KR20050101544A - 롤러 베어링 장치의 조립방법 - Google Patents

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노부유키 세오
마사오 타키모토
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고요 세이코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 있어서의 롤러 베어링 장치의 조립방법은, 범용성(汎用性)이 높은 케이지(cage)(25)를 이용하여, 서브 어셈블(sub-assemble) 부재(20)에 있어서의 제1열의 테이퍼 롤러(tapered roller)(18a)의 직경 방향 안쪽으로 상기 테이퍼 롤러(18a)의 탈락을 방지하는 리테이너 링(retainer ring)(40)을 내측에 끼워 장착한다. 그런 다음, 이 리테이너 링(40)을, 허브(hub) 본체(16)의 소직경 원통면부(smaller-diameter cylindrical surface portion)(30)와 제1의 내륜 궤도(28)의 사이에 형성된 단차부(段差部;step portion)로 압출(押出)하면서, 허브 본체(16)와, 제1의 실 링(seal ring)(15) 및 서브 어셈블 부재(20)가 장착된 외륜(13)을 조합시킨다.

Description

롤러 베어링 장치의 조립방법{METHOD FOR ASSEMBLING ROLLING BEARING DEVICE}
이 발명은 복열 테이퍼 롤러(double-row tapered-roller) 베어링 장치의 조립방법에 관한 것이다.
자동차의 휠(wheel)용 등에 이용되는 베어링에 있어서는, 복열 테이퍼 롤러 베어링이 사용되고 있다. 도 10은 종래부터 넓게 이용되고 있는 복열 테이퍼 롤러 베어링(종래예 1)의 단면도이다. 이 종래예 1은, 2개의 외륜 궤도(2, 2)를 갖는 1개의 외륜(外輪)(1)과, 내륜 궤도(3, 3)를 갖는 한쌍의 내륜(內輪)(4, 4)의 사이에 복수의 테이퍼 롤러(5, 5)가 자유로이 구르도록 개재되어 있는 것이다. 외륜(1)의 내주면(內周面;inner peripheral surface)에는, 원뿔 오목면 형상의 외륜 궤도(2, 2)가 형성되어 있는데, 이들 외륜 궤도(2, 2)는, 외륜(1)의 내경(內徑;inside diameter)이 단부(端部)로부터 중앙을 향해 직경이 줄어들도록 서로 대향하고 있다. 또한 내륜(4, 4)의 각각에는, 상기 외륜 궤도(2, 2)에 대응한 원뿔 볼록면 형상의 내륜 궤도(3, 3)가 형성되어 있다. 각 테이퍼 롤러(5, 5)는, 내륜 궤도(3, 3)와 외륜 궤도(2, 2)의 사이에 있어서 내륜(4, 4)과 외륜(1)으로 죄어지고, 또한 케이지(cage)(6)에 의해 같은 간격으로 배열되어 있다. 또한, 외륜(1)의 내주면 양단부와 내륜(4, 4)의 외주면(外周面;outer peripheral surface) 단부에는 실 링(seal ring)(7, 7)을 형성하고 있다. 이 실 링(7, 7)은, 외륜(1)과 내륜(4, 4) 사이의 공간을 밀봉하고, 외부로부터의 이물질(먼지, 수분, 금속분 등)의 침입을 방지함과 동시에, 윤활제의 누출을 방지하기 위해서 형성된다.
이상과 같은 종래예 1의 복열 테이퍼 롤러 베어링은, 다음과 같은 순서로 조립된다. 먼저, 도 11에 나타내는 바와 같이, 케이지(6)와 테이퍼 롤러(5)를 조합한 서브 어셈블(sub-assemble) 부재(11)를 내륜(4)에 장착한다. 이것을 도 12에 나타내는 바와 같이 외륜(1)의 내주(內周;inner periphery)에 삽입하여, 테이퍼 롤러(5)를 외륜 궤도(2, 2) 및 내륜 궤도(3, 3)에 합치시킨다. 그리고 마지막에, 외륜(1)의 내주면 양단부와 내륜(4, 4)의 외주면 단부(端部) 사이에 실 링(7, 7)을 각각 장착한다.
여기서, 케이지(6)는 도 13에 나타내는 바와 같이, 사이가 떨어진 한쌍의 환상부(環狀部)인 대환상부(大環狀部;a greater ring)(6a) 및 소환상부(小環狀部;a smaller ring)(6b)와, 이들 양 환상부 사이에 가설(架設)된 복수의 릿지(ridge)(6c), 또한, 소환상부(6b)의 직경 방향 내측의 단부로부터 직경 방향 안쪽을 향해 연장되는 환상(環狀) 리브(rib)(6d)로 이루어지는, 대략 원뿔면 모양의 형상을 이루고 있다. 이러한 구성에 의해, 이웃하는 릿지(ridge)(6c) 사이에 테이퍼 롤러(5)를 수용하기 위한 사다리꼴 창문 형상인 포켓(pocket)(10)이 같은 간격으로 복수 형성되어 있다. 이 포켓(10)에 테이퍼 롤러(5)를 배치한 서브 어셈블 부재(11)의 단면도가 도 14이다. 테이퍼 롤러(5)는, 케이지(6)의 직경 방향 안쪽으로부터 포켓(10) 안으로 빠지도록 배치되어 있다. 도 15는 케이지(6)의 릿지(6c)의, 그 길이 방향에 대해 수직인 면에서의 단면도이다. 상기 배치된 테이퍼 롤러(5)를 가상선으로 나타내고 있다. 이웃하는 릿지(6c)의 간격 즉 포켓의 원주 방향의 폭(W10)은, 테이퍼 롤러(5)의 모선(母線)상의 각 위치에 있어서, 그 각 위치에서의 테이퍼 롤러(5)의 직경보다도 작게 되어 있기 때문에, 테이퍼 롤러(5)는 케이지(6)의 포켓 내로 빠진 상태로 멈춘다. 이처럼, 서브 어셈블 부재(11)에 있어서, 케이지(6)는 테이퍼 롤러(5)를 직경 방향 외측에서 지지하고 있을 뿐이다. 따라서, 이 서브 어셈블 부재(11)에서는, 테이퍼 롤러(5)가 직경 방향 바깥쪽으로 탈락할 일은 없으나, 서브 어셈블 부재(11)의 자세에 따라서는, 테이퍼 롤러(5)가 직경 방향 안쪽으로 쓰러져서 탈락하게 된다. 이 케이지(6)와 같이, 배치된 테이퍼 롤러가 직경 방향 안쪽으로 탈락하는 구조를 갖는 것은, 범용성(汎用性)이 높은 케이지인 반면, 테이퍼 롤러가 탈락하기 쉽다고 하는 결점을 갖는다.
종래예 1에서는, 상술한 바와 같이 도 11, 도 12와 같은 조립방법을 채택하기 때문에, 조립공정에서의 테이퍼 롤러(5)의 탈락은 문제가 되지 않는다. 왜냐하면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 서브 어셈블 부재(11)에 내륜(4)을 장착한 상태에서 취급할 수 있기 때문이다. 즉, 도 11에서, 테이퍼 롤러(5)는 내륜(4)과 케이지(6)에 의해 죄어져 있기 때문에 탈락하지 않고 유지된다.
그런데 최근, 부품의 수를 줄여서 비용을 저감하는 것 등을 목적으로, 소위 제3세대의 허브 유닛으로 칭해지는 구조의 허브 유닛(hub unit)이 제안되고 있다. 이 허브 유닛의 구조로서 종래 알려져 있던 것의 예(종래예 2)를 도 16에 나타낸다. 이 구조는 종래예 1과 다르게, 허브 본체(16)의 일단부(一端部)에 차륜의 지지 등을 위한 플랜지(flange)(26)를 형성하고, 또한 이 허브 본체(16)의 중간부 외주면(外周面)에는 제1열의 테이퍼 롤러 베어링을 구성하기 위한 제1의 내륜 궤도(28)를 형성하는 한편, 그 허브 본체의 타단부(他端部) 외주면에는, 제2의 내륜 궤도(36)를 갖는 내륜(35)을 외측에 장착하여 고정하도록 되어 있다. 이러한 구조의 경우, 종래예 1과 같이, 서브 어셈블 부재(19)에 내륜이 되는 허브 본체(16)를 조합시킨 상태로 외륜(13)에 삽입한다는 조립공정을 채택할 수 없다. 즉 도 16에 나타내는 종래예 2의 경우, 허브 본체(16)의 일단부에 형성된 플랜지(26)가 방해가 되기 때문에, 허브 본체(16)를 외륜(13)에 삽입시킨 후에 플랜지측의 제1의 실 링(15)을 장착할 수 없다. 따라서 이 경우에는, 제1 케이지(17)에 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 배치한 서브 어셈블 부재(19)를, 먼저 외륜(13)의 제1의 외륜 궤도(22)에 설치하고, 다음으로 제1의 실 링(15)을 장착하여, 그 후에 허브 본체(16)를 외륜(13)에 삽입하게 된다. 이와 같이, 종래예 2와 같은 구조의 경우, 서브 어셈블 부재(19)에 내륜이 되는 허브 본체(16)를 장착한 상태로 취급할 수 없다.
