JP2010091008A - 自動調心ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】たる形ころの保持器への組み込み性を向上させる。
【解決手段】外輪２の球面軌道５と内輪軌道３、４との間に２列の複数のたる形ころ６、７が介在され、各列の複数のたる形ころ６、７が保持器８、９で周方向に等配される。内輪１は各軌道３、４の小径側のつばがないものであり、内輪１の軌道３、４の小径側に配置される保持器８、９の環状部８ａ、９ａに柱部８ｂ、９ｂがころ中心軸に対して平行に形成される。柱部８ｂ、９ｂの内面は、たる形ころ６、７の転動面に沿う湾曲面をなし、保持器８、９の軸受中心軸方向への抜けに対して、たる形ころ６、７の転動面との間で保持器８、９の自重を保持可能な抵抗を生じる。これにより、たる形ころ６、７を組み込んだ保持器８、９に内輪１が軸方向に容易に組み込むことができ、内輪アセンブリが組み立てられる。また、この内輪アセンブリを外輪２に組み込むとき、保持器８、９の軸方向の抜けが防止される。
【選択図】図１

Description

この発明は、球面軌道を有する外輪と、複列の軌道を有する内輪と、くし形保持器とを備えた自動調心ころ軸受に関するものである。

一般に、自動調心ころ軸受は、ラジアル荷重、両方向のアキシアル荷重およびこれらの合成荷重を負荷する能力が高く、振動、衝撃荷重を受ける用途に適している。このため、建設機械、鉄鋼設備、風力発電機等、各種産業機械装置のロールや回転軸等の回転支持部に組み込まれた状態で使用されている（例えば、特許文献１参照）。

このような自動調心ころ軸受は、図９に示すように、２列１対の軌道２３、２４を有する内輪２１と、球面軌道２５を有する外輪２２と、球面軌道２５と一方の軌道２３との間に介在する複数のたる形ころ２６と、球面軌道２５と他方の軌道２４との間に介在する複数のたる形ころ２７と、たる形ころ２６、２７を周方向に等配するくし形保持器２８とを備えたものである。

くし形保持器２８は、金属の切削加工により形成されたもみ抜き保持器であり、たる形ころ２６、２７の列間で円環状に連なる環状部２９と、環状部２９から軸方向両方向に延びる複数の柱部３０とを備えている。隣接する柱部３０の保持器周方向の内面に形成されたポケット内に各列のたる形ころ２６、２７を保持している。

各列のたる形ころ２６、２７は、内輪２１の両軌道２３、２４の小径側に形成されたつば部３１によって、くし形保持器２８から軸方向外方への脱落が防止されている。
特開２００７−３３２９９６号公報

ところで、この自動調心ころ軸受の組み立ての際には、先に各列のたる形ころ２６、２７と、くし形保持器２８とを内輪２１の軌道２３、２４の外側に組み付けて内輪アセンブリを組み立てる。その後、内輪アセンブリを外輪２２に直角に差し込み、その内輪アセンブリを外輪２２と中心軸が一致するように回転させ（はら返しさせ）て、外輪２２に組み込んでいる。

この内輪アセンブリを外輪２２に直角に差し込むとき、外輪２２の球面軌道２５の端部に当接する直径方向両側のたる形ころ２６、２７は取り外されており、内輪アセンブリを外輪２２に組み込んだ後、内輪アセンブリを傾かせて組み付けられる。

しかしながら、内輪アセンブリの組み立ての際、まず、たる形ころ２６を、順次一個ずつ、くし形保持器２８のポケット内に収容する必要がある。すなわち、図１０に示すように、たる形ころ２６は、内輪２１の軌道２３側のつば部３１を乗り越えるように、その端部を内輪２１の軌道２３に突き当てて、柱部３０を弾性変形させながらポケット内に挿入する必要がある。さらに、たる形ころ２７も、たる形ころ２６の場合と同様、順次１個づつポケットに収容させる必要がある。

このようなたる形ころ２６、２７のポケット内への収容作業は、煩わしく、手間と時間が掛かかるものである。さらに、たる形ころ２６、２７の収容の際、柱部３０の変形が大きい場合、あるいは、変形に大きな力を必要とする場合など、柱部３０が塑性変形して、くし形保持器２８の寸法精度が悪くなるおそれがある。
また、たる形ころ２６、２７の転動面へ傷がついたり、たる形ころ２６、２７が内輪２１の軌道２３、２４に強く当たり、軌道面が傷付いたりするおそれがある。

