JP4182923B2 - ころ軸受用保持器の設計方法 - Google Patents

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Description

本発明は、製鉄用の各種圧延機に使用されるミル減速機のように急激な加減速や負荷変動が繰り返される箇所で用いられるころ軸受や、鉄道車両の車軸や振動篩のように、大きな振動を伴う装置で用いられるころ軸受、つまりころの公転速度の変化が繰り返し発生したり軸受ラジアル方向の振動を繰り返し受けるような箇所で使用されるころ軸受に係り、特にそのころ軸受に組み込まれる保持器の設計方法に関する。
製鉄用圧延機などの各種産業機械や車両等では回転軸を支承するために、ころ軸受が広く使用されている。このころ軸受は、例えば図1に示すように、内周面に外輪軌道1aを有する外輪1と、外周面に内輪軌道2aを有する内輪2と、上記外輪軌道1aと内輪軌道2aとの間に転動自在に組み込まれる複数個のころ3と、この複数個のころ3を保持した状態で、上記外輪軌道1aと内輪軌道2aとの間に回転自在に介装される保持器4とを備える。
上記保持器4は、図1および図2に示すように、相隣合うポケット8間にそれぞれ存在しころ転動面と対向する柱状の柱部7と、その柱部7の軸方向両側間をそれぞれ連結してころ端面と軸方向で対向する一対の環状部5、6とから構成される。
上記一対の環状部5、6と柱部7、7で囲まれた空間は、ころ3を収納するポケット8と呼ばれ、保持器4ところ3の間に所定のすきまを設けることによって、ころ3は転動自在に当該保持器4に保持される。
なお、以下の説明では、円すいころ軸受や自動調心ころ軸受のように、上記一対の環状部5,6の直径が異なる保持器については、当該保持器の直径が大きい方(大径側)の環状部を第1環状部5、直径が小さい方(小径側)の環状部を第2環状部6とする。また、円筒ころ軸受のように、一対の環状部5,6の直径が等しいか略等しい場合には、任意に第1環状部5及び第2環状部6を特定する。
また、上記各種産業機械に使用されるころ軸受として、図14に示すように、外輪軌道1aと内輪軌道2aとの間に複列に複数個のころ3が配置され、各列のころ3を個別に保持して上記外輪軌道1aと内輪軌道2aとの間に回転自在に介装される2個の保持器4を備えるものもある。
この保持器4は、それぞれ図14及び図15に示すように、ころ端面と軸方向で対向する環状部5と、その環状部5の軸方向片側から突出してころ転動面と対向して周方向に並ぶ複数の柱部7とから構成された、くし形の保持器である。この保持器であっても、上記環状部5と柱部7、7で囲まれた空間は、ころ3を収納するポケット8と呼ばれ、保持器4ところ3の間に所定のすきまを設けることによって、ころ3は転動自在に当該保特器4に保持される。
なお、上記のような複列のころ3を有するころ軸受において、図14に示すように、各ころ3の列毎に個別の保持器4を組み込む場合には、上記図15のように環状部5の軸方向片側からのみ柱部7が突出する形状のくし形保持器が用いられる。一方、複列のころ3を1個の保持器で保持する場合には、図16のように環状部5の軸方向両側からそれぞれ柱部7が突出する形状のくし形保持器が用いられる。
以下の説明では、図15のように環状部5の軸方向片側から柱部7が突出する形状のくし形保持器を二体型、図16のように環状部5の軸方向両側から柱部7が突出する形状のくし形保持器を一体型と呼ぶ場合もある。
ところで、前述のような各保持器4を備えるころ軸受を、製鉄用の各種圧延機に使用されるミル減速機のような、急激な加減速や負荷変動が繰り返される箇所で用いた場合には、ころ3の公転速度が急激に変化するため、当該ころ3が、保持器4の柱部7に何度も衝突する。このような衝突によって、周方向から作用する荷重Wが、図3及び図17に示すように、ころ3から保持器4の柱部7に作用し、当該保持器4は変形する。
この結果、曲げ応力が環状部5、6および柱部7に繰り返して負荷されるため、長期の使用によって、環状部5、6または柱部7に亀裂が発生して、保持器4に破損が生ずるのみならず、軸受が回転不能になることがある。
上記亀裂は、環状部5、6と柱部7との連結部に発生するので、この保持器4の破損を防止して軸受の寿命の劣化を防止するためには、上記周方向からの荷重Wによって当該連結部に生ずる曲げ応力を緩和する必要がある。
ここで、図1及び図2に示すような1対の環状部5、6を有する形式の保持器にあっては、上記ころ3からの荷重Wによって、図3に示すように、第1環状部5及び第2環状部6と柱部7との各連結部に、それぞれモーメントM1、M2が作用する。
第1環状部5と柱部7の連結部における第1環状部5のA部分に生じる曲げ応力をσ1、第2環状部6と柱部7の連結部における第2環状部6のB部分に生じる曲げ応力をσ2、第1環状部5と柱部7の連結部における柱部7のC部分に生じる曲げ応力をσ3、第2環状部6と柱部7の連結部における柱部7のD部分に生じる曲げ応力をσ4とすると、各曲げ応力σ1〜σ4 は、材料力学的な力の釣り合い条件等から次式で表わされる。
σ1 =M1 1/(2I1)・・・(1)
σ2 =M2 2/(2I2)・・・(2)
σ3 =M1 3/I3 ・・・(3)
σ4 =M2 3/I3 ・・・(4)
上記I1 、I2 、I3は、それぞれ第1環状部5、第2環状部6、及び柱部7の各断面二次モーメントであって、当該断面二次モーメントI1、I2、I3 は次式で定義される。
1 =∫A11 2dA1 ・・・(5)
2 =∫A22 2dA2 ・・・(6)
3 =∫A33 2dA3 ・・・(7)
上記(5)〜(7)式中のA1 、A2、A3は、それぞれ第1環状部5、第2環状部6、柱部7の各断面積である。
また、上記(1)〜(3)式中のe1 〜e3は、後述するように、後述の各座標系における図心から断面周縁までの最大値である。
さらに、上記各断面二次モーメントI1 、I2、I3の座標系については、次のように定義したものである。
すなわち、断面二次モーメントI1は、図1に示すように、第1環状部5の断面上に、当該断面の図心を原点として、保持器外径面が規制される円すい面もしくは円筒面の法線方向にy1軸をとり、かつz1軸を、軸方向且つ上記円すい面もしくは円筒面の接線方向にとったy1−z1直交座標系によるものであり、柱部7の長さ方向に垂直な中立軸に対する断面二次モーメントである。また、断面二次モーメントI2は、第2環状部6の断面上に、当該断面の図心を原点として、上記円すい面もしくは円筒面の法線方向にy2軸をとり、かつ、z2軸を、軸方向且つ上記円すい面もしくは円筒面の接線方向にとった
2−z2直交座標系によるものであり、柱部7の長さ方向に垂直な中立軸に対する断面二次モーメントである。さらに、断面二次モーメントI3は、柱部7の断面上に、当該断面の図心を原点として、上記円すい面もしくは円筒面の法線方向にy3軸をとり、
かつz3軸を、円周方向且つ上記円すい面もしくは円筒面の接線方向にとったy3−z3直交座標系によるものであり、保持器の円周方向に垂直な中立軸に対する断面二次モーメントである。
ここで、柱部7の長さ方向とは、軸受の略軸方向を向く方向である。
そして、上記(1)式中のe1 は、上記第1環状部5の柱部側の断面周縁におけるz1座標の最大値を表す。また、上記(2)式中のe2は、上記第2環状部6の柱部側の断面周縁におけるz2座標の絶対値の最大値を表す。さらに、上記(3)式中のe3は、上記柱部7の断面周縁におけるz3座標の絶対値の最大値を表す。
なお、上記図1及び図2に示すような保持器における、柱部7の断面形状が、軸方向に亙って変化しない場合、柱部7の断面二次モーメントも軸方向に亙って変化しないので、その断面二次モーメントの値をもってI3 とするが、柱部7の断面形状が、軸方向に亙って変化する場合、柱部7の断面二次モーメントも軸方向に亙って変化する。その場合、円すいころ軸受におけるI3 とは、柱部7の一端の断面二次モーメントと、柱部7の他端の断面二次モーメントの平均値であるものとする。また、円筒ころ軸受及び自動調心ころ軸受におけるI3 とは、柱部7の一端の断面二次モーメント、柱部7の他端の断面二次モーメント、及び柱部7の軸方向中央の断面二次モーメントの平均値であるものとする。
また、図14及び図15に示すようなくし形保持器にあっては、上記ころ3が衝突することによる円周方向からの荷重Wによって、図17に示すように、環状部5と柱部7との連結部にモーメントMが作用する。環状部5と柱部7の連結部における環状部5のA部分に生じる曲げ応力をσ1、環状部5と柱部7の連結部における柱部7のC部分に生じる曲げ応力をσ3とすると、各曲げ応力σ1 、σ3 は材料力学的な力の釣り合い条件等から次式で表わされる。
σ1 =Me1/(2I1)・・・(8)
σ3 =Me3/I3 ・・・(9)
ここで、上記I1 、I3 はそれぞれ環状部5、柱部7の各断面二次モーメントであって、当該断面二次モーメントI1、I3 は次式で定義される。
1 =∫A11 2dA1 ・・・(10)
3 =∫A33 2dA3 ・・・(11)
上記(10)、(11)式中のA1 、A3はそれぞれ環状部5、柱部7の各断面積である。また、上記(8)、(9)式中のe1、e3 は、後述するように、それぞれ後述の各座標系における断面周縁までの最大値である。
