JP2023072869A

JP2023072869A - 軸受

Info

Publication number: JP2023072869A
Application number: JP2021185564A
Authority: JP
Inventors: 都至佐々木; Toshi Sasaki
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2023-05-25
Also published as: WO2023084964A1; TW202321591A

Abstract

【課題】セパレータの破損を抑制することが可能な軸受を提供する。【解決手段】軸受は、円環状の第１軌道面を外周面に有する第１軌道部材と、第１軌道面に対向する円環状の第２軌道面を内周面に有する第２軌道部材と、第１軌道面および第２軌道面に沿う円環状の転走路において第１軌道面および第２軌道面に接触するように周方向に並べて配置される複数の円筒ころと、円筒ころに対して周方向に隣接して配置されるセパレータと、を備えている。セパレータは、円筒状の形状を有している。セパレータには、中心軸を含む断面における形状が円弧状である溝壁面により規定される環状の溝が外周面に形成されている。セパレータは、周方向に隣接する円筒ころの外周面に対して溝壁面が接触するように配置されている。上記溝壁面の曲率半径は、上記外周面の曲率半径よりも大きい。【選択図】図５

Description

本開示は、軸受に関する。

従来から、内側軌道面を外周面に有する内輪と、当該内側軌道面に対向する外側軌道面を内周面に有する外輪と、当該内側軌道面および当該外側軌道面に沿った円環状の転走路において周方向に並べて配置される複数の転動体と、周方向に隣接する転動体の間に配置されるセパレータとを備えた軸受が知られている。この種の技術が、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。

特許文献１には、転動体であるローラおよびセパレータが、上記転走路において周方向に交互に並べて配置されるクロスローラ軸受が開示されている。特許文献２には、転動体であるボールおよび円柱状のセパレータが、上記転走路において周方向に交互に並べて配置される玉軸受が開示されている。

特開２００９－２８７５８７号公報特開２００６－２２８６４号公報

特許文献１および特許文献２に開示される軸受では、転動体との接触に起因してセパレータの表面に圧痕などの損傷が生じる可能性がある。したがって、従来の軸受では、転動体との接触に起因するセパレータの破損を抑制するという点において改善の余地がある。

本開示の目的は、セパレータの破損を抑制することが可能な軸受を提供することである。

本開示に従った軸受は、円環状の第１軌道面を外周面に有する第１軌道部材と、第１軌道面に対向する円環状の第２軌道面を内周面に有する第２軌道部材と、第１軌道面および第２軌道面に沿う円環状の転走路において第１軌道面および第２軌道面に接触するように周方向に並べて配置される複数の円筒ころと、円筒ころに対して周方向に隣接して配置されるセパレータと、を備えている。セパレータは、円筒状の形状を有している。セパレータには、中心軸を含む断面における形状が円弧状である溝壁面により規定される環状の溝が外周面に形成されている。セパレータは、周方向に隣接する円筒ころの外周面に対して溝壁面が接触するように配置されている。上記溝壁面の曲率半径は、上記外周面の曲率半径よりも大きい。

本開示によれば、セパレータの破損を抑制することが可能な軸受を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る軸受の構成を全体的に示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る軸受の径方向に沿った断面図である。図３は、実施の形態に係る軸受において第２軌道部材が取り外された状態を示す斜視図である。図４は、実施の形態におけるセパレータの構成を全体的に示す斜視図である。図５は、実施の形態におけるセパレータの中心軸を含む断面図である。

［実施形態の概要］
本開示に従った軸受は、円環状の第１軌道面を外周面に有する第１軌道部材と、第１軌道面に対向する円環状の第２軌道面を内周面に有する第２軌道部材と、第１軌道面および第２軌道面に沿う円環状の転走路において第１軌道面および第２軌道面に接触するように周方向に並べて配置される複数の円筒ころと、円筒ころに対して周方向に隣接して配置されるセパレータと、を備えている。セパレータは、円筒状の形状を有している。セパレータには、中心軸を含む断面における形状が円弧状である溝壁面により規定される環状の溝が外周面に形成されている。セパレータは、周方向に隣接する円筒ころの外周面に対して溝壁面が接触するように配置されている。上記溝壁面の曲率半径は、上記外周面の曲率半径よりも大きい。

上記軸受では、セパレータの溝壁面の曲率半径が、円筒ころの外周面の曲率半径よりも大きくなっている。このため、上記溝壁面の曲率半径が上記外周面の曲率半径と同じである場合に比べて、円筒ころとの接触に起因してセパレータの溝壁面に圧痕などの損傷が生じるのを抑制することができる。したがって、上記軸受によれば、従来の軸受に比べてセパレータの破損を抑制することが可能になる。