そこで、この発明の課題は、たる形ころの保持器への組み込み性を向上させることである。

上記課題を解決するために、この発明は、球面軌道を有する外輪と、複列の軌道を有する内輪と、くし形の保持器とを備え、前記外輪の球面軌道と前記内輪の各軌道との間に介在される複数のたる形ころを前記保持器で保持した自動調心ころ軸受において、前記保持器の環状部が前記内輪の各軌道の小径側に配置され、前記柱部の保持器周方向の内面が、前記たる形ころの転動面との間で前記保持器の軸受中心軸方向への抜けに対して前記保持器の自重を保持可能な抵抗を生じる傾きを持つ構成を採用したのである。

この構成によると、たる形ころを保持器に組み込むときには、保持器の柱部の先端から環状部に向かって差し込むことができ、従来の場合のように、たる形ころを傾けながら挿入する必要がなく、容易にたる形ころを保持器に組み込むことができる。

また、保持器の環状部が内輪の各軌道の小径側に配置されているので、内輪アセンブリの組み立ての際、保持器にたる形ころを組み込み、たる形ころを組み込んだ保持器に内輪を軸方向からつばを乗り越えるように組み込むことが可能となる。

さらに、柱部の保持器周方向の内面が、たる形ころの転動面との間で保持器の軸受中心軸方向への抜けに対して保持器の自重を保持可能な抵抗を生じる傾きを有している。この抵抗によって、内輪アセンブリを外輪に差し込み、内輪アセンブリをはら返しするとき、保持器の脱落が防止され、内輪アセンブリを外輪に組み込むことが可能となる。

前記保持器の柱部に係る構成において、前記保持器は、前記柱部が環状部に向かって径方向内向きに保持器中心軸に対して傾くように前記環状部に形成された構成を採用することができる。

保持器の柱部が保持器中心軸に対して傾くように形成されると、柱部を保持器中心軸と平行に形成した場合よりも、柱部の内面のころ中心軸方向の長さを長く形成することが可能となる。このため、ころの回転を安定させてスキューの発生を抑えることができる。

また、保持器の柱部を保持器中心軸に対して傾くように形成すると、保持器の軸方向の抜けに対して、柱部の保持器周方向内面のうち１列のたる形ころのピッチ径（ＰＣＤ）よりも径方向内側の部分（柱部内面の内径部分）が、たる形ころの転動面でのＰＣＤが通る部分と接触し、摩擦抵抗が生じる。この摩擦抵抗により、前述した内輪アセンブリのはら返しの際、保持器の脱落が防止される。

このとき、前記柱部が前記ころの中心軸に平行に傾くように前記環状部に形成されると、柱部内面の内径部分は、ころ中心軸方向の長さが最大となる。したがって、柱部の保持器周方向の内面とたる形ころの転動面との間で生じる摩擦抵抗をより大きくすることができ、保持器の軸方向の抜けが確実に防止される。

さらに、内輪は各軌道の小径側のつばがないものである構成を採用することができる。この構成では、内輪はつばがないものであり、かつ保持器の環状部が内輪の各軌道の小径側に配置されるので、内輪アセンブリの組み立ての際、保持器にたる形ころを組み込み、たる形ころを組み込んだ保持器に内輪を軸方向から組み込むとき、そのたる形ころがつばを乗り越えるように組み込む必要がないため、組み込み易くなる。

ここで、従来の自動調心ころ軸受のように、内輪の軌道の小径側につばを形成する場合、通常、内輪の軌道とたる形ころとの回転を円滑にするために、軌道の表面（軌道面）に研削加工を施している。

しかし、軌道面とつばとの境界部分は、砥石がつばに接触して研削加工を施すことができない。そこで、軌道面の非研削部分ところの転動面との接触を避けるために、内輪の軌道面とつばとの境界部分にぬすみ部を設ける必要がある。ぬすみ部を形成すると、内輪の剛性が低下し、軸受の負荷容量が低下することがある。

また、内輪につばを形成する場合、つばの加工工程に加えて、さらにぬすみ部の加工工程が増加して、内輪の製作工程が増加して、製作コストが増大する。

前記構成によると、内輪は各軌道の小径側につばがないものであるので、ぬすみ部の形成による負荷容量の低下および内輪の製作コストの増大を招かない。さらに、一般に自動調心ころ軸受において、鋼板の打ち抜き保持器が使用されているつばのない内輪を、この構成における内輪として使用可能となる。つばのない内輪を兼用することで、内輪の管理工数の削減につながる。

保持器の環状部に係る構成において、前記保持器の環状部に前記径方向内向きのフランジが形成され、そのフランジの内面にころ案内面が形成された構成を採用することができる。これにより、フランジでたる形ころの端面を支えて、その挙動を安定させることで、スキューを防止することができる。

