JP4697006B2 - ころ軸受用保持器及び円錐ころ軸受 - Google Patents
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Description
本発明は、ころ軸受に用いる樹脂製のころ軸受保持器及びこのこの軸受保持器を用いた円錐ころ軸受に関する。
自動車のトランスミッション装置やディファレンシャル装置、産業機械や鉄道車両の車軸に用いられる円錐ころ軸受や、例えば特許文献１に記載されたハブユニット軸受の円錐ころ軸受に組み込まれる保持器は、金属製のものよりも軽量で、生産性及び経済性に優れる樹脂製の材料で構成されているものがある。このような樹脂製の保持器としては、軸方向両側に同軸に配置される大径環状部と小径環状部と、円周方向の複数箇所で両環状部間に架け渡される複数の柱部とからなり、各柱部の間にポケットが構成されているものが多く用いられている。一方、ころ軸受の組み付け工程では、例えば、図７に示すように保持器のポケットに円錐ころが入れられた後、内輪部材を軸方向から圧入していき、当該円錐ころがポケットに装着される。その際、円錐ころは樹脂の弾性変形によりポケットに無理嵌めされる。
特開平１１−０４４３２２号公報
上記ころ軸受の組み付け工程において、内輪部材が圧入され円錐ころがポケットに無理嵌めされる際、当該円錐ころにおける保持器の小径環状部側の外周と面取りとの境界のエッジ６０が、柱部の小径環状部側端部６１を押圧して弾性変形させる（図６（ａ））。
一方、自動車のトランスミッション装置やディファレンシャル装置などに使用される円錐ころ軸受においては、保持器は極圧添加剤等の添加剤を含むギヤ油等の潤滑油に接触して使用されることから耐油性を備えた樹脂を使用する必要が生じる。従って、保持器を構成する樹脂には、高い耐熱性や耐油性が要求されるが、このような物性を有する樹脂は強化材が配合された高剛性となるものが多い。高剛性の樹脂を使用した場合、円錐ころによる上記の弾性変形により柱部に過大な応力がかかり、柱部の一部が損傷を受けたり割れたりすることがある。
一方、自動車のトランスミッション装置やディファレンシャル装置などに使用される円錐ころ軸受においては、保持器は極圧添加剤等の添加剤を含むギヤ油等の潤滑油に接触して使用されることから耐油性を備えた樹脂を使用する必要が生じる。従って、保持器を構成する樹脂には、高い耐熱性や耐油性が要求されるが、このような物性を有する樹脂は強化材が配合された高剛性となるものが多い。高剛性の樹脂を使用した場合、円錐ころによる上記の弾性変形により柱部に過大な応力がかかり、柱部の一部が損傷を受けたり割れたりすることがある。
このような問題は、内輪部材の小径側につばがあれば生じることである。特に、図１及び図７のように、外輪角度（外輪の内周軌道面、図１及び図７のα２に相当）が２０°以上、例えば２０°以上３０°未満かつ、ころ角度（図１及び図７のγ１に相当）が７〜１０°である円錐ころ軸受においては、保持器にころを装着して内輪部材に組み込む時、内輪部材の小径側につばにより、径方向外方に押し出されるころの小径側の移動量が、外輪角度が２０°未満かつころ角度が５〜７°のものよりも増えるため、柱部の小径環状部側端部にかかる応力がより大きくなる。
その対策として、材料面に関して、樹脂の柔軟性を向上させるため強化材の配合量を少なくすることが考えられるが、この場合、強度や耐熱性が低下してしまう。また、形状面に関して、図６（ｂ）のように、応力が集中する柱部７０と小径環状部７１とのコーナー７２を円形の刳り抜き状とすることが考えられるが、この場合、保持器を成形する際の金型構造が複雑となるため当該保持器を製作し難くなる。
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み、円錐ころの無理嵌め時における柱部の損傷や割れが防止され、それと共に強度、耐熱性、耐油性等の要求物性を満たし、かつ容易に製作することができるころ軸受用保持器、及びこのころ軸受用保持器が用いられた円錐ころ軸受を提供することを目的とする。
