JP2015031359A - 保持器、円錐ころ軸受及び円錐ころ軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】底広げ処理及び加締め処理を不要とし、剛性の低下を抑制可能な保持器、円錐ころ軸受及び円錐ころ軸受の製造方法を提供する。【解決手段】保持器５が、小径側環状部５１と大径側環状部５２の一方と複数の柱部５３とが一体に形成された第１保持器分割体５Ａを、小径側環状部５１と大径側環状部５２の他方からなる第２保持器分割体５Ｂに組み付けることで構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、保持器、円錐ころ軸受及び円錐ころ軸受の製造方法に関する。

従来から、例えば自動車の車軸や発電機の主軸などには径方向へ大きな負荷や衝撃が加わるため、これらを支持する用途には当該負荷や衝撃に対する負荷能力の高い円錐ころ軸受が用いられている。

図８(ａ)に示す構成において、円錐ころ軸受Ａは、相対回転可能に対向して配置された内輪２及び外輪４と、内輪２に形成された内輪軌道面２ａと外輪４に形成された外輪軌道面４ａとの間に転動自在に組み込まれた複数の円錐ころ６と、複数の円錐ころ６を１つずつ回転自在に保持するポケット３２を有する保持器３０と、を備えている。なお、内輪２には、円錐ころ６を保持、案内する小径側つば部２ｂと大径側つば部２ｃが、内輪軌道面２ａの両端部(図８(ａ)の左端部と右端部)にそれぞれ設けられており、当該つば部２ｂ，２ｃによって、円錐ころ６は内輪軌道面２ａと外輪軌道面４ａとの間で軸方向(図８(ａ)の左右方向)に位置決めされている。

この場合、保持器３０は、円すい状の筒形を成すように形成されており、各円錐ころ６を回転自在に保持する複数のポケット３２と、当該ポケット３２と同数の柱部３４とが周方向に沿ってそれぞれ交互に等間隔を成して設けられている。隣り合うポケット３２は、柱部３４によって連結されており、さらに各柱部３４は、保持器３０の小径側(図８(ａ)の左側)の小径側環状部３６と大径側(図８(ａ)の右側)の大径側環状部３８によりそれぞれ連結されている。そして、各円錐ころ６を１つずつポケット３２内に収容することで、保持器３０は、それぞれの円錐ころ６を周方向に一定の間隔を保った状態で保持することができる。なお、保持器３０は、その小径側環状部３６を内輪２の小径側つば部２ｂ側に位置付け、その大径側環状部３８を内輪２の大径側つば部２ｃ側に位置付けて、内外輪２,４間に組み込まれている。

このような構成を成す円錐ころ６と保持器３０とを内輪２に組み付ける場合、保持器３０に収容された円錐ころ６は、内輪２の小径側つば部２ｂを乗り越えて(図８(ｂ)の状態)、当該内輪２に嵌合される。この場合、円錐ころ６が内輪２の小径側つば部２ｂを乗り越える際、円錐ころ６が小径側つば部２ｂに押し付けられ、当該円錐ころ６に傷が付いてしまう場合がある。このような円錐ころ６の損傷を回避するための方策として、円錐ころ６と保持器３０とを内輪２に組み付ける際、保持器３０の小径側環状部３６を底押し治具などで変形させ、柱部３４の小径側環状部３６近傍部分の径を押し広げる底広げ処理が行われている。これにより、保持器３０に収容された円錐ころ６の内接円径(ころに内接する仮想円筒の直径)を拡大することができるため、円錐ころ６と小径側つば部２ｂとが接触せず、円錐ころ６の損傷を回避することができる。

円錐ころ６と保持器３０とを内輪２に組み付けた後、変形した保持器３０の小径側環状部３６を加締め処理することで、当該小径側環状部３６を縮径させる(図８(ｃ)の状態)。これにより、柱部３４の小径側環状部３６近傍部分の押し広げられた径を元の状態まで戻すことができ、この結果、拡大された円錐ころ６の内接円径も元の状態まで戻すことができる。そして、内輪２、保持器３０及び円錐ころ６を外輪４に組み付けることで、円錐ころ軸受Ａを構成することができる(図８(ａ))。

かかる底広げ処理及び加締め処理には比較的大きな力が必要であり、さらに形状に歪みが残りやすく、外径真円度等の精度を悪化させるという不都合があった。一方で、この底広げ処理及び加締め処理に要する力を軽減するための提案も行われている。

