JP2018105411A - 複列円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪と外輪とが分離するのを防止するとともに、簡便な工程で組立てることによって、安価な複列円すいころ軸受を提供する。
【解決手段】外輪１２の内周に形成された二列の外側軌道面１８，１８は、互いに同軸で、それぞれ幅方向中央に向かうにしたがって縮径するテーパ面であり、当該外側軌道面１８，１８の間に、外側軌道面１８の小径側端部の内径寸法より大径の溝底２２を備えた逃げ溝２０が形成されている。保持器１６には、小径環状部４０から径方向外方に延在する係止部４６が形成されており、係止部４６の径方向外方の端部が逃げ溝２０にはめ込まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複列円すいころ軸受の分離防止に関する。

トラックのリアアクスルや鉄鋼用の圧延ロールを支持する転がり軸受では、大きなスラスト荷重を支持するために、図５に示すように、単列の円すいころ軸受を互いに逆向きに組み合わせてユニットにした形式の複列円すいころ軸受１００が使用されている（特許文献１参照）。
当該複列円すいころ軸受１００では、内周に二列の軌道面を有する外輪１０２と、外周にそれぞれ一列の軌道面を有する二つの内輪１０４とを備えている。二つの内輪１０４は、それぞれ軸方向の両側から組み付けられているが、何らの処置もしない場合には、容易に外輪１０２から分離してしまう。この場合には、リアアクスルなどに組付けるときに、内輪１０４と外輪１０２を同時に保持しながら組付けなければならず、組付け作業が煩雑になるという不都合を生じる。

このため、特許文献１の複列円すいころ軸受１００では、二つの内輪１０４にまたがって，リング１０６が組み付けられている。リング１０６は、軸方向断面がコの字状であり、全体としては円周上の１カ所が切断されたＣ形形状である。二つの内輪１０４を軸方向に組み合わせた後、内輪１０４の内周に設けた溝にリング１０６が嵌め合わされて、二つの内輪１０４が互いに連結されることによって、内輪１０４と外輪１０２とが分離するのを防止している。

特開２０１６−１０９１６２号公報

しかし、特許文献１に記載された構造では、複列円すいころ軸受１００の分離を防止するために、外輪１０２及び内輪１０４とは別の部材であるリング１０６を必要とする。このため、部品点数が増加するので、複列円すいころ軸受１００のコストが上昇する。また、内輪１０４には、リング１０６を挿入するための溝を加工する必要がある。更に、リング１０６を組付けるための工数が必要となる。このため、コストが更に上昇するという問題がある。

そこで、本発明は、内輪と外輪とが分離するのを防止した複列円すいころ軸受であって、簡便な工程で組立てることによって、安価な複列円すいころ軸受を提供することを目的としている。

本発明は、内周に二列の外側軌道面を有する外輪と、外周に一列の内側軌道面を有し互いに軸方向の逆向きに組み合わされた二つの内輪と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動自在に配置された複数の円すいころと、前記円すいころの小端側に配置された小径環状部と前記円すいころの大端側に配置された大径環状部とこれら二つの環状部を略軸方向に連結する複数の柱部とを有し前記円すいころを保持する保持器と、を備え、二列の前記外側軌道面は、互いに同軸で、それぞれ前記外輪の軸方向両端から幅方向中央に向かうにしたがって縮径するテーパ面であり、前記外輪の内周には、二列の前記外側軌道面の間に、前記外側軌道面の小径側端部の内径寸法より大径の溝底を備えた逃げ溝が形成されており、前記保持器には、前記小径環状部から径方向外方に延在する係止部が形成されており、前記係止部の径方向外方の端部が前記逃げ溝にはめ込まれている。

本発明によると、簡便な工程で組立てることができるので、内輪と外輪とが分離するのを防止できるとともに、安価な複列円すいころ軸受を提供することができる。

本発明の第１実施形態の軸方向断面図である。 第１実施形態の軸方向断面の要部拡大図である。 複列円すいころ軸受の組立工程を説明する説明図である。 図４（ａ）は、第２実施形態の保持器の正面図であり、図４（ｂ）は、軸方向断面図である。 従来の複列円すいころ軸受の軸方向断面図である。

