(57)【要約】【課題】軌道輪のつばにころの入れ溝を設けることなく、容易に組み立てることができ、かつ、定格荷重の高い複列ころ軸受を提供する。  【解決手段】内輪12と、内輪14と、複列のころ16を有し、少なくとも一方の軌道輪（12または14）が軌道（12ａまたは14ａ）の両側につば（12ｂまたは14ｂ）を有する複列ころ軸受において、各列の隣り合うころ16間に間座18,28,38を介在させ、間座18,28,38の端部にころ端面16ｂと向き合う面24,34,44をもつ拡張部22を設けた。【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、複列のころを有し、少なくとも一方の軌道輪が軌道の両側につば部を有する複列ころ軸受において、各列の隣り合うころ間に間座を介在させ、前記間座の端部にころ端面と向き合う面をもつ拡張部を設けた複列ころ軸受。
【請求項２】
間座の両端に拡張部を設け、軸受の半径方向における間座の拡張部の位置を、隣り合う列間において互いにずらした請求項１の複列ころ軸受。
【請求項３】
間座の片端に拡張部を設け、前記拡張部に軌道輪のつば側面と向き合う面をさらに設けた請求項１の複列ころ軸受。
【請求項４】
間座が軸受の円周方向の肉厚に関して２種類ある請求項１ないし３のいずれかの複列ころ軸受。
【請求項５】
外輪の内周にころと間座を交互に配列していき、最後に組み込むころの両脇に位置する間座を、配列済みのころの転動面の軸受内径側に沿わせた状態で、前記最後に組み込むころを外輪に向かって挿入することにより、前記両脇に位置する間座をスライドさせつつ、ころを外輪の内周に組み込むことからなる、請求項１ないし４のいずれかの複列ころ軸受の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複列ころ軸受およびその組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複列ころ軸受の保持器としては、図９に示すようなくし形保持器が代表的であり、同保持器は形状が単純で加工が容易であることなどから、複列の円筒ころ軸受や自動調心ころ軸受に多用されている。
【０００３】
しかしながら、くし形保持器を使用した軸受は、組み立ての際に保持器の柱を弾性変形させながら、軌道輪２のつば２ｂに設けた入れ溝５からころ３を斜めに挿入する必要があり、ころに擦過傷を生じたり、保持器４が塑性変形する危険をはらんでいる(図１０参照)。保持器４が変形した場合、軸受の回転性能に悪影響を与えるほか、最悪の場合、ころ３の姿勢がくずれて内輪または外輪を挿入できないこともある。
【０００４】
また、入れ溝５は軌道輪２のつば２ｂを切り欠いて形成されるため、ころ端面とつば側面の接触面積が狭くなり、軸受のアキシャル荷重の負荷能力が低下するだけでなく、入れ溝部においてかじりやころの乗り上げが発生するおそれがある。さらに、図１０（Ｂ）に示すように、入れ溝５は一般的につば２ｂの内側端面から外側端面まで貫通した形状であるため、つば２ｂにシールを装着することができないという問題も抱えている。つまり、オイルシールなどは外輪つば内径または内輪つば外径に圧入するのが一般的であるが、入れ溝があると、シールを装着しても軸受の内部と外部を完全に遮断することができない。
【０００５】
特許文献１には、複列ころ軸受の組み立て性を向上させるべく、くし形保持器の柱部先端を切り欠いて、ころの挿入口を広げる手法が開示されている。しかし、依然として入れ溝を要する点で問題があり、さらに、弾性変形させることが困難な剛性の高い保持器においては本手法は万全な解決策ではない。
【０００６】
また、特許文献２には、くし形保持器において、ころを内径または外径側から圧入することで、入れ溝を要することなく軸受を組み立てる手法が開示されている。しかし、この場合、保持器のポケット部をころの圧入側に広く開口させる必要があるため、必然的に柱が細くなり保持器が破損しやすくなる。
【０００７】
なお、複列ころ軸受において、それぞれの軌道に単列ころ軸受用の保持器を適用すれば、入れ溝は不要となるが、製造コストが高くなるほか、保持器リング部の剛性確保のためにころ長さを短くする必要が生じ、軸受の定格荷重が低下する。
