(57)【要約】【課題】保持器が偏心しても、ころとポケット面が面対面で接触する保持器形状を提案する。【解決手段】ころ３を収容するための保持器１０のポケットを画成する周方向で向かい合った一対の凹曲面状のポケット面１１，１１’を有するころ軸受において、ポケット面１１，１１’を円弧状とし、かつ、その曲率中心を互いに異ならせる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に介在する複数のころと、ころを円周方向で等間隔に保持するための保持器とを有するころ軸受において、
ころを収容するための保持器のポケットが円周方向に向かい合った一対のポケット面によって画成され、前記一対のポケット面の断面形状が円弧状で、かつ、その曲率中心が異なることを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
保持器と軌道輪間の半径すきまをＣｇ、ころ転動面の曲率半径をＲ、保持器のポケット部の帯幅をｔとしたとき、ポケット面の曲率半径ＲｐをＲｐ＞Ｒ／（１−Ｃｇ／ｔ）としたことを特徴とする請求項１のころ軸受。
【請求項３】
外輪と、内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に介在する複数のころと、ころを円周方向で等間隔に保持するための保持器とを有するころ軸受において、
ころを収容するための保持器のポケットが円周方向に向かい合った一対のポケット面によって画成され、前記一対のポケット面の断面形状が凹状の滑らかな曲線であることを特徴とするころ軸受。
【請求項４】
前記一対のポケット面の断面形状が放物曲線であることを特徴とする請求項３のころ軸受。
【請求項５】
円筒ころ軸受であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかのころ軸受。
【請求項６】
針状ころ軸受であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかのころ軸受。
【請求項７】
ころを収容するためのポケットが円周方向に向かい合った一対のポケット面によって画成され、前記一対のポケット面の断面形状が円弧状で、かつ、その曲率中心が異なることを特徴とするころ軸受用保持器。
【請求項８】
保持器と軌道輪間の半径すきまをＣｇ、ころ転動面の曲率半径をＲ、保持器のポケット部の帯幅をｔとしたとき、ポケット面の曲率半径ＲｐをＲｐ＞Ｒ／（１−Ｃｇ／ｔ）としたことを特徴とする請求項７のころ軸受用保持器。
【請求項９】
ころを収容するための保持器のポケットが円周方向に向かい合った一対のポケット面によって画成され、前記一対のポケット面の断面形状が凹状の滑らかな曲線であることを特徴とするころ軸受用保持器。
【請求項１０】
前記一対のポケット面の断面形状が放物曲線であることを特徴とする請求項９のころ軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はころ軸受に関する。ここで、ころ軸受とは転動体としてころを用いた軸受であって、代表的には円筒ころ軸受や針状ころ軸受（ニードル軸受）が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
ころ軸受では、ころを収容するためのポケットをもった保持器を使用する。保持器のポケットは開口ないしは空間であって、通常、軸方向に向かい合った一対の壁面と周方向に向かい合った一対の壁面とで画成される。ここでは、周方向に向かい合った一対の壁面をポケット面と呼ぶこととする。
一般にころ落ちの防止や、ころと保持器の摩耗防止すなわち接触面圧の低下のため、ポケット面の断面形状をころ半径よりも僅かに大きな曲率半径の円弧とすることが多い。このようにすることで、ころとポケット面との接触部では潤滑膜の形成が期待できる。また、軸受運転時の保持器の安定性を高め、ならびに、異音防止や低振動化を図るため、保持器の内径あるいは外径とそれに対向する軌道輪との半径差すなわち案内すきまを小さくし、軌道輪で保持器を案内することもある。
