JPH11210761A

JPH11210761A - 円すいころ軸受

Info

Publication number: JPH11210761A
Application number: JP582398A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Nakagawa; 和文中川; Kazumi Adachi; 一巳安達; Kazunori Uragami; 一徳浦上; Koji Masuoka; 晃次増岡; Takashi Tsujimoto; 崇辻本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JP3774055B2

Abstract

(57)【要約】【課題】馴らし運転時間の短縮、隙間δを精度良く規
制する。【解決手段】内輪２の溝幅寸法（Ｗ）と円すいころ３
の長さ寸法（Ｌ）を所定の寸法公差内に仕上げると共
に、内輪２の小鍔面２ｂを円すいころ３の小端面３ｂと
平行な面に加工し、かつ、円すいころ３を内輪２の軌道
面２ａに配し、大端面３ａを大鍔面２ｃに接触させた時
の、隙間δの値がδ≦０．４ｍｍの寸法範囲内に入るよ
うに規制している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のデファレ
ンシャル、トランスミッション等に組み込まれる円すい
ころ軸受に関する

【０００２】

【従来の技術】円すいころ軸受は、ラジアル荷重とアキ
シャル荷重、およびそれらの合成荷重を負荷するのに適
した軸受で、負荷能力も大きい。そのため、自動車や建
設機械の動力伝達装置（デファレンシャル、トランスミ
ッション）等における回転要素の支持用に多く用いられ
ている。

【０００３】図６は、円すいころ軸受の一形態を例示し
ている。この円すいころ軸受は、円すい状の軌道面１１
ａを有する外輪１１と、円すい状の軌道面１２ａを有
し、この軌道面１２ａの小径側に小鍔面１２ｂ、大径側
に大鍔面１２ｃを有する内輪１２と、外輪１１の軌道面
１１ａと内輪１２の軌道面１２ａとの間に転動自在に配
された複数の円すいころ１３と、円すいころ１３を円周
所定間隔に保持する保持器１４とを備えている。

【０００４】軸受使用時、円すいころ１３は軌道面１１
ａおよび軌道面１２ａから受ける合成力によって内輪１
２の大鍔面１２ｃに押し付けられ、その大端面１３ａを
大鍔面１２ｃによって接触案内されながら軌道面上を転
がり運動する。一方、軸受使用時、円すいころ１３の小
端面１３ｂと内輪１２の小鍔面１２ｂとは接触せず、両
者の間には僅かな隙間が存在する。そのため、軸受製造
工程において、内輪１２の鍔面および円すいころ１３の
端面は、滑り接触が生じる大鍔面１２ｃと大端面１３ａ
についてのみ摩耗低減等を目的として研削仕上げを施
し、滑り接触が生じない小鍔面１２ｂと小端面１３ｂに
ついては研削仕上げを行っていない。

【０００５】上記のような円すいころ軸受を、保持器１
４、複数の円すいころ１３、及び内輪１２からなる組付
体を、内輪１２の小鍔面１２ｂ側を下に向けた状態で外
輪１１の軌道面１１ａに上方から挿入して組立てた場
合、組立時の状態（初期状態）において、円すいころ１
３は軌道面上の正規の位置に座らず（保持器１４、内輪
１２に対する自由度により、挿入時の円すいころ１３の
姿勢が定まらないため）、図７（ａ）に示すように、そ
の小端面１３ｂが内輪１２の小鍔面１２ｂに接触し、大
端面１３ａと大鍔面１２ｃとの間に隙間δができた状態
になる。この初期状態から、スラスト荷重Ｆａを作用さ
せた状態で、軸受を所要回数回転させると｛図７
（ｃ）｝、円すいころ１３が大鍔面１２ｃ側に隙間δ分
だけ軸方向移動して、大端面１３ａが大鍔面１２ｃに接
触し、円すいころ１３が正規の位置に落ち着く｛図７
（ｂ）｝。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７（ａ）に示す初期
状態で軸受を相手装置の装着部位に固定し予圧を設定し
て本運転を行うと、円すいころ１３の大鍔面１２ｃ側へ
の軸方向移動によって予圧抜けが生じ、要求される軸受
機能が得られなくなる。そこで、従来より、本運転に先
立って、図７（ａ）に示す初期状態の軸受を相手装置の
装着部位に仮組付けし、円すいころ１３が図７（ｂ）に
示す正規の位置に落ち着くまで馴らし運転を行った後、
軸受を装着部位に固定し所定の予圧を付与するようにし
ている。この場合、初期状態における隙間δの大きさ及
びばらつきの範囲が大きいと、円すいころ１３が正規の
位置に落ち着くまでの馴らし運転時間が多く必要とな
り、予圧設定完了までの所要時間が長くなる。

