自動調心ころ軸受
【課題】運転時に複数の球面ころ４、４がスキューする事を防止して、これら各球面ころ４、４と、外輪軌道７及び１対の内輪軌道８、８との転がり接触部での摩擦低減を図り、運転時に発生する摩擦熱を低減する。
【解決手段】１対の保持器５ｂ、５ｃを構成する両リム部９ａ、９ａの軸方向に対向する軸方向側面同士の間の環状隙間２０ａに設けた弾性部材２１により、上記両保持器５ｂ、５ｃ、及び各球面ころ４、４に対して軸方向の弾性力を付与する。これによりこれら各球面ころ４、４の姿勢を規制し、上記課題を解決する。
【解決手段】１対の保持器５ｂ、５ｃを構成する両リム部９ａ、９ａの軸方向に対向する軸方向側面同士の間の環状隙間２０ａに設けた弾性部材２１により、上記両保持器５ｂ、５ｃ、及び各球面ころ４、４に対して軸方向の弾性力を付与する。これによりこれら各球面ころ４、４の姿勢を規制し、上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機械装置に組み込まれ、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する、自動調心ころ軸受の改良に関する。具体的には、運転時に複数の球面ころがスキューする事を防止して、これら各球面ころの転動面と、外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部での摩擦低減を図るものである。
【０００２】
例えば重量の嵩む軸をハウジングの内側に回転自在に支承する為に従来から、特許文献１〜２に記載された様な自動調心ころ軸受が使用されている。図５は、これら特許文献１〜２に記載される等により、従来から広く知られている自動調心ころ軸受１を示している。この自動調心ころ軸受１は、互いに同心に組み合わされた外輪２と内輪３との間に、複数の球面ころ４、４を転動自在に配列して成る。そして、保持器５と案内輪６とにより、これら各球面ころ４、４の位置並びに姿勢を規制している。
【０００３】
上記外輪２の内周面には、単一の中心を有する球状凹面である、外輪軌道７を形成している。又、上記内輪３の外周面の幅方向（図５の左右方向）両側には、それぞれが上記外輪軌道７と対向する、１対の内輪軌道８、８を形成している。又、上記複数の球面ころ４、４は、その最大径部が各球面ころ４、４の軸方向中間部に存在するビヤ樽型（一般的には最大径部が軸方向中央部にある対称形）で、上記外輪軌道７と上記１対の内輪軌道８、８との間に、２列に亙って転動自在に配列されている。
【０００４】
上記保持器５は、真鍮の如き銅系合金の様に自己潤滑性を有する金属製の素材に削り加工を施す事により、或いは、合成樹脂を射出成形する事により、全体を一体に造られたもので、円環状のリム部９と、このリム部９の軸方向両側面から互いに反対方向に突出した複数本の柱部１０、１０とを備える。そして、円周方向に隣り合う柱部１０、１０の側面と上記リム部９の軸方向側面とにより三方を囲まれる部分を、それぞれ上記各球面ころ４、４を保持する為のポケット１１、１１としている。
【０００５】
更に、上記案内輪６は、銅系合金の如き自己潤滑性を有する金属、含油メタル、合成樹脂等の、摩擦係数の低い材料により、全体を円環状に形成している。又、上記案内輪６は、軸方向幅が外径側で大きく内径側で小さい、断面台形で、上記内輪３の軸方向中間部の外径よりも少しだけ大きい内径と、上記保持器５のリム部９の内径よりも少しだけ小さい外径とを有する。この様な案内輪６は、上記内輪３の軸方向中間部外周面と上記リム部９の内周面との間に、これら内輪３及びリム部９に対する相対回転を可能に設置している。この状態で上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２は、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面（軸方向に関して「内」とは、自動調心ころ軸受１の幅方向中央側を言い、反対に、自動調心ころ軸受１の幅方向外側を軸方向に関して「外」と言う。本明細書の全体で同じ。）１３、１３と実質的に（対向する部分の周方向両端同士を結ぶ面同士が）平行になる。
【０００６】
上述の様に構成される自動調心ころ軸受１により、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する場合、前記外輪２をハウジングに内嵌固定し、上記内輪３を回転軸に外嵌固定する。この回転軸と共にこの内輪３が回転する場合には、上記各球面ころ４、４が転動して、この回転を許容する。上記ハウジングの軸心と上記回転軸の軸心とが不一致の場合、上記外輪２の内側で上記内輪３が調心する（外輪２の中心軸に対し内輪３の中心軸を傾斜させる）事で、この不一致を補償する。この場合に於いて、前記外輪軌道７は単一球面状に形成されている為、上記各球面ころ４、４の転動は、不一致補償後に於いても、円滑に行なわれる。又、これら各球面ころ４、４は、それぞれの軸方向内端面１３、１３と上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２との係合に基づいて姿勢を制御される。即ち、上記各球面ころ４、４の自転中心軸が本来の位置からずれるスキューを抑え、これら各球面ころ４、４の転動面と上記外輪軌道７及び前記両内輪軌道８、８との転がり接触部での摩擦を抑える。
【０００７】
従来の自動調心ころ軸受１は、この自動調心ころ軸受１を構成する内輪３の外周面の軸方向両端部に形成した鍔部１４、１４の内側面１５、１５と上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２との距離が、上記各球面ころ４、４の軸方向長さよりも大きくなる様に設計している。つまり、上記自動調心ころ軸受１を組立てた状態では、上記軸方向両側面１２、１２と上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３との間部分と、上記各鍔部１４、１４の内側面１５、１５とこれら各球面ころ４、４の軸方向外端面１６、１６との間部分との、少なくとも一方の間部分に、軸方向の隙間を設けている。
