JP2007205456A

JP2007205456A - 円錐ころ軸受

Info

Publication number: JP2007205456A
Application number: JP2006024774A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Irie; 泰輔入江
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】低コストで簡単な構成の小鍔分離タイプの円錐ころ軸受を提供すること。
【解決手段】軌道面１ａを有する外輪１と、軌道面２ａを有する内輪２と、軌道面１ａと軌道面２ａとの間に、保持器４により保持された形で介装された複数の円錐ころ３と、を備え、内輪２の大径側軌道端部には大鍔２ｂが一体に形成され、小径側軌道端部には別体の小鍔部材６を有する小鍔分離タイプの円錐ころ軸受であって、小鍔部材６は、熱収縮材料から成り、内輪２の小径側軌道端部５,７に嵌着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内輪と小鍔とが別体として構成される小鍔分離タイプの円錐ころ軸受に関し、特に、組み立て性の向上やコストの低減を図った円錐ころ軸受に関するものである。

一般的に、大きなラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重とを支持可能な軸受として、円錐ころ軸受が用いられている。

円錐ころ軸受は、円錐内面状に傾斜した軌道面を内径面に有する外輪と、円錐外面状に傾斜した軌道面を外径面に有する内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に複数配置された転動体である円錐台形状の円錐ころと、を具備している。

この円錐ころは、外輪と内輪との間に組み込まれた環状の保持器によって、周方向に一定の間隔を隔てて保持されている。

この保持器は、鋼板製のプレス保持器であって、円錐ころの形状に対応した等脚台形状のポケットが周方向に一定の間隔で複数打ち抜かれて成形されている。複数の柱部が大径リング部と小径リング部とを連結している。保持器は、それぞれのポケット内に円錐ころを収容した状態で、内輪の外周側に組み込まれる。

上記円錐ころ及び保持器を内輪に組み込むに際して、特許文献１及び特許文献２に開示された手順が用いられる。

すなわち、予め、保持器を正規の形状に成形した後、底押し治具によって、柱部の小径リング部の近傍部分を押し広げて塑性変形させておく。そして、その保持器に保持した円錐ころを、内輪の小鍔を乗り越えさせて軌道面上に配置させる。その後、底押しされて外側に屈曲した柱部を、加締め治具によって内側に加締めることで、内輪、円錐ころ、及び保持器を一体化させる。

ところで、上記内輪には、その軌道面に隣接して、大径側に大鍔、小径側に小鍔がそれぞれ一体成形されている。大鍔は、内輪の背面側に設けられ、これにより円錐ころのアキシアル方向の移動が規制される。一方、小鍔は、保持器で保持した円錐ころが内輪から外れるのを防止するものであり、軸受の稼動状態においては、この小鍔に実質的な負荷が作用することはなく不使用状態となっている。

このような内輪の場合、小鍔が存在することから、その断面積が大きくなり、その分だけ材料費がかさむ。しかも、この小鍔を形成するために素材を切削する際には削り代が大きく、加工コストもかさんでしまう。

また、小鍔を有する円錐ころ軸受においては、円錐ころ及び保持器を内輪に組み込むにあたり、保持器の柱部を底押し及び加締めにより塑性変形させる必要がある。このような塑性変形は、その調整が極めて難しく、場合によっては、保持器の精度に悪影響がおよび、軸受性能低下やスキューの要因となる。また、このような組み立て方法では、大型円錐ころ軸受の底押し・加締めをするプレス機自体が大型になり、実用上のコストに見合わない大きさとなるものもある。

そこで、リング形状の小鍔（小鍔部材）と内輪を別体で形成して、円錐ころを保持器と共に内輪に組み付けた後に、小鍔部材を内輪に取り付ける方法が採られている。このような円錐ころの構造として、特許文献３に開示されるものを挙げることができる。これは、図３に示すように、内輪２の軌道面２ａの小径側端部に周溝２ｃを形成し、その周溝２ｃに小鍔部材８を焼き嵌めすることで、抜け止めされている。

