JP2017044281A - 保持器及び円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部を有する円すいころと組み合わせた場合に、軸受の回転トルクを低減する効果を発揮可能な保持器にする。
【解決手段】柱部４２には、円すいころ３０と周方向に接触する案内面４２ｃと、油の攪拌抵抗、せん断抵抗を低減させるための第１凹面４２ｄ、第２凹面４２ｅを案内面４２ｃから周方向に凹んだ切欠き状に形成する。さらに、案内面４２ｃを円すいころ３０のころ長さ方向に滑らかな中凸状に形成することにより、転動面中央部３１ａと案内面４２ｃとの接触長さを抑える。
【選択図】図１

Description

この発明は、円すいころを収めるポケットが形成された保持器、およびその保持器を備える円すいころ軸受に関する。

円すいころ軸受においては、回転中、円すいころが転動する等により、軸受内を通る油の攪拌が抵抗となり、軸受の回転トルクを増大させる懸念がある。また、保持器の柱部は、ポケットに収められた円すいころと周方向に接触する案内面をもつため、円すいころと案内面との間の油のせん断トルクも抵抗となり、これも軸受の回転トルクを増大させる懸念がある。従来、軸受の回転トルクを低減するため、保持器形状の工夫が行われている。

例えば、保持器の内径と、内輪の小つばとの間の径方向隙間を小さく設定することにより、軸受内に流入する油の量を低減させ、油の攪拌抵抗を低減させることが行われている。また、保持器の小径側の環状部に切欠き状の凹面を形成することにより、保持器と内輪との間から保持器に対して内輪側に流入した油を早期に外輪側へ流出させるようにして、油の攪拌抵抗を低減させることも行われている。また、柱部の案内面と柱部の軸方向一端間及び案内面と柱部の軸方向他端間のそれぞれに切欠き状の凹面を形成することにより、円すいころと柱部との油のせん断抵抗を低減させることも行われている（特許文献１）。

他にも、柱部の案内面を、円すいころの中心軸に直角な平面上で当該円すいころの平均直径の５％以上２０％以下の長さをもったテーパ状にすることにより、油膜形成範囲を狭くし、円すいころと柱部との油のせん断抵抗を低減させることが行われている（特許文献２）。

一方、更なる重荷重に耐えられるように円すいころの転動面の端における応力集中を緩和するため、転動面にクラウニングを採用することが行われている。特に、対数なりの大きなクラウニングを採用し、軌道の母線形状をストレート又は中凸状のクラウニングを採用した組合せは、軸受機能上及び加工コスト面で有利である。また、対数クラウニングを採用する場合、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部を採用し、転動面中央部の端から次第に縮径するようにクラウニング部を形成することも行われている。この場合、対数クラウニング部の各部ドロップ量を測定する際、基準となる位置が母線を直線状とした転動面中央部になるので、安定した品質管理が可能となる（特許文献３）。

特許第４９４９６５２号公報 特開２００７−２４１７０号公報 特許第５３３４６６５号公報

上述のように、特許文献１に開示の凹面や特許文献２に開示の案内面を採用した保持器と、特許文献３に開示の円すいころとを組み合わせた場合、柱部の長さ方向に真っ直ぐな案内面と、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部とが周方向に接触することになり、案内面と円すいころとの接触長さが、母線を円弧状とした一般的なクラウニング形状の円すいころを採用した場合に比して大きくなる。このため、軸受の回転トルクを低減する効果が損なわれる問題がある。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部を有する円すいころと組み合わせた場合に、軸受の回転トルクを低減する効果を発揮可能な保持器にすることである。

上記の課題を達成する第１の発明は、円すいころを収めるポケットが形成された保持器において、周方向に隣り合う前記ポケット間を分離する複数の柱部と、前記複数の柱部の軸方向一端に連続している第１環状部と、前記第１環状部の外径よりも大きな外径で前記複数の柱部の軸方向一端と反対の軸方向他端に連続している第２環状部とを備えており、前記柱部が、前記円すいころと周方向に接触する案内面と、前記案内面と前記柱部の軸方向一端との間で前記案内面から周方向に凹んだ切欠き状に形成された第１凹面と、前記案内面と前記柱部の軸方向他端との間で前記案内面から周方向に凹んだ切欠き状に形成された第２凹面とを有しており、前記案内面が、前記円すいころのころ長さ方向に滑らかな中凸状に形成されており、前記円すいころが、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部と、前記転動面中央部の端から次第に縮径するように形成されたクラウニング部とを有しており、前記案内面のうち、前記転動面中央部に向かって最大の凸量をもった部分が、前記転動面中央部に比してころ長さ方向に短く形成されている構成を採用したものである。

また、上記の課題を達成する第２の発明は、円すいころを収めるポケットが形成された保持器において、周方向に隣り合う前記ポケット間を分離する複数の柱部と、前記複数の柱部の軸方向一端に連続している第１環状部と、前記第１環状部の外径よりも大きな外径で前記複数の柱部の軸方向一端と反対の軸方向他端に連続している第２環状部とを備えており、前記柱部が、前記円すいころと周方向に接触する案内面を有しており、前記第１環状部が、前記円すいころに軸方向に接触するポケット端面と、前記ポケット端面から軸方向に凹んだ切欠き状に形成された第３凹面とを有しており、前記第３凹面が、周方向に隣り合う前記柱部間の周方向中央部に配置されており、前記案内面が、前記円すいころのころ長さ方向に滑らかな中凸状に形成されており、前記円すいころが、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部と、前記転動面中央部の端から次第に縮径するように形成されたクラウニング部とを有しており、前記案内面のうち、前記転動面中央部に向かって最大の凸量をもった部分が、前記転動面中央部に比してころ長さ方向に短く形成されている構成を採用したものである。

