(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
図8に示すような円すいころ軸受100の組み立ては、次のようにして行うことができる。まず、保持器104の各ポケット108に円すいころ103を収容した状態とする。保持器104の柱部107は、ポケット108に収容する円すいころ103の径方向外側への脱落を阻止しており、各円すいころ103が保持器104(ポケット108)に保持されている状態で、これらに内輪101を小径側から軸方向に沿って接近させ、円すいころ103を内輪101の内輪軌道面101aに位置させる。
【0007】
円すいころ103を内輪軌道面101aに位置させる途中では、円すいころ103の小径側部分110は、内輪101の小鍔部101bを乗り越えて径方向外側に変位する必要があるが、柱部107によりその変位が規制される。そこで、従来では、円すいころ103をポケット108に保持させた保持器104に対して、プレス等を用いて大きな力で内輪101を軸方向に押し付け、小径側部分110が小鍔部101bを乗り越える際に、保持器104を弾性変形(拡径)させ、円すいころ103を内輪軌道面101aまで位置させている。これにより、内輪101、保持器104、及び円すいころ103が一体となった内輪ユニットが得られ、この内輪ユニットに、外輪102を組み付け、円すいころ軸受100が完成する。
【0008】
しかし、前記のとおり、円すいころ103の小径側部分110が内輪101の小鍔部101bを乗り越える際、保持器104に無理な力が作用し、保持器104の寸法精度が低下したり、保持器104が破損したりする場合もある。つまり、保持器104に円すいころ103を保持させた状態で、内輪101を組み付けて行う円すいころの組み立ては容易でない。
特に
図8に示す保持器104では、小径環状部105の厚さ寸法(径方向寸法)が大きくなっているため、弾性変形(拡径)し難く、この保持器104を備える軸受の組み立ては更に困難となる。
【0009】
そこで、本発明は、組み立てが容易となる円すいころ軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の円すいころ軸受は、軸方向一方側に設けられ径方向外側に突出する小鍔部及び軸方向他方側に設けられ径方向外側に突出する大鍔部を有する内輪と、前記内輪の径方向外側に設けられている外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の円すいころと、軸方向一方側の小径環状部、軸方向他方側の大径環状部、及び前記小径環状部と前記大径環状部とを連結している複数の柱部を有し、当該大径環状部と当該小径環状部との間であって周方向で隣り合う前記柱部の間に形成される空間が前記円すいころを保持するポケットとなる環状の保持器と、を備え、前記保持器は、前記ポケットに収容する前記円すいころの径方向外側への脱落を阻止するころ止め部を有し、前記小径環状部に、当該小径環状部の剛性を低下させるための凹部が設けられている。
【0011】
円すいころ軸受の組み立てにおいて、保持器の各ポケットに円すいころを収容した状態とし、これと内輪とを軸方向から接近させて組み付ける際、円すいころの小径側部分が内輪の小鍔部を乗り越える必要がある。本発明では、円すいころはころ止め部により径方向外側への脱落が阻止されていることから、小鍔部を乗り越える際に、円すいころの小径側部分が径方向外側に変位して保持器の小径環状部側を径方向外側に変形させることになる。
特に、内輪と外輪との間の環状の開口部を塞ぐために、小径環状部の径方向寸法が大きい場合、小径環状部側は特に変形しにくくなり、保持器及び円すいころのユニットと、内輪との前記組み付けが困難になるおそれがある。
しかし、本発明では、小径環状部に、剛性を低下させるための凹部が設けられている。このため、小径環状部は撓みやすくなり、円すいころは保持器の小径環状部側を押して変形させ(弾性変形させ)小鍔部を乗り越えることができ、組み付けが容易となる。
【0012】
また、前記凹部は、前記小径環状部のうち、前記円すいころの小端面と対向する位置に設けられているのが好ましい。
この場合、保持器の小径環状部及びこの小径環状部と連続する柱部の一部は、径方向外側に向かって、より一層撓みやすくなり、前記組み付けが容易となる。
