JP5165470B2

JP5165470B2 - 円すいころ軸受

Info

Publication number: JP5165470B2
Application number: JP2008148045A
Authority: JP
Inventors: 栄一中溝
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2009293700A

Description

本発明は、保持器を組み付ける際の工程数を削減できる円すいころ軸受に関する。

円すいころ軸受は、外径面に軌道面を設け、その軌道面の軸方向両側に小鍔部と大鍔部を配置した内輪と、内径面に軌道面を設けた外輪と、内輪と外輪の軌道面間に介在させた複数の円すいころと、円すいころをポケットに収納して保持する保持器を主要な構成要素としている。

保持器は、一般的には鉄板等の金属板のプレス成形品であって、台形状のポケットが円周方向に一定の間隔で複数打ち抜かれて形成され、そのポケット間に位置する複数の柱部が、小径側環状部と大径側環状部とを連結する形状を有する。

保持器には、円すいころの軸線よりも径方向外側に位置する柱部により、円すいころの径方向外側への抜け止めを行う上抱き型のものがある。上抱き型の保持器は、内輪への組み付け時に、底拡げ工程と加締め工程を行う必要がある。

すなわち、円すいころと保持器を内輪に組み付けるには、保持器に組み付けられた円すいころを、内輪の小鍔部を乗り越えさせて内輪に嵌合させる。この時、円すいころと小鍔部との間に無理な負荷が発生しないようにする必要がある。そこで、保持器を正規の形状に成形した後、底押し治具によって柱部の小径側環状部の近傍部分を押し広げて塑性変形させて、円すいころの内接円径を拡大させる。

次に、ポケット内に内側から円すいころを嵌入させて、内輪を保持器内に嵌入させる。この際、保持器の柱部が外側に拡径され、円すいころの内接円径が正規寸法に比べ大きくなっているため、内輪の小鍔部と円すいころとが干渉せずに組み付けが行われる。その後、拡径した柱部を加締め治具によって内側に加締め、保持器を正規の形状に戻すと共に、円すいころの内接円形を正規寸法に戻す。

一方、円すいころの軸線よりも径方向内側に位置する柱部により、円すいころの径方向内側への抜け止めを行う下抱き型の保持器は、内輪への組み付け時に底拡げ工程と加締め工程が不要である一方、円すいころのばらけ止めを行う必要がある。そこで、ばらけ止めのため、保持器のポケットの壁面に、組み立て時に塑性変形をさせる舌片を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、保持器のポケットの大径側環状部側の壁面に、円すいころの大端面と略平行に延びる舌片を設ける一方、ポケットの小径側環状部側の壁面を平坦に形成する。この保持器を内輪の外径側に配置した後、ポケット内に外側から円すいころを嵌入させ、ポケット壁面の舌片を塑性変形させて円すいころ側に屈曲させる。これにより、舌片の先端部を、円すいころの大端面に形成された円形の凹部内に収容させ、舌片の先端部と凹部とに係り代を与えることにより、円すいころのばらけ止めを行うようにしている。
特開平１１−６２９８３号公報

しかしながら、上記上抱き型の保持器は、内輪への組み付け時に底拡げ工程と加締め工程を行うので、形状に歪みが残りやすく、外径真円度等の精度を悪化させるという不都合がある。特に、板厚の大きい材料を用いた保持器では、加締め工程を行っても正規の形状に戻らない場合がある。保持器の形状に歪が残り、外径真円度等の精度が悪化した場合、ポケットに保持する円すいころの挙動が不安定となり、円すいころの保持器への衝突を招いて円すいころ軸受の寿命を短縮する恐れがある。

また、上記下抱き型の保持器は、円すいころの組み付け時に、ポケットに夫々設けられた舌片を塑性変形させるので、工数が多いという不都合がある。また、舌片を塑性変形させる工程は、舌片の屈曲角度を適切に管理する必要があるので、手間であるという不都合がある。

