(57)【要約】【課題】鍔面と内輪の軌道部との交差部の応力集中を排除することで、鍔部強度がすぐれ、かつ軸受寿命を向上できる円すいころ軸受を提供する。【解決手段】外輪２と内輪３と外輪２と内輪３の間に配置された複数の円すいころ４とを備える円すいころ軸受において、内輪３は内周に内径面３１ｄ、外周に軌道面３１ａおよび、外径面３１ｂを有する内輪本体部３１と、円すいころ４の大端面４ｂに接する鍔部３２とに分離され、鍔部３２は内輪本体部３１に外接して配置され、鍔部３２の内径面３２ｂおよび内輪本体部３１の外径面３１ｂは前記内輪本体部３１の内径面３１ｄと同心の円筒面に形成することにより、鍔部３２と内輪本体部３１は軸方向に相対移動が可能である。【選択図】図２
2012112517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪の間に配置された複数の円すいころとを備える円すいころ軸受において、
前記内輪は内周に内径面、外周に軌道面および、外径面を有する内輪本体部と、前記円すいころの大端面に接する鍔部とに分離され、前記鍔部は前記内輪本体部に外接して配置され、
前記鍔部の内径面および前記内輪本体部の外径面が前記内輪本体部の内径面と同心の円筒面に形成されることにより、前記鍔部と前記内輪本体部は軸方向に相対移動が可能であることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】
前記鍔部の内径面の直径および前記内輪本体部の外径面の直径は前記複数の円すいころの最大内接円径に略等しく形成された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】
前記鍔部の内径面と前記内輪本体部の外径面は締め代を持った嵌めあいで係合されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円すいころ軸受。
【請求項４】
前記鍔部の内径面と前記内輪本体部の外径面の間に保持リングが介在され、前記保持リングによって前記内輪本体部と前記鍔部が係止されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の円すいころ軸受。
【請求項５】
前記保持リングは弾性材料で形成されたことを特徴とする請求項４に記載の円すいころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円すいころ軸受に係り、より詳しくは、自動車の終減速機、その他に使用される円すいころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の終減速機のようなスラスト荷重の大きな用途には、通常、外輪と、内輪と、外輪と内輪の間に配置された複数の円すいころと、内輪に前記円すいころの大端に接する鍔面を有する鍔部とを備える円すいころ軸受が使用される。前述の構成において、鍔面には円すいころの端面から軸方向の負荷が作用し、鍔面と内輪の軌道部の交差部には大きな応力の集中が発生するので、鍔部の強度が低下し、内輪の寿命が低下する。
【０００３】
この対応として、鍔部の軸方向の幅を拡大することが考えられるが、鍔部の軸方向の幅の拡大には、軸受の組幅の拡大か、内輪の軌道部の幅の縮小が必要である。しかし、通常は軸受の組幅は制限されており、軸受の組幅の拡大は困難である。又軌道部の幅の縮小は軸受の負荷容量の減少すなわち軸受寿命の減少をもたらす。
【０００４】
また、図８に示す円すいころ軸受２１のように、内輪２３の鍔面２３ｆと軌道部２３ａの交差部２３ｄに切削加工による逃げＡを形成し、応力集中を緩和するやり方もある。
また、他の応力集中の対応として、図９に示す円すいころ軸受３１のように、内輪３３の鍔面３３ｆと軌道部３３ａとの交差部２２ｄは逃げを廃止し、断面円弧状の隅部Ｂとしたもの（特許文献１参照）等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７―３３３０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の鍔部の幅の拡大や、前記交差部の研削仕上げ等の鍔部強度向上手段は、交差部の応力集中を緩和することはできるが、いずれの対策案も交差部が最弱部であることは変わらず、根本的な鍔部強度向上策とはなっていない。また、前記いずれの対策案も鍔部の軸方向外方側面と軸肩部端面の間に隙間が存在する場合、前記交差部の応力はさらに増大し鍔部強度は低下する。
【０００７】
