JP2015530549A - 保持器及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

少なくとも一つの第１保持器柱３０が接続された少なくとも一つの第１リング構造体１８，３４を備えた、転がり軸受の転動要素１４を保持するための保持器２４。該保持器は、少なくとも一つの第２保持器柱３８が接続された第２リング構造体３６を備え、これにより、前記少なくとも一つの第２リング構造体３６は、前記少なくとも一つの第１リング構造体１８、３４の径方向内側に位置するように配置される。

Description

本発明は、転がり軸受 (rolling element bearing) のための保持器 (bearing cage) 並びに少なくとも一つの当該保持器を備える転がり軸受に関する。

保持器は、転がり軸受の個々の転動要素をレース（軌道輪）の周りに等間隔に保持する独立した構造体である。

通常、転がり軸受は潤滑のために潤滑グリースが供給される。グリースはその油分を徐々に放出することで軸受に長期的な潤滑をもたらすことが理想的である。グリースは、潤滑すべき部品例えば前記転動要素の表面になるたけ近い部位に供給されることが好ましい。特に、保持器の柱 (cage bar) に多くのグリースが集められることが有益となる。これらの量を有したグリースは前記転動要素に近接し、よってそれら転動要素に油を直接提供することができる。

しかしながら、転がり軸受の作動中に生ずる遠心力並びに付着力の限界が、保持器のグル―ス保持能力に好ましくない影響をもたらす。その結果、保持器の柱に付着していたグリースは逸散し、別の部位、すなわち前記転動要素の中心あるいはリングの軌道に向けて潤滑材を供給することのできない部位、に集まってしまう。

特許文献１は、グリースの保持性能が改良された、転がり軸受のための保持器を開示している。この保持器は、等間隔に設けられた保持器の柱を有した少なくとも一つのリング状本体を有し、隣接する保持器柱が成す各対が、転動要素を収容する保持器ポケットを規定している。保持器の柱の少なくとも一つは、径方向の外方及び／又は内方に設けられた複数の要素を有しており、この或いはこれらの要素が、グリースを保持するための少なくとも一つの空間を形成している。

米国特許第６４６１０４８号明細書

本発明の目的は、転がり軸受の転動要素を保持する保持器において、該転がり軸受をより良好に潤滑することを可能とする改良された保持器を提供することである。

この目的は、転動要素を保持するための保持器において、少なくとも一つの第１保持器柱が接続された少なくとも一つの第１リング構造体を有する保持器によって達成される。該保持器は、少なくとも一つの第２保持器柱が接続される第２リング構造体を備え、これにより、該少なくとも一つの第２リング構造体は、前記少なくとも一つの第１リング構造体の径方向内側に位置すべく設けられる。従って、該保持器が使用されるとき、潤滑材は第２リング構造体によって保持されることとなる。

この保持器では、該保持器の使用時において、より多くのグリースが保持器の柱に付着することができ、転がり軸受においてグリースがより長期にわたって留まることが可能であり、以て転がり軸受の潤滑信頼性が高まる。

本発明の一実施形態では、前記少なくとも一つの第２保持器柱は、該保持器の直径が前記少なくとも一つの第２保持器柱の長さに沿った所定の点／部位において最大となるよう構成され、これにより、該保持器の使用時において前記転動要素の回転中心に向かう潤滑材の流れが向上するようになされる。

本発明の他の実施形態では、前記少なくとも一つの第２リング構造体が、前記保持器の使用中に潤滑材を収容するための少なくとも一つの貯蔵部を有している。

前記少なくとも一つの第１リング構造体は前記少なくとも一つの第２リング構造体と一体に形成すること、あるいは、例えばスナップ固定又は溶接により、前記少なくとも一つの第２リング構造体と結合することができる。

前記第１リング構造体及び／又は前記第２リング構造体は金属、例えば鋼、あるいはその他の適宜な材料から構成することができる。第１リング構造体及び／又は第２リング構造体は例えばシートメタルから構成してもよい。

本発明の一実施形態では、前記少なくとも一つの第１保持器柱は、該保持器の直径が該少なくとも一つの第１保持器柱の長さに沿った或る点／部位において最大となるようされ、これにより、該保持器の使用時において前記転動要素の回転中心に向かう潤滑材の流れが向上するようになされる。ここで「回転中心」とは、該回転要素の両端部間の中間に位置する、回転要素の回転面の中心を意味する。

