円すいころ軸受用保持器の製造方法及び円すいころ軸受
【課題】コンパクト化を図ることができる金型装置にて安定して高品質の保持器を製造することができ、また、大径側に軸受内輪に係合する引っ掛け構造の形成も可能であり、しかも、強度低下及び応力集中を防止できる円すいころ軸受およびこの円すいころ軸受に用いることが可能な円すいころ軸受用保持器の製造方法を提供する。
【解決手段】円すいころ軸受は、大径側環状部３４ａと、小径側環状部３４ｂと、大径側環状部３４ａと小径側環状部３４ｂとを連結する柱部３４ｃとを備える。周方向に隣合う柱部間に形成されるポケット３４ｄに円すいころ２３が収容されるとともに、大径側環状部側が引っ掛け構造部Ｍを介して円すいころ内輪２１に係合可能とされる。金型装置は、周方向に隣合う柱部間のポケット３４ｄを成形するポケット成形用コア４３を備える。ポケット成形用コア４３の内外径方向の出し入れを可能とした。
【解決手段】円すいころ軸受は、大径側環状部３４ａと、小径側環状部３４ｂと、大径側環状部３４ａと小径側環状部３４ｂとを連結する柱部３４ｃとを備える。周方向に隣合う柱部間に形成されるポケット３４ｄに円すいころ２３が収容されるとともに、大径側環状部側が引っ掛け構造部Ｍを介して円すいころ内輪２１に係合可能とされる。金型装置は、周方向に隣合う柱部間のポケット３４ｄを成形するポケット成形用コア４３を備える。ポケット成形用コア４３の内外径方向の出し入れを可能とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円すいころ軸受用保持器の製造方法及び円すいころ軸受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８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】
保持器６は、一対の環状部６ａ、６ｂと、環状部６ａ、６ｂを連結する柱部６ｃとを備え、周方向に沿って隣合う柱部６ｃ間に形成されるポケット６ｄに前記円すいころ５が収容される。
【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。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】
近年、車内空間の拡大化に伴いエンジンルームの縮小化、エンジンの高出力化、燃費向上のためのトランスミッションの多段化などが進む中、そこに使用される円錐ころ軸受の使用環境は年々厳しくなってきている。その使用環境の中で軸受の寿命を満足する為には、軸受の長寿命化が必要であった。
【０００７】
上記背景に対して、ころ本数を増やすかころ長さを長くすることによって、同一寸法で負荷容量を現状よりも上げて、軸受の長寿命化を図ることができる。しかしながら、現在の構造では、前記したように、軸受組立上の理由により内輪にはその軌道面の小径側に鍔部（小鍔）８を設けていた。このため、円すいころ５の長さ寸法を大きくすることに対してこの鍔部８による規制がある。また、各円すいころ５は前記したように保持器６にて支持されて、周方向に沿って隣合う円すいころ５間に保持器６の柱部６ｃが介在されることになる。このため、ころ本数を増加されるころに対しても柱部６ｃによる規制がある。このように、従来においては負荷容量を上げるのに限界があった。
【０００８】
従来には、内輪２において小径側の鍔部（小鍔）を省略したものがある（特許文献１及び特許文献２）。内輪２において小径側の鍔部８を省略すれば、その省略した分だけ円すいころの軸方向長さを大きくとることができ、負荷容量の増加を図ることができる。しかしながら、内輪２において小径側の鍔部８を省略すれば、機械等に組込むまでの間に円すいころ５が小端側へ脱落する。そこで、図１０に示すように、円すいころ５が落下しないように、大径側の鍔部７に係合する引っ掛け部（引っ掛け片）１４を保持器６に設けている。なお、特許文献１では、保持器は樹脂製であり、特許文献２では保持器は鉄製である。
【特許文献１】実開昭５８−１６５３２４号公報
【特許文献２】特開２００２−５４６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
保持器が鉄製である場合、引っ掛け部１４を形成するための折曲工程を必要として、製造工程が増加して、製造コスト高となるとともに、製造時間が長くなる。また、鉄製保持器では摩耗粉が生じ、この摩耗粉によって潤滑性の低下を招くおそれがある。
【００１０】
このため、近年では、前記した鉄製の問題点を生じない樹脂製が用いられる。樹脂製の保持器を製造する場合には、通常、図９に示すように、軸方向に割れる２つの金型１５、１６を用い、２金型合わせによる射出成形が行われる。この場合、２つに金型１５，１６を図９に示すように、保持器軸方向に沿って相反する方向にスライド（平行移動）させることになる。
【００１１】
また、引っ掛け部１４を有する保持器では、図１１に示すように、引っ掛け部１４の内端縁１４ａの径寸法Ｄを、小径側環状部６ｂの最大外径Ｄ１よりも大きく設定する必要がある。すなわち、引っ掛け部１４の内径部（内端縁）１４ａを小径側環状部６ｂの外径端部９よりも外径側に位置させる必要がある。また、円すいころ軸受において、接触角（外輪の軌道面角度）が小さい設計の場合、必然的に小径側環状部外径と大径側環状部内径との寸法差が小さくなる。このため、前記のように、図１１に示すように、２金型合わせによる射出成形を行う場合に、引っ掛け部の径寸法設計に制約を受けるようになる。場合によっては、引っ掛け部による係合構造が成立しなくなるおそれがある。
【００１２】
なお、引っ掛け部の寸法制約を自由にするため、小径側環状部６ｂにおいて、引っ掛け部を設けるポケット部に対応する部位を省略したり、この部位に切欠部を設けたりすることが提案できる。しかしながら、このような省略部位を設けたり、切欠部を設けたりすれば、保持器の強度が低下するとともに、応力集中が起こって破損するおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みて、いかなる寸法の接触角や保持器軸方向ポケット寸法においても大径側に軸受内輪に係合する引っ掛け構造とできる引っ掛け部が成形可能であり、しかも、強度低下及び応力集中を防止できる円すいころ軸受およびこの円すいころ軸受に用いることが可能な円すいころ軸受用保持器の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の円すいころ軸受用保持器の製造方法は、大径側環状部と、小径側環状部と、大径側環状部と小径側環状部とを連結する柱部とを備え、周方向に隣合う柱部間に形成されるポケットに円すいころが収容される樹脂製の円すいころ軸受用保持器の製造方法であって、周方向に隣合う柱部間のポケットを成形するポケット成形用コアを備え、ポケット成形用コアの内外径方向の出し入れを可能とした保持器製造用金型を用いて成形するものである。
【００１５】
本発明の円すいころ軸受用保持器の製造方法によれば、保持器製造用金型は、ポケット成形用コアを備え、このポケット成形用コアが内外径方向の出し入れを可能としているので、保持器製造用金型のポケット成形用コアを軸方向にスライドさせる必要がなくなる。
【００１６】
前記保持器製造用金型のポケット成形用コアは、外径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入するものであっても、内径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入するものであっても、内径側から、軸方向と直交する方向に沿って進入するものであってもよい。
【００１７】
前記保持器は、大径側環状部側が引っ掛け構造部を介して円すいころ内輪に係合可能とされるものであってもよい。
【００１８】
本発明に係る方法で使用する金型装置を用いれば、ポケット成形用コアを軸方向にスライドさせる必要がなくなるので、引っ掛け構造における径方向寸法の制約を受けなくて済む。このため、製造する保持器において引っ掛け構造を構成することができ、円すいころが小端側へ脱落するのを防止でき、この製造用金型装置にて製造された保持器を用いれば、従来において存在していた内輪の小径側の鍔部およびぬすみ部も省略したものとなる。
【００１９】
前記保持器は、大径側環状部にポケットに対応する位置に内径方向へ突出して保持器内輪に係合する引っ掛け片にて構成される引っ掛け構造部を備え、前記保持器製造用金型のポケット成形用コアが引っ掛け片成形用キャビティを形成するのが好ましい。
【００２０】
このように、ポケット成形用コアが引っ掛け片成形用キャビティを形成するものであれば、この金型装置によって、大径側環状部に引っ掛け片が一体に形成された保持器を成形することができる。