さらに、上記各断面二次モーメントI1 、I3の座標系については、上述と同様に、次のように定義したものである。すなわち、断面二次モーメントI1は、図14に示すように、環状部5の断面上に、当該断面の図心を原点として、保持器外径面が規制される円筒面の法線方向にy1軸をとり、かつz1 軸を、軸方向かつ上記円筒面の接線方向にとったy1−z1 直交座標系によるものであり、柱部7の長さ方向に垂直な中立軸に対する断面二次モーメントである。また、断面二次モーメントI3は、図14に示すように、柱部7の断面上に、当該断面の図心を原点として、上記円筒面の法線方向にy3軸をとり、かつz3 軸を、円周方向かつ上記円筒面の接線方向にとったy3−z3 直交座標系によるものであり、保持器の円周方向に垂直な中立軸に対する断面二次モーメントである。
そして、上記(8)式中のe1 は、上記環状部5の柱部側の断面周縁におけるz1座標の最大値を表す。また、上記(9)式中のe3は、上記柱部7の断面周縁におけるz3 座標の最大値を表す。
なお、くし形保持器にあっては、柱部7の断面形状は、軸方向に亙って変化しないようにするのが一般的であるが、例えば自動調心ころ軸受用保持器等のように、柱部7の断面形状が軸方向に亙って変化する場合もある。このような場合は、I3とは、柱部7における、環状部5との連結部分の断面二次モーメントであるものとする。
上記(1)式〜(4)式、若しくは(8)式及び(9)式から分かるように、全ての断面二次モーメントI1、I2、I3 を大きくすることで、各応力σ1〜σ4が小さくなることが分かる。
一方、図27に示すような保持器4を備えるころ軸受を、車両の車軸や駆動装置、製鉄用圧延機、あるいは振動篩のような、大きな振動を伴う箇所で用いた場合には、保持器4が軸受のラジアル方向に繰り返し振動し、保持器4の柱部7がころ3に何度も衝突する。このような衝突によって、図25に示すように、ころ3から保持器4の柱部7にラジアル方向(半径方向)の荷重W’が作用し、当該保持器4は図26のように変形する。このように、曲げ応力が一対の環状部5、6および柱部7に繰り返して負荷されると、長期の使用によって、環状部5、6または柱部7に亀裂が発生して、保持器4に破損が生ずるのみならず、軸受が回転不能になることがある。
上記亀裂は、環状部5、6と柱部7との連結部に発生するので、この保持器4の破損を防止して軸受の寿命の短縮を防止するためには、上記荷重W’によって当該連結部に生ずる曲げ応力を緩和する必要がある。
上記ころ3からの荷重W’によって、保持器4は図26に示すように変形する。すなわち、柱部7については、その軸方向中央部に荷重W’が作用するとともに、第1環状部5及び第2環状部6と柱部7との各連結部にそれぞれモーメントM1 ’、M2 ’が作用し、これらの荷重とモーメントによって柱部7は図26に示すように変形する。また、第1環状部5及び第2環状部6と柱部7との各連結部にはそれぞれ荷重κW’、(1−κ)W’が作用し、これらの荷重によって環状部5、6は図26に示すように変形する。ここで、κは0より大きく1より小さい定数で、材料力学的な計算によって求めることができる。
ここで、第1環状部5と柱部7の連結部における第1環状部5のA部分に生ずる曲げ応力をσ1 ’、第2環状部6と柱部7の連結部における第2環状部6のB部分に生ずる曲げ応力をσ2 ’、第1環状部5と柱部7の連結部における柱部7のC部分に生ずる曲げ応力をσ3 ’、第2環状部5と柱部7の連結部における柱部7のD部分に生ずる曲げ応力を
σ4 ’とすると各曲げ応力σ1 ’〜σ4 ’は、材料力学的な力の釣り合い条件等から次式で表される。
σ1 ’=κW’d1 1’/(4I1’) ・・・(12)
σ2 ’=(1−κ)W’d2 2’/(4I2’)・・・(13)
σ3 ’=M1 ’e3’/I3’ ・・・(14)
σ4 ’=M2 ’e3’/I3’ ・・・(15)
上記I1 ’、I2 ’、I3 ’は、それぞれ第1環状部5、第2環状部6、及び柱部7の各断面二次モーメントであって、当該断面二次モーメントI1 ’、I2 ’、I3 ’は次式で定義される。
1 ’=∫A11 2dA1 ・・・(16)
2 ’=∫A22 2dA2 ・・・(17)
3 ’=∫A33 2dA3 ・・・(18)
上記(16)〜(18)式中のA1 、A2 、A3 は、それぞれ第1環状部5、第2環状部6、柱部7の各断面積である。また、上記(12)〜(15)式中のe1 ’、e2 ’、e3 ’は、後述するように、後述の各座標系における図心から断面周縁までの距離である。
さらに、上記各断面二次モーメントI1 ’、I2 ’、I3 ’の座標系については、次のように定義したものである。
すなわち、断面二次モーメントI1 ’は、図27に示すように、第1環状部5の断面上に、当該断面の図心を原点として、保持器外径面が規制される円すい面もしくは円筒面の法線方向にy1 軸をとり、かつz1 軸を、軸方向且つ上記円すい面もしくは円筒面の接線方向にとったy1 −z1 直交座標系によるものであり、柱部7の長さ方向に平行な中立軸に対する断面二次モーメントである。また、断面二次モーメントI2 ’は、第2環状部6の断面上に、当該断面の図心を原点として、上記円すい面もしくは円筒面の法線方向に
2 軸をとり、且つz2 軸を、軸方向且つ上記円すい面もしくは円筒面の接線方向にとったy2 −z2 直交座標系によるものであり、柱部7の長さ方向に平行な中立軸に対する断面二次モーメントである。また、断面二次モーメントI3 ’は、柱部7の断面上に、当該断面の図心を原点として、上記円すい面もしくは円筒面の法線方向にy3 軸をとり、且つz3 軸を、円周方向且つ上記円すい面もしくは円筒面の接線方向にとったy3 −z3 直交座標系によるものであり、保持器の円周方向に平行な中立軸に対する断面二次モーメントである。
そして、上記(12)式中のe1 ’は、上記第1環状部5の断面周縁におけるy1 座標の絶対値の最大値を表す。また、上記(13)式中のe2 ’は、上記第2環状部6の断面周縁におけるy2 座標の絶対値の最大値を表す。さらに、上記(14)式中のe3 ’は、上記柱部7の断面周縁におけるy3 座標の絶対値の最大値を表す。
なお、柱部7の断面形状が、軸方向に亙って変化しない場合、柱部7の断面二次モーメントも軸方向に亙って変化しないので、その断面二次モーメントの値をもってI3 ’とするが、柱部7の断面形状が、軸方向に亙って変化する場合、柱部7の断面二次モーメントも軸方向に亙って変化する。その場合、円すいころ軸受におけるI3 ’とは、柱部7の一端の断面二次モーメントと、柱部7の他端の断面二次モーメントの平均値であるものとする。また、円筒ころ軸受及び自動調心ころ軸受におけるI3 ’とは、柱部7の一端の断面二次モーメント、柱部7の他端の断面二次モーメント、及び柱部7の軸方向中央の断面二次モーメントの平均値であるものとする。
上記(12)式〜(15)式からわかるように、全ての断面二次モーメント
1 ’、I2 ’、I3 ’を大きくすることで、各応力σ1 ’〜σ4 ’が小さくなることがわかる。
そこで、従来にあっては、環状部5、6及び柱部7の全ての断面を大きくすることで各断面二次モーメントI1 、I2 、I3 及びI1 ’、I2 ’、I3 ’を大きくして、保持器4の強度を向上させ、破損が生ずることを防止している。
ここで、従来にあっては、保持器強度が弱い場合に断面積を大きくして強度を上げれば良いという経験的な認識はあるものの、上記のように環状部5,6及び柱部7の各断面二次モーメントを検討しそれらの強度を最適に組み合わせて設計していたわけではない。
このため、いずれの形式の保持器であっても、保持器や使用される軸受用途に関係なく、環状部5、6および柱部7の断面二次モーメントI1、I2、I3 の全て、若しくは断面二次モーメントI1’、I2’、I3 ’の全てが大きくなるように設計すると、ころ3を保持する空間容積(ポケット8の大きさや数)が小さくなるため、保持器4の強度を高めるにつれて、軸受内に組み込めるころ3の数が少なくなったり、ころ3の寸法を小さくする必要が生じて、軸受の負荷能力が低下するという問題がある。また、必要以上に保持器の重量増大に繋がる。
特に、円周方向からの荷重とラジアル方向の荷重の両荷重による合成荷重に対して強度を高めようとすると、断面二次モーメントI1 、I2 、I3 、及び断面二次モーメント
1 ’、I2 ’、I3 ’の全てについて大きくしようとする結果、更に上記問題が顕在化する。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、保持器を組み込む軸受の負荷能力を低下させることなく、保持器の強度を向上させることが可能なころ軸受用保持器の設計方法の提供を課題とする。
本発明は、ころから受ける荷重方向を考慮しつつ、環状部の曲げ応力、及び、柱部の曲げ応力が互いに大きく異ならないように最適化することによって、軸受の負荷能力を低下させることなく、しかも保持器の重量増大を抑えつつ保持器の強度を向上できることに着目したものである。
すなわち、上記課題を解決するために、本願発明は、各ころの転動面と対向して周方向に並ぶ複数の柱部と、各ころの端面と軸方向で対向し上記周方向で並ぶ柱部の軸方向両端部間をそれぞれ連結する一対の環状部とを有するころ軸受用保持器の設計方法において、
上記一対の環状部のうち、直径が大きいか等しい方の環状部を第1環状部と呼び、直径が小さいか等しい方の環状部を第2環状部と呼び、柱部の長さ方向に垂直な中立軸に対する上記第1環状部の断面二次モーメントをI、柱部の長さ方向に垂直な中立軸に対する第2環状部の断面二次モーメントをI、保持器の円周方向に垂直な中立軸に対する上記柱部の断面二次モーメントをIとし、柱部の長さ方向に平行な中立軸に対する上記第1環状部の断面二次モーメントをI’、柱部の長さ方向に平行な中立軸に対する第2環状部の断面二次モーメントをI’、保持器の円周方向に平行な中立軸に対する上記柱部の断面二次モーメントをI’としたときに、
