JP5680086B2 - 球面ころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の単列の球面ころ軸受に係り、例えば特に有利には自動車の変速機の駆動軸又は被動軸のための固定側軸受として使用可能な球面ころ軸受に関する。

発明の背景
球面ころ軸受は、球面ころとして形成された特別な転動体を備える転がり軸受である。転動体は、球基本形状から出発して、この球基本形状から平たんにされ互いに平行に配置されたそれぞれ２つの側面を有している。両側面間には、それぞれ、球面ころの転動面が配置されている。この種の球面ころ軸受は、種々異なる構成で、単列、２列、３列又は４列のラジアル球面ころ軸受又はアンギュラコンタクト球面ころ軸受として、一般に公知であり、特別な転動体形状により、一方では、軸受長手方向軸線に対して相対的に球面ころの最大の傾斜位置を制限するために、他方では、球面ころの公転方向に対して横方向の球面ころの揺動を回避するために、特別なケージ構成も必要とする。上位概念を形成する単列の球面ころ軸受は、例えば、本願出願時には未公開のドイツ連邦共和国の特許出願（公認の書類番号第１０２００８０１６９７７．３号）において公知であり、主として外側の軸受レースと、内側の軸受レースと、両軸受レース間に配置される複数の球面ころとを備える。球面ころは、球面ころの転動面でもって、外側の軸受レースの内面及び内側の軸受レースの外面に加工されている２つの溝状の転動軌道内を転動し、かつ周方向において軸受ケージにより互いに均等な間隔を置いて保持される。この軸受ケージは、有利には、球面ころを軸線方向に案内するために、２つの環状の縁曲げエッジを中心に内側の軸受レースに向けて曲げられていてかつ複数のポケットウェブにより互いに結合されている２つの側方のケージつば部材を備えた窓付きケージとして形成されている。ケージつば部材は、複数のポケットウェブにより互いに結合されている。軸受ケージの、ポケットウェブにより互いに分離されている個々のケージポケットは、十字穴形状を夫々有しており、この十字穴形状は、周方向に沿って配置されている球面ころの横断面輪郭、及び軸受ケージ内に球面ころを装入するための、十字穴形状内に統合されて周方向に対して横方向に配置されている遊び輪郭から形成される。周方向に沿って配置されているケージポケットの横断面輪郭は、球面ころの横方向軸線の上側に配置されている切断面の形状に相当する一方で、周方向に対して横方向に配置されているケージポケットの遊び輪郭は、球面ころの横方向軸線上に直接配置されている切断面の形状を有している。上記軸受ケージを製造するために、通常、金属薄板帯材が使用される。この金属薄板帯材は、ケージつば部材の異形成形あるいは輪郭形成、ケージポケットの打抜き、周方向寸法の切出し、ロール成形によるリング形成、及びリング端部の溶接によって仕上げられる。

しかし、実際の使用において、上述のような形式での軸受ケージの製造は特別な技術的な問題をはらんでおり、軸受ケージは課される要求に品質的にも完全に対応していないことが判っている。このことはとりわけ、金属薄板帯材に異形成形されたケージつば部材に関係している。このケージつば部材によりケージを丸く成形してリングを形成する際に材料狭隘部がもたらされる。この材料狭隘部は元々、ケージつば部材が滑らで平坦な表面ではなく、波状の表面を有するためのものである。縁曲げエッジが高い剛性を有するので、球面ころが装入された軸受におけるケージつば部材の折曲げ時に、軸受ケージにさらなる変形がもたらされるので、同様に球面ころ軸受に球面ころを装入した後に、球面ころの軸線方向の案内部を形成するために、さらに球面ころの側面に向けて上記ケージつば部材を折り曲げることは極めて困難であることが分かっている。さらに、ケージポケットの丸味付けされた十字穴形状により、ケージつば部材へのケージポケットの移行部において比較的幅広に、ひいては極めて高い剛性を持って形成されている軸受ケージのポケットウェブは、軸受ケージが最終形状において円形というよりむしろ多角形に形成されていることにもつながる。

発明の目的
したがって本発明の目的は、公知の従来技術の上記欠点から出発して、円形のケージ最終形状を保証するポケットウェブを有し、かつ、ロール成形してリングを形成した後に、滑らかな表面を備え、球面ころの側面への最終的なさらなる縁曲げ加工後に、軸受ケージにおいて変形をさらにもたらさないケージつば部材を有するように、構造に関して構成されている軸受ケージを備えた球面ころ軸受を提供することである。

発明の概要
本発明によれば上記目的は、請求項１の上位概念部に記載の球面ころ軸受において、遊び輪郭が、軸受ケージの各ケージポケットにおいて矩形の幾何学形状へと拡幅されて形成されており、ケージつば部材の縁曲げエッジは夫々、環状の線形のローラ加工部（Ｒｏｌｌｉｅｒｕｎｇ）により縁曲げエッジの材料厚さにおいて、軸受ケージの他の部分の材料厚さに比べて減じられて形成されていることにより達成される。

