JP6716958B2 - 円すいころ軸受の製造方法及び円すいころ軸受の製造用の治具 - Google Patents

Description

本開示は、円すいころ軸受の製造方法、及び円すいころ軸受の製造に用いられる治具に関する。

円すいころ軸受は、外輪と、内輪と、複数の円すいころと、保持器とを備える。複数の円すいころは、保持器によって円周方向に等間隔に保持される。円すいころ軸受は、各円すいころの外径面の母線、並びに外輪及び内輪の軌道面の各母線が軸受中心軸上の一点に集まるように構成されている。

円すいころ軸受の製造では、一般に、保持器の各ポケットに円すいころを仮入れした状態で、保持器に内輪を組み付ける。内輪は、その小つばによって円すいころを径方向外方に押し広げながら、円すいころを保持した保持器に挿入される。このため、円すいころと内輪との接触部分に傷が発生する。

これに対して、特許文献１では、円すいころの転動面における傷の発生を防止するための円すいころ軸受の製造方法が提案されている。特許文献１では、樹脂製の保持器に内輪を組み付ける際、テーパ状の外径面を有する治具を内輪の小つばの端面に装着する。治具の外径面の角度は、保持器に保持された円すいころの内径側の角度よりも小さい。また、治具の最小外径は円すいころの内接円径よりも小さく、治具の最大外径は内輪の小つばの端面の外径以上である。よって、円すいころが内輪の小つばを乗り越える際、小つばが円すいころの転動面に接触しない。

特開２０１３−４０６３４号公報

特許文献１の円すいころ軸受の製造方法では、円すいころが内輪の小つばを乗り越える際、小つばが円すいころの小端面側の面取部に接触する。このため、円すいころの面取部に傷が発生する可能性がある。また、内輪の小つばにも傷が発生する可能性がある。

本開示は、円すいころ及び内輪における傷の発生を抑制することができる円すいころ軸受の製造方法、及び円すいころ軸受の製造に用いられる治具を提供することを目的とする。

本開示に係る円すいころ軸受の製造方法は、工程ａ）と、工程ｂ）と、工程ｃ）と、工程ｄ）とを備える。円すいころ軸受は、外輪と、内輪と、複数の円すいころと、保持器とを含む。工程ａ）は、複数の円すいころが円周方向に並ぶように、樹脂製の保持器に複数の円すいころを保持させる。工程ｂ）は、複数の円すいころの最小の内接円径が内輪の小つばの最大外径よりも大きくなるように、複数の円すいころを保持した保持器を径方向外方に広げる。工程ｃ）は、径方向外方に広げられた保持器に内輪を小つば側から挿入し、複数の円すいころ及び保持器に内輪を組み付けて内輪アセンブリを作製する。工程ｄ）は、内輪アセンブリに外輪を組み付ける。

本開示に係る治具は、円すいころ軸受の製造に用いられる。円すいころ軸受は、外輪と、内輪と、複数の円すいころと、保持器とを含む。治具は、第１筒状部材と、第２筒状部材とを備える。第１筒状部材は、複数の円すいころを保持した樹脂製の保持器のころ大端面側の端部に、軸方向の一端部で接触する。第２筒状部材は、拡径部を有する。拡径部は、第２筒状部材の軸方向の一端部に設けられる。拡径部は、第２筒状部材の軸方向の一端側から他端側に向かって拡径する。第２筒状部材は、複数の円すいころを保持した保持器のころ小端面側の端部に、拡径部で接触する。

本開示によれば、円すいころ及び内輪における傷の発生を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る製造方法によって製造される円すいころ軸受の概略構成を示す縦断面図である。 図２は、上記製造方法の一工程を説明するための図である。 図３は、上記製造方法に使用する治具の概略構成を示す斜視図である。 図４は、上記製造方法の別の工程を説明するための図である。 図５は、上記製造方法のさらに別の工程を説明するための図である。 図６は、上記製造方法のさらに別の工程を説明するための図である。 図７は、上記製造方法のさらに別の工程を説明するための図である。 図８は、上記製造方法のさらに別の工程を説明するための図である。 図９は、上記製造方法のさらに別の工程を説明するための図である。