そこで、本発明の課題は、軸受の組み立て時に形状の歪みを生じることなく、また、軸受の組み立て工数と手間を削減できる円すいころ軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の円すいころ軸受は、円すい状の軌道面を有する内輪及び外輪と、軸方向に離間する小径側環状部及び大径側環状部と、小径側環状部と大径側環状部とを連結すると共に周方向に並んだ複数の柱部とを有し、隣り合う柱部と小径側環状部と大径側環状部の間に形成されたポケットに円すいころを保持し、複数の円すいころを外輪の軌道面と内輪の軌道面との間で周方向に等間隔に介在させ、小径側環状部と大径側環状部のポケット側の壁面に夫々形成された抜け止め用の突起部を円錐ころの両端面の凹部に係合させた保持器とを有する円錐ころ軸受において、柱部が円すいころの中心軸よりも径方向外側に位置する上抱きタイプであり、円すいころの小端面の凹部に係合する突起部が、保持器の内径から外径まで厚み全幅にわたって径方向外側に向かうにつれてポケットの中心側に傾斜し、小端面の凹部と摺動接触するテーパ形状を有する一方、円すいころの大端面の凹部に係合する突起部が大端面の凹部と摺動接触するストレート形状を有し、内輪は大径側に大鍔部を形成し、小径側は鍔部無しで小径側環状部との間に隙間を有する形状としたことを特徴としている。

本発明の円すいころ軸受によれば、内輪に組み付けられる際、保持器の内径側から円すいころがポケットに嵌入される。円すいころのポケットへの嵌入は、大径側環状部の壁面に形成されてストレート形状を有する突起部に円すいころの大端面を接触させた状態で、小径側環状部の壁面に形成されてテーパ形状を有する突起部に円すいころの小端面の縁部を押圧して行う。ここで、小径側環状部側の突起部は、径方向外側に向かうにつれてポケットの中心側に傾斜したテーパ形状を有するので、円すいころをポケットに嵌入するに伴い、円すいころの小端面が突起部を押し退けて保持器を弾性変形させることができる。これにより、ポケットの寸法を拡大させて、円すいころをポケット内に嵌入することができる。ポケット内に円すいころが収容されると、大径側環状部側の突起部が円すいころの大端面の凹部に係合すると共に、小径側環状部側の突起部が円すいころの小端面の凹部に係合することにより、保持器の弾性力によりポケットの寸法が縮小し、保持器が正規の形状に戻る。両方の突起部が円すいころの大端面及び小端面の凹部に係合することにより、円すいころを保持器に一体化させることができる。一体となった円すいころ及び保持器を、小径側に鍔部の無い内輪の外径側に組み付けることにより、底拡げ工程や加締め工程を削除できる。したがって、保持器の形状に歪みが生じる不都合を防止できる。その結果、円すいころ軸受の動作を高度に安定させることができる。

この発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の参考例の円すいころ軸受用保持器（以下、単に保持器という）を用いた円すいころ軸受の断面図であり、図２は、図１の円すいころ軸受の一部を保持器の大径側から見た図であり、図３は、当該参考例の保持器を外径側から見た図である。

この円すいころ軸受１は、内径側に円錐状の軌道面２ａを有する外輪２と、外径側に円錐状の軌道面３ａを有し、この軌道面３ａの小径側に小鍔部３ｂを有すると共に軌道面３ａの大径側に大鍔部３ｃを有する内輪３と、外輪２の軌道面２ａと内輪３の軌道面３ａとの間に転動自在に配置された複数の円すいころ４と、円すいころ４を周方向に等間隔に保持する保持器５とで大略構成されている。

この保持器５は、金属板としての鉄板からプレス加工により成形されたプレス加工品であり、図３に示すように、軸方向に離間する小径側環状部５１及び大径側環状部５２と、小径側環状部５１と大径側環状部５２とを軸方向に連結する複数の柱部５３，５３，・・・とを有する。円周方向に隣接する柱部５３，５３と小径側環状部５１と大径側環状部５２の間に、円すいころ４を転動自在に収容する複数のポケット５０が形成されている。小径側環状部５１には、内径側に一体に延びた鍔部５１ａが設けられている。この保持器５は、柱部５３が円すいころ４の中心軸線４２よりも径方向内側に位置して円すいころ４の径方向内側への抜け止めを行う下抱き型である。

保持器５のポケット５０の壁面には、大径側環状部５２の壁面に、ポケット５０の中心に向かって突出する突起部５４が設けられている。突起部５４は、径方向内側に向かうにつれてポケット５０の中心側に傾斜したテーパ形状を有する。詳しくは、突起部５４は、平面においては図３に示すように矩形状である一方、断面においては図１に示すように、径方向内側に向かうにつれてポケット５０の中心側に傾斜したテーパ面５４ａを有する。この突起部５４には、燐酸塩皮膜処理が施されている。保持器５のポケット５０の突起部５４と対向する小径側環状部５１の壁面５１ｂは、ストレート形状に形成されている。

