JP2020165436A - ころ軸受用保持器及びころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】組付け作業性を向上させることができるころ軸受用保持器を提供する。【解決手段】環状部６と、環状部６から軸方向に伸びる複数の柱部７とを有し、柱部７間のポケット８にころ４を保持するくし型のころ軸受用保持器５であって、柱部７の先端７ａの内径ｄ１を、柱部７の根元７ｂの内径ｄ２よりも大きくした。【選択図】図１

Description

本発明は、ころ軸受に組み込まれるくし型の保持器、及び斯かる保持器を備えるころ軸受に関する。

各種機械装置における回転支持部に用いられるころ軸受として、鉄道車両などに用いられる円筒ころ軸受や、風力発電機などに用いられる自動調心ころ軸受が知られている。

例えば、自動調心ころ軸受は、図７に示すように、内周面に球面状の軌道面１００ａを有する外輪１００と、外周面に球面状の軌道面２００ａを有する内輪２００と、外輪１００及び内輪２００のそれぞれの軌道面１００ａ，２００ａ間に配置された複数の樽型のころ３００と、各ころ３００を保持する保持器４００とを主な構成要素としている。自動調心ころ軸受においては、外輪１００の軌道面１００ａの中心が軸受の中心に一致するため、調心性があり、軸のたわみなどで生じる外輪１００と内輪２００とに傾きがある場合でも使用できるという利点がある。

上記のようなころ軸受に組み込まれる保持器として、図８に示すように、環状部４１０と、環状部４１０から軸方向に伸びる複数の柱部４２０とを有し、柱部４２０間のポケット４３０にころ３００を保持するくし型の保持器４００がある（特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００８−６９８６８号公報 特開２００６−７１０３１号公報

くし型の保持器を備えるころ軸受において、ころを保持器に組み付けるにあたっては、まず、内輪の外周に保持器を組み付けた内輪組付け品を、外輪に対して中心軸が交差するように組み付け、次いで、図９に示すように、ころ３００を保持器４００の柱部４２０の先端側から柱部４２０の間（ポケット）に１つずつ挿入していく。ただし、そのままの状態ではころ３００が柱部４２０又は内輪２００の鍔部２１０と干渉して挿入できないため、図１０に示すように、ころ３００を挿入するポケット４３０の両側の柱部４２０のうちの一方を、工具などで外径方向に押し上げることで、内輪２００の鍔部２１０と柱部４２０の先端との間隔、あるいは柱部４２０同士の間隔を大きくし、ころ３００を柱部４２０の間に挿入できるようにする。なお、図１０では、わかりやすくするため柱部４２０の外径方向への押上げ量を大きく誇張して表しているが、実際は柱部４２０を弾性変形させる程度の押上げ量でころ３００を挿入することができる。

しかしながら、このような保持器の柱部を１つずつ押し上げてころを挿入していく作業は、作業者にとって非常に手間と時間を要する作業であった。特に、保持器が黄銅よりも剛性の高い鉄系の材料で構成されている場合は、柱部を外径方向に押し上げるために、より一層大きな力が必要になるため、組付け作業性の低下に繋がる。そのため、ころの挿入作業性を向上させる対策が求められていた。

そこで、本発明は、組付け作業性を向上させることができるころ軸受用保持器、及びころ軸受を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、環状部と、環状部から軸方向に伸びる複数の柱部とを有し、柱部間のポケットにころを保持するくし型のころ軸受用保持器であって、柱部の先端の内径を、柱部の根元の内径よりも大きくしたことを特徴とする。

このように、柱部の先端の内径を、柱部の根元の内径よりも大きくすることで、ころを柱部間に挿入するために必要な柱部の外径方向への押上げ量を少なくすることができる。すなわち、少ない押上げ量で、ころを挿入する柱部先端側の入口幅を確保することができるので、柱部間にころを挿入しやすくなり、組付け作業性が向上する。

