JP5623044B2 - ころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、中空ころを有するころ軸受に関する。

転がり軸受の一種であるころ軸受には、転動体として中空ころを使用するものがある（例えば、特許文献１参照）。

この種のころ軸受は、図７に示すように、外輪１１、内輪１２、中空ころ１３、保持器１４を主な構成要素とする。

保持器１４は、ころ軸方向に離隔して配置された一対の環状部材１４ａ，１４ｂとこれら一対の環状部材１４ａ，１４ｂを相互に連結するピン１４ｃとを備え、ピン１４ｃが中空ころ１３の中心に設けられた貫通孔に挿通されて中空ころ１３を回転自在に支持する。

特開２００８−４５６０２号公報

従来、保持器１４および中空ころ１３からなるアセンブリの組立は、ピン１４ｃの一端に頭部１４ｄを設けると共に他端にテーパ状の雄ねじ部１４ｅを設け、ピン１４ｃを一方の環状部材１４ａに設けられた貫通孔に挿入し、さらに中空ころ１３の貫通孔に挿入した上で、ピン１４ｃの雄ねじ部１４ｅを他方の環状部材１４ｂに設けられたテーパ状の雌ねじ部１４ｆにねじ込み、その後、ピン１４ｃの頭部１４ｄを一方の環状部材１４ａに溶接固定することにより行われている（溶接部分を符号Ｂで示す）。

しかしながら、この構成では、個々の中空ころにおいてピン１４ｃと環状部材１４ａを溶接する必要があるため、組立に非常に時間と労力を要するものであり、組立効率が悪かった。また、ピン１４ｃと環状部材１４ａを溶接するため、ころ軸受の組立後には保持器１４を分解することができず、使用開始後に軸受をメンテナンスすることが困難であった。

本発明は、上記事情に鑑み、中空ころを使用したころ軸受の低コスト化を図ると共に、その組立効率を向上させることを課題とする。併せて、保持器を分解可能とすることも課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、内周に軌道面を有する外輪と、外周に軌道面を有する内輪と、内・外輪の軌道面間に配置された複数の中空ころと、中空ころを周方向等間隔に保持する保持器とを具備し、前記保持器が、対向配置された第１環状部材及び第２環状部材と、周方向の複数箇所に配置され、一対の環状部材を相互に連結するピンとを備え、前記ピンの軸部の一端に頭部を設け、第１環状部材を貫通したピンの軸部の他端を中空ころに挿通し、さらに第２環状部材とねじ結合することで、前記一対の環状部材同士が連結されると共に、該中空ころが一対の環状部材で回転自在に支持されるころ軸受において、前記ピンの頭部を、軸部の他端を第２環状部材にねじ結合する際の締め込み力を与える部分として、この頭部を軸部と一体とし、中空ころの内周にパイプ材を配置し、中空ころをパイプ材に対して回転可能とし、第１環状部材に軸部の外周面と隙間を介して対向する貫通孔を設け、ピンの軸部を、第１環状部材の貫通孔およびパイプ材の内周に挿入して第２環状部材にねじ結合し、パイプ材の両端面を第１環状部材および第２環状部材に当接させ、前記ピンの頭部とこれに対向する第１環状部材との間に、ピンが挿通される座金を配設し、第１環状部材に対する座金の回り止め、および座金に対するピンの回り止めをそれぞれ設け、両回り止めのうち、少なくとも座金に対するピンの回り止めを解除可能としたことを特徴とする。

