JP7635652B2

JP7635652B2 - 保持器及び円筒ころ軸受

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Publication number: JP7635652B2
Application number: JP2021107263A
Authority: JP
Inventors: 元紀伏見
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2025-02-26
Anticipated expiration: 2041-06-29
Also published as: JP2023005396A

Description

本開示は、保持器及び円筒ころ軸受に関する。

軸受装置は、転動体を一定間隔で配置するため、保持器を備えている。保持器は、従来から様々な形状のものが開発されている。一般的な保持器の一つとして、各転動体の間に配置される複数の柱部と、各柱部の両端部に接続する２つの環状部と、を備え、ポケットが２つの柱部と２つの環状部により囲まれた保持器が挙げられる。このような保持器は、転動体が円筒ころの場合、ポケットの断面形状が四角形状を成し、ポケットの四隅に隅部が設けられている。

ところで、円筒ころの転動面と側面とが交わる角部は、面取りされ、Ｒ形状となっている。以下、面取りされた円筒ころの角部を面取り部と称する。同様に、ポケットの隅部もＲ形状に加工されている。しかしながら、ポケットの隅部は、エンドミルで加工され、円筒ころの面取り部よりも曲率半径が大きい。よって、隅部は、面取り部と干渉し易い形状となっている。また、特許文献１の保持器は、隅部をフライス加工で切削し、環状部及び柱部よりも窪んだ逃げ部を設け、面取り部と隅部との干渉を回避している。

特開２００１－１２４７７号公報

特許文献１の保持器は、逃げ部と環状部との接続部分と、逃げ部と柱部との接続部分とに、ポケットに向かって尖る角部が設けられている。よって、スキュー（円筒ころの自転軸が傾くこと）により、円筒ころの転動面及び側面が角部と接触すると、保持器と円筒ころとの接触部分が集中して摩耗する。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、スキューの際、円筒ころの転動面及び側面と対向する保持器の一部が集中して摩耗することを防止できる保持器及び円筒ころ軸受を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様に係る保持器は、円筒ころを収容するポケットを周方向に複数を備えた環状の保持器であって、前記円筒ころの自転軸と平行な方向に延びる複数の柱部と、前記柱部の両端部を接続する２つの環状部と、前記柱部と前記環状部とに囲まれ、四隅に逃げ部が設けられた複数の前記ポケットと、を備える。前記柱部は、前記ポケットを向く側面であり、前記円筒ころの転動面と対向する第１対向面を有する。前記第１対向面は、前記ポケットの軸方向中央部に設けられて軸方向に延びる。前記逃げ部は、前記第１対向面から前記ポケットの軸方向外側に移動するにつれ、前記円筒ころの転動面との間隔が漸増する第１傾斜面を有する。

このような形状であることにより、円筒ころの転動面及び側面と対向する保持器の一部が集中して摩耗する、ということが抑制される。

また、本開示の一態様に係る保持器の好ましい態様として、前記環状部は、前記ポケットを向く側面であり、前記円筒ころの側面と対向する第２対向面を有する。前記逃げ部は、仮想点を中心に円弧状に加工されたＲ面と、前記Ｒ面に対する接線上を延在し、前記Ｒ面から前記第１対向面に向かって延びる第１傾斜面と、前記Ｒ面に対する接線上を延在し、前記Ｒ面から前記第２対向面に向かって延びる第２傾斜面と、を有する。

前記構成によれば、第１傾斜面及び第２傾斜面は、Ｒ面の接線を成している。よって、Ｒ面と第１傾斜面との接続部分と、Ｒ面と第２傾斜面との接続部分に、角部が設けられていない。よって、円筒ころの転動面及び側面と対向する保持器の一部が集中して摩耗する、ということが抑制される。

また、本開示の一態様に係る保持器の好ましい態様として、前記第１対向面と前記第１傾斜面との間には、Ｒ形状の第１曲面が設けられている。前記第２対向面と前記第２傾斜面との間には、Ｒ形状の第２曲面が設けられている。

第１対向面と第１傾斜面とが直接接続すると、その接続部分に角部が形成される。しかしながら、上記構成によれば、第１対向面と第１傾斜面との間に第１曲面が介在し、角部が形成されない。よって、円筒ころの転動面及び側面と対向する保持器の一部が集中して摩耗する、ということがより確実に抑制される。

