JP3197516U - 弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が格段に容易で製造コストが低減可能であり、しかも負荷容量を増大させ、厳しい負荷条件にも十分に耐え得る保持器構造を有するころ軸受を提供する。【解決手段】相対回転可能に対向配置された内外輪２,４、軌道２２,４２間へ転動可能に組み込まれた複数のころ６、周方向に隣り合うころを相互に当接させることなく配する保持器８を備え、保持器は、各ころのころ軸方向両端部６８を挟んで回転自在に保持し、同心状に配された少なくとも一対の環状樹脂板８２と、弾性線材でなり、一対の環状樹脂板を相互に繋げる弾性ステー８４で構成し、一対の環状樹脂板は、互いの対向面を窪ませてなり、各ころを回転自在とした状態でそのころ軸方向一端部を挿入可能な複数の凹部を有し、凹部は、軌道間に転動可能に組み込まれたころと同数で、かつ周方向に対して同一の位相で同心をなすように、一対の環状樹脂板にそれぞれ配されている。【選択図】図１

Description

本考案は、例えば、鉄道車輌、産業機械設備、及び精密機械などの回転軸を支えるころ軸受、具体的には、高速度かつ重荷重で、衝撃荷重、振動荷重、及び変動荷重などが厳しい負荷条件にも十分耐え得る高信頼性を有し、長寿命の小型、中型、大型、及び超大型のいずれのころ軸受にも適用可能な保持器構造に関する。

鉄道車輌、産業機械設備、及び精密機械などに備えられた動力機構における回転軸には非常に大きな荷重(主にラジアル方向(径方向)への荷重)が加わるため、その回転軸を回転自在に支持する軸受には、当該荷重に対する負荷能力に優れたころ軸受(以下、単に軸受ともいう)が従来から広く用いられている(特許文献１及び特許文献２参照)。
かかるころ軸受において、転動体であるころは、その種類(形状)に応じた各種タイプの保持器によって１つずつ回転自在に保持された状態で軸受に組み込まれ、当該軸受の軌道輪に形成された軌道間を当該保持器とともに自転しながら公転(転動)している。このような保持器の一つである樹脂製の保持器(樹脂保持器)は、例えば、図７に示すような円筒ころ軸受(同図(ａ))に組み込まれる一体型のモミヌキ型(同図(ｂ),(ｃ))や、図８に示すような円錐ころ軸受(同図(ａ))に組み込まれる一体型のかご型(同図(ｂ),(ｃ))のいずれかであることが少なくない。

図７に示す軸受(鉄道車輌車軸用樹脂保持器付円筒ころ軸受)は、内軌道輪７２及び外軌道輪７４と、これらの対向面に形成された軌道７２ａ,７４ａ間に組み込まれた複数の転動体(円筒ころ)７６と、周方向へ隣り合うころ７６を一定間隔で互いに接触させることなく配して保持し、前記外軌道輪７４に案内される一体型の樹脂保持器７８とで構成されている。このような保持器７８によってころ７６を保持することで、線路との間の衝撃振動による保持器７８の早期破損の防止や、温度上昇の抑止を図っている。
また、図８に示す軸受(樹脂保持器付円錐ころ軸受)は、内軌道輪９２及び外軌道輪９４と、これらの対向面に形成された軌道９２ａ,９４ａ間に組み込まれた複数の転動体(円錐ころ)９６と、周方向へ隣り合うころ９６を一定間隔で互いに接触させることなく配して保持し、当該ころ９６に案内される一体型の樹脂保持器９８とで構成されている。このような保持器９８によってころ９６を保持することで、樹脂保持器９８の自重の軽減化を図りつつ、衝撃振動による保持器９８の早期破損の防止や、温度上昇の抑止を図っている。

特開２００４−０８４７０５号公報 特開２００１−３３００３５号公報

ところで、このような一体型のモミヌキ型樹脂保持器７８、または一体型のかご型樹脂保持器９８は、柱７８ａ,９８ａ自体の強度、すなわちその曲げ応力、せん断応力、及び捻り応力に耐え得るだけの一定の大きさの断面が必要となる。このため、ころ７６,９６の径寸法や組み込み数が制約を受け、軸受の高負荷容量化を図りにくい。さらに、周方向へ柱７８ａ,９８ａを倒すこと(柱倒れ)により、ころ７６,９６を強制的に若干傾かせた場合、外軌道輪７４,９４の軌道７４ａ,９４ａあるいは内軌道輪７２,９２の軌道７２ａ,９２ａの隙間で抑制し切れなくなると、当該ころ７６,９６にスキューや焼き付きなどの不具合が発生しやすい傾向があると考えらえる。また、一体型の樹脂保持器は変形しやすいため、その製造上の観点に立てば、成型が容易ではなく、金型が非常に高価となってしまうという問題もある。

