JP2013199955A - ころ軸受の保持器およびころ軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ころがころ止め用の保持突条に挟まるという問題を解消することができる保持器を提供する。
【解決手段】柱部１３は、ポケット４１に面する柱部の壁面１４の外径側に設けられて周方向に突出し、ころ２１の外径側への移動を規制する外径側突起部１５と、ポケット４１に面する柱部の壁面１４の内径側に設けられて周方向に突出し、ころ２１の内径側への移動を規制する内径側突起部１６とを有し、外径側突起部１５によって許容されるころ２１のピッチ円ＰＣＤから外径側への許容移動量Ｌｏと、内径側突起部１６によって許容されるころ２１のピッチ円ＰＣＤから内径側への許容移動量Ｌｉとの関係が、Ｌｏ＞Ｌｉの関係を満足することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ころを収容するために複数のポケットを有する保持器に関する。

円筒ころや針状ころなどのころ軸受は、外側軌道面と内側軌道面との間で転がる複数のころと、これらのころを周方向等間隔に保持する保持器を備える。保持器付きころに用いられて各ポケットにころを保持する保持器を製造する際、ポケットから成形金型を無理抜きすると、バリが生じて保持器の形状が変化してしまう等の不都合が生じる。かかる問題を解消するため、本出願人は特開２０００−１４５７９０号公報（特許文献１）に記載される技術を既に提案した。

特許文献１に記載の技術は、保持器付き針状ころに関するものであって、ポケットに面する保持器の柱部の壁面に、軸線方向に延びるころ止め用の保持突条を形成する。突条は保持器の外径側および内径側にそれぞれ配置されてころの抜け落ちを防止する。これらのうち、保持器の外径側に配置された外径側保持突条の先端部の断面形状を円弧状に丸め、当該円弧の半径を、外径側保持突条の突出高さの０．５倍よりも大きく１．５倍よりも小さくするものである。さらに、外径側保持突条の内径側傾斜面の傾斜角度を、１５°〜２５°の範囲に限定することにより、無理抜きの容易性およびころ抜け落ち効果の両立を実現することができる。また、保持器付きころの組立の際、ころを外径側からポケットに容易に挿入することができる。

特開２０００−１４５７９０号公報

しかし、上記従来のような保持器にあっては、更に改善すべき点があることを本発明者は見出した。つまり、外径側保持突条の内径側傾斜面の傾斜角度が小さくなる程、ポケットを介して対向する１対の外径側保持突条の間にころが挟まって、ころが円滑に回転しない可能性が生じる。

図１２は従来の保持器付きころを示す横断面図であって、ポケットに収容されたころを拡大した図である。図１２に示すように、外側軌道面１３１および内側軌道面１３２によって画成される環状空間に設けられる保持器付きころにおいて、保持器１１１が中立位置から矢印の向きに偏心移動する場合に、ころ１２１の転動面は外径側保持突条１１５と接触する。そして、ころ１２１は１対の外径側保持突条１１５，１１５に挟まれてしまう。そうすると、外径側保持突条１１５の内径側に形成され、外径側に向かってテーパ面のように細くなる１対の内径側傾斜面１１５ｉの間に、ころ１２１がくさびのように入り込んで、ころ１２１の回転が阻害され、円滑な回転の妨げとなる虞がある。

本発明は、上述の実情に鑑み、ころがころ止め用の保持突条に挟まるという問題を解消することができる保持器を提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるころ軸受の保持器は、１対のリング部と、１対のリング部を連結し、ころを収容するポケットを形成するように軸方向に延びる複数の柱部とを有する。そして柱部は、ポケットに面する柱部の壁面の外径側に設けられて周方向に突出し、ころの外径側への移動を規制する外径側突起部と、ポケットに面する柱部の壁面の内径側に設けられて周方向に突出し、ころの内径側への移動を規制する内径側突起部とを有し、外径側突起部によって許容されるころのピッチ円から外径側への許容移動量Ｌｏと、内径側突起部によって許容されるころのピッチ円から内径側への許容移動量Ｌｉとの関係が、Ｌｏ＞Ｌｉの関係を満足することを特徴とする。

かかる本発明によれば、保持器がころのピッチ円と同心円となる中立位置で、ころは外径側突起部および内径側突起部の双方と当接しない。そして、ころの内径側許容移動量Ｌｉが外径側許容移動量Ｌｏよりも小さいため、保持器が中立位置からずれて偏心移動すると、ころが内径側突起部に当接する。その結果、ころと外径側突起部の当接が回避される。したがって、ころが１対の外径側突起部に挟まれることがない。