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み、円錐ころの無理嵌め時における柱部の損傷や割れが防止され、それと共に強度、耐熱性、耐油性等の要求物性を満たし、かつ容易に製作することができるころ軸受用保持器、及びこのころ軸受用保持器が用いられた円錐ころ軸受を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、軸方向両側に同軸に配置される大径環状部及び小径環状部と、円周方向の複数箇所で両環状部間に架け渡される複数の柱部と、各柱部の間に構成されて円錐ころが装着されるポケットとを備え、前記円錐ころが小径環状部側の前記柱部を弾性変形させつつ前記ポケットに無理嵌めされる全体が円錐筒状の樹脂製ころ軸受用保持器であって、前記柱部の前記小径環状部側の端部の少なくとも外周側に、前記円錐ころを前記ポケットに無理嵌めする際に、当該円錐ころの小径側のエッジを逃がして当該柱部に生じる応力を緩和する応力緩和部が設けられており、この応力緩和部は、全ての前記柱部の周方向両側において、前記柱部と前記小径環状部との交差部から前記大径環状部側に向かうに従って先細りとなるようにテーパー状の１つの三角形状の面で直線的に切欠かれており、
前記柱部の少なくとも小径環状部側が周方向断面台形状に形成されており、前記応力緩和部が設けられている部分の周方向における最小幅は、前記柱部の内周面の周方向幅以上となっていることを特徴とする。
すなわち、本発明は、軸方向両側に同軸に配置される大径環状部及び小径環状部と、円周方向の複数箇所で両環状部間に架け渡される複数の柱部と、各柱部の間に構成されて円錐ころが装着されるポケットとを備え、前記円錐ころが小径環状部側の前記柱部を弾性変形させつつ前記ポケットに無理嵌めされる全体が円錐筒状の樹脂製ころ軸受用保持器であって、前記柱部の前記小径環状部側の端部の少なくとも外周側に、前記円錐ころを前記ポケットに無理嵌めする際に、当該円錐ころの小径側のエッジを逃がして当該柱部に生じる応力を緩和する応力緩和部が設けられており、この応力緩和部は、全ての前記柱部の周方向両側において、前記柱部と前記小径環状部との交差部から前記大径環状部側に向かうに従って先細りとなるようにテーパー状の１つの三角形状の面で直線的に切欠かれており、
前記柱部の少なくとも小径環状部側が周方向断面台形状に形成されており、前記応力緩和部が設けられている部分の周方向における最小幅は、前記柱部の内周面の周方向幅以上となっていることを特徴とする。
上記本発明のころ軸受用保持器によれば、円錐ころをポケットに無理嵌めする際、柱部にかかる応力が応力緩和部により緩和されるので、組み付け時に過大な応力が柱部にかからず、保持器の割れを防止することができる。また、保持器を構成する材料には応力緩和を目的とする柔軟性は要求されないため、高剛性を有する樹脂が採用可能となり、耐熱性や耐油性等の要求物性を満たす樹脂を使用することができる。さらに、上記応力緩和部は、柱部と小径環状部との交差部から大径環状部側に直線的に切欠かれているため、複雑な金型構造を必要とせず保持器を容易に製作することができる。
上記本発明において、前記応力緩和部は、前記交差部から前記大径環状部側に向かうに従って先細りとなるようにテーパー状に切欠かれているので、応力緩和部を設けるための金型形状が非常に簡単となる。
上記発明において、前記応力緩和部は、全ての前記柱部の周方向両側に設けられているので、円錐ころが保持器によりスムーズに装着され、円錐ころの組み付け性を向上させることができる。