この構成によれば、第１環状部材に対して座金の回り止めが行なわれ、座金に対してピンの回り止めが行われるので、結果的に第１環状部材に対してピンの回り止めが行なわれる。そのため、軸受使用中もピンの緩みが生じず、ころ軸受を長期間安定して使用することができる。この場合、組立時の溶接作業が不要となるので、ころ軸受の組立効率を向上させることが可能となる。その一方で、座金に対するピンの回り止めを解除すれば、ピンの雄ねじ部と第２環状部材とのねじ結合を解除することができ、保持器および中空ころからなるアセンブリ、さらにはころ軸受の分解が可能となって、ころ軸受のメンテナンスが容易に行える。また、中空ころが直接ピンに接触しないので、自転する中空ころとピンが接触した際にも、ピンには回転力が作用しない。そのため、ピンの緩みを長期にわたり確実に防止することができる。また、中空ころの自転の際に中空ころが直接ピンに接触しないので、中空ころやピンの摩耗を抑制できる。また、パイプ材の両端が一対の環状部材に当接せず、あるいはパイプ材を用いない構成であれば、中空ころの両端面とこれに対向する環状部材の両端面との間のころ軸心方向の隙間の幅は、ピンのねじ込み量に左右される。従って、ピンのねじ込み量を精度良く管理する必要がある。これに対し、パイプ材の両端が一対の環状部材に当接する上記の構成によれば、前記隙間の幅はパイプ材の長さに依存する。よって、パイプ材の製作精度を高めるだけで、前記隙間を精度良く得ることができ、安定した軸受性能が得られる。

上記構成において、座金に対するピンの回り止めは、座金を塑性変形させ、塑性変形した部分をピンの頭部と係合させることにより行うことができる。

この構成によれば、塑性変形部分を塑性変形させて初期形状に戻せば、座金とピンの係合状態が解除されるので、座金に対するピンの周り止めを容易に解除することができる。これにより、ピンを回転させてピンと第２環状部材とのねじ結合を解除することができる。具体的な一例として、座金に爪部を設け、ピンの雄ねじ部と第２環状部材のねじ結合後に爪部を加締めて、爪部をピンの頭部に係合させることが挙げられる。

第１環状部材に対する座金の回り止めは、例えばａ）座金を第１環状部材の内周面と外周面の何れか一方または双方と係合させ、あるいは、ｂ）座金の複数箇所にピンを挿通することにより、行うことができる。ｂ）の構成であれば、座金の個数を減少させることができ、部品点数の削減および組立作業性の向上を図ることができる。

上記構成において、中空ころとして円錐ころを用いることができる。

本発明によれば、中空ころを使用したころ軸受の低コスト化を図ると共に、その組立効率を向上させることができる。また、保持器および中空ころからなるアセンブリ、更にはころ軸受の分解も可能となるので、ころ軸受のメンテナンス性が向上する。

本発明に係るころ軸受の軸方向断面図（一部側面図）である。 （Ａ）が図１に示すころ軸受の要部拡大断面図（一部側面図）、（Ｂ）が同じく要部拡大正面図、（Ｃ）が取り付け前の座金の斜視図である。 （Ａ）が他の構成の座金を使用したころ軸受の要部拡大断面図（一部側面図）、（Ｂ）が同じく要部拡大正面図、（Ｃ）が取り付け前の当該座金の斜視図である。 （Ａ）が他の構成の座金を使用したころ軸受の要部拡大断面図（一部側面図）、（Ｂ）が同じく要部拡大正面図、（Ｃ）が取り付け前の当該座金の正面図である。 （Ａ）が座金の第１変形例を使用したころ軸受の要部拡大正面図、（Ｂ）が取り付け前の当該座金を示す正面図、（Ｃ）が第２変形例の座金を使用したころ軸受の要部拡大正面図、（Ｄ）が取り付け前の当該座金の正面図である。 本発明の参考例に係るころ軸受の要部拡大断面図で、（Ａ）が第１参考例を示す図、（Ｂ）が第２参考例を示す図、（Ｃ）が第３参考例を示す図である。 従来のころ軸受を示す図で、（Ａ）が軸方向断面図、（Ｂ）が正面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面に基づき説明する。

図１，図２は、本発明のころ軸受の一例として、円錐ころ軸受を示す。この円錐ころ軸受は、外輪１、内輪２、中空ころ３、保持器４を主な構成要素とする。

外輪１の内周面には円錐状の軌道面１ａが形成され、内輪２の外周面には円錐状の軌道面２ａが形成される。図示例の円錐ころ軸受において、内輪２の軸方向両端部には、外径方向に突出する小鍔部２ｂと大鍔部２ｃとが設けられているが、外輪１にはこの種の鍔部は設けられていない。外輪１の軌道面１ａと内輪２の軌道面２ａとの間に、外形が円錐台形である中空ころ３が転動自在に複数配列される。複数の中空ころ３は保持器４によって所定の周方向間隔に保持される。

