专利名称：圆锥滚子轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如装入到机动车的传动器或差动器等齿轮装置中的圆锥滚子轴承。
背景技术：
以往的圆锥滚子轴承主要包括在外周面具有圆锥状的滚道面，且在该滚道面的 小径侧形成小锷部并在大径侧形成大锷部的内圈；在内周面具有圆锥状的滚道面的外圈； 滚动自如地夹设在内圈的滚道面与外圈的滚道面之间的多个圆锥滚子。此种圆锥滚子轴承通过使内圈与对方部件(例如差动器的主动小齿轮轴或差动 齿轮箱等)嵌合，使内圈的大锷部侧的端面(以下，简称为内圈端面)与从对方部件沿径向 延伸的凸缘部的端面(以下，简称为凸缘端面)接触，并将外圈向凸缘端面侧按压，而施加 适当的轴承预压。并且，通过如此施加适当的轴承预压，来延长圆锥滚子轴承的疲劳寿命， 并提高差动器等齿轮装置的齿轮的啮合而防止齿轮损伤等麻烦。然而，向齿轮装置输入高转矩时，对方部件发生扭曲，从而在内圈端面与凸缘端面 之间产生粘滑(滑动)。此时，产生粘滑噪音，并且在内圈端面及凸缘端面发生磨损。并且， 如此在内圈端面或凸缘端面发生磨损时，会成为内圈与外圈分离而减少轴承预压的原因。因此，作为抑制内圈端面及凸缘端面的磨损而使轴承预压不减少的技术，例如有 下述的专利文献1公开的圆锥滚子轴承(滚动轴承)。该圆锥滚子轴承是为了防止内圈端 面与凸缘端面的磨损而在两端面间夹设垫片的部件。此外，该垫片在外周缘具有圆筒部，通 过将该圆筒部压入嵌合到内圈的大锷部的外周面而与内圈一体化。专利文献1 日本特开2002-323049号公报然而，为了抑制内圈端面及凸缘端面的磨损而使用垫片时，如上所述，虽然预先将 内圈和垫片一体化，但在将圆锥滚子轴承向与对方部件的组装工序输送时或在向组装工序 输送后提高实际组装两者时，提高作业性的观点非常重要。然而，另一方面，如专利文献1公开的圆锥滚子轴承那样将垫片压入嵌合到内圈 而要将两者一体化时，必须严格管理垫片与内圈的各自的尺寸公差。这是因为若不严格管 理两者的尺寸公差，则两者之间不会作用有可靠的固定力，从而会产生垫片容易从内圈脱 离的问题。因此，如此压入嵌合而将垫片与内圈一体化时，例如，需要对垫片的圆筒部的内周 面或内圈的大锷部的外周面另外实施磨削等加工而修整两者的尺寸，其结果是，会产生加 工成本高涨的问题。而且，在压入嵌合时，即使假设能够高精度地管理垫片和内圈的尺寸公差，在压入 时也需要使两者的中心轴准确地对位，并在保持该位置关系的状态下将垫片压入内圈。因 此，垫片与内圈的组装作业非常麻烦且烦杂，从而会产生制造效率显著下降的问题。
发明内容
本发明鉴于上述情况，其技术性课题在于，在为了防止内圈的大锷部侧的端面与对方部件的凸缘部的端面的磨损而在内圈的大锷部侧的端面安装垫片的圆锥滚子轴承中， 缓和在内圈安装垫片时所要求的两者的尺寸公差而实现加工成本的低廉化并实现垫片向 内圈的安装作业的容易化。为了解决上述课题而创立的本发明涉及圆锥滚子轴承，具备内圈，其在外周面具 有圆锥状的滚道面，且在该滚道面的小径侧形成小锷部并在大径侧形成大锷部；外圈，其在 内周面具有圆锥状的滚道面；多个圆锥滚子，它们滚动自如地夹设在所述内圈的滚道面与 所述外圈的滚道面之间；垫片，其安装在所述内圈的大锷部侧的端面，并防止该内圈的大锷 部侧的端面及内嵌到所述内圈的对方部件上形成的凸缘部的端面的磨损，所述圆锥滚子轴 承的特征在于，在所述内圈的大锷部的外周面设置卡合凹部，并且在所述垫片的外周缘设 置一或多个形成有与所述卡合凹部卡合的卡合凸部的能够弹性变形的爪部。根据此种结构，通过使内圈的大锷部的外周面的卡合凹部与垫片的爪部的卡合凸 部卡合，而能够将垫片与内圈一体化。即，只要卡合凹部与卡合凸部卡合，就可以在内圈的 大锷部的外周面与爪部之间形成间隙，因此与将两者压入嵌合而一体化的情况相比，能够 大幅度地缓和两者的安装时所需的尺寸公差。