JP2016180417A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てが容易となる円すいころ軸受を提供する。【解決手段】円すいころ軸受１は、小鍔部５及び大鍔部６を有する内輪３と、内輪３の径方向外側に設けられている外輪２と、内輪３と外輪２との間に設けられている複数の円すいころ４と、環状の保持器１０とを備えている。保持器１０は、軸方向一方側の小径環状部１１、軸方向他方側の大径環状部１２、及び複数の柱部１３を有し、大径環状部１１と小径環状部１２との間であって周方向で隣り合う柱部１３の間に形成される空間が円すいころ４を保持するポケット１４となる。更に、保持器１０は、ポケット１４に収容する円すいころ４の径方向外側への脱落を阻止するころ止め部１５を有している。そして、小径環状部１１に、当該小径環状部１１の剛性を低下させるための凹部１７が設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、円すいころ軸受に関する。

円すいころ軸受は、同サイズの他の転がり軸受と比較して負荷容量が大きく、剛性が高いという特徴を有している。
図８は、従来の円すいころ軸受１００を示す縦断面図である。この円すいころ軸受１００は、内輪１０１と、外輪１０２と、複数の円すいころ１０３と、これら円すいころ１０３を周方向に間隔をあけて保持している環状の保持器１０４とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

保持器１０４は、軸方向一方側（図８では左側）の小径環状部１０５と、軸方向他方側（図８では右側）の大径環状部１０６と、これら環状部１０５，１０６を連結する複数の柱部１０７とを有している。そして、両環状部１０５，１０６の間であって周方向で隣り合う柱部１０７,１０７の間に形成される空間が、円すいころ１０３を収容するポケット１０８となる。

また、この円すいころ軸受１００（特許文献１に記載の発明）では、保持器１０４の小径環状部１０５の厚さ寸法（径方向寸法）を大きくし、内輪１０１と外輪１０２との間の環状の開口部１０９から軸受内部への潤滑油の浸入を抑制している。これにより、軸受内部における潤滑油の撹拌抵抗を低減することが可能となる。

特開２０１３−２２１５９２号公報

図８に示すような円すいころ軸受１００の組み立ては、次のようにして行うことができる。まず、保持器１０４の各ポケット１０８に円すいころ１０３を収容した状態とする。保持器１０４の柱部１０７は、ポケット１０８に収容する円すいころ１０３の径方向外側への脱落を阻止しており、各円すいころ１０３が保持器１０４（ポケット１０８）に保持されている状態で、これらに内輪１０１を小径側から軸方向に沿って接近させ、円すいころ１０３を内輪１０１の内輪軌道面１０１ａに位置させる。

円すいころ１０３を内輪軌道面１０１ａに位置させる途中では、円すいころ１０３の小径側部分１１０は、内輪１０１の小鍔部１０１ｂを乗り越えて径方向外側に変位する必要があるが、柱部１０７によりその変位が規制される。そこで、従来では、円すいころ１０３をポケット１０８に保持させた保持器１０４に対して、プレス等を用いて大きな力で内輪１０１を軸方向に押し付け、小径側部分１１０が小鍔部１０１ｂを乗り越える際に、保持器１０４を弾性変形（拡径）させ、円すいころ１０３を内輪軌道面１０１ａまで位置させている。これにより、内輪１０１、保持器１０４、及び円すいころ１０３が一体となった内輪ユニットが得られ、この内輪ユニットに、外輪１０２を組み付け、円すいころ軸受１００が完成する。

しかし、前記のとおり、円すいころ１０３の小径側部分１１０が内輪１０１の小鍔部１０１ｂを乗り越える際、保持器１０４に無理な力が作用し、保持器１０４の寸法精度が低下したり、保持器１０４が破損したりする場合もある。つまり、保持器１０４に円すいころ１０３を保持させた状態で、内輪１０１を組み付けて行う円すいころの組み立ては容易でない。
特に図８に示す保持器１０４では、小径環状部１０５の厚さ寸法（径方向寸法）が大きくなっているため、弾性変形（拡径）し難く、この保持器１０４を備える軸受の組み立ては更に困難となる。

