JP2013053698A - ころ軸受用保持器及びころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】クラウニングを施したころを保持するころ軸受用の保持器において、クラウニング繋ぎ目に集中的に給油することによって油膜切れを防止し、軸受の長寿命化を図ることである。
【解決手段】軸方向に対向した円環状の側縁部１２と、両方の側縁部１２相互を円周方向に所定の間隔をおいて連結する柱部１３と、前記柱部１３相互間に形成されたポケット１４により構成されたころ軸受用保持器において、前記柱部１３の外径面に当該柱部１３両側のポケット１４間を繋ぐ周方向の給油溝２０を設け、その給油溝２０の軸方向位置を当該ポケット１４に収納されるころ１５のクラウニング繋ぎ目１９に対応した位置に設定し、給油溝２０を通じてクラウニング繋ぎ目１９に集中的に注ぐようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、ニードル軸受等のころ軸受用保持器及びその保持器を用いたころ軸受に関するものである。

建設機械の走行・旋回用減速機等においては、一般に遊星ギヤタイプの減速機が用いられる。この場合の減速機は、ピニオンギヤとピニオンシャフトとの間にピニオンギヤの円滑な回転を確保するために、ニードル軸受などのころ軸受が組み込まれる。近年ではコスト面から、前記ピニオンギヤの軸受として樹脂製保持器を有するニードル軸受が使用されている。

また、前記の走行・旋回用減速機においては、重荷重条件や取付け誤差を含んだ条件で使用されるため、ピニオンギヤのニードル軸受のころにクラウニングを施すことが従来から行われている。

ニードル軸受のころにクラウニングを施した場合、ストレート部とクラウニングの境界部分、即ち、クラウニング繋ぎ目は応力集中がし易くなり、ころの損傷原因となる場合がある。クラウニング繋ぎ目における損傷を防止し、軸受の長寿命化を図るためには、クラウニング繋ぎ目に十分に潤滑油が供給されるよう、クラウニング繋ぎ目と接する転走面部分の潤滑油を保持器が掻き取る現象、いわゆる油膜切れを防止することが肝要である。

また、前記のニードル軸受においては、公転回転に伴う遠心力が作用するため、主に外径案内の保持器が用いられる。この場合、前記の保持器として鍔部及び柱部の外径が同一径のもの（特許文献１）を用いると、柱部外径面によって外輪転走面の潤滑油が掻き取られ、その状態でころが転走すると油膜切れの状態となり、クラウニング繋ぎ目に損傷を生じる恐れがある。

前記の油膜切れを防止する保持器として、柱部外径面を鍔部外径面より１段小さく形成したものが知られている（特許文献２）。

特開平１１−２２７３６号公報 特許第３８１８７６２号公報

しかし、特許文献２に開示された保持器は、柱部外径面で油を掻き取ることがなく油膜切れの発生を防ぐことはできるが、潤滑油がポケット全体に拡散するため、クラウニング繋ぎ目に集中的に給油することが難しく、ころの損傷防止機能としては不十分である問題がある。

そこで、この発明は、クラウニングを施したころを保持する保持器及びその保持器を用いた転がり軸受において、クラウニング繋ぎ目に集中的に給油することによって油膜切れを防止し、軸受の長寿命化を図ることを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明に係る転がり軸受用保持器は、軸方向に対向した円環状の側縁部と、両方の側縁部相互を円周方向に所定の間隔をおいて連結する柱部と、前記柱部相互間に形成されたポケットにより構成されたころ軸受用保持器において、前記柱部の外径面に当該柱部両側のポケット間を繋ぐ周方向の給油溝を設け、その給油溝の軸方向位置を当該ポケットに収納されるころのクラウニング繋ぎ目に対応した位置に設定した構成としたものである。

保持器によって転走面の潤滑油が掻き取られることがあっても、その潤滑油は柱部外径面の給油溝を経て隣接するポケット内のころのクラウニング繋ぎ目に向けて集中的に注がれることにより、クラウニング繋ぎ目に対応した転走面に油膜を形成させ、油膜切れの発生を防止する。

前記給油溝の少なくとも一方の端部にテーパ状に広がった開口部を設けた構成や、給油溝の両端部の柱部内側面にころ保持爪を設け、給油溝をそのころ保持爪の先端に達するよう延長形成した構成をとることにより、前記の油膜を一層効果的に形成することができる。

なお、この発明に係る保持器は、ニードル軸受等のころ軸受に適用することができ、また、それらの軸受は遊星ギヤ減速機のピニオンギヤ支持軸受等として使用される。

以上のように、この発明に係る転がり軸受用保持器は、柱部外径面にころのクラウニング繋ぎ目に対向して給油溝を設けたことにより、クラウニング繋ぎ目に集中的に給油することができ、同部における油膜切れを防止して、軸受の長寿命化を図ることができる。

