JP2022185519A - Assembly method of conical bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円すいころ軸受の組立方法に関する。 The present invention relates to a tapered roller bearing assembly method.
従来、建設機械をはじめとする各種の駆動装置には、その回転機構を回転自在に支持する軸受として円すいころ軸受が使用されている。図4に示すように、この円すいころ軸受10は、内周面に外輪軌道面11aを有する外輪11と、外周面に内輪軌道面12aを有する内輪12と、外輪軌道面11aと内輪軌道面12aとの間に転動可能に設けられる複数の円すいころ13と、複数の円すいころ13を円周方向に所定の間隔で保持する保持器14と、を備えて構成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, tapered roller bearings have been used as bearings for rotatably supporting rotary mechanisms in various driving devices including construction machinery. As shown in FIG. 4, this tapered roller bearing 10 includes an
円すいころ軸受10の保持器14としては、樹脂製のものや金属製のものが使用される。金属製の保持器14を用いた円すいころ軸受10の組立方法は、いわゆる、加締め方式が取られている。具体的には、図5に示すように、まず、保持器14のポケットに円すいころ13を保持させ、内輪12に組み込む。そして、内輪12の大鍔部16側の軸方向端面を内輪支持面30に当接させた状態で、保持器14に当接させた加締め治具20を、保持器14に向けて押し込むことにより、内輪12、円すいころ13及び保持器14が分離しないよう、任意のポケット隙間(ころが径方向外側に隙間がなくなるまで移動したとしても、ころが小鍔を乗り越えて内輪12の軸方向に移動して内輪12から外れてしまうことがない様な隙間)になるまで加締める、といった方法である。
As the
例えば、特許文献1の円錐ころ軸受では、円すいころおよび保持器を内輪に組み込むに先立ち、テーパ状の拡径パンチを底孔に嵌入させることで小径リング部を拡径させ、その後に、小径リング部における柱部との接続部近傍のみを加締め治具により内側に加締めることで、保持器の寸法及び形状精度の向上等を図ったものが知られている。
For example, in the tapered roller bearing of
ところで、加締め方式は、軸受に大きな荷重を負荷するため、保持器の形状が崩れるおそがある。また、加締めは、大きなコストを要するものであり、特に大型の軸受の組立においては、大型のプレス装置が必要となり、コストの問題が深刻となる。さらに、加締め用の金型は、保持器毎の専用設計を必要とするため、小ロット品の場合は、専用金型製作費用を少数の保持器で負担しなければならず、製品コストが上昇する要因となる。 By the way, since the crimping method applies a large load to the bearing, there is a possibility that the retainer loses its shape. Moreover, crimping requires a large cost, and especially in the assembly of a large-sized bearing, a large-sized press device is required, which causes a serious cost problem. Furthermore, since the caulking die requires a special design for each cage, in the case of small-lot products, the production cost for the dedicated die must be borne by a small number of cages, resulting in lower product costs. It becomes a factor to increase.
上記の様な問題に鑑み、加締めを用いない、非加締め方式による円すいころ軸受の組立方法がある。この方法においては、内輪の小鍔部と円すいころとの間に、あらかじめ保持器の脱落を防止するための掛かり代を確保しておく。そして、組立時に、保持器をスプリングバックさせることにより保持器を内輪の外側に配置し、さらに、掛かり代により保持器を内輪に取り付ける。 In view of the problems described above, there is a non-crimping method for assembling a tapered roller bearing that does not use crimping. In this method, an engagement margin is secured in advance between the small flange portion of the inner ring and the tapered rollers to prevent the cage from coming off. At the time of assembly, the retainer is arranged outside the inner ring by causing the retainer to spring back, and furthermore, the retainer is attached to the inner ring by the engagement allowance.