その他、特許文献４又は５に開示されるもので、図４（ｂ）に示すように、小鍔部材として金属製のスナップリング９を用いたものもある。このスナップリング９は、円周の一箇所を切断したＣ字形状に形成されており、その切断部１０を広げることにより拡径し、図４（ａ）に示すように、内輪２の小径側端部に設けた周溝２ｄに装着される。

これらの小鍔部材９は、内輪２の小径側端部に、ボルト、ねじ、及びピン等を用いることなく、嵌め合わしてある。
特開２０００−２６６０６３号公報特開２００１−５０２８１号公報特開２００５−６９３５０号公報特開２０００−３０４０５４号公報特開２００４−１３２４０４号公報

しかしながら、上述した従来の円錐ころ軸受においては、小鍔部材を焼き嵌めする場合、内輪と小鍔部材の嵌め合い部の寸法を厳密に管理する（しめしろの管理）必要があり、作業効率の低下につながる。また、スナップリング９を用いた場合、スナップリング９の切断部１０を拡径して内輪２の周溝２ｄに装着する作業を自動化することは困難であった。

さらに、抜け止めのための周溝２ｄ（又は周溝２ｃ）を内輪２に形成するのは、加工コストがかさみ、コスト高の原因となる。

また、このような保持器の底押し・加締めを避けるためには、ころが中空ころであるピンタイプ保持器の使用も考えられる。

しかし、このピンタイプ保持器は、形式によってはピンを大径リングおよび小径リングに溶接する等してピンとリングを結合するので、溶接工程が必要となる。また、ころを中空に加工する必要もあり、加工工程が増えてコスト高になるという問題点もあった。

本発明は、円錐ころ軸受において、上述した不具合を解消するためになされたものであり、その目的は、内輪と小鍔が別体で構成され、低コストで簡単な構成の円錐ころ軸受を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１では、円錐内面状に傾斜した内周面を軌道面とする外輪と、円錐外面状に傾斜した外周面を軌道面とする内輪と、前記外輪の軌道面と前記内輪の軌道面との間に、保持器により保持された形で介装された複数の円錐ころと、を具備し、前記内輪の大径側軌道端部には大鍔が一体に形成されると共に、その小径側軌道端部には別体の小鍔部材を有する小鍔分離タイプの円錐ころ軸受において、前記小鍔部材は、熱収縮材料から成っており、前記内輪の小径側軌道端部に嵌着されていることを特徴としている。

請求項２では、円錐内面状に傾斜した内周面を軌道面とする外輪と、円錐外面状に傾斜した外周面を軌道面とする内輪と、前記外輪の軌道面と前記内輪の軌道面との間に、保持器により保持された形で介装された複数の円錐ころと、を具備し、前記内輪の大径側軌道端部には大鍔が一体に形成されると共に、その小径側軌道端部には別体の小鍔部材を有する小鍔分離タイプの円錐ころ軸受において、前記小鍔部材は、線膨張係数が前記内輪より小さい材料から成っていることを特徴としている。

本発明によれば、小鍔部材は熱収縮材料から成っているので、内輪と小鍔部材の嵌め合い部の厳密な寸法管理を必要とすることなく、小鍔部材を内輪の小径側軌道端部に容易に、しかも強固に嵌着することができる。また、内輪の抜け止めのための周溝を必要としないので、加工コストを低減させることができる。

また、本発明の円錐ころ軸受において、前記小鍔部材として、線膨張係数が内輪より小さい材料を用いているので、内輪と小鍔部材の嵌め合い部の厳密な寸法管理を必要とすることなく、小鍔部材を内輪の小径側軌道端部に容易に嵌着することができ、その場合小鍔部材を内輪に嵌着後、軸受の使用時に内輪の温度が上昇した際、内輪の方が小鍔部材より大きく膨張するので、小鍔部材の嵌め合い力が大きくなり、強固に嵌着することができる。

さらに、本発明の円錐ころ軸受は、大型軸受の場合であっても、大型のプレス機を導入しなくてもすむので、コストダウンに繋がる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態を示す小鍔分離タイプ円錐ころ軸受の断面図である。