上記軸受において、セパレータは、上記中心軸を含む断面において、第１角部と、第１角部に対してセパレータの対角線上に位置する第２角部と、を含んでいてもよい。上記中心軸を含むセパレータの断面において、上記対角線の長さは、セパレータの外径以上であってもよい。この構成によれば、上記対角線の長さがセパレータの外径未満である場合に比べて、セパレータの転倒を抑制することができる。

上記軸受において、第１軌道面は、円筒ころの外周面が接触する第１接触面と、円筒ころの端面が接触し、第１接触面の内径側端部において第１接触面に連なり、第１接触面に対して直交する第２接触面と、を含んでいてもよい。第２軌道面は、円筒ころの外周面が接触する第３接触面と、円筒ころの端面が接触し、第３接触面の内径側端部において第３接触面に連なり、第３接触面に対して直交する第４接触面と、を含んでいてもよい。セパレータの周方向の両側には、円筒ころがそれぞれ配置されていてもよい。セパレータは、周方向の両側に配置される円筒ころによって溝壁面において接触するように挟まれることにより、外周面が第４接触面に対向するとともに第２接触面に対して離間し、中心軸が延びる方向の第１端面が第１接触面に対向するとともに第１端面と反対の第２端面が第３接触面に対向してもよい。この構成によれば、軌道面との接触に起因するセパレータの摩耗を抑制することができる。

上記軸受において、複数の円筒ころは、幅方向に離間する複数の列を形成するように配置されていてもよい。

［実施形態の具体例］
次に、本開示の軸受の具体的な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。

まず、本実施の形態に係る軸受１の構成を、図１～図５に基づいて説明する。図１は、軸受１の構成を全体的に示す斜視図である。図２は、軸受１の径方向Ｄ２に沿った断面図である。図３は、軸受１において第２軌道部材２０（外輪）が取り外された状態を示す斜視図である。図４は、セパレータ４０の構成を全体的に示す斜視図である。図５は、セパレータ４０の中心軸を含む断面図である。

軸受１は、転動体として複数の円筒ころ３０を備える転がり軸受である。図１に示すように、本実施の形態に係る軸受１は、円環形状を有する第１軌道部材１０（内輪）と、第１軌道部材１０よりも径が大きい円環形状を有するとともに第１軌道部材１０を取り囲む第２軌道部材２０（外輪）とを主に備えている。第１軌道部材１０の幅方向Ｄ１の長さは、第２軌道部材２０の幅方向Ｄ１の長さと略同じである。

図２に示すように、第１軌道部材１０は、円環状の第１内周面１１と、径方向Ｄ２において第１内周面１１と反対を向く円環状の第１外周面１２とを有している。第１軌道部材１０は、円環状の第１軌道面１３を第１外周面１２に有している。本実施の形態では、複数（２つ）の第１軌道面１３が、幅方向Ｄ１に互いに離間して形成されているが、これに限定されない。第１軌道面１３は、単列で形成されていてもよい。

第１軌道面１３は、第１接触面１３Ａと、第１接触面１３Ａの内径側端部において第１接触面１３Ａに連なる第２接触面１３Ｂとを含む。図２に示すように、第２接触面１３Ｂは、軸受１の径方向Ｄ２に沿った断面において、第１接触面１３Ａに対して直交し、第１接触面１３ＡとともにＶ字形状の溝を規定する。第１接触面１３Ａおよび第２接触面１３Ｂは、上記溝の底部において繋がっている。図２に示すように、本実施の形態における第１接触面１３Ａおよび第２接触面１３Ｂは、軸受１の径方向Ｄ２に沿った断面において、幅方向Ｄ１および径方向Ｄ２の両方向に対して約４５°の角度を成して傾斜している。第１接触面１３Ａには、円筒ころ３０の外周面が接触する。第２接触面１３Ｂには、円筒ころ３０のうち第１中心軸Ａ１（転動軸）が延びる方向における第１端面が接触する。

図２に示すように、第２軌道部材２０は、円環状の第２内周面２１と、径方向Ｄ２において第２内周面２１と反対を向く円環状の第２外周面２２とを有している。第２軌道部材２０は、円環状の第２軌道面２３を第２内周面２１に有している。第２軌道面２３は、第１軌道面１３を取り囲むとともに、第１軌道面１３に対して径方向Ｄ２に対向する。