其结果是，不需要为了高精度地修整尺寸公 差而进行的磨削等加工，因此能够实现加工成本的低廉化。另外，在内圈安装垫片时，垫片的爪部能够发生弹性变形，因此即使内圈的中心轴 与垫片的中心轴稍偏离，也能够相对于内圈的大锷部的外周面压入垫片的爪部的卡合凸 部。即，由于垫片的爪部向外径侧的弹性变形，而能够吸收内圈与垫片的中心轴的偏差，因 此与将两者压入嵌合的情况相比，能格外减少安装作业的制约。而且，向外径侧弹性变形的 爪部到达与卡合凹部相对应的位置时，由于弹性复位力而向内径侧复位，因此能够使卡合 凸部与卡合凹部半自动地卡合。因此，垫片向内圈的安装作业无需麻烦且烦杂的作业，而能 够容易将两者一体化。在上述的结构中，所述爪部优选沿所述垫片的外周缘等间隔设置多个。如此，由于在内圈中的大锷部的外周面的周围均等地配置垫片的爪部，因此能够 以更稳定的状态将垫片和内圈一体化。在上述的结构中，所述卡合凹部优选在所述内圈的大锷部的外周面的整周形成为 环状。如此，无论从内圈的大锷部外周面的周向的任何位置压入垫片的卡合凸部，都能 够可靠地使卡合凸部与卡合凹部卡合。在上述的结构中，在使所述卡合凸部与所述卡合凹部卡合的状态下，优选在所述 卡合凸部的滚子侧与所述卡合凹部之间形成间隙，以使所述卡合凸部的滚子侧与所述卡合 凹部成为非接触。如此，由于在卡合凸部的滚子侧与卡合凹部之间形成有间隙，因此在使对方部件 内嵌于内圈的实际的使用形态中，通过对方部件的凸缘部将垫片向滚子侧按压时，能够防 止卡合凸部的滚子侧与卡合凹部相干涉的情况。因此，不会产生卡合凸部的滚子侧与卡合 凹部相干涉而在卡合凸部发生过度的应力集中的情况，因此能够维持卡合凸部与卡合凹部 的稳定的卡合状态。在上述的结构中，所述卡合凸部优选带圆角。如此，能够减小将卡合凸部压入内圈的大锷部的外周面时产生的阻力，因此容易
4将卡合凸部沿内圈的大锷部的外周面压入。根据上述的结构，优选在所述垫片的表面形成氮化层。如此，在防止内圈的大锷部侧的端面及内嵌到内圈的对方部件的凸缘部的端面上 产生的磨损方面非常有利。而且，由于对垫片自身施加适度的韧性，因此能够更顺利地进行 上述的爪部的弹性变形。即，能够提高垫片的安装作业的作业性。在上述的结构中，所述垫片的板厚优选0. 3 0. 8mm。S卩，垫片的板厚小于0.3mm时，垫片的板厚过薄而成形性变差。另一方面，垫片的 板厚超过0. 8mm时，垫片的板厚过厚，而安装垫片时的轴承的重量增加或由于安装垫片而 轴承的尺寸增加。因此，垫片的板厚优选上述数值范围，如此，能够将安装垫片时的轴承的 重量增加或轴承的尺寸增加抑制在实用上没有问题的范围内，并且能够良好地维持制作垫 片时的成形性。在上述的结构中，所述爪部中的除所述卡合凸部之外的部分的内径尺寸为A，所述 卡合凸部的最大高度为B时，B/A优选为0. 9 2%。S卩，B/A超过2%时，存在卡合凸部相对于爪部(除卡合凸部之外。在该段落中相 同。)的内径尺寸过大，安装垫片时的爪部的弹性变形量增加而安装性下降的情况。另一方 面，B/A不足0.9%时，卡合凸部相对于爪部的内径尺寸过小，将垫片安装于内圈时的卡合 凸部的勾挂力减弱，其结果是，固定力下降。因此，B/A优选处于上述数值范围内，如此，能 够同时提高垫片的安装性和安装后的垫片的固定力。在上述结构中，所述爪部中的除所述卡合凸部之外的部分的内径尺寸为A，所述爪 部中的除所述卡合凸部之外的部分与所述内圈的大锷部的外周面之间的间隙的尺寸为C 时，C/A优选0 1. 5%。S卩，C/A超过1.5%时，相对于爪部(除卡合凸部之外。在该段落中相同。)的内 径尺寸，爪部与内圈的大锷部的外周面之间的间隙过大，而将垫片安装于内圈后，垫片相对 于内圈存在松动的情况。因此，C/A优选上述数值范围内，如此，能够以正确的姿势安装垫 片，并且能够维持该姿势。在上述的结构中，所述对方部件也可以是差动装置的小齿轮轴。