保持器のフランジに係る構成において、前記保持器は、前記フランジが前記内輪の保持器案内面に摺接し、前記内輪により案内された構成を採用することができる。これにより、保持器が内輪によって案内されるので、保持器が安定する。

前記保持器は、その直径方向の対角２箇所以上のポケットが、前記ころを径方向外側から圧入可能に形成された構成を採用することができる。このようにすると、前述した従来の自動調心ころ軸受の組み立てのように、外輪に直角に差し込んだ内輪アセンブリを外輪と中心軸が一致するように回転させて、内輪アセンブリを外輪に組み込み、取り外した直径方向の対角２箇所以上のころを内輪アセンブリの中心軸を外輪中心軸に対して傾かせて組み付けることができる。

前記保持器は、前記柱部の保持器周方向の内面が円筒面であり、その円筒面がころ最大径における直径を有し、かつ筒軸がころ中心軸と一致するようにした構成を採用することができる。この場合、たる形ころを保持器のポケットに圧入することなく組み込むことができるので、たる形ころの保持器への組み込み性がさらに向上する。

前記保持器の環状部が軸受幅面よりも軸方向内側に位置する構成とすると、軸受幅面から保持器の環状部が突き出さないため、軸受幅が大きくならない。

もみぬき保持器とする場合、柱部の切削加工を容易に行うために、前記保持器の材質が軟質金属により形成された構成としてもよい。

以上のように、この発明は、たる形ころを保持器の柱部の先端から環状部に向かって差し込むことができるので、くし形保持器への組み込み性が向上する。

以下、この発明の第１実施形態に係る自動調心ころ軸受を図１〜図６に基づいて説明する。 図１に示すように、この自動調心ころ軸受は、２列１対の内輪軌道３、４を有する内輪１と、球面軌道５を有する外輪２と、球面軌道５と一方の内輪軌道３との間に介在する転動面が球面をなす複数のたる形ころ６と、球面軌道５と他方の内輪軌道４との間に介在する複数のたる形ころ７と、複数のたる形ころ６を周方向に等配する保持器８と、複数のたる形ころ７を周方向に等配する保持器９とを備えている。

保持器８、９は、それぞれ同一構成のものが採用されており、組み込みの向きが反対向きとなっているだけであるので、以下、保持器８に関してのみ述べる。
保持器８は、図２、図３に示すように、円環状に連なる環状部８ａと、この環状部８ａの片側に対して周方向に等間隔に形成された複数の柱部８ｂとから構成され、軟質金属の切削加工で形成されたくし形のもみ抜き保持器である。保持器８の材質を軟質金属とすることで、容易に切削加工を行うことができる。なお、保持器８としては、合成樹脂による一体成形により製作することも可能であるが、強度の観点から切削加工によるもみ抜き保持器であることが好ましい。

保持器８の環状部８ａは、内輪１の内輪軌道３の小径側に配置され、たる形ころ６の外端面に接触している。環状部８ａの軸方向外側面（柱部８ｂ側に対して反対側の側面）は、ラジアル平面に平行に形成されており、軸受幅面よりも軸方向内側に位置している（図１参照）。このため、保持器８の環状部８ａによって軸受幅が不必要に大きくなることが防止される。

また、環状部８ａの軸方向内側面（柱部８ｂ側の側面）は、たる形ころ６の外端面に対して平行に形成されている。この内側面でたる形ころ６の外端面を案内するので、たる形ころ６の挙動が安定し、スキューの発生を抑えることができる。スキューの発生の抑制効果をさらに高める目的で、環状部８ａに径方向内向きのフランジを形成し、そのフランジの軸方向内面をたる形ころ６の案内面とすることができる。

図３に示すように、保持器８の柱部８ｂは、環状部８ａに向かって径方向内向きに保持器中心軸に対して傾くようにその環状部８ａに複数形成されている。図４に示すように、各柱部８ｂの保持器周方向の内面は、たる形ころ６の転動面に沿って湾曲面をなし、ころ中心軸を通る平面での断面形状が円弧状となっている。

また、保持器８の柱部８ｂの先端がたる形ころ６の転動面の最大径部分よりもころ中心軸方向内側に位置している（図１中のＱ参照）。これにより、隣接する柱部８ｂの内面で形成されるポケット８ｃでたる形ころ６が抱きかかえられ、保持器８がたる形ころ６により案内される。

さらに、図５に示すように、保持器８の直径方向の対角２箇所以上のポケット８ｃは、このポケット８ｃを構成する隣接する柱部８ｂの径方向外縁に面取り部１０が形成されている。この面取り部１０により、前記ポケット８ｃの保持器周方向の開口幅が、他の位置のポケット８ｃの開口幅よりも大きくなり、たる形ころ６を径方向外側から圧入可能となる。