特許文献１に記載の円錐ころ軸受用保持器では、図９に示す従来の保持器１００において、図１０に示すように、小径側環状部１０１の一部にスリット１０２を設け、小径側環状部１０１の直径を容易に弾性的に拡大させ得る構成を提案している。これにより、組立て時に小径側環状部１０１の変形が容易になり、通常のプレス保持器で行われている底広げ処理及び加締め処理よりも小さい力で軸受の組立てが可能となる。

特開２００７−２４１１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の円錐ころ軸受用保持器では、小径側環状部１０１にスリット１０２が形成されるため、軸受運転時の剛性の低下が懸念される。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、底広げ処理及び加締め処理を不要とし、剛性の低下を抑制可能な保持器、円錐ころ軸受及び円錐ころ軸受の製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 小径側環状部と、大径側環状部と、円錐ころを収容するポケットを形成するように前記小径側環状部と前記大径側環状部とを連結する複数の柱部と、を有する保持器であって、
前記小径側環状部と前記大径側環状部の一方と前記複数の柱部とが一体に形成された第１保持器分割体を、前記小径側環状部と前記大径側環状部の他方からなる第２保持器分割体に組み付けることで構成されることを特徴とする保持器。
（２） 前記第２保持器分割体には、第１保持器分割体の前記複数の柱部がそれぞれ嵌合する複数の多角形状の穴部が形成され、
前記穴部には、隅部に逃げ溝が設けられていることを特徴とする（１）に記載の保持器。
（３） 前記第２保持器分割体に形成された複数の穴部に嵌合する、第１保持器分割体の前記複数の柱部の端部は、多角形状を有し、
前記柱部の端部は、角部が面取りされていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の保持器。
（４） 前記第２保持器分割体に、前記第１保持器分割体の前記複数の柱部の端部が締め代を持って圧入されるか、溶接されるか、若しくは加締めによって結合されていることを特徴とする（２）又は（３）に記載の保持器。
（５） 外輪と、内輪と、複数の円錐ころと、前記複数の円錐ころを所定の間隔で回転自在に保持する保持器と、を備えた円錐ころ軸受であって、
前記保持器は、（１）〜（４）のいずれかに記載の保持器から構成されていることを特徴とする円錐ころ軸受。
（６） （５）に記載の円錐ころ軸受の製造方法であって、
前記内輪、前記複数の円錐ころ、前記第１保持器分割体を組み付けた後に、前記第２保持器分割体を前記第１保持器分割体に組み付けることを特徴とする円錐ころ軸受の製造方法。
（７） 前記第２保持器分割体を前記第１保持器分割体に組み付ける際に、前記複数の柱部のうち少なくとも２以上の柱部をまとめて組み付けることを特徴とする（６）に記載の円錐ころ軸受の製造方法。

本発明によれば、保持器が、小径側環状部と大径側環状部の一方と複数の柱部とが一体に形成された第１保持器分割体を、小径側環状部と前記大径側環状部の他方からなる第２保持器分割体に組み付けることで構成されるので、組み付けに際し、通常のプレス保持器で従来行われている底広げ処理及び加締め処理が不要となる。また、スリットを設ける必要もないため、剛性の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態の保持器の斜視図である。 図１の保持器の分解斜視図である。 第１保持器分割体を部分斜視図である。 第２保持器分割体の平面図である。 図４の部分拡大図である。 （ａ）は内輪、円錐ころ、第１保持器分割体を組み付ける工程の一例を示す断面図であり、（ｂ）は内輪、円錐ころ、第１保持器分割体を組み付ける工程の他の例を示す断面図である。 （ａ）は内輪、円錐ころ、第１保持器分割体が組み付けられた状態を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の状態からさらに第２保持器分割体が組み付けられた状態を示す断面図である。 （ａ）は従来のプレス保持器を用いた円錐ころ軸受の断面図であり、（ｂ）は底広げ処理が施された保持器を内輪に組み付ける工程を示す断面図であり、（ｃ）は保持器を内輪に組み付けた後、加締め処理が施される工程を示す断面図である。 特許文献１に記載の従来の円錐ころ軸受用保持器の斜視図である。 特許文献１に記載の円錐ころ軸受用保持器の一部を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態の保持器、円錐ころ軸受及び円錐ころ軸受の製造方法について図面を参照して説明する。なお、内輪、外輪、円錐ころについては、従来と同様の構成を有するので、図８と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
図１は本発明の一実施形態の保持器の斜視図であり、図２は図１の保持器の分解斜視図である。