그러나, 종래예 2에서 허브 본체(16)를 외륜(13)에 삽입할 때에는, (1)서브 어셈블 부재(19)와 제1의 실 링(15)이 장착된 외륜(13)을, 베어링의 회전 중심축이 옆을 향하도록 하는 자세로 외륜(13)과 허브 본체를 조합하거나, 또는 (2)서브 어셈블 부재(19)와 제1의 실 링(15)이 장착된 외륜(13)을, 베어링의 회전 중심축이 연직(鉛直) 세로 방향을 향하고 또한 제2의 외륜 궤도(23)가 제1의 외륜 궤도(22)에 대해 위쪽이 되도록 하는 자세로 외륜(13)과 허브 본체(16)를 조합시키고 있다. (1)이나 (2)와 같이 하는 것은, 가벼운 쪽의 부재를 이동시켜서 조립하는 편이 작업성이 향상하기 때문이다. 또한, 특히 (2)와 같이 하는 것은, 다음 공정에서 허브 본체(16)에 내륜(35)을 압입(壓入;press-fitted)할 때, 압입에 따른 축력(軸力)을 받아내기 위해 허브 본체(16)의 플랜지(26)가 형성된 쪽의 단부(端部)를 아래로 해서 지그(jig)상에 올려놓는데, (2)와 같이 하면 그 상태 그대로 다음 공정으로 이동할 수 있어 작업성이 향상하기 때문이다. 이 (1)이나 (2)의 방법에서는, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 탈락이 불가피했다.
이 문제에 대해 종래예 2에서는, 제1 케이지(17)의 구조를 고안한 탈락방지 케이지로 하고, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 이 제1 케이지(17)와 조합시킨 서브 어셈블 부재(19)의 상태에 있어서, 이 테이퍼 롤러(18a)가 직경 방향 안쪽으로 탈락하지 않도록, 제1 케이지(17)에 의해 유지되고 있다. 도 9는 이 종래예 2의 제1 케이지(17)의 릿지(17c)의 단면도이고, 유지되고 있는 테이퍼 롤러(18a)를 가상선으로 나타내고 있다. 도 9에서, 제1 케이지(17)의 직경 방향 안쪽의 단면 포켓 폭(W17)은 테이퍼 롤러(18a)의 단면 직경D(18a)보다도 작게 되어 있다. 이 때문에, 테이퍼 롤러(18a)가 직경 방향 안쪽으로 탈락하지 않도록 유지되게 된다(예를 들면, 일본국 공개특허 2000-65049호 공보 참조.).
도 1은, 본 발명의 실시형태의 일례에 있어서, 서브 어셈블 부재(20)에 리테이너 링(40)을 장착한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태의 일례에 있어서의 제4공정을 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태의 일례에 있어서의 리테이너 링(40)의 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 실시형태의 일례에 있어서의 제4공정을 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 실시형태의 일례에서의 제4공정에 있어서, 리테이너 링(40)이 압출된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 실시형태의 일례에 의해 이루어지는 복열 테이퍼 롤러 베어링의 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 실시형태의 일례에 있어서의 제2공정 부재를 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 실시형태의 일례에 있어서의 제3공정 부재를 나타내는 단면도이다.
도 9는, 종래예 2의 제1 케이지의 릿지의 단면도이다.
도 10은, 종래예 1의 복열 테이퍼 롤러 베어링의 단면도이다.
도 11은, 종래예 1의 복열 테이퍼 롤러 베어링의 조립공정을 나타내는 단면도이다.
도 12는, 종래예 1의 복열 테이퍼 롤러 베어링의 조립공정을 나타내는 단면도이다.
도 13은, 본 발명의 실시형태의 일례에 있어서의 케이지 및 종래예 1에 있어서의 케이지의 사시도이다.
도 14는, 본 발명의 실시형태의 일례에 있어서의 서브 어셈블 부재 및 종래예 1에 있어서의 서브 어셈블 부재의 단면도이다.
도 15는, 본 발명의 실시형태의 일례 및 종래예 1의 케이지에 있어서의 릿지(6c)의, 그 길이 방향에 대해 수직인 면에서의 단면도이다.
도 16은, 종래예 2의 롤러 베어링 장치의 단면도이다.
도 17은, 본 발명의 제2 실시형태에 이용되는 리테이너의 사시도이다.
도 18은, 본 발명의 제2 실시형태에 있어서 리테이너가 압출되는 공정을 나타내는 단면도이다.
도 19는, 본 발명의 제2 실시형태에 있어서 리테이너가 압출되는 공정을 나타내는 단면도이다.
도 20은, 본 발명의 제2 실시형태에 있어서 리테이너가 압출되는 공정을 나타내는 단면도이다.
도 21은, 본 발명의 제3 실시형태에 이용되는 리테이너의 사시도이다.
도 22는, 도 21의 리테이너가 테이퍼 롤러를 지지하는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 23은, 도 21의 리테이너가 테이퍼 롤러를 지지하는 상태를 나타내는 단면도이다.
그러나, 상술한 종래예 2에서의 제1 케이지(17)와 같은 탈락 방지 케이지는 범용성이 없기 때문에, 케이지의 제작에 많은 비용을 요한다. 한편, 종래예 1의 케이지(6)와 같이, 직경 방향 안쪽으로 탈락할 수 있는 구조의 것은, 범용성이 있기 때문에 대량생산이 가능하고, 제조비용이 적게 든다는 이점이 있으나, 상술한 바와 같이, 외륜에 허브 본체를 삽입할 때까지의 공정에 있어서, 테이퍼 롤러(tapered roller)가 탈락한다는 문제가 불가피했다.
본 발명은 범용성이 떨어지고 비용이 높은 케이지(cage)를 이용하지 않고, 범용성이 높은 케이지만을 이용하여, 조립시 부재의 자세의 자유도를 높이고 플랜지 부착 허브 본체를 구비한 복열 테이퍼 롤러 베어링 장치를 조립할 수 있는 조립방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 문제를 해결하기 위한 본 발명은 이하와 같다. 즉, 내주면(內周面)에 제1의 외륜 궤도 및 제2의 외륜 궤도를 갖는 외륜(外輪)과, 상기 제2의 외륜 궤도에 대향하는 제2의 내륜 궤도를 갖는 내륜(內輪)과, 상기 제1의 외륜 궤도에 대향하는 제1의 내륜 궤도를 가짐과 동시에, 그 일단부(一端部)에 직경 방향 바깥쪽으로 돌출하는 플랜지(flange)를 갖고, 그 타단부(他端部)에는 상기 내륜을 외측에 장착하여 고정하기 위한 소직경 원통면부(smaller-diameter cylindrical surface portion)를 갖는 허브(hub) 본체와, 상기 제1의 내륜 궤도와 상기 제1의 외륜 궤도 사이에 형성되는 복수개의 제1열의 테이퍼 롤러와, 상기 제1열의 테이퍼 롤러를 같은 간격으로 배열하는 제1 케이지와, 상기 외륜에서의 상기 제1의 외륜 궤도측의 단부에 형성되는 제1의 실 링(seal ring)을 구비하는 복열 테이퍼 롤러 베어링 장치를 조립하는 방법으로서, 이 조립방법은, 상기 제1 케이지와 상기 제1열의 테이퍼 롤러를 조합하여 서브 어셈블(sub-assemble) 부재를 제작하는 공정과, 상기 서브 어셈블 부재에서의 상기 제1열의 테이퍼 롤러의 직경 방향 안쪽으로 리테이너 링(retainer ring)을 내측에 장착하여 그 테이퍼 롤러를 눌러서 지지하는 공정과, 상기 서브 어셈블 부재를 상기 외륜의 상기 제1의 외륜 궤도에 장착하는 공정과, 상기 서브 어셈블 부재가 장착된 상기 외륜의, 상기 제1의 외륜 궤도측의 단부 내주면에 상기 제1의 실 링을 장착하는 공정과, 서브 어셈블 부재의 내측에 장착된 상기 리테이너 링을, 상기 허브 본체의 상기 소직경 원통면부와 상기 제1의 내륜 궤도 사이에 형성된 단차부(段差部;step portion)로 압출(押出)하면서, 상기 허브 본체와, 상기 제1의 실 링 및 상기 서브 어셈블 부재가 장착된 상기 외륜을 조합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링 장치의 조립방법이다. 이러한 조립방법으로 하면, 리테이너 링에 의해 테이퍼 롤러의 탈락이 방지되기 때문에, 허브 본체의 플랜지가 존재하는 복열 테이퍼 롤러 베어링 장치에 있어서, 범용성이 있는 케이지를 이용하여 베어링 장치를 제작할 수 있다. 또한, 리테이너 링은 허브 본체의 단차부에 의해 압출되기 때문에, 리테이너 링을 제거하는 공정이 불필요하게 된다.