【００２１】
本発明の円すいころ軸受は、前記製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置、もしくは小径側端面が、円すいころ小端面の外周縁の軸受中心軸と直交する平面上よりも軸方向内方側に配置されるものである。
【００２２】
本発明の円すいころ軸受によれば、小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置、もしくは小径側端面が、円すいころ小端面の外周縁の軸受中心軸と直交する平面上よりも軸方向内方側に配置されるので、各小径側端面が円すいころの小端面より突出しない状態で、小径側同士を相対面させて配置する複列の円すいころ軸受を構成することができる。
【００２３】
円すいころ軸受用保持器にポニフェルレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を用いることができる。ここで、ＰＰＳとは、フェニル基（ベンゼン環）とイオウ（S）が交互に繰り返される分子構造を持った高性能エンジニアリングプラスチックである。結晶性で、連続使用温度は２００℃〜２２０℃、高荷重（１．８２ＭＰａ）での荷重たわみ温度が２６０℃以上と耐熱性に優れ、しかも引っ張り強さや曲げ強さが大きい。成形時の収縮率は０．３〜０．５％と小さいので寸法安定性が良く、また、難燃性や耐薬品性の点でも優れている。ＰＰＳは、架橋型、直鎖型、及び半架橋型の３種に大別できる。架橋型は低分子量ポリマーを架橋して高分子量化したもので、脆く、ガラス繊維で強化したものが中心である。直鎖型は重合段階で架橋工程を省略して高分子量化したもので靭性が高い。半架橋型は、架橋型と直鎖型の特性を併せ持つ特徴を有している。
【００２４】
ころ係数γが０．９４を越えるようにしたり、保持器のポケットの窓角を５５°以上８０°以下としたりできる。ここで、ころ係数γは、次式で定義される。また、ポケット（周方向に沿って隣合う柱部間）の窓角とは、柱部の、円すいころの転動面と接する面がなす角度をいう。
【００２５】
ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ここで、Ｚ：ころ本数、ＤＡ：ころ平均径、ＰＣＤ：ころピッチ円径
【発明の効果】
【００２６】
本発明の円すいころ軸受用保持器の製造方法では、前記ポケット成形用コアは、外径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入するものであっても、内径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入するものであっても、内径側から、軸方向と直交する方向に沿って進入するものであってもよい。
【００２７】
引っ掛け構造を備えた保持器を製造する場合であっても、引っ掛け構造における径方向寸法の制約を受けなくて済む。このため、確実に引っ掛け部構造を成形することができ、円すいころ軸受の組立作業において、円すいころの小端側への脱落を防止できる。すなわち、内輪と円すいころと保持器とをアセンブリ（組立ユニット体）として取り扱うことができ、軸受全体の組立性（生産性）を向上することができる。しかも、引っ掛け部構造を設けるために、保持器に切欠部等を設ける必要がなく、強度低下及び応力集中を防止でき、耐久性に優れた保持器となる。
【００２８】
ポケット成形用コアが引っ掛け片成形用キャビティを形成するものであれば、この金型装置によって、大径側環状部に引っ掛け片が一体に形成された保持器を成形することができ、引っ掛け構造を安定して構成でき、組立性に優れた円すいころ軸受用保持器を形成することができる。
【００２９】
この製造用金型装置にて成形された保持器を用いれば、従来において存在していた内輪の小径側の鍔部を省略することができる。このため、この省略する鍔部分、軽量化を図ることができる。さらに、省略した小径側の鍔部及びぬすみ部分だけ軌道面が大きくなり、これによって円すいころ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て、長寿命化を達成することができる。
【００３０】
小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置等したものでは、各小径側端面が円すいころの小端面より突出しない状態で、小径側同士を相対面させて配置する複列の円すいころ軸受を構成することができる。このため、複列の円すいころ軸受のコンパクト化及び軽量化を図ることができる。
【００３１】
樹脂製保持器は鉄板製に比べ保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、樹脂製保持器は重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。
【００３２】
この場合、油や高温、薬品に対して耐性が高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）を保持器に採用することで、この保持器が使用される軸受装置の寿命を伸ばすことができる。
【００３３】
ころ係数γが０．９４を越えるようにすれば、中立状態においては外輪と保持器との接触を避けた上で、保持器の柱幅を大きくすることができる。このため、軸受寸法を変更することなく、負荷容量を総ころ軸受（保持器を用いていない軸受）のレベルまで上げることが可能となる。これによって、接触面圧を低減でき、さらに、使用サイクルの中に停止状態があるようなアプリケーションに適用した場合は面圧が緩和されることで、耐フレッティング性が向上する。
【００３４】
また、保持器の窓角を５５°以上としたことによって、円すいころとの良好な接触状態を確保することができ、保持器の窓角を８０°以下としたことによって、半径方向への押し付け力が大きくならず、円滑な回転が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００３６】
図１は本発明の第１実施形態の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樹脂製の保持器２４とを備える。
【００３７】
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を有さない。軌道面２５と鍔部２６との間のコーナ部にはぬすみ部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。
【００３８】
また、軌道面２５と鍔部２６の内面２６ａとが成す角度を、ころ２３の周壁２３ａと大端面２３ｂとが成す角度に合わせて、ころ２３の周壁２３ａが軌道面２５に接触（当接）するとともに、円すいころ２３の大端面２３ｂが鍔部２６の内面２６ａに接触（当接）するようにしている。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。
【００３９】
このため、内輪２１は、小径側に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。
【００４０】
また、保持器２４は、引っ掛け構造部Ｍを介して円すいころ内輪に係合可能とされる樹脂製の保持器であって、図１や図３に示すように、保持器本体３４と、引っ掛け構造部Ｍを構成する引っ掛け片３６とを備える。保持器本体３４は、大径側環状部３４ａと、小径側環状部３４ｂと、大径側環状部３４ａと小径側環状部３４ｂとを連結する柱部３４ｃとからなる。そして、周方向に沿って隣合う柱部３４ｃ、３４ｃで仕切られたポケット３４ｄに円すいころ２３が回転自在に収容される。
【００４１】
図１に示すように、この引っ掛け片３６は、内輪２１の最大外径部（鍔部２６の外周面）を超えて内径側に延びている。内輪２１の鍔部２６には、鍔部２６の外周面よりも内径側に突出した引っ掛け片３６を収容するため、環状の係合溝（切欠溝）３７が形成されている。引っ掛け片３６と切欠溝３７との間には軸方向および半径方向に僅かな隙間があり、これより保持器２４は軸方向および半径方向に僅かな移動が可能である。引っ掛け片３６の数は、少なくとも一つあれば足りるが、円周方向の複数箇所に形成してもよい。
【００４２】
すなわち、引っ掛け片３６は、内輪２１と円すいころ２３と保持器が組立状態を保てるような引っ掛かりが内輪２１の鍔部２６に対してあり、保持器２４が軸中心Ｌに対し中立状態では鍔部２６に非接触であり、運転中には鍔部２６に非接触もしくは、鍔部２６に接触する場合は、引っ掛け片内径端３８と鍔部２６の切欠溝３７の底面３９が接触状態となる。
【００４３】
