JP2006242284A - Cylindrical roller bearing with flange - Google Patents
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Abstract
【課題】 製造コストが高くなる事がなく、取り扱いが容易な構造で、円筒ころ4、4の食い付き現象が生じにくい構造を実現する。
【解決手段】 保持器5を一体に形成すると共に、ポケット8、8を1対の円輪部15と柱部16、16とにより囲まれた部分に設ける。又、これら各ポケット8、8の内径側開口部に形成した、ころ持たせ部13の接触角θcを、25〜35゜とする。更に、上記各円筒ころ4、4を径方向に移動させて、これら各円筒ころ4、4の転動面が上記各ポケット8、8の外径側開口部に形成したばれ止め部10に接触した場合の、これら各円筒ころ4、4の内接円の直径をIC、これら各円筒ころ4、4の転動面が上記ころ持たせ部13に接触した場合のこれら各円筒ころ4、4の外接円の直径をCCとし、これら各円筒ころ4、4のピッチ円直径をDMとした場合に、IC+CC−2DM>0を満たす。
【選択図】 図3PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a structure in which the manufacturing cost does not increase, the structure is easy to handle, and the biting phenomenon of cylindrical rollers 4 and 4 hardly occurs.
SOLUTION: A cage 5 is formed integrally, and pockets 8 and 8 are provided in a portion surrounded by a pair of circular ring portions 15 and column portions 16 and 16. The contact angle θc of the roller holding portion 13 formed in the inner diameter side opening of each of the pockets 8 and 8 is set to 25 to 35 °. Further, the cylindrical rollers 4, 4 are moved in the radial direction, and the rolling surfaces of the cylindrical rollers 4, 4 come into contact with the anti-skid part 10 formed in the outer diameter side opening of the pockets 8, 8. In this case, the diameter of the inscribed circle of each of these cylindrical rollers 4, 4 is IC, and each of these cylindrical rollers 4, 4 when the rolling surface of each of these cylindrical rollers 4, 4 comes into contact with the roller holding part 13 IC + CC-2DM> 0 is satisfied, where CC is the diameter of the circumscribed circle and DM is the pitch circle diameter of the cylindrical rollers 4 and 4.
[Selection] Figure 3
Description
本発明の鍔付円筒ころ軸受は、例えば工作機械の主軸等、高速で運転される回転体を支持する為に使用する。 The flanged cylindrical roller bearing of the present invention is used to support a rotating body that operates at high speed, such as a spindle of a machine tool.
工作機械の主軸を回転自在に支持する為の軸受には、工作精度の向上の為、高剛性、高回転精度、低発熱等の特性が求められる。又、近年に於いては、加工効率向上の為、高回転速度で長時間安定して使用できる様に、高速安定性が求められる。この様な各特性のうち、ラジアル方向の剛性を向上させる為に、上記軸受として鍔付円筒ころ軸受を使用する場合が多い。又、ラジアル方向の剛性を更に向上させると共に回転精度を向上させる為、鍔付円筒ころ軸受の内部隙間を0若しくは負にする、所謂予圧を付与する事もある。 Bearings for rotatably supporting the spindle of a machine tool are required to have characteristics such as high rigidity, high rotational accuracy, and low heat generation in order to improve the machining accuracy. In recent years, in order to improve processing efficiency, high-speed stability is required so that it can be used stably at a high rotational speed for a long time. Of these characteristics, in order to improve the rigidity in the radial direction, a flanged cylindrical roller bearing is often used as the bearing. In order to further improve the rigidity in the radial direction and improve the rotational accuracy, a so-called preload may be applied to make the internal clearance of the flanged cylindrical roller bearing zero or negative.
上述の様に使用される鍔付円筒ころ軸受に組み込まれる円筒ころを保持する保持器として、例えば特許文献1、2に記載されている様な、ばれ止め部を有する保持器が従来から使用されている。このばれ止め部は、複数の円筒ころを保持する為に、保持器の円周方向複数個所に形成したポケットの外径側或は内径側の開口部に、これら各円筒ころの挿入時に弾性変形してこれら各円筒ころの挿入を可能にすると共に、これら各円筒ころの脱落を防止するものである。この様にばれ止め部を有する保持器は、上記特許文献2に記載されている構造のうち、弾性変形可能なばれ止め部を設けない代わりに、保持器を構成する一方の円輪部を分離可能とした、分離型の構造よりも、製造コストを安価にできると共に、鍔付円筒ころ軸受の組み立て性を良好にできる。又、上述の様にばれ止め部を設けて、保持器の径方向位置を各円筒ころとの係合により規制する、所謂ころ案内とする事により、保持器の径方向位置を、外輪との係合により規制する外輪案内や、内輪との係合により規制する内輪案内で使用される保持器の様に、保持器の周面と案内面(外輪内周面或は内輪外周面)との間で摩耗が生じる事を防止できる。
As a cage for holding a cylindrical roller incorporated in a cylindrical roller bearing with a flange used as described above, for example, a cage having a detent portion as described in
しかし、本発明者の研究により、上記ばれ止め部を有する保持器の場合、次の様な問題を生じる事が分かった。即ち、工作機械の主軸等の高速回転する回転体を支持する鍔付円筒ころ軸受は、前述した様に、内部隙間を0若しくは負として、予圧を付与した状態で使用される。この様に予圧を付与した状態で使用した場合には、各円筒ころに生じるスキューやこれら各円筒ころ同士の回転速度差により、これら各円筒ころを保持した保持器に無理な力が加わり、保持器音(振動)が発生したり、この保持器が破損し易くなる可能性がある。本発明者の研究によれば、この様な問題は、上述した様なばれ止め部を有する保持器で、特に発生する可能性が高い事が分かった。この理由は次の通りである。即ち、ばれ止め部を有する保持器は、運転中に各円筒ころの転動面を、ばれ止め部と、各ポケットのこのばれ止め部と反対側の開口部に形成したころ持たせ部とに接触させる事により、径方向の動き量を規制している(ころ案内により保持器の径方向の位置決めを図っている)。そして、上述の様に予圧が付与されて、各ころの円周方向位置の自由度が限られた状態で運転した場合には、上記各円筒ころが上記ばれ止め部に接触すると、これら各円筒ころが、これらばれ止め部に食い付こうとする為、上述の様な問題が発生する。 However, as a result of research by the present inventor, it has been found that the following problems occur in the case of the cage having the anti-skid portion. That is, the flanged cylindrical roller bearing that supports a rotating body that rotates at a high speed, such as a main shaft of a machine tool, is used in a state in which a preload is applied with an internal gap of 0 or negative as described above. When used with a preload applied in this way, excessive force is applied to the cage that holds each cylindrical roller due to the skew generated in each cylindrical roller or the difference in rotational speed between these cylindrical rollers. There is a possibility that instrument sound (vibration) is generated or that the cage is easily damaged. According to the inventor's research, it has been found that such a problem is particularly likely to occur in the cage having the anti-skid portion as described above. The reason is as follows. That is, the cage having a detent portion is a roller retainer formed on the opposite side of the detent portion and the opening portion of each pocket opposite to the detent portion, during operation. By making contact, the amount of movement in the radial direction is regulated (positioning in the radial direction of the cage is achieved by roller guidance). When the preload is applied as described above and the rollers are operated in a state where the degree of freedom of the circumferential position of each roller is limited, when each of the cylindrical rollers comes into contact with the detent portion, these cylinders Since the rollers try to bite into these anti-slip portions, the above-described problems occur.