また、上記の課題を達成する第３の発明は、円すいころを収めるポケットが形成された保持器において、周方向に隣り合う前記ポケット間を分離する複数の柱部と、前記複数の柱部の軸方向一端に連続している第１環状部と、前記第１環状部の外径よりも大きな外径で前記複数の柱部の軸方向一端と反対の軸方向他端に連続している第２環状部とを備えており、前記柱部が、前記円すいころと周方向に接触する案内面を有しており、前記案内面が、前記円すいころの中心軸に直角な平面上で当該円すいころの平均直径の５％以上２０％以下の長さ寸法をもったテーパ状になっており、前記案内面が、前記円すいころのころ長さ方向に滑らかな中凸状に形成されている構成を採用したものである。

上記第１の発明は、柱部の第１凹面の採用により、保持器と内輪との間から保持器に対して内輪側に流入した油を早期に外輪側へ流出させるようにして油の攪拌抵抗を低減させると共に、柱部の第１凹面及び第２凹面の採用により、円すいころと案内面との油のせん断抵抗を低減させることを可能にしつつ、中凸状の案内面の採用により、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部を有する円すいころと組み合わせた場合に、案内面と円すいころとの接触長さを抑えて、軸受の回転トルクを低減する効果を発揮させることができる。
また、上記第２の発明は、第１環状部の第３凹面の採用により、保持器と内輪との間から保持器に対して内輪側に流入した油を早期に外輪側へ流出させるようにして油の攪拌抵抗を低減させることを可能にしつつ、中凸状の案内面の採用により、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部を有する円すいころと組み合わせた場合に、案内面と円すいころとの接触長さを抑えて、軸受の回転トルクを低減する効果を発揮させることができる。
また、上記第３の発明は、円すいころの中心軸に直角な平面上で当該円すいころの平均直径の５％以上２０％以下の長さ寸法をもったテーパ状の案内面の採用により、油膜形成範囲を狭くして円すいころと柱部との油のせん断抵抗を低減させることを可能にしつつ、中凸状の案内面の採用により、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部を有する円すいころと組み合わせた場合でも、案内面と円すいころとの接触長さを抑えて、軸受の回転トルクを低減する効果を発揮させることができる。

この発明の第１実施形態を図２中のＩ−Ｉ線の切断線で示す部分拡大断面図 この発明の第１実施形態を円すいころの中心軸に直角な平面上で示す部分拡大断面図 この発明の第１実施形態を図２中の矢線Ａ方向から示す部分拡大平面図 この発明の第１実施形態をアキシアル平面（軸受中心軸を含む）上で示す部分断面図 図４の円すいころを示す拡大正面図 この発明の第２実施形態を図２と同じ切断線で示す部分拡大断面図 この発明の第３実施形態を図３と同じ方向から示す部分拡大平面図 この発明の第４実施形態を図３と同じ方向から示す部分拡大平面図 この発明の第４実施形態を図２と同じ切断線で示す部分拡大断面図 この発明の第５実施形態を図２と同じ切断線で示す部分拡大断面図 この発明の第６実施形態を図３と同じ方向から示す部分拡大平面図 この発明の実施形態に係る案内面を形成するプレス加工において保持器内径側からポケット抜き加工を実施するときの配置を模式的に例示した図 図１２の状態からパンチで打ち抜く様子を示す図 図１３の打ち抜き断面付近の拡大図 図１３のポケット抜き加工後に保持器内径側から面押し加工を実施するときの配置を模式的に例示した図 図１５の状態からパンチで面押しする様子を示す図 図１６の打ち抜き断面付近の拡大図 この発明の実施形態に係る案内面を形成するプレス加工において保持器外径側からポケット抜き加工を実施するときの配置を模式的に例示した図 図１８の状態からパンチで打ち抜く様子を示す図 図１９の打ち抜き断面付近の拡大図 図３に示す第３凹面上をアキシアル平面で切断した断面図 図７中のａ−ａ線の切断面を本図中右端の柱部に示し、図７中のｂ−ｂ線の切断面を本図中真ん中の柱部に示し、図７中のｃ−ｃ線の切断面を本図中左端の柱部に示す断面図

以下、この発明に係る第１実施形態を添付の図１〜図５に基づいて説明する。第１実施形態に係る円すいころ軸受は、図４に示すように、外周に形成された軌道面１１、小つば１２及び大つば１３を有する内輪１０と、内周に形成された軌道面２１を有する外輪２０と、円すいころ３０を収めるポケット４１が形成された保持器４０と、を備えている。以下、「周方向」とは、軸受中心軸を中心とした円周方向のことをいう。また、「軸方向」とは、軸受中心軸に沿った方向のことをいう。また、「径方向」とは、軸受中心軸に直角な方向のことをいう。内輪１０、外輪２０、保持器４０の各中心軸は、軸受中心軸に相当する。

