(57)【要約】【課題】同一軸受サイズに比べて負荷容量を向上することができ、近年要望されている小スペースで大きな荷重が負荷される部位に配置することが可能な円すいころ軸受およびこのような円すいころ軸受に用いることができる円すいころ軸受用内輪の加工方法を提供する。【解決手段】内輪２１と、外輪２２と、内輪２１と外輪２２との間に転動自在に配された複数の円すいころ２３と、円すいころ２３を円周所定間隔に保持する保持器２４とを備える。内輪２１の大径側に外径側へ突出する鍔部２６を設ける。この鍔部２６から小径端に達する軌道面２５を形成する。鍔部２６と軌道面２５とのコーナ部に、曲率半径が円すいころ２３の大端縁のアール部２８の曲率半径よりも小さくしたぬすみ部２７を設ける。【選択図】図１
2008169871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に転動自在に配された複数の円すいころと、円すいころを円周所定間隔に保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、
内輪の大径側に外径側へ突出して円すいころの大端面を受ける鍔部を設けて、この鍔部から小径端に達する軌道面を形成し、鍔部と軌道面とのコーナ部に、曲率半径が円すいころの大端縁面取り部の曲率半径よりも小さくしたぬすみ部を設け、前記内輪のぬすみ部の軸方向長さを円すいころの大端縁面取り部の軸方向長さよりも小さくするとともに、このぬすみ部の径方向長さを円すいころの大端縁面取り部の径方向長さよりも小さくたことを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
大径側に外径側へ突出する鍔部を設けて、この鍔部から小径端に達する軌道面を形成した円すいころ軸受用内輪の加工方法であって、
外径面がテーパ面である短円筒体の本体部と、この本体部の外径面の大径側に設けられる鍔部とを備えた内輪素材を成形した後、この内輪素材の外径面と鍔部の小径側端面とを同時に研削して、研削した外径面を軌道面とするとともに、研削した鍔部の小径側端面を円すいころの大端面対応面とすることを特徴とする円すいころ軸受用内輪の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円すいころ軸受及び円すいころ軸受用内輪の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車におけるエンジンの駆動力は、トランスミッション、プロペラシャフト、デファレンシャル、ドライブシャフトの何れか又は全てを含む動力伝達系を介して車輪に伝達される。
【０００３】
この動力伝達系では、シャフトを支持する軸受として、ラジアル荷重に対する負荷能力が高く、耐衝撃性にも優れる円すいころ軸受を使用する場合が多い。円すいころ軸受は、一般的には、図５に示すように、外周側に円すい状の軌道面１を有する内輪２と、内周側に円すい状の軌道面３を有する外輪４と、内輪２と外輪４との間に転動自在に配された複数の円すいころ５と、円すいころ５を円周所定間隔に保持する保持器６とを備える。
【０００４】
この円すいころ軸受では、円すいころ５と内外輪２，４の軌道面１、３とが線接触しており、内・外輪軌道面１、３およびころ中心Ｏが軸心Ｐ上の一点（図示せず）に一致するよう設計される。
【０００５】
このため、荷重が作用した場合には、円すいころ５がその大端側に押圧されるため、この荷重を受けるべく、内輪２の大径側には外径側へ突出する鍔部７が設けられている。また、この軸受を機械等に組込むまでの間に円すいころ５が小端側へ脱落しないようにするために、内輪２の小端側にも突出する鍔部８が設けられる。
【０００６】
自動車のデファレンシャルやトランスミッションに使用されている円すいころ軸受は、近年エンジンのトルクアップや多段化もあり、小スペースで大きな荷重が負荷されるケースが多くなっている。そこで、従来には、ころ間すきまを小さくすることで、ころ本数を増加させ、これによって負荷容量を上げるようにしたものがある（特許文献１）。また、ころ長さやころ径を大きくすることによって、負荷容量を上げるようにしたものもある。
【特許文献１】特開２００５−３５１４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、円すいころ軸受の内輪２は、鋼素材から鍛造→旋削→熱処理→研削という工程を経て製造される。研削加工は、端面１０，１１、内径面１２、軌道面１、および大鍔面１３（鍔部７のころ対応面）に対して行われる。
【０００８】