即ち、上記保持器は、上記各円筒ころの脱落を防止する為、上記各ポケットの外径側或は内径側開口部に存在するばれ止め部の円周方向に関する間隔を、上記各円筒ころの直径よりも僅かに小さくしている。この為、上述の様に予圧が付与されている場合には、鍔付円筒ころ軸受の運転中にこれら各円筒ころが上記ばれ止め部に接触すると、これら各円筒ころがこれらばれ止め部の間に入り込もうとする、食い付き現象(くさび効果)が生じ易い。この様な食い付き現象が生じた場合には、これら各円筒ころが自転しにくくなり、スキューや円筒ころ同士の回転速度差が生じ易くなる。これにより、上記保持器に無理な力が加わり、保持器音が発生したり、この保持器が破損し易くなる可能性がある。 That is, in order to prevent the cylindrical rollers from falling off, the retainer sets the interval in the circumferential direction of the detent portion present on the outer diameter side or inner diameter side opening of each pocket to the distance between the cylindrical rollers. It is slightly smaller than the diameter. For this reason, when the preload is applied as described above, when these cylindrical rollers come into contact with the detent portions during operation of the cylindrical roller bearing with a flange, these cylindrical rollers are placed between the detent portions. The biting phenomenon (wedge effect) is likely to occur. When such a biting phenomenon occurs, these cylindrical rollers are difficult to rotate, and skew and a difference in rotational speed between the cylindrical rollers are likely to occur. As a result, an excessive force is applied to the cage, and a cage sound may be generated or the cage may be easily damaged.
前述した分離型の保持器の場合、ばれ止め部を形成する必要がない為、上述した様な円筒ころの食い付き現象が生じにくいが、前述した様に、製造コストが高くなるという問題がある。一方、特許文献3に記載された保持器の構造の場合、保持器の軸方向片側にのみ円輪部が存在し、この円輪部の内側面と複数の柱部とを連続させる事により、これら各柱部と円輪部とで囲まれる部分をポケットとしている。この様な構造の場合にも、上述した様な円筒ころの食い付き現象を生じにくいが、各ポケットにそれぞれ各円筒ころを配置した状態で保持器を鍔付円筒ころ軸受に組み込む場合に、これら各円筒ころが脱落し易く、取り扱いが面倒になると言う問題がある。
In the case of the above-described separation type retainer, since it is not necessary to form a detent portion, it is difficult to cause the biting phenomenon of the cylindrical roller as described above, but there is a problem that the manufacturing cost is increased as described above. . On the other hand, in the case of the structure of the cage described in
本発明の鍔付円筒ころ軸受は、上述の様な事情に鑑み、製造コストが高くなる事がなく、取り扱いが容易な構造で、円筒ころの食い付き現象が生じにくい構造を実現すべく発明したものである。 The cylindrical roller bearing of the present invention was invented in order to realize a structure in which the manufacturing cost does not increase, the structure is easy to handle, and the biting phenomenon of the cylindrical roller hardly occurs in view of the circumstances as described above. Is.
本発明の鍔付円筒ころ軸受は、従来構造と同様に、外輪と、内輪と、複数の円筒ころと、保持器とを備える。
このうちの外輪は、内周面に円筒状の外輪軌道を設けている。
又、上記内輪は、外周面に円筒状の内輪軌道を設けている。
又、上記各円筒ころは、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられている。
又、上記保持器は、上記各円筒ころを保持する為のものである。又、この保持器は、軸方向両端部に配置された1対の円輪部と、円周方向に亙って互いに等間隔に配置され、それぞれの両端部をこれら両円輪部の内側面に連続させた複数本の柱部とから成る。そして、これら各柱部の円周方向両側面と上記両円輪部の内側面とにより囲まれた部分を、それぞれの内側に上記各円筒ころを転動自在に保持する複数のポケットとして、全体を一体に形成した円環状としている。
又、上記内輪と外輪とのうちの一方の軌道輪の周面の軸方向両端部に、他方の軌道輪に向け径方向に突出する鍔部を、それぞれ全周に亙って形成している。
又、上記保持器の各柱部の円周方向両側面のうちで、上記他方の軌道輪側の径方向端部に、上記各円筒ころの挿入時に弾性変形可能な突出部を形成している。そして、これら各突出部により、上記各ポケット内に保持した上記各円筒ころが上記他方の軌道輪側に抜け出るのを防止する為の、ばれ止め部を構成している。又、上記各柱部の円周方向両側面のうちで、上記一方の軌道輪側の径方向端部側に、上記各ポケット内に保持した各円筒ころがこの一方の軌道輪側に抜け出るのを防止する為の、ころ持たせ部を構成している。そして、上記保持器の径方向位置を、上記各円筒ころとの係合により規制している。
The flanged cylindrical roller bearing of the present invention includes an outer ring, an inner ring, a plurality of cylindrical rollers, and a cage, as in the conventional structure.
Of these, the outer ring is provided with a cylindrical outer ring raceway on the inner peripheral surface.
The inner ring is provided with a cylindrical inner ring raceway on the outer peripheral surface.