円すいころ３０は、図５に示すように、転動面３１と、小端面３２と、転動面３１及び小端面３２間に形成された小端側面取り３３と、大端面３４と、転動面３１及び大端面３４間に形成された大端側面取り３５とを有している。転動面３１は、軌道面１１，２１に転がり接触する。小端面３２と、図４に示す小つば１２との接触により、円すいころ３０が内輪１０に対して小端側に脱落することが防止される。軸受運転中、大つば１３と、図５に示す大端面３４とのすべり接触により、円すいころ３０が周方向に案内される。

転動面３１は、母線を直線状としてころ全長Ｌｒの中央部に形成された転動面中央部３１ａと、転動面中央部３１ａの端から次第に縮径するように形成された２か所のクラウニング部３１ｂ，３１ｃと、を有している。ここで、ころ全長Ｌｒは、円すいころ３０のころ長さ方向に測った全長のことをいい、円すいころ３０のころ長さ方向は、転動面３１の母線に沿った方向のことをいう。

転動面中央部３１ａは、円すいころ３０のころ全長Ｌｒの１／２以上の長さをもっている。クラウニング部３１ｂ，３１ｃの各ドロップ量を測定する際に、基準となる位置である転動面中央部３１ａの母線が直線状になっていれば、安定した品質管理が可能になる。この目的を達成可能な範囲で転動面中央部３１ａのころ長さ方向の長さを決定すればよく、転動面中央部３１ａがころ全長Ｌｒに占める割合は、１／２であっても、１／２未満であってもよい。

クラウニング部３１ｂ，３１ｃは、転動面中央部３１ａの端からころ長さ方向に向かって円すいころ３０の平均直径を次第に縮めた転動面領域になっている。クラウニング部３１ｂ，３１ｃの母線形状は、転動面３１の端での応力集中を緩和するように適宜に定めればよい。図示例のクラウニング部３１ｂ，３１ｃは、３つの円弧状Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の母線を繋ぐことにより、全体としては対数なりの母線をもった対数クラウニング部になっている。クラウニング部３１ｂ，３１ｃの母線形状は、特許文献３に開示の技術によって設計してもよい。また、クラウニング部３１ｂ，３１ｃの母線形状は、単一の円弧状にしてもよい。なお、母線の形状は、幾何学的に厳密な意味で成立していることまでは不要であり、設計上の母線形状に形成する研削及び超仕上げ加工上で有り得る範囲であればよい。

図４に示す保持器４０は、鉄系の板材をプレス加工することによって形成された打抜き保持器になっている。打抜き保持器は、生産性が良く低コストなため、自動車用途や産業機械用途の円すいころ軸受に好適である。

図４に示す円すいころ３０の中心軸に直角な平面上での保持器４０及び円すいころ３０の関係を図２に示す。図２の矢線Ａ方向から視た保持器４０のポケット４１を図３に示す。図２〜図４に示すように、保持器４０は、周方向に隣り合うポケット４１，４１間を分離する複数の柱部４２と、複数の柱部４２の軸方向一端４２ａに連続している第１環状部４３と、第１環状部４３の外径よりも大きな外径で複数の柱部４２の軸方向一端４２ａと反対の軸方向他端４２ｂに連続している第２環状部４４と、を備えている。なお、図２中の矢線Ａは、ポケット４１の周方向中央を通り、かつ軸受中心軸を含むアキシアル平面上にある。

ポケット４１は、保持器４０に対する円すいころ３０の自由な移動を許した空所になっており、図３に示すように概ね台形状に形成されている。

図２、図４に示すように、柱部４２は、軌道面１１，２１間に介在する円すいころ３０のピッチ円直径よりも大径な領域にあり、内輪１０の軌道面１１及び小つば１２と、円すいころ３０と、保持器４０の柱部４２とで内輪アセンブリが構成されている。

図３に示すように柱部４２の軸方向一端４２ａ及び軸方向他端４２ｂは、それぞれ対応の第１環状部４３、第２環状部４４に連続している柱部４２の隅Ｒの端（変曲点）である。

図２〜図４に示すように、柱部４２は、円すいころ３０と周方向に接触する案内面４２ｃと、案内面４２ｃと柱部４２の軸方向一端４２ａとの間で案内面４２ｃから周方向に凹んだ切欠き状に形成された第１凹面４２ｄと、案内面４２ｃと柱部４２の軸方向他端４２ｂとの間で案内面４２ｃから周方向に凹んだ切欠き状に形成された第２凹面４２ｅと、を有している。図２中のＩ−Ｉ線の断面図を図１に示す。なお、Ｉ−Ｉ線は、柱部４２の周方向一方側の案内面４２ｃに設定された円すいころ３０との接点における法線と、柱部４２の周方向他方側の案内面４２ｃに設定された円すいころ３０との接点における法線とに相当している。

