特開 2022-135968 円すいころ軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022135968

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】円すいころ軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/46 20060101AFI20220908BHJP

   F16C 33/58 20060101ALI20220908BHJP

   F16C 33/56 20060101ALI20220908BHJP

   F16C 19/36 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

F16C33/46

F16C33/58

F16C33/56

F16C19/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022024116

(22)【出願日】2022-02-18

(31)【優先権主張番号】P 2021034077

(32)【優先日】2021-03-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087538

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥居 和久

(74)【代理人】

【識別番号】100085213

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥居 洋

(72)【発明者】

【氏名】林 康由

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA16

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA34

3J701BA44

3J701BA49

3J701BA50

3J701BA57

3J701BA69

3J701EA36

3J701EA47

3J701FA44

3J701FA46

3J701FA48

3J701GA11

3J701GA32

3J701GA51

3J701XB12

3J701XB23

3J701XB24

3J701XB26

3J701XB39

(57)【要約】      （修正有）

【課題】組立状態から、保持器を破壊することなく、ころ－保持器アッシーを外輪から容易に取り外せるようにする。
【解決手段】大径側に大径リング部１５ａと、小径側に小径リング部１５ｂと、大径リング部１５ａと小径リング部１５ｂとの間に架け渡される柱部１５ｃとを備える保持器１５を弾性変形可能な樹脂製とし、大径リング部１５ａの外周面に、柱部１５ｃの肉厚よりも薄肉の肉厚の切欠き部１５ｆを有し、外輪１２ところ－保持器アッシーとを組立てた状態において、切欠き部１５ｆの外径面が、外輪１２の小端側幅面１２ｃから突出し、外輪の小端側幅面１２ｃから突出していない部分の長さをＴ、外輪軌道面１２ａから鍔部１２ｂの先端までの高さをｘ、鍔部１２ｂと円すいころ１４の端面との接触面に対して軸受軸がなす角度をα、切欠き部１５ｆの外径面に対して軸受軸がなす角度をβとしたとき、Ｔ＞（ｘ＊ｓｉｎα）/ｓｉｎβの関係を満足する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記外輪軌道面の内周に転動自在に配置される複数の円すいころと、この複数の円すいころを所定の間隔で収容保持する複数のポケットを有する保持器とを備える円すいころ軸受において、
前記保持器は、弾性変形可能な樹脂製であり、大径側に大径リング部と、小径側に小径リング部と、大径リング部と小径リング部との間に架け渡される柱部とを備え、大径リング部の外周面に、柱部の肉厚よりも薄肉の肉厚に形成された切欠き部を有し、保持器に保持された円すいころを外輪に組込んだ状態において、保持器の切欠き部の外径面が外輪の小端側幅面から突出し、外輪の小端側幅面から突出していない部分の長さをＴ、外輪軌道面から鍔部の先端までの高さをｘ、鍔部と円すいころの端面との接触面に対して軸受軸がなす角度をα、保持器の切欠き部の外径面に対して軸受軸がなす角度をβとしたとき、Ｔ＞（ｘ＊ｓｉｎα）/ｓｉｎβの関係を満足することを特徴とする円すいころ軸受。

【請求項2】

保持器の樹脂材料として、ポリアミド系（ＰＡ）樹脂で、グラスファイバーが含有されているものを使用する請求項１記載の円すいころ軸受。

【請求項3】

前記鍔部の先端が曲率形状をしている請求項１または２記載の円すいころ軸受。

【請求項4】

前記保持器は、弾性変形可能な樹脂材料を射出成型してなる射出成型体であり、大径側に大径リング部と小径側に小径リング部と、大径リング部と小径リング部との間に架け渡される柱部とを備え、大径リング部の外周面に、柱部の肉厚よりも薄肉の肉厚に形成された切欠き部を有し、切欠き部の外径寸法Ｑと大径リング部の内径寸法ＲとしたときＱ≦Ｒの関係を特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の円すいころ軸受。

