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JP2008002535A - 軸受用保持器及び軸受組立方法 - Google Patents

軸受用保持器及び軸受組立方法 Download PDF

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JP2008002535A JP2006171290A JP2006171290A JP2008002535A JP 2008002535 A JP2008002535 A JP 2008002535A JP 2006171290 A JP2006171290 A JP 2006171290A JP 2006171290 A JP2006171290 A JP 2006171290A JP 2008002535 A JP2008002535 A JP 2008002535A
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大樹 梅原
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Abstract

【課題】比較的小さな力で保持器と共に複数の円すいころを軸受内部に組み込むことができる組込容易性に優れた軸受用保持器を提供する。
【解決手段】軸受内部に沿って周方向に連続した円環部2,4と、円環部から軸受内部に沿って延出し、当該円環部に沿って周方向に所定間隔で配列された複数の柱部6と、円環部の内周面2s,4sと複数の柱部の内壁面とによって区画され、複数の転動体5を1つずつ回転自在に保持する複数のポケット8とを具備し、各ポケットにおける小径側円環部2の内周面2sには、その外側に周方向に沿って連続して形成され且つ軸受回転中に転動体の端面5eを所定方向に案内しつつ保持する環状の回転案内面2aと、その内側に周方向に沿って連続して形成され且つ当該保持器と共に転動体を軸受内部に組み込む際に転動体の端面を所定方向に案内しつつ保持する環状の組込案内面2bとが設けられている。
【選択図】図1

Description

本発明は、保持器と共に複数の転動体を軸受内部に組み込む際の組込容易性を向上させる技術に関する。
従来、鉄道車両や自動車、鉄鋼設備や建設機械をはじめとする産業機械には、その回転機構を回転自在に支持する各種の軸受が適用されている。かかる軸受としては、比較的小さな荷重を支持する際に適用する玉軸受と、比較的大きな荷重を支持する際に適用するころ軸受とがあるが、近年における高荷重下での高速回転に対応するために、ころ軸受が適用される場合が多くなっている(例えば、特許文献1〜3)。
ころ軸受の一例として、図1(a)に示された円すいころ軸受は、相対回転可能に対向配置された内輪1及び外輪3と、内外輪1,3の対向面に形成された軌道面1s,3s間に転動自在に組み込まれた複数の転動体5と、これら複数の転動体5を1つずつ回転自在に保持する複数のポケット8を有する保持器11とを備えて構成されている。この場合、各転動体5としては、その転動面5m(回転方向に連続し且つ軌道面1s,3s間に沿って転がる面)が円すい形状を成した円すいころ5を想定しており、かかる円すいころを保持する保持器11としては、かご形保持器11が用いられている。
かかる構成において、内外輪1,3のいずれか一方及び双方の軌道面1s,3sの少なくとも片側には、当該軌道面1s,3sに沿って環状の鍔部が突出されている。なお、図面には、内輪1の軌道面1sの両側に環状の鍔部7,9が突出した構成が例示されている。また、内外輪1,3の軌道面1s,3sは、各円すいころ5の回転中心(図示しない)の集束方向に沿って傾斜しており、これに対応して、内輪1の軌道面1sの両側に突出した環状の鍔部7,9は、その突出端7e,9eの径寸法が相互に異なっている。即ち、一方の鍔部9(以下、大径鍔部9という)は、比較的大径の突出端9eとなり、他方の鍔部7(以下、小径鍔部7という)は、一方の鍔部9よりも比較的小径の突出端7eとなる。