この理由は、上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２と前記内輪３の外周面の軸方向両端部に形成した鍔部１４、１４の内側面１５、１５との距離が上記各球面ころ４、４の軸方向長さより小さいと、上記自動調心ころ軸受１の組立て時に、これら両側面１２、１５同士の間に上記各球面ころ４、４を挿入できなくなる為である。
【０００８】
ところが、上記自動調心ころ軸受１の運転時に於いて、上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２と上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３との間部分、上記各鍔部１４、１４の内側面１５、１５とこれら各球面ころ４、４の軸方向外端面１６、１６との間部分との、少なくとも一方の間部分に、軸方向の隙間が存在すると、この隙間の分だけ、これら各球面ころ４、４の変位が可能になる。そして、これら各球面ころ４、４の変位がスキューとして出現した場合、上記各球面ころ４、４の転動面と上記外輪軌道７及び両内輪軌道８、８との転がり接触部での滑り摩擦の割合が多くなり、摩擦熱が増大する。
【０００９】
そこで、上述した様な問題を考慮した構造として、特許文献３〜４に記載されている自動調心ころ軸受の構造がある。
図６は、特許文献３に記載された自動調心ころ軸受１ａの構造を示している。この自動調心ころ軸受１ａは、１対の外輪２ａ、２ｂを、これら両外輪２ａ、２ｂの軸方向外端面１７、１７に、これら両外輪２ａ、２ｂの軸方向内端面１８、１８同士を突き合わせるべく、互いに対向する向きの予圧Ｆを付与した状態で、軸方向に組立てている。そして、上記両外輪２ａ、２ｂに付与している上記予圧Ｆを、各球面ころ４、４に伝え、これら各球面ころ４、４を、内輪３ａの軸方向中央部に形成された中央鍔部１９に押し付けて、運転時に於ける上記各球面ころ４、４の軸方向の位置決めを図り、スキューの発生を抑えている。
【００１０】
この様な特許文献３に記載された自動調心ころ軸受１ａの場合、各部の寸法及び形状、並びに、上記予圧Ｆを適正値にしないと、上記両外輪２ａ、２ｂ同士の、軸方向に関する位置関係が不適正になる事が考えられる。又、ラジアル荷重に基づいて、上記両外輪２ａ、２ｂの中心軸同士が不一致になる可能性もある。何れにしても、これら両外輪２ａ、２ｂの内周面に形成している外輪軌道７ａ、７ｂが単一球面上に存在しなくなって、上記自動調心ころ軸受１ａの調心性が損なわれる事が考えられる。
【００１１】
又、図７は、特許文献４に記載された自動調心ころ軸受１ｂの構造を示している。この自動調心ころ軸受１ｂは、内輪３ｂの中央突部２４と１対の保持器５ａ、５ａとの間に１対の円輪状案内輪６ａ、６ａを、それぞれの軸方向内側面を対向させた状態で設けている。又、これら両案内輪６ａ、６ａの対向する軸方向内側面同士の間の環状隙間２０に、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材である、ウェーブワッシャ２２を設けている。そして、このウェーブワッシャ２２により、上記両案内輪６ａ、６ａに対して軸方向外向の弾性力を付与している。そして、この弾性力により、これら両案内輪６ａ、６ａの側面と各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３とを係合させる事で、上記自動調心ころ軸受１ｂの運転時に於ける、上記各球面ころ４、４の軸方向の位置決めを図り、スキューを抑えている。
【００１２】
この様な、特許文献４に記載された自動調心ころ軸受１ｂの場合、上記ウェーブワッシャ２２の弾性力により押圧される上記両案内輪６ａ、６ａが、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３のうち、外輪２及び上記内輪３ｂの径方向に関して内寄り部分（図７の下寄り部分）を押圧する。この部分では、上記外輪２及び内輪３ｂの周方向（図７の表裏方向）に関する、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３の長さが短く、これら軸方向内端面１３、１３と上記両案内輪６ａ、６ａの側面との対向部の、上記周方向に関する長さ、及び押圧面積を確保しにくい。そして、これら長さ、及び押圧面積を確保しにくいと、上記各球面ころ４、４のスキューを防止する効果が低くなる。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−３０２３２号公報
【特許文献２】特開２０００−３５２４１８号公報
【特許文献３】特開２００５−９６６９号公報
【特許文献４】特開２００１−８２４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、運転時に複数の球面ころがスキューする事を防止して、これら各球面ころの転動面と、外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部での摩擦低減を図り、自動調心ころ軸受の運転時に発生する摩擦熱を、この自動調心ころ軸受全体として低減できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の対象となる自動調心ころ軸受は、外輪と、内輪と、複数個の球面ころと、１対の保持器とを備える。
このうちの外輪は、内周面に、単一の中心を有する球状凹面である、外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面に、この外輪軌道と対向する、１対の内輪軌道を有する。
又、上記各球面ころは、この外輪軌道とこれら両内輪軌道との間に、２列に亙って転動自在に設けられている。
又、上記１対の保持器は、それぞれが上記各球面ころを転動自在に保持する複数のポケットを備える。
【００１６】
特に、本発明の自動調心ころ軸受に於いては、上記１対の保持器の、それぞれの軸方向側面のうちの互いに対向する側面同士の間の環状隙間に、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材を設ける。
