JP2008121744A

JP2008121744A - 円すいころ軸受

Info

Publication number: JP2008121744A
Application number: JP2006304376A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Matsushita; 知樹松下
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2026-11-09
Also published as: JP5128112B2

Abstract

【課題】製造性の向上を図ることができて、長寿命化を達成することができる円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】内輪２１と、外輪２２と、内輪２１と外輪２２との間に転動自在に配された複数の円すいころ２３と、円すいころ２３を円周所定間隔に保持する樹脂製の保持器２４とを備えた円すいころ軸受である。内輪２１の大径側に外径側へ突出して円すいころ２３の大端面２３ｂを受ける鍔部２６を設けて、鍔部２６から小径端に達する軌道面２５を形成する。保持器２４の大径側に、内径方向へ突出して内輪２１の鍔部２６に係合する係合部３６を設ける。係合部３６を軸方向から見て対応するポケット２４ｄ内に収まるように配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、円すいころ軸受に関するものである。

自動車におけるエンジンの駆動力は、トランスミッション、プロペラシャフト、デファレンシャル、ドライブシャフトの何れか又は全てを含む動力伝達系を介して車輪に伝達される。

この動力伝達系では、シャフトを支持する軸受として、ラジアル荷重に対する負荷能力が高く、耐衝撃性にも優れる円すいころ軸受を使用する場合が多い。円すいころ軸受は、一般的には、図３に示すように、外周側に円すい状の軌道面１を有する内輪２と、内周側に円すい状の軌道面３を有する外輪４と、内輪２と外輪４との間に転動自在に配された複数の円すいころ５と、円すいころ５を円周所定間隔に保持する保持器６とを備える。

保持器６は、図４に示すように、一対の環状部６ａ、６ｂと、環状部６ａ、６ｂを連結する柱部６ｃとを備え、周方向に沿って隣合う柱部６ｃ間に形成されるポケット６ｄに前記円すいころ５が収容される。

この円すいころ軸受では、円すいころ５と内外輪２，４の軌道面１、３とが線接触しており、内・外輪軌道面１、３およびころ中心Ｏが軸心Ｐ上の一点（図示せず）に一致するよう設計される。

このため、荷重が作用した場合には、円すいころ５がその大端側に押圧される。この荷重を受けるべく、内輪２の大径側には外径側へ突出する鍔部７が設けられている。また、この軸受を機械等に組込むまでの間に円すいころ５が小端側へ脱落しないようにするために、内輪２の小端側にも突出する鍔部８が設けられる。

車内空間の拡大化に伴いエンジンルームの縮小化、エンジンの高出力化、燃費向上のためのトランスミッションの多段化などが進む中、そこに使用される円錐ころ軸受の使用環境は年々厳しくなってきている。その使用環境の中で軸受の寿命を満足する為には、更なる軸受の長寿命化が必要であった。

上記背景に対して、ころ本数を増やすかころ長さを長くすることによって、同一寸法で負荷容量を現状よりも上げて、軸受の長寿命化を図ることを提案できる。しかしながら、現在の構造では、前記したように、軸受組立上の理由により内輪にはその軌道面の小径側に鍔部（小鍔）８を設けていた。このため、円すいころ５の長さ寸法を大きくすることに対してこの鍔部８による規制がある。また、各円すいころ５は前記したように保持器６にて支持されて、周方向に沿って隣合う円すいころ５間に保持器６の柱部６ｃが介在されることになる。このため、ころ本数を増加されるころに対しても柱部６ｃによる規制がある。このように、従来においては負荷容量を上げるのに限界があった。

従来には、内輪において小径側の鍔部（小鍔）を省略したものがある（特許文献１）。内輪において小径側の鍔部を省略すれば、その省略した分だけ円すいころの軸方向長さを大きくとることができ、負荷容量の増加を図ることができる。
特開２００２−５４６３８号公報

しかしながら、内輪２において小径側の鍔部８を省略すれば、機械等に組込むまでの間に円すいころ５が小端側へ脱落する。そこで、前記特許文献１に記載のものでは、円すいころ５が落下しないように、大径側の鍔部７に係合する引っ掛け部を保持器に設けている。

