JP2011505259A - 転がり軸受のためのケージとその製造方法 - Google Patents

Abstract

この発明の目的は、転がり軸受のケージとその製造方法と提案することであり、ケージは、転がり要素の数が増大すること又は、耐荷重能力が増大することにより特徴づけられる。転がり要素を受けるための複数のケージポケット（２）を有する転がり軸受のためのケージ（１）は、二つの側輪（３）と、複数のクロス部材（４）を有し、このクロス部材（４）は、ケージポケット（２）が形成されるように側輪（３）を連結している。このケージポケット（２）は、フライス切除された又はドリル切除された角部（７）―以後、これを総称してフライス切除角部という―を有している。この角部（７）は、ケージ（１）の回転軸に直角なフライス平面に、回転軸方向に向く半径方向のフライス経路（１１）を有し、このフライス経路は、少なくとも部分区域（９）において、部分区域（９）を通して回転軸に乗る半径ベクトル（１３）に対して傾斜して形成されている。このフライス経路（１１）は、部分区域（９）において、ケージの軸（２）に対して傾斜して形成されている。

Description

この発明は、転動体を受けるための多数のケージポケットと、二つの側輪と多数のクロス部材を有するころがり軸受用のケージに関する。クロス部材は、ケージポケットが形成されるように側輪を連結し、該ケージポケットは、フライス加工又は穴あけ加工された角部―以後、総称してフライス角部という―を有しており、角部は、ケージの回転軸に直角な切断平面において、該回転軸方向に一つの半径方向フライス経路を有し、このフライス経路は、少なくともその部分区域が、この部分区域と該回転軸を通るラジアルベクトルに対して傾斜して形成されている。この発明はその製造方法にも関する。

転がり軸受のケージは、運転時に転動体を案内し、互いの間隔を保つために使用される。ケージの一形態は、いわゆる削り出しケージと呼ばれる一体型である。この削り出しケージの製造は、通常、ケージ基体にケージポケットを切除、穴あけ又はフライス加工することを含む。ケージポケットは、しばしば、長方形、正方形又は台形の窓として、ケージに形成される。

例えば、独国第１０２００６００６１４６Ｂ３号公報は、最新の技術を形成するもので、転がり軸受の削り出しケージと転がり軸受の製造方法を開示している。この方法においては、先ず、半径方向に見て四角の、転動体用のポケットをケージ基体に最初のフライス加工で形成し、次に、該ポケットの四角の輪郭の角に、穴あけ又はフライス工具により、転動体のためのアンダーカット部を形成する。クロス部材と側輪との連結部を拡大するという目的のために、この公報は、転動体ケージの回転軸と直角の横断面において、角部に曲がったフライスプロフィールが形成されるように、穴あけ工具又は、フライス工具を案内することを提案している。

独国第１０２００６００６１４６Ｂ３号公報

この発明は、転がり軸受のケージとその製造方法において、ケージが、転動体の数が増大されるか耐荷重性の改良により特徴づけられる転がり軸受のケージとその製造方法を提案することをその課題としている。

この課題は、請求項１の特徴を有するケージと請求項１０の特徴を有する方法により解決される。この発明の好ましい又は有利な実施形態は、従属請求項と、以下の説明と添付された図面から明らかと成る。

ケージは、転がり軸受に適する及び/又はそれ用に形成されており、転がり軸受は、例えば、円錐ローラーの、円筒状の、円柱状の、又は振り子ローラーの軸受として形成される。好ましくは、この転がり軸受は軌道車両の駆動部又は車輪用の軌道用軸受又はその他の特に高速回転の転がり軸受として提案される。ケージは、二つの側輪又は円盤と複数のクロス部材を有し、このクロス部材は、軸受の転動体を受けるケージポケットが形成されるように該側輪を連結している。このケージポケットの形状は、基本的に四角形であるが、転動体の形態により正方形、台形又は長方形にもできる。

このケージポケットは、四角形の角に、角部を有し、この角部は、ケージ基体のフライス加工又は穴あけ加工により形成されている。説明の簡単のために、以下で穴あけ加工又はフライス加工を単にフライス、フライスされた、フライス加工、などと呼ぶが、この発明は、角部が穴あけ加工されたケージにも及ぶ。