なお、保持器を軟鋼や黄銅で構成した場合、当該保持器は、既存の他の金属製保持器と比べ、早期破損の防止や温度上昇の抑止に一定の効果が認められるが、必然的にその自重が樹脂製保持器よりも重くなってしまう上、使用時における振動衝撃荷重に対する耐振動衝撃性や耐摩耗性もそれほど高くはなく、高速性及び低発熱性に優れているとは言い難い。また、製造コストの面でも、樹脂製保持器よりも割高となってしまうことは否めない。

本考案は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、製造及び取扱いが格段に容易であり、製造コストを従来よりも低減可能で、しかも負荷容量を増大させ、高速度かつ重荷重で、衝撃荷重、振動荷重、及び変動荷重などが厳しい負荷条件にも十分に耐え得る保持器構造を有するころ軸受(弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受)を提供することにある。

このような目的を達成するために、本考案に係る弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受は、相対回転可能に対向配置された内軌道輪、及び外軌道輪と、前記内軌道輪の外周部、及び前記外軌道輪の内周部にそれぞれ形成された軌道間へ転動可能に組み込まれた複数のころと、前記軌道間へ転動可能に組み込まれて周方向に隣り合うころを相互に当接させることなく配するための保持器とを備えている。かかるころ軸受において、前記保持器は、各ころのころ軸方向両端部を挟んで回転自在に保持し、同心状に配された少なくとも一対の環状樹脂板と、弾性線材でなり、前記一対の環状樹脂板を相互に繋げる弾性ステーで構成され、前記一対の環状樹脂板は、互いの対向面を窪ませてなり、前記各ころを回転自在とした状態でそのころ軸方向一端部を挿入可能な複数の凹部を有しており、前記凹部は、前記軌道間に転動可能に組み込まれたころと同数で、かつ周方向に対して同一の位相で同心をなすように、前記一対の環状樹脂板にそれぞれ配されている。

この場合、前記ころは、その転動面のころ軸方向両周縁に面取り部を有するとともに、これらの面取り部と連続する凸曲状のクラウニング部を当該転動面に有しており、前記環状樹脂板の凹部の深さは、前記ころ転動面のころ軸方向の一方周縁の面取り部のころ軸方向寸法の２倍以上で、かつ、当該ころ転動面のころ軸方向の中間部位から一方側の面取り部へ連続するクラウニング部のころ軸方向寸法の半分以下の寸法に設定することが好ましい。
また、前記弾性ステーは、ピアノ線、あるいはピアノ線と同等以上の線膨張率及び強度を持つ金属線材で構成し、前記保持器は、前記一対の環状樹脂板を前記弾性ステーにより相互に繋げることで、これら環状樹脂板を一体化させる。

本考案に係る弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受によれば、製造及び取扱いを格段に容易にすることができるとともに、製造コストを従来よりも低減させることができる。加えて、負荷容量を増大させることができ、高速度かつ重荷重で、衝撃荷重、振動荷重、及び変動荷重などが厳しい負荷条件にも十分に耐え得る保持器構造とすることができる。この結果、これらの厳しい負荷条件下での使用にも十分耐え得る高い信頼性を有するような長寿命の小型、中型、大型、及び超大型のころ軸受(弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受)を実現することができる。

本考案の第１実施形態に係る弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受(円筒ころ軸受)の構成を示す図であって、(ａ)は、単列の軸受構成の片側断面図、(ｂ)は、複列(２列)の軸受構成の片側断面図である。 ころの面取り部及びクラウニング部を誇張して示す図である。 本考案の第１実施形態に係る弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受の構成を示す図であって、(ａ)は、図１(ａ)の矢視１ａ、及び同図(ｂ)の矢視１ｂの縦断面図、(ｂ)は、かかる軸受に組み込まれた保持器の構成を径方向から示す部分断面図、(ｃ)は、同図(ｂ)の矢視３ｂの縦断面図、(ｄ)は、環状樹脂板の構成を示す要部斜視図である。 外輪寄りに保持器を配した円筒ころ軸受(弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受)の構成を示す図であって、(ａ)は、図１(ａ)の矢視１ａ、及び同図(ｂ)の矢視１ｂに相当する縦断面図、(ｂ)は、環状樹脂板の構成を示す要部斜視図である。 内輪寄りに保持器を配した円筒ころ軸受(弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受)の構成を示す図であって、(ａ)は、図１(ａ)の矢視１ａ、及び同図(ｂ)の矢視１ｂに相当する縦断面図、(ｂ)は、環状樹脂板の構成を示す要部斜視図である。 本考案の第２実施形態に係る弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受(円錐ころ軸受)の構成を示す図であって、(ａ)は、単列の軸受構成の片側断面図、(ｂ)は、複列(２列)の軸受構成の片側断面図である。 従来の円筒ころ軸受の構成を示す図であって、(ａ)は、縦断面図、(ｂ)は、かかる軸受に組み込まれる一体型のモミヌキ型樹脂保持器の構成を径方向から示す面、(ｃ)は、同図(ｂ)に示す保持器の縦断面図である。 従来の円錐ころ軸受の構成を示す図であって、(ａ)は、縦断面図、(ｂ)は、かかる軸受に組み込まれる一体型のかご型樹脂保持器の縦断面図、(ｃ)は、同図(ｂ)に示す保持器の柱部を径方向から示す面である。

