JP3747006B2 - ころ軸受用保持器及びころ軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明に係るころ軸受用保持器は、主として円すいころ軸受や円筒ころ軸受等のころ軸受が使用されている鉄道車輌、鉄鋼機械、工作機械、建設機械等の一般産業用機械の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
ころ軸受の代表例である円すいころ軸受を図６に記載している。円すいころ軸受５は、円すい状の軌道面１ａを有する外輪１と、円すい状の軌道面２ａを有し、この軌道面２ａの小径側に小鍔部２ｂ、大径側に大鍔部２ｃを有する内輪２と、外輪１の軌道面１ａと内輪２の軌道面２ａとの間に転動自在に配された複数の円すいころ３と、円すいころ３を円周所定間隔に保持する鉄板保持器４とを備えている。内輪２と外輪１に軸方向の荷重が負荷され円すいころ３を介在して、相対回転する場合、円すいころ３の大端面３ａと内輪２の大鍔部２ｃは、すべり接触する機構であり潤滑条件が厳しい部分である。
【０００３】
図７に示す通り、鉄板保持器４は、例えばＳＰＢ２等の冷間圧延鋼板、あるいは軸受用みがき帯鋼等をプレスして成形される。すなわち、穴空き円板状の上記鋼板を円すい台形状にプレス成形した後、各ポケット８を順番にプレス抜きして、その結果、柱部７が成形される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、軽負荷条件にて使用される玉軸受においては、保持器に要求される材料強度が低いため樹脂製保持器が多く採用されている。一方、円すいころ軸受（ころ軸受）に一般的に使用されている鉄板保持器は、樹脂製保持器に比べて、量産性が低く高コストであり、寸法精度も劣るという短所がある。又、鉄板保持器は樹脂製保持器に比べ重量が重く、高速高負荷等の厳しい使用条件においては、保持器ところとの衝突による振動・騒音の発生、保持器の摩耗等の不具合が発生しやすい。特に、保持器ところの衝突が顕著に発生した場合、保持器のポケット部の隅部分で摩耗が進行し、ポケット部の形状の変化や、保持器からの金属摩耗粉が潤滑油に混入しやすく、潤滑油の劣化が発生する要因になる。潤滑油が劣化した場合、その程度によっては、軸受の性能が損なわれる。一方、樹脂製保持器の場合には、金属摩耗粉等の発生が無く、それに起因する不具合が発生しないという長所がある。
【０００５】
前記の通り、コスト面および軸受性能面を考慮した場合には、玉軸受同様に円すいころ軸受（ころ軸受）にも合成樹脂製保持器を適用する必要性がある。しかしながら、円すいころ軸受（ころ軸受）は、一般的に高負荷荷重の運転条件で使用されるため、鋼板をプレス成形した鉄板保持器が採用されている。ガラス繊維強化ポリアミド樹脂等の合成樹脂製保持器は、剛性や破断強度が小さく、強度面で鉄板保持器よりも劣るという短所がある。従って、円すいころ軸受（ころ軸受）に合成樹脂製保持器を適用する場合、前記の剛性や破断強度を少しでも向上させるため、鉄板保持器に比べて、製品寸法を大型に（肉厚を厚く）したり、剛性を高めるために製品形状が複雑化にする設計を行なう必要がある。
【０００６】
合成樹脂製保持器は通常、溶融温度まで加熱した合成樹脂を金型内に射出して成型される（射出成型）。合成樹脂が金型内に射出され、流し込まれた後、金型表面側から材料の中心部に向けて保持器が冷却・硬化する際の冷却速度が均一に分布し、材料内部での温度分布が均一であれば材料内の各部温度差によって発生する材料の内部の圧力分布も均一となり、材料の内部の密度も一様な分布となる。しかしながら、剛性・強度を上げるため、製品寸法を大型に（肉厚を厚く）したり、製品形状を複雑にする場合、金型表面側から材料の中心部に向けて保持器材料が冷却・硬化する際の冷却速度が各部でばらつき、材料内の各部の温度差によって発生する材料の内部圧力の分布が不均一となる現象が発生する。その結果、材料内部にボイドや空泡等の空間（空隙）が発生し、保持器の強度が低下する問題が生じる。本発明は、上記課題を解決し、ころ軸受に適用可能な合成樹脂製保持器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明にかかる保持器は、軸方向を径寸法の異なる二つの円環部で、円周方向を柱部で区画して形成したポケットを円周方向の複数箇所に有する樹脂製のものであって、肉抜き部と、肉抜き部によって肉厚をほぼ均一にされた均一肉厚部とを有し、肉抜き部をころの端部に対向する円環部の内側面に形成することで、均一肉厚部を少なくとも円環部に形成したものである。肉抜き部は、さらに円環部の外側面に形成してもよい。また、柱部に均一肉厚部を形成することもでき、この均一肉厚部は、柱部の内周面および外周面に肉抜き部を設けることにより形成することが出来る。
