JP6388191B2 - 円錐ころ軸受 - Google Patents
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Description
更に、最近、変速機用として使用される軸受では、高負荷容量で、かつ、変速機のコンパクト化を対応できるもの、つまり、軸受サイズを変更することなく、従来と同等以上の機能であることが求められる。
また、特許文献1には、保持器へのころの挿入性に関する検討がなかった。さらに、特許文献1に記載の円錐ころ軸受に使用される保持器は、ころと保持器とが一体化されているが、円錐ころを保持するためのかかり代に対する記載がない為、円錐ころを保持する性能が十分であるか不明である。更に、この円錐ころ軸受では接触角が35°未満であり、仮に、接触角を35°以上に設定すると、内輪には小鍔がない為、保持器だけでころを十分に保持できないことが懸念される。
(1) 内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円錐ころと、前記複数の円錐ころを収容保持する複数のポケットを画成する樹脂製保持器と、を有する円錐ころ軸受であって、
前記保持器は、軸方向に離間した大径リング部及び小径リング部と、該大径リング部及び小径リング部との間を繋ぐ複数の柱部と、を有し、
前記大径リング部の内周面と、前記小径リング部の外周面との少なくとも一方には、該リング部の肉厚が前記柱部の肉厚よりも薄くなるように環状の切欠き部が形成され、
前記円錐ころのころ大径Dw1と径方向断面肉厚Hの比が、0.3<Dw1/H<0.6であることを特徴とする円錐ころ軸受。
(2) 前記大径リング部の内周面には、該大径リング部の肉厚が前記柱部の肉厚よりも薄くなるように環状の切欠き部が形成され、
前記内輪の大径側端部には大鍔が形成され、且つ、前記内輪軌道面は、前記内輪の小径側端面まで連続しており、
前記環状の切欠き部には、前記大鍔が入り込んでいることを特徴とする(1)記載の円錐ころ軸受。
(3) 前記柱部は、前記ポケットの内径側の少なくとも一部において、0.2mm〜0.7mmのかかり代とし、前記ポケットの内径側開口幅が前記円錐ころのころ大径より狭くなるように形成され、且つ、
前記ポケットの外径側の少なくとも一部において、0.1mm〜0.5mmのかかり代とし、前記ポケットの外径側開口幅が前記円錐ころのころ小径より狭くなるように形成されることを特徴とする(1)又は(2)記載の円錐ころ軸受。
(4) 前記内輪の大径側端部には大鍔が形成され、且つ、前記内輪軌道面は、前記内輪の小径側端面まで連続しており、
接触角αが37°30´以上50°以下であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の円錐ころ軸受。
(5) 接触角αが45°であることを特徴とする(4)に記載の円錐ころ軸受。
(6) 前記保持器の傾斜角度は、32°30´以上55°未満に設定されることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の円錐ころ軸受。
図1に示すように、円錐ころ軸受1は、内周面に外輪軌道面2aを有する外輪2と、外周面に内輪軌道面3aを有する内輪3と、外輪軌道面2aと内輪軌道面3aとの間に転動自在に配置される複数の円錐ころ4と、複数の円錐ころ4を所定の間隔で収容保持する複数のポケットPを画成する樹脂製保持器10と、を有する。
なお、接触角αは、37°30´以上50°以下の範囲とすることでモーメント剛性を向上することができ、軸受間距離が短い、具体的には、軸受間距離が軸受の組立幅Tの4倍以下の場合に、接触角αを37°30´以上50°以下の範囲とすると、作用点間距離を長くすることができ、軸受のモーメント剛性を向上する上で特に有効である。
5となるように設定されており、接触角αを45°と大きく設定しつつも、径方向に薄肉とされてコンパクトな構成としている。