また、本開示の一態様に係る保持器は、前記仮想点は、前記第１対向面に沿って延びる第１仮想線と前記第２対向面に沿って延びる第２仮想線とが交わる第１交点と、前記ポケットの中心部と、を結ぶ第３仮想線の延長線上に位置し、前記第１傾斜面と前記第１仮想線とが成す第１角度と、前記第２傾斜面と前記第２仮想線とが成す第２角度と、は同じ角度となっている。

また、本開示の一態様に係る円筒ころ軸受は、上記のいずれか１つの保持器と、前記円筒ころと、内輪と、外輪と、を備える。

前記円筒ころ軸受によれば、円筒ころの転動面及び側面と対向する保持器の一部が集中して摩耗する、ということが抑制される。

また、本開示の一態様に係る円筒ころ軸受は、保持器と、複数の円筒ころと、内輪と、外輪と、を備える。前記円筒ころが前記保持器の前記柱部に接触する様に、前記円筒ころを周方向に傾けたとき、前記円筒ころの自転軸が傾いていないときに対して前記円筒ころの自転軸が周方向に傾いた角度は、前記保持器の前記第１角度と同じ角度か、より小さい角度である。

本開示の保持器及び円筒ころ軸受によれば、スキューの際、円筒ころの転動面及び側面と対向する保持器の一部が集中して摩耗することが抑制される。

図１は、実施形態１に係る保持器の斜視図である。図２は、外輪に対し内輪が回転していない場合であって、実施形態１に係る保持器の一部を外周側から展開して視た拡大図である。図３は、図２に図示される隅部を拡大した拡大図である。図４は、外輪に対し内輪が回転し、円筒ころがスキューしている場合の実施形態１に係る保持器の一部を外周側から展開して視た拡大図である。図５は、変形例１に係る保持器の隅部を拡大した拡大図である。

発明を実施するための形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明で記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、実施形態１に係る保持器の斜視図である。図２は、外輪に対し内輪が回転していない場合であって、実施形態１に係る保持器の一部を外周側から展開して視た拡大図である。図３は、図２に図示される隅部を拡大した拡大図である。図４は、外輪に対し内輪が回転し、円筒ころがスキューしている場合の実施形態１に係る保持器の一部を外周側から展開して視た拡大図である。

（実施形態１）
実施形態１の円筒ころ軸受は、保持器（図１を参照）と、複数の円筒ころ（図２参照）と、内輪（不図示）と、外輪不図示）と、を備える。図１に示すように、実施形態１の保持器１００は、四角形状のポケット４を周方向（図１の矢印Ａ方向）に複数備える環状部品である。なお、保持器１００の材質は、特に限定されず、金属、樹脂のいずれであってもよい。保持器１００は、図示しない例えば円筒ころ軸受等の軸受装置において、内輪と外輪との間に配置される。そして、各ポケット４には、転動体である円筒ころ５０（図２参照）が収容される。

保持器１００は、周方向に等間隔で配置される複数の柱部１と、各柱部１の両端部に接続する環状部２、３と、を備えている。つまり、各ポケット４の外枠は、２つの柱部１と環状部２、３によって構成される。また、ポケット４の方を向く側面として、柱部１は、第１対向面１０、１１を有している。環状部２、３は、第２対向面２０、３０を有している。以下、柱部１が延在している方向を軸方向と称して説明する。

図２に示すように、第１対向面１０、１１は、ポケット４に収容された円筒ころ５０の転動面５１と対向している。また、第２対向面２０、３０は、円筒ころ５０の自転軸Ｘと直交しており、ポケット４に収容された円筒ころ５０の側面５２、５２と対向している。また、ポケット４の四隅には、円筒ころ５０の面取り部５３との接触を回避するため、逃げ部４０が設けられている。

図３に示すように、逃げ部４０は、円弧状（Ｒ形状）のＲ面４１と、Ｒ面４１から第１対向面１０に向かって延びる第１傾斜面４２と、Ｒ面４１から第２対向面２０に向かって延びる第２傾斜面４３と、を備える。なお、図３においては、ポケット４を囲む各面の境界を見易くするため、境界点Ｅ１～Ｅ４を設けている。境界点Ｅ１は、第１対向面１０と第１傾斜面４２の境界を示す。境界点Ｅ２は、第１傾斜面４２とＲ面４１の境界を示す。境界点Ｅ３は、Ｒ面４１と第２傾斜面４３の境界を示す。境界点Ｅ４は、第２傾斜面４３と第２対向面２０の境界を示す。以下、第１対向面１０、１１と第２対向面２０、３０と逃げ部４０との詳細について説明する。

