JP2010025191A - 自動調心ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷容量を大きくしても、保持器５ｃによる各球面ころ４、４の保持の安定性を向上でき、更に組み付け作業効率を確保できる構造を実現する。
【解決手段】保持器５ｃの各柱部１１ｃ、１１ｃを、各球面ころ４、４の自転軸αに対して平行に配置する。又、上記各柱部１１ｃ、１１ｃの内周面１３を、上記各球面ころ４、４のピッチ円より径方向外側に配置する。又、上記各柱部１１ｃ、１１ｃの案内面の、上記各球面ころ４、４の自転軸αに直行する仮想平面に関する断面形状を、曲率半径が、上記各球面ころ４、４の転動面の曲率半径以上である円弧形とする。これにより上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

この発明は、各種機械装置に組み込まれ、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する、自動調心ころ軸受の改良に関する。

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自動調心ころ軸受として、図３に示す様な構造のものが従来から広く知られている。この自動調心ころ軸受１は、互いに同心に組み合わされた外輪２と内輪３との間に、複数の球面ころ４、４を転動自在に配列して成る。そして、保持器５と案内輪６とにより、これら各球面ころ４、４の位置並びに姿勢を規制している。

上記外輪２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７を形成している。
又、上記内輪３の外周面の幅方向（図３の左右方向）両側には、それぞれが上記外輪軌道７と対向する、１対の内輪軌道８、８を形成している。又、上記内輪３の両端部外周面に、それぞれ外向フランジ状の鍔部９、９を形成して、上記各球面ころ４、４が、上記外輪２の内周面と上記内輪３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。
又、上記複数の球面ころ４、４は、その最大径部がこれら各球面ころ４、４の軸方向中間部に存在するビヤ樽型（一般的には最大径部が軸方向中央部にある対称形）で、上記外輪軌道７と上記１対の内輪軌道８、８との間に、２列に亙って転動自在に配列されている。

上記保持器５は、真鍮の如き銅系合金の様に自己潤滑性を有する金属製の素材に削り加工を施す事により、或いは、合成樹脂を射出成形する事により、全体を一体に造られたもので、円環状のリム部１０と、このリム部１０の軸方向両側面から互いに反対方向に突出した複数本の柱部１１、１１とを備える。そして、円周方向に隣り合う柱部１１、１１の側面と上記リム部１０の軸方向側面とにより三方を囲まれる部分を、それぞれ上記各球面ころ４、４を保持する為のポケット１２、１２としている。又、上記保持器５は、上記リム部１０の内周面を上記案内輪６の外周面に近接（摺接若しくは微小隙間を介して対向）させる事で、径方向の位置決めを図っている。

更に、上記案内輪６は、銅系合金の如き自己潤滑性を有する金属、含油メタル、合成樹脂等の、摩擦係数の低い材料により、全体を円環状に形成している。又、上記案内輪６は、軸方向幅が外径側で大きく内径側で小さい、断面台形で、上記内輪３の軸方向中間部よりも少しだけ大きい内径と、上記保持器５のリム部１０の内径よりも少しだけ小さい外径とを有する。この様な案内輪６は、上記内輪３の軸方向中間部外周面と上記リム部１０の内周面との間に、これら内輪３及びリム部１０に対する相対回転を可能に設置している。この状態で上記案内輪６の軸方向両側面は、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面（軸方向に関して「内」とは、自動調心ころ軸受１の幅方向中央側を言い、反対に、自動調心ころ軸受１の幅方向外側を軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。）と実質的に（対向する部分の周方向両端同士を結ぶ面同士が）平行になる。

上述の様に構成される自動調心ころ軸受１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、前記外輪２をハウジングに内嵌固定し、上記内輪３を回転軸に外嵌固定する。この回転軸と共にこの内輪３が回転する場合には、上記各球面ころ４、４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、上記外輪２の内側で上記内輪３が調心する（外輪２の中心軸に対し内輪３の中心軸を傾斜させる）事で、この不一致を補償する。

又、図４は、従来構造の第２例として、特許文献１に記載された自動調心ころ軸受１ａの構造を示している。この自動調心ころ軸受１ａは、保持器５ａを構成する各柱部１１ａ、１１ａを各球面ころ４、４の自転軸αと平行になる様に設けている。この様な構造の自動調心ころ軸受１ａによれば、上記各柱部１１ａ、１１ａの円周方向側面である案内面が、上記各球面ころ４、４の転動面に対して、最も大きな面積となる部分でこれら各球面ころ４、４の転動面を案内する事ができる。この為、上記各球面ころ４、４の姿勢を安定して保持する事ができる。
又、図５に示す様に、上記自動調心ころ軸受１ａを構成する保持器５ａの各柱部１１ａ、１１ａの円周方向側面で円周方向（図５の左右方向）に関して互いに対向する側面同士の径方向（図５の上下方向）外側及び径方向内側寄り部分の円周方向に関する距離を、上記各球面ころ４、４の最大径部の外径よりも小さくしている。この為、組立て作業の際にこれら各球面ころ４、４の上記保持器５ａの径方向への落下を防止できる。
又、上記各案内面の、上記自転軸αに直行する仮想平面に関する断面形状を円弧形としており、この円弧の曲率半径ｒ_Pを上記各球面ころ４、４の転動面の曲率半径ｒ_R以上としている。この為、上記各案内面とこれら各転動面との摺動部に、潤滑油を送り込む為のポケット隙間を設ける事ができ、これら各摺動部の摩擦抵抗を低く抑える事ができる。その他の構造は、前述した従来構造の第１例と同様である。