또한, 본원에 관련된 다른 발명은, 상기의 복열 테이퍼 롤러 베어링 장치를 조립하는 방법으로서, 이 조립방법은, 원통 형상의 본체부(本體部)와, 이 본체부의 축 방향 일측(一側) 단부로부터 직경 방향 안쪽으로 연장되는 허브 본체 선단(先端) 접촉부와, 이 본체부의 축 방향 타측(他側) 단부로부터 직경 방향 비스듬한 외측을 향해 소정 간격을 두고 연장되는 복수의 설편(舌片;tongues)으로서 상기 서브 어셈블 부재의 내측에 장착된 상태로 상기 제1열의 테이퍼 롤러에 접촉하는 롤러 접촉부를 갖는 리테이너(retainer)를 이용하는 것으로, 상기 제1 케이지와 상기 제1열의 테이퍼 롤러를 조합하여 서브 어셈블 부재를 제작하는 공정과, 상기 서브 어셈블 부재에서의 상기 제1열의 테이퍼 롤러의 직경 방향 안쪽으로 상기 리테이너를 내측에 장착하여 그 테이퍼 롤러를 지지하는 공정과, 상기 서브 어셈블 부재를 상기 외륜의 상기 제1의 외륜 궤도에 장착하는 공정과, 상기 서브 어셈블 부재가 장착된 상기 외륜의, 상기 제1의 외륜 궤도측의 단부 내주면에 상기 제1의 실 링을 장착하는 공정과, 서브 어셈블 부재의 내측에 장착된 상기 리테이너의 상기 허브 본체 선단 접촉부를, 상기 허브 본체의 축 방향 선단부로 압출하면서, 상기 허브 본체와 상기 제1의 실 링 및 상기 서브 어셈블 부재가 장착된 상기 외륜을 조합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링 장치의 조립방법이다.
이러한 조립방법으로 하면, 리테이너에 의해 테이퍼 롤러의 탈락이 방지된다. 또한, 리테이너에서의 롤러 접촉부가 직경 방향 비스듬한 외측으로 경사져서 연장되어 있기 때문에, 경사지게 놓여진 제1열의 테이퍼 롤러에 맞춰진 상태로 테이퍼 롤러를 보다 안정적으로 지지하는 것이 가능하게 된다. 더욱이, 상기 발명과 마찬가지로, 범용성이 있는 케이지를 이용하여 베어링 장치를 제작할 수 있다. 또한, 리테이너는 허브 본체의 축 방향 선단부에 의해 압출되기 때문에, 리테이너를 제거하는 공정이 불필요하게 된다.
또한, 본원의 종속 청구항에 관련된 바람직한 발명은, 상기 리테이너의 상기 롤러 접촉부는 상기 제1열의 테이퍼 롤러와 같은 수이고, 또한 각 롤러 접촉부의 테이퍼 롤러와의 접촉면은 오목 형상으로 되어 있으며, 1개의 상기 롤러 접촉부가 1개의 상기 제1열의 테이퍼 롤러를 지지하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 제1열의 개개의 테이퍼 롤러의 각각이 각기 다른 롤러 접촉부와 접촉하기 때문에, 그 접촉부가 모든 테이퍼 롤러에 확실하게 접촉한다. 또한 접촉면이 오목 형상이기 때문에, 테이퍼 롤러의 지지가 보다 안정하다.
또한 본원의 종속 청구항에 관련된 다른 바람직한 발명은, 상기 리테이너의 상기 롤러 접촉부는 상기 제1열의 테이퍼 롤러와 같은 수이고, 또한 각 롤러 접촉부의 테이퍼 롤러와의 접촉부는 볼록 형상으로 되어 있으며, 서로 인접하는 상기 롤러 접촉부의 상호간에 상기 제1열의 테이퍼 롤러의 각각이 배치됨으로써, 인접하는 2개의 상기 롤러 접촉부가 1개의 상기 제1열의 테이퍼 롤러를 지지하는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 제1열의 개개의 테이퍼 롤러의 각각이, 인접하는 롤러 접촉부의 상호간 각각에 배치됨으로써, 개개의 테이퍼 롤러가 인접하는 2개의 롤러 접촉부와 접촉하고, 개개의 테이퍼 롤러를 확실하게 지지할 수 있다. 또한, 롤러 접촉부의 접촉면이 볼록 형상으로 되어 있기 때문에, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는, 인접하는 2개의 롤러 접촉부(93) 상호간의 틈으로 들어가는 상태가 되어, 보다 안정적으로 지지된다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 범용성이 떨어지고 비용이 높은 케이지를 이용하지 않고, 범용성이 높은 케이지만을 이용하여, 조립시 부재의 자세의 자유도를 높이고 플랜지 부착 허브 본체를 구비한 복열 테이퍼 롤러 베어링 장치를 조립할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 이 실시형태에 관련된 베어링 장치의 구성 자체는, 제1 케이지(17)의 구조 이외에는 모두 종래예 2와 동일하다. 따라서, 종래예 2에서 설명한 구성 부분과 본 실시형태에서 공통되는 부분의 설명은 생략한다. 또한, 종래예 2와 동일 부호를 붙인 것에 대해서, 그 구성은 종래예 2와 동일로 한다.
도 6은, 본 발명을 적용하여 얻어지는 롤러 베어링 장치의 일례의 단면도이며, 이 롤러 베어링 장치는, 구동륜(驅動輪)을 지지하기 위한 자동차용 허브 유닛(hub unit)(50)을 예시하고 있다. 도 6과 종래예 2인 도 16의 차이는, 도 6의 제1 케이지(cage)(25) 뿐이다. 이 제1 케이지(25)는, 종래예 1에 있어서의 도 13의 케이지(6)와 동일한 것으로, 범용성이 높은 케이지이다. 제1 케이지(25)는 도 13에 나타내는 바와 같이, 사이가 떨어진 한쌍의 환상부(環狀部) 중 대직경(大徑;greater diameter) 쪽인 대환상부(大環狀部;greater ring)(6a) 및 소직경 쪽인 소환상부(小環狀部;smaller ring)(6b)와, 이들 양 환상부 사이에 가설(架設)된 복수의 릿지(ridge)(6c), 또한, 소환상부(6b)의 직경 방향 내측의 단부로부터 직경 방향 안쪽을 향해 연장되는 환상 리브(rib)(6d)에 의해 이루어지는, 대략 원뿔면 모양의 형상을 이루고 있다. 이러한 구성에 의해, 이웃하는 릿지(6c) 사이에 테이퍼 롤러(5)를 수용하기 위한 사다리꼴 창문 형상의 포켓(pocket)(10)이 같은 간격으로 복수 형성되어 있다. 이 포켓(10)에, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 배치한 서브 어셈블 부재(20)의 단면도가 도 14이다. 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는 제1 케이지(25)의 직경 방향 안쪽으로부터 포켓(10)내로 빠지도록 배치되어 있다. 도 15는, 제1 케이지(25)의 릿지(6c)의, 그 길이 방향에 대해 수직인 면에서의 단면도로서, 배치된 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 가상선으로 나타내고 있다. 이웃하는 릿지(6c)의 간격 즉 포켓의 원주 방향의 폭은, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 모선(母線) 상의 각 위치에 있어서, 그 각 위치에서의 그 테이퍼 롤러(18a)의 직경보다도 작게 되어 있기 때문에, 그 테이퍼 롤러(18a)는 제1 케이지(25)의 포켓내로 빠진 상태로 멈춘다. 이처럼, 서브 어셈블 부재(20)에 있어서, 케이지(6)는 테이퍼 롤러(5)를 직경 방향 외측에서 지지하고 있을 뿐이다. 따라서, 이 서브 어셈블 부재(20)에서는, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)가 직경 방향 바깥쪽으로 탈락하는 일은 없으나, 서브 어셈블 부재(20)의 자세에 따라서는, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)가 직경 방향 안쪽으로 쓰러져서 탈락하게 된다. 이 점이, 테이퍼 롤러가 직경 방향 안쪽으로 탈락하는 것을 방지하고 있는 종래예 2의 서브 어셈블 부재(19)와 다르다.
