JP2014202302A - 円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】円すいころと保持器との間に発生する潤滑油のせん断抵抗を小さくして、軸受の回転トルクを低減することができる円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受を提供する。【解決手段】円すいころ軸受用保持器１４は、大径側円環部１５及び小径側円環部１６と、大径側円環部１５と小径側円環部１６とを連結すべく、周方向に略等間隔で複数配置される柱部１７と、周方向に互いに隣り合う柱部１７間に形成され、円すいころ１３を転動可能に保持するポケット１８と、を有し、軌道輪１２により案内され、柱部１７は一対の周方向側面１７ａを有し、円すいころ１３がポケット１８に保持された状態において、柱部１７の周方向側面１７ａと円すいころ１３との隙間が、円すいころ１３のピッチ円直径ＰＣＤ位置付近の第１領域Ａ１よりも第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２１，Ａ２２の方が大きく設定される。【選択図】図２

Description

本発明は、円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受に関する。

円すいころ軸受は、コンパクトで、大きなラジアル荷重及びアキシャル荷重を支持することができ、しかも、高速回転で使用することができるため、鉄道車両、鉄鋼機械、工作機械、建設機械等の一般産業機械や、自動車のトランスミッションなどの回転支持部として幅広く使用されている。この種の円すいころ軸受では、内輪及び外輪で画成される隙間空間において、円すいころ及び保持器により仕切られる空間が潤滑油流路とされ、外部から潤滑油が供給される。

ところで、円すいころ軸受内の潤滑油は、その軸受稼働時に内輪、外輪、円すいころ、及び保持器により攪拌され、その攪拌される潤滑油量が多い場合には攪拌抵抗が高くなり、結果的に高回転時における回転トルクが増大してしまうという問題があった。

そこで、保持器の柱部がその周方向の略全体に亘って径方向に肉厚にされることにより、柱部の内径面と内輪の外周面との間の潤滑油経路を狭くして潤滑油の量を減らし攪拌抵抗を低減するものが知られる（例えば、特許文献１参照）。また、柱部が、ころ案内面をそれぞれ有する一対の周方向側面と、周方向幅が保持器の小径側円環部より大径側円環部において小さい内径側内周面と、を有し、隣接する柱部の対向する周方向側面側における外径側ポケット幅及び内径側ポケット側幅をころ径より小さくして、攪拌抵抗を低減するものが知られる（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−０８４７９９号公報 国際公開第２０１０／００５００７号

しかしながら、上記特許文献１、２に記載の円すいころ軸受では、隣接する柱部により画成されるポケットが、円すいころを抱え込むような形状（円すいころよりわずかに大きな円すい形状）であるため、円すいころと保持器との間に発生する潤滑油のせん断抵抗が大きくなり、回転トルクが増大する可能性があった。また、上記特許文献１、２に記載の円すいころ軸受では、保持器の径方向の移動を円すいころで規制しているため、円すいころと保持器との隙間を小さくしなければならなかった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、円すいころと保持器との間に発生する潤滑油のせん断抵抗を小さくして、軸受の回転トルクを低減することができる円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）大径側円環部と、大径側円環部と同心配置される小径側円環部と、大径側円環部と小径側円環部とを連結すべく、周方向に略等間隔で複数配置される柱部と、周方向に互いに隣り合う柱部間に形成され、円すいころを転動可能に保持するポケットと、を有する樹脂製の円すいころ軸受用保持器であって、軌道輪により案内され、柱部は一対の周方向側面を有し、円すいころがポケットに保持された状態において、柱部の周方向側面と円すいころとの隙間が、円すいころのピッチ円直径位置付近の第１領域よりも第１領域以外の第２領域の方が大きく設定されることを特徴とする円すいころ軸受用保持器。
（２）軸受の内輪により案内されることを特徴とする（１）に記載の円すいころ軸受用保持器。
（３）内輪は、外周面に設けられる内輪軌道面と、内輪軌道面の軸方向両側にそれぞれ設けられる小鍔部及び大鍔部と、を有し、柱部の内径が、小鍔部の外径よりも小さく設定されることを特徴とする（２）に記載の円すいころ軸受用保持器。
（４）内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動可能に配設される複数の円すいころと、円すいころを周方向に等間隔に保持する保持器と、を備える円すいころ軸受であって、保持器が、（１）〜（３）のいずれか１つ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。

