JP6005068B2 - 転がり軸受けケージセグメント、転がり軸受けケージおよび転がり軸受けケージの組立て法 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受け用の軸受けケージセグメント、このような軸受けケージセグメントから形成された軸受けケージおよびこのような軸受けケージを製造する方法に関する。

転がり軸受け用の軸受けケージ（保持器）は、一般に、軸方向の間隔を置いて配置された２つのサイドリング（側方環状体）と、これらのサイドリングを結合しかつ軸受けケージの周方向で相前後して配置された複数のウェブとから成っている。これらのウェブはそれぞれ対になって転動体を収容するポケットを形成する。軸受けケージは転動体を、このために設けられたポケットによって互いに間隔を置いた状態に保持して、隣接し合った転動体の直接的な接触を阻止する。このことは、摩擦を減少させ、ひいては軸受け内での熱発生を典型的に減少させる。軸受けケージはさらに、ケージもしくは転がり軸受けの全周にわたって転動体を均等に分配させ、こうして、均一な荷重分配ならびに静粛でかつ均一な回転を可能にする。

転がり軸受けケージは、運転中に摩擦力、ひずみ力および慣性力によって機械的に著しく負荷される。これに加えて、事情によっては特定の添加物および物質による化学的な作用が生じる恐れもある。それゆえに、形状付与および材料選択は、ケージの機能確実性ならびに軸受けの運転確実性を得るために、全体的に極めて重要となる。

典型的には、転がり軸受けケージは、プレス成形されたケージおよびソリッドケージを包含する。転がり軸受け用のプレス成形されたケージは、たいてい鋼薄板から、幾つかの事例では黄銅薄板からも製作される。転がり軸受け用のソリッドケージは、たとえば黄銅、鋼、アルミニウム、ポリマまたはフェノール樹脂から製造されていてよい。

しばしば射出成形法によって製作されるプラスチック製ソリッドケージは、強度と弾性との好都合な組合せという点ですぐれている。潤滑された鋼面に沿ったプラスチックの良好な滑動特性および転動体との接触個所におけるケージ表面の小さな粗さに基づき、低いケージ摩擦、軸受け内での相応して僅かな熱発生およびほとんど測定不能な摩耗が得られる。材料密度が低いことに基づき、ケージの質量慣性からの力も小さいままとなる。プラスチックケージの極めて良好な非常運転特性により、軸受けは、潤滑機能が完全に故障した場合でも、軸受けの焼付きが生じたり、別の逐次損傷が生じたりすることなく、ある程度の時間は機能性を維持する。

慣用的に射出成形された転がり軸受けケージのためのプラスチックは、たとえばポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フェノール樹脂または別のポリマ材料であってもよい。

しかし、純然たるプラスチックケージにおいては、一般に、中型ないし大型の軸受け直径、たとえば約３００ｍｍを超える直径に対してはプラスチックケージが製作技術的に極めて製造困難となるか、もしくは要求された品質では製造不可能となるという問題が生じる。このことは、とりわけ鋼の熱膨張率に比べて著しく大きなプラスチックの熱膨張率に帰因する。これにより、熱発生時では、プラスチックケージ内での転動体のひっかかり作用が生じる恐れがある。高められた熱膨張率により、プラスチックケージの肩部案内が確保され得なくなる。さらに、高められた熱膨張率により、軸受けケージ直径に関する寸法安定性も悪化される。プラスチックの強度も、半径方向においては金属に比べて著しく制限されている。このように大きな直径を有するプラスチックケージを製造するためには、さらに、複雑な射出成形型が必要となり、このことは、許容し得ない程高い製造コストを招いてしまう。

したがって、本発明の課題は、約３００ｍｍを超える中型ないし大型の軸受け直径に対しても、小型のプラスチックケージにとって典型的でかつ好都合な、強度と弾性と滑り特性との組合せを有する軸受けケージを提供することである。

本発明の認識は、上記課題は、組み合わされた金属・プラスチック製またはカーボン・プラスチック製の軸受けケージにより解決され得ることである。この軸受けケージは、プラスチック製の軸受けケージセグメントと、金属またはカーボンから成る少なくとも１つの支持リングとの組合せを有し、この支持リングの円周に沿ってプラスチック製の軸受けケージセグメントが配置される。すなわち、本発明によれば、少なくとも１つの支持リングを介して複数のプラスチック製の軸受けケージセグメントをまとめ上げて、１つの環状体を形成することができる。

このために、本発明の構成では、周方向に延びる２つの周方向ウェブと、該周方向ウェブを結合する少なくとも１つの結合ウェブとを備えた転がり軸受けケージ用の軸受けケージセグメントが設けられており、この場合、この軸受けケージセグメントは、プラスチックから形成されていて、連結装置を有しており、該連結装置は、当該軸受けケージセグメントをスナップ結合によって少なくとも１つの支持リングに配置して、周方向で隣接し合って前記支持リングに配置された２つの軸受けケージセグメントによって、転動体を収容する少なくとも１つのポケットが形成され得るようにするために形成されている。

プラスチック製の軸受けケージセグメントの実施態様では、周方向ウェブを結合する、有利には唯１つの結合ウェブが設けられているので、周方向で隣接し合って前記支持リングに配置された２つの軸受けケージセグメントによって、転動体を収容する唯１つのポケットも形成される。

本発明の実施態様によれば、連結装置は、前記周方向ウェブのうちの少なくとも一方の周方向ウェブに加工成形された、前記少なくとも１つの支持リングを形状接続的に収容する弾性的な収容部を有していてよい。