実施形態に係る円すいころ軸受の製造方法は、工程ａ）と、工程ｂ）と、工程ｃ）と、工程ｄ）とを備える。円すいころ軸受は、外輪と、内輪と、複数の円すいころと、保持器とを含む。工程ａ）は、複数の円すいころが円周方向に並ぶように、樹脂製の保持器に複数の円すいころを保持させる。工程ｂ）は、複数の円すいころの最小の内接円径が内輪の小つばの最大外径よりも大きくなるように、複数の円すいころを保持した保持器を径方向外方に広げる。工程ｃ）は、径方向外方に広げられた保持器に内輪を小つば側から挿入し、複数の円すいころ及び保持器に内輪を組み付けて内輪アセンブリを作製する。工程ｄ）は、内輪アセンブリに外輪を組み付ける（第１の構成）。

上記製造方法によれば、円すいころを保持した保持器に内輪を組み付ける際、樹脂製の保持器は、その延性によって径方向外方に広げられる。これに伴い、円すいころの内接円径も径方向外方に広がって、内輪の小つばの最大外径よりも大きくなる。このため、円すいころと内輪の小つばとを接触させることなく、円すいころを保持した保持器に内輪を挿入することができる。これにより、円すいころ及び内輪における傷の発生を抑制することができる。

上記製造方法において、工程ｂ）は、複数の円すいころを保持した保持器を軸方向の少なくとも一方から押圧して径方向外方に広げてもよい（第２の構成）。

第２の構成では、円すいころを保持した保持器を軸方向の少なくとも一方から押圧する。このようにすることで、保持器を径方向外方に容易に広げることができ、円すいころ及び保持器に内輪を組み付ける際の作業性を向上させることができる。

上記製造方法において、工程ｂ）は、工程ｂ−１）を含んでいてもよい。工程ｂ−１）では、治具を準備する。治具は、第１筒状部材と、第２筒状部材とを有する。第２筒状部材は、軸方向の一端部に設けられる拡径部を含む。拡径部は、第２筒状部材の軸方向の一端側から他端側に向かって拡径する。工程ｂ）は、複数の円すいころを保持した保持器のころ大端面側の端部に第１筒状部材の軸方向の一端部を接触させるとともに、複数の円すいころを保持した保持器のころ小端面側の端部に拡径部を接触させた状態で、第１筒状部材と第２筒状部材とを近づけることができる（第３の構成）。

第３の構成では、円すいころを保持した保持器を軸方向に押圧する際、第１及び第２筒状部材を有する治具を使用する。具体的には、第１筒状部材と第２筒状部材との間に保持器を配置して、両筒状部材を近づける。このとき、円すいころを保持した保持器のころ小端面側の端部は、第２筒状部材の拡径部に接触している。拡径部は、第２筒状部材の軸方向の一端側から他端側に向かって拡径しており、保持器のころ小端面側の端部を径方向外方に案内する。よって、保持器を径方向外方にスムーズに広げることができる。その結果、円すいころ及び保持器に内輪を組み付ける際の作業性をより向上させることができる。

第２筒状部材は、小つばの最大外径よりも大きい内径を有していてもよい（第４の構成）。

第４の構成では、第２筒状部材の内径が内輪の小つばの最大外径よりも大きい。このため、上記治具を用いて円すいころ及び保持器に内輪を組み付ける際、小つばが第２筒状部材に接触するのを防止することができる。

実施形態に係る治具は、円すいころ軸受の製造に用いられる。円すいころ軸受は、外輪と、内輪と、複数の円すいころと、保持器とを含む。治具は、第１筒状部材と、第２筒状部材とを備える。第１筒状部材は、複数の円すいころを保持した樹脂製の保持器のころ大端面側の端部に、軸方向の一端部で接触する。第２筒状部材は、拡径部を有する。拡径部は、第２筒状部材の軸方向の一端部に設けられる。拡径部は、第２筒状部材の軸方向の一端側から他端側に向かって拡径する。第２筒状部材は、複数の円すいころを保持した保持器のころ小端面側の端部に、拡径部で接触する（第５の構成）。

