JP4730095B2

JP4730095B2 - ころ軸受用保持器

Info

Publication number: JP4730095B2
Application number: JP2005506026A
Authority: JP
Inventors: 一彦大高; 殉一采谷; 喜彦城崎; 幸夫佐藤; 高志山本; 佑鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2024-05-12
Also published as: US7883273B2; WO2004099636A1; JPWO2004099636A1; DE112004000693B4; DE112004000693T5; US20060239601A1; KR20060009927A

Description

本発明は、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受等のころ軸受に使用される保持器に関し、特に、ピンタイプと称されるころ軸受用保持器に関する。

圧延用ミル減速機やプレス機械などで使用される転がり軸受では、ラジアル方向に急激な負荷変動が繰り返し発生するため、外側軌道輪と内側軌道輪との間に組み込まれる転動体として、円筒状あるいは円錐状に形成された転動体を使用している。このような転がり軸受（以下「ころ軸受」と称す）の転動体を保持する保持器としては、種々のタイプのものがあるが、ピンタイプ保持器と称されるものは、例えば実開昭６０−１８２５２５号公報や特開平１１−３２５０６３号公報に開示されているように、ころ（転動体）の中心孔を挿通するピンの一端部をころを挟んで相対向する一対の環状側板のうち一方の環状側板に設けられたピン受け孔に嵌め入れ、このピン受け孔に嵌入されたピンの端面全体を覆うように環状側板とピンとを溶接して構成されている。

しかしながら、このようなピンタイプ保持器にあっては、ピン受け孔の孔径がピンの端部外径より大きいため、図４９に示すように、環状側板３に形成されたピン受け孔４とピン２との間に隙間ｇが発生する。このため、ラジアル方向の負荷荷重がピン２に加わると、ピン２と環状側板３との溶接部６に応力集中が発生し、溶接部６に発生した応力集中によって割れ等の破損が生じるおそれがあった。

また、従来のピンタイプ保持器では、応力集中による溶接部の割れ等を防ぐために、ピン受け孔４に嵌入されたピン２の端面全体を覆うように環状側板３とピン２とを溶接しているため、ピン２と環状側板３との溶接部６に残留引張応力が発生し、強度低下を招くという問題もあった。
さらに、特開平１１−３２５０６３号公報に記載のピンタイプ保持器では、転動体が環状側板側に大きく移動してピンと接触する場合には、表面硬化層が無い部分や表面硬化層の深さが浅い部分と接触する場合がある。また、表面硬化層が形成されていないピンの表面は表面硬化層が形成されている部分に比べ、摩耗性に加え、曲げ応力に対する機械的強度も低い。

本発明の目的は、ピンと環状側板との溶接部に応力が集中したりすることを抑制して機械的強度に優れたピンタイプのころ軸受用保持器を提供することにある。

第１の発明に係るころ軸受用保持器は、ころ軸受の転動体を回転自在に支持する複数本のピンと、該ピンを介して前記転動体を軌道輪の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板とを備え、前記一対の環状側板のうち少なくとも一方の環状側板に前記ピンの端部と嵌合するピン受け孔を形成したころ軸受用保持器において、前記ピン受け孔に圧入された前記ピンの端部は前記環状側板に溶接され、前記環状側板は、前記ピンと前記環状側板との溶接部を、前記環状側板の外側面に対する該溶接部の出っ張り量が０．５ｍｍ以内となるように外側面に有し、前記溶接部はほぼ一定の幅でリング状に形成され、前記ピンの周面部に表面硬化層が形成され、前記ピン受け孔は前記一対の環状側板の両方に形成され、前記ピン受け孔に嵌合する前記ピンの二つの端部のうち一方の端部の外径を他方の端部の外径より小さくし、前記ピンと前記ピン受け孔との嵌め合いを５μｍ以上４０μｍ以下の締まり嵌めとし、前記ピンの全長をＬ ₁ 、前記ピン受入れ孔に嵌合する前記ピンの二つの端部の軸方向長さをＬ ₂ 、前記ピンの軸方向における前記表面硬化層の形成領域をＬ ₃ 、前記環状側板の板厚をＴとしたとき、Ｌ ₁ ＞Ｌ ₃ ＞Ｌ ₁ −２Ｌ ₂ 及びＬ ₃ ＞Ｌ ₁ −２Ｔの少なくともいずれか一方としたことを特徴とする。

第１の発明に係るころ軸受用保持器において、前記ピンと前記ピン受け孔との嵌め合いは５μｍ以上４０μｍ以下の締まり嵌めであることが好ましい。また、ピン受け孔に圧入されたピンの端部は環状側板に溶接され、環状側板はピンと環状側板との溶接部を外側面に有し、溶接部はほぼ一定の幅でリング状に形成されていることが好ましい。この場合、ピンと環状側板との溶接部はピンと環状側板とをＴＩＧ溶接またはプラズマ溶接して形成されたものであることが好ましい。さらにまた、環状側板の外側面に対する前記溶接部の出っ張り量を０．５ｍｍ以内とすることが望ましい。

また、第１の発明に係るころ軸受用保持器において、ピン受け孔に嵌合するピンの一端部は研削仕上げされていることが望ましく、さらに、ピン受け孔は１．２μｍ以下の表面粗さを有することが望ましい。また、ピン受け孔に嵌合するピンの一端部はバレル加工、ホーニング加工あるいは電解研磨等の方法で表面加工されてもよい。
また、第１の発明に係るころ軸受用保持器において、ピン受け孔は一対の環状側板の両方に形成されていてもよい。この場合、ピン受け孔に嵌合するピンの二つの端部のうち一方の端部は他方の端部より小径に形成されていることが好ましい。

また、ピンは転動体の軸芯部に形成された転動体挿通孔を挿通する軸部を有し、ピン受け孔に嵌合するピンの二つの端部は軸部よりも大径に形成されていることが好ましい。この場合、ピンの先端面に面取り部が形成されていてもよく、面取り部の傾斜角度はピンの外周面に対して３０度以下であることが望ましい。この場合、ピンの先端部と面取り部との境界部はピンの軸方向に沿って円弧状に面取り加工されていることが望ましい。