本発明の一実施形態を図を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態（第１実施形態）にかかる複列円すいころ軸受１０の軸方向断面図である。図２は、複列円すいころ軸受１０の軸方向断面の要部拡大図である。
複列円すいころ軸受１０では、環状の外輪１２と、二つの環状の内輪１４とが同軸に組み合わされている。以下の説明では、外輪１２及び内輪１４の軸線ｍの方向を軸方向、軸線ｍに直交する方向を径方向、軸線ｍの周りを周回する方向を周方向という。

外輪１２は、軸受鋼などの高炭素鋼で製作されており、焼入れ硬化処理をしたあと研削加工が施されている。外周は、軸方向に形成された円筒面であり、内周に二列の外側軌道面１８，１８を有する。各外側軌道面１８は、それぞれ外輪１２の軸方向両端から幅方向中央に向かうにしたがって縮径するテーパ面である。二つの外側軌道面１８の間には、逃げ溝２０が形成されている。逃げ溝２０は、軸方向に形成された円筒面２２（溝底）と、円筒面２２の軸方向両端に径方向に形成された側面２４，２４とで画定される（図２参照）。側面２４は、円筒面２２と外側軌道面１８とをつないでいる。円筒面２２の内径寸法Ｄは、外側軌道面１８の小径側端部の内径寸法ｄ１より大きい。すなわち、Ｄ＞ｄ１である。

二つの内輪１４は、互いに同一の形状であって、軸方向に互いに逆向きに組み合わされている。各内輪１４は、それぞれ、軸受鋼などの高炭素鋼で製作されており、焼入れ硬化処理をしたあと研削加工が施されている。内周は、軸方向に形成された円筒面であり、外周に一列の内側軌道面２６を有する。内側軌道面２６は、軸方向に傾斜したテーパ面である。内側軌道面２６の小径側の軸方向端部に小つば２８が形成され、大径側の軸方向端部に大つば３０が形成されている。大つば３０は、後述する円すいころ３２を軸方向に支持している。小つば２８と大つば３０の外周は、それぞれ軸方向に形成された円筒面である。

円すいころ３２は、円錐台の形状であって、転動面３４は、軸線ｎに対して傾斜したテーパ面である。円すいころ３２は、外側軌道面１８と内側軌道面２６との間に転動自在に組み込まれている。円すいころ３２の両端には、それぞれ軸線ｎに直交する向きに、小端面３６と大端面３８が形成されている。円すいころ３２は、軸受鋼などの高炭素鋼で製作されており、焼入れ硬化処理をしたあと、転動面３４及び大端面３８に研削加工が施されている。

保持器１６は、樹脂製で、環状のかご形保持器である。樹脂材料としては、ガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂が好適に使用されるが、その他、 や などを使用することができる。保持器１６は、これらの樹脂材料を高温で射出成型することによって製造される。また、ＳＰＣＣなどの炭素鋼板を使用してもよい。
保持器１６は、互いに直径寸法が異なる二つの環状部が、略軸方向に延在する複数の柱部４４で互いに連結されている。柱部４４は、周方向に等間隔に配置されている。小径の環状部（小径環状部４０）と大径の環状部（大径環状部４２）、及び、周方向に隣り合う２本の柱部４４とで囲まれた空間をポケットという。こうして、保持器１６には、周方向に複数のポケットが形成されており、各ポケットには、円すいころ３２が一つずつ挿入される。

小径環状部４０には、係止部４６が一体に形成されている。係止部４６は、小径環状部４０のポケットから離れた側の端部から、全周にわたって径方向外方に延在している。係止部４６の外径寸法ｄ０は、外側軌道面１８の小径側の内径寸法ｄ１より大きく、かつ、円筒面２２の内径寸法Ｄより小さい。すなわち、ｄ１＜ｄ０＜Ｄである（図２参照）。
係止部４６の外周面４６ｂは、外側軌道面１８と同じ向きに傾斜している。これによって、後述する内輪組立体Ａを外輪１２に組付ける工程において、係止部４６が外側軌道面１８に沿って滑りやすくすることができる。

