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JP2004521287A - 完全相補型円すいころ軸受 - Google Patents

完全相補型円すいころ軸受 Download PDF

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JP2004521287A JP2002572280A JP2002572280A JP2004521287A JP 2004521287 A JP2004521287 A JP 2004521287A JP 2002572280 A JP2002572280 A JP 2002572280A JP 2002572280 A JP2002572280 A JP 2002572280A JP 2004521287 A JP2004521287 A JP 2004521287A
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Abstract

【課題】
【解決手段】完全相補型円すいころ軸受は、その半径方向外方の円錐形面に内側軌道を有する内側リングすなわちコーンと、その半径方向内方の円錐形面の上に外側軌道を有する外側リングすなわちカップと、内側リングと外側リングとの間に自由に配置され且つ上記軌道内の間を案内される３０゜以下の接触角度を有する１つ以上の列の円すいころとから成っている。各列のころは、最大直径を有する内側軌道の少なくとも端縁に配置された肩当接部により画成された内側軌道の凹所内に軸方向に配置され、ころの各々は、軸受の軸方向において円すいころの全長に亘って内側軌道と接触している。組立て方法も含まれている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受ケージが無い、完全相補的型のころを有する円すいころ軸受であることを意味する全又は完全相補型円すいころ軸受に関する。本発明は、また、かかる完全相補型軸受を組み立てる方法も開示する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受は、１つのころ軸受要素として周知である。図１及び図２及び図５に示した通常の設計は、内側リングすなわちコーンと、外側リングすなわちカップと、ころと、ケージとから成っている。ケージの目的は、ころを案内し且つ、例えば、軸受を組み立てる間、カップが存在しないとき、ころを所要位置に保持することである。組み立てた配置において、内側リングすなわちコーン、ころ及びケージは、１つのユニットを形成する一方、外側リングは、軸受を軸に又はハウジング内に取り付けるための他方の構成要素である。
【０００３】
円すいころ軸受の一般的な設計において、内側リングすなわちコーンに形成された凹所によって、ころの軸方向への案内が行われ、該凹所はケージと組み合わさって、ころを所要位置に保ち且つ、ころをコーンの中心部に向けて案内する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、円すいころ軸受のこの一般的な設計は、その例を図２ａ、図２ｂ及び図２ｃにそれぞれ示したケージの変形、ケージリングの圧縮又はケージ空所の摩擦に起因して故障し易い。
【０００５】
軸用の周知のＯ字形配置における完全相補型円すいころ軸受は、米国特許第６０６，６３５号から既知である。しかし、この既知の形態において、ころの軸方向への配置及び案内は、円すいころ軸受の表面の各々に形成された２つの軸方向に隔てた凹所によって行なわれ、該凹所は、半径方向内側リングすなわちコーンの軸受面又は軌道から半径方向外方に突き出す相補的な隔てられたリブに係合する。米国特許第６０６，６３５号に開示された軸受面のリブ及び凹所の形態は、双方共に、利用可能なころの表面を少なくすることにより軸受の荷重支承能力を低下させ且つ、リブの摩耗及び破損によって過早故障の虞れを増す。
【０００６】