さらに、柱部の根元の外径を、柱部の先端の外径よりも小さくすることで、柱部が根元側で弾性変形しやすくなる。このようにすることで、柱部を外径方向に押し上げやすくなり、柱部間にころをより一層挿入しやすくなる。

本発明は、特に鉄系金属材料で構成されたころ軸受用保持器に適用されることが好ましい。鉄系金属材料で構成された保持器は、剛性が高く柱部を外径方向に押し上げにくいため、このような鉄系金属材料で構成された保持器に本発明を適用することで、より顕著な組付け作業性の向上が期待できる。

また、ころ軸受が、本発明に係るころ軸受用保持器を備えることで、ころ軸受の組付け作業性が向上する。

本発明によれば、組付け作業性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る自動調心ころ軸受の断面図である。 本実施形態に係る自動調心ころ軸受が備える保持器の平面図である。 図２に示す保持器のＡ−Ａ線断面図である。 本実施形態に係る保持器の作用を従来例と比較して示す図である。 二列別体型の保持器に本発明を適用した自動調心ころ軸受の断面図である。 くし型の保持器を備える円筒ころ軸受の断面図である。 従来の自動調心ころ軸受の断面図である。 従来のくし型保持器の斜視図である。 ころの組付け方法を説明するための図である。 ころの組付け方法を説明するための図である。

以下、図１〜図３に基づき、本発明に係るころ軸受及びころ軸受用保持器の実施形態について、自動調心ころ軸受を例に説明する。図１は、本実施形態に係る自動調心ころ軸受の断面図、図２は、その自動調心ころ軸受が備える保持器の平面図、図３は、図２に示す保持器のＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る自動調心ころ軸受１は、外輪２と、内輪３と、複数のころ４と、保持器５とを備えている。

外輪２は、略円筒状の部材であり、その内周面には単一の軌道面２ａが形成されている。軌道面２ａは、外径方向に窪む球面状に形成されている。外輪２の軸方向（図１における横方向）の中央部には、径方向に貫通する油孔２ｂが設けられており、この油孔２ｂを通じて自動調心ころ軸受１の内部に潤滑油が供給可能となっている。油孔２ｂは、外輪３の周方向の１箇所に設けられていてもよいし、複数箇所に設けられていてもよい。

内輪３は、その外径が外輪２の内径よりも小さい略円筒状の部材であり、外周面には軌道面３ａが形成されている。軌道面３ａは、内輪３の軸方向（図１における横方向）に二列に形成されており、それぞれ内径方向に窪む球面状に形成されている。また、内輪３の外周面の軸方向両端部には、外径方向に突出する一対の鍔部３ｂが設けられており、これら鍔部３ｂによってころ４の内輪軸方向外側への脱落が防止される。

各ころ４は、その外周面が外輪２及び内輪３の各軌道面２ａ，３ａに沿って球面状に膨らんだ樽型に形成されている。各ころ４は、外輪２及び内輪３の各軌道面２ａ，３ａ間に配置されている。各ころ４は、各軌道面２ａ，３ａ間で、ころ４の中心軸Ｐが外輪２又は内輪３の中心軸Ｑに対して軸方向内側に向かって外径方向に傾くように配置される。

保持器５は、外輪２の内周面と内輪３の外周面との間に配置されている。本実施形態では、保持器５が、金属材料を切削加工することによりくし型に成形された、いわゆるくし型もみ抜き（削り出し）保持器であるが、プレス加工によって製造された保持器であってもよい。図１〜図３に示すように、保持器５は、円環状の環状部６と、複数の柱部７とを有する。柱部７は、環状部６から軸方向の両側に伸び、柱部７の根元７ｂは環状部６に固定された固定端で、これとは反対側の柱部７の先端７ａは自由端となっている。また、柱部７は、環状部６の周方向に等間隔に配置され、周方向に隣り合う柱部７同士の間には、ポケット８となる空間が形成されている。各ポケット８には、ころ４が転動可能に保持されている。

