JP2008506080A - コロ軸受用回転防止ロック器具 - Google Patents

Abstract

コロ軸受アセンブリ（Ａ）用回転防止ロック器具（８）は、コロ軸受アセンブリ（Ａ）の外レース（２４）に取り付けられた環状リング（５０）と、環状リング（５０）から延びた外リップ（５２）と、環状リング（５０）から延びた内リップ（５４）において、コロ軸受アセンブリのハウジング内部における軸受の配置を調整するための工具にかみ合わせ可能な内リップ（５４）と、コロ軸受アセンブリ（A）を好ましい軸受の配置に固定するために外リップ（５２）とかみ合うことが可能な締結具（７０）とを備えている。

Description

関連出願の相互参照表示

本発明は、発明の名称を「回転防止ロック器具」とする２００４年７月６日に出願された米国仮出願第６０／５８５,７８３号の優先権を主張し、その内容を参照により援用する。

向かい合わせでマウントされた単列円錐コロ軸受は、ある機械部品を別の機械部品に対して回転可能にする機械装置に広汎な用途を見出している。例えば、多数の自動車において、非駆動輪が取り付けられるハブは固定軸（スピンドル）の周りを回転し、各ハブは2つの向かい合わせでマウントされた単列円錐コロ軸受上にあるので、軸受は、径方向の荷重に加えて、軸方向の（スラスト）荷重を軸の両方向に転送する。さらに、軸は、ハウジング内において、逆向きにマウントされた円錐コロ軸受上を回転する。各取り付けについて安定性を最大にするためには、２つの軸受レースがしまりばめにより取り付けられることが好ましい。その一方で、少なくとも一方のレースはしばしばすきまばめにより取り付けられているので、軸受の配置を調整するために軸方向に動かすことができる。時々、これは軸受の一つの外レース（カップ）であり、特に自動車用ディファレンシャルのキャリアを支持する軸受ではよくあることである。いったん軸受の適切な配置が得られると、適切な設定を保持するために、すきまばめにより取り付けられた軸受のレースは少なくとも軸上の定位置に固定されなければならない。

しかし、現行の構造では、すきまばめにより取り付けられたレースは依然として回転方向に回転可能である。その結果、レース及びこれとかみ合うハウジング等の部品の磨耗及び早期故障が生じる。また、現行の構造による取り付けには時間がかかることがある。

なお、複数の図面を通じて、対応する参照符号が使用される。

以下の詳細な説明は、例を挙げて本発明を説明するものであり、本発明を制限するものではない。この説明により、本発明を当業者が実施できることは明らかである。この説明は、本発明を実施するベストモードであるとここに信じられているものを含む本発明の実施形態、適用例、変形例及び使用法を記載している。

ここで図面を参照すると、図１は、軸受アセンブリＡを説明している。軸受アセンブリＡは、一つのハウジング２と、ハウジング２と結合し軸６にマウントされた単列円錐コロ軸受４と、軸受４の外レース２４又はカップに取り付けられた回転防止ロック器具８とを備えている。図示されていないが、軸受アセンブリＡと類似の第２軸受アセンブリＢが軸受アセンブリＡと逆向きにダイレクト配置にて軸６にマウントされている。したがって、軸受アセンブリＡ及びＢは軸線Ｘの軸方向に軸６を拘束する一方で、軸６が自由に回転するままにしている。また、回転防止ロック器具８は、外レース２４が軸上の元の設定位置から後退又は緩むことを防ぐことにより、軸受の配置が喪われることを防止している。以下、その詳細を説明する。

好適実施形態において、ハウジング２は分離型ハウジング（図３〜４）であり、押さえねじ１４を穴１６に挿入して通すことにより互いに固定可能な上部ペデスタル１０と下部ペデスタル１２とを備えている。軸線Ｘに沿って、ハウジング２は、ハウジング２の内側に開き半孔２０の形態を有する軸受座１８を有する。各半孔２０は、直径が同一である一つの雌ねじ２２を含んでいる。換言すると、軸受座１８はねじ加工されている。各ねじ２２のねじ山の頂は切り詰められているが、ねじ底はＶ字状である。外レース２４は軸受座１８内にはまり込んでいる。