以下、本考案に係る弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受について、添付図面を参照して説明する。
図１には、本考案の第１実施形態に係る弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受(以下、ころ軸受や軸受ともいう)が示されている。かかるころ軸受は、相対回転可能に対向配置された内軌道輪(以下、内輪という)２、及び外軌道輪(同、外輪という)４と、内輪２の外周部、及び外輪４の内周部にそれぞれ形成された軌道２２,４２間へ転動可能に組み込まれた複数のころ(円筒ころ)６と、軌道２２,４２間へ転動可能に組み込まれて周方向に隣り合うころ６を相互に当接させることなく配するための保持器８とを備えている。図１(ａ)には、内輪２に１列(１本)の軌道２２を形成するとともに、外輪４に当該１列の軌道２２と対向可能に１列(１本)の軌道４２が形成されたいわゆる単列ころ軸受の一構成を例示しており、同図(ｂ)には、内輪２に２列(２本)の軌道２２を形成するとともに、外輪４に当該２列の軌道２２とそれぞれ対向可能に２列(２本)の軌道４２が形成されたいわゆる複列(同図においては、２列)ころ軸受の一構成を例示している。なお、軸受を３列以上の複列構成とすることも想定可能である。

この場合、内輪２は、その外周部の両周縁近傍が各周縁へ向かうに従って徐々に縮径された構造、すなわち、軌道２２の軸方向(図１においては、左右方向)の両側(両肩)がいわゆるカウンタボア構造となっている。これに対し、外輪４は、その内周部の両周縁近傍が一律に縮径された構造、すなわち、軌道４２の軸方向の両側に縮径方向へ突出する鍔部４４が設けられた構造となっている。なお、これらの鍔部４４は、保持器８(具体的には、後述する環状樹脂板８２)と干渉することがないように、その縮径方向への突出高さ(換言すれば、外輪４の内周縁近傍における縮径寸法)が調整されている。
図１に示す内外輪２,４の構成は一例であってこれには限定されず、例えば、内輪２の外周縁近傍をカウンタボアとはせず、その外周部を一定の径寸法(外径寸法)とした構成や、外輪４の鍔部４４と同様の鍔部を軌道２２の軸方向の両側もしくは一方側に拡径方向へ突設させた構成などとすることも可能である。あるいは、外輪４の両内周縁近傍を内輪２と同様のカウンタボアとした構成や、内周部を一定の径寸法(内径寸法)とした構成、鍔部４４を軸方向のいずれか一方側のみに設けた構成などとすることも可能である。

ころ６は、内輪２の軌道２２と外輪４の軌道４２との間の転動空間(以下、軌道列という)に対し、中実の同一円筒状のものが組み込まれている。図１(ｂ)に示す複列(２列)ころ軸受においては、各軌道列に対し、同一のころ６が同一個数ずつ組み込まれている。この場合、ころ６は、ころ軸方向(図１においては、左右方向)に貫通孔がなく、その両端面に凹穴もない中実体となっている。このため、ころ割れを十分に防止可能な剛性を備えているだけでなく、製作が容易であるため製作コストも十分に節減させることが可能となる。なお、ころ６は、図２に示すように、その転動面(外周面)６２のころ軸方向両周縁(図２においては、左右の周縁)に面取り部６４を有するとともに、これらの面取り部６４と連続する凸曲状のクラウニング部６６を当該転動面６２に有している。