【０００７】従って、馴らし運転時間の短縮化の観点か
ら、図７（ａ）に示す初期状態の隙間δの大きさ及びば
らつき範囲は可及的に小さくすることが望ましいが、従
来の円すいころ軸受では以下の点が問題となる。

【０００８】図８に拡大して示すように、従来の円すい
ころ軸受における内輪１２の小鍔面１２ｂは、軌道面１
２ａに配された円すいころ３の小端面１３ｂに対して外
側に傾斜した形状になっており、そのため、小端面１３
ｂ側の面取り寸法・形状のばらつきによって（一般に円
すいころの小端面は鍛造面のままであり、面取り寸法・
形状のばらつきが大きい。この面取り寸法・形状のばら
つきは、円すいころ相互間に存在する他、円すいころ自
体の円周方向にも存在する。）、組立時の状態（初期状
態）における小端面１３ｂと小鍔面１２ｂとの接触点が
変動する。例えば、小端面１３ｂ側の面取りが同図で実
線で示すものであった場合、初期状態における接触点は
Ｐ３、Ｐ４であるが、小端面１３ｂ側の面取りが同図で
点線で示すものであった場合、初期状態における接触点
は外径側に移動してＰ３’、Ｐ４’になる。円すいころ
１３を大端面側に軸方向移動させて、大端面を大鍔面に
接触させた時の、点Ｐ３・Ｐ４間の隙間の値をδ３、点
Ｐ３’・Ｐ４’間の隙間の値をδ４とすると、δ３＜δ
４となり、面取り寸法のばらつきに起因した接触点の変
動に伴って隙間δの値が変動する。そのため、隙間δを
精度良く規制することが困難である。

【０００９】また、小端面１３ｂ側の面取り寸法・形状
のばらつきによって、隙間δの値が変動するので、内輪
１２の溝幅寸法（Ｗ’）および円すいころの長さ寸法
（Ｌ’）を精度良く管理したとしても、隙間δのばらつ
きが不可避的に大きくなる。

【００１０】円すいころの小端面側の面取り寸法・形状
のばらつきに起因した隙間δの変動（ばらつき）は、あ
る１つの円すいころ軸受についてみた場合、組み込まれ
た複数の円すいころ相互間に生じ、各円すいころが正規
の位置に落ち着くまでの時間差をもたらす。そのため、
軸受として落ち着き状態になるまでの馴らし運転回数
（軸受の回転回数：落ち着き回数）が多くなる。また、
隙間δのばらつきが軸受相互間にも存在するので、軸受
ごとに落ち着き回数のばらつきが生じる。この問題を、
溝幅寸法（Ｗ’）および長さ寸法（Ｌ’）の管理幅（寸
法公差）の縮小、隙間δの大きさの基準値の縮小によっ
て対応しようとすると、加工コストおよび管理コストの
増大につながる。

【００１１】さらに、通常、内輪１２の溝幅寸法
（Ｗ’）の管理は端面を寸法基準として行っているが、
誤差が積算されやすく、溝幅寸法（Ｗ’）のばらつきを
小さくすることが困難であった。この問題を解消するた
めに、小鍔面１２ｂを寸法基準として溝幅寸法（Ｗ’）
を管理することが考えられる。しかし、従来の小鍔面１
２ｂは傾斜形状であり、基準位置のとり方によって溝幅
寸法（Ｗ’）に差異が生じるため、溝幅寸法（Ｗ’）を
精度良く仕上げることは困難である。

【００１２】本発明は、上述した従来技術上の問題点に
鑑み、コスト性を考慮しつつ、この種の円すいころ軸受
における馴らし運転時間を短縮し、予圧設定作業の効率
化を図ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、円すい状の軌道面を有する外輪と、円
すい状の軌道面を有し、この軌道面の小径側に小鍔面、
大径側に大鍔面を有する内輪と、外輪の軌道面と内輪の
軌道面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、軸受使用時、円すいころの大端面が内輪の大鍔面に
よって接触案内される円すいころ軸受において、内輪の
小鍔面を、この内輪の軌道面に配された円すいころの小
端面と平行な面で、かつ、この円すいころの軸方向移動
範囲を画する内輪の溝幅の一端を規定する面にした。

