JP2018031408A - ラジアル転がり軸受及び回転支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定側部材に対する固定輪のクリープの発生を確実に防止できる構造において、この固定輪の一部に応力が集中するのを防止できる構造を実現する。【解決手段】外輪３ａの外周面の軸方向中間部に、径方向内方に凹んだ凹溝８を全周に亙って設けている。この凹溝８を構成する底面９と１対の側面１０、１０とを、断面部分円弧形の１対の曲面部１１、１１により連続する。これら１対の側面１０、１０と、前記外輪３ａの外周面との連続部を、１対の角部１２、１２とする。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば自動車用変速機等の各種機械装置の回転支持部に組み込まれるラジアル転がり軸受、及び、このラジアル転がり軸受を組み込んだ回転支持装置の改良に関する。

各種回転機械装置の回転支持部に組み込んで使用するラジアル転がり軸受として、例えば特許文献１に記載された構造等、種々の構造が知られている。図７は、この特許文献１に記載された玉軸受１を示している。玉軸受１は、内周面に外輪軌道２を有する外輪３と、外周面に内輪軌道４を有する内輪５と、これら外輪軌道２と内輪軌道４との間に設けられた、それぞれが転動体である複数個の玉６、６とを備える。これら各玉６、６は、周方向に等間隔に配置された状態で、保持器７により、転動自在に保持されている。

上述の様な玉軸受１は、例えば前記外輪３を、使用時にも回転しない、固定側部材であるハウジングに内嵌固定すると共に、前記内輪５を、このハウジングの内径側に設けられた、回転側部材である回転軸に外嵌固定する事で、このハウジングの内径側にこの回転軸を回転自在に支持する。或いは、前記内輪５を、使用時にも回転しない、固定側部材である固定軸に外嵌固定すると共に、前記外輪３を、この固定軸の周囲（外径側）に、この固定軸と同軸に設けられた、回転側部材である回転筒に内嵌固定する事で、この固定軸の周囲にこの回転筒を回転自在に支持する。何れにしても、前記玉軸受１の使用時の振動等に伴い、固定側部材に嵌合固定した固定輪には、この固定側部材に対し回転（クリープ）しようとする力が生じる。

特開２０１４−１２２３７８号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、固定側部材に対する固定輪のクリープの発生を確実に防止できる構造において、この固定輪の一部に応力が集中するのを防止できる、ラジアル転がり軸受、及び、このラジアル転がり軸受を組み込んだ回転支持装置の構造を実現する事を目的としている。

本発明のラジアル転がり軸受及び回転支持装置のうち、請求項１に記載のラジアル転がり軸受は、外輪と、内輪と、複数個の転動体とを備える。
このうちの外輪は、内周面に外輪軌道を有する。
前記内輪は、外周面に内輪軌道を有する。
前記各転動体は、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられている。この様な転動体としては、玉や円すいころ、円筒ころ（ニードルを含む）等を使用する事ができる。

特に本発明のラジアル転がり軸受においては、使用時に回転しない前記外輪の外周面、又は前記内輪の内周面の軸方向１乃至複数箇所に、径方向に凹んだ凹溝を周方向に設けている。そして、この凹溝の底面と側面とを曲面により連続している。

又、請求項２に記載の回転支持装置は、固定側部材と、回転側部材と、ラジアル転がり軸受とを備える。
このうちの固定側部材は、使用時にも回転しない。
前記回転側部材は、この固定側部材と同軸に設けられて、使用時に回転する。
前記ラジアル転がり軸受は、互いに対向する、前記固定側部材の周面とこの回転側部材の周面との間に設けられている。

特に本発明の回転支持装置においては、前記ラジアル転がり軸受を、上述した様な本発明のラジアル転がり軸受としている。そして、このラジアル転がり軸受の外輪と内輪とのうち、使用時にも回転しない固定輪を、前記固定側部材の周面に嵌合固定（例えば圧入）すると共に、同じく使用時に回転する回転輪を、前記回転側部材の周面に嵌合固定（この回転側部材と同期した回転を可能に嵌合）する。更に、前記固定側部材のうち、少なくとも前記固定輪が嵌合固定される部分を、この固定輪を構成する材料よりも軟らかい材料により構成する。