ところが、前記特許文献１に記載の軸受はその保持器が鉄製であるので、引っ掛け部を形成する場合、この引っ掛け部を形成するための折曲工程を必要として、製造工程が増加して、製造コスト高となるとともに、製造時間が長くなる。また、鉄製保持器では摩耗粉が生じ、この摩耗粉によって潤滑性の低下を招くおそれがある。

なお、特許文献１に記載のものでは、前記したように、保持器は鉄製を前提として、このような軸受において、コンパクト化及び軽量化を図ることを主目的としている。

本発明は、上記課題に鑑みて、製造性の向上を図ることができて、長寿命化を達成することができる円すいころ軸受を提供する。

本発明の円すいころ軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に転動自在に配された複数の円すいころと、円すいころを円周所定間隔に保持する樹脂製の保持器とを備えた円すいころ軸受において、内輪の大径側に外径側へ突出して円すいころの大端面を受ける鍔部を設けて、この鍔部から小径端に達する軌道面を形成し、かつ前記保持器の大径側に、内径方向へ突出して前記内輪の鍔部に係合する係合部を設けるとともに、前記係合部を軸方向から見て対応する位置のポケット内に収まるように配置したものである。

本発明の円すいころ軸受によれば、内輪の軌道面が鍔部から小径端に達するものであって、従来において存在していた内輪の小径側の鍔部およびぬすみ部も省略したものである。このため、この省略する鍔部およびぬすみ部分だけ、軌道面を大きくとることができる。また、保持器に内輪の鍔部に係合する係合部を設けたので、円すいころが小端側へ脱落を防止できる。しかも、前記係合部を軸方向から見て対応するポケット内に収まるように配置したので、樹脂製である保持器を成形する際に、係合部に影響されることなく、成形金型を抜くことができる。

前記鍔部の外径面に切欠部を設け、この切欠部に係合部が係止することができる。これによって、鍔部側への係合性の向上を図ることができる。しかも、係合部を軸方向から見て対応するポケット内に収まるように配置したので、係合部が係合する切欠部の深さを浅くでき、鍔部の強度低下を防止できる。

本発明の円すいころ軸受では、従来において存在していた内輪の小径側の鍔部を省略したものである。このため、この省略する鍔部分、軽量化を図ることができる。さらに、省略した小径側の鍔部及びぬすみ部分だけ、軌道面が大きくなり、これによって円すいころの軸心長さを長くでき、負荷容量を向上させることができ、長寿命化を達成することができる。また、保持器の係合部が内輪の鍔部に係合するので、円すいころの小端側への脱落を防止でき、内輪と円すいころと保持器とをアセンブリ（組立ユニット体）として、取り扱うことができ、軸受全体の組立性（生産性）を向上することができる。

しかも、樹脂製の保持器を成形する際に、係合部に影響されることなく、成形金型を抜くことができる。このため、製造性の向上を図って、この円すいころ軸受を安定して確実に製造することができる。また、保持器が樹脂製であるので、摩耗による摩耗粉が生じず、摩耗粉によって潤滑性の低下を招くおそれがなくなって、長寿命化を図ることができる。

前記鍔部の切欠部に係合部が係止することによって、係合部の鍔部側への係合性の向上を図ることができ、しかも、内輪の大径側における係合部の軸方向外方への突出を回避することができ、コンパクト化を図ることができる。さらに、係合部が係合する切欠部の深さを浅くできて、鍔部の強度低下を防止でき、これによって、鍔部によるころ受強度不足を回避できて、安定して円すいころを受けることができる。

また、樹脂製保持器は鉄板製に比べ保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、樹脂製保持器は重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。

以下本発明の実施の形態を図１と図２とに基づいて説明する。

図１は本発明に係る円すいころ軸受を示し、この円すいころ軸受は、内輪２１と、外輪２２と、内輪２１と外輪２２との間に転動自在に配された複数の円すいころ２３と、円すいころ２３を円周所定間隔に保持する樹脂製の保持器２４とを備える。

内輪２１はその外径面に円すい状の軌道面２５を有し、軌道面２５の大径側に外径側へ突出する鍔部２６が形成されている。すなわち、軌道面２５は鍔部２６から小径端まで形成され、従来の円すいころ軸受の内輪のように小径側に鍔部を有さない。軌道面２５と鍔部２６との間のコーナ部にはぬすみ部２７を形成している。この場合の鍔部２６は、円すいころ２３を通じてかかるアキシャル荷重を受けて、円すいころ２３を回転案内する大鍔である。また、従来において設けられている小鍔は、軸受回転中には特別な役割を果たすものでなく、このようなものを本発明では省略していることになる。