また、応力緩和部が、全ての柱部の周方向両側に設けられている上記本発明において、前記柱部の少なくとも小径環状部側が周方向断面台形状に形成されており、前記応力緩和部が設けられている部分の周方向幅は、前記柱部の内周面の周方向幅以上となっているので、応力緩和部が全ての柱部の周方向両側に設けられていても、柱部の強度を確保することができる。
また、本発明の前記応力緩和部は、前記柱部と前記小径環状部との交差部における径方向内端及び外端の各１点と、前記交差部よりも前記大径環状部側における前記柱部の外周面の周方向端縁上の１点とを頂点とする１つの三角形状の面で直線的に切欠かれていることが好ましい。
また、前記柱部は、前記小径環状部との交差部における周方向断面の、内周面の周方向幅と外周面の周方向幅とが同一とされていることが好ましい。
また、本発明の前記応力緩和部は、前記柱部と前記小径環状部との交差部における径方向内端及び外端の各１点と、前記交差部よりも前記大径環状部側における前記柱部の外周面の周方向端縁上の１点とを頂点とする１つの三角形状の面で直線的に切欠かれていることが好ましい。
また、前記柱部は、前記小径環状部との交差部における周方向断面の、内周面の周方向幅と外周面の周方向幅とが同一とされていることが好ましい。
本発明は、内輪部材と、外輪部材と、内輪部材と外輪部材との間に介装された複数の円錐ころと、これら複数の円錐ころを転動自在に保持するころ軸受用保持器とを備えた円錐ころ軸受において、当該ころ軸受用保持器が、上記本発明のころ軸受用保持器であることを特徴とする。
上記本発明の円錐ころ軸受によれば、損傷や割れが防止され、それと共に強度、耐熱性、耐油性等の要求物性を満たし、かつ容易に製作することができる保持器が用いられているので、簡易に製作できかつ高い耐久性を有する。
上記本発明の円錐ころ軸受によれば、損傷や割れが防止され、それと共に強度、耐熱性、耐油性等の要求物性を満たし、かつ容易に製作することができる保持器が用いられているので、簡易に製作できかつ高い耐久性を有する。
上記の通り本発明によれば、柱部にかかる応力を緩和する応力緩和部が設けられ、この応力緩和部は柱部と小径環状部との交差部から大径環状部側に直線的に延びる切欠で構成されているので、円錐ころをポケットに無理嵌めする際における柱部の損傷や割れが防止され、それと共に強度、耐熱性、耐油性等の要求物性を満たし、かつ当該ころ軸受保持器を容易に製作することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るころ軸受用保持器（以下、保持器という）１が使用された円錐ころ軸受４０の一実施形態を示している。本実施形態の円錐ころ軸受４０は、一方から他方に向けて大きくなる外輪軌道４１ｋが設けられた単一の外輪部材４１と、一方から他方に向けて大きくなる内輪軌道４３ｋが設けられた内輪部材４３と、互いに対向する内輪軌道４３ｋと外輪軌道４１ｋとの間に転動自在に介装された複数の円錐ころ５２と、これら円錐ころ５２をそれぞれ周方向に所定間隔で保持する保持器１と、を備えている。
図２に示すように、保持器１は、軸方向両側に同軸に配置される大径環状部２及び小径環状部３と、円周方向の複数箇所で両環状部間に架け渡される複数の柱部４と、各柱部４の間に構成されて円錐ころ５２が装着されるポケット５とを備え、全体が円錐筒状に構成されている。柱部４の小径環状部３側は、全体として周方向断面が略台形状に形成されており、その小径環状部３側の端部の外周側に応力緩和部６が設けられている。この応力緩和部６は、全ての柱部４の周方向両側に設けられており、円錐ころ５２をポケット５に無理嵌めする際に柱部４に生じる応力を緩和する。図３に示すように、応力緩和部６は、柱部４と小径環状部３との交差部ｋから大径環状部２側に向かうに従って先細りとなるように直線的なテーパー状に切欠かれており、柱部４の一部を直線的に切除したような簡単な形状となっている。
