JP2013228077A - 円すいころ軸受用保持器および円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を複雑化することなく、組立時に保持器にかかる負荷を低減することができる円すいころ軸受用保持器および円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】本発明の円すいころ軸受用の保持器３０が備える複数のポケットは、保持器が少なくとも２つの異なる大きさのころ内接円径を有するように形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は円すいころ軸受用保持器および円すいころ軸受に関する。

樹脂製の保持器を用いた転がり軸受は、いわゆる圧入方式によって組立てられる。すなわち、樹脂製の保持器のポケットにころを配置した後で、保持器の径方向内側に内輪を押し込むことにより、保持器がころによって一時的に押し広げられて、ころと保持器と内輪とが一体化される。このような圧入方式による組立においては、内輪を押し込む際に、押し広げられる保持器に過大な負荷がかかり、保持器が破損してしまうおそれがある。

このような問題を解決するため、従来、内輪の小つばの外周形状を楕円形状とすることによって、保持器にかかる負荷を低減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。内輪の小つばの外周形状を楕円形状とすることにより、組み込み時には小つばの楕円長径部の位置に対応する部分のころのみによって保持器が押されることとなり、保持器の弾性変形に必要な負荷を低減することができる。

特許第４０２６２９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、内輪を製造する度に、内輪の小つばの外径形状を楕円形状に加工する必要があり、製造工程が複雑になってしまうという課題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造工程を複雑化することなく、組立時に保持器にかかる負荷を低減することができる円すいころ軸受用保持器および円すいころ軸受を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 環状部と、前記環状部から軸方向に延びて周方向に所定の間隔をあけて配置される複数の柱部と、前記柱部間に形成されて円すいころを転動可能に保持する複数のポケットと、を備える円すいころ軸受用保持器であって、
前記複数のポケットは、前記保持器が少なくとも２つの異なる大きさのころ内接円径を有するように形成されることを特徴とする円すいころ軸受用保持器。
（２） 環状部と、前記環状部から軸方向に延びて周方向に所定の間隔をあけて配置される複数の柱部と、前記柱部間に形成されて円すいころを転動可能に保持する複数のポケットと、を備える円すいころ軸受用保持器であって、
径方向に対向するポケットによって規定されたころ内接円の中心が、保持器中心から偏心していることを特徴とする円すいころ軸受用保持器。
（３） 外周面に円すい状の内輪軌道面が形成された内輪と、内周面に円すい状の外輪軌道面が形成された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動試合に配置される複数の円すいころを周方向に所定の間隔をあけて転動自在に保持する保持器と、を備える円すいころ軸受であって、
前記保持器が、（１）または（２）に記載の円すいころ軸受用保持器であることを特徴とする円すいころ軸受。
（４） 前記保持器の、少なくとも１つのころ内接円径が、前記内輪の小つば外径よりも小さいことを特徴とする（３）に記載の円すいころ軸受。

本発明の円すいころ軸受用保持器および円すいころ軸受によれば、製造工程を複雑化することなく、組立時に保持器にかかる負荷を低減することができる。

（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、内輪の小つばの外周形状が楕円形状に形成されている場合の内輪、保持器、および円すいころの組立方法を説明するための図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明の第１実施形態に係る円すいころ軸受用保持器による、内輪、保持器および円すいころの組立方法を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る円すいころ軸受用保持器を説明するための図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係る円すいころ軸受用保持器を説明するための図である。 本発明の第２実施形態の他の変形例に係る円すいころ軸受用保持器を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る円すいころ軸受用保持器を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る円すいころ軸受用保持器を説明するための図である。 本発明の第４実施形態に係る円すいころ軸受用保持器を説明するための図である。

以下、本発明に係る円すいころ軸受用保持器および円すいころ軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の各実施形態を説明するに先立ち、まず、内輪の小つばの外周形状が楕円形状に形成されている場合の保持器、円すいころ、および内輪の組立について、図１（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。図１（ａ）に示される円すいころ軸受用の保持器１３０は、周方向に等間隔に配置された８個のポケット１３２を有し、各ポケット１３２に円すいころ１２０がそれぞれ収容される。ポケット１３２は、保持器１３０のころ内接円１３５のころ内接円径Ｂ１が全てのポケット１３２について同じ寸法となるように、全て同じ寸法に形成されている。