具体的には、図6に示すように、あらかじめ円すいころ13を保持した保持器14に対して内輪12を傾けた状態のまま、例えば、内輪12を押し下げ、組込を行う。本例では、内輪12の軸心Bが、内輪支持面30のごとき床面に対し垂直な保持器14の軸心Cに対し、所定の角度で傾いており、この状態のまま、内輪12を押し下げ、内輪12を保持器14内に押し込む。内輪12の小鍔部15が円すいころ13の転走面に接触することにより、円すいころ13が外側に移動し、円すいころ13の移動に伴って、保持器14が外側へ変形する。
Specifically, as shown in FIG. 6, while the
この際、保持器14は、弾性変形の範囲内で変形した後、内輪12の押し込みが完了すると元の形状に戻る。すると、円すいころ13が、あらかじめ確保された掛かり代により内輪12の小鍔部15に保持され、ひいては保持器14が、内輪12に取り付けられる。
At this time, the
上述したように、保持器14を弾性変形の範囲内で変形させて元の形状に戻すことができれば、保持器14の形状は崩れないが、保持器14に用いられる鋼板の降伏点は、一般的に低く、組込後の脱落を防止するために必要な掛かり代がある保持器を、その形状が崩れないよう組み込むことは、設計上容易ではない。当然ながら、内輪12、保持器14の寸法公差を厳格に規定、管理する必要があり、製造コストの上昇、管理コストの上昇を招く可能性がある。また、寸法公差を厳格に規定、管理しても、組込にあたって必要な掛かり代を確保することは容易ではない。
As described above, if the
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、円すいころ軸受の回転性能に影響を及ぼす、保持器の楕円変形やねじれ変形などの変形を抑制するとともに、厳密な寸法公差を追求することなく、組立コストを抑制することが可能な円すいころ軸受の組立方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to suppress deformation such as elliptical deformation and torsional deformation of the retainer, which affects the rotational performance of the tapered roller bearing, and to achieve a precise dimension. To provide a method for assembling a tapered roller bearing capable of suppressing assembly costs without pursuing tolerance.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1)内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動可能に設けられる複数の円すいころと、
前記複数の円すいころを円周方向に所定の間隔で保持する金属製の保持器と、
を備え、
前記内輪の大径側端部に大鍔部が、前記内輪の小径側端部に小鍔部が、それぞれ設けられる円すいころ軸受の組立方法であって、
前記複数の円すいころが前記保持器に保持された状態で、前記保持器の径方向における軸心と前記内輪の径方向における軸心とが一致し、かつ、前記複数の円すいころが前記内輪の小鍔部に接触するように、前記保持器と前記内輪を相対的に配置し、
前記保持器および前記内輪の少なくとも一つを、前記軸心と平行な軸方向に沿って押圧することにより、前記保持器を、前記内輪に対し相対的に、前記内輪の大鍔部の側に向かって移動させ、
前記保持器の移動とともに、弾性変形および塑性変形によって前記保持器を径方向外側に変形し、
前記保持器の移動に伴い、前記円すいころが前記内輪の小鍔部を通り過ぎたら、前記径方向外側に変形した保持器を、ころが小鍔部を乗り越え外れてしまわない位置まで、スプリングバックによって径方向内側に変形する、
円すいころ軸受の組立方法。
(2)前記保持器を、スプリングバックによって径方向内側に変形することにより、前記円すいころと前記内輪の小鍔部との間に必要な掛かり代が確保される、(1)に記載の円すいころ軸受の組立方法。
(3)前記円すいころの小径側端面が、前記内輪の小鍔部における小鍔面に接触し、前記円すいころ小径側端面が、前記小鍔面によって保持される、(2)に記載の円すいころ軸受の組立方法。
(4) 前記保持器の初期寸法は、前記複数の円すいころ及び保持器が前記内輪に組み込まれた際に、前記円すいころと前記内輪の小鍔部との間に必要な掛かり代が確保されるように設計される、(1)に記載の円すいころ軸受の組立方法。
The above objects of the present invention are achieved by the following configurations.
(1) an outer ring having an outer ring raceway surface on its inner peripheral surface;
an inner ring having an inner ring raceway surface on its outer peripheral surface;
a plurality of tapered rollers rotatably provided between the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface;
a metal retainer that retains the plurality of tapered rollers at predetermined intervals in the circumferential direction;
with
A method for assembling a tapered roller bearing in which a large flange portion is provided on the large diameter side end of the inner ring and a small flange portion is provided on the small diameter side end of the inner ring,
In a state in which the plurality of tapered rollers are held by the cage, the radial axis of the cage and the radial axis of the inner ring are aligned, and the plurality of tapered rollers are aligned with the inner ring. disposing the retainer and the inner ring relative to each other so as to be in contact with the small flange;
By pressing at least one of the retainer and the inner ring along an axial direction parallel to the axis, the retainer is moved relative to the inner ring toward the large flange portion of the inner ring. move towards
deforming the retainer radially outward by elastic deformation and plastic deformation as the retainer moves;
When the tapered rollers pass the small flange portion of the inner ring as the retainer moves, the retainer deformed radially outward is moved by springback to a position where the rollers do not slip over the small flange portion. deform radially inward,
How to assemble a tapered roller bearing.
