JP2006029522A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 保持器を塑性変形させることなく内輪に組み付けて、円すいころと保持器の接触不良を抑制すること。
【解決手段】 小径リング部１４ａ及び大径リング部１４ｂ間に複数本の柱部１４ｃを有し、かつ、柱部１４ｃの相互間に円すいころを保持するポケット部１４ｄを形成した保持器１４を備えた円すいころ軸受において、保持器１４の小径リング部１４ａから大径リング部１４ｂへ向けてスリット１４ｅを設け、内輪に対して円すいころ及び保持器１４を組付ける際に保持器１４の少なくとも小径リング部１４ａ側を弾性的に拡径し得るように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、内外輪間に複数の円すいころを介在させた円すいころ軸受に関するものである。

図５は、従来の円すいころ軸受の一例を示している。この円すいころ軸受は、図５に示すように、外周面に円すい状の軌道面１１ａを有し、かつ、この軌道面１１ａの小径側に小鍔部１１ｂを形成すると共に大径側に大鍔部１１ｃを形成した内輪１１と、内周面に円すい状の軌道面１２ａを有する外輪１２と、内輪１１の軌道面１１ａと外輪１２の軌道面１２ａとの間に転動自在に介在した複数の円すいころ１３と、複数の円すいころ１３を軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器１４とを主要な構成要素としている。

保持器１４は、図６に示すように、小径リング部１４ａと大径リング部１４ｂとの間に複数本の柱部１４ｃを有し、柱部１４ｃの相互間に円すいころ１３（図５参照）を保持するポケット部１４ｄを形成したものである。なお、保持器１４には、鋼板等の塑性材料からなるものと、合成樹脂等の弾性材料からなるものがある。

ところで、円すいころ軸受の用途として、自動車のトランスミッション（主変速機）やデファレンシャル（終減速装置）などの歯車装置がある。この種の歯車装置に使用される円すいころ軸受は、通常、装置内部に貯留した潤滑油による油浴潤滑で使用される。樹脂製保持器１４は、リンや硫黄の含有量が多い潤滑油や酸化劣化の激しい潤滑油に対する耐性が低く劣化し易い。このため、自動車のトランスミッションやデファレンシャルのように油浴潤滑で使用される円すいころ軸受には、耐油性に優れた鋼板製保持器１４を使用する傾向がある。

一方、円すいころ軸受を組立てるに際しては、保持器１４のポケット部１４ｄに円すいころ１３を嵌め込み、円すいころ１３に内輪１１の小鍔部１１ｂを乗り越えさせて、内輪１１の小鍔部１１ｂと大鍔部１１ｃとの間に円すいころ１３を嵌合させることで、円すいころ１３及び保持器１４を内輪１１に組付ける。しかし、鋼板製保持器１４を使用する場合は、樹脂製保持器１４と比較して弾性変形量が極めて小さいので、円すいころ１３に内輪１１の小鍔部１１ｂを乗り越えさせるときに、内輪１１、円すいころ１３及び保持器１４に対して過大な負荷が作用するおそれがある。このため、鋼板製保持器１４を使用する場合は、図７の破線で示すように、柱部１４ｃの小径リング部１４ａ側の部分を予め外側へ拡径させて、円すいころ１３の小径側を保持器１４の半径方向外側へ逃がせるようにしておく必要がある。そして、内輪１１に円すいころ１３及び鋼板製保持器１４を組み付けたのち、図８に示すように、加締め治具１５によって鋼板製保持器１４の柱部１４ｃを内側に加締めて、保持器１４のポケット部１４ｄを円すいころ１３の断面形状とほぼ同じ等脚台形状に形成する。

このように、鋼板等の塑性材料からなる保持器１４を有する円すいころ軸受は、組立て時に図８に示す加締め工程を行なう必要があるため、組立て工数が多く、生産効率の低下を招くという問題がある。また、図８の加締め工程では、鋼板製保持器１４の柱部１４ｃに残留変形が生じ、ポケット部１４ｄを所望の形状に形成することが困難である。このため、回転時に、円すいころ１３と保持器１４の接触不良を引き起こすおそれもある。

他方、油浴潤滑で使用されない円すいころ軸受には、組立て工数を減らすという観点から樹脂製保持器１４が使用されることが多い。樹脂製保持器１４は、円すいころ１３に内輪１１の小鍔部１１ｂを乗り越えさせるときに、小径リング部１４ａが弾性的に拡径するので、図８に示す加締め工程を行なうことなく内輪１１に組付けることができる。しかし、樹脂製保持器１４は、弾性変形した際に若干の伸びが残り、円すいころ１３との隙間を高精度に調整することが困難である。このため、回転時に、円すいころ１３と保持器１４の接触不良を引き起こすおそれがある。