中空ころ３は、その軸心Ｏ１を中心軸とする等径の貫通孔３ａを有する。保持器４は、中空ころ３を挟んでころ軸Ｏ１方向に対向配置された一対の環状部材５，６と、周方向の複数箇所に配置され、これら一対の環状部材５，６を相互に連結するピン７とを備える。各ピン７がそれぞれ中空ころ３の内周に挿通されて、中空ころ３を回転自在に支持する。

一対の環状部材５，６は、中空ころ３の小端面と対向する第１環状部材５と、中空ころ３の大端面と対向する第２環状部材６とで構成される。

第１環状部材５には、周方向等間隔にころ軸心Ｏ１方向に延びる貫通孔５ｅが形成されている。第２環状部材６には、貫通孔５ｅと同ピッチかつ同軸にストレートな雌ねじ部６ｅが貫通形成されている。図示例では、第１環状部材５の外周面５ｃを、軸受軸心Ｏ２を中心とする円錐面状とし、第１環状部材５の内周面５ｄおよび第２環状部材６の内・外周面６ｄ，６ｃを何れも軸受軸心Ｏ２を中心とする円筒面状に形成しているが、これらの形状は一例にすぎない。例えば、第１環状部材５の外周面５ｃを、軸受軸心Ｏ２を中心とする円筒面状にしてもよいし（図４（Ａ）参照）、第１環状部材５の内周面５ｄおよび第２環状部材６の内・外周面６ｄ，６ｃのうち、何れか一つもしくは二以上を、軸受軸心Ｏ２を中心とする円錐面状に形成してもよい（図３（Ａ）参照）。

ピン７は、一端に設けられた頭部７ａと、他端にストレートな雄ねじ部７ｂを有する軸部７ｃとから構成される。頭部７ａの周面は角筒面状（本実施形態では六角筒面状）をなし、その最大外径は、第１環状部材５の貫通孔５ｅの径より大きい。雄ねじ部７ｂは第２環状部材６に設けた雌ねじ部６ｅに螺合可能である。ピン７としては、頭部７ａと軸部７ｃを当初から一体に形成した例えば六角ボルトを使用する他、頭部７ａと軸部７ｃを別体として両者を後で固定したもの、例えばナットとねじ軸を締結してから両者を溶接固定したもの等を使用することもできる。

ピン頭部７ａの座面とこれに対向する第１環状部材５の外側端面５ａとの間には座金８が配設されている。座金８には、ピン７の軸部７ｃを挿通するための挿通孔８ａが設けられている。挿通孔８ａの直径はピン７の頭部７ａの最大外径より小さく、ピン７の軸部７ｃの直径よりも大きい。

図２（Ｃ）に示すように、取り付け前の座金８は、平板状の座金本体８ｂと、座金本体８ｂに対して屈曲し、外周面及び内周面が部分円筒状に形成された当接部８ｃと、座金本体８ｂと同一平面上にあり、かつ座金本体８ｂから突出する爪部８ｄとを一体に有する。座金本体８ｂに、ピン７の軸部７ｃを挿通するための挿通孔８ａが形成されている。図面では、爪部８ｄを２つ設けた場合を例示しているが、爪部８ｄの数は任意で、１つあるいは３つ以上の爪部を座金８に設けることもできる。座金本体８ｂと当接部８ｃの間の角度は、第１環状部材５の外周面５ｃと外側端面５ａとがなす角度に一致しており、図示例では直角とした場合を例示している。

図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、座金８は、当接部８ｃの内周面を第１環状部材５の外周面５ｃに嵌合し、座金本体８ｂを第１環状部材５の外側端面５ａに密着させた状態で第１環状部材５に取り付けられる。座金８は、例えば、金属板をプレスすることで図２（Ｃ）に示す形状に成形される。