図１、図２に示す案内面４２ｃは、円すいころ３０のころ長さ方向に滑らかな中凸状に形成されている。案内面４２ｃは、柱部４２のうち、少なくとも円すいころ３０の転動面中央部３１ａと周方向に対向し得る範囲に形成されている。この範囲内で案内面４２ｃは、円すいころ３０の転動面中央部３１ａに向かって凸量Ｄｃをもっている。案内面４２ｃのうち、円すいころ３０の転動面中央部３１ａに向かって最大の凸量Ｄｃをもった部分４２ｆは、転動面中央部３１ａに比してころ長さ方向に大幅に短く形成されている。通常、案内面４２ｃと円すいころ３０との接点は、最大の凸量Ｄｃをもった部分４２ｆに位置する。このため、母線を直線状とした転動面中央部３１ａと案内面４２ｃは、点接触状態のような短い範囲でしか周方向に接触できず、案内面４２ｃと円すいころ３０との接触長さを抑えることができる。すなわち、案内面４２ｃと円すいころ３０との油のせん断抵抗を抑えて軸受の回転トルクの低減を図ることができる。なお、中凸状は、幾何学的に厳密な意味で滑らかに連続していることまでは不要であり、プレス加工上で有り得る範囲で滑らかな曲面となっていればよい。

最大の凸量Ｄｃは、１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。１μｍ未満にすると、加工や寸法管理が難しくなる。５０μｍを超えると、凸量Ｄｃが大き過ぎて円すいころ３０と案内面４２ｃとの接触面圧が増大し、油膜形成が悪くなって早期損傷に繋がる可能性がある。接触面圧の増大を抑制するために最大の凸量Ｄｃは、１０μｍ以下に留めることがより好ましい。

図１では、最大の凸量Ｄｃをもった部分４２ｆを柱部４２の長さ方向中央に設定した単一Ｒの中凸状とした案内面４２ｃを例示している。凸量Ｄｃは、案内面４２ｃの一端４２ｇに近い程に小さくなり、一端４２ｇで零になる。案内面４２ｃの一端４２ｇは、第１凹面４２ｄに連続する変曲点になっている。第２凹面４２ｅと案内面４２ｃとの変曲点が案内面４２ｃの他端となっている。

また、案内面４２ｃは、図２の平面上で保持器４０の内径に向かって次第に円すいころ３０から周方向に離れるテーパ状になっている。また、案内面４２ｃは、図２の平面上で円すいころ３０の平均直径の５％以上２０％以下の長さ寸法Ｌｃをもったテーパ状になっている。円すいころ３０の平均直径は、当該中心軸に直角な平面上での円すいころ３０の平面内平均直径に相当する。案内面４２ｃの長さ寸法Ｌｃを前述のように狭くすると、柱部４２と円すいころ３０間での油膜形成範囲が狭くなる。このため、円すいころ３０と柱部４２との油のせん断抵抗が低減させられる。

なお、長さ寸法Ｌｃを円すいころ３０の平均直径の５％以上にするのは特許文献２と同様であるが、長さ寸法Ｌｃを２０％以下にしている点は、１１％未満としている特許文献２と異なる。１１％未満から２０％以下に範囲を拡大した理由は、１１％未満に制限すると、プレス加工上の寸法管理が難しく、加工コストが高騰し得るためである。

図１、図３、図４に示す第１凹面４２ｄ，第２凹面４２ｅは、ポケット４１の略台形状の略斜辺を規定する案内面４２ｃから周方向に凹んだ切欠きになっているので、円すいころ３０の転動面３１と接触し得ない。このため、第１凹面４２ｄ及び転動面３１間の隙間と、第２凹面４２ｅ及び転動面３１間の隙間は、それぞれ油の流通経路となる。

円すいころ軸受では、基本的に小径側から大径側に油が通過するような油のポンプ作用が発生する。この時、保持器４０と内輪１０の間に流入した油は攪拌抵抗となる。保持器４０と内輪１０との間から保持器４０に対して内輪１０側に流入した油（図４中に太矢線で模式的に示す）は、ポンプ作用で流される際、第１凹面４２ｄ及び転動面３１間の隙間を流れて早期に外輪２０側へ流出する。このため、外輪２０側を通る油が多くなり、これに伴って保持器４０と内輪１０との間を通って大つば１３付近まで達する油の量が少なくなり、油の攪拌抵抗が低減させられる。

また、第１凹面４２ｄ及び第２凹面４２ｅをもたず、柱部の全長に亘って案内面を形成した場合に比して、第１凹面４２ｄ及び第２凹面４２ｅの領域で円すいころ３０と柱部４２との接触範囲が減らされている。このため、円すいころ３０と柱部４２との油のせん断トルクが低減させられる。

第１環状部４３は、円すいころ３０に軸方向に接触するポケット端面４３ａと、ポケット端面４３ａから軸方向に凹んだ切欠き状に形成された第３凹面４３ｂと、を有している。

ポケット端面４３ａは、ポケット４１の略台形状の平行な長短二辺のうち、周方向に短い方の辺を規定する壁面になっており、柱部４２の軸方向一端４２ａに周方向に連続している。第３凹面４３ｂは、周方向に隣り合う柱部４２，４２間の周方向中央部に配置されている。このため、ポケット端面４３ａを周方向に分断するように凹んだ第３凹面４３ｂと、円すいころ３０との軸方向接触は生じ得ず、第３凹面４３ｂ及び円すいころ３０間の隙間は、油の流通経路となる。保持器４０と内輪１０との間から保持器４０に対して内輪１０側に流入した油は、ポンプ作用で流される際、第３凹面４３ｂ及び円すいころ３０間の隙間を流れて早期に外輪２０側へ流出する。このため、外輪２０側を通る油が多くなり、油の攪拌抵抗が低減させられる。

