(57)【要約】曲げて成形された１本のワイヤから軸受ケージが形成され、軸受ケージは、第１の軸方向エンドリングと、１本のワイヤの遠位端を含む第２の軸方向エンドリングと、第１の軸方向エンドリングと第２の軸方向エンドリングの間の複数の軸方向に延びるブリッジ部と、隣接するブリッジ部を相互接続する複数の周方向に延びる接続部と、を含んでいる。接続部は第１の軸方向エンドリングと第２の軸方向エンドリングに交互に隣接して位置づけられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げて成形された１本のワイヤから形成される軸受ケージであって、
第１の軸方向エンドリングと、
前記１本のワイヤの遠位端を含んでいる第２の軸方向エンドリングと、
前記第１の軸方向エンドリングと前記第２の軸方向エンドリングの間の複数の軸方向に延びるブリッジ部と、
隣接するブリッジ部を相互接続する複数の周方向に延びる接続部であって、前記第１の軸方向エンドリングと前記第２の軸方向エンドリングに交互に隣接して位置づけられている接続部と、
を備えている軸受ケージ。
【請求項２】
隣接するブリッジ部はそれらの間に、円錐ころを受け入れるためのポケットを画定する１度から５０度の間のテーパ角度を画定している、請求項１に記載の軸受ケージ。
【請求項３】
前記テーパ角度は４度から２０度の間である、請求項２に記載の軸受ケージ。
【請求項４】
前記第１の軸方向エンドリングと前記第２の軸方向エンドリングは異なる直径を有している、請求項１に記載の軸受ケージ。
【請求項５】
前記ケージには機械的な溶接、ろう付け、又は接合がなされていない、請求項１に記載の軸受ケージ。
【請求項６】
前記ブリッジ部及び前記接続部は前記第１の軸方向エンドリング及び前記第２の軸方向エンドリングの半径方向外側に位置づけられている、請求項１に記載の軸受ケージ。
【請求項７】
前記１本のワイヤの、前記第２のエンドリング側に含まれる前記遠位端は前記ワイヤの第２の遠位端であり、前記１本のワイヤの第１の遠位端は前記第１の軸方向エンドリング側にある、請求項１に記載の軸受ケージ。
【請求項８】
隣接するブリッジ部はそれらの間にころを受け入れるためのポケットを画定し、前記軸受ケージは奇数個のポケットを含んでいる、請求項７に記載の軸受ケージ。
【請求項９】
前記１本のワイヤの、前記第２のエンドリング側に含まれる前記遠位端は前記ワイヤの第２の遠位端であり、前記１本のワイヤの第１の遠位端は前記ブリッジ部にあり、前記第２の軸方向エンドリングに近接し又は当接している、請求項１に記載の軸受ケージ。
【請求項１０】
前記第１の遠位端は前記第２の遠位端に近接し又は当接している、請求項９に記載の軸受ケージ。
【請求項１１】
隣接するブリッジ部はそれらの間にころを受け入れるためのポケットを画定し、前記軸受ケージは偶数個のポケットを含んでいる、請求項９に記載の軸受ケージ。
【請求項１２】
内輪と、
前記内輪上に位置づけられた複数のころと、
前記内輪上の前記複数のころを保持する上記請求項１に記載の軸受ケージと、
を備えている軸受組立体。
【請求項１３】
前記ころは、それぞれ、隣接するブリッジ部と接続部の間の入隅の接合部の各々に画定されるケージの角の半径よりも大きいころの端の半径を含んでいる、請求項１２に記載の軸受組立体。
【請求項１４】
軸受ケージを１本のワイヤから作る方法であって、
第１の軸方向エンドリングを形成する段階と、
前記第１の軸方向エンドリングを形成した後に、前記ワイヤを前記第１の軸方向エンドリングから逸らせ、複数の軸方向に延びるブリッジ部及び複数の周方向に延びる接続部を形作って複数のころポケットを形成する段階と、
複数のころポケットを形成した後に、前記ワイヤを最後に形成されたころポケットから逸らせて第２の軸方向エンドリングを形成する段階と、
を備えている方法。
【請求項１５】
前記１本のワイヤの溶接は行われない、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ケージを形成した後に前記１本のワイヤを切断して前記ワイヤの遠位端を形成する段階、を更に備えている請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記遠位端は前記第２の軸方向エンドリングの一部を形成する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ワイヤを前記第１の軸方向エンドリングから逸らせる段階は前記ワイヤを半径方向外方に逸らせる段階を含み、前記ワイヤを前記最後に形成されたころポケットから逸らせる段階は前記ワイヤを半径方向内方に逸らせる段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のころポケットを形成する段階は、１度から５０度の間の隣接ブリッジ部間テーパ角度を提供する段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のころポケットを形成する段階は、４度から２０度の間の隣接ブリッジ部間テーパ角度を提供する段階を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記１本のワイヤには機械的に接合する段階が行われない、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２０１８年１０月１０日出願の米国仮特許出願第６２／７４３，８７６号の恩典を主張し、その内容全体をこれにより参考文献としてここに援用する。
【０００２】
本発明は、軸受に関し、より具体的には軸受の転動要素のためのケージに関する。
【発明の概要】
【０００３】
１つの態様では、発明は、曲げて成形された１本のワイヤから形成される軸受ケージを提供している。ケージは、第１の軸方向エンドリングと、１本のワイヤの遠位端を含む第２の軸方向エンドリングと、第１の軸方向エンドリングと第２の軸方向エンドリングの間の複数の軸方向に延びるブリッジ部と、隣接するブリッジ部を相互接続する複数の周方向に延びる接続部と、を含んでいる。接続部は第１の軸方向エンドリングと第２の軸方向エンドリングに交互に隣接して位置づけられている。
【０００４】
別の態様では、発明は、内輪と、内輪上に位置づけられた複数のころと、内輪上の複数のころを保持する上述の軸受ケージと、を含んでいる軸受組立体を提供している。
【０００５】
別の態様では、発明は、軸受ケージを１本のワイヤから作る方法を提供している。方法は、第１の軸方向エンドリングを形成する段階と、第１の軸方向エンドリングを形成した後に、ワイヤを第１の軸方向エンドリングから逸らせ、複数の軸方向に延びるブリッジ部及び複数の周方向に延びる接続部を形作って複数のころポケットを形成する段階と、複数のころポケットを形成した後に、ワイヤを最後に形成されたころポケットから逸らせて第２の軸方向エンドリングを形成する段階と、を含んでいる。
【０００６】
発明の他の態様は、詳細な説明及び添付図面を考察することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】内輪と本発明を具現化したケージによって内輪上に支持される複数の転動要素とを描いている円錐ころ軸受け組立体の一部分の斜視図である。
【図２Ａ】図１のケージの斜視図である。
【図２Ｂ】ケージを形成するワイヤの遠位端を示している、図２Ａの拡大部分図である。
【図２Ｃ】ケージを形成するワイヤの代わりの遠位端配置を示している拡大部分図である。
【図２Ｄ】図２Ｃと同様であるが１つの追加のころを有している円錐ころ軸受組立体の拡大部分斜視図である。
【図２Ｅ】図２Ｄの円錐ころ軸受組立体と共に使用されるケージの拡大部分斜視図である。
【図３】図１のケージの端面図である。
【図４】図１のケージの側面図である。
【図５】円筒ころ軸受組立体と共に使用するための代わりのケージの斜視図である。
【図６Ａ】軸方向エンドリングの無い更に別の代わりのケージの斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａのケージの拡大部分斜視図である。
【図７Ａ】内輪と図６Ａに示されたケージ２つによって内輪上に支持される複数の転動要素とを描いている円錐ころ軸受組立体の一部分の斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａの組立体の拡大部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
発明の幾つかの実施形態を詳細に解説する前に理解しておくべきこととして、発明はその適用において、以下の説明に述べられ又は以下の図面に描かれる構築の詳細事項及び構成要素の配置に限定されない。発明は他の実施形態の余地があり、発明は様々なやり方で実践され又は実施されることができる。
【０００９】
図１は、円錐ころ１８の形態をしている複数の転動要素を支持するための軌道をその上に画定している内輪又はコーン１４を含む円錐ころ軸受組立体１０の一部分を描いている。ころ１８は、本発明を具現化したケージ２２によって内輪１４上の所定位置に保持される。軸受組立体１０の外輪又はカップは、ころ１８及びケージ２２を見せるために取り払われている。