この場合、プラスチック製の軸受けケージセグメントは、２つの周方向ウェブを結合する結合ウェブが、プラスチックから成る前記２つの周方向ウェブを、予め規定された軸方向の相互間隔に保持するために、軸方向に延びるように形成されていてよい。基本的には、軸受けケージセグメントを支持するためには１つの支持リングだけで十分となるような実施態様も考えられるが、しかし有利な実施態様では、連結装置が、軸方向で間隔を置いて配置された２つの周方向ウェブのそれぞれに加工成形された、各１つの支持リングを形状接続的に収容する収容部を有する。すなわち、このような実施態様では、前記周方向ウェブに加工成形された収容部によって１つのプラスチック製の軸受けケージセグメントを、軸方向で間隔を置いて配置された２つの支持リングと形状接続的に、つまり係合に基づいた嵌合により、連結することができる。すなわち、前記収容部はクリップ結合もしくはクランプ結合のために形成されている。

したがって、連結装置は、プラスチック製の軸受けケージセグメントの周縁範囲もしくは周方向ウェブにそれぞれ形成された収容部が溝区分として形成されるように形成されていてよい。周方向ウェブに設けられた前記溝区分は、たとえばその横断面が、保持したい支持リングの横断面に合わせられて、プラスチック製の軸受けケージセグメントが、比較的負荷耐性のあるクランプ嵌めによって、前記少なくとも１つの支持リングにクランプ装着され得るように形成されていてよい。

連結装置はさらに、１つの軸受けケージセグメントが、実質的に外方から前記少なくとも１つの支持リングに装着されるように形成されていてよい。この場合、前記少なくとも１つの支持リングのための収容部は、有利には第１の周方向ウェブの、第２の周方向ウェブに面した側に加工成形されていてよい。言い換えれば、このことは、周方向ウェブに加工成形された溝区分が、互いに向かい合って位置する周方向ウェブの互いに面した側に位置し、これにより、支持リングが、こうして形成された軸受けケージの端面側に位置するのではなく、外レース周壁または内レース周壁の近傍に位置することを意味する。これにより、軸受けレースは転動体、たとえばころの近傍に支持され、ひいては一層形状安定的となる。したがって、しばしば僅かな傾動モーメントしか発生させられなくなる。さらに、軸方向においてスペースを節約することができる。このことは、やはり全体的にスリムな軸受けをもたらすことができる。

さらに別の有利な実施態様では、プラスチック製の軸受けケージセグメントの連結装置が、付加的に、半径方向に波形成形された支持リングの波山部を収容する案内部を有していてよい。これにより、軸受けケージセグメントは波山部と、このために設けられた収容部とによって、波形成形された支持リングに周方向で位置固定され、ひいては組み合わされた金属・プラスチック製の軸受けケージもしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージの高められた安定性および負荷耐性が得られる。この波形成形された支持リングによって、半径方向に取り付けられたセグメントを一層正確に位置決めすることが可能になる。２つのセグメントにより形成されるケージポケットの遊びを一層正確に規定することができる。

本発明のさらに別の観点によれば、少なくとも１つの支持リングに配置された多数のプラスチック製の軸受けケージセグメントから形成されている、転がり軸受け用の軸受けケージも設けられている。

このような軸受けケージは有利には、第１の支持リングと、第２の支持リングと、複数の上記プラスチック製の軸受けケージセグメントとを有し、これらの軸受けケージセグメントは前記スナップ連結装置によって両支持リングを介してまとめられて、１つの環状体を成す。

本発明のさらに別の有利な実施態様および改良形は、従属形式の請求項および以下の詳しい説明の対象である。

軸受けケージセグメントと、金属またはカーボン（炭素繊維複合体）から成る支持リングとによって得られたセグメント構造によって、本発明により組み合わされた金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージにおいて熱膨張率を最小限にまで減少させることができる。このことは、特に中型ないし約３００ｍｍを超える大型の軸受け直径において、ポジティブに現れる。純然たるプラスチック製の軸受けケージに比べて、たとえば鋼リングであってよい支持リングの使用により、特に半径方向における強度の向上を達成することができる。支持体として機能する支持リングにより、得られるリング直径の上限は実質的に無制限となる。

さらに、プラスチック製の軸受けケージセグメントは、組み合わされた軸受けケージの組み立てられた状態において転動体と金属製の支持リングとの間に金属接触が生じないように支持リングと連結され得る。これにより、ケージ接触による摩耗を著しく減少させることができる。組み合わされた金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージの上で既に説明した非常運転特性も、プラスチック製の軸受けケージセグメントの使用により、純然たる金属ケージに比べて改善され得るので有利である。

プラスチック製の軸受けケージセグメントの弾性に基づき、転動体は、隣接し合った軸受けケージセグメントにより形成されたポケット内にスナップインすることができる。これにより、転動体のための保持機能が実現される。したがって、本発明による組み合わされた軸受けケージは、軸受けとは完全に別個に組み付けられ得る。

本発明の実施態様のさらに別の利点は、慣用の黄銅ソリッドケージもしくは鋼ソリッドケージに比べて、部分的に極端な重量節約により得ることができる。この重量節約は第１に、本発明によるプラスチック製の軸受けケージセグメントの使用により得られる。ケージ全体ではなく、個々のプラスチック製の軸受けケージセグメントが製造されるだけで済むことにより、このことは、単純でかつ小型の射出成形型を用いて可能となる。このことは、組み合わされた軸受けケージの廉価な製作を可能にする。とりわけ、良好な減衰に基づいた低い運転ノイズ、卓越したトライボロジ特性およびすぐれた非常運転特性が、この軸受けケージのさらに別の利点である。