ここで、(D1-d)/2H≧1とすると、外輪外径より大鍔外径のほうが大きくなるため、大鍔がハウジングと接触してしまう。このため、ハウジングとの干渉を考慮すると、大鍔の高さは、(D1-d)/2<H、即ち、(D1-d)/2H<1とする必要がある。そして、軸受の傾き、変形、動き量等の余裕分を考慮すると、(D1-d)/2H<0.9とすることが好ましい。また、(D1-d)/2H≦0.7とすると、大鍔の強度が足りなくなる可能性があるため、(D1-d)/2H>0.7とすることが好ましい。
なお、図1中、Tは円錐ころ軸受の組立幅、Dは円錐ころ軸受の外径を表わしている。また、本実施形態に適用される円錐ころ軸受1としては、通常、軸受内径が30〜500mm、軸受外径が33〜650mmのものである。したがって、軸受サイズが風力発電機主軸用のものに比べて小さいため、円錐ころのサイズも小さく、重量も軽い。このため、円錐ころ軸受1には、本発明のような一体型樹脂製の保持器を採用することが好適である。
また、保持器10として要求される耐疲労性と、低い吸水寸法変化を満足するために、結晶性樹脂の方が好適であり、具体的には、ポリアミド46、ポリアミド66、芳香族ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂等である。芳香族ポリアミド樹脂としては、ポリアミド6T/6I等の変性ポリアミド6T,ポリアミドMXD6,ポリアミド9T,ポリアミド4Tを使用することができる。以上説明したベース樹脂の中で、吸水寸法変化がほとんど無いポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂が特に好適である。
樹脂組成物中の強化繊維材の含有量は、樹脂組成物全体の10重量%以上40重量%以下、より好ましくは15〜30重量%である。
なお、円錐面14a、15aの曲率は、円錐ころ4の曲率よりも若干大きく設定されている。
の内周面は、柱部13から大径リング部11にかけて段付き形状に形成される。また、切欠き部16は、柱部13の一部を径方向に沿って切欠いている。これにより、大径リング部11の肉厚が薄くなるとともに、柱部13の突出部14も一部切除されるので、大径リング部側の柱部13の弾性変形量が大きくなり、保持器10の内側から円錐ころ4が挿入しやすくなる。
また、環状の切欠き部16には、内輪3の大鍔3bが入り込むことができ、その分だけ大鍔3bを大きくしてアキシャル荷重の負荷を増大することができる。さらに、切欠き部16は、柱部13の一部を径方向に沿って切欠いているので、大鍔3bとの干渉を回避することができる。
また、円錐ころ軸受1は、予圧荷重を高めればモーメント剛性を向上する事が可能であるが、その反面、軸受の寿命が低下する可能性があるため、特殊熱処理(浸炭処理又は浸
炭窒化処理)を施した長寿命鋼を使用することが好ましい。
れる。これにより、保持器10の柱部13の弾性変形量が大きくなり、保持器10の内側から円錐ころ4を挿入しやすくすることができる。
なお、本発明の保持器10は、アキシャルドロー型での射出成形に限定されるものでなく、即ち、柱部13は、ポケットPの内径側の少なくとも一部において、0.2mm〜0.7mmのかかり代とし、ポケットPの内径側開口幅W1が円錐ころ4のころ大径Dw1より狭くなるように形成され、且つ、ポケットPの外径側の少なくとも一部において、0.1mm〜0.5mmのかかり代とし、ポケットPの外径側開口幅W2が円錐ころ4のころ小径Dw2より狭くなるように形成されればよい。
また、接触角αは、37°30´以上50°以下の範囲とすることでモーメント剛性を向上することができ、軸受間距離が短い場合、具体的には、軸受間距離が軸受の組立幅Tの4倍以下の場合に、接触角αを37°30´以上50°以下の範囲とすると、軸受のモーメント剛性を向上する上で特に有効である。
例えば、上記実施形態では、大径リング部11の内周面に環状の切欠き部16が形成されているが、本発明は、大径リング部11の内周面と、小径リング部12の外周面との少なくとも一方に、環状の切欠き部が形成されればよい。例えば、図5に示す変形例のように、大径リング部11の内周面と小径リング部12の外周面との両方に、両リング部11、12の肉厚t1、t2が柱部13の肉厚tよりも薄くなるように環状の切欠き部16、17を形成し、保持器10の両側から円錐ころ4を挿入しやすくしてもよい。