上述の様な本発明のラジアル転がり軸受は、外輪の外周面、又は内輪の内周面に、径方向に凹んだ凹溝を周方向に設けている。この為、この外輪又はこの内輪を固定側部材の周面に嵌合固定すると、前記凹溝の側面とこの外輪の外周面、又はこの内輪の内周面（のうちのこの凹溝から軸方向に外れた部分）との連続部と、前記固定側部材の周面との当接圧が大きくなる。この結果、この固定側部材に対する前記外輪又は前記内輪の嵌合強度を大きくする事ができて、この固定側部材に対してこの外輪又はこの内輪がクリープするのを確実に防止できる。更に、前記凹溝を設けている分、この外輪の外周面、又は前記内輪の内周面と、前記固定側部材の周面との当接面積が小さくなり、これら両周面同士の間に作用する摩擦を大きくできて、前記クリープをより効果的に防止できる。

又、本発明の場合、前記凹溝の底面と側面とを曲面により連続している。この為、この凹溝の底面と側面との連続部に応力が集中するのを防止できて、前記外輪又は前記内輪に亀裂等の損傷が生じる事を防止できる。

本発明の実施の形態の第１例を示す断面図（Ａ）と、（Ａ）のＸ部拡大図（Ｂ）。 同第２例を示す、図１と同様の図。 同第３例を示す、図１と同様の図。 同第４例を示す、図１と同様の図。 同第５例を示す断面図（Ａ）と、（Ａ）のＹ部拡大図（Ｂ）。 同第６〜８例を示す断面図。 従来構造の１例を示す部分切断斜視図。

［実施の形態の第１例］
図１は、本発明の実施の形態の第１例を示している。ラジアル転がり軸受である本例の玉軸受１ａは、前述の図７に示した玉軸受１と同様に、内周面に外輪軌道２を有する外輪３ａと、外周面に内輪軌道４を有する内輪５と、これら外輪軌道２と内輪軌道４との間に設けられた、それぞれが転動体である複数個の玉６、６とを備える。これら各玉６、６は、周方向に等間隔に配置された状態で、保持器７により、転動自在に保持されている。

本例の玉軸受１ａの場合、前記外輪３ａの外周面の軸方向中間部に、径方向内方に凹んだ、断面形状が略矩形状の凹溝８を全周に亙って設けている。そして、この凹溝８を構成する底面９と１対の側面１０、１０とを、断面部分円弧形（１／４円弧形）の１対の曲面部１１、１１により連続している。一方、前記１対の側面１０、１０と、前記外輪３ａの外周面（のうち、前記凹溝８から軸方向に外れた部分）との連続部は、断面直角である１対の角部１２、１２としている。尚、前記底面９は、前記外輪３ａの外周面（のうち、この凹溝８ａか軸方向に外れた部分）と同軸で、且つ、軸方向両端部に設けられた連続部１１、１１を除き、軸方向に亙って外径が一定（溝深さが一定）の円筒面である。一方、前記１対の側面１０、１０は、前記外輪３ａの外周面と直交する円輪としている。又、本例の場合、前記凹溝８を、前記外輪３ａの内周面に設けた外輪軌道２と軸方向に関して整合する（径方向に重畳する）位置に設けており、前記凹溝８の軸方向幅Ｗ_８を、この外輪軌道２の軸方向幅ｗ_２と同じとしている（Ｗ_８＝ｗ_２）。但し、前記凹溝８の軸方向幅Ｗ_８を、この外輪軌道２の軸方向幅ｗ_２よりも大きくしたり、或いは小さくする事もできる。この様な凹溝８は、前記外輪３ａを、鍛造或いは鋳造等により造る際に同時に形成する事もできるし、鍛造或いは鋳造後に切削加工等により形成する事もできる。

この様な玉軸受１ａは、前記外輪３ａを、使用時にも回転しない、固定側部材であるハウジング（図示省略）の嵌合内周面に内嵌固定すると共に、前記内輪５を、このハウジングの内径側に、このハウジングの嵌合内周面と同軸に設けられた、回転側部材である回転軸（図示省略）に外嵌固定（この回転軸と同期した回転を可能に外嵌）する事で、前記ハウジングの内径側にこの回転軸を回転自在に支持する。又、前記ハウジングは、前記外輪３ａを構成する軸受鋼等の材料よりも軟らかい、アルミニウム系合金等の軽合金や合成樹脂等の材料により構成する事が好ましい。尚、前記外輪３ａを前記ハウジングの嵌合内周面に内嵌固定した状態で、このハウジングの嵌合内周面と前記凹溝８の底面９とは、直接（他の部材を介する事なく）対向している。