従って、本発明の１つの目的は、上述した問題点を解消し又は少なくとも緩和する完全相補型円すいころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第一の特徴によれば、本発明は、その半径方向外方の円錐形面に内側軌道を有する内側リングすなわちコーンと、その半径方向内方の円錐形面に外側軌道を有する外側リングすなわちカップと、内側リングと外側リングとの間に自由に配置されて３０゜以下の接触角度を有し且つ、上記軌道の間を案内される１つ以上の列の円すいころとから成る完全相補型円すいころ軸受であって、各列のころが最大直径を有する内側軌道の端縁に配置された肩当接部によって画成された、内側軌道の凹所内に軸方向に配置され、ころの各々が軸受の軸方向において円すいころの全長に亘って内側軌道と接触している、完全相補型円すいころ軸受を提供する。
【０００８】
本発明の第二の特徴によれば、本発明は、コーンの内側軌道の周りに第一のころ組立体を形成することと、ころを内側軌道上に保持するため保持手段を取り付けることと、その後に、第一の組立体を外側リング内に挿入することにより最終的な組立体を形成することとを備える、完全相補型円すいころ軸受を組み立てる方法を提供する。
【０００９】
第三の特徴によれば、本発明は、内側軌道とほぼ同一の円錐度の半径方向外面を有する組立て工具を外側リングの中心部に同心状に挿入することと、次に、組立て工具と外側リングとの間に完全相補型ころを組み立てることと、組立て工具を外側リングの内部から引き出し且つ該組立て工具を内側リングと置換することとからなる、完全相補型円すいころ軸受を組み立てる方法を提供する。
【００１０】
接触角度とは、外側軌道に対して直角な直線と、軸受の回転面に対し平行な直線との間の角度であり、ＩＳＯ標準２８１：１９９０により規定された角度を意味する。
好ましくは、接触角度は、５°乃至３０゜の範囲、より好ましくは、１０乃至２０゜の範囲にあるものとする。
【実施例】
【００１１】
本発明の更なる特徴は、本発明の以下の説明及び添付図面から明らかになるであろう。
図１ａ及び図１ｂには、内側リングすなわちコーン１と、外側リングすなわちカップ４と、コーンとカップとの間に自由に配置されかつ周方向に伸びるケージ７内に保持された複数のころ６とを備える従来のケージ型式の円すいころ軸受の組立体が図示されている。
【００１２】
内側リングすなわちコーンの半径方向外側の円錐形面３には、内側軌道２が設けられており、同様に、外側リングすなわちカップ４の半径方向内方を向いた円錐形面５は外側軌道を提供する。
【００１３】
円すいころは、内側リングの軸方向端縁に設けられた肩当接部８、９によって内側軌道２内に配置され且つ案内され、該肩当接部８は、軸受に荷重が加わったとき、円すいころの平面状端部に作用する。より大きい直径を有する内側軌道の軸方向端縁は、一般に、ヒールと称される一方、より小径の端縁は、一般にトウと称される。従って、肩当接部８、９は、それぞれ、ヒール肩当接部及びトウ肩当接部と称される。
【００１４】
図３及び図４には、本発明による完全相補型円すいころ軸受が図示されている。
図３は、内側リングすなわちコーンのヒール側から見た軸受の図であり、ころケージが無い、完全相補型ころを明確に示す。図３には、また、軸受には、内側リングにヒール肩当接部が設けられていることが示されている一方、内側リングのトウ側には、図４から明らかであるように、かかる肩当接部は何ら設けられていない。
【００１５】
図３及び図４に示した本発明の軸受は、必須的に、ころを配置し且つ案内するヒール肩当接部を有するが、該軸受は、内側リングにトウ肩当接部を設けることもできる。
【００１６】
図６に示すように、外側軌道から垂直に伸びる直線と、軸受の回転面に対し平行な線との間の角度である、接触角度αは、本発明によれば、５゜以上で且つ３０゜以下である。したがって、接触角度αは、内側リングすなわちコーンが取り付けられる軸の長手方向軸線Ａに対する外側軌道の勾配に相応する。好ましくは、軸受が半径方向に向けられた大きい荷重状態にて使用するのに特に適するように、軸受の接触角度は１０゜乃至２０゜の範囲にあるようにする。