保持器８は、各ころ６のころ軸方向の両端部(図１においては、左端部と右端部)６８を挟んで回転自在に保持し、同心状に配された少なくとも一対の環状樹脂板８２と、弾性線材でなり、一対の環状樹脂板８２を相互に繋げる弾性ステー８４で構成されている。
環状樹脂板８２は、その外径寸法が外輪４の鍔部４４の径寸法よりも小寸で、その内径寸法が内輪２の外周縁近傍(カウンタボア部位)の径寸法(外径寸法)よりも大寸に設定された円環状をなしており、これにより、ころ６を保持した状態で各軌道列へ組み込まれた際、内外輪２,４と干渉することなく、当該ころ６とともに当該軌道列において回転させることができる。本実施形態において、一対の環状樹脂板８２は、その外内径寸法がいずれも互いに同一寸法に設定された同一の円環状をなす。
なお、保持器８は、ころ案内、外輪案内、及び内輪案内のいずれの案内方式であってもよく、その案内方式に応じて環状樹脂板８２の外内径寸法を設定すればよい。一例として、図１及び図３には、保持器８をころ案内とした場合の環状樹脂板８２の構成を示す。これに対し、図４には、図１及び図３に示す保持器８よりも外輪４寄りに配した保持器８(環状樹脂板８２)の構成、図５には、図１及び図３に示す保持器８よりも内輪２寄りに配した保持器８(環状樹脂板８２)の構成をそれぞれ示しており、このような外輪４寄りや内輪２寄りの保持器構成とすることも可能である。
また、環状樹脂板８２の板厚は、ころ６のころ軸方向の両端部６８を挟んで保持した状態において、内外輪２,４の軸方向に対する両側面(両端面)よりも突出することがないように、当該内外輪２,４の軸方向幅寸法(軸受幅)に応じて設定されている。

そして、図３に示すように、一対の環状樹脂板８２は、互いの対向面８２ａを窪ませてなり、各ころ６を回転自在とした状態でそのころ軸方向一端部(図２においては、左端部もしくは右端部)６８を挿入可能な複数の凹部８２ｂを有している。別の捉え方をすれば、一対の環状樹脂板８２は、複数の凹部８２ｂが１つずつ対向して配されるように、環状部８２ｄから他方の環状樹脂板８２へ向け、柱部８２ｃを周方向へ隣り合う凹部８２ｂの間に１つずつ突設させた構造をなしている(図３(ｂ)から(ｄ))。この場合、各凹部８２ｂにおける周方向への対向面域(換言すれば、各柱部８２ｃの周方向面域)は、ころ６の径寸法(半径寸法)よりも僅かに大きな曲率半径の凹曲状に形成されている(図３(ａ))。なお、一対の環状樹脂板８２には、それぞれ同一の凹部８２(柱部８２ｃ)を同一個数(各軌道列へ組み込まれるころ６と同数)、周方向に対して同一の位相(同一間隔)で同心をなすように配すればよい。すなわち、各ころ６の一端部６８を凹部８２ｂへ挿入した状態においては、当該ころ６の一端部６８近傍の外周面(転動面)と凹部８２ｂ(柱部８２ｃ)との間には間隙が形成されることとなり、一対の環状樹脂板８２は、各ころ６の両端部６８をそれぞれの凹部８２ｂで挟みつつ、当該凹部８２ｂの凹曲面に沿って案内した状態で、これらのころ６を１つずつ回転自在に保持する。

なお、環状樹脂板８２の凹部８２ｂの深さ(図３(ｂ)に示す寸法Ｌ)は、ころ６のころ軸方向寸法などに応じて任意に設定することが可能であるが、ころ６の転動面(外周面)のころ軸方向の一方周縁(図２においては、左周縁もしくは右周縁)の面取り部６４のころ軸方向寸法(同図に示す寸法Ｌ１)の２倍以上で、かつ、当該ころ６の転動面のころ軸方向の中間部位から一方側(同図においては、左側もしくは右側)の面取り部６４へ連続するクラウニング部６６のころ軸方向寸法(同図に示す寸法Ｌ２)の半分以下の寸法(以下、最適深さという)に設定すること(２×Ｌ１≦Ｌ≦Ｌ２／２)が好ましい。

また、環状樹脂板８２の成形法は特に限定されないが、上述したような凹部８２ｂ及び柱部８２ｃを有するように、所定の樹脂を金型へ射出することにより成形(射出成形)すればよい。あるいは、射出成形後の成形体に削り加工などを施すことで、かかる凹部８２ｂ及び柱部８２ｃを形成しても構わない。このような成形法をとることで、凹部８２ｂ及び柱部８２ｃを有する環状樹脂板８２を容易に成形することができ、例えば、図７に示すようなモミヌキ型の樹脂保持器７８と比べ、柱部８２ｃの径方向に対する長さ(環状樹脂板８２の外内径寸法差に相当)を短くすることもできる。これにより、軌道列の径寸法が同一の場合、当該軌道列に対するころ６の組み込み数やころ６の径寸法を増大させることができ、結果として、軸受の高負荷容量化を図ることが可能となる。外輪４もしくは内輪２寄りの保持器構成(図４及び図５)とした場合には、柱部８２ｃの径方向に対する長さをさらに短くすることが可能となるため、ころ６の組み込み数や径寸法をより増大させ、軸受の一層の高負荷容量化を図ることも可能となる。

