(57)【要約】本発明は、球面ころ軸受で（１）であって、外レース（２）と内レース（３）、その間に設けられる少なくとも１列のたる状ころ（４）、及びころと共に回転する環状の板保持器（５）を持ち、板保持器（５）が、１列のころの環状溝（７）へはまり、その外周（８）に１列のころの数に相当する数の凹所（９）を持っているものに関し、内レースの全ころがり面が、ころの軸線方向全長にわたって凹の断面を持ち、板保持器の凹所の両側面の最小間隔が、外周の範囲において、この環状溝の範囲におけるころの直径より小さい。
2006508312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面ころ軸受で（１）であって、外レース（２）と内レース（３）、その間に設けられる少なくとも１列のたる状ころ（４；２２）、及びころ（４；２２）と共に回転する環状の板保持器（５；２７）を持ち、板保持器（５；２７）が、１列のころ（４；２２）の環状溝（７）へはまり、その外周（８）に１列のころ（４；２２）の数に相当する数の凹所（９）を持っているものにおいて、
ａ）内レース（３）の全ころがり面（１２）が、ころ（４；２２）の軸線方向全長にわたって凹の断面を持ち、
ｂ）板保持器（５；２７）の凹所（９）の両側面（２６；３１）の最小間隔が、外周（８）の範囲において、この環状溝（７）の範囲におけるころ（４；２２）の直径より小さい
ことを特徴とする、球面ころ軸受。
【請求項２】
環状の板保持器（５；２７）の外周（８）と内周（１０）との間の最大（半径方向）幅ｂが、環状溝（７）の範囲におけるころ（４；２２）の直径の半分より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の球面ころ軸受。
【請求項３】
環状の板保持器（５；２７）の外周（８）と内周（１０）との間の最大（半径方向）幅ｂが、環状溝（７）の範囲におけるころ（４；２２）の直径に等しいか又はこれより大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の球面ころ軸受。
【請求項４】
板保持器（５；２７）の２つの隣接する凹所（９）の間隔が、その外周（８）の範囲において、ころ（４；２２）の最大直径から溝底（１３）の範囲におけるころの直径を引いた差より大きいことを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の球面ころ軸受。
【請求項５】
板保持器（５；２７）の凹所（９）の側面（２６；３１）が、板保持器の外周（８）の範囲において、板保持器の半径方向に互いに収斂していることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の球面ころ軸受。
【請求項６】
板保持器（５；２７）の凹所（９）が、（部分的に）一定の曲率ｒｓの曲線（２５；２８）により区画されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の球面ころ軸受。
【請求項７】
板保持器（５；２７）の凹所（９）の区画曲線（２５；２８）の曲率半径ｒｓが、板保持器の半径方向幅ｂより小さい、即ちｒｓ＜ｂであることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の球面ころ軸受。
【請求項８】
たる状ころ（４；２２）の周面（１６）にある環状溝（７）が、互いに平行な側面（２１）又は外方へ発散する側面（２３）を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の球面ころ軸受。
【請求項９】
たる状ころ（２２）の周面（１６）にある環状溝（７）の側面（２３）が、円錐周面に沿って延びていることを特徴とする、請求項８に記載の球面ころ軸受。
【請求項１０】
円錐周面（２３）がそれぞれ１７０°より大きい、なるべく１７５°より大きい、特に１７８°より大きい開き角αを持ち、従って溝（７）の側面（２３）が、２０°より小さい、なるべく１０°より小さい、特に４°より小さい中間角βをなしていることを特徴とする、請求項９に記載の球面ころ軸受。
【請求項１１】
円錐周面（２３）がそれぞれ１７９°より小さい開き角αを持ち、従って溝（７）の側面（２３）が２°より大きい中間角βをなしていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の球面ころ軸受。