【０００８】
前記肉抜き部は、円環部や柱部に設けられる。その一部分に肉抜き部を設け、これと逆の反対側の面にも肉抜き部分を設けることで、肉厚が薄く、肉厚がほぼ均一となる均一肉厚部を形成することができる。前記均一肉厚部を形成することにより、保持器成形時の各部位における冷却速度が適切となるので、内部欠陥を防止することができる。また、円環部の内側面側の肉抜き部はグリース等の潤滑剤を封入し保持するグリース溜りとして機能することが出来るので、軸受の潤滑性能の向上を図る事ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る円すいころ軸受の保持器の外径側から見た平面図である。合成樹脂製保持器９は、軸方向に離間させた二つの円環部１１と円環部１１の間に掛け渡した複数の柱部１９とを備えるもので、射出成形により各部分が一体に成形される。円環部１１で軸方向を区画し、柱部１９で円周方向を区画することによって、円周方向に複数箇所のポケット１０が形成される。ポケット１０は、円すいころ３（図６）が外輪１と内輪２との間で、転動する際に、円すいころ３を等配に保持する。
【００１０】
保持器の円環部１１のうち、円すいころ３の端面と対向する内側面２０には、肉を除去した肉抜き部１２ａ、１３ａが形成される。また、この内側面２０と向き合う保持器の外側面１４には、前記肉抜き部１２ａ、１３ａとは逆向きの肉抜き部１２ｂ、１３ｂが形成される。一方の円環部１１の肉抜き部１２ａ、１３ａは、その形成領域が軸方向から見て重なり合わない様に円周方向にずらして形成される。同様に、他方の円環部１１に肉厚（特に軸方向の肉厚）をほぼ均一とした凹凸形状の均一肉厚部２１が形成される。各肉抜き部１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの形成部分では、半径方向の肉厚を均一化することもできる。
【００１１】
また、円環部と同様に、柱部１９にも均一肉厚部を形成することができる。図１および図４に記載のとおり、柱部１９の外径側および内径側に、それぞれ肉抜き部２２、２３を設けることにより、均一肉厚部２１を形成している。肉抜き部２２、２３は、図４の様に部分的に重ねあわせてたり、又、お互いにずらして形成する事も可能である。柱部の断面形状１９によっては、外周面と内周面の何れか一方にのみ肉抜き部を設けて、均一肉厚部を形成してもよい。さらには、肉抜き部２２、２３に、グリースを封入することにより、ころの転走にグリースを供給することが出来るグリース溜りとして機能する事が出来る。
【００１２】
円環部に凹部を形成した部分（点線部分）の肉厚はほぼ均一である均一肉厚部となり、保持器（金型）の表面側から材料の中心部に向けて保持器材料が冷却・硬化する際の冷却速度には、ばらつきが少なくなり、材料内の各部の温度差によって発生する材料の内部圧力の分布もばらつきが少なくなる。その結果、ボイドや空泡等の材料内部における空間（空隙）の発生を抑制し、強度低下を発生する問題を回避することが出来る。また同時に、保持器を軽量化することが出来るため、保持器に加わる遠心力を抑制することが出来、遠心力による保持器の変形等の不具合を生じない様に出来る。さらに、鉄板保持器の様な金属摩耗粉等の発生が無く、それに起因する不具合は発生しない。
【００１３】
図２は、図１の柱部におけるＡ−Ａ断面図である。円すいころ３（２点鎖線で図示）の大端面１５には、大端面１５の研削加工、仕上げ加工を実施するための、ぬすみ部（研削逃げ部）１６が存在する。ぬすみ部１６は、大端面１５側から見た場合、円すいころ３の外径面と同心円形状になっている。とくにＣ寸法は、円すいころ３の中心からぬすみ部１６の外径までの寸法であり、一方、Ｄ寸法は円すいころ３の大端面側の肉抜き部（凹部）１２ａの内径端部までの寸法を示している。これらの寸法は、Ｄ＞Ｃとなる様な関係が好ましい。その理由は、以下の通りである。図３に示す通り、ポケット内部に設けられる肉抜き部（凹部）１２ａ、１３ａは、グリース１８を保持するグリース溜りとしての機能をも有している。肉抜き部（凹部）１２ａ、１３ａにグリース１８を封入することにより、そのグリース１８が円すいころ３の大端面１５に徐々に供給され、軸受の摩擦接触部での潤滑に寄与する事ができる。特に、円すいころ３の大端面１５は、ぬすみ部１６を除く領域１７が、内輪２の大鍔部２ｃ（図６）と摩擦接触（すべり摩擦）する機構となっており、本部分へグリース１８を供給し、潤滑に寄与することができる。この際に、Ｄ≦Ｃである場合、肉抜き部（凹部）１２ａの内部のグリース１８が、円すいころ３のぬすみ部１６の内部に移動し堆積してしまい、前記の摩擦接触部の潤滑に寄与しなくなってしまう可能性があるため、これらの寸法は、Ｄ＞Ｃとなる様な関係が好ましい。
【００１４】