【請求項5】

前記外輪の外輪軌道面の小径側端部と大径側端部、および内輪の内輪軌道面の小径側端部と大径側端部の４つの端部のうち、少なくとも外輪の外輪軌道面の大径側端部に半径方向内方に突出する鍔部を形成した請求項１～４のいずれかに記載の円すいころ軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ロボットや建設機械の減速機などで使用される円すいころ軸受、少なくとも外輪の外輪軌道面の大径側端部に半径方向内方に突出する鍔部を形成した円すいころ軸受に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の円すいころ軸受として、従来、特許文献１に開示されたものがある。

【0003】

この従来の円すいころ軸受１は、図１０に示すように、接触角αが４０°～５０°という急勾配で、ころ角度が３．５°以下という低勾配のものであり、内周面に外輪軌道面２ａを有する外輪２と、外輪軌道面２ａに転動自在に配置される複数の円すいころ４と、この複数の円すいころ４を所定の間隔で収容保持する複数のポケットを有する保持器５とを備え、少なくとも外輪２の外輪軌道面２ａの大径側端部に半径方向内方に突出する鍔部２ｂを形成することにより、純アキシアル荷重の負荷能力を極端に低下させることなく、高モーメント剛性、長寿命化を図っている。

【0004】

特許文献１には、図１１に示すように、円すいころ４を保持器５の外径側にあるころ案内面５ｃに押し当てたときのころ外接円径をＰとし、図１２に示すように、保持器５の内径側の爪５ｄに円すいころ４を押し当てたときのころ外接円径をＰ’とした場合、外輪軌道面２ａからの外輪鍔高さＣに対して｜Ｐ－Ｐ’｜≧Ｃの関係とし、且つ、鍔外径角度γが３５°～５０°であると、図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す手順で、ころ－保持器アッシーを外輪２に容易に挿入することができるということが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６７７８３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前記特許文献１には、前記のように、ころ－保持器アッシーを外輪２に容易に挿入するための条件は開示されているものの、外輪２と、ころ－保持器アッシーとを組立てた後に、逆に、ころ－保持器アッシーを外輪２から取外すことについての考えはない。

【0007】

ところが、装置のメンテナンス時に、外輪２の外輪軌道面２ａなど、軸受内部の状態を確認しようとすると、従来は、外輪２と、ころ－保持器アッシーとが一体であるため、保持器５を破壊して、円すいころ４と保持器５とを外輪２から分解する必要がある。

【0008】

ころ－保持器アッシーを外輪２から容易に取り外すことができれば、メンテナンス時に、保持器５を破壊しなくても軸受内部の状態を確認することができる。

【0009】

また、取り外した、ころ－保持器アッシーに異常がない場合には、ころ－保持器アッシーを繰り返し使用することが可能になるので、リユース性にも優れる。

【0010】

そこで、この発明は、ころ－保持器アッシーと外輪とが組立てられた状態から、保持器を破壊することなく、ころ－保持器アッシーを外輪から容易に取り外せるようにすることを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記の課題を解決するために、この発明は、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面の内周に転動自在に配置される複数の円すいころと、この複数の円すいころを所定の間隔で収容保持する複数のポケットを有する保持器とを備える円すいころ軸受において、前記保持器は、弾性変形可能な樹脂製であり、大径側に大径リング部と、小径側に小径リング部と、大径リング部と小径リング部との間に架け渡される柱部とを備え、大径リング部の外周面に、柱部の肉厚よりも薄肉の肉厚に形成された切欠き部を有し、保持器に保持された円すいころを外輪に組込んだ状態において、保持器の切欠き部の外径面が、外輪の小端側幅面から突出し、外輪の小端側幅面から突出していない部分の長さをＴ、外輪軌道面から鍔部の先端までの高さをｘ、鍔部と円すいころの端面との接触面に対して軸受軸がなす角度をα、保持器の切欠き部の外径面に対して軸受軸がなす角度をβとしたとき、Ｔ＞（ｘ＊ｓｉｎα）/ｓｉｎβの関係を満足するようにしたものである。

