JP5921009B2

JP5921009B2 - 軸受外輪

Info

Publication number: JP5921009B2
Application number: JP2014547420A
Authority: JP
Inventors: エイブラハムソン、スコット
Original assignee: コーヨーベアリングスノースアメリカエルエルシー
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: EP2791520A1; KR101632519B1; KR20140083061A; EP2791520B1; US9447821B2; JP2015500451A; CN103998798A; US20140334760A1; WO2013103495A1

Description

本開示は概して、ころ軸受に関する。より詳細には、本開示は、２部品外輪を備えた径方向ころ軸受に関する。

典型的には、フランジを有する外輪を含む、知られている径方向軸受では、フランジは、輪の軌道面と実質的に同じ幅である。このように、完成した輪を構成する場合、普通は軌道面に対して横である最終位置にフランジを屈曲させることができ、軌道面に対する損傷を引き起こす危険性が低くなる。しかし、低炭素金属で構成された軌道面の炭化が望ましい場合など、フランジに必要な厚さより実質的に厚い軌道面を有することが時々必要である。フランジ厚さが軌道面厚さと同様に大きくなるこのような例では、フランジがその最終位置に屈曲されるときに、軌道面に対する損傷を引き起こす危険性が大きくなる。その上、このような危険性は、フランジの厚さが一定なままであり且つ軌道面の厚さが大きくなる（フランジから軌道面までの移行が典型的には段階的及び連続的である）公知の輪にも存在しており、これにより、フランジが屈曲されるときに応力を軌道面に伝達する危険性が高くなる。

本発明は、従来技術の構成の前述の検討事項などを認識し、これに対処するものである。

本開示によるころ軸受アセンブリの一実施例は、軌道面、１対の対向フランジ、及び１対のショルダを有する環状外輪を備えたころ軸受アセンブリであり、各ショルダは、対応するフランジと軌道面の対応する縁部の間に配置されている。ローラ・リテーナは、複数のローラに対して複数のローラ・ポケットを画定し、各ローラは、対応するローラ・ポケット内に配置されている。各ショルダは、軌道面の対応する縁部で環状隆線部を形成する。

本開示によるころ軸受アセンブリの別の実施例は、内側表面、外側表面、及びその間に延びる１対の対向縁部を有する環状軌道面であって、各縁部はその内側表面からその外側表面まで測定した第１の幅である環状軌道面と、環状軌道面の対応する縁部に隣接して配置された近接端、及びそこから外向きに延びる遠位端をそれぞれ有する１対の環状ショルダと、対応するショルダの遠位端に隣接する近接端、そこから外向きに延びる遠位端、内側表面、及び外側表面をそれぞれ有する１対のフランジであって、各フランジの近接端はその内側表面からその外側表面まで測定した第２の幅であるフランジとを備えた、複数のローラを有する軸受アセンブリで使用するための外輪である。第１の幅は第２の幅より大きく、環状隆線部は、ショルダの内側表面と軌道面の内側表面の交点に形成されている。

本開示によるころ軸受アセンブリのさらに別の実施例は、１片の金属上で圧延工程を行ない、それによって軌道面、及び軌道面の対向縁部から外向きに延びる１対のフランジを有する第１のライナを作り出すステップであって、各フランジの最大幅は軌道面の最小幅より小さいステップと、第２の片の金属上で圧延工程を行ない、それによって軌道面、及び軌道面の対向端部から外向きに延びる１対のフランジを有する第２のライナを作り出すステップであって、各フランジの最大幅は軌道面の最小幅より小さいステップと、各フランジが軌道面に対して実質的に横になるまで、軌道面に対して各フランジを屈曲させるステップと、第２のライナの対向端部に隣接させて第１のライナの対向端部を位置決めし、それによって環状輪を形成するステップとを含む、軸受アセンブリ用の環状輪を作り出す方法である。

本明細書に援用し、その一部を構成する添付の図面は、本発明の１つ又は複数の実施例を例示するものであり、説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。

