JP4527635B2 - 円すいころ軸受 - Google Patents

Description

この発明は、自動車、鉄道車輌、鉄鋼機械、工作機械、とくに、建設機械における回転部に使用される円すいころ軸受に関する。

例えば、円すいころ軸受Ａは、図１０に示すように、建設機械である油圧ショベルのクローラＣが掛け渡される走行減速機スプロケットＳの回転部に使用され、図７に示すように、外輪１と内輪２との間に、その円周方向所要間隔に複数の円すいころ３を設けるとともに、その円すいころ３を前記所要間隔に保持する保持器４を設け、内輪２の円すいころ３の軌道面２ａはその小径側に小鍔部２ｂ、大径側に大鍔部２ｃを有する構成である（特許文献１参照）。
特開２００３−２８７０３３号公報

この円すいころ軸受Ａは、図８、図９に示すように、保持器４の各ポケット５（図３、図４の符号１５参照）に円すいころ３を挿入し（図８（ａ））、その保持器４に内輪２を挿入して円すいころ３を内輪２に保持し（図８（ｂ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜（ｃ））、さらにその内輪２を外輪１に組み込んで組み立てられる（図７）。

この円すいころ軸受Ａにおいて、内輪２の小鍔部２ｂは、円すいころ３が保持された後、円すいころ３（保持器４）が内輪２から脱落しない様に、その小鍔部２ｂの最外径寸法φＤ_２は、円すいころ３の内接円径（内輪軌道面２ａと各円すいころ３外周面の接線の円すい状包絡面の最小径＝小鍔部側径）φｄ_３より大きく設定されている（φＤ_２＞φｄ_３ 図７参照）。
このため、円すいころ３付きの保持器４に内輪２を挿入する際、円すいころ３はその小鍔部２ｂを乗り越えて内輪２の軌道面２ａにセットされることとなる。

その保持器４が鉄製の場合（特許文献１ 図６参照）、円すいころ３の内接円径が小鍔部２ｂ外径より大きくなるように、鉄製保持器４の柱部（同文献の図中符号７）を弧状に塑性変形させて、円すいころ３を内輪２に挿入した後、再度、柱部を塑性変形させてストレートに戻し、円すいころ３の脱落を防止するようにしている。
しかし、保持器４が合成樹脂製の場合、その保持器４は合成樹脂の一体成形品のため、柱部を弾性変形させながら、円すいころ３を小鍔部２ｂを乗り越えさせて内輪２に挿入することとなる。
このため、小鍔部２ｂの最外径寸法φＤ_２と円すいころ３の内接円径φｄ_３の差（φＤ_２＞φｄ_３でφＤ_２−φｄ_３）が大きいと、保持器４の柱部の弾性変形も大きくなり、その柱部とポケット側壁（図４の符号１４ａ参照））の継ぎ目（図４の符号ａ参照）に亀裂が入ったり、最悪の場合には、継ぎ目ａが破損したりする恐れがある。

この発明は、合成樹脂製保持器を使用した円すいころ軸受において、円すいころ付きの保持器に内輪を挿入する際、その合成樹脂製保持器に亀裂や破損が生じないようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、内輪の小鍔部の最外径寸法：φＤ_２と円すいころの内接円径φｄ_３の差を合成樹脂製保持器の亀裂や破損が生じない範囲内に設定することとしたのである。
このようにすれば、円すいころ付きの保持器に内輪を挿入する際、円すいころがその小鍔部を乗り越えても、保持器の側壁と柱部の継ぎ目ａに亀裂が入ったり、破損したりする恐れはなくなる。

この発明は、内輪小鍔部の最外径寸法と円すいころの内接円径の差を合成樹脂製保持器の亀裂や破損が生じない範囲内に設定することにより、円すいころ付きの保持器に内輪を挿入する際の合成樹脂製保持器の亀裂や損傷をなくすことができる。

