JP2014190394A - 円すい転がり軸受用保持器 - Google Patents

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Abstract

【課題】保持器の加工のバラツキにより柱倒れが生じた際でも、ころを理想姿勢に安定させる機能を有したまま、保持器の柱部の強度確保が可能である円すい転がり軸受用保持器を提供する。
【解決手段】保持器は、一対の円環部と複数の柱部と、転動体を収容・案内するポケットを備え、ポケットは、保持器軸方向寸法をＷＣ、大径側柱部端部に逃げ部Ａを設け、転動体案内面における逃げ部ＡのＲ寸法ＲＡ、保持器円周方向長さＡ１、保持器軸方向長さＡ２、小径側柱部端部に逃げ部Ｂを設け、転動体案内面における逃げ部ＢのＲ寸法ＲＢ、保持器円周方向長さＢ１、保持器軸方向長さＢ２とし、転動体端部の大径側Ｒ加工幅寸法Ｃ１、小径側Ｒ加工幅寸法Ｃ２とし、０．０２≦Ａ１≦０．３５、０．０２≦Ｂ１≦０．３５、０．１×ＷＣ≦Ａ２≦０．３５×ＷＣ、０．１×ＷＣ≦Ｂ２≦０．３５×ＷＣ、０．５×Ｃ１≦ＲＡ≦Ｃ１、０．５×Ｃ２≦ＲＢ≦Ｃ２の関係を満たす。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種産業機械に用いられる円すい転がり軸受に使用する保持器に関するものである。
従来より、円すい転がり軸受を構成する保持器の加工上のバラツキにより、保持器の柱部倒れが生じた際、転動体が姿勢を崩し、転動体がスキューし不安定な状態で自転及び公転を行うため、転がり軸受の回転精度や音響が悪化するといった問題があった。この部分の改善の先行技術としては、特許文献１などがある。これは図４に示す様に、円錐状の転動体を収容する保持器１００のポケット１１０の四隅部に、転動体の進行方向に対して以下（１）から（４）の関係式を満たす逃げ形状を有するものである。ここで、保持器１００のポケット１１０において、円周方向逃げ深さ（円錐転動体の大径側）をΔ１、円周方向逃げ深さ（円錐転動体の小径側）をΔ２、逃げ幅（円錐転動体の大径側）をΔ３、逃げ幅（円錐転動体の小径側）をΔ４、ポケット丈寸法をＷＣとしたときに、（１）０．０２≦Δ１≦０．３５、（２）０. ０２≦Δ２≦０．３５、（３）０.１×ＷＣ≦Δ３≦０.３５×ＷＣ、（４）０.１×ＷＣ≦Δ４≦０.３５×ＷＣなる関係が満たされるようになっている。
特開２００６−２１４４６６号公報
しかしながら、特許文献１では保持器の柱端部に逃げ形状を有することにより、柱における保持器円環部との接合部分の断面積が減少し、柱部の強度が不足する問題が有った。この強度減少分を補う為、柱部を太くする対策が考えられるが、当該対策は、同一サイズの軸受においては、転動体を収容するスペースが制約を受け、保持器内に収容できるころ数が減少することで、軸受の負荷容量が減少する問題が懸念されていた。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受の回転精度や音響を悪化させることなく、軸受に用いる保持器の強度を確保しつつ、軸受の負荷容量も確保できる転がり軸受用保持器を提供することにある。
前記課題を解決するための第１の発明は、多数の円錐状の転動体を収容する円すい転がり軸受用保持器であって、前記保持器は、径が異なる一対の円環部と前記一対の円環部を連結する複数の柱部と、前記一対の円環部と前記柱部とでプレス成形により一体的に構成され、前記転動体を収容・案内する複数の矩形のポケットとを備え、前記ポケットは、保持器軸方向寸法をＷＣ、前記柱部と大径側の前記円環部と接軸する柱部端部に逃げ部Ａを設け、前記転動体の案内面における前記逃げ部ＡのＲ寸法がＲＡ、保持器円周方向長さをＡ１、保持器軸方向長さＡ２とするとともに、前記柱部と小径側の前記円環部と接軸する柱部端部に逃げ部Ｂを設け、前記転動体の案内面における前記逃げ部ＢのＲ寸法がＲＢ、保持器円周方向長さをＢ１、保持器軸方向長さＢ２とし、前記転動体端部の大径側Ｒ加工幅寸法をＣ１、小径側Ｒ加工幅寸法Ｃ２とした時に、以下の式を満たすことを特徴とする円すい転がり軸受用保持器。
０．０２≦Ａ１≦０．３５
０．０２≦Ｂ１≦０．３５
０．１×ＷＣ≦Ａ２≦０．３５×ＷＣ
０．１×ＷＣ≦Ｂ２≦０．３５×ＷＣ
０．５×Ｃ１≦ＲＡ≦Ｃ１
０．５×Ｃ２≦ＲＢ≦Ｃ２
本発明の円すい転がり軸受用保持器によれば、保持器の加工のバラツキにより柱倒れが生じた際でも、転動体を理想姿勢に安定させる機能を有したまま、保持器の柱部の強度確保が可能である。
円すい転がり軸受を示す断面図である。 本発明に係る円すい転がり軸受用保持器の要部である。 本発明に係る転動体を示す図である。 従来の円すい転がり軸受用保持器の要部である。 応力集中を説明するモデルケースにおける応力集中率を示すグラフである。 応力集中を説明するモデルケースの帯板である。
以下、本発明の実施形態に係る円すい転がり軸受用保持器について、図１から図３に基づいて詳細に説明する。
円すい転がり軸受１は、内輪２と、外輪３と、多数の円錐状のころより成る転動体５と、前記転動体５を所定の間隔に保持する保持器４より構成されている。前記保持器４は、径が異なった一対の円環部４ａ、４ｂと前記一対の円環部４ａ、４ｂを連結する複数の柱部４ｃによって構成され、プレスにより一体的に形成されている。前記一対の円環部と複数の前記柱部とによって転動体５を収容・案内する複数の矩形のポケット４ｄが設けられている。前記ポケット４ｄの前記柱部端部には、大径円環部側に逃げ部Ａが、小径円環部側に逃げ部Ｂが形成されている。逃げ部Ａの形状は、保持器円周方向に長さＡ１、保持器軸方向に長さＡ２とするとともに、転動体案内面における円環部と柱部の交差する部位を半径ＲＡのＲ形状としている。また、逃げ部Ｂの形状は、保持器円周方向に長さＢ１、保持器軸方向に長さＢ２とするとともに、転動体案内面における円環部と柱部の交差する部位を半径ＲＢのＲ形状としている。
ここで、保持器軸方向におけるポケット寸法をＷＣ、前記転動体の端部の大径側Ｒ加工幅寸法をＣ１、小径側Ｒ加工幅寸法Ｃ２としたときに、下記の各式を満たすように保持器、転動体の各寸法が調整される。
０．０２≦Ａ１≦０．３５
０．０２≦Ｂ１≦０．３５
０．１×ＷＣ≦Ａ２≦０．３５×ＷＣ
０．１×ＷＣ≦Ｂ２≦０．３５×ＷＣ
０．５×Ｃ１≦ＲＡ≦Ｃ１
０．５×Ｃ２≦ＲＢ≦Ｃ２
本実施形態により、保持器の加工のバラツキにより柱倒れが生じた際でも、ころ転動面の端部ところ案内面の端部との接触を回避し、ころが中央部近傍で保持器に理想的に安定的に案内され、柱部の強度も確保できる。
ここで、柱部の強度について、下記のモデルケースで説明する。図６に示す幅寸法２Ｅ、２ｂを半径ρで接続した両側にフィレットを持つ帯板の面内の湾曲を想定した場合、フィレット部の応力集中率は図５で示すグラフ（森北出版発行、西田正孝著「応力集中」より引用）の様であることが知られている。通常、転がり軸受では、定格容量を大きくする為、転動体径と転動体間隔の割合は、ある一定範囲内である為、一般的な円すい転がり軸受では、Ｅ／ｂは３．０〜４．３であり、転動体の面取りとｂとの関係Ｃ１／ｂ、Ｃ２／ｂは０．１５〜０．４４である、つまり以下の数値でＲ形状を設けると、ポケット四隅Ｒ／ｂ（フィレットモデルではρ／ｂ）は最小でも０．０７５となるので、応力集中率を最大でも３以下とすることが出来る。一般に強度設計では鋼の静荷重に対する安全率の目安は３とされ、破壊応力の１／３程度の安全設計をされている。ゆえに応力集中率を３以下にとることで、仮に最大応力が保持器の隅Ｒ部に負荷されても破壊応力に至らないことになる。また、転動体の面取部とポケット四隅部の干渉を避けるため、ポケット四隅Ｒ寸法は、転動体面取り寸法より小さくする必要がある。以上により、ポケット四隅Ｒ寸法等の諸元は、上記関係式を満たす必要が有る。
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
１…円すい転がり軸受
２…内輪
３…外輪
４…保持器
５…転動体