保持器５のポケットの突起部５４は、円すいころ４の大端面に形成された凹部４１に係合している。図４は、図１の領域Ａを拡大して示すものであり、突起部５４と凹部４１の係合部分を示す図である。この凹部４１は、端面において、円すいころ４と同心に形成された円形状の開口を有し、軸方向断面において、底側に向かうにつれて中心側に傾斜した壁面を有する。この凹部４１の内輪３に近い位置に、突起部５４が係合している。これにより、円すいころ４のばらけ止めを行っている。一方、ポケット５０の小径側環状部５１のストレート形状の壁面５１ｂは、円すいころ４の平坦な小端面と接触するようになっている。

保持器５の柱部５３は、図２に示すように、円すいころ４に接する両壁面が、径方向内側に向かうにつれてポケット５０の中心側に傾斜したテーパ面に形成されている。この柱部５３のテーパ面により、円すいころを周方向に案内するようになっている。なお、図２には、円すいころ軸受を大径側から見た様子に加えて、柱部５３と突起部５４の形成位置をハッチングで示している。

保持器５の小径側環状部５１の鍔部５１ａの内径面は、内輪の小鍔部３ｂの外径面に接しており、この小鍔部３ｂの外径面で鍔部５１ａの内径面が案内されるようになっている。

上記構成の保持器５を用いて円すいころ軸受１を組み立てる際、内輪３の外径側に保持器５を組み付けた後、保持器５の径方向外側からポケット５０に円すいころ４を嵌入させる。このとき、ポケット５０の壁面であって、大径側環状部５２のポケット側の壁面に形成された突起部５４のテーパ面５４ａに円すいころ４の大端面側の縁部が接し、その状態で円すいころ４が嵌入させられることにより、円すいころ４の大端面により突起部５４が押し退けられて保持器５が弾性変形する。これにより、ポケット５０の寸法が拡大し、円すいころ４がポケット５０内に収容される。円すいころ４がポケット５０内に収容されると、突起部５４が円すいころ４の凹部４１に係合することにより、保持器５の弾性力によりポケット５０の寸法が縮小し、保持器５が正規の形状に戻る。

このように、参考例の保持器５は、円すいころ４が組み付けられる際、弾性変形をするので、底拡げ工程や加締め工程で塑性変形をさせる従来の保持器のように、形状に歪が残る不都合を防止することができる。その結果、保持器５は正規の形状が保たれるので、円すいころ軸受１が動作する際、保持器５の形状の歪に起因して円すいころ４が保持器５に衝突する不都合を防止できる。すなわち、ポケット５０に保持された円すいころ４の挙動を安定にでき、円すいころ軸受１を長寿命にできる。

また、参考例の保持器５は、ポケット５０内に円すいころ４を嵌入させるのみにより、突起部５４を円すいころ４の凹部４１に係合させることができるので、ポケットに円すいころを嵌入させた後に舌片を塑性変形させる従来の保持器よりも、円すいころの組み付けにかかる工数を削減することができる。さらに、舌片を塑性変形させて屈曲させる従来の保持器のように、舌片の屈曲角度を管理する必要が無いので、少ない手間で円すいころを組み付けることができる。

また、円すいころ４のばらけ止めを行う突起部５４は、円すいころ４の転動に伴って凹部４１と摺動接触するが、この突起部５４は、燐酸塩皮膜処理が施されているので、潤滑油を安定して表面に保持することができる。したがって、凹部４１と突起部５４の磨耗を発生し難くでき、その結果、円すいころ軸受１の動作を長期に亘って安定させることができる。

上記参考例の保持器において、突起部５４を平面視において矩形状に形成したが、突起部５４の平面形状はどのようなものでもよく、突起部５４は、径方向内側に向かうにつれてポケット５０の中心側に傾斜したテーパ面５４ａを有していればよい。

図５は、本発明の実施形態の円すいころ軸受の断面図であり、図６は、図５の円すいころ軸受の一部を保持器の大径側から見た図であり、図７は、保持器を外径側から見た図であり、図８は、保持器に円すいころを組み付けた様子を示す断面図である。

