度で公転させる。この場合に、保持器を別体型とした上述の実施の形態の第１例の構造の様に、保持器付自動調心ころ軸受の動トルク及び運転に伴う発熱を低く抑える事はできないが、両列の保持器４ｂ、４ｂのリム部７ａ、７ａ（図１参照）が公転速度差に基づいて擦れ合う事を防止できる。そして、これら両リム部７ａ、７ａ同士が摩擦して摩耗粉が発生する事を防止できる。従って、銅或は真鍮等の銅系合金、又は、ステンレス鋼等の鉄系合金等の金属製の保持器を使用した場合に、金属の摩耗粉がグリースに混入して転がり接触部を損傷する事を防止する等の面からは、本実施例の様な、一体型の保持器４ｃを使用する事が有効である。

尚、別体型、一体型、何れの保持器を使用するかは、保持器の材質、使用時の回転速度、使用時に加わるアキシアル荷重の大きさ等、各種条件に応じて選択する。例えば、合成樹脂製の保持器の場合には実施の形態の第１例の様な別体型のものを、金属製の保持器の場合には本例の様な一体型のものを、それぞれ使用する事が考えられる。その他の作用・効果に就いては、上述した実施の形態の第１例の場合と同様に得られる。

本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面図。図１のＡ−Ａ断面図。同拡大Ｂ−Ｂ断面図。実施の形態の第１例に組み込んでいる保持器を取り出して、柱部の円周方向両側面を加工する為の削り工具と共に示す斜視図。本発明の実施の形態の第２例を示す半部断面図。従来構造の第１例を示す正面図。図６の拡大Ｃ−Ｃ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７のＤ−Ｄ断面図。従来構造の第２例を示す部分断面図。

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リム部
８、８ａ柱部
９ポケット
１０鍔部
１１凹曲面部
１２逃げ凹部
１３凸部
１４給油孔
１５削り工具
１６凹部
１７凸曲面部分

Claims

球状凹面である外輪軌道を、その内周面に形成した外輪と、この外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を、その外周面に形成した内輪と、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、これら各球面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、上記両列の球面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球面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自動調心ころ軸受に於いて、上記各柱部の円周方向両側面は、潤滑油を送り込み可能なポケット隙間を介して上記各球面ころの転動面と対向する凹曲面であり、この凹曲面の断面形状を上記保持器の軸方向及び径方向で表わした場合に、軸方向に関する断面形状の曲率半径は、上記各球面ころの転動面の軸方向に関する曲率半径以上であり、径方向に関する断面形状の曲率半径は、上記転動面の円周方向に関する曲率半径よりも、上記ポケット隙間に見合う分だけ大きく、上記リム部の軸方向両側面のうちの上記各ポケットに対向する部分で、これら各ポケット内に配置されたそれぞれの球面ころの中心軸上に、この球面ころの端面に向けて突出する凸部が設けられている事を特徴とする保持器付自動調心ころ軸受。
内輪の軸方向中間部で両内輪軌道同士の間部分に、この内輪の径方向に貫通する給油孔を形成している、請求項１に記載した保持器付自動調心ころ軸受。
請求項１又は請求項２に記載した保持器付自動調心ころ軸受に組み込む保持器の製造方法であって、円環状の素リム部と、それぞれの基端部をこの素リム部の軸方向側面の円周方向複数個所に結合すると共にそれぞれの先端部を他の部分に結合しない自由端とし、円周方向両側面同士の間隔を各球面ころの外径よりも小さくした複数の素柱部のうちの、円周方向に隣り合う素柱部とにより囲まれる部分に、外周面が凸曲面であり、この凸曲面の断面形状のうち、軸方向に関する断面形状の曲率半径が上記各球面ころの転動面の軸方向に関する曲率半径以上であり、円周方向に関する断面形状の曲率半径が上記転動面の円周方向に関する曲率半径よりも小さく、先端面に凹部を有する削り工具を挿入し、この削り工具を、自転させつつポケットとなるべき部分の中心軸回りで公転させて、上記各素柱部の円周方向両側面を削ると共に、上記削り工具の先端面により、上記素リム部の軸方向両側面のうちの上記各ポケットに対向する部分を削り取り、この部分のうちでこれら各ポケット内に配置されるそれぞれの球面ころの中心軸上に凸部を形成する、自動調心ころ軸受用保持器の製造方法。