【請求項１２】
溝底（１３）の溝幅ｂＮが板保持器（５；２７）の厚さｄにほぼ等しいことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の球面ころ軸受。
【請求項１３】
ころ（４；２２）毎に全部で３つ又は４つの接触点が生じるように、外レース（２）、内レース（３）及びころ（４；２２）の断面形状が設計されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の球面ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、球面ころ軸受でであって、外レースと内レース、その間に設けられる少なくとも１列のたる状ころ、及びころと共に回転する環状の板保持器を持ち、板保持器が、１列のころの環状溝へはまり、その外周に１列のころの数に相当する数の凹所を持っているものに関する。
【背景技術】
【０００２】  このような装置はドイツ連邦共和国特許第６６３１７９号明細書からわかる。この明細書は球面ころ軸受を示しており、ころは段付けされた断面を持ち、その末端範囲は外レース上をころがり、その近傍範囲は内レース上をころがる。しかしこの装置では、ころが圧縮力を受けるだけでなく、曲げ力を受けることによって、一方では不利な力推移が生じ、他方ではこの軸受の軸線方向所要場所が比較的大きい。しかし球面ころ軸受において起こり得るように、外レースが他の軸受構成部分に対して少し揺動しても、ころと外レースとの間の両接触面の１つが速やかに零まで減少することがあるという欠点が重大である。これにより、ころに作用する横揺れモーメントのため、たる状ころが不安定になり、場合によっては軸受の引続く回転の際必要な外レースのころがり面への復帰を妨げ、このような場合軸受を破壊させるに至る。ここでは板保持器も安定化を行わない。なぜならば、板保持器はころを接線方向にのみ案内し、半径方向には案内しないからである。【０００３】  上述した従来技術のこれらの欠点の結果、外レースが球面ころ軸受の他の構成部分に対して著しく揺動しても、ころが安定したままであり、軸受の引続く回転の際常に再び外レースのころがり面の中心へ戻ることができるように、最初にあげた種類の球面ころ軸受を発展させるという、問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  最初にあげた種類の球面ころ軸受において、内レースの全ころがり面が、ころの軸線方向全長にわたって凹の断面を持ち、板保持器の凹所の両側面の最小間隔が、外周の範囲において、この環状溝の範囲におけるころの直径より小さいことによって、この問題の解決に成功する。【０００５】  一方では横揺れモーメント又は傾倒モーメントがころへ作用するという点で、これら両方の手段は相補う。なぜならば、ころの半径方向に対向する表面範囲が、両方のレースへ半径方向力を導入するので、軸受構成部分の強い揺動の際にもころは安定なままだからである。更に板状の保持器のため、ころが一時的に外レースとの完全な接触を失う時にも、ころは軸受から外れることがない。従って本発明による軸受は、軸受構成部分の揺動が普通の限界値を超過する時にも、なお申し分なく動作する。【０００６】  最大断面を持つころ周面の範囲の間の溝の（最大）幅がころの軸線方向全長の約４分の１ないし１０分の１にすぎないことによって、ころの大きい（半径方向）負荷能力が生じ、それによりこのような球面ころ軸受の安定性が、その軸線方向寸法と比べて非常に大きい。【０００７】  板保持器の凹所の底と板保持器の内周との間隔がころにある溝の深さより小さいと、有利なことがわかった。それにより内レースのころがり面の純粋に凹の所望の断面形状が可能になる。【０００８】  環状の板保持器の外周と内周との間の最大（半径方向）幅が、環状溝の範囲におけるころの直径の半分より大きいことによって、ころは、溝底の直径上で対向する範囲で包囲され、それにより外レースが他の軸受構成部分に対して非常に強く揺動されても、確実に保持されることができる。