前記少なくとも一つの保持器の柱は、その長さ方向に沿った何れかの箇所に隆起点又は隆起部位する。この隆起点／隆起部位は前記少なくとも一つの保持器の柱の表面積を増加させ、その結果そこに収容される潤滑材の量を増加させ、このことが前記転動要素の前記回転中心に向かう潤滑材流れを向上させる。表面積を増加させかつ保持器使用時における転動要素の回転中心に向かう潤滑材流れを向上させるために、少なくとも一つの第１保持器柱は、該第１保持器柱の長さ方向に沿って複数の隆起点／隆起部位を有していてもよいことに留意すべきである。

本発明の一実施形態によれば、所定の点／部位は、使用時に少なくとも一つの回転要素の回転面の中心上の位置、例えば前記少なくとも一つの第１保持器柱の長さに沿った中間部、に位置するよう配置される。

本発明の他の実施形態によれば、前記保持器は軸方向に対向した二つのリング構造体を備え、これにより、前記少なくとも一つの保持器柱は、これら軸方向に対向したリング構造体間に延在したものとなっている。前記少なくとも一つの第１保持器柱は、前記点／部位を、前記軸方向に対向したリング構造体の間の中間部に備えることができる。

本発明のさらなる実施形態によれば、前記少なくとも一つの第１リング構造体の前記少なくとも一つの第１保持器柱は、回転要素の外径プロファイルに従った両端部を有している。この両端部は、前記少なくとも一つの保持器の柱の長さの５％〜３０％，好ましくは１０〜２０％に渡って延在することができる。前記点／部位は、前記少なくとも一つの第１保持器柱の中心部、すなわちそれら端部間に延在する中心部に配置することができる。

本発明の一実施形態によれば、前記少なくとも一つの第１保持器柱は、該保持器の使用時において転がり軸受要素の外面に沿って延在する側面を有している。該側面は、径方向外縁と径方向内縁を備えている。使用時に回転要素を収容する隣接した２本の保持器の柱の前記径方向外縁間の寸法は、隣接したこれら２本の保持器の柱における隣接した２つの径方向内縁間の寸法よりも大きい。前記少なくとも一つの保持器の柱の前記側面は少なくとも一つの面取り縁を有ししている。例えば、この面取り縁は、前記第１保持器柱の径方向内縁に設けることができる。

該保持器は、玉軸受又はころ軸受、円筒ころ軸受 (cylindrical roller bearing)、円すいころ軸受 (taper roller bearing/conical roller bearing)、自動調心ころ軸受 (toroidal roller bearing)、針状ころ軸受 (needle roller bearing) といった転がり軸受に用いることができる。

本発明はまた、本発明の何れかの実施形態による少なくとも一つの保持器を備える転がり軸受に関する。

以下、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態により本発明を詳細に説明する。
これらの図の縮尺は現実とは異なり、明りょう化の為所定の特徴部を誇張して示してあることに留意されたい。

従来の軸受を示す全体斜視図である。 従来の軸受を示す断面図である。 従来の保持器の一部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による転動要素及び保持器を示す断面図である。 本発明の一実施形態による転動要素及び保持器を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態による転動要素及び保持器を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による保持器を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態による保持器の第１リング構造体を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態による保持器の第２リング構造体を示す斜視図である。 従来の保持器の柱を示す断面図である。 本発明の一実施形態による保持器の柱を示す断面図である。

図１ａないし図１ｃは従来の転がり軸受１０を示している。該転がり軸受は、複数の転動要素を保持するための２つの保持器１２を備えている。各保持器１２はリング構造体１８を備えており、該リング構造体に複数の保持器の柱 (cage bar) ２０が接続されている。これら保持器の柱２０は、前記転動要素１４の外径プロファイルに従った実質的に平らな外面を有している。各保持器１２の外径は、前記転動要素１４の２つの列の間に位置した前記リング構造体１８のリング部において最大とされている。

図２ａ及び図２ｂは、複数の転動要素１４の２つの列を保持するための、本発明の一実施形態による２つの保持器２４を示すものである。各保持器２４は、軸方向に対向する一対のリング２６，２８を備え、こられ対向する２つのリング２６，２８間に、複数の第１保持器柱３０が延在している。これら第１保持器柱３０は全て、各保持器２４の直径が、各転動要素１４の回転面の中央上に位置する点３２において最大となるように構成されている。このため、この‘点’又は‘部位’から落ちる潤滑材は転動要素１４の前記回転面の中心に、すなわち各転動要素１４の両端部の間の中央部に供給されることになる。これにより、該保持器２４の稼働時、転動要素１４の回転面の中心に向って流れる潤滑材の流れは改良され、向上する。図示の実施形態において、前記第１保持器柱３０上の潤滑材は、各転動要素１４の一端に向かって流れる。

