JP2016205598A - 円錐ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易でありながら、耐振動性及び耐衝撃性を高められ、しかも潤滑性を向上できる円錐ころ軸受を提供する。【解決手段】円錐ころ軸受は、外輪１１と、内輪１３と、円錐ころ１５と、保持器１７とを備える。保持器１７は、軸方向一端側の小径側円環部３１と、軸方向他端側の大径側円環部３３と、円周方向に複数配置され、小径側円環部３１と大径側円環部３３を円錐ころ１５の軸心に沿って連結する柱部３５と、を有する。小径側円環部３１は、内輪１３の小鍔部２５に、所定の径方向隙間を有して対面配置される案内面５１と、柱部３５が配置される円周方向の位置の少なくとも一部に、軸方向に連通する開口部５３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、円錐ころ軸受に関する。

一般に、円錐ころ軸受に使用される保持器として、樹脂製又は金属製のかご形保持器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の保持器には、ころ案内方式が広く採用されている。

特開２００６−２５０１８４号公報

しかし、ころ案内方式の軸受は、ころの移動自由度が高いため、軸受の径方向振れ幅が大きくなり、耐振動性や耐衝撃性が低下しやすい。そのため、ころ案内方式の軸受を振動の激しい鉄道車両や建設機械等に適用すると、使用条件によっては保持器に亀裂、割れ、摩耗等が生じる可能性がある。また、円錐ころと接触する保持器のポケットは、形状が複雑であるため製造が容易ではなく、製造工程上の管理費用や測定費用等の製造コストが嵩んでしまう。
上記の理由から、ころ案内方式の保持器は、特に高い耐振動性と耐衝撃性が要求され、ポケットを画成する保持器の柱部や、柱部両端の円環部は、より大きな断面寸法が必要とされている。その結果、組み込み可能なころのサイズや個数が制限され、軸受の動定格荷重や静定格荷重を大きくし難くなっている。また、断面寸法が大きくなることで、潤滑性が低下する虞がある。

そこで本発明は、製造が容易でありながら、耐振動性及び耐衝撃性を高められ、しかも潤滑性を向上できる円錐ころ軸受を提供することを目的とする。

本発明は下記構成からなる。
（１） 円錐状の外輪軌道面を有する外輪と、円錐状の内輪軌道面を有し、該内輪軌道面の軸方向一方側に形成された小鍔部、及び軸方向他方側に形成された大鍔部を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配される複数の円錐ころと、該円錐ころを円周方向に所定間隔で保持する保持器と、を備える円錐ころ軸受であって、
前記保持器は、軸方向一端側の小径側円環部と、軸方向他端側の大径側円環部と、円周方向に複数配置され、前記小径側円環部と前記大径側円環部を前記円錐ころの軸心に沿って連結する柱部と、を有し、
前記小径側円環部は、前記内輪の小鍔部に、所定の径方向隙間を有して対面配置される案内面と、前記柱部が配置される円周方向の位置の少なくとも一部に、軸方向に連通する開口部と、を有すること特徴とする円錐ころ軸受。
（２） 前記開口部は、前記保持器の軸方向に貫通する貫通孔を含むことを特徴とする（１）に記載の円錐ころ軸受。
（３） 前記開口部は、前記小径側円環部の内周縁を径方向外側に向けて切り欠いた切り溝を含むことを特徴とする（１）又は（２）に記載の円錐ころ軸受。
（４） 前記開口部は、前記保持器の円周方向に沿って等間隔に配置されることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一つに記載の円錐ころ軸受。
（５） 前記保持器は、金属材料をプレス加工して作製されることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか一つに記載の円錐ころ軸受。

本発明によれば、円錐ころ軸受を容易に製造でき、耐振動性及び耐衝撃性を高められ、しかも潤滑性を向上することができる。

本発明の実施形態を説明するための図で、円錐ころ軸受の一部断面図である。 図１に示す保持器の一部拡大斜視図である。 図１のＶ１方向から見た円錐ころ軸受の一部側面図である。 第２構成例の円錐ころ軸受の一部断面図である。 図４のＶ２方向から見た円錐ころ軸受の一部側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１構成例＞
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、円錐ころ軸受の一部断面図である。この円錐ころ軸受１００は、一般的な機械構造物の軸受の他、鉄道車両、自動車、建設機械、鉄鋼圧延機等の各種産業機器の回転軸を回転支持する用途に対しても好適に用いられる。

本構成の円錐ころ軸受１００は、外輪１１と、内輪１３と、円錐ころ１５と、保持器１７とを備える。

外輪１１は、内周面に円錐状の外輪軌道面２１を有する。内輪１３は、外周面に円錐状の内輪軌道面２３を有する。内輪１３の内輪軌道面２３の軸方向一方側には小鍔部２５が形成され、軸方向他方側には大鍔部２７が形成される。