发明效果如上所述根据本发明，只要设置在内圈的大锷部的外周面上的卡合凹部与设置在 垫片的爪部上的卡合凸部卡合，就可以在内圈的大锷部的外周面与爪部之间形成间隙，因 此与将两者压入嵌合而一体化的情况相比，能够大幅度地缓和两者的安装时所需的尺寸公 差。其结果是，不需要为了高精度地修整尺寸公差而进行的磨削等加工，因此能够实现加工 成本的低廉化。此外，在内圈安装垫片时，由于能够弹性变形的垫片的爪部向外径侧进行弹性变 形而能够吸收安装时的两者的中心轴的偏差，因此与将垫片压入嵌合到内圈的情况相比， 能格外减少安装作业的制约。而且，向外径侧弹性变形的爪部在到达与卡合凹部相对应的 位置时，由于弹性复位力而向内径侧复位，因此能够使卡合凸部与卡合凹部半自动地卡合。 因此，能够容易将垫片安装于内圈，而将两者一体化。
图1是本发明的第一实施方式的圆锥滚子轴承的纵剖视图。图2是图1所示的垫片的俯视图。图3是放大示出图1的主要部分的纵剖视图。图4是用于说明将垫片安装于内圈时的安装顺序的图。图5是用于说明将垫片安装于内圈时的安装顺序的图。图6是放大示出本发明的第二实施方式的圆锥滚子轴承的主要部分的纵剖视图。图7是放大示出第二实施方式的圆锥滚子轴承的变形例的主要部分的纵剖视图。
具体实施例方式以下，基于附图，说明本发明的实施方式。图1是示出本发明的第一实施方式的圆锥滚子轴承的纵剖视图。如该图所示，该 圆锥滚子轴承具备内圈1、外圈2、多个圆锥滚子3作为基本结构。内圈1在外周面具有圆锥状的滚道面la，且在该滚道面Ia的小径侧形成小锷部 Ib并在大径侧形成大锷部lc。外圈2配置在内圈1的外周侧，且在内周面具有与所述内圈1的滚道面Ia相对向 的圆锥状的滚道面加。多个圆锥滚子3滚动自如地夹设在内圈1的滚道面Ia与外圈2的滚道面加之间。 各圆锥滚子3由保持器4保持成沿轴承圆周方向隔开规定的间隔的状态。此外，该圆锥滚子轴承具备钢板制的垫片5作为特征结构。该垫片5安装在内圈 1的大锷部Ic侧的端面Id上，起到防止内圈端面Id及内嵌到内圈1的对方部件6上形成 的凸缘部6a的端面6al的磨损的作用。此外，在该实施方式中，为了防止磨损，而在垫片5 的表面形成有氮化层。当然，从防止磨损的观点出发，也可以取代氮化层或与其并用地在垫 片5的表面形成固体润滑剂层。此外，垫片5是板厚0. 3 0. 8mm的钢板制，如图2所示，包括与内圈端面Id抵 接的圆板状的垫片主体如；在垫片主体如的外周缘沿圆周方向隔开间隔设置的能够弹性 变形的多个(在图例中，沿圆周方向等间隔总计四个)爪部恥构成。如图3所示，各爪部 恥沿内圈1的大锷部Ic的外周面Icl延伸，在其前端部附近具有朝内径侧成为凸状的卡合 凸部恥1。此外，在该实施方式中，卡合凸部成为带圆角的形状，与该卡合凸部5bl卡合 的卡合凹部lc2在内圈1的外周面Icl的整周形成为环状。并且，通过将爪部恥的卡合凸部5bl沿内圈1的大锷部Ic的外周面Icl压入，而 使卡合凸部5bl与卡合凹部lc2卡合。此时，爪部恥向外径侧进行弹性变形而扩开后，在与 卡合凹部lc2相对应的位置由于弹性复位力而要复位到卡合凸部能够与卡合凹部lc2 卡合的位置。S卩，如图4所示，从内圈1与垫片5分离的状态开始，使垫片5接近内圈1而将爪 部恥的卡合凸部5bl压入内圈1的大锷部Ic的外周面Icl时，如图5所示，伴随爪部恥向 外径侧的弹性变形而卡合凸部5bl上行至内圈1的大锷部Ic的外周面lcl。然后，从该状 态开始进一步将爪部恥的卡合凸部5bl相对于内圈1的大锷部Ic的外周面Icl压入时， 在与卡合凹部lc2相对应的位置，爪部恥由于弹性复位力而向内径侧复位，如图3所示，卡合凸部与卡合凹部lc2卡合。如此，通过使内圈1的大锷部Ic的外周面Icl的卡合凹部lc2与垫片5的爪部恥 的卡合凸部5bl卡合，而能够将垫片5与内圈1 一体化。因此，只要卡合凹部lc2与卡合凸 部5bl卡合，则即使在内圈1的大锷部Ic的外周面Icl与爪部恥之间形成间隙，垫片5也 成为相对于内圈1钩挂的状态。