図４に示すように、第１環状部４３は、小つば１２の外径面と径方向に対向しており、その対向端部において第１環状部４３の内径（すなわち、保持器４０の内径）を規定している。ここで、第１環状部４３の内径及び小つば１２の外径間の径方向の対向隙間ｇは、小つば１２の外径寸法の２％以下になっている。これにより、保持器４０と内輪１０との間から軸受内に流入する油の量が抑制され、ひいては油の攪拌抵抗が低減させられる。

第１実施形態は、上述のようなものであり、柱部４２の第１凹面４２ｄ及び第１環状部４３の第３凹面４３ｂを採用したことにより、保持器４０と内輪１０との間から保持器４０に対して内輪１０側に流入した油を早期に外輪２０側へ流出させて油の攪拌抵抗を低減させると共に、柱部４２の第１凹面４２ｄ及び第２凹面４２ｅの採用により、円すいころ３０と柱部４２との油のせん断抵抗を低減させ、さらに、円すいころ３０の中心軸に直角な図２の平面上で円すいころ３０の平均直径の５％以上２０％以下の長さ寸法Ｌｃをもったテーパ状の案内面４２ｃの採用により、油膜形成範囲を狭くして円すいころ３０と柱部４２との油のせん断抵抗を低減させることの可能な保持器４０となっている。

このように、第１実施形態は、油の攪拌抵抗、せん断抵抗を低減させることの可能な保持器４０としつつ、中凸状の案内面４２ｃを採用したことにより、母線を直線状とした転動面中央部３１ａを有する円すいころ３０と組み合わせた場合に、案内面４２ｃと円すいころ３０との接触長さを抑えて、第１凹面４２ｄ及び第２凹面４２ｅ、第３凹面４３ｂ、並びに案内面４２ｃの長さ寸法Ｌｃの制限のそれぞれで奏された抵抗低減効果の損失を抑え、軸受の回転トルクを低減する効果を発揮させることができる。

第１実施形態では、案内面４２ｃの中凸状を単一Ｒ形状で規定したが、中凸状を複数のＲ，直線等を適宜に滑らかに繋いだ複合形状で規定してもよい。その一例としての第２実施形態を図６に基づいて説明する。以下、第１実施形態との相違点を述べるに留める。

図６に示す第２実施形態は、柱部５０の案内面５１を複合Ｒ形状とした点で相違したものである。案内面５１は、柱部５０の長さ方向の中央部で第１の曲面状Ｒ１で規定された中央部５１ａと、中央部５１ａの端に連続する第２の曲面状Ｒ２で規定された残部５１ｂ，５１ｂとで構成されている。

中央部５１ａは、残部５１ｂに比して微小な凸量をもった中高状になっている。中央部５１ａで与える凸量Ｄｃ１は、例えば、１〜５μｍに設定し、残部５１ｂで与える凸量Ｄｃ２は、例えば、５〜１０μｍに設定し、案内面５１の全体での凸量（Ｄｃ１＋Ｄｃ２）は、例えば、６〜１５μｍに設定することができる。

中央部５１ａが案内面５１に占める長さ寸法は、案内面５１の全長の１／２になっている。また、残部５１ｂが案内面５１に占める長さ寸法は、案内面５１の全長から中央部５１ａを除いた残りの半分になっている。

なお、中央部５１ａは、円すいころの転動面中央部に比してころ長さ方向に十分に短く、図示説明を省略するが、中央部５１ａをＲ１に代えて柱部５０の長さ方向に沿った直線状で規定することも可能である。この場合でも、案内面全体としては、残部５１ｂの凸量Ｄｃ２をもった中凸状になり、残部５１ｂのところで円すいころとの接触長さを抑えることができる。

上述の第１実施形態や第２実施形態の案内面は、柱部に第１凹面及び第２凹面を形成する場合に適合させた形状の例示であって、第３凹面の採否と無関係に採用することができる。例えば、図７に示す第３実施形態は、第３凹面を省略し、ポケット４１を規定する壁面から軸方向又は周方向に凹んだ切欠きとして第１凹面４２ｄ、第２凹面４２ｅのみを形成した点で相違したものである。第１環状部４３’に形成されたポケット端面４３ａ’は、周方向に隣り合う柱部４２，４２間に亘って連続している。

第３実施形態は、第１実施形態と同様に柱部４２の第１凹面４２ｄ、第２凹面４２ｅ、所定長さ寸法Ｌｃのテーパ状の案内面（図２参照）によって油の攪拌抵抗、せん断抵抗を低減させることを可能にしつつ、中凸状の案内面と円すいころの転動面中央部（図示省略）との接触長さを抑えて、軸受の回転トルクを低減する効果を発揮させることができる。このような第３実施形態は、第１環状部４３’の軸方向幅を狭くし、プレス加工で第１環状部４３’を切り欠いて第３凹面を形成することが困難な場合に好適である。