この発明の目的は、鍔面と内輪の軌道部との交差部の応力集中を排除することで、鍔部強度がすぐれ、かつ軸受寿命を向上できる円すいころ軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、外輪と内輪と前記外輪と前記内輪の間に配置された複数の円すいころとを備える円すいころ軸受において、前記内輪は内周に内径面、外周に軌道面および、外径面を有する内輪本体部と、前記円すいころの大端面に接する鍔部とに分離され、前記鍔部は前記内輪本体部に外接して配置され、前記鍔部の内径面および前記内輪本体部の外径面は前記内輪本体部の内径面と同心の円筒面に形成することにより、前記鍔部と前記内輪本体部は軸方向に相対移動が可能であることである。
【０００９】
円すいころ軸受が荷重を受けると、前記鍔面には前記ころの大端面より軸方向の負荷が作用するが、本発明においては、前記鍔部はあらかじめ内輪本体部と分離しているため、前記大鍔面と前記内輪本体部の軌道面の交差部に応力の集中が発生することはない。さらに、前記鍔部は軸方向に移動が可能であり、組付け状態において、軸肩部端面と前記鍔部の外方側面との間に隙間が存在していても、前記ころの大端面よりの軸方向の負荷によって、前記鍔部は、前記外方側面が前記軸肩部端面に接触するまで移動し安定した位置関係を保ち通常の組付け状態と同等の鍔部の強度が確保できる。
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記鍔部の内径面の直径および前記内輪本体部の外径面の直径は前記複数の円すいころの最大内接円径に略等しく形成されたことである。
【００１１】
前記円すいころの最大内接円径とは前記ころが軸受に組み込まれた状態で前記ころの転動面が前記内輪本体の軌道面に接する最大径である。上記構成によれば前記ころの転動面と前記内輪本体の軌道面との有効接触長さが確保されるため、軸受負荷容量を保つ範囲で前記鍔部の前記外方側面の面積は最大となり、鍔部の軸方向圧縮応力を軽減することができる。
【００１２】
上記の課題を解決するため、請求項３に係る発明の構成上の特徴は、前記鍔部の内径面と前記内輪本体部の外径面は締め代を持った嵌めあいで係合されたことである。上記構成によれば、運搬時や組付け時における前記鍔部と前記内輪本体部の分離による不具合を防止できる。
【００１３】
上記の課題を解決するため、請求項４に係る発明の構成上の特徴は、前記鍔部の内径面と前記内輪本体部の外径面の間に保持リングが介在され、前記保持リングによって前記内輪本体部と前記鍔部が係止されたことである。上記構成によれば、運搬時や組付け時における前記鍔部と前記内輪本体部の分離による不具合を防止でき、かつ前記鍔部の内径面と前記内輪本体部の外径面をすきまを持った嵌めあいで係合することにより、前記軸方向の負荷による前記鍔部の移動は容易に行え、常に安定した位置関係を保ち通常の組付け状態と同等の鍔部の強度が確保できる。
【００１４】
上記の課題を解決するため、請求項５に係る発明の構成上の特徴は、前記保持リングは弾性材料で形成されたことである。前記保持リングを弾性材料で形成することにより、上記の前記鍔部と前記内輪本体部とは容易に係止可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鍔面と内輪の軌道部との交差部の応力集中排除することで、鍔部の強度にすぐれ、かつ軸受寿命を向上できる円すいころ軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の円すいころ軸受の断面図である。
【図２】図１の円すいころ軸受の構成を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の円すいころ軸受の作用を説明する説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の円すいころ軸受の作用を説明する説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の円すいころ軸受の作用を説明する説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の円すいころ軸受の断面図である
【図７】図６の円すいころ軸受の内輪の構成を説明する説明図である。
【図８】第１の従来例の円すいころ軸受の断面図である。
【図９】第２の従来例の円すいころ軸受の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の第1の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態の円すいころ軸受１の断面図である。