この保持器１３０に対して、図１（ｂ）に示される内輪１１０が組み込まれる。内輪１１０は小つば１１３の外周が楕円形状に形成されている。尚、簡略化のため、図１（ｂ）（ｃ）（ｄ）においては、内輪１１０の大つば側は図示されていない。図１（ｂ）に示すように、小つば１１３は、短径Ｂ２および長径Ｂ３を有する楕円形状に形成されており、Ｂ３＞Ｂ１＞Ｂ２となっている。

円すいころ軸受の組立時には、まず、図１（ａ）に示すように、保持器１３０のポケット１３２内に円すいころ１２０を配置する。そして、保持器１３０に内輪１１０を圧入すると、図１（ｃ）に示すように、小つば１１３の長径部に対応する配置されている円すいころ１２０’によって保持器１３０が押される。これにより、保持器１３０は押し広げられ、符号１３０’で示される形状へと弾性変形する。その後、円すいころ１２０’が小つば１１３を乗り越えて内輪軌道面（不図示）上に配置されると、保持器１３０は再び弾性変形して元の形状へと戻り、円すいころ１２０’はしっかりと小つば１１３にかかるので、内輪ユニットが分解しない。しかしながら、このような内輪１１０は、内輪１１０の製造の都度、小つば１１３の外周面を楕円形状に加工する必要があり、製造が複雑となり、寸法管理が増えてしまうという問題がある。

（第１実施形態）
ここで、本発明の第１実施形態に係る保持器３０、円すいころ２０、および内輪１０の組立について、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。図２（ａ）に示される円すいころ軸受用の保持器３０は、樹脂材料から射出成形により形成されるものであり、周方向に等間隔に配置された８個のポケットを有し、各ポケットに円すいころがそれぞれ収容される。

ここで、保持器３０の８個のポケットは、２個の第１ポケット３２Ａと、４個の第２ポケット３２Ｂと、２個の第３ポケット３２Ｃと、からなる。図２（ａ）に示すように、２個の第１ポケット３２Ａは径方向に対向するように配置されている。２個の第３ポケット３２Ｃは、第１ポケット３２Ａから周方向に９０°ずれた位置において、径方向に対向するように配置されている。第１ポケット３２Ａと第３ポケット３２Ｃとの間には、それぞれ第２ポケット３２Ｂが配置されている。

第１ポケット３２Ａには第１円すいころ２０Ａ、第２ポケット３２Ｂには第２円すいころ２０Ｂ、第３ポケット３２Ｃには第３円すいころ２０Ｃがそれぞれ収容される。第１ポケット３２Ａ、第２ポケット３２Ｂ、および第３ポケット３２Ｃは、周方向寸法が異なるように形成されている。したがって、第１ポケット３２Ａにおけるころ内接円径ＤＡ、第２ポケット３２Ｂにおけるころ内接円径ＤＢ、および第３ポケット３２Ｃにおけるころ内接円径ＤＣもまた異なっており、図１（ａ）に示すように、ＤＡ＜ＤＢ＜ＤＣとなっている。

この保持器３０に対して、図２（ｂ）に示される内輪１０が組み込まれる。内輪１０は外周面に円すい状の内輪軌道面（不図示）が形成されると共に、一方端部において小つば１３を有する。小つば１３は、外周が円形状に形成されており、外径Ｂを有する。第１実施形態においては、Ｂ＝ＤＢ、ＤＡ＜Ｂ＜ＤＣとなっている。

円すいころ軸受の組立時には、まず、保持器３０の第１ポケット３２Ａ内に第１円すいころ２０Ａ、第２ポケット３２Ｂ内に第２円すいころ２０Ｂ、および第３ポケット３２Ｃ内に第３円すいころ２０Ｃを配置する。そして、保持器３０に内輪１０を圧入すると、図２（ｃ）に示すように、小つば１３により押された第１円すいころ２０Ａによって、保持器３０の第１ポケット３２Ａが押される。これにより、保持器３０は押し広げられて、符号３０’で示される形状へと弾性変形する。このとき、保持器３０は、第１ポケット３２Ａが位置する部分を長径、第３ポケット３２Ｃが位置する部分を短径とする略楕円形状（３０’）へと変形する。