第２軌道面２３は、第３接触面２３Ａと、第３接触面２３Ａの内径側端部において第３接触面２３Ａに連なる第４接触面２３Ｂとを含む。図２に示すように、第４接触面２３Ｂは、軸受１の径方向Ｄ２に沿った断面において、第３接触面２３Ａに対して直交し、第３接触面２３ＡとともにＶ字形状の溝を規定する。第３接触面２３Ａおよび第４接触面２３Ｂは、上記溝の底部において繋がっている。図２に示すように、本実施の形態における第３接触面２３Ａおよび第４接触面２３Ｂは、軸受１の径方向Ｄ２に沿った断面において、幅方向Ｄ１および径方向Ｄ２の両方向に対して約４５°の角度を成して傾斜している。第３接触面２３Ａには、円筒ころ３０の外周面が接触する。第４接触面２３Ｂには、円筒ころ３０のうち第１中心軸Ａ１が延びる方向における第２端面（上記第１端面と反対の端面）が接触する。

図２に示すように、本実施の形態における第３接触面２３Ａは、軸受１の径方向Ｄ２に沿った断面において、第１接触面１３Ａに対して平行である。一方、本実施の形態における第４接触面２３Ｂは、軸受１の径方向Ｄ２に沿った断面において、第２接触面１３Ｂに対して平行である。

第１軌道部材１０と第２軌道部材２０との間には、第１軌道面１３および第２軌道面２３に沿う円環状の転走路（空間）が形成されている。図２に示すように、軸受１は、上記転走路において第１軌道面１３および第２軌道面２３に接触するように周方向に並べて配置される複数の円筒ころ３０を備えている。

円筒ころ３０は、仮想の第１中心軸Ａ１を含むとともに、第１中心軸Ａ１を取り囲む円環状の外周面３０Ａを含む。図２に示すように、本実施の形態における円筒ころ３０の第１中心軸Ａ１は、軸受１の径方向Ｄ２に沿った断面において、幅方向Ｄ１および径方向Ｄ２の両方向に対して約４５°の角度を成して傾斜している。

本実施の形態では、複数の円筒ころ３０は、幅方向Ｄ１に離間する複数の列（第１環状列および第２環状列）を形成するように配置されている。各々の環状列において、複数の円筒ころ３０の第１中心軸Ａ１の向きは同じになっている。一方、図２に示すように、軸受１の径方向Ｄ２に沿った断面において、第１環状列を構成する円筒ころ３０（図２中の左側の円筒ころ３０、以下「第１円筒ころ」とも称する）の第１中心軸Ａ１は、第２環状列を構成する円筒ころ３０（図２中の右側の円筒ころ３０、以下「第２円筒ころ」とも称する）の第１中心軸Ａ１に対して直交している。より具体的には、第１円筒ころの外周面が接触する第１接触面１３Ａ（図２中の左側の第１接触面１３Ａ）は、第２円筒ころの外周面が接触する第１接触面１３Ａ（図２中の右側の第１接触面１３Ａ）に対して直交する。

軸受１は、円筒ころ３０に対して周方向に隣接して配置される複数のセパレータ４０をさらに備えている（図３）。図３に示すように、本実施の形態における円筒ころ３０およびセパレータ４０は、第１外周面１２の周方向の全体にわたって交互に並べて配置されている。すなわち、セパレータ４０の周方向の両側には、円筒ころ３０がそれぞれ配置されている。図３に示すように、周方向に隣接する円筒ころ３０およびセパレータ４０は、中心軸同士が互いに直交するとともに、互いに接触した状態で配置されている。

図４および図５に示すように、セパレータ４０は、円筒状の形状を有しており、仮想の第２中心軸Ａ２を含むとともに第２中心軸Ａ２を取り囲む円環状の外周面４３を含む。本実施の形態におけるセパレータ４０は、径方向および軸方向のいずれにおいても円筒ころ３０に比べて小さくなっている。図５に示すように、セパレータ４０の軸方向Ｄ３の両端面には、第１凹部４１および第２凹部４２がそれぞれ形成されている。本実施の形態における第１凹部４１および第２凹部４２は、軸方向Ｄ３に見て円形を有している。図５に示すように、本実施の形態における第１凹部４１および第２凹部４２の各底部は、セパレータ４０の軸方向Ｄ３の中央部よりも端面の近くに位置しているが、これに限定されない。図３に示すように、セパレータ４０は、周方向に隣接する円筒ころ３０の外周面３０Ａに対して接触するとともに、周方向に隣接する円筒ころ３０の第１中心軸Ａ１（図２）に対して第２中心軸Ａ２（図４）が直交するように配置されている。セパレータの「円筒状の形状」とは、本実施の形態のように端面に凹部が形成されるものであってもよいし、当該凹部が形成されないものであってもよい。第１凹部４１および第２凹部４２の壁面はテーパー面であってもよいし、第１凹部４１および第２凹部４２の底面は半球面であってもよい。また第１凹部４１および第２凹部４２は、軸方向Ｄ３において互いに連通していてもよい。