上述した様な自動調心ころ軸受１、１ａを大きな荷重が負荷する環境で使用する場合、負荷容量が大きく、信頼性の高い自動調心ころ軸受が要求される。この様な場合、上記各球面ころ４、４の数を増やしたり、或いはこれら各球面ころ４、４の直径を大きくする等して対応する。しかし、上記自動調心ころ軸受１、１ａは、その大きさが規格によって定められている為、無闇に上記各球面ころ４、４の数を大きくしたり、これら各球面ころ４、４の直径を大きくする事はできない。即ち、高負荷容量の自動調心ころ軸受を実現する為には、限られた軸受サイズで、言い換えれば、自動調心ころ軸受の限られた内部空間で、如何にして上記内輪軌道８、８と上記外輪軌道７との間に組み込む上記各球面ころ４、４の数を多くしたり、或いはこれら各球面ころ４、４の直径を大きくするかが重要となる。

特許文献２には、自動調心ころ軸受の内部空間に収容する球面ころの数を増やしたり、或いはこれら各球面ころの直径を大きくする等して自動調心ころ軸受の負荷容量を大きくする為の構造が記載されている。この構造について、図６〜７により説明する。
この構造の自動調心ころ軸受１ｂは、保持器５ｂを構成する柱部１１ｂ、１１ｂを各球面ころ４、４のピッチ円Ｐ（図７参照）よりも径方向外側に配置している。この様な構造によれば、隣接する各球面ころ４、４同士の円周方向の間隔を小さくする事ができる。この為、より多くの球面ころ、或いは直径が大きい球面ころを収容する事が可能となる。但し、上記各柱部１１ｂ、１１ｂは、上記各球面ころ４、４の自転軸α（図６参照）に対して所定の角度を成した状態で配置されている（この自転軸αと平行でない）。この為、運転時にこれら各球面ころ４、４を各ポケット１２ｂ、１２ｂ内に安定して保持する事ができない可能性がある。

特開２００７−１２０６８７号公報 特開２００７−２４１１４号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、多くの球面ころ、或いは大きいサイズの球面ころを収容して負荷容量を大きくする事ができ、且つ保持器によるこれら各球面ころの保持の安定性を向上する事ができる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の対象となる自動調心ころ軸受は、外輪と、内輪と、複数個の球面ころと、保持器とを備える。
このうちの外輪は、内周面に単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面にこの外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を有する。
又、上記各球面ころは、この外輪軌道とこれら両内輪軌道との間に、２列に亙って転動自在に設けられている。
又、上記保持器は、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た複数の柱部とを備えている。又、上記リム部の側面と円周方向に隣り合う上記各柱部の円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、上記各球面ころを転動自在に保持する為の上記各ポケットとしている。

特に、本発明の自動調心ころ軸受は、上記各柱部を上記各球面ころの自転軸と平行に配置している。又、上記各ポケットの内面のうち、これら各ポケットの円周方向両端部に存在して、上記各球面ころの転動面を案内する上記各柱部の円周方向両側面である案内面の、上記自転軸に直行する仮想平面に関する断面形状を円弧形としている。そして、この円弧形の曲率半径を、上記各球面ころの転動面の曲率半径以上としている。
又、上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、上記各柱部の内周面を、上記各球面ころのピッチ円より径方向外側に配置する。

上述の様に本発明の自動調心ころ軸受は、保持器を構成する各柱部を各球面ころの自転軸と平行に配置している。この為、この保持器のポケットによるこれら各球面ころの保持の安定性を向上できる。
又、請求項２に記載した発明の様に、上記各柱部をこれら各柱部の内周面が、上記各球面ころのピッチ円よりも径方向外側に位置する様に配置すれば、隣接する各球面ころ同士の円周方向の間隔を小さくできる。この為、より多くの球面ころ、又は直径の大きな球面ころを収容する事が可能となる。尚、この様な請求項２に記載した自動調心ころ軸受の構造の場合にも、上記保持器を構成する各柱部を各球面ころの自転軸と平行に配置している為、前述した従来構造の第３例の構造と比較して、上記保持器による上記各球面ころの保持の安定性を向上させる事ができる。