上記治具の第２筒状部材は、軸方向の一端部に拡径部が設けられている。拡径部は、第２筒状部材の軸方向の一端側から他端側に向かって拡径しており、円すいころを保持した保持器のころ小端面側の端部に接触する。よって、第１及び第２筒状部材によって保持器を軸方向に押圧したとき、保持器のころ小端面側の端部が拡径部に沿って第２筒状部材の径方向外方に移動して、円すいころの内接円径が大きくなる。この状態で保持器に内輪を挿入すれば、円すいころと内輪との接触を抑制することができる。結果として、円すいころ及び内輪において傷が発生するのを抑制することができる。

第２筒状部材は、内輪の小つばの最大外径よりも大きい内径を有していてもよい（第６の構成）。

第６の構成によれば、第２筒状部材の内径が内輪の小つばの最大外径よりも大きい。よって、円すいころを保持した保持器を第１筒状部材と第２筒状部材との間に配置した状態で保持器に内輪を挿入する際、内輪の小つばが第２筒状部材に接触するのを防止することができる。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。説明の便宜上、各図において、構成を簡略化又は模式化して示したり、一部の構成を省略して示したりする場合がある。

［円すいころ軸受の構成］
図１において、本実施形態に係る製造方法によって製造される円すいころ軸受１の概略構成を示す。図１は、直線Ｘを通る平面で円すいころ軸受１を切断した縦断面図である。円すいころ軸受１は、直線Ｘを軸心とする筒状をなす。以下、直線Ｘが延びる方向を軸方向という。

図１に示すように、円すいころ軸受１は、外輪１１と、内輪１２と、複数の円すいころ１３と、保持器１４とを備える。

外輪１１及び内輪１２は、直線Ｘを軸心とする筒状をなす。内輪１２は、外輪１１の径方向内方に配置される。

外輪１１は、内周面に軌道面１１１を有する。内輪１２は、外周面に軌道面１２１を有する。軌道面１１１，１２１上を円すいころ１３が転動する。軌道面１１１，１２１は、円すいころ１３の小端面側から大端面側に向かって拡径する環状テーパ面である。内輪１２の軌道面１２１のテーパ角は、外輪１１の軌道面１１１のテーパ角よりも小さい。

内輪１２は、小つば１２２と、大つば１２３とを有する。小つば１２２及び大つば１２３は、直線Ｘを軸心とする環状をなす。大つば１２３の最大外径Ｄ１２３は、小つば１２２の最大外径Ｄ１２２よりも大きい。

小つば１２２及び大つば１２３は、軸方向において、軌道面１２１の両側に配置されている。軌道面１２１、小つば１２２、及び大つば１２３により、内輪１２の外周面には、円すいころ１３が配置される環状凹部が形成されている。小つば１２２は、円すいころ１３の小端面を支持する。大つば１２３は、円すいころ１３の大端面を支持する。

円すいころ１３は、外輪１１と内輪１２との間に配置される。円すいころ１３は、軌道面１１１，１２１に接触して配置されている。円すいころ１３は、直線Ｘの周りにおいて等間隔に配置される。各円すいころ１３は、円すい台状をなす。

各円すいころ１３の軸心は、小端面側に向かうにつれて円すいころ軸受１の軸心に接近するように、円すいころ軸受１の軸心に対して傾斜している。円すいころ１３の外径面の母線及び軌道面１１１，１２１の各母線は、円すいころ軸受１の中心軸上の一点で交差する。

各円すいころ１３は、保持器１４によって保持される。保持器１４は、外輪１１と内輪１２との間に配置される。保持器１４は、概ね、直線Ｘを軸心とするテーパ筒状をなす。保持器１４は、円すいころ１３の小端面側から大端面側に向かって拡径している。

保持器１４の周壁部には、複数の円すいころ１３に対応して、複数のポケット１４１が設けられている。ポケット１４１は、直線Ｘの周りにおいて等間隔に配置されている。ポケット１４１の各々に、円すいころ１３が収納される。各ポケット１４１は、円すいころ１３の形状に対応する台形状をなす。

保持器１４は、樹脂で構成されている。このため、保持器１４は、延性を有する。すなわち、保持器１４に外力を加えることにより、保持器１４を一時的に変形させることができる。保持器１４の材料としては、例えば、ナイロン４６（ＰＡ４６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂系材料を挙げることができる。