【０００３】
図３に従来の円筒ころ軸受の断面を示す。外輪１と内輪２の間に複数のころ３（図面には１個のみ現われている）が介在し、保持器４によってころ３を円周方向で等間隔に保持している。保持器外径５は外輪１のつば部の内径６によって案内され、両者間に案内すきまＣｇ（半径差）が形成されている。保持器４のポケットを画成する周方向で向かい合った一対のポケット面９，９’は、通常、ころ３の半径Ｒよりも僅かに大きい半径Ｒｐの部分円筒面であり、曲率中心は一致している。言い換えるならば、ポケット面９，９’はそれぞれ同一の仮想円筒の一部をなす面つまり部分円筒面である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
案内すきまＣｇが存在することによって、保持器４は案内すきま分だけ偏心することができる。ところが、保持器４と軌道輪（ここでは外輪１）との間の案内すきまＣｇが大きく、そのため保持器４の偏心量が大きい場合、ころ３とポケット面９，９’は理想的な面対面の接触に至らず、ポケット面の円弧の端部でころ３と保持器４が接触することがある。この場合、ころ３は保持器４のエッジで接触するため潤滑膜が形成されにくく、保持器４やころ３の塑性変形や摩耗を招く。保持器４の摩耗粉は、ころ３と軌道面７との間に噛み込まれてころ３や軌道面７を塑性変形させるため、軸受の寿命を短くする。また、ころ３や軌道面７の変形は、軸受の振動や音響特性を悪化させる。
【０００５】
外輪１と内輪２とでころ３に荷重が負荷される領域（負荷域）において、ころ３には回転輪（外輪１または内輪２）より法線力が作用し、ころ３が自転と公転をする。非負荷域では、一般的に遠心力のためころ３は外輪１に接触しているが、このとき、ころ３と軌道面との間には流体潤滑理論で説明される潤滑膜が形成され、この潤滑膜のせん断抵抗により、ころ３の自転と公転の速度は低下する。また、保持器４の案内面では、案内輪が静止輪の場合、潤滑膜のせん断抵抗が作用し、保持器４の自転を減速させる側の力が生じる。したがって、保持器４は、負荷域のころ３よりその自転が加速する側の力を受け、逆に非負荷域のころ３や案内輪が静止輪の場合に案内面より減速する側の力を受ける。
【０００６】
ところで、負荷域に入る直前のころ３は、保持器４のポケット内で、反転がり方向側のポケット面（９または９’）と接触している。そして、負荷域に入ると転がり方向側のポケット面（９’または９）に向かって移動していく。したがって、ころ３は主に負荷域の後半部で転がり方向への接触力を保持器４に与える。以上のように保持器４には負荷域後半のころ３の転がり方向への接触力が主に作用するため、保持器中心はそのころ３の転がり方向（接線方向）へ移動する。保持器４の案内面が内輪２側にある場合や、この案内面が回転輪である場合には、保持器中心の移動方向は上記のようにはならない。しかし、いずれにしても、保持器４が案内すきま分移動してしまうのは避けられない。
【０００７】
保持器４が外輪１の中心より図３（ａ）の右上４５度へ、すきまＣｇ分移動し、かつ、ころ３が図３（ａ）の右側ポケット面９に接触する位置まで移動した状態を図３（ｂ）に示す。ころ３に対する保持器４の上方への移動のため、ポケット面の曲率中心Ｃｐところ３の中心Ｃｂとを結ぶ直線ところ３の転動面８との交点Ｐｖｃはポケット面９より外れる。そのため、ころ３はポケット面９の外径側エッジＰｅで接触する。この場合、ポケット面９の接触位置はエッジとなるため、接触面圧が高く、かつ、潤滑膜も形成され難い。
【０００８】
本発明の目的は、保持器が偏心しても、ころとポケット面が面対面で接触する保持器形状を提案し、ころとポケット間の潤滑膜が形成されやすく、かつ、摩耗や変形が生じにくくすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外輪と、内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に介在する複数のころと、ころを円周方向で等間隔に保持するための保持器とを有するころ軸受において、ころを収容するための保持器のポケットが円周方向に向かい合った一対のポケット面によって画成され、前記一対のポケット面の断面形状が円弧状で、かつ、その曲率中心が異なることを特徴とするものである。このような構成とすることにより、ころと保持器が面対面で接触し、軸受の持つ本来の寿命や振動特性を引き出すことができる。また、ころとポケットがエッジ接触にならないので、接触面圧が低く、良好な油膜が維持される。