説明のために、切断面が定義される。この面はケージの回転軸に直角に形成され、ケージ軸方向側面の一つの共通面に並ぶ角部を通っている。この切断面において、角部は、半径外側から半径内側に向けられた半径方向のフライス経路を有している。少なくともこのフライス経路の部分区域において、ラジアルベクトルに対して傾斜している。このラジアルベクトルは、切断面において、この部分区域と回転軸を通過している。

この部分区域は、直線状又は曲線の部分区域として形成されることができる。

この発明の範囲内において、フライス経路が、この部分区域において、ラジアルべクトルに対して、この角部が属するケージポケットの開放側の隣接するケージポケット方向に傾いて形成される。例として、フライス経路は、半径外側から回転軸に、したがってラジアルベクトルに交差し、隣のケージポケットの方に向いている。

換言すれば、フライス経路は、ラジアルベクトルに対して、半径内側に隣り合うケージポケットの領域に、ケージ基体の材料が残されており、このようにして、クロス部材と側輪との連結断面が大きくされ、さらにクロス部材の安定性も高められる。

この発明が考察していることは、公知の先行技術においては、クロス部材と側輪との連結部断面を半径方向外側において、強化することに留意しているが、半径内側領域には、全く注意が向けられていないということである。この考察に基づき、この発明の範囲内で、半径内側領域において、クロス部材の断面を詳述した構造的手法を用いて拡大することが提案されている。この構造的手法により改良されたケージの耐荷重性は、ひとつには、転動体の数を一定にして、ケージの耐荷重性の改善のために利用でき、他方では、ケージの耐荷重性を維持して、ケージポケットの数を多くするのに利用できる。

この発明の好ましい実例においては、ケージは、削り出しケージ、特に真鍮の削り出しケージとして形成される。削り出しケージは、特に、一体的に形成される。

この発明の第一の代替例においては、全フライス経路は、角部において、ケージポケットの方向に傾斜して形成されている。特に、フライス経路は、後にこの発明の方法に関して説明するように製造が簡単な直線状の線分として形成される。

この発明のさらに別の代替実施例においては、この部分区域がフライス経路の半径内側終端部として形成されている。この代替例では、半径内側領域の耐荷重性の改良に発明の焦点を当てている。これに反して、半径外側の始端部は、任意に形成することができる。

製造技術上の理由から、この部分区域が、一定の傾斜を有していることが好ましいが、代替例においては、この部分区域が曲線になっている。

この発明のさらに別の形態においては、半径内側の終端部に対向するフライス経路の始端部は、切断面においてケージポケットの中点と回転軸を通る第一の中央ベクトルに平行に向けられている。この形態は、製造技術上、加工すべきケージポケットが、その中点に関して位置決めされ得るので、フライス加工が直線的及び/又は均一の運動により行えるという利点がある。

この発明の更に別の代替例においては、フライス経路が、既述の始端部において、切断面内で、該始端部と回転軸を通る第二の中央ベクトルと平行に向けられている。フライス工程は、この実施例においては、半径方向と一致する。

この発明の好ましい実施例においては、この部分区域又は終端部は、ラジアルベクトルに沿うフライス経路の長さの少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％、特に少なくとも３０％以上及び/又は最大９０％、好ましくは、最大８０％および特に最大７０％の長さを有する。

実施可能な構造においては、クロス部材が、少なくともこの部分区域において、上述した切断面において、一様な幅、及びむしろ回転軸に向けて大きくなる幅を有するよう形成される。この特徴は、結局は、この発明のフライス経路の形状がもたらす結果である。

この発明の別の対象は、上に述べたケージ又は先に述べたクレームの一つに従うケージの製造方法に関する。この場合には、フライス加工された角部は、フライス工具を用いてケージ基体に形成される。

この発明の可能な実施例においては、フライス工具の案内方向は、回転軸の方向に、先に述べたラジアルベクトルに対して、先に述べたようにすでに加工されたケージポケットに対して傾斜している。フライス工具は、それにより、意識的にラジアルベクトルに対して傾斜して案内されるので、クロス部材の断面は、半径内側領域において、先行技術に対して広くされている。特に、フライス工具は、直線状フライス、又は円筒形状の作用面を有するフライス工具として形成されており、これでケージにフライス経路を作る。