【００１７】
本発明は、直径が２５ｍｍ乃至１５０ｍｍの範囲の軸と共に使用する重荷重型式の軸受を特に対象とするものである。典型的に、かかる使用時に出遭う最高速度状態は、直径２５ｍｍの軸の場合、約５，５００ｒｐｍであり、また、直径１５０ｍｍの軸の場合、１，５００ｒｐｍとなろう。
【００１８】
上述した完全相補型円すいころ軸受は、内側リングすなわちコーンのヒール側に１つのみの肩当接部を有するが、該円すいころ軸受は、更に、トウ側に肩当接部を有することができる。
【００１９】
完全相補型円すいころ軸受を提供することに加えて、本発明は、軸受の構成要素を組み立てる色々な方法も提供する。
【００２０】
軸受を組み立てる第一の方法は、組立て工具６２と共に、軸受の構成要素の半断面図を示す図６に示してある。図６は、配置の一方の半体のみを示し、他方の半体は軸の軸線Ａの下方で対称に配置されていることを理解すべきである。従って、組立て工具６２は、ほぼ円筒状の形状をしており、また、上側半体と下側半体とに直径方向に分割されており、上側半体が、図６に示してある。組立て工具６２の半径方向外側の円筒状面には、軸方向に伸びる１つ又は複数の突起６３が設けられており、該突起６３は、組立て工具６２の２つの半体が矢印Ｙで示した方向に動いて離れることにより、ころの軸方向及び半径方向外端縁の軸方向内方に配置することができる。その後、組立て工具６２の２つの半体が矢印Ｘで示した方向に互いに戻ることにより、突起６３は、ころの軸方向及び半径方向外端縁に係合することができる。突起６３の軸方向端部は、図示するように、ころとの係合を容易にし得るようにころの軸方向及び半径方向外方部分と一致するようにその半径方向内側部の形状を設定することができる。
【００２１】
図６に示した第一の組立て方法によれば、円すいころ６０は、コーン６１の内側軌道のその最終位置に組み立てられ且つ、軸方向に伸びる１つ又は複数の突起６３を有する組立て工具６２によってその位置に保持され、該突起６３はころの各々の軸方向及び半径方向外側部分に接触し且つこれら部分を保持し、図示するように、ころを軌道内に固定する。組立て工具６２は、全体として円筒状の形状であり、外側リングすなわちカップの外径よりも小さい１つ又は複数の軸方向突起６３を横切る直径を有し、このため、カップは、その最終的なハウジング内に組み立てることができる一方、内側コーン及びカップを有する円すいころの組立体を互いに向けて図６に示した近接位置まで動かすことを可能にする。組立て工具６２は、突起６３の半径方向内方に別の軸方向に伸びる突起６５を有しており、該突起は、図示するように、内側リング６１のヒール側に当接し、組立体の動きを容易にする。更に、半径方向への突起６３の厚さ寸法とカップの外径は、工具を引き出すために組立て工具６２の半体が十分に動いて離れることを可能にし得るようなものとされている。
【００２２】
一度び組立体が図６に示した位置となったならば、１つ又は複数の突起６３がころから離れる迄、組立て工具６２の２つの半体は、矢印Ｙで示した方向に向けて半径方向に動いて分離され、その時点で、組立て工具の部分が方向Ｚに向けて引き出される。ころ及びコーンの組立体がカップに近接することは、ころが脱落せず、また、最終的な作動時、カップ及びころコーン組立体が再度、互いの方向に動いてその最終位置に到達し且つ組み立てを完了することを保証する。
【００２３】
上述した方法は、２つの半円筒体の形態の組立て工具として設計されているが、組立て工具は、勿論、例えば、４つの方向に動かすことにより半径方向に拡張可能である４つの四分円部分とし、その各四分円部分の各々の移動方向は、隣接する四分円部分の移動方向に対し直角であるように、３つ又はより多くの部分に分割することができする。
【００２４】
かかる組立て工具は、また、半径方向に収縮した状態と、半径方向に拡張した状態、及びその逆の状態の間にて作用可能に切換えることのできる弾性的に変形可能な任意の適宜なクランプ部材を備えることもできる。