Claims (1)

  1. 多数の円錐状の転動体を収容する円すい転がり軸受用保持器であって、前記保持器は、径が異なる一対の円環部と前記一対の円環部を連結する複数の柱部と、前記一対の円環部と前記柱部とでプレス成形により一体的に構成され、前記転動体を収容・案内する複数の矩形のポケットとを備え、前記ポケットは、保持器軸方向寸法をＷＣ、前記柱部と大径側の前記円環部と接軸する柱部端部に逃げ部Ａを設け、前記転動体案内面における前記逃げ部ＡのＲ寸法がＲＡ、保持器円周方向長さをＡ１、保持器軸方向長さＡ２とするとともに、前記柱部と小径側の前記円環部と接軸する柱部端部に逃げ部Ｂを設け、前記転動体案内面における前記逃げ部ＢのＲ寸法がＲＢ、保持器円周方向長さをＢ１、保持器軸方向長さＢ２とし、前記転動体の端部の大径側Ｒ加工幅寸法をＣ１、小径側Ｒ加工幅寸法Ｃ２とした時に、以下の式を満たすことを特徴とする円すい転がり軸受用保持器。
    ０．０２≦Ａ１≦０．３５
    ０．０２≦Ｂ１≦０．３５
    ０．１×ＷＣ≦Ａ２≦０．３５×ＷＣ
    ０．１×ＷＣ≦Ｂ２≦０．３５×ＷＣ
    ０．５×Ｃ１≦ＲＡ≦Ｃ１
    ０．５×Ｃ２≦ＲＢ≦Ｃ２
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