本発明は、各ケージポケットの円形の遊び輪郭或いは自由輪郭（Ｆｒｅｉｋｏｎｔｕｒ）を、軸受ケージの機能を制限することなく、矩形の形状に拡幅することにより、ケージポケット間におけるポケットウェブを、ケージつば部材への移行部において比較的狭幅に形成し、ひいてはケージつば部材の剛性を、軸受ケージが、ロール成形によるリング形成後に最終形状において所望の真円性を有する程度に減じることが可能である、という認識に基づく。さらに縁曲げエッジの剛性も縁曲げエッジの丸味付けにより、ケージつば部材における材料狭隘部が、ケージを丸く加工してリングを形成する際に最小に減じられ、ケージつば部材が滑らで平坦な表面を有する程度に減じられる。これと同時に縁曲げエッジの丸味付けにより、球面ころの側面に向かう最終的な他の縁曲げ加工時の変形作業も実質的に容易になり、軸受ケージにおけるさらなる変形も惹起されず、軸受ケージの寸法精度は改良される。

本発明により形成された球面ころ軸受の有利な構成及び改良形が、従属請求項に記載される。

請求項２によれば、本発明により形成された球面ころ軸受において、遊び輪郭の矩形の短い側（短辺）は、ケージつば部材の縁曲げエッジにまで又はほぼケージつば部材の縁曲げエッジにまで延びていて、かつ縁曲げエッジに対して平行に延在して配置されている。この構成によって、ポケットウェブの幅を、ケージつば部材へのポケットウェブの移行部において、ケージつば部材の直ぐ近くまで減じるようにしたい。これにより可能な限り最大限の剛性低下が達成される。

本発明により形成された球面ころ軸受の有利な構成として、さらに請求項３により、各ケージポケットにおける遊び輪郭が、矩形の長い側（長辺）に加工された、矩形の短い側を延長する凹部を付加的に備えて形成されているという構成が提案される。したがってこの構成により、ポケットウェブの幅は、ケージつば部材へのポケットウェブの移行部においてより一層減じられるので、軸受ケージを丸く加工してリングを形成する際に、ポケットウェブの柔軟性は最大限に達成され、軸受ケージは所望の真円性を有する。特に有利には、凹部が、半円形、三角形又は四角形に形成されている。

本発明により形成された球面ころ軸受全体を示す立体図である。 図１に示した本発明により形成された球面ころ軸受の立体断面図である。 本発明により形成された軸受ケージの、図４に示す線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明により形成された球面ころ軸受の軸受ケージの、図３に示した線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 本発明により形成された球面ころ軸受の軸受ケージの、図４におけるＸ部分の拡大図である。 本発明により形成された球面ころ軸受の軸受ケージの、図３に示した線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。

以下に、本発明により形成された球面ころ軸受の有利な実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図面の詳細な説明
図１，２から球面ころ軸受１が明確に看取可能である。この球面ころ軸受１は、主として外側の軸受レース２と、内側の軸受レース３と、これら２つの軸受レース２，３の間に配置されている複数の球面ころ４とを備えている。これらの球面ころ４の転動面５は、外側の軸受レース２の内面６と、内側の軸受レース３の外面７とに加工されている溝形の２つの転動軌道８，９内を転動し、周方向において軸受ケージ１０により互いに均等な間隔を置いて保持される。軸受ケージ１０は、図３，４に示すように、窓付きケージとして形成されている。この窓付きケージは、２つの環状の縁曲げエッジ１１，１２を中心に内側の軸受レース３に向かって曲げられている２つの側方のケージつば部材１４，１５を、球面ころ４を軸線方向に案内するために有している。これらのつば部材１４，１５は複数のポケットウェブ１３により互いに結合されている。これらのポケットウェブ１３により互いに個々に分離されている、軸受ケージの個々のケージポケット１６は夫々、明確に看取可能であるように十字穴形状を夫々有している。この十字穴形状は、図５に示すように、周方向に沿って配置されていて、補助点線により示されている球面ころ４の横断面輪郭１７と、十字孔形状内に統合され周方向に対して横方向に配置された、補助破線により示されている、軸受ケージ１０に球面ころ４を装入するための遊び輪郭１８とから形成される。

さらに図５により明らかになるように、本発明により軸受ケージ１０の各ケージポケット１６における遊び輪郭１８は、面状に点を打って示した矩形の幾何学形状に拡張されて形成されている。これによりケージポケット１６間のポケットウェブ１３は、ケージつば部材１４，１５へのポケットウェブ１３の移行部において比較的狭幅に形成され、ひいてはポケットウェブ１３の剛性は減じられる。遊び輪郭１８の矩形の短い側２１，２２は、この実施の形態において明確に看取可能であるように、ほぼケージつば部材１４，１５の縁曲げエッジ１１，１２にまで延びており、縁曲げエッジ１１，１２に対して平行に延在して配置されている。付加的に遊び輪郭１８は各ケージポケット１６において、矩形の長い側２３，２４に加工され矩形の短い側２１，２２を延長する凹部２５，２６，２７，２８を備えて形成されている。したがって、ポケットウェブ１３の幅は、ケージつば部材１４，１５に向かう移行部においてさらに減じられ、ポケットウェブ１３の最大限の柔軟性が、軸受ケージ１０を丸く加工してリングを形成する際に得られる。

