JP2008121767A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】円すいころの全長を長くして負荷容量の増加を図るとともに、保持器と他部品との干渉を防止することができる円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】円すい状の軌道面６を有する外輪１と、円すい状の軌道面５を有する内輪２と、内輪２と外輪１との軌道面間５、６に配された複数の円すいころ３と、各円すいころ３を保持する保持器４とを備えた円すいころ軸受である。内輪２の外周面の大径側端部にのみ各円すいころ３を案内するための大鍔８が設けられている。保持器４の小径側端面２７と、円すいころ３の小端面の外周縁１８とを、軸受中心軸Ｐと直交する平面上にほぼ配置した、もしくは保持器４の小径側端面２７が、円すいころ小端面の外周縁１８の軸受中心軸Ｐと直行する平面上よりも内側にある。
【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、ディファレンシャル、ドライブシャフトのいず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。

円すいころ軸受は、図４に示すように、外周面に円すい状の軌道面１０５を有し、かつ、この軌道面１０５の小径側に小鍔部１０７を形成すると共に大径側に大鍔部１０８を形成した内輪１０２と、内周面に円すい状の軌道面１０６を有する外輪１０１と、内輪１０２の軌道面１０５と外輪１０１の軌道面１０６との間に転動自在に介在した複数の円すいころ１０３と、複数の円すいころ１０３を軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器１０４とを主要な構成要素としている。

保持器１０４は、図６に示すように、小径リング部１０９と大径リング部１１０との間に複数本の柱部１１１を有し、柱部１１１の相互間に円すいころ１０３を保持するポケット部１１２を形成したものである。

ところで、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すい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ためには、更なる軸受の長寿命化が必要である。

そこで、円すいころの本数を増やすか、円すいころの全長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、保持器に保持された円すいころの脱落を防止するために、図４に示すように、円すいころ小端側の内輪外周には小鍔１０７が設けられている。このため、円すいころ１０３の全長を長くすることができない。また、各円すいころ１０３間には円すいころ１０３を保持するための保持器の柱部１１１（図６参照）が存在する。このため、円すいころ１０３の本数を増やすことができない。すなわち、この小鍔１０７や柱部１１１によって、負荷容量を上げるには限度があった。

そこで、円すいころ小端側の内輪外周の小鍔を省略したものがある（特許文献１）。すなわち、図５に示すように、外周に円すい状の軌道面１０５ａ、１０５ｂを有する内輪１０２ａ、１０２ｂと、図示しないハウジングに固定され、内周に円すい状の軌道面１０６ａ、１０６ｂを有する外輪１０１ａ、１０１ｂと、内輪１０２ａ、１０２ｂ及び外輪１０１ａ、１０１ｂの軌道面間に介在させた複数の円すいころ１０３ａ、１０３ｂと、複数の円すいころ１０３ａ、１０３ｂを円周方向で等間隔に保持する保持器１０４ａ、１０４ｂとを備える。また、内輪１０２ａ、１０２ｂの間に、外輪１０１ａ、１０１ｂの間に、それぞれスペーサ１１３、１１４が介装されている。内輪１０２ａ、１０２ｂの外周の大端側には、環状の大鍔１０８ａ、１０８ｂが形成されている。内輪１０２ａ、１０２ｂは、その小径側においては鍔部（小鍔）を省略している。そして、保持器１０４ａ、１０４ｂの大端側に、内輪１０２ａ、１０２ｂと係合可能の係合部１１５ａ、１１５ｂを設けることにより、円すいころ１０３ａ、１０３ｂが保持器１０４ａ、１０４ｂから脱落することを防止している。
特開２００２−５４６３８号公報

前記特許文献１のように小鍔をなくした場合、円すいころ１０３ａ、１０３ｂの全長を長くすることができるが、円すいころ１０３ａ、１０３ｂの全長を長くする分、保持器１０４ａ、１０４ｂの外輪１０１ａ、１０１ｂからの突出量が大きくなり、他部品との干渉が生じる。特に、図５に示すように複列円すいころ軸受を構成した場合、対向する保持器１０４ａ、１０４ｂ同士が互いに干渉する。