これにより、複数の円すいころ5が内外輪1,3の軌道面1s,3s間を転動する際、各円すいころ5は、転動面5mの両側に形成された円形の端面5eが環状の鍔部7,9の案内面7s,9sによって保持されながら、内外輪1,3の軌道面1s,3s間に沿って案内される。このとき、各円すいころ5は、保持器11に形成された複数のポケット8に1つずつ保持された状態で当該回転中心回りに回転する。
また、かご形保持器11は、内外輪1,3間に沿って周方向に連続し且つ互いに同中心に所定の間隔を空けて対向配置された2つの円環部2,4と、これら円環部2,4の間に亘って延出し且つ当該円環部2,4に沿って周方向に等間隔で配列された複数の柱部6と、2つの円環部2,4の内周面2s,4sと複数の柱部6両側の内壁面6sとで区画された複数のポケット8とを備えている。この場合、2つの円環部2,4は、内外輪1,3の軌道面1s,3sの傾斜方向に沿って互いに異なる径に設計されている。即ち、一方の円環部(大径側円環部)4は、他方の円環部(小径側円環部)2よりも比較的大径に設計されており、これにより、当該保持器11は、その全体が例えば図1(b)に示すような円錐台形状を成している。
このようなかご形保持器11において、複数の円すいころ5は、当該保持器11の各ポケット8に1つずつ回転自在に保持されるようになっている。即ち、各円すいころ5において、その転動面5mが隣り合う2つの柱部6の内壁面6sに保持されると共に、転動面5mの両側に形成された円形の端面5eが2つの円環部2,4の内周面2s,4sに保持される。そして、軸受回転中において、かご形保持器11は、その複数のポケット8に各円すいころ5を1つずつ回転自在に保持しながら、これら円すいころ5と共に内外輪1,3間に沿って公転する。
また、例えば図3(a)〜(d)には、上述した円すいころ軸受を組み立てる軸受組立方法が示されている。当該軸受組立方法において、まず、保持器11の各ポケット8に円すいころ5を保持させた後、内輪1を矢印Y方向に移動させて、環状の小径鍔部7を各円すいころ5に位置付ける(同図(a))。このとき、小径鍔部7は、各円すいころ5の内側に入り込んでいくが、その後、突出端7eと転動面5mとの間の高低差Gにより、当該小径鍔部7の突出端7eと各円すいころ5の転動面5mとが干渉する。なお、高低差Gは、軸受組立後に各円すいころ5と保持器11とが内輪1から分離しない程度に設定されている。
この干渉状態において、更に内輪1を矢印Y方向に移動させると、上記高低差Gの差分だけ各円すいころ5が小径鍔部7の突出端7eで押圧されて移動することで、保持器11の小径側円環部2が外径方向T1に押し広げられる(同図(b))。この後、更に内輪1を矢印Y方向に移動させると(同図(c))、これに伴って突出端7eが同方向Yへ移動することにより、当該突出端7eで押圧されている各円すいころ5が、例えば図3(e)に示すように、小径側円環部2の内周面2sにおける最も内側の部位(最内側点)P1を支点にして矢印方向Rsに旋回して傾斜する。
そして、各円すいころ5が小径鍔部7の突出端7eを乗り越えたとき、保持器11の小径側円環部2が自身の弾性で初期状態(外径方向T1に押し広げられる前の状態)に復元することで、当該保持器11に保持されている複数の円すいころ5を内輪1の軌道面1sに組み込むことができる(同図(d))。
ところで、従来の保持器11では、各円すいころを最内側点P1を支点にして矢印方向Rsに旋回して傾斜させる際に(図3(e))、比較的大きな力が必要となり、その力の大きさによっては、例えば保持器11が変形して破損したり、内輪1の軌道面1sや円すいころ5の転動面5mが損傷してしまう虞がある。特に、上述した突出端7eと転動面5mとの間の高低差Gが大きい場合には、更に大きな力が保持器11や内輪1並びに円すいころ5に加わることになる。
このような問題を解消するためには、小径側円環部2における内周面2sの最内側点P1と各円すいころ5が突出端7eに接触する接触点P2との間の距離L1(図3(e))を大きくすれば良い。しかし、図1(d)に示すように、従来の保持器11では、小径側円環部2における1つの内周面2s全体で円すいころ5の端面5eを保持している関係上、上記の接触点P1,P2相互の距離L1(図3(e))を大きく設定するには限界があった。そこで、比較的小さな力で保持器11と共に複数の円すいころ5を軸受内部に組み込むことができる組込容易性に優れた技術の開発が望まれている。
