(57)【要約】【課題】外輪を安価に製作でき、かつ耐荷重性能にも優れた円すいころ軸受を提供する。【解決手段】外輪５を鋼板からプレス加工によって成形されるものとし、その軌道面５ａおよびその軌道面５ａを有するテーパ部１０の外周面１０ａのそれぞれの軸方向断面形状を、外輪５をハウジング２の内周面２ａに取り付けたときに、ハウジング２内周のテーパ面２ｂの凸形の軸方向断面形状と一致するように形成することにより、軸受運転中には、外輪軌道面５ａの形状がほぼ設計者の意図通りのクラウニング形状となって、外輪５に作用する面圧が均一化され、優れた耐荷重性能が得られるとともに、従来の外輪製作時の切削加工や研削加工が不要となり、外輪５の製作コストを低減できるようにしたのである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪のそれぞれのテーパ状の軌道面の間に複数の円すいころを組み込み、これらの各円すいころを保持器で転動自在に保持した円すいころ軸受において、
前記外輪が鋼板をプレス加工して成形したものであり、前記外輪の軌道面およびその軌道面を有するテーパ部の外周面のそれぞれの軸方向断面形状が、前記外輪をハウジングの内周面に取り付けたときに、前記ハウジングの内周面に形成されたテーパ面の凸形の軸方向断面形状と一致するように形成されていることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
前記外輪の小径側外径が前記ハウジングの小径側内径よりも大きく形成され、前記外輪が弾性変形した状態で前記ハウジングの内周面に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受。
【請求項３】
前記外輪の素材となる鋼板は、炭素含有量が０．８ｍａｓｓ％以上のものであることを特徴とする請求項１または２に記載の円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安価に製造できる円すいころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受は、大きなラジアル荷重とスラスト荷重を同時に支持するのに適した転がり軸受として広く使用されている。その一般的な構造は、外周面にテーパ状の軌道面を有する内輪と、内周面にテーパ状の軌道面を有する外輪と、これらの両軌道輪の軌道面の間に組み込まれる複数の円すいころと、各円すいころを転動自在に保持する保持器とを備え、内輪の大径側端部に大鍔を小径側端部に小鍔を一体形成して、円すいころおよび保持器が内輪から脱落しないようにしている。
【０００３】
このような従来の円すいころ軸受では、外輪を製作する際、通常、鋼材の塊を素材として鍛造加工、切削加工、熱処理および研削加工を順に施しているが、その加工にかかるコストが軸受全体の製造コストを押し上げている。
【０００４】
そこで、本出願人は、外輪を鋼板からプレス加工によって成形されたものとすることにより、従来の外輪製作時の切削加工および研削加工を不要として、外輪の製作コストを低減することを提案した（特許文献１参照。）。
【０００５】
また、特許文献１では、鋼板からプレス加工によって成形される外輪の軌道面の軸方向断面形状を凸形（凸曲線状）に形成することにより、軸受運転時に外輪に作用する面圧を均一化して、ころのエッジから受ける面圧を低減し、耐荷重性能の向上を図ることも提案している。なお、このように軌道面ところのエッジとの間の応力集中による過大な接触面圧の発生を避けるために、軌道面の軸方向断面形状を凸形とすることは、一般に「クラウニング」と呼ばれ、その形状は「クラウニング形状」と呼ばれることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−３６５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１に記載の円すいころ軸受は、ハウジングに取り付けられる際に、内周面に軌道面を有する外輪のテーパ部が、ハウジング内周に形成された線形テーパ面に当接するようになっている。このため、上述したように外輪の軌道面をクラウニング形状とする場合に、外輪テーパ部の外周面の軸方向断面形状も軌道面と同様に凸形とすると、軸受運転中にその凸形の外周面がハウジング内周の線形テーパ面に倣うように外輪が変形し、外輪軌道面の形状が設計者の意図したクラウニング形状から外れて、外輪軌道面ところ転動面との間の接触面圧、特にエッジ面圧が過大となり、十分な耐荷重性能が得られなくなるおそれがある。
【０００８】
これに対し、外輪のテーパ部の外周面形状を線形テーパとすれば、軸受運転中の外輪の変形が小さくなって、外輪軌道面の形状はほぼ設計者の意図通りのクラウニング形状となるので、耐荷重性能を確保できる。しかし、このような形状の外輪は、板厚が一定の鋼板からプレス加工で精度よく成形することは難しいので、一定板厚の鋼板をプレス加工した後に切削加工や研削加工して成形することが必要となり、コスト低減効果の小さいものとなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、外輪を安価に製作でき、かつ耐荷重性能にも優れた円すいころ軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために、内輪と外輪のそれぞれのテーパ状の軌道面の間に複数の円すいころを組み込み、これらの各円すいころを保持器で転動自在に保持した円すいころ軸受において、前記外輪が鋼板をプレス加工して成形したものであり、前記外輪の軌道面およびその軌道面を有するテーパ部の外周面のそれぞれの軸方向断面形状は、前記外輪をハウジングの内周面に取り付けたときに、前記ハウジングの内周面に形成されたテーパ面の凸形の軸方向断面形状と一致するように形成した構成を採用した。
【００１１】
上記の構成によれば、軸受運転中の外輪の変形が抑えられ、外輪軌道面の形状がほぼ設計者の意図通りのクラウニング形状となることにより、外輪に作用する面圧が均一化されて耐荷重性能の向上が図れるとともに、外輪を一定板厚の鋼板からプレス加工のみで成形することができるので、従来の外輪製作時の切削加工および研削加工が不要となり、外輪の製作コストを低減できる。