また、ピンの先端部と嵌合するピン受け孔は環状側板の内側面に面取り部を有することが好ましい。また、ピンは環状側板のピン受け孔に嵌合する後端部と転動体のピン挿通孔を挿通する軸部との間にテーパ部が形成されたものであってもよい。この場合、テーパ部の傾斜角度はピンの外周面に対して３０°以下であることが好ましく、ピンの後端部と面取り部との境界部はピンの軸方向に沿って円弧状に面取り加工されていることが望ましい。

さらに、ピンは軸部の表層部に表面硬化層を有してもよく、ピンの全長をＬ₁、ピンの二つの端部の軸方向長さをＬ₂、ピンの軸方向における表面硬化層の形成領域をＬ₃としたとき、Ｌ₁＞Ｌ₃＞Ｌ₁−２Ｌ₂とすることが好ましい。また、ピンの軸方向における表面硬化層の形成領域をＬ₃、環状側板の板厚をＴとしたとき、図３０に示すように、Ｌ ₃ ＞Ｌ ₁ −２Ｔとしてもよい。

この場合、表面硬化層はピンの周面部を高周波焼入れするときに使用される高周波誘導加熱コイルに通電される高周波電流またはピンに対する高周波誘導加熱コイルの相対移動速度をピンの両端部とそれ以外の部分とに分けて制御することによって形成されたものであることが好ましい。
また、第２の発明に係るころ軸受用保持器は、ころ軸受の転動体を回転自在に支持する複数本のピンと、該ピンを介して前記転動体を軌道輪の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板と、前記ピンの一端部に形成されたテーパ部と嵌合するテーパ孔を中心部に有する複数のブッシュとを備え、前記一対の環状側板のうち少なくとも一方の環状側板に前記ブッシュと嵌合する嵌合孔を形成したころ軸受用保持器において、前記ブッシュと前記嵌合孔との嵌め合いを５μｍ以上の締まり嵌めとしたことを特徴とする。

請求項１，４，１２の発明に係るころ軸受用保持器によれば、ピンと環状側板との溶接部を従来のような溶接部としなくてもピンと環状側板との接合強度を確保できるので、ピンと環状側板との溶接部に応力が集中したり、割れ等が発生したりすることを防止することができる。また、ピンとピン受け孔との嵌合部にフレッチング等が生じることも防止することができる。

請求項１又は２の発明に係るころ軸受用保持器によれば、上述した効果に加え、転動体の軸方向長さを従来よりも長く確保することができる。
特に、環状側板に形成されたピン受け孔にピンを一方向から嵌め入れることができるので、保持器の組立を容易に行うことができる。
また、使用中に転動体が環状側板側に大きく移動してもピンの端部が転動体との接触によって大きく摩耗されることを抑制できるので、曲げ応力に対するピンの機械的強度を高めることができる。また、環状側板とピンとの嵌合部におけるフレッチングによるピンの摩耗を抑制でき、応力集中の起点となるような異常摩耗がピンに発生することを防止できる。
請求項３及び４の発明に係るころ軸受用保持器によれば、上述した効果に加え、ピンの端部を環状側板のピン受け孔に圧入する際にかじり等の発生を防止することができる。

請求項５〜１２の発明に係るころ軸受用保持器によれば、上述した効果に加え、ピンの端部を環状側板のピン受け孔に圧入する際にバリ等の発生を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施形態に係るころ軸受用保持器は、図１及び図２に示されるように、円筒ころ軸受の転動体１を回転自在に支持する複数本のピン２と、これらのピン２を介して転動体１を図示しない軌道輪の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板３，３とを備えている。

環状側板３，３は円筒ころ状に形成された転動体１を間に挟んで互いに対向しており、これらの環状側板３のうち図２中左側の環状側板３には、ピン２の一端部に形成されたテーパ状のねじ部１２と螺合する複数のねじ孔５が環状側板３の円周方向に一定間隔で形成されている。
一方、図２中右側の環状側板３には複数のピン受け孔４が環状側板３の円周方向に一定間隔で穿設されており、これらのピン受け孔４には、ねじ部１２と反対側のピン２の一端部が５〜４０μｍ程度の締まり嵌めで嵌入されている。

ピン受け孔４に圧入されたピン２の端部は環状側板３に溶接されており、ピン受け孔４を有する環状側板３の外側面には、ピン２との溶接部１３がほぼ一定の溶接幅でリング状に形成されている。
ピン２はＳＮＣＭ４３１、Ｓ３５Ｃ、Ｓ３８Ｃ等の鉄鋼材料で形成されており、各ピン２の表層部には、表面硬化層としての浸炭硬化層１１（図７参照）が形成されている。また、ピン２の中心部には潤滑剤供給路２６（図２参照）が形成されている。この潤滑剤供給路２６はピン２の両端面に潤滑剤流入口２７を有しており、これらの潤滑剤流入口２７から潤滑剤供給路２６に流入したグリース等の潤滑剤は、ピン２の外周面中央部に形成された潤滑剤流出口２８から流出するようになっている。なお、転動体１の中心部にはピン２を通すためのピン挿通孔１ａが形成されている。

上述のように、ピン２とピン受け孔４との嵌め合いを５〜４０μｍ程度の締まり嵌めとしたことにより、ピン２と環状側板３との溶接部を図４９に示すような溶接部としなくてもピン２と環状側板３との接合強度を確保できる。これにより、ピン２と環状側板３との溶接部に応力集中が発生することを抑制できるので、ピン２と環状側板３との溶接部に割れ等が発生することを防止できる。

また、応力集中による溶接部の割れ等を防ぐために、ピン２と環状側板３との溶接部を図４９に示すような溶接部（ピンの端面全体を覆う溶接部）６としなくてもよいので、溶接による応力低下を防止することができる。さらに、ピン２と環状側板３との溶接にＴＩＧ溶接を用いることができ、これにより、溶接による残留引張応力を小さくすることができる。なお、ピンと環状側板との溶接はＴＩＧ溶接もしくはプラズマ溶接が望ましいが、ＭＡＧ溶接等でも溶接時の電流値を下げることができ、溶接時のガス流量を調整することで残留応力を小さくすることが可能である。

