(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
軸方向に所定間隔を隔てて互いに対向する一対のリム部、及び、前記一対のリム部の間に設けられ当該一対のリム部と共にころを収容するためのポケットを形成する一対の柱部を有する保持器セグメントを複数備え、
前記保持器セグメントの径方向外側と径方向内側との内の一方側から前記ころが前記ポケットに組み入れられると共に、内輪と外輪との間の環状空間に前記複数の保持器セグメントを周方向に沿って配列して構成されるころ軸受用の分割保持器であって、
前記柱部は、前記径方向外側において前記ころ側に突出して設けられ、かつ、当該ころの外周面に径方向外側から接触する外側保持部と、前記径方向内側において前記ころ側に突出して設けられ、かつ、当該ころの外周面に径方向内側から接触する内側保持部と、を有し、前記保持器セグメントは、前記外側保持部と前記内側保持部とが前記ころに接触することによって径方向についての位置決めがされ、
前記外側保持部と前記内側保持部とのうち、前記ころが前記ポケットに組み入れられる前記一方側の保持部は、前記柱部の軸方向の中央領域のみに設けられていることを特徴とする分割保持器。
前記一方側の保持部の軸方向の両側部は、前記リム部側に向かうにしたがって突出高さが徐々に低くなる側部斜面を有している請求項1〜3のいずれか一項に記載の分割保持器。
前記一方側の保持部は、突出高さが最も高い頂部と、当該頂部から径方向内外の双方に延在し突出高さが徐々に低くなっている内斜面及び外斜面とを有している請求項1〜4のいずれか一項に記載の分割保持器。
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間の環状空間に転動可能に配置された複数のころと、請求項1〜5のいずれか一項に記載の分割保持器と、を備えていることを特徴とするころ軸受。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このようなころ案内タイプの分割保持器が備えている各保持器セグメントは、
図9(A)に示すように、軸方向に所定間隔を隔てて互いに対向する一対のリム部91,92と、これらリム部91,92の間に設けられている一対の柱部93,94とを有している。これらリム部91,92及び柱部93,94によって囲まれた領域が、単一のころを収容するための単一のポケット95となる。そして、
図9(B)に示すように、柱部93,94それぞれは、その径方向外側(外輪側)及び径方向内側(内輪側)の双方において、ころ96側に突出(隆起)して設けられている保持部97を有している。保持部97は、柱部93(94)の軸方向全長にわたって設けられており(
図9(A)参照)、この保持部97が、ころ96の外周面96aに接触することによって(
図9(B)参照)、ころ96により保持器セグメント90の径方向についての位置決めが行われる。
【0005】
この分割保持器を備えているころ軸受の組み立ての際、保持器セグメント90のポケット95にころ96を、例えば径方向外側から組み入れるためには、ころ96は、柱部93,94に設けられている径方向外側の保持部97を乗り越える必要があり、この乗り越えの際には、保持部97をそれぞれ含む柱部93,94が軸方向全長にわたって弾性変形する。つまり、ころ96をポケット95へ組み入れる作業は、径方向外側にある保持部97をそれぞれ含む柱部93,94がころ96に押されて弾性変形することにより、可能となる。
【0006】
このように柱部93,94が軸方向全長にわたって弾性変形すると、
図9(A)において、例えば柱部93とリム部91とが交差して連結されている部分、つまりポケット95の隅部98が起点となって、保持器セグメント90が損傷するおそれがある。特に、柱部93の軸方向両側部(リム部側の部分)93aにおける弾性変形が大きい場合、ポケット95の隅部98において大きな局部応力が発生し、損傷が生じやすくなる。
【0007】
そこで本発明は、保持器セグメントのポケットにころを組み入れる際、ポケットの隅部が起点となって保持器セグメントが損傷するのを防ぐことが可能となる分割保持器、及びこの分割保持器を備えたころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1)本発明は、軸方向に所定間隔を隔てて互いに対向する一対のリム部、及び、前記一対のリム部の間に設けられ当該一対のリム部と共にころを収容するためのポケットを形成する一対の柱部を有する保持器セグメントを複数備え、前記保持器セグメントの径方向外側と径方向内側との内の一方側から前記ころが前記ポケットに組み入れられる