当業者を対象とした、その最良の形態を含む本発明の完全及び実施可能な開示が、添付の図面を参照する、明細書に記載されている。

図１は、本開示の実施例によるころ軸受アセンブリの斜視図である。図２Ａは、図１に示すころ軸受アセンブリの第１のライナの斜視図である。図２Ｂは、図１に示すころ軸受アセンブリの第２のライナの斜視図である。図３は、図１に示すような軸受アセンブリの一体型分割リテーナの斜視図である。図４は、線４−４に沿った、図１に示すころ軸受アセンブリの断面図である。図５は、フランジがその最終位置に屈曲される前の、図１に示すころ軸受アセンブリの第１のライナの断面図である。図６は、本開示の代替実施例によるライナの断面図である。図７は、本開示の代替実施例によるライナの断面図である。図８は、本開示の代替実施例によるライナの断面図である。図９Ａは、図１に示すようなころ軸受アセンブリの第１のライナと第２のライナの間の結合の内側面図である。図９Ｂは、図１に示すようなころ軸受アセンブリの第１のライナと第２のライナの間の結合の側面図である。図１０は、本開示の代替実施例によるライナの断面図である。図１１は、線１１−１１に沿った、図２Ｂに示す第２のライナの断面図である。図１２Ａは、本開示の代替実施例によるライナの断面図である。図１２Ｂは、本開示の代替実施例によるライナの断面図である。図１３Ａは、本開示の代替実施例によるライナの断面図である。図１３Ｂは、本開示の代替実施例によるライナの断面図である。アセンブリ・クリップをさらに含む、図１に示すころ軸受アセンブリの断面図である。

本明細書及び図面において参照記号を繰り返し使用することは、開示による発明の同一又は類似する機構又は要素を示すことを意図している。

次に、開示の現在好ましい実施例に詳細に言及し、その１つ又は複数の実例が添付の図面に例示されている。各実例は、本発明を説明するものであり、限定するものではない。実際、その範囲及び精神から逸脱することなく、変更及び変形を本開示に加えることができることは、当業者には自明のことであろう。例えば、一実施例の一部として図示及び記載されている機構を、別の実施例で使用して、さらに別の実施例を作り出すこともできる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその同等物の範囲内にあるものとして、このような変更形態及び変形形態を含むことを意図している。

次に図を参照すると、本開示によるころ軸受アセンブリ１０が、図１から３までに示されている。ころ軸受アセンブリ１０は、軌道面２４を画定する外輪２２、複数のローラ・ポケット１６を画定するローラ・リテーナ１２、及び複数のローラ１４を備え、各ローラ１４は、対応するローラ・ポケット１６内に保持されている。外輪２０は、第１のライナ２２ａ及び第２のライナ２２ｂを備え、それぞれのライナは、軌道面２４の対応する部分、その対向側に配置された１対のフランジ３０、及び対応する軌道面の部分の対向端部に配置された雄型シェブロン４０及び雌型シェブロン４４を備えている。図１からよく分かるように、雄型シェブロン４０は、雌型シェブロン４４によって嵌合して受けられるように構成されている。示した実施例では、ころ軸受アセンブリ１０は、一体型分割リテーナ１２を備える。しかし、代替実施例は、２部品リテーナ、非分割一体型分割リテーナを含むことができ、ローラの「完全な補足物」などのようにリテーナを含んでいないこともあり、又は他のリテーナ構成を含むこともできる。

加えて、図４及び５を参照すると、外輪２０の軌道面２４は、その内側表面からその外側表面まで測定したときに、対向するフランジ３０（Ｙ及びＺ）のいずれかより実質的に厚い（Ｘ）。この構成は、スタンピング工程の前に、それぞれ第１及び第２のライナ２２ａ、２２ｂの材料をあらかじめ調整する圧延工程を使用することによって達成されることが好ましい。図５からよく分かるように、スタンピング工程の前に、圧延工程の結果、ライナは軌道面２４の対向側から外向きに延びる１対のフランジ３０を有し、ショルダ３２は各フランジ３０の近接端と軌道面２４のそれぞれの側の間に配置される。各ショルダ３２は、軌道面２４とフランジ３０の異なる厚さの間の移行を形成し、フランジ３０を形成する場合に使用される屈曲工程から得られる応力から軌道面２４を隔離するように働く。各ショルダ３２は、環状隆線部３２ａを画定し、ここで軌道面２４の対応する縁部と結合することが好ましい。その上、各ショルダ３２はまた、軌道面２４と対応するフランジ３０の間の連続した環状凹表面を形成する。軌道面２４に対する各フランジ３０の厚さが小さいことにより、対応するショルダ３２の構造と組み合わせられて、外輪１０の完全性を遮る可能性が低い状態で、フランジをころ軸受アセンブリ１０の孔に向けて屈曲させることが可能になる。前に論じた好ましい方法は圧延工程を含んでいるが、本発明の代替実施例は、圧延工程を必要とする方法に限らないことに留意されたい。