また、前記凹部は、前記小径環状部の軸方向一方側の軸受外部に向かって開口するようにして設けられていてもよい。
【0013】
また、前記凹部は、潤滑油を収容可能な空間として用いられるのが好ましい。
例えば、円すいころ軸受の回転が停止し、保持器の回転も停止すると、凹部に潤滑油が収容される。そして、円すいころ軸受が回転を再開すると、この凹部に収容されている潤滑油を潤滑に用いることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、保持器の小径環状部は撓みやすい形状となり、内輪への組み付けの際に、円すいころは保持器の小径環状部側を径方向外側に押して変形させ小鍔部を容易に乗り越えることができ、その組み付けが容易となる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
〔円すいころ軸受の全体構成〕
図1は、本発明の円すいころ軸受1の実施の一形態を示す縦断面図である。この円すいころ軸受1は、内輪3と、この内輪3の径方向外側に設けられている外輪2と、これら内輪3と外輪2との間に設けられている複数の円すいころ4と、これら円すいころ4を保持している環状の保持器10とを備えている。そして、この円すいころ軸受1は潤滑油(オイル)によって潤滑される。
【0017】
内輪3は、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その外周には、複数の円すいころ4が転動するテーパー状の内輪軌道面3aが形成されている。また、内輪3は、内輪軌道面3aの軸方向一方側(
図1では左側)に設けられ径方向外側に突出する小鍔部5と、内輪軌道面3aの軸方向他方側(
図1では右側)に設けられ径方向外側に突出する大鍔部6とを有している。
【0018】
外輪2も、内輪3と同様、軸受鋼や機械構造用鋼等を用いて形成された環状の部材であり、その内周には、複数の円すいころ4が転動するテーパー状の外輪軌道面2aが形成されている。外輪軌道面2aと内輪軌道面3aとは対向した配置にある。
【0019】
円すいころ4は、軸受鋼等を用いて形成された部材であり、内輪軌道面3aと外輪軌道面2aとを転動する。円すいころ4は、軸方向一方側に直径の小さい小端面4aを有し、軸方向他方側に直径の大きい大端面4bを有している。大端面4bは、内輪3の大鍔部6の鍔面7と摺接する。
【0020】
図2は、保持器10の一部を内径側から見た説明図である。
図1と
図2において、保持器10は、軸方向一方側の小径環状部11、軸方向他方側の大径環状部12、及び周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部13を有している。小径環状部11と大径環状部12とは円環形状であり、軸方向に所定間隔離れて設けられている。柱部13は、小径環状部11と大径環状部12とを連結している。そして、これら小径環状部11と大径環状部12との間であって周方向で隣り合う二つの柱部13,13の間に形成される空間が、円すいころ4を保持(収容)するポケット14となる。
【0021】
また、保持器10は、ポケット14に収容する円すいころ4の径方向外側への脱落(軸受の組み立ての際の脱落)を阻止するころ止め部15を有している。
図3は、円すいころ軸受1の一部を円すいころ4の中心線に平行な方向から見た模式図である。本実施形態のころ止め部15は、柱部13の径方向外側の部分からなる。
図3に示すように、軸受中心線に直交する横断面において、一つのポケット14を中央として周方向両側に位置する一対のころ止め部15,15間の周方向寸法L1は、その横断面における円すいころ4の直径D1よりも小さくなっている(L1<D1)。このため、ポケット14内の円すいころ4は、径方向外側に変位しようとすると、これら一対のころ止め部15,15に接触し、径方向外側へ脱落しない。
【0022】
また、この保持器10は、ころ止め部15が円すいころ4の外周面に接触することで、径方向についての位置決めがされる。更に、この保持器10は(