【0012】

この発明における保持器の樹脂材料としては、ポリアミド系（ＰＡ）樹脂で、グラスファイバーが含有されているものを使用することが好ましい。

【0013】

前記外輪の鍔部の先端は、曲率形状をしていることが好ましい。

【0014】

前記保持器は、切欠き部の外径寸法をＱ、大径リング部の内径寸法をＲとしたとき、Ｑ≦Ｒを満足するように構成することが好ましい。

【0015】

前記外輪の外輪軌道面の小径側端部と大径側端部、および内輪の内輪軌道面の小径側端部と大径側端部の４つの端部のうち、外輪の外輪軌道面の大径側端部には半径方向内方に突出する鍔部を形成している。

【発明の効果】

【0016】

この発明の円すいころ軸受は、外輪の小端側幅面から突出している切欠き部の外径面を、治具などを使用して、保持器の半径方向の外径側から内径側の方向に押すことにより、円すいころを保持器に組込んだ、ころ－保持器アッシーの状態のまま、保持器を破壊することなく、ころ－保持器アッシーを外輪から取外すことができるので、メンテナンスが容易であり、ころ－保持器アッシーの再使用が可能になる。

【0017】

この発明の円すいころ軸受で使用する保持器は、大径リング部の外周面に、柱部の肉厚よりも薄肉の肉厚に形成された切欠き部を有しているが、切欠き部の外径寸法Ｑが、大径リング部の内径寸法Ｒよりも大きい場合、アキシャルドロー型により射出成型することができず、多数の金型を放射状に変位させる金型構造により射出成型する必要があることから、金型が複雑で高価になり、保持器のコストが増大することになる。
したがって、前記保持器の切欠き部の外径寸法をＱ、大径リング部の内径寸法をＲとしたとき、Ｑ≦Ｒを満足するように構成することにより、アキシャルドローによる２枚の射出成型金型での成型が可能となり、金型構造の簡略化、保持器の低コスト化ができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】この発明の実施形態に係る円すいころ軸受を保持器の柱部で切断した拡大部分断面図である。

【図2】図１における円すいころ軸受の保持器のころ案内面に円すいころを押し当てた状態を示す拡大図である。

【図3】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１における円すいころ軸受のころ－保持器アッシーを外輪に挿入する手順を示す拡大部分断面図である。

【図4】図１における円すいころ軸受のころ－保持器アッシーを外輪に組込んだ状態を示す拡大部分断面図である。

【図5】外輪からころ－保持器アッシーを取外す際に治具を保持器の切欠き部に押し当てた状態を示す拡大部分断面図である。

【図6】図５の状態から治具をさらに押し込んだ状態を示す拡大部分断面図である。

【図7】外輪からころ－保持器アッシーを取外した際の保持器の状態を示す拡大部分断面図である。

【図8】この発明の円すいころ軸受における外輪の鍔部の一例を示す部分拡大図である。

【図9】この発明の円すいころ軸受に使用する保持器を射出成型するアキシャルドロー金型の概略構成図である。

【図10】従来例に係る円すいころ軸受を保持器の柱部で切断した拡大部分断面図である。

【図11】従来例における保持器のころ案内面に円すいころを押し当て状態を示す拡大図である。

【図12】従来例における保持器の爪に円すいころを押し当て状態を示す拡大図である。

【図13】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来例におけるころ－保持器アッシーを外輪に挿入する手順を示す拡大部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【0020】

この発明に係る円すいころ軸受１１は、接触角αを４０°～５０°という急勾配に設定することにより、高モーメント剛性化を図ったものであり、ころ角度は３．５°以下という低勾配である。図１には、接触角αが４５°、ころ角度が３．５°のものを示している。

【0021】

この発明に係る円すいころ軸受１１は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１２ａを有する外輪１２と、前記外輪軌道面１２ａの内周に転動自在に配置される複数の円すいころ１４と、円すいころ１４を所定の間隔で収容保持する複数のポケットを有する保持器１５とを備える。

