特開 2023-6671 円錐ころ軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023006671

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】円錐ころ軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/46 20060101AFI20230111BHJP

   F16C 19/36 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

F16C33/46

F16C19/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021109392

(22)【出願日】2021-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】富永 大介

(72)【発明者】

【氏名】宮本 真人

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA16

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA34

3J701BA44

3J701BA49

3J701EA31

3J701FA46

3J701GA60

3J701XB03

3J701XB14

3J701XB19

3J701XB23

3J701XB26

(57)【要約】

【課題】保持器に円錐ころを容易に組み込み可能な円錐ころ軸受を提供する。
【解決手段】保持器は、互いに軸方向に離間するように配置された大径リング部及び小径リング部と、大径リング部と小径リング部とを接続し、周方向に所定間隔に配置された複数の柱部と、大径リング部と、小径リング部と、周方向に隣り合う柱部と、の間に形成され、円錐ころをそれぞれ保持する複数のポケットと、を有する。ポケットを形成している大径リング部の内面の内径側の角部には、切欠きが形成されている
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項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転動自在に保持する保持器と、
を備える円錐ころ軸受であって、
前記保持器は、
互いに軸方向に離間するように配置された大径リング部及び小径リング部と、
前記大径リング部と前記小径リング部とを接続し、周方向に所定間隔に配置された複数の柱部と、
前記大径リング部と、前記小径リング部と、周方向に隣り合う前記柱部と、の間に形成され、前記円錐ころをそれぞれ保持する複数のポケットと、
を有し、
前記ポケットを形成している前記大径リング部の内面の内径側の角部には、切欠きが形成されている
ことを特徴とする円錐ころ軸受。

【請求項2】

前記ポケットにおいて、前記ポケットの周方向中央部における前記切欠きの大きさは、前記ポケットの周方向外側部における前記切欠きの大きさよりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の円錐ころ軸受。

【請求項3】

前記切欠きの曲率半径をＲｋ、前記円錐ころの最大径部の半径をＲｓとしたとき、Ｒｋ＞Ｒｓである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の円錐ころ軸受。

【請求項4】

前記切欠きの保持器の周方向の長さをＫｗ、前記円錐ころの大径側端面の最大径をＤｗ３としたとき、Ｄｗ３＞Ｋｗ＞０である、
ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の円錐ころ軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円錐ころ軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

ころ軸受は、玉軸受よりもラジアル荷重の負荷能力が大きく、転動体として円錐台状のころ（円錐ころ）が組み込まれた円錐ころ軸受は、ラジアル荷重及びアキシアル（スラスト）荷重の合成荷重を支持することができる。このため、円錐ころ軸受は、高荷重・高剛性を求められる各種機械装置の回転支持部に広く使用されている。

【0003】

例えば、特許文献１の記載の円錐ころ軸受では、保持器は、複数の円錐ころの大端面に沿って周方向に延びる大径側環状部と、複数の円錐ころの小端面に沿って周方向に延びる小径側環状部と、大径側環状部と小径側環状部を連結する複数の柱部とを有する。大径側環状部と小径側環状部と複数の柱部は、複数の円錐ころをそれぞれ収容する複数のポケットを区画する。大径側環状部には、各円錐ころの大端面に対向する大径側ポケット面が形成されている。大径側ポケット面には、潤滑油を毛細管現象で導入して保持する非貫通の保油穴又は保油凹部が形成されている。

【0004】

このように構成されることで、大径側ポケット面に形成された保油穴又は保油凹部に潤滑油を保持し、円錐ころの大端面と内輪大鍔との間の耐焼き付き性を高めることを図っており、より高荷重に耐えられるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１６３８０９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

円錐ころ軸受においては、通常、保持器には内側から円錐ころが組み込まれる。より高荷重・高剛性を求められるロボット用円錐ころ軸受の場合には円錐ころが通常のものよりも長いものが組み込まれる。同一名番の場合、保持器のポケット穴に対してころの寸法が大きくなるため、ころを保持器に挿入することが難しくなり、組み立て性が悪化する。この状況で無理にころを保持器に挿入すると保持器が損傷する可能性がある。