図1参照)、大径環状部12が円すいころ4の大端面4bに接触することで、軸方向についての位置決めがされる。つまり、本実施形態の円すいころ軸受1では、保持器10が転動体案内される軸受である。なお、保持器10の径方向外側面(の一部)と、外輪2の内周面とが接触することで、保持器10の径方向についての位置決めがされる構成であってもよい(つまり、径方向について外輪案内される軸受であってもよい。)
【0023】
本実施形態の保持器10は、樹脂製(合成樹脂製)であり、射出成形によって成形することができる。保持器10は、潤滑油に対する耐性(耐油性)を備えさせるために、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)等とすることができ、また、繊維強化樹脂(FRP)とすることができる。このため、保持器10は硬質となり比較的弾性変形しにくい。
【0024】
図1において、保持器10は、内輪3と外輪2との間に形成されている環状空間(以下、軸受内部ともいう)に設けられており、各ポケット14に一つの円すいころ4を収容し、複数の円すいころ4を周方向に等しい間隔をあけて配置し保持している。本実施形態の小径環状部11は、外輪2の軸方向一方側の端部8(以下、外輪端部8ともいう。)と、内輪3の軸方向一方側の端部である小鍔部5との間に位置している。
【0025】
この円すいころ軸受1では、外輪2の内周面(外輪軌道面2a)が、軸方向一方側から他方側に向かって拡径している。このため、円すいころ軸受1(本実施形態では内輪3)が回転すると、内輪3と外輪2との間に形成されている環状空間を潤滑油が軸方向一方側から他方側に向かって流れる作用(ポンプ作用)が生じる。このような円すいころ軸受1の回転に伴うポンプ作用により、軸受外部の潤滑油が、軸方向一方側から、外輪2と内輪3との間の環状空間(軸受内部)に流入可能となり、流入した潤滑油は、軸方向他方側から流出する。つまり、潤滑油が軸受内部を通過する。
【0026】
図4は、小径環状部11及びその周囲を拡大して示す断面図である。本実施形態の小径環状部11は、外輪端部8の内周面21に環状隙間A1を有して対向する外側の環状面(以下、外環状面31という。)を有している。また、この小径環状部11は、小鍔部5の外周面22に環状隙間A2を有して対向する内側の環状面(以下、内環状面32という。)を有している。
本実施形態では、外輪端部8の内周面21及び小径環状部11の外環状面31は、円すいころ軸受1の中心線を中心とするストレート形状の円筒面からなり、また、小鍔部5の外周面22及び小径環状部11の内環状面32は、前記中心線を中心とするストレート形状の円筒面からなる。
【0027】
外輪端部8の内周面21と外環状面31とは接近しており、径方向外側の環状隙間A1の径方向寸法は微小(例えば、1mm未満)となるように設定されている。これにより、軸方向一方側の軸受外部に存在する潤滑油が、環状隙間A1を通じて軸受内部に流入するのを抑制することができる。
また、小鍔部5の外周面22と内環状面32とは接近しており、径方向内側の環状隙間A2の径方向寸法は微小(例えば、1mm未満)となるように設定されている。これにより、軸方向一方側の軸受外部に存在する潤滑油が、環状隙間A2を通じて軸受内部に流入するのを抑制することができる。
【0028】
以上より、小径環状部11は、半径方向寸法について(大径環状部12と比較して)大きくなっており、この小径環状部11は、小鍔部5と外輪端部8との間に位置している。そして、小径環状部11と小鍔部5との間に微小な環状隙間A2が形成され、かつ、小径環状部11と外輪端部8との間に微小な環状隙間A1が形成されている。小鍔部5と外輪端部8との間には環状開口部が形成されるが、小径環状部11は、この環状開口部を環状隙間A1,A2をあけて塞ぐ構成となっている。
【0029】
図4において、小径環状部11には、(第1の)凹部17が設けられており、この凹部17は小径環状部11の剛性を低下させている。なお、
図4に示す実施形態では、この第1の凹部17の他に、第2の凹部18も設けられている。第2の凹部18については後に説明する。
【0030】
第1の凹部17は、小径環状部11の軸方向他方側の内側面33に設けられている。つまり、第1の凹部17は、小径環状部11のうち、円すいころ4の小端面4aと対向する位置に設けられており、この小端面4a側に向かって開口している。本実施形態の第1の凹部17は、縦断面において、奥部が半円となる形状を有している。また、この凹部17は、円環形状である小径環状部11において、周方向に沿って連続した環状溝として形成されている。なお、凹部17は、環状溝でなくてもよい。