そこで、本発明は、組み立てが容易となる円すいころ軸受を提供することを目的とする。

本発明の円すいころ軸受は、軸方向一方側に設けられ径方向外側に突出する小鍔部及び軸方向他方側に設けられ径方向外側に突出する大鍔部を有する内輪と、前記内輪の径方向外側に設けられている外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の円すいころと、軸方向一方側の小径環状部、軸方向他方側の大径環状部、及び前記小径環状部と前記大径環状部とを連結している複数の柱部を有し、当該大径環状部と当該小径環状部との間であって周方向で隣り合う前記柱部の間に形成される空間が前記円すいころを保持するポケットとなる環状の保持器と、を備え、前記保持器は、前記ポケットに収容する前記円すいころの径方向外側への脱落を阻止するころ止め部を有し、前記小径環状部に、当該小径環状部の剛性を低下させるための凹部が設けられている。

円すいころ軸受の組み立てにおいて、保持器の各ポケットに円すいころを収容した状態とし、これと内輪とを軸方向から接近させて組み付ける際、円すいころの小径側部分が内輪の小鍔部を乗り越える必要がある。本発明では、円すいころはころ止め部により径方向外側への脱落が阻止されていることから、小鍔部を乗り越える際に、円すいころの小径側部分が径方向外側に変位して保持器の小径環状部側を径方向外側に変形させることになる。
特に、内輪と外輪との間の環状の開口部を塞ぐために、小径環状部の径方向寸法が大きい場合、小径環状部側は特に変形しにくくなり、保持器及び円すいころのユニットと、内輪との前記組み付けが困難になるおそれがある。
しかし、本発明では、小径環状部に、剛性を低下させるための凹部が設けられている。このため、小径環状部は撓みやすくなり、円すいころは保持器の小径環状部側を押して変形させ（弾性変形させ）小鍔部を乗り越えることができ、組み付けが容易となる。

また、前記凹部は、前記小径環状部のうち、前記円すいころの小端面と対向する位置に設けられているのが好ましい。
この場合、保持器の小径環状部及びこの小径環状部と連続する柱部の一部は、径方向外側に向かって、より一層撓みやすくなり、前記組み付けが容易となる。
また、前記凹部は、前記小径環状部の軸方向一方側の軸受外部に向かって開口するようにして設けられていてもよい。

また、前記凹部は、潤滑油を収容可能な空間として用いられるのが好ましい。
例えば、円すいころ軸受の回転が停止し、保持器の回転も停止すると、凹部に潤滑油が収容される。そして、円すいころ軸受が回転を再開すると、この凹部に収容されている潤滑油を潤滑に用いることができる。

本発明によれば、保持器の小径環状部は撓みやすい形状となり、内輪への組み付けの際に、円すいころは保持器の小径環状部側を径方向外側に押して変形させ小鍔部を容易に乗り越えることができ、その組み付けが容易となる。

円すいころ軸受の実施の一形態を示す縦断面図である。 保持器の一部を内径側から見た説明図である。 円すいころ軸受の一部を円すいころの中心線に平行な方向から見た模式図である。 小径環状部及びその周囲を拡大して示す断面図である。 円すいころ軸受の組み立て手順を説明する説明図である。 保持器の別の形態を示す縦断面図である。 保持器の更に別の形態を示す縦断面図である。 従来の円すいころ軸受を示す縦断面図である。

〔円すいころ軸受の全体構成〕
図１は、本発明の円すいころ軸受１の実施の一形態を示す縦断面図である。この円すいころ軸受１は、内輪３と、この内輪３の径方向外側に設けられている外輪２と、これら内輪３と外輪２との間に設けられている複数の円すいころ４と、これら円すいころ４を保持している環状の保持器１０とを備えている。そして、この円すいころ軸受１は潤滑油（オイル）によって潤滑される。

内輪３は、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その外周には、複数の円すいころ４が転動するテーパー状の内輪軌道面３ａが形成されている。また、内輪３は、内輪軌道面３ａの軸方向一方側（図１では左側）に設けられ径方向外側に突出する小鍔部５と、内輪軌道面３ａの軸方向他方側（図１では右側）に設けられ径方向外側に突出する大鍔部６とを有している。