(2) The tapered element according to (1), wherein the retainer is deformed radially inward by springback to ensure a necessary engagement allowance between the tapered rollers and the small flange portion of the inner ring. A roller bearing assembly method.
(3) The tapered roller according to (2), wherein the small-diameter end faces of the tapered rollers contact a small flange surface of the small flange portion of the inner ring, and the tapered roller small-diameter end faces are held by the small flange surface. A roller bearing assembly method.
(4) The initial dimensions of the cage are such that, when the plurality of tapered rollers and the cage are incorporated into the inner ring, a necessary engagement allowance is secured between the tapered rollers and the small flange portion of the inner ring. The method for assembling a tapered roller bearing according to (1), which is designed to
本発明によれば、円すいころ軸受の回転性能に影響を及ぼす保持器の楕円変形やねじれ変形などの変形を抑制することが可能である。また、厳密な寸法公差を追求することなく、保持器が内輪から脱落することを抑制するとともに、組立コストを抑制することが可能である。 According to the present invention, it is possible to suppress deformation such as elliptical deformation and torsional deformation of the retainer that affects the rotational performance of the tapered roller bearing. Moreover, it is possible to suppress the retainer from falling off from the inner ring without pursuing strict dimensional tolerances, and to suppress assembly costs.
以下、本発明に係る円すいころ軸受の組立方法の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment of the method for assembling a tapered roller bearing according to the present invention will be described in detail based on the drawings.
まず、図4を参照して、本発明が適用された円すいころ軸受について説明する。 First, a tapered roller bearing to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
円すいころ軸受10は、図4に示すように、内周面に外輪軌道面11aを有する外輪11と、外周面に内輪軌道面12aを有する内輪12と、外輪軌道面11aと内輪軌道面12aとの間に転動可能に設けられる複数の円すいころ13と、複数の円すいころ13を円周方向に所定の間隔で保持する金属製の保持器14と、を備える。
As shown in FIG. 4, the tapered roller bearing 10 includes an
内輪12は、内輪12の小径側端部に設けられる小鍔部15と、内輪12の大径側端部に設けられる大鍔部16と、を有する。なお、小鍔部15における小鍔面15aは、小鍔部15が円すいころ13の小径側端面13aと接触する。また、大鍔部16における大鍔面16aは、大鍔部16が円すいころ13の大径側端面13bと接触する。
The
保持器14は、例えば鉄板のプレス加工などで形成されており、小径側円環部14aと、小径側円環部14aと同軸配置される大径側円環部14bと、小径側円環部14aと大径側円環部14bとを連結すべく、周方向に所定の間隔(例えば、略等間隔)で配置される複数の柱部14cと、を備え、周方向に互いに隣り合う各柱部14c間に、円すいころ13を転動可能に保持するポケット部14dが形成されている。
The
本発明は、かかる円すいころ軸受の組立方法を提供するものであり、引き続き、実施形態について説明する。 The present invention provides a method for assembling such a tapered roller bearing, and will continue to describe the embodiments.