特開2004−169761号公報 特開2003−184893号公報 実開平5−17229号公報
本発明は、このような要望に応えるためになされ、その目的は、比較的小さな力で保持器と共に複数の円すいころを軸受内部に組み込むことができる組込容易性に優れた技術を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、軸受内部において複数の転動体を回転自在に保持しながら、これら複数の転動体と共に軸受内部に沿って公転する軸受用保持器であって、軸受内部に沿って周方向に連続した少なくとも1つの円環部と、円環部から軸受内部に沿って延出し、当該円環部に沿って周方向に所定間隔で配列された複数の柱部と、円環部の内周面と複数の柱部の内壁面とによって区画され、複数の転動体を1つずつ回転自在に保持する複数のポケットとを具備し、各転動体は、その回転方向に連続し且つ各ポケットにおける柱部の内壁面で保持される環状の転動面と、当該転動面の両側に形成され且つその少なくとも一方が各ポケットにおける円環部の内周面で保持される円形の端面とから構成されており、各ポケットにおける円環部の内周面には、その外側に周方向に沿って連続して形成され且つ軸受回転中に転動体の端面を所定方向に案内しつつ保持する環状の回転案内面と、その内側に周方向に沿って連続して形成され且つ当該保持器と共に転動体を軸受内部に組み込む際に転動体の端面を所定方向に案内しつつ保持する環状の組込案内面とが設けられている。
このような発明において、回転案内面は、軸受内部に転動体を組み込んだ状態における当該転動体の端面の傾斜方向に沿って延出しており、一方、組込案内面は、回転案内面とは異なる角度を成し且つ転動体の端面から離間する方向に延出しており、当該保持器と共に転動体を軸受内部に組み込む際、転動体の端面を回転案内面と組込案内面との間における組込案内面の最も外径側の境界部位に当接させた状態で、当該境界部位を支点にして転動体を組込案内面方向に旋回させて傾斜させるように構成されている。なお、当該保持器は、全体が樹脂材料で成形されている。
また、本発明は、上記の軸受用保持器で複数の転動体を保持した状態で、当該保持器と共に各転動体を軸受内部に組み込んで軸受を組み立てる軸受組立方法であって、軸受は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪の対向面にそれぞれ周方向に連続して形成された軌道面間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えていると共に、軌道輪のいずれか一方及び双方の軌道面の少なくとも片側には、当該軌道面に沿って複数の転動体を保持し且つ案内する環状の鍔部が突出されており、環状の鍔部が突出された軌道輪に対して保持器と共に複数の転動体を組み込む際、各転動体の端面を回転案内面と組込案内面との間における組込案内面の最も外径側の境界部位に当接させた状態で、当該境界部位を支点にして各転動体を組込案内面方向に旋回させて傾斜させることで、当該保持器に保持された各転動体を鍔部の突出端を乗り越えて当該軌道輪の軌道面に組み込む。
本発明によれば、各ポケットにおける円環部の内周面に軸受回転中に転動体の端面を案内保持する回転案内面と、軸受組立時に転動体の端面を案内保持する組込案内面とを設けたことにより、組込容易性が向上し、比較的小さな力で保持器と共に複数の円すいころを軸受内部に組み込むことができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受用保持器について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態は、上述したようなころ軸受(図1(a))に用いたかご形保持器11(図1(b))の改良であり、他の軸受構成は同図に示した構成と同一であるため、以下、改良部分の保持器11の説明にとどめる。ここでは、例えば新幹線などの鉄道車両に設けられた回転軸(車軸、各種の駆動軸など)を支持する軸受に適用される保持器11を想定する。
