(57)【要約】【課題】保持器の重量の増大を抑えながら、且つころ軸受の負荷容量を低下させることなく、保持器の強度を向上させる【解決手段】ころ案内面４２ａ、４４ａ、及び４６ａを厚肉部４９で補強することにより、重量増大を最小限に抑えながら保持器４０の強度を高めることができる。また、ポケット４７の四隅に盗み部４８を設けることにより、この部分に集中する応力を分散させることができるため、保持器４０の強度をさらに高めることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の環状部と、第２の環状部と、これらを連結する複数の柱部とで構成され、第１の環状部、第２の環状部、及び隣り合う柱部で囲まれたポケットにころを収容するころ軸受用保持器において、
ころの案内面を包含する領域を部分的に厚肉にし、且つ、ポケットの四隅に盗み部を設けたことを特徴とするころ軸受用保持器。
【請求項２】
厚肉部を塑性変形で形成した請求項１記載のころ軸受用保持器。
【請求項３】
盗み部を厚肉部に形成した請求項１又は２に記載のころ軸受用保持器。
【請求項４】
盗み部を、厚肉部を越えて形成した請求項１又は２に記載のころ軸受用保持器。
【請求項５】
厚肉部のうち、ころの外周面を案内するころ案内面を、ころの外周面の曲率以上の曲率を有する円弧面とした請求項１〜４の何れかに記載のころ軸受用保持器。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のころ軸受用保持器と、内周に軌道面を有する外輪と、外周に軌道面を有する内輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に介在させた複数のころとを備えたころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受用保持器、及びこれを用いたころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
ころ軸受は、例えば鉄道車両の駆動系に使用される。図１０に鉄道車両の駆動系の概略を示す。図示のように、モータ等の駆動源１０１の出力は、継手１０２を介して小歯車１０３及び大歯車１０４を有する駆動装置１０５に伝達され、所定のギヤ比で減速された上で車軸１０６に伝達される。車軸１０６の両端には、台車枠１０８にばね１０７を介して支持された車箱１０９が配置される。車軸１０６は、車箱１０９内に配した軸受１１０により回転自在に支持され、且つ台車枠に対して適性位置に保持されている。
【０００３】
鉄道車両に用いられる主な軸受としては、車軸用１１０、駆動装置用１１１・１１２、およびモータ用１１３・１１４がある。車軸用軸受１１０としては、複列円筒ころ軸受や外向き型の複列円すいころ軸受が多く用いられ、その潤滑は軸受内部に封入したグリースで行う場合が多い。駆動装置用軸受１１１、１１２は、小歯車１０３と大歯車１０４の支持に用いられる軸受で、ギヤケース１１６内に収容され、何れも内向き形の複列円すいころ軸受が多く用いられる。駆動装置用軸受１１１・１１２の潤滑は、ギヤケース１１６に貯留した潤滑油１１７を大歯車１０４で跳ね上げて行う場合が多い。
【０００４】
特許文献１には、鉄道車両の車軸用軸受として使用される円筒ころ軸受、あるいは円すいころ軸受が示されている。また、特許文献２には、鉄道車両の駆動装置用軸受として使用される円すいころ軸受が示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５３２１７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鉄道車輌の駆動系のように振動の大きい環境で使用される軸受では、転動体を案内する保持器が転動体との衝突により衝撃荷重を受けるため、保持器の強度が問題となる。特に、保持器のうち、転動体を収容するポケットの隅部には応力が集中するため、この部分の強度は重要である。保持器の強度を高める方法として、例えば保持器全体の肉厚を増すことが考えられる。しかし、保持器の肉厚を増すと保持器の重量が増大するため、トルク負荷の増大を招くと共に、慣性力が増大して転動体との衝撃時に受ける衝撃荷重が大きくなるため、好ましくない。また、保持器の強度を高める別の方法として、ころの本数を減らして保持器の柱部の幅を拡大することが考えられる。しかし、ころの本数を減らすと軸受の負荷容量が低下するため、好ましくない。
【０００７】
本発明の課題は、重量の増大を抑えながら、且つ軸受の負荷容量を低下させることなく、保持器の強度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、第１の環状部と、第２の環状部と、これらを連結する複数の柱部とで構成され、第１の環状部、第２の環状部、及び隣り合う柱部で囲まれたポケットにころを収容するころ軸受用保持器において、保持器のうち、ころの案内面を包含する領域を部分的に厚肉にし、ポケットの四隅に盗み部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明のころ軸受用保持器では、ころの案内面を包含する領域を部分的に厚肉にした。このように、ころ案内面を厚肉部で補強することにより、重量の増大を最小限に抑えながら保持器の強度を高めることができる。また、ポケットの四隅に盗み部を設けることにより、この部分に集中する応力を分散させることができるため、保持器の強度をさらに高めることができる。さらに、盗み部が油の流通穴として機能することにより、軸受の回転に伴って保持器の内径側の油が外径側へ供給され、ころと外輪軌道面との潤滑性を高めることができる。
