JP4811056B2

JP4811056B2 - ころ軸受及び円錐ころ軸受の製造方法

Info

Publication number: JP4811056B2
Application number: JP2006055165A
Authority: JP
Inventors: 一登小林; 良彦和田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: JP2007232105A

Description

本発明は、ころ軸受及び円錐ころ軸受の製造方法に関する。

一般に円錐ころ軸受で使用される保持器（かご型保持器）は、組立て前に予め保持器の径を組立て完了時より広げ、前記保持器の各ポケット部にころを収めた状態で形成される最小内接円径を軸受内輪の小径フランジ部側つばの外径より大きくしておくことで、軸受内輪に組込まれる。そして、前記保持器が前記軸受内輪に組み込まれた後、外側よりプレス型を押し付ける等して、前記保持器の小径フランジ部を加締めにより塑性変形させ、前記保持器の径を収縮させる。これによって、前記保持器は、ポケット部に入れられたころの遊びを規制し、その遊びの規制をもって、前記ころが小径フランジ部側つばを乗り越えられないようになり、保持器と、ころと、軸受内輪との分解が不可能となる。

ところで、保持器のポケット部ところとの遊びは、ある程度小さい方が、回転の変化に対して有利であるばかりか、ころの姿勢変化を抑制し、高速回転や音響特性等の点でも効果的に働き、軸受として重要な要素となっている。

また、組立て後に前記保持器の径を収縮させる加締め工程においては、前記ころと前記保持器との物理的な取り合い等の関係により、受側の型を前記保持器の内側より押し付けることができないため、前記保持器の外側からプレス型を押し付け、前記保持器を変形させるのが一般的である。この場合には、保持器の加工精度が低くならざるを得ない。このため、保持器の誤差分を見込み、ポケット部ところとの遊びとなる隙間を予め広く取らなければならず、機能上最適な遊びを塑性変形後に見積もることは難しい。

この対策として、保持器の底孔にテーパー形状の拡径パンチを嵌入させて、小径フランジ部側を正規形状に対し拡径して大径フランジ部側から前記小径フランジ部側に向けて徐々に増径された状態にし、そして保持器が軸受内輪に組込まれた後、前記小径フランジ部と柱部との接続部近傍のみを治具を用いて前記小径フランジ部側の内方に加締めるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

さらには、保持器が正規形状に対し大径フランジ部側から小径フランジ部に向けて徐々に増径させられた状態で、前記保持器が軸受内輪に組込まれた後、加締めが小径フランジ部で行われるものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

他としては、小径フランジ部と、柱部と、大径フランジ部となるＴ字状の突起部とを有する板を予め形成し、前記板を成型装置を用いて円錐台形状にして中間部材を形成した後、前記中間部材の大径フランジ部にリング状のフレームを嵌め込み、前記フレームを加締めることにより保持器を組上げるものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０００−２６６０６３号公報特開２００１−５０２８１号公報独国特許出願公開第１９６０５４７１号明細書

しかしながら、特許文献１と特許文献２記載の円錐ころ軸受においても、従来と同様に、保持器が軸受内輪に組み付けられる際、塑性変形を伴う加締め加工が用いられているため、寸法精度を安定させることが求められる。

さらには、保持器の組立では、内径の打抜きスクラップが大きく（歩留が悪く）、絞り加工後にころが入るポケット部をインデックスしてあける必要があり、また面押し工程も同時カム成形を行っている。これらの工程はコストが高い上、一工程ずつ加工が行われるため、この点でも寸法精度を安定させることが求められる。

また、特許文献３記載の保持器では、Ｔ字状の突起部にリング状のフレームを嵌め込んで大径フランジ部を形成しており、部品点数が増加する。また、前記フレームは肉厚があるため、結果的に大径フランジ部側の肉厚が厚くなってしまう。そのため、前記保持器にころを組み付けた時の変形荷重が大きくなる可能性がある。さらに、大径フランジ部となる前記Ｔ字状の突起部における周方向端部が直線状であるため、前記保持器を円錐台形状にした際には周方向端部でずれが生じやすい構造となっている。