因此，与将垫片5压入嵌合到内圈1而将两者一体化的情 况相比，能够大幅度地缓和两者的安装时所需的尺寸公差。并且，其结果是，无需对垫片5 或内圈1实施磨削作为后加工，因此能够防止加工成本高涨的情况。另外，在内圈1安装垫片5时，由于垫片5的爪部恥能够向外径侧进行弹性变形， 因此即使内圈1的中心轴与垫片5的中心轴存在些许偏差，也能够相对于内圈1的大锷部 Ic的外周面Icl压入垫片5的爪部恥的卡合凸部恥1。S卩，由于垫片5的爪部恥向外径 侧的弹性变形而能够吸收内圈1与垫片5的中心轴的偏差，因此与将两者压入嵌合的情况 相比，能格外减少安装作业的制约。而且，向外径侧进行弹性变形的爪部恥在与卡合凹部 lc2相对应的位置由于弹性复位力而复位到卡合凸部5bl能够与卡合凹部lc2卡合的位置， 因此卡合凸部与卡合凹部lc2半自动地卡合。因此，能够容易将垫片5安装于内圈1 而将两者一体化。此外，如图3所示，在垫片5的爪部恥中的除卡合凸部5bl之外的部分的内径尺 寸为A，垫片5的爪部恥的卡合凸部的最大高度为B，在垫片5的爪部恥中的除卡合 凸部之外的部分与内圈1的大锷部Ic的外周面之间的间隙的尺寸为C，内圈1的大锷 部Ic侧的端面Id中的平面部的外径尺寸为D时，垫片5与内圈1的尺寸关系优选满足下 面的关系。即，优选，B/A为0.9 2.0%，且C/A为0 1.5%，并且A为D以上。如此，即 使手工作业也能够以小力进行垫片5的安装作业，从而能够可靠地防止在安装后到装入对 方部件6为止的输送过程等中垫片5从内圈1脱落的情况。图6是放大示出本发明的第二实施方式的圆锥滚子轴承的主要部分的纵剖视图。 该第二实施方式的圆锥滚子轴承与上述的第一实施方式的圆锥滚子轴承的不同点在于卡 合凸部5bl与卡合凹部lc2的卡合状态。即，第二实施方式的圆锥滚子轴承的不同点在于， 卡合凹部lc2的曲率半径Rl大于卡合凸部的曲率半径R2，并且从卡合凹部lc2的曲 率中心到内圈端面Id的轴向尺寸E大于从卡合凸部恥1的曲率中心到内圈端面Id的轴向 尺寸F。如此，在使卡合凸部5bl与卡合凹部lc2卡合的状态下，在卡合凸部的滚子3 侧与卡合凹部lc2之间形成间隙。因此，卡合凸部恥1中的内圈1的滚子3侧总是与卡合凹部 lc2成为非接触状态。因此，即使在垫片5被向滚子3侧按压的情况下，也能够防止卡合凸部 5bl与卡合凹部lc2干涉而过度的应力作用于爪部恥的情况，因此能够维持稳定的卡合状态。另外，从此种观点出发，如图7所示，也可以将卡合凹部lc2的滚子3侧比内圈端 面Id侧较大地切口，而使卡合凹部lc2成为非对称形状，从而使卡合凸部的滚子3侧 与卡合凹部lc2形成为非接触。实施例为了实际验证本发明的有用性而进行了评价试验。详细来说，作为实施例1，以与 上述的第一实施方式中说明的垫片相同类型制作了多个图3所示的B/A与C/A的尺寸比不 同的SPCC制的垫片，通过将各垫片的爪部压入具有46mm的外径尺寸的内圈的大锷部的外 周面，使爪部的卡合凸部与大锷部的卡合凹部卡合，而将各垫片安装在内圈端面。而且，作为比较例1，如现有技术那样，制作了在外周缘具备圆筒部的垫片，通过将该垫片的圆筒部 压入嵌合到与上述同样的具有46mm的外径尺寸的内圈的大锷部的外周面，而将该垫片安 装在内圈端面。并且，在实施例1及比较例1中，评价了将垫片安装于内圈时所需的装入力 的大小和安装后的垫片与内圈之间的固定力的强度。其结果如下述的表1所示。在表中，装入力的大小的评价结果在上段示出，固定力的强度的评价结果在下段 示出。而且，装入力的评价基准在安装所需的装入力的大小为IOkgf以下时为“〇”，超过 IOkgf且小于20kgf时为“A”，20kgf以上时为“X”。此外，装入力为IOkgf以上时，利用 人手难以装入，而且，在20kgf以上时，不使用机械而利用人手装入实质上不可能。而且机 械也必须多为专用的特殊的机械。另一方面，固定力的评价基准是对安装在内圈端面上的 垫片施加加速度，该加速度为2G以上垫片也不会从内圈端面脱离的情况为“〇”，加速度小 于2G且IG以上而垫片从内圈端面脱离的情况为“Δ”，加速度小于IG而垫片从内圈端面脱 离的情况为“ X ”。此外，IG是考虑将圆锥滚子轴承向与对方部件的组装工序输送时或向组 装工序输送后将圆锥滚子轴承实际组装于对方部件时产生的标准力，2G是考虑此种输送或 组装时产生的最大力。[表 1]
