JP2021004665A

JP2021004665A - 内輪ユニット、及び円すいころ軸受

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Publication number: JP2021004665A
Application number: JP2019119711A
Authority: JP
Inventors: 一郎小島; Ichiro Kojima; 谷口　陽三; Yozo Taniguchi; 陽三谷口; 友佳佐藤; Yuka Sato
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2039-06-27
Also published as: JP7263944B2; US11143240B2; CN112145550B; CN112145550A; DE102020116724A1; US20200408260A1

Abstract

【課題】組み立て時に保持器の変形による歪みを低減することができる内輪ユニット、及び円すいころ軸受を提供する。【解決手段】内輪ユニット５０は、内輪軌道面３ａ、小つば５及び大つば６を有する内輪３と、内輪軌道面３ａに転動可能に配置されている複数の円すいころ４と、環状の保持器１０とを備えている。保持器１０は、軸方向一方側の小径環状体１１、軸方向他方側の大径環状体１２、及び複数の柱１３を有し、両環状体１１，１２の間であって周方向で隣り合う柱１３の間に形成される空間が円すいころ４を保持するポケット１４となる。保持器１０は、柱１３の軸方向の中間部で周方向に突出して設けられてポケット１４内の円すいころ４の外周面における軸方向中間部分が接触して円すいころ４の径方向外側への脱落を阻止する抜止部２０を有する。前記軸方向中間部分は、円すいころ４の重心Ｇよりも軸方向一方側かつ径方向外側の部分である。【選択図】図３

Description

本発明は、内輪ユニット、及び円すいころ軸受に関する。

図９は、従来の円すいころ軸受１００を示す縦断面図である。この円すいころ軸受１００は、内輪１０１と、外輪１０２と、複数の円すいころ１０３と、これら円すいころ１０３を周方向に間隔をあけて保持している環状の保持器１０４とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

保持器１０４は、軸方向一方側（図９では左側）の小径環状体１０５と、軸方向他方側（図９では右側）の大径環状体１０６と、これら環状体１０５，１０６を連結する複数の柱１０７とを有している。そして、両環状体１０５，１０６の間であって周方向で隣り合う柱１０７,１０７の間に形成される空間が、円すいころ１０３を収容するポケット１０８となる。

特開２０１３−２２１５９２号公報

図９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するために、柱１０７の軸方向両端部に設けられたころ止め部１０７ａを有している。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。

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の小つば１０１ｂを乗り越えるために径方向外側に変位する必要があるが、ころ止め部１０７ａ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が小つば１０１ｂを乗り越える際に、保持器１０４を変形（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を組み付けることで、円すいころ軸受１００が完成する。

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の小つば１０１ｂを乗り越える際、保持器１０４に無理な力が作用するため、保持器１０４の変形による歪みが許容範囲を超えると、保持器１０４が白化又は塑性変形したり、保持器１０４に割れが発生したりする場合もある。

そこで、本発明は、組み立て時に保持器の変形による歪みを低減することができる内輪ユニット、及び円すいころ軸受を提供することを目的とする。

（１）本発明は、外周に形成された内輪軌道面、前記内輪軌道面の軸方向一方側に設けられ径方向外側に突出する小つば、及び前記内輪軌道面の軸方向他方側に設けられ径方向外側に突出する大つばを有する内輪と、前記内輪軌道面に転動可能に配置されている複数の円すいころと、軸方向一方側の小径環状体、軸方向他方側の大径環状体、及び前記小径環状体と前記大径環状体とを連結している複数の柱を有し、当該大径環状体と当該小径環状体との間であって周方向で隣り合う前記柱同士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、前記柱の軸方向の中間部において周方向に突出して設けられ、前記ポケットに収容された前記円すいころの外周面の軸方向中間部分が接触して当該円すいころの径方向外側への脱落を阻止する抜止部を有し、前記軸方向中間部分が、前記円すいころの重心よりも軸方向一方側かつ径方向外側の部分である、内輪ユニットである。

内輪ユニット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、これらに内輪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径方向外側に変位して内輪の小つばを乗り越える必要がある。本発明では、円すいころの小径側部分が小つばを乗り越える際に、円すいころの外周面の軸方向中間部分が、保持器の柱に設けられた抜止部に接触することで、円すいころの径方向外側への脱落が阻止されるので、内輪を軸方向に押し付けて保持器を変形させることになる。
しかし、円すいころの外周面の軸方向中間部分は、円すいころの重心よりも軸方向一方側かつ径方向外側の部分であるため、抜止部を支点として、円すいころの大径側部分が径方向内側に揺動するとともに円すいころの小径側部分が径方向外側に揺動する。これにより、円すいころの小径側部分が小つばを乗り越えるために必要な径方向外側への変位量を小さくすることができるので、円すいころの小径側部分は小つばを乗り越え易くなる。従って、従来のように大きな力で内輪を軸方向に押し付ける必要がないので、保持器の変形による歪みを低減することができる。その結果、保持器が白化又は塑性変形したり、保持器に割れが発生したりするのを抑制することができる。

