自動調心ころ軸受
【課題】各球面ころ４、４の端面と案内輪８ｂの側面との擦れ合いを抑制若しくは防止すべく、この案内輪８ｂが軸方向に過度に変位するのを防止できる構造を実現する。
【解決手段】この案内輪８ｂの外周面を、軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった凸曲面１４とする。又、保持器７ｂのリム部９ａの内周面を、軸方向中央部の内径が軸方向両端部の内径よりも大きくなった凹曲面１３とする。そして、この凹曲面１３と前記凸曲面１４とを係合させる事により、前記案内輪８ｂを前記リム部９ａの内径側に、前記保持器７ｂの軸方向に関する変位を抑えた状態で、この保持器７ｂに対する相対回転を可能に支持する。
【解決手段】この案内輪８ｂの外周面を、軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった凸曲面１４とする。又、保持器７ｂのリム部９ａの内周面を、軸方向中央部の内径が軸方向両端部の内径よりも大きくなった凹曲面１３とする。そして、この凹曲面１３と前記凸曲面１４とを係合させる事により、前記案内輪８ｂを前記リム部９ａの内径側に、前記保持器７ｂの軸方向に関する変位を抑えた状態で、この保持器７ｂに対する相対回転を可能に支持する。
【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んで、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、各球面ころの軸方向端面と、これら各球面ころを保持する保持器の姿勢を安定させる為の案内輪の軸方向側面との擦れ合いを抑制若しくは防止して、優れた耐久性を有する自動調心ころ軸受の実現を意図したものである。
【背景技術】
【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１〜３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６〜７は、自動調心ころ軸受の従来構造の第１例を示している。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。このうちの外輪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５を形成している。又、前記内輪３の外周面の幅方向（図６〜７の左右方向）両側には、それぞれが前記外輪軌道５と対向する、１対の内輪軌道６、６を形成している。又、前記各球面ころ４、４は、それぞれの最大径部が軸方向中央部にある対称形で、前記外輪軌道５と前記両内輪軌道６、６との間に、２列に亙って転動自在に配列されている。そして、１対の保持器７、７により、前記各球面ころ４、４の分離防止を図っている。又、これら両保持器７、７の大径側端部内周面を、前記内輪３の中間部周囲に回転自在に配置した案内輪８の外周縁に近接させる事で、これら両保持器７、７を案内（径方向の変位を抑えた状態で回転自在に支持）している。更に、前記案内輪８の両側面は、前記各球面ころ４、４の軸方向内端面に近接対向させて、これら各球面ころ４、４を案内し、これら各球面ころ４、４の回転中心軸が正規の状態から傾斜する（スキューする）事を防止している。
【０００３】
上述の様な構造を有す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をこのハウジングに内嵌固定し、前記内輪３をこの回転軸に外嵌固定する。この内輪３がこの回転軸と共に回転する場合には、前記各球面ころ４、４が転動して、この回転を許容する。この回転軸の軸心と前記ハウジングの軸心とが不一致の場合、前記内輪３が前記外輪２の内側で調心する（この外輪２の中心軸に対しこの内輪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、前記外輪軌道５のうちで前記各球面ころ４、４の転動面が転がり接触する位置が変化する。この外輪軌道５は単一球面状に形成されている為、前記複数の球面ころ４、４の転動は、不一致補償後（転がり接触する位置の変化後）に於いても、円滑に行われる。
【０００４】
次に、図８に示した自動調心ころ軸受１ａは、従来構造の第２例を示している。この第２例の構造の場合には、１個の保持器７ａにより、両列に配置された各球面ころ４、４を転動自在に保持している。この為に、この保持器７ａは、これら両列の球面ころ４、４同士の間に配置された円環状のリム部９の軸方向両側面に、それぞれ複数本ずつの柱部１０の基端部をそれぞれ連続させている。そして、円周方向に隣り合う柱部１０の周方向側面と前記リム部９の軸方向側面とにより囲まれる部分を、前記各球面ころ４、４を転動自在に保持する為のポケット１１としている。案内輪８ａは、前記リム部９の内周面と、内輪３の中間部外周面との間に配置している。
【０００５】
上述した様な構造の自動調心ころ軸受１、１ａの場合、運転時には、前記各球面ころ４、４の端面と前記案内輪８、８ａの側面とが、摺接しながら相対回転する。又、従来構造の場合にこの案内輪８、８ａは、特に軸方向に拘束されておらず、軸方向に変位する。この為、前記各球面ころ４、４の端面と前記案内輪８、８ａの側面との摺接部の面圧が過度に上昇し、これら各摺接部で著しい摩耗が進行する可能性がある。この様な摩耗の進行は、自動調心ころ軸受１、１ａの内部でのがたつきを大きくしたり、発生した摩耗粉による損傷を発生させる原因となる為、抑制若しくは防止する必要がある。
【０００６】
この様な事情に鑑みて、特許文献１には、各球面ころの端面と案内輪の側面とのうちで相手面と接触する部分に存在する境界部分を滑らかな凸曲面とし、この境界部分で接触面圧が過度に上昇（エッヂロードが発生）するのを防止する構造が記載されている。又、特許文献２には、案内輪の側面に周方向溝を設け、この周方向溝に捕集した潤滑油により、各球面ころの端面と案内輪の側面との摺接部に油膜を形成し、これら各面同士の擦れ合い部の摩擦を軽減する構造が記載されている。更に、特許文献３には、各球面ころの端面と案内輪の側面との間にスラスト転がり軸受を設置し、これら各面同士の摩擦状態を滑り摩擦から転がり摩擦に変更する構造が記載されている。