最後に図６から明らかになるように、さらにケージつば部材１４，１５の縁曲げエッジ１１，１２が夫々、環状の線状のローラ加工部１９，２０により、材料厚さにおいて軸受ケージ１０の他の部分の材料厚さに比べて減じられて形成されている。これにより、ケージつば部材１４，１５における材料狭隘部がケージ製造時に最小にまで減じられ、球面ころ４の側面に向かっての最終的な縁曲げ時に、軸受ケージ１０において他の変形が惹起されないように、縁曲げエッジ１１，１２の剛性も減じられる。さらに縁曲げエッジ１１，１２におけるローラ加工部１９，２０は、ケージつば部材１４，１５を、図６に示した形状よりも半径方向に長く形成し、場合によっては環状のビードでもって補強することを可能にする。これにより上記軸受ケージ１０は、極めて高い軸線方向の負荷又は変化する軸線方向荷重を伴う使用にも適している。この構成において、延長されたケージつば部材１４，１５を、摩耗を最小限に抑えるために付加的に部分的に硬化するか又はコーティングすることが有利である。

１ 球面ころ軸受
２ 外側の軸受レース
３ 内側の軸受レース
４ 球面ころ
５ 転動面
６ 外側の軸受レース２の内面
７ 内側の軸受レース３の外面
８ 内面６における転動軌道
９ 外面７における転動軌道
１０ 軸受ケージ
１１ 縁曲げエッジ
１２ 縁曲げエッジ
１３ ポケットウェブ
１４ ケージつば部材
１５ ケージつば部材
１６ ケージポケット
１７ ケージポケット１６における球面ころ４の横断面輪郭
１８ ケージポケットにおける遊び輪郭
１９ 縁曲げエッジ１１におけるローラ加工部
２０ 縁曲げエッジ１２におけるローラ加工部
２１ 遊び輪郭１８の短い側
２２ 遊び輪郭１８の短い側
２３ 遊び輪郭１８の長い側
２４ 遊び輪郭１８の長い側
２５ 長い側２３における凹部
２６ 長い側２３における凹部
２７ 長い側２４における凹部
２８ 長い側２４における凹部

Claims (3)

1. 主として外側の軸受レース（２）と、
   内側の軸受レース（３）と、
   前記両軸受レース（２，３）の間に配置されている複数の球面ころ（４）と、を備え、
   該球面ころ（４）は、該球面ころ（４）の転動面（５）でもって、前記外側の軸受レース（２）の内面（６）及び前記内側の軸受レース（３）の外面（７）に加工されている２つの溝状の転動軌道路（８，９）内を転動し、かつ周方向において軸受ケージ（１０）により互いに均等な間隔を置いて保持され、
   前記軸受ケージ（１０）は、前記球面ころ（４）を軸線方向に案内するために、２つの環状の縁曲げエッジ（１１，１２）を中心に前記内側の軸受レース（３）に向けて曲げられていて、かつ複数のポケットウェブ（１３）により互いに結合されている２つの側方のケージつば部材（１４，１５）を備えた窓付きケージとして形成されており、
   前記軸受ケージ（１０）の、前記ポケットウェブ（１３）により互いに分離されている個々のケージポケット（１６）は夫々、前記周方向に沿って配置されている前記球面ころ（４）の横断面輪郭（１７）と、前記軸受ケージ（１０）内に前記球面ころ（４）を装入するための、前記周方向に対して横方向に配置されている遊び輪郭（１８）とから形成される、球面ころ軸受（１）において、
   前記軸受ケージ（１０）の各ケージポケット（１６）における遊び輪郭（１８）は、矩形に形成されており、前記ケージつば部材（１４，１５）の縁曲げエッジ（１１，１２）は夫々、環状の線形のローラ加工部（１９，２０）により、前記縁曲げエッジ（１１，１２）の材料厚さにおいて、前記軸受ケージ（１０）の他の部分の材料厚さに比べて減じられて形成されていることを特徴とする、球面ころ軸受。
2. 前記遊び輪郭（１８）の矩形の短い側（２１，２２）は、前記ケージつば部材（１４，１５）の縁曲げエッジ（１１，１２）にまで又はほぼ前記ケージつば部材（１４，１５）の縁曲げエッジ（１１，１２）にまで延びて、該縁曲げエッジ（１１，１２）に対して平行に延在して配置されていることを特徴とする、請求項１記載の球面ころ軸受。
3. 各前記ケージポケット（１６）における前記遊び輪郭（１８）は、前記矩形の長い側（２３，２４）に加工されている、前記矩形の短い側（２１，２２）を延長する凹部（２５，２６，２７，２８）を付加的に備えて形成されていることを特徴とする、請求項１記載の球面ころ軸受。

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