外輪２も、内輪３と同様、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その内周には、複数の円すいころ４が転動するテーパー状の外輪軌道面２ａが形成されている。外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとは対向した配置にある。

円すいころ４は、軸受鋼等を用いて形成された部材であり、内輪軌道面３ａと外輪軌道面２ａとを転動する。円すいころ４は、軸方向一方側に直径の小さい小端面４ａを有し、軸方向他方側に直径の大きい大端面４ｂを有している。大端面４ｂは、内輪３の大鍔部６の鍔面７と摺接する。

図２は、保持器１０の一部を内径側から見た説明図である。図１と図２において、保持器１０は、軸方向一方側の小径環状部１１、軸方向他方側の大径環状部１２、及び周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部１３を有している。小径環状部１１と大径環状部１２とは円環形状であり、軸方向に所定間隔離れて設けられている。柱部１３は、小径環状部１１と大径環状部１２とを連結している。そして、これら小径環状部１１と大径環状部１２との間であって周方向で隣り合う二つの柱部１３,１３の間に形成される空間が、円すいころ４を保持（収容）するポケット１４となる。

また、保持器１０は、ポケット１４に収容する円すいころ４の径方向外側への脱落（軸受の組み立ての際の脱落）を阻止するころ止め部１５を有している。図３は、円すいころ軸受１の一部を円すいころ４の中心線に平行な方向から見た模式図である。本実施形態のころ止め部１５は、柱部１３の径方向外側の部分からなる。図３に示すように、軸受中心線に直交する横断面において、一つのポケット１４を中央として周方向両側に位置する一対のころ止め部１５，１５間の周方向寸法Ｌ１は、その横断面における円すいころ４の直径Ｄ１よりも小さくなっている（Ｌ１＜Ｄ１）。このため、ポケット１４内の円すいころ４は、径方向外側に変位しようとすると、これら一対のころ止め部１５，１５に接触し、径方向外側へ脱落しない。

また、この保持器１０は、ころ止め部１５が円すいころ４の外周面に接触することで、径方向についての位置決めがされる。更に、この保持器１０は（図１参照）、大径環状部１２が円すいころ４の大端面４ｂに接触することで、軸方向についての位置決めがされる。つまり、本実施形態の円すいころ軸受１では、保持器１０が転動体案内される軸受である。なお、保持器１０の径方向外側面（の一部）と、外輪２の内周面とが接触することで、保持器１０の径方向についての位置決めがされる構成であってもよい（つまり、径方向について外輪案内される軸受であってもよい。）

本実施形態の保持器１０は、樹脂製（合成樹脂製）であり、射出成形によって成形することができる。保持器１０は、潤滑油に対する耐性（耐油性）を備えさせるために、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等とすることができ、また、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）とすることができる。このため、保持器１０は硬質となり比較的弾性変形しにくい。

図１において、保持器１０は、内輪３と外輪２との間に形成されている環状空間（以下、軸受内部ともいう）に設けられており、各ポケット１４に一つの円すいころ４を収容し、複数の円すいころ４を周方向に等しい間隔をあけて配置し保持している。本実施形態の小径環状部１１は、外輪２の軸方向一方側の端部８（以下、外輪端部８ともいう。）と、内輪３の軸方向一方側の端部である小鍔部５との間に位置している。

この円すいころ軸受１では、外輪２の内周面（外輪軌道面２ａ）が、軸方向一方側から他方側に向かって拡径している。このため、円すいころ軸受１（本実施形態では内輪３）が回転すると、内輪３と外輪２との間に形成されている環状空間を潤滑油が軸方向一方側から他方側に向かって流れる作用（ポンプ作用）が生じる。このような円すいころ軸受１の回転に伴うポンプ作用により、軸受外部の潤滑油が、軸方向一方側から、外輪２と内輪３との間の環状空間（軸受内部）に流入可能となり、流入した潤滑油は、軸方向他方側から流出する。つまり、潤滑油が軸受内部を通過する。