図6は、本発明の円錐ころ軸受が適用される直交軸歯車減速機の縦断面図である。この直交軸歯車減速機は、モータと組合せて物流機器等に用いる歯車減速機に組み込まれ、L側(入力側より見て減速機左側面)と、R側の両方に軸出しをするものであり、図6は、L軸出しの例である。
図7は、本発明の円錐ころ軸受が適用されるハイポイド式の減速機付き電動機の減速機部の拡大側断面図である。
いずれの適用例においても、本発明の円錐ころ軸受1を使用することで、コンパクトな設計でありながら、出力軸202,203、及びスピンドル305に作用するアキシャル荷重及びラジアル荷重を支承することができる。
また、図6及び図7に示すように、本発明の円錐ころ軸受1を背面組合せで取り付けることにより、モーメント剛性を向上することができる。
また、高モーメント剛性を得るためには、玉軸受よりもころ軸受を適用する方が有利であり、特に円錐ころ軸受は、ころ転動面の延長線と外内輪軌道面の延長線が、回転軸上の1ヶ所で交わる構造であるため、ころ転動面と外内輪軌道面間の滑りが発生し難く、円筒
ころ軸受を適用する場合に比べて高い信頼性を得ることができる。
2 外輪
2a 外輪軌道面
3 内輪
3a 内輪軌道面
3b 大鍔
4 円錐ころ
10 円錐ころ軸受用樹脂製保持器
11 大径リング部
12 小径リング部
13 柱部
14、15 突出部
14a、15a 円錐面
B 内輪幅
D 外径
D1 内輪外径
Dw1 ころ大径
H 径方向断面肉厚
d 内径
Lw ころ長さ
T 組立幅
α 接触角
α2 保持器傾斜角度
C 円錐ころのピッチ円
P ポケット
Claims (6)
- 内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円錐ころと、前記複数の円錐ころを収容保持する複数のポケットを画成する樹脂製保持器と、を有する円錐ころ軸受であって、
前記保持器は、軸方向に離間した大径リング部及び小径リング部と、該大径リング部及び小径リング部との間を繋ぐ複数の柱部と、を有し、前記大径リング部の内周面と、前記小径リング部の外周面との少なくとも一方には、該リング部の肉厚が前記柱部の肉厚よりも薄くなるように環状の切欠き部が形成され、
前記円錐ころのころ大径Dw1と径方向断面肉厚Hの比が、0.3<Dw1/H<0.6であり、ころ長さLwと内輪幅Bの比が0.8<Lw/B<1.2であることを特徴とする円錐ころ軸受。 - 前記大径リング部の内周面には、該大径リング部の肉厚が前記柱部の肉厚よりも薄くなるように環状の切欠き部が形成され、
前記内輪の大径側端部には大鍔が形成され、且つ、前記内輪軌道面は、前記内輪の小径側端面まで連続しており、
前記環状の切欠き部には、前記大鍔が入り込んでいることを特徴とする請求項1記載の円錐ころ軸受。 - 前記柱部は、前記ポケットの内径側の少なくとも一部において、0.2mm〜0.7mmのかかり代とし、前記ポケットの内径側開口幅が前記円錐ころのころ大径より狭くなるように形成され、且つ、
前記ポケットの外径側の少なくとも一部において、0.1mm〜0.5mmのかかり代とし、前記ポケットの外径側開口幅が前記円錐ころのころ小径より狭くなるように形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の円錐ころ軸受。 - 前記内輪の大径側端部には大鍔が形成され、且つ、前記内輪軌道面は、前記内輪の小径側端面まで連続しており、
接触角αが37°30´以上50°以下であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。 - 接触角αが45°であることを特徴とする請求項4に記載の円錐ころ軸受。
- 前記保持器の傾斜角度は、32°30´以上55°未満に設定されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。
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