それ自体少なくとも１つの支持リングを介してまとめられて１つの環状体を形成している多数のプラスチック製の軸受けケージセグメントを備えた軸受けケージは、原理的には全ての転がり軸受け形態および転がり軸受け変化形のために使用され得る。このような軸受けケージは、外レース案内式、内レース案内式あるいはまた転動路案内式に構成され得る。

このような形式の軸受けケージは、たとえば黄銅材料が使用されてはならないような用途、たとえばいわゆる酸性ガス用途（「サワーガス」用途）またはアンモニア適合の圧縮機（アンモニアコンプレッサ）においても使用され得る。提供された軸受けケージでは、支持リングおよび転動体に関して規格コンポーネントが使用可能である。

以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。

本発明の１実施形態による環状の転がり軸受けに用いられるプラスチック製の軸受けケージセグメントの斜視図である。 本発明の種々の実施形態による種々の支持リングを示す斜視図である。 本発明の別の実施形態によるプラスチック製の軸受けケージセグメントの一部を拡大して示す斜視図である。 本発明の１実施形態による、組み合わされた金属−プラスチック製の軸受けケージの組立て過程を示す概略図である。 本発明の実施形態による金属−プラスチック製の軸受けケージを示す斜視図である。 本発明の１実施形態による、組み合わされた金属−プラスチック製の軸受けケージを備えた円筒ころ軸受けを示す斜視図である。 本発明の１実施形態による、非対称的なプラスチック製の軸受けケージセグメントの正面図である。 本発明のさらに別の実施形態による、円錐ころ軸受けに用いられる非対称的なプラスチック製の軸受けケージセグメントの正面図である。 本発明のさらに別の実施形態による、円錐ころ軸受けに用いられるプラスチック製の軸受けケージセグメントの斜視図である。 本発明のさらに別の実施形態による、組み合わされた金属−プラスチック製の軸受けケージを備えた円錐ころ軸受けを示す斜視図である。 内レース−転動路支持（案内）式のケージを備えた円筒ころ軸受けの断面図である。 組み合わされた内レース−転動路−肩部支持（案内）式のケージを備えた円筒ころ軸受けの断面図である。 図９に示した軸受けケージセグメントから形成された軸受けケージを備えた円錐ころ軸受けの断面図である。

図１には、本発明の１実施形態による環状の転がり軸受けケージに用いられる１つの軸受けケージセグメント１０が斜視図で図示されている。

この軸受けケージセグメント１０は、周方向に延びる少なくとも２つの周方向ウェブ１１を有する。これらの周方向ウェブ１１は、図１に図示されているように、それぞれ２つの部分（１１−１，１１−２および１１−３，１１−４）から形成されていてもよい。さらに、これらの周方向ウェブ１１を結合する１つの結合ウェブ１２が設けられている。軸受けケージセグメント１０はプラスチックから形成もしくは製作されていて、連結装置１３を有している。この連結装置１３は、軸受けケージセグメント１０をスナップ結合または係止結合によって、たとえば金属製の少なくとも１つの支持リング（図示しない）に装着配置するために形成されている。これにより、周方向で見て隣接し合って支持リングに配置された２つの軸受けケージセグメント１０によって、１つの転動体を収容するための１つのポケットまたは窓を形成することができる。

このためには、軸受けケージセグメント１つ当たり唯１つの結合ウェブ１２が設けられていると有利である。その場合、この結合ウェブ１２は、支持リングに組み付けられた状態では軸方向に、つまり軸受け回転軸線の方向に延びている。互いに向かい合って位置する（場合によってはそれぞれ２つの部分から形成された）両周方向ウェブ１１を結合する結合ウェブ１２は、（２つの部分から形成された）両周方向ウェブ１１−１，１１−２および１１−３，１１−４を、たとえばころ長さに関連して予め規定されている軸方向の相互間隔を置いた状態に保持するために軸方向に延びている。この場合には、隣接し合って支持リングに配置された２つの軸受けケージセグメント１０によって１つの転動体ポケットが形成される。この場合、ポケットもしくは窓は、周方向で隣接し合った両軸受けケージセグメント１０の周方向ウェブ１１と結合ウェブ１２とによって画定される（あとでさらに詳しく説明する）。本実施形態では、周方向ウェブ１１が、軸受けケージの組み立てられた状態において、転動体に対して端面側に配置された案内つばを形成する。

有利な１実施形態では、軸受けケージセグメント１０が、たとえば射出成形法によってプラスチックから完全に一体に製作されている。プラスチックは、冒頭で既に述べたように、たとえばポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フェノール樹脂、あるいはまた別のポリマ材料であってもよい。

（２つの部分から成る）前記両周方向ウェブ１１−１，１１−２および１１−３，１１−４は、図１に図示されているように、結合ウェブ１２の下方に位置することができるだけでなく、結合ウェブ１２の上方（外径寄りの側）に位置することもできる。連結装置１３は本実施形態では、両周方向ウェブ１１の少なくともいずれか一方の周方向ウェブ１１に加工成形された、たとえば金属またはカーボンから成る前記少なくとも１つの支持リングを形状接続的に（係合に基づいた嵌合により）収容するための弾性的な収容部を有する。図２には、支持リングの幾つかの可能な実施形態が図示されていて、符号２１，２２，２３，２４，２５で示されている。収容部の弾性に基づき、たとえば支持リング２１は前記収容部内にスナップインすることができ、ひいては支持リング２１とプラスチック製の軸受けケージセグメント１０とを互いに結合することができる。

