JP6644055B2 - リテーナーリングをもつころ軸受組立体 - Google Patents

Description

本発明は、概して、ころ軸受に関する。より詳細には、本発明は、総転動体ラジアルころ軸受との関連で使用するためのローラーリテーナーリングに関する。

図１に示すもののような総転動体ころ軸受１０は、典型的に、まずストリップストックから環状金属スリーブを絞り形成して外側カップ１２を作成することによって作られる。典型的に、スリーブの両端部を形成して、対応する複数のローラー１８が軸方向及び径方向に変位するのを防止する一体のローラー保持部が設けられる。まず、軸方向に延在するリップ１６をもつ、一体の径方向内方に延在するフランジ１４を、環状スリーブの第１端部（通常、外側カップの「底部」と称する）に成形する。次に、一般にトラニオンと呼ばれる軸方向突起２２を各端部に有するローラー１８を、環状スリーブ内に設置する。ローラーのトラニオンは、（図１に示すような）複雑な円錐形状から単純な円錐形状まで形状に幅をもつことができる。各トラニオンローラー１８の第１端部が、スリーブにより形成された外輪と、対応する軸方向に延在するリップ１６との間に配置されて、各トラニオンローラー１８の第１端部が、カップ付き端部内の径方向における定位置に保持される。

最後に、一体の、径方向内方に延在する湾曲フランジ１５が、環状スリーブの反対側の端部に形成されて、トラニオンローラー１８の第２端部上の軸方向突起２２が、外輪と、フランジ１５の内側周縁部上にある、対応する軸方向に延在するリップ１７との間に配置される。このようにして、各トラニオンローラー１８の両端部が径方向及び軸方向に保持される。

外側カップのフランジ１４及び１５並びにそれらに対応するリップ１６及び１７は、複数のトラニオンローラー１８の端部のための軸方向スラスト面を形成する。ローラーの総転動体では、トラニオンローラーの端部がフランジと接触する面は、それらを摩耗から保護するために硬くする必要がある。典型的に、外側カップ１２を製造するための環状スリーブは、低炭素鋼から作られ、硬化させるために熱処理され、それにより、外輪が設けられる。しかしながら、一旦環状スリーブが加熱により浸炭されると、フランジ１５は亀裂が入ることなく湾曲させることが容易にできない。

対応するフランジ１４及び１５の端部にそれぞれ形成されたリップ１６及び１７を作る一手法は、熱処理する前にころ軸受の部品を外側カップ１２内に組み付ける必要がある。部品を完全に組み付けた状態で、外側カップ１２を硬化させる前に第２フランジ１５及びリップ１７を形成することができ、それにより亀裂を防止できる。その後、ころ軸受１０全体を熱処理する。このプロセスのために、ローラー１８に使用される材料は、熱処理を適用可能でなければならない。外側カップ１２及びローラー１８に異なる材料が使用される場合、組み立てられた軸受の熱処理の前に、ローラー１８に熱処理を施すのが一般的であり、これはコストが増加する。同様に、熱処理中、外側カップ１２内のローラー１８の存在が、ローラーと接触しているカップの部分をブロックして、「柔軟な」スポットが作り出されカップの寿命が短くなってしまう場合がある。同様に、熱処理中、外側カップ１２内のローラーの存在は、沈着する炭素を増大させて、軸受の清掃が必要となる場合がある。

代替案として、ローラー１８の挿入前に、リップ１６及び１７を有するフランジ１４及び１５を形成することが知られている。その後、外側カップ１２を熱処理した後、ローラー１８を挿入する。熱処理した外側カップ１２へのローラー１８の組み付けは、複雑で幾分コストのかかるプロセスである。更に他のプロセスにおいて、上側フランジ１５となる外側カップ１２の部分の硬化を防止するために銅製マスクを使用することが知られている。外側カップ１２への伝熱後、上側フランジ１５を形成できるように、銅製マスクを化学溶液で除去する。このプロセスは、コストがかかり、環境的な悪影響も生じうる。

一解決手段は、図２に示すように、各ローラー４０のためのローラーポケット３８を画成するケージ３６を含むころ軸受組立体３０を製造することである。ケージによって、軸受の外側カップ３２におけるフランジ３４の内側周縁部上に軸方向に延在するリップを設ける必要がなくなる。しかしながら、ケージ３６が、隣接するローラー４０間に配置された軸方向に延在する部材３８を含むため、総転動体軸受組立体１０と比べてローラーの数を減らす必要があり、これは、軸受組立体３０が耐えられる荷重が軸受組立体１０のものよりも小さくなることを意味する。