【0007】

本発明は前述の状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、保持器に円錐ころを容易に組み込み可能な円錐ころ軸受を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（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転動自在に保持する保持器と、
を備える円錐ころ軸受であって、
前記保持器は、
互いに軸方向に離間するように配置された大径リング部及び小径リング部と、
前記大径リング部と前記小径リング部とを接続し、周方向に所定間隔に配置された複数の柱部と、
前記大径リング部と、前記小径リング部と、周方向に隣り合う前記柱部と、の間に形成され、前記円錐ころをそれぞれ保持する複数のポケットと、
を有し、
前記ポケットを形成している前記大径リング部の内面の内径側の角部には、切欠きが形成されている
ことを特徴とする円錐ころ軸受。
（２） 前記ポケットにおいて、前記ポケットの周方向中央部における前記切欠きの大きさは、前記ポケットの周方向外側部における前記切欠きの大きさよりも大きい
ことを特徴とする（１）に記載の円錐ころ軸受。
（３） 前記切欠きの曲率半径をＲｋ、前記円錐ころの最大径部の半径をＲｓとしたとき、Ｒｋ＞Ｒｓである、
ことを特徴とする（１）又は（２）に記載の円錐ころ軸受。
（４） 前記切欠きの保持器の周方向の長さをＫｗ、前記円錐ころの大径側端面の最大径をＤｗ３としたとき、Ｄｗ３＞Ｋｗ＞０である、
ことを特徴とする（１）～（３）の何れか１つに記載の円錐ころ軸受。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、保持器に円錐ころを容易に組み込み可能な円錐ころ軸受を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る円錐ころ軸受の断面図であり、（ｂ）は、円錐ころを示す図である。

【図2】汎用の円錐ころを示す図である。

【図3】図１の保持器の斜視図である。

【図4】（ａ）は、図３の保持器の要部拡大斜視図であり、（ｂ）は、保持器の要部拡大断面図である。

【図5】（ａ）は、突起部の好ましい位置を説明するための断面図であり、（ｂ）は、円錐ころの回転軸線に垂直な線に沿って切断した断面図である。

【図6】（ａ）は、保持器の大径側で、円錐ころの回転軸線に垂直な線に沿って切断した断面図であり、（ｂ）は、保持器の小径側で、円錐ころの回転軸線に垂直な線に沿って切断した断面図である。

【図7】保持器のポケットに円錐ころを組み込む状態を示す断面図である。

【図8】（ａ）は、保持器に円錐ころを組み込む前の斜視図であり、（ｂ）は、保持器に円錐ころを組み込んだ後の斜視図である。

【図9】保持器の切欠きと円錐ころとの寸法関係を説明するための要部斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の各実施形態に係る円錐ころ軸受について、図面に基づき詳細に説明する。

【0012】

（第１実施形態）
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態の円錐ころ軸受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を所定の間隔で転動自在に保持する樹脂製保持器１０と、を有する。

【0013】

外輪軌道面２ａの内径は、小径側から大径側に向かうに従って次第に大きくなる。

【0014】

また、内輪３は、大径側端部に半径方向外方に突出して形成された大鍔３ｂを備える。内輪軌道面３ａは、小径側端面３ｃに連続する。内輪軌道面３ａの外径は、小径側端面３ｃから大鍔３ｂに向かうに従って次第に大きくなる。即ち、内輪３は、大径側端部と小径側端部のうち、大径側端部にのみ鍔部（大鍔３ｂ）を有している。

【0015】

図２には、汎用の円錐ころ軸受１００の断面図が示されている。円錐ころ軸受１００は、内周面に外輪軌道面１０２ａを有する外輪１０２と、外周面に内輪軌道面１０３ａを有する内輪１０３と、外輪軌道面１０２ａと内輪軌道面１０３ａとの間に転動自在に配置される複数の円錐ころ１０４と、複数の円錐ころ１０４を所定の間隔で転動自在に保持する樹脂製保持器１１０と、を有する。外輪軌道面１０２ａの内径は、小径側から大径側に向かうに従って次第に大きくなる。また、内輪１０３は、大径側端部及び小径側端部にそれぞれ、半径方向外方に突出して形成された大鍔１０３ｂ及び小鍔１０３ｄを備える。