第１対向面１０は、軸方向に延在しており、ポケット４の軸方向の中央部に位置している。第１対向面１０は、円筒ころ５０よりも軸方向の長さが短い。なお、第１対向面１１は、第１対向面１０と同じ構成であるため、説明を省略する。また、図３に示すＬ１は、第１対向面１０に沿って延在する仮想線である。

第２対向面２０は、周方向に延在しており、ポケット４の周方向の中央部に位置している。第２対向面２０は、円筒ころ５０の周方向の長さよりも短い。なお、第２対向面３０は、第２対向面２０と同じ構成であるため、説明を省略する。また、図３に示すＬ２は、第２対向面２０に沿って延在する仮想線である。

Ｒ面４１は、例えばエンドミルによって加工された円弧状の面である。Ｒ面４１は、仮想点Ｈ２を中心とする仮想円Ｃ１に沿って延在している。仮想点Ｈ２は、第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２との第１交点Ｈ１と、ポケット４の中心部Ｏと、を結ぶ第３仮想線Ｌ３をさらに延長させた延長線上に位置している。つまり、Ｒ面４１の中心（仮想点Ｈ２）は、第１対向面１０や第２対向面２０よりも奥まった位置にあり、Ｒ面４１が円筒ころ５０の面取り部５３（図２参照）と接触しないようになっている。なお、ポケット４の中心部Ｏとは、特に図示しないが、第１対向面１０、１１の軸方向の中心同士を結ぶ線と、第２対向面２０、３０の周方向の中心同士を結ぶ線と、が交わるところである。

第１傾斜面４２及び第２傾斜面４３は、例えばヘールによって加工された面である。第１傾斜面４２及び第２傾斜面４３を外周側から視ると、Ｒ面４１の接線となっている。よって、第１傾斜面４２とＲ面４１とが交わる部分（境界点Ｅ２参照）と、第２傾斜面４３とＲ面４１とが交わる部分（境界点Ｅ３参照）と、には、ポケット４内に尖る角部が設けられていない。

第１傾斜面４２は、第１仮想線Ｌ１との第１角度がθ１となっている。言い換えると、第１傾斜面４２は、第１対向面１０から軸方向の外側に移動するにつれて、円筒ころ５０の転動面５１から離隔するように（円筒ころ５０の転動面５１との間隔が漸増するように）傾斜している。これによれば、図４に示すように、円筒ころ５０の自転軸Ｘが傾いた場合、円筒ころ５０の転動面５１のうち軸方向の端寄りの部分（面取り部５３の付近）が逃げ部４０の内部に入り込む。そして、円筒ころ５０の転動面５１の軸方向の端寄りの部分が第１傾斜面４２と接触する。つまり、第１傾斜面４２は、傾斜した転動面５１と同じ方向に傾斜しており、転動面５１と面接触し易い形状となっている。

図３に示すように、第２傾斜面４３は、第２仮想線Ｌ２との第２角度がθ２となっている。言い換えると、第２傾斜面４３は、第２対向面２０から離れる方向に周方向に移動するにつれて、円筒ころ５０の側面５２から離隔するように傾斜している。これによれば、図４に示すように、円筒ころ５０の自転軸Ｘが傾いた場合、円筒ころ５０の側面５２のうち柱部１寄りに位置している部分が逃げ部４０の内部に入り込む。そして、円筒ころ５０の側面５２の径方向外側部分が第２傾斜面４３と接触する。つまり、第２傾斜面４３は、側面５２と同じ方向に傾斜しており、側面２５と面接触し易い形状となっている。

また、第１角度θ１と第２角度θ２は同じであることが好ましい。ここで、円筒ころ５０の自転軸Ｘが傾いた場合、転動面５１と側面５２の傾斜角度も同じである。つまり、第１傾斜面４２と第２傾斜面４３は、転動面５１と側面５２のうちいずれか一方でなく、転動面５１と側面５２の両方と面接触し易いようになっている。