保持器８の柱部８ｂが保持器中心軸に対して傾き（図１中の角度α参照）、かつ、柱部８ｂの内面が湾曲面とされている。このため、保持器８の軸方向への抜けに対して、柱部８ｂの保持器周方向内面のうちたる形ころ６のピッチ径Ｐ（ＰＣＤ）よりも径方向内側の部分（柱部内面の内径部分）が、たる形ころ６の転動面でのＰＣＤが通る部分と接触し、摩擦抵抗が生じる。摩擦抵抗の大きさは、保持器８の自重を保持可能な大きさ以上に設定され、柱部８ｂの径方向の厚み、材質等に基づいて設定される。

この摩擦抵抗によって、自動ころ調心ころ軸受の組み立てにおいて、内輪アセンブリを外輪２の中心軸に対して直角となるように差し込み、外輪２の中心軸に一致するように回動する（はら返しする）とき、保持器８の軸方向への抜けが防止される。したがって、保持器８が抜けないようにするために、例えば、手で保持器８を押さえたり、治具、道具で固定したりする必要がない。

また、保持器８を柱部８ｂがころ中心軸に対して平行に傾くように環状部８ａに形成することができる。この場合、柱部８ｂ内面の内径部分は、ころ中心軸方向の長さが最大となる。したがって、柱部８ｂの保持器周方向の内面と、たる形ころ６の転動面との間で生じる摩擦抵抗をより大きくすることができ、保持器８の軸方向の抜けが確実に防止される。

このように構成された自動調心ころ軸受は、以下のように組み立てられる。
まず、保持器８をその環状部８ａが下向きとなるように置き、保持器８の各ポケット８ｃにたる形ころ６を組み込んでいく。このとき、保持器８のポケット８ｃのうち直径方向の対角２箇所以上のポケット８ｃ、すなわち、柱部８ｂの面取り部１０により保持器周方向の開口幅を大きく形成されたポケット８ｃには、たる形ころ６が組み込まれていない。

次に、図６に示すように、各ポケット８ｃにたる形ころ６を差し込んだ保持器８に内輪１を軸方向に差し込み、内輪１の一方の内輪軌道３に各たる形ころ６の転動面が接触するように組み合わせる。

この組み合せ後、内輪１の裏表を返して、前述の保持器８と同様、たる形ころ７を組み合わせた保持器９のポケット９ｃに内輪１を軸方向に差し込み、内輪１の他方の内輪軌道４に各たる形ころ７の転動面が接触するように組み合わせる。このようにして、内輪１にたる形ころ６、７と保持器８、９とを組み込んだ内輪アセンブリを組み立てる。

続いて、内輪アセンブリを外輪２に直角に差し込む。このとき、内輪アセンブリはたる形ころ６、７が組み込まれていない保持器８、９の直径方向の対角２箇所以上が、外輪２の球面軌道５の端部に差し込んだ状態となっている。

この状態で外輪２に直角に差し込んだ内輪アセンブリを外輪２と中心軸が一致するように回転させ（はら返しさせ）て、内輪アセンブリを外輪２に組み込む。このはら返しの際、保持器８、９は、軸方向への抜けに対して、たる形ころ６、７との間で摩擦抵抗を生じ、内輪１から脱落しない。このため、保持器８、９を押さえておく必要がない。

はら返しの後、内輪アセンブリの中心軸を外輪２の中心軸に対して傾くように回転し、保持器８、９のポケットのうち開口幅が大きく形成されている直径方向の対角２箇所以上のポケット８ｃ、９ｃにたる形ころ６、７を径方向内向きに圧入により組み込む。

このようにして、自動調心ころ軸受が組み立てられる。この自動調心ころ軸受は、保持器８、９が各列のたる形ころ６、７から軸方向に抜けない構成であるので、保持器８、９によって、各列のたる形ころ６、７が内輪１と外輪２の間に保持される。

たる形ころ６、７が保持されることで、内輪１の内輪軌道３、４の小径側につばを形成する必要がなくなる。したがって、内輪の製作工程において、つばの加工工程が不要となるとともに、内輪の軽量化が図られる。

また、一般に、打ち抜き保持器が組み込まれる内輪軌道の小径側につばを形成していない内輪を、この実施形態に係る自動調心ころ軸受の内輪１として兼用することができる。内輪が兼用可能であれば、内輪の品種、型番の管理工程数が削減可能となる。