【0016】

図２に示した円錐ころ軸受１００のように、内輪１０３が小鍔１０３ｄを備える場合に比べ、本実施形態の円錐ころ軸受１では、内輪３が小鍔を有さないことで、ころ長さＬｗを大きくすることができ、その結果として剛性や負荷容量が増大し、長寿命化することができる。

【0017】

図１に示すように、本実施形態の円錐ころ軸受１では、外輪軌道面２ａの接線と円錐ころ軸受１の回転軸とのなす角度である接触角αが４５°に設定されており、アキシアル方向の剛性を向上している。

【0018】

なお、接触角αは、３５°～５５°の範囲とすることでアキシアル方向の剛性を向上することができる。一対の円錐ころ軸受１を軸方向に配置して使用する際、軸受間距離が短い場合に（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３５°～５５°の範囲とすると、作用点間距離を長くすることができ、軸受のアキシアル方向の剛性を向上する上で特に有効である。

【0019】

また、本実施形態の円錐ころ軸受１は、軸受内径が３０～５００ｍｍ、軸受外径が３３～６５０ｍｍのサイズのものに好適である。

【0020】

図３にも示すように、保持器１０は、互いに軸方向に離間するように配置された大径リング部１１及び小径リング部１２と、大径リング部１１及び小径リング部１２とを接続し、周方向に所定間隔に配置された複数の柱部１３と、を有する。柱部１３は、転動体である円錐ころ４の外周面に摺接する。樹脂製保持器１０には、大径リング部１１と小径リング部１２と周方向に隣り合う柱部１３との間に、円錐ころ４を収容保持するための複数のポケットＰが周方向等分にそれぞれ形成される。

【0021】

樹脂製保持器１０は、射出成形で製作されており、本実施形態では、コスト面で有利なアキシャルドロー型により射出成形されている。

【0022】

そして、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポケットＰを有する柱部１３の径方向中央部を金型分割線、即ち、パーティングラインＡ´としているため、固定側キャビティと可動側キャビティとを合わせてポケットＰが形成される。

【0023】

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、隣り合う柱部１３，１３の対向面（周方向側面）において、金型分割線Ａ´よりも外径側には、複数の円錐ころ４の各回転軸線Ｘ（中心軸）を繋ぐ仮想円錐面Ｃよりも内径側の部分に円錐ころ４の外周面に摺接する内径側円錐面１５Ａが形成されるとともに、仮想円錐面Ｃよりも外径側の部分に内径側円錐面１５Ａと連続する径方向の平面１６Ａが形成される。

【0024】

また、隣り合う柱部１３，１３の対向面（周方向側面）において、金型分割線Ａ´よりも内径側には、仮想円錐面Ｃよりも外径側の部分に円錐ころ４の外周面に摺接する外径側円錐面１５Ｂが形成されるとともに、仮想円錐面Ｃよりも内径側の部分に外径側円錐面１５Ｂと連続する径方向の平面１６Ｂが形成される。

【0025】

なお、円錐面１５Ａ、１５Ｂ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。

【0026】

また、図５（ａ）にも示すように、柱部１３の大径リング部１１寄りの部分に形成された内径側円錐面１５Ａの端部には、突出部１７Ａが設けられる。図５（ｂ）に示すように、柱部１３の小径リング部１２寄りの部分に形成された外径側円錐面１５Ｂの端部には、突出部１７Ｂが設けられている。

【0027】

つまり、本実施形態では、柱部１３は、ポケットＰの内径側で円錐ころ４を保持する第１の突出部を構成する突出部１７Ａと、ポケットＰの外径側で円錐ころ４を保持する第２の突起部を構成する突出部１７Ｂと、を備える。

【0028】

円錐ころ４と樹脂製保持器１０とを一体にするため、柱部１３の大径リング部１１寄りの突出部１７Ａでは、ポケットの内径側開口幅Ｗ１は、ころ大径Ｄｗ１（図１（ｂ）参照）より狭く、柱部１３の小径リング部１２寄りの突出部１７Ｂでは、ポケットの外径側開口幅Ｗ２は、ころ小径Ｄｗ２（図１（ｂ）参照）より狭い寸法となる。