上述の様な本例の玉軸受１ａは、前記外輪３ａの外周面に、径方向内方に凹んだ凹溝８を全周に亙って設けている。従って、この外輪３ａを前記ハウジングに内嵌固定する際に、前記凹溝８を構成する１対の側面１０、１０と、前記外輪３ａの外周面との連続部である、先の尖った角部１２、１２の前記ハウジングの嵌合内周面当接圧が大きくできる。この結果、このハウジングに対する前記外輪３ａの嵌合強度を大きくする事ができて、この外輪３ａがこのハウジングに対してクリープするのを確実に防止できる。更に、前記外輪３ａを内嵌固定したハウジングを、この外輪３ａを構成する材料よりも軟らかい材料により構成すれば、前記各角部１２、１２を、前記ハウジングの嵌合内周面に食い込ませる事ができて、前記クリープをより効果的に防止できる。

又、本例の場合、前記凹溝８を構成する底面９と１対の側面１０、１０とを、断面部分円弧形の曲面である１対の曲面部１１、１１により連続している。この為、前記底面９と前記１対の側面１０、１０との連続部（これら１対の曲面部１１、１１）に応力が集中するのを防止できて、前記外輪３ａに亀裂等の損傷が生じる事を防止できる。

尚、前記凹溝８の径方向深さは、前記ハウジングに対する前記１対の角部１２、１２の食い込み量や前記外輪３ａの強度等を考慮して設計的に定める。即ち、前記凹溝８の径方向深さが小さ過ぎると、前記ハウジングに対する前記１対の角部１２、１２の食い込み量を十分に確保できず、このハウジングに対する前記外輪３ａの嵌合強度を十分に大きくできなくなる可能性がある。一方、前記凹溝８の径方向深さが大き過ぎると、前記外輪３ａのうち、この凹溝８を設けた部分の径方向厚さが小さくなって、この外輪３ａの強度を確保し難くなる可能性がある。

又、前記１対の曲面部１１、１１の曲率半径は、これら１対の曲面部１１、１１に加わる応力の大きさ等を考慮して設計的に定める。即ち、これら１対の曲面部１１、１１の曲率半径が小さ過ぎると、これら１対の曲面部１１、１１への応力の集中を十分に低減する事ができない。一方、これら１対の曲面部１１、１１の曲率半径が大き過ぎると、前記１対の角部１２、１２の断面形状が鈍角となって、前記ハウジングに対するこれら１対の角部１２、１２の食い込み量を十分に確保できず、このハウジングに対する前記外輪３ａの嵌合強度を十分に大きくできなくなる可能性がある。

尚、本例では、前記凹溝８を前記外輪３ａの外周面に、全周に亙り設けているが、本発明を実施する場合には、凹溝を外輪の外周面のうち、周方向に関する一部に設けたり、周方向に関して間欠的に設ける事もできる。又、本例では、転動体として玉６、６を使用しているが、本発明は、転動体として円すいころや円筒ころ（ニードル）を用いたラジアル転がり軸受で実施する事もできる。又、本発明のラジアル転がり軸受は、転動体を単列に配置した構造に限らず、複列（２列或いはそれ以上）に配置した構造を採用しても良い。

［実施の形態の第２例］
図２は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の玉軸受１ｂは、外輪３ｂの外周面の軸方向３箇所位置に、径方向内方に凹んだ凹溝８ａ、８ａを全周に亙って設けている。そして、それぞれの凹溝８ａを構成する底面９ａと１対の側面１０ａ、１０ａとを、断面部分円弧形の曲面部１１ａ、１１ａにより連続している。一方、これら各側面１０ａ、１０ａと、前記外輪３ｂの外周面（のうち、前記各凹溝８ａ、８ａから軸方向に外れた部分）との連続部は、断面直角で先の尖った角部１２ａ、１２ａとしている。

尚、本例の場合、前記外輪３ｂの外周面のうち、前記各凹溝８ａ、８ａが設けられた部分の軸方向幅（これら各凹溝８ａ、８ａのうち、軸方向両側に配置された１対の凹溝８ａ、８ａの軸方向外側縁同士の間隔）Ｗ_８ａを、前記外輪３ｂの内周面に設けられた外輪軌道２の軸方向幅ｗ_２よりも大きくしている（Ｗ_８ａ＞ｗ_２）。但し、前記各凹溝８ａ、８ａが設けられた部分の軸方向幅Ｗ_８ａを、前記外輪軌道２の軸方向幅ｗ_２以下としても良い。