図４は、小径環状部１１及びその周囲を拡大して示す断面図である。本実施形態の小径環状部１１は、外輪端部８の内周面２１に環状隙間Ａ１を有して対向する外側の環状面（以下、外環状面３１という。）を有している。また、この小径環状部１１は、小鍔部５の外周面２２に環状隙間Ａ２を有して対向する内側の環状面（以下、内環状面３２という。）を有している。
本実施形態では、外輪端部８の内周面２１及び小径環状部１１の外環状面３１は、円すいころ軸受１の中心線を中心とするストレート形状の円筒面からなり、また、小鍔部５の外周面２２及び小径環状部１１の内環状面３２は、前記中心線を中心とするストレート形状の円筒面からなる。

外輪端部８の内周面２１と外環状面３１とは接近しており、径方向外側の環状隙間Ａ１の径方向寸法は微小（例えば、１ｍｍ未満）となるように設定されている。これにより、軸方向一方側の軸受外部に存在する潤滑油が、環状隙間Ａ１を通じて軸受内部に流入するのを抑制することができる。
また、小鍔部５の外周面２２と内環状面３２とは接近しており、径方向内側の環状隙間Ａ２の径方向寸法は微小（例えば、１ｍｍ未満）となるように設定されている。これにより、軸方向一方側の軸受外部に存在する潤滑油が、環状隙間Ａ２を通じて軸受内部に流入するのを抑制することができる。

以上より、小径環状部１１は、半径方向寸法について（大径環状部１２と比較して）大きくなっており、この小径環状部１１は、小鍔部５と外輪端部８との間に位置している。そして、小径環状部１１と小鍔部５との間に微小な環状隙間Ａ２が形成され、かつ、小径環状部１１と外輪端部８との間に微小な環状隙間Ａ１が形成されている。小鍔部５と外輪端部８との間には環状開口部が形成されるが、小径環状部１１は、この環状開口部を環状隙間Ａ１，Ａ２をあけて塞ぐ構成となっている。

図４において、小径環状部１１には、（第１の）凹部１７が設けられており、この凹部１７は小径環状部１１の剛性を低下させている。なお、図４に示す実施形態では、この第１の凹部１７の他に、第２の凹部１８も設けられている。第２の凹部１８については後に説明する。

第１の凹部１７は、小径環状部１１の軸方向他方側の内側面３３に設けられている。つまり、第１の凹部１７は、小径環状部１１のうち、円すいころ４の小端面４ａと対向する位置に設けられており、この小端面４ａ側に向かって開口している。本実施形態の第１の凹部１７は、縦断面において、奥部が半円となる形状を有している。また、この凹部１７は、円環形状である小径環状部１１において、周方向に沿って連続した環状溝として形成されている。なお、凹部１７は、環状溝でなくてもよい。

この第１の凹部１７により、小径環状部１１のうち、径方向外側分（外環状面３１）及び径方向内側部（内環状面３２）では軸方向の寸法が大きいが、径方向中央部では径方向外側部及び内側部と比較して軸方向寸法が小さくなり、この小径環状部１１の剛性を低下させている。
特に、第１の凹部１７は、円すいころ４の小端面４ａと対向する位置に設けられていることから、小径環状部１１のうち柱部１３との連結部１６側が拡径方向に撓みやすい（弾性変形しやすい）形状となる。

そして、図４に示す小径環状部１１には、第２の凹部１８が設けられており、この凹部１８により小径環状部１１の剛性を更に低下させている。第２の凹部１８は、小径環状部１１の軸方向一方側の外側面３４に設けられている。つまり、第２の凹部１８は、小径環状部１１の軸方向一方側の軸受外部（図４では左側）に向かって開口するようにして設けられている。本実施形態の第２の凹部１８は、縦断面において、二つの直線による切り込み形状（Ｖ形状）を有している。また、この凹部１８は、円環形状である小径環状部１１において、周方向に沿って連続した環状溝として形成されている。