図1を参照して、本発明に係る円すいころ軸受の組立方法の実施形態について説明する。図1は、金属製の保持器14を備える円すいころ軸受における、内輪12に対して円すいころ13を保持した保持器14を組み付ける方法を説明する断面図である。
An embodiment of a method for assembling a tapered roller bearing according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method of assembling the
本実施形態の組立方法では、あらかじめ複数の円すいころ13を、保持器14のポケット部14dに保持させる。円すいころ13が保持器14に保持された状態で、内輪12を保持器14の内側に配置し、内輪12を押し下げる。この際、図6の例とは異なり、保持器14の径方向における軸心Aと内輪12の径方向における軸心Aとが一致している。また、内輪12の小鍔部15の外径面が、各円すいころ13の転走面13cと接点Dによって接触している。
In the assembly method of the present embodiment, a plurality of tapered
内輪12の押し下げとともに、保持器14は、径方向外側に拡がるように変形(拡径)する。保持器14の軸心Aと内輪12の軸心Aとが一致しているため、保持器14の楕円変形、ねじれ変形などの変形を抑制することが可能である。
As the
図2を参照して、円すいころ軸受の組立方法の詳細を説明する。まず、図2(a)にしめすように、円すいころ13の転走面13cが内輪12の小鍔部15に接触するように、保持器14と内輪12を相対的に配置する。すなわち、図2(a)の状態は、図1の状態と一致する。このとき、保持器14の小径側円環部14aは、径方向で初期位置P1に位置している。
The details of the tapered roller bearing assembly method will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2(a), the
つぎに、図2(b)に示すように、保持器14および内輪12の少なくとも一つ、本例では、内輪12を、軸心と平行な軸方向に沿って、下側に押圧する。保持器14および円すいころ13は、内輪12に対し相対的に、内輪12の大鍔部16の側に向かって移動する。
Next, as shown in FIG. 2(b), at least one of the
円すいころ13の転走面13cは、保持器14および内輪12の軸心Aに対して外側に傾斜した状態で、内輪12の小鍔部15の外径面に接触している。このため、円すいころ13は、内輪12の大鍔部16の側に向かって移動するに伴い、径方向外側に移動する。円すいころ13の移動に伴い、小鍔部15に押されるかたちで、円すいころ13を保持する保持器14も、径方向外側に拡大するように変形しながら、移動する。
The rolling surfaces 13 c of the tapered
金属製の保持器14の拡大変形は、最初は元の形状に戻り得る弾性変形である。保持器14が所定以上の径に拡大すると、保持器14を構成する金属材料は降伏点に達し、保持器14の拡大変形は弾性変形から塑性変形に変わり、更に径方向外側に拡大する。拡大変形により、保持器14の小径側円環部14aは、拡径位置P2まで移動する。
The expansion deformation of the
保持器14は、塑性変形により拡大しつつも、塑性変形が所定の範囲で終了したなら、スプリングバックにより、元の形状に戻る方向への変形、すなわち、径方向内側に変形(縮径)可能である。保持器14の小径側円環部14aが拡径位置P2まで移動した時点では、保持器14は、このようなスプリングバックが可能である。
The
このような状況下で、図2(c)に示すように、円すいころ13の転走面13cが内輪12の小鍔部15を通り過ぎる。これにより、拡径した保持器14は、スプリングバックによって、元の形状に戻る方向、すなわち、径方向内側に変形(縮径)する。この結果、円すいころ13は、内輪12の小鍔部15と大鍔部16との間に収納される。このとき、保持器14の小径側円環部14aは、固定位置P3まで移動する。固定位置P3では、ころ13が外径側に移動しようとしても、ポケット隙間は小鍔部15を乗り越え外れる位置まで移動できないように設定されている。
Under such circumstances, the rolling
図3は、スプリングバックを説明する模式図であり、縦軸は保持器に負荷される荷重、横軸は保持器の変形(変形量)を表している。図2(a)の初期位置では、図3の荷重と変形は0であり、図2(a)の状態から図2(b)の状態になる際に、図3の弾性変形域と塑性変形域の境界のAを経て、図2(b)の状態の図3のBに至る。図2(b)の状態から図2(c)の状態になる際に、図3のBからCに至る。図3のBの変形量であるB1とCの変形量の差がスプリングバックである。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining springback, in which the vertical axis represents the load applied to the retainer and the horizontal axis represents deformation (amount of deformation) of the retainer. At the initial position in FIG. 2(a), the load and deformation in FIG. 3 are 0, and when the state in FIG. 2(a) changes to the state in FIG. It reaches B in FIG. 3 in the state of FIG. When the state shown in FIG. 2(b) changes to the state shown in FIG. 2(c), the state changes from B to C in FIG. Springback is the difference between B1, which is the amount of deformation of B in FIG. 3, and the amount of deformation of C. FIG.