(I /I )及び(I/I
若しく
(I’/I’)及び(I’/I’)
、第1環状部の曲げ応力、第2環状部の曲げ応力、及び柱部の曲げ応力とが互いに大きく異ならないように、軸受及び保持器の構造に応じて所定の範囲に設定することにより適設計することを特徴とするころ軸受用保持器の設計方法を提供するものである。
なお、円筒ころ軸受のように、一対の環状部の径が等しいか略等しい場合には、任意の側の環状部を第1環状部とし、他方を第2環状部とすればよい。
また、上記対象とするころ軸受が円筒ころ軸受の場合には、通常、(I1/I2)≒1となるが、必ずしも1となるように設計する必要はない。
本発明では、ころから作用する荷重方向を考慮しつつ保持器の形式に応じて、各環状部の曲げ応力、及び柱部の曲げ応力が互いに大きく異ならないように設計されるため、軸受の負荷能力を低下させることなく保持器の強度が向上する。
次に、その根拠について説明する。
まず、上記図1〜図3等を参照しつつ説明する。
円周方向及び軸受のラジアル方向(半径方向)の各荷重が、単独若しくは合成荷重として、組み込む軸受の使用部位によって作用するが、個々の荷重に対する根拠に分けて以下、説明する。
まず、ころからの荷重が、円周方向から負荷される場合を説明する。
例えば、環状部5の曲げ応力σ1 が柱部7の曲げ応力σ3に比べて非常に大きい場合、つまりσ1≫σ3の場合には、保持器4の折損は環状部5のA部分で生ずるから、その強度を向上させるために環状部5の断面二次モーメントI1を大きくする一方で、ころ3を保持する空間容積が小さくならないように柱部7の断面二次モーメントI3を小さくすれば良い。
ここに、断面二次モーメントを大きくするには、通常その断面を大きくし、断面二次モーメントを小さくするには、通常その断面を小さくすればよい。勿論、断面形状を工夫することでも断面二次モーメントを変更することは可能である。
これとは逆に、柱部7の曲げ応力σ3 が環状部5の曲げ応力σ1に比べて非常に大きい場合、つまりσ3≫σ1の場合には、保持器4の折損は柱部7のC部分で生ずるから、その強度を向上させるために柱部7の断面二次モーメントI3を大きくする一方で、ころ3を保持する空間容積が小さくならないように、環状部5の断面二次モーメントI1を小さくすれば良い。
すなわち、環状部5の曲げ応力σ1 と柱部7の曲げ応力σ3に大きな差がある場合、この応力の差を小さくすることによって、ころ数やころの寸法を小さくすることなく、つまり軸受の負荷能力を低下させることなく保持器4の破損を生じ難くすることができる。
これと同様に、環状部6の曲げ応力σ2 と柱部7の曲げ応力σ4に大きな差がある場合も、この差を小さくすることによって、ころ数やころの寸法を小さくすることなく、保持器4の破損を生じ難くすることができる。
すなわち、従来のように保持器4の各部の断面二次モーメントの全てを大きくして保持器4の強度を上げるのではなく、本発明は、曲げ応力が大きくなる部分の断面二次モーメントだけを大きくして保持器全体の負荷能力を高めた最適設計を行うことを考えたものである。
そして、この観点から、本発明は、設計上とり得る範囲の各部の寸法諸元値から曲げ応力の最大値が最小となる(I1/I2)、(I1 /I3)を規定した。
また、ころからの荷重が、軸受のラジアル方向(半径方向)から負荷される場合についても、上記円周方向からの荷重に対する対処と同様の発想である。
すなわち、例えば、環状部5の曲げ応力σ1 ’が柱部7の曲げ応力σ3’に比べて非常に大きい場合、つまりσ1’≫σ3’の場合には、保持器4の折損は、図26に示す環状部5のA部分で生ずるから、その強度を向上させるために環状部5の断面二次モーメントI1’を大きくする一方で、ころ3を保持する空間容積が小さくならないように柱部7の断面二次モーメントI3’を小さくすれば良い。
ここに、断面二次モーメントを大きくするには、通常その断面を大きくし、断面二次モーメントを小さくするには、通常その断面を小さくすればよい。勿論、断面形状を工夫することでも断面二次モーメントを変更することは可能である。
これとは逆に、柱部7の曲げ応力σ3 ’が環状部5の曲げ応力σ1’に比べて非常に大きい場合、つまりσ3’≫σ1’の場合には、保持器4の折損は、図26に示す柱部7のC部分で生ずるから、その強度を向上させるために柱部7の断面二次モーメントI3’を大きくする一方で、ころ3を保持する空間容積が小さくならないように、環状部5の断面二次モーメントI1’を小さくすれば良い。
すなわち、環状部5の曲げ応力σ1 ’と柱部7の曲げ応力σ3’に大きな差がある場合も、この応力の差を小さくすることによって、ころ数やころの寸法を小さくすることなく、つまり軸受の負荷能力を低下させることなく保持器4の破損を生じ難くすることができる。
これと同様に、環状部6の曲げ応力σ2 ’と柱部7の曲げ応力σ4’に大きな差がある場合も、この差を小さくすることによって、ころ数やころの寸法を小さくすることなく、保持器4の破損を生じ難くすることができる。
すなわち、従来のように保持器4の各部の断面二次モーメントの全てを大きくして保持器4の強度を上げるのではなく、本発明は、曲げ応力が大きくなる部分の断面二次モーメントだけを大きくして保持器全体の負荷能力を高めた最適設計を行うことを考えたものである。
そして、この観点から、本発明は、設計上とり得る範囲の各部の寸法諸元値から曲げ応力の最大値が最小となる(I1’/I2’)、(I1 ’/I3’)を規定した。
以上は、円周方向からの荷重Wとラジアル方向からの荷重W’とが単独で作用する場合で説明しているが、両方向からの荷重が繰り返し、つまり両荷重の合成荷重が作用するようなころ軸受に使用される保持器にあっても、作用する合成荷重を円周方向とラジアル方向とに分解させて考えれば上記各発想が個々に適用される。
次に、上記請求の範囲第1項〜第10項の発明に係る各臨界的意義について説明する。
まず、円周方向の荷重Wに対する臨界的意義を説明する。
無次元最大曲げ応力(σ/σ0 )と、(I1/I2)および(I1 /I3)の関係を材料力学モデルに基づいて計算したところ、図4に示す結果を得た。
ここで、無次元最大曲げ応力(σ/σ0 )で考えたのは、無次元化することにより、どのような大きさの荷重にも適用できて汎用性が高まるためである。
また、上記σは、上述の定義に基づく、第1環状部5と柱部7の連結部における第1環状部5の曲げ応力σ1、第2環状部6と柱部7の連結部における第2環状部6の曲げ応力σ2、第1環状部5と柱部7の連結部における柱部7の曲げ応力σ3、第2環状部6と柱部7の連結部における柱部7の曲げ応力σ4のうちの最大のものである。このσが小さいほど、ころ3と柱部7の衝突による保持器4の破損は生じにくいことを表している。
また、σ0 は、一対の環状部5、6を剛体とみなしたときの、柱部7に生じる最大曲げ応力である。
この(σ/σ0 )は、六つのパラメータ(I1/I2)、(I1 /I3 )、
(e1 /e2 )、(e1 /e3)、(d1/d2 )、(d1/d3 )が与えられれば計算することができる。
ここで、d1 、d2 は、図2に示すように、それぞれ第1環状部5、第2環状部6における、ころ収納用ポケット8を形成する部分の長さであり、d3は柱部7の長さである。
そして、大部分のころ軸受用保持器においては、寸法の諸元から可能な範囲は、それぞれ(e1/e2)=0.2〜1.8、(e1/e3)=0.2〜1.2、(d1/d2)=0.8〜1.4、(d1/d3)=0.5〜3.0であるから、
図4においては、この範囲(e1/e2)=0.2〜1.8、(e1/e3)=0.2〜1.2、(d1/d2)=0.8〜1.4、(d1/d3)=0.5〜3.0の範囲で(e1/e2 )、(e1/e3 )、(d1/d2 )、(d1 /d3 )の各パラメータをランダムに変化させて、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1/I2)および(I1 /I3)と、上記(σ/σ0)の最小値との関係を求めたものが、上記図4である。
なお、図4中では、上記(σ/σ0 )の値をグレースケールで示しており、白色から黒色に近づくにしたがって(σ/σ0)は小さくなる。
この図4から分かるように、(I1 /I2)=0.8〜1.4、
(I1 /I3 )=0.1〜3.0であれば、設計可能な範囲の内から最適な値となって(σ/σ0)が最小になり、ころ軸受用保持器の破損を生じにくくすることができる。
これに基づき、本発明では、0.8≦(I1/I2)≦1.4、
且つ0.1≦(I1 /I3 )≦3.0と規定した。
ここで、図4中の×印は、(e1 /e3)もしくは(d1/d2 )がそれぞれ(e1/e3)=0.2〜1.2、(d1/d2)=0.8〜1.4の範囲に入らない場合における、(σ/σ0)を最小にする(I1/I2 )および(I1 /I3 )を求めた例である。(I1/I2)および(I1 /I3)が上記範囲(I1/I2 )=0.8〜1.4、
(I1/I3)=0.1〜3.0に入っていないが、このような保持器は、(e1/e3)もしくは(d1 /d2)の値が実際に用いられない、非実用的な寸法のものである。
また、ころ軸受の諸元によっては、第2環状部6よりも第1環状部5の軸方向幅を相対的に大きくして(断面を大きくして)、(e1/e2)≧1とすることもできる。
そこで、(e1 /e2 )=1〜1.8、(e1/e3)=0.2〜1.2、
(d1 /d2 )=0.8〜1.4、(d1/d3)=0.5〜3.0の範囲で、