본 롤러 베어링 장치의 각 부의 상세한 설명은 이하와 같다. 도 6에 나타내는 바와 같이 외륜(13)은, 그 내주면에 각각 원뿔 오목면 형상의 제1의 외륜 궤도(22)와 제2의 외륜 궤도(23)를 갖는다. 이들 제1의 외륜 궤도(22)와 제2의 외륜 궤도(23)는 각각 반대 방향으로 그리고 원뿔 오목면 형상의 소직경 쪽을 맞대도록 형성되어 있으며, 그 결과 제1의 외륜 궤도(22)와 제2의 외륜 궤도(23)는 서로 반대 방향으로 경사지게 되고, 또한 외륜(13)의 내경(內徑)은 그 중앙부로부터 단부를 향해 직경이 커지도록 경사져 있다. 또한 외륜(13)의 외주면(外周面) 중앙부에는, 서스펜션(suspension) 장치 등(도시하지 않음)에 대해 외륜(13)을 고정하기 위해서, 바깥쪽으로 돌출한 장착부(27)를 형성하고 있다. 허브 본체(16)는 그 일단부에 직경 방향 바깥쪽으로 돌출하는 플랜지(26)를 갖는다. 이 플랜지(26)는 차륜을 지지하기 위한 것이다. 허브 본체(16)의 중간부에는, 원뿔 볼록면 형상의 제1의 내륜 궤도(28)가 있으며, 이 제1의 내륜 궤도(28)는, 허브 본체(16)의 일단부측(플랜지(26)를 갖는 측)으로부터 타단부측을 향해 직경이 줄어들도록 경사져 있다. 또한, 제1의 내륜 궤도(28)의 상기 일단부측 가장자리부에는, 그 내륜 궤도(28) 부분의 허브 본체(16)의 직경이 줄어드는 단차상(段差狀;step like)의 큰 턱(greater jaw)(29)이 있으나, 제1의 내륜 궤도(28)의 상기 타단부측 가장자리부에는, 그 내륜 궤도(28) 부분의 허브 본체(16)의 직경이 줄어드는 단차상의 작은 턱(smaller jaw)은 갖고 있지 않다. 한편, 허브 본체(16)의 타단부(플랜지(26)가 있는 단부와 반대쪽의 단부)에는, 제1의 내륜 궤도(28)보다도 작은 직경으로, 허브 본체(16)와 동심의 원통면을 형성하는 소직경 원통면부(30)를 갖는다. 이 소직경 원통면부(30)는, 그 일단측(허브 본체(16)의 플랜지(26)측)의 기점을 형성하는 단차(段差)인 소직경 원통면 단부(smaller-diameter cylindrical step)(38)로부터, 허브 본체(16)의 타단 가장자리부에까지 달하는 원통면을 형성하고 있다. 또한, 허브 본체(16)의 중심부에는, 자동차의 구동축 단부(端部)(도시하지 않음)를 스플라인(spline) 맞춤하기 위한 스플라인 구멍(37)을 형성하고 있다.
허브 본체(16)의 타단부에 형성한 소직경 원통면부(30)의 외주면에는, 내륜(35)이 허브 본체(16)에 대해 외측에 장착되어 고정되어 있다. 이 내륜(35)의 외주면에는, 제2의 외륜 궤도(23)에 대향하는 방향으로 경사진 제2의 내륜 궤도(36)가 형성되어 있다. 내륜(35)은, 소직경 원통면부(30)의 외측에 장착되어 고정되어 있는데, 그 일단부(허브 본체(16)의 플랜지(26)측의 단부)는, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)의 일단측(허브 본체(16)의 플랜지(26)측)의 단차(段差)로서, 소직경 원통면부(30)의 일단측의 기점을 형성하는 소직경 원통면 단부(段部)(38)에 맞대고 있다.
제1의 내륜 궤도(28)와 제1의 외륜 궤도(22)는 서로 대향하고 있는데, 이들 사이에는 복수개의 제1열의 테이퍼 롤러(18a)가 형성되어 있다. 이들 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는, 제1 케이지(25)에 의해 같은 간격으로 배열되어 있다. 이 제1 케이지(25)는, 상술한 바와 같이 종래예 1의 케이지(6)와 동일 구조이다. 또한, 제2의 내륜 궤도(36)와 제2의 외륜 궤도(23)도 서로 대향하고 있는데, 이들 사이에는 복수개의 제2열의 테이퍼 롤러(18b)가 형성되어 있다. 이들 제2열의 테이퍼 롤러(18b)는, 제2 케이지(31)에 의해 같은 간격으로 배열되어 있다. 이 제2 케이지(31)는 제1 케이지(25)와 동일하고, 종래예 1의 케이지(6)와도 동일 구조이다.
또한, 외륜(13)의 내주면 양단부에는, 각각 제1의 실 링(15)과 제2의 실 링(14)이 형성되어 있다. 제1의 실 링(15)은, 외륜(13)에서의 제1의 외륜 궤도(22)측의 단부(端部) 내주면에 형성되어 있는데, 외륜(13)의 제1의 외륜 궤도(22)측의 단부 내주면과, 그 단부에 대향하는 위치에서의 허브 본체(16) 외주면의 사이를 밀봉하고 있다. 한편, 제2의 실 링(14)은, 외륜(13)에서의 제2의 외륜 궤도(23)측의 단부 내주면에 형성되어 있는데, 외륜(13)의 제2의 외륜 궤도(23)측의 단부 내주면과, 그 단부에 대향하는 위치에서의 내륜(35) 외주면의 사이를 밀봉하고 있다.
이 도 6의 구성을 갖는 롤러 베어링 장치를 조립하는 공정은 이하와 같다. 먼저, 제1공정으로서, 제1 케이지(25)와 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 조합한 서브 어셈블 부재(20)를 제작한다. 서브 어셈블 부재(20)는 도 14에 도시되는 종래예 1의 서브 어셈블 부재(11)와 동일 구조이다.
다음으로, 어셈블 부재(20)에서의 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 직경 방향 안쪽으로 리테이너 링(40)을 내측에 장착하여, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 눌러서 지지하는 공정을 행한다. 이 리테이너 링을 내측에 장착하는 공정에 의해, 도 1에 나타내는 바와 같은 서브 어셈블 부재(20)에 리테이너 링(40)이 내측에 장착되어 고정된 부재가 되어, 모든 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는 제1 케이지(25)로 죄어지기 때문에, 서브 어셈블 부재(20)를 어떠한 자세로 해도 제1열의 테이퍼 롤러(18a)가 탈락하는 일이 없다.
계속해서, 이 서브 어셈블 부재(20)를 외륜(13)의 제1의 외륜 궤도(22)에 장착하는 제2공정을 행한다. 이 제2공정의 결과, 도 7과 같은 리테이너 링(40)이 내측에 장착된 서브 어셈블 부재(20)와 외륜(13)이 조합된 제2공정 부재(60)가 얻어진다. 즉 도 7에 나타내는 바와 같이, 리테이너 링(40)이 내측에 장착된 상태의 서브 어셈블 부재(20)가 외륜(13)의 제1의 외륜 궤도(22)에 장착된다.