すなわち、軌道面１に対しては、図７に示すようなローラ状の研削体１５にて、軌道面１の研削が行われる。このため、軌道面１と鍔部７，８との各コーナ部には、研削体（砥石）１５の周縁部を逃がし、かつ円すいころ５との干渉をさけるためにぬすみ部１６、１７を設ける必要があった。
【０００９】
大鍔面１３に対しては、図８に示すような円盤状の研削体１８にて研削が行われる。このため、大径側のぬすみ部１６を大きくとる必要があった。すなわち、研削体１５の逃がしと、研削体１８の逃がしを必要とするためである。このため、図６に示すように、ぬすみ部１６は、底面が円弧状の本体部１６ａと、この本体部１６ａの軌道面１側の開口部から延びる平面状の開口側端面部１６ｂとからなり、このぬすみ部１６（つまり本体部１６ａ）の曲率半径Ｒを円すいころ５の大端縁のアール部(面取り部)５ａの曲率半径ｒよりも大きく設定している。また、ぬすみ部１６の軸方向長さＡを円すいころ５の大端縁面取り部５ａの軸方向長さａよりも大きくするとともに、このぬすみ部１６の径方向長さＢを円すいころ５の大端縁面取り部５ａの径方向長さｂよりも大きくしている。
【００１０】
このように、軌道面１の大径側及び小径側にぬすみ部１６、１７を設ければ、このぬすみ部１６、１７分、負荷容量の低下を招いていた。特に、大径側のぬすみ部１６を大きくとる必要があるため、負荷容量の低下は大きくなっていた。
【００１１】
また、軌道面１の大径側及び小径側に鍔部７、８を設けたことによって、軸方向スペース（内輪２の軌道面長さ及びころ長さ）に制約があり、ころ長さやころ径を大きくしようとしても、同一軸受サイズ内での負荷容量には限界があった。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて、同一軸受サイズに比べて負荷容量を向上することができ、近年要望されている小スペースで大きな荷重が負荷される部位に配置することが可能な円すいころ軸受およびこのような円すいころ軸受に用いることができる円すいころ軸受用内輪の加工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の円すいころ軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に転動自在に配された複数の円すいころと、円すいころを円周所定間隔に保持する保持器とを備えた円すいころ軸受において、内輪の大径側に外径側へ突出して円すいころの大端面を受ける鍔部を設けて、この鍔部から小径端に達する軌道面を形成し、鍔部と軌道面とのコーナ部に、曲率半径が円すいころの大端縁のアール部の曲率半径よりも小さくしたぬすみ部を設けたものである。
【００１４】
本発明の円すいころ軸受によれば、内輪の軌道面が鍔部から小径端に達するのもであって、従来において存在していた内輪の小径側の鍔部を省略したものである。このため、この省略する鍔部分、軌道面を大きくとることができる。また、小径側の鍔部を省略することによって、小径側のぬすみ部も省略することができ、しかも、鍔部と軌道面とのコーナ部に設けられるぬすみ部は、曲率半径が円すいころの大端縁のアール部の曲率半径よりも小さく、さらには、ぬすみ部の軸方向長さを円すいころの大端縁面取り部の軸方向長さよりも小さくするとともに、このぬすみ部の径方向長さを円すいころの大端縁面取り部の径方向長さよりも小さくしたことにより、ぬすみ部による軌道面の減少量は少ない。
【００１５】
円すいころ軸受用内輪の加工方法は、大径側に外径側へ突出する鍔部を設けて、この鍔部から小径端に達する軌道面を形成した円すいころ軸受用内輪の加工方法であって、外径面がテーパ面である短円筒体の本体部と、この本体部の外径面の大径側に設けられる鍔部とを備えた内輪素材を成形した後、内輪素材の外径面と鍔部の小径側端面とを同時に研削して、研削した外径面を軌道面とするとともに、研削した鍔部の小径側端面を円すいころの大端面対応面とするものである。
【００１６】
本発明の円すいころ軸受用内輪の加工方法によれば、内輪素材の外径面と鍔部の小径側端面とを同時に研削するので、従来のように、軌道面研削用の砥石と鍔部研削用砥石との２種類を使用しないで済む。このため、形成すべき研削用砥石の逃げ用のぬすみ部を小さくできる。また、研削時に、内輪素材の小径端には鍔部を有しないので、研削用砥石は軸方向長さに規制されない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の円すいころ軸受では、省略する鍔部およびぬすみ部分だけ、軌道面を大きくとることができ、さらに、大径側に設けられるぬすみ部は小さく、ぬすみ部による軌道面の減少量は少ない。このため、軌道面が可能な限り大きくでき、円すいころの軸心長さを長くできて、負荷容量を向上させることができる。すなわち、この軸受を用いれば、小スペースで大きな荷重が負荷される部位に配置する場合に好適となる。