当然、外レース２４が軸受座１８に取り付けられる前に、軸受座１８のねじ２２が刻まれる。軸受座１８にねじ２２を形成するために、上部１０は下部１２に押さえねじ１４により固定されている。次に、ねじ２２の切り詰められたねじ山の径に相当する径を有する穴あけ工具が、軸受座１８がその中に形成されるべき孔２０に突き通される。次いで、ねじ２２が刻まれる。

軸受４（図１）は、カップ２４の形態を有する外レースと、カップ２４内に配置されコーン２６の形態を有する内レースと、カップ２４とコーン２６との間に一列に配列され円すいコロ２８の形態を有する転動体とを備えている。また、軸受４は、複数のコロ２８の間の正しい間隔を維持するために、保持器３０を円すいコロ２８の並びの中に備えている。軸受４の軸線は軸線Ｘと一致している。

軸受カップ２４は、軸線Ｘに対して内向きに設けられたテーパー軌道３２を有し、軌道３２の小端に背面３４を有する。背面３４は軸線Ｘに対して垂直となる。外向きに設けられたカップの面すなわちカップの外径に沿って、カップ２４は、ねじ３６と、ねじ３６を越した円筒平滑面３８とを有する。ねじ３６は、カップ２４の長さの３３％と５０％との間の範囲を占め、背面３４からカップ２４の反対の端まで延びている。このよう、ねじ３６は、テーパー軌道３２の小端でカップ２４を取り囲んでいる。若干の隙間を有するものの、ねじ３６がねじ２２とかみ合うという意味で、ねじ３６のピッチ及び直径は軸受座１８のねじ２２のピッチ及び直径と一致している。実際には、２つのねじ２２及び３６のピッチ径の差は０．００３０インチと０．０１９０インチとの間の範囲となるべきである。円筒面３８の直径は、カップ２４の雄ねじ３６の内径よりも大きくて、ねじ２２の切り詰められたねじ山の頂における軸受座１８の雌ねじ２２の径よりも小さい。円筒面３８の径とねじ２２の切り詰められたねじ山の頂が連なる径との差は、０．０００５インチと０．００３０インチとの間の範囲となるべきである。

カップ２４は鋼鉄から成形され、その軌道３２に沿って高周波焼入され、その他の部分について高周波焼入されないことが好ましい。あるいは、カップ２４は、浸炭焼入鋼から構成されることができ、ねじ３６は硬化される。

コーン２６は軸受４のカップ２４内に位置していて、軸線Ｘから外れて外向きにカップ軌道３２に向き合うように設けられたテーパー軌道４０を有する。コーン２６は、その軌道４０の大端にスラストリブ４２を有し、スラストリブ４２の端部に軸線Ｘに対して垂直となる背面４４を有する。

軸受４の円すいコロ２８はカップ２４及びコーン２６の軌道３２と４０との間に一列となって存在している。これらは、軌道３２及び４０とその円すい側面で接触する一方、その大端面はコーン２６のスラストリブ４２を圧迫する。コロ２８の円すい側面を包絡する円すい状のエンベロープが軸線Ｘ上の共通点に頂点を有するという意味で、コロ２８は頂点が一致している。軌道３２及び４０に対する円すい状のエンベロープの頂点は同一点上に位置する。

軸受４のコーン２６はしまりばめにより軸６上にはまり込むことが好ましい。その背面４４は軸の肩４６を圧迫する。保持器３０は、コロ２８をコーン２６の軌道４０の周りに保持する。その結果、コーン２６及びコロ２８は、コーンアセンブリとして知られる一つのユニットとして取り付けられる。軸受４のカップ２４は、その雄ねじ３６が軸受座１８の雌ねじ２２とかみ合うようにして、軸受座１８にねじ込まれる。

軸受４が取り付けられる前に、軸受４には回転防止ロック器具８（図１〜５）がはめ込まれる。回転防止ロック器具８は、板金プレス加工物として成形してもよい。回転防止ロック器具８は、カップ２４の背面３４から外向きに延び途切れることのない外リップ５２と、刻みが付けられた内リップ５４とを有する一つの環状リング５０である。カップ２４の背面３４にリング５０を溶接付けすることによって、回転防止ロック器具８は軸受４に取り付けられる。こうして、回転防止ロック器具８はカップ２４とともにとどまり、かみ合わせが調整工具５８により設定される。回転防止ロック器具８のカップ２４への溶接付けは、ピンを使用して回転防止ロック器具８をカップ２４に固定する構造よりも増強された保持力を与える。