さらに、鋼板製又は樹脂製のいずれの保持器１４であっても内輪１１に組付けてしまうと取外すことが困難である。このため、円すいころ軸受の強度耐久試験を行なうに際しては、保持器１４を切断して円すいころ軸受を分解する必要がある。しかし、保持器１４を切断してしまうと、分解前の構成で円すいころ軸受を再度組立てて強度耐久試験を続行することができない。このため、従来は、複数の円すいころ軸受を使用して各円すいころ軸受の使用頻度の変えて強度耐久試験を行なっており、当該試験に要するコストが嵩む。また、上記のように、内輪１１から保持器１４を取外すことができないと、内輪１１又は円すいころ１３が破損した際に、これらを新しい部品と交換しようとすると、保持器１４も新しいものと交換することになり、修繕コストが嵩む。

これらの問題を解決するため、特許文献１には、ポケットの斜辺が、円すいころの斜面の角度に対して円すいころの小径側に位置するポケットの上底に向かって広がって形成されることにより、ポケットに組み付けられた円すいころの小径側が円すいころ軸受の半径方向の自由度を有するように構成した鋼板製の保持器が開示されている。すなわち、特許文献１に開示された鋼板製保持器は、塑性変形させることなく内輪に対して組み付けられるようにしたものである。なお、かかる構成は、樹脂製保持器１４にも適用可能である。

特開２００３−１３９１３３号公報

しかし、特許文献１に開示された保持器では、ポケットが円すいころの断面形状と同じ等脚台形状に形成されていないので、円すいころ及び保持器の接触不良を引き起こし、保持器の耐久性が低下する。詳しくは、保持器のポケットは、円すいころの大径側を拘束する一方、円すいころの小径側との間に隙間が形成されるので、軸受回転時に円すいころとの摩擦で保持器のポケット大径側内周縁が部分的に摩耗しやすくなる。また、円すいころの小径側は、保持器によって拘束されていないので、軸受回転時に軸受周方向に振れて円すいころ軸受の回転性能を低下させるおそれもある。

本発明は、斯かる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、保持器の耐久性及び軸受回転性能を向上させつつ円すいころ軸受の組立て作業効率を向上させることにある。

本発明に係る円すいころ軸受は、上記目的を達成するため、外周面に円すい状の軌道面を有し、かつ、この軌道面の小径側に小鍔部を形成すると共に大径側に大鍔部を形成した内輪と、内周面に円すい状の軌道面を有する外輪と、軌道面と外輪の軌道面との間に転動自在に介在させる複数の円すいころと、内輪の軌道面及び外輪の軌道面の間に介在させ、複数の円すいころを軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、保持器が、小径リング部及び大径リング部間に複数本の柱部を有し、かつ、この柱部相互間に円すいころを保持するポケット部を形成したものであって、保持器の小径リング部から大径リング部へ向けてスリットを設け、内輪に対して円すいころ及び保持器を組付ける際に保持器の少なくとも小径リング部側を弾性的に拡径させるように構成したことを特徴としている。

本発明に係る円すいころ軸受は、上記の如く、保持器にスリットを設けてあるので、保持器のポケット部に円すいころを嵌め込んで、円すいころに内輪の小鍔部を乗り越えさせる際に、保持器の少なくとも小径リング部側が弾性的に拡径する。保持器は、内輪に組付けたのちポケット部が弾性変形前の元の形状に復帰する。したがって、本発明によれば、保持器を塑性変形させることなく内輪に組付けることができるから、図７及び図８に示す工程が不要となり、円すいころ軸受の組立て作業効率が向上する。また、保持器のポケット部の弾性変形前の形状を、円すいころの形状に対応した形状、即ち等脚台形状に形成しておくことで、軸受回転時における保持器と円すいころの接触状態が良好に保たれ、保持器の耐久性及び軸受回転性能が向上する。

本発明によれば、保持器のポケット部に円すいころを嵌め込んで、円すいころに内輪の小鍔部を乗り越えさせる際に、保持器の少なくとも小径リング部側が弾性的に拡径し、また、保持器を内輪に組付けた後は保持器が弾性的に復元するので、保持器の耐久性及び軸受回転性能を向上させつつ円すいころ軸受の組立て作業効率を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。

本実施形態における円すいころ軸受は、従来例を示す図５の如く、内輪１１と、外輪１２と、複数個の円すいころ１３と、保持器１４とを主要な構成要素としている。なお、この実施形態における内輪１１、外輪１２及び複数個の円すいころ１３の構成は従来例を示す図５のものと同じ構成になっているので、これらの説明は省略し、以下、保持器１４を中心に説明する。