【００１０】
図１−図４を参照して、ケージ２２は、ケージ２２の最終的な形へ曲げられる材料の単一片から形成されている。描かれている実施形態では、ケージ材料は、１９ゲージワイヤ又は２０ゲージワイヤに匹敵し得る直径約１０００分の４０インチ（０．０４０インチ（約１ｍｍ））の１０２０鋼の丸いゲージワイヤである。丸いゲージワイヤを用いることによって、ケージ２２ところ１８の外径表面との間の接触は、略円筒ころ１８とケージ２２の円筒ワイヤとの間の係合に因る線接触係合となる。これは、平面状の打ち抜かれた材料がころ１８とのより広い接触面積を呈する従来の打ち抜き型ケージと比較して、ころ１８とケージ２２との間の摩擦を低減する。更に、描かれているケージ２２は、従来の打ち抜き型ケージと比較して、ころ１８間の材料の量を減少させていて全体的に軽量である。これにより、ケージ２２は、同じ軸受組立体について従来の打ち抜き型ケージを使用した場合よりもころ１８をもう１つ軸受組立体へ追加した設計にすることができる。余分のころ１８の追加を可能にすることによって、ケージ２２は従来の打ち抜き型ケージを用いた同じ軸受組立体と比較して軸受組立体の負荷容量を増加させる。他の実施形態では、個々の軸受用途に合わせて異なるワイヤ材料、異なる断面形状、及び異なる大きさが使用されることもできる。
【００１１】
１本のワイヤは、第１の軸方向エンドリング２６と、第２の軸方向エンドリング３０と、第１の軸方向エンドリング２６と第２の軸方向エンドリング３０の間の複数の軸方向に延びるブリッジ部３４と、隣接するブリッジ部３４を相互接続する複数の周方向に延びる接続部３８と、を含む最終的な形のケージ２２へと形成される。接続部３８は第１の軸方向エンドリング２６と第２の軸方向エンドリング３０に交互に隣接して位置づけられる。描かれている実施形態では、接続部３８は、エンドリング２６、３０に隣接して、隣接するエンドリング２６、３０の半径方向外側の場所に位置づけられている。描かれている実施形態では、接続部は半径方向にエンドリング２６、３０と整列している。同様に、ブリッジ部３４も隣接するエンドリング２６、３０の半径方向外側に位置づけられている。この構成では、ブリッジ部３４と接続部３８は一体で、図１に示されている様にころ１８が内輪１４上に設置されたときにころ１８を保持し所定位置に保つようにころピッチ円の半径方向内側に位置するポケット４２を形成している。また一方、代わりの構築では、ブリッジ部３４及び接続部３８は、エンドリング２６、３０に隣接して、隣接するエンドリング２６、３０の半径方向内側の場所に位置づけられることもできる。加えて、ポケット４２は代わりにころピッチ円の半径方向外側に位置づけられることもできる。
【００１２】
図１を参照すると、各ころ１８は、ころ１８の端面と外周面との間の移行部を画定するころの端の半径ＲＲｏｌｌｅｒを有している。ケージ２２のポケット４２は、それぞれの入隅に、ころの端の半径ＲＲｏｌｌｅｒよりも小さいケージの角の半径ＲＣｏｒｎｅｒを個々に画定している。例えば、ころの端の半径ＲＲｏｌｌｅｒは約１．０ｍｍであり、一方、ケージの角の半径ＲＣｏｒｎｅｒは約０．５ｍｍであってもよい。この関係の実現を可能にするようにワイヤゲージと材料特性が選択されればよい。
【００１３】
円錐ころ軸受組立体１０に関して、隣接するブリッジ部３４はそれらの間に、円錐ころ１８を受け入れるためのテーパ角度又は全開先角度Ａを画定している。テーパ角度Ａは、ころ１８に依存して１度から５０度の範囲とすることができる。１つの実施形態では、テーパ角度は４度から２０度の間である。加えて、円錐ころ軸受組立体１０の場合、第１の軸方向エンドリング２６と第２の軸方向エンドリング３０は異なる直径ＤｉｎｎｅｒとＤｏｕｔｅｒを有している（図３参照）。ケージ２２は軸方向長さＬを有している（図４参照）。
【００１４】