本実施形態の保持器５は、図１に示すように、軸方向に離間する小径側環状部５１及び大径側環状部５２と、小径側環状部５１と大径側環状部５２とを軸方向に連結する複数の柱部５３とを有する。複数の柱部５３は周方向に所定の間隔に配置され、円周方向に隣り合う柱部５３と小径側環状部５１と大径側環状部５２の間に、円錐ころ６を転動自在に収容する複数のポケット５０が形成されている。

本実施形態の保持器５は、図２に示すように、金属板としての鉄板からプレス加工により成形された２つの保持器分割体５Ａ，５Ｂが組みつけられることで構成されている。２つの保持器分割体５Ａ，５Ｂの一方の第１保持器分割体５Ａは、小径側環状部５１と複数の柱部５３とが一体に分離不能に形成され、他方の第２保持器分割体５Ｂは、大径側環状部５２から構成されている。

なお、第１保持器分割体５Ａが小径側環状部５１から構成され、第２保持器分割体５Ｂが大径側環状部５２と複数の柱部５３とが一体に分離不能に形成されていてもよいが、ここでは、第１保持器分割体５Ａが、小径側環状部５１と複数の柱部５３とが一体に形成され、第２保持器分割体５Ｂが、大径側環状部５２から構成された場合を例に第１、第２保持器分割体５Ａ，５Ｂについて説明する。

図３は第１保持器分割体を部分斜視図であり、図４は第２保持器分割体の平面図であり、図５は図４の部分拡大図である。
第１保持器分割体５Ａは、一枚の鉄板から、小径側環状部５１の外径側に複数の柱部５３が放射状に突出するように打ち抜き加工され、複数の柱部５３を約９０°回転させるようにプレス加工されることで小径側環状部５１から僅かに拡径しながら軸方向に延びる断面略矩形状の複数の柱部５３が形成される。

小径側環状部５１には、柱部５３との接続部に径寸法が大きくなるに従って柱部５３との周方向距離が大きくなるように柱部５３の両側の対向面に傾斜面５１ａが形成されている。隣り合う柱部５３間に位置する小径側環状部５１の外周面５１ｂは、小径側環状部５１との接続部における柱部５３の外周面５３ａと略等しい径方向寸法を有するように構成されている。言い換えると、プレス加工する際に、柱部５３の折り曲げ部が、接続部における柱部５３の外周面５３ａと小径側環状部５１の外周面５１ｂとが同一寸法となるように設定される。

ポケット５０を形成する隣り合う柱部５３の円周方向両側面には、柱部本体５４の軸方向中間部からポケット５０側に膨出し、円錐ころ６が外径側に抜けるのを防止する抜け止め突起６０が形成されている。抜け止め突起６０の外周面は柱部５３（柱部本体５４）の外周面５３ａと面一になっている。また、抜け止め突起６０の内径側には、径寸法が小さくなるに従って隣り合う柱部５３間の間隔が広くなるように傾斜したころ案内部６１が一体に形成されている。

柱部５３の大径側端部には、柱部本体５４より僅かに小さく形成された断面略矩形状の結合部５５が軸方向に平行に延びている。即ち、柱部本体５４と結合部５５の境界には、段部５６が設けられている。結合部５５は、大径側環状部５２から構成された第２保持器分割体５Ｂに結合される。段部５６は、大径側環状部５２を組み付ける際の位置決めとして作用する。

第２保持器分割体５Ｂを構成する大径側環状部５２には、第１保持器分割体５Ａの複数の柱部５３がそれぞれ嵌合する複数の矩形状の穴部５７が穿設されている。互いに嵌合する結合部５５と穴部５７には、図３に示すように結合部５５の角部が面取りされて面取り部５８が設けられるか、図５に示すように穴部５７の隅部に逃げ溝５９が設けられるか、若しくは、その両方の構成が設けられていることが好ましい。これにより、軸受として使用された際に、円錐ころ６が衝突することで柱部５３が変形し、穴部５７の隅部と柱部５３の角部が干渉した際に発生する応力を軽減することができる。