【特許文献１】特開平８−１８４３１９号公報
【特許文献２】特開平９−２３６１２９号公報
【特許文献３】特許第３５４９５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主要な目的は、軌道輪のつばにころの入れ溝を設けることなく、容易に組み立てることができ、かつ、定格荷重の高い複列ころ軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、外輪と、内輪と、複列のころを有し、少なくとも一方の軌道輪が軌道の両側につば部を有する複列ころ軸受において、各列の隣り合うころ間に間座を介在させ、前記間座の端部にころ端面と向き合う面をもつ拡張部を設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することで、つばに入れ溝を設けることなく、軸受を組み立てることができる。 すなわち、軌道輪上にころと間座を交互に配列していき、最後の間座またはころを半径方向に圧入することで軸受を組み立てることができる。
【００１０】
ここで、従来の保持器においては、各柱が環状に連結されているため、ころの離散集合や運転中の加減速によって保持器には引張応力が発生するが、本発明で使用する間座はそれぞれが分離独立しているため、引張応力の発生を回避することができ、その結果、保持器の柱に相当する間座の肉厚を薄くすることができる。 したがって、ころを半径方向に圧入する組み立て方法を採用しても問題はなく、さらに、従来の保持器に比べてより多くのころを軸受に組み込むことができるため、コンパクトで定格荷重の高い軸受とすることができる。
【００１１】
また、間座の軸方向両端にころ端面と向き合う面をもつ拡張部を設けることで、間座の軸方向への動きが拡張部ところ端面との干渉によって規制される。間座の半径方向の動きはころ転動面または内輪つば外径面もしくは外輪つば内径面にて規制される。すなわち、間座の移動規制手段として軌道面やつば側面を使用しないため、隣り合うころ間において、間座を広域にわたって介在させる必要がなく、潤滑油の攪拌抵抗を抑えることができ、また、転がり面付近において潤滑油の円滑な貫流を妨げることがない。
【００１２】
さらに、間座を内輪つば外径面または外輪つば内径面に案内させる場合、拡張部はその案内面積を拡大する効果をも発揮するため、案内面において油膜が形成されやすくなる。このことに関して、特許文献３に記載のころ軸受は、間座の動きを内輪および外輪の軌道面とつば側面とによって規制するため、必然的にころの径方向断面と同程度の大きさの間座を介在させることになり、潤滑油の攪拌抵抗が大きい傾向がある。さらに、間座を内輪または外輪の軌道面に摺動させるため、転がり面における円滑な油膜形成が損なわれるおそれがある。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の複列ころ軸受において、間座の両端に拡張部を設け、軸受の半径方向における間座の拡張部の位置を、隣り合う列間において互いにずらしたことを特徴とするものである。このような構成を採用することで、軸受に組み込むころを長くすることができ、定格荷重をさらに高めることができる。すなわち、軸方向に隣り合う間座の拡張部の半径方向位置を、互いに干渉しない位置にずらすことで、拡張部のためのスペースを縮小でき、つば幅を小さくすることができるため、ころを長くすることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の複列ころ軸受において、間座の片端に拡張部を設け、前記拡張部に軌道輪のつば側面と向き合う面をさらに設けたことを特徴とするものである。このような構成を採用することで、軸受に組み込むころを長くすることができ、さらには、ころ長さが異なる軸受において同じ間座を兼用することが可能となる。すなわち、間座の軸方向への動きはころ端面によって一方向に規制され、その逆方向は外輪つば側面または内輪つば側面によって規制されるため、拡張部を間座の軸方向両端に設ける必要がなく、その結果、ころを長くすることができ、また、ころ長さが変わっても間座を兼用することができる。