本発明は、先行技術の構造及び方法の問題を認識しそれらに取り組むものである。

本開示の一実施例は、第１端部、第２端部、それらの間に延在し外輪を画成する本体、本体の第１端部から径方向内方に延在する第１フランジ、及び、本体の第２端部から径方向内方に延在する第２フランジを有する外側カップと、複数のローラーであって、それぞれが、その第１端部からローラーの長手方向中心軸線に沿って外方に延在する第１突起を含むローラーと、基礎壁部、内側側壁部及び外側側壁部を有し、内側側壁部が基礎壁部の内側周縁部から外方に延在しており、外側側壁部が基礎壁部の外側周縁部から外方に延在している、第１リテーナーリングとを備えるころ軸受組立体を提供する。第１リテーナーリングの基礎壁部は、第１フランジの内側面に隣接して配置され、各ローラーの第１突起は、第１リテーナーリングの内側側壁部と外側側壁部との間に回転可能に配置される。

本開示の他の実施例は、第１端部、第２端部、それらの間に延在し外輪を画成する本体、本体の第１端部から径方向内方に延在する第１フランジ、及び、本体の第２端部から径方向内方に延在する第２フランジを有する外側カップと、複数のローラーであって、それぞれが、第１端面を有する第１端部、第２端面を有する第２端部、及び、それらの間に延在する本体を有するローラーと、外側面及び内側面を含む基礎壁部を有し、各ローラーの第１端面の第１部分を回転可能に受容するように構成された第１リテーナーリングとであって、第１リテーナーリングの基礎壁部の外側面が第１フランジの内側面に隣接して配置され、第１リテーナーリングの基礎壁部の内側面が凹状面であるものを含む、ころ軸受組立体を提供する。

本開示の更に他の実施例は、第１端部、第２端部、それらの間に延在し外輪を画成する本体、本体の第１端部から径方向内方に延在する第１フランジ、及び、本体の第２端部から径方向内方に延在する第２フランジを有する外側カップと、複数のローラーであって、それぞれが、その第１端部からローラーの長手方向中心軸線に沿って外方に延在する第１突起を含むローラーと、基礎壁部及び内側側壁部を有し、内側側壁部が基礎壁部の内側周縁部から軸方向に延在している、第１リテーナーリングとを備え、第１リテーナーリングの基礎壁部が第１フランジの内側面に隣接して配置され、各ローラーの第１突起が、第１リテーナーリングの内側側壁部と外側カップの外輪との間に回転可能に配置された、ころ軸受組立体を提供する。

本開示の他の実施例は、第１端部、第２端部、それらの間に延在し外輪を画成する本体、及び、本体の第１端部から径方向内方に延在する第１フランジを有する外側カップを設けることと、外側カップに熱処理を行うことと、外側カップの第２端部の一部分に焼戻しプロセスを行うことと、基礎壁部及び内側側壁部を有し、内側側壁部が基礎壁部の内側周縁部から軸方向に延在している第１リテーナーリングを設けることと、第１リテーナーリングを、第１フランジに隣接して外側カップ内部に位置付けることと、複数のローラーであって、それぞれが、その第１端部からローラーの長手方向中心軸線に沿って外方に延在している第１突起を含むローラーを設けることと、各ローラーの第１突起が外側カップの外輪と第１リテーナーリングの内側側壁部との間に配置されるように、複数のローラーを外側カップ内部に位置付けることと、外側カップの第２端部の焼戻しされた部分を内方に屈曲することによって、第２フランジを外側カップの第２端部に形成することとを含む、ころ軸受組立体を製造する方法を提供する。