図１に示した実施形態では、このために、周方向で２つの部分に分割された一方の周方向ウェブ１１−３，１１−４が、支持リング２１を収容するための少なくとも１つの溝区分１４を有していてよい。したがって、弾性的な収容部は、１実施形態では、軸受けケージセグメント１０のプラスチックに加工成形された弾性的な溝区分１４を有しており、この溝区分１４は、支持リング２１に適合された横断面を有し、これにより支持リング２１と軸受けケージセグメント１０との間での、負荷耐性を有するスナップ結合が可能となる。図１に示したように、２つの部分に分割された周方向ウェブ１１−３，１１−４もしくは周方向ウェブ区分１１−３，１１−４には、それぞれこのような溝区分１４が設けられている。これらの溝区分１４は、支持リング２１を内方もしくは下方から収容するか、もしくは取り囲んで係合するために形成されている。両周方向ウェブ区分１１−３，１１−４を結合するセンタ区分１５には、軸受けケージセグメント１０を支持リング２１と連結させるために、別の溝区分１６が設けられている。この溝区分１６は、周方向でさらに外側に位置する前記溝区分１４とは異なり、外方もしくは上方から支持リング２１を取り囲んで係合することができる。上下に位置する相応する溝区分１４もしくは溝区分１６によって内方からも外方からも支持リング２１を取り囲んで係合することにより、プラスチック製の軸受けケージセグメント１０と支持リング２１との特に安定した、負荷耐性のある連結を達成することができる。

前記少なくとも１つの支持リング２１のための弾性的な溝区分１４，１６は、周方向ウェブ１１−３，１１−４の、軸方向で反対の側に位置する周方向ウェブ１１−１，１１−２に面した側に加工成形されていると有利である。これにより、周方向ウェブ１１−１，１１−２もしくは周方向ウェブ１１−３，１１−４に加工成形された溝区分１４，１６は、互いに向かい合って位置する周方向ウェブ１１−１，１１−２および１１−３，１１−４の軸方向で互いに向かい面した側に位置している。したがって、カーボンまたは金属から成る支持リング２１は、こうして形成された軸受けケージの端面側に保持されるのではなく、こうして形成された軸受けケージの、軸方向で向かい合って位置する周方向ウェブ区分の間隔により規定された所定の軸方向延在長さ内に保持される。これにより、軸受けレース（軸受け輪）は、転動体、たとえばころの近傍で支持され得るようになり、ひいては一層形状安定的となり、傾動モーメントをほとんど発生させなくなる。溝区分１４，１６の形のスナップエレメントが軸方向では嵩張らないことにより、軸方向においてスペースを節約することができる。このことは、全体的に一層スリムな軸受けをもたらすことができる。このことは、軸方向で制限された構成スペースにおいて特に有利である。

図１から良く判るように、軸受けケージセグメント１０は対称的に形成されており、この場合、２つの部分に分割された一方の周方向ウェブ１１−３，１１−４に軸方向で向かい合って位置する他方の周方向ウェブ１１−１，１１−２にも、同じ連結エレメント１４，１６が設けられている。軸受けケージセグメント１０の連結装置１３はその場合、軸方向で間隔を置いて配置された２つの周方向ウェブ１１−１，１１−２および１１−３，１１−４のそれぞれに、対応する各１つの支持リングを形状接続的に収容するための、加工成形された弾性的な前記収容部１４，１６を有する。

さらに図１から判るように、２つの隣接し合った転動体ポケットもしくは転動体窓の間の分離ウェブとしても働く結合ウェブ１２は、加工成形もしくは一体成形された案内区分１７を有していてもよい。この案内区分１７は、転動体、たとえば円筒ころ、球面ころまたは円錐ころを案内するために働く。図１に示した実施形態では、転動体案内区分１７が、結合ウェブ１２に一体成形された案内ノーズまたは案内リップである。これらの案内ノーズまたは案内リップの形状は、転動体外周面の湾曲に適合されている。一般に、結合ウェブ１２の、周方向に向けられた側の形状は、転動体ジオメトリ（幾何学的形状）に適合されていてよく、すなわちたとえば転動体表面に対応する湾曲を有していてよい。このことは、組み立てられた状態において、転動体の改善された、一層安定した案内を可能にする。このような一体成形された案内ノーズまたは案内リップにより、たとえば円筒ころ軸受けにおいては、ころセットを紛失しないようにケージ内に配置することが可能となり、これにより、付加的な組付け補助手段なしに、個々の軸受け部分の別個の組付けが可能となる。

図３には、本発明の別の実施形態によるプラスチック製の軸受けケージセグメント３０の一部が拡大斜視図で示されている。

図３に示したプラスチック製の軸受けケージセグメント３０は、連結装置１３がさらに、半径方向で波形成形された支持リング２３（図２参照）の波山部２６を収容するための案内部３１を有し、これにより軸受けケージセグメント３０が、波形成形された支持リング２３に波山部２６によって周方向で位置固定される点で、前記プラスチック製の軸受けケージセグメント１０とは異なっている。このためには、図３に示したように、両周方向ウェブ区分１１−１，１１−２を結合するセンタ区分１５の、半径方向で見て下側に位置する端部が、垂直方向で上方に向けられた湾曲部３１を有し、これによりこの湾曲部３１に、湾曲されたかもしくは波形成形された支持リング２３の相応して湾曲させられた区分（波山部２６）が収容される。軸受けケージセグメント３０は、波山部２６が、このために設けられた収容部３１内に係合し、ひいてはプラスチック製の軸受けケージセグメント３０を、波形成形された支持リング２３に周方向で位置固定するように、波形成形された支持リング２３に配置され得る。

図２に示した、相応して構造化された金属リングまたはカーボンリング２２に設けられた凹部２７により判るように、別の実施形態では、半径方向外側に向かって湾曲させられた区分３１を、半径方向内側に向かって湾曲させられた区分もしくは突起によって代えることもできる。その場合、半径方向内側に向かって湾曲させられた区分もしくは突起は、このために支持リング２２に設けられた凹部２７内に係合することができ、これにより、このように構造化されたプラスチック製の軸受けケージセグメント（図示しない）をこの支持リング２２に位置固定することができる。