弾性ステー８４は、ピアノ線、あるいはピアノ線と同等以上の線膨張率及び強度を持つ金属線材で構成されている。すなわち、弾性ステー８４は、ピアノ線の他、例えば、オイルテンパー線、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、及びワーヤーロープなどのピアノ線と同等以上の線膨張率(弾性)及び強度(引っ張り強度)を持つ線材で構成すればよい。例えば、弾性ステー８４の線材として、ＰＣ鋼より線やワーヤーロープを用いた場合、ピアノ線を用いた場合よりも弾性及び強度を大きくすることができる。なお、弾性ステー８４は、ピアノ線と同等以上の線膨張率及び強度を確保することが可能であれば、上述したような金属線材ではなく、例えば、カーボンファイバのような強化非金属製の線材を用いて構成することも想定可能である。

保持器８は、凹部８２ｂを有する一対の環状樹脂板８２をこのような弾性ステー８４により相互に繋げる(連結する)ことで、これら環状樹脂板８２が一体化された構造、すなわち、弾性ステー８４を有する凹形樹脂保持器となっている。その際、弾性ステー８４の長さは、一対の環状樹脂板８２の凹部８２ｂへ各ころ６のころ軸方向一端部６８をそれぞれ挿入した状態で当該ころ６の姿勢を安定させることが可能となるように、一対の環状樹脂板８２の環状部８２ｄの肉厚ところ６のころ軸方向寸法に相当する寸法と略同寸に設定すればよい。

環状樹脂板８２には、各柱部８２ｃ及び当該柱部８２ｃが突設された環状部８２ｄの部位を径方向(図３(ｂ),(ｃ)においては、上下方向)へ貫通する通し孔８２ｅが１つずつ、柱部８２ｃと同数だけ形成されている。通し孔８２ｅは、弾性ステー８４を挿通可能となるように、その孔径が弾性ステー８４の径寸法よりも僅かに大寸に設定されている。なお、通し孔８２ｅは、弾性ステー８４を挿通可能であれば、各柱部８２ｃ及び当該柱部８２ｃが突設された環状部８２ｄの部位に対していずれの位置に形成することも可能であるが、一例として、図３に示す構成においては、各柱部８２ｃ及び当該柱部８２ｃが突設された環状部８２ｄの部位の外周縁寄り、内周縁寄りのいずれか同一位置に通し孔８２ｅを形成し、これら外周縁寄り及び内周縁寄りの通し孔８２ｅを周方向に対して互い違い(いわゆる千鳥状)に配している。すなわち、周方向に隣り合う柱部８２ｃ及び当該柱部８２ｃが突設された環状部８２ｄの部位に対し、外周縁寄りの通し孔８２ｅと内周縁寄りの通し孔８２ｅが交互に配された構成となっている。また、図４に示す外輪４寄りの保持器構成の場合、通し孔８２ｅは、このような互い違い(千鳥状)ではなく、すべて各柱部８２ｃ及び当該柱部８２ｃが突設された環状部８２ｄの部位の外周縁寄りに形成しており、図５に示す内輪２寄りの保持器構成の場合、通し孔８２ｅは、すべて各柱部８２ｃ及び当該柱部８２ｃが突設された環状部８２ｄの部位の内周縁寄りに形成している。いずれの場合であっても、通し孔８２ｅは、環状樹脂板８２(環状部８２ｄ、凹部８２ｂ、及び柱部８２ｃ)の成形時に当該環状樹脂板８２と同時に形成してもよいし、環状樹脂板８２の成形後、当該環状樹脂板８２に対して穿孔加工を別途施すことで形成しても構わない。

そして、通し孔８２ｅへ挿通した弾性ステー８４は、その両端部を各環状樹脂板８２の環状部８２ｄの外側面(対向面８２ａとは径方向に対して反対側の面)８２ｆにおける当該通し孔８２ｅの開口部で固定することにより、これら環状樹脂板８２に対して位置決めされる。なお、弾性ステー８４と環状樹脂板８２との固定方法は特に限定されず、弾性ステー８４の材質などに応じて任意の方法で行うことが可能である。例えば、接着剤による接合や加締めなどで固定し、弾性ステー８４の両端部に止め部８４ａを形成すればよい。
このように弾性ステー８４を各環状樹脂板８２の環状部８２ｄに対して固定することで、一対の環状樹脂板８２を弾性ステー８４を介して相互に繋げることができ、これら環状樹脂板８２を一体化させることができる。すなわち、ピアノ線、あるいはピアノ線と同等以上の線膨張率(弾性)及び強度(引っ張り強度)を持つ金属線材で構成された弾性ステー８４、換言すれば、断面積の非常に小さな弾性ステー８４を介して一対の環状樹脂板８２を相互に繋げ、一体化させることができる。このため、環状樹脂板８２の柱部８２ｃの径方向に対する長さ(環状樹脂板８２の外内径寸法差に相当)や断面積をより一層小さくすることができ、当該柱部８２ｃの長さや断面積を小さくした場合であっても、弾性ステー８４による十分な強度で一対の環状樹脂板８２を相互に繋げ、一体化させることで、保持器８自体に十分な強度を確保することが可能となる。これにより、軌道列の径寸法が同一の場合、当該軌道列に対するころ６の組み込み数やころ６の径寸法をさらに増大させ、軸受のより一層の高負荷容量化を図ることを可能としている。