フランジ３０は、ころ軸受アセンブリ１０の長手中心軸に平行に軌道面２４に沿ってリテーナ１２の動作を制限し、第１及び第２のライナ２２ａ、２２ｂの構造的剛性を良くする。加えて、各フランジ３０の遠位縁部３６は、潤滑を容易にするように、１つ又は複数のスカラップ３８を備える。より詳細には、図１からよく分かるように、スカラップ３８は、潤滑がころ軸受アセンブリ１０に、より容易に入り、それによってローラ１４に到達するのを可能にする間隙を提供し、これは、スプラッシュ潤滑環境の応用例（すなわち、自動車カム・シャフト）に好ましい。その上、スカラップ３８は、製造、又は形成工程中の、フランジ３０の屈曲を容易にする。より詳細には、スカラップ３８は、形成工程中に制約されなければ、曲がる傾向がある位置で応力を軽減する。加えて、フランジ３０を屈曲させ、それによって軌道面への損傷を潜在的に生じさせる場合に、そうでなければ軌道面２４上で引き起こされる可能性がある応力が軽減される。

上に記し、図４に示すように、フランジ３０の利用により、より幅広い軌道面２４の使用が容易になる。（Ｘ）によって示された、より幅広い、又はより厚い軌道面２４により、第１のライナ２２ａ及び第２のライナ２２ｂの噛み合い位置、より詳細には雄型シェブロン４０及び雌型シェブロン４４での表面積を大きくすることが可能になる。大きな表面積により、現在の設計を、従来技術の設計に対して、異なる材料が大きな温度範囲で動作している自動車の応用例などの、異なる膨張率が存在する場合に必要な高いクランプ応力を処理することを可能にする。加えて、軌道面２４の大きな厚さ（Ｘ）は、より薄い軌道面では可能でない場合より、炭化中のより深い場合をサポートすることを可能にし、これは低炭素材料が使用される場合に有利である。より深い場合の使用は、クランク・シャフトでの使用などの、高い接触応力応用例で様々な利点を提供する。

次に図６を参照すると、本開示による、ライナ２２の代替実施例が示されている。ライナ２２は、軌道面２４が輪郭表面を含む前に論じた実施例とは基本的に異なる。輪郭軌道面２４は、軸受の中心線及び支持されたシャフトの中心線がずれる可能性がある応用例で使用されるころ軸受アセンブリに対する最適な応力プロファイルを得るために望ましい。軌道面２４のプロファイルが輪郭付けられる量は、ころ軸受アセンブリの応用例によって可変である。

図７に示すように、軌道面に対するフランジ３０の厚さを小さくし、軌道面２４の輪郭プロファイルを与えることに加えて、プレス・アセンブリの前に圧延装置を利用することにより、多数の構成の溝をライナ内に圧延することが可能になる。図７に示すように、環状溝２７は、軌道面２４の上表面に形成され、それによって複列リテーナで使用されるような、第１の軌道面２４ａ及び第２の軌道面２４ｂを形成する。また、図８に示すように、環状溝２９をライナ２２の外側表面２８に形成して、位置機構、回転防止機構、潤滑ポーティングなどのものを支持することができる。

上に記し、図９Ａ及び９Ｂに示すように、第１のライナ２２ａ及び第２のライナ２２ｂはそれぞれ、一方のライナからもう一方のライナまで交差するように、２つのライナを噛み合わせ、ローラ１４に対する段階的移行を形成することを可能にするように、その対向端部に配置された雄型シェブロン４０及び雌型シェブロン４４を備える。さらに、第１及び第２のライナ２２ａ、２２ｂの両方の雄型シェブロン４０の先端点４２及び両方の雌型シェブロン４４の後端点４６は、一方のライナからもう一方のライナまでのローラ１４の移行に適応するように、その内側表面上に斜面を備えている。加えて、雄型及び雌型シェブロン４０、４４の周面周りの縁部４３はそれぞれ、第１及び第２のライナ２２ａ、２２ｂの位置ずれの可能性を低くするように面取りされ、それによって、移行による高い応力点及び／又は雑音の可能性が低くなる。図１からよく分かるように、フランジ３０は、外輪２０の周面全体について連続していない。むしろ、ギャップ３９は、雄型及び雌型シェブロン４０、４４それぞれの近くに存在する。ギャップ３９はまた、第１及び第２のライナ２２ａ、２２ｂそれぞれの位置ずれの可能性を低くし、軸受アセンブリの潤滑を容易にするように追加の間隙を提供する。