この発明の実施形態としては、外輪と内輪との間に、その円周方向所要間隔に複数の円すいころを設けるとともに、その円すいころを前記所要間隔に保持する合成樹脂製保持器を設け、前記内輪の円すいころ軌道面はその小径側に小鍔部、大径側に大鍔部を有する円すいころ軸受において、前記ころの内接円径をφｄ_３、前記小鍔部の最外径寸法をφＤ_２として、両者を、０．９７５×φＤ_２＜φｄ_３＜１×φＤ_２の関係としたのである。
円すいころの内接円径：φｄ_３が、０．９７５×φＤ_２以下であると、円すいころが小鍔部を乗り越える際のその小鍔部から保持器が受ける力が大きすぎて亀裂や破損が生じる恐れが高くなり、一方、φＤ_２と同じかこれを超えると、保持後の円すいころが内輪から脱落する恐れが高いからである。

この構成において、上記円すいころを保持した保持器に上記内輪を挿入する際の前記内輪の小鍔部と前記円すいころの接触端をそれぞれ接線アールの面取りをすることが好ましい。
「接線アールの面取り」とは、接触端において、一方の面からその面取り面に至る接線の包絡線及びその面取り面から他方の面に至る接線の包絡線が円弧状を描いて、一方の面からその面取り面に至る過程及びその面取り面から他方の面に至る過程において、エッジが生じない面取りを言うため、円すいころ付きの保持器に内輪を挿入する際、円すいころがそのエッジのない円弧面の小鍔部を円滑に乗り越える。このため、保持器の側壁と柱部の継ぎ目に亀裂が入ったり、破損したりする恐れはさらになくなる。

この円すいころ軸受は、自動車、鉄道車輌、鉄鋼機械、工作機械、建設機械等の一般産業機械の回転部に使用することができるが、特に、建設機械においては、軸受の外径が、例えば、２４０ｍｍφと大きく、従来では、金属製の保持器が採用されている。
しかし、コスト面から、合成樹脂製保持器の使用が考慮されており、その場合、大径ゆえに、円すいころ付きの保持器に内輪を挿入する際の円すいころの小鍔部乗り越えによる保持器に加わる力も大きくなる。このため、このように、円すいころの内接円径と小鍔部の最外径寸法の関係が設定された円すいころ軸受は、その加わる力を最小限に抑えるため、耐久性の面で有利なものとなる。
また、合成樹脂製保持器は、鉄製保持器に比べれば、樹脂の緩衝性から、衝撃強度が高いものとなる。さらに、鉄製保持器は、摩耗により鉄粉が生じて軸受特性に悪影響を及ぼすが、樹脂ゆえにその鉄粉が生じることもない。

一実施例を図１〜図５に示し、この実施例の円すいころ軸受Ａは、外輪１１と内輪１２との間に、その円周方向所要間隔に複数の円すいころ１３を設けるとともに、その円すいころ１３を前記所要間隔に保持する合成樹脂製保持器１４を設け、内輪１２の円すいころ１３の軌道面１２ａはその小径側に小鍔部１２ｂ、大径側に大鍔部１２ｃを有する構成である。

上記円すいころ１３の内接円径：φｄ_３と上記内輪１２の小鍔部１２ｂの最外径寸法：φＤ_２は、０．９７５×φＤ_２＜φｄ_３＜１×φＤ_２の関係を有する。この実施例では、φＤ_２＝２０７．５ｍｍ、φｄ_３＝２０４．７ｍｍとした。
このように、小鍔部２ｂの最外径寸法φＤ_２と円すいころ３の内接円径φｄ_３を設定することにより、円すいころ１３付きの保持器１４に内輪１２を挿入する際の合成樹脂製保持器１４の亀裂や損傷をなくすことができる。

また、上記小鍔部１２ｂの外周面は上記大鍔部１２ｃに向かって外向きの傾斜面１６となっており、その傾斜面１６の軸受Ａの中心軸（図７の軸ｃ参照）に対する角度γは、内輪２の中心角度（内輪軌道面１２ａの傾斜角度）α_２と同じか大きくしてある。
これにより、円すいころ１３付き合成樹脂製保持器１４に内輪１２を嵌める際、保持器１４に拡径力により内部応力の偏位が生じず、耐久性の劣化を防止することができる。

内輪１２の小鍔部１２ｂと円すいころ１３の接触端１３ａ、１２ｄ（図２参照）はそれぞれ接線アールの面取りをしており、円すいころ１３を保持した保持器１４に内輪１２を挿入する際、その面取りにより、円すいころ１３がそのエッジのない円弧面の小鍔部１２ｂを円滑に乗り越える。