ころの内径側許容移動量Ｌｉは、ピッチ円から内径側突起部までの距離や、柱部の壁面と内径側突起部の外径側傾斜面との傾斜角度や、ポケットを介して対向する１対の内径側突起部間の距離によって決定される。具体的には、ピッチ円から内径側突起部までの距離が小さいほど、また柱部の壁面と内径側突起部の外径側傾斜面との傾斜角度が大きいほど、１対の内径側突起部間の距離が小さいほど、内径側許容移動量Ｌｉが小さくなる。

同様に、ころの外径側許容移動量Ｌｏは、ピッチ円から外径側突起部までの距離や、柱部の壁面と外径側突起部の内径側傾斜面との傾斜角度や、ポケットを介して対向する１対の外径側突起部間の距離によって決定される。具体的には、ピッチ円から外径側突起部までの距離が大きいほど、また柱部の壁面と外径側突起部の内径側傾斜面との傾斜角度が大きいほど、１対の外径側突起部間の距離が小さいほど、外径側許容移動量Ｌｏが小さくなる。

保持器は樹脂製あるいは金属製である。好ましくは、保持器はポリアミド樹脂または鉄系金属からなる。保持器のポケットを成形する成形金型を外径方向に無理抜きし易く、また保持器のポケットにころを組み込み易くするために、好ましくは、外径側突起部の内径側傾斜面を相対的に緩勾配にするとよい。これに対し内径側突起部の外径側傾斜面を相対的に急勾配にするとよい。

本発明の一実施形態として、ポケットを挟んで向き合う外径側突起部同士の距離Ｂｏと、ポケットを挟んで向き合う内径側突起部同士の距離Ｂｉとの関係が、Ｂｏ＞Ｂｉの関係を満足するよい。かかる実施形態によれば、Ｌｏ＞Ｌｉの関係を満足することができる。

外径側突起部および内径側突起部の形状は特に限定されない。本発明の一実施形態として、外径側突起部および内径側突起部の少なくとも一方は、保持器の軸線方向に間隔を空けて複数配置される。かかる実施形態によれば、突起部が軸線方向に間隔を空けて設けられることから、ころ軸受の潤滑油が軸線方向で隣り合う突起部同士間を通過してころ軸受の径方向に流れることができる。したがってポケットに流入する潤滑油の流量を大きくすることができる。他の実施形態として、突起部は軸線方向に連続して延びる突条であってもよい。

本発明のころ軸受構造は、上述した保持器と、保持器のポケットに収容されるころと、ころが転がる外側軌道面を有するハウジングとを備える。そして、ころの軸線方向端部に形成される面取りのころ面取り寸法Ｒｒと、外側軌道面の軸線方向端部に形成される面取りのハウジング面取り寸法Ｒｈとが、Ｌｏ＜Ｒｒ＋Ｒｈの関係を満足する。かかる実施形態によれば、保持器付きころをハウジングに組み込む際、ころがピッチ円から外径方向に移動しても、組み込み作業を円滑に行うことができる。

また、本発明のころ軸受構造は、上述した保持器と、保持器のポケットに収容されるころと、ころが転がる内側軌道面を有する軸とを備え、ころの軸線方向端部に形成される面取りのころ面取り寸法Ｒｒと、内側軌道面の軸線方向端部に形成される面取りの軸面取り寸法Ｒｓとが、Ｌｉ＜Ｒｒ＋Ｒｓの関係を満足する。かかる実施形態によれば、保持器付きころを軸に組み込む際、ころがピッチ円から内径方向に移動しても、組み込み作業を円滑に行うことができる。

このように本発明は、ころをポケットに抜け落ちないように保持する保持器において、ころが外径側突出部にくさびのように挟み込まれることを防止することができる。したがって、ころの転がり抵抗を低減することが可能となり、ころ軸受の回転抵抗を少なくすることができる。