そこで、本発明では、保持器を円錐ころ軸受に組み付ける際の加締め工程を排除し、また円錐ころ軸受の保持器の形状工夫を図り、もって性能や耐久性を向上させたころ軸受及び円錐ころ軸受の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１）軸受内輪と、軸受外輪と、前記軸受内輪と前記軸受外輪の両軌道面上に複数配置された円錐形状のころと、前記ころを保持すべく小径フランジ部及び大径フランジ部を周方向に設けられた複数の柱部で接続してポケット部を設けた保持器とを有する円錐ころ軸受の製造方法において、前記小径フランジ部と、前記柱部と、前記大径フランジ部となる周方向に分割された複数の円弧状部とを有する板を成型装置を用いて円錐台形状にして前記保持器を形成し、前記軸受内輪の軌道面の所定の位置に前記ころを配置した後、前記保持器のポケット部内に前記ころが入るように前記保持器を前記軸受内輪に小径側から嵌め込み、隣接する前記円弧状部の周方向端部同士を互いに接合させることで、前記保持器、前記ころ、前記軸受内輪を組立てることを特徴とする円錐ころ軸受の製造方法。

（２）（１）に記載の円錐ころ軸受の製造方法において、隣接する前記周方向端部同士は軸方向から見て円周方向にオーバーラップした状態で互いに接合されることを特徴とする円錐ころ軸受の製造方法。

（３）軸受内輪と、軸受外輪と、前記軸受内輪と前記軸受外輪の両軌道面上に複数配置されたころと、前記ころを保持すべく小径フランジ部及び大径フランジ部を周方向に設けられた複数の柱部で接続してポケット部を設けた保持器とを有するころ軸受において、前記保持器の前記大径フランジ部は隣接する前記柱部間に前記柱部の本数と同数の溶接面を有することを特徴とするころ軸受。

（４）（３）に記載のころ軸受において、前記溶接面の少なくとも一部が軸方向に対して交差する面を有することを特徴とするころ軸受。

本発明によれば、円錐ころ軸受の組立ての際、保持器がプレス加工等の成型装置で製造され、円錐状のころと軸受内輪を組み込んだ状態で、前記保持器の円弧状部の周方向端部同士が接合されるため、保持器は寸法精度のよいものとなる。また、保持器を円錐ころ軸受に組み付ける際の加締め工程が排除できるためコスト的に安価にできる。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の円錐ころ軸受１０の要部を示した図である。円錐ころ軸受１０は、軸受内輪１１と、軸受内輪１１と同芯に配置される軸受外輪１２と、軸受内輪１１と軸受外輪１２の両軌道面１３ａ，１３ｂ間に複数配置された円錐状のころ１４と、前記ころ１４を保持するポケット部１６が設けられる保持器１７とを具備している。

保持器１７は、図１（ｂ）に示すように、円錐台形状をしており、小径フランジ部２５及び大径フランジ部２６を周方向に設けられた複数の柱部１５で接続することでポケット部１６を構成する。各柱部１５の内周面には、ころ１４の転動面を案内するころ案内面２２が周方向両側面に亙って形成されている。また、大径フランジ部２６には、隣接する柱部１５間に柱部１５の本数と同数の溶接面１８が形成されている。溶接面１８は、側面視楔状に形成されており、保持器１７の軸方向に対して交差する面となっている。

本実施形態では、保持器１７、ころ１４、及び軸受内輪１１を組立てるに先立ち、板状素材から保持器１７を形成する。保持器１７の代表的な加工工程を、図２（ａ）を参照しながら説明する。図２（ａ）に示すように、（１）まず図示しない板状素材より、外径側の一部が開口したポケット部１６、及び大径フランジ部２６となる複数の円弧状部２０の外周面２０ａをプレス等で打抜き、中間素材２１を形成する。これにより、中間素材２１は、小径側フランジ部２５、複数の柱部１５、及び大径フランジ部２６が周方向に分割された複数の円弧状部２０を有し、前記円弧状部２０は柱部１５に対してＬ字状に連結されるとともに周方向端面２４ａ、２４ｂが楔状に形成される。なお、円弧状部２０の周方向の長さの合計は、保持器１７が円錐台形状に形成された際の大径フランジ部２６の寸法にほぼ等しい。また、（１）の工程、即ち打抜き工程においては、ポケット部１６と外周面２０ａとを別々に打抜いても構わない。（２）次に、中間部材２１の柱部１５の周方向両側に、プレス等でころ案内面２２を形成する。（３）さらに、中間部材２１を成型装置である円錐台形状の金型で塑性変形加工を行い、柱部１５と円弧状部２０を引き上げながら円錐台形状にする。これにより、周方向端部２４ａ，２４ｂが互いに噛み合わされる。（４）そして、円錐台形状に形成された中間部材２１の中央部打抜部材１９を小径フランジ部２５が形成されるように縁を残してプレス等で円形状に打抜いて、保持器１５を形成する。なお、（２）の工程と、（３）の工程の手順は、図２（ｂ）に示すように、工程が前後してもよく、また工程は順送工程、単工程のどちらで行っても構わない。以上の工程により、円錐台形状である保持器１７が形成される。