次に、複列円すいころ軸受１０の組立方法について説明する。図３は、複列円すいころ軸受１０の組立工程を説明する説明図であって、組立工程のうち、内輪組立体Ａを外輪１２に組付ける工程を示している。
内輪組立体Ａでは、内側軌道面２６に沿って周方向に複数の円すいころ３２が配置されている。円すいころ３２は、保持器１６の柱部４４によって径方向に保持されるとともに、小つば２８及び大つば３０によって軸方向に保持されている。こうして、内輪１４、円すいころ３２及び保持器１６が、一体となって組み立てられている。このとき、保持器１６は、係止部４６が、軸方向の小つば２８の側となる向きに組み込まれている。

複列円すいころ軸受１０の組立工程では、図３に示すように、内輪組立体Ａが、矢印Ｘの向きに外輪１２と同軸に組付けられる。この時、内輪１４が軸方向に付勢されている。
係止部４６の外径寸法ｄ０が、外側軌道面１８の小径側の内径寸法ｄ１より大きいので、係止部４６が外側軌道面１８と接触する。内輪組立体Ａを組付けるときには、円すいころ３２の大端面３８と大つば３０のつば面３０ａとが接触するとともに、円すいころ３２の小端面３６が、保持器１６の小径環状部４０と接触している。こうして、内輪１４が、更に軸方向に押し込まれるときには、保持器１６が、円すいころ３２を介して矢印Ｘの向きに軸方向に付勢されている。

外側軌道面１８は、開口部から矢印Ｘの向きに進むにしたがって内径寸法が小さくなる向きに傾斜している。このため、内輪１４を軸方向に付勢したときには、係止部４６には、外側軌道面１８から径方向内向きの力が作用する。保持器１６が樹脂材料で成形されているので、係止部４６は、容易に変位することができる。こうして、係止部４６が径方向内方に変位して、外径寸法ｄ０が小さくなる。

第１実施形態では、小径環状部４０のポケット側の側面４０ａ（図２参照）と係止部４６のポケット側の側面４６ａとの軸方向の寸法Ｌ１が、小径環状部４０の側面４０ａと逃げ溝２０の側面２４との軸方向の寸法Ｌ２より大きく設定されている。このため、円すいころ３２が外側軌道面１８と接触するより前に、係止部４６が、外側軌道面１８と側面２４とがつながる点Ｐ（図３参照）を通過する。

再び、図２を参照する。係止部４６が、点Ｐを通過したときには、外側軌道面１８から係止部４６に作用する径方向の力が解放される。このとき、保持器１６は、保持器１６自体の弾性によって元の形状に復元する。このため、係止部４６の位置が径方向外方に変位し、逃げ溝２０にはめ込まれる。自由状態における係止部４６の外径寸法ｄ０は、円筒面２２の内径寸法Ｄより小さいので、係止部４６と円筒面２２とが接触することがない。

その後、円すいころ３２が外側軌道面１８と接触するまで、内輪組立体Ａが軸方向に更に押し込まれる。このため、内輪組立体Ａが外輪１２に組付けられた時には、係止部４６は、逃げ溝２０の側面２４から、軸方向に所定寸法離れた位置に組み込まれる。こうして、逃げ溝２０にはめ込まれた係止部４６は、外輪１２と接触することがない。

次に、組立が完了した後、内輪組立体Ａに、外輪１２から分離する向きの力が作用したときの効果について、図２を参照しつつ説明する。
係止部４６のポケット側の側面４６ａ、及び、逃げ溝２０の側面２４は、いずれも径方向に形成されている。このため、係止部４６と逃げ溝２０とが接触する接触面には軸方向の圧接力が作用するのみであり、係止部４６を径方向に変位させる向きの力が生じない。したがって、係止部４６が径方向に変位しないので、係止部４６が外側軌道面１８の小径側の点Ｐを乗り越えることがない。したがって、外輪１２と内輪組立体Ａとが分離するのを防止できる。