【0031】
この第1の凹部17により、小径環状部11のうち、径方向外側分(外環状面31)及び径方向内側部(内環状面32)では軸方向の寸法が大きいが、径方向中央部では径方向外側部及び内側部と比較して軸方向寸法が小さくなり、この小径環状部11の剛性を低下させている。
特に、第1の凹部17は、円すいころ4の小端面4aと対向する位置に設けられていることから、小径環状部11のうち柱部13との連結部16側が拡径方向に撓みやすい(弾性変形しやすい)形状となる。
【0032】
そして、
図4に示す小径環状部11には、第2の凹部18が設けられており、この凹部18により小径環状部11の剛性を更に低下させている。第2の凹部18は、小径環状部11の軸方向一方側の外側面34に設けられている。つまり、第2の凹部18は、小径環状部11の軸方向一方側の軸受外部(
図4では左側)に向かって開口するようにして設けられている。本実施形態の第2の凹部18は、縦断面において、二つの直線による切り込み形状(V形状)を有している。また、この凹部18は、円環形状である小径環状部11において、周方向に沿って連続した環状溝として形成されている。
【0033】
この第2の凹部18により、小径環状部11のうち、径方向外側部(外環状面31)及び径方向内側部(内環状面32)では軸方向の寸法が大きいが、径方向中央部では径方向外側部及び内側部と比較して軸方向寸法が小さくなり、この小径環状部11の剛性を更に低下させている。
特に、第2の凹部18は、小径環状部11の軸方向一方側の軸受外部(
図4では左側)に向かって開口する形状を有していることから、小径環状部11のうち柱部13との連結部16側が拡径方向に撓みやすい(弾性変形しやすい)形状となる。
【0034】
以上のような小径環状部11に形成されている凹部17(18)の機能について説明する。なお、この機能(第1の機能)は、円すいころ軸受1の組み立ての際に発揮される。
【0035】
図5は、
図1に示す円すいころ軸受1の組み立て手順を説明する説明図である。
図5(A)において、円すいころ軸受1を組み立てる際、先ず、保持器10と円すいころ4とを組み合わせて、これを内輪3に組み付ける(
図5(C))。そこで、この組み付けの際、ポケット14に収容されている円すいころ4の径方向外側への脱落を阻止する必要がある。そのために、本実施形態の保持器10は、前記のとおり(
図3参照)ころ止め部15を有している。なお、円すいころ4の保持器10への取り付けは、保持器10の内周側から各ポケット14に対して円すいころ4を入れて行われる。
【0036】
円すいころ軸受1を組み立てるためには、前記のとおり、先ず、
図5(A)に示すように、保持器10の各ポケット14に円すいころ4を収容した状態として、この保持器10及び円すいころ4のユニットと、内輪3とを軸方向に沿って接近させて組み付ける。この際、円すいころ4はころ止め部15により径方向外側への脱落が阻止され、組み付けが容易となる。また、この組み付けの際、
図5(B)に示すように、円すいころ4の小径側部分49が内輪3の小鍔部5を乗り越える必要があり、円すいころ4の小径側部分49が径方向外側に変位して保持器10の小径環状部11側の部分を径方向外側に変形させる必要がある。
【0037】
そこで、前記のとおり、小径環状部11には凹部17(18)が形成されていることから、小径環状部11は変形しやすい形状となっており、円すいころ4は小径環状部11側の部分を径方向外側に押して弾性変形させ、小鍔部5を容易に乗り越えることができ、組み付けが容易となる。本実施形態では、小径環状部11が変形容易であるため、プレスを用いることなく、作業者の力(手動)により組み付けが可能となる。
【0038】
そして、
図5(C)に示すように、円すいころ4及び保持器10が内輪3に組み付けられると、円すいころ4は、保持器10によって径方向外側への移動が規制され、かつ、小鍔部5及び大鍔部6に引っかかり軸方向の移動も不能となるため、分解不能となる。このため、例えば、内輪3、円すいころ4及び保持器10の内輪ユニット50を、仮に床等に落下させても、これらがバラバラになるのを防ぐことが可能となる。