図４および図５に示すように、セパレータ４０には、第２中心軸Ａ２を含む断面における形状が径方向Ｄ４の内向きに膨らむ円弧状である溝壁面４６により規定される環状の溝４７が外周面４３に形成されている。本実施の形態における溝壁面４６は、トロイダル面となっている。セパレータ４０の外周面４３は、第１環状面４４と、第２環状面４５と、軸方向Ｄ３において第１環状面４４および第２環状面４５の間に位置する溝壁面４６とを含む。

第１環状面４４および第２環状面４５は、第２中心軸Ａ２を取り囲む円環状の面である。図５に示すように、第２中心軸Ａ２を含む断面において、第１環状面４４および第２環状面４５は、軸方向Ｄ３に対して平行である。溝壁面４６の底部は、第２中心軸Ａ２を含む断面において、第１環状面４４および第２環状面４５よりも径方向Ｄ４の内側に位置している。溝壁面４６は、セパレータ４０の周方向の全体にわたって形成されている。図３に示すように、セパレータ４０は、外周面４３を円筒ころ３０の外周面３０Ａに向けるとともに、周方向に隣接する円筒ころ３０の外周面３０Ａに対して溝壁面４６が接触するように配置されている。

図５には、溝壁面４６が円周の一部分を構成する仮想の円Ｃ１が示されている。第２中心軸Ａ２を含むセパレータ４０の断面における溝壁面４６の曲率半径ｒ１は、円筒ころ３０の外周面３０Ａの曲率半径ｒ２（図３）よりも大きくなっている。溝壁面４６の曲率半径ｒ１は、セパレータ４０の周方向の全体にわたって略一定となっている。このため、円筒ころ３０の外周面３０Ａは、セパレータ４０の溝壁面４６の全体には接触せず、部分的に接触する。

図５に示すように、セパレータ４０は、第２中心軸Ａ２を含む断面において、第１角部４０Ａと、第１角部４０Ａに対してセパレータ４０の対角線Ｌ１上に位置する第２角部４０Ｂとを含む。本実施の形態では、第２中心軸Ａ２を含むセパレータ４０の断面において、対角線Ｌ１の長さは、セパレータ４０の外径Ｌ２以上となっている。ここで、「外径Ｌ２」は、セパレータ４０の最大径、すなわち第１環状面４４または第２環状面４５の外径を意味する。別の観点から説明すると、セパレータ４０は、２つの円筒ころ３０の間に配置される状態において、転倒可能なサイズ（図２の断面においてセパレータ４０が９０°以上回転可能なサイズ）よりも大きいサイズを有している。またセパレータ４０は、２つの円筒ころ３０の間において転倒可能な上記サイズに対して、径方向および軸方向の両方向において１．１倍以下のサイズを有していてもよい。図５に示すように、第２中心軸Ａ２を含むセパレータ４０の断面において、対角線Ｌ１は、第１凹部４１および第２凹部４２のいずれも通過していない。

図３に示すように、セパレータ４０は、周方向の両側に配置される円筒ころ３０によって溝壁面４６において接触するように挟まれている。これにより、図２に示すように、セパレータ４０は、外周面が第４接触面２３Ｂに対向するとともに第２接触面１３Ｂに対して離間し、中心軸（円筒軸）が延びる方向の第１端面が第１接触面１３Ａに対向するとともに当該第１端面と反対の第２端面が第３接触面２３Ａに対向する。

以上の通り、本実施の形態に係る軸受１では、セパレータ４０の溝壁面４６の曲率半径ｒ１が、円筒ころ３０の外周面３０Ａの曲率半径ｒ２よりも大きくなっている。このため、溝壁面４６の曲率半径ｒ１が円筒ころ３０の外周面３０Ａの曲率半径ｒ２と同じである場合に比べて、円筒ころ３０との接触に起因してセパレータ４０の溝壁面４６に圧痕などの損傷が生じるのを抑制することができる。したがって、本実施の形態に係る軸受１によれば、セパレータ４０の破損を抑制することができる。しかも、本実施の形態に係る軸受１では、円筒ころ３０よりもサイズが小さいセパレータ４０を採用することにより、円筒ころ３０の数を増やすことができる。これにより、軸受１の耐荷重性能の向上を図ることも可能である。