こうして、第１実施形態では、内輪１４を押し込むだけで、係止部４６を逃げ溝２０にはめ込むことができるので、簡便な組立工程で内輪組立体Ａが外輪１２から分離するのを防止することができる。

次に、他方の内輪組立体Ｂが、内輪組立体Ａとは軸方向の反対側から、外輪１２に同軸に組付けられる。内輪組立体Ｂの組立工程は、内輪組立体Ａの組立工程と同様であるため説明を省略するが、内輪組立体Ｂにおいても、内輪組立体Ａと同様に簡便な組立工程でありながら、組み付けた後では、外輪１２から分離するのを防止することができる。

以上説明したように、第１実施形態の複列円すいころ軸受１０では、内輪組立体Ａ，Ｂに、外輪１２から分離しようとする向きの力が作用した場合であっても、保持器１６の係止部４６が逃げ溝２０に係止されているので、内輪組立体Ａ，Ｂが外輪１２から分離することがない。また、複列円すいころ軸受１０は、外輪１２の軸方向両側から内輪１４を押し込むだけで組み立てが完了するので、簡便な工程で組立てることができて、組立効率を高くすることができる。これにより、内輪１４と外輪１２とが分離するのを防止できるとともに、安価な複列円すいころ軸受１０を提供することができる。

なお、軸方向の寸法Ｌ１が、軸方向の寸法Ｌ２と比較して同等もしくはわずかに小さく設定されている場合（すなわち、Ｌ１≦Ｌ２である）には、円すいころ３２が外側軌道面１８と接触した後、保持器１６を軸方向に付勢することによって、内輪組立体Ａ，Ｂを組付けることができる。
この場合には、内輪組立体Ａ，Ｂが外輪１２に組み込まれて、円すいころ３２が外側軌道面１８と接触した状態で、係止部４６と外側軌道面１８とが依然として接触している。しかし、保持器１６のポケットの軸方向の寸法Ｌ８（図３参照）は、円すいころ３２の軸線方向の寸法Ｌ７よりわずかに大きいので、円すいころ３２の大端面３８と保持器１６の大径環状部４２との間にすきまｓを有している。このため、保持器１６を軸方向に付勢することによって、このすきまｓの分だけ保持器１６が矢印Ｘの向きに変位する。こうして、係止部４６が、外側軌道面１８の点Ｐを通過して、逃げ溝２０にはめ込まれる。
こうして、係止部４６が逃げ溝２０にはめ込まれたときには、内輪組立体Ａ，Ｂに、外輪１２から分離する向きに力が作用しても、係止部４６が外側軌道面１８の小径側端部の点Ｐを越えないので、内輪組立体Ａ，Ｂが、外輪１２から分離することがない。こうして、軸方向の寸法Ｌ１が、軸方向の寸法Ｌ２と比較して同等もしくは小さく設定されている場合であっても、簡便な工程で組立てることができて、組立効率を高くすることができる。これにより、内輪１４と外輪１２とが分離するのを防止できるとともに、安価な複列円すいころ軸受１０を提供することができる。

本発明の第２実施形態について説明する。図４（ａ）は、第２実施形態の保持器５２の正面図であり、図４（ｂ）は、Ｚ−Ｚにおける軸方向断面図である。第２実施形態の複列円すいころ軸受（図示を省略）は、第１実施形態の複列円すいころ軸受１０と比較して、保持器１６の形態が異なっている。その他の形態は、互いに同一であるので、共通する構成については第１実施形態と同一の番号を付して説明する。

第２実施形態の複列円すいころ軸受に組込まれた保持器５２は、樹脂製で、環状のかご形保持器である。保持器５２は、小径の環状部（小径環状部５４）と大径の環状部（大径環状部５６）とが複数の柱部４４で互いに連結されており、高温で射出成型することによって製造される。樹脂材料は、第１実施形態の保持器５２と同様であり、ガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂が好適に使用される。