この円すいころ軸受１０１は、内径側に円錐状の軌道面１０２ａを有する外輪１０２と、外径側に円錐状の軌道面１０３ａを有すると共に軌道面１０３ａの大径側に大鍔部１０３ｂを有する内輪１０３と、外輪１０２の軌道面１０２ａと内輪１０３の軌道面１０３ａとの間に転動自在に配置された複数の円すいころ１０４と、円すいころ１０４を周方向に等間隔に保持する保持器１０５とで大略構成されている。

この保持器１０５は、参考例の保持器５と同様に、鉄板からプレス加工により成形されたプレス加工品であり、図７に示すように、小径側環状部１５１及び大径側環状部１５２と、小径側環状部１５１と大径側環状部１５２とを軸方向に連結する複数の柱部１５３，１５３，・・・とを有する。円周方向に隣接する柱部１５３，１５３と小径側環状部１５１と大径側環状部１５２の間に、円すいころ１０４を転動自在に収容する複数のポケット１５０が形成されている。小径側環状部１５１には、内径側に一体に延びた鍔部１５１ａが設けられている。この保持器１０５は、柱部１５３が円すいころ１０４の中心軸線１４３よりも径方向内側に位置して円すいころ１０４の径方向外側への抜け止めを行う上抱き型である。

保持器１０５のポケット１５０の壁面には、小径側環状部１５１の壁面に、ポケット１５０の中心に向かって突出する第１突起部１５４が設けられていると共に、大径側環状部１５２の壁面に、ポケット１５０の中心に向かって突出する第２突起部１５５が設けられている。

第１突起部１５４は、径方向外側に向かうにつれてポケット１５０の中心側に傾斜したテーパ形状を有する。詳しくは、第１突起部１５４は、平面においては図７に示すように矩形状である一方、断面においては図５に示すように、径方向外側に向かうにつれてポケット５０の中心側に傾斜したテーパ面１５４ａを有する。

第２突起部１５５は、径方向位置にかかわらず突出量が一定のストレート形状を有する。詳しくは、第２突起部１５５は、平面において、図７に示すように矩形状を有し、断面において、図５に示すように大径側環状部１５２の壁面と平行のストレート面１５５ａを有する。

第１及び第２突起部１５４，１５５には、燐酸塩皮膜処理が施されている。

図８に示すように、第１突起部１５４は、円すいころ１０４の小端面に形成された第１凹部１４１に係合しており、第２突起部１５５は、円すいころ１０４の大端面に形成された第２凹部１４２に係合している。第１及び第２凹部１４１，１４２は、各々の端面において、円すいころ１０４と同心に形成された円形状の開口を有し、軸方向断面において、底側に向かうにつれて中心側に傾斜した壁面を夫々有する。これら第１及び第２凹部１４１，１４２の外輪１０２に近い位置に、第１及び第２突起部１５４，１５５が係合している。これにより、円すいころ１０４を保持器１０５と一体化している。

保持器１０５の柱部１５３は、図６示すように、円すいころ１０４に接する両壁面が、径方向外側に向かうにつれてポケット１５０の中心側に傾斜したテーパ面に形成されている。この柱部１５３のテーパ面により、円すいころを周方向に案内するようになっている。なお、図６には、円すいころ軸受を大径側から見た様子に加えて、柱部１５３と第２突起部１５５の形成位置をハッチングで示している。

上記構成の保持器１０５を用いて円すいころ軸受１０１を組み立てる際、保持器１０５の径方向内側からポケット１５０に円すいころ１０４を嵌入させる。円すいころ１０４の嵌入は、大径側環状部１５２の壁面に形成された第２突起部１５５のストレート面１５５ａに円すいころ１０４の大端面を接触させた状態で、小径側環状部１５１の壁面に形成された第１突起部１５４のテーパ面１５４ａに円すいころ１０４の小端面の縁部を押圧して行う。ここで、第１突起部１５４のテーパ面１５４ａは、径方向外側に向かうにつれてポケット１５０の中心側に傾斜しているので、円すいころ１０４をポケット１５０に嵌入するに伴い、円すいころ１０４の小端面が第１突起部１５４を押し退けて保持器１０５を弾性変形させる。これにより、ポケット１５０の寸法を拡大させて、円すいころ１０４をポケット１５０内に嵌入することができる。ポケット１５０内に円すいころ１０４が収容されると、第１突起部１５４が第１凹部１４１に係合すると共に、第２突起部１５５が第２凹部１４２に係合することにより、保持器１０５の弾性力によりポケット１５０の寸法が縮小し、保持器１０５が正規の形状に戻る。