【０００９】  一方では外周に凹所があるにもかかわらず、充分な安定性を維持でき、他方では個々のころを確実に包囲できるようにするため、環状の板保持器の外周と内周との間の最大（半径方向）幅が、環状溝の範囲におけるころの直径に等しいか又はこれより大きいのが好ましい。【００１０】  板保持器の２つの隣接する凹所の間隔を、その外周の範囲において、ころの最大直径から溝底の範囲におけるころの直径を引いた差より例えば５〜３０％だけ大きく選び、従って隣接するころが互いに接触できないようにすると、よいことがわかった。【００１１】  本発明が更に意図するように、板保持器の凹所の側面が、板保持器の外周の範囲において、その半径方向に（外方へ）互いに収斂していると、一方ではころの容易な回転運動の機能と、他方ではその確実な保持とが、互いに有利なように組合わされる。【００１２】  板保持器の凹所が、（部分的に）一定の曲率の曲線により区画されることによって、別の利点が生じる。この曲線の曲率半径ｒｓがころの溝底の幅におけるころの直径の半分より少し大きいようにするので、（小さい）間隙がころの容易な回転を可能にする。【００１３】  板保持器ところとのはまり合いの効果は、板保持器の凹所の区画曲線の曲率半径ｒｓが、板保持器の半径方向幅ｂより小さい。即ちｒｓ＜ｂであることからわかる。なぜならば、このような場合、区画曲線の端部を板保持器の外周の範囲で互いに近づけることができるからである。【００１４】  本発明の別の有利な特徴は、たる状��ろの周面にある環状溝が、互いに平行な側面又は外方へ発散する側面を持っていることである。板保持器に対するころのできるだけ摩擦のない相対回転を保証するため、たる状ころの周面にある溝の幅が板保持器の（軸線方向）幅より常に少し大きいようにする。他方特別な負荷の場合、個々のころが板保持器に対して傾倒運動せしめられ、このような運動が場合によっては外方へ発散する側面を持つ溝形状によって容易にされることができる。【００１５】  本発明のこの特徴は、たる状ころの周面にある環状溝の側面が、円錐周面に沿って延びているように発展せしめられる。この場合課されたすべての要求を考慮する簡単な幾何学的形状が重要である。【００１６】  この場合円錐周面がそれぞれ１７０°より大きい開き角αを持っていると、溝の側面は２°より大きい中間角β＝１８０°−αをなしている。その結果生じるころ傾倒角に、これらの素子の間の遊隙により生じる傾倒角が加算されるので、板保持器の基本面へ立てた垂線に対するころ回転軸線の最大傾倒角は、例えば５°〜１０°の程度である。遊隙により生じるこの傾倒角は、溝底における溝幅ｂＮにより影響される。摩擦を最小にするため、この値は少なくとも板保持器の最大（軸線方向）厚さｄに等しいようにする。溝底における溝幅ｂＮと板保持器の（軸線方向）厚さｄとの差は、なるべく次の関係により、ほぼ円錐周面状溝側面の開き角ａに設定されることができる。
ｂＮ−ｄ＝２＊ｒＳ＊ｔａｎ（β／２）＝２＊ｒＳ＊ｔａｎ（９０°−ａ／２）【００１７】  このような場合、ころの溝側面の例えば傾倒方向に延びる範囲は、この最大傾倒位置では板保持器に対してほぼ平行であり、場合によっては伝達すべき案内力は大きい面積従って小さい圧力で導入されることができる。【００１８】  他方このような円錐周面の開き角αは、１７０°より大きい、なるべく１７５°より大きい、特に１７８°より大きいようにするので、溝の側面は、２０°より小さい、なるべく１０°より小さい、特に４°より小さい中間角β＝１８０°−αをなしているようにする。それにより（例えば外レースの強い揺動のため）外レースのころがり面から離されるころの（傾倒角を限定するための）付加的な案内が行われ、この案内がこれらの素子の間のできるだけ問題のない接触を促進する。【００１９】  最後に本発明の教示によれば、ころ毎に全部で３つ又は４つの接触点が生じるように、外レース、内レース及びころの断面形状が設計されている。この特徴は、特に内レース及び外レースの断面が凹のころがり面の横湾曲半径に関する。この湾曲半径は、ころの縦断面内におけるたる状ころの湾曲半径より少し大きいようにする。しかしたるの赤道の範囲に、板保持器を受入れる溝が延びているので、その結果生じる２つの接触点が３つ又は４つの接触点に分かれることができる。この効果は望ましい。なぜならば、それによりころの負荷力が高められ、両方のたるの半球の横湾曲半径の中心点が、板保持器用（赤道の）溝の両側で、たる状ころの回転軸線又は対称軸の方向に互いに離れているが、例えば溝底における溝幅ｂＮより小さい寸法ｘ即ちｘ＜ｂＮだけしか離れていないからである。