小鍔部２５の外径面は、内輪１３の軸方向一方側の端面２９から順に、保持器案内面４１と小鍔外径面４３に加工される。保持器案内面４１は、均一な径寸法を有する円筒面であり、小鍔外径面４３は、その一部に径方向外側へ突起する突起部が形成され、円錐ころ１５を軸方向に位置決めする。小鍔外径面４３の直径Ｄａは、保持器案内面４１の直径Ｄｂより若干大きくなっている。

円錐ころ１５は、保持器１７に複数個が保持された状態で、外輪軌道面２１と内輪軌道面２３との間に転動自在に配される。

保持器１７は、軸方向一端側の小径側円環部３１と、軸方向他端側の大径側円環部３３と、小径側円環部３１及び大径側円環部３３を円錐ころ１５の軸心に沿って連結する柱部３５と、を有する。この柱部３５は、円周方向に複数配置される。つまり、保持器１７は、軸方向一端側から他端側に向けて拡径する、かご形の保持器である。

図２に保持器１７の一部拡大斜視図を示す。保持器１７は、小径側円環部３１と大径側円環部３３と柱部３５，３５によってポケット３７が画成される。このポケット３７に、上記した円錐ころ１５が保持される。保持器１７は、円周方向に所定の一定間隔で形成されたポケット３７に、円錐ころ１５がそれぞれ回転自在に保持される。

また、図１に示す内輪１３の小鍔部２５及び大鍔部２７は、それぞれ円錐ころ１５の小径側端面４５（尾部面）及び大径側端面４７（頭部面）に滑り接触し、円錐ころ１５を軸方向に位置決めする。

内輪１３の外周面において、小鍔部２５及び大鍔部２７と内輪軌道面２３とを接続する一対の角部には、それぞれ周方向に沿って凹状の内輪逃げ溝４９，４９が形成される。

図２に示すように、保持器１７の小径側円環部３１は、軸方向一端側の先端に被案内面５１が形成される。この被案内面５１は、内輪１３の小鍔部２５に形成された保持器案内面４１に所定の案内隙間ｔ（図１参照）を空けて対面して、保持器１７を内輪案内させる面となる。

保持器案内面４１と被案内面５１との間の径方向隙間である案内隙間ｔは、案内径（保持器１７の内径Ｄｒ）に応じて表１に示す通りに設定される。

小径側円環部３１は、保持器１７の柱部３５が配置される円周方向の位置に、開口部としての貫通孔５３が設けられる。貫通孔５３は、小径側円環部３１を軸方向に貫通する孔である。

図３は図１のＶ１方向から見た円錐ころ軸受１００の一部側面図である。複数の貫通孔５３は、保持器１７の円周方向に沿って、中心角θ_１毎に等間隔に配置される。各貫通孔５３は、保持器１７の柱部３５の長手軸と保持器中心軸を含む面（図中二点鎖線で示す面）上に、保持器１７の軸方向に沿って形成される。なお、図１は、この図３のＡ−Ａ線断面図である。

貫通孔５３は、軸受内部空間と軸受外部とを連通する油路となり、潤滑油を軸受内部空間に供給又は排出する機能を果たす。

保持器１７は、鋼板等の金属材料をプレス加工して、かご形に作製された金属製プレス成形品である。貫通孔５３は、プレス成形時に孔開け処理してもよく、プレス成形後にドリル等により孔開けしてもよい。

上記構成の円錐ころ軸受１００によれば、保持器１７の柱部が、従来のころ案内方式による保持器のような複雑な形状の柱面にならず、ポケット３７が簡単な形状となる。そのため、保持器１７の製造が容易になり、プレス成形時に煩雑な加工が不要となる。

また、円錐ころ１５を保持器１７と共に内輪軌道面２３へセットする軸受の組み立ての際、保持器１７の柱部３５が弾性変形することで、円錐ころ１５が小鍔外径面４３の凸部を乗り越えて、内輪軌道面２３に嵌り込む。軸受の組み立ては、この状態から軽く加締めるだけで済み、簡単な作業で済む。また、軸受のサイズに応じて加締めを調整する必要がない。

そして、本構成の円錐ころ軸受１００は、内輪案内方式であり、保持器１７の径方向の動き量が上記の狭い案内隙間ｔの範囲内に収まる。そのため、軸受の耐振動性及び耐衝撃性が向上して、振動の激しい鉄道車両や建設機械等にも本構成の円錐ころ軸受１００を支障なく適用できる。

更に、貫通孔５３を保持器１７の小径側円環部３１に円周方向に均等に設けることで、内輪１３の小鍔部２５に形成された保持器案内面４１と、保持器１７の被案内面５１との間、及び、円錐ころ１５の小径側端面４５（尾部面）や転動面に、必要十分な量の潤滑油が供給され、より確実に油膜形成が行われる。これにより、潤滑性を良好に維持でき、回転に伴う軸受温度の上昇を抑制できる。