と共に、内輪と外輪との間の環状空間に前記複数の保持器セグメントを周方向に沿って配列して構成されるころ軸受用の分割保持器であって、前記柱部は、前記径方向外側及び前記径方向内側の双方において前記ころ側に突出して設けられ、かつ、当該ころの外周面に接触することによって前記保持器セグメントの径方向についての位置決めをするための保持部を有し、前記ころが前記ポケットに組み入れられる前記一方側の前記保持部は、前記柱部の軸方向の中央領域に設けられている。
【0009】
本発明によれば、保持器セグメントの径方向外側と径方向内側との内の一方側から、ころをポケットへ組み入れる作業は、当該一方側にある前記保持部を含む柱部が当該ころに押されて弾性変形することにより、可能となる。この際、柱部では、前記一方側の保持部が形成されている軸方向の中央領域において比較的大きく弾性変形するが、その軸方向両側の領域においては大きく変形しないで済む。このため、ポケットの隅部に発生する局部応力(応力集中)を軽減することができ、この隅部を起点として保持器セグメントが損傷するのを防ぐことが可能となる。
【0010】
(2)また、前記ポケットの隅部には、輪郭が凹曲形状であるリセス部が形成されているのが好ましく、このリセス部により、ころの角部とポケットの隅部とが干渉するのを防ぐことができ、更に、このリセス部の輪郭が凹曲形状であるため、ポケットの隅部に発生する応力を緩和することができる。
(3)また、前記(2)に記載の前記リセス部は、前記ころの角部に面取りとして形成されている小円弧面よりも半径が大きい凹円弧面を有しているのが好ましい。この場合、ポケットの隅部に大きな半径の凹円弧面を形成することが可能となり、ポケットの隅部に発生する応力をより一層緩和することができる。
【0011】
(4)また、前記一方側の保持部の軸方向の両側部は、前記リム部側に向かうにしたがって突出高さが徐々に低くなる側部斜面を有しているのが好ましい。この場合、保持部の存在によって柱部の断面形状が急変するのを防ぎ、保持部の形成領域における局部応力の発生を抑制することができる。
【0012】
(5)また、前記一方側の保持部は、突出高さが最も高い頂部と、当該頂部から径方向内外の双方に延在し突出高さが徐々に低くなっている内斜面及び外斜面とを有しているのが好ましい。この場合、ころをポケットに組み入れる際、ころは外斜面に案内され、その後、頂部を乗り越えることができ、ころをポケットへ組み入れ易くなる。
【0013】
(6)本発明のころ軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間の環状空間に転動可能に配置された複数のころと、前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の分割保持器と、を備えている。
本発明によれば、ころ軸受の組み立てにおいて、ころを保持器セグメントのポケットに組み入れる際、そのポケットの隅部を起点として保持器セグメントが損傷するのを防ぐことが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の分割保持器によれば、保持器セグメントのポケットにころを組み入れる際、ポケットの隅部に発生する局部応力(応力集中)を軽減することができ、この隅部が起点となって保持器セグメントが損傷するのを防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の保持器を備えたころ軸受を示す要部断面図である。
図2は、このころ軸受を示す側面図である。本実施形態のころ軸受1は、円すいころ軸受であり、内輪2と、外輪3と、内輪2と外輪3との間の環状空間に転動可能に配置された複数の円すいころ4と、これら円すいころ4を保持する保持器5とを備えている。本実施形態の保持器5は、複数の保持器セグメント6を備えている分割保持器である。内輪2、外輪3及び円すいころ4は、鋼製からなり、例えば軸受鋼である。
【0017】