また、実施形態１の逃げ部４０は、ポケット４の隅部の切削量が少なく、柱部１の強度低下を回避できる。よって、実施形態１の保持器１００は、柱部１の周方向の太さが比較的細く、多くの円筒ころ５０が配置されて負荷容量が向上している。また、図４のように、円筒ころ５０が保持器１００の柱部１に接触する様に、円筒ころ５０を周方向に傾けたとき、円筒ころ５０の自転軸Ｘが傾いていないときに対して、円筒ころ５０の自転軸Ｘが周方向に傾いた角度θ３が、保持器１００の第１角度θ１と同じ角度か、より小さい角度の場合、円筒ころ５０の転動面５１が第１傾斜面４２に面接触し易くなる。よって、保持器１００の一部が集中して摩耗し難くなる。

以上、実施形態１の円筒ころ軸受は、保持器１００と、複数の円筒ころ５０と、内輪（不図示）と、外輪（不図示）と、を備える。また、実施形態１の保持器１００は、円筒ころ５０を収容するポケット４を周方向に複数を備えた環状の保持器１００である。円筒ころ５０の自転軸Ｘと平行な方向に延びる複数の柱部１と、柱部１の両端部を接続する２つの環状部２、３と、柱部１と環状部２、３とに囲まれ、四隅に逃げ部４０が設けられた複数のポケット４と、を備える。柱部１は、ポケット４を向く側面であり、円筒ころ５０の転動面５１と対向する第１対向面１０を有している。逃げ部４０は、第１対向面１０からポケット４の軸方向外側に移動するにつれ、円筒ころ５０の転動面５１との間隔が漸増する第１傾斜面４２を有する。

第１傾斜面４２は、傾斜した転動面５１と同じ方向に傾斜し、転動面５１と面接触し易い。よって、保持器１００及び円筒ころ５０の一部が集中して摩耗する、ということが回避される。

また、実施形態１において、環状部２、３は、ポケット４を向く側面であり、円筒ころ５０の側面５２と対向する第２対向面２０、３０を有している。逃げ部４０は、仮想点Ｈ２を中心に円弧状に加工されたＲ面４１と、Ｒ面４１に対する接線上を延在し、Ｒ面４１から第１対向面１０に向かって延びる第１傾斜面４２と、Ｒ面４１に対する接線上を延在し、第２対向面２０、３０に向かって延びる第２傾斜面４３と、を有している。

実施形態１の保持器１００によれば、第１傾斜面４２とＲ面４１とが接続する部分（境界点Ｅ２参照）と、第２傾斜面４３とＲ面４１とが接続する部分（境界点Ｅ３参照）と、に、ポケット４内に尖る角部が設けられていない。このため、スキューが発生しても、円筒ころ５０の転動面５１及び側面５２と対向する保持器のうち一部が集中して摩耗する、ということが回避され易くなる。

また、実施形態１において、仮想点Ｈ２は、第１対向面１０に沿って延びる第１仮想線Ｌ１と第２対向面２０、３０に沿って延びる第２仮想線Ｌ２とが交わる第１交点Ｈ１と、ポケット４の中心部Ｏと、を結ぶ第３仮想線Ｌの延長線上に位置していることが好ましい。第１傾斜面４２と第１仮想線Ｌ１とが成す第１角度θ１と、第２傾斜面４３と第２仮想線Ｌ２とが成す第２角度θ２と、は同じ角度となっていることが好ましい。また、円筒ころ５０が保持器１００の柱部１に接触する様に、円筒ころ５０を周方向に傾けたとき、円筒ころ５０の自転軸Ｘが傾いていないときに対して、円筒ころ５０の自転軸Ｘが周方向に傾いた角度θ３が、保持器１００の第１角度θ１と同じ角度か、より小さい角度であることが好ましい。

図５は、変形例１に係る保持器の隅部を拡大した拡大図である。次に変形例１に係る保持器１００Ａを説明する。変形例１の保持器１００Ａは、逃げ部４０に代えて逃げ部４０Ａを備えている点で、実施形態１の保持器１００と相違する。以下、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略し、相違点に絞って説明する。

図５に示すように、逃げ部４０Ａは、Ｒ面４１と、第１傾斜面４２と、第２傾斜面４３と、第１曲面４４と、第２曲面４５と、を備えている。なお、図５においては、各面の境界を見易くするため、境界点Ｆ１～Ｆ６を設けている。詳細には、境界点Ｆ１は、第１対向面１０と第１曲面４４との境界を示す。境界点Ｆ２は、第１曲面４４と第１傾斜面４２との境界を示す。境界点Ｆ３は、第１傾斜面４２とＲ面４１の境界を示す。境界点Ｆ４は、Ｒ面４１と第２傾斜面４３との境界を示す。境界点Ｆ５は、第２傾斜面４３と第２曲面４５との境界を示す。境界点Ｆ６は、第２曲面４５と第２対向面２０との境界を示す。