図１は、実施形態１の保持器の一部を示す平面図である。 図２は、図１のＸ１−Ｘ１の断面図である。 図３は、図１のＸ２−Ｘ２の断面図である。 図４は、実施形態１の保持器を用いたころ軸受の一部断面図である。 図５は、ころの側面図である。 図６は、実施形態２の保持器の一部を示す平面図である。 図７は、実施形態３の保持器の一部を示す平面図である。 図８は、図７のＸ３−Ｘ３線の断面図である。 図９は、実施形態３の保持器の一部拡大斜視図である。 図１０は、実施形態３の保持器を用いたころ軸受の一部断面図である。 図１１は、実施形態４の保持器の一部を示す平面図である。 図１２は、図１１のＸ４−Ｘ４線の断面図である。 図１３は、実施形態４の保持器の一部拡大斜視図である。 図１４は、実施形態４の保持器を用いたころ軸受の一部断面図である。

以下、この発明を実施するための形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]

図１から図４に示した実施形態１は、ニードル軸受用の保持器１１に関するものである。この保持器１１は、軸方向に対向した円環状の側縁部１２と、両方の側縁部１２の相互を円周方向に所定の間隔をおいて連結する柱部１３と、柱部１３相互間に形成されたポケット１４とにより構成される。両方の側縁部１２と柱部１３の外径は一致する。材料は、ＰＡ６６、ＰＡ４６等のポリアミド樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の樹脂が用いられる。

前記ポケット１４に収納されるころ１５は、図５に示したように、ストレート部１６の両端部にクラウニング部１７が形成され、各クラウニング部１７の先端に面取り部１８が形成されたものである。ストレート部１６とクラウニング部１７の境界部分に存在する線、即ちクラウニング繋ぎ目１９はころ１５の長さ方向の２個所に存在する。

前記保持器１１の柱部１３の外径面において、軸方向の２個所に当該柱部１３の両側のポケット１４間に渡る給油溝２０が設けられる。各給油溝２０の軸方向の位置は、ポケット１４に収納されるころ１５のクラウニング繋ぎ目１９に対応する位置に設定される。

実施形態１の保持器１１は以上のように構成され、図４に示したように、ポケット１４にころ１５を収納した状態で外輪２１の転走面２２の内側に組み込まれ、ニードル軸受２３を構成する。このニードル軸受２３が遊星ギヤ減速機のピニオンギヤ２７とピニオンシャフト２８の間に介在され使用に供された場合、ニードル軸受２３及びピニオンギヤ２７の回転（回転方向を矢印Ａで示す。）による遠心力（矢印Ｂ）によって潤滑油は外径側に寄せられ、ポケット１４の転走面２２の近辺にある潤滑油は、ニードル軸受２３の回転に伴ってＦ方向の力を受ける。

このとき、外径案内されている保持器１１の外径面は転走面２２に接触しているため、潤滑油は給油溝２０に流れ込む（図１の矢印ａ参照）。流れ込んだ潤滑油は、隣接するポケット１４内のころ１５のクラウニング繋ぎ目１９の部分に集中的に注がれ（矢印ｂ参照）、その繋ぎ目１９に対応した転走面２２の部分に油膜を形成し、油膜切れを生じることを防止する。油膜は、クラウニング繋ぎ目１９において発生することがある応力集中による金属接触を緩和し、ころ１５の損傷を抑制する。

なお、以下の実施形態２から４に示した保持器１１は、いずれも前記の場合と同様に、ニードル軸受２３を始めとするころ軸受に使用され、またニードル軸受２３は遊星ギヤ減速機のピニオンギヤの支持用軸受等として用いることができる。
[実施形態２]

図６は実施形態２の場合の給油溝２０の形状を示している。この場合の給油溝２０には、潤滑油の流入側及び流出側の端部がそれぞれテーパ状に広がった開口部２４が設けられる。流入側の開口部２４は、効率よく潤滑油を給油溝２０に集める作用をなし（矢印ａ参照）、流出側の開口部２４は給油溝２０内の潤滑油をクラウニング繋ぎ目１９及びその近辺に注ぐ作用を行う（矢印ｂ参照）。但し、いずれか一方の端部に開口部２４を設けるだけでもよい。

両方又は一方の開口部２４によってクラウニング繋ぎ目１９の部分に対応した転走面２２に効果的に油膜が形成され、クラウニング繋ぎ目１９において発生する応力集中による金属接触が緩和される。
[実施形態３]

図７から図１０は実施形態３の場合の給油溝２０の形状を示している。この場合は、各給油溝２０の両端部において柱部１３の内側面外径側端部に、それぞれころ保持爪２５を設けている。ころ保持爪２５は、柱部１３の外径面と同じ高さの四角形の外径面を持った三角柱によって形成され、ころ１５の外径方向への抜け出しを防止する。
なお、必ずしもころ保持爪２５と柱部１３の外径面が同じ高さでなくても良く、また、ころ保持爪２５の外径面は四角形でも三角形でなくても良い。