【００１８】
本発明の円すいころ軸受用内輪の加工方法では、軌道面研削用の砥石と鍔部研削用砥石との２種類を使用しないので、研削用砥石の逃げ用のぬすみ部を小さくできる。このため、軌道面を大きくとることができることと、内輪素材の小径端には鍔部およびぬすみ部を有しないことと相俟って、この加工された内輪を円すいころ軸受に用いれば、負荷容量を向上させることができる。
【００１９】
また、研削時に、内輪素材の小径端には鍔部およびぬすみ部を有しないので、研削用砥石は軸方向長さに規制されず、種々のサイズの研削用砥石を使用でき、低コスト化を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る円すいころ軸受を示し、この円すいころ軸受は、内輪２１と、外輪２２と、内輪２１と外輪２２との間に転動自在に配された複数の円すいころ２３と、円すいころ２３を円周所定間隔に保持する保持器２４とを備える。
【００２２】
内輪２１はその外径面に円すい状の軌道面２５を有し、軌道面２５の大径側に外径側へ突出する鍔部２６が形成されている。すなわち、軌道面２５は鍔部２６から小径端まで形成され、従来の円すいころ軸受の内輪のように小径側に鍔部(小鍔)を有さない。このため、軌道面２５と鍔部２６との間のコーナ部のみにぬすみ部２７を形成している。この場合の鍔部２６は、円すいころ２３を通じてかかるアキシャル荷重を受けて、円すいころ２３を回転案内する大鍔である。また、従来において設けられている小鍔は、軸受回転中には特別な役割を果たすものでなく、このようなものを本発明では省略していることになる。
【００２３】
図３に示すように、ぬすみ部２７は、底面が円弧状の本体部２７ａと、この本体部２７ａの開口端部から延びる平面状の開口側端面２７ｂ、２７ｃとからなる。そして、ぬすみ部２７の大きさを図６に示す従来のものに比べて小さくしている。すなわち、ぬすみ部２７は、その曲率半径Ｒ１（本体部２７ａの曲率半径）をころ２３の大端縁のアール部(面取り部)２８の曲率半径ｒよりも小さく設定している。しかも、ぬすみ部２７の軸方向長さＡ１を円すいころ２３の大端縁面取り部２８の軸方向長さａ１よりも小さくするとともに、このぬすみ部２７の径方向長さＢ１を円すいころ２３の大端縁面取り部２８の径方向長さｂ１よりも小さくしている。すなわち、ａ１＞Ａ１、ｂ１＞Ｂ１、ｒ＞Ｒの関係となっている。
【００２４】
外輪２２はその内径面に円すい状の軌道面３０を有し、この軌道面３０と内輪２１の軌道面２５とを、保持器２４で保持された複数の円すいころ２３が転動することになる。円すいころ２３と内外輪２１，２２の軌道面２５、３０とが線接触しており、内・外輪軌道面２１，２２およびころ中心Ｏが軸心Ｐ上の一点（図示せず）に一致するよう設計される。
【００２５】
また、保持器２４は、図２に示すように、一対の環状部２４ａ、２４ｂと、円周等配位置でころ中心Ｏ方向に延びて環状部２４ａ、２４ｂを連結する柱部２４ｃとを備える。そして、周方向に沿って隣合う柱部２４ｃ、２４ｃで仕切られたポケット２４ｄに円すいころ２３が回転自在に収容される。なお、この保持器２４は、鋼板をプレス加工して製作したものであっても、合成樹脂材を成型したものであってもよい。
【００２６】
このように、構成された円すいころ軸受では、内輪２１の小径側には鍔部を有さないので、図１に示すように、円すいころ２３の小端面２３ｃを、内輪２１の小径側端面２１ｂに達するまで延ばすことができる。
【００２７】
次に、この円すいころ軸受の内輪２１の加工方法を説明する。すなわち、内輪２１は、鋼素材から鍛造→旋削→熱処理→研削という工程を経て製造する。研削加工は、端面２１ａ、２１ｂ、内径面３１、軌道面２５、および鍔面２６ａ（鍔部２６のころ対応面）に対して行う。
【００２８】
すなわち、研削前において、図４に示すように、外径面３５がテーパ面である短円筒体の本体部３６と、この本体部３６の外径面の大径側に設けられる鍔部３７とを備えた内輪素材３８を形成する。この内輪素材３８において、外径面３５と鍔部３７とのコーナ部にぬすみ部２７が形成されている。
【００２９】
この場合、外径面３５と鍔部３７の小径側端面３７ａとは、一つの研削具（研削砥石）３３で研削される。この研削砥石３３は、外径面３５を研削する軌道面用研削部３３ａと、小径側端面３７ａを研削する鍔面用研削部３３ｂとを備える。すなわち、軌道面用研削部３３ａと鍔面用研削部３３ｂとは、内輪２１の軌道面２５と、鍔面２６ａとが成す角度と同一角度γを成すように設定されている。
