JP2020051489A - 円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】円すいころ軸受の外輪の背面に形成された穴部の修正加工が不要で、その穴部に対する可動部材を抜け止めする部材の専用部品化を避けることが可能な予圧機構を実現する。【解決手段】雄ねじ部６１と、雄ねじ部６１よりも大径な胴部６２と、胴部６２よりも大径な頭部６３とを有する雄ねじ部品を抜け止め部材６０とする。外輪２０は、穴部２３の底面２３ａから軸方向にさらに深く形成された雌ねじ部２４を有する。雄ねじ部６１と雌ねじ部２４の螺合によって胴部６２を穴部２３の底面２３ａに突き当てるように抜け止め部材６０を外輪２０に取り付ける。可動部材５０の係合部５２が、外輪２０の背面２２から所定の突出量となる位置で頭部６３に軸方向に引っ掛かる。【選択図】図１

Description

この発明は、円すいころ軸受に関し、特に外輪に予圧を付与する技術に関する。

一般に、円すいころ軸受のスミアリングを防止するため、その外輪の背面側から正面側に向かって予圧を与えることが行われている。例えば、鉄鋼圧延ローラのローラ軸のスラスト荷重のみを受ける複列円すいころ軸受では、軸方向に二分割された二つの単列外輪にそれぞれ予圧力が与えられている。

従来、予圧を発生させる機構として、外輪の周囲や側方に配置される他部品に予圧ばね等を収容する構造のものがある（例えば、特許文献１）。この構造では、部品点数、外輪幅の確保の点で不利となる。このため、外輪の背面に穴部を形成し、その穴部に予圧ばねを収容する機構が利用されている。

外輪の穴部に単に予圧ばねを収容するだけだと、軸受を回転軸とハウジング間に取り付ける際、予圧ばねが脱落し易く、作業に手間取る。この問題を避けるため、外輪の穴部の底面と可動部材とで予圧ばねを軸方向に挟み、可動部材を外輪の背面から所定量だけ突出するように穴部に対して抜け止めすると共に、可動部材の突出部分を他部材に突き当てて可動部材を穴部へ後退させることにより、予圧ばねが圧縮される構造が提案されている（特許文献２〜４）。

特許文献２の円すいころ軸受では、予圧ばねとしてコイルばねを用い、可動部材としてプランジャを用い、抜け止め部材として止め輪を用い、外輪の穴部の入口付近の内周に止め輪溝を形成し、その止め輪溝に止め輪を取り付け、その止め輪にプランジャが軸方向に引っ掛かることにより、プランジャが抜け止めされる予圧機構を採用している。この予圧機構では、止め輪を取り外すことは困難であり、予圧ばねやプランジャを交換することができない。

特許文献３の円すいころ軸受では、可動部材としてプランジャを用い、予圧ばねとしてコイルばねを用い、外輪の穴部内周に嵌合するスリーブの内側にプランジャ、コイルばねを配置し、スリーブの雌ねじ部に棒状部材を螺着すると、その棒状部材にプランジャが軸方向に引っ掛かることにより、プランジャが抜け止めされる予圧機構を採用している。この予圧機構では、棒状部材の着脱により、コイルばねやプランジャを交換することができる。

また、特許文献４の円すいころ軸受では、可動部材としてプランジャを用い、予圧ばねとしてコイルばねを用い、外輪の穴部の入口付近の内周が雌ねじ部からなり、プランジャの外径部が雄ねじ部からなり、その雌ねじ部を通過するようにプランジャを回転させると、その雌ねじ部に雄ねじ部が軸方向に引っ掛かることより、プランジャが抜け止めされる予圧機構が採用されている。この予圧機構では、プランジャを逆回転させることにより、プランジャを抜き取り、コイルばねやプランジャを交換することができる。

実開平５−８９９４８号公報 特開平１０−１８４６７７号公報 特開２００７−２８５３８４号公報 特開２００７−２８５３８３号公報

しかしながら、特許文献２等のプランジャ、止め輪、スリーブ、棒状部材等は、抜け止め専用に設計された部品であり、鉄鋼圧延ロールのロール軸を支持する複列円すいころ軸受のように少量生産の円すいころ軸受には不向きである。