この引っ掛け片３６は、図３に示すように、その内面３６ａが外径側から内径側に向かって軸方向外方へ拡開するテーパ面とされている。また、引っ掛け片３６の外面３６ｂの内径端側には切欠部４０が設けられている。この内面３６の傾斜は円すいころ２３の大端面２３ｂおよび小端面２３ａの傾斜に対応している。
【００４４】
また、保持器２４は、柱部３４ｃの柱面４７の窓押し角（窓角）θ（図２参照）は、例えば、５５°以上８０°以下とする。
【００４５】
ころ係数γが０．９４を越えるように設定している。ここで、ころ係数γは、次式で定義される。また、ポケット（周方向に沿って隣合う柱部間）の窓角θとは、柱部３４ｃの、円すいころ２３の転動面と接する面がなす角度をいう。
【００４６】
ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ここで、Ｚ：ころ本数、ＤＡ：ころ平均径、ＰＣＤ：ころピッチ円径
【００４７】
また、保持器２４は樹脂保持器である。この樹脂としてはエンジニアリングプラスチックが好ましい。ここで、エンジニアリングプラスチックとは、合成樹脂のなかで主に耐熱性が優れ、強度が必要とされる分野に使うことができるものであって、エンプラと略される。また、エンジニアリングプラスチックは、汎用エンジニアリングプラスチックとスーパーエンジニアリングプラスチックとがあり、この保持器２４に用いるエンジニアリングプラスチックには両者を含む。以下に代表的なものを掲げる。なお、これらはエンジニアリングプラスチックの例示であって、エンジニアリングプラスチックが以下のものに限定されるものではない。
【００４８】
汎用エンジニアリングプラスチックには、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）等がある。また、スーパーエンジニアリングプラスチックには、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリメチルベンテン（ＴＰＸ）、ポリ１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリアミド１１，１２ （
ＰＡ１１，１２）、フッ素樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等がある。
【００４９】
特に、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）が好ましい。ＰＰＳとは、フェニル基（ベンゼン環）とイオウ（S）が交互に繰り返される分子構造を持った高性能エンジニ
アリングプラスチックである。結晶性で，連続使用温度は２００℃〜２２０℃、高荷重（１．８２ＭＰａ）での荷重たわみ温度が２６０℃以上と耐熱性に優れ，しかも引っ張り強さや曲げ強さが大きい。成形時の収縮率は０．３〜０．５％と小さいので寸法安定性が良い。難燃性や耐薬品性の点でも優れている。ＰＰＳは、架橋型、直鎖型、半架橋型の3種
に大別できる。架橋型は低分子量ポリマーを架橋して高分子量化したもので，脆く，ガラス繊維で強化したグレードが中心である。直鎖型は重合段階で架橋工程がなしに高分子量化したもので，靭性が高い。半架橋型は，架橋型と直鎖型の特性を併せ持つ特徴を持っている。
【００５０】
次に、前記保持器２４を成形する製造用金型装置を説明する。この製造用金型装置は、図４に示すように、第１型（図例では一部のみを図示）４１と第２型４２（図例では一部のみを図示）と、周方向に隣合う柱部間のポケット３４ｄを成形するポケット成形用コア４３とを備える。ポケット成形用コア４３は断面台形状の半割体４３ａ，４３ｂから構成され、引っ掛け片３６が形成されるポケット３４ｄに対応して配置される。
【００５１】
半割体４３ａ，４３ｂは、それぞれ、傾斜側面４５と、径方向に沿って配設される径方向側面４６とを備え、径方向側面４６、４６が相対面するように配置される。この際、各半割体４３ａ，４３ｂは、柱部３４ｃの柱面４７に摺動して出し入れされる。半割体４３ａ，４３ｂの径方向側面４６、４６に引っ掛け片成形キャビティが形成される。
【００５２】
引っ掛け片３６が形成されないポケット３４ｄは、第１型４１の突部４１ａと第２型４２の突部４２ａとで構成される中子５１にて成形される。
【００５３】
図４に示す金型装置によれば、このポケット成形用コア４３が内外径方向の出し入れを可能としているので（この場合、外径側から、ポケット３４ｄに収容される円すいころ２３の小端面２３ｃの傾斜角度に沿って進入する）、ポケット成形用コア４３を軸方向にスライドさせる必要がなくなる。
【００５４】
特に、実施形態のように保持器２４が引っ掛け構造Ｍを有するものを製造する場合、図４に示す金型装置を使用すれば、確実に引っ掛け部構造Ｍを成形することができ、円すいころ軸受の組立作業において、円すいころ２３の小端側への脱落を防止できる。すなわち、内輪２１と円すいころ２３と保持器２４とをアセンブリ（組立ユニット体）として取り扱うことができ、軸受全体の組立性（生産性）を向上することができる。
【００５５】
しかも、引っ掛け部構造を設けるために、保持器に切欠部等を設ける必要がなく、強度低下及び応力集中を防止でき、耐久性に優れた保持器となる。さらに、前記実施形態のように、ポケット成形用コア４３が引っ掛け片成形用キャビティを形成するものであれば、この金型装置によって、大径側環状部４３ａに引っ掛け片３６が一体に形成された保持器２４を成形することができ、引っ掛け構造Ｍを安定して構成でき、組立性に優れた円すいころ軸受を形成することができる。
【００５６】
ポケット成形用コア４３が引っ掛け片成形用キャビティを形成するものであれば、この金型装置によって、大径側環状部３４ａに引っ掛け片３６が一体に形成された保持器を成形することができ、引っ掛け構造Ｍを安定して構成でき、組立性に優れた円すいころ軸受を形成することができる。
【００５７】
樹脂製保持器は鉄板製に比べ保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、樹脂製保持器は重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。
【００５８】
この場合、油や高温、薬品に対して耐性が高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）を保持器に採用することで、この保持器が使用される軸受装置の寿命を伸ばすことができる。
【００５９】
ころ係数γが０．９４を越えるようにすれば、中立状態においては外輪２２と保持器２４との接触を避けた上で、保持器２４の柱幅を大きくすることができる。このため、軸受寸法を変更することなく、負荷容量を総ころ軸受（保持器を用いていない軸受）のレベルまで上げることが可能となる。これによって、接触面圧を低減でき、さらに、使用サイクルの中に停止状態があるようなアプリケーションに適用した場合は面圧が緩和されることで、耐フレッティング性が向上する。しかも、保持器２４と円すいころ２３とは良好な接触状態を確保することができ、ころは円滑な回転が得られる。
【００６０】
また、保持器２４の窓角θを５５°以上としたことによって、円すいころ２３との良好な接触状態を確保することができ、保持器２４の窓角θを８０°以下としたことによって、半径方向への押し付け力が大きくならず、円滑な回転が得られる。
【００６１】
このため、本発明に係る金型装置にて成形された保持器２４を用いた円すいころ軸受は自走車両の動力伝達軸を支持する軸受に最適となる。
【００６２】
図５は金型装置の変形例を示し、この場合、ポケット成形用コア４３は、コア本体５５と、この本体５５に連結されてポケット３４ｄの一部を成形する突部５６とを備える。また、本体５５には、引っ掛け片３６のテーパ面の内面３６ａに対して摺接可能な摺接面部５５ａが形成されている。
【００６３】
このため、図５に示す金型装置のポケット成形用コア４３は、内径側において矢印のように、引っ掛け片３６の内面３６ａに沿った往復動が可能とされている。ここで、引っ掛け片３６の内面３６ａは、ポケット３４ｄに収容される円すいころ２３の小端面２３ｃ及び大端面２３ｂの傾斜角度に対応している。そのため、内径側から、前記ポケット３４ｄに収容される円すいころ２３の小端面２３ｃの傾斜角度に沿って進入するものである。
【００６４】
したがって、このようなポケット成形用コア４３を用いても、前記図４に示したポケット成形用コア４３と同様、ポケット成形用コアを軸方向にスライドさせる必要がなくなるため、前記図４の金型装置と同様の作用効果を奏する。
【００６５】