【００１４】図５に拡大して示すように、内輪２の小鍔
面２ｂを、軌道面２ａに配された円すいころ３の小端面
３ｂと平行な面にすることによって、隙間δに対する小
端面３ｂ側の面取り寸法・形状のばらつきの影響を排除
することができる。例えば、小端面３ｂ側の面取りが同
図で実線で示すものであった場合、組立時の状態（初期
状態）における接触点はＰ５、Ｐ６であり、小端面３ｂ
側の面取りが同図で点線で示すものであった場合、初期
状態における接触点は外径側に移動してＰ５’、Ｐ６’
になる。円すいころ３を大端面側に軸方向移動させて、
大端面を大鍔面に接触させた時の、点Ｐ５・Ｐ６間の隙
間の値をδ５、点Ｐ５’・Ｐ６’間の隙間の値をδ６と
すると、小鍔面２ｂと小端面３ｂとが平行であるため、
δ５＝δ６となり、接触点が変動しても隙間δの値は変
動しない。従って、小端面３ｂ側の面取り寸法・形状の
ばらつきに起因した隙間δのばらつきがなくなる。

【００１５】ある１つの円すいころ軸受についてみた場
合、組み込まれた複数の円すいころ相互間に、小端面側
の面取り寸法・形状のばらつきに起因した隙間δのばら
つきがなくなるので、各円すいころが正規の位置に落ち
着くまでの時間差が短縮される。そのため、軸受として
落ち着き状態になるまでの馴らし運転回数（軸受の回転
回数：落ち着き回数）が少なくなる。また、軸受ごとの
落ち着き回数のばらつきも抑制される。

【００１６】また、上記のような形状の小鍔面を寸法基
準として大鍔面を仕上げ加工することにより、小鍔面か
ら大鍔面までの溝幅寸法（Ｗ）を精度良く管理すること
ができる。

【００１７】上記のような形状の小鍔面は、円すいころ
の軸方向移動範囲を画する内輪の溝幅の一端を規定する
面であり、かつ、隙間δの管理、溝幅寸法（Ｗ）の管理
の基準となるため、精度確保のため、研削加工面とする
のが望ましいが、所要の精度が確保できれば、コスト低
減のため、旋削加工面としても良い。

【００１８】円すいころを内輪の軌道面に配し、円すい
ころの大端面を内輪の大鍔面に接触させた時の、内輪の
小鍔面と円すいころの小端面との間の隙間δをδ≦０．
４ｍｍの寸法範囲内に規制することができる。δ≦０．
４ｍｍとは、隙間δの最大値が０．４ｍｍを超えないと
いう意味である。δ≦０．４ｍｍとしたのは以下の理由
による。

【００１９】内輪と円すいころとのマッチングにより、
図７（ａ）に示す初期状態の隙間δがδ＞０．５ｍｍ
（内輪の小鍔面が円すいころの小端面に対して外側に傾
斜した形状の円すいころ軸受）、δ≦０．４５ｍｍ（内
輪の小鍔面が円すいころの小端面と平行な形状の円すい
ころ軸受）となるように円すいころ軸受を組立て、図７
（ａ）に示す初期状態から図７（ｂ）に示す状態に落ち
着くまでの馴らし運転回数（軸受の回転回数：落ち着き
回数）を求めたところ、下記に示す結果が得られた。

【００２０】 δ＞０．５０＜δ≦０．４５試料数１０個６６個落ち着き回数（平均値）６．０回２．９６回（最小２回、最大８回）（最小２回、最大４回）標準偏差 σ_n-1＝１．３３ σ_n-1＝０．５６上記のように、δ≦０．４５ｍｍの場合に落ち着き回数
が少なくなり良好な結果が得られた。特に、δ≦０．４
ｍｍの場合では、落ち着き回数が少なく、かつ、ばらつ
きも小さくなる傾向が認められた。そこで、本発明で
は、より好ましい範囲としてδ≦０．４ｍｍを選択し
た。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２２】図１に示すように、この実施形態の円すい
ころ軸受は、円すい状の軌道面１ａを有する外輪１と、
円すい状の軌道面２ａを有し、この軌道面２ａの小径側
に小鍔面２ｂ、大径側に大鍔面２ｃを有する内輪２と、
外輪１の軌道面１ａと内輪２の軌道面２ａとの間に転動
自在に配された複数の円すいころ３と、円すいころ３を
円周所定間隔に保持する保持器４とで構成される。軸受
使用時、円すいころ３は軌道面１ａおよび軌道面２ａか
ら受ける合成力によって内輪２の大鍔面２ｃに押し付け
られ、その大端面３ａを大鍔面２ｃによって接触案内さ
れながら軌道面上を転がり運動する。軸受使用時、円す
いころ３の小端面３ｂと内輪２の小鍔面２ｂとは接触せ
ず、両者の間には僅かな隙間が存在する。