本発明の実施形態は、少なくとも１つの支持リングに配置された本発明による多数のプラスチック製の軸受けケージセグメントから形成されている、環状の転がり軸受け用の組み合わされた金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージをも包含するので、以下においては、このような軸受けケージの製造もしくは組立てのための方法もしくは手順についても説明する。

このためには、図４に示したように、本発明による金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージの組立ての際に、まず少なくとも１つの支持リング２１が準備される。さらに、周方向に延びるそれぞれ２つの周方向ウェブ１１と、この周方向ウェブ１１を結合する少なくとも１つの結合ウェブ１２とを備えた本発明による多数のプラスチック製の軸受けケージセグメント１０の準備が必要となる。この場合、各軸受けケージセグメント１０は、それぞれ１つの連結装置１３を有しており、この連結装置１３は、軸受けケージセグメント１０をスナップ結合によって前記少なくとも１つの支持リング２１に配置するために形成されている。次いで、軸受けケージセグメント１０は、周方向で隣接し合って支持リング２１に配置された２つの軸受けケージセグメント１０によって転動体の収容のための少なくとも１つのポケットが形成されるように前記少なくとも１つの支持リング２１にスナップ結合される。軸受けケージセグメント１０を支持リング２１にスナップ結合するためには、軸受けケージセグメント１０が周方向ウェブにそれぞれ弾性的な溝区分１４，１６を有し、この場合、溝区分１４，１６は、１つの周方向ウェブの、反対の側に位置する周方向ウェブに面した側に加工成形されている。すなわち、軸受けケージセグメント１０は、それぞれその周方向ウェブの内側で、前記少なくとも１つの支持リング２１とスナップ結合される。

このようにして製造された、もしくは組み立てられた金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージは、図５のａ）およびｂ）に斜視図で図示されている。

図５のａ）には、波形成形された２つの支持リング２３にクランプ式に装着されたプラスチック製の軸受けケージセグメント３０から形成されている、組み合わされた金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージ５０が示されている。この図面から良く判るように、周方向で隣接し合った２つの軸受けケージセグメント３０によって１つの転動体ポケット５１が形成される。隣接し合った２つの軸受けケージセグメント３０の結合ウェブ１２は、周方向において転動体ポケット５１の輪郭を画定する輪郭画定部を形成する。隣接し合った２つの軸受けケージセグメント３０の、端面側で軸受けケージ５０に配置された周方向ウェブ１１は、さらに転動体ポケット５１内に導入したい転動体のための軸方向もしくは端面側のつばを形成する。

図５のｂ）に示した、組み立てられた軸受けケージ５５についても、相応して同じことが云える。この場合、軸受けケージ５５は、波形成形部なしの２つの支持リング２１と、この支持リング２１にクランプ式に装着された軸受けケージセグメント１０とから形成されている。

本発明による軸受けケージと、この軸受けケージ内に案内された転動体とを備えた完全な形の環状の転がり軸受けの外観は、図６の斜視図に概略的に図示されている。

図６には、内レース（内輪）６１と外レース（外輪）６２とを備えたころ軸受け６０が斜視図で示されている。内レース６１と外レース６２との間には、本発明による軸受けケージ５０；５５が位置しており、この軸受けケージに設けられた個々のポケット５１内には、それぞれ転動体６３が案内されている。プラスチック製の軸受けケージセグメントの弾性に基づき、転動体６３はこれらのポケット５１内に良好にスナップインすることができる。

図１１には、ころ軸受け６０が概略的な横断面図で図示されている。このころ軸受け６０は、ＮＵ形式の軸受けである。すなわち、ＮＵ形式のころ軸受けは、外レース６２に設けられた２つの固定の案内つばと、軸方向摺動可能なつばなしの内レース６１とを有する（ＮＵ形式のころ軸受けは、軸受け内部でシャフトとハウジングとの間で両方向において軸方向移動を、つまり強制なしの長さ膨張補償を、特定の範囲内で可能にする）。プラスチック製の軸受けケージセグメントの左右両側に延びる周方向ウェブ１１は、このときに軸受けの内レース６１の転動路による案内が確保されるように設計されている。これにより、特に臨界的な最小荷重条件ならびに迅速な加速および制動時におけるスミアリング（Anschmierung）のリスクは最小限に抑えられる。さらに、前記案内つばの役目は、軸方向内側に位置する溝区分１４を備えた、プラスチック製の軸受けケージセグメントの、センタ区分１５の左右両側に延びる周方向ウェブ１１によって引き受けられると有利である。このためには、溝区分１４の、円筒ころ６３の端面に面した側が、ジオメトリ（幾何学的形状）的に相応して形成されていてよく、これにより円筒ころ６３もしくはその端面を軸受けの内レース６１に沿って良好に案内することができる。さらに図１１から良く判るように、軸方向内側に位置するように配置された溝区分１４によって転動体６３と周方向ウェブ１１との間に保持された支持リングは、転動体６３の組付け後に、紛失しないように軸受け装置６０内に保持されるので有利である。支持リングは、組み付けられた状態においてスナップ結合によって、いわば紛失しないように転動体６３と、プラスチック製の軸受けケージセグメントに設けられた、左右両側に延びる周方向ウェブ１１との間に「捕捉」され、これにより、組み合わされた金属・プラスチック製の軸受けケージもしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージがばらばらに分解することが阻止され得る。