この発明の好ましい代替例においては、フライス工具は、先細り状の及び/又は円錐状の工具部分を有し、この工具部分は、ケージ基体にこの部分区域の又は終端部区域を形成するために形成されている。この代替例においては、フライス工具は、原理的に、ラジアルベクトル又は中央ベクトルと平行に案内できる。

この発明の更に別の好ましい実施形態においては、工具形状によるとともに、工具案内によってもクロス部材の終端部の拡大部を得るために、このフライス工具も、既述のようにラジアルベクトルに傾斜している。

この発明のその他の特徴や、利点および作用は、好ましい実施例に関する以下の説明から分かる。図は、以下のものを示す。

この発明の第一の実施例としてのケージポケット付近の平面概観図。 図１のケージポケットのＡ−Ａ切断線に沿う断面詳細図。 図１のケージポケットのＤ−Ｄ切断線に沿う断面詳細図。 図１のケージの半径内側から見た３次元概観図。 この発明の別の実施例を図２と同様に示した図。 図５に示される第二の実施例を図３の図示形態で示す図。 図５と６に示された実施例を図４の図示形態で示した図。

互いに相当する部品又は領域は、同じ参照符号が付されている。

図１は、この発明の第一実施例としてのケージ１のケージポケット２領域を平面概観図で示す。ケージ１は、例えば軌道転がり軸受用の、真鍮製の削り出しケージとして形成されている。ケージ１は、一体に形成され、クロス部材４により互いに連結される縁部の側輪３を有しているのでケージポケット２は囲まれている。

ケージポケット２は、およそ四角形状又は正方形輪郭を有し、クロス部材４に、転動体特に円筒ローラー（図示無し）のための滑り面５と、軸方向の制限として側壁６を呈している。ケージポケット７の角部が、ケージ基体のフライス加工により形成され、滑り面５と側壁６との間に延びている。図１の図示においては、角部７が、平面視で部分的に円状に形成されており、オプションとして、滑り面５及び側壁６の方に接線方向に延びている。

図２は、図１に概観的に示された図のＡ−Ａ切断線に沿う断面概観図であり、ここでも滑り面５を有するクロス部材４が見える。図２から見られるように、角部７は、円筒状始端部８とそれに続く半径内側に開口する円錐状の終端部９が形成されている。円筒状始端部８は、ケージポケット２の中央とケージ１の回転軸（図示無し）を通る第一中央ベクトル１０に平行に向いている。

製造時には、ケージ１は、向きを揃えられ、ケージポケット２の角部７が、例えば同時フライス加工により形成されるが、フライス方向は、第一中央ベクトル１０と平行に向けられる。これに反して、終端部９は、切断線Ｄ−Ｄに沿う断面概観図を示す図３から分かるように、始端部８のフライス経路１１に傾斜したフライス経路１１として形成されている。この角度付けにより、終端部９を始端部８に連続してケージ基体にフライス形成した場合に比較して、大きい寸法ｂの幅がクロス部材４の半径内側領域に残るようにできる。加工のために、例えば、円錐状に進むフライスが使用され、始端部８と終端部９が同じフライス工程において、時間とコスト的に有利に形成できる。比較として、クロス部材４の底部が円錐状フライスの使用により拡大される部分を示すため、図２には、始端部８のフライス経路が破線１２により延長されている。

フライス経路１１は、その終端部９において、ケージ１の回転軸を通り終端部９の任意の個所で延びるラジアルベクトル１３に対して、該回転軸に向けてケージポケット２に対して傾斜を有するように傾いている。これは、図３において、角度αとして見られる。

図４は、図１に示されたケージを、半径内側から見た３次元概観図を示し、二つのケージポケット２が示されている。角部７の選択されたフライス経路１１により、始端部８と終端部９は、クロス部材４が角部７において、例えば図２に破線１２で示される場合より広くなるように形成される。

クロス部材４をケージ１の半径内側において広くすることにより、一つには、クロス部材４の側輪３への改良された連結を達成でき、その他には、クロス部材の耐荷重性を改善できる。