本発明によれば、軌道輪により案内され、柱部は一対の周方向側面を有し、円すいころがポケットに保持された状態において、柱部の周方向側面と円すいころとの隙間が、円すいころのピッチ円直径位置付近の第１領域よりも第１領域以外の第２領域の方が大きく設定されるため、柱部の周方向側面と円すいころとの間に適度な隙間が形成されて、これにより、円すいころと保持器との間に発生する潤滑油のせん断抵抗を小さくすることができ、軸受の回転トルクを低減することができる。

本発明に係る円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受の第１実施形態を説明する要部断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る円すいころ軸受用保持器の第２実施形態を説明する要部断面図である。

以下、本発明に係る円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して、本発明に係る円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受の第１実施形態について説明する。

本実施形態の円すいころ軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動可能に配設される複数の円すいころ１３と、円すいころ１３を周方向に等間隔に保持する円すいころ軸受用保持器１４と、を備える。また、内輪１２には、その内輪軌道面１２ａの軸方向両側に小鍔部１２ｂ及び大鍔部１２ｃがそれぞれ設けられる。

保持器１４は、合成樹脂を射出成形することで形成されており、図１及び図２に示すように、大径側円環部１５と、大径側円環部１５と同軸配置される小径側円環部１６と、大径側円環部１５と小径側円環部１６とを連結すべく、周方向に略等間隔で複数配置される柱部１７と、周方向に互いに隣り合う各柱部１７の間に形成され、円すいころ１３を転動可能に保持するポケット１８と、を有する。そして、柱部１７は、ポケット１８の一部を構成する一対の周方向側面１７ａを有する。

そして、本実施形態では、図２に示すように、円すいころ１３がポケット１８に保持された状態において、柱部１７の周方向側面１７ａと円すいころ１３との隙間が、円すいころ１３のピッチ円直径ＰＣＤ位置付近の第１領域Ａ１よりも第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２１，Ａ２２の方が大きく設定されている。このため、柱部１７の周方向側面１７ａの第１領域Ａ１の部分は、円すいころ１３との距離が狭められ、保持器１４の周方向の移動を規制する周方向規制部を構成する。なお、第２領域Ａ２１は第１領域Ａ１よりも径方向内側、第２領域Ａ２２は第１領域Ａ１よりも径方向外側に位置している。

柱部１７の内周面１７ｂは、図１に示すように、内輪軌道面１２ａと略平行に延び内輪軌道面１２ａと接触するテーパ状の案内面１７ｃを有する。このため、保持器１４は、軌道輪である内輪１２の内輪軌道面１２ａにより案内される。また、柱部１７の案内面１７ｃが内輪軌道面１２ａに接触しているため、保持器１４の径方向の移動が規制される。

また、柱部１７の内周面１７ｂの小径側円環部１６側の端部には、軸受１０の軸方向と略平行に延びるストレート面１７ｄが形成されている。このため、ストレート面１７ｄは内輪軌道面１２ａとは接触しない。

また、柱部１７のストレート面１７ｄの小径側円環部１６の内周面との境界部分には、環状段部１７ｅが形成されており、この環状段部１７ｅの内径は内輪１２の小鍔部１２ｂの外径よりも小さく設定されている。このため、内輪１２、円すいころ１３、及び保持器１４を組み立てた中間組立体を運搬する場合などにおいて、円すいころ１３及び保持器１４が小鍔部１２ｂ側に移動したとしても、柱部１７の環状段部１７ｅが内輪１２の小鍔部１２ｂに当接するので、円すいころ１３及び保持器１４の軸方向の移動が規制され、その中間組立体の分解が防止される。

ところで、本実施形態では、柱部１７の周方向側面１７ａと円すいころ１３との隙間を大きくしているが、単にこの隙間を大きくした場合、ポケット１８内で円すいころ１３が大きく移動してしまい、保持器としての機能を満たさないことが考えられる。このため、本実施形態では、柱部１７の周方向側面１７ａの第１領域Ａ１の部分（周方向規制部）により、円すいころ１３の周方向の移動を規制している（円すいころ１３を周方向の所定位置に保持している）。しかし、保持器１４により円すいころ１３の径方向の移動は規制されていない（換言すると、円すいころ１３により保持器１４の径方向の移動は規制されていない）。そして、この円すいころ１３及び保持器１４の径方向の移動は、軸受組立完了時（軸受使用時）及び軸受組立時に問題が発生させる。