図1において、外輪3の内周には、円すいころ4が転動するように、円すい面からなる外輪軌道面3aが形成されている。内輪2の外周には、円すいころ4が転動するように、円すい面からなる内輪軌道面2aが形成されている。内輪2の軸方向の両側には、外径の大きい大鍔部2b及び外径の小さい小鍔部2cが径方向外方に突出して設けられており、大鍔部2bには、円すいころ4の軸方向一方側の大端面4aが接触する。円すいころ4及び分割保持器5が存在する軸受内部には、グリース等の潤滑剤が設けられており、このグリースによって円すいころ軸受1の潤滑が行われる。
【0018】
分割保持器5は、複数の保持器セグメント6を有しており(
図2参照)、これら保持器セグメント6を、内輪2と外輪3との間の環状空間に周方向に沿って環状に複数配列することによって構成されている。
また、この円すいころ軸受1は、各保持器セグメント6が円すいころ4によって案内される「ころ案内タイプ」のものである。つまり、保持器セグメント6の径方向(及び軸方向)についての位置決めが、円すいころ4によって行われる。これにより、各保持器セグメント6は内輪軌道面2a及び外輪軌道面3aに接触しない。
【0019】
ころ案内とするために、各保持器セグメント6の内周面と内輪2の外周面との間、及び各保持器セグメント6の外周面と外輪3の内周面との間には、それぞれ所定の径方向隙間S1,S2が設けられている。また、隣接する保持器セグメント6の間には、所定の円周方向隙間S3が設けられている。そして、後にも説明するが、各保持器セグメント6は、円すいころ4の外周面に接触することによって保持器セグメント6の径方向についての位置決めをするための保持部31,32,33,34(
図3、
図4参照)を有している。
【0020】
図3は、保持器セグメント6を示す斜視図である。
図4は、
図3のA−A矢視断面図である。本実施形態の保持器セグメント6は、合成樹脂製であり、射出成型によって矩形枠状に形成されたものである。具体的に説明すると、保持器セグメント6は、一対のリム部21,22と、一対の柱部23,24とを備えている。第1リム部21と第2リム部22とは、保持する円すいころ4の軸方向に所定間隔を隔てて互いに対向している。第1柱部23と第2柱部24とは、前記軸方向に直交する方向(分割保持器5の周方向)に所定間隔を隔てて互いに対向している。柱部23,24はリム部21,22の間に設けられており、これらリム部21,22と柱部23,24とは連結され一体となり矩形枠状となる。そして、この保持器セグメント6には、リム部21,22と柱部23,24とによって、単一の円すいころ4を収容するための単一のポケット25が形成されている。つまり、リム部21,22及び柱部23,24によって囲まれた領域が、ポケット25となる。なお、
図3では、円すいころ4を省略している。
【0021】
リム部21,22は直線板状であり、その内側面21a,22aは径方向及び周方向に広がる面となるが、本実施形態では、内側面21a,22aの中央にリセス部(凹部)27が設けられている。
柱部23,24は直線板状であり、その内側面23a,24aは径方向及び軸方向に広がる面となるが、本実施形態では、この内側面23a,24aから隆起している保持部31,32,33,34が設けられている。
また、リム部21,22それぞれと柱部23との間、及び、リム部21,22それぞれと柱部24との間の各領域、つまりポケット25の四カ所の隅部10にリセス部(凹部)28が設けられている。
【0022】
このような分割保持器5を備えている円すいころ軸受1の組み立ての際、各保持器セグメント6の径方向外側と径方向内側との内の一方側から、円すいころ4がポケット25に組み入れられる。なお、本実施形態では、保持器セグメント6(ポケット25)の径方向外側から円すいころ4が組み入れられ、ポケット25の径方向外側縁が円すいころ4の挿入口となる。
【0023】
図4において、第1柱部23は、径方向外側及び径方向内側の双方において、円すいころ4側に突出(隆起)して設けられている第1の外側保持部31及び第1の内側保持部32を有している。これと同様に、第2柱部24は、径方向外側及び径方向内側の双方において、円すいころ4側に突出(隆起)して設けられている第2の外側保持部33及び第2の内側保持部34を有している。外側保持部31と外側保持部33とは同じ形状であり、内側保持部32と内側保持部34とは同じ形状である。
【0024】