次に、図３及び図４を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
本発明の第２の実施形態に係るころ軸受用保持器は、図３及び図４に示されるように、円筒ころ軸受の転動体１を回転自在に支持する複数本のピン２と、これらのピン２を介して転動体１を図示しない軌道輪の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板３，３と、ピン２の一端部に形成された先細り状のテーパ部１４と嵌合するテーパ孔を中心部に有する複数のブッシュ８とからなり、図４中右側の環状側板３には、ブッシュ８と嵌合する複数の嵌合孔７が形成されている。これらの嵌合孔７は環状側板３の円周方向に一定間隔で形成されており、ブッシュ８と嵌合孔７との嵌め合いは５μｍ以上４０μｍ以下の締まり嵌めとなっている。なお、図４中左側の環状側板３には、ピン２の一端部に形成されたテーパ状のねじ部１２と螺合する複数のねじ孔５が環状側板３の円周方向に一定間隔で形成されている。

ブッシュ８は環状側板３に溶接されており、嵌合孔７を有する環状側板３の外側面には、ブッシュ８との溶接部１５がほぼ一定の溶接幅でリング状に形成されている。また、ピン２はブッシュ８に溶接されており、ブッシュ８の外側端面には、ピン２との溶接部１６がほぼ一定の溶接幅でリング状に形成されている。
上述のように、環状側板３に形成された嵌合孔７とブッシュ８との嵌め合いを５μｍ以上４０μｍ以下の締まり嵌めとしたことにより、環状側板３とブッシュ８との溶接部１５を図５０に示すような溶接部としなくても環状側板３とブッシュ８との接合強度を確保できるので、環状側板３とブッシュ８との溶接部に応力集中が発生することを抑制することができる。

また、応力集中による溶接部の割れ等を防ぐために、環状側板３とブッシュ８およびブッシュ８とピン２との溶接部を図５０に示すような溶接部としなくてもよいので、溶接による応力低下を防止することができる。さらに、ピン２と環状側板３との溶接部をＴＩＧ溶接（プラズマ溶接その他でも可）にて形成することができ、これにより、溶接による残留引張応力を小さくすることができる。

次に、本発明の第３の実施形態を図５乃至図１０を参照して説明する。
本発明の第３の実施形態に係るころ軸受用保持器は、図５及び図６に示されるように、円筒ころ軸受の転動体１を回転自在に支持する複数本のピン２と、これらのピン２を介して転動体１を図示しない軌道輪の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板３，３とを備えており、各環状側板３には、ピン２の両端部に形成された嵌合部１７，１８と夫々５μｍ〜４０μｍの締まり嵌めにて嵌合する複数のピン受け孔４が穿設されている。これらのピン受け孔４は環状側板３の円周方向に一定間隔で穿設されており、各ピン受け孔４の表面は１．２μｍＲａ以下の粗さに旋削仕上げされている。なお、ピン受け孔４の表面は、ピン２の端部と同様に、研削等の方法で仕上げ加工されていてもよい。

ここで、ピン２の一端部に形成された嵌合部１７の外径をｄ₁、ピン２の他端部に形成された嵌合部１８の外径をｄ₂とすると、嵌合部１７，１８の外径はｄ₁＜ｄ₂となっている。また、ピン２の外径をｄ₃とすると、嵌合部１７，１８の外径はｄ₃＜ｄ₁＜ｄ₂となっている。
嵌合部１７，１８は円柱状に形成されており、ピン２の端部を形成する嵌合部１７，１８の外周面には研削仕上げが施されている。また、嵌合部１７，１８は環状側板３にそれぞれ溶接されており、環状側板３の外側面には、図８に示すように、嵌合部１７，１８との溶接部１９，２０がほぼ一定の溶接幅でリング状に形成されている。

ここで、嵌合部１７，１８と環状側板３との溶接部１９，２０はピン２と環状側板３とをＴＩＧ溶接またはプラズマ溶接して形成されており、環状側板３の外側面に対する溶接部１９，２０の出っ張り量は０．５ｍｍ以下となっている。
ピン２はＳＮＣＭ４３１、Ｓ３５Ｃ、Ｓ３８Ｃ等の鉄鋼材料で形成されており、各ピン２の表層部には、図７に示すように、表面硬化層としての浸炭硬化層１１が形成されている。なお、転動体１の中心部にはピン２を通すためのピン挿通孔１ａが形成されている。

上述した第３の実施形態のように、ピン２の両端部に形成された嵌合部１７，１８と環状側板３に形成されたピン受け孔４との嵌め合いを５μｍ〜４０μｍ程度の締まり嵌めとしたことにより、ピン２と環状側板３との溶接部１９，２０を図４９に示すような溶接部としなくてもピン２と環状側板３との接合強度を確保できる。したがって、回転方向（周方向）の負荷荷重がピンに作用してもピンと環状側板との溶接部に応力集中が発生することを抑制することができる。

また、応力集中による溶接部の割れ等を防ぐために、嵌合部１７，１８と環状側板３との溶接部１９，２０を図４９に示すような溶接部（ピンの端面全体を覆う溶接部）としなくてもよいので、溶接による応力低下を防止することができる。さらに、嵌合部１７，１８と環状側板３との溶接にＴＩＧ溶接を用いることができ、これにより、溶接による残留引張応力を小さくすることができる。なお、ピンと環状側板との溶接はＴＩＧ溶接もしくはプラズマ溶接が望ましいが、ＭＡＧ溶接等でも溶接時の電流値を下げることができ、溶接時のガス流量を調整することで溶接部の残留応力を小さくすることが可能である。