軸受４が取り付けられる際には、とがり先又は針先を有する任意の種類の止めねじ７０等の締結具は、止めねじ７０のねじ先が回転防止ロック器具８の外リップ５２に窪みをつけるかあるいは貫通するまでハウジング２の上部ペデスタル１０のねじ穴７２を通して進められる。これにより、回転防止ロック器具８はハウジング２の中で回転しないように固定される。止めねじ７０には、マイナス、プラス、角、六角穴付き又はその他の種類の頭部を有するねじが含まれる。ハウジング２と止めねじ７０とのかみ合わせ及びカップ２４に溶接されている回転防止ロック器具８と止めねじ７０とのかみ合わせは、カップ２４と回転防止ロック器具８とねじ７０とハウジング２とを一つに連結する。このようにして、ハウジング２内でカップ２４が種々の回転を防止している。止めねじ７０は外リップ５２と任意の点でかみ合うようにしてもよい。したがって、途切れることのない外リップ５２と共に止めねじ７０を使用することは、カップ２４の無限回転位置決めを与える。外リップ５２の幅は、軸受アセンブリＡ及びＢ内の影響を受ける全部品の軸方向の公差の累積に基づいている。したがって、止めねじ７０が外リップ５２とかみ合うために利用できる幅の外リップ５２が常に十分に存在するようになっている。

別の実施形態において、上部ペデスタル１０は、止めねじ７０をねじ込むためのねじ穴７２を有していない。その代わりに、止めねじ７０はセルフタップねじであり、ハウジング２の上部ペデスタル１０のねじ未加工の穴を貫通して回転防止ロック器具８の外リップ５２とかみ合うまでねじ込まれる。

内リップ５４は、円周上等間隔に配列されるとともにカップ２４の背面３４を超えて露出したノッチ５６を備える。これらのノッチが、調整工具５８によりカップ２４を回わすためにかみ合わせ得る形態を与えている。回転防止ロック器具８は、工具５８をカップ２４に結合して軸受４の位置を軸線Ｘに沿って軸方向に調整する働きをする。その一方で、いったんカップ２４が軸受座１８の中で軸受の適切配置まで回わると、回転防止ロック器具８は、カップ２４を、回転に抗して固定する、後進させる、又は緩めるという等しく重要な機能を提供する。また、回転防止ロック器具８は、カップ２４及びハウジング２のねじ加工された領域及びねじ未加工の領域の両方において、軸受４の外径とハウジング２の内径との間の磨耗を防いでいる。

工具５８（図６）は、その外周上にタブ６２を備え、その中心に駆動ソケット穴６４を備えるディスク６０の形状をしている。工具５８は、そのタブ６２がノッチ５６に収まるように回転防止ロック器具８上又は回転防止ロック器具８内にはまり込み、ディスク６０及び回転防止ロック器具８がかみ合って一体となって回わるように構成されている。駆動ソケット穴６４で工具とかみ合うレンチにより回転が影響を受けることがある。実際、軸受４が適切な設定になるように、工具５８は、軸受アセンブリＡ及びＢの各々のカップ２４の回転防止ロック器具８とかみ合わされ、カップ２４は工具５８とともに回される。必要であれば、工具５８は、その外面６８に、適切な軸受調整を得るために適切な角度の回転をする助けとなるインクリメンタルマーク６６を備えている。

コーン２６及びそのコロ２８、すなわちコーンアセンブリは、ハウジング２がカップ２４にはめ合わされる前に、軸６の上に取り付けられる必要がある。いったんコーン２６が軸６にはめ合わされると、コーン２６の周りに配置されたコロ２８の周りにカップ２４がはめ合わされる。換言すると、軸受４が軸６の周りに取り付けられる。軸受４が軸６にはめ合わされることに伴って、ハウジングの上部１０は、軸受４が半孔２０にはまるようにハウジングの下部１２に固定される。カップ２４は半孔２０の中に位置し、そのねじ３６が半孔２０のねじ２２と確実にかみ合うように、カップ２４は時計回り又は反時計回りに僅かに回転する必要があることもある。所定の位置にカップ２４を保持するために、すなわち、ハウジング２の下部１２の内部に下げられていく際に軸受４が軸６と一緒に確実に留まるように、固定金具を使用してもよい。こうして、カップ２４内のねじ３６は下部１２のねじ２２とかみ合う。上部ペデスタル１０と下部ペデスタル１２とは押さえねじ１４で固定される。こうして、軸受座１８が完成され、軸受座は軸受４を取り囲む。