【０００７】
上述の様な特許文献１〜３に記載された従来構造のうち、特許文献１に記載された構造の場合には、エッヂロードに基づく過度な摩耗は防止できても、案内輪の軸方向変位に基づく、各球面ころの端面と案内輪の側面との擦れ合い面の面圧上昇を抑える事はできず、摩耗防止効果が、必ずしも十分とは言えない。又、前記特許文献２に記載された従来構造にしても、同様の理由により、摩耗防止効果が、必ずしも十分とは言えない。更に、前記特許文献３に記載された従来構造の場合には、構造が複雑で、コストが嵩む事が避けられず、又、小型の自動調心ころ軸受に適用する事は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１００９３４号公報
【特許文献２】特開２００７−３１５４５０号公報
【特許文献３】特開２００９−２１００７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、各球面ころの端面と案内輪の側面との擦れ合いを抑制若しくは防止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】
【００１０】
本発明の自動調心ころ軸受は、外輪と、内輪と、複数の球面ころと、保持器と、案内輪とを備える。
このうちの外輪は、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ている。
又、前記内輪は、前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ている。
又、前記各球面ころは、前記外輪軌道と前記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、前記保持器は、前記両列の球面ころ同士の間に配置された円環状のリム部、及び、このリム部の軸方向両側面にそれぞれの基端部を連続させた、これら両側面毎に複数本ずつの柱部とから成る。そして、円周方向に隣り合う柱部の周方向側面と前記リム部の軸方向側面とにより囲まれる部分を、前記各球面ころを転動自在に保持する為のポケットとしている。
更に、前記案内輪は、円環状で、前記リム部の内周面と前記内輪の外周面との間で、前記両列のころ同士の間の環状隙間に設けられている。
【００１１】
特に、本発明の自動調心ころ軸受に於いては、前記案内輪の外周面を、軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった凸曲面とすると共に、前記リム部の内周面を、軸方向中央部の内径が軸方向両端部の内径よりも大きくなった凹曲面としている。そして、この凹曲面と前記凸曲面とを係合させる事により、前記案内輪を前記リム部の内径側に、前記保持器の軸方向に関する変位を抑えた状態で、この保持器に対する相対回転を可能に支持している。
【００１２】
上述の様に構成する本発明の自動調心ころ軸受を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記凹曲面を、前記保持器の中心軸上の点を曲率中心とする部分球状凹面とする。又、前記凸曲面を、前記案内輪の中心軸上の点を曲率中心とする部分球状凸面とする。
この様な請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記案内輪の外周面の径方向反対側２箇所位置に、互いに平行な直線縁部を形成する。又、これら両直線縁部の間隔を、前記部分球状凹面の軸方向両端部の内径以下とする。
【発明の効果】
【００１３】
上述の様に構成する本発明の自動調心ころ軸受によれば、案内輪が軸方向に過度に変位するのを防止して、各球面ころの端面と案内輪の側面との擦れ合いを抑制若しくは防止できる。
即ち、本発明の構造によれば、前記案内輪の外周面に存在する凸曲面と、保持器のリム部の内周面に存在する凹曲面との係合に基づき、この保持器に対する前記案内輪の軸方向変位量が規制される。前記各球面ころはこの保持器のポケット内に、軸方向の変位を規制された状態で保持されているので、これら各球面ころと前記案内輪との軸方向に関する相対変位を規制して、これら球面ころの端面とこの案内輪の側面との擦れ合いを抑制若しくは防止できる。
特に、請求項２、３に記載した発明の構造を採用すれば、前記案内輪に無理な力を加える事なく、容易に組み立てられ、しかも、前記保持器に対する前記案内輪の軸方向変位を僅少に抑えられる構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。
【図２】各部の寸法関係を説明する為の、図１の中央部拡大図。
【図３】案内輪を図１、２の側方である、軸方向から見た正面図。
【図４】この案内輪を保持器のリム部の内径側に組み込む作業を説明する為の略断面図。
【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す部分断面図。
【図６】従来構造の第１例を示す、自動調心ころ軸受の部分切断斜視図。
【図７】同じく部分断面図。
【図８】従来構造の第２例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態の第１例］
図１〜４は、全請求項に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の自動調心ころ軸受１ｂは、外輪２と、内輪３と、複数の球面ころ４、４と、保持器７ｂと、案内輪８ｂとを備える。これら各構成部材のうち、外輪２と、内輪３と、各球面ころ４、４との構成に就いては、前述の図６〜８に示した構造を含めて、従来から広く知られている自動調心ころ軸受と同様であるから、図示並びに説明を、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分である、前記保持器７ｂ及び前記案内輪８ｂに就いて説明する。
【００１６】