【００２５】
完全相補型円すいころ軸受のこの第一の組立て方法は、内側軌道のヒール側及びトウ側の双方にころ当接肩部を有する軸受のとき、及び軸受をころの列が垂直に方位決めされた状態で組み立てなければならない状況のとき、特に適用可能である。
【００２６】
内側軌道のトウ端部に肩当接部が採用されない場合、及び軸受をころの列が水平方向に方位決めされた状態で組み立てることができる場合、図７ａ及び図７ｂに示した方法を採用することができる。
【００２７】
図Ａに図示した方法の第一の部分において、外側リングすなわちカップは、最大直径の外側軌道端縁が最上方に配置された状態で水平の方位に配置される。最終的な内側軌道と同様の円錐度の半径方向外面を有する組立て工具７０が外側リングすなわちカップの内部に同心状に配置される。組立て工具に肩当接部が存在しないことは、組立て工具７０と外側リングとの間にて完全相補型円すいころを組み立てることを容易にする。
【００２８】
その後、組立て工具７０を図７ａに矢印Ｕで示した上方に動かすことにより該組立て工具をころの外側リングの組立体から引き出す。外側リングすなわちカップ内でのこの部分的なころの組立体は、図８に図示されている。
【００２９】
最後の組立て段階において、上方から、すなわち内側リングすなわちコーン７１を矢印Ｕと反対方向に動かすことにより該内側リングすなわちコーンを組立体の中心部に導入する。図７ｃ及び図７ｄには、組立て工具７０及びコーン７１がそれぞれ図示されている。
【００３０】
上述した組立て方法に加えて、完全相補型円すいころ軸受を組み立てる別の方法が採用可能である。
【００３１】
図９ａ及び図９ｂに図示したかかる方法の１つは、カップ内に組み立てる前に、円すいころ９１をコーン９３の内側軌道９２内に保持するため弾性部材９０を使用する。弾性部材は、図９ｂに示すように、ゴム又は拡張可能なプラスチックメッシュ９６のようなエラストマー性材料のバンドとすることができる。弾性部材は、カップ内に組み立てた後に除去するか又は適当な場合、破断し又は分離するように所要位置に残し且つ軸受を最初に使用するとき押し出されるようにすることができる。
【００３２】
本発明の円すいころ軸受を組み立てるその他の方法は、カップ又はコーン内の何れかにころを保持するため、グリースのような粘性な潤滑剤の如き一時的な接着剤を使用し、又は軸受の材料が許容するならば、例えば、電磁石を使用することにより提供される一時的な磁化作用を使用することを許容することを含む。
【００３３】
本発明による完全相補型円すいころ軸受は、より多数のころにより、及びローラケージを不要にすることにより、過早の故障の虞れを少なくしてローラの表面の全幅を利用することにより、大きい荷重支承能力を提供する。
【００３４】
別の特徴によれば、本発明は、単一型ハウジング又は軸受取込部すなわち分割面の存在しないハウジング又は軸受取込部を有する工業用歯車ユニット内で完全相補型テーパーころ軸受を組み立てる方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】１ａは、ケージ内に保持された円すいころを備える従来の軸受の概略断面図である。１ｂは、図１ａと同様の従来の軸受の別の概略断面図である。
【図２】２ａは、使用中の障害に起因する軸受ケージの損傷状態の１つの特徴を示す図である。２ｂは、軸受ケージの損傷の別の特徴を示す図である。２ｃは、軸受ケージの損傷の更に別の特徴を示す図である。
【図３】本発明による完全相補型円すいころ軸受の内側リングすなわちコーンのヒール側から見たときの図である。
【図４】内側リングのトウ側から見たときの図３の完全相補型軸受の図である。
【図５】従来の円すいころ軸受の内側リングころ及びケージの組立体の図である。
【図６】組立て工具を使用して本発明の完全相補型軸受を組み立てる１つの方法の概略部分断面図である。