【００２０】  前の特徴、詳細、利点及び本発明に基く効果は、本発明の好ましい実施形態の以下の説明及び図面から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  図１は、外レース２、内レース３及びその間に設けられる１列のたる状ころ４を持つ本発明による球面ころ軸受１を示し、ころ４は環状の保持器５によってほぼ等間隔に保持される。【００２２】  好ましい球面ころ軸受は１列に構成されているので、外レース２は他の軸受構成部分３〜５に対して傾倒可能である。これは、外レース２にあるころがり面６が一定の横湾曲半径を有する凹な断面を持っているからである。【００２３】  保持器５は、外レース２が他の軸受構成部分３〜５に対して傾倒する際、ころ４をその位置に保持する。他方保持器５が外レース２の傾倒運動もころ４の運動も阻止するために、保持器５は図２及び３に示すように各ころ４の環状溝７を通って延びている。【００２４】  保持器５は、一定の厚さを持つ板例えば薄板から打抜くことができる。図８に示すように、一定の半径方向幅を持つ環状の基本構造の半径方向外側にある周囲８から、ころ４の数に相当する数の凹所９が切込まれている。これらの凹所９はそれぞれ１つのころ４を収容している。【００２５】  板状保持器５の内周１０は、特に内レース３のころがり面１２の縁１１における内レース３の最大外周に一致しているので、保持器５は例えば機械により内レース３上へ容易にかぶせることができる。板状保持器５の凹所９へのころ４の挿入も同様に自動的に行うことができ、挿入されたころ４はそれからその場所に保持される。なぜならば、ころ４は、溝底１３の範囲で保持器５により包囲されるからである。例えば９０°だけ傾倒した位置で外レース２をかぶせて、それを内レース３の面へ揺動させた後球面ころ軸受１の組立てが終了する。【００２６】  従ってたる状ころ４は、その両端面１４のほぼ中間即ちその赤道面で、環状の溝７により２つの半体１５いわば半球に区分される。区分されない（溝のない）ころを持つ軸受の両方の接触範囲は、従って本発明によるころ４では、４つの接触範囲に区分される。これは、伝達すべき半径方向荷重が一層大きい全面へ分布されるという利点を伴う。【００２７】  ころ４の両方の半球１５に異なる断面形状が与えられることによって、この効果が更に助長される。両方の半球１５におけるころの周面１６の断面は、それぞれなるべく同じ曲率半径ｒＴを持つ円弧推移を示している。しかし両方の半球の断面の曲率中心１７，１８は一致せず、球面ころ軸受１の軸線方向に僅か互いにずれており、しかもころ半球１５又はころ端面１４の方へずれている。ずれ係数ｋＶ＝Ｘ／ｒＴとして、０．００１〜０．０２特に０．００２〜０．０１の程度の値がよいことがわかった。【００２８】  更に外レース２及び内レース３のころがり面６及び１２の曲率半径ｒＡ及びｒ１は、両方のころ半球１５の曲率半径ｒＴより少し大きく選ばれているので、理想状態において各半球１５に、外レース２及び内レース３との直径上で対向するそれぞれ２つの接触範囲が生じる。曲率半径ｒＡ，ｒ１，ｒＴの偏差の程度として、いわゆる接触係数ｋＡ，ｋ１が示される。これらは次のように定義される。
ｋＡ＝（ｒＡ−ｒＴ）／ｒＴ＝ｙ／ｒＴ
ｋ１＝（ｒ１−ｒＴ）／ｒＴ
これらの接触係数ｋＡ，ｋ１は、なるべく０．０１〜０．１特に０．０２〜０．０５の程度であるようにする。【００２９】  外レース２のころがり面６の断面曲率中心１９は、外レースの回転軸線又は対称軸２０上にあるので、図３によれば、両方のころ半球１５の周面の断面曲率中心１７，１８は、それぞれｙだけ、回転軸線２０から半径方向外方へずれており、中心の基本面に対してｘ／２だけ端面１４の方へずれている。【００３０】  図４においてわかるように、外レース２が破り取られても、ころ４を保持器５によりその場所に保持することができる。これは、保持器５の凹所９ところ４の溝範囲７とのはまり合いによって行われる。【００３１】  ２つの可能な溝形状が図６及び７に示されている。図２による実施形態では、溝７は、例えば直線溝切りにより形成されるように、平らな側面２１を持っている。従って幅７の幅ｂＮはほぼ一定である。溝底１３は曲率半径ｒＮを持つ円筒周面に従う。