【００１０】
請求項２の発明は、ころとポケット面が面対面で接触するようなポケット面の曲率半径の範囲を規定したものである。すなわち、保持器と軌道輪間の半径すきまをＣｇ、ころ転動面の曲率半径をＲ、保持器のポケット部の帯幅をｔとしたとき、ポケット面の曲率半径ＲｐをＲｐ＞Ｒ／（１−Ｃｇ／ｔ）とする。
【００１１】
請求項３の発明は、外輪と、内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に転動自在に介在する複数のころと、ころを円周方向で等間隔に保持するための保持器とを有するころ軸受において、ころを収容するための保持器のポケットが円周方向に向かい合った一対のポケット面によって画成され、前記一対のポケット面の断面形状が凹状の滑らかな曲線であることを特徴とするものである。このような構成とすることにより、ころと保持器が面対面で接触し、軸受の持つ本来の寿命や振動特性を引き出すことができる。また、ころとポケットがエッジ接触にならないので、接触面圧が低く、良好な油膜が維持される。
【００１２】
ポケット面の断面形状について、凹状の滑らかな曲線の例としては放物曲線を挙げることができる（請求項４）。
【００１３】
既述のとおり、ころ軸受には円筒ころ軸受（請求項５）や針状ころ軸受（請求項６）が含まれる。
【００１４】
請求項７の発明は、ころを収容するためのポケットが円周方向に向かい合った一対のポケット面によって画成され、前記一対のポケット面の断面形状が円弧状で、かつ、その曲率中心が異なることを特徴とするころ軸受用保持器である。このような構成を採用することにより、ころとポケット面が面対面で接触するため、保持器が偏心してもころとポケットがエッジ接触にならず、また、ころ表面に形成された油膜が掻き取られにくく、良好な油膜が維持される。したがって、かかる保持器を使用するころ軸受は、軸受の持つ本来の寿命や振動特性を引き出すことができる。
【００１５】
請求項８の発明は、ころとポケット面が面対面で接触するようなポケット面の曲率半径の範囲を規定したものである。すなわち、保持器と軌道輪間の半径すきまをＣｇ、ころ転動面の曲率半径をＲ、保持器のポケット部の帯幅をｔとしたとき、ポケット面の曲率半径ＲｐをＲｐ＞Ｒ／（１−Ｃｇ／ｔ）とする。
【００１６】
請求項９の発明は、ころを収容するための保持器のポケットが円周方向に向かい合った一対のポケット面によって画成され、前記一対のポケット面の断面形状が凹状の滑らかな曲線であることを特徴とするころ軸受用保持器である。このような構成とすることにより、ころとポケット面が面対面で接触するため、保持器が偏心してもころとポケットがエッジ接触にならず、また、ころ表面に形成された油膜が掻き取られにくく、良好な油膜が維持される。したがって、かかる保持器を使用するころ軸受は、軸受の持つ本来の寿命や振動特性を引き出すことができる。
【００１７】
ポケット面の断面形状について、凹状の滑らかな曲線の例としては放物曲線を挙げることができる（請求項１０）。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１に示す実施の形態において、保持器１０のポケット面１１、１１’は、それぞれは部分円筒面であるが、それらの曲率半径Ｒｐ’の中心つまり曲率中心は一致していない。ころ３とポケット面すきまＣｒを詰めるためである。また、ポケット面の曲率半径Ｒｐ’ところ３の半径Ｒとの差は、図３で示した従来の差よりも大きい。図３（ｂ）と同様に保持器中心が右上４５度方向へ案内すきまＣｇ分移動し、かつ、ころ３が図の右側ポケット面１１に接触するように移動させた場合を図１（ｂ）に示す。ポケット面１１の曲率中心Ｃｐ’ところ３の中心Ｃｂとを結ぶ直線ところ３の転動面８との交点Ｐｖｃはポケット面１１内に存在し、交点Ｐｖｃにてころ３とポケット１１は面対面で接触する。面対面の接触のため、エッジでの接触に比較して接触面圧は低く、潤滑膜も形成されやすくなる。したがって、ころ３と保持器１０の潤滑膜を介さない直接接触を防止でき、摩耗の防止ならびに軸受トルクの低減が期待できる。