その後、第１円すいころ２０Ａが小つば１３を乗り越えて内輪軌道面（不図示）上に配置されると、保持器３０は再び弾性変形して元の形状へと戻る。このとき、第１円すいころ２０Ａはしっかりと小つば１３にかかるので、第１円すいころ２０Ａ、第２円すいころ２０Ｂ、第３円すいころ２０Ｃおよび保持器３０が内輪１０から分離することを防止することができる。その後、保持器３０の外径側に、内周面に円すい状の外輪軌道面（不図示）が形成された外輪（不図示）を配置することによって、円すいころ軸受（不図示）が組立てられる。

このように、第１実施形態によれば、内輪１０の圧入時に、２個の第１円すいころ２０Ａのみによって保持器３０が押されるので、全ての円すいころによって保持器が押される場合と比較して、保持器３０の弾性変形に必要な負荷を低減することができる。また、前述したように、保持器３０は樹脂材料により形成されるので、異なる寸法を有する３種類のポケットを有する形状も、当該形状に加工された金型を使用して射出成形することのみで製造できる。したがって、第１実施形態によれば、製造工程を複雑にすることなく、組立時に保持器３０にかかる負荷を低減することができる。

尚、本実施形態においては、前述したように、Ｂ＝ＤＢ、ＤＡ＜Ｂ＜ＤＣとなっているが、Ｂ≠ＤＢ、Ｂ≧ＤＣであってもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る円すいころ軸受用保持器について、図３を参照して説明する。尚、第２実施形態に係る保持器が用いられる円すいころ軸受の内輪の構成については第１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

第２実施形態に係る保持器４０は、第１実施形態の保持器３０と同様に、樹脂材料から射出成形により形成されるものであり、周方向に等間隔に配置された８個のポケットを有する。しかしながら、保持器４０の８個のポケットは、図３に示すように、６個の第１ポケット４２Ａと、２個の第２ポケット４２Ｂと、からなる。２個の第２ポケット４２Ｂは径方向に対向するように配置されており、その間に、第１ポケット４２Ａが３個ずつ配置される。

第１ポケット４２Ａには第１円すいころ２０Ａ、第２ポケット４２Ｂには第２円すいころ２０Ｂがそれぞれ収容される。第１ポケット４２Ａおよび第２ポケット４２Ｂは、周方向寸法が異なるように形成されている。したがって、第１ポケット４２Ａにおけるころ内接円径ＤＡおよび第２ポケット４２Ｂにおけるころ内接円径ＤＢもまた異なっており、ＤＡ＜ＤＢとなっている。また、少なくとも第１ポケット４２Ａにおけるころ内接円径ＤＡは、保持器４０に圧入される内輪（不図示）の小つばの外径よりも小さくなっている。

このような保持器４０に内輪を圧入すると、内輪の小つばにより押された第１円すいころ２０Ａによって保持器４０が押し広げられる。このとき、保持器４０は、第１ポケット４２Ａが位置する部分を長径、第２ポケット４２Ｂが位置する部分を短径とする略楕円形状に変形する。その後、第１円すいころ２０Ａが小つばを乗り越えて内輪軌道面上に配置されると、保持器４０は再び弾性変形して元の形状へと戻る。このとき、第１円すいころ２０Ａはしっかりと小つばにかかるので、保持器４０、第１円すいころ２０Ａおよび第２円すいころ２０Ｂが内輪から分離しない。

このように、第２実施形態に係る保持器４０は、第１実施形態にかかる保持器３０が異なる寸法を有する３種類のポケットを有していたのと異なり、２種類の異なる寸法のポケット、すなわち第１ポケット４２Ａおよび第２ポケット４２Ｂを有する。このような保持器４０によっても、全ての円すいころによって保持器が押される場合と比較して、保持器４０の弾性変形に必要な負荷を低減することができる。

前述したように、保持器４０は樹脂材料により形成されているので、２種類の異なる寸法のポケットを有する形状も、当該形状に加工された金型を使用して射出成形することのみで製造できる。したがって、第２実施形態によっても、製造工程を複雑にすることなく、組立時に保持器４０にかかる負荷を低減することができる。