次に、図６は第２実施形態を示し、この場合複列の円すいころ軸受であり、この軸受は、外周に円すい状の軌道面６５ａ、６５ｂを有する内輪（軸受内輪）６２ａ、６２ｂと、図示しないハウジングに固定され、内周に円すい状の軌道面６６ａ、６６ｂを有する外輪（軸受外輪）６１と、内輪６２ａ、６２ｂ及び外輪６１の軌道面間に介在させた複数の円すいころ６３ａ、６３ｂと、複数の円すいころ６３ａ、６３ｂを円周方向で等間隔に保持する保持器６４ａ、６４ｂとを備える。内輪６２ａ、６２ｂの外周の大端側には、環状の鍔部（大鍔）６８ａ、６８ｂが形成されている。この種の円すいころ軸受では、その軸方向両端をシール装置でシールする場合が多いが、図面ではこのシール装置の図示を省略してある。
【００６６】
保持器６４ａ、６４ｂは、前記図１の円すいころ軸受と同様、小径リング部（小径側環状部）６９と、大径リング部（大径側環状部）７０と、この間に配設される複数本の柱部７１を備え、柱部７１の相互間に円すいころ６３ａ、６３ｂを保持するポケット７２を形成したものである。各ポケット７２にそれぞれ円すいころ６３ａ、６３ｂが回転自在に収容されている。
【００６７】
また、保持器６４ａ、６４ｂの大端側に内輪６２ａ、６２ｂの大鍔６８ａ、６８ｂと係合可能の係合部(引っ掛け片)３６が形成される。内輪６２ａ、６２ｂの大鍔６８ａ、６８ｂには、大鍔６８ａ、６８ｂの外周面よりも内径側に突出した引っ掛け片３６を収容するため、各内輪６２ａ、６２ｂには、環状の係合溝（切欠溝）３７、３７が形成されている。この場合の引っ掛け片３６は、その内面３６ａは、軸受軸心Ｌと直交する平面とされている。
【００６８】
小径側端面８０が、円すいころ６３a、６３ｂの小端面８１，８１の外周縁の軸受中心軸Ｌと直交する平面Ｓ上よりも軸方向内方側に配置されている。この場合、小径側端面８１と、円すいころ６３a、６３ｂの小端面８１，８１の外周縁とを、軸受中心軸Ｌと直交する平面Ｓ上にほぼ配置してもよい。すなわち、各小径側端面８０、８０が円すいころ６３ａ、６３ｂの小端面８１，８１より突出しない
【００６９】
この図６に示す保持器６４ａ，６４ｂの成形は、図７に示す金型装置を使用することになる。図７の金型装置のポケット成形用コア４３は、図５に示すポケット成形用コア４３と同様、コア本体７５と、この本体７５に連結されてポケット７２の一部を成形する突部７６とを備える。また、本体７５には、引っ掛け片３６のテーパ面の内面３６ａに対して摺接可能な摺接面部７５ａが形成されている。
【００７０】
このため、図５に示す金型装置のポケット成形用コア４３は、内径側において矢印のように、径方向に沿った往復動（軸受軸心Ｌと直交する方向の往復動）が可能とされている。そのため、内径側から、軸方向と直交する方向に沿って進入することなる。
【００７１】
したがって、このようなポケット成形用コア４３を用いても、前記図４に示したポケット成形用コア４３と同様、ポケット成形用コアを軸方向にスライドさせる必要がなくなるため、前記図４の金型装置と同様の作用効果を奏する。
【００７２】
また、図６に示すように、小径側端面８０、８０と、円すいころ６３ａ、６３ｂの小端面８１，８１の外周縁とを、軸受中心軸Ｌと直交する平面上にほぼ配置したことによって、各小径側端面８０、８０が円すいころ６３ａ、６３ｂの小端面８１，８１より突出しない状態で、小径側同士を相対面させて配置する複列の円すいころ軸受を構成することができる。このため、複列の円すいころ軸受のコンパクト化及び軽量化を図ることができる。
【００７３】
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、引っ掛け片３６を構成する係止片の数の増減は任意であるが、安定して円すいころ２３の落下を防止する上で、周方向に沿って不等配で３個以上配置するのが好ましい。また、切欠部３７として、実施形態では、内輪２１の大径側の端面２１ａに開口しているが、この端面２１ａに開口させずに、鍔部２６の外径面に形成される環状の凹溝にて構成してもよい。
【００７４】
また、引っ掛け構造部Ｍは、各実施形態では、保持器２４の大径側の引っ掛け片３６にて構成していたが、内輪側から保持器側へ突設される引っ掛け部（引っ掛け片）にて構成してもよく、保持器側と内輪側とに引っ掛け部（引っ掛け片）を設けるものであってもよい。
【００７５】
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】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す円すいころ軸受の断面図である。
【図２】前記図１の円すいころ軸受の要部拡大断面図である。
【図３】前記図１の円すいころ軸受の保持器の断面図である。
【図４】本発明の円すいころ軸受用保持器の製造方法に用いる金型装置の簡略断面図である。
【図５】製造用金型装置の変形例を示す簡略断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す円すいころ軸受の断面図である。
【図７】前記図６に示す円すいころ軸受用保持器の製造方法に用いる製造用金型装置の簡略断面図である。
【図８】従来の保持器を使用した円すいころ軸受の断面図である。
【図９】従来の保持器の製造用金型装置の簡略断面図である。
【図１０】他の従来の保持器を使用した円すいころ軸受の断面図である。
【図１１】他の従来の保持器の製造用金型装置の簡略断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
２１ 内輪
２３、６３ａ，６３ｂ 円すいころ
２４、６４ａ，６４ｂ 保持器
３４ａ 大径側環状部
３４ｂ 小径側環状部
３４ｃ 柱部
３４ｄ ポケット
３６ 引っ掛け片
４３ ポケット成形用コア
６２ａ 内輪
７１ 柱部
７２ ポケット
８０ 小径側端面
８１ 小端面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円すいころ軸受用保持器の製造方法及び円すいころ軸受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８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】
保持器６は、一対の環状部６ａ、６ｂと、環状部６ａ、６ｂを連結する柱部６ｃとを備え、周方向に沿って隣合う柱部６ｃ間に形成されるポケット６ｄに前記円すいころ５が収容される。
【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。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】
近年、車内空間の拡大化に伴いエンジンルームの縮小化、エンジンの高出力化、燃費向上のためのトランスミッションの多段化などが進む中、そこに使用される円錐ころ軸受の使用環境は年々厳しくなってきている。その使用環境の中で軸受の寿命を満足する為には、軸受の長寿命化が必要であった。
【０００７】
上記背景に対して、ころ本数を増やすかころ長さを長くすることによって、同一寸法で負荷容量を現状よりも上げて、軸受の長寿命化を図ることができる。しかしながら、現在の構造では、前記したように、軸受組立上の理由により内輪にはその軌道面の小径側に鍔部（小鍔）８を設けていた。このため、円すいころ５の長さ寸法を大きくすることに対してこの鍔部８による規制がある。また、各円すいころ５は前記したように保持器６にて支持されて、周方向に沿って隣合う円すいころ５間に保持器６の柱部６ｃが介在されることになる。このため、ころ本数を増加されるころに対しても柱部６ｃによる規制がある。このように、従来においては負荷容量を上げるのに限界があった。
【０００８】
従来には、内輪２において小径側の鍔部（小鍔）を省略したものがある（特許文献１及び特許文献２）。内輪２において小径側の鍔部８を省略すれば、その省略した分だけ円すいころの軸方向長さを大きくとることができ、負荷容量の増加を図ることができる。しかしながら、内輪２において小径側の鍔部８を省略すれば、機械等に組込むまでの間に円すいころ５が小端側へ脱落する。そこで、図１０に示すように、円すいころ５が落下しないように、大径側の鍔部７に係合する引っ掛け部（引っ掛け片）１４を保持器６に設けている。なお、特許文献１では、保持器は樹脂製であり、特許文献２では保持器は鉄製である。
【特許文献１】実開昭５８−１６５３２４号公報
【特許文献２】特開２００２−５４６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
保持器が鉄製である場合、引っ掛け部１４を形成するための折曲工程を必要として、製造工程が増加して、製造コスト高となるとともに、製造時間が長くなる。また、鉄製保持器では摩耗粉が生じ、この摩耗粉によって潤滑性の低下を招くおそれがある。