この保持器７ｂは、真鍮等の自己潤滑性を有する金属材料に切削加工を施す事により、或いは、高機能樹脂等の、必要とする強度、剛性、及び耐油性を有する高分子材料を射出成形する事により、一体に造られている。何れの方法により造る場合でも、前記保持器７ｂは、リム部９ａと、複数本の柱部１０ａ、１０ａとを備える。このうちのリム部９ａは、前記自動調心ころ軸受１ｂの組立状態で、前記外輪２の内周面と前記内輪３の外周面との間の環状空間１２の軸方向中間部の径方向外寄り部分に、両列の球面ころ４、４同士の間に挟持する状態で、前記外輪２及び内輪３に対する回転を自在に配置している。又、前記各柱部１０ａ、１０ａは、前記リム部９ａの軸方向両側面から、前記環状空間１２の両端開口に向け、円周方向に関して等間隔で突出形成している。そして、円周方向に隣り合う柱部１０ａ、１０ａの周方向側面と前記リム部９ａの軸方向側面とにより囲まれる各ポケット内に、前記各球面ころ４、４を転動自在に保持している。
【００１７】
更に、前記案内輪８ｂは、前記保持器７ｂを構成するのと同様の金属材料或いは高機能樹脂、或いは含油メタル等の低摩擦材により全体を円環状に形成しており、前記リム部９ａの内周面と前記内輪３の中間部外周面との間に、これらリム部９ａ及び内輪３に対する回転を自在に配置している。又、この状態で、前記案内輪８ｂの外周面と内周面とを、それぞれ前記リム部９ａの内周面と前記内輪３の中間部外周面とに近接若しくは摺接させる事により、前記保持器７ｂを案内（径方向の変位を抑えた状態で、回転自在に支持）している。尚、本例の場合、前記案内輪８ｂの軸方向に関する幅寸法を、内径側に向かう程狭くする事により、図１〜２に示した中立状態で、互いに対向する、前記案内輪８ｂの軸方向両側面と前記各球面ころ４、４の端面とが、平行な状態で十分に離隔する様にしている。
【００１８】
特に、本例の自動調心ころ軸受１ｂの場合には、前記リム部９ａの内周面の軸方向中間部に全周に亙り、内径側に突出する突出部１３を形成している。これと共に、この突出部１３の内周面を全周に亙り、軸方向中央部の内径が軸方向両端部の内径よりも大きくなった、部分球面状の凹曲面１４としている。又、前記案内輪８ｂの外周面を、軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった、部分球面状の凸曲面１５と、それぞれが特許請求の範囲に記載した直線縁部に相当する、１対の平坦面１６、１６とから構成している。そして、前記凹曲面１４と前記凸曲面１５とを係合させる事により、前記保持器７ｂに対する前記案内輪８ｂの軸方向変位を抑えている。
【００１９】
即ち、本例の場合、前記凹曲面１４の曲率半径Ｒの中心は、前記リム部９ａの中心軸上で、且つ、このリム部９ａの軸方向中央部に存在する。又、前記凸曲面１５の曲率半径ｒの中心は、前記案内輪８ｂの中心軸上で、且つ、この案内輪８ｂの軸方向中央部に存在する。又、前記凸曲面１５の曲率半径ｒは、前記凹曲面１４の曲率半径Ｒよりも僅かに小さく（ｒ＜Ｒ）している。具体的には、前記案内輪８ｂのうち、前記凸曲面１５に対応する部分の外径Ｄ15（＝２ｒ＝この案内輪８ｂの最大外径）が、前記凹曲面１４の軸方向両端部の内径ｄ14（＝前記リム部９ａの最小内径）よりも大きく（Ｄ15＞ｄ14）なる程度に、小さく（ｒ＜Ｒ）している。そして、この様な寸法関係を採用する事により、前記凹曲面１４と前記凸曲面１５との係合に基づいて、前記保持器７ｂに対する前記案内輪８ｂの軸方向変位を抑えられる様にしている。
【００２０】
又、本例の場合、前記両平坦面１６、１６は、前記案内輪８ｂの外周面の径方向反対側２箇所位置に、互いに平行に形成されている。又、これら両平坦面１６、１６同士の間隔である、前記案内輪８ｂの幅Ｗ16は、前記凹曲面１４の軸方向両端部の内径ｄ14（＝前記リム部９ａの最小内径）よりも小さく（Ｗ16＜ｄ14）している。
【００２１】
それぞれが上述の様な構成を有する、前記保持器７ｂのリム部９ａと前記案内輪８ｂとは、図４に示す様にして、互いに組み合わせる。即ち、前記両平坦面１６、１６を前記リム部９ａの直径方向（図４の表裏方向両側）に配置した状態で、図４に鎖線で示す様に、前記案内輪８ｂをこのリム部９ａの内径側に挿入する。この挿入作業は、これら案内輪８ｂとリム部９ａとの中心軸同士を直交させた状態で行う。そして、これら両部材８ｂ、９ａの中心点同士が一致するまで、この案内輪８ｂをこのリム部９ａの内径側に挿入したならば、図４に矢印αで示す様に、これら両部材８ｂ、９ａの中心軸同士が一致するまで回動させる。この結果、このうちのリム部９ａの内径側に前記案内輪８ｂが、軸方向の変位を抑えられた状態で、相対回転を自在に組み付けられる。この様な組み付け作業は、前記案内輪８ｂに無理な力を加える事なく、容易に行える。
【００２２】
更に、本例の場合には、図１〜２に示した組立後の自動調心ころ軸受１ｂの運転時に、この自動調心ころ軸受１ｂの調心量（前記外輪２の中心軸と前記内輪３の中心軸との傾斜角度）が、想定される範囲内で適宜変化する場合でも、常に、前記各球面ころ４、４の端面と前記案内輪８ｂの側面とが擦れ合うのを防止できる様に、各部の寸法を規制している。この点に就いて、以下に詳しく説明する。
【００２３】
本例の場合、相対的に見て、前記各球面ころ４、４の端面は、前記リム部９ａの側面に接触する位置まで、軸方向に関して前記案内輪８ｂ側に移動できる。これに対して、この案内輪８ｂの側面は、前記凹曲面１４と前記凸曲面１５とが軸方向に係合する位置まで、軸方向に関して前記各球面ころ４、４側に移動できる。更に、前記案内輪８ｂは、前記リム部９ａに対して、この案内輪８ｂの内周面と前記内輪３の中間部外周面とが噛み合う状態になるまで、前記凹曲面１４の曲率方向（図１のβ方向）に回転可能である。従って、前記案内輪８ｂの側面は、このβ方向に関する回転可能な範囲で、このβ方向に関して前記各球面４、４側に移動できる。そこで、本例の場合には、以上に述べた様な各移動が起こった場合でも、前記各球面ころ４、４の端面と前記案内輪８ｂの側面とが擦れ合う事を防止できる様に、各部の寸法を規制している。
【００２４】