外側保持部31,33の(軸方向の各位置における)間隔は、(当該各位置に対応する)円すいころ4の直径よりも小さく設定されている。これと同様に、内側保持部32,34の(軸方向の各位置における)間隔は、(当該各位置に対応する)円すいころ4の直径よりも小さく設定されている。なお、前記間隔は、最小間隔である。そして、外側保持部31,33が、円すいころ4の外周面4cに径方向外側から接触可能であり、内側保持部32,35が、円すいころ4の外周面4cに径方向内側から接触可能であることによって、この保持器セグメント6の径方向についての位置決めがされる。つまり、これら保持部31,32,33,34によって、保持器セグメント6は径方向についてころ案内される。なお、軸方向についての位置規制は、リム部21,22の内側面21a,22aが円すいころ4の端面4a,4b(
図1参照)に接触することで行われる。
【0025】
図3及び
図4に示すように、第1柱部23の内側保持部32は、柱部23の径方向内側の領域において柱部23の内側面23aから周方向に突出して設けられており、この内側保持部32は、柱部23の軸方向全長にわたって設けられている(
図3参照)。なお、第2柱部24の内側保持部34も、第1柱部23の内側保持部32と同様の構成である。
【0026】
また、
図3及び
図4に示すように、第1柱部23の外側保持部31は、柱部23の径方向外側の領域において柱部23の内側面23aから周方向に突出して設けられており、この外側保持部31は、軸方向全長ではなく、柱部23の一部である中央領域にのみ設けられている(
図3参照)。なお、第2柱部24の外側保持部33も、第1柱部23の外側保持部31と同様の構成である。このように、円すいころ4がポケット25に組み入れられる径方向外側に位置する外側保持部31(33)は、柱部23(24)の軸方向の中央領域にのみ設けられており、軸方向の両側領域には存在していない。
【0027】
図5は、第1柱部23の外側保持部31を径方向外側から見た説明図である。外側保持部31は、柱部23の内側面23aを基準として所定寸法について突出しており、外側保持部31の頂部36は、内側面23aと平行であって軸方向に沿って直線状に延在している。そして、この外側保持部31は、その軸方向の両側部において、リム部21,22側に向かうにしたがって突出高さhが徐々に低くなる側部斜面39を有している。本実施形態では、側部斜面39は、頂部36側の平面39aと、この平面39a及び内側面23aと滑らかに連続する円弧面39bとの複合斜面からなる。そして、第2柱部24の外側保持部33においても同様の構成である。なお、側部斜面39は、前記のような複合斜面ではなく、平面のみ又は円弧面のみからなる斜面であってもよい。
【0028】
図6は、柱部23の断面図である。外側保持部31は、柱部23の内側面23aの内の径方向外側の領域に設けられている。この外側保持部31は、突出高さが最も高い頂部36と、この頂部36から径方向内側及び径方向外側の双方に延在している内斜面37及び外斜面38とを有している。これら斜面37,38は、それぞれ突出高さが徐々に低くなっている。そして、内斜面37が、円すいころ4の外周面4cに接触する。
【0029】
これに対して、内側保持部32は、柱部23の内側面23aの内の径方向内側の領域に設けられている。この内側保持部32は、突出高さが最も高い頂部40と、この頂部40から径方向外側に延在している外斜面41とを有している。外斜面41は、突出高さが徐々に低くなっている。そして、外斜面41が、円すいころ4の外周面4cに接触する。頂部40は、内側面23aの最も径方向内側に位置する。
これら内側保持部32,34及び外側保持部31,33は、直線板状であるリム部21,22及び柱部23,24によって囲まれた範囲内、つまりポケット25内に設けられている。
【0030】
このような分割保持器5を備えている円すいころ軸受1の組み立ての際、保持器セグメント6のポケット25に円すいころ4を径方向外側から組み入れるためには、円すいころ4は、柱部23,24の外側保持部31,33を乗り越える必要があり、そして、この乗り越えの際には、これら外側保持部31,33を含む柱部23,24が弾性変形する。つまり、円すいころ4をポケット25へ組み入れる作業は、外側保持部31,33を含む柱部23,24が円すいころ4に押されて弾性変形することにより、可能となる。なお、この柱部23(24)が弾性変形する態様は、その両側に位置するリム部21,22が支点(固定端)となりかつ中央領域に荷重が作用する梁の曲げの態様となる。したがって、この支点に含まれるポケット25の隅部10における応力は、柱部23(24)の他部(軸方向中央部)に比べて大きくなる。