【００１０】
このため、近年では、前記した鉄製の問題点を生じない樹脂製が用いられる。樹脂製の保持器を製造する場合には、通常、図９に示すように、軸方向に割れる２つの金型１５、１６を用い、２金型合わせによる射出成形が行われる。この場合、２つに金型１５，１６を図９に示すように、保持器軸方向に沿って相反する方向にスライド（平行移動）させることになる。
【００１１】
また、引っ掛け部１４を有する保持器では、図１１に示すように、引っ掛け部１４の内端縁１４ａの径寸法Ｄを、小径側環状部６ｂの最大外径Ｄ１よりも大きく設定する必要がある。すなわち、引っ掛け部１４の内径部（内端縁）１４ａを小径側環状部６ｂの外径端部９よりも外径側に位置させる必要がある。また、円すいころ軸受において、接触角（外輪の軌道面角度）が小さい設計の場合、必然的に小径側環状部外径と大径側環状部内径との寸法差が小さくなる。このため、前記のように、図１１に示すように、２金型合わせによる射出成形を行う場合に、引っ掛け部の径寸法設計に制約を受けるようになる。場合によっては、引っ掛け部による係合構造が成立しなくなるおそれがある。
【００１２】
なお、引っ掛け部の寸法制約を自由にするため、小径側環状部６ｂにおいて、引っ掛け部を設けるポケット部に対応する部位を省略したり、この部位に切欠部を設けたりすることが提案できる。しかしながら、このような省略部位を設けたり、切欠部を設けたりすれば、保持器の強度が低下するとともに、応力集中が起こって破損するおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みて、いかなる寸法の接触角や保持器軸方向ポケット寸法においても大径側に軸受内輪に係合する引っ掛け構造とできる引っ掛け部が成形可能であり、しかも、強度低下及び応力集中を防止できる円すいころ軸受およびこの円すいころ軸受に用いることが可能な円すいころ軸受用保持器の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の円すいころ軸受用保持器の製造方法は、大径側環状部と、小径側環状部と、大径側環状部と小径側環状部とを連結する柱部とを備え、周方向に隣合う柱部間に形成されるポケットに円すいころが収容される樹脂製の円すいころ軸受用保持器の製造方法であって、周方向に隣合う柱部間のポケットを成形するポケット成形用コアを備え、ポケット成形用コアの内外径方向の出し入れを可能とした保持器製造用金型を用いて成形するものである。
【００１５】
本発明の円すいころ軸受用保持器の製造方法によれば、保持器製造用金型は、ポケット成形用コアを備え、このポケット成形用コアが内外径方向の出し入れを可能としているので、保持器製造用金型のポケット成形用コアを軸方向にスライドさせる必要がなくなる。
【００１６】
前記保持器製造用金型のポケット成形用コアは、外径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入するものであっても、内径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入するものであっても、内径側から、軸方向と直交する方向に沿って進入するものであってもよい。
【００１７】
前記保持器は、大径側環状部側が引っ掛け構造部を介して円すいころ内輪に係合可能とされるものであってもよい。
【００１８】
本発明に係る方法で使用する金型装置を用いれば、ポケット成形用コアを軸方向にスライドさせる必要がなくなるので、引っ掛け構造における径方向寸法の制約を受けなくて済む。このため、製造する保持器において引っ掛け構造を構成することができ、円すいころが小端側へ脱落するのを防止でき、この製造用金型装置にて製造された保持器を用いれば、従来において存在していた内輪の小径側の鍔部およびぬすみ部も省略したものとなる。
【００１９】
前記保持器は、大径側環状部にポケットに対応する位置に内径方向へ突出して保持器内輪に係合する引っ掛け片にて構成される引っ掛け構造部を備え、前記保持器製造用金型のポケット成形用コアが引っ掛け片成形用キャビティを形成するのが好ましい。
【００２０】
このように、ポケット成形用コアが引っ掛け片成形用キャビティを形成するものであれば、この金型装置によって、大径側環状部に引っ掛け片が一体に形成された保持器を成形することができる。
【００２１】
本発明の円すいころ軸受は、前記製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置、もしくは小径側端面が、円すいころ小端面の外周縁の軸受中心軸と直交する平面上よりも軸方向内方側に配置されるものである。
【００２２】
本発明の円すいころ軸受によれば、小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置、もしくは小径側端面が、円すいころ小端面の外周縁の軸受中心軸と直交する平面上よりも軸方向内方側に配置されるので、各小径側端面が円すいころの小端面より突出しない状態で、小径側同士を相対面させて配置する複列の円すいころ軸受を構成することができる。
【００２３】
円すいころ軸受用保持器にポニフェルレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を用いることができる。ここで、ＰＰＳとは、フェニル基（ベンゼン環）とイオウ（S）が交互に繰り返される分子構造を持った高性能エンジニアリングプラスチックである。結晶性で、連続使用温度は２００℃〜２２０℃、高荷重（１．８２ＭＰａ）での荷重たわみ温度が２６０℃以上と耐熱性に優れ、しかも引っ張り強さや曲げ強さが大きい。成形時の収縮率は０．３〜０．５％と小さいので寸法安定性が良く、また、難燃性や耐薬品性の点でも優れている。ＰＰＳは、架橋型、直鎖型、及び半架橋型の３種に大別できる。架橋型は低分子量ポリマーを架橋して高分子量化したもので、脆く、ガラス繊維で強化したものが中心である。直鎖型は重合段階で架橋工程を省略して高分子量化したもので靭性が高い。半架橋型は、架橋型と直鎖型の特性を併せ持つ特徴を有している。
【００２４】
ころ係数γが０．９４を越えるようにしたり、保持器のポケットの窓角を５５°以上８０°以下としたりできる。ここで、ころ係数γは、次式で定義される。また、ポケット（周方向に沿って隣合う柱部間）の窓角とは、柱部の、円すいころの転動面と接する面がなす角度をいう。
【００２５】
ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ここで、Ｚ：ころ本数、ＤＡ：ころ平均径、ＰＣＤ：ころピッチ円径
【発明の効果】
【００２６】
本発明の円すいころ軸受用保持器の製造方法では、前記ポケット成形用コアは、外径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入するものであっても、内径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入するものであっても、内径側から、軸方向と直交する方向に沿って進入するものであってもよい。
【００２７】
引っ掛け構造を備えた保持器を製造する場合であっても、引っ掛け構造における径方向寸法の制約を受けなくて済む。このため、確実に引っ掛け部構造を成形することができ、円すいころ軸受の組立作業において、円すいころの小端側への脱落を防止できる。すなわち、内輪と円すいころと保持器とをアセンブリ（組立ユニット体）として取り扱うことができ、軸受全体の組立性（生産性）を向上することができる。しかも、引っ掛け部構造を設けるために、保持器に切欠部等を設ける必要がなく、強度低下及び応力集中を防止でき、耐久性に優れた保持器となる。
【００２８】
ポケット成形用コアが引っ掛け片成形用キャビティを形成するものであれば、この金型装置によって、大径側環状部に引っ掛け片が一体に形成された保持器を成形することができ、引っ掛け構造を安定して構成でき、組立性に優れた円すいころ軸受用保持器を形成することができる。
【００２９】
この製造用金型装置にて成形された保持器を用いれば、従来において存在していた内輪の小径側の鍔部を省略することができる。このため、この省略する鍔部分、軽量化を図ることができる。さらに、省略した小径側の鍔部及びぬすみ部分だけ軌道面が大きくなり、これによって円すいころ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て、長寿命化を達成することができる。
【００３０】
小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置等したものでは、各小径側端面が円すいころの小端面より突出しない状態で、小径側同士を相対面させて配置する複列の円すいころ軸受を構成することができる。このため、複列の円すいころ軸受のコンパクト化及び軽量化を図ることができる。