本発明は、上記課題に鑑みて、円すいころの全長を長くして負荷容量の増加を図るとともに、保持器と他部品との干渉を防止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、円すい状の軌道面を有する外輪と、円すい状の軌道面を有する内輪と、内輪と外輪との軌道面間に配された複数の円すいころと、各円すいころを保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、前記内輪の外周面の大径側端部にのみ前記各円すいころを案内するための大鍔が設けられており、保持器の小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置したもの、好ましくは保持器の小径側端面が、円すいころの小端面の外周縁よりも引っ込んだ位置に存在しているものである。

本発明の円すいころ軸受によれば、内輪及び外輪の端面（保持器の小径側に対応する端面）からの保持器の突出を無くすか、あるいは突出してもわずかな量におさえることができる。これにより、複列円すいころ軸受を構成したときに、各保持器を互いに干渉しない位置に配置することができる。

また、内輪の外周面の大径側端部にのみに大鍔が設けられており、小径側には鍔部（小鍔）が設けられていない。このため、小鍔分だけ軸受のコンパクト化（特に軸方向）や軽量化を図ることができる。また、内輪の軸方向長さの拡大を抑えつつ、軌道面の長さおよび円すいころの長さを拡大することができるので、軸受の負荷能力を向上させることができる。

しかも、保持器の大径側に内輪の大鍔と係合可能な係合部を設けることができる。保持器に保持された円すいころの脱落も防止される。

内輪の小鍔を無くすことができる。これにより、小鍔分だけ軸受のコンパクト化や軽量化を図ることができる。

本発明の円すいころ軸受は、複列円すいころ軸受の対向する保持器同士又は単列の円錐ころ軸受の場合はハウジング等の相手部品との干渉を防止することができる。このため、装着性（他の部材への組み込み性）に優れる。円すいころの軸方向長さを長くできるので、この延長による定格荷重のアップを図ることができる。

内輪の小鍔を省略することができるので、軸受の軸方向寸法の小型化や軽量化と共に、円すいころ長さの延長による負荷能力の向上を図ることができる。この円すいころ軸受を自動車の動力伝達系に使用した場合、動力伝達系のコンパクト化や軽量化が可能となり、燃費の向上等が期待できる。また、保持器の係合部にて円すいころの脱落も防止できるので、組立性の向上を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図１は、本発明にかかる円すいころ軸受の第１実施形態を示すもので、特に自動車の動力伝達系（例えばディファレンシャル）での使用に適した円すいころ軸受を例示している。この円すいころ軸受は、ドライブシャフトやプロペラシャフト等の軸（図示省略）に固定され、外周に円すい状の軌道面５ａ、５ｂを有する内輪２ａ、２ｂと、図示しないハウジングに固定され、内周に円すい状の軌道面６ａ、６ｂを有する外輪１ａ、１ｂと、内輪２ａ、２ｂ及び外輪１ａ、１ｂの軌道面間に介在させた複数の円すいころ３ａ、３ｂと、複数の円すいころ３ａ、３ｂを円周方向で等間隔に保持する保持器４ａ、４ｂとを備える。また、内輪２ａ、２ｂの間に、外輪１ａ、１ｂの間に、それぞれスペーサ１３、１４が介装されている。内輪２ａ、２ｂの外周の大端側には、環状の大鍔８ａ、８ｂが形成されている。この種の円すいころ軸受では、その軸方向両端をシール装置でシールする場合が多いが、図面ではこのシール装置の図示を省略してある。

保持器４ａ、４ｂは、図２に示すように、円すいころ中心Ｏ方向に離間する小径リング部９と大径リング部１０との間に複数本の柱部１１を有し、柱部１１の相互間に円すいころ３ａ、３ｂを保持するポケット部１２を形成したものである。一対の環状部９、１０と、円周等配位置でころ中心Ｏ方向に延びて両環状部９、１０を橋絡する複数の柱部１１とを備える円すい台形状に形成される。隣り合う柱部１１間には四方をポケット面で仕切られた略台形の複数のポケット１２が形成され、各ポケット１２にそれぞれ円すいころ３ａ、３ｂが回転自在に収容されている。保持器４ａ、４ｂの小径側端面には、保持器４ａ、４ｂの剛性を確保すべく、内径側に突出するリング状のリブ部２０が一体形成されている。

この保持器４ａ、４ｂは、鋼鈑などの金属板をプレス成形することにより一体成形される。すなわち、円板状の鋼鈑を円すい台形状にプレス成形した後、各ポケット１２を順番にプレス抜きして保持器４ａ、４ｂが形成される。鋼鈑としては、ＳＰＨＣ等の熱間圧延鋼、ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼、ＳＰＢ２等の冷間圧延鋼や軸受用みがき帯鋼等を使用することができる。