具体的には、前記凸曲面１５の曲率半径ｒを、前記凹曲面１４の曲率半径Ｒに十分に近づける（「Ｒ−ｒ」を十分に小さくする）事により、これら凹曲面１４と凸曲面１５との係合に基づく、前記案内輪８ｂの軸方向の変位規制機能を高めている。これにより、この案内輪８ｂの側面が、軸方向に関して前記各球面ころ４、４側に移動する量を十分に抑えている。又、前記案内輪８ｂの内径寸法ｄ8bを前記内輪３の中間部の外径寸法Ｄ3に十分に近づける（「Ｄ3−ｄ8b」を十分に小さくする）事により、これら案内輪８ｂの内周面と内輪３の外周面との係合に基づく、この案内輪８ｂの前記β方向の回転規制機能を高めている。これにより、この案内輪８ｂの側面が、このβ方向に関して前記各球面ころ４、４側に移動する量を十分に抑えている。更に、前記凸曲面１５の軸方向に関する幅寸法Ｗ15を、前記凹曲面１４の軸方向に関する幅寸法Ｗ14よりも小さく（Ｗ15＜Ｗ14）する事により、図１〜２に示した中立状態で、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面との間に存在する隙間の軸方向寸法を十分に確保している。そして、以上の寸法規制を行う事により、この隙間が、前記各移動が起こった場合でも、常に喪失しない様にしている。
【００２５】
上述の様に、本例の自動調心ころ軸受１ｂによれば、運転時に、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面とが擦れ合う事を防止できる。この為、これら案内輪８ｂの側面と各球面ころ４、４の端面との対向部分が摩耗する事を防止でき、延いては、前記自動調心ころ軸受１ｂの寿命延長を図れる。尚、前記各球面ころ４、４のスキュー防止には、これら各球面ころ４、４の転動面若しくは軸方向端面と、前記保持器７ｂのポケット１１ａ、１１ａの内面との係合により図る。
【００２６】
尚、上述した実施の形態の第１例の場合には、前記自動調心ころ軸受１ｂを構成する各部材同士の寸法を規制する事により、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面との間に存在する隙間が、前記各部材間の移動が起こった場合でも、常に喪失しない様にする事で、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面とが擦れ合う事を、完全に防止できる構成を採用した。但し、本発明を実施する場合には、上述した第１例の変形例として、前記各部材同士の寸法規制を緩和する事により、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面とが擦れ合う事を、多少（擦れ合い部の面圧が過大にならない程度に）許容する構成を採用する事もできる。この様な構成を採用する場合には、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面との対向部分が摩耗する事を抑制でき、やはり、前記自動調心ころ軸受１ｂの寿命延長を図れる。
【００２７】
［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１にのみ対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、保持器７ｃを構成するリム部９ｂの内周面-の軸方向中間部に設けた突出部１３ａの内周面を、全周に亙り、断面Ｖ字形の凹曲面１４ａとしている。これに対して、案内輪８ｃの外周面を、断面Ｖ字形の凸曲面１５ａとしている。この案内輪８ｃを前記リム部９ｂの内径側に組み込み可能とすべく、この凸曲面１５ａ及び前記凹曲面１４ａの断面形状（Ｖ字形）の角度等を規制する。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例（及びその変形例）と同様であるから、重複する説明は省略する。
【符号の説明】
【００２８】
１、１ａ、１ｂ 自動調心ころ軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 球面ころ
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 保持器
８、８ａ、８ｂ、８ｃ 案内輪
９、９ａ、９ｂ リム部
１０、１０ａ 柱部
１１、１１ａ ポケット
１２ 環状空間
１３、１３ａ 突出部
１４、１４ａ 凹曲面
１５、１５ａ 凸曲面
１６ 平坦面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機械装置に組み込んで、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、各球面ころの軸方向端面と、これら各球面ころを保持する保持器の姿勢を安定させる為の案内輪の軸方向側面との擦れ合いを抑制若しくは防止して、優れた耐久性を有する自動調心ころ軸受の実現を意図したものである。
【背景技術】
【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１〜３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６〜７は、自動調心ころ軸受の従来構造の第１例を示している。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。このうちの外輪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５を形成している。又、前記内輪３の外周面の幅方向（図６〜７の左右方向）両側には、それぞれが前記外輪軌道５と対向する、１対の内輪軌道６、６を形成している。又、前記各球面ころ４、４は、それぞれの最大径部が軸方向中央部にある対称形で、前記外輪軌道５と前記両内輪軌道６、６との間に、２列に亙って転動自在に配列されている。そして、１対の保持器７、７により、前記各球面ころ４、４の分離防止を図っている。又、これら両保持器７、７の大径側端部内周面を、前記内輪３の中間部周囲に回転自在に配置した案内輪８の外周縁に近接させる事で、これら両保持器７、７を案内（径方向の変位を抑えた状態で回転自在に支持）している。更に、前記案内輪８の両側面は、前記各球面ころ４、４の軸方向内端面に近接対向させて、これら各球面ころ４、４を案内し、これら各球面ころ４、４の回転中心軸が正規の状態から傾斜する（スキューする）事を防止している。