【００３１】
樹脂製保持器は鉄板製に比べ保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、樹脂製保持器は重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。
【００３２】
この場合、油や高温、薬品に対して耐性が高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）を保持器に採用することで、この保持器が使用される軸受装置の寿命を伸ばすことができる。
【００３３】
ころ係数γが０．９４を越えるようにすれば、中立状態においては外輪と保持器との接触を避けた上で、保持器の柱幅を大きくすることができる。このため、軸受寸法を変更することなく、負荷容量を総ころ軸受（保持器を用いていない軸受）のレベルまで上げることが可能となる。これによって、接触面圧を低減でき、さらに、使用サイクルの中に停止状態があるようなアプリケーションに適用した場合は面圧が緩和されることで、耐フレッティング性が向上する。
【００３４】
また、保持器の窓角を５５°以上としたことによって、円すいころとの良好な接触状態を確保することができ、保持器の窓角を８０°以下としたことによって、半径方向への押し付け力が大きくならず、円滑な回転が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００３６】
図１は本発明の第１実施形態の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樹脂製の保持器２４とを備える。
【００３７】
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を有さない。軌道面２５と鍔部２６との間のコーナ部にはぬすみ部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。
【００３８】
また、軌道面２５と鍔部２６の内面２６ａとが成す角度を、ころ２３の周壁２３ａと大端面２３ｂとが成す角度に合わせて、ころ２３の周壁２３ａが軌道面２５に接触（当接）するとともに、円すいころ２３の大端面２３ｂが鍔部２６の内面２６ａに接触（当接）するようにしている。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。
【００３９】
このため、内輪２１は、小径側に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。
【００４０】
また、保持器２４は、引っ掛け構造部Ｍを介して円すいころ内輪に係合可能とされる樹脂製の保持器であって、図１や図３に示すように、保持器本体３４と、引っ掛け構造部Ｍを構成する引っ掛け片３６とを備える。保持器本体３４は、大径側環状部３４ａと、小径側環状部３４ｂと、大径側環状部３４ａと小径側環状部３４ｂとを連結する柱部３４ｃとからなる。そして、周方向に沿って隣合う柱部３４ｃ、３４ｃで仕切られたポケット３４ｄに円すいころ２３が回転自在に収容される。
【００４１】
図１に示すように、この引っ掛け片３６は、内輪２１の最大外径部（鍔部２６の外周面）を超えて内径側に延びている。内輪２１の鍔部２６には、鍔部２６の外周面よりも内径側に突出した引っ掛け片３６を収容するため、環状の係合溝（切欠溝）３７が形成されている。引っ掛け片３６と切欠溝３７との間には軸方向および半径方向に僅かな隙間があり、これより保持器２４は軸方向および半径方向に僅かな移動が可能である。引っ掛け片３６の数は、少なくとも一つあれば足りるが、円周方向の複数箇所に形成してもよい。
【００４２】
すなわち、引っ掛け片３６は、内輪２１と円すいころ２３と保持器が組立状態を保てるような引っ掛かりが内輪２１の鍔部２６に対してあり、保持器２４が軸中心Ｌに対し中立状態では鍔部２６に非接触であり、運転中には鍔部２６に非接触もしくは、鍔部２６に接触する場合は、引っ掛け片内径端３８と鍔部２６の切欠溝３７の底面３９が接触状態となる。
【００４３】
この引っ掛け片３６は、図３に示すように、その内面３６ａが外径側から内径側に向かって軸方向外方へ拡開するテーパ面とされている。また、引っ掛け片３６の外面３６ｂの内径端側には切欠部４０が設けられている。この内面３６の傾斜は円すいころ２３の大端面２３ｂおよび小端面２３ａの傾斜に対応している。
【００４４】
また、保持器２４は、柱部３４ｃの柱面４７の窓押し角（窓角）θ（図２参照）は、例えば、５５°以上８０°以下とする。
【００４５】
ころ係数γが０．９４を越えるように設定している。ここで、ころ係数γは、次式で定義される。また、ポケット（周方向に沿って隣合う柱部間）の窓角θとは、柱部３４ｃの、円すいころ２３の転動面と接する面がなす角度をいう。
【００４６】
ころ係数γ＝（Ｚ・ＤＡ）／（π・ＰＣＤ）
ここで、Ｚ：ころ本数、ＤＡ：ころ平均径、ＰＣＤ：ころピッチ円径
【００４７】
また、保持器２４は樹脂保持器である。この樹脂としてはエンジニアリングプラスチックが好ましい。ここで、エンジニアリングプラスチックとは、合成樹脂のなかで主に耐熱性が優れ、強度が必要とされる分野に使うことができるものであって、エンプラと略される。また、エンジニアリングプラスチックは、汎用エンジニアリングプラスチックとスーパーエンジニアリングプラスチックとがあり、この保持器２４に用いるエンジニアリングプラスチックには両者を含む。以下に代表的なものを掲げる。なお、これらはエンジニアリングプラスチックの例示であって、エンジニアリングプラスチックが以下のものに限定されるものではない。
【００４８】
汎用エンジニアリングプラスチックには、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）等がある。また、スーパーエンジニアリングプラスチックには、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリメチルベンテン（ＴＰＸ）、ポリ１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリアミド１１，１２ （
ＰＡ１１，１２）、フッ素樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等がある。
【００４９】
特に、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）が好ましい。ＰＰＳとは、フェニル基（ベンゼン環）とイオウ（S）が交互に繰り返される分子構造を持った高性能エンジニ
アリングプラスチックである。結晶性で，連続使用温度は２００℃〜２２０℃、高荷重（１．８２ＭＰａ）での荷重たわみ温度が２６０℃以上と耐熱性に優れ，しかも引っ張り強さや曲げ強さが大きい。成形時の収縮率は０．３〜０．５％と小さいので寸法安定性が良い。難燃性や耐薬品性の点でも優れている。ＰＰＳは、架橋型、直鎖型、半架橋型の3種
に大別できる。架橋型は低分子量ポリマーを架橋して高分子量化したもので，脆く，ガラス繊維で強化したグレードが中心である。直鎖型は重合段階で架橋工程がなしに高分子量化したもので，靭性が高い。半架橋型は，架橋型と直鎖型の特性を併せ持つ特徴を持っている。
【００５０】
次に、前記保持器２４を成形する製造用金型装置を説明する。この製造用金型装置は、図４に示すように、第１型（図例では一部のみを図示）４１と第２型４２（図例では一部のみを図示）と、周方向に隣合う柱部間のポケット３４ｄを成形するポケット成形用コア４３とを備える。ポケット成形用コア４３は断面台形状の半割体４３ａ，４３ｂから構成され、引っ掛け片３６が形成されるポケット３４ｄに対応して配置される。
【００５１】
半割体４３ａ，４３ｂは、それぞれ、傾斜側面４５と、径方向に沿って配設される径方向側面４６とを備え、径方向側面４６、４６が相対面するように配置される。この際、各半割体４３ａ，４３ｂは、柱部３４ｃの柱面４７に摺動して出し入れされる。半割体４３ａ，４３ｂの径方向側面４６、４６に引っ掛け片成形キャビティが形成される。
【００５２】
引っ掛け片３６が形成されないポケット３４ｄは、第１型４１の突部４１ａと第２型４２の突部４２ａとで構成される中子５１にて成形される。
【００５３】
図４に示す金型装置によれば、このポケット成形用コア４３が内外径方向の出し入れを可能としているので（この場合、外径側から、ポケット３４ｄに収容される円すいころ２３の小端面２３ｃの傾斜角度に沿って進入する）、ポケット成形用コア４３を軸方向にスライドさせる必要がなくなる。