円すいころ軸受１は外輪２と、内輪３と、複数の円すいころ４と、複数の円すいころ４を保持する保持器５を備え、内輪３は内輪本体部３１と鍔部３２とで構成される。
【００１９】
図２は図１の円すいころ軸受１の構成を説明する説明図である。
外輪２は、内周側に円すい軌道面２ａを有する。一方内輪本体部３１は内周側に内径面３１ｄと外周側に円すい軌道面３１ａおよび、円すい軌道面３１ａの最大径位置で円すい軌道面３１ａに連なり、内径面３１ｄと同心の円筒形状に形成された外径面３１ｂを有し、外径面３１ｂから半径方向内方に延在して内径面３１ｄに垂直な軸受背面３１ｃを有する。
【００２０】
ここで、内輪本体部３１の外径面３１ｂの直径は、円すいころ４が円すいころ軸受１に組み込まれた状態で円すいころ４の転動面が内輪本体部の軌道面に接する最大径すなわち最大内接円径ｄｒに略等しく形成されており、円すいころ軸受１の定格荷重算出の要素である円すいころ４の転動面４ａと内輪本体部３１の軌道面３１ａとの有効接触長さが確保されている。すなわち、内輪本体部３１の外径面３１ｂの直径は、軸受定格荷重を確保できる範囲での最小値となっている。
【００２１】
鍔部３２は内周側に内輪本体部３１の外径面３１ｂと同心の円筒形状に形成された内径面３２ｂを、軸方向内方の端面に中心軸が軸受の回転中心ＣＬに等しく半径方向内方に凹状の円すい形状の鍔面３２ａをそれぞれ有している。ここで鍔面３２ａの断面形状は直線または、直線に近い軸方向外方に凹状の円弧に形成されている。もう一方の端面は内径面３２ｂに垂直な外方端面３２ｃである。内径面３２ｂの直径は内輪本体部３１の外径面３１ｂの直径と略等しく、上述のごとく、軸受定格荷重を確保できる範囲での最小値に形成されている。これにより、前記外方側面３２ｃの面積は、軸受定格荷重を確保できる範囲で最大となる。
【００２２】
また、複数の円すいころ４は円すい形状の転動面４ａおよび、大端面４ｂを有する。また、転動面４ａと大端面４ｂの交差部に面取り４ｃを有する。ここで大端面４ｂは転動面４ａを延長した円すいの頂点Ｏから大端面４ｂまでの距離に略等しい曲率半径Ｒｒを持つ球面に形成されている。
【００２３】
図１および、図２に示すように、複数の円すいころ４は対向する外輪２の円すい軌道面２ａと、内輪本体部３１の円すい軌道面３１ａに転動面４ａを接し、鍔面３２ａに大端面４ｂを接して、保持器５に所定の間隔に保持されている。また、内輪本体部３１と鍔部３２とは、内輪本体部３１の外径面３１ｂと鍔部３２の内径面３２ｂとが軸受１に通常の予圧が与えられた時は軸方向に相対移動可能であるが、軸受１の自重のみでは相対移動できない程度のしめしろの嵌合いで係合されている。すなわち、運搬時や組付け時の鍔部３２と内輪本体部３１の分離による不具合を防止できる。
【００２４】
図３は本実施形態の円すいころ軸受の作用を説明する説明図である。
車両の終減速器等の軸受装置に組込まれた本実施形態の円すいころ軸受１は、内輪本体３１は前記軸受装置の軸５０に圧入され、内輪本体部３１の背面３１ｃおよび、鍔部３２の外方端面３２ｃは軸５０の肩部端面５０ａに接して組込まれている。
【００２５】
ここで、円すいころ軸受１がスラスト荷重Ｆａおよびラジアル荷重Ｆｒを受けると、各円すいころ４の転動面４ａと外輪軌道２ａの間の負荷Ｐｏ、転動面４ａと内輪軌道３１ａの間の負荷Ｐｉおよび円すいころ４の端面４ｂと前記鍔面３２ａとの間の負荷Ｐｒが作用する。このとき、本実施形態の円すいころ軸受１においては、鍔部３２はあらかじめ内輪本体部３１とは分離しているため、鍔部３２には主に軸方向の圧縮応力が発生するだけで、従来の円すいころ軸受に見られるような鍔面と内輪軌道面の交差部の応力集中は生じない。その結果、鍔部の強度が低下することがない。また、軸５０の肩部端面５０ａと接触する鍔部３２の外方側面３２ｃの面積は上述のごとく、軸受定格荷重を確保できる範囲で最大に形成されているため、鍔部３２の軸方向の圧縮応力は軸受定格荷重を確保できる範囲で最小となる。
【００２６】
図４および図５に軸５０の肩部端面５０ａの平坦度が悪く、肩部端面５０ａと鍔部３２の外方端面３２ｃとの間に隙間δが形成され場合を示す。この状態で円すいころ軸受１が荷重ＦｒおよびＦａを受け、鍔面３２ａに負荷Ｐｒが作用すると、従来の円すいころ軸受においては鍔面と内輪軌道面の交差部に極端に大きな応力の集中がみられ、鍔の寿命は著しく短くなるが、本実施形態の円すいころ軸受１においては、図５に示すように、鍔部３２は前記隙間δに略等しい距離だけ軸方向外方に移動し、軸５０の肩部端面５０ａに接触し安定状態を保つため、鍔部には異常な応力の集中は発生しない。