【０００３】
上述の様な構造を有す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をこのハウジングに内嵌固定し、前記内輪３をこの回転軸に外嵌固定する。この内輪３がこの回転軸と共に回転する場合には、前記各球面ころ４、４が転動して、この回転を許容する。この回転軸の軸心と前記ハウジングの軸心とが不一致の場合、前記内輪３が前記外輪２の内側で調心する（この外輪２の中心軸に対しこの内輪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、前記外輪軌道５のうちで前記各球面ころ４、４の転動面が転がり接触する位置が変化する。この外輪軌道５は単一球面状に形成されている為、前記複数の球面ころ４、４の転動は、不一致補償後（転がり接触する位置の変化後）に於いても、円滑に行われる。
【０００４】
次に、図８に示した自動調心ころ軸受１ａは、従来構造の第２例を示している。この第２例の構造の場合には、１個の保持器７ａにより、両列に配置された各球面ころ４、４を転動自在に保持している。この為に、この保持器７ａは、これら両列の球面ころ４、４同士の間に配置された円環状のリム部９の軸方向両側面に、それぞれ複数本ずつの柱部１０の基端部をそれぞれ連続させている。そして、円周方向に隣り合う柱部１０の周方向側面と前記リム部９の軸方向側面とにより囲まれる部分を、前記各球面ころ４、４を転動自在に保持する為のポケット１１としている。案内輪８ａは、前記リム部９の内周面と、内輪３の中間部外周面との間に配置している。
【０００５】
上述した様な構造の自動調心ころ軸受１、１ａの場合、運転時には、前記各球面ころ４、４の端面と前記案内輪８、８ａの側面とが、摺接しながら相対回転する。又、従来構造の場合にこの案内輪８、８ａは、特に軸方向に拘束されておらず、軸方向に変位する。この為、前記各球面ころ４、４の端面と前記案内輪８、８ａの側面との摺接部の面圧が過度に上昇し、これら各摺接部で著しい摩耗が進行する可能性がある。この様な摩耗の進行は、自動調心ころ軸受１、１ａの内部でのがたつきを大きくしたり、発生した摩耗粉による損傷を発生させる原因となる為、抑制若しくは防止する必要がある。
【０００６】
この様な事情に鑑みて、特許文献１には、各球面ころの端面と案内輪の側面とのうちで相手面と接触する部分に存在する境界部分を滑らかな凸曲面とし、この境界部分で接触面圧が過度に上昇（エッヂロードが発生）するのを防止する構造が記載されている。又、特許文献２には、案内輪の側面に周方向溝を設け、この周方向溝に捕集した潤滑油により、各球面ころの端面と案内輪の側面との摺接部に油膜を形成し、これら各面同士の擦れ合い部の摩擦を軽減する構造が記載されている。更に、特許文献３には、各球面ころの端面と案内輪の側面との間にスラスト転がり軸受を設置し、これら各面同士の摩擦状態を滑り摩擦から転がり摩擦に変更する構造が記載されている。
【０００７】
上述の様な特許文献１〜３に記載された従来構造のうち、特許文献１に記載された構造の場合には、エッヂロードに基づく過度な摩耗は防止できても、案内輪の軸方向変位に基づく、各球面ころの端面と案内輪の側面との擦れ合い面の面圧上昇を抑える事はできず、摩耗防止効果が、必ずしも十分とは言えない。又、前記特許文献２に記載された従来構造にしても、同様の理由により、摩耗防止効果が、必ずしも十分とは言えない。更に、前記特許文献３に記載された従来構造の場合には、構造が複雑で、コストが嵩む事が避けられず、又、小型の自動調心ころ軸受に適用する事は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１００９３４号公報
【特許文献２】特開２００７−３１５４５０号公報
【特許文献３】特開２００９−２１００７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、各球面ころの端面と案内輪の側面との擦れ合いを抑制若しくは防止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】
【００１０】
本発明の自動調心ころ軸受は、外輪と、内輪と、複数の球面ころと、保持器と、案内輪とを備える。
このうちの外輪は、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ている。
又、前記内輪は、前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ている。
又、前記各球面ころは、前記外輪軌道と前記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、前記保持器は、前記両列の球面ころ同士の間に配置された円環状のリム部、及び、このリム部の軸方向両側面にそれぞれの基端部を連続させた、これら両側面毎に複数本ずつの柱部とから成る。そして、円周方向に隣り合う柱部の周方向側面と前記リム部の軸方向側面とにより囲まれる部分を、前記各球面ころを転動自在に保持する為のポケットとしている。
更に、前記案内輪は、円環状で、前記リム部の内周面と前記内輪の外周面との間で、前記両列のころ同士の間の環状隙間に設けられている。
【００１１】
特に、本発明の自動調心ころ軸受に於いては、前記案内輪の外周面を、軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった凸曲面とすると共に、前記リム部の内周面を、軸方向中央部の内径が軸方向両端部の内径よりも大きくなった凹曲面としている。そして、この凹曲面と前記凸曲面とを係合させる事により、前記案内輪を前記リム部の内径側に、前記保持器の軸方向に関する変位を抑えた状態で、この保持器に対する相対回転を可能に支持している。
