JP5180010B2 - 円すいころ軸受 - Google Patents
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Description
本発明は、内輪の小径側端部に小鍔リングを嵌め込んだ円すいころ軸受に関する。
一般的な円すいころ軸受は、図３に示すように、外周面にテーパ状の軌道面５１ａを有する内輪５１と、内周面にテーパ状の軌道面５２ａを有する外輪５２と、これらの両軌道輪５１、５２の間に組み込まれる複数の円すいころ５３と、各円すいころ５３を転動自在に保持する保持器５４とを備え、内輪５１の大径側端部に大鍔５５を、小径側端部に小鍔５６を一体形成して、円すいころ５３および保持器５４が内輪５１から脱落しないようにしている。
このような円すいころ軸受では、通常、組み立ての際に、予め保持器の小径側を拡げておき（底拡げ）、保持器で保持した円すいころを小鍔と干渉させずに内輪に組み付けられるようにしている。そして、保持器とともに円すいころを内輪に組み付けた後、保持器の底拡げされた部分を縮めて元の形状に戻している（かしめ）。しかし、保持器に対する底拡げやかしめは保持器の寸法精度を低下させるため、運転時に円すいころが正規の自転軸から傾いて保持器を押圧することにより保持器が破損してしまうことがある。
これに対して、円すいころ軸受の内輪に小鍔を一体形成する代わりに、内輪と別体に形成した小鍔リングを内輪の小径側端部に嵌め込むことが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このようにすれば、軸受組立時には、小鍔のない内輪に保持器と円すいころを組み付けた後に小鍔リングを内輪に嵌め込めばよいので、保持器の底拡げやかしめを行う必要がなく、保持器の寸法精度低下やそれに起因する保持器の破損を防止することができる。
実開平３−６５０１７号公報
しかしながら、上記のように小鍔リングを内輪に嵌め込んだ円すいころ軸受では、小鍔リングの抜け止め機構にコストがかかるという問題がある。すなわち、小鍔リングは内輪に圧入されることが多く、その場合には圧入部を精度よく仕上げる必要があるためコストアップになる。一方、上記特許文献１に記載されているように、内輪外周面の止め輪溝と小鍔リング内周面の保持溝の両方に止め輪を嵌合させる構造の場合は、止め輪溝や保持溝の加工が必要となるうえ部品点数も増えるので、コストアップとなる。
本発明の課題は、内輪に小鍔リングを嵌め込んだ円すいころ軸受において、小鍔リングの抜け止め機構を簡単にして製造コストを低減することである。
上記の課題を解決するため、本発明は、外周面にテーパ状の軌道面を有する内輪と、内周面にテーパ状の軌道面を有する外輪と、これらの両軌道輪の間に組み込まれる複数の円すいころと、各円すいころを転動自在に保持する保持器とを備え、前記内輪の大径側端部に大鍔を一体形成し、前記内輪の小径側端部に内輪と別体に形成した小鍔リングを嵌め込んだ円すいころ軸受において、前記内輪の小径側端部に内輪中央側から側端に向かって先太りとなるテーパ部を設けるとともに、前記小鍔リングの内周面に前記内輪のテーパ部に係合するテーパ面を形成した。
すなわち、内輪の小径側端部と小鍔リングとを、内輪の中央側から小径側端に向かって広がるテーパ面で係合させることにより、小鍔リングを簡単な機構で確実に抜け止めできるようにしたのである。
ここで、前記内輪の小径側端部と中央部との間に内輪小径側に面する段差面を設け、この段差面に前記小鍔リングの一側端面を当接させるようにすれば、小鍔リングの内輪中央側への移動を規制して、小鍔リングと運転中の円すいころとの接触によるトラブルを確実に防止できる。