【0022】

図１に示すこの発明の実施形態の円すいころ軸受１１は、外輪１２の外輪軌道面１２ａの小径側端部と大径側端部、および内輪の内輪軌道面の小径側端部と大径側端部の４つの端部のうち、少なくとも外輪１２の外輪軌道面１２ａの大径側端部に半径方向内方に突出する鍔部１２ｂを形成している。

【0023】

この発明の円すいころ軸受１１は、接触角を４０～５０°の急こう配とし、外輪１２の外輪軌道面１２ａの大径側端部に半径方向内方に突出する鍔部１２ｂを形成している。

【0024】

この発明において、保持器１５は、弾性変形し易い樹脂製のものを使用する。この保持器１５の樹脂材料としては、特に、弾性変形と強度に優れる、ポリアミド系（ＰＡ）樹脂で、グラスファイバーが含有されているものが好ましい。

【0025】

保持器１５は、図２に示すように、大径側に大径リング部１５ａと、小径側に小径リング部１５ｂと、大径リング部１５ａと小径リング部１５ｂとの間に架け渡される柱部１５ｃとを備え、柱部１５ｃの外径部に円すいころ１４を案内するころ案内面１５ｄ、内径部に円すいころ１４を保持する爪１５ｅを有し、大径リング部１５ａの外周面に、柱部１５ｃの肉厚ａよりも薄肉の肉厚ｂの切欠き部１５ｆを設けている。

【0026】

前記保持器１５を射出成型によって形成する場合、切欠き部１５ｆの外径寸法Ｑと大径リング部１５aの内径寸法Ｒの大小関係は、Ｑ≦Ｒを満足するように構成する。

【0027】

上記の関係を満足することで、保持器１５は、図９の概略図に示すように、アキシャルドローによる２枚の金型１７Ａ、１７Ｂでの射出成型が可能となり、金型構造の簡略化、保持器１５の低コスト化ができる。このとき、案内部１５ｄと脱落防止用の爪部１５ｅとを同一の金型１７Ａ、１７Ｂにより一度に成形することができる。

【0028】

上記の通り、射出成型用金型は、アキシャルドローによる２枚の金型１７Ａ、１７Ｂからなり、一方が切欠き部１５ｆの外径より大径側の金型１７Ａであり、他方が切欠部１５ｆの外径より小径側の金型１７Ｂである。両金型１７Ａ、１７Ｂは、一方が固定金型、他方が可動金型となり、相対的にみると、切欠き部１５ｆの外径より大径側の金型１７Ａが図中左方向に、切欠き部１５ｆの外径より小径側の金型が図中右方向に稼働する。切欠部１５ｆは大径リング部１５aと小径リング部１５ｂとの間で、これらのリングにかからない範囲で変動可能である。

【0029】

保持器１５と円すいころ１４は、外輪１２に対して組立てる前に、図２に示すように、円すいころ１４を保持器１５のポケットに保持させて、ころ－保持器アッシーを形成し、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す手順で、外輪１２に組込まれる。

【0030】

ころ－保持器アッシーと外輪１２とを組立てた状態において、保持器１５の切欠き部１５ｆの外径面は、図４に示すように、外輪１２の小端側幅面１２ｃから突出し、軸受軸に対してテーパ角βを有し、外輪１２の小端側幅面１２ｃから突出していない部分の長さをＴ、外輪１２の鍔部１２ｂと円すいころ１４の端面との接触面に対して軸受軸がなす角度をα、外輪軌道面１２ａから鍔部１２ｂの先端までの高さをｘとすると、この発明の円すいころ軸受１１は、次の式を満足する。

【0031】

Ｔ＞（ｘ＊ｓｉｎα）／ｓｉｎβ・・・（１）

【0032】

式（１）を満足する円すいころ軸受１１は、ころ－保持器アッシーと外輪１２とを組立てた状態から保持器１５を破壊することなく、外輪１２からころ－保持器アッシーを取外すことができる。