まず、軸受組立完了時においては、円すいころ１３により保持器１４の周方向の移動は規制されているが、保持器１４の径方向の移動が規制されていないという問題が発生する（なお、円すいころ１３は、外輪１１及び内輪１２により径方向の移動が規制され、保持器１４の周方向規制部により周方向の移動が規制されて、所定位置に保持されている）。このため、本実施形態では、保持器１４の径方向の移動を規制するため、保持器１４の柱部１７の案内面１７ｃを内輪軌道面１２ａに接触させて、保持器１４を内輪１２の内輪軌道面１２ａにより案内している。また、保持器１４を内輪軌道面１２ａにより案内するメリットとしては、研削加工が施されて表面粗さが良好であるので、保持器１４の摺動抵抗が小さく、軸受１０の回転トルクを低減することができる。また、保持器１４の周速度（保持器１４と内輪軌道面１２ａの摺動面の相対速度）を小さくすることができる。また、外輪１１の外輪軌道面１１ａと比較して、内輪軌道面１２ａの摺動面の径寸法が小さいので、軸受１０の回転トルクを低減することができる。

次に、軸受組立時においては、円すいころ軸受１０は、内輪１２、円すいころ１３、及び保持器１４を組み立てた中間組立体の状態（外輪１１が存在しない状態）で取り扱われており、ポケット１８内で円すいころ１３の径方向の移動が規制されていないため、円すいころ１３が小鍔部１２ｂよりも外径側に移動してしまい、円すいころ１３及び保持器１４が内輪１２の小鍔部１２ｂ側から外れてしまうという問題が発生する。このため、本実施形態では、柱部１７の環状段部１７ｅの内径を小鍔部１２ｂの外径よりも小さく設定して、円すいころ１３及び保持器１４の軸方向の移動を規制している。なお、従来の円すいころ軸受では、保持器が円すいころを径方向内側に保持する（円すいころが外径側に移動しない）ように構成されているため、円すいころが小鍔部及び大鍔部間で軸方向に移動できないことにより、保持器と円すいころが一体となって内輪から外れることはない。

以上説明したように、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、内輪１２により案内され、柱部１７は一対の周方向側面１７ａを有し、円すいころ１３がポケット１８に保持された状態において、柱部１７の周方向側面１７ａと円すいころ１３との隙間が、円すいころ１３のピッチ円直径ＰＣＤ位置付近の第１領域Ａ１よりも第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２１，Ａ２２の方が大きく設定されるため、柱部１７の周方向側面１７ａと円すいころ１３との間に適度な隙間が形成されて、これにより、円すいころ１３と保持器１４との間に発生する潤滑油のせん断抵抗を小さくすることができ、軸受１０の回転トルクを低減することができる。

また、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、柱部１７の周方向側面１７ａの第１領域Ａ１の部分が、保持器１４の周方向の移動を規制する周方向規制部を構成するため、柱部１７の周方向側面１７ａと円すいころ１３との間に適度な隙間を形成したとしても、周方向の保持器１４が動く動的空間は減少しないため、攪拌抵抗低減効果が損なわれることはない。また、円すいころ１３の周方向の移動を規制することができるので、円すいころ１３を周方向の所定位置に保持することができる。

また、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、柱部１７の環状段部１７ｅの内径が内輪１２の小鍔部１２ｂの外径よりも小さく設定されるため、内輪１２、円すいころ１３、及び保持器１４を組み立てた中間組立体を運搬する場合などにおいて、円すいころ１３が小鍔部１２ｂよりも外径側に移動し、円すいころ１３及び保持器１４が小鍔部１２ｂ側に移動したとしても、柱部１７の環状段部１７ｅが内輪１２の小鍔部１２ｂに当接する。これにより、円すいころ１３及び保持器１４の軸方向の移動が規制されて、その中間組立体の分解を防止することができる。

また、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、内輪１２の内輪軌道面１２ａにより保持器１４を案内して、保持器１４の径方向の移動を規制すると共に、内輪軌道面１２ａの表面粗さが良好であるため、保持器１４の摺動抵抗が小さく、軸受１０の回転トルクを低減することができる。また、保持器１４の周速度（保持器１４と内輪軌道面１２ａの摺動面の相対速度）を小さくすることができる。また、外輪１１の外輪軌道面１１ａと比較して、内輪軌道面１２ａの摺動面の径寸法が小さいので、軸受１０の回転トルクを低減することができる。