ここで、その他実施の形態について説明する。

上記実施の形態では、第１軌道部材１０が円環形状を有する場合を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、第１軌道部材は、スタッドであってもよい。すなわち、本開示の軸受は、カムフォロアにおいても適用することが可能である。

上記実施の形態に係る軸受１において、第１軌道面１３および第２軌道面２３の間に形成される上記転走路に円筒ころ３０を投入するための投入口が、第２軌道部材２０を径方向Ｄ２に貫通するように形成されていてもよい。この場合、この投入口が蓋部材（図示しない）によって塞がれる。またこの蓋部材は、ピンなどの固定部材によって第２軌道部材２０に対して固定されてもよい。

上記実施の形態では、円筒ころ３０およびセパレータ４０が軌道全周にわたって交互に配置される場合を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、周方向に並ぶ２つの円筒ころ３０の間に、複数のセパレータ４０が配置されていてもよい。

上記実施の形態では、セパレータ４０の外周面４３が溝壁面４６だけでなく第１環状面４４および第２環状面４５を含む場合を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、セパレータ４０の外周面４３の全体が溝壁面４６であってもよい。

上記実施の形態では、セパレータ４０の対角線Ｌ１の長さがセパレータ４０の外径Ｌ２以上である場合を一例として説明したが、これに限定されない。対角線Ｌ１の長さは、外径Ｌ２と同じであってもよいし、外径Ｌ２未満であってもよい。またセパレータ４０において、第１凹部４１および第２凹部４２のうち一方または両方が省略されてもよい。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。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り示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１軸受、１０第１軌道部材、１１第１内周面、１２第１外周面、１３第１軌道面、１３Ａ第１接触面、１３Ｂ第２接触面、２０第２軌道部材、２１第２内周面、２２第２外周面、２３第２軌道面、２３Ａ第３接触面、２３Ｂ第４接触面、３０Ａ，４３外周面、４０セパレータ、４０Ａ第１角部、４０Ｂ第２角部、４１第１凹部、４２第２凹部、４４第１環状面、４５第２環状面、４６溝壁面、４７溝、Ａ１第１中心軸、Ａ２第２中心軸、Ｃ１円、Ｄ１幅方向、Ｄ２，Ｄ４径方向、Ｄ３軸方向、Ｌ１対角線、Ｌ２外径、ｒ１，ｒ２曲率半径。

Claims

円環状の第１軌道面を外周面に有する第１軌道部材と、
前記第１軌道面に対向する円環状の第２軌道面を内周面に有する第２軌道部材と、
前記第１軌道面および前記第２軌道面に沿う円環状の転走路において前記第１軌道面および前記第２軌道面に接触するように周方向に並べて配置される複数の円筒ころと、
前記円筒ころに対して前記周方向に隣接して配置されるセパレータと、を備え、
前記セパレータは、円筒状の形状を有しており、
前記セパレータには、中心軸を含む断面における形状が円弧状である溝壁面により規定される環状の溝が外周面に形成されており、
前記セパレータは、前記周方向に隣接する前記円筒ころの外周面に対して前記溝壁面が接触するように配置され、
前記溝壁面の曲率半径は、前記外周面の曲率半径よりも大きい、軸受。
前記セパレータは、前記中心軸を含む断面において、
第１角部と、
前記第１角部に対して前記セパレータの対角線上に位置する第２角部と、を含み、
前記中心軸を含む前記セパレータの断面において、前記対角線の長さは、前記セパレータの外径以上である、請求項１に記載の軸受。
前記第１軌道面は、
前記円筒ころの外周面が接触する第１接触面と、
前記円筒ころの端面が接触し、前記第１接触面の内径側端部において前記第１接触面に連なり、前記第１接触面に対して直交する第２接触面と、を含み、
前記第２軌道面は、
前記円筒ころの外周面が接触する第３接触面と、
前記円筒ころの端面が接触し、前記第３接触面の内径側端部において前記第３接触面に連なり、前記第３接触面に対して直交する第４接触面と、を含み、
前記セパレータの前記周方向の両側には、前記円筒ころがそれぞれ配置されており、
前記セパレータは、前記周方向の両側に配置される前記円筒ころによって前記溝壁面において接触するように挟まれることにより、前記外周面が前記第４接触面に対向するとともに前記第２接触面に対して離間し、前記中心軸が延びる方向の第１端面が前記第１接触面に対向するとともに前記第１端面と反対の第２端面が前記第３接触面に対向する、請求項１または請求項２に記載の軸受。
前記複数の円筒ころは、幅方向に離間する複数の列を形成するように配置されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の軸受。