また、鍔部２６の内面（つまり小径側の端面）２６ａは、軸受軸心Ｐと直交する平面に対して所定角度だけ傾斜している。すなわち、図１に示すように、内輪２１の軌道面２５に嵌合させた場合、ころ２３の周壁２３ａが軌道面２５に接触（当接）するとともに、円すいころ２３の大端面２３ｂが鍔部２６の内面２６ａに接触（当接）するように、軌道面２５と鍔部２６の内面２６ａとが成す角度を、ころ２３の周壁２３ａが成す角度に合わせている。

外輪２２はその内径面に円すい状の軌道面３０を有し、この軌道面３０と内輪２１の軌道面２５とを、保持器２４で保持された複数の円すいころ２３が転動することになる。

このため、内輪２１は、小径側に鍔部を有さないので、図１に示すように、円すいころ２３の小端面２３ｃを、内輪２１の小径側端面２１ｂに達するまで延ばすことができる。

また、保持器２４は、図１と図２に示すように、一対の環状部２４ａ、２４ｂと、円周等配位置でころ中心Ｏ方向に延びて環状部２４ａ、２４ｂを連結する柱部２４ｃとを備える。そして、周方向に沿って隣合う柱部２４ｃ、２４ｃで仕切られたポケット２４ｄに円すいころ２３が回転自在に収容される。

大径側の環状部２４ａは、大径の短円筒部３５と、内径方向へ突出する係合部３６とからなり、係合部３６が、周方向に沿って９０度ピッチで配設される係止片３６ａにて構成される。図２に示すように、軸方向から見て、係止片３６ａは対応する一つのポケット２４ｄ内に収まる大きさとされる。この場合、係合部３６の内径端３９を、ポケット２４ｄの内径辺３７の外径縁３７ａより外径側に位置させる。また、係合部３６の幅寸法Ｗを、ポケット２４ｄの最小幅寸法Ｗ１よりも小さく設定する。

そして、内輪２１の鍔部２６の外径面２６ｃの大径側に切欠部３８を形成し、この切欠部３８に前記係合部３６を係合させる。このため、係合部３６としては、内径端３９を、ポケット２４ｄの内径辺３７の外径縁３７ａより外径側に位置させるとともに、内輪２１の鍔部２６の外径面２６ｃよりも内径側に位置させている。この場合、ポケット２４ｄの内径辺３７の外径縁３７ａよりも、切欠部３８の切欠内径端３８ａがギャップＨ分だけ外径側にある。また、係合部３６の外面４０は、内輪２１の大径側の端面２１ａよりも軸心方向外方へ突出しない。

また、保持器２４はエンジニアリングプラスチック製とするのが好ましい。エンジニアリングプラスチック（エンプラ）とは、合成樹脂のなかで主に耐熱性が優れており、強度が必要とされる分野に使うことのできるものをいう。さらに耐熱性・強度を増した樹脂をスーパーエンプラと呼ぶ。技術的な分類というより、商業戦略上の分類という側面がある。一般には耐熱温度１００℃以上で、かつ、一定の機械強度を有する樹脂をエンプラと呼ぶ。代表的なものには、５大汎用エンプラとして知られている、ポリアセタール(ＰＯＭ)、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ-ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＰＢ）などがある。ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）や超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）もエンプラに分類される。また、エンプラの中で耐熱温度１５０℃以上の樹脂をスーパーエンプラと呼び、このスーパーエンプラもこの保持器２４に用いることができる。代表的なものには、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリスルホン（ＰＳＦ），ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、フッ素樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などがある。

次にこの円すいころ軸受の組立方法を説明する。まず、保持器２４の各ポケット２４ｄにころ２３を収容する。その後、保持器２４の内周に内輪２１を押し込み、さらに外輪２２を軸方向に押し込みつつ各ころ２３の外周に嵌合する。保持器２４の係合部３６は、弾性変形させることによって、切欠部３８に係合させることができる。この際、係合部３６と切欠部３８との間には軸方向および半径方向に僅かな隙間があり、これより保持器２４は軸方向および半径方向に僅かに移動可能である。