又、上述の様な本発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、上記両保持器を、円環状のリム部と、複数の柱部とを備えたものとする。このうちの各柱部は、一端部をこのリム部の軸方向片側面に円周方向等間隔に結合し、他端部を他の部分に結合しない自由端とする。又、このリム部の片側面と円周方向に隣り合う各柱部の円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、上記各球面ころを転動自在に保持する為のポケットとする。そして、上記両保持器を、それぞれのリム部の軸方向側面のうちの、上記各柱部が結合している側面と反対側面同士を対向させた状態で、軸方向に組み合わせる。
【００１７】
又、この様な請求項１〜２に記載した発明を実施する場合に、例えば上記弾性部材を、請求項３に記載した発明の様に、ウェーブワッシャー、又は、請求項４に記載した発明の様に、皿ばねとする。
【発明の効果】
【００１８】
上述の様に本発明の自動調心ころ軸受によれば、１対の保持器の軸方向側面のうちの、互いに対向する側面同士の間の環状隙間に設けた弾性部材により、上記両保持器に対して軸方向外向の弾性力を付与している。そして、この弾性力により、これら両保持器の各ポケットと上記各球面ころの軸方向内端面とを係合させている。
この様にして、自動調心ころ軸受の運転時に於ける、上記各球面ころのスキューを抑えれば、このスキューに基づきこれら各球面ころの転動面と外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部で、滑りの要素が増大する事を抑えられる。この為、自動調心ころ軸受全体としての運転時の発熱量を抑える事ができ、この自動調心ころ軸受のより高速での運転を可能にする他、耐久性の向上も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［実施の形態の第１例］
図１〜３は、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含め、本発明の特徴は、自動調心ころ軸受１ｃに、これら自動調心ころ軸受１ｃを構成する各球面ころ４、４のスキューを防止する構造を設けた点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２０】
本例の自動調心ころ軸受１ｃを構成する1 対の保持器５ｂ、５ｃは、それぞれが、円環状のリム部９ａ、９ａと、複数の柱部１０、１０とを備えている。
又、これら各柱部１０、１０は、それぞれの軸方向内端部（上記保持器５ｂに於いては図１の右側端部、上記保持器５ｃに於いては図１の左側端部）を、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向外側面の円周方向等間隔位置に結合し、軸方向外端部（上記保持器５ｂに於いては図１の左側端部、上記保持器５ｃに於いては図１の右側端部）を、他の部分に結合しない自由端としている。そして、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向内側面と円周方向に隣り合う上記各柱部１０、１０の円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、上記各球面ころ４、４を転動自在に保持する為のポケット１１、１１としている。
【００２１】
又、上記両保持器５ｂ、５ｃを構成する上記両リム部９ａ、９ａの軸方向側面のうち、互いに対向する軸方向内側面同士の間の環状隙間２０ａに、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材２１を設けている。
この弾性部材２１としては、図２に示す様な、ウェーブワッシャ２２ａや、図３に示す様な皿ばね２３を使用できる。この他にも、軸方向寸法を弾性的に拡縮させられる部材であれば、ゴムの如きエラストマー等を、上記弾性部材２１として使用できる。
【００２２】
上述の様に本例の自動調心ころ軸受１ｃは、上記環状隙間２０ａに設けている弾性部材２１により、上記両保持器５ｂ、５ｃに対して軸方向外向の弾性力を付与する事で、これら両保持器５ｂ、５ｃの各ポケット１１、１１の内面のうち、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向外側面と、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３とを係合させている。
この様にして、上記自動調心ころ軸受１ｃの運転時に於ける、上記各球面ころ４、４のスキューを抑え、このスキューに基づきこれら各球面ころ４、４の転動面と外輪軌道７及び各内輪軌道８、８との転がり接触部で、滑りの要素が増大する事を抑えている。この為、自動調心ころ軸受１ｃ全体としての運転時の発熱量を抑える事ができ、この自動調心ころ軸受１ｃのより、高速での運転を可能にする他、耐久性の向上も図れる。
【００２３】
又、本例の自動調心ころ軸受１ｃの場合、上記弾性部材２１の弾性力により押圧される上記両保持器５ｂ、５ｃが、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３のうち、外輪２及び内輪３ｂの径方向（図１の上下方向）に関して中央部分（図１に鎖線αで示す、上記各球面ころ４、４の自転軸を含む部分）を押圧する。この押圧する部分は、上記外輪２及び内輪３ｂの周方向（図１の表裏方向）に関する、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３の長さが長い。従って、これら軸方向内端面１３、１３と、上記両保持器５ｂ、５ｃのリム部９ａ、９ａの外側面との対向部の、上記周方向に関する長さ、及び押圧面積を確保し易い。この為、前述した特許文献４の構造と比較して、方向性の面から、安定した弾性力を上記各球面ころ４、４に付与する事ができ、上記各球面ころ４、４のスキューを防止する効果を高くできる。
又、本例の自動調心ころ軸受１ｃの構造では、この自動調心ころ軸受１ｃを構成する上記両保持器５ｂ、５ｃの径方向の厚さが、案内輪６の径方向の厚さに比べて大きい。この為、本例の様に、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３と係合させる部材を上記両保持器５ｂ、５ｃにすれば、上記係合させる部材を案内輪６にする場合に比べて、これら各球面ころ４、４を押圧する部分の周方向に関する長さ、及び押圧面積を確保し易い。この為、これら各球面ころ４、４のスキューを防止する効果を、より高くできる。