本願に組み込まれその一部を構成する添付の図面は、本発明の１つ以上の実施例を例示し、本明細書と共に本発明の原理を説明するためのものである。

当該技術分野において通常の技能を有する者を対象とする、最良の形態を含む本発明の完全且つ実施可能な開示を、添付の図面を参照して本明細書において説明する。

先行技術の総転動体ころ軸受の断面図である。 ケージを含む先行技術のころ軸受の代替の実施例の断面図である。 本開示に係るローラーリテーナーリングを含むころ軸受組立体の分解斜視図である。 図３に示すころ軸受組立体の断面図である。 図３に示すころ軸受組立体のローラーリテーナーリングの底面斜視図である。 図３に示すころ軸受組立体のローラーリテーナーリングの底面図である。 ローラーリテーナーリングの詳細を示すために拡大した、図４に示すころ軸受組立体の部分断面図である。 本開示に係るローラーリテーナーリングの代替の実施例の部分断面図である。 本開示に係るローラーリテーナーリングの代替の実施例の部分断面図である。 一端にシールを含む本開示に係るころ軸受組立体の断面図である。

本明細書及び図面における参照符号の使用の繰り返しは、本開示に係る発明における、同一の又は類似した特徴又は要素を表すことを意図している。

以下、現時点における本発明の好適な実施例について詳細に参照する。好適な実施例のうち１つ以上の例を、添付の図面に示す。各例は、本発明を限定するためではなく、本発明を説明するために提示するものである。実際、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、変更及び変形を本発明において行うことができることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施例の一部として図示又は説明されている特徴を、他の実施例に使用して、更に他の実施例を作り出してもよい。従って本発明は、そのような変更及び変形を、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲に該当するものとして包含することを意図している。

以下、図面を参照し、図３及び４に示すように、本開示に係るころ軸受組立体１００の実施例は、外側カップ１１０と、その内部に回転可能に受容された複数のトラニオンローラー１３０と、ローラー１３０の両端に配置され、ローラー１３０を外側カップ１１０内に保持するように構成された一対のリテーナーリング１４０ａ，１４０ｂとを含む。図示のように、外側カップ１１０は、その第１端部に配置された第１の、径方向内方に延在するフランジ１１２と、その第２端部に配置された第２の、径方向内方に延在するフランジ１１４と、それらの間に延在する本体１１６とを含み、本体１１６の内面が、軸受組立体の外輪１１８を画成している。

好ましくは、外側カップ１１０は、低炭素鋼の環状金属スリーブから形成された絞りカップである。軸受組立体１００の部品を外側カップ１１０内に組み付ける前に、第１端部フランジ１１２を外側カップ１１０の一端に形成する。第１端部フランジ１１２の形成後、外側カップ１１０を熱処理して、外輪１１８の所望の特性を得る。以下により詳細に説明するように、軸受組立体の残りの部品、すなわち、ローラー１３０、リテーナーリング１４０、軸受シール１６０（図１０）等を外側カップ１１０内に組み付けた後で初めて、第２端部フランジ１１４を形成する。しかしながら、第２端部フランジ１１４を後で形成するための準備において、第１端部フランジ１１２に対向する外側カップ１１０の一部分に、焼戻しプロセスを施す。焼戻しプロセスによって、外側カップのその部分が焼き鈍しされる。以下により詳細に説明するように、残りの軸受部品を組み付けた後、その部分を内方に屈曲することによって、第２端部フランジ１１４を形成する。

更に図５及び６を参照し、各リテーナーリング１４０ａ，１４０ｂは、基礎壁部１４２と、基礎壁部１４２の外側周縁部から延在する外側側壁部１４４と、基礎壁部１４２の内側周縁部から延在する内側側壁部１４６とを含むことにより、リテーナーリング１４０ａ，１４０ｂは、略Ｕ字状断面をもつ。軸受組立体を更に組み立てるために、基礎壁部１４２の外側面が第１端部フランジ１１２の内側面に隣接するように、第１リテーナーリング１４０ａを、外側カップ１１０内に位置付ける。好ましくは、リテーナーリング１４０ａ，１４０ｂの外径は、リテーナーリング１４０ａ，１４０ｂがカップに対して回転可能となるように、外側カップ１１０の内径よりも僅かに小さい。これにより、リテーナーリング１４０ａ，１４０ｂが外側カップ１１０内に、押し込まれるのではなく「落ち込む」ようになるため、組み付けが容易になる。次に、各ローラー１３０の第１端部に配置された軸方向に延在する突起１３４を、第１リテーナーリング１４０ａの外側側壁部１４４と内側側壁部１４６との間に回転可能に受容させる。各ローラー１３０の軸方向突起１３４を第１リテーナーリング１４０ａ内部に位置付けた後、第２リテーナーリング１４０ｂを、その外側側壁部１４４と内側側壁部１４６との間に各ローラー１３０の第２の軸方向に延在する突起１３４が受容されるように位置付ける。そのように位置付けられて、各ローラーの円筒状の本体１３２の外側面が、外側カップ１１０の外輪１１８と回転接触する。