이어지는 제3공정은, 상기 제2공정 부재(60)에, 제1의 실 링(15)을 장착하는 공정이다. 실 링(15)은, 외륜(13)에서의 제1의 외륜 궤도(22)측의 단부(端部) 내주면의 내측에 장착되어 고정되어 있다. 이 공정에 의해 도 8에 나타내는 바와 같은 제3공정 부재(70)가 된다.
다음으로 제4공정으로서, 상기 제3공정 부재(70)와 허브 본체(16)를 조합하는 공정을 행하는데, 상세하게는 이 제4공정은, 서브 어셈블 부재(20)의 내측에 장착된 리테이너 링(40)을, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)와 제1의 내륜 궤도(28)의 사이에 형성된 단차부(段差部)인 소직경 원통면 단부(段部)(38)에 의해 압출하면서 그 서브 어셈블 부재(20)를 허브 본체(16)의 제1의 내륜 궤도(28)의 외측에 장착함으로써 서브 어셈블 부재(20)를 제1의 내륜 궤도(28)와 제1의 외륜 궤도(22)의 사이에 장착하는 공정이다. 따라서, 상기 제3공정 부재(70)와 허브 본체(16)가 조합됨과 동시에, 서브 어셈블 부재(20)의 내측에 장착된 리테이너 링(40)은 서브 어셈블 부재(20)로부터 압출되어 떨어진다. 즉, 이 제4공정에서, 리테이너 링(40)을 제거하는 작업은 필요하지 않고 서브 어셈블 부재(20)로부터 떨어진다. 한편, 이 공정에서는 통상, 제3공정 부재(70)에 허브 본체(16)를 삽입하도록 해서 양자를 조합한다.
다음으로 제5공정으로서, 상기 제2열의 테이퍼 롤러(18b)가 상기 제2 케이지(31)의 각 포켓에 배치되고 또한 상기 내륜(35)과 제2 케이지(31)로 죄어진 테이퍼 롤러(18b)를 갖는 내륜 부재(80)를, 외륜(13)의 소직경 원통면부(30)측과 대향한 측으로부터 삽입하고, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)에 내륜(35)을 외측에 장착하여 고정하는 공정을 행한다(도 6 참조). 그런 다음 마지막으로, 내륜(35)의 단부 외주면과 외륜의 단부 내주면 사이에 제2의 실 링(14)을 장착하는 공정을 행하여, 도 6에 나타내는 롤러 베어링 장치가 제작된다.
본 실시형태에서는 이상과 같은 공정으로 했기 때문에, 서브 어셈블 부재(20)에 있어서의 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는, 서브 어셈블 부재(20)의 자세에 관계없이 탈락하는 일이 없다. 즉, 서브 어셈블 부재(20)를 조립한 상기 제1공정에 이어서 리테이너 링(40)을 서브 어셈블 부재(20)의 내측에 장착하고 있기 때문에, 그 후의 공정에 있어서, 각 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는 제1 케이지(25)와 리테이너 링(40)으로 죄어져 탈락하는 일이 없다. 제1 케이지(25)는 테이퍼 롤러(18a)를 직경 방향 외측에서 지지하고 있을 뿐이며, 테이퍼 롤러(18a)가 직경 방향 안쪽으로 쓰러져서 탈락하는 것을 구속하는 구조로는 되어 있지 않은데, 본 발명에서는, 서브 어셈블 부재(20)의 내측에 장착하고 또한 제1열의 테이퍼 롤러(18a) 전부를 직경 방향 안쪽으로부터 눌러서 지지하도록 장착된 리테이너 링(40)을 이용함으로써, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)가 탈락하지 않도록 한 것이다. 따라서, 서브 어셈블 부재(20)에 리테이너 링(40)을 내측에 장착한 이후의 공정에 있어서는, 각 공정에서의 각 부재의 자세에 제약을 받는 일 없이 작업을 할 수 있다.
여기서, 상기 제4공정에서도 제1열의 테이퍼 롤러(18a)가 탈락하지 않는 이유를 상세하게 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)의 외경(外徑;outside diameter)(S)은, 리테이너 링(40)의 내경(內徑;inside diameter)(N)보다 작고, 또한 리테이너 링(40)이 서브 어셈블 부재의 내측에 장착된 상태에서의 리테이너 링(40)의 최소 내경(Nm)보다 작게 되어 있기 때문에, 상기 제4공정에 있어서, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)는 리테이너 링(40)을 압출하지 않고 통과할 수 있다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 허브 본체(16)의 소직경 원통면 단부(38)가 리테이너 링(40)에 접촉할 때까지는, 리테이너 링(40)은 서브 어셈블 부재(20)에 장착된 상태 그대로 유지된다. 그리고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)와 제1의 내륜 궤도(28)의 사이에 형성된 단차부인 소직경 원통면 단부(38)에 의해 리테이너 링(40)이 압출됨과 동시에, 테이퍼 롤러(18a)가 허브 본체(16)의 제1의 내륜 궤도(28)에 장착되어, 제1의 내륜 궤도(28)와 제1의 외륜 궤도(22) 사이에 제1열의 테이퍼 롤러(18a) 전부가 형성되어 제4공정이 종료된다.
이처럼, 리테이너 링(40)의 내경(N) 및 리테이너 링(40)을 서브 어셈블 부재(20)의 내측에 장착시킨 상태에서의 리테이너 링(40)의 최소 내경(Nm)을 소직경 원통면 단부(38)의 외경(S)보다도 크게 하여, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)와 제1의 내륜 궤도(28)의 사이에 형성된 단차부인 소직경 원통면 단부(38)에 의해 리테이너 링(40)이 압출되도록 하면, 리테이너 링(40)이 압출된 시점에서 소직경 원통면 단부(38)는 테이퍼 롤러(18a)의 상기 최안쪽점(α)에 근접한 위치까지 달하게 되기 때문에, 테이퍼 롤러(18a)는 허브 본체(16)의 존재에 의해 직경 방향 안쪽으로 탈락할 수 없게 된다. 따라서, 이러한 제4공정에서도 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는 그 자세에 관계없이 탈락하지 않는 것이다.
한편, 제5공정 이후에는 테이퍼 롤러의 탈락을 고려할 필요는 없다. 즉, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는 제1의 외륜 궤도(22) 및 제1의 내륜 궤도(28)에 의해 죄어져 있기 때문에 탈락의 염려는 없다. 또한, 제2열의 테이퍼 롤러(18b)는, 종래예 1과 마찬가지로 내륜(35) 및 제2 케이지(31)와 일체로 취급할 수 있으며, 제2 케이지(31) 및 제2의 내륜 궤도(36)에 의해 죄어져 있기 때문에 탈락의 염려는 없다. 따라서 여기서는, 테이퍼 롤러의 탈락을 방지하기 위해 각 부재의 자세를 고려할 필요는 없다. 이 제5공정 시에는, 예를 들면 상기 내륜 부재(80)를 삽입하기 쉽게 하기 위해서, 상기 제4공정에 의해 제작된 제4공정 부재(도 5 참조)를, 그 허브 본체(16)의 일단부(플랜지(26)를 갖는 측)를 허브 본체(16)의 타단부(외륜(13)의 소직경 원통면부(30))에 대해서 아래로 한 자세로 하고, 위(외륜(13)에서의 제2의 외륜 궤도(23)의 측)로부터 내륜 부재(80)를 삽입할 수 있다.
리테이너 링(40)의 사시도를 도 3에 나타낸다. 이것은 원통 형상의 링으로, 탄성 변형할 수 있는 수지 등의 재질로 이루어진다. 도 1의, 서브 어셈블 부재(20)에 리테이너 링(40)을 장착한 단면도에 나타내는 바와 같이, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 직경 방향에서의 최안쪽점을 점α로 하고, 테이퍼 롤러(18a)에서의 점α의 모두를 통과하는 원의 직경을 Dα로 하면, 리테이너 링(40)의 외경(D)은 Dα보다 약간 크게 형성되어 있다. 이 때문에, 리테이너 링(40)은, 탄성 변형하면서 서브 어셈블 부재(20)의 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 직경 방향 안쪽으로 내측에 장착되면서 고정된다. 리테이너 링(40)은, 상기 최안쪽점(α)에 있어서, 모든 제1열의 테이퍼 롤러(18a)에 접하고 있고, 또한 탄성 변형에 기인하는 복원력에 의해, 그 점(α)에서 모든 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 직경 방향 안쪽으로부터 누르면서 지지하고 있다. 이처럼, 서브 어셈블 부재(20)에 리테이너 링(40)이 내측에 장착되어 고정되어 있으면, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는 리테이너 링(40) 및 제1 케이지(25)로 죄어지기 때문에, 서브 어셈블 부재(20)가 어떠한 자세가 되어도 모든 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는 탈락하는 일이 없다.