図５は、この発明の第二の実施例を図２と同じように示す。この場合、円錐状フライスの代わりに円筒状又は直線状フライスが用いられる。このフライスは、図１から４に示される終端部９と同じように、ラジアルベクトル１３に対して角度αだけ傾斜して案内される。

図６は、図３に示されたと同様の図示法で、直線状フライスの案内を可視的に示す。発明のこの実施例においても、クロス部材４の角部７の半径内側の幅ｂは、中央ベクトル１０又はラジアルベクトルと平行に案内された直線状フライスにより得られる幅よりも大きく形成される。

図７は、第二の実施例のケージ１を図１の図示法で示すが、角部７は、図５と６に示されたように加工されている。この発明の両実施例を合わせて、ケージ１の回転軸の方向に直径が減少する部分を有する第一の実施例に従うフライスを用いて、第二の実施例に示されるように、その案内方向を傾斜させることもできる。

１ ケージ
２ ケージポケット
３ 側輪
４ クロス部材
５ 滑り面
６ 側壁
７ 角部
８ 始端部
９ 終端部
１０ 中央ベクトル
１１ フライス経路
１２ 破線
１３ ラジアルベクトル

Claims (13)

1. 転動体を受けるための複数のケージポケット（２）と、
   二つの側輪（３）と複数のクロス部材（４）とを有し、該クロス部材（４）は該側輪（３）をケージポケットが形成されるように連結しており、
   該ケージポケット（２）は、フライス加工された、又は穴あけ加工された角部（７）―以後、総称してフライス加工された角部と呼ぶ―を有しており、
   該角部（７）は、ケージ（１）の回転軸に直角の一つの切断平面内において、少なくとも部分区域（９）において、該部分区域（９）と該回転軸を通るラジアルベクトル（１３）に対して傾斜している半径方向のフライス経路（１１）とを有している転がり軸受のためのケージにおいて、
   該フライス経路（１１）が、該部分区域（９）において、ケージポケット（２）に対して傾斜して形成されていることを特徴とする転がり軸受のためのケージ（１）。
2. 前記ケージ（１）が、削り出しケージ（１）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のケージ（１）。
3. 前記全てのフライス経路（１１）が前記ケージポケット（２）の方向に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のケージ（１）。
4. 前記部分区域（９）が半径内側の終端部として形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のケージ（１）。
5. 前記部分区域（９）が一定の傾斜を有していることを特徴とする請求項４に記載のケージ（１）。
6. フライス経路（11）の始端部（８）が、前記切断平面において、ケージポケット（２）の中点と前記回転軸とを通る第一の中央ベクトル（１０）に平行に向けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のケージ（１）。
7. フライス経路（１１）の始端部（８）が、前記切断平面において、該始端部（８）と該回転軸を通る第二の中央ベクトルと平行に向けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のケージ（１）。
8. 前記部分区域又は終端部が、前記フライス経路（１１）の径方向部分の少なくとも１０％、好ましくは２０％、特に少なくとも３０％、及び/又は最大で９０％、好ましくは８０％、特に最大７０％に亘り、前記ラジアルベクトル（１３）に沿って延びていることを特徴とする請求項１ないし７の一つに記載のケージ（１）。
9. 前記クロス部材（４）は、前記切断平面の少なくとも部分区域（９）において、一定の又は前記回転軸の方向に増加する幅（ｂ）を有することを特徴とする請求項１ないし８の一つに記載のケージ（１）。
10. フライス工程又は穴あけ工程―以下に、総称してフライス工程と称する―によることを特徴とする請求項１ないし９の一つに記載のケージ（１）を製造するための方法であって、前記角部（７）が、フライス工具により、ケージ基体に形成されることを特徴とする方法。
11. 前記フライス工具は、その回転軸方向に向き、前記ラジアルベクトル（１３）に対向する作用面によるフライス加工の際に、該ケージポケット（２）に対して傾斜している請求項１０に記載の方法。
12. 前記フライス工具が、円筒形の作用面を有していることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記フライス工具が、先細り状で、及び/又は円錐状に終端部を有しており、該終端部が前記部分区域又は前記終端部（９）を形成するように形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。

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