第１保持器分割体５Ａと第２保持器分割体５Ｂとの組み付けは、第２保持器分割体５Ｂを構成する大径側環状部５２の穴部５７に、第１保持器分割体５Ａの柱部５３の結合部５５が締め代を持って圧入されるか、柱部５３の端面が溶接されるか、若しくは柱部５３の端面が加締めによって結合される。

第１保持器分割体５Ａと第２保持器分割体５Ｂとを組み付けることで、円周方向に隣り合う柱部５３と小径側環状部５１と大径側環状部５２の間に、円錐ころ６を転動自在に収容する複数のポケット５０が形成される。

続いて、本発明の保持器５を組み込んだ円錐ころ軸受１０の製造方法について、図６及び図７に基づいて説明する。
図６（ａ）は、内輪、円錐ころ、第１保持器分割体を組み付ける工程の一例を示す断面図であり、図６（ｂ）は内輪、円錐ころ、第１保持器分割体を組み付ける工程の他の例を示す断面図であり、図７（ａ）は内輪、円錐ころ、第１保持器分割体が組み付けられた状態を示す断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の状態からさらに第２保持器分割体が組み付けられた状態を示す断面図である。

図６（ａ）に示すように、小径側環状部５１が下方に且つ柱部５３の結合部５５が上方を向くように第１保持器分割体５Ａを配置し、隣り合う柱部５３間にそれぞれ円錐ころ６を収容する。続いて、隣り合う柱部５３間にそれぞれ円錐ころ６を収容した状態で、内輪２を小径側つば部２ｂを下方にむけて、円錐ころ６を収容した第１保持器分割体５Ａに内輪２を挿入する。このとき、第１保持器分割体５Ａは大径側環状部５２によって柱部５３が結合されているわけではないので柱部５３が弾性変形により外径側に広がりやすく、底広げ処理を要せず内輪２を組み込むことができる。また、円錐ころ６を不図示の冶具によって第１保持器分割体５Ａの小径側環状部５１から上方に浮かせた状態で、内輪２を第１保持器分割体５Ａに組み込んでもよい。これにより、図７（ａ）に示すように、内輪２、円錐ころ６、第１保持器分割体５Ａが組み付けられる。

さらに図６（ｂ）に示す方法によって組み付けることもできる。この方法では、先ず、内輪２の内輪軌道面２ａ上に所定の間隔となるように複数の円錐ころ６を配置し、この状態から、分割第１保持器分割体５Ａを円錐ころ６が配置された内輪２に柱部５３の結合部５５側から挿入する。これにより、隣り合うころ６間に柱部５３が位置することになり、図７（ａ）に示すように、内輪２、円錐ころ６、第１保持器分割体５Ａが組み付けられる。

このように内輪２、円錐ころ６、第１保持器分割体５Ａが組み付けられた状態から、続いて、図７（ｂ）に示すように、第１保持器分割体５Ａの柱部５３の結合部５５に第２保持器分割体５Ｂを構成する大径側環状部５２の穴部５７を合わせて大径側環状部５２を段部５６に当接するまで圧入する。なお、上記したように、圧入以外にも、溶接又は加締めによって結合させてもよい。溶接又は加締めによって結合させる際には、複数の柱部５３のうち少なくとも２以上の柱部５３毎にまとめて組み付けることが好ましい。これにより、組み立て時間を短縮することができる。このようにして、本実施形態の保持器５が組み付けられると共に、最後に外輪４を組み付けて円錐ころ軸受１０の組み付けが完了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、保持器５が、小径側環状部５１と大径側環状部５２の一方と複数の柱部５３とが一体に形成された第１保持器分割体５Ａを、小径側環状部５１と大径側環状部５２の他方からなる第２保持器分割体５Ｂに組み付けることで構成されるので、組み付けに際し、通常のプレス保持器で従来行われている底広げ処理及び加締め処理が不要となる。従って、組付後の保持器形状に歪みが残り、外径真円度等の精度を悪化させるという不都合を解消することができる。また、小径側環状部５１にスリットを設ける必要もないため、剛性の低下を抑制することができる。

また、互いに嵌合する結合部５５と穴部５７には、結合部５５の角部が面取りされて面取り部５８が設けられるか、穴部５７の隅部に逃げ溝５９が設けられるか、若しくは、その両方の構成が設けられることで、円錐ころ軸受１０として使用された際に、円錐ころ６が衝突することで柱部５３が変形し、穴部５７の隅部と柱部５３の角部が干渉した際に発生する応力を軽減することができる。