【0039】
そして、図示しないが、一体となっている内輪3、円すいころ4及び保持器10の内輪ユニット50と、外輪2とを軸方向に接近させて組み付けることで、円すいころ軸受1が構成される。
【0040】
以上のように、本実施形態の円すいころ軸受1によれば、その組み立てにおいて、保持器10の各ポケット14に円すいころ4を収容した状態とし、これと内輪3とを軸方向から接近させて組み付ける際、円すいころ4はころ止め部15により径方向外側への脱落が阻止され、組み付けが容易となる。そして、この組み付けの際、円すいころ4の小径側部分49が内輪3の小鍔部5を乗り越える必要があるが、円すいころ4はころ止め部15により径方向外側への脱落が阻止されていることから、小鍔部5を乗り越える際に、円すいころ4の小径側部分49が径方向外側に変位して保持器10の小径環状部11側を径方向外側に変形させることになる。
特に、内輪3と外輪2との間の環状の開口部を塞ぐために小径環状部11の径方向寸法を大きくしていることから、(仮に凹部17,18が存在しない場合には)小径環状部11側は剛性が高く変形しにくくなり、保持器10及び円すいころ4のユニットと、内輪3との前記組み付けが困難になる。
しかし、本実施形態では、小径環状部11には、剛性を低下させるための第1の凹部17が設けられている。このため、小径環状部11は撓みやすくなり、円すいころ4は保持器10の小径環状部11側を径方向外側に押して変形させ(弾性変形させ)小鍔部5を容易に乗り越えることができ、組み付けが容易となる。
【0041】
特に、第1の凹部17は、小径環状部11のうち、円すいころ4の小端面4aと対向する位置に設けられていることから、小径環状部11及びこの小径環状部11と連続する柱部13の一部は、径方向外側に向かって、より一層撓みやすくなり、前記組み付けが容易となる。
更に、本実施形態では、小径環状部11に第2の凹部18も設けられている。このため、小径環状部11は、さらに撓みやすくなっており、前記組み付けの容易性に貢献することができる。
また、前記のとおり保持器10は耐油性を高めるために、従来よりも硬質な樹脂製となっているが、凹部17(18)によって(凹部17,(18)が存在しない場合と比較して)小径環状部11を撓みやすくすることができる。
【0042】
そして、このようにして組み立てられた円すいころ軸受1が、車両や各種機器の回転部に組み込まれた状態、つまり、円すいころ軸受1の使用状態において、この第1の凹部17は、潤滑油を収容可能な空間として用いられる。例えば、円すいころ軸受1の回転が停止し、保持器10の回転も停止すると、第1の凹部17に潤滑油が収容される。そして、円すいころ軸受1の回転が再開されると、この凹部17に収容されている潤滑油を潤滑に用いることができる。つまり、第1の凹部17は、保持器10が回転状態から停止すると、潤滑油を収容可能な空間として用いられる(凹部17の第2の機能)。
【0043】
図6は、保持器10の別の形態を示す縦断面図である。
図1に示すように、前記実施形態では、小径環状部11に第1の凹部17と第2の凹部18との双方が設けられている場合について説明したが、
図6に示すように、第1の凹部17のみであってもよい。この場合、小径環状部11の外側面34の形状のみが、
図1に示す小径環状部11と異なり、その他については同じ構成である。
【0044】
また、
図7は、保持器10の更に別の形態を示す縦断面図である。
図7に示すように、小径環状部11には、(第2の)凹部17のみが形成されていてもよく、また、その凹部17の断面形状はV字形でなく、縦断面において、奥部が半円となる形状を有していてもよい。
【0045】
以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の円すいころ軸受は、図示した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
凹部17(18)の形状は、図示した形態以外であってもよく、変更可能である。また、ポケット14に収容する円すいころ4の径方向外側への脱落を阻止するころ止め部15についても、他の形態であってもよい。