JP2013130208A

JP2013130208A - 円すいころ軸受用保持器、及びこれを用いた円すいころ軸受

Info

Publication number: JP2013130208A
Application number: JP2011278020A
Authority: JP
Inventors: Kingo Kitaguchi; 欽悟北口
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-07-04

Abstract

【課題】低コストで、耐久性の低下を抑制することができる円すいころ軸受用保持器を提供する。
【解決手段】本発明の円すいころ軸受用保持器１０は、小径環状部と、大径環状部１２と、周方向に互いに間隔をおいて配置されて小径環状部と大径環状部１２とを軸方向に所定間隔をおいて同心に連結する複数の柱部と、を備えている。また、小径環状部、大径環状部１２、及び隣接する一対の柱部により囲まれる空間によって、円すいころ４を収容するためのポケット１４が周方向に複数形成されている。大径環状部１２には、当該大径環状部１２のポケット１４内側に向く第３端面２２における径方向外側端縁２６と、ポケット１４に収容された円すいころ４の大径端面４ｂとの接触を防止する傾斜面２５が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、円すいころ軸受用保持器、及びこれを用いた円すいころ軸受に関する。

円すいころ軸受が備えている保持器には、複数の円すいころを収容保持するためのポケットが複数形成されている。
上記保持器は、環状の部材であり、小径環状部と、大径環状部と、これらを連結する複数の柱部とを備えている。円すいころを収容するポケットは、これら小径環状部、大径環状部、及び柱部により囲まれる台形状の空間によって構成されている。
ここで、上記ポケットの隅部には、応力集中が生じることから、ポケットの隅部に亀裂が生じて、保持器の耐久性が低下するという問題があった。そこで、ポケットの開口周縁にリブ状の厚肉部を形成しかつポケットの隅部に盗み部を形成して、ポケットの隅部の応力を分散させつつ強度を高めることがなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２４０８９７号公報

しかし、上記従来例の保持器では、厚肉部及び盗み部を形成するために、ポケットの周囲にバーリング加工等の塑性加工によって厚肉部を形成し、その後、ブローチ加工やドリル加工等の切削加工によって盗み部を形成するといった工程が採られており、ポケットの周囲に厚肉部及び盗み部を設けるために多くの工数を要するので、製造コストが高くなるという新たな問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、低コストで、耐久性の低下を抑制することができる円すいころ軸受用保持器、及びこれを用いた円すいころ軸受を提供することを目的とする。

本発明者は、円すいころ軸受用保持器の耐久性を高めるために鋭意研究を重ねていたところ、ＣＡＥ等によるシミュレーションや応力解析の結果から、ポケットの隅部に応力集中が生じる原因として、保持器が軸方向に移動したときに、保持器の柱部のポケットに臨む面と、大径環状部のポケットに臨む面の径方向外側端縁とが、同時に円すいころに衝突することで、ポケットの隅部の径方向外側縁に過大な応力集中が生じることを見出した。本発明者は、この知見に基づいて、以下の発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、小径環状部と、前記小径環状部よりも大径の大径環状部と、周方向に互いに間隔をおいて配置され、前記小径環状部と前記大径環状部とを軸方向に所定間隔離した状態で同心に連結する複数の柱部と、を備え、前記小径環状部、前記大径環状部、及び互いに隣接する前記柱部により囲まれる空間によって、円すいころを収容するためのポケットが周方向に複数形成されている円すいころ軸受用保持器において、前記大径環状部には、前記ポケットに臨む面の径方向外側端縁と、前記ポケットに収容された前記円すいころの端面との接触を防止する逃げ部が形成されていることを特徴としている。

上記構成の円すいころ軸受用保持器によれば、大径環状部には、ポケットに臨む面の径方向外側端縁と、ポケットに収容された円すいころの端面との接触を防止する逃げ部が形成されているので、柱部のポケットに臨む面と、大径環状部のポケットに臨む面の径方向外側端縁とが同時に円すいころに衝突するのを防止することができる。これにより、大径環状部と柱部との間のポケットの隅部の径方向外側縁に過大な応力集中が生じるのを防止できる。したがって、上記従来例のように厚肉部を形成した後に盗み部を形成するといった工程を経なくても、逃げ部を形成するだけで、亀裂の発生等を抑制することができる。この結果、低コストで、保持器の耐久性が低下するのを抑制することができる。

上記円すいころ軸受用保持器において、前記逃げ部は、前記ポケットに臨む面に形成され、径方向内側から径方向外側に向かって前記円すいころの端面から離間するように傾斜させた傾斜面により構成されていることが好ましく、この場合、簡易な構成で逃げ部を形成することができ、より低コスト化を図ることができる。

また、上記円すいころ軸受用保持器において、前記ポケット内側における前記大径環状部と柱部との間の両隅部には、前記円すいころの端面縁部に摺接する一対の摺接部が形成され、前記逃げ部は、これら摺接部よりも前記円すいころの端面から離間する方向に凹む凹部によって構成されていることが好ましい。
この場合、円すいころの端面縁部に摺接する摺接部により保持器の軸方向への移動を規制できるとともに凹部によって、大径環状部が円すいころに接触するのを確実に防止できる。