また、上述した実施形態では嵌合部１７，１８の外径ｄ₁，ｄ₂をｄ₁＜ｄ₂、好ましくは、ｄ₃＜ｄ₁＜ｄ₂（ｄ₃；ピンの外径）としたことで、保持器の組立を容易に行うことができる。すなわち、嵌合部１７，１８の外径を同じ径とした場合には、図９に示すように、ピン受け孔４に対する嵌合部１７，１８の圧入方向が互いに反対方向となるが、嵌合部１７，１８の外径ｄ₁，ｄ₂をｄ₁＜ｄ₂とすると、図１０に示すように、嵌合部１７，１８の圧入方向を一致させることができるので、保持器の組立を容易に行うことができる。

また、第３の実施形態では嵌合部１７，１８の外周面を研削仕上げしたことで、嵌合部１７，１８を環状側板３のピン受け孔４に圧入する際にかじり等の発生を防止できる。さらに、上述した実施形態ではピン２と環状側板３との溶接部１９，２０をＴＩＧ溶接またはプラズマ溶接にて形成したことで、溶接部１９，２０の出っ張り量を従来よりも小さく抑えることができる。さらにまた、環状側板３の外側面に対する溶接部１９，２０の出っ張り量を０．５ｍｍ以下としたことで、転動体１の軸方向長さを従来よりも大きく確保することができる。

なお、上述した第３の実施形態ではピン２の端面と環状側板３の外側面とを同一平面上に設けたが、図１１に示すように、ピン２の端面２ａを０．５ｍｍ以下の範囲内で環状側板３の外側面３ａから突出させてもよい。あるいは図１２に示すように、環状側板３の外側面３ａをピン２の端面２ａに対して０．５ｍｍ以下の範囲内で突出させてもよい。
また、第３の実施形態ではピン２と環状側板３との溶接部１９，２０をラメ付け溶接（溶接ワイヤを用いずに母材同士を直接溶接する方法）にて形成したが、図１３に示すように、溶接ワイヤを使用してピン２と環状側板３との溶接部１９，２０を形成してもよい。

次に、本発明の第４の実施形態を図１４乃至図１９を参照して説明する。
本発明の第４の実施形態に係るころ軸受用保持器は、図１４に示されるように、円錐ころ軸受の転動体１を回転自在に支持する回転自在に支持する複数本のピン２と、これらのピン２を介して転動体１を図示しない軌道輪の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板３，３とを備えており、各環状側板３には、ピン２の両端部に形成された円柱状の嵌合部１７，１８と夫々５μｍ〜４０μｍの締まり嵌めにて嵌合する複数のピン受け孔４が穿設されている。これらのピン受け孔４は環状側板３の円周方向に一定間隔で環状側板３に穿設されており、各ピン受け孔４の表面は１．２μｍＲａ以下の粗さに旋削仕上げされている。

ここで、ピン２の一端部に形成された嵌合部１７の外径をｄ₁、ピン２の他端部に形成された嵌合部１８の外径をｄ₂とすると、嵌合部１７，１８の外径はｄ₁＜ｄ₂となっている。また、ピン２の外径をｄ₃とすると、嵌合部１７，１８の外径はｄ₃＜ｄ₁＜ｄ₂となっている。
嵌合部１７，１８は環状側板３にそれぞれ溶接されており、環状側板３の外側面には、嵌合部１７，１８との溶接部がほぼ一定の溶接幅でリング状に形成されている。

ピン２は、図１５に示すように、嵌合部１７と嵌合部１８との間に軸部２ｃを有している。この軸部２ｃはピン２の後端部（嵌合部１８）よりも小径に形成されており、ピン２の後端部（嵌合部１８）と軸部２ｃとの間には、テーパ部２１（図１７参照）がピン２の周面部に対して３０°以下の傾斜角度θ₂で形成されている。
ピン２の先端部（嵌合部１７）は軸部２ｃよりも大径に形成されており、ピン２の先端面には、面取り部２２（図１６参照）がピン２の周面部に対して３０°以下の傾斜角度θ₁で形成されている。なお、ピン２の先端部が圧入されるピン受け孔４には、ピン２との摩擦抵抗を低減するために、面取り部２３（図１８参照）が形成されている。また、ピン２の先端面に形成された面取り部２３とピン２の先端部との境界部は、図１６に示すように、半径Ｒの曲率でピン２の軸方向に沿って円弧状に面取り加工され、ピン２の後端部とテーパ部２１との境界部は、図１７に示すように、半径Ｒの曲率でピン２の軸方向に沿って円弧状に面取り加工されている。

このように構成される第４の実施形態では、ピン２の両端部に形成された嵌合部１７，１８と環状側板３に形成されたピン受け孔４との嵌め合いを５μｍ〜４０μｍ程度の締まり嵌めとしたことにより、ピン２と環状側板３との溶接部を図４９に示すような溶接部としなくてもピン２と環状側板３との接合強度を確保できる。したがって、回転方向（周方向）の負荷荷重がピンに作用してもピンと環状側板との溶接部に応力集中が発生することを抑制することができる。

また、上述した第４の実施形態では嵌合部１７，１８の外径ｄ₁，ｄ₂をｄ₁＜ｄ₂、好ましくは、ｄ₃＜ｄ₁＜ｄ₂（ｄ₃；ピンの外径）としたことで、第３の実施形態と同様に、保持器の組立を容易に行うことができる。さらに、ピン２の周面部に対して３０°以下の傾斜角度を有する面取り部２２をピン２の先端面に設けたことで、ピン２の先端部を環状側板３のピン受け孔４に容易に圧入できるので、保持器の組立を容易に行うことができる。さらに、ピン２の先端面に形成された面取り部２２とピン２の先端部との境界部を半径Ｒの曲率でピン２の軸方向に沿って円弧状に面取り加工したことで、ピン２の先端部を環状側板３のピン受け孔４に圧入する際にバリ等の発生を防止することができる。