［円すいころ軸受の製造方法］
以下、円すいころ軸受１の製造方法について、図２〜図９を参照しつつ説明する。

まず、図２に示すように、円すいころ１３が円周方向に並ぶように、円すいころ１３を保持器１４のポケット１４１に内側から嵌め入れて、円すいころ１３を保持器１４に保持させる。すなわち、保持器１４のポケット１４１の各々に、円すいころ１３を仮入れする。

次に、円すいころ１３を保持した状態の保持器１４を径方向外方に広げる。例えば、軸方向の少なくとも一方から保持器１４を押圧することにより、保持器１４を径方向外方に広げることができる。

保持器１４は、図３に示す治具２によって軸方向に押圧することができる。治具２は、筒状部材２１，２２を有する。筒状部材２１，２２は、治具２を押圧したときに変形しないように、保持器１４の材料よりも剛性が高い材料で構成されていることが好ましい。筒状部材２１，２２の材料としては、例えば、ＳＳ４００、ＳＵＪ２、ＳＵＳ４０４等の一般鉄鋼材料又はステンレス鋼材料を挙げることができる。

筒状部材２２は、テーパ面２２１を有する。テーパ面２２１は、筒状部材２２において、軸方向の一端部の外周面に形成されている。テーパ面２２１は、筒状部材２２において、軸方向の一端側から他端側に向かって拡径する拡径部である。言い換えると、テーパ面２２１は、軸方向の端側に向かうにつれて先細りになる環状面である。テーパ面２２１を上に向けて筒状部材２２を配置した状態では、テーパ面２２１は、径方向外方且つ下方に向かって傾斜する。

図４に示すように、円すいころ１３及び保持器１４に内輪１２を組み付ける前に、保持器１４は、筒状部材２１，２２によって軸方向に押圧される。保持器１４の押圧に際し、筒状部材２１，２２は、それぞれ、保持器１４の上方及び下方に配置される。保持器１４は、円すいころ１３の大端面を上にして、筒状部材２１，２２の間に配置される。保持器１４の大径側の端部には、筒状部材２１の下端面２１１が接触する。保持器１４の小径側の端部には、筒状部材２２のテーパ面２２１が接触する。

本実施形態の筒状部材２２は、拡径部としてテーパ面２２１を有する。しかしながら、筒状部材２２の拡径部は、テーパ面２２１でなくてもよい。拡径部は、その外接円が、軸方向の一端側から他端側に向かって拡径するように構成されていればよい。筒状部材２２は、複数の円すいころ１３を保持した保持器１４のころ小端面側の端部に、拡径部で接触する。拡径部は、その外接円が拡径し、外接円の母線が微分可能な直線又は曲線であればよい。拡径部の軸方向の延在する範囲において、全ての外接円は、３点以上の点で画定されればよい。

筒状部材２１の壁厚、つまり下端面２１１の径方向長さＬ２１１は、保持器１４の壁厚以上であることが好ましい。筒状部材２２のテーパ面２２１の径方向長さＬ２２１は、保持器１４の小径側の端部の内径Ｄ１４から円すいころ１３の内接円径Ｄ１３ａを減じた長さｄよりも大きい。例えば、ｄ＝（Ｄ１４−Ｄ１３ａ）／２として、Ｌ２２１（ｍｍ）≧ｄ（ｍｍ）＋５ｍｍを満たすことが好ましい。

Ｄ１３ａは、保持器１４が実質的に軸方向に押圧されていない状態における円すいころ１３の最小の内接円径である。円すいころ１３の最小の内接円径とは、周方向に並ぶ複数の円すいころ１３の内側に配置されたときに各円すいころ１３に接触する円筒のうち、最も直径が小さい円筒の直径をいう。言い換えると、円すいころ１３の最小の内接円径は、周方向に並ぶ複数の円すいころ１３の小端面の内径である。

詳しくは後述するが、円すいころ１３及び保持器１４に内輪１２を組み付ける際、筒状部材２１には内輪１２が挿入される。このため、筒状部材２１の内径は、大つば１２３の最大外径Ｄ１２３よりも大きい。筒状部材２２の内径Ｄ２２は、小つば１２２の最小外径Ｄ１２２よりも大きい。