また、本発明は、外輪と、内輪と、前記外輪及び前記内輪の間に転動自在に介在した複数の円すいころと、前記複数の円すいころを保持する円すいころ軸受用保持器と、を備えた円すいころ軸受において、前記円すいころ軸受用保持器が、上述の円すいころ軸受用保持器であることを特徴としている。
上記構成の円すいころ軸受によれば、円すいころ軸受用保持器について、低コストで、耐久性の低下を抑制することができるので、円すいころ軸受全体としても、低コストで、耐久性の低下を抑制することができる。

本発明の円すいころ軸受用保持器、及びこれを用いた円すいころ軸受によれば、低コストで、耐久性の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受の断面図である。保持器の一部欠截斜視図である。図１中、保持器の大径環状部の部分を拡大した断面図である。従来例の保持器について応力解析を実施したときに用いた解析モデルを示す図である。本発明の他の実施形態に係る保持器を径方向外側から見たときの一部外観図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る円すいころ軸受の断面図である。
図１中、本実施形態の円すいころ軸受１は、外輪２と、内輪３と、内外輪２，３の間に転動自在に介在した複数の円すいころ４と、複数の円すいころ４を周方向に等間隔に保持する円すいころ軸受用保持器１０とを備えている。

内外輪２，３は、浸炭鋼や軸受鋼等の軸受用鋼により形成された環状の部材である。円すいころ４は、軸受用鋼により形成された部材であり、小径端面４ａ、大径端面４ｂ、及び円すい面状の転動面４ｃを有している。円すいころ４は、外輪２の内周側に形成された外輪軌道面２ａ、及び内輪３の外周側に形成された内輪軌道面３ａを転走する。
内外輪２，３は、両軌道面２ａ，３ａを転走する複数の円すいころ４を介在することで、互いに相対回転自在である。
保持器１０は、圧延鋼板等をプレス成形することにより環状に形成された部材であり、内外輪２，３の間に配置されている。

図２は、保持器１０の一部欠截斜視図である。保持器１０は、環状の小径環状部１１と、小径環状部１１よりも大径の大径環状部１２と、小径環状部１１と大径環状部１２とを軸方向に所定間隔離した状態で同心に連結する複数の柱部１３とを備えている。
小径環状部１１の外側端部には、内輪３の小鍔部３ｂ（図１）に摺接することで保持器１０全体を周方向に案内する折曲部１１ａが形成されている。
保持器１０には、複数の円すいころ４を周方向に等間隔に収容し保持するポケット１４が複数形成されている。ポケット１４は、小径環状部１１、大径環状部１２及び互いに隣接する柱部１３により台形状により囲まれる空間によって形成されている。ポケット１４は、収容する円すいころ４に対して、所定のクリアランスを有するように形成されており、円すいころ４を転動可能に保持する。

各ポケット１４に収容される円すいころ４は、小径環状部１１においてポケット１４に臨む面である第１端面２０、柱部１３においてポケット１４に臨む面である第２端面２１、及び大径環状部１２においてポケット１４に臨む面である第３端面２２に摺接しつつ、ポケット１４内で保持される。

なお、保持器１０は、ポケット１４に収容されている円すいころ４によって、軸方向への移動が規制されている。従って、保持器１０は、円すいころ４に対して、クリアランス分だけ僅かに軸方向に相対移動可能である。

図３は、図１中、保持器１０の大径環状部１２の部分を拡大した断面図である。
大径環状部１２の第３端面２２は、円すいころ４の大径端面４ｂと摺接する環状摺接面２４と、環状摺接面２４の径方向外側端から径方向外側に向かって大径端面４ｂから離間するように傾斜する傾斜面２５とにより構成されている。
環状摺接面２４は、第３端面２２における径方向内側端縁２３から円すいころ４の大径端面４ｂ及び小径環状部１１の第１端面２０と平行に延びている。
第３端面２２の径方向外側端縁２６は、当該第３端面２２を構成している傾斜面２５によって、円すいころ４の大径端面４ｂから離間され、大径端面４ｂとの接触が防止されている。つまり、傾斜面２５は、当該第３端面２２の径方向外側端縁２６と、円すいころ４の大径端面４ｂとの接触を防止する逃げ部を構成している。

ここで、本発明者は、保持器１０に関するＣＡＥ等によるシミュレーションや応力解析を実施した結果、柱部１３と、大径環状部１２との間のポケット１４の隅部の径方向外側端縁に過大な応力集中が生じる原因を見出した。
図４は、従来例の保持器について応力解析を実施したときに用いた解析モデルを示す図である。図に示すように、上記従来例の保持器をモデル化し、実際に保持器の使用状態をシミュレーションするとともに当該保持器に作用する応力の解析を行った。その結果、使用状態にある保持器が軸方向に移動したときに、柱部１３の第２端面２１における図４中丸印Ａに示す部分であるポケット１４の隅部Ｃ付近と、大径環状部１２の第３端面２２における丸印Ｂに示す部分である径方向外側端縁２６の周方向中央部付近とが同時に円すいころに衝突することで、ポケット隅部Ｃの径方向外側端縁に過大な応力集中が生じることを見出した。