【００２７】
すなわち本実施形態の円すいころ軸受１によれば、通常の組付け状態においても、軸５０の肩部端面５０ａの平坦度が悪い組付け状態においても従来の円すいころ軸受にくらべ鍔部強度が優れ、軸受の長寿命化を図ることができる。
さらに鍔部の幅を縮小することも可能になり、通常の軸受に比べ転動面の長さが長い円すいころを採用することにより、軸受の負荷容量を増大させることもできる。
【００２８】
次に、図６および図７に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明するが、第２の実施形態の円すいころ軸受１１では、第１の実施形態の円すいころ軸受１と共通の構成、作用効果については説明を省略することにし、第１の実施形態の円すいころ軸受１と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。
【００２９】
図６は本発明の第２の実施形態の円すいころ軸受１１の断面図である。
図７は図６の円すいころ軸受１１の構成を説明する説明図である。
第２の実施形態は内輪本体部１３１と鍔部１３２の係合部が第１の実施形態と異なる。
図６および図７において、内輪本体部１３１の外径部１３１ｂの軸方向外方には矩形の溝１３１ｅを有し、鍔部１３２の内径部１３２ｂ軸方向外方には矩形の溝１３２ｅを有している。また、鍔部１３２の内径部１３２ｂと内輪本体部１３２の外径部１３１ｂはすきま嵌めで嵌合されている。さらに、溝１３１ｅおよび、１３２ｅには例えばＯリング等の弾性材料で形成された保持リング１３３が挿入され、鍔部１３２と内輪本体１３１が係止されている。
【００３０】
本実施形態の円すいころ軸受１１によれば、軸受を容易に組立てることができ、また、運搬時や組付け時の鍔部１３２と内輪本体部１３１の分離を防止でき、かつ軸方向の負荷による鍔部の移動は容易に行え、常に安定状態を保つため、鍔部に異常な応力の集中は発生せず、鍔部強度が優れ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００３１】
なお、第２の実施形態における円すいころ軸受１１はＯリング等の弾性材料で形成された保持リング１３３で構成されているが、この発明では金属材料で形成された保持リングで構成される円すいころ軸受であってもよい。
【００３２】
また、第２の実施形態における円すいころ軸受１１は内輪本体部１３１および、鍔部１３２の両方に保持リング１３３を挿入する矩形の溝１３１ｅおよび、１３２ｅを有しているが、この発明では内輪本体部１３１または、鍔部１３２のいずれかに保持リングを挿入する矩形の溝を有する円すいころ軸受であってもよい。
【００３３】
なお、第１の実施形態および、第２の実施形態における円すいころ軸受１および、円すいころ軸受１１は単列の円すいころで構成される単列円すいころ軸受であるが、この発明では多列の円すいころで構成される複列円すいころ軸受や４列円すいころ軸受等の多列円すいころ軸受であってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１、１１、２１、３１    ‥  円すいころ軸受
２                      ‥  外輪
３、１３、２３、３３    ‥  内輪
３１、１３１            ‥  内輪本体部
３１ａ、２３ａ、３３ａ  ‥  軌道面
３１ｂ、１３１ｂ        ‥  外径面
３１ｄ                  ‥  内輪本体部の内径面
３２、１３２            ‥  鍔部
３２ｂ、１３２ｂ        ‥  鍔部の内径面
４                      ‥  円すいころ
４ｂ                    ‥  大端面
ｄｒ                    ‥  円すいころの最大内接円径
５                      ‥  保持器
５０                    ‥  軸
１３３                  ‥  保持リング
【図１】
2012112517.tif 000003
【図２】
2012112517.tif 000004
【図３】
2012112517.tif 000005
【図４】
2012112517.tif 000006
【図５】
2012112517.tif 000007
【図６】
2012112517.tif 000008
【図７】
2012112517.tif 000009
【図８】
2012112517.tif 000010
【図９】
2012112517.tif 000011