これにより、円すいころ13と内輪12の小鍔部15との間に必要な掛かり代が確保された状態となり、円すいころ13が小鍔部15に保持される。具体的には、円すいころ13の小径側端面13aが、小鍔部15における小鍔面15aに接触し、小径側端面13aが小鍔面15aによって、保持される。この結果、円すいころ13とともに、保持器14が、内輪12に組付けられる。
As a result, a necessary engagement allowance is secured between the
本実施形態の組立方法によれば、保持器14の軸心Aと内輪12の軸心Aとが一致しているため、円すいころ軸受10の回転性能に影響を及ぼす、保持器14の楕円変形、ねじれ変形などの変形を抑制することが可能である。
According to the assembly method of the present embodiment, since the axis A of the
また、保持器14の初期寸法は、あらかじめ、弾性変形、塑性変形およびスプリングバックによる拡径を考慮した値に設定されており、拡径による円すいころ軸受10の性能への影響は回避可能である。あらかじめ保持器14の塑性変形が許容されることにより、保持器14、内輪12の寸法公差にかかわらず、スプリングバック分の掛かり代を発生させることができる。よって、厳密な寸法公差を追求することなく、保持器14が内輪12から脱落することを抑制することができる。また、加締め方式のような大規模な装置を要することがないため、組立コストを抑制することが可能である。
In addition, the initial dimensions of the
また、保持器14の形状と金属材料物性(ヤング率、降伏点など)を考慮することにより、保持器14の弾性変形が塑性変形に変わる弾性変形の変形量、塑性変形後に再びスプリングバック可能な塑性変形の変形量を予測(シミュレーション)することが可能である。予測を用いて、保持器14の初期寸法を導くことにより、塑性変形による、完成品としての円すいころ軸受10への影響を可能な限り取り除くことが可能である。
In addition, by considering the shape of the
上述の説明においては、内輪12を、床面に配置された保持器14の側に押し下げている。しかしながら、内輪12を床面に配置し、保持器14を上から押し下げてもよい。また、内輪12および保持器14の双方を相対的に接近させるようにして、組み付けてもよい。
In the above description, the
なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to those exemplified in the above embodiments, and can be modified, improved, etc. as appropriate.
10 円すいころ軸受
11 外輪
11a 外輪軌道面
12 内輪
12a 内輪軌道面
13 円すいころ
13a 小径側端面
13b 大径側端面
13c 転走面
14 保持器
14a 小径側円環部
14b 大径側円環部
14c 柱部
14d ポケット部
15 小鍔部
15a 小鍔面
16 大鍔部
16a 大鍔面
20 加締め治具
10
Claims (4)
外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動可能に設けられる複数の円すいころと、
前記複数の円すいころを円周方向に所定の間隔で保持する金属製の保持器と、
を備え、
前記内輪の大径側端部に大鍔部が、前記内輪の小径側端部に小鍔部が、それぞれ設けられる円すいころ軸受の組立方法であって、
前記複数の円すいころが前記保持器に保持された状態で、前記保持器の径方向における軸心と前記内輪の径方向における軸心とが一致し、かつ、前記複数の円すいころが前記内輪の小鍔部に接触するように、前記保持器と前記内輪を相対的に配置し、
前記保持器および前記内輪の少なくとも一つを、前記軸心と平行な軸方向に沿って押圧することにより、前記保持器を、前記内輪に対し相対的に、前記内輪の大鍔部の側に向かって移動させ、
前記保持器の移動とともに、弾性変形および塑性変形によって前記保持器を径方向外側に変形し、
前記保持器の移動に伴い、前記円すいころが前記内輪の小鍔部を通り過ぎたら、前記径方向外側に変形した保持器を、ころが小鍔部を乗り越え外れてしまわない位置まで、スプリングバックによって径方向内側に変形する、
円すいころ軸受の組立方法。 an outer ring having an outer ring raceway surface on its inner peripheral surface;
an inner ring having an inner ring raceway surface on its outer peripheral surface;
a plurality of tapered rollers rotatably provided between the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface;
a metal retainer that retains the plurality of tapered rollers at predetermined intervals in the circumferential direction;
with
A method for assembling a tapered roller bearing in which a large flange portion is provided on the large diameter side end of the inner ring and a small flange portion is provided on the small diameter side end of the inner ring,
In a state in which the plurality of tapered rollers are held by the cage, the radial axis of the cage and the radial axis of the inner ring are aligned, and the plurality of tapered rollers are aligned with the inner ring. disposing the retainer and the inner ring relative to each other so as to be in contact with the small flange;
By pressing at least one of the retainer and the inner ring along an axial direction parallel to the axis, the retainer is moved relative to the inner ring toward the large flange portion of the inner ring. move towards
deforming the retainer radially outward by elastic deformation and plastic deformation as the retainer moves;
When the tapered rollers pass the small flange portion of the inner ring as the retainer moves, the retainer deformed radially outward is moved by springback to a position where the rollers do not slip over the small flange portion. deform radially inward,
How to assemble a tapered roller bearing.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240125 |