また、第１保持器分割体５Ａと第２保持器分割体５Ｂとの組み付けは、第２保持器分割体５Ｂを構成する大径側環状部５２の穴部５７に、第１保持器分割体５Ａの柱部５３の結合部５５が締め代を持って圧入されるか、溶接されるか、若しくは加締めによって結合されることで、より強固に結合させることができる。なお、結合方法についてはこれらに限定されるものではない。

また、溶接又は加締めによって結合させる際には、複数の柱部５３のうち少なくとも２以上の柱部５３毎にまとめて組み付けることにより、組み立て時間を短縮することができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、一枚の鉄板から、小径側環状部５１の外径側に複数の柱部５３が放射状に突出するように打ち抜き加工され、複数の柱部５３を約９０°回転させるようにプレス加工されることで小径側環状部５１から軸方向に拡径しながら延びる断面略矩形状の複数の柱部５３が形成されたが、これに限らず、小径側環状部５１の内径側に複数の柱部５３が放射状に突出するように打ち抜き加工され、複数の柱部５３を反対側に約９０°回転させるようにプレス加工されることで小径側環状部５１から軸方向に拡径しながら延びる断面略矩形状の複数の柱部５３が形成されてもよい。即ち、柱部５３の折り曲げ部が小径側環状部５１の外径側であってもよく、内径側であってもよい。

折り曲げ部が小径側環状部５１の内径側にある場合、小径側環状部５１には、柱部５３との接続部に径寸法が大きくなるに従って柱部５３との周方向距離が小さくなるように柱部５３の両側に傾斜面が形成される。隣り合う柱部５３間に位置する小径側環状部５１の内周面は、小径側環状部５１との接続部における柱部５３の内周面と略等しい径方向寸法を有するように構成されることが好ましい。

また、柱部５３の断面形状は矩形形状に限らず、円形状、多角形状等任意の形状を採用することができる。

また、金属製の保持器に限らず、樹脂製の保持器に適用することができる。

２ 内輪
４ 外輪
５ 保持器
５Ａ 第１保持器分割体
５Ｂ 第２保持器分割体
６ 円錐ころ
１０ 円錐ころ軸受
５０ ポケット
５１ 小径側環状部
５２ 大径側環状部
５３ 柱部
５７ 穴部
５９ 逃げ溝

Claims (7)

1. 小径側環状部と、大径側環状部と、円錐ころを収容するポケットを形成するように前記小径側環状部と前記大径側環状部とを連結する複数の柱部と、を有する保持器であって、
   前記小径側環状部と前記大径側環状部の一方と前記複数の柱部とが一体に形成された第１保持器分割体を、前記小径側環状部と前記大径側環状部の他方からなる第２保持器分割体に組み付けることで構成されることを特徴とする保持器。
2. 前記第２保持器分割体には、第１保持器分割体の前記複数の柱部がそれぞれ嵌合する複数の多角形状の穴部が形成され、
   前記穴部には、隅部に逃げ溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の保持器。
3. 前記第２保持器分割体に形成された複数の穴部に嵌合する、第１保持器分割体の前記複数の柱部の端部は、多角形状を有し、
   前記柱部の端部は、角部が面取りされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の保持器。
4. 前記第２保持器分割体に、前記第１保持器分割体の前記複数の柱部の端部が締め代を持って圧入されるか、溶接されるか、若しくは加締めによって結合されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の保持器。
5. 外輪と、内輪と、複数の円錐ころと、前記複数の円錐ころを所定の間隔で回転自在に保持する保持器と、を備えた円錐ころ軸受であって、
   前記保持器は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の保持器から構成されていることを特徴とする円錐ころ軸受。
6. 請求項５に記載の円錐ころ軸受の製造方法であって、
   前記内輪、前記複数の円錐ころ、前記第１保持器分割体を組み付けた後に、前記第２保持器分割体を前記第１保持器分割体に組み付けることを特徴とする円錐ころ軸受の製造方法。
7. 前記第２保持器分割体を前記第１保持器分割体に組み付ける際に、前記複数の柱部のうち少なくとも２以上の柱部をまとめて組み付けることを特徴とする請求項６に記載の円錐ころ軸受の製造方法。

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