상기 제4공정에 있어서, 허브 본체(16)의 자세가 그 회전축이 연직 방향이고 또한 플랜지(26)가 소직경 원통면부(30)에 대해 위쪽인 자세이면, 상기 압출된 리테이너 링(40)은 인력에 의해 낙하하고, 이 자세 이외의 자세인 경우는 서브 어셈블 부재(20)로부터 떨어진 리테이너 링(40)을 적절히 빼내면 되는 등, 리테이너 링(40)을 서브 어셈블 부재(20)로부터 제거하는 공정은 불필요하다. 리테이너 링(40)은 회수하여 재이용이 가능하다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는 상기 제1공정의 직후에 리테이너 링을 내측에 장착하는 공정을 행하고 있으나, 본 발명은 그러한 경우에 한정되지 않고, 적어도 상기 제4공정 전에 리테이너 링(40)이 서브 어셈블 부재(20)의 내측에 장착되어 있으면 된다. 즉, 상기 제3공정 후에는 리테이너 링을 내측에 장착하는 공정을 행하고, 그 후 상기 제4공정을 행하면 된다. 이 경우에는, 상기 제1공정 후, 상기 제3공정에 이르기까지의 사이의 공정에 있어서 리테이너 링(40)을 사용하고 있지 않기 때문에, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 탈락이 문제가 된다. 즉, 리테이너 링(40)을 서브 어셈블 부재(20)에 장착하지 않는 경우에는, 서브 어셈블 부재(20)는, 그것을 구성하는 제1 케이지(25)의 대환상부(6a)가, 마찬가지로 제1 케이지(25)의 소환상부(6b)에 대해 위쪽 위치가 되어, 서브 어셈블 부재(20)의 회전의 축선이 연직 방향이 되고, 또한 그 대환상부(6a)에 접하는 평면이 대략 수평인 상태가 되는 자세를 유지해 둘 필요가 생긴다.
그러나, 상기 제4공정은, 본 발명에 관련된 롤러 베어링 장치에 있어서 특히 크고 중량이 있는 부재인 허브 본체(16)를 취급하는 공정이기 때문에, 이러한 제4공정에 있어서 부재의 자세의 제약이 없어지기만 해도 큰 효과가 있다. 즉, 상기 제4공정에 있어서 리테이너 링(40)을 이용함으로써, 제3공정 부재(70)를, 베어링의 회전축이 옆쪽을 향하는 자세로 하고, 허브 본체(16)를, 마찬가지로 회전축 방향이 옆쪽을 향하도록 해서 삽입할 수도 있다. 또한, 허브 본체(16)를, 그 타단측(소직경 원통면부(30)측)이 그 일단측(플랜지(26)를 갖는 측)에 대해서 위쪽이고 또한 그 회전축이 연직 방향이 되는 자세로 해서, 제3공정 부재(70)와 조합할 수도 있다. 이처럼, 특히 제4공정에 있어서 서브 어셈블 부재(20)에 리테이너 링(40)을 내측에 장착하면, 특히 허브 본체(16)의 자세에 제약이 없어지게 되기 때문에 효과가 높다. 단 바람직하게는, 본 실시형태와 같이, 상기 제1공정의 직후에 리테이너 링을 내측에 장착하는 공정을 행하는 것이 좋다. 이렇게 하면, 그 리테이너 링을 내측에 장착하는 공정을 한 후, 서브 어셈블 부재(20) 단체(單體)를 반송(搬送)하는 등의 단계로부터, 롤러 베어링 장치가 제작되는데 이르기까지, 조립의 각 공정에서 각 부재의 자세가 제약을 받는 일이 없기 때문이다.
본 실시형태에 있어서, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)와 제1의 내륜 궤도(28)의 사이에 형성된 단차부(段差部)는, 소직경 원통면부(30)의 일단측(허브 본체(16)의 플랜지(26)측)의 기점을 형성하는 단차(段差)인 소직경 원통면 단부(38)로 했으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 소직경 원통면 단부(38)와는 별도로(혹은 소직경 원통면 단부(38)를 형성하지 않고) 다른 단차부를 형성해 두어, 이 단차부에 의해 리테이너 링(40)을 압출하도록 해도 된다. 리테이너 링(40)을 압출하는 단차부가 소직경 원통면부(30)와 제1의 내륜 궤도(28)의 사이에 형성되어 있으면, 이 단차부가 리테이너 링(40)을 압출한 시점에서, 이 단차부는 테이퍼 롤러(18a)의 상기 최안쪽점(α)에 근접한 위치까지 달하게 되어, 테이퍼 롤러(18a)는 허브 본체(16)의 존재에 의해 직경 방향 안쪽으로 탈락할 수 없게 되기 때문에, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 모든 탈락을 방지할 수 있다. 단 바람직하게는, 본 실시형태와 같이, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)와 제1의 내륜 궤도(28)의 사이에 형성된 단차부로서는 상기 소직경 원통면 단부(38)만을 형성하여, 이 소직경 원통면 단부(38)에 의해 리테이너 링(40)이 압출되는 공정으로 하는 것이 좋다. 소직경 원통면 단부(38)가 리테이너 링(40)을 압출하는 단차부를 겸하고 있기 때문에, 소직경 원통면 단부(38) 이외의 단차부를 형성할 필요가 없어지기 때문이다.
리테이너 링(40)의 재질은, 상술한 바와 같이 탄성 변형하여 서브 어셈블 부재(20)의 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 직경 방향 안쪽으로 내측 장착이 가능한 재질이면서, 또한 탄성에 기인하는 복원력에 의해, 그 내측에 장착된 상태에서 테이퍼 롤러(18a)를 직경 방향 안쪽으로부터 프레스 가능한 재질이 바람직하다. 이러한 재질을 갖는 재료로서는 수지나 고무, 엘라스토머(elastomers) 등을 들 수 있다. 한편, 리테이너 링(40)의 형상은, 본 실시형태와 같은 원통 형상으로 한정되는 것이 아니라, 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)를 통해서 삽입될 수 있고, 또한 허브 본체(16)의 소직경 원통면부(30)와 제1의 내륜 궤도(28)의 사이에 형성된 단차부에 의해 압출되는 형상이면 된다.
도 17은, 본 발명의 제2 실시형태에 관련된 롤러 베어링 장치의 조립방법에 이용하는 리테이너(90)의 사시도이며, 도 18∼도 20은, 이 리테이너(90)를 이용한 제2 실시형태에 관련된 조립방법을 설명하는 도면이다. 이 리테이너(90)를 이용한 조립방법에 의해 조립되는 롤러 베어링 장치는, 상기 리테이너 링(40)을 이용한 제1 실시형태의 조립방법에 의해 조립되는 베어링 장치(도 6에 나타냄)와 완전히 동일하다. 그리고 리테이너(90)는, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 탈락을 방지하기 위해 서브 어셈블 부재(20)의 내측에 장착되는 점, 및 조립공정 중 허브 본체(16)에 의해 압출되는 점에서 상기 리테이너 링(40)과 동일하나, 그 형상, 허브 본체(16)에 의해 압출될 때의 허브 본체(16)와의 접촉 위치, 및 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 지지형태에 있어서 리테이너 링(40)과 상이하다. 이 상이점을 중심으로 리테이너(90)를 이용한 조립방법을 설명한다.
제2 실시형태에서는, 상기 제1 실시형태에 관련된 방법으로 리테이너 링(40)을 이용하는 대신에, 도 17에 나타내는 리테이너(90)를 이용한다. 상기 제1 실시형태와 마찬가지로, 제1 케이지(25)와 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 조합한 서브 어셈블 부재(20)를 제작한 후, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 직경 방향 안쪽으로 리테이너(90)를 내측에 장착하여, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 지지하도록 한다(도 18 참조).