本実施形態の保持器１０によれば、大径環状部１２には、当該大径環状部１２の第３端面２２における径方向外側端縁２６と、ポケット１４に収容された円すいころ４の大径端面４ｂとの接触を防止する逃げ部としての傾斜面２５が形成されているので、柱部１３の第２端面２１と、大径環状部１２の第３端面２２における径方向外側端縁２６とが同時に円すいころ４に衝突するのを防止することができる。これにより、大径環状部１２と柱部１３との間のポケット１４の隅部Ｃの径方向外側縁に過大な応力集中が生じるのを防止できる。したがって、上記従来例のように厚肉部を形成した後に盗み部を形成するといった工程を経なくても、逃げ部を形成するだけで、亀裂の発生等を抑制することができる。この結果、低コストで、保持器１０の耐久性が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、前記大径環状部１２の環状摺接面２４の径方向外側端から径方向外側に向かって大径端面４ｂから離間するように傾斜させた傾斜面２５によって、逃げ部を構成したので、簡易な構成とすることができ、より低コストで、耐久性の低下を抑制することができる。
特に、本実施形態においては、上記第３端面２２の環状摺接面２４が第１端面２０と平行であるので、ポケット１４を打ち抜き形成すると同時に、上記傾斜面２５を形成することができる。このため、さらなるコストの低減が可能となる。

なお、本実施形態では、保持器１０に傾斜面２５を設けることで、大径環状部１２の第３端面２２における径方向外側端縁２６と、円すいころ４の大径端面４ｂとの接触を防止する一方、柱部１３の第２端面２１と、前記環状摺接面２４とが同時に円すいころ４に衝突することは許容している。
本発明者は、仮に、柱部１３の第２端面２１と、大径環状部１２の環状摺接面２４とが同時に円すいころ４に衝突したとしても、ポケット１４の隅部に作用する応力が径方向（保持器１０の厚み方向）に分散されて、過大な応力集中が生じないことを、上述の手法と同様の応力解析を実施することで確認した。

図５は、本発明の他の実施形態に係る保持器１０を径方向外側から見たときの一部外観図である。円すいころ４に摺接する摺接部３０と、この摺接部３０よりも円すいころ４の端面から離間する方向に凹む凹部３１とが形成されている点において、上記実施形態と相違している。

摺接部３０は、大径環状部１２と柱部１３との間の隅部に形成されており、円すいころ４の大径端面４ｂと転動面４ｃとの間に形成された端面縁部としての面取り部４ｄに摺接するように一対形成されている。
凹部３１は、摺接部３０の大径環状部１２側の端部３０ａから円すいころ４の大径端面４ｂに対して離間する方向に凹んで形成されている。
このため、円すいころ４の面取り部４ｄが摺接部３０に摺接する位置（図中、破線Ｄに示す位置）にまで軸方向に移動したときにも、円すいころ４の大径端面４ｂと、大径環状部１２の第３端面２２とが接触するのを確実に防止することができる。
また、本実施形態では、ポケット１４を打ち抜き形成すると同時に凹部３１を形成することができるので、さらなるコストの低減が可能となる。

１：円すいころ軸受２：外輪３：内輪４：円すいころ
４ｂ：大径端面１０：保持器１１：小径環状部
１２：大径環状部１３：柱部１４：ポケット
２２：第３端面（ポケットに臨む面）２５：傾斜面（逃げ部）
２６：径方向外側端縁３０：摺接部３１：凹部Ｃ：隅部

Claims

小径環状部と、
前記小径環状部よりも大径の大径環状部と、
周方向に互いに間隔をおいて配置され、前記小径環状部と前記大径環状部とを軸方向に所定間隔離した状態で同心に連結する複数の柱部と、を備え、
前記小径環状部、前記大径環状部、及び互いに隣接する前記柱部により囲まれる空間によって、円すいころを収容するためのポケットが周方向に複数形成されている円すいころ軸受用保持器において、
前記大径環状部には、前記ポケットに臨む面の径方向外側端縁と、前記ポケットに収容された前記円すいころの端面との接触を防止する逃げ部が形成されていることを特徴とする円すいころ軸受用保持器。
前記逃げ部は、前記ポケットに臨む面に形成され、径方向内側から径方向外側に向かって前記円すいころの端面から離間するように傾斜させた傾斜面により構成されている請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器。
前記ポケット内側における前記大径環状部と柱部との間の両隅部には、前記円すいころの端面縁部に摺接する一対の摺接部が形成され、
前記逃げ部は、これら摺接部よりも前記円すいころの端面から離間する方向に凹む凹部によって構成されている請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器。
外輪と、内輪と、前記外輪及び前記内輪の間に転動自在に介在した複数の円すいころと、前記複数の円すいころを保持する円すいころ軸受用保持器と、を備えた円すいころ軸受において、
前記円すいころ軸受用保持器が、請求項１〜３のいずれか一項に記載の円すいころ軸受用保持器であることを特徴とする円すいころ軸受。