【００３０】
このため、この研削砥石３３をその軸心Ｏ１廻りに回転することによって、外径面３５と小径側端面３７ａとが同時に研削される。これによって、外径面３５が内輪２１の軌道面２５となり、小径側端面３７ａが内輪２１の鍔面２６ａとなり、内輪２１を形成することができる。
【００３１】
本発明の円すいころ軸受では、内輪２１の軌道面２５が鍔部２６から小径端に達するのもであって、従来において存在していた内輪２１の小径側の鍔部及びぬすみ部を省略したものである。このため、この省略する鍔部およびぬすみ部分だけ、軌道面２５を大きくとることができる。また、鍔部２６と軌道面２５とのコーナ部に設けられるぬすみ部２７は、その曲率半径ｒが円すいころ２３の大端縁のアール部（面取り部）２８の曲率半径Ｒよりも小さく、しかも、ａ１＞Ａ１、ｂ１＞Ｂ１であるので、図６に示すような従来の円すいころ軸受に比べて、ぬすみ部２７を設けたことによる軌道面２５の減少量は少ない。
【００３２】
このため、同一サイズの従来の円すいころ軸受用の内輪と比べて軌道面が大きくなり、この大きくなった分、円すいころ２３の軸心長さを長くでき、負荷容量を向上させることができる。小径側の鍔部及びぬすみ部を廃止して、ころ長さ（ころ軸方向長さ）を長くすることによって、同一サイズの従来の円すいころ軸受に対して負荷容量を１０％〜２０％程度向上させることができる。すなわち、この軸受を用いれば、小スペースで大きな荷重が負荷される部位に配置する場合に好適となる。
【００３３】
円すいころ軸受用内輪の加工方法では、内輪素材３８の外径面３５と鍔部３７の小径側端面３７ａとを同時に研削するので、従来のように、軌道面研削用の砥石と鍔部研削用砥石との２種類を使用しないで済む。このため、形成すべき研削用砥石の逃げ用のぬすみ部２７を小さくできる。このため、軌道面２５を大きくとることができることと、内輪素材３８の小径端には鍔部およびぬすみ部を有しないことと相俟って、この加工された内輪２１を円すいころ軸受に用いれば、負荷容量を向上させることができる。
【００３４】
また、研削時に、内輪素材３８の小径端には鍔部を有しないので、研削用砥石は軸方向長さに規制されない。このため、種々のサイズの研削用砥石を使用でき、低コスト化を達成できる。
【００３５】
ところで、内輪２１の小径側には、鍔部を有さないので、この軸受を機械等に組込むまでの間に円すいころ２３が小端側へ脱落するおそれがある。このため、円すいころ２３が落下しないように、大径側の鍔部に係合する引っ掛け部を保持器に設けるのが好ましい。この場合、引っ掛け部が引っ掛かる切欠部等を大径側の鍔部に形成する必要があるが、この切欠部を形成する場合、内輪２１の軌道面２５側に影響を及ぼすものではなく、本発明における構成およびこの構成に基づく作用効果に影響を及ぼさない。
【００３６】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、単列で用いても複列で用いてもよい。また、この円すいころ軸受は、従来から円すいころ軸受を用いることができる種々の部位に用いることができる。特に、自動車のデファレンシャルやトランスミッションに用いるのが、エンジンのトルクアップや多段化に対応できて好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態を示す円すいころ軸受の断面図である。
【図２】前記円すいころ軸受の保持器の簡略斜視図である。
【図３】前記円すいころ軸受の要部拡大断面図である。
【図４】前記円すいころ軸受の内輪加工方法を示す断面図である。
【図５】従来の円すいころ軸受の断面図である。
【図６】従来の円すいころ軸受の要部拡大断面図である。
【図７】従来の円すいころ軸受の内輪の軌道面の加工方法を示す断面図である。
【図８】従来の円すいころ軸受の内輪の鍔部の加工方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
２１    内輪
２２    外輪
２３    円すいころ
２４    保持器
２５    軌道面
２６ａ  小径側端面
２７    ぬすみ部
２８    アール部
３５    外径面
３６    本体部
３７    鍔部
３７ａ  小径側端面
３８    内輪素材
【図１】
2008169871.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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