この後、軸受４は調整される。調整のために、軸受が適切に設定されるまで調整工具５８を使用して軸受４を回転させて、カップ２４は軸受座１８内を前後させられる。軸受４の設定は、軸受アセンブリＡの実効中心と軸受アセンブリＢの実効中心との間の間隔により調整される。軸受アセンブリの実効中心は、軌道４０の中心から軸線Ｘまで垂直線を描くことにより決定される。この軸線Ｘ上の点が軸受アセンブリの実効中心である。軸受アセンブリＡ及びＢの実効中心の間の距離は実効広がりと呼ばれる。

各カップ２４の円筒面３８とカップ２４がその中に含まれている軸受座１８のねじ２２の切り詰められたねじ山の頂との間のはめ合いは、カップ２４のねじ３６と軸受座１８のねじ２２とのはめ合いよりもきつくなっている。より具体的には、雌ねじ２２の切り詰められたねじ山の頂とカップ２４の円筒面３８との間の隙間は、軸受座１８の雌ねじ２２のピッチ径とカップ２４の雄ねじ３６とのピッチ径の差よりも小さく、前者が後者よりも大きくなっている。この配列では、軸方向及び傾き方向荷重はカップ２４の円筒面３８を介して軸受４からハウジング２に伝わる。一方で、軸方向又はスラスト荷重は、軸受座１８及びカップ２４のかみ合ったねじ２２及び３６を介して、軸受４とハウジング２との間で伝わる。ピッチ径のはめ合いの差と、円筒面３８とねじ２２のねじ山の頂との差は、０インチと０．０１８５インチとの間の範囲となるべきである。

他の変形も得られる。例えば、各軸受座１８の雌ねじ２２は軸受座１８の全長に延びている必要はなく、円筒平滑面まで続いていればよい。この面は、軸受座１８に合わさって配置されるカップ２４の円筒面３８に向かい合って存在する。軸受座１８及びカップ２４のねじ２２及び３６の各々は実際にはヘリカルらせんである。ボールねじ等の他形状のらせんを使用してもよい。また、円錐コロ軸受４の代わりに、傾斜軌道を備えた別の軸受、例えば、アンギュラコンタクト玉軸受を使用してもよい。この場合、置き換えられた軸受の外レースはねじ３６及び円筒面３８を備える。

別の実施形態において、回転防止ロック器具８は、種々の構成をとることができる。また、これは、接着剤、ねじ、ピン等を含む種々の方法により、カップ２４の背面３４、前面、又は円筒面３８を含む種々の位置に取り付けることができる。

別の実施形態において、ハウジングは一体型ハウジングの形態で実施可能である。また、回転防止ロック器具は、ディファレンシャルにおいて、ピニオン軸又はねじ加工されたカップを使用するその他の軸に、ダイレクトマウント又はインダイレクトマウントにて使用することができる。

本発明の範囲を逸脱することなく上記構成を変形することができる。上記明細書に含まれ、あるいは添付の図面に示されている全ての事項は、例示目的として理解され、制限する意味では理解されないものである。

本発明に従って構成されるとともに本発明を具体化した回転防止ロック器具とともに提示される軸受配列の断面図である。 本発明に従って構成されるとともに本発明を具体化した回転防止ロック器具とともに提示された軸受外レースを透視図法で示すものである。 軸受外レースに取り付けられた回転防止ロック器具、止めねじ、及びハウジングを示す斜視図である。 ハウジングとかみ合った回転防止ロック器具を示す斜視図である。 ロックリングとかみ合う止めねじを示す断面図である。 回転防止ロック器具及びこの器具が取り付けられる外レースとかみ合うとともに回転させることが可能な調整工具を示す斜視図である。

Claims (16)