本発明による軸受けケージコンセプトは、３００ｍｍを超える直径を有する軸受けもしくは軸受けケージのために使用され得ると特に有利である。なぜならば、冒頭で既に説明したように、プラスチックソリッドケージはこのサイズ範囲においては比較的困難にしか実現可能でないからである。したがって、実施形態は、３００ｍｍ以上の直径、特に３５０ｍｍ以上の直径を有する、組み合わされた金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージを包含する。

以下に、例示的に、本発明によるプラスチック製の軸受けケージセグメントのための幾つかの別の実施形態を説明する。このためには、図７に、非対称的に形成されたプラスチック製の軸受けケージセグメント７０の別の実施形態が正面図で示されている（図１２に示したような、内レース−肩部・転動路案内式の円筒ころ軸受け用）。

図７につき判るように、この実施形態は、前に説明したプラスチック製の軸受けケージセグメントの実施形態とは異なり、ほぼＵ字形の横断面を有しない。その代わりに、半径方向で結合ウェブ１２の一方の端部から一方の周方向ウェブ１１にまで延びる脚部もしくはセンタ区分１５′が、軸方向で反対の側に位置する脚部もしくはセンタ区分１５よりも短く形成されている。このようなプラスチック製の軸受けケージセグメントは、たとえば軸受けケージセグメント７０もしくはこのような多数の軸受けケージセグメント７０を、種々異なる大きさの支持リングに組み付けたい場合に有利に使用され得る。このことは、図１２に示したＮＪ構造の円筒ころ軸受けの横断面図から判る（この場合、「種々異なる大きさ」の支持リングとは、種々異なる直径を有する支持リングを意味する。既に説明したように、本発明の実施形態による軸受けケージセグメントは、有利には、この軸受けケージセグメントが、３００ｍｍを超える直径を有する金属またはカーボンから成る支持リングに組み付けられて、組み合わされた金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージが形成され得るように寸法設定される）。

図１２には、種々異なる大きさの支持リングに組み付けられたプラスチック製の軸受けケージセグメント７０から形成される軸受けケージを備えた、ＮＪ構造の軸受け１２０が横断面図で図示されている。ＮＪ構造の軸受けは、外レース（外輪）に設けられた２つの固定のつばと、内レース（内輪）に設けられた１つの固定のつばとを有し、この内レースに設けられた１つの固定のつばは、シャフトを一方向において軸方向に案内することができる。軸受け１２０は内レース１２１を有し、この内レース１２１に沿って円筒ころ１２３が転動するようになっている。このためには、内レース１２１の一方の軸方向端部が、保持つば１２４を有する。それに対して、内レース１２１の反対の側に位置する軸方向端部は、案内つばもしくは保持つばを有しない。この場合、軸方向内側に位置する溝区分１４を備えたプラスチック製の軸受けケージセグメント７０の、長い方のセンタ区分１５に延びる周方向ウェブ１１によって、円筒ころ１２３の案内が引き受けられると有利である。とりわけ、この場合にも、プラスチック製の軸受けケージセグメント７０の互いに異なって延びる両周方向ウェブ１１によって、転動路と軸受けの内レースの１つの固定のつばとによる案内が確保される。

図８には、類似の実施形態が図示されている。この実施形態では、互いに向かい合って位置する周方向ウェブ１１，１１′が、互いに異なって形成されていて、つまり互いに対して対称的ではなく形成されている。この実施形態は、図１０に示した円錐ころ軸受けのために使用されると有利である。

一方の側（図面で見て左側）に設けられた連結装置は、支持リングに下方から係合し得る溝区分１４も、支持リングに上方から係合し得る溝区分１６も有するのに対して、軸方向で向かい合って位置する側（右側）では、支持リングに下方から係合する溝区分１４が設けられていない。その代わりに、支持リングに上方から支持リングの周面の１／２にわたって係合する、押込み成形された溝区分１６′が設けられている。このような軸受けケージセグメント８０は、たとえばこれによって案内された転動体に対するアクセスが一層容易になることを実現するために有利になり得る。したがって、組み立てられた本発明による転がり軸受けにおける保守作業を容易にすることができる。なぜならば、特に支持リングに下方から係合する溝区分を有しない側（右側）からの転動体へのアクセスが著しく容易になるからである。こうして、組み付けられた軸受けケージセグメント８０を実際に簡単に上方へ開くことができる。

図９には、本発明による軸受けケージセグメントのためのさらに別の可能な実施形態が示されている。この実施形態は、有利には図１３に示した円錐ころ軸受けのために使用され得る。

図９に示した軸受けケージセグメント９０は、図１〜図７につき説明した実施形態よりもコンパクトな構造を有する。互いに向かい合って位置する周方向ウェブ１１は、それぞれ２つの部分から形成されているのではなく、単一部分から形成されている。互いに向かい合って位置する周方向ウェブ１１を結合する結合ウェブ１２は、本実施形態では、ほぼＶ字形の横断面を有している。すなわち、結合ウェブ１２の、周方向に向けられた側の面が斜めに形成されていて、付加的に場合によってはさらに湾曲させられているので、前記面は、その傍らを通って回転する転動体表面、たとえば円筒ころ外周面または円錐ころ外周面を、転動時に案内することができる。符号９１により示したように、結合ウェブ１２は付加的になお、転動体を組み付けるための「折れ目」を有していてよい。

円錐ころ軸受けの組立て時には、ケージと円錐ころと内側の転動輪である内レースとを結合する際に問題が生じる。１つの円錐ころ軸受けのケージと円錐ころと内レースとを結合するためには、ケージが組付け時に典型的に弾性変形されなければならない。ケージは拡開された状態で製造されなければならないか、またはさしあたり、ケージをころと一緒に内レースの保持つばを越えて押し被せることが可能になるように拡開されなければならない。これにより、円錐ころは転動路に接触する（図１３参照）。引き続き、ケージは再び押し縮められなければならない。すなわち、ケージは特殊工具を用いて、軸受けの内レースと円錐ころとケージとから成るユニットの分解が行われ得ないように塑性変形される。特に大きな直径を有する軸受けでは、前記特殊工具は過度に手間がかかるか、もしくは過度に高価となる。