【0029】

また、図１（ａ）及び図３に示すように、ポケットＰにおいて、小径リング部１２の内面１２ａ（円錐ころ４の小径側端面４ａに対向する面）には、突起部２１が形成されている。一方、突起部２１に対向する円錐ころ４の小径側端面４ａは、略平面である。

【0030】

突起部２１の頂点は、円錐ころ４の回転軸線Ｘ上に位置してもよいが、円錐ころ４の回転軸線Ｘからオフセットして位置していてもよい。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、突起部２１は、小径リング部１２の内面１２ａと、円錐ころ４の回転軸線Ｘ（中心軸）と、の交点Ｄ１に設けると、軸受回転の際に、突起部２１は円錐ころ４の自転運動を妨害しない為、トルクが小さい。

【0031】

また、突起部２１は、位置Ｄ２に設けると、円錐ころ４が保持器１０から脱落する際に脱落防止の効果が最も良い。位置Ｄ２は、円錐ころ４が保持器１０から脱落する際に、円錐ころ４の小径側端面４ａと円錐ころ４の外周面との交点Ｅが小径リング部１２の内面１２ａに最も接近するとき、該交点Ｅと回転軸線Ｘ方向で対向する小径リング部１２の対向位置である。なお、交点Ｅは、第１のかかり代の稜線の頂点Ｆ（即ち、突出部１７Ａと内径側円錐面１５Ａとの稜線が、凹溝１４と交わる頂点）を中心に、軌跡ＥＡに沿って回転する。

【0032】

従って、軸受回転と組み立て両方を考慮したうえ、突起部２１の頂点は、小径リング部１２の内面１２ａにおいて、円錐ころ４の回転軸線Ｘが通過する位置よりもポケットＰの内径側開口部１９寄りに設けられることが好ましい。さらに、突起部２１の頂点は、小径リング部１２の内面１２ａにおいて、交点Ｄ１と、交点Ｅに対向する対向位置Ｄ２と、の間（つまり、Ｄ１とＤ２が結んだ直線Ｇ上）に、設けられることがより好ましい。

【0033】

また、図１に示すように、大径リング部１１の内周面には、大径リング部１１の肉厚が柱部１３の肉厚よりも薄くなるように環状の肉盗み２０が形成され、保持器１０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、肉盗み２０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を挿入しやすくなる。

【0034】

また、環状の肉盗み２０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、肉盗み２０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。

【0035】

円錐ころ軸受１の回転軸に対する保持器１０の外周面の傾斜角度α_２（図１（ａ））は、円錐ころ軸受１の接触角αに対応して、３２°３０´以上５５°未満、好ましくは、３２°３０´以上５４°以下に設定される。

【0036】

また、ポケットＰにおいて、大径リング部１１の内面１１ａ（円錐ころの大径側端面４ｂに対向する面）の内径側の角部には切欠き１１ｂが形成される。切欠き１１ｂは、大径リング部１１の内面１１ａの内径側の角部が面取りされることによって形成される。切欠き１１ｂは、ポケットＰが設けられる範囲に形成される。すなわち、切欠き１１ｂは、ポケットＰの周方向両端部Ｐ１，Ｐ２（図４（ａ）参照）から離れて、周方向に隣り合う柱部１３の間に形成される。

【0037】

ポケットＰの周方向中央部Ｐ３における切欠き１１ｂの大きさが、ポケットＰの周方向外側部における切欠き１１ｂの大きさよりも大きくなるように、切欠き１１ｂは形成されることが好ましい。
図４（ａ）に示すように、切欠き１１ｂは、大径リング部１１の内面１１ａの内径側の角部が、円弧状の曲面によって面取りされることによって形成されている。この切欠き１１ｂは、ポケットＰの周方向両端部Ｐ１，Ｐ２には形成されておらず、ポケットＰの周方向両端部Ｐ１，Ｐ２と周方向中央部Ｐ３との間から面取りが始まり、周方向中央部Ｐ３に近づくにしたがって面取りが大きくなり、周方向中央部Ｐ３において面取りが最大となっている。なお、円錐ころ４を保持器１０に組み込みやすくするためには、切欠き１１ｂの形状は、円弧状の曲面であることが好ましく、当該円弧状の曲面の曲率半径は、円錐ころ４の大径側端面４ｂの半径より大きいことが好ましい。