小径環状部５４には、円周方向の複数個所に凸部６０が形成されている。凸部６０は、小径環状部５４と一体に形成されており、小径環状部５４のポケットから離れた側の端部から径方向外方に延在している。凸部６０の外径寸法ｄ３は、外側軌道面１８の小径側の内径寸法ｄ１より大きく、かつ、円筒面２２の内径寸法Ｄより小さい（図２参照）。すなわち、ｄ１＜ｄ３＜Ｄである。第２実施形態の保持器５２では、これらの複数の凸部６０によって、外輪１２の逃げ溝２０と係合する係止部が形成されている。

第２実施形態の複列円すいころ軸受の組立方法は、第１実施形態と同様であり、図３に示すように、一方の内輪組立体Ａが、矢印Ｘの向きに外輪１２と同軸に組付けられる。
内輪１４を軸方向に押し込むことによって、保持器５２が、円すいころ３２を介して軸方向に付勢されている。内輪組立体Ａを組付けるときには、凸部６０の外径寸法ｄ３が、外側軌道面１８の小径側の内径寸法ｄ１より大きいので、凸部６０と外側軌道面１８とが接触する。

第１実施形態では、係止部４６が全周にわたって外側軌道面１８と接触していたのに対して、第２実施形態では、凸部６０の外周のみが外側軌道面１８と接触している。このため、外側軌道面１８から保持器５２に作用する径方向の力は、凸部６０にしか作用しない。このため、第１実施形態では、小径環状部４０が全周にわたって径方向に変位するのに対して、第２実施形態では、小径環状部５４の凸部６０が形成されている部分が径方向に変位するに過ぎない。このとき、凸部６０と凸部６０の間の小径環状部５４が径方向外方に変位して応力を緩和できるので、第２実施形態の保持器５２では、凸部６０が径方向に容易に変位する。このため、凸部６０の外径寸法ｄ３を容易に小さくすることができるので、内輪１４を、軸方向に容易に押し込むことができる。

こうして、内輪１４が軸方向に押し込まれて、凸部６０が外側軌道面１８の点Ｐを通過したときには、外側軌道面１８から凸部６０に作用する径方向の力が解放される。このとき、保持器５２は、その弾性によって元の形状に復元する。このため、凸部６０の位置が径方向外方に変位し、凸部６０の径方向外方の端部が、逃げ溝２０にはめ込まれる。自由状態における凸部６０の外径寸法ｄ０は、円筒面２２の内径寸法Ｄより小さいので、凸部６０と円筒面２２とが接触することがない。

第２実施形態においても、小径環状部５４のポケット側の側面５４ａと凸部６０のポケット側の側面６０ａとの軸方向の寸法Ｌ４が、小径環状部５４の側面５４ａと逃げ溝２０の側面２４（図２参照）との軸方向の寸法Ｌ２より大きく設定されている。このため、逃げ溝２０にはめ込まれた凸部６０が、外輪１２と接触することがない。
その後、内輪組立体Ｂが外輪１２の他方の開口端から同軸に組付けられる。

組立が完了した後、内輪組立体Ａ，Ｂに、外輪１２から分離する向きの力が作用したときの凸部６０の効果は、第１実施形態と同様である。
凸部６０の外径寸法ｄ３が、外側軌道面１８の小径側の内径寸法ｄ１より大きいので、上記の力が作用したときには、凸部６０と逃げ溝２０とが接触する。凸部６０のポケット側の側面６０ａ、及び、逃げ溝２０の側面２４は、いずれも径方向に形成されている。このため、凸部６０と逃げ溝２０とが接触する接触面には軸方向の力が作用するのみであり、凸部６０を径方向に変位させる向きの力が生じない。したがって、凸部６０が径方向に変位しないので、凸部６０が外側軌道面１８の小径側の点Ｐを乗り越えることがなく、外輪１２と内輪組立体Ａ，Ｂとが分離するのを防止できる。

