JP2020046061A - 円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器の底拡げや加締めを不要として、その寸法精度を確保するとともにコストアップが抑制可能な円すいころ軸受用の保持器を提供する。【解決手段】円すいころ８を保持するポケット部１３と、隣り合うポケット部１３、１３の間に配置された柱部１４と、柱部１４同士を連結する環状のリム部１５と、を有し、周方向の少なくとも１箇所に、軸方向の全体に亘る切断部１６が形成された保持器本体１１と、切断部１６の端部を突き合わせた状態で保持する、リム部１５の外径面に設けられる環状の保持リング１２と、を有する円すいころ軸受用保持器９を構成する。【選択図】図１

Description

この発明は、外輪と内輪間に組み込まれた円すいころを保持する保持器、及び、その保持器を採用した円すいころ軸受に関する。

内輪の外周面に形成された内輪軌道と、外輪の内周面に形成された外輪軌道の間に複数の円すいころを組み込み、その複数の円すいころを保持器で保持した円すいころ軸受においては、内輪軌道の大径端側に大つばを、小径端側に小つばをそれぞれ設け、大つばによってスラスト荷重を受け、小つばによって円すいころの脱落を防止している。

一般的な円すいころ軸受においては、内輪に対して小つばが一体に設けられているため、保持器で保持された円すいころを内輪軌道に組み付ける際に、円すいころが小つばに干渉し、そのままでは組み付けることができない。

そこで、保持器の小径端側を拡径する、所謂、底拡げを行ってから、内輪軌道に保持器で保持された円すいころを組み付け、その組み付け後に、治具を用いて保持器の底拡げされた部分を縮径させる加締めを行って、保持器の形状を元の状態に戻している。

しかし、上記のような円すいころ軸受の組み立てにおいては、保持器の底拡げや加締めによる縮径の際に保持器の形状が崩れて寸法精度や強度が低下し、その精度低下により、軸受回転時に円すいころにスキューが生じて、保持器に大きな負荷がかかる虞があった。また、保持器の加締め不足や加締め忘れによって、円すいころの保持状態に支障が生じる虞があった。

この問題を解決するため、底拡げや加締めを不要とした保持器がいくつか提案されている。

例えば、特許文献１に示す円すいころ軸受においては、コーン（内輪）の小つばに、ころ組込み用の複数の軸方向溝を形成している。そして、保持器で保持された各円すいころを、軸方向溝を通過させることでコーンに組み込んでいる。

また、特許文献２に示す円すいころ軸受においては、内輪転送面（内輪軌道）の小径側にばねリングを嵌め込んでいる。このばねリングは、ころとの接触によって内径側にたわむようになっており、これにより、ころの挿入を容易に行うことができる。また、ころの挿入後にばねリングのたわみが元に戻って、ころの脱落を防止する。

また、特許文献３に示す円すいころ軸受においては、内輪の大径端側に大つばを一体に形成する一方で、小径端側に形成する小つばを別部材の小つば輪としている。そして、保持器で保持された円すいころを内輪の軌道面に設けた後に、この小つば輪を内輪の小径端側に取り付けている。

また、特許文献４に示す円すいころ軸受においては、ころを外周側に保持器のポケットに押し付けたときの内接円径Ｄ_ｅと、小つばの端面側外接円径Ｄ_１及び軌道面側外接円径Ｄ_２との寸法関係がＤ_１＜Ｄ_ｅ＜Ｄ_２となるようにしている。このようにすることで、ころを内輪に設ける際に、ころと内輪の小つばとの当接によって、保持器が外径側に弾性変形して内輪へのころの挿入が可能となる一方で、ころの挿入後に保持器が弾性復帰して、保持器ところのアセンブリが内輪から離脱するのを防止している。

また、特許文献５に示す円すいころ軸受においては、保持器の大径側環部の断面係数に対する小径側環部の断面係数の比の値を０．５以上１．５以下の範囲内としている。このようにすると、円すいころを保持した保持器を内輪に挿入する際に、内輪の小つばと円すいころの転動面が接触して、保持器が弾性変形によって径方向外側に膨らみ、保持器の内径側に内輪を挿入することができる。

特開２００４−１３２４０４号公報 特開２０１１−６９４２６号公報 特開２０１２−２１９８２２号公報 特開２００１−２０８０５４号公報 特開２０１４−１５９８７２号公報