【0038】

これによれば、保持器１０の大径リング部１１の強度の低下を抑制しつつ、保持器１０の内側から円錐ころ４を組込み易くできる。

【0039】

具体的に、切欠き１１ｂの曲率半径をＲｋ（図４（ａ）参照）、円錐ころ４の最大径部の半径をＲｓ（図６（ａ）参照）としたとき、Ｒｋ＞Ｒｓとしている。これにより、図７に示すように、円錐ころ４が実線で示す位置から、二点鎖線で示す位置へ、図８（ａ）及び（ｂ）に示す通り保持器１０のポケットＰに回転しながら組み込まれる。その際、円錐ころ４が切欠き１１ｂに接触し難くなり、円錐ころ４を組み込みやすくなる。

【0040】

なお、当該円弧の曲率半径Ｒｋは、円錐ころ４の最大径部の半径Ｒｓの１．２倍以上であり、好ましくは、１．４倍以上であると、円錐ころ４を保持器１０に組み込む際に、切欠き１１ｂに対して、円錐ころ４が周方向へ多少ずれながら組み込まれることを許容でき、保持器１９の内側から円錐ころ４をさらに組み込み易くできる。

【0041】

また、ＲｋがＲｓの２．０倍以下であり、好ましくは、１．８倍以下であると、切欠き１１ｂの周方向の幅を抑制でき、保持器１０の大径リング部１１の強度の低下を抑制できる。

【0042】

さらに、図９に示すように、切欠き１１ｂの保持器１０の周方向の長さをＫｗ、円錐ころ４の大径側端面４ｂの最大径をＤｗ３としたとき、Ｄｗ３＞Ｋｗ＞０としている。
Ｋｗ＞０とすることで、円錐ころ４を保持器１０に内側から組み込みやすくしている。
また、Ｄｗ３＞Ｋｗとすることで、保持器１０に円錐ころ４が組み込まれたケージアンドローラが内輪３に組み込まれる前で、円錐ころ４の自重により円錐ころ４が保持器１０から落下しそうな場合であっても、円錐ころ４の大径側端面４ｂと、保持器１０の大径リング部１１の内面１１ａのうち、内径側を切り欠いていない角部１１Ｂとが接触することにより、円錐ころ４が保持器１０から落下し難くすることができる。

【0043】

本願発明は、各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において実施可能であり、様々な変形が可能である。

【符号の説明】

【0044】

１ 円錐ころ軸受
２ 外輪
２ａ 外輪軌道面
３ 内輪
３ａ 内輪軌道面
３ｂ 大鍔（鍔部）
３ｃ 小径側端面
４ 円錐ころ
４ａ 小径側端面
４ｂ 大径側端面
１０ 保持器
１１ 大径リング部
１１ａ 内面
１１ｂ 切欠き
１２ 小径リング部
１２ａ 内面
１３ 柱部
１４ 凹溝
１５Ａ 内径側円錐面
１５Ｂ 外径側円錐面
１６Ａ 径方向の平面
１６Ｂ 径方向の平面
１７Ａ 突出部
１７Ｂ 突出部
２０ 肉盗み
２１ 突起部
Ａ´ 金型分割線
Ｃ 円錐ころの回転軸線を繋ぐ仮想円錐面
Ｄｗ３ 円錐ころの大径側端面の最大径
Ｋｗ 切欠きの保持器の周方向の長さ
Ｌｗ ころ長さ
Ｐ ポケット
Ｐ１，Ｐ２ 周方向両端部
Ｐ３ 周方向中央部
Ｒｋ 切欠きの曲率半径
Ｒｓ 円錐ころの最大径部の半径
Ｔ 組立幅
Ｘ 回転軸線
α 接触角
α_２ 保持器傾斜角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】