また、中凸状の案内面は、第１凹面及び第２凹面の採否と無関係に採用することができる。例えば、図８、図９に示す第４実施形態の保持器６０は、ポケット６１の周方向両端を規定する柱部６２，６２から第１凹面及び第２凹面を省略し、ポケット６１を規定する壁面から軸方向又は周方向に凹んだ切欠きとして第３凹面のみを形成した点で相違したものである。柱部６２には、第１環状部６３、第２環状部６４に連なる隅Ｒ間に亘って直線状で繋がれている。油を早期に外輪側へ逃がすための凹面は、第１環状部６３のポケット端面６３ａから凹んだ第３凹面６３ｂのみとなっている。柱部６２の案内面６２ａは、柱部６２の隅Ｒとの変曲点から始まっている。案内面６２ａは、凸量Ｄｃの最大値、単一Ｒ形状の点で第１実施形態と共通しているが、第１実施形態に比して案内面６２ａの全長が隅Ｒまで延長されている。

第４実施形態は、第１実施形態と同様に第１環状部６３の第３凹面６３ｂ、所定長さ寸法Ｌｃのテーパ状の案内面（図２参照）によって油の攪拌抵抗、せん断抵抗を低減させることを可能にしつつ、中凸状の案内面６２ａと円すいころの転動面中央部（図示省略）との接触長さを抑えて、軸受の回転トルクを低減する効果を発揮させることができる。このような第４実施形態は、軸受の回転速度条件が早くて保持器６０に掛かる力が大きい場合に、柱部６０に切欠け状の第１凹面等を形成することを避けて保持器強度の確保を図る場合に好適である。

また、柱部から第１凹面及び第２凹面を省略する場合でも、案内面の中凸状を複数のＲ，直線等を適宜に滑らかに繋いだ複合形状で規定してもよい。その一例としての第５実施形態を図１０に基づいて説明する。

図１０に示す第５実施形態は、柱部７０から第１凹面及び第２凹面を省略し、隅Ｒ間に亘って連続する案内面７１を複合Ｒ形状とした点で相違したものである。案内面７１は、第２実施形態と同様、第１の曲面状Ｒ１で規定された中央部７１ａと、第２の曲面状Ｒ２で規定された残部７１ｂ，７１ｂとで構成されている。

また、中凸状の案内面は、第１凹面〜第３凹面の採否と無関係に採用することができる。例えば、図１１に示す第６実施形態は、第４実施形態からさらに第３凹面をも省略し、ポケット６１を規定する壁面から軸方向又は周方向に凹んだ切欠きを何も形成していない点で相違している。ポケット端面６３ａ’は、周方向に隣り合う柱部６２，６２間に亘って連続している。第６実施形態は、第１実施形態と同様に所定長さ寸法Ｌｃのテーパ状の案内面（図２参照）によって油のせん断抵抗を低減させることを可能にしつつ、中凸状の案内面と円すいころの転動面中央部（図示省略）との接触長さを抑えて、軸受の回転トルクを低減する効果を発揮させることができる。このような第６実施形態は、第１環状部６３’の軸方向幅を狭くし、プレス加工で第１環状部６３’を切り欠いて第３凹面を形成することが困難であって、保持器強度の確保を図る場合に好適である。

上述の各実施形態のような中凸状の案内面を形成するプレス加工は、ワーク周壁部を打ち抜くポケット抜き加工と、柱荒打ち部の打ち抜き断面の形を整える面押し加工とに分けて段階的に実施することができる。なお、ワーク周壁部は、柱部の内径面及び外径面に相当の円すい状に形成されている。ポケット抜き加工で用いる穴抜きパンチは、図２の矢線Ａ方向から視たポケット姿形状の刃をもっている。面押し加工で用いる面押しパンチは、中凸状の案内面形状を転写する押圧面をもっている。

例えば、図１２、図１３に示すように、ワーク周壁部Ｗ１の外径面をダイＤ１で受けた状態で、ワーク周壁部Ｗ１に対して内径側に配置された穴抜きパンチＰ１を径方向に駆動することにより、ワーク周壁部Ｗ１を打ち抜く。そうすると、図１４に示すように、概ね柱部の形状をもった柱荒打ち部Ｗ２が形成される。柱荒打ち部Ｗ２の打ち抜き断面には、内径側にせん断面Ｗｓ１が生じ、この外径側に破断面Ｗｓ２が生じる。

柱荒打ち部Ｗ２の打ち抜き断面に実施する面押し加工では、図１５、図１６に示すように、柱荒打ち部Ｗ２の外径面をダイＤ１で受けた状態で、柱荒打ち部Ｗ２に対して内径側に配置された面押しパンチＰ２を径方向に駆動することにより、柱荒打ち部Ｗ２の打ち抜き断面が面押しパンチＰ２に押圧され、これに伴い、図１７に示すように、当該打ち抜き断面の破断面Ｗｓ２側が周方向に張り出す肉移動が生じ（図中には肉移動による形状変化を二点鎖線で描いた。）、当該打ち抜き断面に中凸状の案内面Ｗｓ３が形成される。