【0031】
そこで、本実施形態では、円すいころ4が組み入れられる側に位置する外側保持部31,33は、柱部23,24の軸方向の中央領域にのみ設けられており、軸方向の両側領域には存在していない。このため、この組み入れる作業の際、柱部23,24では、軸方向の中央領域において比較的大きく弾性変形するが、その軸方向両側の領域においては大きく変形しないで済む。このため、ポケット25の隅部10に発生する局部応力(応力集中)を軽減することができ、この隅部を起点とする保持器セグメント6の損傷を防ぐことが可能となる。
【0032】
特に本実施形態では、外側保持部31(33)は、柱部23(24)の軸方向の中心点を含む中央領域にのみ設けられており、隅部10から離れている。また、外側保持部31(33)の軸方向長さL(
図3参照)は、柱部23(24)の軸方向長さの35%以上で70%以下に設定されるのが好ましく、特に、本実施形態のように45%以上で55%以下とするのがより好ましい。なお、前記軸方向長さLは、側部斜面39を除く軸方向長さである。
【0033】
外側保持部31(33)の軸方向長さLを短くし過ぎると、保持器セグメント6の軸方向中心部(外側保持部31(33))を支点として、保持器セグメント6が円すいころ4に対して揺動しやすくなり、振動や異音の発生の原因となるおそれがある。このため、外側保持部31(33)は、円すいころ4の外周面4cに点接触又はこれに近い接触状態となる突起ではなく、軸方向に所定の長さを有し線接触状態となる突条としている。
【0034】
図7は、保持器セグメント6の一部(リム部22と柱部23との連結部)を径方向外側から見た図である。前記のとおり(
図3参照)、ポケット25の四カ所の隅部10には、リセス部28が設けられており、各リセス部28の輪郭が凹曲形状となっている。このリセス部28の形状について更に説明すると、
図7に示すように、リセス部28は、柱部23の内側面23aと滑らかに連続している第1の凹円弧面29aと、リム部22の内側面22aと連続する第2の凹円弧面29bと、これら凹円弧面29a,29bを繋ぐ面(平面)29cとを有している。これらの面29a,29b,29cが滑らかに連続することで、リセス部28の輪郭が凹曲形状となる。また、リセス部28は、その底面(前記面29c)がリム部22の内側面22aよりも軸方向外側(
図7では、左側)に位置している。なお凹円弧面29aと凹円弧面29bとを繋いで前記面29cを省略してもよい。
【0035】
図7において、円すいころ4が、内側面23a及び内側面22aの双方に接触した状態を破線で示している。以下、この状態を接触状態という。第1の凹円弧面29aの柱部23側の始点Q1の位置は、径方向外側から見て、前記接触状態にある円すいころ4の角部4dに面取りとして形成されている小円弧面4eの始点Q2と、内側面22aを延長させた仮想面と内側面23aを延長させた仮想面との交点Q3との間に存在している。これにより、始点Q1の位置、つまり、凹円弧面29aの位置を、ポケット中心側(図(A)では、右側)に寄せることができ、この結果、保持器セグメント6を軸方向についての少しでもコンパクト化することに貢献している。
【0036】
そして、このリセス部28の半径、特に、第1の凹円弧面29aの半径R1は、円すいころ4の角部4dの小円弧面4eの半径R0よりも大きく設定されている(R1>R0)。なお、第2の凹円弧面29bの半径R2についても、前記半径R0より大きく設定されていてもよい。また、他の隅部10におけるリセス部28も、
図7に示す柱部23とリム部22との間のリセス部28と、同様の構成である。
【0037】
なお、
図8は、ポケット25の隅部10の他の形態を示す図(径方向外側から見た図)である。この隅部10には、
図7に示すようなリセス部28が設けられておらず、柱部23の内側面23aとリム部22の内側面22aとの双方に接する円弧形状の凹曲面10aが形成されているのみである。この場合、円すいころ4の角部4dに面取りとして形成されている小円弧面4eの半径R0よりも大きな半径の凹曲面10aを形成すると、円すいころ4が内側面23a,22aに接触する前に、円すいころ4の角部4dが凹曲面10aに接触してしまう。つまり、保持器セグメント6が円すいころ4を安定して保持すべく、円すいころ4を内側面23a,22aに接触させるためには、
