(57)【要約】【課題】軽量コンパクトで定格負荷容量の大きい円すいころ軸受を提供する。【解決手段】内周に円すい状の一対の外方軌道面１ａ，１ａを有する外輪１と、各々の外周に各外方軌道面１ａ，１ａと対向する円すい状の内方軌道面２ｂを有する一対の内輪２と、内外輪２，１の両軌道面間２ｂ，１ａに配置した二列の円すいころ３と、円すいころ３を各列ごとに回転自在に保持する２個の保持器４を備えた円すいころ軸受において、各保持器４は、一対の内輪２の大径側に配置した環状部４ａと、環状部４ａから円すいころ３の小径側端面３ｂを超えない位置まで延伸した複数本の柱部４ｂを備え、各柱部４ｂの間に円すいころ３の大端３ａ側を配置し保持した。【選択図】図１
2008185142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に円すい状の外方軌道面を有する外輪と、外周に前記外方軌道面と対向する円すい状の内方軌道面を有する内輪と、前記内外輪の両軌道面間に配置した複数の円すいころと、各円すいころを回転自在に保持する保持器を備えた円すいころ軸受において、
前記保持器は、前記内輪の大径側に配置した環状部と、環状部から前記円すいころの小径側端面を超えない位置まで延伸した複数本の柱部を備え、各柱部の間に前記円すいころの大端側を配置し保持したことを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
内周に円すい状の一対の外方軌道面を有する外輪と、各々の外周に各外方軌道面と対向する円すい状の内方軌道面を有する一対の内輪と、前記内外輪の両軌道面間に配置した二列の円すいころと、前記円すいころを各列ごとに回転自在に保持する２個の保持器を備えた円すいころ軸受において、
各保持器は、前記一対の内輪の大径側に配置した環状部と、環状部から前記円すいころの小径側端面を超えない位置まで延伸した複数本の柱部を備え、各柱部の間に前記円すいころの大端側を配置し保持したことを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項３】
前記保持器の環状部に前記内輪の大径側に係合可能な係合部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の円すいころ軸受。
【請求項４】
前記保持器を冷間圧延鋼板（ＳＰＣ材）又は熱間圧延軟鋼板（ＳＰＨ材）で成形し、かつ、浸炭窒化処理又はガス軟窒化処理をしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【請求項５】
前記保持器をバネ鋼で成形したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受。
【請求項６】
前記保持器の係合部を自己潤滑性を有する樹脂材料で成形したことを特徴とする請求項３に記載の円すいころ軸受。
【請求項７】
前記保持器の各柱部の少なくとも先端に自己潤滑性を有する樹脂材料で成形した押え部を設け、前記円すいころを両側の押え部で挟んで回転自在に保持したことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項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、転動体として円すいころを用いた円すいころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば鉄道車両の車輪用軸受として、複列円すいころ軸受が用いられている（特許文献１参照）。従来の複列円すいころ軸受は、図４に示すように、一体型の外輪１０１と、一対の分割型の内輪１０２，１０２を備え、保持器１０４のポケット１０４ａ内に保持した円すいころ１０３を、内外輪１０１，１０２の間に回転自在に収容した構造となっている。
【０００３】
図４に示す複列円すいころ軸受に荷重が作用した場合は、円すいころ１０３がその大端側に押圧されるため、この荷重を受けるべく、円すいころ１０３の大端側の内輪１０２外周には大鍔部１０２ａを設けている。また、軸受を車両に組み込むまでの間に円すいころ１０３が小端側に脱落するのを防止するため、円すいころ１０３の小端側の内輪１０２外周にも小鍔１０２ｂを設けている。