【図７】７ａは、別の組立て工具を使用して本発明の完全相補型ころ軸受を組み立てる別の方法を示す図である。７ｂは、別の組立て工具を使用して本発明の完全相補型ころ軸受を組み立てる更に別の方法を示す図である。７ｃは、別の組立て工具を使用して本発明の完全相補型ころ軸受を組み立てる更に別の方法を示す図である。７ｄは、別の組立て工具を使用して本発明の完全相補型ころ軸受を組み立てる更に別の方法を示す図である。
【図８】図７ａ乃至図７ｄに図示した方法に従って内側リングすなわちコーンを挿入する前に、外側リングすなわちカップ内に組み立てられた円すいころの図である。
【図９ａ】外側リングすなわちカップと組み立てる前に、内側リングすなわちコーンに配置されたころを保持する別の方法を示す図である。
【図９ｂ】外側リングすなわちカップと組み立てる前に、内側リングすなわちコーンに配置されたころを保持する更に別の方法を示す図である。

Claims (9)

  1. 半径方向外側の円錐形表面に内側軌道を有する内側リングすなわちコーンと、その半径方向内側の円錐形表面に外側軌道を有する外側リングすなわちカップと、内側リングと外側リングとの間に自由に配置されて３０゜以下の接触角度を有し且つ、上記軌道の間を案内される１つ以上の列の円すいころとから成る完全相補型円すいころ軸受において、各列のころが、最大直径を有する内側軌道の少なくとも端縁に配置された肩当接部によって画成された、内側軌道の凹所内に軸方向に配置され、ころの各々が、軸受の軸方向において円すいころの全長に亘って内側軌道と接触している、完全相補型円すいころ軸受。
  2. 請求項１に記載の完全相補型円すいころ軸受において、５゜以上の接触角度を有する、完全相補型円すいころ軸受。
  3. 請求項１に記載の完全相補型円すいころ軸受において、１０゜乃至２０゜の範囲の接触角度を有する、完全相補型円すいころ軸受。
  4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の完全相補型円すいころ軸受において、第二の肩当接部がより小径の内側軌道の軸方向端縁に配置される、完全相補型円すいころ軸受。
  5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の完全相補型円すいころ軸受において、単一列のころを備える、完全相補型円すいころ軸受。
  6. その半径方向外方の円錐形面上に軌道を有する内側リングすなわちコーンと、その半径方向内方の円錐形面上に外側軌道を有する外側リングすなわちカップと、１つ以上の列の円すいころとから成る完全相補的円すい軸受を組み立てる方法において、
    コーンの内側軌道内に第一のころ組立体を形成することと、ころを内側軌道内に保持するため保持手段を取り付けることと、その後に、第一の組立体を外側リング内に挿入することにより最終的な組立体を形成することとからなる、完全相補型円すいころ軸受を組み立てる方法
  7. 請求項６に記載の方法において、保持手段が、ころに作用する半径方向に拡張可能で且つ引き込み可能なクランプ要素を備え、該クランプ要素が、最終的な組立体を形成した後に、除去される、方法。
  8. 請求項６に記載の方法において、保持手段が、ころ列の外周縁の周りに取り付けられた緊張状態のバンドを有する、方法。
  9. その半径方向外方の円錐形面上に軌道を有し且つ、より大きい直径の内上側軌道の端縁に配置された肩当接部を有する内側リングすなわちコーンと、その半径方向内方の円錐形面上に外側軌道を有する外側リングすなわちカップと、１つ以上の列の円すいころとから成る完全相補型円錐ころ軸受を組み立てる方法において、内側軌道とほぼ同一の円錐度の半径方向外面を有する組立て工具を外側リングと同心状に位置するように外側リングの中心部に挿入することと、次に、組立て工具と外側リングとの間に完全相補型のころを組み立てることと、組立て工具を外側リングの内部から引き出し且つ該組立て工具を内側リングと置換することとからなる、完全相補型の円すいころ軸受を組み立てる方法。
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