【００２０】
次に、図２を参照して、保持器１０の移動量（＝案内すきまＣｇ）に対し、ころ３とポケット面１１，１１’を面対面で接触させるために必要なポケット面の曲率半径の範囲を定義する。図２において、円弧１２はポケット面１１，１１’を表す。符合Ｃｐ’はポケット面１２の曲率中心すなわち曲率半径Ｒｐ’の中心である。保持器１０の移動によるポケット面１２ところ３との接触を考える場合、ころ中心Ｃｂ（図１（ｂ）参照）はころ３の転動面８がポケット面１２と接する拘束条件となるため、ころ３の半径をＲとすると、ころ中心Ｃｂは円弧１３上を通る。したがって、ころ３とポケット面１２との接触を検討する場合、ポケット面１２に対するころ３の移動は図２の円弧１３のみを考慮すればよい。
【００２１】
図２において、ｃとｈは幾何学的な関係から式１の関係を有する。
【００２２】
ｃ＝（１−Ｒ／Ｒｐ’）ｈ　．．．（１）
ｃはころ３と保持器４の相対移動量であり、保持器１０がすきまＣｇで案内されているので、ｃの最大値はほぼＣｇとみなすことができる。よって、式１は式２のように表すことができる。
【００２３】
Ｃｇ＞（１−Ｒ／Ｒｐ’）ｈ　．．．（２）
次に、ポケット面の曲率半径Ｒｐ’で整理すると式２は式３となる。ただし、一般的な円筒ころ軸受の保持器において、ポケット部の帯幅ｔと長さｈの差は小さく、同等とみなした。
【００２４】
Ｒｐ’＞Ｒ／（１−Ｃｇ／ｔ）　．．．（３）
式３はころ３の半径Ｒ、ポケット部の帯幅ｔならびに保持器の案内すきまＣｇが規定されると、ころとポケット面を必ず面対面で接触させることができるポケット面の曲率半径Ｒｐ’の範囲を規定している。
【００２５】
なお、上述の実施の形態はポケット断面形状が円弧の場合であるが、必ずしも円弧に限らず、凹状の滑らかな曲線たとえば放物曲線とした場合でも、同様に保持器が案内すきま分移動してもころとポケットが面対面で接触する構成が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、保持器のポケット面形状を変更することで、ころとポケットがエッジ接触にならず、古体接触や摩耗を防止するために、転がり軸受が本来持つ諸特性すなわち長寿命、低トルク、低振動を発揮できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａは本発明の実施の形態を示す円筒ころ軸受の部分断面図である。
ｂは保持器が移動した状態の断面図である。
【図２】ころとポケットが接触する場合の幾何学的関係を示す線図である。
【図３】ａは従来の円筒ころ軸受の部分断面図である。
ｂは保持器が移動した状態の断面図である。
【符号の説明】
１　外輪
２　内輪
３　ころ
４　保持器（従来）
５　保持器外径
６　外輪つば部の内径
７　外輪軌道面
８　ころ転動面
９，９’　保持器のポケット面（従来）
１０　保持器
１１，１１’　保持器のポケット面
１２　保持器ポケット面
１３　ころ中心の軌跡を示す円弧
Ｒ　ころ転動面の曲率半径
Ｒｐ　保持器ポケット面の曲率半径（従来）
Ｒｐ’　保持器ポケット面の曲率半径
Ｃｂ　ころの中心
Ｃｇ　保持器の案内すきま
Ｃｐ　保持器ポケット面の曲率中心（従来）
Ｃｐ’　保持器ポケット面の曲率中心
Ｃｒ　ポケット面すきま
Ｐｅ　ポケット面の外径端
Ｐｖｃ　ころ中心と保持器中心とを結ぶ直線ところ転動面の交点
ｈ　ポケット部の直線長さ
ｔ　ポケット部の帯幅
ｃ　ころがポケット面と接しながら動ける範囲の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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