【００２４】
尚、本例の自動調心ころ軸受１ｃは、上記各球面ころ４、４の位置並びに姿勢の規制を、上記両保持器５ｂ、５ｃにより行なっている。この為、上記案内輪６は、上記各球面ころ４、４の位置並びに姿勢の規制は行なわず、上記各保持器５ｂ、５ｃの径方向位置並びに姿勢の規制のみを行なっている。
又、本例の自動調心ころ軸受１ｃは、前述した図５に示す、従来例の自動調心ころ軸受１と同様に、上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２と上記各鍔部１４、１４の内側面１５、１５との距離を上記各球面ころ４、４の軸方向長さより大きくしている。この為、上記自動調心ころ軸受１ｃの組立て作業の際に、上記両側面１２、１５との間に上記各球面ころ４、４を挿入する作業が行ないにくくなる事はない。
【００２５】
［実施の形態の第２例］
図４も、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合も、上述した実施の形態の第１例の自動調心ころ軸受１ｃと同様に、自動調心ころ軸受１ｄを構成する両保持器５ｂ、５ｃの両リム部９ａ、９ａの軸方向に対向する軸方向内側面同士の間の環状隙間２０ａに、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材２１を設けている。
ただし、内輪３ｂの両端部外周面には、上記実施の形態の第１例の様な鍔部１４、１４（図１参照）を設けていない。この場合、上記両保持器５ｂ、５ｃとして、これら両保持器５ｂ、５ｃの各ポケット１１、１１で各球面ころ４、４を保持できて、上記自動調心ころ軸受１ｄの運転時に、これら各球面ころ４、４が軸方向にばれる事を防止できる構造のものを使用する事が好ましい。
【００２６】
この様な本例の自動調心ころ軸受１ｄの場合にも、上記環状隙間２０ａに設けている弾性部材２１により、上記両保持器５ｂ、５ｃに対して軸方向外向の弾性力を付与する事で、これら両保持器５ｂ、５ｃの各ポケット１１、１１の内面のうち、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向外側面と、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３とを係合させている。
又、上記各球面ころ４、４には、これら各球面ころ４、４の転動面と、外輪軌道７及び１対の内輪軌道８、８との係合により、これら各球面ころ４、４を案内輪６に向け押圧する方向の力が作用している。
従って、本例の構造の様に、上記鍔部１４、１４を省略しても、上記弾性部材２１により付与している軸方向外方の弾性力と、上記案内輪６に向け押圧する方向（軸方向内方）の力とにより、上記自動調心ころ軸受１ｄの運転時に於ける、上記各球面ころ４、４のスキューを抑える事ができる。
その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
尚、本発明は、前述した各従来例、又は実施の形態の第１〜２例の様な案内輪６ａ、６を設ける構造に限らず、これら案内輪６ａ、６を設けず、両保持器５ｂ、５ｃの各ポケット１１、１１と各球面ころ４、４との係合によりこれら両保持器５ｂ、５ｃを案内する、転動体案内の保持器を有する自動調心ころ軸受にも採用する事で、同様の効果を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。
【図２】同じく、弾性部材の第１例であるウェーブワッシャを示す、斜視図。
【図３】同じく、弾性部材の第２例である皿ばねの斜視図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。
【図５】従来構造の自動調心ころ軸受の第１例を示す部分断面図。
【図６】同第２例を示す部分断面図。
【図７】同第３例を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 自動調心ころ軸受
２、２ａ、２ｂ 外輪
３、３ａ、３ｂ 内輪
４ 球面ころ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ 保持器
６、６ａ 案内輪
７、７ａ、７ｂ 外輪軌道
８ 内輪軌道
９、９ａ リム部
１０ 柱部
１１ ポケット
１２ 側面
１３ 内端面
１４ 鍔部
１５ 内側面
１６ 外端面
１７ 軸方向外端面
１８ 軸方向内端面
１９ 中央鍔部
２０、２０ａ 環状隙間
２１ 弾性部材
２２、２２ａ ウェーブワッシャ
２３ 皿ばね
２４ 中央突部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機械装置に組み込まれ、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する、自動調心ころ軸受の改良に関する。具体的には、運転時に複数の球面ころがスキューする事を防止して、これら各球面ころの転動面と、外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部での摩擦低減を図るものである。
【０００２】
例えば重量の嵩む軸をハウジングの内側に回転自在に支承する為に従来から、特許文献１〜２に記載された様な自動調心ころ軸受が使用されている。図５は、これら特許文献１〜２に記載される等により、従来から広く知られている自動調心ころ軸受１を示している。この自動調心ころ軸受１は、互いに同心に組み合わされた外輪２と内輪３との間に、複数の球面ころ４、４を転動自在に配列して成る。そして、保持器５と案内輪６とにより、これら各球面ころ４、４の位置並びに姿勢を規制している。
【０００３】
上記外輪２の内周面には、単一の中心を有する球状凹面である、外輪軌道７を形成している。又、上記内輪３の外周面の幅方向（図５の左右方向）両側には、それぞれが上記外輪軌道７と対向する、１対の内輪軌道８、８を形成している。又、上記複数の球面ころ４、４は、その最大径部が各球面ころ４、４の軸方向中間部に存在するビヤ樽型（一般的には最大径部が軸方向中央部にある対称形）で、上記外輪軌道７と上記１対の内輪軌道８、８との間に、２列に亙って転動自在に配列されている。