図1(c)に示すように、本実施の形態のかご形保持器11において、各ポケット8における小径側円環部2の内周面2sには、その外側に周方向に沿って連続して形成され且つ軸受回転中に円すいころ5の端面5eを所定方向に案内しつつ保持する環状の回転案内面2aと、その内側に周方向に沿って連続して形成され且つ当該保持器11と共に円すいころ5を軸受内部(図面では、内輪1の軌道面1s)に組み込む際に円すいころ5の端面5eを所定方向に案内しつつ保持する環状の組込案内面2bとが設けられている。
この場合、回転案内面2aは、軸受内部(内輪1の軌道面1s)に円すいころ5を組み込んだ状態における当該円すいころ5の端面5eの傾斜方向に沿って延出しており、一方、組込案内面2bは、回転案内面2aとは異なる角度を成し且つ円すいころ5の端面5eから離間する方向に延出して形成されている。
図面では一例として、各ポケット8における小径側円環部2の内周面2sにおいて、回転案内面2a及び組込案内面2bは、互いに連接して形成されている。また、組込案内面2bは、回転案内面2aを横断(斜めに交差)する軸受のアキシアル方向(図示しない)に延出されている。これにより、当該組込案内面2bは、回転案内面2aから円すいころ5の端面5eから離間する方向に延出することになる。
このような構成によれば、図2(e)に示すように、各円すいころ5が突出端7eに接触する接触点P2と回転案内面2aと組込案内面2bとの間における組込案内面2bの最も外径側の境界部位(支点)P3との間の距離L2を大きくすることができる。即ち、従来の保持器11における各円すいころ5の支点P1と当該円すいころ5の接触点P2との間の距離L1(図3(e))に比べて、本実施の保持器11における各円すいころ5の支点P3と当該円すいころ5の接触点P2との間の距離L2(図2(e))を大きく設定(L2>L1)することができる。別の言い方をすると、本実施の形態における円すいころ5の支点P3回りの旋回半径L2を従来の円すいころ5の支点P1回りの旋回半径L1よりも大きく設定することができる。
ここで、従来と同様の軸受組立方法において、図2(a)〜(e)に示すように、保持器11の各ポケット8に円すいころ5を保持させた状態で、内輪1を矢印Y方向に移動させると(同図(a))、小径鍔部7の突出端7eで各円すいころ5が押圧され(同図(b))、これにより小径側円環部2が外径方向T1に押し広げられる(同図(c))。この状態において、当該突出端7eで押圧されている各円すいころ5は、図2(e)に示すように、その端面5eを回転案内面2aと組込案内面2bとの間における組込案内面2bの最も外径側の境界部位P3に当接した状態で、当該境界部位P3を支点にして組込案内面2b方向(矢印方向Rs)に旋回して傾斜する。
この場合、接触点P1,P2相互の距離L2が大きく設定されているため、各円すいころを境界部位P3を支点にして矢印方向Rsに旋回して傾斜させる際(同図(c),(e))の力を小さくすることができる。これにより、保持器11や内輪1並びに円すいころ5に加わる力が低減され、例えば保持器11が変形して破損したり、内輪1の軌道面1sや円すいころ5の転動面5mが損傷してしまうといったような従来の問題を解消することができる。この結果、組込容易性が向上し、比較的小さな力で保持器11と共に複数の円すいころ5を鍔部7の突出端7eを乗り越えて軸受内部(内輪1の軌道面1s)に組み込むことができる(同図(d))。
なお、上述した実施の形態において、かご形保持器11の材質については特に言及しなかったが、その全体を樹脂材料で成形しても良いし、金属材料で成形しても良い。この場合、当該保持器11の材料は、高剛性で且つ高強度であれば任意の材料を選択することができるため、ここでは特に限定しない。また、軸受回転時には高温下にさらされることになるため、耐熱性に優れた材料を選択することが好ましい。
また、上述した実施の形態では、転動体5として円すいころを想定し、これを保持可能なかご形保持器11を想定して説明したが、これ以外に、例えば円筒ころ、針状ころ、球面ころ、凸面ころなどを保持可能な保持器11にも本発明の技術的構成を施すことで、上述したような効果を実現することができる。