本発明の実施形態により保持器２４の前記第１保持器柱３０の表面積が増加するため、従来の保持器１２の柱に比べ、潤滑材の貯留量が増加する。より多くの潤滑材が、前記少なくとも一つの隆起した点又は部位に集まり、然る後、該少なくとも一つの隆起した点又は部位の近傍の前記転動要素１４の前記回転面上に落ちる。

各前記第１保持器柱３０は、前記転動要素の外径プロファイルに従った両端部を備えることができる。該両端部は第１保持器柱３０の長さの５％〜３０％、好ましくは１０〜２０％にわたって延在してもよい。これにより、前記両端部間の中間部分の少なくとも一部は、各保持器２４の外径が前記両端間の点又は部位において最大とされ、該保持器２４の稼働時に、転動要素１４の回転中心に向かう潤滑材の流れが改良されるように構成されている。例えば、前記両端部間の中央部の少なくとも一部はその最大外径の点又は部位を構成するよう、前記端部部に対して隆起している。

図３ａ及び図３ｂは、第１リング構造体３４を備えた保持器を示している。第１リング構造体３４は、軸方向に対向した一対のリング２６，２８を備え、これら２つのリング２６，２８の間に、複数の第１保持器柱３０が延在している。また、前記保持器２４は第２リング構造体３６を備え、該第２リング構造体には複数の第２保持器柱３８が接続されている。該第２リング構造体３８は、該保持器２４の稼働時において、前記少なくとも一つの第１リング構造体３４の径方向内側に位置するように構成されている。前記第２保持器柱３８は、該第２リング構造体３６の直径が第２保持器柱３８の長さに沿った点４０において最大となるよう、そしてこれにより、該保持器２４の稼働時において転動要素１４の回転中心に向かう潤滑材の流れが向上するように、構成されている。

ここで、第１保持器柱３０又は第２保持器柱３８の「長さ」とは、リング構造体の第１リング２６から第１保持器柱３０もしくは第２保持器柱３８の端部までの寸法、又はリング構造体の第２リング２８までの寸法である。またこの寸法は、第１保持器柱３０又は第２保持器柱３８の外面に沿って測ったものである。

少なくとも一つの第１保持器柱３０及び／又は少なくとも一つの第２保持器柱３８は、該保持器２４の稼働時における転動要素１４の回転中心に向かう潤滑材の流れを向上させるために、少なくとも一つの溝を有していても良い。

前記第２リング構造体３８は該保持器２４の稼働時において潤滑材を収納するための貯蔵部４２を有した構成とすることもできる。

図４ａ及び図４ｂは、例えばスナップ固定あるいは溶接といった手段によって第２リング構造体３６と接続されるよう構成された第１リング構造体３４を示している。あるいは、該第１リング構造体３４は第２リング３６と一体構成とされてもよい。

図５ａは、従来の保持器の隣接した２つの保持器の柱２０を示したものである。図５ｂは、本発明の一実施形態による保持器の、隣接した２つの第１保持器柱３０を示したものである。これら第１保持器柱３０は、保持器の稼働時において転動要素の外面に沿って延在するよう構成された側面４４を備えている。該側面４４は径方向外縁４６及び径方向内縁４８を有している。該保持器の稼働時にあってその間に転動要素を収容する隣接した２つの保持器の柱３０の間の寸法は、当該隣接する２つの保持器の柱３０の前記径方向内縁４８間の寸法よりも大きく設定されている。これにより、潤滑材は転動要素の外面と保持器の柱３０の前記側面４４との間の空隙に保持されるものとなる。

前記少なくとも一つの第１保持器柱３０の前記側面４４は少なくとも一つの面取り縁５２を有している。該少なくとも一つの面取り縁５２は、図示の実施形態に示されるように、前記第１保持器柱３０の前記径方向内縁５２に設けることができる。

図５ａに示した従来の保持器の柱においては、各保持器の柱２０が、転動要素１４の外面と保持器の柱２０の側縁との間の空隙に収容可能な潤滑材の量を制限するラグ５０を有している。本発明の実施形態による保持器の柱３０はそのようなラグ５０を有さない。

当業者には、本発明の技術的範囲内での本発明の更なる改良が可能であることが理解されるであろう。例えば、保持器は、対を成す保持器半体等、複数の個別のパーツで構成することも可能である。