軸受けケージセグメント９０の結合ウェブ１２に設けられた折れ目９１は、案内したい円錐ころの円錐状の輪郭に適合させられた結合ウェブ１２の第１の範囲９２から、円錐状の輪郭に比べて拡幅されて形成された第２の範囲９３への移行部をマーキングしている。すなわち、第１の範囲９２により、円錐ころのジオメトリ（幾何学的形状）に適合されたその輪郭に基づき、円錐ころが運転中に案内され得るのに対して、第２の範囲９３では、円錐ころ外周面と結合ウェブ１２との間にギャップが残る。すなわち、第１の範囲９２は、円錐ころ外周面の傾斜に相応する傾斜を有し、それに対して、第２の範囲９３は、たとえば第１の範囲９２よりも軽度の傾斜を持って形成されているので、組み付けられた状態では、円錐ころ外周面と結合ウェブ１２の第２の範囲９３との間には、開いたギャップが生ぜしめられる。しかし、組立て時には、円錐ころが、拡幅されて形成された第２の範囲９３に基づき、屈曲部を成す折れ目９１において傾動され得る。したがって、隣接して配置された２つの軸受けケージセグメント９０から形成された転動体ポケットは、円錐ころの円錐状の輪郭に適合された第１の範囲と、円錐ころの円錐状の輪郭に比べて拡幅された第２の範囲とを有する。この場合、第１の範囲は、円錐ころの大直径の範囲であり、第２の範囲は、円錐ころの小直径の範囲である。第２の範囲は、形成されたポケットの長さの２５〜６５％、有利には３５〜５０％に相当する長さにわたって延びている。第１の範囲９２から第２の範囲９３への移行部９１は、丸められて形成されていてもよいし、屈曲されて形成されていてもよい。移行部９１は傾動範囲を成しており、この傾動範囲において円錐ころは組付け時にその回転軸線から傾動され、これにより保持つばを介して案内され得る。

図１３には、円錐ころ軸受け１３０の断面図が示されている。この場合、円錐ころ軸受け１３０の内レース１３１に設けられた、相応して形成された転動路に沿って円錐ころ１３３が転動する。個々の円錐ころ１３３は、複数の軸受けケージセグメント９０から形成された軸受けケージによって案内される。内レース１３１と円錐ころ１３３とケージとから成る、それ自体安定したアッセンブリを製造するためには、内レース１３１が保持つば１３４と支持つば１３５とを有し、これらのつばは円錐ころ１３３の軸方向の位置固定を実施する。しかし、組付け時では、円錐ころ１３３の最も小さい直径が、保持つば１３４を乗り越えなければならない。このことは、コンベンショナルには軸受けケージの塑性変形により行われる。しかし、本実施形態によれば、このことは必要とならない。なぜならば、隣接し合った２つの軸受けケージセグメント９０から形成されたケージポケットは、円錐ころ１３３の傾動を可能にするジオメトリを有するので、円錐ころ１３３の最も小さい直径が保持つば１３４を乗り越えることができるからである。結合ウェブ１２の形状もしくはこれにより得られる、個々の円錐ころ１３３のためのケージポケットは、軸受けの組付け時に円錐ころ１３３が、小さな角度だけ、つまり保持つば１３４を越えて円錐ころ１３３がスナップインするための傾動角度だけ、旋回され得るように形成されている。すなわち、軸受けケージセグメント９０もしくは特殊に成形された結合ウェブ１２を用いて、軸受けの内レース１３１とケージと円錐ころ１３３との組立て時における円錐ころ１３３の組付けが、ケージの塑性変形なしに行なわれ得ることを達成することができる。

図１０には、転がり軸受け１００が斜視図で示されている。この転がり軸受け１００内には、プラスチック製の軸受けケージセグメント８０を有する軸受けケージが組み込まれている。この構造では、ころの組付けの別の手段が形成される。軸受けの外レースはこの図面には一緒に図示されていないが、しかし全ての軸受け構成部分の差し合わせ後に外レースは位置固定部として働き、これによって、プラスチック製の軸受けケージセグメントの半径方向でクリップインされた側が、負荷を受けた際にその位置を失わなくなる。

本発明の実施形態では、少なくとも１つの支持リング、有利には２つの支持リングが、予め位置決めされたプラスチック製の軸受けケージセグメント内に有利には内方（または外方）から形状接続的にクリップイン結合もしくはスナップ結合することによって保持される（もしくはその逆も云える）。これにより、個々のプラスチック製の軸受けケージセグメントは互いに対して形状安定的となる。支持リングはこの場合、閉じられた金属製のリング、たとえば鋼リングまたは特に溶接されたばね鋼リングまたはカーボンリングであってよい。金属もしくはカーボン・プラスチック−カップリング個所の「軟化」が生じた場合でも、本発明による組み合わされた金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージがばらばらに分解することはない。なぜならば、軸受けが組み立てられた状態では、ころセットが支持リングの脱落を阻止するからである。提案されたコンセプトにより、転動路案内式または肩部案内式の金属もしくはカーボン・プラスチック製の軸受けケージを提供することが可能となる。