【００１２】
上述の様に構成する本発明の自動調心ころ軸受を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記凹曲面を、前記保持器の中心軸上の点を曲率中心とする部分球状凹面とする。又、前記凸曲面を、前記案内輪の中心軸上の点を曲率中心とする部分球状凸面とする。
この様な請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記案内輪の外周面の径方向反対側２箇所位置に、互いに平行な直線縁部を形成する。又、これら両直線縁部の間隔を、前記部分球状凹面の軸方向両端部の内径以下とする。
【発明の効果】
【００１３】
上述の様に構成する本発明の自動調心ころ軸受によれば、案内輪が軸方向に過度に変位するのを防止して、各球面ころの端面と案内輪の側面との擦れ合いを抑制若しくは防止できる。
即ち、本発明の構造によれば、前記案内輪の外周面に存在する凸曲面と、保持器のリム部の内周面に存在する凹曲面との係合に基づき、この保持器に対する前記案内輪の軸方向変位量が規制される。前記各球面ころはこの保持器のポケット内に、軸方向の変位を規制された状態で保持されているので、これら各球面ころと前記案内輪との軸方向に関する相対変位を規制して、これら球面ころの端面とこの案内輪の側面との擦れ合いを抑制若しくは防止できる。
特に、請求項２、３に記載した発明の構造を採用すれば、前記案内輪に無理な力を加える事なく、容易に組み立てられ、しかも、前記保持器に対する前記案内輪の軸方向変位を僅少に抑えられる構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。
【図２】各部の寸法関係を説明する為の、図１の中央部拡大図。
【図３】案内輪を図１、２の側方である、軸方向から見た正面図。
【図４】この案内輪を保持器のリム部の内径側に組み込む作業を説明する為の略断面図。
【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す部分断面図。
【図６】従来構造の第１例を示す、自動調心ころ軸受の部分切断斜視図。
【図７】同じく部分断面図。
【図８】従来構造の第２例を示す、自動調心ころ軸受の部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態の第１例］
図１〜４は、全請求項に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の自動調心ころ軸受１ｂは、外輪２と、内輪３と、複数の球面ころ４、４と、保持器７ｂと、案内輪８ｂとを備える。これら各構成部材のうち、外輪２と、内輪３と、各球面ころ４、４との構成に就いては、前述の図６〜８に示した構造を含めて、従来から広く知られている自動調心ころ軸受と同様であるから、図示並びに説明を、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分である、前記保持器７ｂ及び前記案内輪８ｂに就いて説明する。
【００１６】
この保持器７ｂは、真鍮等の自己潤滑性を有する金属材料に切削加工を施す事により、或いは、高機能樹脂等の、必要とする強度、剛性、及び耐油性を有する高分子材料を射出成形する事により、一体に造られている。何れの方法により造る場合でも、前記保持器７ｂは、リム部９ａと、複数本の柱部１０ａ、１０ａとを備える。このうちのリム部９ａは、前記自動調心ころ軸受１ｂの組立状態で、前記外輪２の内周面と前記内輪３の外周面との間の環状空間１２の軸方向中間部の径方向外寄り部分に、両列の球面ころ４、４同士の間に挟持する状態で、前記外輪２及び内輪３に対する回転を自在に配置している。又、前記各柱部１０ａ、１０ａは、前記リム部９ａの軸方向両側面から、前記環状空間１２の両端開口に向け、円周方向に関して等間隔で突出形成している。そして、円周方向に隣り合う柱部１０ａ、１０ａの周方向側面と前記リム部９ａの軸方向側面とにより囲まれる各ポケット内に、前記各球面ころ４、４を転動自在に保持している。
【００１７】
更に、前記案内輪８ｂは、前記保持器７ｂを構成するのと同様の金属材料或いは高機能樹脂、或いは含油メタル等の低摩擦材により全体を円環状に形成しており、前記リム部９ａの内周面と前記内輪３の中間部外周面との間に、これらリム部９ａ及び内輪３に対する回転を自在に配置している。又、この状態で、前記案内輪８ｂの外周面と内周面とを、それぞれ前記リム部９ａの内周面と前記内輪３の中間部外周面とに近接若しくは摺接させる事により、前記保持器７ｂを案内（径方向の変位を抑えた状態で、回転自在に支持）している。尚、本例の場合、前記案内輪８ｂの軸方向に関する幅寸法を、内径側に向かう程狭くする事により、図１〜２に示した中立状態で、互いに対向する、前記案内輪８ｂの軸方向両側面と前記各球面ころ４、４の端面とが、平行な状態で十分に離隔する様にしている。
【００１８】
特に、本例の自動調心ころ軸受１ｂの場合には、前記リム部９ａの内周面の軸方向中間部に全周に亙り、内径側に突出する突出部１３を形成している。これと共に、この突出部１３の内周面を全周に亙り、軸方向中央部の内径が軸方向両端部の内径よりも大きくなった、部分球面状の凹曲面１４としている。又、前記案内輪８ｂの外周面を、軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった、部分球面状の凸曲面１５と、それぞれが特許請求の範囲に記載した直線縁部に相当する、１対の平坦面１６、１６とから構成している。そして、前記凹曲面１４と前記凸曲面１５とを係合させる事により、前記保持器７ｂに対する前記案内輪８ｂの軸方向変位を抑えている。
【００１９】