【０００４】
上記保持器５は、真鍮の如き銅系合金の様に自己潤滑性を有する金属製の素材に削り加工を施す事により、或いは、合成樹脂を射出成形する事により、全体を一体に造られたもので、円環状のリム部９と、このリム部９の軸方向両側面から互いに反対方向に突出した複数本の柱部１０、１０とを備える。そして、円周方向に隣り合う柱部１０、１０の側面と上記リム部９の軸方向側面とにより三方を囲まれる部分を、それぞれ上記各球面ころ４、４を保持する為のポケット１１、１１としている。
【０００５】
更に、上記案内輪６は、銅系合金の如き自己潤滑性を有する金属、含油メタル、合成樹脂等の、摩擦係数の低い材料により、全体を円環状に形成している。又、上記案内輪６は、軸方向幅が外径側で大きく内径側で小さい、断面台形で、上記内輪３の軸方向中間部の外径よりも少しだけ大きい内径と、上記保持器５のリム部９の内径よりも少しだけ小さい外径とを有する。この様な案内輪６は、上記内輪３の軸方向中間部外周面と上記リム部９の内周面との間に、これら内輪３及びリム部９に対する相対回転を可能に設置している。この状態で上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２は、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面（軸方向に関して「内」とは、自動調心ころ軸受１の幅方向中央側を言い、反対に、自動調心ころ軸受１の幅方向外側を軸方向に関して「外」と言う。本明細書の全体で同じ。）１３、１３と実質的に（対向する部分の周方向両端同士を結ぶ面同士が）平行になる。
【０００６】
上述の様に構成される自動調心ころ軸受１により、例えばハウジングの内側に回転軸を支承する場合、前記外輪２をハウジングに内嵌固定し、上記内輪３を回転軸に外嵌固定する。この回転軸と共にこの内輪３が回転する場合には、上記各球面ころ４、４が転動して、この回転を許容する。上記ハウジングの軸心と上記回転軸の軸心とが不一致の場合、上記外輪２の内側で上記内輪３が調心する（外輪２の中心軸に対し内輪３の中心軸を傾斜させる）事で、この不一致を補償する。この場合に於いて、前記外輪軌道７は単一球面状に形成されている為、上記各球面ころ４、４の転動は、不一致補償後に於いても、円滑に行なわれる。又、これら各球面ころ４、４は、それぞれの軸方向内端面１３、１３と上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２との係合に基づいて姿勢を制御される。即ち、上記各球面ころ４、４の自転中心軸が本来の位置からずれるスキューを抑え、これら各球面ころ４、４の転動面と上記外輪軌道７及び前記両内輪軌道８、８との転がり接触部での摩擦を抑える。
【０００７】
従来の自動調心ころ軸受１は、この自動調心ころ軸受１を構成する内輪３の外周面の軸方向両端部に形成した鍔部１４、１４の内側面１５、１５と上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２との距離が、上記各球面ころ４、４の軸方向長さよりも大きくなる様に設計している。つまり、上記自動調心ころ軸受１を組立てた状態では、上記軸方向両側面１２、１２と上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３との間部分と、上記各鍔部１４、１４の内側面１５、１５とこれら各球面ころ４、４の軸方向外端面１６、１６との間部分との、少なくとも一方の間部分に、軸方向の隙間を設けている。
この理由は、上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２と前記内輪３の外周面の軸方向両端部に形成した鍔部１４、１４の内側面１５、１５との距離が上記各球面ころ４、４の軸方向長さより小さいと、上記自動調心ころ軸受１の組立て時に、これら両側面１２、１５同士の間に上記各球面ころ４、４を挿入できなくなる為である。
【０００８】
ところが、上記自動調心ころ軸受１の運転時に於いて、上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２と上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３との間部分、上記各鍔部１４、１４の内側面１５、１５とこれら各球面ころ４、４の軸方向外端面１６、１６との間部分との、少なくとも一方の間部分に、軸方向の隙間が存在すると、この隙間の分だけ、これら各球面ころ４、４の変位が可能になる。そして、これら各球面ころ４、４の変位がスキューとして出現した場合、上記各球面ころ４、４の転動面と上記外輪軌道７及び両内輪軌道８、８との転がり接触部での滑り摩擦の割合が多くなり、摩擦熱が増大する。
【０００９】
そこで、上述した様な問題を考慮した構造として、特許文献３〜４に記載されている自動調心ころ軸受の構造がある。
図６は、特許文献３に記載された自動調心ころ軸受１ａの構造を示している。この自動調心ころ軸受１ａは、１対の外輪２ａ、２ｂを、これら両外輪２ａ、２ｂの軸方向外端面１７、１７に、これら両外輪２ａ、２ｂの軸方向内端面１８、１８同士を突き合わせるべく、互いに対向する向きの予圧Ｆを付与した状態で、軸方向に組立てている。そして、上記両外輪２ａ、２ｂに付与している上記予圧Ｆを、各球面ころ４、４に伝え、これら各球面ころ４、４を、内輪３ａの軸方向中央部に形成された中央鍔部１９に押し付けて、運転時に於ける上記各球面ころ４、４の軸方向の位置決めを図り、スキューの発生を抑えている。
【００１０】
この様な特許文献３に記載された自動調心ころ軸受１ａの場合、各部の寸法及び形状、並びに、上記予圧Ｆを適正値にしないと、上記両外輪２ａ、２ｂ同士の、軸方向に関する位置関係が不適正になる事が考えられる。又、ラジアル荷重に基づいて、上記両外輪２ａ、２ｂの中心軸同士が不一致になる可能性もある。何れにしても、これら両外輪２ａ、２ｂの内周面に形成している外輪軌道７ａ、７ｂが単一球面上に存在しなくなって、上記自動調心ころ軸受１ａの調心性が損なわれる事が考えられる。
【００１１】