前述した工程すべては、塑性変形を伴う加工で行われるが、これらの工程における保持器１７の寸法精度は成型装置である金型の精度のよるため、安定した寸法精度が得られる。

次に、図３を参照しながら、上記工程で組立てられた前記保持器１７と、ころ１４及び軸受内輪１１とを組み立てる工程を説明する。予め軸受内輪１１の外径とほぼ同じ径をした円錐形状である組立支持冶具２７に軸受内輪１１をほぼ同芯となるように乗せた後、軸受内輪１１の軌道面１３ａにころ１４を所定の位置に入れ、ころ支持冶具２３を用いころ１４を外側より支持する。なお、ころ支持冶具２３は下方より弾性体２９により支持されるとともに、組立支持冶具２７の外周に外嵌されている。また、ころ支持冶具２３は、図５に示すように、複数のころ１４を外側より支持しやすいように環状部内周面２８がころ１４の形状に合わせ波打った形状となっている。
次の組立工程では、円錐台形状に形成された前記保持器１７を前記軸受内輪１１の小径側により被せる。このとき、前記保持器１７を軌道面１３ａに配置された前記ころ１４に嵌入させるため、前記保持器１７の円弧状部２０が前記ころ１４と前記ころ支持冶具２３の間を通過する際、柱部１５を弾性変形の範囲内で外周方向に開くように変形させ、前記保持器１７の柱部１５に設けられたころ案内面２２がころ１４の転動面と対向するように、前記保持器１７を嵌め込む。これにより、ポケット１６内にころ１４が配置される。また、前記ころ支持冶具２３は前記保持器１７が嵌め込まれる際、前記保持部１７により下方に押し下げられるので、前記軸受内輪１１と、前記保持器１７と、前記ころ１４とで組上げられた組立体を容易に取り出すことができる。
その後、隣接する円弧状部２０の周方向端部２４ａ，２４ｂを合わせＹＡＧレーザ等で溶接して接合することにより、前記軸受内輪１１と、前記保持器１７と、前記ころ１４とを組み立てる。これにより、互いに隣接する円弧状部２０の周方向端部２４ａ、２４ｂは、軸方向から見て円周方向にオーバーラップした状態で接合され、大径フランジ部２６が形成される。

したがって、本実施形態によれば、保持器１７はプレス加工によって製造され、且つ、軸受内輪１１ところ１４を組込んだ状態で円弧状部２０の周方向端部２４ａ，２４ｂが溶接固定されるので、保持器１７を円錐ころ軸受１０に組み付ける際に加締め加工を行う必要がなく、寸法精度のよい安価な円錐ころ軸受１０を製造することができる。

また、本実施形態によれば、大径フランジ部２６は、隣接する柱部１５間に柱部１５の本数と同数の溶接面１８を有するので、従来の大径フランジ部をフレームで補強する構成に比べて部品点数を少なくすることができ、安価な円錐ころ軸受１０を製造することができる。

さらに、本実施形態によれば、板状素材で打ち抜かれた複数の円弧状部２０の互いに隣接する周方向端部２４ａ、２４ｂが軸方向から見て円周方向にオーバーラップするように溶接接合されることで、大径フランジ部２６の溶接面１８の少なくとも一部は、保持器１７の軸方向に対して交差する面を有する。これにより、軸方向にずれを生じることのない精度のよい大径フランジ部２６が形成される。