図１に示すように、中空ころ３の内周には、金属や樹脂等からなるパイプ材９が配置される。パイプ材９の両端は第１環状部材５および第２環状部材６の各内側端面５ｂ，６ｂに当接している。このパイプ材９の内周にピン７の軸部７ｃが挿通されている。パイプ材９は、ピン７の軸部７ｃ外周面および中空ころ３の内周面の双方に対して隙間嵌め状態にあり、ピン７および中空ころ３の双方に対して相対回転可能である。

以上に述べた円錐ころ軸受の組立は、以下の手順で行われる。

先ず、内輪２の軌道面２ａに、内周にパイプ材９を挿入した中空ころ３を円周方向に所定ピッチで配置する。次いで、各中空ころ３のころ軸Ｏ１方向の両側に第１環状部材５および第２環状部材６を配置すると共に、各座金８の座金本体８ｂを第１環状部材５の外側端面５ａに密着させ、当接部８ｃを第１環状部材５の外周面５ｃに嵌合する。座金８の挿通孔８ａ、第１環状部材５の貫通孔５ｅ、第２環状部材６の雌ねじ部６ｅ、および中空ころ３の貫通孔３ａを円周方向で位置合わせした上で、座金８の挿通孔８ａからピン７を各孔に順次挿入し、ピン７の雄ねじ部７ｂを第２環状部材６の雌ねじ部６ｅにねじ込む。パイプ材９の両端が第１環状部材５の内側端面５ｂおよび第２環状部材６の内側端面６ｂに当接するまでピン７をねじ込んでから、座金８の爪部８ｄを加締め等の手段で起立するように折り曲げ、図２（Ｃ）に示す状態から同図（Ａ）（Ｂ）に示す状態に塑性変形させて、塑性変形した爪部８ｄをピン頭部７ａの周面に形成された平坦面に密着させる。以上の作業を各中空ころ３について行った後、中空ころ列の外周に外輪１を嵌合することで、図１に示す円錐ころ軸受が完成する。

上記構成によれば、座金８における当接部８ｃが第１環状部材５の外周面５ｃに対し、ころ軸心Ｏ１を中心とした正逆両円周方向で係合するので、第１環状部材５に対して座金８の回り止め（ころ軸心Ｏ１を中心とした座金８の回転に対する回り止め）が構成される。また、爪部８ｄとピン７の頭部７ａとの係合により、座金８に対するピン７の回り止め（ころ軸心Ｏ１を中心としたピン７の回転に対する回り止め）が構成される。これらの作用により、第１環状部材５に対するピン７の回り止めが行なわれ、ピン７の緩みを防止することができる。この際、各ピン７を個々に第１環状部材５に溶接する必要がないので、保持器４および中空ころ３からなるアセンブリ（以下、「ころアセンブリ」と称する）の製造コストを減じることができ、ひいては円錐ころ軸受の製造コスト削減を図ることができる。また、座金８の爪部８ｄを組立前の状態（図２（Ｃ）の状態）に戻るように塑性変形させることにより、座金８に対するピン７の頭部７ａの回り止めが解除される。その後、ピン７を回して雄ねじ部７ｂと雌ねじ部６ｅのねじ結合を解除することにより、ころアセンブリを、第１環状部材５、第２環状部材６、中空ころ３、座金８、およびパイプ材９の各構成部品に分解することが可能である。従って、ころ軸受が分解可能となり、軸受のメンテナンス性が向上する。なお、座金８と第１環状部材５が分離不能であっても、軸受のメンテナンス自体は支障がない場合が多く、その場合には、第１環状部材５に対する座金８の回り止めは、必ずしも解除可能なものとする必要はない。従って、この場合には、座金８を第１環状部材５に接着、溶接等の手段で固定しておいてもよい。

本実施形態の円すいころ軸受では、中空ころ３の内周面とピン７の外周面との間にパイプ材９を介在させており、自転する中空ころ３との共回りによるピン７の回転が抑制される。そのため、座金８の爪部８ｄの変形による爪部８ｄとピン７の頭部７ａとの係合状態の緩みを抑制することができ、併せて中空ころ３やピン７の摩耗を抑制することができる。また、パイプ材９の両端を第１環状部材５および第２環状部材６の各内側端面５ｂ，６ｂに当接させることで、第１環状部材５と第２環状部材６の間のころ軸心Ｏ１方向の間隔（中空ころ３の端面と、対向する環状部材５，６の内側端面５ｂ，６ｂとの間の隙間Ｇの大きさ）を、ピン７のねじ込み量ではなく、パイプ材９の長さで管理することができる。従って、該間隔の管理が容易なものとなる。もちろん、以上の作用効果が重要でない場合には、図７に示す円錐ころ軸受と同様にパイプ材９を省略することで、部品点数の削減に努めることもできる。