【0033】

式（１）は、次のように幾何学的に求めることができる。

【0034】

まず、外輪１２の小端側幅面１２ｃから突出している切欠き部１５ｆの外径面を、図５に示すような、治具１６（人の指でも可）を使用し、保持器１５の半径方向の外径側から内径側の方向（白抜き矢印）にスライドさせながら押す。ここで、治具１６と保持器１５の切欠き部１５ｆの外径面の初期の当たり位置を位置Ａとする。

【0035】

治具１６は、保持器１５の径方向の外径側から内径側に延びて、外輪１２の小端側幅面１２ｃに被せる円筒部と、この円筒部の外径端から軸方向に延びるリング部とを備える、断面Ｌ字状の部材である。

【0036】

治具１６を保持器１５の半径方向の外径側から内径側の方向にさらにスライドさせると、図４に示すように、切欠き部１５ｆの外径面は、軸受軸に対してテーパ角βを有しているため、保持器１５は、図６の黒色矢印に示すように、保持器１５の半径方向の外径側から内径側への方向、かつ、地から天の方向へ、保持器１５の軸を中心とした円弧状に弾性変形をする。このとき、図６に示す破線の白抜き矢印のように、円すいころ１４のころ端面と鍔部１２ｂの鍔面とが接触しながら移動し、保持器１５が弾性変形することによって内部に圧縮応力が付与されながら、
Ｔ＞（ｘ＊ｓｉｎα）/ｓｉｎβ・・・（１）
となるところで、円すいころ１４が鍔部１２ｂの先端部から離れる位置まで移動することになる。

【0037】

すなわち、治具１６は、位置Ａから保持器１５の切欠き部１５ｆの外径面に沿って位置Ｂまで移動するので、位置Ａから位置Ｂまでの距離（Ａ－Ｂの長さ）は、（ｘ＊ｓｉｎα)/ｓｉｎβで求められるので、円すいころ１４は、Ａ－Ｂの長さ＝（ｘ＊ｓｉｎα)/ｓｉｎβとなったところで鍔部１２ｂの先端部から離れる位置まで移動することになる。

【0038】

円すいころ１４が鍔部１２ｂの先端部から離れたところで、治具１６を保持器１５の切欠き部１５ｆの外径面から離すと、保持器１５は、付与されていた圧縮応力が解放され、元に戻ろうとする。このとき、ころ-保持器アッシーは、保持器１５の弾性変形方向と逆の方向に戻ろうとするが、円すいころ１４は、鍔部１２ｂの背面部にあたり、図７に示すように、鍔部１２ｂを乗り越えた状態になる。図７の白抜き矢印は、保持器１５の圧縮応力が解放され、元に戻ろうとする方向を示しており、円すいころ１４は保持器１５によって案内されているため、円すいころ１４も図７の白抜き矢印と同じ方向に動き、円すいころ１４は、鍔部１２ｂの背面部と接触して鍔部１２ｂを乗り越える。

【0039】

円すいころ１４は、円周上に複数本配置されている。したがって、治具１６によって、円すいころ１４を鍔部１２ｂから乗り越えさせる作業は、円周上に配置されている隣り合う円すいころ１４を複数同時に乗り越えさせたり、円すいころ１４を一つ一つ単一で乗り越えさせたりすることで、ころ－保持器アッシーを最終的に外輪１２から保持器１５を破壊することなく取外すことが可能になる。

【0040】

円すいころ１４を鍔部１２ｂから乗り越えさせる際に、鍔部１２ｂの先端を、図８に示すように、曲率形状にしておくと、円すいころ１４へのキズが付き難くなるため好ましい。

【0041】

この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

【符号の説明】

【0042】

１１ ：円すいころ軸受
１２ ：外輪
１２ａ ：外輪軌道面
１２ｂ ：鍔部
１２ｃ ：小端側幅面
１５ ：保持器
１５ａ ：大径リング部
１５ｂ ：小径リング部
１５ｃ ：柱部
１５ｆ ：切欠き部
１６ ：治具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】