図１に示すように、円錐ころ軸受は、円錐内面状に傾斜した内周面を軌道面１ａとする外輪１と、円錐外面上に傾斜した外周面を軌道面２ａとする内輪２と、この軌道面１ａと軌道面２ａの間に複数配置された円錐台形状の円錐ころ３と、を具備している。

円錐ころ３は、外輪１と内輪２との間に組み込まれた環状の保持器４によって、周方向に一定の間隔を隔てて保持されている。

保持器４は、鋼板製のプレス成形により形成されたかご型保持器であって、等脚台形状のポケットが周方向に一定の間隔で複数打ち抜かれて形成され、複数の柱部が大径リング部と小径リング部とを連結している。（尚、ポケット、柱部、大径リング部、小径リング部は図示していない。）
内輪２は、その大径側端部に大鍔２ｂが形成されているが、小径側軌道端部には小鍔が形成されておらず、この位置には、軸に対して平行な外周面を有する円筒状の小径側段部５が形成されている。この小径側段部５に、内輪２とは別体に作成したリング形状の小鍔部材６が嵌着されている。この小鍔部材６は、非金属の高分子材であって、ヤング率の低い熱収縮材料から成っており、ポリオレフィン等が好適である。

円筒状の小径側段部５の外径は、内輪２の小径側端部の外径と略同じに設定されており、小鍔部材６の内径は、小径側段部５の外径と略同じで、小径側段部５に対して隙間なしで嵌合可能な寸法に設定されている。すなわち、圧入や焼き嵌め等の大きな力を加えることなく嵌合可能で、熱収縮した場合に強固に嵌着される寸法に設定されている。

次に、上記のように構成された円錐ころ軸受の組み立て工程について説明する。先ず、保持器４を、各円錐ころ３をポケット内に収容した状態で、内輪２の小径側端部から小径側段部５へ挿入する。この時、小径側段部５は円筒面となっており、従来の小鍔に相当する突部が存在しないため、保持器４の底押し・加締め工程が不要となる。結果として、保持器の精度を向上させることができる。

このようにして、円錐ころ３を有する保持器４を内輪２に組み付けた状態で、熱収縮材料から成る小鍔部材６を内輪２の小径側段部５に挿入し、その後小鍔部材６を加熱して均一に熱収縮させ、回転時の連れ回りを防止するように小径側段部５に嵌着固定する。この小鍔部材６により、保持器４に保持された円錐ころ３の脱落を防止することができる。

この小鍔部材６を、ヤング率の低い熱収縮材料により構成したことにより、金属リング焼き嵌めタイプや金属スナップリングを用いるタイプに比べて、組み立て時に、小鍔部材６が内輪２を締め付けることによる内輪２内径の収縮量は小さいため、従来のように、嵌め合い部の寸法を厳密に管理しなくても、小鍔部材６を内輪２に強固に嵌着することができる。また、小鍔部材６の嵌着時に、小鍔部材６を拡径する必要がなく、金属リング等を用いるタイプよりも組み付けが容易になる。

また、本発明は、熱収縮材料から成る小鍔部材６を熱収縮させて内輪２に固定する構成であって、従来のように、金属リングや金属スナップリングを小鍔部材の材料として用いた場合に、引っ掛かり部として必要となる周溝を内輪２に設ける必要がないため、加工コストの削減につながる。

尚、本発明によれば組み立て後軸受使用中に、温度上昇によって小鍔部材６の熱収縮が進んだ場合でも、内輪２がより一層軸を締め付けることになり問題はない。また、軸受使用時に温度上昇しても小鍔部材６は拡径することがないため、小鍔部材抜けの心配がないことは言うまでもない。
（第２実施の形態）
図２は、本発明の第２実施の形態を示す小鍔分離タイプ円錐ころ軸受の断面図である。