ここで、上述した本実施形態においては、円筒ころ軸受に対し、モミヌキ型の樹脂保持器に代えて弾性ステー８４を有する凹形樹脂保持器８を組み込んだ軸受構成(図１から図５)としているが、例えば、円錐ころ軸受に対し、かご型の樹脂保持器に代えて、上述した第１実施形態に係る弾性ステー８４を有する凹形樹脂保持器８と同様の保持器を組み込んだ軸受構成とした場合であっても、同様の作用効果を奏することが可能である。以下、かかる軸受構成を本考案の第２実施形態として説明する。なお、かかる円錐ころ軸受の基本的な部材構成は、上述した第１実施形態に係る円筒ころ軸受(図１から図５)と同様の構成を想定することが可能である。したがって、ここでは、かかる円筒ころ軸受(図１から図５)と同一もしくは類似の構成部材については、図面上で同一の符号を付してその説明を省略もしくは簡略化し、以下では、第２実施形態に係る円錐ころ軸受に特有の構成についての説明に止める。

図６には、本考案の第２実施形態に係る弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付き円錐ころ軸受(以下、円錐ころ軸受やころ軸受、軸受ともいう)が示されている。図６(ａ)には、いわゆる単列円錐ころ軸受の一構成を例示しており、同図(ｂ)には、いわゆる複列(同図においては、２列)の円錐ころ軸受の一構成を例示している。
この場合、内輪２は、その軌道２２が軸方向の一方側から他方側へ向かうに従って、円錐ころ６の転動面(外周面)６２の傾斜に沿って傾くように形成されるとともに、当該軌道２２の軸方向の両側(両肩)に拡径方向へ突出する鍔部２４が設けられた構造となっている。これらの鍔部２４は、その径寸法(外径寸法)が異なっており、軌道２２の大径側に比較的大径の鍔部(大径側鍔部)２４ａが設けられ、小径側に比較的小径の鍔部(小径側鍔部)２４ｂが設けられている。ただし、いずれの鍔部２４ａ,２４ｂも、保持器８(具体的には、後述する環状樹脂板８２(大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓ))と干渉することがないように、その拡径方向への突出高さ(換言すれば、内輪２の外周縁近傍における拡径寸法)が調整されている。これに対し、外輪４は、その軌道４２が軸方向の一方側から他方側へ向かうに従って、円錐ころ６の転動面(外周面)６２の傾斜に沿って傾くように形成されるとともに、その両肩部分(外輪４の両内周縁部)も当該軌道４２と一連の傾斜面となるように傾いて形成されている。
なお、図６に示す内外輪２,４の構成は一例であってこれには限定されず、例えば、内輪２の両外周縁近傍(軌道２２の両肩部分)を軌道２２と一連の傾斜面となるように傾けて形成した構成や、外輪４の軌道４２の軸方向の両側もしくは一方側に内輪２の鍔部２４ａ,２４ｂと同様の鍔部(大径側鍔部及び小径側鍔部)を縮径方向へ突設させた構成とすることも可能である。

ころ６は、軌道２２,４２間の転動空間(軌道列)に対し、中実の同一円錐状のものが組み込まれている。図６(ｂ)に示す複列(２列)円錐ころ軸受においては、各軌道列に対し、同一のころ６が同一個数ずつ組み込まれている。この場合、ころ６は、ころ軸方向に貫通孔がなく、その両端面に凹穴もない中実体となっていることは、上述した第１実施形態(図１から図５)に係る円筒ころと同様である。したがって、ころ割れを十分に防止可能な剛性を備えているだけでなく、製作が容易であるため製作コストも十分に節減させることが可能となることは円筒ころの場合と同様である。なお、本実施形態に係る円錐ころ６においても、その転動面(外周面)６２のころ軸方向両周縁に面取り部６４を形成するとともに、これらの面取り部６４と連続する凸曲状のクラウニング部６６を当該転動面６２に形成する(図２参照)。

保持器８は、凹部８２ｂを有する径寸法(外径寸法及び内径寸法)の異なる２つの環状樹脂板８２が弾性ステー８４で相互に繋げられて一体化された構造となっている。
一対の環状樹脂板８２のうち、一方は、円錐ころ６の大径側端部６８ａを回転自在に保持し、軌道列において内輪２の大径側鍔部２４ａ側に位置付けられ(以下、当該環状樹脂板８２を大径側樹脂板８２Ｌという)、他方は、当該円錐ころ６の小径側端部６８ｂを回転自在に保持し、軌道列において内輪２の小径側鍔部２４ｂ側に位置付けられており(以下、当該環状樹脂板８２を小径側樹脂板８２Ｓという)、これらの環状樹脂板８２Ｌ,８２Ｓが弾性ステー８４により相互に繋げられている。