各ローラーの軸方向に延在する突起１３４と第１及び第２リテーナーリング１４０ａ及び１４０ｂの側壁部１４４及び１４６との相互作用によって、各ローラー１３０の径方向内方への移動が防止される。第２リテーナーリング１４０ｂを位置付けたら、第２端部フランジ１１４を径方向内方に屈曲させることによって、ローラー１３０を外側カップ１１０内部に軸方向に保持する。第２フランジ１１４は、好ましくは、スピンカーリング、パンチカーリング、オービットフォーミング及びラディアルフォーミングの１つにより形成される。前述したように、第２端部フランジ１４となる、外側カップ１１０の部分には、軸受部品の組み付け前に焼戻しプロセスが施されて、金属の形成を容易にする。好ましくは、第２端部フランジ１１４は、部品が組み付けられた後の第２端部フランジ１１４の形成を容易にするよう、第１端部フランジ１１２よりも薄くなっている。そのようにして、径方向に延在するレッジ１２０が、外輪１１８から第２端部フランジ１１４の基部まで外方に延在している。リテーナーリング１４０ａ，１４０ｂが、外側カップ１１０内に、押し込まれるのではなく落ち込むため、リテーナーリング１４０ａ，１４０ｂは、レッジ１２０における第２端部フランジ１１４の異なる内径に基づく異なる大きさとは対照的に、互いに同一であってもよい。また、第１及び第２リテーナーリング１４０ａ及び１４０ｂは、好ましくは、リテーナーリングが各トラニオンローラー１３０の軸方向に延在する突起が着座するための堅い表面を設けるように、炭素鋼等の熱処理可能な材料で形成される。しかしながら、第１及び第２リテーナーリング１４０ａ，１４０ｂは、様々な用途において、プラスチック又は補強ポリマーで形成してもよい。

次に図８を参照して、本開示に係るころ軸受組立体１０１の代替の実施例を示す。軸受組立体１０１は、前述の実施例と、リテーナーリング１４５が外側側壁部を含まない点で主に異なる。それとは異なり、各リテーナーリング１４５は、基礎壁部１４２と、基礎壁部１４２の内側周縁部から延在する内側側壁部１４６とを含むことにより、リテーナーリング１４５は、略Ｌ字状断面をもつ。軸受組立体を組み立てるために、基礎壁部１４２の外側面が第１端部フランジ１１２の内側面と隣接するように、第１リテーナーリング１４５を、外側カップ１１０内に位置付ける。第１実施例の場合と同様、リテーナーリング１４４の外径は、リテーナーリング１４５が外側カップ１１０に対して回転可能となるように、外側カップ１１０の内径よりも僅かに小さい。次に、各ローラー１３０の第１端部に配置された軸方向に延在する突起１３４を、第１リテーナーリング１４５の内側側壁部１４６の径方向外側に回転可能に受容させる。次に、第２リテーナーリング１４５を、その内側側壁部１４６の径方向外側に各ローラー１３０の第２の軸方向に延在する突起１３４が受容されるように位置付ける。そのように位置付けられて、各ローラーの円筒状の本体１３２の外側面が、外側カップ１１０の外輪１１８と回転接触する。同様に、各ローラーの軸方向に延在する突起１３４と第１及び第２リテーナーリング１４５の内側側壁部１４６との相互作用によって、各ローラー１３０の径方向内方への移動が防止される。第２リテーナーリング１４５を位置付けたら、第２端部フランジ１１４を前述のように径方向内方に屈曲させる。

次に図９を参照し、本開示に係るころ軸受組立体１０２の代替の実施例を示す。軸受組立体１０２は、前述の実施例と、リテーナーリング１４１が内側側壁部及び外側側壁部を含まない点で主に異なる。それとは異なり、リテーナーリング１４１は、内側面及び外側面を有する基礎壁部１４３含み、ここで、内側面及び外側面の断面が、リテーナーリングの外側周縁部１４７から内側周縁部１４９まで延在する連続する曲線を形成している。図示のように、基礎壁部１４３の外側面は凸状面であり、基礎壁部１４３の内側面は対応して成形された凹状面である。従って、軸受組立体１０２の各ローラー１３０ａは、そのローラーの各端部上に軸方向に延在する突起１３４ａを含み、ここで、各軸方向突起１３４の断面は凸状である。好ましくは、各軸方向突起の断面の曲率半径は、対応するリテーナーリング１４１の内側面の曲率半径と略同じである。なお、更に他の実施例において、第１及び第２リテーナーリング１４０ａ及び１４０ｂは同様に、凸状外側面及び凹状内側面をもつ基礎壁部と、ローラー上の対応して成形された軸方向に延在する突起とを含むことができる。