本発明の一実施形態になるころ軸受構造を示す横断面図である。 同実施形態のころ軸受構造を示す縦断面図である。 同実施形態の保持器を示す縦断面図である。 同実施形態の保持器付きころを拡大して示す横断面図である。 同実施形態の保持器付きころを拡大して示す縦断面図である。 同実施形態の保持器を拡大して示す横断面図である。 保持器が中立位置から偏心移動した状態を示す横断面図である。 図７の保持器付きころを拡大して示す横断面図である。 図７の保持器付きころを拡大して示す横断面図である。 同実施形態の保持器付きころおよびハウジングを模式的に示す横断面図である。 同実施形態の保持器付きころおよび軸を模式的に示す横断面図である。 従来のころ軸受構造を拡大して示す横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態になるころ軸受構造を示す横断面図であり、ころ軸受の軸線と直交する平面における断面を表す。図２は同実施形態のころ軸受構造を示す縦断面図であり、ころ軸受の軸線を含む平面における断面を表す。図３は同実施形態の保持器を示す縦断面図であって、一点鎖線で表される保持器の軸線よりも上半部分を表示する。本実施形態のころ軸受構造は、保持器１１と、ころ２１と、外側軌道面３１と、内側軌道面３２とを備える。外側軌道面３１はハウジング３３の内周面であり、内側軌道面３２は軸３４の外周面である。そして、外側軌道面３１と内側軌道面３２とによって区画される環状空間には、複数のころ２１および保持器１１が設けられる。

ころ２１は転動体であって、外側軌道面３１を転がるとともに内側軌道面３２を転がる針状ころである。保持器１１はころ２１を周方向等間隔に保持する。かくしてハウジング３３は複数のころ２１を介して、軸３４を回転自在に保持する。なお外側軌道面３１および内側軌道面３２がない場合において、保持器１１はころ２１を脱落しないように保持するものであることから、保持器１１およびころ２１は保持器付きころを構成する。

図１に示すように、保持器１１の軸線と軸３４の軸線が一致するとき、保持器１１は中立位置にある。中立位置にある保持器１１は、外側軌道面３１および内側軌道面３２と理論上同心円となる。さらに、中立位置にある保持器１１は、外側軌道面３１および内側軌道面３２を転がるころ２１の中心が描く理論上の円であるピッチ円ＰＣＤと同心円になる。

保持器１１は円筒形状であって、軸線Ｏ方向一方および他方に配置される１対のリング部１２，１２と、軸線Ｏ方向に延びて１対のリング部１２，１２を連結する複数の柱部１３を有する。柱部１３は周方向等間隔に配置され、隣り合う柱部１３，１３同士間にころ２１を収容するポケット４１を形成する。保持器１１の内径は内側軌道面３２の外径よりも大きく、保持器１１の外径は外側軌道面３１の内径よりも小さいことから、ころ２１の転動面は保持器１１の内周面および外周面からそれぞれ突出する。

ポケット４１に面する柱部１３の壁面１４は、充分な隙間を介して、ポケット４１に収容されたころ２１の転動面と向き合う。壁面１４の外径側には周方向に突出する外径側突起部１５が形成され、壁面１４の内径側には周方向に突出する内径側突起部１６が形成される。外径側突起部１５は図３に示すように柱部１３の軸線方向中央領域に設けられて、軸線方向に延びる突条であり、外径側突起部１５の軸線方向端はリング部１２から離れている。内径側突起部１６は軸線方向に延びる突条であり、内径側突起部１６の軸線方向端は１対のリング部１２，１２とそれぞれ接続する。

図４は同実施形態の保持器付きころを拡大して示す横断面図である。図４に示す柱部１３の断面形状は、図３のＡ−Ａ断面を表す。図５は同実施形態の保持器付きころを拡大して示す縦断面図である。ポケット４１を介して向き合う１対の外径側突起部１５の距離Ｂｏは、ころ２１の直径よりも小さく、これにより外径側突起部１５はころ２１の外径方向の脱落を防止する。またポケット４１を介して向き合う１対の内径側突起部１６の距離Ｂｉは、ころ２１の直径よりも小さく、これにより内径側突起部１６はころ２１の内径方向の脱落を防止する。かくしてころ２１はポケット４１に保持される。

保持器１１は中立位置で、外側軌道面３１および内側軌道面３２を転がるころ２１の中心が描く理論上の円であるピッチ円ＰＣＤとが同心円になる。このときころ２１は図４に実線で示す位置になる。かかる位置で、ころ２１は保持器の外径側にも内径側にも移動しておらず、外径側突起部１５および内径側突起部１６は隙間を介してころ２１の外周面になる転動面と向き合う。図４に実線で示すころ２１の位置を、保持器１１におけるころ２１の基準位置とする。

保持器１１からみて、ころ２１は、実線の基準位置から、図４に二点鎖線で示すように、１対の外径側突起部１５と当接するまで外径側に移動することができる。外径側突起部１５によって許容されるころ２１の最大の移動量は、所定のピッチ円ＰＣＤからＬｏで示される。またころ２１は、実線の基準位置から、図４に破線で示すように、１対の内径側突起部１６と当接するまで内径側に移動することができる。内径側突起部１６によって許容されるころ２１の最大の移動量は、所定のピッチ円ＰＣＤからＬｉで示される。本実施形態では、許容移動量Ｌｏと許容移動量Ｌｉとの関係が、Ｌｏ＞Ｌｉの関係を満足する。