図３に示すように、本実施形態では、環状部６から軸方向の一方（図の上側）に伸びる柱部７と、軸方向の他方（図の下側）に伸びる柱部７とは、環状部６の周方向（図の横方向）に位相がずれて配置されている。このように、一方に伸びる柱部７と他方に伸びる柱部７との周方向の位相がずれていることで、一方の列のころ４から環状部６にかかる負荷と、他方の列のころ４から環状部６にかかる負荷とが、環状部６の周方向に分散され、負荷の集中が軽減される。

周方向に隣り合う柱部７同士の対向する各対向面７ｄの形状は、ころ４の外周面に沿った凹曲面形状となっている。すなわち、各対向面７ｄは、図２に示す保持器５の軸方向から見た状態と、図３に示す保持器５の径方向から見た状態で、保持器５の周方向に窪んだ凹曲面状に形成されている。また、図２に示すように、各柱部７は、特に先端７ａ側で、その外径側の周方向幅Ｗ１が内径側の周方向幅Ｗ２よりも大きくなるように形成され、周方向に隣り合う柱部７の外周面同士の間隔Ｃがころ４の直径Ｄよりも小さくなっている。このように、柱部７の外周面同士の間隔Ｃがころ４の直径Ｄよりも小さくなっていることで、ポケット８から外径方向へのころ４の脱落が防止される。

本実施形態に係る自動調心ころ軸受１の基本構成ついては以上の通りである。以下、本実施形態に係る自動調心ころ軸受１に関して、組付け作業性に優れる構成部分について説明する。

図１に示すように、本実施形態においては、保持器５の柱部７の構成が、図７に示すような従来の保持器４００とは異なる。従来の保持器４００では、柱部４２０が根元から先端まで同じ内径に形成されているのに対し、本実施形態に係る保持器５では、図１に示すように、柱部７の先端７ａの内径ｄ１が根元７ｂの内径ｄ２よりも大きく構成されている。

本実施形態に係る自動調心ころ軸受を組み付けるにあたっては、従来と同様に、内輪の外周に保持器を組み付けた内輪組付け品を、外輪に対して中心軸が交差するように組み付けた状態で、保持器の柱部を１つずつ外径方向に押し上げて弾性変形させ、ころを柱部の先端側からポケット内に挿入する作業を要する。このとき、本実施形態では、柱部７の先端７ａの内径ｄ１が根元７ｂの内径ｄ２よりも大きく構成されているため、図４に示すように、柱部７の先端内周面７ｃが従来の柱部４２０の先端内周面４２０ｃに比べて外径側に位置する。

このように、本実施形態においては、柱部７の先端内周面７ｃが従来例に比べて外径側に位置するため、図４に示すように、ころ４を柱部７の間に挿入するために必要な柱部７の押上げ量（図４における実線で示す位置から二点鎖線で示す位置までの押上げ量）Ｅ１を、従来例の押上げ量Ｅ２に比べて少なくすることができる（Ｅ１＜Ｅ２）。すなわち、少ない押上げ量で、柱部７の先端７ａと内輪３の鍔部３ｂとの間隔、あるいは周方向に隣り合う柱部７の先端７ａ同士の間隔を、ころ４を挿入可能な程度に広げることができるようになる。これにより、ころ４を挿入する柱部７間の入口幅を従来よりも小さな押し上げ力で確保することができるようになり、柱部７間にころ４を挿入しやすくなる。

さらに、本実施形態においては、柱部７間へのころ４の挿入をより一層行いやすくするため、図１に示すように、柱部７の根元７ｂの外径Ｄ２が、先端７ａの外径Ｄ１よりも小さく構成されている。

このように、柱部７の根元７ｂの外径Ｄ２が、先端７ａの外径Ｄ１よりも小さく構成されていることで、例えば外径が先端７ａから根元７ｂまで同じ径で構成された柱部に比べて、根元７ｂ側の部分の径方向の厚さを薄くすることができる。これにより、柱部７が根元７ｂ側で弾性変形しやすくなるため、柱部７を外径方向に押し上げやすくなり、柱部７間にころ４をより一層挿入しやすくなる。