図３（Ａ）〜（Ｃ）に第１実施形態の変形例を示す。この変形例では、ａ）座金８に２つの当接部８ｃを設け、２つの当接部８ｃを第１環状部材５の外周面５ｃおよび内周面５ｄにそれぞれ嵌合させている点、およびｂ）爪部８ｄを座金本体８ｂに設けた切り起こしで形成している点、が図２（Ａ）（Ｂ）に示す実施形態と異なる。図面では、爪部８ｄの数を４つとしているが、この数はもちろん任意である。上記ａ）およびｂ）の構成は、必ずしも同時に採用する必要はなく、何れか一方の構成のみを採用してもよい。

上記のように、第１環状部材５に対する座金８の回り止めは、ころ軸心Ｏ１を中心とする座金８の回転を規制することで構成される。この回り止めは、座金８を第１環状部材５と二箇所以上で係合させることでも同様に得ることができる。図４（Ａ）〜（Ｃ）は、その一例を示しており、円周方向で隣接する２つのピン７が１つの座金８を共用している。すなわち、座金本体８ｂには、２つの挿通孔８ａが設けられており（図２（Ｃ）参照）、それぞれにピン７が挿入される。各ピン７の頭部７ａに座金本体８ｂに設けた爪部８ｄを係合させることで、座金８に対する各ピン７の回り止めがなされている。このように、１つの座金８に２つのピン７を挿入することで、ころ軸心Ｏ１を中心とする座金８の回転が規制され、第１環状部材５に対する座金８の回り止めが行なわれる。この場合、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示す座金８の当接部８ｃを省略することが可能となる。同様の効果は、複数のピン７を一つの座金８で共用する限り得ることができ、座金８に３つ以上の挿通孔８ａを設け、各孔８ａにそれぞれピン７を挿入してもよい。

図４（Ｂ）（Ｃ）では、ピン７の頭部７ａ周面の互いに隣接する３つの平坦面のうち、両端の平坦面に座金８の爪部８ｄを当接させている。この他、爪部８ｄは、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、頭部７ａ周面の対向する２つの平坦面に当接させてもよい。このように爪部８ｄと頭部７ａ周面との当接位置は任意に選択できるが、確実な回り止め効果を得るためには、爪部８ｄは一つのピン７あたりで２以上の平坦面と当接させるのが望ましい。

座金８の座金本体８ｂの形状も任意である。例えば図４（Ｂ）（Ｃ）および図５（Ａ）（Ｂ）に示すような円弧状にする他、図５（Ｃ）（Ｄ）に示す直線状に形成することもできる。

図６（Ａ）〜（Ｃ）に、座金８を使用することなく、第１環状部材５に対するピン７の回り止めを直接行った構成を、参考例として示す。図６（Ａ）に示す例では、頭部７ａ周面の２つの平坦面間を貫通する貫通孔７ｄを設けると共に、環状部材５の適所に貫通孔５ｆを設け、ピン頭部７ａの貫通孔７ｄと環状部材５の貫通孔５ｆにワイヤＷを通し、その両端をよじって固定したものである。図６（Ｂ）に示す例では、ピン７としてねじを用いると共に、第１環状部材５に凹部５ｇを設け、ピン７の頭部７ａが凹部５ｇに埋め込まれるまで、ピン７をドライバ等でねじ込んだ後、第１環状部材５の外周面５ｃおよび内周面５ｄを加締めてピン７と第１環状部材５を塑性結合したものである。図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）の例において、第１環状部材５を加締める代わりに、ピン７の頭部７ａを凹部７ｆが拡径するように塑性変形させ、ピン７と第１環状部材５を塑性結合したものである。