上記第１実施の形態では、内輪２の小径側軌道端部に、熱収縮材料から成る小鍔部材６を嵌着させるための小径側段部５を設けたが、図２に示すように、この小径側段部５は設けず、内輪軌道面２ａに連続する傾斜の緩やかなテーパ面７としても良い。

要するに、小鍔部材６を嵌着させるための、内輪２の小径側軌道端部の形状は、小鍔部材６を熱収縮させる前に内輪２に嵌めることができ、且つ内輪２から抜けないように確実に熱収縮できるような形状であれば、他の形状であっても良い。

また、熱収縮材料から成る小鍔部材６の断面形状も、第１実施の形態で示したような形状に限定されるものではなく、内輪２に対して嵌着することにより、保持器４に保持された円錐ころ３が内輪２から脱落するのを防止できるような形状であれば他の形状であっても良い。

さらに、上記第１及び第２実施の形態では、小鍔部材６に熱収縮材料を用いたが、小鍔部材６として、線膨張係数が内輪２より小さい材料を用いることもできる。

この場合、軸受の使用時に内輪２の温度が上昇すると、内輪２の方が小鍔部材６より膨張量が大きいので、内輪２の小径側端部（例えば、小径側段部５）の外周面が小鍔部材６の内周面を圧するようになる。このため、小鍔部材６の内輪２に対する嵌め合い力が大きくなり、強固に嵌着することができる。

例えば、軸受鋼ＳＵＪ２を焼き入れ焼き戻しした材料の線膨張係数は、１２．５×１０^−６であるのに対して、軸受鋼ＳＵＪ２を球状化焼きなましした材料の線膨張係数は１１．９×１０^−６、ステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃを焼入れ焼き戻しした材料の線膨張係数は１０．１×１０^−６である。一例として軸受鋼ＳＵＪ２を焼き入れ焼き戻しした材料を内輪２に、軸受鋼ＳＵＪ２を球状化焼きなましした材料、あるいはステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃを焼入れ焼き戻しした材料を小鍔部材６に用いる組合せが考えられる。何れにしても、内輪２の材質に合わせて、内輪２より線膨張係数が小さな材料を小鍔部材６として適宜選択すれば良い。

尚、本発明は、上述した２つの実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

本発明の第１実施の形態を示す小鍔分離タイプ円錐ころ軸受の断面図である。本発明の第２実施の形態を示す小鍔分離タイプ円錐ころ軸受の断面図である。従来の金属リングを用いた小鍔分離タイプ円錐ころ軸受の部分断面図である。（ａ）は、従来のスナップリングを用いた小鍔分離タイプ円錐ころ軸受の断面図、（ｂ）は、スナップリングを示す平面図である。

符号の説明

１：外輪
１ａ：軌道面
２：内輪
２ａ：軌道面
２ｂ：大鍔
３：円錐ころ
４：保持器
５：小径側段部
６：小鍔部材
７：テーパ面

Claims

円錐内面状に傾斜した内周面を軌道面とする外輪と、円錐外面状に傾斜した外周面を軌道面とする内輪と、前記外輪の軌道面と前記内輪の軌道面との間に、保持器により保持された形で介装された複数の円錐ころと、を具備し、前記内輪の大径側軌道端部には大鍔が一体に形成されると共に、その小径側軌道端部には別体の小鍔部材を有する小鍔分離タイプの円錐ころ軸受において、
前記小鍔部材は、熱収縮材料から成っており、前記内輪の小径側軌道端部に嵌着されていることを特徴とする円錐ころ軸受。
円錐内面状に傾斜した内周面を軌道面とする外輪と、円錐外面状に傾斜した外周面を軌道面とする内輪と、前記外輪の軌道面と前記内輪の軌道面との間に、保持器により保持された形で介装された複数の円錐ころと、を具備し、前記内輪の大径側軌道端部には大鍔が一体に形成されると共に、その小径側軌道端部には別体の小鍔部材を有する小鍔分離タイプの円錐ころ軸受において、
前記小鍔部材は、その線膨張係数が前記内輪より小さい材料から成っていることを特徴とする円錐ころ軸受。