また、そのロール軸の支持用途のような円すいころ軸受の場合、必要な予圧力を得るのに予圧ばねの大きさを取る。外輪に形成する穴部の入口は、余裕をもって予圧ばねを収容可能な穴径とされる。その穴部は、外輪形状を旋削した中間品の端部にキリ穴加工で形成される。そのキリ穴加工後に中間品に熱処理が施されると、穴部の入口付近の内周が歪み、円形状から楕円状等に変形することがある。この場合、止め輪、スリーブ等を適切に取り付けるには、その穴部の入口付近の内周形状を修正する加工を行なう必要がある。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、円すいころ軸受の外輪の背面に形成された穴部の修正加工が不要で、その穴部の底面と共に予圧ばねを挟む可動部材の突出量を制限する抜け止め部材の専用部品化も不要な予圧機構を実現することである。

上記の課題を達成するため、この発明は、外輪と、前記外輪の背面に形成された穴部に収容される予圧ばねと、前記予圧ばねによって前記外輪の背面から突出する方へ付勢される可動部材と、前記外輪の背面に対する前記可動部材の突出量を所定に制限する抜け止め部材と、を備え、前記予圧ばねが、前記可動部材と前記穴部の底面とによって軸方向に挟まれており、前記可動部材が、前記所定の突出量になる位置で前記抜け止め部材に軸方向に引っ掛かる係合部を有する円すいころ軸受において、前記抜け止め部材が、雄ねじ部と、前記雄ねじ部よりも大径な胴部と、前記胴部よりも大径な頭部とを有する雄ねじ部品からなり、前記外輪が、前記穴部の底面から軸方向にさらに深く形成された雌ねじ部を有し、前記抜け止め部材が、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部の螺合によって前記胴部を前記穴部の底面に突き当てるように前記外輪に取り付けられており、前記可動部材の前記係合部が、前記抜け止め部材の前記頭部に軸方向に引っ掛かるように設けられている構成を採用した。

上記構成によれば、外輪の穴部の底面からさらに深く形成された雌ねじ部に抜け止め部材の雄ねじ部をねじ込むことにより、抜け止め部材を外輪に取り付けられる。その際、抜け止め部材の胴部と外輪の穴部の底面との突き当りにより、抜け止め部材のねじ込みが適切に制限される。これにより、可動部材が所定の突出量となる位置で可動部材の係合部が引っ掛かるように抜け止め部材の頭部の位置が適切に定められるので、適切な予圧が発生させられる。また、その穴部の底面からさらに軸方向に深く形成された雌ねじ部に抜け止め部材が取り付けられるので、外輪製造段階の熱処理で穴部の入口周辺付近が歪に変形している場合でも穴部を修正加工することが不要になる。その雌ねじ部は、可動部材の突出量を制限する程度の軽い負荷を受ける抜け止め部材の固定が可能な程度の比較的小径な雌ねじ穴で済むため、熱処理での歪みが比較的小さく、雌ねじ部の修正加工も不要である。また、抜け止め部材は、雄ねじ部と、雄ねじ部よりも大径な胴部と、胴部よりも大径な頭部を有する雄ねじ部品からなるので、いわゆるショルダボルト（ストリッパボルトとも呼ばれる）を抜け止め部材として使用することが可能である。ショルダボルトは、日本工業規格（ＪＩＳ Ｂ１１７５：１９８８）に制定された六角穴付きの標準規格品が市場に流通するだけでなく、様々な製造業者が独自規格の汎用品を様々な寸法で市場に提供している。したがって、市場に流通するショルダボルトの中から抜け止め部材を選択することが可能であり、これにより、抜け止め部材の専用部品化が不要になる。

例えば、前記可動部材が、前記抜け止め部材の前記頭部を収容する筒部と、前記筒部から前記胴部に向かって突き出た環状の前記係合部とからなる。

例えば、前記予圧ばねが、軸方向に圧縮可能なコイルばねからなり、前記抜け止め部材の前記胴部が、前記予圧ばねの内方に配置されている。

上述のように、この発明は、上記構成の採用により、円すいころ軸受の外輪の背面に形成された穴部の修正加工が不要で、その穴部に対する可動部材を抜け止めする部材の専用部品化を避けることが可能な予圧機構を実現することができる。