図１は、本発明に係る円すいころ軸受に適用する保持器１４の一例を示している。この保持器１４は、図１に示すように、小径リング部１４ａと大径リング部１４ｂとの間に複数本の柱部１４ｃを有し、柱部１４ｃの相互間に円すいころ１３（図示略）を保持するポケット部１４ｄを形成したものであって、小径リング部１４ａから大径リング部１４ｂへ向けてスリット１４ｅを設けたものである。スリット１４ｅは、保持器１４の周方向で柱部１４ｃの形成箇所のうち少なくとも一箇所に設けてあればよく、この実施形態では、柱部１４ｃの形成箇所の全てに設けてある。また、スリット１４ｅは、保持器の小径リング部１４ａから柱部１４ｃの中間部まで設けてある。

本実施形態における円すいころ軸受は、上記の如く保持器１４を構成してあるので、内輪１１に円すいころ１３及び保持器１４を組付けるとき、より詳しくは、保持器１４のポケット部１４ｄに円すいころ１３を嵌め込んだ状態で、大径リング部１４ｂ側から保持器１４の内側へ内輪１１を挿入していき、円すいころ１３に内輪１１の小鍔部１１ｂを乗り越えさせるときに、保持器１４の小径リング部１４ａ側が、図２に示すように拡径する。保持器１４の小径リング部１４ａ側が拡径すると、円すいころ１３（図示略）の小径側を保持器１４の半径方向外側へ逃がすことができるので、内輪１１、円すいころ１３及び保持器１４に対して過大な負荷を作用させずに、円すいころ軸受を組立てることができる。また、円すいころ１３が内輪１１の小鍔部１１ｂを乗り越えて内輪１１の小鍔部１１ｂ及び大鍔部１１ｃの間に嵌合すると、保持器１４は、図１に示す弾性変形前の元の形状に復帰する。

このように、保持器１４の小径リング部１４ａ側を拡径し得るよう構成すると、保持器１４を塑性変形させることなく内輪１１に組付けることができる。また、組立て時に保持器１４の塑性変形を不要にすることで、円すいころ軸受の組立てが簡略化されて生産性が向上するばかりか、保持器１４のポケット部１４ｄを円すいころ１３の断面形状に対応した等脚台形状に形成することが可能になる。保持器１４のポケット部１４ｄを円すいころ１３の断面形状に対応した形状に形成しておくと、保持器１４のポケット部１４ｄの内周縁が円すいころ１３とほぼ一様に接触するようになる。すなわち、従来の保持器は、柱部１４ｃを加締め変形させていたので、ポケット部１４ｄを円すいころ１３の断面形状に完全対応した等脚台形状に形成することができず、柱部１４ｃと円すいころ１３の接触が不安定になり、特にポケット部１４ｄの歪みが大きい場合には、摩耗を伴う損傷が起きやすかったのに対し、本実施形態の保持器１４は、ポケット部１４ｄの内周縁と円すいころ１３がほぼ一様に接触しているので、摩耗しにくくなる。また、保持器１４のポケット部１４ｄを円すいころ１３の断面形状に対応した形状に形成しておくと、円すいころ１３は、小径側から大径側まで保持器１４によって拘束され、軸受回転時に軸受周方向に振れない。これにより円すいころ軸受の回転性能を向上させることができる。

なお、本実施形態では保持器１４の材料について特に言及していないが、保持器１４の材料としては、種々のものを使用することができる。例えば、従来から保持器１４の材料として使用されている鋼板や合成樹脂は勿論のこと、これまで剛性が高いために保持器１４の材料として使用されていなかった合成樹脂（例えばＰＰＳ材）であっても、本実施形態における保持器１４の材料として適用することが可能である。

以上、本発明に係る円すいころ軸受の一実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、スリット１４ｅを小径リング部１４ａから柱部１４ｃの中間部まで設けてあるが、スリット１４ｅは、図３（Ａ）に示すように、保持器１４の周方向で柱部１４ｃの形成箇所のうちの一箇所に、保持器１４の軸線方向全域に亘って設けること、即ち小径リング部１４ａから柱部１４ｃを経て大径リング部１４ｂまで設けても構わない。また、上記実施形態では、スリット１４ｅを柱部１４ｃの形成箇所に設けてあるが、図３（Ｂ）に示すように、保持器１４の周方向で柱部１４ｃの形成箇所相互間のうち少なくとも一箇所であって、保持器１４の小径リング部１４ａの軸線方向全域に亘ってスリット１４ｅを設けたり、或いは、図３（Ｃ）に示すように、保持器１４の周方向で柱部１４ｃの形成箇所相互間のうちの一箇所に、保持器１４の小径リング部１４ａ及び大径リング部１４ｂの軸線方向全域に亘ってスリット１４ｅを設けることも可能である。なお、図３（Ａ）及び（Ｃ）では、大径リング部１４ｂの軸線方向全域に亘ってスリット１４ｅを設けてあるが、大径リング部１４ｂには、小径リング部１４ａ側から大径リング部１４ｂの中間部までスリット１４ｅを設けるようにしても構わない。