【特許文献１】特開平７−１５１１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、軸受の負荷容量を増大させる設計として、円すいころの軸方向の長さ寸法を長くすることがある。円すいころを長くしようとした場合、大鍔１０２ａ又は小鍔１０２ｂの位置をずらさなければならないが、コンパクト化のため内輪幅を拡げないためには、小鍔１０２ｂの方を小さくしたりあるいは省略して、小端側を延長することが考えられる。なお、大鍔１０２ａは荷重を受けるためにある程度の大きさ（強度）が必要であるため、縮小・省略は不適当である。
【０００５】
しかし、図４に示す従来の構造では、円すいころの小端側を長くすると、保持器１０４，１０４の互いに接近する小端部１０４ｂ，１０４ｂが干渉するので、上記のような設計変更が困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、軽量コンパクトで定格負荷容量の大きい円すいころ軸受を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、内周に円すい状の外方軌道面を有する外輪と、外周に前記外方軌道面と対向する円すい状の内方軌道面を有する内輪と、前記内外輪の両軌道面間に配置した複数の円すいころと、各円すいころを回転自在に保持する保持器を備えた円すいころ軸受において、前記保持器は、前記内輪の大径側に配置した環状部と、環状部から前記円すいころの小径側端面を超えない位置まで延伸した複数本の柱部を備え、各柱部の間に前記円すいころの大端側を配置し保持したものである。
【０００８】
円すいころの小端側を軸方向に長く成形しても、それに伴って保持器が円すいころの小端側へ突出することがない。つまり、軸受の特に軸方向寸法の拡大を抑えつつ円すいころを長くして軸受の負荷容量を増大させることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、内周に円すい状の一対の外方軌道面を有する外輪と、各々の外周に各外方軌道面と対向する円すい状の内方軌道面を有する一対の内輪と、前記内外輪の両軌道面間に配置した二列の円すいころと、前記円すいころを各列ごとに回転自在に保持する２個の保持器を備えた円すいころ軸受において、各保持器は、前記一対の内輪の大径側に配置した環状部と、環状部から前記円すいころの小径側端面を超えない位置まで延伸した複数本の柱部を備え、各柱部の間に前記円すいころの大端側を配置し保持したものである。
【００１０】
円すいころの小端側を軸方向に長く成形しても、保持器同士が干渉することがない。これにより、内輪幅の拡大を抑えて、円すいころを長くすることができ、軸受の負荷容量を増大させることが可能となる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の円すいころ軸受において、前記保持器の環状部に前記内輪の大径側に係合可能な係合部を設けたものである。
【００１２】
保持器に係合部を設けたことによって、円すいころと保持器を組付けた内輪を外輪に組み込むまでの間に、あるいは、内輪を外輪から取り外したときに、円すいころが小端側に移動して内輪から脱落するのを阻止することができる。つまり、外輪がない場合は、円すいころはその自重によって小端側へ脱落しようとし、これに伴って、保持器も同方向に移動しようとする。このとき、保持器の係合部が内輪の大径側に係合するため、保持器のそれ以上の小端側への移動が規制される。そして、円すいころは保持器の柱部の間に保持されているため、円すいころの内輪からの脱落を阻止することが可能となる。これにより、円すいころ軸受の組立作業性・分解作業性が向上する。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受において、前記保持器を冷間圧延鋼板（ＳＰＣ材）又は熱間圧延軟鋼板（ＳＰＨ材）で成形し、かつ、浸炭窒化処理又はガス軟窒化処理をしたものである。
【００１４】
このように保持器を成形することにより、保持器の剛性を高め、特に柱部の耐摩耗性を向上させて円すいころの摺接による柱部の表面損傷を防止することができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の円すいころ軸受において、前記保持器をバネ鋼で成形したものである。
【００１６】