また、一般的な円すいころ軸受では、軸受回転時、ポンプ効果と呼ばれる小径側から大径側に潤滑油を引き込む力が生じ、その力は、小径側における外輪と保持器の隙間よりも内輪と保持器の隙間の方が大きい。そこで、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、保持器１４を軌道輪である内輪１２により案内するため、小径側における内輪１２と保持器１４の隙間（小鍔部１２ｂと保持器１４の隙間）からの潤滑油の流入を適度に抑制するため、軸受１０の回転トルクを更に低減することができる。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明に係る円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一或いは同等符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態では、図３に示すように、柱部１７の内周面１７ｂの大径側円環部１５側に、大径側円環部１５に向かうに従って拡径するテーパ面１７ｆが形成されている。このため、テーパ面１７ｆは内輪軌道面１２ａとは接触しない。

また、テーパ面１７ｆは、柱部１７の軸方向長さの半分以上に亘って形成されている。このため、内輪軌道面１２ａと接触する案内面１７ｃは、柱部１７の軸方向中心よりも小径側円環部１６側に配置されている。

以上説明したように、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、柱部１７の内周面１７ｂの大径側円環部１５側にテーパ面１７ｆが形成されるため、柱部１７の案内面１７ｃと内輪軌道面１２ａとの接触面積が減少される。これにより、摩擦抵抗を低減することができるので、軸受１０の回転トルクを更に低減することができる。

また、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、テーパ面１７ｆが大径側円環部１５に向かうに従って拡径するように形成されるため、上記ポンプ効果により、軸受内部に流入した潤滑油を効率良く排出することができ、軸受１０の回転トルクを更に低減することができる。

また、本実施形態の円すいころ軸受１０によれば、内輪軌道面１２ａと接触する柱部１７の案内面１７ｃが、柱部１７の軸方向中心よりも小径側円環部１６側に配置され、上記ポンプ効果により潤滑油が小径側から流入するため、潤滑に優れ、保持器１４の摺動抵抗が小さくなり、軸受１０の回転トルクを更に低減することができる。また、保持器１４の周速度（保持器１４と内輪軌道面１２ａの摺動面の相対速度）を更に小さくすることができる。また、上記第１実施形態と比較して、内輪軌道面１２ａの摺動面の径寸法が小さいので、軸受１０の回転トルクを更に低減することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、全ての柱部１７に内輪軌道面１２ａと接触する案内面１７ｃを設けているが、これに限定されず、一部の柱部１７に案内面１７ｃを設けるようにしてもよい。この場合、保持器１４の径方向の移動を規制する観点から、案内面１７ｃを３等配以上設けるようにした方が好ましい。

なお、玉軸受における内輪案内保持器の場合、溝肩の円筒形状部分により保持器を案内するが、円すいころ軸受の内輪における小鍔部及び大鍔部の外周面は、熱処理後は未加工（形状及び表面粗さが悪い状態）であり、この部分を案内面として使用するためには加工を施さなければならず、製造コストが増加してしまう。

１０ 円すいころ軸受
１１ 外輪
１１ａ 外輪軌道面
１２ 内輪
１２ａ 内輪軌道面
１２ｂ 小鍔部
１２ｃ 大鍔部
１３ 円すいころ
１４ 円すいころ軸受用保持器
１５ 大径側円環部
１６ 小径側円環部
１７ 柱部
１７ａ 周方向側面
１８ ポケット
Ａ１ 第１領域
Ａ２１，Ａ２２ 第２領域
ＰＣＤ ピッチ円直径

Claims (4)

1. 大径側円環部と、前記大径側円環部と同心配置される小径側円環部と、前記大径側円環部と前記小径側円環部とを連結すべく、周方向に略等間隔で複数配置される柱部と、周方向に互いに隣り合う前記柱部間に形成され、円すいころを転動可能に保持するポケットと、を有する樹脂製の円すいころ軸受用保持器であって、
   軌道輪により案内され、
   前記柱部は一対の周方向側面を有し、
   前記円すいころが前記ポケットに保持された状態において、前記柱部の前記周方向側面と前記円すいころとの隙間が、前記円すいころのピッチ円直径位置付近の第１領域よりも前記第１領域以外の第２領域の方が大きく設定されることを特徴とする円すいころ軸受用保持器。
2. 軸受の内輪により案内されることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器。
3. 前記内輪は、外周面に設けられる内輪軌道面と、前記内輪軌道面の軸方向両側にそれぞれ設けられる小鍔部及び大鍔部と、を有し、
   前記柱部の内径が、前記小鍔部の外径よりも小さく設定されることを特徴とする請求項２に記載の円すいころ軸受用保持器。
4. 内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動可能に配設される複数の円すいころと、前記円すいころを周方向に等間隔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１〜３のいずれか１項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。

Images