(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1/I2)および(I1 /I3)と、上記(σ/σ0)の最小値との関係を求めてみた。
その結果を図5に示す。
この図5から分かるように、(I1 /I2)=0.8〜1.4、(I1 /I3 )=0.1〜0.6であれば(σ/σ0)が最小になり(σ/σ0)の値が図4の場合に比べて小さい。
すなわち、ポケット8の大きさを小さくすることなく、第2環状部6に対して第1環状部5の幅を大きくするように特定した場合、つまり(e1/e2)≧1とした場合には、(I1/I2)=0.8〜1.4、(I1/I3)=0.1〜0.6とすることが、ころ軸受用保持器の破損を防止する上で特に好ましくなり、更に最適化が図られる。
また、製鉄用各種圧延機のミル減速機のように、急激な加減速や負荷変動があり、ころ3と柱部7の衝突による保持器の破損が生じやすい箇所では、円すいころ軸受が多用される。大部分の円すいころ軸受においては、(e1/e2)=0.2〜1.8、
(e1 /e3 )=0.2〜1.2、(d1/d2)=1.0〜1.4、(d1 /d3 )=0.5〜3.0の範囲であることに鑑み、この範囲で(e1 /e2 )、(e1 /e3)、(d1/d2 )、(d1/d3 )をパラメータとしてランダムに変化させて、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1 /I2 )および(I1 /I3)と、上記(σ/σ0)の最小値との関係を求めてみた。その結果を図6に示す。
この図6から分かるように、(I1 /I2)=1.0〜1.4、(I1/I3)=0.1〜3.0であれば、(σ/σ0)が最小になり、円すいころ軸受用保持器の破損を生じ難くすることができる。すなわち、円すいころ軸受用の保持器としては、1.0≦(I1/I2)≦1.4、且つ0.1≦(I1 /I3 )≦3.0となるように最適設計することが好ましいことが分かる。
また、円すいころ軸受の中でも、特に使用頻度の高いものにおいては、(d1 /d2 )=1.0〜1.2、(d1/d3)=0.5〜1.0であるから、(e1/e2)=0.2〜1.8、(e1/e3)=0.2〜1.2、(d1 /d2 )=1.0〜1.2、
(d1/d3)=0.5〜1.0の範囲で、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1/I2)及び(I1 /I3 )と、上記(σ/σ0)の最小値との関係を求めてみたところ、図7に示す結果を得た。
この図7から分かるように、(I1 /I2)=1.0〜1.2、(I1/I3)=0.1〜2.5であれば、(σ/σ0)が最小になり、円すいころ軸受用保持器の破損を防止する上で好ましい。すなわち、円すいころ軸受用の保持器としては、
1.0≦(I1/I2)≦1.2、且つ0.1≦(I1/I3)≦2.5となるように最適設計することが更に好ましいことが分かる。
さらに、円すいころ軸受の諸元によっては、第2環状部6よりも第1環状部5の軸方向幅を大きくして(e1/e2)≧1.0とすることもできる。
そこで、(e1 /e2 )=1.0〜1.8、(e1/e3)=0.2〜1.2、(d1/d2)=1.0〜1.2、(d1/d3)=0.5〜1.0の範囲で、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1/I2)および(I1 /I3)と、上記(σ/σ0)の最小値との関係を求めたところ、図8に示す結果を得た。
この図8から分かるように、(I1 /I2)=1.0〜1.2、(I1/I3)=0.1〜0.6であれば(σ/σ0)が最小になり、(σ/σ0)の値が図7の場合に比べて小さいので、(e1/e2)≧1.0となるように、つまり第2環状部6よりも第1環状部5の軸方向幅を大きく設計すると同時に、1.0≦(I1 /I2 )≦1.2、且つ0.1≦(I1/I3)≦0.6とすることで、円すいころ軸受用保持器の破損を防止する上で、更に好ましい最適設計ができることが分かる。
また、大部分の自動調心ころ軸受用保持器においては、(e1/e2)=0.2〜1.8、(e1 /e3 )=0.6〜1.2、(d1/d2)=0.8〜1.2、(d1/d3)=0.5〜3.0の範囲となるから、この範囲で(e1 /e2 )、(e1 /e3)、(d1/d2 )、(d1/d3 )をパラメータとしてランダムに変化させ、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1/I2)および(I1 /I3)と、上記(σ/σ0)の最小値との関係を求めたところ、図9に示す結果を得た。
この図9から分かるように、(I1 /I2)=0.8〜1.2、(I1/I3)=0.3〜3.0であれば、(σ/σ0)が最小になり、自動調心ころ軸受用保持器の破損を生じにくくすることができる。
すなわち、自動調心ころ軸受用保持器であれば、0.8≦(I1 /I2 )≦1.2、且つ0.3≦(I1/I3)≦3.0とするのが望ましいことが分かる。
また、自動調心ころ軸受の中でも特に使用頻度の高いものにおいては、(d1 /d2 )=0.9〜1.1、(d1/d3)=0.8〜1.3の範囲であるから、(e1/e2)=0.2〜1.8、(e1/e3)=0.6〜1.2、(d1/d2)=0.9〜1.1、(d1/d3)=0.8〜1.3の範囲で、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1/I2)および(I1 /I3)と、上記(σ/σ0)の最小値との関係を求めたところ、図10に示す結果を得た。
この図10から分かるように、(I1 /I2)=0.9〜1.1、(I1 /I3 )=0.3〜2.5であれば、(σ/σ0)が最小になり、自動調心ころ軸受用保持器の破損を防止する上で好ましい。すなわち、自動調心ころ軸受用保持器の場合に、0.9≦(I1/I2)≦1.1、且つ0.3≦(I1 /I3 )≦2.5とするのが望ましいことが分かる。
さらに、自動調心ころ軸受の諸元によっては、第2環状部6よりも第1環状部5の軸方向幅を大きくして(e1/e2)≧1.0とすることもできる。
そこで、(e1 /e2 )=1.0〜1.8、(e1/e3)=0.6〜1.2、(d1/d2)=0.9〜1.1、(d1/d3)=0.8〜1.3の範囲で、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1/I2)および(I1 /I3)と、上記(σ/σ0)の最小値との関係を求めたところ、図11に示す結果を得た。
この図11から分かるように、(I1 /I2)=0.9〜1.1、(I1 /I3 )=0.3〜0.6であれば(σ/σ0)が最小になり、(σ/σ0 )の値が図10の場合に比べて小さいので、(e1/e2)≧1.0に特定すると共に、(I1/I2)=0.9〜1.1、(I1/I3)=0.3〜0.6とすることが、自動調心ころ軸受用保持器の破損を防止する上で更に好ましい。すなわち、第2環状部よりも第1環状部の軸方向幅を大きく設計することで、0.9≦(I1/I2)≦1.1、且つ0.3≦(I1/I3)≦0.6と更に最適な設計が可能となる。
また、円筒ころ軸受用保持器においては、環状部5の断面形状と環状部6の断面形状はほぼ同一であるため、通常、(e1/e2)=1.0、(d1 /d2)=1.0とみなして差支えない。そして、大部分の円筒ころ軸受用保持器においては、(e1/e3)=0.2〜0.8、(d1/d3)=0.5〜3.0の範囲であるから、この範囲で(e1/e3)、(d1 /d3 )をランダムに変化させ、(σ/σ0)が最小値をとるときの
(I1/I3)と、上記(σ/σ0 )の最小値との関係を求めたところ、図12に示す結果を得た。なお、大部分の円筒ころ軸受用保持器においては、通常、環状部5の断面形状と環状部6の断面形状はほぼ同一であるから、(I1/I2)はおよそ1.0となる。このため、(I1 /I2 )=1.0とした。
この図12から分かるように、(I1 /I3)=0.1〜0.4であれば、(σ/σ0)が最小になり、円筒ころ軸受用保持器の破損を生じにくくすることができる。つまり、円筒ころ軸受用保持器にあっては、0.1≦(I1/I3)≦0.4に最適設計すればよいことが分かる。
次に、軸受のラジアル方向(半径方向)の荷重W’に対する臨界的意義を説明する。
無次元最大曲げ応力(σ’/σ0 ’)と、(I1’/I2’)および(I1 ’/I3’)の関係を材料力学モデルに基づいて計算したところ、図28に示す結果を得た。
ここで、無次元最大曲げ応力(σ’/σ0 ’)で考えたのは、上述のように、無次元化することにより、どのような大きさの荷重にも適用でき、汎用性が高まるためである。
また、上記σ’は、上述の定義に基づく、第1環状部5と柱部7の連結部における第1環状部5の曲げ応力σ1’、第2環状部6と柱部7の連結部における第2環状部6の曲げ応力σ2’、第1環状部5と柱部7の連結部における柱部7の曲げ応力σ3’、第2環状部6と柱部7の連結部における柱部7の曲げ応力σ4 ’のうちの最大のものである。このσ’が小さいほど、ころ3と柱部7の衝突による保持器4の破損は生じにくいことを表している。
また、σ0 ’は、一対の環状部5、6を剛体とみなしたときの、柱部7に生じる最大曲げ応力である。
この(σ’/σ0 ’)は、六つのパラメータ(I1’/I2’)、(I1 ’/I3 ’)、(e1 ’/e2 ’)、(e1 ’/e3’)、(d1/d2 )、(d1/d3 )が与えられれば計算することができる。
ここで、d1 、d2 は、図26に示すように、それぞれ第1環状部5、第2環状部6における、ころ収納用ポケット8を形成する部分の長さであり、d3は柱部7の長さである。