Each of the cylindrical rollers is provided between the inner ring raceway and the outer ring raceway so as to roll freely.
The retainer is for retaining the cylindrical rollers. The cage is also arranged with a pair of annular portions arranged at both ends in the axial direction and at equal intervals along the circumferential direction, and both ends are connected to the inner side surfaces of the two annular portions. It consists of a plurality of pillars connected to each other. And, as a plurality of pockets that hold the respective cylindrical rollers in a freely rollable manner inside the respective portions surrounded by both sides in the circumferential direction of each column part and the inner side surfaces of the both ring parts, Is a ring formed integrally.
Further, flanges projecting in the radial direction toward the other raceway are formed over the entire circumference at both ends in the axial direction of the circumferential surface of one raceway of the inner ring and the outer ring. .
In addition, a protrusion that can be elastically deformed when each cylindrical roller is inserted is formed at the radial end on the other raceway side of both sides in the circumferential direction of each column of the cage. . These protrusions constitute a stopper for preventing the cylindrical rollers held in the pockets from slipping out to the other raceway. In addition, the cylindrical rollers held in the respective pockets are pulled out to the one raceway side on the radial end side on the one raceway side of both side surfaces in the circumferential direction of the pillars. The roller holding part is configured to prevent this. And the radial direction position of the said holder | retainer is controlled by engagement with each said cylindrical roller.
特に、請求項1に記載した鍔付円筒ころ軸受に於いては、上記各ポケット内に上記各円筒ころをそれぞれ保持した状態で上記保持器を径方向に移動させた場合に、上記各ポケットのうち、上記鍔付円筒ころ軸受の中心を通りこの移動方向と平行な直線上に存在するポケット内に保持された円筒ころの転動面と、このポケットのころ持たせ部若しくはばれ止め部とが接触する角度である、接触角θを、25〜35゜としている。
尚、この接触角とは、円筒ころの転動面ところ持たせ部若しくはばれ止め部とが接触した場合に、この円筒ころの中心軸に直交する仮想平面内に於ける、この接触点とこの円筒ころの中心軸上の点とを結ぶ仮想線と、鍔付円筒ころ軸受の径方向に直交すると共に上記円筒ころの中心軸を通る第二の仮想線との成す角度を言う。
In particular, in the cylindrical roller bearing with a flange according to
The contact angle refers to the contact point in the imaginary plane perpendicular to the central axis of the cylindrical roller and the contact point when the rolling surface of the cylindrical roller is brought into contact with the retaining portion or the detent portion. An angle formed between a virtual line connecting a point on the central axis of the cylindrical roller and a second virtual line orthogonal to the radial direction of the cylindrical roller bearing with a flange and passing through the central axis of the cylindrical roller.
又、請求項2に記載した鍔付円筒ころ軸受の場合、一方の軌道輪が内輪である。この為、鍔部は、内輪の外周面の軸方向両端部に形成されている。又、ころ持たせ部は各ポケットの内輪側に形成されており、ばれ止め部は外輪側に形成されている。
特に、請求項2に記載した鍔付円筒ころ軸受に於いては、上記各ポケット内に上記各円筒ころをそれぞれ保持した状態で、これら各円筒ころを外径側に移動させて、これら各円筒ころの転動面と上記ばれ止め部とを接触させた場合の、これら各円筒ころの内接円の直径をICとする。又、これら各円筒ころを内径側に移動させて、これら各円筒ころの転動面と上記ころ持たせ部とを接触させた場合の接触角をθcとする。又、この場合のこれら各円筒ころの外接円の直径をCCとする。更に、これら各円筒ころを内輪軌道と外輪軌道との間に配置した状態でのピッチ円直径をDMとする。そして、上記接触角θcを25゜以上、且つ、IC+CC−2DM>0を満たす様にしている。
In the case of the cylindrical roller bearing with a flange described in