特許文献１に係る構成においては、内輪の小つばに円すいころの数に対応する数の軸方向溝を形成しなければならない。また特許文献２、３に係る構成においては、内輪の小つばが別部材で構成されており、さらに、この小つばを内輪の外径面に固定するための周溝を形成しなければならない。このため、特許文献１〜３に示す構成は、加工コスト等によるコストアップの点で問題がある。

また、特許文献４、５に係る構成においては、内輪に形成された小つばと円すいころとの当接によって、保持器を弾性変形させるため、この弾性変形によって内輪を挿入し得る内輪軌道の傾斜角度、ころのサイズ等に制限があることが多い。また、保持器を強制的に一旦弾性変形させるため、保持器の強度維持の点で好ましくない。

そこで、この発明は、保持器の底拡げや加締めを不要として、その寸法精度を確保するとともにコストアップが抑制可能な円すいころ軸受用の保持器を提供することを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、円すいころを保持するポケット部と、隣り合う前記ポケット部の間に配置された柱部と、前記柱部同士を連結する環状のリム部と、を有し、周方向の少なくとも１箇所に、軸方向の全体に亘る切断部が形成された保持器本体と、前記切断部の端部を突き合わせた状態で保持する、前記リム部の外径面に設けられる環状の保持リングと、を有する円すいころ軸受用保持器を構成した。

このようにすると、環状の保持器本体が、切断に伴う応力解放によって径方向外向きに自然に拡がる。このように保持器本体が拡がることによって、従来のように底拡げ工程を行うことなく、円すいころを保持した保持器に、スムーズに内輪を挿入することができる。拡径した保持器は、環状の保持リングを設けることによって、スムーズに環状に戻すことができる。しかも、保持器の外径面が周方向の全体に亘って、保持リングによって均等に保持されるので、この保持器の剛性を確保することができる。また、単に保持器本体の一部を切断して、環状の保持リングを設けるだけなので、加工コストや材料コストがコストアップの要因となりにくい。

前記構成においては、前記外径面が、軸方向に亘って外径が一定の円筒面を有する構成とするのが好ましい。

このようにすると、保持器本体に形成された切断部の端部を突き合わせた状態で、この保持器本体の軸方向からその外径面に、保持リングをスムーズに設けることができる。

前記各構成においては、前記切断部が、前記ポケット部の軸方向両端部に形成されている構成、又は、前記切断部が、前記柱部に形成されている構成とすることができる。

このようにすると、保持器本体によって保持される円すいころの転動に影響を与えることなく、この保持器本体を径方向外向きに拡げるための切断部を形成することができる。

前記各構成においては、前記リム部が前記保持器本体の軸方向両端部に形成されており、前記保持リングが、前記リム部のそれぞれに設けられている構成とすることができる。

このようにすると、切断部を閉じて環状とした保持器本体が径方向外向きに拡がるのを確実に防止して、円すいころを安定的に転動させることができる。

前記各構成に係る円すいころ軸受用保持器は、外周面にテーパ状の内輪軌道が形成され、該内輪軌道の大径側に大つばが、小径側に小つばがそれぞれ形成された内輪と、前記内輪と同軸上に配置され、内周面に前記内輪軌道と対向して同方向に傾斜するテーパ状の外輪軌道が形成された外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に組み込まれた複数の円すいころと、前記複数の円すいころを周方向に所定間隔で保持する円すいころ軸受用保持器と、を有する円すいころ軸受に適用することができる。

このようにすると、円すいころ軸受のアセンブリを容易に行うことができ、製造コストのコストアップの防止を図ることができる。

この発明に係る円すいころ軸受用保持器及び円すいころ軸受は、上記のように、周方向の少なくとも一部に切断部が形成された保持器本体と、この保持器本体を環状に保持する保持リングを採用した。このため、保持器の底拡げや加締めを不要として、その寸法精度を確保するとともにコストアップが抑制可能な円すいころ軸受用の保持器を提供することができる。

この発明に係る円すいころ軸受の一実施形態を示す断面図 図１に示す円すいころ軸受をその小つば側から見た、一部を切り欠いた正面図 この発明に係る円すいころ軸受用保持器を示す斜視図であって、（ａ）は切断前の状態、（ｂ）は（ａ）中のｂ−ｂ線で切断した状態、（ｃ）は（ａ）中のｃ−ｃ線で切断した状態 軸受のアセンブリ前の状態を示す断面図 図４中のＶ−Ｖ線に沿う正面図 切断部の端部を突き合わせた状態を示す要部の正面図 保持リングを圧入する前の状態を示す断面図 保持リングを圧入した後の状態を示す断面図