そして、大部分のころ軸受用保持器においては、寸法の諸元から可能な範囲は、それぞれ(e1’/e2’)=0.2〜1.2、(e1’/e3’)=0.8〜4.2、(d1/d2)=0.8〜1.4、(d1/d3)=0.5〜3.0であるから、図28においては、この範囲(e1’/e2’)=0.2〜1.2、(e1’/e3’)=0.8〜4.2、(d1/d2)=0.8〜1.4、(d1/d3)=0.5〜3.0の範囲で
(e1’/e2 ’)、(e1’/e3 ’)、(d1/d2 )、(d1 /d3 )の各パラメータをランダムに変化させて、(σ’/σ0’)が最小値をとるときの(I1’/I2’)および(I1 ’/I3’)と、上記(σ’/σ0’)の最小値との関係を求めたものが、上記図28である。
なお、図28中では、上記(σ’/σ0 ’)の値をグレースケールで示しており、白色から黒色に近づくにしたがって(σ’/σ0’)は小さくなる。
この図28から分かるように、(I1 ’/I2’)=0.5〜2.7、
(I1 ’/I3 ’)=0.2〜6.0であれば、設計可能な範囲の内から最適な値となって(σ’/σ0’)が最小になり、ころ軸受用保持器の破損を生じにくくすることができる。
これに基づき、本発明では、0.5≦(I1’/I2’)≦2.7、
且つ0.2≦(I1 ’/I3 ’)≦6.0と規定した。
ここで、図4中の×印は、(e1’/e2 ’)、(e1’/e3 ’)、(d1/d2 )、(d1 /d3 )のいずれかが、(e1’/e2’)=0.2〜1.2、
(e1’/e3’)=0.8〜4.2、(d1/d2)=0.8〜1.4、(d1/d3)=0.5〜3.0の範囲に入らない場合において、(σ’/σ0’)を最小にする
(I1’/I2 ’)および(I1 ’/I3 ’)を求めた例である。
(I1’/I2’)および(I1 ’/I3’)が上記範囲(I1’/I2 ’)=0.5〜2.7、(I1’/I3’)=0.2〜6.0に入っていないが、このような保持器は、(e1’/e2 ’)、(e1’/e3 ’)、(d1/d2 )、(d1 /d3 )のいずれかの値が実際に用いられない、非実用的な寸法のものである。
また、ころ軸受の中でも、鉄道車両の車軸や振動篩のように、大きな振動を伴う装置で特に使用頻度の高いものにおいては、(e1’/e2’)=0.2〜1.2、(e1’/e3’)=0.8〜3.0、(d1/d2)=0.9〜1.3、(d1/d3)=0.5〜1.2の範囲であることに鑑み、この範囲で(e1’/e2 ’)、(e1’/e3 ’)、(d1/d2 )、(d1 /d3 )の各パラメータをランダムに変化させて、
(σ’/σ0’)が最小値をとるときの(I1’/I2’)および(I1 ’/I3’)と、上記(σ’/σ0’)の最小値との関係を求めた。その結果を図29に示す。
この図29から分かるように、(I1 ’/I2’)=0.8〜2.2、
(I1 ’/I3 ’)=0.2〜4.0であれば(σ’/σ0’)が最小になり、ころ軸受用保持器の破損を防止する上で望ましい。すなわち、鉄道車両の車軸や振動篩のように、大きな振動を伴う装置で特に使用頻度の高いころ軸受用保持器としては、
0.8≦(I1’/I2’)≦2.2、且つ0.2≦(I1 ’/I3 ’)≦4.0となるように最適設計することが好ましいことがわかる。
また、大部分の円すいころ軸受においては、(e1’/e2’)=0.2〜1.0、(e1 ’/e3 ’)=0.8〜4.2、(d1/d2)=1.0〜1.4、(d1 /d3 )=0.5〜3.0の範囲であることに鑑み、この範囲で(e1 ’/e2 ’)、(e1 ’/e3’)、(d1/d2 )、(d1/d3 )をパラメータとしてランダムに変化させて、(σ’/σ0’)が最小値をとるときの(I1 ’/I2 ’)および(I1 ’/I3’)と、上記(σ’/σ0’)の最小値との関係を求めてみた。その結果を図30に示す。
この図30から分かるように、(I1 ’/I2’)=1.0〜2.7、
(I1’/I3’)=0.2〜6.0であれば、(σ’/σ0’)が最小になり、円すいころ軸受用保持器の破損を生じ難くすることができる。すなわち、円すいころ軸受用の保持器としては、1.0≦(I1’/I2’)≦2.7、且つ0.2≦(I1 ’/I3 ’)≦6.0となるように最適設計することが好ましいことが分かる。
更に、円すいころ軸受の中でも、鉄道車両の車軸や振動篩のように、大きな振動を伴う装置で特に使用頻度の高い場所で使用されるものにおいては、(e1’/e2’)=0.2〜1.0、(e1 ’/e3 ’)=0.8〜2.0、(d1/d2)=1.1〜1.3、(d1 /d3 )=0.5〜1.0の範囲であることに鑑み、この範囲で(e1 ’/e2 ’)、(e1 ’/e3’)、(d1/d2 )、(d1/d3 )をパラメータとしてランダムに変化させて、(σ’/σ0’)が最小値をとるときの(I1’/I2’)及び(I1 ’/I3 ’)と、上記(σ’/σ0’)の最小値との関係を求めてみたところ、図31に示す結果を得た。
この図31から分かるように、(I1 ’/I2’)=1.3〜2.2、
(I1’/I3’)=0.8〜4.0であれば、(σ’/σ0’)が最小になり、円すいころ軸受用保持器の破損を防止する上で望ましい。すなわち、円すいころ軸受用のうち、鉄道車両の車軸や振動篩のように、大きな振動を伴う装置で特に使用頻度の高い場所で使用される保持器としては、1.3≦(I1’/I2’)≦2.2、且つ0.8≦(I1’/I3’)≦4.0となるように最適設計することが更に好ましいことが分かる。
また、大部分の自動調心ころ軸受用保持器においては、(e1’/e2’)=0.2〜1.2、(e1 ’/e3 ’)=1.0〜3.0、(d1/d2)=0.8〜1.2、
(d1/d3)=0.5〜3.0の範囲となるから、この範囲で(e1 ’/e2 ’)、
(e1 ’/e3’)、(d1/d2 )、(d1/d3 )をパラメータとしてランダムに変化させ、(σ’/σ0’)が最小値をとるときの(I1’/I2’)および
(I1 ’/I3’)と、上記(σ’/σ0’)の最小値との関係を求めたところ、図32に示す結果を得た。
この図32から分かるように、(I1 ’/I2’)=0.5〜1.7、
(I1’/I3’)=0.2〜4.0であれば、(σ’/σ0’)が最小になり、自動調心ころ軸受用保持器の破損を生じにくくすることができる。すなわち、自動調心ころ軸受用保持器であれば、0.5≦(I1 ’ /I2 ’)≦1.7、
且つ0.2≦(I1’/I3’)≦4.0とするのが望ましいことが分かる。
更に、自動調心ころ軸受の中でも、鉄道車両の車軸や振動篩のように、大きな振動を伴う装置で特に使用頻度の高い場所で使用されるものにおいては、(e1’/e2’)=0.8〜1.2、(e1 ’/e3 ’)=1.0〜3.0、(d1/d2)=0.9〜1.1、(d1 /d3 )=0.8〜1.2の範囲であることに鑑み、この範囲で
(e1 ’/e2 ’)、(e1 ’/e3’)、(d1/d2 )、(d1/d3 )をパラメータとしてランダムに変化させて、(σ’/σ0’)が最小値をとるときの
(I1’/I2’)及び(I1 ’/I3 ’)と、上記(σ’/σ0’)の最小値との関係を求めてみた。その結果を、図33に示す。
この図33から分かるように、(I1 ’/I2’)=0.8〜1.3、
(I1 ’/I3 ’)=0.5〜4.0であれば、(σ’/σ0’)が最小になり、自動調心ころ軸受用保持器の破損を防止する上で望ましい。すなわち、自動調心ころ軸受用のうち、鉄道車両の車軸や振動篩のように、大きな振動を伴う装置で特に使用頻度の高い場所で使用される保持器の場合に、0.8≦(I1’/I2’)≦1.3、
且つ0.5≦(I1 ’/I3 ’)≦4.0とするのが更に望ましいことが分かる。
また、円筒ころ軸受用保持器においては、環状部5の断面形状と環状部6の断面形状はほぼ同一であるため、通常、(e1’/e2’)=1.0、(d1 /d2)=1.0とみなして差支えない。そして、大部分の円筒ころ軸受用保持器においては、
(e1’/e3’)=0.8〜3.4、(d1/d3)=0.5〜3.0の範囲であるから、この範囲で(e1’/e3’)、(d1 /d3 )をランダムに変化させて、(σ’/σ0’)が最小値をとるときの(I1’/I3’)と、上記(σ’/σ0 ’)の最小値との関係を求めたところ、図34に示す結果を得た。なお、円筒ころ軸受用保持器においては、通常、環状部5の断面形状と環状部6の断面形状はほぼ同一であるから、(I1’/I2’)はおよそ1.0となる。このため、(I1 ’/I2 ’)=1.0とした。
この図34から分かるように、(I1 ’/I3’)=0.2〜0.8であれば、(σ’/σ0’)が最小になり、円筒ころ軸受用保持器の破損を生じにくくすることができる。すなわち、円筒ころ軸受用保持器にあっては、0.2≦(I1’/I3’)≦0.8に最適設計すればよいことが分かる。
更に、円筒ころ軸受の中でも、鉄道車両の車軸や振動篩のように、大きな振動を伴う装置で特に使用頻度の高い場所で使用されるものにおいては、(e1 ’/e3 ’)=0.8〜1.6、(d1 /d3 )=0.5〜1.0の範囲であることに鑑み、この範囲で
(e1 ’/e3’)、(d1/d3 )をパラメータとしてランダムに変化させて、(σ’/σ0’)が最小値をとるときの(I1 ’/I3 ’)と、上記(σ’/σ0’)の最小値との関係を求めてみた。その結果を、図35に示す。なお、円筒ころ軸受用保持器においては、通常、環状部5の断面形状と環状部6の断面形状はほぼ同一であるから、(I1’/I2’)はおよそ1.0となる。このため、(I1 ’/I2 ’)=1.0とした。