図8に示す形態の場合、破線で示すように、前記角部4dの半径R0よりも小さい半径による凹曲面10aとする必要がある。しかし、このように隅部10の凹曲面10の半径が小さくなると、円すいころ4をポケット25に組み入れるために柱部23が弾性変形すると、この隅部10に発生する応力(局部応力)は極めて大きくなってしまう。
【0038】
これに対して、
図7に示すように隅部10にリセス部28を設けることにより、ポケット25の隅部10に、円すいころ4の角部4dの小円弧面4eの半径R0よりも大きな円弧面部を設けることが可能となる。この結果、円すいころ4をポケット25に組み入れるために柱部23が弾性変形しても、この隅部10に発生する応力を、
図8の形態の場合に比べて、小さくすることができる。
【0039】
このように、リセス部28は凹曲面(凹円弧面29a,29b)を有するため、円すいころ4をポケット25に組み入れる際に隅部10に発生する応力を、緩和することができる。特に、ポケット25の隅部10に大きな半径の凹曲面(凹円弧面29a)を形成することが可能となり、この隅部10に発生する応力をより一層緩和することができる。
また、このリセス部28によれば、ポケット25の隅部10と、円すいころ4の角部4dとが干渉するのを防ぐことができる。つまり、円すいころ4を内側面23a,22aに対して共に接触させることができ、保持器セグメント6が円すいころ4を安定して保持することができ、また、円すいころ4によって保持器セグメント6は位置決めされる。
【0040】
また、本実施形態の保持器セグメント6では、
図5に示しているように、柱部23(24)に外側保持部31(33)が形成されていることで、これら柱部23(24)の断面形状(厚さ)は変化している。このように断面形状が変化していると、これら柱部23(24)が前記のように梁の曲げのような態様で弾性変形した場合、断面形状が変化している部分において局部応力が生じやすい。しかし、外側保持部31(33)の軸方向の両側部は、リム部21,22側に向かうにしたがって突出高さが徐々に低くなる斜面39を有していることから、柱部23,24の断面形状が急変するのを防ぐことができ、外側保持部31,33の形成領域における局部応力の発生を抑制することができる。
【0041】
また、前記のとおり、円すいころ4をポケット25に組み入れる際、円すいころ4は外側保持部31,33を乗り越える必要があり、また、この際、柱部23,24は弾性変形する。そこで、本実施形態では、前記のとおり、
図6に示すように、外側保持部31(33)は、突出高さが最も高い頂部36と、この頂部36から径方向内外の双方に延在し突出高さが徐々に低くなっている内斜面37及び外斜面38とを有している。この構成によれば、円すいころ4をポケット25に組み入れる際、円すいころ4は外斜面38に案内され、その後、頂部36を乗り越えることができ、円すいころ4をポケット25へ組み入れ易くすることができる。
また、頂部36は円弧面からなり、円すいころ4の頂部36の乗り越えを容易とすると共に、乗り越えの際の双方における傷の発生を防いでいる。
【0042】
以上より、本実施形態の分割保持器5によれば、円すいころ4を保持器セグメント6のポケット25に組み入れる作業が容易となり、円すいころ軸受1の組み立てが容易となる。
【0043】
本発明の分割保持器5は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。前記実施形態では、ころを円すいころとして説明したが、円筒ころであってもよい。
また、前記実施形態では(
図3参照)、内側保持部32は、柱部23,24の全長にわたって形成されている場合について説明したが、この内側保持部32も、柱部の軸方向の一部(中央領域又は両側部の領域)にのみ設けられている構成であってもよい。
また、前記実施形態では、径方向外側から円すいころ4をポケット25へ組み入れる場合について説明したが、径方向内側から組み入れてもよい。ただし、この場合、図示しないが、ころが組み入れられる径方向内側の内側保持部が、柱部の軸方向の中央領域にのみ設けられ、両側領域には存在しないようにする必要がある。