In particular, in the cylindrical roller bearing with a flange according to
又、請求項3に記載した鍔付円筒ころ軸受の場合、一方の軌道輪が外輪である。この為、鍔部は、外輪の内周面の軸方向両端部に形成されている。又、ころ持たせ部は各ポケットの外輪側に形成されており、ばれ止め部は内輪側に形成されている。
特に、請求項3に記載した鍔付円筒ころ軸受に於いては、上記各ポケット内に上記各円筒ころをそれぞれ保持した状態で、これら各円筒ころを外径側に移動させて、これら各円筒ころの転動面と上記ころ持たせ部とを接触させた場合の接触角をθcとする。又、この場合のこれら各円筒ころの内接円の直径をICとする。又、これら各円筒ころを内径側に移動させて、これら各円筒ころの転動面と上記ばれ止め部とを接触させた場合の、これら各円筒ころの外接円の直径をCCとする。更に、これら各円筒ころを内輪軌道と外輪軌道との間に配置した状態でのピッチ円直径をDMとする。そして、上記接触角θcを25゜以上、且つ、IC+CC−2DM<0を満たす様にしている。
In the case of the flanged cylindrical roller bearing described in
In particular, in the cylindrical roller bearing with a flange according to
上述の様に構成される本実施例の場合、製造コストが高くなる事がなく、取り扱いが容易な構造で、円筒ころの食い付き現象が生じない構造を実現できる。即ち、前述の特許文献2に記載された分離型の構造と異なり、保持器を一体型としている為、製造コストが高くなる事はない。又、前述の特許文献3に記載された軸方向片側のみに円輪部を設けた構造と異なり、各ポケットにそれぞれ各円筒ころを配置した状態で保持器を鍔付円筒ころ軸受に組み込む場合に、これら各円筒ころが脱落しにくく、取り扱いが容易である。
In the case of the present embodiment configured as described above, it is possible to realize a structure in which the manufacturing cost does not increase, the structure is easy to handle, and the biting phenomenon of the cylindrical roller does not occur. That is, unlike the separation type structure described in
又、請求項1に記載した構造の場合、各円筒ころがばれ止め部ところ持たせ部との何れか一方若しくは双方に接触した場合の接触角θを25〜35゜に規制している為、これら各円筒ころがこれらばれ止め部若しくはころ持たせ部に食い付きにくくできる。又、請求項2及び請求項3に記載した構造の場合、IC+CC−2DM>0(請求項2)又はIC+CC−2DM<0(請求項3)としている為、保持器が径方向に移動すると、各円筒ころの転動面は、保持器の各ポケットの内側面のうちのころ持たせ部に接触し、上記ばれ止め部に接触する事はない。上記各円筒ころところ持たせ部との接触角θcは、25゜以上としている為、上記各円筒ころがこのころ持たせ部に食い付きにくくできる。又、これら各円筒ころが上記ばれ止め部に接触する事がない為、これら各円筒ころがばれ止め部に食い付く事はない。この結果、請求項1〜3の何れの構造の場合にも、円筒ころの食い付き現象を生じにくくできる。尚、請求項2、3の構造の場合、ポケット内にころを押し込む側である、ばれ止め部の接触角を特に規制する必要がない。この為、このばれ止め部を構成する各突出部の間隔を、上記ころの外径よりも僅かに大きくすれば足りる。この結果、上記各ポケット内への上記ころの組み付け作業に要する力が小さくて済む。
Further, in the case of the structure described in
本発明を実施する為に好ましくは、請求項4に記載した様に、保持器を、カーボン繊維若しくはガラス繊維を含有した合成樹脂製とする。
この様に構成すれば、鍔付円筒ころ軸受に焼き付きや著しい摩耗等の損傷が発生しにくい構造で、円筒ころの食い付き現象をより生じにくくできる。即ち、保持器を銅合金等の比較的軟らかい金属により構成した場合、摩耗し易い為、保持器から摩耗粉が発生し易い。そして、この摩耗粉がグリースに混入する事によりグリースが劣化し、潤滑性が低下して、この保持器を組み込んだ鍔付円筒ころ軸受に焼き付きや損傷が発生し易くなる。これに対して、保持器を合成樹脂製とした場合、摩擦特性に優れる為、摩耗粉が発生しにくい。この為、この保持器を組み込んだ鍔付円筒ころ軸受に焼き付きや損傷が発生しにくい。但し、合成樹脂は金属に比べて剛性が低い為、負荷される荷重が大きいと変形し易い。この為、円筒ころの食い付き現象が発生し易い。従って、カーボン繊維若しくはガラス繊維を含有してヤング率を高くする事により保持器を変形しにくくして、食い付き現象を生じにくくする事が好ましい。
In order to carry out the present invention, preferably, as described in
If comprised in this way, it is the structure which is hard to generate | occur | produce damages, such as a seizure and remarkable abrasion, on a flanged cylindrical roller bearing, and can make it difficult to produce the biting phenomenon of a cylindrical roller. That is, when the cage is made of a relatively soft metal such as a copper alloy, it is easy to wear, so that wear powder is easily generated from the cage. When the wear powder is mixed with the grease, the grease is deteriorated, the lubricity is lowered, and the flanged cylindrical roller bearing incorporating the cage is likely to be seized or damaged. On the other hand, when the cage is made of synthetic resin, it is excellent in frictional characteristics, so that abrasion powder is hardly generated. For this reason, seizure and damage are unlikely to occur in the flanged cylindrical roller bearing incorporating this cage. However, since synthetic resin has lower rigidity than metal, it is easily deformed when a large load is applied. For this reason, the biting phenomenon of the cylindrical roller is likely to occur. Therefore, it is preferable that the cage is made difficult to deform by containing carbon fiber or glass fiber to increase the Young's modulus, and the biting phenomenon is hardly caused.