保持器の剛性を高めて、耐摩耗性を向上させることができ、特に円すいころの摺接による柱部の表面損傷を防止することができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項３に記載の円すいころ軸受において、前記保持器の係合部を自己潤滑性を有する樹脂材料で成形したものである。
【００１８】
係合部と内輪が接触するような構造にしても、樹脂材料の自己潤滑性により、回転時の係合部と内輪との間の摩擦を抑え、円滑な回転が可能となる。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の円すいころ軸受において、前記保持器の各柱部の少なくとも先端に自己潤滑性を有する樹脂材料で成形した押え部を設け、前記円すいころを両側の押え部で挟んで回転自在に保持したものである。
【００２０】
保持器が押え部にて円すいころを両側から確実に挟持するので、円すいころが保持器から脱落するのを防止することができる。また、樹脂材料の自己潤滑性により押え部と円すいころの表面との間に生じる摩擦を低減してトルクの増大を抑制し、円すいころを円滑に回転保持することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の円すいころ軸受によれば、軸受の特に軸方向寸法の拡大を抑えつつ、円すいころを長く成形することができ、軸受の負荷容量をアップすることができる。さらに、本発明の構造は、従来の保持器の小端部１０４ｂ（図４参照）を省略した形状となっているので、軸受の軸方向寸法の小型化や軽量化を図ることができる。すなわち、軽量コンパクトで負荷容量の大きい円すいころ軸受とすることができる。また、本発明を自動車の動力系に適用すれば、燃費の向上等も期待することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２３】
本発明に係る円すいころ軸受は、例えば図１に示すような鉄道車両の車輪用軸受に用いられる複列の円すいころ軸受である。同図において、本発明の円すいころ軸受は、一体型の外輪１と、一対の分割型の内輪２，２と、内外輪２，１の間に収容した二列の円すいころ３と、円すいころ３を各列ごとに保持する保持器４を主要な構成要素としている。
【００２４】
外輪１は両列の円すいころ３を各々転接させる一対の円すい状の外方軌道面１ａ，１ａを外周に有する。一対の内輪２，２は互いに小径側の端面２ａで直接に突き合わせて配置したものであり、内輪２は各列の円すいころ３を転接させる円すい状の内方軌道面２ｂを外周に有している。そして、内外輪２，１の対向する両軌道面２ｂ，１ａ間に円すいころ３を回転自在に収容している。
【００２５】
また、内輪２の大径側の外周に鍔部２ｃを設け、荷重が作用した場合の円すいころ３の大端３ａをこの鍔部２ｃで受け止めるようになっている。なお、内輪２の小径側の外周には鍔部（図４の小鍔１０２ｂに相当する）は設けていない。
【００２６】
保持器４は、それぞれ内輪２の互いに離間する大径側に配置した環状部４ａと、環状部４ａに周方向等間隔に付設した複数本の柱部４ｂを備えている。柱部４ｂは環状部４ａから円すいころ３の小径側端面３ｂ（小端）を超えない位置まで延伸して設けてある。この場合、柱部４ｂの先端は、円すいころ３の軸方向中間位置、つまり円すいころ３の軸方向長さ寸法の２分の１の位置付近にある。そして、各柱部４ｂの間に円すいころ３が１個ずつ配置され、図１に示す如く、柱部４ｂにて円すいころ３の大端３ａ側を保持している。各柱部４ｂは円すいころ３の周面に沿うように先端へ向かって互いに接近するように形成されている。
【００２７】
保持器４の材質としては、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ材）や熱間圧延軟鋼板（ＳＰＨ材）が用いられ、保持器４の成形後に浸炭窒化処理又はガス軟窒化処理の表面熱処理を施してある。また、浸炭窒化処理後、又は浸炭窒化処理をせずに、保持器４の円すいころ３が摺接する部分に高周波焼入れや衝撃焼入れの表面焼入れを行ってもよい。このようにして保持器４を製造することで、保持器４の剛性及び耐摩耗性を向上させることができる。また、上記ＳＰＣ材・ＳＰＨ材の代わりにバネ鋼を用いてもよい。
【００２８】
この円すいころ軸受の組立は、保持器４の各柱部４ｂの間に円すいころ３を収容した上で、各保持器４の内周側に内輪２を押し込んで組付け、さらに組付けたこれらを外輪１の内周にそれぞれ両側から嵌め込むことによって行われる。
【００２９】