１４ 転動要素
１８ 第１リング構造体
２４ 保持器
３０ 第１保持器柱
３２ 点／部位
３４ 第１リング構造体
３６ 第２リング構造体
３８ 第２保持器柱
４０ 点／部位

Claims (15)

1. 少なくとも一つの第１保持器柱（３０）が接続された少なくとも一つの第１リング構造体（１８，３４）を備えた、転がり軸受の転動要素（１４）を保持するための保持器（２４）において、
   少なくとも一つの第２保持器柱（３８）が接続された第２リング構造体（３６）を備え、前記少なくとも一つの第２リング構造体（３６）は、前記少なくとも一つの第１リング構造体（１８、３４）の径方向内側に位置するように配置されていることを特徴とする保持器（２４）。
2. 請求項１記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの第２保持器柱（３８）は、該保持器（２４）の稼働時における転動要素（１４）の回転中心に向かう潤滑材の流れを向上すべく、前記第２リング構造体（３６）の径が、前記少なくとも一つの第２保持器柱（３８）の長さに沿った所定の点あるいは部位（４０）において最大となるよう構成されていることを特徴とする保持器（２４）。
3. 請求項１又は２記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの第２リング構造体（３６）が、該保持器（２４）の稼働時において潤滑材を収容するための少なくとも一つの貯蔵部（４２）を備えていることを特徴とする保持器（２４）。
4. 請求項１ないし３の何れか一項記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの第１リング構造体（１８，３４）が、前記少なくとも一つの第２リング構造体（３６）と一体に構成されていることを特徴とする保持器（２４）。
5. 請求項１ないし３の何れか一項記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの第１リング構造体（１８，３４）は、前記少なくとも一つの第２リング構造体（３６）と接続されるよう構成されていることを特徴とする保持器（２４）。
6. 請求項１ないし５の何れか一項記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの第１保持器柱（３０）は、該保持器（２４）の稼働時における転動要素（１４）の回転中心に向かう潤滑材の流れを向上すべく、該保持器（２４）の径が、前記少なくとも一つの第１保持器柱（３０）の長さに沿った所定の点あるいは部位（３２）において最大となるよう構成されていることを特徴とする保持器（２４）。
7. 請求項６記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの保持器柱（３０）が、該保持器の稼働時に少なくとも一つの転動要素（１４）の回転面の中央の位置に位置するよう構成された点あるいは部位（３２）を備えていることを特徴とする保持器（２４）。
8. 請求項６又は７記載の保持器（２４）において、軸方向に対向したリング構造体（２６，２８）を備え、前記少なくとも一つ第１保持器柱（３０）がこれらリング構造体（２６，２８）間に延びていることを特徴とする保持器（２４）。
9. 請求項８記載の保持器（２４）において、前記点あるいは部位（３２）は、軸方向に対向した前記２つのリング構造体（２６，２８）の中間部に設けられていることを特徴とする保持器（２４）。
10. 請求項１ないし９の何れか一項記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの第１リング構造体（１８，３４）の前記少なくとも一つの第１保持器柱（３０）は、前記転動要素の外径プロファイルに従った両端部を備えていることを特徴とする保持器（２４）。
11. 請求項１０記載の保持器（２４）において、前記両端部は、前記少なくとも一つの第１保持器柱（３０）の長さの５％〜３０％、好ましくは１０〜２０％にわたり延在していることを特徴とする保持器（２４）。
12. 請求項１ないし１１の何れか一項記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの第１保持器柱（３０）は、該保持器（２４）の稼働時に転動要素（１４）の外面に沿って延在するように構成された側面（４４）を有しており、該側面（４４）は径方向外縁（４６）及び径方向内縁（４８）を備え、かつ、該保持器の稼働時に転動要素（１４）がその間に位置する隣接した２つの保持器柱（３０）の前記径方向外縁（４６）間の寸法は、隣接した前記２つの保持器柱（３０）の前記径方向内縁（４８）よりも大きいことを特徴とする保持器（２４）。
13. 請求項１２記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの第１保持器柱（３０）の前記側面（４４）が少なくとも一つの面取り縁（５２）を備えていることを特徴とする保持器（２４）。
14. 請求項１３記載の保持器（２４）において、前記少なくとも一つの面取り縁（５２）は、前記第１保持器柱（３０）の前記径方向内縁（４８）に設けられていることを特徴とする保持器（２４）。
15. 請求項１ないし１４記載の何れか一項記載の少なくとも一つの保持器を備えた転がり軸受構造体。

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