この発明の一例としての実施形態に係る円すいころ軸受を示す断面図 図１の外輪の予圧ばね付近の拡大図

この発明の一例として、実施形態に係る円すいころ軸受を添付図面に基づいて説明する。図１に示す円すいころ軸受は、内輪１０と、外輪２０と、内輪１０と外輪２０との間に介在する複数の円すいころ３０と、外輪２０に一定の予圧を与える予圧機構とを備える。

なお、図１において、内輪１０と、外輪２０とが、同軸上に配置された状態を示している。ここでは、この同軸の仮想軸線（いわゆる軸受中心軸）に沿った方向のことを「軸方向」という。軸方向は、図１において左右方向に相当する。また、その仮想軸線に対して直角な方向のことを「径方向」という。径方向は、図１において上下方向に相当する。また、その仮想軸線周りの円周方向のことを「周方向」という。

実施形態に係る円すいころ軸受は、一個の内輪１０と、軸方向に対称な一対の外輪２０とを備える複列円すいころ軸受に構成されている。

内輪１０は、外側に軌道面１１を有する軌道輪からなる。内輪１０は、複列の軌道面１１，１１と、軌道面１１，１１を転がる各列の円すいころ３０の大端面を案内する大つば部１２と、軌道面１１，１１を転がる円すいころ３０の小端面に対向する小つば部１３，１３とを有する。内輪１０の各軌道面１１は、対応の列に属する円すいころ３０の転動面に対応の円すい状になっている。

外輪２０は、内側に軌道面２１を有する軌道輪からなる。外輪２０は、単列の軌道面２１と、径方向に沿った背面２２と、背面２２に形成された穴部２３と、穴部２３の底面２３ａから軸方向にさらに深く形成された雌ねじ部２４とを有する。

軸方向に対称な二個の外輪２０の各軌道面２１は、対応の列に属する円すいころ３０の転動面に対応の円すい状になっている。

外輪２０の背面２２は、外輪２０の幅を規定する二側面の一つであり、外輪２０の内径小径側の端部に位置する。背面２２は、軸受箱の蓋、間座等の他部材に軸方向に突き当てられる。

外輪２０の穴部２３は、予圧ばね４０を収容する空間を規定する外輪部分である。穴部２３の底面２３ａは、予圧ばね４０を軸方向に支持する。底面２３ａは、径方向に沿う円環面状になっている。穴部２３の内周は、底面２３ａと背面２２との間に連続する。穴部２３の内周と予圧ばね４０との間には、予圧ばね４０の圧縮変形を阻害しないようにするための隙間が設定されている。

外輪２０の雌ねじ部２４は、穴部２３の穴径よりも小径な雌ねじ穴である。雌ねじ部２４は、穴部２３の底面２３ａと同軸に配置されている。

穴部２３を形成するためのキリ穴加工、雌ねじ部２４を形成するねじ切り加工は、外輪２０を製造する鍛造工程、旋削工程後、熱処理工程の前に実施されている。キリ穴加工は、ドリル、エンドミル等の回転工具で旋削する加工のことをいう。そのキリ穴加工において、穴部２３の内周部分は、円筒面状に形成されている。雌ねじ部２４を形成するねじ切り加工の方法は特に問わない。例えば、旋削工程で得られた外輪中間品の背面にキリ穴加工で段付き穴を形成し、その段付き穴の小径穴部を下穴としたねじ切り加工を実施することにより小径穴部を雌ねじ部２４の設計形状とし、大径穴部を穴部２３の設計形状とし、その後、外輪中間品の熱処理工程を行い、さらに軌道面２１、背面２２等の研削工程を実施する。

予圧機構は、図１、図２に示すように、外輪２０の穴部２３に収容される予圧ばね４０と、予圧ばね４０によって外輪２０の背面２２から突出する方へ付勢される可動部材５０と、外輪２０の背面２２に対する可動部材５０の突出量を所定に制限する抜け止め部材６０とで構成されている。