この発明に係る円すいころ軸受の一実施形態を図１及び図２に示す。この円すいころ軸受１は、外周面にテーパ状の内輪軌道２が形成され、この内輪軌道２の大径側に大つば３が、小径側に小つば４がそれぞれ形成された内輪５と、内輪５と同軸上に配置され、内周面に内輪軌道２と対向して同方向に傾斜するテーパ状の外輪軌道６が形成された外輪７と、内輪軌道２と外輪軌道６の間に組み込まれた複数の円すいころ８と、複数の円すいころ８を周方向に所定間隔で保持する円すいころ軸受用保持器９（以下、単に保持器と称する。）と、を有する。

内輪５の小つば４の外周面には、内輪軌道２と同方向に傾斜するテーパ状の傾斜面１０が形成されている。

保持器９は、保持器本体１１と、保持リング１２とを有する。保持器本体１１は、鋼板をプレス加工によって環状に成形したものであって、円すいころ８を保持するポケット部１３（図３（ａ）等参照）と、隣り合うポケット部１３、１３の間に配置された柱部１４と、柱部１４同士を連結する環状のリム部１５（後述する大径リム部１５ａと小径リム部１５ｂ）と、を有する。

柱部１４は、円すいころ軸受１の回転軸方向に対し、内輪軌道２及び外輪軌道６と同方向に傾斜している。この柱部１４の一端側（大つば３側）は大径リム部１５ａで、他端側（小つば４側）は大径リム部１５ａよりも小径の小径リム部１５ｂで連結されている。大径リム部１５ａと小径リム部１５ｂの外径面は、軸方向に亘って外径が一定の円筒面となっている。

保持器本体１１の周方向の１箇所には、この保持器本体１１の軸方向の全体（保持器本体１１の大径側から小径側まで）に亘る切断部１６が形成されている。図１に示す構成においては、図３（ａ）（ｂ）に示すように、この切断部１６はポケット部１３の軸方向両端部（大径リム部１５ａ及び小径リム部１５ｂ）に形成されている。

切断部１６を形成することにより、保持器本体１１の加工工程に伴う残留応力が解放され、この保持器本体１１が、径方向外向きに自然に拡がった状態となる。そして、円すいころ軸受１のアセンブリ完了状態においては、図２に示すように、この切断部１６はその端部同士が周方向に突き合わされて、保持器本体１１は環状とされる。この切断部１６は、図３（ｃ）に示すように、柱部１４に形成することもできる。

保持リング１２は、保持器本体１１に形成された切断部１６の端部を突き合わせた状態で保持するための環状の部材である。この実施形態では、直径の異なる２個の保持リング１２（大径リング１２ａ、小径リング１２ｂ）が用いられている。大径リング１２ａの内径は、保持器本体１１に形成された切断部１６の端部を突き合わせた状態での大径リム部１５ａの外径とほぼ同じであり、小径リング１２ｂの内径は、保持器本体１１に形成された切断部１６の端部を突き合わせた状態での小径リム部１５ｂの外径とほぼ同じである。これにより、保持器本体１１に形成された切断部１６の端部を突き合わせた状態で、大径リム部１５ａの外径面に大径リング１２ａを、小径リム部１５ｂの外径面に小径リング１２ｂをそれぞれ圧入することで、保持器本体１１が、周方向に切れ目のない環状に保持される。

この発明に係る円すいころ軸受１のアセンブリについて説明する。

図４及び図５に示すように、保持器９に円すいころ８をセットした状態で、保持器本体１１の大径側から、内輪５を同軸に挿入する。このとき、保持器本体１１は自然に径方向外向きに拡径した状態となっており、円すいころ８の内径側に、内輪５に形成された小つば４を挿通することができる程度の径方向隙間が確保される。このため、従来の軸受のアセンブリにおいて必要であった底拡げ工程が不要である。このため、底拡げ工程に伴って保持器の寸法精度が低下するのを防止することができる。

また、内輪５の小つば４の外周面にはテーパ状の傾斜面１０が形成されているため、保持器９の内径側に内輪５を挿入する際に、保持器９と内輪５の軸心が多少ずれていたとしても、円すいころ８の転動面がこの傾斜面１０によって案内される。このため、内輪５をスムーズに挿入することができる。

内輪５の挿入が完了したら、図６に示すように、保持器本体１１の切断部１６の端部同士を突き合わせる。そして、その突き合わせ状態で、図７及び図８に示すように、保持器本体１１の軸方向両端から、大径リム部１５ａに大径リング１２ａを、小径リム部１５ｂに小径リング１２ｂをそれぞれ圧入する。ここで、大径リム部１５ａ及び小径リム部１５ｂの外径面は円筒面で構成されているため、この大径リム部１５ａ及び小径リム部１５ｂの外径面に、大径リング１２ａ及び小径リング１２ｂをスムーズに圧入することができる。