前記小鍔リングは前記内輪の小径側端部に焼き嵌めすることができる。その場合、前記小鍔リングの材質としては、線膨張係数の大きいものが好ましく、具体的には、銅合金、アルミ合金、ポリアミド６６、ポリアミド１１のうちのいずれかとするとよい。
あるいは、前記小鍔リングを合成樹脂製として、周方向の一箇所が切断された形状に形成し、その切断箇所の間隔を広げるように弾性変形させて前記内輪の小径側端部に嵌め込むようにしてもよい。その場合は、前記小鍔リングの切断箇所の両側の周端部どうしを接合することにより、小鍔リングの抜け止めをより確実に行うことができる。ここで、前記小鍔リングをポリアミド系樹脂で形成する場合は、その切断箇所の両側の周端部どうしをエポキシ系接着剤で接着すると、良好な接着強度が得られる。また、前記小鍔リングを熱可塑性樹脂で形成する場合には、その切断箇所の両側の周端部どうしを超音波溶着により接合することもできる。
本発明の円すいころ軸受は、上述したように、内輪の小径側端部と小鍔リングとを、内輪の中央側から小径側端に向かって広がるテーパ面で係合させるようにしたものであるから、小鍔リングを簡単な機構で確実に抜け止めすることができ、従来よりも低コストで製造できる。
以下、図１および図２に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態を示す。この円すいころ軸受は、外周面にテーパ状の軌道面１ａを有する内輪１と、内周面にテーパ状の軌道面２ａを有する外輪２と、これらの両軌道輪１、２の間に組み込まれる複数の円すいころ３と、各円すいころ３を転動自在に保持する保持器４とを備え、内輪１の大径側端部に大鍔５を一体形成し小径側端部に小鍔リング６を嵌め込んで、円すいころ３および保持器４が内輪１から脱落しないようにしている。
前記内輪１は、その小径側端部と中央部との間に小径側に面する段差面１ｂを有し、小径側端部全体が段差面１ｂの内周縁から側端に向かって先太りとなるテーパ部１ｃとなっている。
前記小鍔リング６は、銅合金製で、内輪１のテーパ部（小径側端部）１ｃの長さと同じ寸法の幅を有し、内周面に内輪テーパ部１ｃと同じテーパ角度αのテーパ面６ａが形成されている。そして、その一側端面を内輪１の段差面１ｂに当接させた状態で、内輪テーパ部１ｃに焼き嵌めされている。
ここで、小鍔リング６の材質は、銅合金に限らず、アルミ合金、ポリアミド６６、ポリアミド１１等、線膨張係数の大きいものとするとよい。
そして、内輪１および小鍔リング６のテーパ角度αは、焼き嵌め時の小鍔リング６の加熱温度と、加熱した小鍔リング６の最小内径を内輪テーパ部１ｃの最大外径よりも大きくするという幾何学的条件から、下記（１）式を満足するように設定される。
α＜ｔａｎ−１（Ｋ×ｄ×ΔＴ／（２×Ｂ）） （１）
ここに、Ｋ：小鍔リングの線膨張係数（１／℃）、ｄ：小鍔リングの室温での最小内径（ｍｍ）、ΔＴ：小鍔リングの温度上昇量（℃）、Ｂ：小鍔リングの幅（ｍｍ）である。また、小鍔リングの線膨張係数Ｋは材質によって異なり、銅合金：１８×１０−６、アルミ合金：２４×１０−６、ポリアミド６６：８０×１０−６、ポリアミド１１：１５０×１０−６である。
α＜ｔａｎ−１（Ｋ×ｄ×ΔＴ／（２×Ｂ）） （１）
ここに、Ｋ：小鍔リングの線膨張係数（１／℃）、ｄ：小鍔リングの室温での最小内径（ｍｍ）、ΔＴ：小鍔リングの温度上昇量（℃）、Ｂ：小鍔リングの幅（ｍｍ）である。また、小鍔リングの線膨張係数Ｋは材質によって異なり、銅合金：１８×１０−６、アルミ合金：２４×１０−６、ポリアミド６６：８０×１０−６、ポリアミド１１：１５０×１０−６である。
従って、小鍔リング６の材質としてより線膨張係数の大きいものを選定し、焼き嵌め時の加熱温度を上げることにより、テーパ角度αを大きくして、小鍔リング６の抜け止めをより確実なものにすることができる。