【００２３】図２は、内輪２を示している。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。通常、研削加工は、端面、内径面、軌道面
２ａ、および大鍔面２ｃに対して行われるが、この実施
形態では、小鍔面２ｂを同図で鎖線で示す（軌道面２ａ
に配された）円すいころ３の小端面３ｂと略平行になる
ように旋削加工し、さらに、研削加工を施して小端面３
ｂと平行になる面に仕上げている。尚、所要の精度が確
保できれば、小鍔面２ｂを旋削加工によって、小端面３
ｂと平行になる面に仕上げても良い。

【００２４】大鍔面２ｃは、例えば上記のような小鍔面
２ｂを寸法基準として、小鍔面２ｂからの溝幅寸法
（Ｗ）をインプロセスゲージで測定しながら、研削加工
によって仕上げることができる。これにより、溝幅寸法
（Ｗ）を、狙い寸法に対して所定の寸法公差内に精度良
く仕上げることができる。一般に、インプロセスゲージ
による研削加工とは、研削加工時にゲージを当て、この
ゲージにより研削完了寸法を検出して、研削を終了する
加工である。

【００２５】内輪２の溝幅寸法（Ｗ）は、小鍔面２ｂ
と、大鍔面２ｃにおける円すいころ３の大端面３ａとの
接触位置Ｐとの間の寸法（円すいころ３の軸線と平行な
方向の寸法）であり、小鍔面２ｂは溝幅の一端を規定す
る面になる。

【００２６】図３に示すように、円すいころ３は、曲率
（端面アール：図面では誇張して示している。）をもっ
た大端面３ａを一端に有し、曲率をもたないフラットな
小端面３ｂを他端に有する。大端面３ａの中心領域に
は、ぬすみ部３ａ１が設けられている。大端面３ａ（ぬ
すみ部３ａ１を除く。）および転動面３ｃは研削加工に
よって仕上げられるが、通常、小端面３ｂは鍛造面のま
まである。円すいころ３の長さ寸法（Ｌ）は、狙い寸法
に対して所定の寸法公差内に仕上げられる。尚、長さ寸
法（Ｌ）は、小端面３ｂと、大端面３ａにおける大鍔面
２ｃとの接触位置Ｐとの間の寸法（円すいころ３の軸線
と平行な方向の寸法）である。

【００２７】この実施形態の円すいころ軸受を、従来軸
受と同様に、保持器４、複数の円すいころ３、及び内輪
２からなる組付体を、内輪２の小鍔面２ｂ側を下に向け
た状態で外輪１の軌道面１ａに上方から挿入して組立て
た場合、組立時において、円すいころ３は軌道面上の正
規の位置に座らず、その小端面３ｂが内輪２の小鍔面２
ｂに接触し、大端面３ａと大鍔面２ｃとの間に隙間δが
できた状態になる。この初期状態から、スラスト荷重を
作用させた状態で、軸受を所要回数回転させると、円す
いころ３が大鍔面２ｃ側に隙間δ分だけ軸方向移動し
て、図１に示すように、大端面３ａが大鍔面２ｃに接触
し、円すいころ３が正規の位置に落ち着く。

【００２８】前述したように、図１に示す状態に落ち着
くまでの馴らし運転回数（軸受の回転回数：落ち着き回
数）を短縮するためには、上記隙間δ（円すいころ３の
軸方向移動距離）のばらつきの範囲を可及的に小さくす
ることが望ましい。この実施形態では、内輪２の溝幅寸
法（Ｗ）と円すいころ３の長さ寸法（Ｌ）を所定の寸法
公差内に仕上げると共に、内輪２の小鍔面２ｂを円すい
ころ３の小端面３ｂと平行な面に加工し、かつ、円すい
ころ３を内輪２の軌道面２ａに配し、大端面３ａを大鍔
面２ｃに接触させた時の、小鍔面２ｂと小端面３ｂとの
間の隙間δを測定することにより、隙間δの値がδ≦
０．４ｍｍの寸法範囲内に入るように規制している。そ
のため、馴らし運転回数（落ち着き回数）が、前述した
測定結果の４回以内（平均２．９６回）を確実にクリア
ーでき、馴らし運転を比較的短時間で完了することがで
きる。また、溝幅寸法（Ｗ）および長さ寸法（Ｌ）の管
理幅（寸法公差）、隙間δの大きさの基準値を、許容範
囲内で大きく設定することが可能であるので、加工コス
トおよび管理コストの低減の点で有利である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、円すいころの小端面側
の面取り寸法・形状のばらつきに起因した隙間δのばら
つき要因がなくなり、隙間δの大きさの基準値を許容範
囲内で大きく設定しても、隙間δ自体のばらつきが小さ
くなるので、馴らし運転時における円すいころの落ち着
き状態が短時間で得られ、この種の円すいころ軸受にお
ける馴らし運転時間を短縮し、予圧設定作業の効率化を
図ることができる。また、内輪の溝幅寸法および円すい
ころの長さ寸法の管理幅（寸法公差）、隙間δの大きさ
の基準値を許容範囲内で大きく設定した場合でも良好な
結果が得られるので、加工コストおよび管理コストの低
減の点で有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の円すいころ軸受を示す断面図であ
る。