＜第２構成例＞
次に、円錐ころ軸受の第２構成例を説明する。以降の説明では、上述した部材と同一の部材に対しては同一の符号を付与することで、その説明を簡単化又は省略する。

図４は第２構成例の円錐ころ軸受の一部断面図である。本構成の円錐ころ軸受２００は、保持器１８の開口部が前述の保持器１７と異なる他は、円錐ころ軸受１００の構成と同一である。

本構成の保持器１８は、小径側円環部３１の軸方向一端側の先端に、被案内面５１が形成される。この被案内面５１は、前述同様に、内輪１３の小鍔部２５に形成された保持器案内面４１に所定の案内隙間ｔを空けて対面し、保持器１８を内輪案内させる面となる。案内隙間ｔは、前述の表１に示す通りに設定される。

小径側円環部３１は、保持器１８の柱部３５が配置される円周方向の位置に、小径側円環部３１の内周縁を径方向外側に向けて切り欠いた開口部としての切り溝５５が設けられる。切り溝５５は、小径側円環部３１を軸方向に貫通する溝である。

図５は図４のＶ２方向から見た円錐ころ軸受２００の一部側面図である。切り溝５５は、保持器１７の円周方向に沿って、中心角θ_２毎に均等配置される。各切り溝５５は、保持器１８の柱部３５の長手軸と保持器中心軸を含む面（図中二点鎖線で示す面）上に、保持器１８の軸方向に沿って形成される。なお、図４は、この図５のＢ−Ｂ線断面図である。

切り溝５５は、軸受内部空間と軸受外部とを連通する油路となり、潤滑油を軸受内部空間に供給又は排出する機能を有する。

上記構成の円錐ころ軸受２００によれば、前述の円錐ころ軸受１００と同様の作用効果が得られる。また、貫通孔５３に代えて切り溝５５を設けた構成にすることで、開口部の加工を更に簡単にできる。つまり、切り溝５５は、切削により形成する他に、板金の折り曲げ加工等によっても形成でき、加工が容易となる。また、切り溝５５が、より保持器案内面４１や被案内面５１に対面配置されるため、各案内面への潤滑油供給量が増加して、一層良好な潤滑性が得られる。

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

例えば、前述の貫通孔５３、切り溝５５の配置間隔を決定する中心角θ_１、θ_２は、図示例に限らず、柱部３５の周位置に貫通孔５３，切り溝５５が配置されていれば、任意の角度に設定できる。また、保持器に上記した貫通孔５３と切り溝５５とを共に形成すれば、潤滑油の供給がより円滑となる。
更に、保持器１７、１８は、金属プレス成形品に限らず、鋳造や切削により形成してもよく、樹脂の一体成形品であってもよい。

１１ 外輪
１３ 内輪
１５ 円錐ころ
１７ 保持器
２１ 外輪軌道面
２３ 内輪軌道面
２５ 小鍔部
２７ 大鍔部
３１ 小径側円環部
３３ 大径側円環部
３５ 柱部
３７ ポケット
４１ 保持器案内面
４３ 小鍔外径面
４５ 小径側端面
４９ 内輪逃げ溝
５１ 被案内面（案内面）
５３ 貫通孔（開口部）
５５ 切り溝（開口部）
１００ 円錐ころ軸受
ｔ 案内隙間

Claims (5)

1. 円錐状の外輪軌道面を有する外輪と、円錐状の内輪軌道面を有し、該内輪軌道面の軸方向一方側に形成された小鍔部、及び軸方向他方側に形成された大鍔部を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配される複数の円錐ころと、該円錐ころを円周方向に所定間隔で保持する保持器と、を備える円錐ころ軸受であって、
   前記保持器は、軸方向一端側の小径側円環部と、軸方向他端側の大径側円環部と、円周方向に複数配置され、前記小径側円環部と前記大径側円環部を前記円錐ころの軸心に沿って連結する柱部と、を有し、
   前記小径側円環部は、前記内輪の小鍔部に、所定の径方向隙間を有して対面配置される案内面と、前記柱部が配置される円周方向の位置の少なくとも一部に、軸方向に連通する開口部と、を有すること特徴とする円錐ころ軸受。
2. 前記開口部は、前記保持器の軸方向に貫通する貫通孔を含むことを特徴とする請求項１に記載の円錐ころ軸受。
3. 前記開口部は、前記小径側円環部の内周縁を径方向外側に向けて切り欠いた切り溝を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の円錐ころ軸受。
4. 前記開口部は、前記保持器の円周方向に沿って等間隔に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の円錐ころ軸受。
5. 前記保持器は、金属材料をプレス加工して作製されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の円錐ころ軸受。

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