【００５４】
特に、実施形態のように保持器２４が引っ掛け構造Ｍを有するものを製造する場合、図４に示す金型装置を使用すれば、確実に引っ掛け部構造Ｍを成形することができ、円すいころ軸受の組立作業において、円すいころ２３の小端側への脱落を防止できる。すなわち、内輪２１と円すいころ２３と保持器２４とをアセンブリ（組立ユニット体）として取り扱うことができ、軸受全体の組立性（生産性）を向上することができる。
【００５５】
しかも、引っ掛け部構造を設けるために、保持器に切欠部等を設ける必要がなく、強度低下及び応力集中を防止でき、耐久性に優れた保持器となる。さらに、前記実施形態のように、ポケット成形用コア４３が引っ掛け片成形用キャビティを形成するものであれば、この金型装置によって、大径側環状部４３ａに引っ掛け片３６が一体に形成された保持器２４を成形することができ、引っ掛け構造Ｍを安定して構成でき、組立性に優れた円すいころ軸受を形成することができる。
【００５６】
ポケット成形用コア４３が引っ掛け片成形用キャビティを形成するものであれば、この金型装置によって、大径側環状部３４ａに引っ掛け片３６が一体に形成された保持器を成形することができ、引っ掛け構造Ｍを安定して構成でき、組立性に優れた円すいころ軸受を形成することができる。
【００５７】
樹脂製保持器は鉄板製に比べ保持器重量が軽く、自己潤滑性があり、摩擦係数が小さいという特徴があるため、軸受内に介在する潤滑油の効果と相俟って、外輪との接触による摩耗の発生を抑えることが可能になる。また、樹脂製保持器は重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適である。
【００５８】
この場合、油や高温、薬品に対して耐性が高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）を保持器に採用することで、この保持器が使用される軸受装置の寿命を伸ばすことができる。
【００５９】
ころ係数γが０．９４を越えるようにすれば、中立状態においては外輪２２と保持器２４との接触を避けた上で、保持器２４の柱幅を大きくすることができる。このため、軸受寸法を変更することなく、負荷容量を総ころ軸受（保持器を用いていない軸受）のレベルまで上げることが可能となる。これによって、接触面圧を低減でき、さらに、使用サイクルの中に停止状態があるようなアプリケーションに適用した場合は面圧が緩和されることで、耐フレッティング性が向上する。しかも、保持器２４と円すいころ２３とは良好な接触状態を確保することができ、ころは円滑な回転が得られる。
【００６０】
また、保持器２４の窓角θを５５°以上としたことによって、円すいころ２３との良好な接触状態を確保することができ、保持器２４の窓角θを８０°以下としたことによって、半径方向への押し付け力が大きくならず、円滑な回転が得られる。
【００６１】
このため、本発明に係る金型装置にて成形された保持器２４を用いた円すいころ軸受は自走車両の動力伝達軸を支持する軸受に最適となる。
【００６２】
図５は金型装置の変形例を示し、この場合、ポケット成形用コア４３は、コア本体５５と、この本体５５に連結されてポケット３４ｄの一部を成形する突部５６とを備える。また、本体５５には、引っ掛け片３６のテーパ面の内面３６ａに対して摺接可能な摺接面部５５ａが形成されている。
【００６３】
このため、図５に示す金型装置のポケット成形用コア４３は、内径側において矢印のように、引っ掛け片３６の内面３６ａに沿った往復動が可能とされている。ここで、引っ掛け片３６の内面３６ａは、ポケット３４ｄに収容される円すいころ２３の小端面２３ｃ及び大端面２３ｂの傾斜角度に対応している。そのため、内径側から、前記ポケット３４ｄに収容される円すいころ２３の小端面２３ｃの傾斜角度に沿って進入するものである。
【００６４】
したがって、このようなポケット成形用コア４３を用いても、前記図４に示したポケット成形用コア４３と同様、ポケット成形用コアを軸方向にスライドさせる必要がなくなるため、前記図４の金型装置と同様の作用効果を奏する。
【００６５】
次に、図６は第２実施形態を示し、この場合複列の円すいころ軸受であり、この軸受は、外周に円すい状の軌道面６５ａ、６５ｂを有する内輪（軸受内輪）６２ａ、６２ｂと、図示しないハウジングに固定され、内周に円すい状の軌道面６６ａ、６６ｂを有する外輪（軸受外輪）６１と、内輪６２ａ、６２ｂ及び外輪６１の軌道面間に介在させた複数の円すいころ６３ａ、６３ｂと、複数の円すいころ６３ａ、６３ｂを円周方向で等間隔に保持する保持器６４ａ、６４ｂとを備える。内輪６２ａ、６２ｂの外周の大端側には、環状の鍔部（大鍔）６８ａ、６８ｂが形成されている。この種の円すいころ軸受では、その軸方向両端をシール装置でシールする場合が多いが、図面ではこのシール装置の図示を省略してある。
【００６６】
保持器６４ａ、６４ｂは、前記図１の円すいころ軸受と同様、小径リング部（小径側環状部）６９と、大径リング部（大径側環状部）７０と、この間に配設される複数本の柱部７１を備え、柱部７１の相互間に円すいころ６３ａ、６３ｂを保持するポケット７２を形成したものである。各ポケット７２にそれぞれ円すいころ６３ａ、６３ｂが回転自在に収容されている。
【００６７】
また、保持器６４ａ、６４ｂの大端側に内輪６２ａ、６２ｂの大鍔６８ａ、６８ｂと係合可能の係合部(引っ掛け片)３６が形成される。内輪６２ａ、６２ｂの大鍔６８ａ、６８ｂには、大鍔６８ａ、６８ｂの外周面よりも内径側に突出した引っ掛け片３６を収容するため、各内輪６２ａ、６２ｂには、環状の係合溝（切欠溝）３７、３７が形成されている。この場合の引っ掛け片３６は、その内面３６ａは、軸受軸心Ｌと直交する平面とされている。
【００６８】
小径側端面８０が、円すいころ６３a、６３ｂの小端面８１，８１の外周縁の軸受中心軸Ｌと直交する平面Ｓ上よりも軸方向内方側に配置されている。この場合、小径側端面８１と、円すいころ６３a、６３ｂの小端面８１，８１の外周縁とを、軸受中心軸Ｌと直交する平面Ｓ上にほぼ配置してもよい。すなわち、各小径側端面８０、８０が円すいころ６３ａ、６３ｂの小端面８１，８１より突出しない
【００６９】
この図６に示す保持器６４ａ，６４ｂの成形は、図７に示す金型装置を使用することになる。図７の金型装置のポケット成形用コア４３は、図５に示すポケット成形用コア４３と同様、コア本体７５と、この本体７５に連結されてポケット７２の一部を成形する突部７６とを備える。また、本体７５には、引っ掛け片３６のテーパ面の内面３６ａに対して摺接可能な摺接面部７５ａが形成されている。
【００７０】
このため、図５に示す金型装置のポケット成形用コア４３は、内径側において矢印のように、径方向に沿った往復動（軸受軸心Ｌと直交する方向の往復動）が可能とされている。そのため、内径側から、軸方向と直交する方向に沿って進入することなる。
【００７１】
したがって、このようなポケット成形用コア４３を用いても、前記図４に示したポケット成形用コア４３と同様、ポケット成形用コアを軸方向にスライドさせる必要がなくなるため、前記図４の金型装置と同様の作用効果を奏する。
【００７２】
また、図６に示すように、小径側端面８０、８０と、円すいころ６３ａ、６３ｂの小端面８１，８１の外周縁とを、軸受中心軸Ｌと直交する平面上にほぼ配置したことによって、各小径側端面８０、８０が円すいころ６３ａ、６３ｂの小端面８１，８１より突出しない状態で、小径側同士を相対面させて配置する複列の円すいころ軸受を構成することができる。このため、複列の円すいころ軸受のコンパクト化及び軽量化を図ることができる。
【００７３】
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、引っ掛け片３６を構成する係止片の数の増減は任意であるが、安定して円すいころ２３の落下を防止する上で、周方向に沿って不等配で３個以上配置するのが好ましい。また、切欠部３７として、実施形態では、内輪２１の大径側の端面２１ａに開口しているが、この端面２１ａに開口させずに、鍔部２６の外径面に形成される環状の凹溝にて構成してもよい。
【００７４】
また、引っ掛け構造部Ｍは、各実施形態では、保持器２４の大径側の引っ掛け片３６にて構成していたが、内輪側から保持器側へ突設される引っ掛け部（引っ掛け片）にて構成してもよく、保持器側と内輪側とに引っ掛け部（引っ掛け片）を設けるものであってもよい。
【００７５】
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】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す円すいころ軸受の断面図である。