【００１５】
さらに、軸受の運転中における潤滑油の攪拌抵抗を軽減させることができる。すなわち、間座がころ転動面を広域にわたって覆うことがなく、ころの周囲にある潤滑油が出入りしやすくなるため、攪拌抵抗を減少させ、また、冷却効率も向上する。かかる形状は、間座を切削によって製作する場合にも有利である。すなわち、まずは一体型のくし形保持器を形成した後、その柱部分を切り落とすことで間座を製作することができる。軸方向両端部に拡張部をもつ間座に本手法を適用することは非現実的であるが、くし形保持器は単純なドリル加工によって間座となる柱部分を容易に形成できるため、切削による間座を安価に製作することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの複列ころ軸受において、間座が軸受の円周方向の肉厚に関して２種類あることを特徴とするものである。このような構成を採用することで、円周方向すきまを容易に調整できるため、ころピッチ円径やころ径および間座肉厚の厳格な管理や間座の現合加工を要することなく、軸受を製作することができる。たとえば、１軌道にｎ本のころを有する軸受の場合、間座の肉厚を２種類として、その本数を組み合わせることで、ｎ＋１通りの円周方向すきまを作り出すことができる。
【００１７】
この種のころ軸受において、ころ軸受の円周方向すきま（Ｓ：図３参照）は、ころのピッチ円径ＰＣＤと、ころ径および円周方向の間座肉厚ｔの集積によって決まり、それらの製造上の寸法誤差は円周方向すきまＳのばらつきとなって現れる。とくにサイズが大きくころ本数の多い軸受においては、ころ径および間座肉厚の寸法誤差が微小であっても、円周方向すきまＳが大きくばらつき、円周方向すきまＳが大きすぎると運転中の軸受の振動が大きくなり、逆に小さすぎると運転中のころと間座の熱膨張によって円周方向すきまが潰れてしまい、ころの自転が阻害されるなどの問題を引き起こす。
【００１８】
従来の技術における円周方向すきまの調整方法としては、ころのピッチ円径やころ径および間座肉厚を厳格に管理する、あるいは、軸受のででき栄えに応じて間座肉厚を追加工で修正する、などが挙げられるが、いずれも製造コストが嵩み、とくに後者の場合は間座への追加工が容易ではく、また、間座の厚肉化が不可能であるために円周方向すきまを縮小方向に調整することはできないという問題がある。
【００１９】
また、本発明によれば、同一型番において円周方向すきまを変えた軸受を提供することができる。たとえば、高温の条件下で使用される軸受に対しては前述の熱膨張による不具合が懸念されるため、円周方向すきまを大きくした軸受を提供することができる。
【００２０】
なお、この発明は間座を樹脂の射出成形や金属の鋳造や焼結によって製作する場合に適している。たとえば、間座を樹脂の射出成形によって製作する場合、一つの金型に複数のキャビティを設けることで、肉厚の異なる間座を安価に製作することができる。
【００２１】
さらに、異なる樹脂材において成形金型を兼用することもできる。樹脂材は成形時の収縮率がそれぞれ異なり、前述の円周方向すきまに与える影響のように、収縮率の違いが無視できない場合、材質別に専用の金型を製作する必要があるが、この発明によればその必要もない。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの複列ころ軸受の組み立て方法であって、外輪の内周にころと間座を交互に配列していき、最後に組み込むころの両脇に位置する間座を、配列済みのころの転動面の軸受内径側に沿わせた状態で、前記最後に組み込むころを外輪に向かって挿入することにより、前記両脇に位置する間座をスライドさせつつ、ころを外輪の内周に組み込むことを特徴とするものである。このような構成を採用することで、間座を弾性変形させることなく軸受を組み立てることができる。すなわち、外輪の内周にころと間座を交互に配列していき、最後に組み込むころの両脇に位置する間座を、配列済みのころの転動面の軸受内径側に沿わせた状態で、前記最後に組み込むころを外輪に向かって挿入することで、前記両脇に位置する間座をスライドさせつつ、ころを外輪の内周に組み込むことができる。 したがって、隣り合うころ間のスペースにおいて、間座の形状および肉厚を自由に設定可能となるため、案内面の面積を十分に確保できるほか、組み立て時に間座にクラックが生じにくくなる。