（２）前記抜止部は、前記柱から周方向に突出するにしたがって軸方向の幅が徐々に狭まるように三角柱状に形成されており、前記抜止部の突出端辺よりも軸方向一方側の前記三角柱状を構成する第一の面が、前記軸方向中間部分が接触する接触面とされているのが好ましい。
この場合、円すいころの外周面の軸方向中間部分が、三角柱状に突出して形成された抜止部の突出端辺に接触することはないので、抜止部に応力集中が生じるのを回避することができる。

（３）前記接触面の径方向内側の端縁に、Ｒ面取り部が形成されているのが好ましい。
この場合、円すいころの外周面の軸方向中間部分は、抜止部における接触面の径方向内側の端縁に形成されたＲ面取り部に接触するので、抜止部に応力集中が生じるのをさらに回避することができる。

（４）他の観点からみた本発明は、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の内輪ユニットと、前記内輪ユニットの内輪の径方向外側に設けられている外輪と、を備える円すいころ軸受である。
本発明の円すいころ軸受によれば、上記の内輪ユニットと同様の作用効果を奏する。

本発明によれば、組み立て時に保持器の変形による歪みを低減することができる。

本発明の実施形態に係る円すいころ軸受を示す断面図である。保持器の一部を内径側から見た説明図である。図２の要部を拡大した断面図である。図３のＡ矢視図である。図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。円すいころ軸受の組み立て手順を説明する説明図である。円すいころ軸受の組み立て手順を説明する説明図である。保持器の鉛直方向の下側に位置する円すいころを示す断面図である。従来の円すいころ軸受を示す縦断面図である。

［円すいころ軸受の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る円すいころ軸受を示す断面図である。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。

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つば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つば６とを有している。

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、外輪２の内周に形成された外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａ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の大つば６のつば面７と摺接する。

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体１１、軸方向他方側の大径環状体１２、及び周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱１３を有している。小径環状体１１及び大径環状体１２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１３は、小径環状体１１と大径環状体１２とを連結している。

小径環状体１１と大径環状体１２との間であって周方向で隣り合う二つの柱１３,１３同士の間に形成される空間は、円すいころ４を保持（収容）するポケット１４となる。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。ポケット１４の軸方向の長さは、後述する円すいころ軸受１の組み立て時（図７（Ａ）及び図８参照）に円すいころ４を揺動させるための隙間を確保した長さに設定されている。

保持器１０は、外輪２の内周面（外輪軌道面２ａ）に滑り接触可能であり、保持器１０の回転は外輪２によってガイドされる。つまり、本実施形態の円すいころ軸受１は、保持器１０が外輪２によって案内される外輪案内形式の軸受である。
保持器１０は、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。本実施形態の保持器１０は、潤滑油に対する耐性（耐油性）を備えさせるために、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）としている。このため、保持器１０は硬質となり比較的弾性変形しにくく割れやすい。

図３は、図２の要部を拡大した断面図である。図４は、図３のＡ矢視図である。図３と図４において、保持器１０は、柱１３の側面１３ａの軸方向の中間部において周方向に突出して設けられた抜止部２０を有している。本実施形態の抜止部２０は、柱１３の側面１３ａに一体に形成されている。抜止部２０は、ポケット１４に収容された円すいころ１４の外周面の軸方向中間部分（以下、単に「円すいころ１４の軸方向中間部分」という）が接触して円すいころ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。

抜止部２０は、柱１３の側面１３ａから周方向に突出するにしたがって軸方向の幅が徐々に狭まるように三角柱状に形成されている。抜止部２０の突出端辺２１よりも軸方向一方側に形成された三角柱状を構成する第一の面は、円すいころ４の軸方向中間部分が接触する接触面２２とされている。接触面２２は、突出端辺２１から軸方向一方側へ向かうにしたがって径方向の幅が徐々に広がるように台形状に形成されている。また、接触面２２は、ポケット１４に収容された円すいころ１４の重心Ｇよりも軸方向一方側かつ径方向外側に位置している。つまり、円すいころ４の軸方向中間部分は、重心Ｇよりも軸方向一方側かつ径方向外側に位置している。