また、第４の実施形態ではピン２の周面部に対して３０°以下の傾斜角度を有するテーパ部２１をピン２の後端部（嵌合部１８）と軸部２ｃとの間に設けたことで、ピン２の後端部を環状側板３のピン受け孔４に容易に圧入できるので、保持器の組立を容易に行うことができる。さらに、ピン２の後端部とテーパ部２１との境界部を半径Ｒの曲率でピン２の軸方向に沿って円弧状に面取り加工したことで、ピン２の後端部を環状側板３のピン受け孔４に圧入する際にバリ等の発生を防止することができる。また、ピン受け孔４の表面粗さを１．２μｍＲａ以下としたことで、ピン２の両端部をピン受け孔４に圧入する際にバリ等の発生を防止することができる。

なお、上述した第４の実施形態ではピン２の一端部に形成された嵌合部１７の外径ｄ₁とピン２の他端部に形成された嵌合部１８の外径ｄ₂とをｄ₁＜ｄ₂としたが、図２０に示す第５の実施形態のように、ピン２の一端部に形成された嵌合部１７の外径ｄ₁とピン２の他端部に形成された嵌合部１８の外径ｄ₂とをｄ₁＞ｄ₂としてもよい。ただし、この場合にはピン２の圧入方向は第４の実施形態と逆方向となる。

次に、本発明の第６の実施形態を図２１乃至図２６を参照して説明する。
本発明の第６の実施形態に係るころ軸受用保持器は、図２１に示されるように、円筒ころ軸受の転動体１を回転自在に支持する回転自在に支持する複数本のピン２と、これらのピン２を介して転動体１を図示しない軌道輪の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板３，３とを備えており、各環状側板３には、ピン２の両端部に形成された円柱状の嵌合部１７，１８と夫々５μｍ〜４０μｍの締まり嵌めにて嵌合する複数のピン受け孔４が穿設されている。

ここで、ピン２の一端部に形成された嵌合部１７の外径をｄ₁、ピン２の他端部に形成された嵌合部１８の外径をｄ₂とすると、図２２に示すように、嵌合部１７，１８の外径はｄ₁＜ｄ₂となっている。また、ピン２の外径をｄ₃とすると、嵌合部１７，１８の外径はｄ₃＜ｄ₁＜ｄ₂となっている。
嵌合部１７，１８は環状側板３にそれぞれ溶接されており、環状側板３の外側面には、嵌合部１７，１８との溶接部がほぼ一定の溶接幅でリング状に形成されている。

ピン受け孔４は環状側板３の円周方向に一定間隔で環状側板３に穿設されており、各ピン受け孔４の表面は１．２μｍＲａ以下の粗さに旋削仕上げされている。
環状側板３に対するピン２の圧入方向を図２６に示す。同図に示されるように、第６の実施形態に係るころ軸受用保持器は環状側板３に形成されたピン受け孔４にピン２を図中矢印方向に圧入して組立てられており、ピン受け孔４に圧入されるピン２の先端面には、面取り部２２（図２３参照）がピン２の周面部に対して３０°以下の傾斜角度θ₁で形成されている。

ピン２は、図２２に示すように、嵌合部１７と嵌合部１８との間に軸部２ｃを有している。この軸部２ｃはピン２の後端部（嵌合部１８）よりも小径に形成されており、ピン２の後端部（嵌合部１８）と軸部２ｃとの間には、テーパ部２１（図２４参照）がピン２の周面部に対して３０°以下の傾斜角度θ₂で形成されている。
ピン２の先端面に形成された面取り部２２とピン２の先端部との境界部は、図２３に示すように、半径Ｒの曲率でピン２の軸方向に沿って円弧状に面取り加工されている。また、ピン２の後端部とテーパ部２１との境界部は、図２４に示すように、半径Ｒの曲率でピン２の軸方向に沿って円弧状に面取り加工されている。なお、ピン２の先端部が圧入されるピン受け孔４には、ピン２との摩擦抵抗を低減するために、面取り部２３（図２５参照）が形成されている。

このように構成される第６の実施形態では、嵌合部１７，１８の外径ｄ₁，ｄ₂をｄ₁＜ｄ₂、好ましくは、ｄ₃＜ｄ₁＜ｄ₂（ｄ₃；ピンの外径）としたことで、第３〜第６の実施形態と同様に、保持器の組立を容易に行うことができる。さらに、ピン２の周面部に対して３０°以下の傾斜角度を有する面取り部２２をピン２の先端面に設けたことで、ピン２の先端部を環状側板３のピン受け孔４に容易に圧入できるので、保持器の組立を容易に行うことができる。さらに、ピン２の先端面に形成された面取り部２２とピン２の先端部との境界部を半径Ｒの曲率でピン２の軸方向に沿って円弧状に面取り加工したことで、ピン２の先端部を環状側板３のピン受け孔４に圧入する際にバリ等の発生を防止することができる。

また、第６の実施形態ではピン２の周面部に対して３０°以下の傾斜角度を有するテーパ部２１をピン２の後端部（嵌合部１８）と軸部２ｃとの間に設けたことで、ピン２の後端部を環状側板３のピン受け孔４に容易に圧入できるので、保持器の組立を容易に行うことができる。さらに、ピン２の後端部とテーパ部２１との境界部を半径Ｒの曲率でピン２の軸方向に沿って円弧状に面取り加工したことで、ピン２の後端部を環状側板３のピン受け孔４に圧入する際にバリ等の発生を防止することができる。また、ピン受け孔４の表面粗さを１．２μｍＲａ以下としたことで、ピン２の両端部をピン受け孔４に圧入する際にバリ等の発生を防止することができる。

本発明者らは、本発明に係るころ軸受用保持器の効果を確認するために、表１に示す仕様のテストサンプルを使用して、ピンタイプ保持器の疲労強度試験を行った。具体的には、表１の各テストサンプルを図２７に示す試験装置（島津製作所製サーボパルサーＥＨ−１５）にセットし、所定の試験荷重（応力）下で２０Ｈｚの両振り試験を行った。