この円すいころ軸受は、上記の構成であり、内輪１のテーパ部（小径側端部）１ｃと小鍔リング６とを、内輪１の中央側から小径側端に向かって広がるテーパ面で係合させて、小鍔リング６の抜け止め機構を形成しているので、内輪１および小鍔リング６に従来のような高精度の仕上加工や溝加工を行う必要がなく、低コストで製造できる。
また、小鍔リング６の一側端面を内輪１の小径側に面する段差面１ｂに当接させているので、小鍔リング６の内輪１中央側への移動を規制でき、小鍔リング６と運転中の円すいころ３との接触によるトラブルが生じるおそれもない。
図２は、第２の実施形態の円すいころ軸受に用いる小鍔リング７を示す。この小鍔リング７は、ポリアミド系樹脂製で、周方向の一箇所が切断された形状に形成されている。その他の部分は、内周テーパ面７ａの形状も含めて第１実施形態と同じである。また、この実施形態の小鍔リング７以外の構成も、第１実施形態と同じである。
そして、前記小鍔リング７は、その切断箇所７ｂの間隔を広げるように弾性変形させられて内輪１のテーパ部（小径側端部）１ｃに嵌め込まれた後、切断箇所７ｂの両側の周端部どうしをエポキシ系接着剤で接着される。これにより、小鍔リング７の切断箇所７ｂは良好な接着強度が得られ、小鍔リング７が確実に抜け止めされる。従って、この実施形態の円すいころ軸受も、第１実施形態と同様、内輪１や小鍔リング７に複雑な加工を行う必要がなく、低コストで製造できる。
なお、この実施形態の小鍔リング７の材質は、小鍔リング７の内輪１への嵌め込みを可能にするだけの弾性変形を生じるものであればよく、ポリアミド系樹脂以外の合成樹脂ももちろん採用することができる。また、小鍔リング７の切断箇所７ｂの接合には、接着以外の方法をとってもよい。例えば、小鍔リング７を熱可塑性樹脂で形成する場合は、その切断箇所７ｂの両側の周端部どうしを超音波溶着により接合することもできる。
１ 内輪
１ａ 軌道面
１ｂ 段差面
１ｃ テーパ部（小径側端部）
２ 外輪
２ａ 軌道面
３ 円すいころ
４ 保持器
５ 大鍔
６ 小鍔リング
６ａ テーパ面
７ 小鍔リング
７ａ テーパ面
７ｂ 切断箇所
１ａ 軌道面
１ｂ 段差面
１ｃ テーパ部（小径側端部）
２ 外輪
２ａ 軌道面
３ 円すいころ
４ 保持器
５ 大鍔
６ 小鍔リング
６ａ テーパ面
７ 小鍔リング
７ａ テーパ面
７ｂ 切断箇所
Claims (2)
- 外周面にテーパ状の軌道面を有する内輪と、内周面にテーパ状の軌道面を有する外輪と、これらの両軌道輪の間に組み込まれる複数の円すいころと、各円すいころを転動自在に保持する保持器とを備え、前記内輪の大径側端部に大鍔を一体形成し、前記内輪の小径側端部に内輪と別体に形成した小鍔リングを嵌め込んだ円すいころ軸受において、
前記内輪の小径側端部に内輪中央側から側端に向かって先太りとなるテーパ部を設けるとともに、前記内輪の小径側端部と中央部との間に内輪小径側に面する段差面を設け、
前記小鍔リングは、前記内輪よりも線膨張係数が大きく、その内周面には内輪のテーパ部と同じテーパ角度のテーパ面が形成され、その一側端面を前記内輪の段差面に当接させた状態で内輪のテーパ部に焼き嵌めされるものとし、
前記内輪のテーパ部および小鍔リングのテーパ面のテーパ角度をαとし、前記小鍔リングの線膨張係数をＫ、室温での最小内径をｄ、焼き嵌め時の温度上昇量をΔＴ、幅をＢとするとき、前記テーパ角度αを下記（１）式が成立する範囲で設定したことを特徴とする円すいころ軸受。
α＜ｔａｎ −１ （Ｋ×ｄ×ΔＴ／（２×Ｂ））・・・（１） - 前記小鍔リングの材質を、銅合金、アルミ合金、ポリアミド６６、ポリアミド１１のうちのいずれかとした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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