この図35から分かるように、(I1 ’/I3 ’)=0.2〜0.4であれば、(σ’/σ0’)が最小になり、円筒ころ軸受用保持器の破損を防止する上で望ましい。すなわち、円筒ころ軸受用のうち、鉄道車両の車軸や振動篩のように、大きな振動を伴う装置で特に使用頻度の高い場所で使用される保持器としては、0.2≦(I1 ’/I3 ’)≦0.4とするのが更に望ましいことが分かる。
ここで、上記説明では、ころの公転方向(円周方向)に作用する荷重及び保持器の軸受ラジアル方向の荷重による作用が個別に作用する場合で説明しているが、両荷重による合成荷重が作用することに対する強度を向上させるときには、上記(I1/I2)(I1 /I3 )、及び(I1’/I2’)(I1 ’/I3 ’)がそれぞれ上記範囲に入るように設定すればよい。
次に、上記図14〜17等を参照しつつ説明する。
例えば、環状部5の曲げ応力σ1 が柱部7の曲げ応力σ3に比べて非常に大きい場合、つまりσ1 ≫σ3の場合には、保持器4の折損は環状部5のA部分で生ずるから、その強度を向上させるために環状部5の断面二次モーメントI1を大きくする一方で、ころ3を保特する空間容積が小さくならないように柱部7の断面二次モーメントI3を小さくすればよい。ここに、断面二次モーメントを小さくするには、通常その断面を小さくすればよい。勿論、断面形状を工夫することでも断面二次モーメントを変更することは可能である。
これとは逆に、柱部7の曲げ応力σ3 が環状部5の曲げ応力σ1に比べて非常に大きい場合、つまりσ3 ≫σ1の場合には、保特器4の折損は柱部7のC部分で生ずるから、その強度を向上させるために柱部7の断面二次モーメントI3を大きくする一方で、ころ3を保持する空間容積が小さくならないように環状部5の断面二次モーメントI1を小さくすればよい。
すなわち、環状部5の曲げ応力σ1 と柱部7の曲げ応力σ3に大きな差がある場合、この応力の差を小さくすることによって、ころ数やころの寸法を小さくすることなく、保持器4の破損を生じ難くすることができる。本発明は、従来のように保持器4の各部の断面二次モーメントの全てを大きくして保持器4の強度を上げるのではなく、曲げ応力が大きくなる部分の断面二次モーメントだけを大きくして、保持器全体の負荷能力を高めた最適設計を行うことを考えたものである。
そして、この観点から、本発明は、設計上とり得る範囲の各部の寸法諸元値から曲げ応力の最大値が最小となる(I1/I3 )を規定した。
次に、発明に係る臨界的意義について説明する。
無次元最大曲げ応力(σ/σ0 )と(I1/I3 )の関係を材料力学モデルに基づいて計算したところ、図18に示す結果を得た。ここで、無次元最大曲げ応力(σ/σ0)で考えたのは、無次元化することにより、いかなる大きさの荷重にも適用できて汎用性が高まるためである。
また、上記σは、上述の定義に基づく、環状部5と柱部7の連結部における環状部5の曲げ応力σ1と、環状部5と柱部7の連結部における柱部7の曲げ応力σ3のうちの最大のものである。このσが小さいほど、ころ3と柱部7の衝突による保特器4の破損は生じ難いことを表している。また、σ0は環状部5を剛体とみなしたときの、柱部7に生じる最大曲げ応力である。
この(σ/σ0 )は三つのパラメータ(I1/I3 )、(e1 /e3 )、(d1 /d3 )が与えられれば計算することができる。
ここで、図15に示すように、d1 は、円周方向で隣り合う二個の柱部7、7間の円周方向距離である。なお、上記円周方向で隣接する2個の柱部7、7は、保特器が二体型の場合には、図15に示すように、環状部5に対して保持器の軸方向の同じ側面から突出するが、保持器が一体型の場合には、図16に示すように、環状部5に対して保持器の軸方向の互いに反対の側面から突出する。また、d3は、ころ3の転動面と対向する柱部7の側面における、ころ3との衝突による荷重Wが作用する位置(図15中で矢印Fの位置)から、ころ3の端面と対向する環状部5の側面までの軸方向距離である。
そして、大部分のころ軸受用保持器においては、(e1/e3 )=0.6〜3.2、(d1 /d3 )=0.2〜3.0であるから、この範囲(e1/e3 )=0.6〜3.2、(d1/d3 )=0.2〜3.0の範囲で(e1/e3 )、(d1 /d3 )の各パラメータをランダムに変化させて、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1 /I3)と上記(σ/σ0 )の最小値との関係を求めたものが、上記図18である。
この図18から分かるように(I1 /I3)=0.3〜1.6であれば、設計可能な範囲の内から最適な値となって(σ/σ0)が最小になり、ころ軸受用保特器の破損を生じ難くすることができる。
これに基づき、本発明では、0.3≦(I1/I3 )≦1.6と規定した。
ここで、図18中の×印は、(e1 /e3)が(e1 /e3 )=0.6〜3.2の範囲に入らない場合における、(σ/σ0)を最小にする(I1 /I3 )を求めた例である。この場合の(I1/I3 )は上記範囲(I1 /I3)=0.3〜1.6に入っていないが、このような保特器は、(e1/e3 )の値が実際に用いられない、非実用的な寸法のものである。
また、製鉄用の各種圧延機のように、軸受に負荷される荷重の非常に大きな箇所では、複列円筒ころ軸受や自動調心ころ軸受が多用される。大部分の複列円筒ころ軸受において、保持器が二体型の場合には、(e1/e3 )=0.6〜1.8、(d1 /d3)=0.6〜2.2の範囲であることに鑑み、この範囲で(e1/e3 )、(d1 /d3 )をパラメータとしてランダムに変化させて、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1 /I3)と上記(σ/σ0 )の最小値との関係を求めてみた。その結果を図19に示す。
この図19から分かるように(I1 /I3)=0.3〜0.9であれば(σ/σ0 )が最小になり、複列円筒ころ軸受用保持器の破損を生じ難くすることができる。すなわち、複列円筒ころ軸受用の二体型保持器としては、0.3≦(I1/I3 )≦0.9となるように最適設計することが好ましいことが分かる。
また、大部分の複列円筒ころ軸受において、保特器が一体型の場合には、(e1 /e3 )=1.4〜3.2、(d1/d3 )=0.6〜1.8の範囲であることに鑑み、この範囲で(e1/e3 )、(d1 /d3 )をパラメータとしてランダムに変化させて、(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1 /I3)と上記(σ/σ0 )の最小値との関係を求めてみた。その結果を図20に示す。
この図20から分かるように(I1 /I3)=0.7〜1.6であれば、(σ/σ0 )が最小になり、複列円筒ころ軸受用保持器の破損を生じ難くすることができる。すなわち、複列円筒ころ軸受用の一体型保持器としては、0.7≦(I1 /I3 )≦1.6となるように最適設計することが好ましいことが分かる。
また大部分の自動調心ころ軸受において、保持器が二体型の場合には、(e1/e3 )=1.0〜3.0、(d1/d3 )=0.6〜3.0の範囲であることに鑑み、この範囲で(e1/e3 )、(d1 /d3 )をパラメータとしてランダムに変化させて、
(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1 /I3)と上記(σ/σ0 )の最小値との関係を求めてみた。その結果を図21に示す。
この図21から分かるように、(I1 /I3)=0.5〜1.5であれば、(σ/σ0 )が最小になり、自動調心ころ軸受用保持器の破損を生じ難くすることができる。すなわち、自動調心ころ軸受用の二体型保持器としては、0.5≦(I1/I3 )≦1.5となるように最適設計することが好ましいことが分かる。
さらに、大部分の自動調心ころ軸受において、保持器が一体型の場合には、
(e1/e3 )=0.6〜2.0、(d1/d3 )=0.2〜1.2の範囲であることに鑑み、この範囲で(e1/e3 )、(d1 /d3 )をパラメータとしてランダムに変化させて(σ/σ0)が最小値をとるときの(I1 /I3)と上記(σ/σ0 )の最小値との関係を求めてみた。その結果を図22に示す。
この図22から分かるように、(I1 /I3)=0.3〜1.0であれば、(σ/σ0 )が最小になり、自動調心ころ軸受用保持器の破損を生じ難くすることができる。すなわち、自動調心ころ軸受用の一体型保持器としては、0.3≦(I1/I3 )≦1.0となるように最適設計することが好ましいことが分かる。
なお、図18〜図22から分かるように、(I1/I3 )の値が大きくなるほど、(σ/σ0)の値も大きくなり、不利になることが明らかであり、耐衝撃性が弱くなる。したがって、使用される条件に応じて、(I1/I3 )の値を小さく抑えることが望ましい。
本発明によれば、ころから保持器に負荷される荷重の方向を考慮しつつ、第1環状部の曲げ応力、第2環状部の曲げ応力、及び柱部の曲げ応力が互いに大きく異ならないように最適設計が実現できて、軸受の負荷能力を低下させることなく、ころと柱部の衝突による保持器の破損を生じにくくすることができるという効果が得られる。
次に、本発明の第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
ここで、第1及び第2の実施形態は、ころの公転速度の変化によって、ころが、保持器の柱部に周方向からの衝突を繰り返すような場所に使用されるころ軸受に組み込まれる保持器の例であり、第3の実施形態は、鉄道車両など保持器の軸受ラジアル方向の振動が頻繁に発生し、ころが、保持器の柱部にラジアル方向からの衝突を繰り返すような場所に使用されるころ軸受に組み込まれる保持器の例である。