ケージ２２は、１本のワイヤから、固定具を使用して手作業で形成されるか又は自動化されたワイヤ成形機械によって形成される。図２Ｂに最も分かりやすく示されている様に、ワイヤの第１の遠位端４６が第１の軸方向エンドリング２６に起始し、第１の軸方向エンドリング２６に含まれている。第１の軸方向エンドリング２６が最初に形成され、ワイヤが（第１の軸方向エンドリング２６を完成するべく）その３６０度の弧へほぼ形作られたら、ワイヤは点５０にて、ワイヤが遠位端４６にのしかかる又はほぼのしかかるまで半径方向外方に逸れ又は曲がる。次いでワイヤは、軸方向に逸れ又は曲がってブリッジ部３４を形成し、続いて接続部３８を形成し、続いて別のブリッジ部３４を形成するというように、ケージ２２の周方向長さを周って逸れ又は曲がり、やがてころポケット４２全てが形成される。次に、点５４にて、ワイヤは、最初に形成されたブリッジ部３４と最初に形成された接続部３８との接合部に隣接して、最後に形成されたころポケット４２から半径方向内方に逸れて第２の軸方向エンドリング３０を形成し始める。第２の軸方向エンドリング３０は第２の遠位端５８にて完成し、描かれている実施形態では最後に形成されたブリッジ部３４と最後に形成された接続部３８の接合部に隣接して終端している。したがって、描かれている実施形態では、遠位端４６と遠位端５８は、１つのころポケット４２の周方向長さ分だけ周方向に離間されていてケージ２２の互いに反対側の軸方向端にある。ケージ２２がワイヤの大きいコイルから形成される事例では、ワイヤの供給コイルはケージ２２が形成された後に第２の遠位端５８を形成するように切断されればよい。
【００１５】
図２Ｃは、図２Ｂに示されている曲がり配置の変型を描いている。図２Ｂと同じく、第１の遠位端４６’は、第１の軸方向エンドリング２６’に起始し、第１の軸方向エンドリング２６’に含まれている。ただし、点５０’での半径方向外方の逸れは２つの半径方向曲がりのうちの１つ目であり、第２の逸れ点５１’が２つめの半径方向曲がりを介して、最初に形成される接続部３８’の形成を開始する。この最初に形成される接続部３８’は、示されている様に半径方向に第１の遠位端４６’にのしかかり又は重なり合っており、それにより何らの潜在的ギャップも排除し、見込的により堅牢な設計を提供する。ワイヤは次いで軸方向に逸れ又は曲がってブリッジ部３４’を形成し、続いて接続部３８’を形成し、続いて別のブリッジ部３４’を形成するというように、ケージ２２’の周方向長さを周って逸れ又は曲がり、やがてころポケット４２’全てが形成される。図２Ｂの点５０での単一の半径方向曲がり／逸れとは違って、図２Ｃの二重曲がり配置は、点５０’と点５１’の二か所の半径方向曲がりを必要とする。したがって、設計者は、この設計の見込まれる追加の堅牢性が余分の半径方向曲がりを正当化するかどうか判断することになる。
【００１６】
図２Ｄは、図２Ｃに示されているのと同様の円錐ころ軸受組立体を描いているが、２３個のころ１８（図１及び図２Ｃに例示）を有する代わりに、図２Ｄの軸受組立体は２４個のころ１８を含んでいることは別である。図２Ｅは、図２Ｄの組立体のケージ２２’’を描いている。ケージ２２’’は、第１の遠位端４６’’がブリッジ部３４’’の端にあって第２の軸方向エンドリング３０’’の第２の遠位端５８’’に隣接しているということを別にすればケージ２２’と同様である。別の言い方をするなら、遠位端４６’’と遠位端５８’’は、それぞれが各自の軸方向エンドリングの端を画定する代わりにどちらもが第２の軸方向エンドリング３０’’（図２Ｅを参照）に隣接しているのである。ゆえに、他のケージ２２、２２’とは違って、ケージ２２’’は、第２の遠位端５８’’に第２の軸方向エンドリング３０の端を形成させてはいるが、第１の遠位端４６’’には、第２の軸方向エンドリング３０の第２の遠位端５８’’に近接して又は当接して終端するブリッジ部３４’’の端を画定させているのである。幾つかの実施形態では、この配置は、偶数個のころ１８を含むように設計された他のケージ向けに使用することができ、一方、図２Ｂ及び図２Ｃに示される配置は、奇数個のころ１８を含むように設計された他のケージ向けに使用することができる。曲がり点５１’’の下流の最初に形成される接続部３８’’と第１の軸方向エンドリング２６’’との重なりも多くなっている。別の言い方をすれば、最初に形成される接続部３８’’は、ケージ２２’の最初に形成される接続部３８’よりも長いのである。更に言い方を変えるなら、ケージ２２’’の第１の軸方向エンドリング２６’’を外れて延びる曲がり点５１’’から１つ目のブリッジ部３４’’までの距離は、ケージ２２’の第１の軸方向エンドリング２６’を外れて延びる第１の曲がり点５１’から１つ目のブリッジ部３４’までの距離より大きいのである。この配置は、追加されたころ１８のための１つの追加のポケット４２’’を提供する。
【００１７】