又、図７は、特許文献４に記載された自動調心ころ軸受１ｂの構造を示している。この自動調心ころ軸受１ｂは、内輪３ｂの中央突部２４と１対の保持器５ａ、５ａとの間に１対の円輪状案内輪６ａ、６ａを、それぞれの軸方向内側面を対向させた状態で設けている。又、これら両案内輪６ａ、６ａの対向する軸方向内側面同士の間の環状隙間２０に、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材である、ウェーブワッシャ２２を設けている。そして、このウェーブワッシャ２２により、上記両案内輪６ａ、６ａに対して軸方向外向の弾性力を付与している。そして、この弾性力により、これら両案内輪６ａ、６ａの側面と各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３とを係合させる事で、上記自動調心ころ軸受１ｂの運転時に於ける、上記各球面ころ４、４の軸方向の位置決めを図り、スキューを抑えている。
【００１２】
この様な、特許文献４に記載された自動調心ころ軸受１ｂの場合、上記ウェーブワッシャ２２の弾性力により押圧される上記両案内輪６ａ、６ａが、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３のうち、外輪２及び上記内輪３ｂの径方向に関して内寄り部分（図７の下寄り部分）を押圧する。この部分では、上記外輪２及び内輪３ｂの周方向（図７の表裏方向）に関する、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３の長さが短く、これら軸方向内端面１３、１３と上記両案内輪６ａ、６ａの側面との対向部の、上記周方向に関する長さ、及び押圧面積を確保しにくい。そして、これら長さ、及び押圧面積を確保しにくいと、上記各球面ころ４、４のスキューを防止する効果が低くなる。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−３０２３２号公報
【特許文献２】特開２０００−３５２４１８号公報
【特許文献３】特開２００５−９６６９号公報
【特許文献４】特開２００１−８２４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、運転時に複数の球面ころがスキューする事を防止して、これら各球面ころの転動面と、外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部での摩擦低減を図り、自動調心ころ軸受の運転時に発生する摩擦熱を、この自動調心ころ軸受全体として低減できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の対象となる自動調心ころ軸受は、外輪と、内輪と、複数個の球面ころと、１対の保持器とを備える。
このうちの外輪は、内周面に、単一の中心を有する球状凹面である、外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面に、この外輪軌道と対向する、１対の内輪軌道を有する。
又、上記各球面ころは、この外輪軌道とこれら両内輪軌道との間に、２列に亙って転動自在に設けられている。
又、上記１対の保持器は、それぞれが上記各球面ころを転動自在に保持する複数のポケットを備える。
【００１６】
特に、本発明の自動調心ころ軸受に於いては、上記１対の保持器の、それぞれの軸方向側面のうちの互いに対向する側面同士の間の環状隙間に、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材を設ける。
又、上述の様な本発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、上記両保持器を、円環状のリム部と、複数の柱部とを備えたものとする。このうちの各柱部は、一端部をこのリム部の軸方向片側面に円周方向等間隔に結合し、他端部を他の部分に結合しない自由端とする。又、このリム部の片側面と円周方向に隣り合う各柱部の円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、上記各球面ころを転動自在に保持する為のポケットとする。そして、上記両保持器を、それぞれのリム部の軸方向側面のうちの、上記各柱部が結合している側面と反対側面同士を対向させた状態で、軸方向に組み合わせる。
【００１７】
又、この様な請求項１〜２に記載した発明を実施する場合に、例えば上記弾性部材を、請求項３に記載した発明の様に、ウェーブワッシャー、又は、請求項４に記載した発明の様に、皿ばねとする。
【発明の効果】
【００１８】
上述の様に本発明の自動調心ころ軸受によれば、１対の保持器の軸方向側面のうちの、互いに対向する側面同士の間の環状隙間に設けた弾性部材により、上記両保持器に対して軸方向外向の弾性力を付与している。そして、この弾性力により、これら両保持器の各ポケットと上記各球面ころの軸方向内端面とを係合させている。
この様にして、自動調心ころ軸受の運転時に於ける、上記各球面ころのスキューを抑えれば、このスキューに基づきこれら各球面ころの転動面と外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部で、滑りの要素が増大する事を抑えられる。この為、自動調心ころ軸受全体としての運転時の発熱量を抑える事ができ、この自動調心ころ軸受のより高速での運転を可能にする他、耐久性の向上も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［実施の形態の第１例］
図１〜３は、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含め、本発明の特徴は、自動調心ころ軸受１ｃに、これら自動調心ころ軸受１ｃを構成する各球面ころ４、４のスキューを防止する構造を設けた点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２０】
本例の自動調心ころ軸受１ｃを構成する1 対の保持器５ｂ、５ｃは、それぞれが、円環状のリム部９ａ、９ａと、複数の柱部１０、１０とを備えている。