本実施形態の保持器4は、上記図1及び図2に示すような、円すいころ軸受に組み込まれるものである。
そして、一対の環状部5、6及び柱部7の各断面二次モーメントI1、I2、I3 が0.8≦(I1/I2)≦1.4、且つ0.1≦(I1/I3)≦3.0となるように、各環状部5、6及び柱部7の幅を設定した。
これによって、ポケット8の数及び各ポケットの空間の大きさをさほど小さくすることなく、保持器4の強度が向上した。
すなわち、第1環状部5の曲げ応力、第2環状部6の曲げ応力、柱部7の曲げ応力が互いに大きく異ならないように最適設計がなされたため、軸受の負荷能力を低下させることなく、ころ3と柱部7の衝突による保持器4の破損を生じにくくすることができた。
次に、本発明の第2の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の保持器4は、上記図14及び図15に示すような複列円筒ころ軸受に組み込まれるものである。
そして、環状部5、柱部7の各断面二次モーメントI1、I3 が0.3≦(I1 /I3 )≦1.6となるように、環状部及び柱部の幅を設定した。
これによって、ポケット8の数及び各ポケツトの空間の大きさをさほど小さくすることなく、保持器4の強度が向上した。
すなわち、環状部5の曲げ応力と柱部7の曲げ応力が互いに大きく異ならないように最適設計がなされたため、軸受の負荷能力を低下させることなく、ころ3と柱部7の衝突による保持器4の破損を生じ難くすることができた。
次に、第3の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の保持器4は、上記図27に示すような、円すいころ軸受に組み込まれるものである。
そして、一対の環状部5、6及び柱部7の各断面二次モーメントI1’、I2’、
3 ’が0.5≦(I1’/I2’)≦2.7、且つ0.2≦(I1’/I3’)≦6.0となるように、各環状部5、6及び柱部7の断面形状を設定した。
これによって、ポケット8の数及び各ポケットの空間の大きさをさほど小さくすることなく、保持器4の強度が向上した。
すなわち、第1環状部5の曲げ応力、第2環状部6の曲げ応力、柱部7の曲げ応力が互いに大きく異ならないように最適設計がなされたため、軸受の負荷能力を低下させることなく、ころ3と柱部7の衝突による保持器4の破損を生じにくくすることができた。
ここで、上記第1及び第3の実施形態では、それぞれ円周方向の衝突及びラジアル方向の衝突の一方に対しての強度が最適化することを個別に実施した実施形態であるが、円周方向の衝突及びラジアル方向の衝突の両方が繰り返し発生する場所で使用される場所であれば、一対の環状部5、6及び柱部7の各断面二次モーメントI1、I2、I3
及びI1’、I2’、I3 ’が、0.8≦(I1/I2)≦1.4、
0.1≦(I1/I3)≦3.0、且つ0.5≦(I1’/I2’)≦2.7、0.2≦(I1’/I3’)≦6.0となるように、各環状部5、6及び柱部7の幅及び断面形状を設定すればよい。このようにすれば、円周方向の衝突及びラジアル方向からの衝突の両方が個々に、若しくは合成荷重としてして繰り返し受ける場合であっても、第1環状部5の曲げ応力、第2環状部6の曲げ応力、柱部7の曲げ応力が互いに大きく異ならないように最適設計がなされたため、軸受の負荷能力を低下させることなく、ころ3と柱部7の衝突による保持器4の破損を生じにくくすることができる。
次に、上記各実施形態に関連する実施例を説明する。
[実施例1]
上記第1実施形態に基づき形成した本発明に基づく保持器と、従来の保持器とを比較する揺動耐久試験を行ったところ、図13に示す結果を得た。
試験に用いた軸受は、自動調心ころ軸受22211である。
軸受Aでは従来の保持器を用いており、(I1/I2)=0.29、(I1 /I3 )=0.29となっていた。
また、軸受Bでは本発明の保持器を用いており、(I1/I2)=0.88、(I1 /I3)=0.50とした保持器を使用した。
また、この耐久試験の条件は、ラジアル荷重を定格荷重の5%として、内輪2を±15°の角度で1分間に2300回揺動させたものである。
試験は、700時間で実験を打切ったが、図13に示すように、軸受Bでは保持器の破損が発生せず、一方、軸受Aでは保持器の破損が生じていることから、本発明が保持器の破損防止に好適であることがわかる。
[実施例2]
上記第3実施形態に基づき形成した本発明に基づく保持器と、従来の保持器とを比較する落下耐久試験を行ったところ、図36に示す結果を得た。
試験に用いた軸受は、自動調心ころ軸受22211である。
軸受Aでは従来の保持器を用いており、(I1’/I2’)=0.03、
(I1 ’/I3 ’)=0.67となっていた。
また、軸受Bでは本発明の保持器を用いており、(I1’/I2’)=1.05、
(I1 ’/I3’)=3.65とした保持器を使用した。
上記落下耐久試験は、軸受を軸箱ごと繰り返し落下させることで保持器の耐久性を調べるものであり、図36の実験においては、軸受A、Bいずれの場合にも、落下衝撃によって軸箱に生ずる加速度の最大値が重力加速度の180倍となるように落下高さを設定した。
図36に示すように、軸受Bに組み込まれた本願発明に基づく保持器は、10×106 回の落下後も破損せず試験を打ち切ったのに対し、軸受Aでは、2.1×106 回以下の落下繰り返し数で保持器の破損が生じている。このように、本発明が保持器の破損防止に好適であることがわかる。
[実施例3]
次に、上記第2実施形態に基づき形成した本発明に基づく、くし型の保持器と、従来のくし型の保持器とを比較する落下衝撃試験を行ったところ、図23に示す結果を得た。
保持器の形式は、一体型くし形保持器である。また、試験に用いた軸受は自動調心ころ軸受である。
軸受Aはいずれも従来の保持器を用いており、(I1/I3 )=2.07となっていた。また軸受Bはいずれも本発明に基づいて作成した保持器であって、(I1/I3 )=1.0に設定したものである。
上記落下衝撃試験は、軸受を軸箱ごと繰り返し落下させることで保持器の耐久性を調べるものであり、図23の実験においては、軸受A、Bいずれの場合にも、落下衝撃によって軸箱に生ずる加速度の最大値が重力加速度の150倍となるように落下高さを設定した。
図23に示すように、軸受Bに組み込まれた本願発明に基づく保持器の全てに亘って、破損までの衝撃繰り返し数が軸受Aに比べて大幅に大きい。このように、本発明が保持器の破損防止に好適であることがわかる。
さらに、上記(I1 /I3 )を変更して、上記と同一条件で落下衝撃試験を行った。その結果を図24に示す。使用する保持器の形式は、二体型くし形保持器とした。
試験に用いた軸受は、保持器以外は同一条件の自動調心ころ軸受であり、その軸受に組み込む保持器の(I1/I3)の値を図24に示すように変更して作成したものである。なお、図24に示す結果は、同一の(I1/I3)の値を持つ保持器を組み込んだ各軸受について、それぞれ3回実施しその平均値をとったものである。
ここで、(e1 /e3 )及び(d1/d3 )の値は、各(I1/I3)において(σ/σ0 )が最小値をとるように設定してある。
図24から分かるように、(I1/I3)の値を小さくするほど、保持器の破損が発生しにくくなることが分かる。
ここで、軸受Dの保持器の(I1/I3)は、本発明の対象外であるが、図18における×印で示したもの、つまり寸法設計上に無理がある保持器である。つまり、設計上、負荷容量が下がるか、軸受の省スペースの点で無理のある軸受となるものである。すなわち、(I1/I3)を0.3よりも小さくすることは、(柱部の断面二次モーメントI3)≫(環状部の断面二次モーメントI1 )となって、環状部の軸方向の幅を小さく且つ柱部の円周方向の幅を大きく設定することとなる。このことは、同一の数だけころを組み込もうとすると、保持するころの径が小さくなり、ころの長さを長くしなければ負荷容量を大きくできなくなり、軸受の負荷容量を下げるか、又は軸受の幅を大きくつまり軸受自体を大型化せざるを得なく設計上の制限となる。
一方、図18〜図22から分かるように、(I1/I3 )の値が大きくなるほど、実際にとれる(σ/σ0)の最小値も大きくなり、不利になることが明らかであり、耐衝撃性が弱くなる。
したがって、使用される条件に応じて、(I1/I3 )の値をできるだけ小さく抑えることが望ましい。ただし、上述のように現実に要求される負荷容量及び軸受の大型化の点から(I1/I3 )の値を0.3以上とする必要がある。