保持器１は樹脂製であり、モノマーにテレフタル酸、アジピン酸及びジアミンを使用した芳香族ポリアミドに、ガラス繊維を５〜３０重量％、より好ましくは５〜２０重量％配合したものが採用されている。このような材料を用いることで、高剛性を有し、かつ耐熱性、耐油性等の要求物性を十分に満たす保持器１とすることができる。なお、保持器１に使用される樹脂を例示すると、ポリアミド（ポリアミド４６、ポリアミド６６、芳香族ポリアミド）、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、ポリエーテルサルホン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルニトリル、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート等が挙げられる。
また、上記樹脂に配合される強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、繊維状の珪石灰（ウォラストナイト）、炭化珪素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ繊維、金属繊維、（銅、鋼、ステンレス鋼等）、芳香族ポリアミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー、グラファイトウィスカー、炭化珪素ウィスカー、窒化珪素ウィスカー、アルミナウィスカー等が挙げられる。これら強化繊維を剛性の低い他の樹脂に配合することで材料の剛性を上げるようにしてもよい。なお、使用する樹脂や強化繊維は例示したものに限定されるものではない。
円錐ころ軸受４０の組み付け工程において、内輪部材４３を圧入して円錐ころ５２をポケット５に装着する際、当該円錐ころ５２がポケット５に無理嵌めされる。その際、図４に示すように、柱部４に設けられた応力緩和部６により円錐ころ５２のエッジＥが逃がされ、柱部４にかかる過大な応力が緩和される。また、応力緩和部６が形成されている軸方向範囲ｈ（図３参照）は、ポケット５の軸方向長さをａとし、円錐ころ５２の軸方向長さをｂとしたときに、交差部ｋから２（ａ−ｂ）の範囲とされている。これにより、円錐ころ５２のエッジＥを確実に逃がすことができる。また、応力緩和部６が設けられている部分の周方向における最小幅ｓは、柱部４の内周面４ｎの周方向幅以上となっている。なお、本実施形態における応力緩和部６の周方向における最小幅は、０．１５〜０．１０ｍｍとなっている。このような周方向幅ｓとすることで、柱部４の強度を維持することができる。
上記本実施形態の保持器１によれば、応力緩和部６により、円錐ころ５２をポケット５に無理嵌めする際、柱部４にかかる応力が応力緩和部６により緩和されるので、組み付け時に過大な応力が柱部４にかからず、保持器１の割れを防止することができる。また、保持器１を構成する材料には応力緩和を目的とする柔軟性は要求されないため、高剛性を有する樹脂が採用可能となり、耐熱性や耐油性等の要求物性を満たす樹脂を使用することができる。また、応力緩和部６は、交差部ｋから大径環状部２側に略直線的に延びる切欠で構成されているため、複雑な金型構造を必要とせず保持器１を容易に製作することができる。そして、このような応力緩和部６が、全ての柱部４に設けられているため、円錐ころ５２が保持器１にスムーズに装着され、円錐ころ軸受４０の組み付け性を向上させることができる。また、当該円錐ころ軸受４０には、損傷や割れが防止され、それと共に強度、耐熱性、耐油性等の要求物性を満たす保持器１が用いられているので、高い耐久性を有する。