【図２】前記図１の円すいころ軸受の要部拡大断面図である。
【図３】前記図１の円すいころ軸受の保持器の断面図である。
【図４】本発明の円すいころ軸受用保持器の製造方法に用いる金型装置の簡略断面図である。
【図５】製造用金型装置の変形例を示す簡略断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す円すいころ軸受の断面図である。
【図７】前記図６に示す円すいころ軸受用保持器の製造方法に用いる製造用金型装置の簡略断面図である。
【図８】従来の保持器を使用した円すいころ軸受の断面図である。
【図９】従来の保持器の製造用金型装置の簡略断面図である。
【図１０】他の従来の保持器を使用した円すいころ軸受の断面図である。
【図１１】他の従来の保持器の製造用金型装置の簡略断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
２１ 内輪
２３、６３ａ，６３ｂ 円すいころ
２４、６４ａ，６４ｂ 保持器
３４ａ 大径側環状部
３４ｂ 小径側環状部
３４ｃ 柱部
３４ｄ ポケット
３６ 引っ掛け片
４３ ポケット成形用コア
６２ａ 内輪
７１ 柱部
７２ ポケット
８０ 小径側端面
８１ 小端面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径側環状部と、小径側環状部と、大径側環状部と小径側環状部とを連結する柱部とを備え、周方向に隣合う柱部間に形成されるポケットに円すいころが収容される樹脂製の円すいころ軸受用保持器の製造方法であって、
周方向に隣合う柱部間のポケットを成形するポケット成形用コアを備え、ポケット成形用コアの内外径方向の出し入れを可能とした保持器製造用金型を用いて成形することを特徴とする円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項２】
前記保持器製造用金型のポケット成形用コアは、外径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入することを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項３】
前記保持器製造用金型のポケット成形用コアは、内径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入することを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項４】
前記保持器製造用金型のポケット成形用コアは、内径側から、軸方向と直交する方向に沿って進入することを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項５】
前記保持器は、大径側環状部側が引っ掛け構造部を介して円すいころ内輪に係合可能とされることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項６】
前記保持器は、大径側環状部にポケットに対応する位置に内径方向へ突出して保持器内輪に係合する引っ掛け片にて構成される引っ掛け構造部を備え、前記保持器製造用金型のポケット成形用コアが引っ掛け片成形用キャビティを形成することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項７】
前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置、もしくは小径側端面が、円すいころ小端面の外周縁の軸受中心軸と直交する平面上よりも軸方向内方側に配置されることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項８】
前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、円すいころ軸受用保持器にポニフェルレンサルファイド樹脂を用いたことを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項９】
前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、ころ係数γが０．９４を超えることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項１０】
前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、保持器のポケットの窓角度を５５°以上８０°以下とすることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項１】
大径側環状部と、小径側環状部と、大径側環状部と小径側環状部とを連結する柱部とを備え、周方向に隣合う柱部間に形成されるポケットに円すいころが収容される樹脂製の円すいころ軸受用保持器の製造方法であって、
周方向に隣合う柱部間のポケットを成形するポケット成形用コアを備え、ポケット成形用コアの内外径方向の出し入れを可能とした保持器製造用金型を用いて成形することを特徴とする円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項２】
前記保持器製造用金型のポケット成形用コアは、外径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入することを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項３】
前記保持器製造用金型のポケット成形用コアは、内径側から、前記ポケットに収容される円すいころの小端面の傾斜角度に沿って進入することを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項４】
前記保持器製造用金型のポケット成形用コアは、内径側から、軸方向と直交する方向に沿って進入することを特徴とする請求項１に記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項５】
前記保持器は、大径側環状部側が引っ掛け構造部を介して円すいころ内輪に係合可能とされることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項６】
前記保持器は、大径側環状部にポケットに対応する位置に内径方向へ突出して保持器内輪に係合する引っ掛け片にて構成される引っ掛け構造部を備え、前記保持器製造用金型のポケット成形用コアが引っ掛け片成形用キャビティを形成することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の円すいころ軸受用保持器の製造方法。
【請求項７】
前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、小径側端面と、円すいころの小端面の外周縁とを、軸受中心軸と直交する平面上にほぼ配置、もしくは小径側端面が、円すいころ小端面の外周縁の軸受中心軸と直交する平面上よりも軸方向内方側に配置されることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項８】
前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、円すいころ軸受用保持器にポニフェルレンサルファイド樹脂を用いたことを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項９】
前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、ころ係数γが０．９４を超えることを特徴とする円すいころ軸受。
【請求項１０】
前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の製造方法にて成形される円すいころ軸受用保持器を用いた円すいころ軸受であって、保持器のポケットの窓角度を５５°以上８０°以下とすることを特徴とする円すいころ軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２０４０６３（Ｐ２００９−２０４０６３Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４６１０９（Ｐ２００８−４６１０９）
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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