図１に示すように、保持器４ａ、４ｂの大端側に内輪２ａ、２ｂの大鍔８ａ、８ｂと係合可能の係合部１５ａ、１５ｂが形成される。この係合部１５ａ、１５ｂは、内輪２ａ、２ｂの最大外径部１６ａ、１６ｂ（大鍔８ａ、８ｂの外周面）を超えて内径側に延びており、内輪２ａ、２ｂの大鍔８ａ、８ｂには、大鍔８ａ、８ｂ外周面よりも内径側に突出した係合部１５ａ、１５ｂを収容するため、環状の係合溝１７ａ、１７ｂが形成されている。この係合部１５ａ、１５ｂは、例えば保持器４ａ、４ｂの柱部を、大径リング部１０を超えて延設し、この延設部分をかしめ等の手段で内径側に折り曲げることによって形成することができる。係合部１５ａ、１５ｂと係合溝１７ａ、１７ｂ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４ａ、４ｂは軸方向および半径方向に僅かな移動が可能である。係合部１５ａ、１５ｂの数は、少なくとも一つあれば足りるが、円周方向の複数箇所に形成してもよい。

この円すいころ軸受においては、保持器４ａ、４ｂの小径リング部９の板厚を、従来の小径リング部の板厚よりも小としている。これによって、保持器４ａ、４ｂの小径側端面２７ａ、２７ｂと、円すいころ３ａ、３ｂの小端面の外周縁１８ａ、１８ｂとを、軸受中心軸Ｐと直交する平面上にほぼ配置することができる。具体的には、保持器４ａ、４ｂをプレス加工により圧延するか、又は旋削加工することによって、従来よりも小径側端面２７ａ、２７ｂの軸方向突出量を小さくすることができる。すなわち、本発明では、外輪１ａ、１ｂの端面（保持器の小径側に対応する端面）２６ａ、２６ｂからの保持器４ａ、４ｂの突出をわずかな量におさえる又は無くすことができる。なお、図２の仮想線は、従来の小径リング部１０９を示している。

この円すいころ軸受の組立は、保持器４ａ、４ｂの各ポケット１２に円すいころ３ａ、３ｂを収容した上で、保持器４ａ、４ｂの内周に内輪２ａ、２ｂを押し込み、さらに外輪１ａ、１ｂを軸方向に押し込みつつ各ころ３ａ、３ｂの外周に嵌合することによって行われる。保持器４ａ、４ｂの係合部１５ａ、１５ｂは、保持器４ａ、４ｂを内輪２ａ、２ｂの外周に組込んだ後（あるいは外輪１ａ、１ｂを組込んだ後）、上記延設部分をかしめることによって形成され、このかしめにより、係合部１５ａ、１５ｂが予め内輪２ａ、２ｂの外周に形成された係合溝１７ａ、１７ｂに上記隙間をもって収容される。この場合、保持器４ａ、４ｂの小径側端面２７ａ、２７ｂと、円すいころ３ａ、３ｂの小端面の外周縁１８ａ、１８ｂとを、軸受中心軸Ｐと直交する平面上にほぼ配置されている、好ましくは保持器４ａ、４ｂの小径側端面２７ａ、２７ｂが、円すいころ３ａ、３ｂの小端面の外周縁１８ａ、１８ｂよりも引っ込んだ位置に存在している。

保持器４ａ、４ｂとしては、合成樹脂材にても構成することができる。合成樹脂材として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。鉄板製保持器は耐油性（油への浸漬による材質劣化）を気にせず使用できるというメリットがある。また、樹脂製すなわちエンジニアリングプラスチック製とすれば、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。なお、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び、このスーパーエンプラを使用してもよい。

この円すいころ軸受を機械に組込むまでの間は、円すいころ３ａ、３ｂ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４ａ、４ｂにも同方向の押圧力が作用する。これに伴い、係合部１５ａ、１５ｂが内輪２ａ、２ｂに設けられた係合溝１７ａ、１７ｂと大端側から係合するため、保持器４ａ、４ｂ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３ａ、３ｂは、その小端側への変位がポケット１２の小端側ポケット面（小端側環状部９に形成されたポケット面）によって規制されているため、円すいころ３ａ、３ｂの内輪２ａ、２ｂからの脱落を確実に防止することが可能となる。