柱部１３の内側面の内径側端部にもころ保持爪２６が２個所に設けられ、これによって内径方向へのころ１５の抜け出しを防止するようにしている。

柱部１３の外径面に形成された給油溝２０は、ころ保持爪２５の外径面先端に達するように延長形成される（図９参照）。延長形成された給油溝２０の端部にテーパ状に広がった前記の開口部２４（図６参照）を設けてもよい。

給油溝２０をころ保持爪２５の先端部に達するように設けることにより、ころ１５と給油溝２０との距離が接近する。このため、前記保持器１１を用いたニードル軸受２３（図１０参照）においては、給油溝２０内の潤滑油を拡散させることなく、ころ１５の近辺に集中させることができ、潤滑油を確実にクラウニング繋ぎ目１９に注ぐことができる（図９、図１０の矢印Ｃ参照）。
[実施形態４]

図１１から図１４は実施形態４の場合の給油溝２０の形状を示している。この場合も給油溝２０の両端部の柱部１３の内側面の外径側端部にころ保持爪２５が設けられる点、柱部１３の外径面に形成された給油溝２０がころ保持爪２５の外径面の先端に達するように延長形成される点では前記実施形態３と同様の構成である。

しかし、この実施形態４の場合は、ころ保持爪２５の部分において溝底が柱部１３の内側面に沿って屈曲し、ころ保持爪２５の内径側端部に達する屈曲溝２０ａが給油溝２０の両端部に形成される（図１３参照）。これにより、ころ保持爪２５の部分では、給油溝２０はころ１５に対して接近するのみならず、ころ１５の周方向にも沿うことになる。

前記の保持器１１を用いたニードル軸受２３（図１４参照）においては、流入側でころ保持爪２５の部分で掻き集められた潤滑油は、ころ保持爪２５の部分の給油溝２０及び屈曲溝２０ａに集められ、給油溝２０を移動して流出側のころ保持爪２５に達する。流出側においては、ころ保持爪２５の突き出し量に応じて給油溝２０がころ１５に接近した状態で潤滑油を注ぐ（図１３、図１４の矢印Ｃ参照）。さらに、屈曲溝２０ａは、ころ１５の周方向に向けて潤滑油を注ぐ（同図矢印Ｄ参照）。屈曲溝２０ａの存在によって、潤滑油を集中的に注ぐ範囲がころ１５の周方向に増大する。

１１ 保持器
１２ 側縁部
１３ 柱部
１４ ポケット
１５ ころ
１６ ストレート部
１７ クラウニング部
１８ 面取り部
１９ クラウニング繋ぎ目
２０ 給油溝
２０ａ 屈曲溝
２１ 外輪
２２ 転走面
２３ ニードル軸受
２４ 開口部
２５ ころ保持爪
２６ ころ保持爪
２７ ピニオンギヤ
２８ ピニオンシャフト

Claims (11)

1. 軸方向に対向した円環状の側縁部と、両方の側縁部相互を円周方向に所定の間隔をおいて連結する柱部と、前記柱部相互間に形成されたポケットにより構成されたころ軸受用保持器において、前記柱部の外径面に当該柱部両側のポケット間を繋ぐ周方向の給油溝を設け、その給油溝の軸方向位置を当該ポケットに収納されるころのクラウニング繋ぎ目に対応した位置に設定したことを特徴とするころ軸受用保持器。
2. 前記給油溝の少なくとも一方の端部にテーパ状に広がった開口部が設けられたことを特徴とする請求項１記載のころ軸受用保持器。
3. 前記給油溝の両端部の柱部内側面にころ保持爪を設けたことを特徴とする請求項1又は２に記載のころ軸受用保持器。
4. 前記ころ保持爪の外径側端面が当該柱部の外径面と同一面に形成され、前記給油溝が前記ころ保持爪の外径側端面の先端まで達するように設けられたことを特徴とする請求項３に記載のころ軸受用保持器。
5. 前記保持爪に設けられた給油溝が、当該保持爪の内径側端部に達する屈曲溝を有することを特徴とする請求項４に記載のころ軸受用保持器。
6. 材質が樹脂であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のころ軸受用保持器。
7. 前記樹脂が、ＰＡ６６又はＰＡ４６であることを特徴とする請求項６に記載のころ軸受用保持器。
8. 前記樹脂が、ＰＥＥＫ又はＰＰＳであることを特徴とする請求項６に記載のころ軸受用保持器。
9. ニードル軸受に使用されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のころ軸受用保持器。
10. 遊星ギヤ減速機のピニオンギヤ支持軸受に使用されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のころ軸受用保持器。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のころ軸受用保持器を用いたことを特徴とするころ軸受。