ポケット抜き加工では、ワーク周壁部を外径側から打ち抜いてもよい。例えば、図１８、図１９に示すように、ワーク周壁部Ｗ１の内径面をダイＤ２で受けた状態で、ワーク周壁部Ｗ１に対して外径側に配置された穴抜きパンチＰ３を径方向に駆動することにより、図１９に示すように、ワーク周壁部Ｗ１を打ち抜く。そうすると、図２０に示すように、柱荒打ち部Ｗ３が形成される。柱荒打ち部Ｗ３の打ち抜き断面には、外径側にせん断面Ｗｓ４が生じ、この内径側に破断面Ｗｓ５が生じる。ダイＤ２と穴抜きパンチＰ３との間のクリアランスを図１７例よりも大きく設定しているため、せん断面Ｗｓ３に対する破断面Ｗｓ５の幅減少量は図１７例よりも大きくなる。その後の面押し加工は、図１５と同様であるが、柱荒打ち部Ｗ３の破断面Ｗｓ５を面押しパンチで押圧することになる。

前述の第１凹面〜第３凹面は、ポケット抜き加工においてワーク周壁部を余分に打ち抜くことによって形成される。ここで、第１凹面等を採用する場合、穴抜きパンチで打ち抜く際にポケット形状をなるべく崩さないように保持器形状を工夫することが好ましい。

具体的には、第３凹面を採用する場合、図３、図２１に例示するように、柱部４２が、円すい状に沿った内径面４２ｈを有しており、第１環状部４３が、柱部４２の内径面４２ｈと同一面を成すストレート領域から径方向へ曲げられた隅Ｒ面４３ｃ（第１環状部４３のストレート領域と隅Ｒ面４３ｃとの境界位置を図２１中に点Ｐｏ１で示す。）を有しており、第３凹面４３ｄの深さが、０．１ｍｍ以上であって、前記ストレート領域内に留まる大きさに設定されていることが好ましい。ここで、第３凹面４３ｄの深さＧは、ポケット端面４３ａから柱部４２の内径面４２ｈに沿った方向に取った深さである。このような保持器形状にすると、内径面４２ｈ、第１環状部４３のストレート領域及び隅Ｒ面４３ｃが形成されたワーク周壁部を有するカップ状のワークに対してポケット抜き加工を施すことができ、打ち抜き時のワーク周壁部付近の剛性が良好になる。また、第３凹面４３ｄを打ち抜く範囲は、ワーク周壁部のうち、内径面４２ｈ及びこの延長である第１環状部４３のストレート領域の範囲内に限られ、隅Ｒ面４３ｃ相当の曲面領域を打つことがないため、ポケット形状の崩れを防止することができる。第３凹面４３ｄの深さＧを０．１ｍｍ以上にするのは、油の流通経路として低トルク効果が発揮できる最小量の隙間を確保するためである。

また、第１凹面及び第２凹面を採用する場合、図７、図２２に例示するように、第１凹面４２ｄ、第２凹面４２ｅのそれぞれの深さＨが、柱部４２の幅ｗ／板厚ｔの値≧１．０５を満足するように設定されていることも好ましい。ここで、第１凹面４２ｄ、第２凹面４２ｅの深さＨは、第１凹面４２ｄ、第２凹面４２ｅの切欠き状と、柱部４２の長さ方向中央側とをつなぐ変曲点（図７中に点Ｐｏ２で示す。）から周方向に取った深さである。柱部４２の幅ｗは、柱部４２の周方向両側の打ち抜き断面上の周方向に対向する２点間を結ぶ直線距離である。柱部４２の板厚ｔは、柱部４２の内径面及び外径面を形成する両板面間上の径方向に対向する２点間の直線距離である。柱部４２の幅ｗ／板厚ｔの値が１．０５よりも小さくなると、ポケット抜き加工時に柱荒打ち部の剛性が不足し、柱荒打ち部に捻じれが生じて完成品の品質低下を招く懸念があるが、１．０５以上にすれば、柱部４２が不正に捻じれた形状になることを避けられる。

なお、図２２中の最も右側の柱部４２の断面は、図７中の点Ｐｏ２の直近を通るａ―ａ線の切断面、図２２中の中央の柱部４２の断面は、図７中のｂ−ｂ線の切断面、図２２中の最も左側の柱部４２の断面は、図７中のｃ−ｃ線の切断面である。第１凹面４２ｄの深さＨは、ｃ−ｃ線の断面上において最大値に設定されており、その最大値は、柱部４２の幅ｗ／板厚ｔの値＝１．０５となるように決められている。これは、油の流通経路として低トルク効果が発揮できる隙間を可及的に大きく得るためである。第２凹面４２ｅも同様である。第１凹面４２ｄ、第２凹面４２ｅの各深さＨは、案内面の最大凸量部分４２ｆに設定された円すいころとの接点位置を超える大きさを基本とする。これは、第１凹面４２ｄ及び第２凹面４２ｅに円すいころが接触しないようにして、柱部４２と円すいころとの摺動抵抗を減らし、その分、低トルク効果を得るためである。従い、第１凹面４２ｄ、第２凹面４２ｅの各深さＨは、最小でも前述の接点位置に及ぶようにすればよい（図７中のａ―ａ線の切断面である図２２中の最も右側の柱部４２の断面を参照。）。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 内輪
１１ 軌道面
１２ 小つば
１３ 大つば
３０ 円すいころ
３１ａ 転動面中央部
３１ｂ，３１ｃ クラウニング部
４０、６０ 保持器
４１、６１ ポケット
４２、５０、６２、７０ 柱部
４２ａ 軸方向一端
４２ｂ 軸方向他端
４２ｃ、５１、６２ａ、７１ 案内面
４２ｄ 第１凹面
４２ｅ 第２凹面
４２ｈ 内径面
４３、４３’、６３、６３’ 第１環状部
４３ａ、４３ａ’、６３ａ、６３ａ’ ポケット端面
４３ｂ、６３ｂ 第３凹面
４４、６４ 第２環状部
Ｄｃ 凸量
ｇ 対向隙間
Ｌｃ 長さ寸法
Ｌｒ ころ全長