【００１０】
この厚肉部を塑性変形で形成すると、例えば切削加工により形成する場合と比べ、製造が簡易化されて生産効率の向上が図られると共に、材料の無駄を減らすことでコストを低減できる。
【００１１】
ポケットの盗み部は、例えば厚肉部に形成することができる（図４参照）。この場合、ころ案内面だけでなく、盗み部の周りも補強することができるため、保持器の強度をより一層高めることができる。一方、ポケットの盗み部を、厚肉部を越えて形成することもできる（図８参照）。この場合、厚肉部の形成は、ポケット及び盗み部を打ち抜いた後、盗み部を除いたポケット外周の直線部分のみを塑性変形することで行うことができる。これにより厚肉部の形成が容易化され、保持器の製作コストを低減することができる。
【００１２】
また、厚肉部のうち、ころの外周面を案内するころ案内面を、ころの外周面の曲率以上の曲率を有する円弧面としておくと、柱部ところとの接触領域を広げることができるため、柱部に加わる応力を低減することができる。
【００１３】
このような保持器と、内周に軌道面を有する外輪と、外周に軌道面を有する内輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に介在させた複数のころとを備えたころ軸受は、高い負荷容量を有し、耐久性にも優れている。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によると、ころ軸受の負荷容量を低下させることなく、保持器の強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って詳細に説明する。
【００１６】
図１に、本発明の実施形態に係る保持器４０を有する円すいころ軸受１を示す。この円すいころ軸受１は、図１０に示すような鉄道車両の駆動装置１０５の軸受１０３・１０４として使用されるもので、保持器４０の他、外輪１０、内輪２０、及び複数の円すいころ３０を備える。
【００１７】
外輪１０は内周に円すい状の軌道面１２を有する。内輪２０は外周に円すい状の軌道面２２を有し、この軌道面２２の大径側に大つば面２４、小径側に小つば面２６が設けられている。外輪１０の軌道面１２と内輪２０の軌道面２２との間に複数の円すいころ３０が転動自在に配列される。複数の円すいころ３０は保持器４０によって所定の円周方向間隔に保持される。円すいころ３０と、外輪１０および内輪２０の各軌道面１２，２２の各円すい角頂点は、図２に示すように、円すいころ軸受１の中心線上の一点Ｏで一致し、円すいころ３０が各軌道面１２，２２に沿って転がり運動できるようになっている。
【００１８】
保持器４０は、図３に示すように、第１の環状部としての小径環状部４２と、第２の環状部としての大径環状部４４と、これらを軸方向に連結する柱部４６とを備える。小径環状部４２、大径環状部４４、及び柱部４６で囲まれて形成されたポケット４７には、それぞれ円すいころ３０が収容され、これにより円すいころ３０が円周方向等間隔位置に保持される。尚、本実施形態の円すいころ軸受１は、保持器４０を円すいころ３０のピッチ円よりも外径側に配し、保持器４０で円すいころ３０を外径側から保持する構成を成している（図１参照）。
【００１９】
図４に、保持器４０のポケット４７周辺の拡大図を示す。図４に示すように、保持器４０の小径環状部４２、大径環状部４４、及び柱部４６には、それぞれ円すいころ３０の小端面３２、大端面３４、及び外周面３６を案内するころ案内面４２ａ、４４ａ、及び４６ａが形成される。また、保持器４０は、ころ案内面４２ａ、４４ａ、及び４６ａを包含する領域を部分的に厚肉にして形成される。この保持器４０の厚肉部４９は、ポケット４７の外周部を外径側へ突出させて形成される。このように、円すいころ３０を支持するころ案内面４２ａ、４４ａ、及び４６ａを厚肉部４９で補強することにより、保持器４０の強度を高めることができる。
【００２０】
ポケット４７の四隅には盗み部４８が形成される（図３及び図４参照）。これにより、角部に集中する応力を分散することができ、保持器４０の強度をさらに高めることができる。また、この盗み部４８を厚肉部４９に形成することで、ころ案内面４２ａ、４４ａ、及び４６ａだけでなく、盗み部４８の周りも補強することができるため、保持器４０の強度をより一層高めることができる。さらに、この盗み部４８が油の流通路として機能することにより、内輪２０の回転に伴って保持器４０の内径側の油が外径側へ供給され、円すいころ３０と外輪１０の軌道面１２との潤滑性を高めることができる。
【００２１】
また、図５に示すように、円すいころ３０の外周面３６を案内するころ案内面４６ａは、径方向断面で円弧状に形成され、その曲率半径Ｒ2は、円すいころ３０の外周面の曲率半径Ｒ1よりも大きく設定される。これにより、ころ案内面４６ａと円すいころ３０とが接触する際（図５に点線で示す）、これらが一定の幅を有する領域Ｔで接触するため、ころ案内面４６ａが円すいころ３０から受ける応力を緩和することができる。