この大径リング１２ａ及び小径リング１２ｂの圧入においては、大径リム部１５ａ及び小径リム部１５ｂのその外径側から内径側に向かって径方向の力が均等に作用する。このため、従来の軸受のアセンブリで行われる加締め工程のように、保持器に対して不均等な力（径方向外側から内側に向かう圧縮力）が作用することによって、保持器の寸法精度が低下するのを防止することができる。

大径リング１２ａ及び小径リング１２ｂの圧入によって保持器本体１１を環状に保持したら、保持器９の小径側から内輪５と同軸に外輪７を設け（図１参照）、円すいころ軸受１のアセンブリを完了する。なお、この実施形態のように別部材としての外輪７を用いるのではなく、この円すいころ軸受１を適用する装置のハウジング等の構成部材に、外輪７としての機能をもたせることもできる。

上記の実施形態に係る円すいころ軸受用保持器９及び円すいころ軸受１はあくまでも例示であって、保持器９の底拡げや加締めを不要として、その寸法精度を確保するとともにコストアップが抑制可能な円すいころ軸受用の保持器９を提供する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状、配置、個数等を適宜変更することができる。

例えば、上記の実施形態においては、切れ目のない環状の保持リング１２を採用したが、保持器本体１１に形成された切断部１６の端部同士の突き合わせ状態を確実に維持できるのであれば、一部に切れ目が形成されたＣ字形の保持リング１２を採用することも考えられる。

また、上記の実施形態においては、保持器本体１１の軸方向両端のリム部１５（大径リム部１５ａ及び小径リム部１５ｂ）に保持リング１２（大径リング１２ａ及び小径リング１２ｂ）を圧入した構成について示したが、保持器本体１１に形成された切断部１６の端部同士の突き合わせ状態を確実に維持できるのであれば、保持器本体１１の軸方向一端のリム部１５のみに保持リング１２を圧入した構成とすることも考えられる。

また、上記の実施形態においては、保持器本体の周方向１箇所に切断部１６が形成された構成について示したが、保持器本体１１の周方向複数箇所に切断部１６が形成された構成とすることも考えられる。

１ 円すいころ軸受
２ 内輪軌道
３ 大つば
４ 小つば
５ 内輪
６ 外輪軌道
７ 外輪
８ 円すいころ
９ 円すいころ軸受用保持器（保持器）
１１ 保持器本体
１２ 保持リング
１３ ポケット部
１４ 柱部
１５ リム部
１６ 切断部

Claims (6)

1. 円すいころ（８）を保持するポケット部（１３）と、隣り合う前記ポケット部（１３、１３）の間に配置された柱部（１４）と、前記柱部（１４）同士を連結する環状のリム部（１５）と、を有し、周方向の少なくとも１箇所に、軸方向の全体に亘る切断部（１６）が形成された保持器本体（１１）と、
   前記切断部（１６）の端部を突き合わせた状態で保持する、前記リム部（１５）の外径面に設けられる環状の保持リング（１２）と、
   を有する円すいころ軸受用保持器。
2. 前記外径面が、軸方向に亘って外径が一定の円筒面を有する請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器。
3. 前記切断部（１６）が、前記ポケット部（１３）の軸方向両端部に形成されている請求項１又は２に記載の円すいころ軸受用保持器。
4. 前記切断部（１６）が、前記柱部（１４）に形成されている請求項１又は２に記載の円すいころ軸受用保持器。
5. 前記リム部（１５）が前記保持器本体（１１）の軸方向両端部に形成されており、前記保持リング（１２）が、前記リム部（１５）のそれぞれに設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受用保持器。
6. 外周面にテーパ状の内輪軌道（２）が形成され、該内輪軌道（２）の大径側に大つば（３）が、小径側に小つば（４）がそれぞれ形成された内輪（５）と、
   前記内輪（５）と同軸上に配置され、内周面に前記内輪軌道（２）と対向して同方向に傾斜するテーパ状の外輪軌道（６）が形成された外輪（７）と、
   前記内輪軌道（２）と前記外輪軌道（６）との間に組み込まれた複数の円すいころ（８）と、
   前記複数の円すいころ（８）を周方向に所定間隔で保持する、請求項１から５のいずれか１項に記載の円すいころ軸受用保持器（９）と、
   を有する円すいころ軸受。

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