即ち、本例の場合、前記凹曲面１４の曲率半径Ｒの中心は、前記リム部９ａの中心軸上で、且つ、このリム部９ａの軸方向中央部に存在する。又、前記凸曲面１５の曲率半径ｒの中心は、前記案内輪８ｂの中心軸上で、且つ、この案内輪８ｂの軸方向中央部に存在する。又、前記凸曲面１５の曲率半径ｒは、前記凹曲面１４の曲率半径Ｒよりも僅かに小さく（ｒ＜Ｒ）している。具体的には、前記案内輪８ｂのうち、前記凸曲面１５に対応する部分の外径Ｄ15（＝２ｒ＝この案内輪８ｂの最大外径）が、前記凹曲面１４の軸方向両端部の内径ｄ14（＝前記リム部９ａの最小内径）よりも大きく（Ｄ15＞ｄ14）なる程度に、小さく（ｒ＜Ｒ）している。そして、この様な寸法関係を採用する事により、前記凹曲面１４と前記凸曲面１５との係合に基づいて、前記保持器７ｂに対する前記案内輪８ｂの軸方向変位を抑えられる様にしている。
【００２０】
又、本例の場合、前記両平坦面１６、１６は、前記案内輪８ｂの外周面の径方向反対側２箇所位置に、互いに平行に形成されている。又、これら両平坦面１６、１６同士の間隔である、前記案内輪８ｂの幅Ｗ16は、前記凹曲面１４の軸方向両端部の内径ｄ14（＝前記リム部９ａの最小内径）よりも小さく（Ｗ16＜ｄ14）している。
【００２１】
それぞれが上述の様な構成を有する、前記保持器７ｂのリム部９ａと前記案内輪８ｂとは、図４に示す様にして、互いに組み合わせる。即ち、前記両平坦面１６、１６を前記リム部９ａの直径方向（図４の表裏方向両側）に配置した状態で、図４に鎖線で示す様に、前記案内輪８ｂをこのリム部９ａの内径側に挿入する。この挿入作業は、これら案内輪８ｂとリム部９ａとの中心軸同士を直交させた状態で行う。そして、これら両部材８ｂ、９ａの中心点同士が一致するまで、この案内輪８ｂをこのリム部９ａの内径側に挿入したならば、図４に矢印αで示す様に、これら両部材８ｂ、９ａの中心軸同士が一致するまで回動させる。この結果、このうちのリム部９ａの内径側に前記案内輪８ｂが、軸方向の変位を抑えられた状態で、相対回転を自在に組み付けられる。この様な組み付け作業は、前記案内輪８ｂに無理な力を加える事なく、容易に行える。
【００２２】
更に、本例の場合には、図１〜２に示した組立後の自動調心ころ軸受１ｂの運転時に、この自動調心ころ軸受１ｂの調心量（前記外輪２の中心軸と前記内輪３の中心軸との傾斜角度）が、想定される範囲内で適宜変化する場合でも、常に、前記各球面ころ４、４の端面と前記案内輪８ｂの側面とが擦れ合うのを防止できる様に、各部の寸法を規制している。この点に就いて、以下に詳しく説明する。
【００２３】
本例の場合、相対的に見て、前記各球面ころ４、４の端面は、前記リム部９ａの側面に接触する位置まで、軸方向に関して前記案内輪８ｂ側に移動できる。これに対して、この案内輪８ｂの側面は、前記凹曲面１４と前記凸曲面１５とが軸方向に係合する位置まで、軸方向に関して前記各球面ころ４、４側に移動できる。更に、前記案内輪８ｂは、前記リム部９ａに対して、この案内輪８ｂの内周面と前記内輪３の中間部外周面とが噛み合う状態になるまで、前記凹曲面１４の曲率方向（図１のβ方向）に回転可能である。従って、前記案内輪８ｂの側面は、このβ方向に関する回転可能な範囲で、このβ方向に関して前記各球面４、４側に移動できる。そこで、本例の場合には、以上に述べた様な各移動が起こった場合でも、前記各球面ころ４、４の端面と前記案内輪８ｂの側面とが擦れ合う事を防止できる様に、各部の寸法を規制している。
【００２４】
具体的には、前記凸曲面１５の曲率半径ｒを、前記凹曲面１４の曲率半径Ｒに十分に近づける（「Ｒ−ｒ」を十分に小さくする）事により、これら凹曲面１４と凸曲面１５との係合に基づく、前記案内輪８ｂの軸方向の変位規制機能を高めている。これにより、この案内輪８ｂの側面が、軸方向に関して前記各球面ころ４、４側に移動する量を十分に抑えている。又、前記案内輪８ｂの内径寸法ｄ8bを前記内輪３の中間部の外径寸法Ｄ3に十分に近づける（「Ｄ3−ｄ8b」を十分に小さくする）事により、これら案内輪８ｂの内周面と内輪３の外周面との係合に基づく、この案内輪８ｂの前記β方向の回転規制機能を高めている。これにより、この案内輪８ｂの側面が、このβ方向に関して前記各球面ころ４、４側に移動する量を十分に抑えている。更に、前記凸曲面１５の軸方向に関する幅寸法Ｗ15を、前記凹曲面１４の軸方向に関する幅寸法Ｗ14よりも小さく（Ｗ15＜Ｗ14）する事により、図１〜２に示した中立状態で、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面との間に存在する隙間の軸方向寸法を十分に確保している。そして、以上の寸法規制を行う事により、この隙間が、前記各移動が起こった場合でも、常に喪失しない様にしている。
【００２５】
上述の様に、本例の自動調心ころ軸受１ｂによれば、運転時に、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面とが擦れ合う事を防止できる。この為、これら案内輪８ｂの側面と各球面ころ４、４の端面との対向部分が摩耗する事を防止でき、延いては、前記自動調心ころ軸受１ｂの寿命延長を図れる。尚、前記各球面ころ４、４のスキュー防止には、これら各球面ころ４、４の転動面若しくは軸方向端面と、前記保持器７ｂのポケット１１ａ、１１ａの内面との係合により図る。
【００２６】
尚、上述した実施の形態の第１例の場合には、前記自動調心ころ軸受１ｂを構成する各部材同士の寸法を規制する事により、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面との間に存在する隙間が、前記各部材間の移動が起こった場合でも、常に喪失しない様にする事で、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面とが擦れ合う事を、完全に防止できる構成を採用した。但し、本発明を実施する場合には、上述した第１例の変形例として、前記各部材同士の寸法規制を緩和する事により、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面とが擦れ合う事を、多少（擦れ合い部の面圧が過大にならない程度に）許容する構成を採用する事もできる。この様な構成を採用する場合には、前記案内輪８ｂの側面と前記各球面ころ４、４の端面との対向部分が摩耗する事を抑制でき、やはり、前記自動調心ころ軸受１ｂの寿命延長を図れる。