又、これら各柱部１０、１０は、それぞれの軸方向内端部（上記保持器５ｂに於いては図１の右側端部、上記保持器５ｃに於いては図１の左側端部）を、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向外側面の円周方向等間隔位置に結合し、軸方向外端部（上記保持器５ｂに於いては図１の左側端部、上記保持器５ｃに於いては図１の右側端部）を、他の部分に結合しない自由端としている。そして、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向内側面と円周方向に隣り合う上記各柱部１０、１０の円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、上記各球面ころ４、４を転動自在に保持する為のポケット１１、１１としている。
【００２１】
又、上記両保持器５ｂ、５ｃを構成する上記両リム部９ａ、９ａの軸方向側面のうち、互いに対向する軸方向内側面同士の間の環状隙間２０ａに、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材２１を設けている。
この弾性部材２１としては、図２に示す様な、ウェーブワッシャ２２ａや、図３に示す様な皿ばね２３を使用できる。この他にも、軸方向寸法を弾性的に拡縮させられる部材であれば、ゴムの如きエラストマー等を、上記弾性部材２１として使用できる。
【００２２】
上述の様に本例の自動調心ころ軸受１ｃは、上記環状隙間２０ａに設けている弾性部材２１により、上記両保持器５ｂ、５ｃに対して軸方向外向の弾性力を付与する事で、これら両保持器５ｂ、５ｃの各ポケット１１、１１の内面のうち、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向外側面と、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３とを係合させている。
この様にして、上記自動調心ころ軸受１ｃの運転時に於ける、上記各球面ころ４、４のスキューを抑え、このスキューに基づきこれら各球面ころ４、４の転動面と外輪軌道７及び各内輪軌道８、８との転がり接触部で、滑りの要素が増大する事を抑えている。この為、自動調心ころ軸受１ｃ全体としての運転時の発熱量を抑える事ができ、この自動調心ころ軸受１ｃのより、高速での運転を可能にする他、耐久性の向上も図れる。
【００２３】
又、本例の自動調心ころ軸受１ｃの場合、上記弾性部材２１の弾性力により押圧される上記両保持器５ｂ、５ｃが、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３のうち、外輪２及び内輪３ｂの径方向（図１の上下方向）に関して中央部分（図１に鎖線αで示す、上記各球面ころ４、４の自転軸を含む部分）を押圧する。この押圧する部分は、上記外輪２及び内輪３ｂの周方向（図１の表裏方向）に関する、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３の長さが長い。従って、これら軸方向内端面１３、１３と、上記両保持器５ｂ、５ｃのリム部９ａ、９ａの外側面との対向部の、上記周方向に関する長さ、及び押圧面積を確保し易い。この為、前述した特許文献４の構造と比較して、方向性の面から、安定した弾性力を上記各球面ころ４、４に付与する事ができ、上記各球面ころ４、４のスキューを防止する効果を高くできる。
又、本例の自動調心ころ軸受１ｃの構造では、この自動調心ころ軸受１ｃを構成する上記両保持器５ｂ、５ｃの径方向の厚さが、案内輪６の径方向の厚さに比べて大きい。この為、本例の様に、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３と係合させる部材を上記両保持器５ｂ、５ｃにすれば、上記係合させる部材を案内輪６にする場合に比べて、これら各球面ころ４、４を押圧する部分の周方向に関する長さ、及び押圧面積を確保し易い。この為、これら各球面ころ４、４のスキューを防止する効果を、より高くできる。
【００２４】
尚、本例の自動調心ころ軸受１ｃは、上記各球面ころ４、４の位置並びに姿勢の規制を、上記両保持器５ｂ、５ｃにより行なっている。この為、上記案内輪６は、上記各球面ころ４、４の位置並びに姿勢の規制は行なわず、上記各保持器５ｂ、５ｃの径方向位置並びに姿勢の規制のみを行なっている。
又、本例の自動調心ころ軸受１ｃは、前述した図５に示す、従来例の自動調心ころ軸受１と同様に、上記案内輪６の軸方向両側面１２、１２と上記各鍔部１４、１４の内側面１５、１５との距離を上記各球面ころ４、４の軸方向長さより大きくしている。この為、上記自動調心ころ軸受１ｃの組立て作業の際に、上記両側面１２、１５との間に上記各球面ころ４、４を挿入する作業が行ないにくくなる事はない。
【００２５】
［実施の形態の第２例］
図４も、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合も、上述した実施の形態の第１例の自動調心ころ軸受１ｃと同様に、自動調心ころ軸受１ｄを構成する両保持器５ｂ、５ｃの両リム部９ａ、９ａの軸方向に対向する軸方向内側面同士の間の環状隙間２０ａに、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材２１を設けている。
ただし、内輪３ｂの両端部外周面には、上記実施の形態の第１例の様な鍔部１４、１４（図１参照）を設けていない。この場合、上記両保持器５ｂ、５ｃとして、これら両保持器５ｂ、５ｃの各ポケット１１、１１で各球面ころ４、４を保持できて、上記自動調心ころ軸受１ｄの運転時に、これら各球面ころ４、４が軸方向にばれる事を防止できる構造のものを使用する事が好ましい。
【００２６】
この様な本例の自動調心ころ軸受１ｄの場合にも、上記環状隙間２０ａに設けている弾性部材２１により、上記両保持器５ｂ、５ｃに対して軸方向外向の弾性力を付与する事で、これら両保持器５ｂ、５ｃの各ポケット１１、１１の内面のうち、上記両リム部９ａ、９ａの軸方向外側面と、上記各球面ころ４、４の軸方向内端面１３、１３とを係合させている。
又、上記各球面ころ４、４には、これら各球面ころ４、４の転動面と、外輪軌道７及び１対の内輪軌道８、８との係合により、これら各球面ころ４、４を案内輪６に向け押圧する方向の力が作用している。