【００２３】
また、間座を隣り合うころの転動面だけで案内する場合においても、間座の形状をころの転動面に沿った凹形状とすることができ、運転中の間座の挙動を安定させることができる。ただし、ころと間座とでキーストン効果を発揮させる場合は、間座を若干ながら弾性変形させる必要がある。しかし、その場合においても、間座をころ転動面上でスライドさせていく過程で若干の弾性（圧縮）変形を要するのみであり、ころ間のすきまに間座を圧入する方法に比べ、間座の弾性変形量をはるかに小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、つば部にころの入れ溝を設けることなく、また容易に組み立てることができ、かつ定格荷重の高い複列ころ軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に従って本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１に、ＮＮＵタイプの円筒ころ軸受(φ120×φ260×166)に適用した実施例を示す。この円筒ころ軸受は、内輪１２と外輪１４と円筒ころ１６と間座１８を具備している。外輪１４は２列の軌道１２ａを有し、各軌道１２ａの両側にはつば１２ｂが形成してある。中央のつばを中つば、外側のつばを外つばと呼ぶこともある。
【００２７】
隣り合う円筒ころ１６間に間座１８が介在させてある。間座１８は概ね板状で、円筒ころ１６の転動面１６ａと接触する面、すなわちころ接触面を符号２０で指してある。ころ接触面２０の断面形状は、円筒ころ１６の転動面１６ａを受け入れる凹形状、たとえば凹円弧状である。軸受に組み込んだ状態で、間座１８のころ接触面２０は円筒ころ１６のピッチ円を跨いで延在する。したがって、間座１８は円筒ころ１６だけで案内、つまりころ案内とすることができるが、本実施例においては外輪１４のつば１４ｂの内径面に案内させるようにしてある。
【００２８】
図２に示すように、間座１８の長手方向の両端に拡張部２２が形成してあり、互いに対向する拡張部２２の内側面２４は、軸受に組み込んだ状態では円筒ころ１６の端面１６ｂと向かい合う。そうして、間座１８の拡張部２２と円筒ころ１６との干渉により、間座１８の軸方向移動が規制される。間座１８の拡張部２２の上面、つまり軸受に組み込んだ状態で軸受の半径方向外側を向く面は、外輪１４のつば１４ｂの内径面と向かい合う。そして、上に述べたとおり、軸受の運転中、間座１８は外輪１４のつば１４ｂの内径面によって案内される。間座１８の外輪１４のつば１４ｂの内径面と向き合う面は凸曲面であり、その曲率半径は外輪１４のつば１４ｂの内径面の曲率半径よりも小さく設定してある。そのため、間座１８と外輪１４のつば１４ｂとの間に潤滑油のくさび膜効果が発生し、間座１８の磨耗を軽減させる。なお、軸受の円周方向を向いた拡張部２２の端縁には、外輪１４のつば１４ｂの内径面とのエッジ接触を避けるため、面取りを設けるのが望ましい。
【００２９】
間座１８のころ接触面２０および下部（軸受の半径方向内側）には符号２６で示すように凹部が形成してあり、潤滑剤の保持や、ころ表面の冷却効率を向上させる役割を果たす。間座１８の材質は、樹脂であっても金属であってもよい。樹脂製間座の製作方法としては射出成形が好ましい。金属製間座の製作法方法としては、鋳造、切削、鍛造、プレス等、特に限定しないが、製造コスト面ではロストワックス等に代表される鋳造や、鍛造が好ましく、特に高精度で製作する場合は切削による追加工や一からの製作が好ましい。
【００３０】
表１に、実施例と比較例（くし形保持器を用いた従来品）について、ころ本数および軸受寿命比を対比して示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
また、本実施例においては、円周方向すきまＳを1.0≦Ｓ≦1.5とすることで、軸受が運転中に１００℃昇温しても円周方向すきまＳ（図３参照）が潰れることがなく、さらに、ころ１６と間座１８でキーストン効果が発揮され、内輪１２を抜いても外輪１４からころ１６および間座１８が脱落しない仕様となる。なお、ころ１６の材質は軸受鋼、間座の材質は強化繊維を添加した合成樹脂である。