図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴となる部分以外の構造及び作用は、前記図３に示した従来構造の自動調心ころ軸受１と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の自動調心ころ軸受は、保持器５ｃの各柱部１１ｃ、１１ｃの内周面１３、１３を、各球面ころ４、４のピッチ円Ｐ（図２参照）よりも径方向外側に配置している。
又、上記各柱部１１ｃ、１１ｃを、図１に示す様に各球面ころ４、４の自転軸αに対して平行に配置している。
又、上記保持器５ｃの各ポケット１２ｃ、１２ｃの内面のうち、これら各ポケット１２ｃ、１２ｃの円周方向両端部に存在して、上記各球面ころ４、４の転動面を案内する各柱部１１ｃ、１１ｃの円周方向側面である案内面の、上記自転軸αに直行する仮想平面に関する断面形状を、円弧形としている。そして、この円弧の曲率半径を、上記各球面ころ４、４の転動面の曲率半径以上としている。
更に、各柱部１１ｃ、１１ｃは、これら各柱部１１ｃ、１１ｃの円周方向側面で円周方向に関して互いに対向する側面同士の径方向外側寄り部分の円周方向に関する距離を、少なくとも上記各球面ころ４、４の最大径部の外径よりも小さくしている。
尚、本発明は、上記従来構造の自動調心ころ軸受１と同様に、上記両列の球面ころ４、４同士の列間の環状隙間で上記保持器案５ｃのリム部１０の径方向内側に案内輪を設けて、この保持器５ｃを内輪３により案内する内輪案内方式、或いは案内輪を設けず、上記保持器５ｃを上記各球面ころ４、４により案内する転動体案内方式の何れの構造にも適用できる。

上述の様に本例の自動調心ころ軸受の場合、上記各柱部１１ｃ、１１ｃの内周面１３、１３を、上記各球面ころ４、４のピッチ円Ｐよりも径方向外側に配置している。この為、隣接する各球面ころ４、４同士の円周方向の間隔を小さくする事ができ、前記図４に示した、従来構造の第２例の自動調心ころ軸受１ａと比較して、この自動調心ころ軸受の内部空間に、多くの球面ころ、或いはサイズが大きい球面ころを収容する事が可能となり、負荷容量を大きくする事ができる。
又、上記保持器５ｃの各柱部１１ｃ、１１ｃを、上記各球面ころ４、４の上記自転軸αに対して平行に配置している。この為、前記図６〜７に示した、従来構造の第３例の自動調心ころ軸受１ｂと比較して、運転時の上記各球面ころ４、４の保持の安定性を向上する事ができる。特に、上記各柱部１１ｃ、１１ｃの円周方向両側面を、上記各球面ころ４、４の転動面に合わせて、これら各球面ころ４、４の回転方向だけでなく軸方向にも湾曲させれば、上記安定性をより向上させられる。
又、上記各ポケット１２ｃ、１２ｃの各案内面の、上記各球面ころ４、４の上記自転軸αに直行する仮想平面に関する断面形状を、曲率半径がこれら各球面ころ４、４の転動面の曲率半径以上である円弧形としている。この為、上記案内面とこれら各転動面との摺動部に、潤滑油を送り込む為の（厚さが０．１〜０．５mm程度、或いは各球面ころ４、４の最大径の０．４〜２％程度の）ポケット隙間を設ける事ができ、これら各摺動部の摩擦抵抗を低く抑える事ができる。
更に、本例の自動調心ころ軸受の保持器５ｃの各柱部１１ｃ、１１ｃは、これら各柱部１１ｃ、１１ｃの円周方向側面で円周方向に関して互いに対向する側面同士の径方向外側寄り部分の円周方向に関する距離を、上記各球面ころ４、４の最大径部の外径よりも小さくしている。この為、組付け作業の際に、これら各球面ころ４、４が上記保持器５ｃの径方向外側へ落下する事を防止して、組付け作業効率を確保できる。

本発明の実施の形態の１例を示す、自動調心ころ軸受の一部を省略して示す部分断面図。 同じく、図１のＡ矢視図。 従来構造の第１例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。 同じく第２例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。 同じく、図４のＢ−Ｂ断面図。 従来構造の第３例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。 同じく、図６のＣ−Ｃ断面図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 自動調心ころ軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 球面ころ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ保持器
６ 案内輪
７ 外輪軌道
８ 内輪軌道
９ 鍔部
１０ リム部
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ柱部
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ポケット
１３ 内周面

Claims (2)

1. 単一の中心を有する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、上記外輪軌道と内輪軌道との間に、２列に分けて転動自在に設けられた複数の球面ころと、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た複数の柱部とを備え、上記リム部の側面と円周方向に隣り合う上記各柱部の円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、上記各球面ころを転動自在に保持する為の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、
   上記各柱部は上記各球面ころの自転軸と平行に配置されており、上記各ポケットの内面のうち、これら各ポケットの円周方向両端部に存在して、上記各球面ころの転動面を案内する各柱部の円周方向側面である案内面の、上記自転軸に直行する仮想平面に関する断面形状を円弧形とし、この円弧の曲率半径を、上記各球面ころの転動面の曲率半径以上としている事を特徴とする自動調心ころ軸受。
2. 柱部の内周面が、球面ころのピッチ円より径方向外側に配置されている、請求項１に記載した自動調心ころ軸受。

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