도 17에 나타내는 바와 같이, 리테이너(90)는, 원통 형상의 본체부(91)와, 이 본체부(91)의 축 방향 일측 단부로부터 직경 방향 안쪽으로 연장되는 원 환상(環狀)의 허브 본체 선단 접촉부(92)와, 본체부(91)의 축 방향 타측 단부로부터 직경 방향 비스듬한 외측을 향해 소정 간격을 두고 연장되는 복수의 설편(舌片;tongues)으로서, 서브 어셈블 부재(20)의 내측에 장착된 상태로 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 각각에 접촉하는 롤러 접촉부(93)를 갖는다. 롤러 접촉부(93)는, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)와 같은 수이며 또한 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 배치에 대응하여 원주 방향으로 같은 간격을 두고 형성되어 있다.
단순한 원통 형상의 상기 리테이너 링(40)과 리테이너(90)는 상술한 바와 같이 형상이 다르며, 테이퍼 롤러의 지지 형태도 다르다. 즉, 리테이너 링(40)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)와 리테이너 링(40)은 테이퍼 롤러의 최안쪽점(α)에서 접촉하고 있으나, 리테이너(90)는 도 17에 나타내는 상기 형상을 이루고 있어, 도 18에 나타내는 바와 같이, 롤러 접촉부(93)가 제1열의 테이퍼 롤러(18a)에 대략 맞춰진 방향으로 접촉하기 때문에, 테이퍼 롤러(18a)를 점으로 지지하는 리테이너 링(40)보다도 안정적으로 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 지지하고 있다. 또한, 롤러 접촉부(93)는, 1개의 테이퍼 롤러(18a)에 대해 1개씩, 본체부(91)의 축 방향 타단 단부의 원주 상에 배열되어 배치되어 있기 때문에, 개개의 테이퍼 롤러(18a)에 확실하게 접촉한다. 더욱이, 각 롤러 접촉부(93)의 제1열의 테이퍼 롤러(18a)와의 접촉면(94)은, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 형상에 대응하여 오목 형상으로 되어 있다. 그리고, 이러한 오목한 모양의 형상으로 각 테이퍼 롤러(18a)를 받아 지지하고 있다. 따라서, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는 매우 안정적으로 지지되고 있다.
이처럼, 서브 어셈블 부재(20)의 직경 방향 안쪽으로 리테이너(90)를 내측에 장착하여 제1열의 테이퍼 롤러(18a)가 안정적으로 지지된 상태로 한 후, 서브 어셈블 부재(20)를 외륜(13)의 제1의 외륜 궤도(22)에 장착하는 공정을 행하고, 이어서 제1의 실 링(15)을 장착하고, 또한 허브 본체(16)를 조합하는 공정을 행하는 것도 상기 제1 실시형태와 동일하다. 단, 이 허브 본체(16)에 의한 리테이너(90)의 압출 방법이, 상기 제1 실시형태에서의 리테이너 링(40)의 압출 방법과 다르다. 상기 제1 실시형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 소직경 원통면 단부(38)가 리테이너 링(40)의 단면에 접촉함으로써 리테이너 링(40)을 압출하고 있었으나, 본 제2 실시형태에서는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 허브 본체(16)의 축 방향 선단부(100)가 리테이너(90)의 허브 본체 선단 접촉부(92)에 접촉함으로써 리테이너(90)를 압출한다. 이와 같이 허브 본체 선단 접촉부(92)를 형성함으로써, 리테이너(90)가 확실하게 압출된다. 또한, 리테이너(90)는 탄성 변형하는 재료로 이루어지기 때문에, 상기 압출 과정에 있어서, 롤러 접촉부(93)가 리테이너(90)의 직경 방향 안쪽으로 쓰러져 들어오도록 변형하여 축 방향에 맞춰지도록 배향하면서, 서브 어셈블 부재(20)를 빠져나가 압출된다.
이러한 리테이너(90)의 압출을 확실하게 하기 위해서, 리테이너(90)의 각 부 크기는 이하와 같이 설정된다. 먼저, 도 18에 나타내는 바와 같이, 리테이너(90)의 본체부(91)의 내경(K)은, 소직경 원통면부(30)의 외경(S)보다도 크게 되어 있다. 이것에 의해, 허브 본체(16)의 축 방향 선단부(100)가 허브 본체 선단 접촉부(92)에 접촉할 때까지는 리테이너(90)와 허브 본체(16)가 서로 간섭하지 않는다. 그리고, 원 환상의 허브 본체 선단 접촉부(92)의 내경(P)은 상기 외경(S)보다도 작게 되어 있기 때문에, 허브 본체(16)의 축 방향 선단부(100)가 허브 본체 선단 접촉부(92)에 접촉한다. 한편, 허브 본체 선단 접촉부(92)는 원 환상이 아니어도 되며, 허브 본체(16)의 축 방향 선단부(100)가 허브 본체 선단 접촉부(92)에 접촉하는 형상이면 된다. 또한, 상기 P=0, 즉 허브 본체 선단 접촉부(92)가 본체부(91)의 축 방향 일단측을 막도록 바닥면으로 되어 있어도 된다.
더욱이, 리테이너(90)의 축 방향 길이(허브 본체 선단 접촉부(92)의 내면으로부터 롤러 접촉부(93)의 단부(端部)까지의 거리)(HL)(도 18, 도 19 참조)는, 소직경 원통면 단부(段部)(38)로부터 허브 본체(16)의 축 방향 선단부(100)까지의 축 방향 길이(SL)와 대략 동일한 길이로 되어 있다. 이 길이(HL)가 너무 짧으면, 허브 본체(16)의 소직경 원통면 단부(38)가 제1열의 테이퍼 롤러(18a)에 근접하기 전의 단계에서 리테이너(90)가 압출되어 버려, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 유지가 과도하게 빠른 단계에서 해제되어 버리는 경우가 있다. 한편, 이 길이(HL)가 너무 길면, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)가 제1의 내륜 궤도(28)에 거의 접촉할 때까지 근접한 단계에서도 리테이너(90)의 롤러 접촉부(93)가 테이퍼 롤러(18a)에 접촉한 상태 그대로 유지되어, 그 롤러 접촉부(93)가 제1의 내륜 궤도(28)와 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 사이에 끼어 버리는 경우가 있다. 따라서, 이 길이(HL)는, 상기 길이(SL)와 거의 같은 길이로 하고, 또한 SL≥HL로 하는 것이 바람직하다.
도 21은, 본 발명의 제3 실시형태에 관련된 롤러 베어링 장치의 조립방법에 이용하는 리테이너(90)의 사시도이다. 이 제3 실시형태에 관련된 롤러 베어링 장치의 조립방법은, 상기 제2 실시형태에 관련된 조립방법과 기본적으로 동일하기 때문에, 그 점에 대해서는 설명을 생략한다. 상기 제2 실시형태와 다른 점은, 리테이너(90)에 있어서의 롤러 접촉부(93)의 형상이 다르다는 것과, 리테이너(90)와 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 위치관계(리테이너(90)의 원주 방향에서의 위치관계)가 다르다는 것이다.
먼저, 롤러 접촉부(93)의 형상에 대해, 제2 실시형태에서는, 롤러 접촉부(93)의 테이퍼 롤러(18a)와의 접촉면이 오목 형상(리테이너(90)의 직경 방향 대략 내측을 향해 볼록한 형상. 도 17 참조)이었으나, 도 21의 제3 실시형태에서는, 반대로, 롤러 접촉부(93)의 테이퍼 롤러(18a)와의 접촉면이 볼록 형상(리테이너(90)의 직경 방향 대략 외측을 향해 볼록한 형상)으로 되어 있다.
그리고, 리테이너(90)와 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 원주 방향의 위치관계에 대해, 제2 실시형태에서는, 리테이너(90)의 개개의 롤러 접촉부(93)와, 개개의 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 동일 원주 방향 위치(위상)로 함으로써, 1개의 롤러 접촉부(93)가 1개의 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 지지하고 있다. 이것에 비해 제3 실시형태에서는, 도 22에 나타내는 바와 같이, 롤러 접촉부(93)와 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 원주 방향 위치(위상)를 서로 다르게 해서, 서로 인접하는 롤러 접촉부(93)의 상호간에 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 각각이 배치되도록 하고 있어, 서로 인접하는 2개의 롤러 접촉부(93)가 1개의 테이퍼 롤러(18a)를 지지하고 있다. 한편, 도 22에서는, 리테이너(90)와 함께 롤러 접촉부(93)에 접촉하는 복수의 제1열의 테이퍼 롤러(18a) 중 2개만을 기재하고, 다른 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 기재를 생략하고 있다.