【図２】図１に示す円すいころ軸受の内輪を示す断面図
である。

【図３】図１に示す円すいころ軸受の円すいころを示す
断面図である。

【図４】隙間δの測定時の状態を示す断面図である。

【図５】図４におけるＡ部の拡大断面図である。

【図６】従来の円すいころ軸受を示す断面図である。

【図７】従来の円すいころ軸受における組立時の状態
（初期状態）を示す断面図（図ａ）、馴らし運転後の状
態を示す断面図（図ｂ）、馴らし運転時の状態を示す断
面図（図ｃ）である。

【図８】従来の円すいころ軸受における、小鍔面と小端
面の周辺部を示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１外輪１ａ軌道面２内輪２ａ軌道面２ｂ小鍔面２ｃ大鍔面３円すいころ３ａ大端面３ｂ小端面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円すい状の軌道面を有する外輪と、円す
い状の軌道面を有し、この軌道面の小径側に小鍔面、大
径側に大鍔面を有する内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌
道面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、
軸受使用時、円すいころの大端面が内輪の大鍔面によっ
て接触案内される円すいころ軸受において、上記内輪の小鍔面が、この内輪の軌道面に配された円す
いころの小端面と平行な面であり、かつ、この円すいこ
ろの軸方向移動範囲を画する内輪の溝幅の一端を規定す
る面であることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項２】上記円すいころを内輪の軌道面に配し、
円すいころの大端面を内輪の大鍔面に接触させた時の、
内輪の小鍔面と円すいころの小端面との間の隙間δがδ
≦０．４ｍｍの寸法範囲内に規制されていることを特徴
とする請求項１記載の円すいころ軸受。
【請求項３】上記内輪の小鍔面が研削加工面であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の円すいころ軸受。
【請求項４】上記内輪の小鍔面が旋削加工面であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の円すいころ軸受。
【請求項５】円すい状の軌道面を有し、この軌道面の
小径側に小鍔面、大径側に大鍔面を有する円すいころ軸
受用内輪の製造方法であって、上記小鍔面を、上記軌道面に円すいころを配した時にそ
の小端面と平行になる面に加工し、この小鍔面を寸法基
準として、上記大鍔面までの溝幅寸法（Ｗ）をインプロ
セスゲージで測定しながら、上記大鍔面を研削加工によ
って仕上げることを特徴とする円すいころ軸受用内輪の
製造方法。
【請求項６】上記内輪の小鍔面を研削によって仕上げ
ることを特徴とする請求項５記載の円すいころ軸受用内
輪の製造方法。
【請求項７】上記内輪の小鍔面を旋削によって仕上げ
ることを特徴とする請求項５記載の円すいころ軸受用内
輪の製造方法。
【請求項８】円すい状の軌道面を有する外輪と、円す
い状の軌道面を有し、この軌道面の小径側に小鍔面、大
径側に大鍔面を有する内輪と、外輪の軌道面と内輪の軌
道面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、
軸受使用時、円すいころの大端面が内輪の大鍔面によっ
て接触案内される円すいころ軸受の製造方法であって、上記内輪の小鍔面を、この内輪の軌道面に円すいころを
配した時にその小端面と平行になる面に加工し、この小
鍔面を寸法基準として、上記大鍔面までの溝幅寸法
（Ｗ）をインプロセスゲージで測定しながら、上記大鍔
面を研削加工によって仕上げると共に、上記円すいころ
の長さ寸法（Ｌ）を所定の寸法公差内に管理し、かつ、
上記円すいころを内輪の軌道面に配し、円すいころの大
端面を内輪の大鍔面に接触させた時の、内輪の小鍔面と
円すいころの小端面との間の隙間δを測定することによ
り、上記隙間δをδ≦０．４ｍｍの寸法範囲内に規制す
ることを特徴とする円すいころ軸受の製造方法。
【請求項９】上記内輪の小鍔面を研削によって仕上げ
ることを特徴とする請求項８記載の円すいころ軸受の製
造方法。
【請求項１０】上記内輪の小鍔面を旋削によって仕上
げることを特徴とする請求項８記載の円すいころ軸受の
製造方法。