次に図１０を参照し、軸受シール１６０が軸受の一端部に配置された軸受組立体１００の実施例を示す。図１に示すように、対応する端部フランジ１４及び１５上に軸方向に延在するリップ１６及び１７を典型的に含む先行技術の総転動体軸受組立体１０とは対照的に、リテーナーリング１４０ａ及び１４０ｂを使用することによって、先行技術のリップの必要性がなくなり、従って、軸受のいずれか又は両方の端部における軸受シールの使用が容易になる。

これまで本発明の１つ以上の好適な実施例を説明したが、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、本発明において様々な変更及び変形を行うことができることは、当業者にとって理解できよう。例えば、リテーナーリングの断面形状は、意図する目的に適切であると判明した任意の形状とすることができる。本発明は、そのような変更及び変形を、添付の請求項及びそれらの均等物の範囲及び精神に該当するものとして包含することを意図している。

Claims (7)

1. 第１端部、第２端部、それらの間に延在し外輪を画成する本体、前記本体の前記第１端部から径方向内方に延在する第１フランジ、及び、前記本体の前記第２端部から径方向内方に延在する第２フランジを有する外側カップと、
   複数のローラーであって、それぞれが、その第１端部から前記ローラーの長手方向中心軸線に沿って外方に延在する第１突起を含むローラーと、
   基礎壁部、内側側壁部及び外側側壁部を有する第１リテーナーリングであって、前記第１リテーナーリングがＵ字状断面を有するように、前記内側側壁部が前記基礎壁部の内側周縁部から外方に延在しており、前記外側側壁部が、前記基礎壁部の外側周縁部から外方に延在している、第１リテーナーリングとを備え、
   前記第１リテーナーリングの前記基礎壁部が、前記第１フランジの内側面に隣接して配置され、
   各ローラーの前記第１突起が、前記第１リテーナーリングの前記内側側壁部と前記外側側壁部との間に回転可能に配置され、前記内側側壁部の先端縁部と前記外側側壁部の先端縁部とが連続的に第１径方向距離だけ離間し、前記第１リテーナーリングの前記基礎壁部の前記内側周縁部と前記外側周縁部とが第２径方向距離だけ離間し、前記第１径方向距離が前記第２径方向距離よりも大きい、ころ軸受組立体。
2. 前記第１リテーナーリングが前記外側カップに対して回転可能である、請求項１に記載のころ軸受組立体。
3. 前記第１リテーナーリングの前記基礎壁部が平坦状である、請求項１に記載のころ軸受組立体。
4. 前記第１リテーナーリングの前記内側側壁部及び前記外側側壁部が同心状である、請求項１に記載のころ軸受組立体。
5. 前記第１リテーナーリングの前記基礎壁部が、凸状外側面と凹状内側面とを有する、請求項１に記載のころ軸受組立体。
6. 前記外輪から前記第１フランジの基端部まで外方に延在する第１の径方向に延在するレッジを更に備える、請求項１に記載のころ軸受組立体。
7. 各ローラーの第２端部から各ローラーの前記長手方向中心軸線に沿って外方に延在する第２突起と、
   基礎壁部、内側側壁部及び外側側壁部を有する第２リテーナーリングであって、前記第２リテーナーリングがＵ字状断面を有するように、前記内側側壁部が前記基礎壁部の内側周縁部から外方に延在しており、前記外側側壁部が前記基礎壁部の外側周縁部から外方に延在している、第２リテーナーリングとを更に備え、
   前記第２リテーナーリングの前記基礎壁部が前記第２フランジの内側面に隣接して配置され、
   各ローラーの前記第２突起が、前記第２リテーナーリングの前記内側側壁部と前記外側側壁部との間に回転可能に配置された、請求項１に記載のころ軸受組立体。