（第２実施形態）
図４（ａ）は、保持器１７の形成において、保持器１７の円弧状部２０が保持器１７の柱部１５に対しＴ字状に連結された場合の加工工程図である。加工工程の手順は、図３に示した加工工程と同様であるが、図４（ａ）の（１）の工程に示すように、図示しない板状素材より、ポケット部１６、及び円弧状部２０の外周面２０ａをプレス等の成型装置で打抜く際、打抜かれる板状素材は円弧状部２０が柱部１５に対しＴ字状に連結される。即ち、円弧状部２０が柱部１５に対して対称に延出するように形成される。その後、（２）の工程、（３）の工程、及び（４）の工程により、前記保持器１７は円弧状部２０と柱部１５がＴ字状に連結された状態で円錐台形状に形成される。なお、（２）の工程と、（３）の工程の手順は、図４（ｂ）に示すように、工程が前後になってもよく、また工程は順送工程、単工程のどちらで行っても構わない。また、この工程で組立てられた前記保持器ところと軸受内輪とを組立てる工程は、図３で示した工程と同様である（図４参照）。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の様態はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、周方向端部２４ａ，２４ｂは図２においては一対の楔状の形状で示しているが、特にその形状である必要はなく、前記周方向端部２４ａ，２４ｂにおいて軸方向でずれが生じづらいように周方向端部２４ａ，２４ｂが軸方向から見て円周方向にオーバーラップする構造であればよく、例えば半円形状や、２対以上あるいは他形状との組合せであってもよい。即ち、溶接面１８の少なくとも一部が軸方向に対して交差する面を有するものであればよい。

また、大径側を周方向に分割している円弧状部と柱部は、第１実施形態においてはＬ字状、第２実施形態ではＴ字状に連結されているが、円弧状部が柱部間を連結するものであればよく、例えば円弧状部の一端に偏った中途な位置での連結でもよい。

さらに、上述したこれら実施形態は、円錐ころ軸受に本発明を適用したものであるが、同じ様態の保持器を有しているころ軸受であれば適用してもよく、例えば円筒ころ軸受でもよい。

（ａ）は本発明考案による円錐ころ軸受の断面図である。（ｂ）は本発明考案による保持器の立体図である。（ａ）は第１実施形態における保持器の加工工程図である。（ｂ）は第１実施形態における保持器の別の加工工程図である。第１実施形態による軸受内輪、ころ、保持器に係る組立工程図である。（ａ）は第２実施形態における保持器の加工工程図である。（ｂ）は第２実施形態における保持器の別の加工工程図である。ころ支持冶具を上方から見た平面図である。

符号の説明

１０円錐ころ軸受
１１軸受内輪
１２軸受外輪
１３ａ、１３ｂ軌道面
１４ころ
１５柱部
１６ポケット部
１７保持器
１８溶接面
１９中心部打抜部材
２０円弧状部
２１中間部材
２２ころ案内面
２３ころ支持冶具
２４ａ、２４ｂ周方向端部
２５小径フランジ部
２６大径フランジ部
２７組立支持冶具
２８環状部内周面
２９弾性体

Claims

軸受内輪と、軸受外輪と、前記軸受内輪と前記軸受外輪の両軌道面上に複数配置された円錐形状のころと、前記ころを保持すべく小径フランジ部及び大径フランジ部を周方向に設けられた複数の柱部で接続してポケット部を設けた保持器とを有する円錐ころ軸受の製造方法において、
前記小径フランジ部と、前記柱部と、前記大径フランジ部となる周方向に分割された複数の円弧状部とを有する板を成型装置を用いて円錐台形状にして前記保持器を形成し、
前記軸受内輪の軌道面の所定の位置に前記ころを配置した後、前記保持器のポケット部内に前記ころが入るように前記保持器を前記軸受内輪に小径側から嵌め込み、
隣接する前記円弧状部の周方向端部同士を互いに接合させることで、
前記保持器、前記ころ、前記軸受内輪を組立てることを特徴とする円錐ころ軸受の製造方法。
請求項１に記載の円錐ころ軸受の製造方法において、
隣接する前記周方向端部同士は軸方向から見て円周方向にオーバーラップした状態で互いに接合されることを特徴とする円錐ころ軸受の製造方法。