円すいころ軸受を示す図であり、(A)は、その部分断面図、(B)はそのb−b断面図を表す。 円すいころ軸受用保持器の部分平面図を表す。 円すいころ軸受用保持器における、ころと柱部の衝突による保持器の変形を示す模式図である。 本発明のころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突による無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 本発明のころ軸受用保持器に係る、(e1 /e2)≧1の場合の、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 本発明の円すいころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 特に使用頻度の高い円すいころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 特に使用頻度の高い円すいころ軸受用保持器における(e1/e2)≧1の場合の、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 自動調心ころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 特に使用頻度の高い自動調心ころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 特に使用頻度の高い自動調心ころ軸受用保持器に係る、(e1/e2)≧1の場合の、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 円筒ころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 実施例に係わる、本発明の保持器と従来の保持器との比較耐久試験の結果を示す図である。 複列円筒ころ軸受を示す図であり、(A)はその部分断面図、(B)はそのb−b断面図である。 複列円筒ころ軸受用二体型の保持器の部分平面図である。 複列円筒ころ軸受用一体型の保持器の部分平面図である。 複列円筒ころ軸受用保持器における、ころと柱部の衝突による保持器の変形を示す模式図である。 本発明のころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 本発明の複列円筒ころ軸受用二体型保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 本発明の複列円筒ころ軸受用一体型保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 本発明の自動調心ころ軸受用二体型保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 本発明の自動調心ころ軸受用一体型保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 実施例に係る本発明の保特器と従来の保持器との比較耐久試験の結果を示す図である。 実施例に係る落下衝撃試験の結果を示す図である。 円すいころ軸受における、ころと柱部の衝突を示す図である。 円すいころ軸受用保持器における、ころと柱部の衝突による保持器の変形を示す模式図である。 円すいころ軸受を示す図であり、(A)はその部分断面図、(B)はそのb−b断面図を表す。 本発明のころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突による無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 特に使用頻度の高いころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 本発明の円すいころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突による無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 特に使用頻度の高い円すいころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 本発明の自動調心ころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突による無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 特に使用頻度の高い自動調心ころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 本発明の円筒ころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突による無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 特に使用頻度の高い円筒ころ軸受用保持器に係る、ころと柱部の衝突における無次元最大曲げ応力の計算結果を示す図である。 実施例に係る、本発明の保持器と従来の保持器との比較耐久試験の結果を示す図である。

Claims (10)

  1. 各ころの転動面と対向して周方向に並ぶ複数の柱部と、各ころの端面と軸方向で対向し上記周方向で並ぶ柱部の軸方向両端部間をそれぞれ連結する一対の環状部とを有するころ軸受用保持器の設計方法において、
    上記一対の環状部のうち、直径が大きいか等しい方の環状部を第1環状部と呼び、直径が小さいか等しい方の環状部を第2環状部と呼び、柱部の長さ方向に垂直な中立軸に対する上記第1環状部の断面二次モーメントをI、柱部の長さ方向に垂直な中立軸に対する第2環状部の断面二次モーメントをI、保持器の円周方向に垂直な中立軸に対する上記柱部の断面二次モーメントをIとし、柱部の長さ方向に平行な中立軸に対する上記第1環状部の断面二次モーメントをI’、柱部の長さ方向に平行な中立軸に対する第2環状部の断面二次モーメントをI’、保持器の円周方向に平行な中立軸に対する上記柱部の断面二次モーメントをI’としたときに、
    (I /I )及び(I/I
    若しく
    (I’/I’)及び(I’/I’)
    、第1環状部の曲げ応力、第2環状部の曲げ応力、及び柱部の曲げ応力とが互いに大きく異ならないように、軸受及び保持器の構造に応じて所定の範囲に設定することにより適設計することを特徴とするころ軸受用保持器の設計方法。
  2. 上記一対の環状部の直径が異なる、円すいころ軸受に組み込まれるころ軸受用保持器の設計方法において、
    1.0≦(I 1 /I 2 )≦1.4
    、且つ0.1≦(I 1 /I 3 )≦3.0
    の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のころ軸受用保持器の設計方法。
  3. 自動調心ころ軸受に組み込まれるころ軸受用保持器の設計方法において、
    0.8≦(I 1 /I 2 )≦1.2
    、且つ0.3≦(I 1 /I 3 )≦3.0
    の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のころ軸受用保持器の設計方法。
  4. 一対の環状部の直径が等しいか略等しい、円筒ころ軸受に組み込まれるころ軸受用保持器の設計方法において、
    0.1≦(I 1 /I 3 )≦0.4
    の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のころ軸受用保持器の設計方法。
  5. 一対の環状部の環状部の直径が異なる、円すいころ軸受に組み込まれるころ軸受用保持器の設計方法において、
    1.0≦(I 1 ’/I 2 ’)≦2.7
    、且つ0.2≦(I 1 ’/I 3 ’)≦6.0
    の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のころ軸受用保持器の設計方法。
  6. 自動調心ころ軸受に組み込まれるころ軸受用保持器の設計方法において、
    0.5≦(I 1 ’/I 2 ’)≦1.7
    、且つ0.2≦(I 1 ’/I 3 ’)≦4.0
    の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のころ軸受用保持器の設計方法。
  7. 一対の環状部の環状部の直径が等しいか略等しい、円筒ころ軸受に組み込まれるころ軸受用保持器の設計方法において、
    0.2≦(I 1 ’/I 3 ’)≦0.8
    の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のころ軸受用保持器の設計方法。
  8. 一対の環状部の直径が異なる、円すいころ軸受に組み込まれるころ軸受用保持器の設計方法において、
    1.0≦(I 1 /I 2 )≦1.4
    、且つ0.1≦(I 1 /I 3 )≦3.0
    1.0≦(I 1 ’/I 2 ’)≦2.7
    、且つ0.2≦(I 1 ’/I 3 ’)≦6.0
    の全ての条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のころ軸受用保持器の設計方法。
  9. 自動調心ころ軸受に組み込まれるころ軸受用保持器の設計方法において、
    0.8≦(I 1 /I 2 )≦1.2
    、且つ0.3≦(I 1 /I 3 )≦3.0
    0.5≦(I 1 ’/I 2 ’)≦1.7
    、且つ0.2≦(I 1 ’/I 3 ’)≦4.0
    の全ての条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のころ軸受用保持器の設計方法。
  10. 一対の環状部の環状部の直径が等しいか略等しい、円筒ころ軸受に組み込まれるころ軸受用保持器の設計方法において、
    0.1≦(I 1 /I 3 )≦0.4
    且つ 0.2≦(I 1 ’/I 3 ’)≦0.8
    の両条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のころ軸受用保持器の設計方法。
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