以上の説明では、第２環状部材６に雌ねじ部６ｅを設け、この雌ねじ部６ｅにピンの雄ねじ部７ｂを螺合させているが、雌ねじ部６ｅを、第２環状部材６とは別体にしたナットで代用し、このナットに雄ねじ部７ｂを螺合させることもできる。具体的には、第２環状部材６の雌ねじ部６ｅをねじのない円筒面とし、第２環状部材６の外側端面６ａに密着させたナットにピン７の雄ねじ部７ｂをねじ込むようにする。この場合、ナットの座面と第２環状部材６の外側端面６ａとの間にも上記と同用の構成の座金８を介在させ、第２環状部材６に対する当該座金の回り止め、および当該座金に対するナットの回り止めを構成することで、第２環状部材６に対するナットの回り止めを行ってもよい。

また、上記実施形態では、第１環状部材５側にピン７の頭部７ａが、第２環状部材６側にピン７の雄ねじ部７ｂが存在する構成になっているが、第２環状部材６側にピン７の頭部７ａが、第１環状部材５側にピン７の雄ねじ部７ｂが存在する構成になっていてもよい。

上記実施形態では、ころ軸受が円錐ころ軸受となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のころ軸受、例えば円筒ころ軸受にも適用することができる。

１ 外輪
１ａ 軌道面
２ 内輪
２ａ 軌道面
３ 中空ころ
４ 保持器
５ 第１環状部材
５ｃ 外周面
５ｄ 内周面
６ 第２環状部材
６ｅ 雌ねじ部
７ ピン
７ａ 頭部
７ｂ 雄ねじ部
８ 座金
８ａ 挿通孔
８ｂ 座金本体
８ｃ 当接部
８ｄ 爪部
９ パイプ材

Claims (6)

1. 内周に軌道面を有する外輪と、外周に軌道面を有する内輪と、内・外輪の軌道面間に配置された複数の中空ころと、中空ころを周方向等間隔に保持する保持器とを具備し、前記保持器が、対向配置された第１環状部材及び第２環状部材と、周方向の複数箇所に配置され、一対の環状部材を相互に連結するピンとを備え、前記ピンの軸部の一端に頭部を設け、第１環状部材を貫通したピンの軸部の他端を中空ころに挿通し、さらに第２環状部材とねじ結合することで、前記一対の環状部材同士が連結されると共に、該中空ころが一対の環状部材で回転自在に支持されるころ軸受において、
   前記ピンの頭部を、軸部の他端を第２環状部材にねじ結合する際の締め込み力を与える部分として、この頭部を軸部と一体とし、中空ころの内周にパイプ材を配置し、中空ころをパイプ材に対して回転可能とし、第１環状部材に軸部の外周面と隙間を介して対向する貫通孔を設け、ピンの軸部を、第１環状部材の貫通孔およびパイプ材の内周に挿入して第２環状部材にねじ結合し、パイプ材の両端面を第１環状部材および第２環状部材に当接させ、前記ピンの頭部とこれに対向する第１環状部材との間に、ピンが挿通される座金を配設し、第１環状部材に対する座金の回り止め、および座金に対するピンの回り止めをそれぞれ設け、両回り止めのうち、少なくとも座金に対するピンの回り止めを解除可能としたことを特徴とするころ軸受。
2. 前記座金に対するピンの回り止めを、座金を塑性変形させ、塑性変形した部分をピンの頭部と係合させることにより行う請求項１記載のころ軸受。
3. 前記座金に爪部を設け、ピンを第２環状部材とねじ結合した後で爪部を加締めて、爪部をピンの頭部に係合させることにより、座金に対するピンの回り止めを行う請求項２記載のころ軸受。
4. 前記第１環状部材に対する座金の回り止めを、座金を第１環状部材の内周面と外周面の何れか一方または双方と係合させることで構成した請求項１〜３の何れか１項に記載のころ軸受。
5. 前記第１環状部材に対する座金の回り止めを、座金の複数箇所にピンを挿通することで構成した請求項１〜３の何れか１項に記載のころ軸受。
6. 前記中空ころとして円錐ころを用いた請求項１〜５の何れか１項に記載のころ軸受。

Images