【００３３】
図４は、ＮＮＵタイプの円筒ころ軸受において、間座２８の拡張部３２の半径方向位置を隣り合う列間においてずらした実施例を示す。このような構成とすることで、内側の拡張部３２同士が干渉することがないため、両者を同一軸直角平面内に配置することができ、その分だけ中つばの幅を縮小してころ１６を長くすることができる。この実施例においては、左右列の間座２８を同一のものとし（ころ接触面の曲率を調整したもの）、左右列において間座２８の上下を逆に組み込むことで、間座２８の拡張部３２が互いに干渉しないよう設定してあるが、間座２８を左右別々の列として、干渉を避ける仕様としてもよい。なお、符号３０はころ接触面、符号３４は拡張部３２の内側面を指している。符号３６で指してあるのはころ接触面３０に形成した溝の形態をした潤滑剤保持部である。
【００３４】
図５は、ＮＮＵタイプの円筒ころ軸受において、間座３８の片端に拡張部４２を設けた実施例を示す。符号４０はころ接触面を指している。この場合、図６に示すように、拡張部４２には、ころ１６の端面１６ｂと向き合う面４４に加えて、外輪１４のつば１４ｂの内側面と向き合う面４６が形成してある。いずれの列の間座３８も、拡張部４２を外輪１４の外つば側に配置してあるため、既述の実施例と異なり、中つば付近に拡張部４２のためのスペースを設ける必要がない。したがって、その分だけころ１６を長くすることができ、また、ころ長さが変わっても同じ間座３８を兼用することができるという利点がある。
【００３５】
図７は間座３８の製造方法の一例として、切削により製作する過程を示す。すなわち、工具５０を使用して図示するようなくし形保持器４８を形成した後、その柱部分をたとえばワイヤーカットにより切り落とすことで間座３８を得ることができる。
【００３６】
図８は、複列の円筒ころ軸受の組み立て過程を例示したものである。図１の実施例の場合を例にとって組み立て手順を説明すると次のとおりである。外輪１４の内周にころ１６と間座１８を交互に配列していき、最後に組み込むころ１６の両脇に位置すべき間座１８を、配列済みのころ１６の転動面１６ａの軸受内径側に沿わせた上で、最後のころ１６を直線矢印で示すように外輪１４に向かって押し込むことにより、円弧矢印で示すように両脇の間座１８をスライドさせつつ、ころ１６を組み込む。間座１８のころ転動面１６ａと向き合う面すなわちころ接触面２０はころ転動面１６ａを受け入れる凹形状である。なお、最後のころ１６を外輪１４に向かって挿入する際に、間座１８の両端の拡張部２０をころ端面１６ｂに引っ掛けておくことができるので、間座１８をスライドさせる間も間座１８が軸方向にずれることがなく、作業性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例を示す複列ころ軸受の分解破断斜視図
【図２】図１のころ軸受における間座の拡大斜視図
【図３】変形例を示す複列ころ軸受の破断斜視図
【図４】間座の変形例を示す複列ころ軸受の分解破断斜視図
【図５】図４のころ軸受における間座の拡大斜視図
【図６】間座の製造過程を示す斜視図
【図７】円周方向すきまを説明するためのころ軸受の横断面図
【図８】組み立て過程を示すころ軸受の横断面図
【図９】従来の技術を示し、（Ａ）は複列ころ軸受の断面図、（Ｂ）は間座の断面図、（Ｃ）は間座の部分側面図、（Ｄ）は間座の部分斜視図
【図１０】別の従来の技術を示し、（Ａ）は複列ころ軸受の断面図、（Ｂ）は外輪の部分斜視図
【符号の説明】
【００３８】
１２  内輪
１２ａ  軌道
１２ｂ  つば
１４  外輪
１４ａ  軌道
１４ｂ  つば
１６  ころ
１６ａ  転動面
１６ｂ  端面
１８，２８，３８  間座
２０，３０，４０  ころ接触面
２２，３２，４２  拡張部
【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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