図２８に、上述した疲労強度試験の試験結果を示す。同図の試験結果から、本発明の実施例１〜３は、比較例１及び比較例２と比較して疲労強度が向上し、図２９に示すピン母材の疲労強度まで達していることが確認された。なお、ピン２に対するピン受け孔４の締め代の下限値を５μｍ未満に設定した場合は、ピン２とピン受け孔４との嵌合部にフレッチング等が発生し易くなるため、締め代の下限値を５μｍに設定した。また、ピン２に対するピン受け孔４の締め代の上限値を４１μｍ以上に設定した場合は、表２に示すように、ピン２をピン受け孔４に圧入する際に過大な圧入力を必要とし、締め代４０μｍ以上では圧入時にカジリやバリが発生するため、締め代の上限値を４０μｍに設定した。

図３０に、本発明を円錐ころ軸受に使用されるピンタイプ保持器に適用した一実施形態を示す。同図に示すように、本実施形態に係るピンタイプ保持器は、円錐ころ軸受の転動体１を回転自在に支持する複数本のピン２（図では１本のみ図示）と、これらのピン２を介して転動体１を軌道輪（図示せず）の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板３，３とからなり、各環状側板３には、ピン２の両端部に形成された円柱状の嵌合部１７，１８と夫々５μｍ〜４０μｍの締まり嵌めにて嵌合する複数のピン受け孔４が穿設されている。

ピン２は、転動体１の中心部に形成されたピン挿通孔１ａを挿通する軸部２ｃを有している。この軸部２ｃはピン２の両端部に形成された嵌合部１７，１８よりも小径に形成されており、ピン２の一端部に形成された嵌合部１８と軸部２ｃとの間には、テーパ部２１がピン２の周面部に対して３０°以下の傾斜角度で形成されている。
また、ピン２は例えばＳＮＣＭ４３１、Ｓ３５Ｃ、Ｓ３８Ｃ等の鉄鋼材料で形成されており、各ピン２の周面部には表面硬化層としての高周波焼入れ層２４が形成されている。この高周波焼入れ層２４は、ピン２の全長をＬ₁、嵌合部１７，１８の軸方向長さをＬ₂、ピン２の軸方向における高周波焼入れ層２４の形成領域をＬ₃、環状側板３の板厚をＴとすると、Ｌ₁＞Ｌ₃＞Ｌ₁−２Ｌ₂、好ましくはＬ₁−２Ｔ＞Ｌ₃＞Ｌ₁−２Ｌ₂の関係を満たすように、ピン２の周面部に形成されている。

このように、ピン２の軸方向における高周波焼入れ層２４の形成領域Ｌ₃をＬ₁＞Ｌ₃＞Ｌ₁−２Ｌ₂、好ましくはＬ₁−２Ｔ＞Ｌ₃＞Ｌ₁−２Ｌ₂とすることにより、環状側板３のピン受け孔４と嵌合するピン２の両端部（嵌合部１７，１８）にも高周波焼入れ層２４が存在することになる。これにより、使用中に転動体１が環状側板側に移動し、ピン２の端部と接触してもピン２の端部が転動体１によって大きく摩耗することを抑制できるので、曲げ応力に対するピン２の機械的強度を高めることができる。

図３１はピン２の周面部に高周波焼入れ層２４を形成する場合の一例を示す図であり、同図に示すように、ピン２の周面部に高周波焼入れ層２４を形成する場合は、ピン２の周面部を高周波焼入れするときに使用される高周波誘導加熱コイル２５に通電される高周波電流またはピン２に対する高周波誘導加熱コイル２５の相対移動速度をピン２の両端部（嵌合部１７，１８）とそれ以外の部分とに分けて制御する。

このように、ピン２の周面部に表面硬化層としての高周波焼入れ層２４を形成するに際に、高周波誘導加熱コイル２５に通電される高周波電流またはピン２に対する高周波誘導加熱コイル２５の相対移動速度をピン２の両端部（嵌合部１７，１８）とそれ以外の部分とに分けて制御することにより、ピン２の中央部と両端部の外径が異なっていても焼入れ深さの均一な高周波焼入れ層２４をピン２の周面部に形成することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、図３０に示した第７の実施形態ではピン２の後端部（嵌合部１８）と軸部２ｃとの間にテーパ部２１を設けたが、図３２に示す第８の実施形態のように、ピン２の他端部に形成された嵌合部１７と軸部２ｃとの間にはテーパ部２１を設けてもよい。また、第７及び第８の実施形態では本発明を円錐ころ軸受のピンタイプ保持器に適用した場合を例示したが、例えば図３３に示すような円筒ころ軸受や図３１に示すような自動調心ころ軸受などにも本発明を適用することができる。さらに、図３０、図３２〜図３４に示した各実施形態では本発明をラジアルころ軸受のピンタイプ保持器に適用した場合を例示したが、例えば図３５に示すようなスラスト自動調心ころ軸受、図３６に示すようなスラスト円筒ころ軸受、図３７に示すようなスラスト円錐ころ軸受などにも本発明を適用することができる。

次に、本発明の第９の実施形態を図３８〜図４０を参照して説明する。
本発明の第９の実施形態に係るピンタイプ保持器は、図３８に示すように、円筒ころ軸受の転動体１を回転自在に支持する複数本のピン２（図では１本のみ図示）と、これらのピン２を介して転動体１を軌道輪（図示せず）の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板３，３とからなり、各環状側板３には、ピン２の端部と夫々５μｍ〜４０μｍの締まり嵌めにて嵌合する複数のピン受け孔４が穿設されている。

ピン受け孔４に圧入されたピン２の両端部は環状側板３にそれぞれ溶接されており、環状側板３の外側面には、ピン２との溶接部１９，２０がほぼ一定の溶接幅でリング状に形成されている。
転動体１はピン２を通すためのピン挿通孔１ａを軸芯部に有しており、このピン挿通孔１ａを貫通するピン２の両端には、ピン２の外径より径の小さい小径軸部２９がピン２と同軸に形成されている。