このように、本発明の円すいころ軸受は、外輪１ａ、１ｂの端面（保持器の小径側に対応する端面）２６ａ、２６ｂからの保持器４ａ、４ｂの突出をおさえることができる。これにより、図１に示すように、複列円すいころ軸受を構成したときに、対向する保持器間に隙間が形成されて、保持器同士の干渉を防止することができる。このため、装着性（他の部材への組み込み性）に優れる。円すいころ３ａ、３ｂの軸方向長さを長くできるので、この延長による定格荷重のアップを図ることができる。また、軸受に安定して予圧を付与することができ、荷重負荷時にも内部隙間が発生しにくく、剛性の向上を図ることができる。

また、内輪２ａ、２ｂの外周面の大径側端部にのみに大鍔８ａ、8ｂが設けられており、小径側には鍔部（小鍔）が設けられていない。このため、小鍔分だけ軸受のコンパクト化（特に軸方向）や軽量化を図ることができる。また、内輪２ａ、２ｂの軸方向長さの拡大を抑えつつ、軌道面５ａ、５ｂの長さおよび円すいころ３ａ、３ｂの長さを拡大することができるので、軸受の負荷能力を向上させることができる。このため、この円すいころ軸受を自動車の動力伝達系に使用した場合、動力伝達系のコンパクト化や軽量化が可能となり、燃費の向上等が期待できる。

しかも、保持器４ａ、４ｂの大径側に内輪２ａ、２ｂの大鍔８ａ、８ｂと係合可能な係合部１５ａ、１５ｂを設けたことによって、保持器４ａ、４ｂに保持された円すいころ３ａ、３ｂの脱落も防止される。このため、保持器４ａ、４ｂの係合部１５ａ、１５ｂにて円すいころの脱落も防止できるので、組立性の向上を図ることができる。

次に、図３は第２実施形態を示し、この場合、ポケット１２の小径側の端辺２１は、外径端縁２２から内径端縁２３に向かって大径側へ傾斜するテーパ面とされ、小径側端面２７が前記外径端縁（テーパ面）の外径端側から延びている。

このため、第２実施形態の円すいころ軸受では、保持器４ａ、４ｂは外輪１ａ、１ｂの端面から突出せず、前記第１実施形態の円すいころ軸受と同様の作用効果を奏する。特に、保持器４ａ、４ｂの小径側端面２７は外輪１ａ、１ｂの端面２６ａ、２６ｂから軸方向外方へは突出しないので、複列円すいころ軸受を構成したときに確実に保持器４ａ、４ｂの干渉を防止することができ、より一層組み込み性に優れる。

以上の説明では、ディファレンシャル等の動力伝達系で使用する場合を例示しているが、上記円すいころ軸受は、これ以外の用途、例えば工作機械の主軸等の支持に用いることもでき、この場合も上記と同様の効果が奏される。

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、保持器２のポケット１２の数は、保持される円すいころ３ａ、３ｂの数に応じて種々変更できる。また、柱部１１の長さや肉厚寸法等も、円すいころ３ａ、３ｂを保持することが可能な限り種々変更できる。

本発明の第１実施形態を示す円すいころ軸受の要部断面図である。 前記円すいころ軸受の保持器の斜視図である。 本発明の第２実施形態を示す円すいころ軸受の要部断面図である。 従来の円すいころ軸受の断面図である。 従来の他の円すいころ軸受の要部断面図である。 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

１ 外輪
２ 内輪
３ 円すいころ
４ 保持器
５、６ 軌道面
８ 大鍔
１５ 係合部
１８ 外周縁
２７ 小径側端面
Ｐ 軸受中心軸

Claims (3)

1. 円すい状の軌道面を有する外輪と、円すい状の軌道面を有する内輪と、内輪と外輪との軌道面間に配された複数の円すいころと、各円すいころを保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、
   前記内輪の外周面の大径側端部にのみ前記各円すいころを案内するための大鍔が設けられており、
   保持器の小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置した、もしくは保持器の小径側端面が、円すいころ小端面の外周縁の軸受中心軸と直行する平面上よりも内側にあることを特徴とする円すいころ軸受。
2. 保持器の大径側に内輪の大鍔と係合可能な係合部を設けたことを特徴とする請求項１の円すいころ軸受。
3. 内輪の小鍔を無くしたことを特徴とする請求項１又は請求項２の円すいころ軸受。

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