図２は本発明の他の実施形態である。同図に示すように、保持器４の環状部４ａには周方向に等間隔に係止片４ｃが設けられている。係止片４ｃの個数は、特に限定しないが、４個から８個が好ましい。係止片４ｃは内輪２の最大外径部（鍔部２ｃの外周面）を越えて内径側に延びており、係止片４ｃの先端（内端）に内輪２の大径側に係合可能な係合部４ｄを有する。内輪２の鍔部２ｃには、保持器４の係合部４ｄが係合する環状の係合受け部２ｄが形成されている。この場合、係合受け部２ｄは、鍔部２ｃの外周面の軸線方向外側を切り欠いて形成されている。係合部４ｄと係合受け部２ｄとの間には、軸線方向及び径方向に僅かな隙間がある。
【００３０】
このように保持器４に係合部４ｄを設けたことによって、円すいころ３と保持器４を組付けた内輪２を外輪１に組み込むまでの間に、あるいは、外輪１から内輪２を取り外したときに、円すいころ３が内輪２から脱落するのを阻止することができる。つまり、外輪１がない場合は、円すいころ３はその自重によって小端３ｂ側へ脱落しようとし、これに伴って、保持器４も同方向に移動しようとする。このとき、保持器４の係合部４ｄが係合受け部２ｄと軸線方向外側から係合するため、保持器４のそれ以上の小端側への移動が規制される。そして、円すいころ３は保持器４の各柱部４ｂの間に保持されているため、円すいころ３が内輪２から脱落するのを防ぐことができる。
【００３１】
上記係合受け部２ｄは、係合部４ｄが軸線方向外側から係合できる形状のものであれば、図例の形状に限らず、例えば、鍔部２ｃの外周面に環状溝あるいは突条部を形成して、これを係合受け部４ｄとしてもよい。
【００３２】
また、保持器４の少なくとも係合部４ｄを自己潤滑性を有する樹脂材料で成形してもよい。この樹脂材料の自己潤滑性により、係合部４ｄと係合受け部２ｄが接触するような構造にしても、回転時の係合部４ｄと係合受け部２ｄとの間の摩擦を抑え、円滑な回転が可能となる。
【００３３】
自己潤滑性を有する樹脂材料としては、ポリアミド樹脂（ＰＡ４６、ＰＡ６６）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられ、また、これらの樹脂材料にカーボンファイバ（ＣＦ）やグラスファイバ（ＧＦ）等の充填材を所定量配合してもよい。
【００３４】
図３は本発明のさらに別の実施形態を示し、この場合、各保持器４の柱部４ｂの先端に自己潤滑性を有する樹脂材料から成る押え部４ｅをインサート成形等により設けている。各押え部４ｅは円すいころ３の表面に接触ないし押し付けられており、言い換えれば、円すいころ３は両側の押え部４ｅにて挟持される。そして、樹脂材料の自己潤滑性により、押え部４ｅは円すいころ３を円滑に回転自在に保持する。なお、押え部４ｅに使用する樹脂材料は、上述した係合部４ｄに使用する樹脂材料と同じものである。また、押え部４ｅは柱部４ｂの先端にのみ設ける場合に限らない。例えば、柱部４ｂの先端から中間部にわたって設けてもよい。
【００３５】
なお、上記図２と図３において、図１と同一の符号の箇所は図１と同様の構成であるので説明を省略する。
【００３６】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、本発明の円すいころ軸受の構成を一列の円すいころ軸受に適用してもよい。また、本発明を鉄道車両の車輪用軸受以外に、自動車の動力伝達系や、これ以外の工作機械の主軸等の支持に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る円すいころ軸受の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】同円すいころ軸受の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】同円すいころ軸受の別の実施形態を示す断面図である。
【図４】従来の円すいころ軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  外輪
１ａ  外方軌道面
２  内輪
２ｂ  内方軌道面
３  円すいころ
３ａ  大端
３ｂ  小端
４  保持器
４ａ  環状部
４ｂ  柱部
４ｄ  係合部
４ｅ  押え部
【図１】
2008185142.tif 000003
【図２】
2008185142.tif 000004
【図３】
2008185142.tif 000005
【図４】
2008185142.tif 000006