変形例１において、Ｒ面４１の仮想線Ｃの中心である仮想点Ｈ３は、実施形態１の仮想点Ｈ２よりも、第１交点Ｈ１よりも離隔した位置に設けられている。よって、逃げ部４０Ａは、実施形態１の逃げ部４０よりも、ポケット４の隅部の切削量（凹み量）が多い。

第１曲面４４と第２曲面４５は、Ｒ形状を成している。つまり、第１対向面１０と第１曲面４４とが交わる部分（境界点Ｆ１参照）と、第１曲面４４と第１傾斜面４２とが交わる部分（境界点Ｆ２参照）と、第２傾斜面４３と第２曲面４５とが交わる部分（境界点Ｆ５参照）と、第２曲面４５と第２対向面２０とが交わる部分（境界点Ｆ６参照）とに、ポケット４内に尖る角部が設けられていない。これによれば、円筒ころ５０の転動面５１及び側面５２と対向する保持器のうち一部が集中して摩耗する、ということが確実に回避され易くなる。

以上、実施形態１及び変形例１について説明したが、本開示の保持器は、これらに限定されない。例えば、第１対向面１０に円筒ころ５０がポケット４から脱落することを防止する爪部を設けてもよい。

１００保持器
１柱部
２、３環状部
４ポケット
１０、１１第１対向面
２０、３０第２対向面
４０逃げ部
４１Ｒ面
４２第１傾斜面
４３第２傾斜面
４４第１曲面
４５第２曲面
５０円筒ころ
５１転動面
５２側面
５３面取り部
Ｃ１仮想円
Ｌ１第１仮想線
Ｌ２第２仮想線
Ｌ３第３仮想線
Ｈ１第１交点
Ｈ２仮想点
θ１第１角度
θ２第２角度

Claims

円筒ころを収容するポケットを周方向に複数を備えた環状の保持器であって、
前記円筒ころの自転軸と平行な方向に延びる複数の柱部と、
前記柱部の両端部を接続する２つの環状部と、
前記柱部と前記環状部とに囲まれ、四隅に逃げ部が設けられた複数の前記ポケットと、
を備え、
前記柱部は、前記ポケットを向く側面であり、前記円筒ころの転動面と対向する第１対向面を有し、
前記第１対向面は、前記ポケットの軸方向中央部に設けられて軸方向に延び、
前記逃げ部は、前記第１対向面から前記ポケットの軸方向外側に移動するにつれ、前記円筒ころの転動面との間隔が漸増する第１傾斜面を有し、
前記環状部は、前記ポケットを向く側面であり、前記円筒ころの側面と対向する第２対向面を有し、
前記逃げ部は、仮想点を中心に円弧状に加工されたＲ面と、前記Ｒ面に対する接線上を延在し、前記Ｒ面から前記第１対向面に向かって延びる前記第１傾斜面と、前記Ｒ面に対する接線上を延在し、前記Ｒ面から前記第２対向面に向かって延びる第２傾斜面とを有する
保持器。
前記第１対向面と前記第１傾斜面との間には、Ｒ形状の第１曲面が設けられ、
前記第２対向面と前記第２傾斜面との間には、Ｒ形状の第２曲面が設けられている
請求項１に記載の保持器。
前記仮想点は、前記第１対向面に沿って延びる第１仮想線と前記第２対向面に沿って延びる第２仮想線とが交わる第１交点と、前記ポケットの中心部と、を結ぶ第３仮想線の延長線上に位置し、
前記第１傾斜面と前記第１仮想線とが成す第１角度と、前記第２傾斜面と前記第２仮想線とが成す第２角度と、は同じ角度となっている
請求項１又は請求項２に記載の保持器。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の保持器と、複数の円筒ころと、内輪と、外輪と、を備える
円筒ころ軸受。
請求項３に記載の保持器と、複数の円筒ころと、内輪と、外輪と、を備え、
前記円筒ころが前記保持器の前記柱部に接触する様に、前記円筒ころを周方向に傾けたとき、前記円筒ころの自転軸が傾いていないときに対して前記円筒ころの自転軸が周方向に傾いた角度は、前記保持器の前記第１角度と同じ角度か、より小さい角度である
円筒ころ軸受。