こうして、第１及び第２突起部１５４，１５５が、円すいころ１０４の第１及び第２凹部１４１，１４２に係合することにより、円すいころ１０４を保持器１０５に一体化させることができる。一体となった円すいころ１０４及び保持器１０５は、内輪１０３の外径側に、内輪１０３の小径側から組み付ける。ここで、内輪１０３は小径側に鍔部が無いので、鍔部を乗り越えるために円すいころ１０４の内接円形を拡大する必要が無い。したがって、底拡げ工程や加締め工程が不要となる。

このように、本実施形態の円すいころ軸受の保持器１０５は、円すいころ１０４が組み付けられる際に弾性変形をし、また、円すいころ１０４が組み付けられた保持器１０５を内輪１０３に組み付ける際に底拡げ工程や加締め工程が不要であるので、保持器１０５の形状に歪が残る不都合を防止できる。その結果、保持器１０５は正規の形状が保たれるので、円すいころ軸受１０１が動作する際、保持器１０５の形状の歪に起因して円すいころ１０４が保持器１０５に衝突する不都合を防止できる。すなわち、ポケット１５０に保持された円すいころ１０４の挙動を安定にでき、円すいころ軸受１０１を長寿命にできる。

また、円すいころ１０４と保持器１０５の一体化を行う第１及び第２突起部１５４，１５５は、円すいころ１０４の転動に伴って第１及び第２凹部１４１，１４２と摺動接触するが、これら第１及び第２突起部１５４，１５５は、燐酸塩皮膜処理が施されているので、潤滑油を安定して表面に保持することができる。したがって、第１及び第２凹部１４１，１４２と第１及び第２突起部１５４，１５５の磨耗を発生し難くでき、その結果、円すいころ軸受１０１の動作を長期に亘って安定させることができる。

上記実施形態の保持器において、第１及び第２突起部１５４，１５５を平面視において矩形状に形成したが、第１及び第２突起部１５４，１５５の平面形状はどのようなものでもよい。少なくとも第１突起部１５４が、径方向外側に向かうにつれてポケット１５０の中心側に傾斜したテーパ面１５４ａを有していればよい。

また、第２突起部１５５のポケット１５０中心側の面は、ストレート面１５５ａに形成したが、第１突起部１５４と同様に、径方向外側に向かうにつれてポケット１５０の中心側に傾斜したテーパ面に形成してもよい。

参考例の保持器を用いた円すいころ軸受の断面図である。円すいころ軸受の一部を保持器の大径側から見た図である。参考例の保持器を外径側から見た図である。保持器の突起部と円すいころの凹部との係合部分を拡大して示す図である。本発明の実施形態の円すいころ軸受の断面図である。円すいころ軸受の一部を保持器の大径側から見た図である。実施形態の円すいころ軸受の保持器を外径側から見た図である。保持器に円すいころを組み付けた様子を示す断面図である。

１円すいころ軸受
２外輪
３内輪
４円すいころ
５保持器
４１凹部
５０ポケット
５１小径側環状部
５２大径側環状部
５３柱部
５４突起部
５４ａテーパ面

Claims

円すい状の軌道面を有する内輪及び外輪と、
軸方向に離間する小径側環状部及び大径側環状部と、小径側環状部と大径側環状部とを連結すると共に周方向に並んだ複数の柱部とを有し、隣り合う柱部と小径側環状部と大径側環状部の間に形成されたポケットに円すいころを保持し、複数の円すいころを外輪の軌道面と内輪の軌道面との間で周方向に等間隔に介在させ、小径側環状部と大径側環状部のポケット側の壁面に夫々形成された抜け止め用の突起部を円錐ころの両端面の凹部に係合させた保持器とを有する円錐ころ軸受において、
柱部が円すいころの中心軸よりも径方向外側に位置する上抱きタイプであり、
円すいころの小端面の凹部に係合する突起部が、保持器の内径から外径まで厚み全幅にわたって径方向外側に向かうにつれてポケットの中心側に傾斜し、小端面の凹部と摺動接触するテーパ形状を有する一方、円すいころの大端面の凹部に係合する突起部が大端面の凹部と摺動接触するストレート形状を有し、
内輪は大径側に大鍔部を形成し、小径側は鍔部無しで小径側環状部との間に隙間を有する形状としたことを特徴とする円すいころ軸受。
前記突起部に、燐酸塩皮膜処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。