抜止部２０の突出端辺２１よりも軸方向他方側に形成された三角柱状を構成する第二の側面は、円すいころ４の軸方向中間部分が接触しない非接触面２３とされている。非接触面２３は、接触面２２よりも面積が小さい矩形状に形成されている。

図５は、図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。図３と図５において、抜止部２０の突出端辺２１は径方向に真っすぐ延びている。抜止部２０の径方向内側の内端面２４は、突出端辺２１の径方向内端から、径方向内側かつ柱１３の側面１３ａ側に向かうように傾斜し、平面に形成されている。内端面２４の突出端辺２１に対する傾斜角度θは、接触面２２に円すいころ４の軸方向中間部分が接触したときの応力が最も低くなるように設定されている。本実施形態では、傾斜角度θは２０度に設定されている。

接触面２２の径方向内側の端縁（内端面２４との接続端縁）には、円すいころ４の軸方向中間部分が接触したときに応力集中が生じるのを回避するために、軸方向全長にわたってＲ面取り部２５が形成されている。Ｒ面取り部２５の曲率半径は、円すいころ４の軸方向中間部分が接触したときの応力が最も低くなるように設定されている。本実施形態では、前記曲率半径は１ｍｍに設定されている。

図３及び図４において、保持器１０は、柱１３の側面１３ａにおける軸方向他方側の端部の径方向外側において周方向に突出して設けられたころ止め部１５をさらに有している。本実施形態のころ止め部１５は、柱１３の側面１３ａに一体に形成されている。ころ止め部１５は、ポケット１４に収容された円すいころ１４の外周面における大径側部分４８が接触して円すいころ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は、軸受の組み立て時にポケット１４内で円すいころ４が揺動しても、当該円すいころ４に接触しない位置に設けられている。なお、保持器１０は、抜止部２０だけでも円すいころ４の径方向外側への脱落を十分に阻止できるので、ころ止め部１５を有していなくてもよい。

［円すいころ軸受の組み立て手順］
図６及び図７は、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６（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の内周側から各ポケット１４に円すいころ４を収容して保持器１０と円すいころ４とを組み合わせ、これに内輪３を組み付ける（図７（Ｂ））。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）抜止部２０を有している。

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６（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、この保持器１０及び円すいころ４のユニットに対して、内輪３を小つば５側から軸方向に沿って接近させて組み付ける。この際、図６（Ｂ）に示すように、円すいころ４の小径側部分４９が径方向外側に変位して内輪３の小つば５を乗り越える際、円すいころ４の軸方向中間部分が保持器１０の抜止部２０に接触するので、円すいころ４の径方向外側への脱落が阻止される。このため、円すいころ４の小径側部分４９が小つば５を乗り越えるためには、内輪３を軸方向に押し付けて保持器１０を変形させることになる。

しかし、本実施形態では、円すいころ４の軸方向中間部分は、前記のとおり、円すいころ４の重心Ｇよりも軸方向一方側かつ径方向外側の部分であるため、図７（Ａ）に示すように、円すいころ４は、抜止部２０を支点として図中の時計回り方向に揺動する。つまり、円すいころ４の大径側部分４８が径方向内側に揺動するとともに、円すいころ４の小径側部分４９が径方向外側に揺動する。これにより、円すいころ４の小径側部分４９が小つば５を乗り越えるために必要な径方向外側への変位量を小さくすることができるので、内輪３の軸方向への押し付け力が小さくても、円すいころ４の小径側部分４９は、小つば５を容易に乗り越えることができる。

そして、図７（Ｂ）に示すように、円すいころ４を収容した保持器１０に内輪３が組み付けられると、内輪３は、以下のように軸方向逆側（反押し付け方向）への移動が不能となる。
すなわち、図７（Ｂ）に示すように、保持器１０の中心線Ｃ（図１参照）を水平方向に沿わせた状態で保持器１０の鉛直方向上側に位置する円すいころ４は、自重により径方向内側に位置する内輪軌道面３ａに接触した状態で保持される。これにより、内輪３の小つば５の鉛直方向上側は、当該鉛直方向上側に位置する円すいころ４に引っかかることで、内輪３の軸方向逆側への移動が不能となる。