保持器１４は、図３、図４に示すように、軸方向に離間させた二つの円環部１４ａと円環部１４ａの間に掛け渡した複数の柱部１４ｂとを備える。
その円環部１４ａで軸受Ａの軸方向を区画し、柱部１４ｂで軸受Ａの円周方向を区画することによって、円周方向に複数箇所のポケット１５が形成される。各ポケット１５は、円すいころ１３が外輪１１と内輪１２との間で転動する際に、円すいころ１３を等配に保持する。

この保持器１４は、軸受Ａの軸方向に割れる保持器の外周面側を画定する小径円環部１４ａ側と保持器１４の内周面側を画定する大径円環部１４ａ側の対の金型（２枚の型板）によって射出成形し、図４に示すように、柱部１４ｂの両側面に段部（凹部）１５ｂが生じている。この段部１５ｂは、射出成形時にその軸受軸方向に割れる小径円環部側金型が嵌り、図４に示すように、大径円環部１４ａの柱部１４ｂの付け根からその柱部１４ｂ外周面の途中に至っている。また、ポケット１５の両側面を成す柱部１４ｂの面は、金型の抜き勾配の確保から、図５に示すように、ストレート面としたり（同図（ａ））、円弧面（Ｒ面）としたりする（同図（ｂ））。

この保持器１４は、エンジニアリングプラスチックからなり、そのエンジニアリングプラスチックは、汎用エンジニアリングプラスチックとスーパーエンジニアリングプラスチックのいずれを用いてもよい。例えば、汎用エンジニアリングプラスチックとして、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）等を採用する。
スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリメチルベンテン（ＴＰＸ）、ポリ１、４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリアミド１１、１２（ＰＡ１１，１２）、フッ素合成樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等を採用する。

さらに、保持器１４の外径φＤ_４は、外輪１１の大鍔部１２ｃ側と接触しない程度（外径φＤ_４＜外輪大鍔部側内径φｄ_１ 図１参照）大きく設定されており、また、保持器１４の外径面角度（保持器の外径面と軸受の中心軸ｃと成す角度）βは、軸受Ａの中心角度（円すいころ１３の軸心が軸受の中心軸ｃとなす角度）α_３より大きく設定されている（β＞α_３）。

このように設定すると、保持器１４が外輪１１に近づき、図４で示すポケット１５側面を成す柱部１４ｂの側面の段部１５ｂが円すいころ３の外側（軸受Ａの径方向外側）に移行し、円すいころ１３のポケット１５側面と接する線が段部１５ｂの無い柱部側面１５ｃと多く接するようになる。このため、円すいころ１３と保持器４のポケット１５側面との当たり（接触）長さＬが長くなり、円すいころ１３の公転が安定するとともに、保持器１４の円すいころ１３の保持力の偏りがなくなる。また、保持器１４の柱部１４ｂと円環部１４ａの継ぎ目ａに応力の集中がなくなり、その継ぎ目部ａの亀裂や破損が生じることもない。

また、保持器１４が外輪１１側に近づくことにより、外輪１１の大鍔部１２ｃ側と保持器１４の外側（大鍔部１２ｃ側）との間隙が小さくなり（図１参照）、その間（間隙）ｓにおける潤滑剤の流れを抑制することによる保持力が高くなって、その潤滑剤がその間隙ｓに留まり易いため、潤滑特性が向上する。このとき、この軸受Ａが上記スプロケットＳの回転部に設けた場合、その潤滑油は、循環する必要から粘性が低いため、保持力が高いことは有利である。

この保持器１４を、図６で示すように、鎖線で示す半割りの冶具１７の外周面に嵌め、その半割り冶具１７を、矢印のように上下方向に引き離して、保持器１４が破断するまでの試験を行った。この試験から、保持器１４として十分な引張強度を有することを確認できた。
また、この軸受Ａを図８に示すように組み立てても、何ら支障なく組み立てることができた。