（変形例）
尚、上記した第２実施形態に係る保持器４０の８個のポケットは、６個の第１ポケット４２Ａおよび２個の第２ポケット４２Ｂからなっていたが、これに限定されない。例えば、図４に示す変形例のように、保持器５０が、４個の第１ポケット５２Ａおよび４個の第２ポケット５２Ｂを有していてもよい。また、図５に示すさらなる変形例のように、保持器６０が、２個の第１ポケット６２Ａおよび６個の第２ポケット６２Ｂを有していてもよい。これらの保持器５０、６０によっても、保持器４０と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る円すいころ軸受用保持器を図６、７に基づいて説明する。尚、第３実施形態に係る保持器が用いられる円すいころ軸受の内輪の構成については第１、第２実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

第３実施形態にかかる保持器７０は、第１、第２実施形態の保持器３０、４０と同様に、樹脂材料から射出成形により形成されるものであり、周方向に等間隔に配置された８個のポケットを有する。保持器７０の８個のポケットは、図６に示すように、４個の第１ポケット７２Ａと、４個の第２ポケット７２Ｂと、からなる。第１ポケット７２Ａの径方向正面には第１ポケット７２Ａが、第２ポケット７２Ｂの径方向正面には第２ポケット７２Ｂが位置すると共に、第１ポケット７２Ａおよび第２ポケット７２Ｂは、周方向に交互に配置される。

第１ポケット７２Ａには第１円すいころ２０Ａ、第２ポケット７２Ｂには第２円すいころ２０Ｂがそれぞれ収容される。第１ポケット７２Ａおよび第２ポケット７２Ｂは、周方向寸法が異なるように形成されている。したがって、第１ポケット７２Ａにおけるころ内接円径ＤＡおよび第２ポケット７２Ｂにおけるころ内接円径ＤＢもまた異なっており、ＤＡ＜ＤＢとなっている。また、少なくとも第１ポケット７２Ａにおけるころ内接円径ＤＡは、保持器７０に圧入される内輪（不図示）の小つばの外径よりも小さくなっている。

このような保持器７０に内輪を圧入すると、内輪の小つばにより押された第１円すいころ２０Ａによって保持器７０が押し広げられる。このとき、保持器７０は、４個の第１ポケット７２Ａを頂角とする略四角形形状に変形する。その後、第１円すいころ２０Ａが小つばを乗り越えて内輪軌道面上に配置されると、保持器７０は再び弾性変形して元の形状へと戻る。このとき、第１円すいころ２０Ａはしっかりと小つばにかかるので、保持器７０、第１円すいころ２０Ａおよび第２円すいころ２０Ｂが内輪から分離しない。このような保持器７０によっても、全ての円すいころによって保持器が押される場合と比較して、保持器７０の弾性変形に必要な負荷を低減することができる。

ところで、円すいころ軸受の輸送時などには、内輪１０と保持器７０と第１円すいころ２０Ａおよび第２円すいころ２０Ｂとが一体化されると共に外輪が分離された状態で、例えば図７のＨで示される箇所（内輪１０の鉛直方向上側）で内輪１０が吊持されて取り扱われることがある。このとき、第１円すいころ２０Ａおよび第２円すいころ２０Ｂの自重によって保持器７０はたわみ、鉛直方向上下に長い略楕円形状へと変形することがある。一般に、円すいころ軸受の保持器が楕円形状になると、特に保持器が大径で肉厚が薄い場合には、保持器が内輪から分離しやすくなる。しかしながら、本実施形態の保持器７０は、第１ポケット７２Ａを頂角とした略四角形形状へと変形するため、このような取扱い時においても保持器７０が内輪１０から分離するのが抑止することができる。

前述したように、保持器７０は樹脂材料により形成されているので、２種類の異なる寸法のポケットを有する形状も、当該形状に加工された金型を使用して射出成形することのみで製造できる。したがって、第３実施形態によっても、製造工程を複雑にすることなく、組立時に保持器７０にかかる負荷を低減することができる。