１０ プラスチック製の軸受けケージセグメント
１１ 周方向ウェブ
１２ 結合ウェブ
１３ 連結装置
１４ 下側の溝区分
１５ センタ区分
１６ 上側の溝区分
１７ 転動体案内部
２１ 支持リング
２２ 凹部を備えた支持リング
２３ 膨出部を備えた支持リング
２４ 支持リング
２５ 支持リング
２６ 膨出部、波山部
２７ 凹部
３０ プラスチック製の軸受けケージセグメント
３１ 波山部のための係合部
５０ 組み合わされた軸受けケージ
５１ 転動体用のポケット
５５ 組み合わされた軸受けケージ
６０ 転がり軸受け
６１ 内レース
６２ 外レース
６３ 転動体
７０ プラスチック製の軸受けケージセグメント
８０ プラスチック製の軸受けケージセグメント
９０ プラスチック製の軸受けケージセグメント
９１ 移行範囲
９２ 第１のウェブ範囲
９３ 第２のウェブ範囲
１００ 転がり軸受け
１２０ ＮＪ構造の軸受け
１２１ 内レース
１２２ 外レース
１２３ 円筒ころ
１２４ 保持つば
１３０ 円錐ころ軸受け
１３１ 内レース
１３２ 外レース
１３３ 円錐ころ
１３４ 保持つば
１３５ 保持つば

Claims (8)

1. 転がり軸受けケージ（５０；５５）用の軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）であって、
   周方向に延びる２つの第１及び第２の周方向ウェブ（１１）と、
   該第１及び第２の周方向ウェブ（１１）を結合する１つの結合ウェブ（１２）とを備え、
   当該軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）が、連結装置（１３）を有しており、
   該連結装置（１３）は、当該軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）をスナップ結合によって少なくとも１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）に配置するように構成されており、
   前記軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）は、周方向で隣接し合って前記支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）に配置される軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）とともに、転動体（６３）を収容すべきポケットを形成し且つ環状の軸受けケージを形成するように構成されており、
   前記連結装置（１３）は、少なくとも前記第１の周方向ウェブ（１１）に加工成形された、前記少なくとも１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）を形状接続的に収容する弾性的な収容部を有し、
   該弾性的な収容部は、前記少なくとも１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）とのスナップ結合のための溝区分（１４；１６）を有し、
   該溝区分（１４；１６）は、前記第１の周方向ウェブの、前記第２の周方向ウェブに面した側に加工成形されており、
   前記転動体（６３）は、第１及び第２の周方向ウェブ（１１）の間に収容されることを特徴とする、転がり軸受けケージ用の軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）。
2. 前記結合ウェブ（１２）は、前記２つの第１及び第２の周方向ウェブ（１１）を、予め規定された軸方向の相互間隔に保持するために、軸方向に延びており、
   前記連結装置（１３）は、軸方向間隔を置いて配置された前記２つの第１及び第２の周方向ウェブ（１１）のそれぞれに加工成形された、各１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）を形状接続的に収容する弾性的な収容部を有する、請求項１記載の軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）。
3. 前記弾性的な収容部が、当該軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）のプラスチックに加工成形された弾性的な溝を有し、該溝は、前記支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）に適合された横断面を有する、請求項１または２記載の軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）。
4. 前記連結装置（１３）はさらに、半径方向に波形成形された支持リング（２３）の波山部（２６）を収容する案内部（３１）を有していて、前記波山部（２６）によって当該軸受けケージセグメント（３０）が、前記波形成形された支持リング（２３）に周方向で位置決めされている、請求項１から３までのいずれか１項記載の軸受けケージセグメント（３０）。
5. 当該軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）は、プラスチックから一体に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）。
6. 転がり軸受け（６０；１００）用の軸受けケージ（５０；５５）であって、当該軸受けケージ（１０；３０；７０；８０；９０）が、少なくとも１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）に配置された、請求項１から５までのいずれか１項記載の多数の軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）から形成されていることを特徴とする、転がり軸受け（６０；１００）用の軸受けケージ（５０；５５）。
7. 前記多数の軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）が、それぞれ両周方向ウェブに、１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）を形状接続的に収容する弾性的な収容部を有していて、
   前記第１の周方向ウェブの、前記第２の周方向ウェブに面した側に１つの弾性的な収容部が加工成形されており、
   前記軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）が、周方向で、前記２つの第１及び第２の周方向ウェブ（１１）に設けられた収容部内に保持された２つの支持リングによって保持される、請求項６記載の軸受けケージ。
8. 転がり軸受け（６０；１００）用の軸受けケージ（５０；５５）を製造する方法であって、
   少なくとも１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）を準備するステップと、
   周方向に延びるそれぞれ２つの第１及び第２の周方向ウェブ（１１）と、該第１及び第２の周方向ウェブ（１１）を結合する少なくとも１つの結合ウェブ（１２）とを備えた、多数の軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）を準備するステップであって、
   該軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）が、それぞれ連結装置（１３）を有し、該連結装置（１３）は、前記軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）をスナップ結合によって前記少なくとも１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）に配置するために形成されており、前記連結装置（１３）は、少なくとも前記第１の周方向ウェブ（１１）に加工成形された、前記少なくとも１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）を形状接続的に収容する弾性的な収容部を有し、該弾性的な収容部は、前記少なくとも１つの支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）とのスナップ結合のための溝区分（１４；１６）を有し、該溝区分は、前記第１の周方向ウェブの、前記第２の周方向ウェブに面した側に加工成形されているステップと、
   前記多数の軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）を、前記少なくとも１つの金属製の支持リング（２１；２２；２３；２４；２５）に配置して、周方向で隣接し合って前記支持リングに配置された２つの軸受けケージセグメント（１０；３０；７０；８０；９０）によって、転動体（６３）を収容する１つのポケット（５１）を形成するステップと、
   を包含することを特徴とする、転がり軸受け用の軸受けケージを製造する方法。

Images