この第２の凹部１８により、小径環状部１１のうち、径方向外側部（外環状面３１）及び径方向内側部（内環状面３２）では軸方向の寸法が大きいが、径方向中央部では径方向外側部及び内側部と比較して軸方向寸法が小さくなり、この小径環状部１１の剛性を更に低下させている。
特に、第２の凹部１８は、小径環状部１１の軸方向一方側の軸受外部（図４では左側）に向かって開口する形状を有していることから、小径環状部１１のうち柱部１３との連結部１６側が拡径方向に撓みやすい（弾性変形しやすい）形状となる。

以上のような小径環状部１１に形成されている凹部１７（１８）の機能について説明する。なお、この機能（第１の機能）は、円すいころ軸受１の組み立ての際に発揮される。

図５は、図１に示す円すいころ軸受１の組み立て手順を説明する説明図である。図５（Ａ）において、円すいころ軸受１を組み立てる際、先ず、保持器１０と円すいころ４とを組み合わせて、これを内輪３に組み付ける（図５（Ｃ））。そこで、この組み付けの際、ポケット１４に収容されている円すいころ４の径方向外側への脱落を阻止する必要がある。そのために、本実施形態の保持器１０は、前記のとおり（図３参照）ころ止め部１５を有している。なお、円すいころ４の保持器１０への取り付けは、保持器１０の内周側から各ポケット１４に対して円すいころ４を入れて行われる。

円すいころ軸受１を組み立てるためには、前記のとおり、先ず、図５（Ａ）に示すように、保持器１０の各ポケット１４に円すいころ４を収容した状態として、この保持器１０及び円すいころ４のユニットと、内輪３とを軸方向に沿って接近させて組み付ける。この際、円すいころ４はころ止め部１５により径方向外側への脱落が阻止され、組み付けが容易となる。また、この組み付けの際、図５（Ｂ）に示すように、円すいころ４の小径側部分４９が内輪３の小鍔部５を乗り越える必要があり、円すいころ４の小径側部分４９が径方向外側に変位して保持器１０の小径環状部１１側の部分を径方向外側に変形させる必要がある。

そこで、前記のとおり、小径環状部１１には凹部１７（１８）が形成されていることから、小径環状部１１は変形しやすい形状となっており、円すいころ４は小径環状部１１側の部分を径方向外側に押して弾性変形させ、小鍔部５を容易に乗り越えることができ、組み付けが容易となる。本実施形態では、小径環状部１１が変形容易であるため、プレスを用いることなく、作業者の力（手動）により組み付けが可能となる。

そして、図５（Ｃ）に示すように、円すいころ４及び保持器１０が内輪３に組み付けられると、円すいころ４は、保持器１０によって径方向外側への移動が規制され、かつ、小鍔部５及び大鍔部６に引っかかり軸方向の移動も不能となるため、分解不能となる。このため、例えば、内輪３、円すいころ４及び保持器１０の内輪ユニット５０を、仮に床等に落下させても、これらがバラバラになるのを防ぐことが可能となる。

そして、図示しないが、一体となっている内輪３、円すいころ４及び保持器１０の内輪ユニット５０と、外輪２とを軸方向に接近させて組み付けることで、円すいころ軸受１が構成される。

以上のように、本実施形態の円すいころ軸受１によれば、その組み立てにおいて、保持器１０の各ポケット１４に円すいころ４を収容した状態とし、これと内輪３とを軸方向から接近させて組み付ける際、円すいころ４はころ止め部１５により径方向外側への脱落が阻止され、組み付けが容易となる。そして、この組み付けの際、円すいころ４の小径側部分４９が内輪３の小鍔部５を乗り越える必要があるが、円すいころ４はころ止め部１５により径方向外側への脱落が阻止されていることから、小鍔部５を乗り越える際に、円すいころ４の小径側部分４９が径方向外側に変位して保持器１０の小径環状部１１側を径方向外側に変形させることになる。
特に、内輪３と外輪２との間の環状の開口部を塞ぐために小径環状部１１の径方向寸法を大きくしていることから、（仮に凹部１７，１８が存在しない場合には）小径環状部１１側は剛性が高く変形しにくくなり、保持器１０及び円すいころ４のユニットと、内輪３との前記組み付けが困難になる。
しかし、本実施形態では、小径環状部１１には、剛性を低下させるための第１の凹部１７が設けられている。このため、小径環状部１１は撓みやすくなり、円すいころ４は保持器１０の小径環状部１１側を径方向外側に押して変形させ（弾性変形させ）小鍔部５を容易に乗り越えることができ、組み付けが容易となる。