以上の説明によって理解できるように、第２実施形態では、凸部６０の外径寸法ｄ３が、外側軌道面１８の小径側の内径寸法ｄ１より大きく、少なくとも凸部６０の径方向外方の端部が逃げ溝２０にはめ込まれていればよい。周方向の凸部６０と凸部６０の間では、小径環状部５４の外径寸法は、凸部６０の外径寸法ｄ３より小径であって、内輪組立体Ａ，Ｂを組付けるときに、外側軌道面１８と非接触であればよい。

なお、第２実施形態では、凸部６０が周方向の３箇所に形成されているが、これに限定されない。例えば、径方向で対向する２カ所に形成されていてもよいし、４箇所以上に形成されていてもよい。また、内輪組立体Ａ，Ｂに軸方向に力が作用したときに、小径環状部５４に対する荷重が全周にわたって均等となるように、凸部６０を周方向に等配に設置することが望ましい。

以上説明したように、第２実施形態の複列円すいころ軸受では、内輪組立体Ａ，Ｂに、外輪１２から分離しようとする向きの力が作用した場合であっても、保持器５２の凸部６０（係止部）が逃げ溝２０に係止されているので、内輪組立体Ａ，Ｂが外輪１２から分離することがない。また、第２実施形態の複列円すいころ軸受は、外輪１２の軸方向両側から内輪１４を容易に押し込むことができるので、更に簡便な工程で組立てることができて、組立効率を更に高くすることができる。これにより、内輪１４と外輪１２とが分離するのを防止できるとともに、更に安価な複列円すいころ軸受１０を提供することができる。

なお、第２実施形態では、凸部６０が、小径環状部５４のポケットから離れた側の端部から径方向外方に延在した凸部６０で構成されているが、この形態に限定されない。例えば、図示を省略するが、ポケットから離れる向きに軸方向に突出した爪部を形成し、その端部を径方向外方に延在して、係止部が構成されていてもよい。この形態とすることによって、内輪組立体Ａ，Ｂを外輪１２に組付けるときに、爪部が更に容易に径方向内方に変位することができる。

（第１実施形態）１０：複列円すいころ軸受、１２：外輪、１４：内輪、１６：保持器、１８：外側軌道面、２０：逃げ溝、２２：円筒面、２４：側面、２６：内側軌道面、２８：小つば、３０：大つば、３２：円すいころ、３４：転動面、３６：小端面、３８：大端面、４０：小径環状部、４２：大径環状部、４４：柱部、４６：係止部、
（第２実施形態）５０：複列円すいころ軸受、５２：保持器、５４：小径環状部、５６：大径環状部、６０：凸部、
（従来技術）１００：複列円すいころ軸受、１０２：外輪、１０４：内輪、１０６：リング

Claims (3)

1. 内周に二列の外側軌道面を有する外輪と、
   外周に一列の内側軌道面を有し互いに軸方向の逆向きに組み合わされた二つの内輪と、
   前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に転動自在に配置された複数の円すいころと、
   前記円すいころの小端側に配置された小径環状部と前記円すいころの大端側に配置された大径環状部とこれら二つの環状部を略軸方向に連結する複数の柱部とを有し前記円すいころを保持する保持器と、を備え、
   二列の前記外側軌道面は、互いに同軸で、それぞれ前記外輪の軸方向両端から幅方向中央に向かうにしたがって縮径するテーパ面であり、
   前記外輪の内周には、二列の前記外側軌道面の間に、前記外側軌道面の小径側端部の内径寸法より大径の溝底を備えた逃げ溝が形成されており、
   前記保持器には、前記小径環状部から径方向外方に延在する係止部が形成されており、前記係止部の径方向外方の端部が前記逃げ溝にはめ込まれている複列円すいころ軸受。
2. 前記係止部は、小径側の前記小径環状部の周方向の複数個所から径方向外方に延在する凸部を有し、少なくとも前記凸部の径方向外方の端部が前記逃げ溝にはめ込まれている請求項１に記載する複列円すいころ軸受。
3. 前記保持器が樹脂製であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載する複列円すいころ軸受。

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