この様な本例によれば、ハウジングに対する食い込み部（前記各角部１２ａ、１２ａの数）を多くでき、このハウジングに対する前記外輪３ｂの嵌合強度をより大きくする事ができる。尚、本例の場合、この外輪３ｂの外周面の軸方向３箇所位置に、前記各凹溝８ａ、８ａを設けたが、本発明を実施する場合、この様な凹溝を、外輪の外周面の軸方向２箇所位置、或いは、４箇所位置以上に設ける事もできる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第３例］
図３は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の玉軸受１ｃは、外輪３ｃの外周面に、径方向に凹んだ凹溝８ｂを全周に亙って設けている。そして、この凹溝８ｂを構成する底面９ｂと１対の側面１０ｂ、１０ｂとの連続部に、この底面９ｂよりも径方向内方に、且つ、これら１対の側面１０ｂ、１０ｂよりも軸方向に凹んだ、断面部分円弧形（３／４円弧形）の曲面である１対の逃げ凹部１３、１３を設けている。

この様な本例の場合にも、ハウジングに対する前記外輪３ｃの嵌合強度を大きくして（締め代を大きくして）、この外輪３ｃがこのハウジングに対してクリープするのを確実に防止する事ができる。更に、前記１対の側面１０ｂ、１０ｂと前記外輪３ｃの外周面（のうち、前記凹溝８ｂ〜軸方向に外れた部分）との連続部である角部１２、１２を、径方向に関する若干の弾性変形を可能にして、前記凹溝８ｂを構成する底面９ｂと１対の側面１０ｂ、１０ｂとの連続部（前記１対の逃げ凹部１３、１３）に応力が集中するのを防止できる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第４例］
図４は、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の玉軸受１ｄは、外輪３ｄの外周面の軸方向３箇所位置に、径方向内方に凹んだ凹溝８ｃ、８ｃを全周に亙って設けている。そして、それぞれの凹溝８ｃを構成する底面９ｃと１対の側面１０ｃ、１０ｃとの連続部に、この底面９ｃよりも径方向内方に、且つ、これら１対の側面１０ｃ、１０ｃよりも軸方向に凹んだ、断面部分円弧形（３／４円弧形）の曲面である逃げ凹部１３ａ、１３ａを設けている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜３例と同様である。

［実施の形態の第５例］
図５は、本発明の実施の形態の第５例を示している。上述した実施の形態の第１〜４例では、外輪を使用時にも回転しない固定輪とし、内輪を使用時に回転する回転輪とする構成を採用したが、本例の玉軸受１ｅは、内輪５ａを固定輪とし、外輪３を回転輪とする構成を採用している。そして、この内輪５ａの内周面の軸方向中間部に、径方向外方に凹んだ凹溝８ｄを全周に亙って設けている。この凹溝８ｄを構成する底面９ｄと１対の側面１０ｄ、１０ｄとは、断面部分円弧形の曲面である１対の曲面部１１ｂ、１１ｂにより連続している。一方、前記１対の側面１０ｄ、１０ｄと、前記内輪５ａの内周面（のうち、前記凹溝８ｄから軸方向に外れた部分）との連続部は、断面直角で先の尖った角部１対の１２ｂ、１２ｂとしている。

上述の様な玉軸受１ｅは、前記内輪５ａを、使用時にも回転しない、固定側部材である固定軸（図示省略）に締り嵌めで外嵌固定（圧入）すると共に、外輪３を、この固定軸の周囲に、この固定軸と同軸に設けられた、回転側部材である回転筒に内嵌固定する事で、この固定軸の周囲にこの回転筒を回転自在に支持する。尚、この固定軸は、前記内輪５ａを構成する軸受鋼等の材料よりも軟らかい、軽合金や合成樹脂等の材料により構成されている。尚、前記内輪５ａを前記固定軸に外嵌固定した状態で、この固定軸の外周面と前記凹溝８ｄの底面９ｄとは、直接（他の部材を介する事なく）対向している。

この様な本例の玉軸受１ｅは、前記内輪５ａの内周面に、径方向外方に凹んだ凹溝８ｄを全周に亙って設けると共に、この内輪５ａを外嵌固定した固定軸を、この内輪５ａを構成する材料よりも軟らかい材料により構成している。従って、この内輪５ａを前記固定軸に締り嵌めで外嵌固定すると、前記凹溝８ｄを構成する１対の側面１０ｄ、１０ｄと、前記内輪５ａの内周面との連続部である、先の尖った角部１２ｂ、１２ｂが、前記固定軸の外周面に食い込む。この結果、この固定軸に対する前記内輪５ａの嵌合強度を大きくする事ができて、この内輪５ａがこの固定軸に対してクリープするのを確実に防止できる。

又、前記凹溝８ｄを構成する底面９ｄと１対の側面１０ｄ、１０ｄとを、断面部分円弧形の１対の曲面部１１ｂ、１１ｂにより連続している。この為、これら１対の両曲面部１１ｂ、１１ｂに応力が集中するのを防止できて、前記内輪５ａに亀裂等の損傷が生じるのを防止できる。