【００１２】
また、前記外輪の小径側外径を前記ハウジングの小径側内径よりも大きく形成して、前記外輪が弾性変形した状態で前記ハウジングの内周面に取り付けられるようにすれば、外輪とハウジングとの間に隙間が生じにくくなるので、その隙間への異物の侵入や噛み込みによる外輪軌道面のクラウニング形状の変化を防止でき、耐荷重性能を安定して維持することができる。
【００１３】
また、前記外輪の素材となる鋼板は、耐摩耗性および熱処理のしやすさの点から、炭素含有量が０．８ｍａｓｓ％以上のものとするとよい。
【発明の効果】
【００１４】
上述したように、本発明の円すいころ軸受は、外輪を鋼板からプレス加工によって成形されるものとし、外輪の軌道面およびその軌道面を有するテーパ部の外周面のそれぞれの軸方向断面形状を、外輪をハウジングの内周面に取り付けたときに、ハウジング内周のテーパ面の凸形の軸方向断面形状と一致するように形成したものであるから、耐荷重性能に優れるとともに、従来の外輪製作時の切削加工や研削加工が不要で、安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の円すいころ軸受の組込状態の縦断正面図
【図２】図１の外輪のハウジングへの取付方法を示す縦断正面図
【図３】外輪のハウジングへの取付方法の変形例を示す縦断正面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は実施形態の円すいころ軸受１をハウジング２と回転軸３の間に組み込んだ状態を示す。この円すいころ軸受１は、外周面にテーパ状の軌道面４ａを有する内輪４と、内周面にテーパ状の軌道面５ａを有する外輪５と、これらの両軌道輪４、５の軌道面４ａ、５ａの間に組み込まれる複数の円すいころ６と、各円すいころ６を転動自在に保持する保持器７とを備え、内輪４の大径側端部に大鍔８を小径側端部に小鍔９を一体形成して、円すいころ６および保持器７が内輪４から脱落しないようにしたものである。その内輪４は回転軸３の外周面に嵌め込まれ、外輪５はハウジング２の内周面に取り付けられる。
【００１７】
前記外輪５は、板厚が一定の熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板からプレス加工によって成形したものである。その素材となる鋼板の材質は、炭素含有量が０．８ｍａｓｓ％以上のもの、例えば、高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳで規定されるＳＵＪ２）や、炭素工具鋼（ＪＩＳで規定されるＳＫ４、ＳＫ５）としている。この材質の選定理由は、軸受に必要な性質である耐摩耗性に優れていること、流通量が多く鋼材価格が安価なこと、および炭素含有量が多いため、プレス加工後は低コストの熱処理（ずぶ焼入れ）で従来と同水準の硬度分布が得られることにある。
【００１８】
この外輪５は、内周面が軌道面５ａとなっているテーパ部１０と、テーパ部１０の大径側端部から径方向外側に延びるフランジ部１１と、テーパ部１０の小径側端部から軸方向に延びる直筒部１２とからなる。その軌道面５ａおよびテーパ部１０の外周面１０ａのそれぞれの軸方向断面形状は、図1の状態で、すなわち外輪５をハウジング２の内周面２ａに取り付けたときに、ハウジング２の内周面２ａに形成されたテーパ面２ｂの凸形の軸方向断面形状と一致するように形成されている。
【００１９】
また、この外輪５は、図２に示すように、ハウジング２の内周面２ａに取り付ける前の状態では、小径側外径がハウジング２の小径側内径よりもδだけ大きく形成されている。そして、図２の状態から外輪５をハウジング２の内周に圧入することにより、外輪５が弾性変形した状態でハウジング２の内周面２ａに取り付けられ、前述のように外輪５の軌道面５ａおよびテーパ部１０の外周面１０ａの軸方向断面形状とハウジング２の内周のテーパ面２ｂの軸方向断面形状とが一致するようになっている。
【００２０】
この円すいころ軸受１は、上記の構成のものであり、軸受運転中には、外輪５の軌道面５ａおよびテーパ部１０の外周面１０ａの軸方向断面形状がハウジング２の内周のテーパ面２ｂの凸形の軸方向断面形状と一致するので、外輪５の変形が抑えられて外輪軌道面５ａの形状がほぼ設計者の意図通りのクラウニング形状となり、その結果、外輪５に作用する面圧が均一化されて優れた耐荷重性能が得られる。しかも、外輪５を一定板厚の鋼板からプレス加工のみで成形できるので、従来の外輪製作時の切削加工や研削加工が不要で、安価に製造することができる。
【００２１】
また、外輪５はハウジング２の内周面２ａに圧入されて弾性変形した状態で取り付けられ、ハウジング２との間に隙間が生じにくくなるようにしたので、その隙間への異物の侵入や噛み込みによる外輪軌道面５ａのクラウニング形状の変化を防止でき、耐荷重性能を安定して維持することができる。
【００２２】
図３は、円すいころ軸受１のハウジング２への取付方法の変形例を示す。この変形例では、外輪５をハウジング内周面２ａに圧入した後、外輪５のフランジ部１１にあけたボルト孔１１ａを通してハウジング２にボルト１３をねじ込んでいる。これにより、外輪５をハウジング２に対して廻り止めすると同時に抜け止めすることができるので、円すいころ軸受１をより安定して使用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１  円すいころ軸受
２  ハウジング
２ａ  内周面
２ｂ  テーパ面
３  回転軸
４  内輪
４ａ  軌道面
５  外輪
５ａ  軌道面
６  円すいころ
７  保持器
８  大鍔
９  小鍔
１０  テーパ部
１０ａ  外周面
１１  フランジ部
１２  直筒部
１３  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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