図1〜6は、請求項2、4に対応する、本発明の実施例1を示している。本実施例の鍔付円筒ころ軸受1は、外輪2と、内輪3と、複数の円筒ころ4、4と、保持器5とを備える。このうちの外輪2は、内周面に円筒状の外輪軌道6を設けている。又、上記内輪3は、外周面に円筒状の内輪軌道7を設けている。又、上記各円筒ころ4、4は、これら内輪軌道7と外輪軌道6との間に転動自在に設けられている。又、上記保持器5は、上記各円筒ころ4、4を保持する為のもので、全体を一体に形成した円環状としている。即ち、この保持器5は、1対の円輪部15、15と、複数本の柱部16、16とから成る。このうちの両円輪部15、15は、軸方向両端部に配置されている。又、上記各柱部16、16は、円周方向に亙って互いに等間隔に配置され、それぞれの両端部を上記両円輪部15、15の内側面に連続させている。そして、これら各柱部16、16の円周方向両側面11、11と上記両円輪部15、15の内側面とにより囲まれた部分を、それぞれポケット8、8としている。これら各ポケット8、8の内側には、上記各円筒ころ4、4を転動自在に保持している。又、本実施例は、本発明を内輪つば(N)型に適用した場合に就いて示している。この為に、上記内輪3の外周面の軸方向両端部で上記内輪軌道7の両側に、上記外輪2に向け径方向に突出する鍔部9、9を、それぞれ全周に亙って形成している。
1 to 6
又、本実施例の場合、上記保持器5を、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂、PEEK(ポリエチルエーテルケトン)樹脂、PA(ポリアミド)樹脂等の合成樹脂にカーボン繊維若しくはガラス繊維を含有させたものにより形成している。具体的には、上記何れかの樹脂(例えばPPS樹脂)に、30重量%のカーボン繊維(或はガラス繊維)を含有させたものにより形成する。本実施例の場合、上記保持器5を構成する、上述の繊維強化した合成樹脂のヤング率が、9〜25GPa である事が好ましい。即ち、本実施例の鍔付円筒ころ軸受1を組み込む工作機械の主軸を支持する円筒ころ軸受は、dmN値が100万以上、例えば150万程度の高速回転で使用される場合があり、使用時には、上記保持器5に作用する遠心力が大きくなる。この為、この保持器5の剛性を十分に確保して遠心力による変形を抑える必要がある。一方、この保持器5の剛性を高くし過ぎた場合には、後述するばれ止め部10を弾性変形させにくくなり、上記各円筒ころ4、4を上記各ポケット8、8に組み付ける作業が面倒となる。この為、この保持器5のヤング率を9〜25GPa とする事が好ましい。
In the case of the present embodiment, the
又、本実施例の場合、上記保持器5の各柱部16、16の円周方向両側面11、11の径方向両端部で軸方向中央部に、突出部12a、12bを形成している。このうち、上記内輪3側の各突出部12a、12aと上記両側面11、11の内径側部分とにより、ころ持たせ部13を構成している。又、上記外輪2側の各突出部12b、12bにより、上記各円筒ころ4、4の挿入時に弾性変形可能な、ばれ止め部10を構成している。そして、これらころ持たせ部13とばれ止め部10とにより、上記保持器5を上記鍔付円筒ころ軸受1に組み込む前に、上記各ポケット8、8内に保持した各円筒ころ4、4が内径側或は外径側に抜け出る事を防止している。又、上記保持器5を上記鍔付円筒ころ軸受1に組み込んだ状態で、この保持器5の径方向位置を上記各円筒ころ4、4との係合により規制する、ころ案内としている。
Further, in the case of the present embodiment, projecting
上記各ポケット8、8を構成する上記各柱部16、16の側面11、11の形状に就いて、より具体的に説明する。これら各側面11、11のうち、上記ころ持たせ部13部分を、上記各円筒ころ4、4の半径(DA/2)よりも僅かに大きい曲率半径Rを有する、曲面部としている。又、上記各側面11、11のうち、上記各円筒ころ4、4のピッチ円P(直径DM)よりも外径側で上記ばれ止め部10を構成する突出部12b、12bよりも内径側部分を、互いに対向する面同士が互いに平行で、これら面同士の円周方向の間隔(ポケット幅)がDPである、平面部としている。尚、上記ピッチ円直径DMは、各円筒ころ4、4を上記外輪軌道6と内輪軌道7との間に配置した状態での、これら各円筒ころ4、4の中心を通る円(ピッチ円P)の直径を示している。尚、図2に示した、上記保持器5の位置は、径方向に偏っていない状態、言い換えれば、この保持器5の外周面と外輪2の内周面との間隔(或は保持器5の内周面と内輪3の外周面との間隔)を円周方向に関して均一とした状態である。又、上記各側面11、11の外径側開口部分を構成する上記ばれ止め部10の突出部12b、12bの円周方向の間隔Ddは、上記各円筒ころ4、4の直径DAよりも僅かに小さく(Dd<DA)している。
The shape of the side surfaces 11 and 11 of the
特に、本実施例の鍔付円筒ころ軸受1の場合には、上記ばれ止め部10ところ持たせ部13とを、次の要件を満たす様に形成している。この要件に就いて図3により説明する。上記各ポケット8、8内に上記各円筒ころ4、4をそれぞれ保持した(鍔付円筒ころ軸受1には組み込んでいない)状態で、これら各円筒ころ4、4を外径側に移動させて、これら各円筒ころ4、4の転動面と上記ばれ止め部10とを接触させた場合(図3の左側の円筒ころ4とポケット8との位置関係の場合)の接触角を、θdとする。又、この状態での上記各円筒ころ4、4の内接円の直径を、ICとする。又、これら各円筒ころ4、4を内径側に移動させて、これら各円筒ころ4、4の転動面と上記ころ持たせ部13とを接触させた場合(図3の右側の円筒ころ4とポケット8との位置関係の場合)の接触角を、θcとする。又、この状態での上記各円筒ころ4、4の外接円の直径を、CCとする。
In particular, in the case of the flanged