図６は同実施形態の保持器を拡大して示す横断面図である。壁面１４は、保持器１１の軸線Ｏを含みポケット４１の周方向中央を通過する仮想平面の基準面Ｃと平行である。基準面Ｃからみた外径側突起部１５の内径側の傾斜面１５ｉの傾斜角度αは、保持器１１の成形時に成形金型を外径側へ無理抜きし易いよう、またころ２１を外径側から挿入し易いよう、緩勾配にされる。これに対し、基準面Ｃからみた内径側突起部１６の外径側の傾斜面１６ｏの傾斜角度βは、相対的に急勾配にされる。したがって、傾斜面１５ｉの傾斜角度αおよび傾斜面１６ｏの傾斜角度βは、α＜βを満足する。すなわち、相対的に内径側でころ２１と当接する１対の傾斜面１６ｏのテーパ角は、相対的に外径側でころ２１と当接する１対の傾斜面１５ｉのテーパ角よりも急勾配にされる。

本実施形態のころ軸受構造の機能につき説明する。

図７は、保持器が中立位置から矢印方向に偏心移動した状態を示す横断面図である。図８は、図７の保持器付きころの二点鎖線で囲まれた部分ＶＩＩＩを拡大して示す横断面図である。図９は、図７の保持器付きころの二点鎖線で囲まれた部分ＩＸを拡大して示す横断面図である。外側軌道面３１と内側軌道面３２との間で保持器１１のみが偏心移動することにより、ころ２１が保持器１１からみて相対的に径方向に移動する。図７に示すように保持器１１が矢印方向へ偏心移動する場合、保持器１１の中心Ｏｒがピッチ円ＰＣＤの中心Ｏｐから離れる。そして、本実施形態の保持器付きころは図７〜図９に示すように挙動する。

具体的には、偏心移動方向側のころ２１が、図８に示すように、基準位置からＬｉ内径側に移動して、内径側突起部１６と当接する。また偏心移動方向と反対側のころ２１が、図９に示すように、基準位置からＬｉ外径側に移動する。前述したように許容移動量Ｌｏ＞許容移動量Ｌｉの関係を満足することから、ころ２１は外径側突起部１５に当接せず、ころ２１の転動面と外径側突起部１５との間には隙間が介在する。

このように本実施形態によれば、許容移動量Ｌｏ＞許容移動量Ｌｉの関係を満足することから、保持器１１が偏心移動してもその最大偏心移動量がＬｉに規制される。この結果、ころ２１が緩勾配のテーパ角である１対の傾斜面１５ｉに挟まれて外径側突出部１５にくさびのように挟み込まれることを防止することができる。したがって、ころ２１の転がり抵抗を低減することが可能となり、ころ軸受の回転抵抗を少なくすることができる。

本実施形態のころ軸受構造の組立作業につき説明する。

第１の場合として、図１０に示すように、保持器付きころの保持器１１とハウジング３３の内周面になる外側軌道面３１とを同軸となるように整列させ、保持器１１の一方端面と、ハウジング３３の他方端面を向き合わせる。そして、ハウジング３３の外側軌道面３１に、保持器１１および複数のころ２１からなる保持器付きころを矢印方向に挿入してハウジング３３に組み込む際に、ころ２１が基準位置から保持器１１の外径側に許容移動量Ｌｏ移動しているとする。

ころ２１の軸線方向両端部には面取りが設けられる。この面取りはころ２１の外周面になる転動面と、ころ２１の端面との角部に設けられる丸みであり、丸みの曲率半径はころ２１の側面視において半径Ｒｒである。またハウジング３３の軸線方向端部には面取りが設けられる。この面取りはハウジング３３の内周面になる外側軌道面３１と、ハウジング３３の端面との角部に設けられる丸みであり、丸みの曲率半径はころ軸受の軸線直角方向視において半径Ｒｈである。

本実施形態では、許容移動量Ｌｏが、ころ２１の軸線方向両端部に設けられた面取りの半径Ｒｒと、外側軌道面３１の軸線方向端部に設けられたハウジング３３の面取りの半径Ｒｈとの和よりも小さくされる（Ｌｏ＜Ｒｒ＋Ｒｈ）。かかる本実施形態によれば、保持器付きころの組み込み作業において、ころ２１が保持器２１の外径側に移動していても、ころ２１の面取りがハウジング３３の面取りに当接して、ころ２１をハウジング３３の外側軌道面３１に導くことができる。したがって、組み込み作業を効率良く行うことができる。