1. コロ軸受アセンブリの外レースに取り付けられた環状リングと、
   前記環状リングから延びた外リップと、
   前記環状リングから延びた内リップにおいて、前記コロ軸受アセンブリのハウジング内における軸受の配置を調整するための工具にかみ合わせ可能な内リップと、
   前記軸受アセンブリを好ましい軸受の配置に固定するために前記外リップとかみ合うことが可能な締結具と、
   を有するコロ軸受アセンブリ用回転防止ロック器具。
2. 前記外レースは、前記ハウジングのねじ座とかみ合うねじ面を有する請求項１の回転防止ロック器具。
3. 前記外レースの前記ねじ面が、前記外レースの外面の約３３％ないし約５０％の長さを占めている請求項２の回転防止ロック器具。
4. 前記締結具は、前記ハウジングのねじ穴を貫通して前記外リップとかみ合うまでねじ込まれた止めねじを有する請求項1の回転防止ロック器具。
5. 前記締結具は、前記ハウジングのねじ未加工の穴を貫通して前記外リップとかみ合うまでねじ込まれたセルフタップねじを有する請求項1の回転防止ロック器具。
6. 前記工具は前記内リップのノッチとかみ合うタブを備えるディスクを有する請求項１の回転防止ロック器具。
7. 前記工具が、前記軸受アセンブリについて前記好ましい軸受の配置を達成するための視覚的助けとなるインクリメンタルマークをさらに有する請求項６の回転防止ロック器具。
8. 前記コロ軸受アセンブリが、
   ねじ加工されたハウジングとかみ合うことが可能なねじ加工された外面を備えた外レースと、
   前記外レース内に配置され、軸とかみ合うことが可能な内レースと、
   前記外レースと前記内レースとの間に配列された転動体と、
   をさらに有する請求項１の回転防止ロック器具。
9. ねじ加工されたハウジングとかみ合うことが可能なねじ加工された外面を備えた外レースと、
   前記外レース内に配置され、軸とかみ合うことが可能な内レースと、
   前記外レースと前記内レースとの間に配列された転動体と、
   前記外レースに取り付けられ、前記コロ軸受アセンブリのハウジング内部における軸受の配置を調整するための工具にかみ合わせ可能な回転防止ロック器具と
   前記軸受アセンブリを好ましい軸受の配置に固定するために前記回転防止ロック器具とかみ合うことが可能な締結具と、
   を有する回転防止コロ軸受アセンブリ。
10. 前記外レースに取り付けられた環状リングと、
    前記環状リングから延びた外リップと、
    前記環状リングから延びた内リップにおいて、前記コロ軸受アセンブリの前記ねじ加工されたハウジング内部における軸受の配置を調整するための工具にかみ合わせ可能な内リップと、
    をさらに有する請求項９の回転防止コロ軸受アセンブリ。
11. 前記締結具が、前記ねじ加工されたハウジングのねじ穴を貫通して前記外リップとかみ合うまでねじ込まれた止めねじを有する請求項９の回転防止ロック器具。
12. 前記締結具が、前記ねじ加工されたハウジングのねじ未加工の穴を貫通して前記外リップとかみ合うまでねじ込まれたセルフタップねじを有する請求項９の回転防止ロック器具。
13. 前記外レースの前記ねじ面が、前記外レースの外面の約３３％ないし約５０％の長さを占めている請求項９の回転防止ロック器具。
14. 軸受アセンブリをハウジング内における好ましい軸受の配置に固定する方法において、
    前記軸受アセンブリは、ねじ加工された外面を備えた一つの外レースと、前記外レース内に配置された一つの内レースと、前記外レースと前記内レースとの間に配列された転動体と、前記外レースに取り付けられた回転防止ロック器具とを有し、
    前記方法は、
    前記外レースのねじ加工された外面を前記ハウジングのねじ面にかみ合わせるステップと、
    前記回転防止ロック器具を工具にかみ合わせるステップと、
    前記軸受アセンブリが好ましい軸受の配置となるまで前記ハウジング内で前記軸受アセンブリを前後させるために、前記工具及び前記かみ合わされた回転防止ロック器具を回転させるステップと、
    前記軸受アセンブリを前記好ましい軸受の配置に締結具で固定するステップと、
    を有する方法。
15. 前記軸受アセンブリを固定するステップが、ハウジングのねじ穴を貫通して前記外リップとかみ合うまで止めねじをねじ込むステップをさらに有する請求項１４の方法。
16. 前記軸受アセンブリを固定するステップが、ハウジングのねじ未加工の穴を貫通して前記外リップとかみ合うまでセルフタップねじをねじ込むステップをさらに有する請求項１４の方法。

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