尚、上記接触角とは、次の様な角度を言う。即ち、円筒ころ4と保持器5とをこの保持器5の径方向に相対移動させて、この円筒ころ4の転動面と上記ばれ止め部10或はころ持たせ部13とを接触させた場合に、この接触部分に力が加わっていなければ(無負荷状態であれば)、この円筒ころ4の転動面と上記ばれ止め部10或はころ持たせ部13とは線接触する。この場合に、この円筒ころ4の中心軸に直交する仮想平面内に於ける次の2つの仮想線を定義する。即ち、この仮想平面内に於ける、上記接触線上の点(接触点)とこの円筒ころ4の中心軸上の点とを結ぶ仮想線を、α1 或はα2 とする。又、鍔付円筒ころ軸受1の径方向に直交すると共に上記円筒ころ4の中心軸を通る第二の仮想線を、β1 或はβ2 とする。そして、この様に定義される仮想線α1 或はα2 と第二の仮想線β1 或はβ2 とが成す角度を、上記接触角θd、θcと言う。
In addition, the said contact angle means the following angles. That is, the
本実施例の場合、上記ばれ止め部10側の接触角θdを、このばれ止め部10を構成する突出部12b、12bを弾性変形させて円筒ころ4を挿入可能な程度に、小さくしている。この為、仮に運転中に円筒ころ4の転動面が上記ばれ止め部10に接触した場合には、この円筒ころ4がこのばれ止め部10に食い付き易い。一方、上記ころ持たせ部13側の接触角θcは、上記ばれ止め部10側の接触角θdよりも大きくする(θc>θd)と共に、25〜35゜の範囲内(25゜≦θc≦35゜)に規制している。更に、上記各円筒ころ4、4を上記内輪軌道7と上記外輪軌道6と間に配置した状態(図3の中央の円筒ころ4とポケット8との位置関係の状態)でのピッチ円直径をDMとした場合に、IC+CC−2DM>0を満たす様にしている。即ち、本実施例の場合、上記ころ持たせ部13側の接触角θcを25〜35゜とし、且つ、IC+CC−2DM>0を満たす様にしている。この様に規制した理由に就いて説明する。
In the case of the present embodiment, the contact angle θd on the
先ず、ころ持たせ部13側の接触角θcを25゜以上としたのは、θcが25゜未満では、円筒ころ4の転動面ところ持たせ部13との間で生じる摩擦力が増大し、食い付き現象を生じ易くなる為である。即ち、図3の右側の円筒ころ4とポケット8との位置関係で示す様に、この円筒ころ4に径方向内方に向かう力Fが作用した場合、この円筒ころ4の転動面と上記ころ持たせ部13との間で生じる摩擦力Fmは、摩擦係数をμとすると、Fm=μ・F/sin (θc)で現される。θcは、0゜<θc<90゜の範囲内である為、θcの値が大きくなる程、上記摩擦力Fmの値が小さくなる。この為、本実施例の場合には、このθcを25゜以上として、この摩擦力Fmの増大を抑えている。尚、好ましくは、1/sin (θc)≦2となる、θc≧30゜とする。
First, the contact angle θc on the
一方、上記ころ持たせ部13側の接触角θcを35゜以下としたのは、これよりも大きい接触角を確保する為には、保持器5の内径が小さくなり過ぎる為である。この内径が小さ過ぎると、この保持器5の組み付けが不能になる。仮に組み付けられても、この保持器5が軸方向に変位した場合に、この保持器5の内周面と、前記内輪3の軸方向両端部外周面に形成した鍔部9、9、若しくは、この保持器5の内周面の形状によっては内輪軌道7とが干渉する可能性を生じる。言い換えれば、これら鍔部9、9若しくは内輪軌道7の存在により、上記保持器5の内径をそれ以上小さくできないと言う幾何学的な理由により、上記接触角θcの最大値が規制される。従って、これら鍔部9、9若しくは内輪軌道7との関係で上記接触角θcを大きくできるのであれば、このθcは、35゜より大きくても良い。上記ころ持たせ部13と円筒ころ4の外周面との摩擦力の低減のみを考慮すれば、上記保持器5の内径が上記鍔部9、9の外径よりも僅かに小さくなる程度(保持器5を弾性変形させて、内輪3に外嵌可能な程度)まで、上記θcをできるだけ大きくする事が好ましい。但し、本実施例の鍔付円筒ころ軸受1の場合、上記保持器5をころ案内とする為、この保持器5の内周面と上記鍔部9、9との隙間を確保する必要がある。この為に本実施例の場合には、上記保持器5の軸方向両端部内周面で上記鍔部9、9と対向する部分に、端部側に向かう程外径側に向かう方向に傾斜した逃げ20、20形成している。
On the other hand, the reason why the contact angle θc on the
次に、IC+CC−2DM>0とした理由に就いて説明する。保持器5が前記ばれ止め部10に接触するまで径方向に移動可能であると仮定した場合に、この保持器5の径方向の動き量Mdは、Md=IC−(DM−DA)となる。一方、保持器5が上記ころ持たせ部13に接触するまで径方向に移動可能であると仮定した場合に、この保持器5の径方向の動き量Mcは、Mc=(DM+DA)−CCとなる。そして、Md>Mcとすれば、上記保持器5が径方向に移動した場合、円筒ころ4の転動面は、必ず上記ころ持たせ部13に接触し、上記ばれ止め部10と接触する事はない。
Next, the reason why IC + CC-2DM> 0 will be described. When it is assumed that the
即ち、Md>Mcとすれば、図4、5に示す様に、保持器5が図4、5の上方向に移動した場合、各ポケット8、8のうち、鍔付円筒ころ軸受1の中心を通りこの保持器5の移動方向と平行な直線L上に存在するポケット8のころ持たせ部13と、このポケット8内に保持された円筒ころ4の転動面とが接触する{図5(A)}。これに対して、上記直線L上に存在し、図5(A)のポケット8と対称位置に存在するポケット8のばれ止め部10と、このポケット8内に保持された円筒ころ4の転動面とは接触しない{図5(B)}。この為、Md>Mc、即ち、IC−(DM−DA)>(DM+DA)−CCを満たせば、上記保持器5の径方向の移動により、円筒ころ4の転動面とばれ止め部10とが接触する事はない。従って、上記式を整理して、IC+CC−2DM>0を満たす事により、上記保持器5の径方向の動き量は、上記ころ持たせ部13と上記円筒ころ4の転動面とが接触する事により規制される。
That is, if Md> Mc, as shown in FIGS. 4 and 5, when the
上記ころ持たせ部13は、前述した様に、接触角θcが25〜35゜を満たす為、上記円筒ころ4とこのころ持たせ部13が接触しても、この円筒ころ4がこのころ持たせ部13に食い付きにくくなる。又、上記保持器5が径方向に移動しても、この保持器5の動き量は、上記ころ持たせ部13と上記円筒ころ4の転動面とが接触する事により規制される為、前記ばれ止め部10と円筒ころ4の転動面とが接触する事はない。従って、各円筒ころ4、4がこのばれ止め部10に食い付く事はない。尚、鍔付円筒ころ軸受1を高速回転で運転すると、保持器を剛性の低い合成樹脂製とした場合、遠心力により変形して、この保持器の動き量を上述した様に規制しても、ばれ止め部と円筒ころの転動面とが接触する可能性がある。これに対して本実施例の場合、上記保持器5のヤング率を繊維強化により高めている為、遠心力による変形を抑えて、円筒ころ4の転動面がばれ止め部10に接触する事をより確実に防止できる。
Since the