従って、本例の構造の様に、上記鍔部１４、１４を省略しても、上記弾性部材２１により付与している軸方向外方の弾性力と、上記案内輪６に向け押圧する方向（軸方向内方）の力とにより、上記自動調心ころ軸受１ｄの運転時に於ける、上記各球面ころ４、４のスキューを抑える事ができる。
その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
尚、本発明は、前述した各従来例、又は実施の形態の第１〜２例の様な案内輪６ａ、６を設ける構造に限らず、これら案内輪６ａ、６を設けず、両保持器５ｂ、５ｃの各ポケット１１、１１と各球面ころ４、４との係合によりこれら両保持器５ｂ、５ｃを案内する、転動体案内の保持器を有する自動調心ころ軸受にも採用する事で、同様の効果を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。
【図２】同じく、弾性部材の第１例であるウェーブワッシャを示す、斜視図。
【図３】同じく、弾性部材の第２例である皿ばねの斜視図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。
【図５】従来構造の自動調心ころ軸受の第１例を示す部分断面図。
【図６】同第２例を示す部分断面図。
【図７】同第３例を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 自動調心ころ軸受
２、２ａ、２ｂ 外輪
３、３ａ、３ｂ 内輪
４ 球面ころ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ 保持器
６、６ａ 案内輪
７、７ａ、７ｂ 外輪軌道
８ 内輪軌道
９、９ａ リム部
１０ 柱部
１１ ポケット
１２ 側面
１３ 内端面
１４ 鍔部
１５ 内側面
１６ 外端面
１７ 軸方向外端面
１８ 軸方向内端面
１９ 中央鍔部
２０、２０ａ 環状隙間
２１ 弾性部材
２２、２２ａ ウェーブワッシャ
２３ 皿ばね
２４ 中央突部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道を、その内周面に形成した外輪と、上記外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を、その外周面に形成した内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に、２列に亙って転動自在に設けられた複数の球面ころと、これら各球面ころを転動自在に保持する複数のポケットを備えた１対の保持器とを備えた自動調心ころ軸受に於いて、これら両保持器の、それぞれの軸方向側面のうちの互いに対向する側面同士の間の環状隙間に、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材を設けた事を特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】
１対の保持器はそれぞれが、円環状のリム部と、複数の柱部とを備え、これら各柱部は、一端部をこのリム部の軸方向片側面に円周方向等間隔に結合し、他端部を他の部分に結合しない自由端としており、このリム部の片側面と円周方向に隣り合う各柱部の円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、各球面ころを転動自在に保持する為のポケットとしたものであり、
上記両保持器が、それぞれのリム部の軸方向側面のうちの、上記各柱部が結合している側面と反対側面同士を対向させた状態で軸方向に組み合わされている、請求項１に記載した自動調心ころ軸受。
【請求項３】
弾性部材がウェーブワッシャーである、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した自動調心ころ軸受。
【請求項４】
弾性部材が皿ばねである、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した自動調心ころ軸受。
【請求項１】
単一の中心を有する球状凹面である外輪軌道を、その内周面に形成した外輪と、上記外輪軌道と対向する１対の内輪軌道を、その外周面に形成した内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に、２列に亙って転動自在に設けられた複数の球面ころと、これら各球面ころを転動自在に保持する複数のポケットを備えた１対の保持器とを備えた自動調心ころ軸受に於いて、これら両保持器の、それぞれの軸方向側面のうちの互いに対向する側面同士の間の環状隙間に、軸方向寸法を弾性的に拡縮させる弾性部材を設けた事を特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】
１対の保持器はそれぞれが、円環状のリム部と、複数の柱部とを備え、これら各柱部は、一端部をこのリム部の軸方向片側面に円周方向等間隔に結合し、他端部を他の部分に結合しない自由端としており、このリム部の片側面と円周方向に隣り合う各柱部の円周方向側面とにより周囲を囲まれる部分を、各球面ころを転動自在に保持する為のポケットとしたものであり、
上記両保持器が、それぞれのリム部の軸方向側面のうちの、上記各柱部が結合している側面と反対側面同士を対向させた状態で軸方向に組み合わされている、請求項１に記載した自動調心ころ軸受。
【請求項３】
弾性部材がウェーブワッシャーである、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した自動調心ころ軸受。
【請求項４】
弾性部材が皿ばねである、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した自動調心ころ軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１７４６６９（Ｐ２００９−１７４６６９Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５８１１（Ｐ２００８−１５８１１）
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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