次に図１０及び１１を参照すると、本開示の回転防止機構が示されている。既存の設計では、しばしば、押出成形穴を使用して、ライナの背面を通して突起する機構を作り出す。その後、このような機構を使用して、ころ軸受アセンブリが着座して、アセンブリが回転するのを防ぐ、ハウジング内の穴と一致することができる。しかし、このタイプの押出成形は、対応するライナ内に応力を作り出すことが知られており、歪みを生じさせ、高い局所応力、早期故障及び雑音につながる可能性がある。本開示によると、各ライナ２２のより厚い軌道面２４により、半穿孔工程を使用して回転防止機構を形成するのが容易になる。図１０に示すように、回転防止機構４８は、半穿孔工程によって形成される。加えて、図１１に示すように、潤滑開口部４９は、ころ軸受アセンブリの加圧潤滑が望ましい応用例で回転防止機構４８内に形成することができる。

次に図１２Ａ及び１２Ｂを参照すると、別の回転防止機構は、軌道面２４に隣接するいずれかのショルダ３２内でタング４１を切開することによって達成することができる。図１２Ａに示すように、タング４１は、軌道面に対してその最終位置にフランジ３０を内向きに屈曲させる前に、切開動作によって部分的に作り出されることが好ましい。対応するフランジ３０が内向きに屈曲すると、図１２Ｂに示すように、タング４１はライナから外向きにさらに大きな距離だけ突出される。タング４１はその後、それに対してライナの回転を防止するために、対応するハウジング内で圧延などによって形成されるポケット内に受け入れられる。

次に図１３Ａ及び１３Ｂを参照すると、タング４１の代替構成が示されている。図示するタング４１は、タングの接続端部又は基部が、図１２Ａ及び１２Ｂのように平行というよりはむしろ、軌道面２４の隆線部３２ａに対して横である点で、図１２Ａ及び１２Ｂのものとは異なるだけであることに留意されたい。

前に論じたライナ設計は、応用例のハウジング内へのころ軸受アセンブリ１０の最終アセンブリを容易にすることができるいくつかの可能性を提供する。図１４に示すように、プラスチック又はスチールで作られたアセンブリ・クリップ６０は、リテーナ１２及びローラ１４をライナ内に保持するために、ライナ周りに巻き付く。クリップ６０は、２部品分割ケージ及びローラで使用することを意図している。リテーナ１２及びローラ１４をライナ２２内に固定することによって、ころ軸受アセンブリ１０は、クランク及びカム応用例で分かるように、分割ハウジング内に一体型ユニットして組み立てることができる。これは、最終的な組立時間及び費用を節約するのに有益であり、アセンブリとしてクリップを取り除く必要があるだけである。また、これをリサイクル可能なクリップにすることが可能である。

本発明の１つ又は複数の好ましい実施例を上に記載したが、その範囲及び精神から逸脱することなく、様々な変更及び変形を本発明に加えることが可能であることが、当業者には分かるものとする。例えば、ライナの代替実施例は、互いに厚さの異なるフランジを含む、フランジを含まないなどの可能性がある。本発明は、添付の特許請求の範囲及びその同等物の範囲内にあるものとして、このような変更形態及び変形形態を含むことを意図している。