大径側樹脂板８２Ｌは、その外径寸法が外輪４の大径側内周縁近傍(図６(ａ)においては、左側内周縁近傍)の径寸法(内径寸法)よりも小寸で、その内径寸法が内輪２の大径側鍔部２４ａの径寸法よりも大寸に設定された円環状をなしている。また、小径側樹脂板８２Ｓは、その外径寸法が外輪４の小径側内周縁近傍(図６(ａ)においては、右側内周縁近傍)の径寸法(内径寸法)よりも小寸で、その内径寸法が内輪２の小径側鍔部２４ｂの径寸法よりも大寸に設定された円環状をなしている。これにより、保持器８(大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓ)は、円錐ころ６を保持した状態で各軌道列へ組み込まれた際、内外輪２,４と干渉することなく、当該ころ６とともに当該軌道列において回転することができる。なお、このように大径側樹脂板８２Ｌと小径側樹脂板８２Ｓが弾性ステー８４により相互に繋げられて一体化された構造をなす保持器８であっても、ころ案内、外輪案内、及び内輪案内のいずれの案内方式とすることが可能であり、その案内方式に応じて大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓの外内径寸法をそれぞれ設定すればよい。一例として、図６には、保持器８をころ案内とした場合の環状樹脂板８２(大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓ)の構成を示す。なお、図６に示す保持器８よりも外輪４寄りの保持器構成(図４と同様の構成)や、同図に示す保持器８よりも内輪２寄りの保持器構成(図５と同様の構成)とすることが可能であることは、上述した第１実施形態(図１から図５)に係る保持器８(同一の環状樹脂板８２)の場合と同様である。また、大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓの板厚は、これらで円錐ころ６の大径側端部６８ａ及び小径側端部６８ｂを挟んで保持した状態において、内外輪２,４の軸方向に対する両側面(両端面)よりも突出することがないように、当該内外輪２,４の軸方向幅寸法(軸受幅)に応じてそれぞれ設定されている。

このような大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓも、上述した第１実施形態に係る一対の環状樹脂板８２と同様に、射出成形や射出成形後の成形体に削り加工などを施すことで容易に成形することができ、例えば、図８に示すようなかご型の樹脂保持器９８と比べ、柱部８２ｃの径方向に対する長さ(大径側樹脂板８２Ｌもしくは小径側樹脂板８２Ｓの外内径寸法差に相当)を短くすることもできる。これにより、軌道列の径寸法が同一の場合、当該軌道列に対する円錐ころ６の組み込み数や径寸法を増大させることができ、結果として、軸受の高負荷容量化を図ることが可能となる。外輪４もしくは内輪２寄りの保持器構成(図４及び図５と同様の構成)とした場合には、柱部８２ｃの径方向に対する長さをさらに短くすることが可能となるため、円錐ころ６の組み込み数や径寸法をより増大させ、軸受の一層の高負荷容量化を図ることも可能となる。

そして、本実施形態においては、弾性ステー８４を大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓの環状部８２ｄに対して固定することで、これらの大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓを弾性ステー８４を介して相互に繋げ、一体化させている。すなわち、ピアノ線、あるいはピアノ線と同等以上の線膨張率(弾性)及び強度(引っ張り強度)を持つ金属線材で構成された弾性ステー８４、換言すれば、断面積の非常に小さな弾性ステー８４を介して大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓを相互に繋げ、一体化させることができる。このため、大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓの柱部８２ｃの径方向に対する長さ(大径側樹脂板８２Ｌもしくは小径側樹脂板８２Ｓの外内径寸法差に相当)や断面積をより一層小さくすることができ、当該柱部８２ｃの長さや断面積を小さくした場合であっても、弾性ステー８４による十分な強度で大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓを相互に繋げ、一体化させることで、保持器８自体に十分な強度を確保することが可能となる。これにより、軌道列の径寸法が同一の場合、当該軌道列に対する円錐ころ６の組み込み数や円錐ころ６の径寸法をさらに増大させ、結果として、軸受のより一層の高負荷容量化を図ることを可能としている。