図５は、本発明に係る保持器１が使用された円錐ころ軸受の第２実施形態を示している。この円錐ころ軸受は、転がり軸受装置５０として構成されたものであり、当該転がり軸受装置５０は、中央部から軸方向両端側へ向けて大きくなる一対の外輪軌道５１ｋが設けられた単一の外輪部材５１と、軸方向一端側にフランジ５４を有し内輪軌道５５ｋが設けられたハブ輪５５と、このハブ輪５５の小径部５５ｓに外嵌され内輪軌道５３ｋが設けられた内輪部材５３と、互いに対向する内外輪軌道面に転動自在に配列された複数の円錐ころ５２と、これら円錐ころ５２をそれぞれ周方向に所定間隔で保持する保持器１と、シール部材５６とを備えている。このうち内輪部材５３は、ハブ輪５５の軸方向端部のかしめ部によりかしめ付けられて、その一端面を小径部５５ｓの内端に形成された段差面に当接させた状態で固定されている。
上記の転がり軸受装置５０に用いられている保持器１は、上述した円錐ころ軸受４０に用いられている保持器と同じ形態を有しており、応力緩和部が設けられている。これにより、転がり軸受装置５０の組み付け性を向上させることができ、更に、損傷や割れが防止され、それと共に強度、耐熱性、耐油性等の要求物性を満たす保持器１が用いられているので高い耐久性を有する。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。柱部の応力緩和部は、周方向に入り込んだ凹状とするなど、他の形状としてもよい。例えば、上記実施形態では、応力緩和部を直線的なテーパー状に切欠いて構成しているが、当該実施形態のように完全に真っ直ぐとする他、交差部から大径環状部側に延びる面を若干湾曲するようにしてもよい。
また、柱部、大径環状部、小径環状部の形状や寸法は、ころ軸受の構成により適宜変更される。
また、柱部、大径環状部、小径環状部の形状や寸法は、ころ軸受の構成により適宜変更される。
１ 保持器
２ 大径環状部
３ 小径環状部
４ 柱部
５ ポケット
６ 応力緩和部
５０ 転がり軸受装置
５２ 円錐ころ
５３ 内輪部材
ｋ 交差部
Ｅ エッジ
２ 大径環状部
３ 小径環状部
４ 柱部
５ ポケット
６ 応力緩和部
５０ 転がり軸受装置
５２ 円錐ころ
５３ 内輪部材
ｋ 交差部
Ｅ エッジ
Claims (4)
- 軸方向両側に同軸に配置される大径環状部及び小径環状部と、円周方向の複数箇所で両環状部間に架け渡される複数の柱部と、各柱部の間に構成されて円錐ころが装着されるポケットとを備え、
前記円錐ころが小径環状部側の前記柱部を弾性変形させつつ前記ポケットに無理嵌めされる全体が円錐筒状の樹脂製ころ軸受用保持器であって、
前記柱部の前記小径環状部側の端部の少なくとも外周側に、前記円錐ころを前記ポケットに無理嵌めする際に、当該円錐ころの小径側のエッジを逃がして当該柱部に生じる応力を緩和する応力緩和部が設けられ、
この応力緩和部は、全ての前記柱部の周方向両側において、前記柱部と前記小径環状部との交差部から前記大径環状部側に向かうに従って先細りとなるようにテーパー状の１つの三角形状の面で直線的に切欠かれており、
前記柱部の少なくとも小径環状部側が周方向断面台形状に形成されており、前記応力緩和部が設けられている部分の周方向における最小幅は、前記柱部の内周面の周方向幅以上となっていることを特徴とするころ軸受用保持器。 - 前記応力緩和部は、前記柱部と前記小径環状部との交差部における径方向内端及び外端の各１点と、前記交差部よりも前記大径環状部側における前記柱部の外周面の周方向端縁上の１点とを頂点とする１つの三角形状の面で直線的に切欠かれている請求項１に記載のころ軸受用保持器。
- 前記柱部は、前記小径環状部との交差部における周方向断面の、内周面の周方向幅と外周面の周方向幅とが同一とされている請求項２に記載のころ軸受用保持器。
- 内輪部材と、外輪部材と、内輪部材と外輪部材との間に介装された複数の円錐ころと、これら複数の円錐ころを転動自在に保持するころ軸受用保持器とを備えた円錐ころ軸受において、
前記ころ軸受用保持器が、請求項１〜３のいずれか一項に記載のころ軸受用保持器であることを特徴とする円錐ころ軸受。
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