図５に示すように、筒状部材２１，２２は、保持器１４に接触した状態で、軸方向において相対的に近づけられる。例えば、筒状部材２２を移動しないように固定しておき、筒状部材２１を下方に移動させる。これにより、円すいころ１３を保持した保持器１４に対して、軸方向の荷重が付与される。

筒状部材２１からの荷重により、保持器１４の小径側の端部は筒状部材２２のテーパ面２２１に沿って径方向外方に移動する。これに伴い、保持器１４の小径側の端部が径方向外方に広がって、保持器１４に保持されている円すいころ１３の内接円径が大きくなる。保持器１４を径方向外方に広げた後の円すいころ１３の内接円径Ｄ１３ｂは、小つば１２２の最大外径Ｄ１２２よりも大きい。

筒状部材２１からの荷重によって、保持器１４の大径側の端部も径方向外方に広がる。ただし、保持器１４において、大径側の端部の径方向外方への移動量は、小径側の端部の径方向外方への移動量と比較して小さくてもよい。保持器１４を径方向外方に広げた後、円すいころ１３の大端面側の内径Ｄ１３ｃが、小つば１２２の最大外径Ｄ１２２よりも大きくなっていればよい。ただし、保持器１４を径方向外方に広げた状態において、円すいころ１３の大端面側の内径Ｄ１３ｃは、大つば１２３の最大外径Ｄ１２３よりも小さい。

次に、図６に示すように、径方向外方に広げられた状態の保持器１４に対し、内輪１２を小つば１２２側から挿入する。内輪１２は、筒状部材２１の上側から挿入される。内輪１２は、主に自重によって、筒状部材２１内を円すいころ１３及び保持器１４に向かって移動する。内輪１２は、小つば１２２を円すいころ１３に接触させることなく下降する。内輪１２は、筒状部材２１、円すいころ１３、及び保持器１４のいずれにも接触せずに下降することができる。

図７に示すように、内輪１２は、筒状部材２１内を通過し、大つば１２３で円すいころ１３の大端面に接触する。大つば１２３が円すいころ１３の大端面に接触することにより、内輪１２が停止する。

内輪１２が停止した後、図８に示すように、筒状部材２１を上方に移動させる。これにより、保持器１４は、治具２からの軸方向の押圧力を受けなくなるため、径方向外方に広げられた形状から元の形状に復帰する。

保持器１４の形状の復帰に伴い、円すいころ１３の内接円径も復帰する。つまり、円すいころ１３及び保持器１４は、ともに径方向内方に移動する。これにより、軌道面１２１、小つば１２２、及び大つば１２３で構成された内輪１２の環状凹部に、円すいころ１３が嵌め込まれる。よって、円すいころ１３及び保持器１４に内輪１２が組み付けられた状態になり、内輪アセンブリ１２Ａが完成する。

その後、図９に示すように、内輪アセンブリ１２Ａに外輪１１を組み付ける。外輪１１を内輪アセンブリ１２Ａの径方向外方に配置して、内輪アセンブリ１２Ａに取り付ける。これにより、円すいころ軸受１が完成する。

［効果］
本実施形態では、円すいころ１３を保持した保持器１４に内輪１２を組み付ける際、保持器１４が径方向外方に広げられる。これにより、円すいころ１３の内接円径Ｄ１３ｂが小つば１２２の最大外径Ｄ１２２よりも大きくなる。このため、内輪１２を保持器１４に挿入する際、小つば１２２が円すいころ１３に接触しない。よって、円すいころ１３及び内輪１２における傷の発生を抑制することができ、円すいころ軸受１の外観品質を向上させることができる。また、傷による回転振動への影響の発生も抑制することができる。

本実施形態では、保持器１４を軸方向に押圧する。このようにすることで、保持器１４を径方向外方に容易に広げることができ、円すいころ１３及び保持器１４に内輪１２を組み付ける際の作業性を向上させることができる。