特に、第１の凹部１７は、小径環状部１１のうち、円すいころ４の小端面４ａと対向する位置に設けられていることから、小径環状部１１及びこの小径環状部１１と連続する柱部１３の一部は、径方向外側に向かって、より一層撓みやすくなり、前記組み付けが容易となる。
更に、本実施形態では、小径環状部１１に第２の凹部１８も設けられている。このため、小径環状部１１は、さらに撓みやすくなっており、前記組み付けの容易性に貢献することができる。
また、前記のとおり保持器１０は耐油性を高めるために、従来よりも硬質な樹脂製となっているが、凹部１７（１８）によって（凹部１７，（１８）が存在しない場合と比較して）小径環状部１１を撓みやすくすることができる。

そして、このようにして組み立てられた円すいころ軸受１が、車両や各種機器の回転部に組み込まれた状態、つまり、円すいころ軸受１の使用状態において、この第１の凹部１７は、潤滑油を収容可能な空間として用いられる。例えば、円すいころ軸受１の回転が停止し、保持器１０の回転も停止すると、第１の凹部１７に潤滑油が収容される。そして、円すいころ軸受１の回転が再開されると、この凹部１７に収容されている潤滑油を潤滑に用いることができる。つまり、第１の凹部１７は、保持器１０が回転状態から停止すると、潤滑油を収容可能な空間として用いられる（凹部１７の第２の機能）。

図６は、保持器１０の別の形態を示す縦断面図である。図１に示すように、前記実施形態では、小径環状部１１に第１の凹部１７と第２の凹部１８との双方が設けられている場合について説明したが、図６に示すように、第１の凹部１７のみであってもよい。この場合、小径環状部１１の外側面３４の形状のみが、図１に示す小径環状部１１と異なり、その他については同じ構成である。

また、図７は、保持器１０の更に別の形態を示す縦断面図である。図７に示すように、小径環状部１１には、（第２の）凹部１７のみが形成されていてもよく、また、その凹部１７の断面形状はＶ字形でなく、縦断面において、奥部が半円となる形状を有していてもよい。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の円すいころ軸受は、図示した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
凹部１７（１８）の形状は、図示した形態以外であってもよく、変更可能である。また、ポケット１４に収容する円すいころ４の径方向外側への脱落を阻止するころ止め部１５についても、他の形態であってもよい。

１：円すいころ軸受 ２：外輪 ３：内輪
４：円すいころ ４ａ：小端面 ５：小鍔部
６：大鍔部 １０：保持器 １１：小径環状部
１２：大径環状部 １３：柱部 １４：ポケット
１５：ころ止め部 １７：第１の凹部 １８：第２の凹部

Claims (4)

1. 軸方向一方側に設けられ径方向外側に突出する小鍔部及び軸方向他方側に設けられ径方向外側に突出する大鍔部を有する内輪と、
   前記内輪の径方向外側に設けられている外輪と、
   前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の円すいころと、
   軸方向一方側の小径環状部、軸方向他方側の大径環状部、及び前記小径環状部と前記大径環状部とを連結している複数の柱部を有し、当該大径環状部と当該小径環状部との間であって周方向で隣り合う前記柱部の間に形成される空間が前記円すいころを保持するポケットとなる環状の保持器と、を備え、
   前記保持器は、前記ポケットに収容する前記円すいころの径方向外側への脱落を阻止するころ止め部を有し、
   前記小径環状部に、当該小径環状部の剛性を低下させるための凹部が設けられている、円すいころ軸受。
2. 前記凹部は、前記小径環状部のうち、前記円すいころの小端面と対向する位置に設けられている請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 前記凹部は、前記小径環状部の軸方向一方側の軸受外部に向かって開口するようにして設けられている請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
4. 前記凹部は、潤滑油を収容可能な空間として用いられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の円すいころ軸受。

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