이처럼 제1열의 테이퍼 롤러(18a)와 롤러 접촉부(93)가 접촉한 상태를 나타내는 단면도가 도 23이다. 롤러 접촉부(93)의 제1열의 테이퍼 롤러(18a)와의 접촉면은 볼록 형상으로 되어 있기 때문에, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)는 인접하는 2개의 롤러 접촉부(93) 상호간의 틈에 들어오는 상태로 되어 있다. 따라서, 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 각각은 안정적으로 지지되고 있다.
한편, 이 제3 실시형태에 관련된 리테이너(90)는, 상기 제2 실시형태보다도 비교적 용이하게 성형 가능하다. 즉, 제3 실시형태의 리테이너(90)에서는, 본체부(91)와 롤러 접촉부(93)가 모두 직경 방향 외측을 향해 볼록하게 되어 있기 때문에, 특히 리테이너(90)를 프레스(press)에 의해 성형하는 경우에 그 성형이 용이하게 된다는 이점이 있다.
리테이너(90)의 재질은, 상술한 바와 같이 탄성 변형되는 것이 좋은데, 구체적으로는 각종 수지, 고무, 스프링강(spring steel) 등을 채용할 수 있다. 이처럼, 리테이너(90)에 탄성 변형할 수 있는 재질의 것을 이용하면, 리테이너(90)를 서브 어셈블 부재(20)의 내측에 장착했을 때, 롤러 접촉부(93)가 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 따라 변형되어 제1열의 테이퍼 롤러(18a)를 안정적으로 지지할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 이 경우, 리테이너(90)가 서브 어셈블 부재(20)를 빠져나간 후에도 원래의 형상을 회복하기 때문에, 리테이너(90)의 재이용이 가능하게 되어 바람직하다.
한편, 범용성이 높은 케이지로서, 수지제 케이지에 있어서는 포켓(10)의 바닥면 두께(W2)(도 14 참조)가 환상 리브(rib) 두께(W1)보다도 크게 되어 있고, 금속제 케이지에 있어서는 릿지 두께(W2)와 환상 리브 두께(W1)가 같은 두께로 되어 있다. 따라서, 이러한 조건을 만족하는 케이지라면 보다 바람직한 저비용화가 가능하다. 또한, 더욱이 범용성이 높은 케이지는, 포켓(10)의 바닥면의 두께(소환상부(6b)의 두께)(W2)를 제1열의 테이퍼 롤러(18a)의 소직경측 바닥면의 반경(R)으로 나눈 값이 0.4 이상 0.7 이하로 되어 있다. 따라서, 이 범위의 케이지라면 특히 범용성이 높고, 또한 저비용화를 달성할 수 있다. 그래서, 범용성이 높은 재질로서, 수지로는 글래스 화이버 강화 나이론(glass fiber-reinforced nylon) 등을 들 수 있고, 금속으로는 연강판(軟鋼板) 등을 들 수 있다.

Claims (4)

  1. 내주면(內周面;inner peripheral surface)에 제1의 외륜 궤도 및 제2의 외륜 궤도를 갖는 외륜(外輪;outer ring)과,
    상기 제2의 외륜 궤도에 대향하는 제2의 내륜 궤도를 갖는 내륜(內輪;inner ring)과,
    상기 제1의 외륜 궤도에 대향하는 제1의 내륜 궤도를 가짐과 동시에, 그 일단부(一端部)에 직경 방향 바깥쪽으로 돌출하는 플랜지(flange)를 가지며, 그 타단부(他端部)에는 상기 내륜을 외측에 장착하여 고정하기 위한 소직경 원통면부(smaller-diameter cylindrical surface portion)를 갖는 허브(hub) 본체와,
    상기 제1의 내륜 궤도와 상기 제1의 외륜 궤도의 사이에 형성되는 복수개의 제1열의 테이퍼 롤러(first-row tapered rollers)와,
    상기 제1열의 테이퍼 롤러를 같은 간격으로 배열하는 제1 케이지(cage)와,
    상기 외륜에 있어서의 상기 제1의 외륜 궤도측의 단부(端部)에 형성되는 제1의 실 링(seal ring)을 구비하는 복열(複列) 테이퍼 롤러 베어링 장치를 조립하는 방법으로서,
    이 조립방법은,
    상기 제1 케이지와 상기 제1열의 테이퍼 롤러를 조합하여 서브 어셈블(sub-assemble) 부재를 제작하는 공정과,
    상기 서브 어셈블 부재에 있어서의 상기 제1열의 테이퍼 롤러의 직경 방향 안쪽으로 리테이너 링(retainer ring)을 내측에 장착하여 상기 테이퍼 롤러를 눌러서 지지하는 공정과,
    상기 서브 어셈블 부재를 상기 외륜의 상기 제1의 외륜 궤도에 장착하는 공정과,
    상기 서브 어셈블 부재가 장착된 상기 외륜의, 상기 제1의 외륜 궤도측의 단부 내주면에 상기 제1의 실 링을 장착하는 공정과,
    서브 어셈블 부재의 내측에 장착된 상기 리테이너 링을, 상기 허브 본체의 상기 소직경 원통면부와 상기 제1의 내륜 궤도의 사이에 형성된 단차부(段差部;step portion)로 압출(押出)하면서, 상기 허브 본체와, 상기 제1의 실 링 및 상기 서브 어셈블 부재가 장착된 상기 외륜을 조합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링 장치의 조립방법.
  2. 제1항에 있어서,
    이 조립방법은,
    원통 형상의 본체부와, 이 본체부의 축 방향 일측(一側) 단부로부터 직경 방향 안쪽으로 연장되는 허브 본체 선단(先端) 접촉부와, 이 본체부의 축 방향 타측 단부로부터 직경 방향 비스듬한 외측을 향해 소정 간격을 두고 연장되는 복수의 설편(舌片;tongues)으로 상기 서브 어셈블 부재의 내측에 장착된 상태로 상기 제1열의 테이퍼 롤러에 접촉하는 롤러 접촉부를 갖는 리테이너(retainer)를 이용하는 것으로서,
    상기 제1 케이지와 상기 제1열의 테이퍼 롤러를 조합하여 서브 어셈블 부재를 제작하는 공정과,
    상기 서브 어셈블 부재에 있어서의 상기 제1열의 테이퍼 롤러의 직경 방향 안쪽으로 상기 리테이너를 내측에 장착하여 상기 테이퍼 롤러를 지지하는 공정과,
    상기 서브 어셈블 부재를 상기 외륜의 상기 제1의 외륜 궤도에 장착하는 공정과,
    상기 서브 어셈블 부재가 장착된 상기 외륜의, 상기 제1의 외륜 궤도측의 단부 내주면에 상기 제1의 실 링을 장착하는 공정과,
    서브 어셈블 부재의 내측에 장착된 상기 리테이너의 상기 허브 본체 선단 접촉부를, 상기 허브 본체의 축 방향 선단부(先端部)로 압출하면서, 상기 허브 본체와 상기 제1의 실 링 및 상기 서브 어셈블 부재가 장착된 상기 외륜을 조합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링 장치의 조립방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 리테이너의 상기 롤러 접촉부는, 상기 제1열의 테이퍼 롤러와 같은 수이고, 또한, 각 롤러 접촉부의 테이퍼 롤러와의 접촉면은 오목 형상으로 되어 있으며,
    1개의 상기 롤러 접촉부가 1개의 상기 제1열의 테이퍼 롤러를 지지하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링 장치의 조립방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 리테이너의 상기 롤러 접촉부는, 상기 제1열의 테이퍼 롤러와 같은 수이고, 또한, 각 롤러 접촉부의 테이퍼 롤러와의 접촉면은 볼록 형상으로 되어 있으며,
    서로 인접하는 상기 롤러 접촉부의 상호간에 상기 제1열의 테이퍼 롤러의 각각이 배치됨으로써, 인접하는 2개의 상기 롤러 접촉부가 1개의 상기 제1열의 테이퍼 롤러를 지지하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링 장치의 조립방법.
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