【００２２】
以下、保持器４０の製作方法の一例を図６を用いて説明する。
【００２３】
まず、円形の素板５０（図６（Ａ）参照）に、プレスによる絞り加工を施すことにより、軸芯に孔５２を有する円盤部５３と、円盤部５３の外周部から延びたテーパ状の周壁部５４とからなる中間加工品５１を形成する（図６（Ｂ）参照）。
【００２４】
次に、中間加工品５１の周壁部５４に、略矩形状のポケット孔５５を形成する（図６（Ｃ）参照）。このポケット孔５５は、全てのポケット孔５５を一度に打ち抜くことにより、あるいは、ポケット孔５５を一つ一つ順次打ち抜いていくことにより行われる。このポケット孔５５の打ち抜き加工の方法は、通常のプレス加工で行ってもよいが、ファインブランキング法によるプレス加工で行うこともできる。ファインブランキング法とは、原材料（本実施形態では中間加工品５１）の打ち抜き部分を押さえで挟圧した状態で打ち抜く加工法であり、打ち抜き部分（本実施形態ではポケット孔５５）におけるダレやバリの発生を抑え、良好な状態で加工することができる。
【００２５】
その後、ポケット孔５５の周囲を外径側に塑性変形させることにより、周壁部５４のポケット５５側端縁に厚肉部４９を形成する（図６（Ｄ）参照）。このように厚肉部４９を塑性加工で形成することにより、作業効率を高めると共に、材料の無駄を省くことができる。この塑性加工は、例えばバーリング加工により行うことができる。詳しくは、図７に示すように、厚肉部４９形成前のポケット孔５５（図７に点線で示す）よりもやや大きな外径を有する治具６０を、ポケット孔５５の内径から外径へ向けて押込み（図７に矢印で示す）、ポケット孔５５の周囲の端縁を外径側へ塑性変形させることで、厚肉部４９が形成される。このとき、治具６０のうち、厚肉部４９を形成する面をころ案内面４６ａと同様の曲面状としておくことにより、厚肉部４９の形成と同時にころ案内面４６ａを形成することができる。
【００２６】
最後に、ポケット孔５５の四隅に盗み部４８を形成すると共に、円盤部５３を打ち抜き除去する（図６（Ｅ）参照）。盗み部４８の形成は、例えばブローチ加工やドリル加工等により行われ、円盤部５３の打ち抜き加工は、プレス加工等により行われる。以上により、小径環状部４２、大径環状部４４、及び柱部４６からなる保持器４０が形成される。
【００２７】
本発明にかかるころ軸受用保持器の実施形態は上記に限られない。例えば、上記の実施形態では、盗み部４８が厚肉部４９に形成されているが、例えば、図８に示すように、盗み部４８を、ポケット４７の周囲に形成した厚肉部４９を越えて形成してもよい。この保持器４０において、厚肉部４９の形成は、例えばポケット孔５５と盗み部４８とを同時に打ち抜いた後、盗み部４８を除いたポケット孔５５の外周の直線部分のみを塑性変形させることにより行うことができる。これにより、厚肉部４９の形成が容易化され、保持器４０の製作コストを低減することができる。
【００２８】
以上の実施形態では、保持器４０を円すいころ３０のピッチ円Ｃよりも外径側に配し、保持器４０で円すいころ３０を外径側から保持している（図５参照）が、これに限らず、例えば図９に示すように、保持器４０を円すいころ３０のピッチ円Ｃよりも内径側に配し、保持器４０で円すいころ３０を内径側から保持する構成としてもよい。このとき、厚肉部４９は、保持器４０のうち、ポケット４７の外周部を内径側に突出させることにより形成される。
【００２９】
また、以上の実施形態では、本発明の保持器を円すいころ軸受に適用した場合をしめしたが、本発明の保持器の適用例はこれに限らず、例えば円筒ころ軸受に使用することもできる。また、本発明の保持器を有するころ軸受は、鉄道車両の駆動装置に限らず、他の用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】円すいころ軸受の断面図である。
【図２】円すいころ軸受の断面図である。
【図３】本発明に係る保持器の斜視図である。
【図４】保持器のポケット周辺の拡大斜視図である。
【図５】保持器及び円すいころの拡大断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は、保持器の製作工程を示す断面図である。
【図７】厚肉部の形成工程を示す断面図である。
【図８】他の実施形態に係る保持器の平面図である。
【図９】他の実施形態に係る保持器の断面図である。
【図１０】鉄道車両の駆動系を概念的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１     軸受
１０   外輪
２０   内輪
４０   保持器
４２   小径環状部
４４   大径環状部
４６   柱部
４２ａ,４４ａ,４６ａ ころ案内面
４７   ポケット
４８   盗み部
４９   厚肉部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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