又、本実施例の場合、上記保持器5の各ポケット8、8の側面11、11と上記各円筒ころ4、4の転動面との隙間(ポケット隙間)によるこの保持器5の円周方向の動き量を考慮して、IC+CC−2DM−4(DP−DA)>0を満たす事が好ましい。即ち、上記保持器5は、上記ポケット隙間により上記各円筒ころ4、4に対して円周方向に移動可能である。そして、この保持器5の円周方向の相対移動により、これら各円筒ころ4、4の転動面と上記ばれ止め部10の一方の突出部12bとが接触する場合がある。この様にばれ止め部10の一方の突出部12bと円筒ころ4の転動面とが接触した場合には、この円筒ころ4の転動面がこのばれ止め部10に食い付く可能性がある。これに対して、上述のIC+CC−2DM−4(DP−DA)>0を満たせば、上記保持器5が円周方向に相対移動しても、円筒ころ4の外周面が上記一方の突出部12bと接触する事を防止して、この円筒ころ4が上記ばれ止め部10に食い付きにくくなる。
In the case of the present embodiment, the circumference of the
IC+CC−2DM−4(DP−DA)>0と規制した理由に就いて説明する。図6の中央の円筒ころ4とポケット8との位置関係で示す様に、この円筒ころ4の転動面がばれ止め部10の一方(図6の右方)の突出部12bに接触したと仮定した場合の、各円筒ころ4の内接円の直径をICa とする。又、この時の接触角をθda とする。上記保持器5の円周方向のこれら各円筒ころ4に対する相対移動により、これら各円筒ころ4の転動面と上記一方の突出部12bとが接触しない様にする為には、ICa +CC−2DM>0を満たせば良い。即ち、上記各円筒ころ4の転動面と上記一方の突出部12bとが接触しない様に、上記保持器5の円周方向の相対移動量に対して、この保持器5の径方向の動き量を規制すれば良い。具体的には、図6の中央に示す様に、この保持器5が図6の下方に移動して、円筒ころ4の転動面とばれ止め部10との距離が近くなった状態で、上記保持器5がポケット隙間分円周方向に相対移動した場合、この円筒ころ4の転動面と上記ばれ止め部10の一方の突出部12bとが接触し易くなる。従って、上記保持器5の円周方向に関する上記円筒ころ4に対する相対的な最大移動量である上記ポケット隙間と、上記保持器5のこの保持器5の中心軸に直交する方向の移動量との関係を規制すれば、この保持器5の円周方向への相対移動に拘らず、上記円筒ころ4の転動面と一方の突出部12bとが接触する事を防止できる。
The reason for restricting IC + CC-2DM-4 (DP-DA)> 0 will be described. As shown by the positional relationship between the
図6から明らかな様に、各円筒ころ4を外径側に移動させて外周面をばれ止め部10に接触させた場合のこれら各円筒ころ4の内接円の直径IC(図6の左側の図)と、上記ICa との関係は、ICa =IC−DA{sin(θd) ―sin(θda)}となる。又、sin(θd) =√{1−(Dd/DA)2 }、sin(θda)=√[1−{Dd−(DP−DA)}2 /DA2 ]となる。尚、Ddは、ばれ止め部10の円周方向の間隔を、DPは、ポケット8の側面11、11の平面部同士の円周方向の間隔、即ち、これら両側面11、11同士の間隔の最大値(ポケット幅)を、それぞれ示している。従って、(DP−DA)は、ポケット隙間を示す。ここで、(Dd/DA)2 は、円筒ころ4をばれ止め部10から挿入する為に、通常、0.91〜0.96必要である。又、DA≫(DA−Dd)、DA≫(DP−DA)、及び、x≒15/16=0.9375の時、√(1−x)≒1/4−2(x−15/16)の関係から、上記ICa を近似し整理すると、ICa =IC−4(DP−DA)を得る。従って、前述のICa +CC−2DM>0に代入して、IC+CC−2DM−4(DP−DA)>0が得られる。この様に構成すれば、上記保持器5の円周方向の相対移動に拘らず、円筒ころ4の転動面とばれ止め部10の一方の突出部12bとが接触するのを防止して、この円筒ころ4がこのばれ止め部10に食い付きにくくできる。
As is apparent from FIG. 6, the diameter IC (see the left side of FIG. 6) of the inscribed circle of each
又、本実施例の場合、上記各円筒ころ4、4をそれぞれのポケット8、8内に保持した保持器5を、前記内輪3の外径側に配置した状態で、前記外輪2に組み込み易くする為に、この外輪2の内周面両端部に形成した面取り19、19の大きさcを、次の様に規制している。即ち、図1に示す様に、これら両面取り19、19の大きさcを(IC+2DA−CC)/2よりも大きくしている{c>(IC+2DA−CC)/2}。上記各円筒ころ4、4を上記保持器5の各ポケット8、8に保持した状態でのこれら各円筒ころ4、4の落ち量(各円筒ころ4、4の径方向の最大移動量)は、(IC+2DA−CC)/2で現される。従って、上記両面取り19、19の大きさcを上記落ち量(IC+2DA−CC)/2よりも大きくすれば、各円筒ころ4、4を保持した上記保持器5を前記内輪3の外周面に配置した状態で、上記外輪2の内径側に軸方向から円滑に挿入可能となる為、組み込み性を良好にできる。
In the case of the present embodiment, the
図7は、請求項1、2に対応する、本発明の実施例2を示している。本実施例の場合、保持器5aを黄銅等の銅合金により形成している。この様に、保持器5aを銅合金製とした場合には、この保持器5aの円周方向複数個所に、ポケット8、8を削り加工により形成する必要がある。この為に、本実施例の場合、これら各ポケット8、8の4隅に逃げ14、14を形成している。その他の構成及び作用は、上述の実施例1と同様である。
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention corresponding to
図8は、請求項1、2、4に対応する、本発明の実施例3を示している。本実施例の場合、保持器5bを前述の実施例1と同様にカーボン繊維若しくはガラス繊維を含有した合成樹脂製としている。但し、本実施例の場合には、この保持器5bを射出成形により形成する為に、各ポケット8、8のばれ止め部10、10を構成する突出部12b、12bのうち、円周方向に隣接する突出部12b、12b同士の間にV字型の逃げ14a、14aを形成している。即ち、円周方向に隣り合う上記各ポケット8、8の間部分には、上記保持器5bの軸方向両端部を構成する円輪部15、15同士を連結する柱部16、16が存在する。上記各突出部12b、12bは、これら各柱部16、16の外周面で上記保持器5bの軸方向中央部に1対ずつ設けられ、上記各ポケット8、8の内側に向けて互いに逆方向に突出している。本実施例の場合、この様に1対ずつ設けられた突出部12b、12b同士の間に、外径側に向かう程互いの間隔が広くなるV字型の隙間を形成し、この隙間を上記逃げ14a、14aとしている。
FIG. 8 shows
上述の様に構成される本実施例の場合には、射出成形時に、上記各ポケット8、8を形成する為の金型を半径方向に抜く際に、上記逃げ14a、14aの存在により上記突出部12b、12bが弾性変形し易い。この為、この金型の取り外し作業が容易になり、作業効率が向上する。尚、本実施例の場合、上記各ポケット8、8の内径側に形成されるころ持たせ部13、13を構成する突出部12a、12aを、上記保持器5bの軸方向に離隔した2個所位置に形成している。その他の構成及び作用は、前述の実施例1と同様である。