予圧ばね４０は、穴部２３の底面２３ａと可動部材５０とによって軸方向に挟まれた状態で軸方向に圧縮可能な弾性部材である。予圧ばね４０は、コイルばねになっている。予圧ばね４０は、可動部材５０の軸方向位置に応じた適切な予圧力を発生させ得る弾性部材であればよい。予圧ばねとして板ばね、皿ばね等を採用することも可能である。

可動部材５０は、穴部２３の底面２３ａと共に予圧ばね４０を軸方向に支持し、底面２３ａ側へ軸方向に移動させられることによって予圧ばね４０を圧縮する部材である。外輪２０の背面２２から可動部材５０が軸方向に突出可能な限界位置は、外輪２０に取り付けられた抜け止め部材６０によって制限されている。その限界位置において可動部材５０は、外輪２０の背面２２から軸方向に所定の突出量Ｌを有する。外輪２０の背面２２が他部材に突き当てられることにより、可動部材５０が突出量Ｌだけ底面２３ａ側へ後退させられて穴部２３に没し、予圧ばね４０が所定に圧縮させられた状態となり、底面２３ａには予圧ばね４０から所定の予圧荷重が与えられる。

抜け止め部材６０は、雄ねじ部６１と、雄ねじ部６１よりも大径な胴部６２と、胴部６２よりも大径な頭部６３とを有する雄ねじ部品からなる。

雄ねじ部６１は、外輪２０の雌ねじ部２４に対応の雄ねじになっている。抜け止め部材６０は、雄ねじ部６１と外輪２０の雌ねじ部２４の螺合によって胴部６２を穴部２３の底面２３ａに突き当てるように外輪２０に取り付けられている。

頭部６３は、六角穴付き頭部になっている。頭部６３は、穴部２３の穴径よりも小径である。頭部６３の六角穴を用いて抜け止め部材６０を着脱するためのねじ回し作業を実施することが可能である。

胴部６２は、予圧ばね４０のコイル内径よりも小径である。胴部６２は、予圧ばね４０の内方に配置されている。胴部６２は、頭部６３から雄ねじ部６１側に向かって次第に縮径した後に次第に拡径する逃げ溝６４を有する。なお、胴部６２は、逃げ溝６４を省き、胴部６２の大部分を構成する円筒面部（最大径部）と同径で頭部６３に連続する形状でもよい。

このような抜け止め部材６０として、例えば、プレス型に用いられる外ねじ式のショルダボルト（ストリッパボルト）を採用することができる。

可動部材５０は、抜け止め部材６０の頭部６３を収容する筒部５１と、筒部５１から胴部６２に向かって突き出た環状の係合部５２とからなる。

筒部５１は、頭部６３の外径よりも大径な内径を有する円筒状になっている。筒部５１は、外輪２０の穴部２３の底面２３ａと軸方向に対向する第一端面において予圧ばね４０を軸方向に受ける。また、筒部５１の第一端面と軸方向反対側の第二端面は、外輪２０の背面２２からの突出量Ｌを規定する先端部となっている。

係合部５２の内径は、頭部６３よりも小径であって胴部６２よりも大径である。係合部５２の軸方向位置は、可動部材５０が前述の突出量Ｌになる位置で頭部６３に軸方向に引っ掛かるように設定されている。

抜け止め部材６０の雄ねじ部６１、胴部６２を係合部５２、予圧ばね４０の内方に通し、その雄ねじ部６１を外輪２０の雌ねじ部２４にねじ込むだけで予圧ばね４０を穴部２３の底面２３ａと可動部材５０とで挟み、かつ予圧ばね４０によって突出量Ｌだけ可動部材５０が突出する状態に組み立てることができる。