また、図８に示すように、保持器１０の鉛直方向の下側に位置する円すいころ４は、自重により径方向外側に変位し、円すいころ４の軸方向中間部分が抜止部２０の接触面２２に接触することで、円すいころ４が抜止部２０を支点として図中の時計回り方向に揺動する。つまり、円すいころ４の大径側部分４８が径方向外側に揺動するとともに、円すいころ４の小径側部分４９が径方向内側に揺動する。これにより、保持器１０の鉛直方向の下側に位置する円すいころ４は、小径側部分４９が内輪軌道面３ａに当接した状態で保持されるので、内輪３の小つば５の鉛直方向下側は、当該鉛直方向下側に位置する円すいころ４に引っかかることで、内輪３の軸方向逆側への移動が不能となる。

以上により、内輪３、円すいころ４及び保持器１０により構成される内輪ユニット５０は分解不能となるため、内輪ユニット５０がバラバラになるのを防ぐことが可能となる。そして、この内輪ユニット５０と外輪２とを軸方向に接近させて組み付けることで、図１に示すように円すいころ軸受１が構成される。

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、これらに内輪３を軸方向から接近させる。そうすると、円すいころ４の小径側部分４９が径方向外側に変位して内輪３の小つば５を乗り越える際に、円すいころ４の軸方向中間部分が保持器１０の抜止部２０に接触することで、円すいころ４の径方向外側への脱落が阻止されるので、内輪３を軸方向に押し付けて保持器１０を変形させることになる。

しかし、円すいころ４の軸方向中間部分は、円すいころ４の重心Ｇよりも軸方向一方側かつ径方向外側の部分であるため、抜止部２０を支点として、円すいころ４の大径側部分４８が径方向内側に揺動するとともに円すいころ４の小径側部分４９が径方向外側に揺動する。これにより、円すいころ４の小径側部分４９が小つば５を乗り越えるために必要な径方向外側への変位量を小さくすることができるので、円すいころ４の小径側部分４９は小つば５を乗り越え易くなる。

従って、従来のように大きな力で内輪３を軸方向に押し付ける必要がないので、保持器１０の変形による歪みを低減することができる。その結果、保持器１０が白化又は塑性変形したり、保持器１０に割れが発生したりするのを抑制することができる。特に、円すいころ軸受１のサイズが大きくなると、その組み立て時に内輪３を軸方向に押し付ける力が大きくなるので、このような場合に有効となる。

また、円すいころ４の軸方向中間部分は、三角柱状に形成された抜止部２０の突出端辺２１よりも軸方向一方側の接触面２２に接触し、突出端辺２１に接触することはないので、抜止部２０に応力集中が生じるのを回避することができる。

また、円すいころ４の軸方向中間部分は、抜止部２０の接触面２２における径方向内側の端縁に形成されたＲ面取り部２５に接触するので、抜止部２０に応力集中が生じるのをさらに回避することができる。

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、本発明の内輪ユニット及び円すいころ軸受は、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。例えば、抜止部２０の形状は、図示した形態以外でもよく、変更可能である。

１：円すいころ軸受２：外輪３：内輪
３ａ：内輪軌道面４：円すいころ４ａ：小端面
５：小つば６：大つば１０：保持器
１１：小径環状体１２：大径環状体１３：柱
１４：ポケット２０：抜止部２１：突出端辺
２２：接触面（第一の面）２５：Ｒ面取り部５０：内輪ユニット
Ｇ：重心

Claims

外周に形成された内輪軌道面、前記内輪軌道面の軸方向一方側に設けられ径方向外側に突出する小つば、及び前記内輪軌道面の軸方向他方側に設けられ径方向外側に突出する大つばを有する内輪と、
前記内輪軌道面に転動可能に配置されている複数の円すいころと、
軸方向一方側の小径環状体、軸方向他方側の大径環状体、及び前記小径環状体と前記大径環状体とを連結している複数の柱を有し、当該大径環状体と当該小径環状体との間であって周方向で隣り合う前記柱同士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、前記柱の軸方向の中間部において周方向に突出して設けられ、前記ポケットに収容された前記円すいころの外周面の軸方向中間部分が接触して当該円すいころの径方向外側への脱落を阻止する抜止部を有し、
前記軸方向中間部分が、前記円すいころの重心よりも軸方向一方側かつ径方向外側の部分である、内輪ユニット。
前記抜止部は、前記柱から周方向に突出するにしたがって軸方向の幅が徐々に狭まるように三角柱状に形成されており、
前記抜止部の突出端辺よりも軸方向一方側の前記三角柱状を構成する第一の面が、前記軸方向中間部分が接触する接触面とされている、請求項１に記載の内輪ユニット。
前記接触面の径方向内側の端縁に、Ｒ面取り部が形成されている、請求項２に記載の内輪ユニット。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内輪ユニットと、
前記内輪ユニットの内輪の径方向外側に設けられている外輪と、を備える円すいころ軸受。