本来、保持器８の役割は、軸受に組み込まれた状態で周方向に自転と公転(すなわち転動)をしている同列で隣同士のころ６を接触させないように案内することであり、ころ６のころ軸方向の動き及び傾きを抑制するのは内外輪２,４の軌道２２,４２である。このため、上述した第１実施形態(図１から図５)、及び第２実施形態(図６)において、一対の環状樹脂板８２(大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓ)を相互に繋げている弾性ステー８４(ピアノ線、あるいはピアノ線と同等以上の線膨張率(弾性)及び強度(引っ張り強度)を持つ金属線材)は、ころ６の動きによるころ軸方向の力を受けることがなく、しかも十分な弾性を有するため、特に曲げ及び捻りに対する耐久性が高く、その断面積が環状樹脂板８２(大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓ)の柱部８２ｃよりも格段に小さいため、その分だけ、ころ６の組み込み数や径寸法を増大させることができ、結果として、軸受の高負荷容量化を図ることが可能となる。

また、ピアノ線、あるいはピアノ線と同等以上の線膨張率及び強度を持つ金属線材は、十分な弾性を有するため、一対の環状樹脂板８２(大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓ)の凹部８２ｂの同心度によるころ６の傾きが若干あったとしても、外輪４の鍔部４４や内輪２の鍔部２４ａ,２４ｂにより傾いたころ６の姿勢が矯正され(立て直され)、ころ６のスキューやそれによる焼き付きなどの発生を抑制することができる。しかも、一対の環状樹脂板８２(大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓ)の凹部８２ｂへのころ６の挿入や、ころ６を保持した保持器８の軸受(内外輪２,４)への組み付けや取り外しなどの際に不用意にころ６が脱落してしまうことを有効に防止することができる。

さらに、それぞれ凹部８２ｂ(換言すれば、柱部８２ｃ)を有する一対の環状樹脂板８２(大径側樹脂板８２Ｌ及び小径側樹脂板８２Ｓ)は、特段、寸法上の制約がなく、小型、中型、大型、そして超大型のいずれのころ軸受へも組み込み可能な保持器８に適用することができる。また、加工が容易な形状であるため射出成形や削り加工などで成形でき、その製造作業がモミヌキ型保持器７８(図７)やかご型保持器９８(図８)などと比べて非常に容易であり、取扱いも非常に便利である。

このように、上述した第１実施形態(図１から図５)、及び第２実施形態(図６)に係るころ軸受によれば、製造及び取扱いを格段に容易にすることができるとともに、製造コストを従来よりも低減させることができる。加えて、負荷容量を増大させることができ、高速度かつ重荷重で、衝撃荷重、振動荷重、及び変動荷重などが厳しい負荷条件にも十分に耐え得る保持器構造とすることができる。この結果、これらの厳しい負荷条件下での使用にも十分耐え得る高い信頼性を有するような長寿命の小型、中型、大型、及び超大型のころ軸受(弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受)を実現することができる。

２ 内軌道輪(内輪)
４ 外軌道輪(外輪)
６ ころ
８ 保持器
２２ 内輪軌道
４２ 外輪軌道
６８ ころ両端部
８２ 環状樹脂板
８２ａ 環状樹脂板対向面
８２ｂ 凹部
８４ 弾性ステー

Claims (3)

1. 相対回転可能に対向配置された内軌道輪、及び外軌道輪と、
   前記内軌道輪の外周部、及び前記外軌道輪の内周部にそれぞれ形成された軌道間へ転動可能に組み込まれた複数のころと、
   前記軌道間へ転動可能に組み込まれて周方向に隣り合うころを相互に当接させることなく配するための保持器とを備えたころ軸受であって、
   前記保持器は、各ころのころ軸方向両端部を挟んで回転自在に保持し、同心状に配された少なくとも一対の環状樹脂板と、弾性線材でなり、前記一対の環状樹脂板を相互に繋げる弾性ステーで構成され、
   前記一対の環状樹脂板は、互いの対向面を窪ませてなり、前記各ころを回転自在とした状態でそのころ軸方向一端部を挿入可能な複数の凹部を有しており、
   前記凹部は、前記軌道間に転動可能に組み込まれたころと同数で、かつ周方向に対して同一の位相で同心をなすように、前記一対の環状樹脂板にそれぞれ配されていることを特徴とする弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受。
2. 前記ころは、その転動面のころ軸方向両周縁に面取り部を有するとともに、これらの面取り部と連続する凸曲状のクラウニング部を当該転動面に有しており、
   前記環状樹脂板の凹部の深さは、前記ころ転動面のころ軸方向の一方周縁の面取り部のころ軸方向寸法の２倍以上で、かつ、当該ころ転動面のころ軸方向の中間部位から一方側の面取り部へ連続するクラウニング部のころ軸方向寸法の半分以下の寸法に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受。
3. 前記弾性ステーは、ピアノ線、あるいはピアノ線と同等以上の線膨張率及び強度を持つ金属線材でなり、
   前記保持器は、前記一対の環状樹脂板を前記弾性ステーにより相互に繋げることで、これら環状樹脂板が一体化された構造をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の弾性ステーを有する凹形樹脂保持器付ころ軸受。

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