このようなピンタイプ保持器を組立てる場合は、先ず、図３９に示すように、転動体１の両端面から突出するピン２の両端部に寸法調整用の間座３０を装着した後、ピン２の両端部を環状側板３に形成されたピン受け孔４に圧入する。次に、図４０に示すように、環状側板３の外側面を加締め治具３１により凹状に塑性変形させ、ピン２の両端に形成された小径軸部２９の外周面を加締めた後、ピン２の両端部と環状側板３とを溶接接合する。

このように、環状側板３に形成されたピン受け孔４とピン２との嵌め合いを５μｍ〜４０μｍ程度の締まり嵌めとしたことにより、ピン２と環状側板３との溶接部１９，２０を図４９に示すような溶接部としなくてもピン２と環状側板３との接合強度を確保できる。したがって、回転方向（周方向）の負荷荷重がピンに作用してもピンと環状側板との溶接部に応力集中が発生することを抑制することができる。

また、ピン２の外径より径の小さい小径軸部２９をピン２の両端に設けたことで、環状側板３のピン受け孔４に圧入されたピン２の両端部を図４０に示す加締め治具３１で加締める際に環状側板３の一部を加締め治具３１により容易に塑性変形させることができる。したがって、ピン２とピン受け孔４との嵌め合いが４０μｍ〜６０μｍの締まり嵌めでもピン２を環状側板３に強固に固定することができる。

次に、本発明の第１０の実施形態を図４１〜図４３を参照して説明する。
本発明の第１０の実施形態に係るピンタイプ保持器は、図４１に示すように、円筒ころ軸受の転動体１を回転自在に支持する複数本のピン２（図では１本のみ図示）と、これらのピン２を介して転動体１を軌道輪（図示せず）の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板３，３とからなり、各環状側板３には、ピン２の端部と夫々５μｍ〜４０μｍの締まり嵌めにて嵌合する複数のピン受け孔４が穿設されている。

ピン２の両端部は環状側板３にそれぞれ溶接されており、環状側板３の外側面には、ピン２との溶接部１９，２０がほぼ一定の溶接幅でリング状に形成されているとともに、ピン２と環状側板３とを固定するための固定ねじ３０がねじ込まれている。
このようなピンタイプ保持器を組立てる場合は、先ず、図４２に示すように、転動体１の両端面から突出するピン２の両端部を環状側板３に形成されたピン受け孔４に圧入する。次に、図４３に示すように、ピン受け孔４に圧入されたピン２の両端面にタップ穴３１を形成し、このタップ穴３１に固定ねじ３０をねじ込んでピン２と環状側板３とを固定した後、ピン２の両端部を環状側板３に溶接接合する。

次に、本発明の第１１の実施形態を図４４〜図４７を参照して説明する。
本発明の第１１の実施形態に係るピンタイプ保持器は、図４４に示すように、円筒ころ軸受の転動体１を回転自在に支持する複数本のピン２（図では１本のみ図示）と、これらのピン２を介して転動体１を軌道輪（図示せず）の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板３，３とからなり、各環状側板３には、ピン２の端部と夫々５μｍ〜４０μｍの締まり嵌めにて嵌合する複数のピン受け孔４が穿設されている。

ピン受け孔４に圧入されたピン２の両端部は環状側板３にそれぞれ溶接されており、環状側板３の外側面には、図４５に示すよう、ピン２とのスポット溶接部３２が図４６に示す形状の溶接トーチ３３により形成されている。
本発明者らは、ピンと環状側板がスポット溶接（溶接時間：約１４分）にて接合されたピンタイプ保持器とピンと環状側板が従来の溶接方法（溶接時間：約３０分）で接合されたピンタイプ保持器とを用意した。そして、これらピンタイプ保持器のピンに２０Ｈｚの正弦波を与えた状態で引張荷重と圧縮荷重（負荷荷重：１６００ｋｇ）を繰り返し負荷し、ピン母材が疲労破壊するまでの円錐ころ軸受（外径：６５０ｍｍ、内径：４００ｍｍ、幅：２５０ｍｍ、転動体数：２７個、ピン径：１２．６ｍｍ、保持器外径：５８２ｍｍ、保持器内径：５４２ｍｍ）の軸受寿命を調査した。その結果を表３に示す。

表３において、実施例４はピンと環状側板とをスポット溶接にて接合した場合の円錐ころ軸受の寿命評価値、比較例３はピンと環状側板とを溶接接合しなかった場合の円錐ころ軸受の寿命評価値、比較例４はピンと環状側板とを従来方法で溶接接合した場合の円錐ころ軸受の寿命評価値をそれぞれ示している。

表３に示す試験結果から明らかなように、ピン２と環状側板３とをスポット溶接にて接合することで、従来と同程度の軸受寿命を得られることがわかる。したがって、ピン２と環状側板３とをスポット溶接にて接合することで、保持器の機械的強度を大幅に低下させることなくピン２と環状側板３との溶接部に応力集中が発生することを防止することができる。

なお、環状側板３に形成されたピン受け孔４にピン２の端部を嵌め入れる場合には、図４７に示すように、ピン２の端部を冷却してからピン受け孔４にピン２の端部を嵌め入れる手法（冷し嵌め）を採用するか、あるいは図４８に示すように、ピン受け孔４の周辺部を加熱してからピン受け孔４にピン２の端部を嵌め入れる手法（焼き嵌め）を採用することが好ましい。