尚、第３実施形態に係る保持器７０は略四角形形状に変形するが、これに限られず、少なくとも３以上の多角形形状に変形可能な構成の保持器によっても同様な効果を得ることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る円すいころ軸受用保持器を図８に基づいて説明する。尚、第４実施形態に係る保持器が用いられる円すいころ軸受の内輪の構成については第１〜第３実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

第４実施形態に係る保持器８０は、樹脂材料から射出成形により形成されるものであり、周方向に等間隔に配置された６個のポケットを有する。保持器８０の６個のポケットは、図８に示すように、３個の第１ポケット８２Ａと、３個の第２ポケット８２Ｂと、からなる。保持器８０においては、第１ポケット８２Ａと第２ポケット８２Ｂとが径方向に対向すると共に、周方向に交互に配置されている。

第１ポケット８２Ａには第１円すいころ２０Ａ、第２ポケット８２Ｂには第２円すいころ２０Ｂがそれぞれ収容される。第１ポケット８２Ａおよび第２ポケット８２Ｂは、周方向寸法が異なるように形成されている。ここで、径方向に対向する第１ポケット８２Ａおよび第２ポケット８２Ｂを直径（ころ内接円径Ｄ）とするころ内接円の中心は、保持器８０の径方向中心からずれている。保持器８０においては、このような偏心したころ内接円が３つ形成されているが、ころ内接円径Ｄは１種類のみである。

このような保持器８０に内輪を圧入すると、内輪の小つば（不図示）により押された第１円すいころ２０Ａによって保持器８０が押し広げられる。前述したように、保持器８０のころ内接円は偏心しており、第１ポケット８２Ａ同士は径方向で対向していないので、保持器８０は円すいころにより径方向両側から押圧されることがない。これにより、保持器８０の弾性変形に必要な負荷を低減することができる。その後、第１円すいころ２０Ａが小つばを乗り越えて内輪軌道面（不図示）上に配置されると、保持器８０は再び弾性変形して元の形状へと戻る。第１円すいころ２０Ａはしっかりと小つばにかかるので、保持器８０、第１円すいころ２０Ａおよび第２円すいころ２０Ｂが内輪から分離しない。

前述したように、保持器８０は樹脂材料により形成されているので、２種類の異なる寸法のポケットを有する形状も、当該形状に加工された金型を使用して射出成形することのみで製造できる。したがって、第４実施形態によっても、製造工程を複雑にすることなく、組立時に保持器８０にかかる負荷を低減することができる。

尚、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。

本発明は、特に、建設機械、自動車、鉄道車両、印刷機械、工作機械、その他の産業機械用の円すいころ軸受において好適に利用可能である。

１０ 内輪
２０Ａ 第１円すいころ
２０Ｂ 第２円すいころ
２０Ｃ 第３円すいころ
３０ 保持器
３２Ａ 第１ポケット
３２Ｂ 第２ポケット
３２Ｃ 第３ポケット

Claims (4)

1. 環状部と、前記環状部から軸方向に延びて周方向に所定の間隔をあけて配置される複数の柱部と、前記柱部間に形成されて円すいころを転動可能に保持する複数のポケットと、を備える円すいころ軸受用保持器であって、
   前記複数のポケットは、前記保持器が少なくとも２つの異なる大きさのころ内接円径を有するように形成されることを特徴とする円すいころ軸受用保持器。
2. 環状部と、前記環状部から軸方向に延びて周方向に所定の間隔をあけて配置される複数の柱部と、前記柱部間に形成されて円すいころを転動可能に保持する複数のポケットと、を備える円すいころ軸受用保持器であって、
   径方向に対向するポケットによって規定されたころ内接円の中心が、保持器中心から偏心していることを特徴とする円すいころ軸受用保持器。
3. 外周面に円すい状の内輪軌道面が形成された内輪と、内周面に円すい状の外輪軌道面が形成された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動試合に配置される複数の円すいころを周方向に所定の間隔をあけて転動自在に保持する保持器と、を備える円すいころ軸受であって、
   前記保持器が、請求項１または２に記載の円すいころ軸受用保持器であることを特徴とする円すいころ軸受。
4. 前記保持器の、少なくとも１つのころ内接円径が、前記内輪の小つば外径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の円すいころ軸受。

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