以上のように、本実施形態によれば、少ない押上げ量で柱部７間の入口幅を十分に確保できることに加え、柱部７を外径方向に押し上げやすくなるので、柱部７間にころ４を挿入しやすくなり、組付け作業性が向上する。また、ころ４の組付けを行う作業者の負担も軽減でき、柱部７が塑性変形する虞も低減できるようになる。

本実施形態に係るころ軸受用保持器は、黄銅などの銅系金属材料で構成されたものであってもよいし、炭素鋼などの鉄系金属材料で構成されたものであってもよい。特に、鉄系金属材料で構成された保持器の場合は、剛性が高く柱部を外径方向に押し上げにくいため、このような鉄系金属材料で構成された保持器に本発明を適用することで、より顕著な組付け作業性の向上が期待できる。

上述の実施形態では、図１に示すように、柱部７の内周面及び外周面が、軸方向の途中部分で環状部６の軸方向（外輪２又は内輪３の軸方向Ｑ）に対して傾斜する傾斜面を介して先端７ａ側の部分と根元７ｂ側の部分とが段差状に連結された構成となっているが、柱部７の形状はこれに限定されるものではない。柱部７の形状は適宜変更可能であり、例えば、柱部７の根元７ｂから先端７ａに向かって内周面及び外周面が直線状又は曲線状に徐々に大きくなるように構成してもよい。

また、上述の実施形態では、二列のころ４を１つの（一体型の）保持器５で保持する構成を例に説明したが、本発明は、図５に示すような、一方の列のころ４と他方の列のころ４とをそれぞれ別体の保持器５で保持する構成にも適用可能である。また、この例に示すように、内輪３は、両軌道面３ａの間に外径方向に突出する鍔部３ｃを有するものであってもよい。図５において、これら以外の構成は上述の実施形態と同様である。

また、本発明は、樽型のころを有する自動調心ころ軸受に用いられる保持器に限らず、図６に示す円筒状のころ１４を有する円筒ころ軸受１１にも適用可能である。図６に示す円筒ころ軸受１１は、内周面に軌道面１２ａを有する外輪１２と、外周面に軌道面１３ａを有する内輪１３と、外輪１２及び内輪１３のそれぞれの軌道面１２ａ，１３ａ間に配置された複数の円筒状のころ１４と、各ころ１４を保持する保持器１５とを主な構成要素としている。図６に示すように、このような円筒ころ軸受１１においても、保持器１５として、環状部１６と、環状部１６から軸方向に伸びる複数の柱部１７とを有するくし型の保持器が用いられる場合は、本発明を適用することで保持器５への円筒ころ１４の組付け作業が行いやすくなり、作業性を向上させることが可能である。

１ 自動調心ころ軸受
２ 外輪
２ａ 軌道面
３ 内輪
３ａ 軌道面
４ ころ
５ 保持器
６ 環状部
７ 柱部
７ａ 先端
７ｂ 根元
８ ポケット
ｄ１ 柱部先端の内径
Ｄ１ 柱部先端の外径
ｄ２ 柱部根元の内径
Ｄ２ 柱部根元の外径

Claims (4)

1. 環状部と、前記環状部から軸方向に伸びる複数の柱部とを有し、前記柱部間のポケットにころを保持するくし型のころ軸受用保持器であって、
   前記柱部の先端の内径を、前記柱部の根元の内径よりも大きくしたことを特徴とするころ軸受用保持器。
2. 前記柱部の根元の外径を、前記柱部の先端の外径よりも小さくした請求項１に記載のころ軸受用保持器。
3. 鉄系金属材料で構成された請求項１又は２に記載のころ軸受用保持器。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のころ軸受用保持器を備えることを特徴とするころ軸受。

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