In the case of this embodiment configured as described above, when the molds for forming the
図9〜10は、請求項3、4に対応する、本発明の実施例4を示している。本実施例の場合、前述の実施例1と異なり、外輪つば(NU)型の鍔付円筒ころ軸受1aに本発明を適用している。即ち、本実施例の場合、外輪2aの内周面の軸方向両端部に、内輪3aに向けて突出した鍔部9、9を全周に亙って形成している。この様に構成する本実施例の場合、上記鍔付円筒ころ軸受1aに組み込む保持器5cの円周方向複数個所に形成するポケット8、8を構成する柱部16、16の側面11a、11aの形状を次の様に構成している。即ち、本実施例の場合、これら各側面11a、11aの径方向両端部に形成した突出部12a、12bのうち、上記外輪2a側の各突出部12a、12aと上記各側面11a、11aの外径側部分とによりころ持たせ部13を構成し、上記内輪3a側の各突出部12b、12bによりばれ止め部10を構成している。又、本実施例の場合、上記各側面11a、11aのうち、各円筒ころ4、4のピッチ円P(直径DM)よりも内径側で上記ばれ止め部10よりも外径側部分を、上記各ポケット8、8毎に互いに平行な平面としている。
9 to 10 show a fourth embodiment of the present invention corresponding to
又、本実施例の場合、上記各ポケット8、8内に上記各円筒ころ4、4をそれぞれ保持した状態で、これら各円筒ころ4、4を外径側に移動させて、これら各円筒ころ4、4の転動面と上記ころ持たせ部13とを接触させた場合(図10の右側の円筒ころ4とポケット8との位置関係の場合)の接触角をθcとし、この状態での上記各円筒ころ4、4の内接円の直径をICとしている。又、これら各円筒ころ4、4を内径側に移動させて、これら各円筒ころ4、4の転動面と上記ばれ止め部10とを接触させた場合(図10の左側の円筒ころ4とポケット8との位置関係の場合)の接触角をθdとし、この状態での上記各円筒ころ4、4の外接円の直径をCCとしている。そして、上記ころ持たせ部13側の接触角θcを上記ばれ止め部10側の接触角θdよりも大きくすると共に、このころ持たせ部13側の接触角θcを25〜35゜としている。
In the case of the present embodiment, the
更に、上記各円筒ころ4、4を内輪軌道7と外輪軌道6との間に配置した状態でのピッチ円直径をDMとした場合に、IC+CC−2DM<0を満たす様にしている。即ち、本実施例の場合、ころ持たせ部13を各ポケット8、8の外径側に形成している。この為、前述の実施例1と異なり、IC+CC−2DM<0となる様に各部の寸法、形状等を規制して、保持器5cの移動により各円筒ころ4、4の転動面と上記各ポケット8、8の内径側に存在するばれ止め部10とが接触しない様にしている。尚、上記保持器5cの円周方向の各円筒ころ4、4に対する相対移動を考慮して、CC+IC−2DM−4(DP−DA)<0を満たす様にする事が好ましい。又、各円筒ころ4、4を保持した保持器5cの鍔付円筒ころ軸受1aへの組み込み性を良好にする為、内輪3aの外周面両端部に形成した面取り19、19の大きさcを、(IC+2DA−CC)/2よりも大きくしている。その他の構造及び作用は、前述の実施例1と同様である。
Furthermore, IC + CC−2DM <0 is satisfied when the pitch circle diameter in the state where the
図11〜14は、請求項1、4に対応する、本発明の実施例5を示している。本実施例の場合、前述の実施例1と同様に、内輪つば(N)型の鍔付円筒ころ軸受1に、本発明を適用した場合を示している。従って、各ポケット8、8の外径側開口部にばれ止め部10を形成すると共に、これら各ポケット8、8の内径側開口部にころ持たせ部13を形成している。但し、本実施例の場合には、IC+CC−2DM>0とはしていない。この為、図13〜14に示す様に、例えば、保持器5dが図の上方向に移動した場合に、この保持器5dの移動方向に存在するポケット8、8内に保持した円筒ころ4、4は、一方(図13の上方)の円筒ころ4がころ持たせ部13と接触したり{図14(A)}、他方(図13の下方)の円筒ころ4がばれ止め部10と接触したりする{図14(B)}可能性がある。即ち、本実施例の構造の場合、上記保持器5dの移動により、各円筒ころ4、4は、上記ころ持たせ部13とばれ止め部10との何れの部分にも接触し得る。この為に、本実施例の場合には、円筒ころ4の転動面ところ持たせ部13との接触角θcと同様に、円筒ころ4の転動面とばれ止め部10との接触角θdも25〜35゜に規制している。これにより、上記保持器5dの移動により、上記円筒ころ4が上記ころ持たせ部13とばれ止め部10との何れの部分に接触した場合にも、この円筒ころ4がこれらころ持たせ部13或はばれ止め部10とに食い付きにくくなる。
11 to 14 show a fifth embodiment of the present invention corresponding to
又、本実施例の場合、上記ばれ止め部10側の接触角θdを大きくする為に、上記ばれ止め部10の円周方向の間隔Ddを小さくしている。そして、この間隔Ddを小さくした事に伴い、円筒ころ4が挿入しにくくなるのを防止する為、上記保持器5dの柱部16、16の外周面で、円周方向に関して互いに隣接し、それぞればれ止め部10、10を構成する突出部12b、12bの間に、溝部17、17をそれぞれ形成している。又、これらばれ止め部10、10の外径側には、径方向外方に向かう程互いの円周方向の間隔が広くなる方向に傾斜したテーパ部18、18を形成している。上記各ポケット8、8内に上記各円筒ころ4、4を挿入する際には、これらテーパ部18、18の案内により、これら各円筒ころ4、4をこれら各ポケット8、8の外径側開口部に導入し易くなる。又、上記溝部17、17の存在により、上記ばれ止め部10、10の弾性変形量を多くできる為、上記各円筒ころ4、4を上記各ポケット8、8内に挿入し易くなる。尚、本実施例の構造は、前述の実施例4に示した様な外輪つば(NU)型の鍔付円筒ころ軸受にも適用可能である。勿論、この場合には、上記溝部17、17及びテーパ部18、18を保持器の内径側に形成する。その他の構造及び作用は、前述の実施例1及び実施例4と同様である。
In the case of this embodiment, in order to increase the contact angle θd on the
1、1a 鍔付円筒ころ軸受
2、2a 外輪
3、3a 内輪
4 円筒ころ
5、5a〜5d 保持器
6 外輪軌道
7 内輪軌道
8 ポケット
9 鍔部
10 ばれ止め部
11、11a 側面
12a、12b 突出部
13 ころ持たせ部
14、14a 逃げ
15 円輪部
16 柱部
17 溝部
18 テーパ部
19 面取り
20 逃げ
DESCRIPTION OF
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