尚、前記凹溝８ｄの径方向深さは、前記固定軸に対する前記１対の角部１２ｂ、１２ｂの食い込み量や前記内輪５ａの強度等を、前記１対の曲面部１１ｂ、１１ｂの曲率半径は、これら１対の曲面部１１ｂ、１１ｂに加わる応力の大きさ等を、それぞれ考慮して設計的に定める。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様である。

［実施の形態の第６〜８例］
図６は、本発明の実施の形態の第６〜８例を示している。図６（Ａ）に示した実施の形態の第６例の玉軸受１ｆは、内輪５ｂの内周面の軸方向３箇所位置に、径方向外方に凹んだ凹溝８ｅ、８ｅを全周に亙って設けている。そして、それぞれの凹溝８ｅを構成する底面９ｅと１対の側面１０ｅ、１０ｅとを、断面部分円弧形の曲面である曲面部１１ｃ、１１ｃにより連続している。一方、これら各側面１０ｅ、１０ｅと、前記内輪５ｂの内周面（のうち、前記各凹溝８ｅ、８ｅから軸方向外れた部分）との連続部は、断面直角で先の尖った角部１２ｃ、１２ｃとしている。

図６（Ｂ）に示した実施の形態の第７例の玉軸受１ｇは、内輪５ｃの内周面に、径方向外方に凹んだ凹溝８ｆを全周に亙って設けている。そして、この凹溝８ｆを構成する底面９ｆと１対の側面１０ｆ、１０ｆとの連続部に、この底面９ｆよりも径方向外方に、且つ、これら１対の側面１０ｆ、１０ｆよりも軸方向に凹んだ、断面部分円弧形（３／４円弧形）の曲面である逃げ凹部１３ｂ、１３ｂを設けている。

図６（Ｃ）に示した実施の形態の第８例の玉軸受１ｈは、内輪５ｄの内周面の軸方向３箇所位置に、径方向外方に凹んだ凹溝８ｇ、８ｇを全周に亙って設けている。そして、それぞれの凹溝８ｇを構成する底面９ｇと１対の側面１０ｇ、１０ｇとの連続部に、この底面９ｇよりも径方向外方に、且つ、これら１対の側面１０ｇ、１０ｇよりも軸方向に凹んだ、断面部分円弧形（３／４円弧形）の逃げ凹部１３ｃ、１３ｃを設けている。

上述の様な実施の形態の第６〜８例の場合にも、固定軸に対する前記内輪５ｂ〜５ｄの嵌合強度を大きくして、この内輪５ｂ〜５ｄがこの固定軸に対してクリープするのを確実に防止しつつ、前記凹溝８ｅ〜８ｇを構成する底面９ｅ〜９ｇと１対の側面１０ｅ〜１０ｇとの連続部に応力が集中するのを防止できる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１〜５例と同様である。

１、１ａ〜１ｈ 玉軸受
２ 外輪軌道
３、３ａ〜３ｄ 外輪
４ 内輪軌道
５、５ａ〜５ｄ 内輪
６ 玉
７ 保持器
８、８ａ〜８ｇ 凹溝
９、９ａ〜９ｇ 底面
１０、１０ａ〜１０ｇ 側面
１１、１１ａ〜１１ｃ 曲面部
１２、１２ａ〜１２ｃ 角部
１３、１３ａ〜１３ｃ 逃げ凹部

Claims (2)

1. 内周面に外輪軌道を有する外輪と、
   外周面に内輪軌道を有する内輪と、
   前記外輪軌道とこの内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えるラジアル転がり軸受であって、
   使用時に回転しない前記外輪の外周面、又は前記内輪の内周面の軸方向１乃至複数箇所に、径方向に凹んだ凹溝が周方向に設けられており、この凹溝の底面と側面とが曲面により連続している事を特徴とするラジアル転がり軸受。
2. 使用時にも回転しない固定側部材と、
   使用時に回転する回転側部材と、
   互いに対向する、前記固定側部材の周面とこの回転側部材の周面との間に設けられたラジアル転がり軸受とを備える回転支持装置であって、
   このラジアル転がり軸受が、請求項１に記載のラジアル転がり軸受であり、
   このラジアル転がり軸受の外輪と内輪とのうち、使用時にも回転しない固定輪を、前記固定側部材の周面に嵌合固定すると共に、同じく使用時に回転する回転輪を、前記回転側部材の周面に嵌合固定しており、
   前記固定側部材のうち、少なくとも前記固定輪が嵌合固定される部分が、この固定輪を構成する材料よりも軟らかい材料により構成されている事を特徴とする回転支持装置。

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