(a)は、円すいころ軸受の縦断面図、(b)は、保持器の斜視図、(c)は、本発明の一実施の形態に係る軸受用保持器の構成を一部拡大して示す断面図、(d)は、従来の軸受用保持器の構成を一部拡大して示す断面図。 本発明の一実施の形態に係る軸受組立方法を説明するための図であり、(a)は、内輪を転動体に向けて移動させている状態を示す図、(b)は、転動体が鍔部で押圧された状態を示す図、(c)は、円環部が押し広げられた状態を示す図、(d)は、保持器と共に転動体が軸受内部に組み込まれた状態を示す図、(e)は、同図(c)において転動体が支点回りに旋回傾斜する状態を示す図。 従来の軸受組立方法を説明するための図であり、(a)は、内輪を転動体に向けて移動させている状態を示す図、(b)は、転動体が鍔部で押圧された状態を示す図、(c)は、円環部が押し広げられた状態を示す図、(d)は、保持器と共に転動体が軸受内部に組み込まれた状態を示す図、(e)は、同図(c)において転動体が支点回りに旋回傾斜する状態を示す図。
符号の説明
2,4 円環部
2a 回転案内面
2b 組込案内面
2s,4s 内周面
5 転動体(円すいころ)
5e 端面
6 柱部
6s 内壁面
8 ポケット
11 保持器

Claims (4)

  1. 軸受内部において複数の転動体を回転自在に保持しながら、これら複数の転動体と共に軸受内部に沿って公転する軸受用保持器であって、
    軸受内部に沿って周方向に連続した少なくとも1つの円環部と、円環部から軸受内部に沿って延出し、当該円環部に沿って周方向に所定間隔で配列された複数の柱部と、円環部の内周面と複数の柱部の内壁面とによって区画され、複数の転動体を1つずつ回転自在に保持する複数のポケットとを具備し、
    各転動体は、その回転方向に連続し且つ各ポケットにおける柱部の内壁面で保持される環状の転動面と、当該転動面の両側に形成され且つその少なくとも一方が各ポケットにおける円環部の内周面で保持される円形の端面とから構成されており、
    各ポケットにおける円環部の内周面には、その外側に周方向に沿って連続して形成され且つ軸受回転中に転動体の端面を所定方向に案内しつつ保持する環状の回転案内面と、その内側に周方向に沿って連続して形成され且つ当該保持器と共に転動体を軸受内部に組み込む際に転動体の端面を所定方向に案内しつつ保持する環状の組込案内面とが設けられていることを特徴とする軸受用保持器。
  2. 回転案内面は、軸受内部に転動体を組み込んだ状態における当該転動体の端面の傾斜方向に沿って延出しており、一方、組込案内面は、回転案内面とは異なる角度を成し且つ転動体の端面から離間する方向に延出しており、
    当該保持器と共に転動体を軸受内部に組み込む際、転動体の端面を回転案内面と組込案内面との間における組込案内面の最も外径側の境界部位に当接させた状態で、当該境界部位を支点にして転動体を組込案内面方向に旋回させて傾斜させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の軸受用保持器。
  3. 全体が樹脂材料で成形されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の軸受用保持器。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の軸受用保持器で複数の転動体を保持した状態で、当該保持器と共に各転動体を軸受内部に組み込んで軸受を組み立てる軸受組立方法であって、
    軸受は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪の対向面にそれぞれ周方向に連続して形成された軌道面間に沿って転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えていると共に、軌道輪のいずれか一方及び双方の軌道面の少なくとも片側には、当該軌道面に沿って複数の転動体を保持し且つ案内する環状の鍔部が突出されており、
    環状の鍔部が突出された軌道輪に対して保持器と共に複数の転動体を組み込む際、各転動体の端面を回転案内面と組込案内面との間における組込案内面の最も外径側の境界部位に当接させた状態で、当該境界部位を支点にして各転動体を組込案内面方向に旋回させて傾斜させることで、当該保持器に保持された各転動体を鍔部の突出端を乗り越えて当該軌道輪の軌道面に組み込むことを特徴とする軸受組立方法。
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