第２の場合として、図１１に示すように、保持器付きころの保持器１１と軸３４の外周面になる内側軌道面３２とを同軸となるように整列させ、保持器１１の一方端面と、軸３４の他方端面を向き合わせる。そして、軸３４の外周面になる内側軌道面３２に、保持器１１および複数のころ２１からなる保持器付きころを矢印方向に挿入して軸３４に組み込む際に、ころ２１が基準位置から保持器１１の内径側に許容移動量Ｌｉ移動しているとする。

軸３４の軸線方向端部には面取りが設けられる。この面取りは軸３４の外周面になる内側軌道面３２と、軸３４の端面との角部に設けられる丸みであり、丸みの曲率半径はころ軸受の軸線直角方向視において半径Ｒｓである。

本実施形態では、許容移動量Ｌｉが、ころ２１の軸線方向両端部に設けられた面取りの半径Ｒｒと、内側軌道面３２の軸線方向端部に設けられた軸３４の面取りの半径Ｒｓとの和よりも小さくされる（Ｌｉ＜Ｒｒ＋Ｒｓ）。かかる本実施形態によれば、保持器付きころの組み込み作業において、ころ２１が保持器２１の内径側に移動していても、ころ２１の面取りが軸３４の面取りに当接して、ころ２１を軸３４の内側軌道面３２に導くことができる。したがって、組み込み作業を効率良く行うことができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

たとえば、ころ２１は、針状ころ以外のころであってもよく、例えば円筒ころでも可能である。また本実施形態の外径側突起部１５および内径側突起部１６は軸線Ｏ方向に連続して延びる突条であるが、この他にも図示はしなかったが外径側突起部１５および内径側突起部１６の少なくとも一方は、保持器１１の軸線Ｏ方向に間隔を空けて複数配置されてもよい。

この発明になるころ軸受の保持器は、転がり軸受において有利に利用される。

１１ 保持器、１２ リング部、１３ 柱部、１４ 壁面、１５ 外径側突起部、１６ 内径側突起部、２１ ころ、３１ 外側軌道面、３２ 内側軌道面、３３ ハウジング、３４ 軸、４１ ポケット。

Claims (5)

1. １対のリング部と、前記１対のリング部を連結し、ころを収容するポケットを形成するように軸方向に延びる複数の柱部とを有し、
   前記柱部は、前記ポケットに面する柱部の壁面の外径側に設けられて周方向に突出し、ころの外径側への移動を規制する外径側突起部と、前記ポケットに面する柱部の壁面の内径側に設けられて周方向に突出し、ころの内径側への移動を規制する内径側突起部とを有し、
   前記外径側突起部によって許容されるころのピッチ円から外径側への許容移動量Ｌｏと、前記内径側突起部によって許容されるころのピッチ円から内径側への許容移動量Ｌｉとの関係が、Ｌｏ＞Ｌｉの関係を満足することを特徴とする、ころ軸受の保持器。
2. 前記ポケットを挟んで向き合う前記外径側突起部同士の距離Ｂｏと、前記ポケットを挟んで向き合う前記内径側突起部同士の距離Ｂｉとの関係が、Ｂｏ＞Ｂｉの関係を満足する、請求項１に記載のころ軸受の保持器。
3. 前記外径側突起部および内径側突起部の少なくとも一方は、保持器の軸線方向に間隔を空けて複数配置される、請求項１または２に記載のころ軸受の保持器。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の保持器と、前記ポケットに収容されるころと、前記ころが転がる外側軌道面を有するハウジングとを備え、
   前記ころの軸線方向端部に形成される面取りのころ面取り寸法Ｒｒと、前記外側軌道面の軸線方向端部に形成される面取りのハウジング面取り寸法Ｒｈとが、Ｌｏ＜Ｒｒ＋Ｒｈの関係を満足する、ころ軸受構造。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の保持器と、前記ポケットに収容されるころと、前記ころが転がる内側軌道面を有する軸とを備え、
   前記ころの軸線方向端部に形成される面取りのころ面取り寸法Ｒｒと、前記内側軌道面の軸線方向端部に形成される面取りの軸面取り寸法Ｒｓとが、Ｌｉ＜Ｒｒ＋Ｒｓの関係を満足する、ころ軸受構造。

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