図４は、図１の柱部におけるＢ−Ｂ断面矢視図である。柱部１９は外周面と内周面の両側に凹部の肉抜き部を形成している。その結果、柱部の断面部における肉厚は略同一寸法となっている。この形状によって、保持器（金型）の表面側から材料の中心部に向けて保持器材料が冷却・硬化する際の冷却速度には、ばらつきが少なくなり、材料内の各部の温度差によって発生する材料の内部圧力の分布もばらつきが少なくなる。その結果、ボイドや空泡等の材料内部における空間（空隙）の発生を抑制し、強度低下を発生する問題を回避することが出来る。また同時に、保持器を軽量化することが出来るため、保持器にかかる遠心力を抑制することが出来、遠心力による保持器の変形等の不具合を生じない様に出来る。さらに、鉄板保持器の様な金属摩耗粉等の発生が無く、それに起因する不具合は発生しない。
【００１５】
なお、本発明は実施例における円すいころ軸受に、限定されず円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受、等の運転条件が高負荷条件であるころ軸受（ローラ軸受）に適用することが出来る。また、ポリアミド樹脂（ナイロン）等の材質についても、またＧＦ（ガラス繊維）の配合比率等も限定されない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により以下の様な効果がある。▲１▼樹脂製保持器において、円環部の内側面に肉抜き部を設け、この領域を除いた部分に、これと逆向きに外側面に肉抜き部分を設けることで、肉厚が均一となり、製品成形時の各部位における冷却速度が適切となるので、内部欠陥を防止することができる。▲２▼円すいころの大端面に対向する円環部の内側面の肉抜き部に、グリース等の潤滑剤を封入し保持することが出来るので、円すいころの大端面の潤滑性能の向上を図る事ができる。▲３▼鉄板保持器で発生する金属摩耗粉等の発生が無く、それに起因する不具合は発生しない。▲４▼保持器を軽量化することが出来るため、保持器にかかる遠心力を抑制することが出来、遠心力による保持器の変形等の不具合を生じない様に出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る、合成樹脂製保持器の外径面からみた平面図である。
【図２】本発明の実施例に係る図１のＡ−Ａ断面図（ポケット部の説明図）である。
【図３】本発明の実施例に係る図２における凹部をグリース溜めとして機能した場合の説明図である。
【図４】本発明の実施例に係る図１のＢ−Ｂ断面図（柱部の説明図）である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施例に係る保持器の内周面形状を含む三次元図である。（ｂ）は、本発明の実施例に係る保持器の外周面形状を含む三次元図である。
【図６】従来の円すいころ軸受を示す縦断面図である。
【図７】従来の円すいころ軸受の保持器（鉄板保持器）を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 内輪
３ 円すいころ
４ 鉄板保持器
５ 円すいころ軸受
７ 柱部
８ ポケット
９ 合成樹脂製保持器
１０ ポケット
１１ 環状部
１２、１３ 肉抜き部
１４ 外側面
１５ 大端面
１６ ぬすみ部
１７ ぬすみ部を除く領域
１８ グリース
１９ 柱部
２０ 内側面
２１ 均一肉厚部
２２、２３ 肉抜き部

Claims (7)

1. 軸方向を径寸法の異なる二つの円環部で、円周方向を柱部で区画して形成したポケットを円周方向の複数箇所に有する樹脂製のころ軸受用保持器において、
   肉抜き部と、肉抜き部によって肉厚をほぼ均一にされた均一肉厚部とを有し、肉抜き部をころの端部に対向する円環部の内側面に形成することで、均一肉厚部を少なくとも円環部に形成したことを特徴とするころ軸受用保持器。
2. さらに円環部の外側面に肉抜き部を形成した請求項１記載のころ軸受用保持器。
3. 前記円環部のころの端部に対向する内側面に形成した肉抜き部と外側面に形成した肉抜き部とを円周方向にずらして形成した請求項２記載のころ軸受用保持器。
4. 前記均一肉厚部を、さらに柱部に形成した請求項１記載のころ軸受用保持器。
5. 前記柱部の均一肉厚部を、その内周面と外周面とに設けた肉抜き部で形成した請求項４記載のころ軸受用保持器。
6. 前記柱部の内周面の肉抜き部と外周面の肉抜き部とを軸方向にずらして形成した請求項５記載のころ軸受用保持器。
7. 内周に転送面を有する外輪と、外周に転送面を有する内輪と、内輪と外輪の転走面間に介在させたころと、請求項１から６の何れかに記載のころ軸受用保持器とを備えるころ軸受。

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