本発明の第１の実施形態に係るころ軸受用保持器の一部を示す側面図である。図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。本発明の第２の実施形態に係るころ軸受用保持器の一部を示す側面図である。図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。本発明の第３の実施形態に係るころ軸受用保持器の一部を示す側面図である。図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。図６のピンとピン受け孔との嵌合部を示す図である。図７に示す溶接部の平面図である。左右の環状側板に穿設されたピン受け孔の孔径が同じ孔径である場合のピンの圧入方法の一例を示す図である。本発明の第３の実施形態に係るころ軸受用保持器の作用効果を説明するための説明図である。図５に示すころ軸受保持器の部分断面図である。本発明の第４の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分断面図である。ピンと環状側板とを溶接ワイヤを使用して溶接した場合の溶接部を示す図である。本発明の第５の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分断面図である。図１４に示すピンの側面図である。ピンの先端部分を示す図である。ピンの後端部分を示す図である。ピンの先端部が圧入される側の環状側板の部分断面図である。図１４の保持器を組立てる場合にピンの圧入方向を説明するための図である。本発明の第６の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分断面図である。本発明の第７の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分断面図である。図２１に示すピンの側面図である。ピンの先端部分を示す図である。ピンの後端部分を示す図である。ピンの先端部が圧入される側の環状側板の部分断面図である。図２１の保持器を組立てる場合にピンの圧入方向を説明するための図である。ピンタイプ保持器の疲労強度試験に使用される試験装置を示す図である。ピンタイプ保持器の疲労強度試験結果を示す図である。構造用合金鋼の回転曲げ曲線を示す図である。本発明の第８の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分断面図である。図３０に示すピンの周面部に高周波焼入れ層を形成する場合の方法を説明するための図である。本発明の第９の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分断面図である。本発明を円筒ころ軸受に適用した場合の一実施形態を示す図である。本発明をラジアル自動調心ころ軸受に適用した場合の一実施形態を示す図である。本発明をスラスト自動調心ころ軸受に適用した場合の一実施形態を示す図である。本発明をスラスト円筒ころ軸受に適用した場合の一実施形態を示す図である。本発明をスラスト円錐ころ軸受に適用した場合の一実施形態を示す図である。本発明の第１０の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分断面図である。保持器のピンを環状側板のピン受け孔に圧入する工程を説明するための図である。環状側板のピン受け孔に圧入されたピンの小径軸部を加締める工程を説明するための図である。本発明の第１１の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分断面図である。保持器のピンを環状側板のピン受け孔に圧入する工程を説明するための図である。環状側板のピン受け孔に圧入されたピンの端面にタップ穴を形成する工程を説明するための図である。本発明の第１２の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分断面図である。第１２の実施形態に係るころ軸受用保持器の部分側面図である。ピンと環状側板とを溶接するときに使用される溶接トーチの一例を示す図である。環状側板のピン受け孔にピンを冷し嵌めする方法を説明するための図である。ピンに対して環状側板のピン受け孔を焼き嵌めする方法を説明するための図である。従来のピンタイプ保持器の一例を示す図である。従来のピンタイプ保持器の他の例を示す図である。

Claims

ころ軸受の転動体を回転自在に支持する複数本のピンと、該ピンを介して前記転動体を軌道輪の円周方向に等間隔で保持する一対の環状側板とを備え、前記一対の環状側板のうち少なくとも一方の環状側板に前記ピンの端部と嵌合するピン受け孔を形成したころ軸受用保持器において、
前記ピン受け孔に圧入された前記ピンの端部は前記環状側板に溶接され、前記環状側板は、前記ピンと前記環状側板との溶接部を、前記環状側板の外側面に対する該溶接部の出っ張り量が０．５ｍｍ以内となるように外側面に有し、前記溶接部はほぼ一定の幅でリング状に形成され、
前記ピンの周面部に表面硬化層が形成され、
前記ピン受け孔は前記一対の環状側板の両方に形成され、
前記ピン受け孔に嵌合する前記ピンの二つの端部のうち一方の端部の外径を他方の端部の外径より小さくし、
前記ピンと前記ピン受け孔との嵌め合いを５μｍ以上４０μｍ以下の締まり嵌めとし、
前記ピンの全長をＬ ₁ 、前記ピン受入れ孔に嵌合する前記ピンの二つの端部の軸方向長さをＬ ₂ 、前記ピンの軸方向における前記表面硬化層の形成領域をＬ ₃ 、前記環状側板の板厚をＴとしたとき、Ｌ ₁ ＞Ｌ ₃ ＞Ｌ ₁ −２Ｌ ₂ 及びＬ ₃ ＞Ｌ ₁ −２Ｔの少なくともいずれか一方としたことを特徴とするころ軸受用保持器。
請求の範囲第１項記載のころ軸受用保持器において、前記溶接部は前記ピンと前記環状側板とをＴＩＧ溶接またはプラズマ溶接して形成されていることを特徴とするころ軸受用保持器。
請求の範囲第１項または第２項記載のころ軸受用保持器において、前記ピン受け孔に嵌合する前記ピンの一端部は研削仕上げされていることを特徴とするころ軸受用保持器。
前記ピン受け孔は１．２μｍ以下の表面粗さを有することを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項記載のころ軸受用保持器。
前記ピンは前記転動体の軸芯部に形成された転動体挿通孔を挿通する軸部を有し、前記ピン受け孔に嵌合する前記ピンの二つの端部は前記軸部よりも大径に形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項記載のころ軸受用保持器。
前記ピンの先端面に面取り部を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項記載のころ軸受用保持器。
前記面取り部は前記ピンの外周面に対して３０度以下の傾斜角度で前記ピンの先端面に形成されていることを特徴とする請求の範囲第６項記載のころ軸受用保持器。
請求の範囲第６項または第７項記載のころ軸受用保持器において、前記ピンの先端部と前記面取り部との境界部は前記ピンの軸方向に沿って円弧状に面取り加工されていることを特徴とするころ軸受用保持器。
前記ピンの先端部と嵌合するピン受け孔は前記環状側板の内側面に面取り部を有することを特徴とする請求の範囲第６項〜第８項のいずれか一項記載のころ軸受用保持器。
請求の範囲第６項〜第８項のいずれか一項記載のころ軸受用保持器において、前記ピンの後端部と前記軸部との間にテーパ部を設けたことを特徴とするころ軸受用保持器。
請求の範囲第１０項記載のころ軸受用保持器において、前記テーパ部の傾斜角度を前記ピンの外周面に対して３０°以下としたことを特徴とするころ軸受用保持器。
請求の範囲第１０項または第１１項記載のころ軸受用保持器において、前記テーパ部と前記軸部との境界部は前記ピンの軸方向に沿って円弧状に面取り加工されていることを特徴とするころ軸受用保持器。