权利要求
1.一种圆锥滚子轴承，具备内圈，其在外周面具有圆锥状的滚道面，且在该滚道面的 小径侧形成小锷部并在大径侧形成大锷部；外圈，其在内周面具有圆锥状的滚道面；多个 圆锥滚子，它们滚动自如地夹设在所述内圈的滚道面与所述外圈的滚道面之间；垫片，其以 安装于所述内圈的大锷部侧的端面的状态防止该内圈的大锷部侧的端面及内嵌到所述内 圈的对方部件上形成的凸缘部的端面的磨损，所述圆锥滚子轴承的特征在于，在所述内圈的大锷部的外周面设置卡合凹部，并且在所述垫片的外周缘设置一或多个 形成有与所述卡合凹部卡合的卡合凸部的能够弹性变形的爪部。
2.根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承，其中，所述爪部沿所述垫片的外周缘等间隔设置多个。
3.根据权利要求1或2所述的圆锥滚子轴承，其中，所述卡合凹部在所述内圈的大锷部的外周面的整周形成为环状。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的圆锥滚子轴承，其中，在使所述卡合凸部与所述卡合凹部卡合的状态下，在所述卡合凸部的滚子侧与所述卡 合凹部之间形成间隙以使所述卡合凸部的滚子侧与所述卡合凹部成为非接触。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的圆锥滚子轴承，其中，所述卡合凸部带圆角。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的圆锥滚子轴承，其中，在所述垫片的表面形成有氮化层。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的圆锥滚子轴承，其中，所述垫片的板厚为0. 3 0. 8mm。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的圆锥滚子轴承，其中，所述爪部中的除所述卡合凸部之外的部分的内径尺寸为A，所述爪部的所述卡合凸部 的最大高度为B时，B/A为0. 9 2%。
9.根据权利要求1 8中任一项所述的圆锥滚子轴承，其中，所述爪部中的除所述卡合凸部之外的部分的内径尺寸为A，所述爪部中的除所述卡 合凸部之外的部分与所述内圈的大锷部的外周面之间的间隙的尺寸为C时，C/A为0 1. 5%。
10.根据权利要求1 9中任一项所述的圆锥滚子轴承，其中，所述对方部件是差动装置的小齿轮轴。
全文摘要
本发明提供一种在为了防止内圈的大锷部侧的端面与对方部件的凸缘部的端面的磨损而在内圈的大锷部侧的端面安装垫片的圆锥滚子轴承中，缓和在内圈安装垫片时所要求的两者的尺寸公差而实现加工成本的低廉化并实现垫片向内圈的安装作业的容易化。在内圈(1)的大锷部(1c)侧的端面(1d)上安装有垫片(5)的圆锥滚子轴承中，在内圈(1)的大锷部(1c)的外周面(1c1)设置卡合凹部(1c2)，并且在垫片(5)的外周缘设置多个形成有与卡合凹部(1c2)卡合的卡合凸部(5b1)的能够弹性变形的爪部(5b)。
文档编号F16C33/58GK102066789SQ20098012241
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月15日 优先权日2008年6月16日
发明者鲤住庄太 申请人:Ntn株式会社