Claims (9)

1. 円すいころを収めるポケットが形成された保持器において、
   周方向に隣り合う前記ポケット間を分離する複数の柱部と、
   前記複数の柱部の軸方向一端に連続している第１環状部と、
   前記第１環状部の外径よりも大きな外径で前記複数の柱部の軸方向一端と反対の軸方向他端に連続している第２環状部とを備えており、
   前記柱部が、前記円すいころと周方向に接触する案内面と、前記案内面と前記柱部の軸方向一端との間で前記案内面から周方向に凹んだ切欠き状に形成された第１凹面と、前記案内面と前記柱部の軸方向他端との間で前記案内面から周方向に凹んだ切欠き状に形成された第２凹面とを有しており、
   前記案内面が、前記円すいころのころ長さ方向に滑らかな中凸状に形成されており、
   前記円すいころが、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部と、前記転動面中央部の端から次第に縮径するように形成されたクラウニング部とを有しており、
   前記案内面のうち、前記転動面中央部に向かって最大の凸量をもった部分が、前記転動面中央部に比してころ長さ方向に短く形成されていることを特徴とする保持器。
2. 前記第１環状部が、前記円すいころに軸方向に接触するポケット端面と、前記ポケット端面から軸方向に凹んだ切欠き状に形成された第３凹面とを有しており、
   前記第３凹面が、周方向に隣り合う前記柱部間の周方向中央部に配置されている請求項１に記載の保持器。
3. 前記案内面が、前記円すいころの中心軸に直角な平面上で当該円すいころの平均直径の５％以上２０％以下の長さをもったテーパ状になっている請求項１又は２に記載の保持器。
4. 前記第１凹面及び前記第２凹面のそれぞれの深さが、前記柱部の幅／板厚の値≧１．０５を満足するように設定されている請求項１から３のいずれか１項に記載の保持器。
5. 円すいころを収めるポケットが形成された保持器において、
   周方向に隣り合う前記ポケット間を分離する複数の柱部と、
   前記複数の柱部の軸方向一端に連続している第１環状部と、
   前記第１環状部の外径よりも大きな外径で前記複数の柱部の軸方向一端と反対の軸方向他端に連続している第２環状部とを備えており、
   前記柱部が、前記円すいころと周方向に接触する案内面を有しており、
   前記第１環状部が、前記円すいころに軸方向に接触するポケット端面と、前記ポケット端面から軸方向に凹んだ切欠き状に形成された第３凹面とを有しており、
   前記第３凹面が、周方向に隣り合う前記柱部間の周方向中央部に配置されており、
   前記案内面が、前記円すいころのころ長さ方向に滑らかな中凸状に形成されており、
   前記円すいころが、母線を直線状としてころ全長の中央部に形成された転動面中央部と、前記転動面中央部の端から次第に縮径するように形成されたクラウニング部とを有しており、
   前記案内面のうち、前記転動面中央部に向かって最大の凸量をもった部分が、前記転動面中央部に比してころ長さ方向に短く形成されていることを特徴とする保持器。
6. 前記柱部が、円すい状に沿った内径面を有しており、
   前記第１環状部が、前記柱部の内径面と同一面を成すストレート領域から径方向へ曲げられた隅Ｒ面を有しており、
   前記第３凹面の深さが、０．１ｍｍ以上であって、前記ストレート領域内に留まる大きさに設定されている請求項２又は５に記載の保持器。
7. 円すいころを収めるポケットが形成された保持器において、
   周方向に隣り合う前記ポケット間を分離する複数の柱部と、
   前記複数の柱部の軸方向一端に連続している第１環状部と、
   前記第１環状部の外径よりも大きな外径で前記複数の柱部の軸方向一端と反対の軸方向他端に連続している第２環状部とを備えており、
   前記柱部が、前記円すいころと周方向に接触する案内面を有しており、
   前記案内面が、前記円すいころの中心軸に直角な平面上で当該円すいころの平均直径の５％以上２０％以下の長さ寸法をもったテーパ状になっており、
   前記案内面が、前記円すいころのころ長さ方向に滑らかな中凸状に形成されていることを特徴とする保持器。
8. 前記最大の凸量が１μｍ以上５０μｍ以下である請求項１から６のいずれか１項に記載の保持器。
9. 軌道面、小つば及び大つばを有する内輪と、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の保持器とを備えており、
   前記第１環状部の内径及び前記小つばの外径間の径方向の対向隙間が、前記小つばの外径寸法の２％以下になっている円すいころ軸受。

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