この実施例は、円すいころ１３の内接円径：φｄ_３と内輪小鍔部１２ｂの最外径寸法：φＤ_２の関係（０．９７５×φＤ_２＜φｄ_３＜１×φＤ_２）以外に、小鍔部１２ｂの外周面を大鍔部１２ｃに向かって外向きの傾斜面１６として、その傾斜面１６の軸受Ａの中心軸に対する角度γを、内輪２の中心角度α_２と同じか大きくしたり（γ≧α_２）、保持器１４の外径φＤ_４を、外輪１１の大鍔部１２ｃ側と接触しない程度（外径φＤ_４＜外輪大鍔部側内径φｄ_１）において大きく設定するとともに、保持器１４の外径面角度βを軸受Ａの中心角度α_３より大きく設定したりしているが（β＞α_３）、後者の関係（γ≧α_２、β＞α_３）は、この発明の作用効果を発揮する限りにおいて、その両関係の一方又は両者を採用せずに、それらを従来と同様にすることができる。

一実施例の要部断面図 同実施例の組立作用図 同実施例の保持器の一部省略斜視図 同保持器の要部斜視図 同保持器のポケット部の各例の断面図 同保持器の強度試験の説明図 従来例の断面図 円すいころ軸受の組立説明図 同組立説明図 油圧ショベルの走行減速機スプロケット部の要部簡略断面図

符号の説明

１、１１ 外輪
１ａ、１１ａ 外輪の軌道面
２、１２ 内輪
２ａ、１２ａ 内輪の軌道面
２ｂ、１２ｂ 内輪の小鍔部
２ｃ、１２ｃ 内輪の大鍔部
３、１３ 円すいころ
４、１４ 保持器
４ａ、１４ａ 保持器の円環部
４ｂ、１４ｂ 保持器の柱部
５、１５ 保持器のポケット
α_２ 内輪の中心角度
α_３ 軸受（円すいころ）の中心角度
β 保持器の外径面角度
Ａ 円すいころ軸受
ｄ_３ 円すいころ１３の内接円径
Ｄ_２ 小鍔部１２ｂの最外径寸法

Claims (2)

1. 外輪（１１）と内輪（１２）との間に、その円周方向所要間隔に複数の円すいころ（１３）を設けるとともに、その円すいころ（１３）を前記所要間隔に保持する合成樹脂製円環状保持器（１４）を設け、この保持器（１４）は、その軸方向に離れた２つの大径と小径とからなる円環部（１４ａ、１４ａ）と、その両円環部（１４ａ、１４ａ）間にその周方向等間隔に連続して掛け渡した複数の柱部（１４ｂ）とから成って、軸受（Ａ）の軸方向に割れる保持器（１４）の外周面側を画定する小径円環部（１４ａ）側と保持器（１４）の内周面側を画定する大径円環部（１４ａ）側の対の金型によって射出成形されたものであり、その保持器（１４）の両円環部（１４ａ）と前記柱部（１４ｂ）に囲まれた前記所要間隔の各ポケット（１５）に前記円すいころ（１３）をそれぞれ嵌めて保持し、その保持器（１４）の柱部（１４ｂ）の両側面には、前記小径円環部（１４ａ）側金型が大径円環部（１４ａ）の柱部（１４ｂ）の付け根からその柱部（１４ｂ）外周面の途中に至る凹部（１５ｂ）が形成されており、前記内輪（１２）の前記円すいころ（１３）の軌道面（１２ａ）はその小径側に小鍔部（１２ｂ）、大径側に大鍔部（１２ｃ）を有する円すいころ軸受（Ａ）において、
   上記円すいころ（１３）の内接円径をφｄ３、上記小鍔部（１２ｂ）の最外径寸法をφＤ２として、両者を、０．９７５×φＤ２＜φｄ３＜１×φＤ２の関係とするとともに、保持器１４の外径φＤ４＜外輪大鍔部側内径φｄ１として、保持器（１４）の外径が外輪（１１）の大鍔部（１２ｃ）側と接触しない程度に大きく設定されており、さらに、保持器（１４）の外径面と軸受（Ａ）の中心軸（ｃ）の成す角度（β）は、円すいころ（１３）の軸心が軸受（Ａ)の中心軸（ｃ）となす角度（α３）より大きく設定されていることを特徴とする円すいころ軸受。
2. 建設機械の走行減速機スプロケット（Ｓ）用であることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。

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