本実施形態では、保持器１４を軸方向に押圧する際、治具２を使用する。治具２の筒状部材２１，２２は、保持器１４に接触した状態で、軸方向において相対的に近づけられる。保持器１４の小径側の端部は、筒状部材２２のテーパ面２２１に沿い、径方向外方に自然に移動する。よって、保持器１４を径方向外方にスムーズに広げることが可能となり、円すいころ１３及び保持器１４に内輪１２を組み付ける際の作業性を向上させることができる。

本実施形態では、筒状部材２１を保持器１４の上方に配置し、筒状部材２２を保持器１４の下方に配置して、筒状部材２１の上側から内輪１２を挿入する。このようにすることで、筒状部材２１の自重を利用して保持器１４を拡径させ、円すいころ１３及び保持器１４と内輪１２との組み付けを行うことができる。よって、組み付けの作業性をさらに向上させることができる。

本実施形態では、筒状部材２２の内径Ｄ２２は、小つば１２２の最大外径Ｄ１２２よりも大きい。このため、保持器１４に内輪１２を組み付ける際、小つば１２２が筒状部材２２に接触しない。よって、小つば１２２における傷の発生をより確実に抑制することができる。

［変形例］
以上、実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記実施形態では、円すいころを保持した保持器を径方向外方に広げる際、治具を使用して保持器を軸方向に押圧しているが、治具を使用しないで保持器を軸方向に押圧してもよい。

上記実施形態では、保持器に対して大径側から軸方向の荷重を付与している。しかしながら、保持器に対し、小径側から軸方向の荷重を付与することもできるし、大径側及び小径側の双方から軸方向の荷重を付与することもできる。

上記実施形態では、保持器を軸方向に押圧しているが、保持器を径方向外方に引っ張ることにより、保持器を径方向外方に広げることもできる。

１：円すいころ軸受
１１：外輪
１２：内輪
１３：円すいころ
１４：保持器
１２Ａ：内輪アセンブリ
２：治具
２１，２２：筒状部材
２２１：拡径部

Claims (5)

1. 外輪と、内輪と、複数の円すいころと、保持器とを含む円すいころ軸受の製造方法であって、
   ａ）前記複数の円すいころが円周方向に並ぶように、樹脂製の前記保持器に前記複数の円すいころを保持させる工程と、
   ｂ）前記複数の円すいころの最小の内接円径が前記内輪の小つばの最大外径よりも大きくなるように、前記複数の円すいころを保持した前記保持器を軸方向の少なくとも一方から押圧して径方向外方に広げる工程と、
   ｃ）径方向外方に広げられた前記保持器に前記内輪を前記小つば側から挿入し、前記複数の円すいころ及び前記保持器に前記内輪を組み付けて内輪アセンブリを作製する工程と、
   ｄ）前記内輪アセンブリに前記外輪を組み付ける工程と、
   を備える、製造方法。
2. 請求項１に記載の円すいころ軸受の製造方法であって、
   前記工程ｂ）は、
   ｂ−１）第１筒状部材と、軸方向の一端部に設けられ且つ軸方向の一端側から他端側に向かって拡径する拡径部を含む第２筒状部材と、を有する治具を準備する工程、
   を含み、
   前記工程ｂ）は、前記複数の円すいころを保持した前記保持器のころ大端面側の端部に前記第１筒状部材の軸方向の一端部を接触させるとともに、前記複数の円すいころを保持した前記保持器のころ小端面側の端部に前記拡径部を接触させた状態で、前記第１筒状部材と前記第２筒状部材とを近づける、製造方法。
3. 請求項２に記載の円すいころ軸受の製造方法であって、
   前記第２筒状部材は、前記小つばの最大外径よりも大きい内径を有する、製造方法。
4. 外輪と、内輪と、複数の円すいころと、保持器とを含む円すいころ軸受の製造に用いられる治具であって、
   前記複数の円すいころを保持した樹脂製の前記保持器のころ大端面側の端部に、軸方向の一端部で接触する第１筒状部材と、
   軸方向の一端部に設けられ且つ軸方向の一端側から他端側に向かって拡径する拡径部を有し、前記複数の円すいころを保持した前記保持器のころ小端面側の端部に、前記拡径部で接触する第２筒状部材と、
   を備える、治具。
5. 請求項４に記載の治具であって、
   前記第２筒状部材は、前記内輪の小つばの最大外径よりも大きい内径を有する、治具。

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