溝底１３と溝側面２１との間、溝側面１３と周面１６との間、及び周面１６と端面１４との移行範囲は、ばり及び切欠き効果を避けるため面取りされている。【００３２】  図７によるころ２２の実施形態は、図６による実施形態とは、溝側面２３が円錐周面に沿って延びているという点で相違している。この溝側面はほぼそれぞれ１８０°（例えば１７０°〜１７９°）のなるべく同じ開き角αを持つ非常に純角の円錐である。従って溝側面２３は、対称軸２４から半径面に沿って外へ見て、互いに角βをなして互いに発散している。その際両方の溝側面２３の同じ開き角αでβ＝（１８°−α）が成立し、異なる開き角α１，α２でβ＝（１８０°−（α１＋α２）／２）が成立する。溝底の（軸線方向）幅はｂＮ、その曲率半径はｒＮである。この実施形態は、ｂＮ及びｄの同じ値で、たる状ころ２２の最大オフセット角を許し、従って同じ応力で摩耗を一層少なくする。【００３３】  保持器５の一部が図８に示されている。一定の曲率半径ｒＳを持つ円弧状凹所９が認められる。ｒＳ＞ｒＮ及びｄ＜ｂＮにより、保持器５に対するころ４のできるだけ摩擦のない回転運動が保証される。ころ４をしっかり保持できるようにするため、凹所９の周囲２５は、１８０°より大きい例えば２００°〜２３０°特に２１０°〜２２０°の円弧にわたって延びているので、凹所周囲２５の端部範囲２６は、保持器５の内周１０からその外周８を見た方向に収斂している。端部範囲２６の最小間隔は、溝底１３の範囲におけるころ４の直径（２×ｒＮ）より小さいので、ころ４ははまり合いで包囲される。従ってころ４を保持器５から外すため、大きい力でころを外方へ引張って、凹所周囲２５の端部範囲２６を押し広げねばならないであろう。従って端部範囲２６はころ４のスナップばねのためのスナップ突起を形成する。【００３４】  図９の変更された板保持器２７は類似な効果を持っている。この保持器２７と図８の保持器５との相違は、保持器２７の内周に近い方の範囲で曲率半径ｒＳを持つ凹所周囲２８が、その半径方向推移のほぼ高さで、平らにされた（互いにほぼ平行な）範囲３０（例えばｒＳ／３の長さｌを持つ）を持ち、それから再び湾曲して互いに収斂する本来のスナップ突起３１がこの範囲３０に続き、これらのスナップ突起の曲率半径がｒＳと一致するように選ばれていることだけである。この実施形態は、例えば大きい温度変動のためころ４に対して生じる保持器２７の大きい半径方向変位を許すが、外レース２の大きい傾倒の際ころ４が外れることはない。図５におけるように、ここでも凹所周囲の稜が断面を面取り３２されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】  本発明による球面ころ軸受の正面図を示す。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩによる断面図を示す。
【図３】  図２に対応しかつ湾曲半径を記入された図を示す。
【図４】  図１の球面ころ軸受の斜視図を示し、外レースが一部切欠かれ、従って保持器に保持されるころが見える。
【図５】  図４に相当する図を示し、若干のころが露出された保持器から除去されている。
【図６】  図５に従って保持器から除去されたころの周面の側面図を示す。
【図７】  本発明の変わった実施形態の図６に相当する図を示す。
【図８】  図４及び５の保持器から切出された部分の正面図を示す。
【図９】  本発明の変わった実施形態の図８に相当する図を示す。
【図１】
2006508312.tif 000003
【図２】
2006508312.tif 000004
【図３】
2006508312.tif 000005
【図４】
2006508312.tif 000006
【図５】
2006508312.tif 000007
【図６】
2006508312.tif 000008
【図７】
2006508312.tif 000009
【図８】
2006508312.tif 000010
【図９】
2006508312.tif 000011
【国際調査報告】
2006508312.tif 000012
2006508312.tif 000013
2006508312.tif 000014
2006508312.tif 000015
2006508312.tif 000016
2006508312.tif 000017