図３（Ａ）乃至（Ｃ）のいずれの保持器１４を使用した場合であっても、上記実施形態における円すいころ軸受とほぼ同様の作用効果を享受することができる。しかし、図３（Ａ）乃至（Ｃ）に示す保持器１４は、上記実施形態における保持器１４よりも弾性変形しやすく環剛性が低い構成になっているので、軸受回転時に、円すいころ１３から過大な荷重が負荷されると、ポケット部１４ｄを所期の形状に維持することができず、円すいころ１３が軸受周方向に振れるおそれがある。また、上記実施形態における保持器１４も、スリット１４ｅの長さによっては、図３（Ａ）乃至（Ｃ）に示す保持器１４と同様に環剛性が低くなる。このように保持器１４の環剛性が問題となる場合は、内輪１１に対して円すいころ１３及び保持器１４を組付けたのち、スリット１４ｅを接合して保持器１４の環剛性を高めておく。スリット１４ｅは、接着や溶着のほか、図４に示すように、保持器１４にバンド１６を嵌合して接合することもできる。接着や溶着によってスリット１４ｅを接合する場合は、円すいころ軸受の部品点数が増加せず、円すいころ軸受の製造コストを抑えることができる。他方、バンド１６によってスリット１４ｅを接合する場合は、バンド１６を保持器１４に対して着脱自在に構成することで円すいころ軸受の分解・組立てを繰り返すことができる。なお、図４に示す円すいころ軸受は、図１や図３（Ｂ）のように大径リング部１４ｂが軸受周方向に繋がっている保持器１４を使用しているので、小径リング部１４ａにバンド１６を嵌合しているが、図３（Ｂ）（Ｃ）のように保持器１４の軸線方向全域に亘ってスリット１４ｅを設けた保持器１４を使用する場合は、小径リング部１４ａと大径リング部１４ｂの両方にバンド１６を嵌合しておくことが好ましい。

本発明に係る円すいころ軸受に適用する保持器の一例を示す斜視図である。 図１に示す保持器の動作説明図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）図は、それぞれ本発明に係る円すいころ軸受に適用する保持器の他の例を示す斜視図である。 本発明に係る円すいころ軸受の他の実施形態を示す縦断面図である。 従来の円すいころ軸受の一例を示す縦断面図である。 従来の円すいころ軸受に使用される保持器の一例を示す斜視図である。 内輪に保持器を組付ける際の保持器形状を示す縦断面図である。 保持器の加締め工程を示す縦断面図である。

符号の説明

１１ 内輪
１１ａ 内輪の軌道面
１１ｂ 小鍔部
１１ｃ 大鍔部
１２ 外輪
１２ａ 外輪の軌道面
１３ 円すいころ
１４ 保持器
１４ａ 小径リング部
１４ｂ 大径リング部
１４ｃ 柱部
１４ｄ ポケット部
１４ｅ スリット
１５ 加締め治具
１６ バンド

Claims (7)

1. 外周面に円すい状の軌道面を有し、かつ、この軌道面の小径側に小鍔部を形成すると共に大径側に大鍔部を形成した内輪と、内周面に円すい状の軌道面を有する外輪と、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る複数の円すいころと、内輪の軌道面及び外輪の軌道面の間に介在させ、複数の円すいころを軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、
   保持器が、小径リング部及び大径リング部間に複数本の柱部を有し、かつ、この柱部相互間に円すいころを保持するポケット部を形成したものであって、保持器の小径リング部から大径リング部へ向けてスリットを設け、内輪に対して円すいころ及び保持器を組付ける際に保持器の少なくとも小径リング部側を弾性的に拡径させるように構成したことを特徴とする円すいころ軸受。
2. 保持器の周方向で柱部の形成箇所のうち少なくとも一箇所にスリットを設けたことを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 保持器の小径リング部から柱部の中間部にかけてスリットを設けたことを特徴とする請求項２に記載の円すいころ軸受。
4. 保持器の周方向で柱部の形成箇所相互間のうち少なくとも一箇所にスリットを設けたことを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
5. 保持器の小径リング部の軸線方向全域に亘ってスリットを設けたことを特徴とする請求項４に記載の円すいころ軸受。
6. 保持器の軸線方向全域に亘ってスリットを設けたことを特徴とする請求項２又は４に記載の円すいころ軸受。
7. 内輪に対して円すいころ及び保持器を組付けたのち、保持器のスリットを接合したことを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。

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