【００２７】
［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１にのみ対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、保持器７ｃを構成するリム部９ｂの内周面-の軸方向中間部に設けた突出部１３ａの内周面を、全周に亙り、断面Ｖ字形の凹曲面１４ａとしている。これに対して、案内輪８ｃの外周面を、断面Ｖ字形の凸曲面１５ａとしている。この案内輪８ｃを前記リム部９ｂの内径側に組み込み可能とすべく、この凸曲面１５ａ及び前記凹曲面１４ａの断面形状（Ｖ字形）の角度等を規制する。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例（及びその変形例）と同様であるから、重複する説明は省略する。
【符号の説明】
【００２８】
１、１ａ、１ｂ 自動調心ころ軸受
２ 外輪
３ 内輪
４ 球面ころ
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 保持器
８、８ａ、８ｂ、８ｃ 案内輪
９、９ａ、９ｂ リム部
１０、１０ａ 柱部
１１、１１ａ ポケット
１２ 環状空間
１３、１３ａ 突出部
１４、１４ａ 凹曲面
１５、１５ａ 凸曲面
１６ 平坦面
【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、前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、前記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た複数の球面ころと、これら両列の球面ころ同士の間に配置された円環状のリム部及びこのリム部の軸方向両側面にそれぞれの基端部を連続させた、これら両側面毎に複数本ずつの柱部から成り、円周方向に隣り合う柱部の周方向側面と前記リム部の軸方向側面とにより囲まれる部分を、前記各球面ころを転動自在に保持する為のポケットとした保持器と、前記リム部の内周面と前記内輪の外周面との間で、前記両列のころ同士の間の環状隙間に設けられた円環状の案内輪とを備えた自動調心ころ軸受に於いて、
この案内輪の外周面を、軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった凸曲面とすると共に、前記リム部の内周面を、軸方向中央部の内径が軸方向両端部の内径よりも大きくなった凹曲面とし、この凹曲面と前記凸曲面とを係合させる事により、前記案内輪を前記リム部の内径側に、前記保持器の軸方向に関する変位を抑えた状態で、この保持器に対する相対回転を可能に支持した事を特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】
前記凹曲面が、前記保持器の中心軸上の点を曲率中心とする部分球状凹面であり、前記凸曲面が、前記案内輪の中心軸上の点を曲率中心とする部分球状凸面である、請求項１に記載した自動調心ころ軸受。
【請求項３】
前記案内輪の外周面の径方向反対側２箇所位置に互いに平行な直線縁部が形成されていて、これら両直線縁部の間隔が、前記部分球状凹面の軸方向両端部の内径よりも小さい、請求項２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、前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、前記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た複数の球面ころと、これら両列の球面ころ同士の間に配置された円環状のリム部及びこのリム部の軸方向両側面にそれぞれの基端部を連続させた、これら両側面毎に複数本ずつの柱部から成り、円周方向に隣り合う柱部の周方向側面と前記リム部の軸方向側面とにより囲まれる部分を、前記各球面ころを転動自在に保持する為のポケットとした保持器と、前記リム部の内周面と前記内輪の外周面との間で、前記両列のころ同士の間の環状隙間に設けられた円環状の案内輪とを備えた自動調心ころ軸受に於いて、
この案内輪の外周面を、軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きくなった凸曲面とすると共に、前記リム部の内周面を、軸方向中央部の内径が軸方向両端部の内径よりも大きくなった凹曲面とし、この凹曲面と前記凸曲面とを係合させる事により、前記案内輪を前記リム部の内径側に、前記保持器の軸方向に関する変位を抑えた状態で、この保持器に対する相対回転を可能に支持した事を特徴とする自動調心ころ軸受。
【請求項２】
前記凹曲面が、前記保持器の中心軸上の点を曲率中心とする部分球状凹面であり、前記凸曲面が、前記案内輪の中心軸上の点を曲率中心とする部分球状凸面である、請求項１に記載した自動調心ころ軸受。
【請求項３】
前記案内輪の外周面の径方向反対側２箇所位置に互いに平行な直線縁部が形成されていて、これら両直線縁部の間隔が、前記部分球状凹面の軸方向両端部の内径よりも小さい、請求項２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８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６１０４０（Ｐ２０１３−６１０４０Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００９８７（Ｐ２０１１−２００９８７）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【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２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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