実施形態に係る円すいころ軸受は上述のようなものであり、外輪２０の雌ねじ部２４に抜け止め部材６０の雄ねじ部６１をねじ込む際、抜け止め部材６０の胴部６２と穴部２３の底面２３ａとの突き当りにより、抜け止め部材６０のねじ込みが適切に制限される。これにより、可動部材５０が所定の突出量Ｌとなる位置で可動部材５０の係合部５２が抜け止め部材の頭部６３に引っ掛かるように頭部６３の位置が適切に定められ、適切な予圧が発生させられる。また、穴部２３の底面２３ａからさらに軸方向に深く形成された雌ねじ部２４に抜け止め部材６０が取り付けられるので、外輪製造段階の熱処理で穴部２３の入口周辺付近が歪に変形している場合でも穴部２３を修正加工することが不要になる。その雌ねじ部２４は、可動部材５０の突出量を制限する程度の軽い負荷を受ける抜け止め部材６０の固定が可能な程度の比較的小径な雌ねじ穴で済む。このため、熱処理での雌ねじ部２４の歪みが比較的小さく、熱処理後の雌ねじ部２４の修正加工も不要である。また、抜け止め部材６０は、市場に流通するショルダボルト（ストリッパボルト）の中から選択することが可能なため、抜け止め部材６０の専用部品化が不要になる。

また、穴部２３と穴部２３の底面２３ａからさらに軸方向に深く形成された雌ねじ部２４の下穴加工をした後に、熱処理を行い、軸受幅面を研削加工した後に、軸受幅面を基準面として穴部２３、穴部の底面２３ａ、雌ねじ部２４の下穴を修正加工し、雌ねじ部２４をタップ加工で製作することもできる。この場合、穴部２３と、穴部の底面２３ａと、雌ねじ部２４の寸法精度が向上し、穴部２３の寸法を小径化できる。

このように、実施形態に係る円すいころ軸受は、外輪２０の背面２２に形成された穴部２３の修正加工が不要で、その穴部２３に対する可動部材５０を抜け止めする部材（抜け止め部材６０）の専用部品化を避けることが可能な予圧機構を実現することができる。

今回開示され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と考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２０ 外輪
２２ 背面
２３ 穴部
２３ａ 底面
２４ 雌ねじ部
４０ 予圧ばね
５０ 可動部材
５１ 筒部
５２ 係合部
６０ 抜け止め部材
６１ 雄ねじ部
６２ 胴部
６３ 頭部

Claims (3)

1. 外輪（２０）と、前記外輪（２０）の背面（２２）に形成された穴部（２３）に収容される予圧ばね（４０）と、前記予圧ばね（４０）によって前記外輪（２０）の背面（２２）から突出する方へ付勢される可動部材（５０）と、前記外輪（２０）の背面（２２）に対する前記可動部材（５０）の突出量を所定に制限する抜け止め部材（６０）と、を備え、前記予圧ばね（４０）が、前記可動部材（５０）と前記穴部（２３）の底面（２３ａ）とによって軸方向に挟まれており、前記可動部材（５０）が、前記所定の突出量（Ｌ）になる位置で前記抜け止め部材（６０）に軸方向に引っ掛かる係合部（５２）を有する円すいころ軸受において、
   前記抜け止め部材（６０）が、雄ねじ部（６１）と、前記雄ねじ部（６１）よりも大径な胴部（６２）と、前記胴部（６２）よりも大径な頭部（６３）とを有する雄ねじ部品からなり、
   前記外輪（２０）が、前記穴部（２３）の底面（２３ａ）から軸方向にさらに深く形成された雌ねじ部（２４）を有し、
   前記抜け止め部材（６０）が、前記雄ねじ部（６１）と前記雌ねじ部（２４）の螺合によって前記胴部（６２）を前記穴部（２３）の底面（２３ａ）に突き当てるように前記外輪（２０）に取り付けられており、
   前記可動部材（５０）の前記係合部（５２）が、前記抜け止め部材（６０）の前記頭部（６３）に軸方向に引っ掛かるように設けられていることを特徴とする円すいころ軸受。
2. 前記可動部材（５０）が、前記抜け止め部材（６０）の前記頭部（６３）を収容する筒部（５１）と、前記筒部（５１）から前記胴部（６２）に向かって突き出た環状の前記係合部（５２）とからなる請求項１に記載の円すいころ軸受。
3. 前記予圧ばね（４０）が、軸方向に圧縮可能なコイルばねからなり、前記抜け止め部材（６０）の前記胴部（６２）が、前記予圧ばね（４０）の内方に配置されている請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。

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