描かれている実施形態では、ケージ２２、２２’、又は２２’’を完成させるのに溶接、ろう付け、又は他の接合技法もしくはプロセスは何も使用されていない。ワイヤの一部分が他の部分に重なり、のしかかり、又は当接するが、ワイヤの部分の溶接、ろう付け、接着剤接合、又は他の機械的接合は行われない。同じく、遠位端４６、４６’、４６’’及び遠位端５８、５８’、５８’’は、ワイヤの何れの他の部分へも機械的に接合されない。これは、ケージ２２、２２’、２２’’の形成を、溶接、ろう付け、接着剤、又は他の接合技法を必要とするケージの形成に比べ、より速く、より安価にする。
【００１８】
図５は、構築はケージ２２と同様であるが円筒ころ軸受組立体向けのケージであるケージ１２２を描いている。同様の部分は１００番台の同様の符号を有している。ケージ１２２は円筒軸受向けであるので、第１の軸方向エンドリング１２６と第２の軸方向エンドリング１３０は同じ直径を有している。同じく、ブリッジ部１３４間にはテーパ角度がない。形成技法は、ケージ２２について上述された技法と同じであるが、ケージ１２２の僅かに異なる幾何学形状を実現するように修正される。
【００１９】
図６Ａ及び６Ｂは、何れの軸方向エンドリングも含んでいないことを別にすればケージ２２と似ているケージ２２２を描いている。代わりに、ケージ２２２は、ブリッジ部２３４と接続部２３８を画定する曲折した形のみを含んでいる。ワイヤの遠位端同士は一体に溶接されてもよいし又は当接しているだけであってもよい（図６Ｂを参照）。次に図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、円錐ころ１８を組立体内に保持するため、ケージ２２２が２つ使用され、２つのケージ２２は半径方向に互いからオフセットされ、周方向にころポケット１つずつ増分されて、各ころ１８が接続部２３８を両端に隣接して有し、ころ１８を保持させるようにしている。他の言い方をすれば、一方のケージ２２２はころピッチ径より上方に位置づけられ、他方のケージ２２２はころピッチ径より下方に位置づけられている。このやり方では軸方向エンドリングは必要ない。
【００２０】
上記ケージは、従来の打ち抜き型ケージと同じかそれより良好に動作するものと確信される。予備試験では、ケージに顕著な摩耗パターンは検出されなかった。軸受組立体がこれらの浮動式ケージを組み入れるうえで、ころ又は内側軸受輪及び外側軸受輪への修正は必要ない。ケージ２２、２２’、及び２２’’は、追加されたエンドリング２６、３０、２６’、３０’、２６’’、３０’’に因りケージ２２２よりも剛性であるはずだ。したがって、一部の用途には剛性の高いケージ２２、２２’、２２’’の使用が有利に働き、他の用途には剛性の低いケージ２２２の使用が有利に働くかもしれない。
【００２１】
発明の様々な特徴及び利点は付随の特許請求の範囲に示されている。
【符号の説明】
【００２２】
１０  円錐ころ軸受組立体
１４  内輪
１８  ころ
２２、２２’、２２’’  ケージ
２６、２６’、２６’’  第１の軸方向エンドリング
３０、３０’、３０’’  第２の軸方向エンドリング
３４、３４’、３４’’  ブリッジ部
３８、３８’、３８’’  接続部
４２、４２’、４２’’  ポケット
４６、４６’、４６’’  第１の遠位端
５０、５０’、５０’’  逸れ点、曲がり点
５１’、５１’’  逸れ点、曲がり点
５４  逸れ点、曲がり点
５８、５８’、５８’’  第２の遠位端
１２２  ケージ
１２６  第１の軸方向エンドリング
１３０  第２の軸方向エンドリング
１３４  ブリッジ部
２２２  ケージ
２３４  ブリッジ部
２３８  接続部
Ａ  テーパ角度
ＲＲｏｌｌｅｒころの端の半径
ＲＣｏｒｎｅｒ  ケージの角の半径
Ｄｉｎｎｅｒ  第１の軸方向エンドリングの直径
Ｄｏｕｔｅｒ  第２の軸方向エンドリングの直径
Ｌ  軸方向長さ
【図１】
2021515162.tif 000003
【図２Ａ】
2021515162.tif 000004
【図２Ｂ】
2021515162.tif 000005
【図２Ｃ】
2021515162.tif 000006
【図２Ｄ】
2021515162.tif 000007
【図２Ｅ】
2021515162.tif 000008
【図３】
2021515162.tif 000009
【図４】
2021515162.tif 000010
【図５】
2021515162.tif 000011
【図６Ａ】
2021515162.tif 000012
【図６Ｂ】
2021515162.tif 000013
【図７Ａ】
2021515162.tif 000014
【図７Ｂ】
2021515162.tif 000015
【国際調査報告】
2021515162.tif 000016
2021515162.tif 000017