上記保持器８、９の構造は、軸方向の抜けに対して、柱部８ｂ、９ｂが、たる形ころ６、７との間で抵抗を生じさせることが可能な限り、適宜に変更することができる。一例として、この発明の第２実施形態を図７に示す。なお、以下においては、上記第１実施形態との相違点を中心に述べ、同一に考えられる構成に同符号を用いる。

この第２実施形態においても、保持器８、９は、それぞれ同一構成のものが採用されており、組み込みの向きが反対向きとなっているだけであるので、以下、保持器８に関してのみ述べる。
この実施形態の保持器８は、柱部８ｂの周方向の内面が円筒面をなしている。この円筒面はたる形ころ６の最大径における直径を有しており、隣接する柱部８ｂの内面によってポケット８ｃが形成されている。

保持器８のポケット８ｃが円筒面をなしているので、保持器８にたる形ころ６を組み込む際、ポケット８ｃ内にたる形ころ６を圧入する必要がなくなる。したがって、たる形ころ６を保持器８にさらに組み込みやすくなる。

この発明の第３実施形態を図８に示す。
この第３実施形態に係る自動調心ころ軸受は、保持器８、９の環状部８ａ、９ａに径方向内向きのフランジ１１が形成され、そのフランジ１１が内輪１の外径面に摺接し、内輪１により案内された点で前述の第１実施形態と相違する。その他の構成は、前記第１実施形態と同様であり、同一に考えられる構成に同符号を用いる。

これにより、保持器８、９が内輪１によって案内されるので、保持器８、９が安定し、たる形ころ６、７の挙動が安定し、スキューの発生が抑えられる。

第１実施形態に係る自動調心ころ軸受を示す縦断面図 同上の保持器を示す正面図 同上の保持器を示す側面図 同上の保持器のポケットを示す一部拡大斜視図 同上の保持器の直径方向の対角２箇所以上のポケットを示す一部拡大斜視図 同上の内輪アセンブリの組み立てを示す説明図 第２実施形態に係る自動調心ころ軸受の保持器のポケットを示す一部拡大斜視図 第３実施形態に係る自動調心ころ軸受を示す縦断面図 従来の自動調心ころ軸受を示す縦断面図 同上のたる形ころの保持器への組み込み状態を示す説明図

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
３、４ 内輪軌道
５ 球面軌道
６、７ たる形ころ
８、９ 保持器
８ａ、９ａ 環状部
８ｂ、９ｂ 柱部
８ｃ、９ｃ ポケット
１０ 面取り部
１１ フランジ
２１ 内輪
２２ 外輪
２３、２４ 軌道
２５ 球面軌道
２６、２７ たる形ころ
２８ 保持器
２９ 環状部
３０ 柱部
３１ つば部

Claims (10)

1. 球面軌道を有する外輪と、複列の軌道を有する内輪と、くし形の保持器とを備え、前記外輪の球面軌道と前記内輪の各軌道との間に介在される複数のたる形ころを前記保持器で保持した自動調心ころ軸受において、
   前記保持器の環状部が前記内輪の各軌道の小径側に配置され、前記保持器の柱部の保持器周方向の内面が、前記たる形ころの転動面との間で前記保持器の軸受中心軸方向への抜けに対して前記保持器の自重を保持可能な抵抗を生じる傾きを持つことを特徴とする自動調心ころ軸受。
2. 前記保持器は、前記柱部が前記環状部に向かって径方向内向きに保持器中心軸に対して傾くように前記環状部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の自動調心ころ軸受。
3. 前記柱部が前記ころの中心軸に平行に傾くように前記環状部に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の自動調心ころ軸受。
4. 前記内輪は各軌道の小径側につばがないものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の自動調心ころ軸受。
5. 前記保持器の環状部に前記径方向内向きのフランジが形成され、そのフランジの内面にころ案内面が形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに１つに記載の自動調心ころ軸受。
6. 前記保持器は、前記フランジが前記内輪の外径面に摺接し、前記内輪により案内されたことを特徴とする請求項５に記載の自動調心ころ軸受。
7. 前記保持器は、その直径方向の対角２箇所以上のポケットが、前記たる形ころを径方向外側から圧入可能に形成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の自動調心ころ軸受。
8. 前記保持器は、前記柱部の保持器周方向の内面が円筒面であり、その円筒面がころ最大径における直径を有し、かつ筒軸がころ中心軸と一致することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の自動調心ころ軸受。
9. 前記保持器の環状部が軸受幅面よりも軸方向内側に位置することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の自動調心ころ軸受。
10. 前記保持器の材質が軟質金属により形成されたことを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の自動調心ころ軸受。

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