この円すいころ軸受を機械に組込むまでの間は、ころ２３はその自重によって小端側に脱落しようとし、これに伴って保持器２４にも同方向の押圧力が作用する。これに伴い、係合部３６が内輪２１に設けられた切欠部と大端側から係合するため、保持器２４のそれ以上の小端側への変位が規制される。この場合、ころ２３は、その小端側への変位がポケット２４ｄの内径辺３７によって規制されているため、ころ２３の内輪２１からの脱落を確実に防止することが可能となる。

本発明の円すいころ軸受では、内輪２１の軌道面２５は、鍔部２６から小径端に達するものであって、従来において存在していた内輪の小径側の鍔部を省略したものである。このため、この省略する鍔部分、軽量化を図ることができる。さらに、省略した小径側の鍔部及びぬすみ部分だけ、軌道面が大きくなり、これによって円すいころの軸心長さを長くでき、負荷容量を向上させることができ、長寿命化を達成することができる。また、保持器２４に内輪２１の鍔部２６に係合する係合部３６を設けたので、円すいころ２３の小端側への脱落を防止でき、内輪２１と円すいころ２３と保持器２４とをアセンブリ（組立ユニット体）として、取り扱うことができ、軸受全体の組立性（生産性）を向上すことができる。

しかも、係合部３６を軸方向から見て対応するポケット２４ｄ内に収まるように配置したので、保持器２４を成形する際に、係合部３６に影響されることなく、成形金型を抜くことができる。このため、製造性の向上を図って、この円すいころ軸受を安定して確実に製造することができる。また、保持器２４が樹脂製であるので、摩耗による摩耗粉が生じず、摩耗粉によって潤滑性の低下を招くおそれがなくなって、長寿命化を図ることができる。

鍔部２６の切欠部３８に係合部３６が係止することによって、係合部３６の鍔部側への係合性の向上を図ることができ、しかも、係合部３６の内輪２１の大径側における軸方向外方への突出を回避することができ、コンパクト化を図ることができる。さらに、係合部３６を軸方向から見て対応するポケット２４ｄ内に収まるように配置したので、係合部３６が係合する切欠部３８の深さを浅くできて、鍔部２６の強度低下を防止できる。このため、この鍔部２６によるころ受強度不足を回避でき、安定して円すいころを受けることができる。

樹脂製保持器は軸受の組立において底広げ、かしめといった作業が不要となるため、所要の寸法精度を確保することが容易である。また、樹脂製保持器は鉄板製に比べ保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、樹脂製保持器は重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前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って、例えば、係合部３６を構成する係止片３６ａの数としては、４個に限らず、その増減は任意であるが、安定して円すいころ２３の落下を防止する上で、周方向に沿って不等配で３個以上配置するのが好ましい。また、切欠部３８として、実施形態では、内輪２１の大径側の端面２１ａに開口しているが、この端面２１ａに開口させずに、鍔部２６の外径面２６ｃに形成される環状の凹溝にて構成してもよい。

この円すいころ軸受は、従来から円すいこと軸受を用いることができる種々の部位に用いることができる。特に、自動車のデファレンシャルやトランスミッションに用いるのが、エンジンのトルクアップや多段化に対応できて好ましい。

本発明の実施形態を示す円すいころ軸受の断面図である。前記円すいころ軸受の保持器の正面図である。前記従来の円すいころ軸受の断面図である。従来の円すいころ軸受の保持器の斜視図である。

符号の説明

２１内輪
２２外輪
２３円すいころ
２４ｄポケット
２４保持器
２６鍔部
３６係合部
３６ａ係止片
３８切欠部

Claims

内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に転動自在に配された複数の円すいころと、円すいころを円周所定間隔に保持する樹脂製の保持器とを備えた円すいころ軸受において、
内輪の大径側に外径側へ突出して円すいころの大端面を受ける鍔部を設けて、この鍔部から小径端に達する軌道面を形成し、かつ前記保持器の大径側に、内径方向へ突出して前記内輪の鍔部に係合する係合部を設けるとともに、前記係合部を軸方向から見て対応する位置のポケット内に収まるように配置したことを特徴とする円すいころ軸受。
前記鍔部の外径面に切欠部を設け、この切欠部に係合部が係止することを特徴とする請求項１の円すいころ軸受。