Claims

軌道面、１対の対向フランジ、及び１対のショルダを有する環状外輪であって、各ショルダは、対応するフランジと前記軌道面の対応する縁部の間に配置されている環状外輪と、
前記１対のショルダの一方の外側表面から外向きに延びる突起と、
複数のローラ・ポケットを画定するローラ・リテーナと、
対応するローラ・ポケット内にそれぞれ配置された複数のローラと
を備え、
各ショルダは前記軌道面の前記対応する縁部で環状隆線部を形成する、
ころ軸受アセンブリ。
前記内側軌道面は、その内側表面と外側表面の間に第１の幅を画定し、各フランジはその内側表面と外側表面の間に第２の幅を画定し、前記第１の幅は前記第２の幅より大きい、請求項１に記載のころ軸受アセンブリ。
前記軌道面の各縁部は、その内側表面と外側表面の間に第１の幅を画定し、
各フランジは、その内側表面と外側表面の間に第２の幅を画定し、各フランジはその遠位端からその近接端まで実質的に同じ幅を有し、
各ショルダは、前記軌道面の前記対応する縁部に隣接するその近接端で前記第１の幅であり、前記対応するフランジの前記近接端に隣接するその遠位端で前記第２の幅である、請求項１に記載のころ軸受アセンブリ。
前記環状外輪はさらに、第１のライナ及び第２のライナを備え、前記第１のライナ及び前記第２のライナはそれぞれ、半円筒形である、請求項３に記載のころ軸受アセンブリ。
先端点によって画定される雄型シェブロン、及び前記第１のライナ及び前記第２のライナの両方の対向端部に配置された１対の後端点によって画定される雌型シェブロンをさらに備えたころ軸受アセンブリであって、各雄型シェブロンの前記先端点及び各雌型シェブロンの前記後端点は、その内側表面で面取りされている、請求項４に記載のころ軸受アセンブリ。
各ショルダの前記内側表面は、連続した凹表面によって形成される、請求項１に記載のころ軸受アセンブリ。
各フランジの遠位端は、その中に少なくとも１つのスカラップをさらに画定する半円筒形縁部を画定する、請求項１に記載のころ軸受アセンブリ。
前記軌道面は、前記軌道面の前記縁部間でその内側表面上に少なくとも１つの環状溝を画定する、請求項１に記載のころ軸受アセンブリ。
複数のローラを有する軸受アセンブリで使用するための外輪であって、
内側表面、外側表面、及びその間に延びる１対の対向縁部を有する環状軌道面であって、各縁部はその内側表面からその外側表面まで測定した第１の幅である環状軌道面と、
前記環状軌道面の対応する縁部に隣接して配置された近接端、及びそこから外向きに延びる遠位端をそれぞれ有する１対の環状ショルダと、
前記１対のショルダの一方の外側表面から外向きに延びる突起と、
対応するショルダの前記遠位端に隣接する近接端、そこから外向きに延びる遠位端、内側表面、及び外側表面をそれぞれ有する１対のフランジであって、各フランジの前記近接端はその内側表面からその外側表面まで測定した第２の幅であるフランジとを備え、
前記第１の幅は前記第２の幅より大きく、環状隆線部は、前記ショルダの前記内側表面と前記軌道面の前記内側表面の交点に形成されている、外輪。
前記環状外輪はさらに、第１のライナ及び第２のライナを備え、前記第１のライナ及び前記第２のライナはそれぞれ、半円筒形である、請求項９に記載のころ軸受アセンブリ。
先端点によって画定される雄型シェブロン、及び前記第１のライナ及び前記第２のライナの両方の対向端部に配置された１対の後端点によって画定される雌型シェブロンをさらに備えたころ軸受アセンブリであって、各雄型シェブロンの前記先端点及び各雌型シェブロンの前記後端点は、その内側表面で面取りされている、請求項１０に記載のころ軸受アセンブリ。
各ショルダの前記内側表面は、連続した凹表面によって形成される、請求項９に記載のころ軸受アセンブリ。
各フランジの遠位端は、その中に少なくとも１つのスカラップをさらに画定する半円筒形縁部を画定する、請求項９に記載のころ軸受アセンブリ。
前記軌道面は、前記軌道面の前記縁部間でその内側表面上に少なくとも１つの環状溝を画定する、請求項９に記載のころ軸受アセンブリ。
各フランジの幅は、その遠位端からその近接端までのその長さに沿って実質的に一定である、請求項９に記載のころ軸受アセンブリ。
軸受アセンブリ用の環状輪を作り出す方法であって、
１片の金属上で圧延工程を行ない、それによって軌道面、及び前記軌道面の対向縁部から外向きに延びる１対のフランジを有する第１のライナを作り出すステップであって、各フランジの最大幅は前記軌道面の最小幅より小さいステップと、
第２の片の金属上で圧延工程を行ない、それによって軌道面、及び前記軌道面の対向端部から外向きに延びる１対のフランジを有する第２のライナを作り出すステップであって、各フランジの最大幅は前記軌道面の最小幅より小さいステップと、
前記一対のフランジの一方において、タング４１を切開するステップと、
各フランジが前記軌道面に対して実質的に横になるまで、前記軌道面に対して各フランジを屈曲させるステップと、
前記第２のライナの対向端部に隣接させて前記第１のライナの対向端部を位置決めし、それによって前記環状輪を形成するステップとを含む、方法。
前記第１のライナ及び前記第２のライナに対する前記圧延工程ステップはさらに、前記第１のライナ及び前記第２のライナそれぞれに対して１対のショルダを提供するステップであって、各ショルダは前記軌道面の対応する縁部と対応するフランジの間に配置され、それによって各ショルダと前記軌道面の前記対応する縁部の前記交点で環状隆線部を形成するステップを含む、請求項１６に記載の環状輪を作り出す方法。