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WO2018220899A1 - 複列４点接触玉軸受 - Google Patents

複列４点接触玉軸受 Download PDF

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WO2018220899A1
WO2018220899A1 PCT/JP2018/003401 JP2018003401W WO2018220899A1 WO 2018220899 A1 WO2018220899 A1 WO 2018220899A1 JP 2018003401 W JP2018003401 W JP 2018003401W WO 2018220899 A1 WO2018220899 A1 WO 2018220899A1
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point
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ball bearing
row
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PCT/JP2018/003401
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Inventor
敏宏 河合
貴雄 寺田
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Nachi Fujikoshi Corp
Original Assignee
Nachi Fujikoshi Corp
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Publication date
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    • F16C2240/80—Pitch circle diameters [PCD]
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    • F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/61—Toothed gear systems, e.g. support of pinion shafts

Definitions

  • the present invention relates to a double-row four-point contact ball bearing.
  • Patent Document 1 proposes a double-row four-point contact ball bearing that can effectively receive both a radial load and an axial load by the present applicant.
  • the above-described ball bearing has a smaller contact area between the bearing ring and the rolling element than the tapered roller bearing, and thus the bearing ring tends to be elastically deformed.
  • a phenomenon called creep is known as a phenomenon caused by elastic deformation of the outer ring. Creep is a phenomenon in which when the outer ring is inserted into a device housing or the like and rotated, the position where the outer ring is traced by the ball continuously moves and the outer ring rotates in the housing. .
  • Creep causes wear of the housing, causing wear powder from the housing, causing early bearing damage, and increasing play and causing noise and vibration. For this reason, suppression of deformation of the outer ring is required as a preventive measure for creep.
  • As means for suppressing deformation of the outer ring for example, increasing the thickness of the outer ring is known. However, simply increasing the thickness of the outer ring also causes a problem that the dimensions of the external structure such as the housing increase.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a double-row four-point contact ball bearing capable of suppressing deformation of the bearing ring while suppressing an increase in size.
  • a representative configuration of a double-row four-point contact ball bearing according to the present invention includes an outer ring, an inner ring, and two rows of four-point contact balls provided between the outer ring and the inner ring.
  • the contact line extending between the center point of the balls and the contact point does not intersect in the outer ring or the inner ring It is characterized by.
  • the action lines of the two rows of balls are dispersed in the outer ring or the inner ring without crossing each other, so that the load can also be dispersed. Accordingly, the deformation of the raceway ring can be suppressed without depending on the increase in thickness, and the elastic deformation of the outer ring or the inner ring can be suitably suppressed.
  • the double-row four-point contact ball bearing has two rows on the outer ring side where P is the distance between the centers of the two rows of balls in the axial direction, D is the outer diameter of the outer ring, and PCD is the pitch circle diameter of the two rows of balls.
  • P is the distance between the centers of the two rows of balls in the axial direction
  • D is the outer diameter of the outer ring
  • PCD is the pitch circle diameter of the two rows of balls.
  • the load can also be dispersed. Therefore, the deformation of the outer ring can be suppressed without depending on the increase in thickness, and the elastic deformation of the outer ring can be suitably suppressed.
  • FIG. 1 is an enlarged view of a double-row four-point contact ball bearing 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the double-row four-point contact ball bearing 100 is composed of an outer ring 102 and an inner ring 104 that are raceways, and two rows of four-point contact formed between the outer ring 102 and the inner ring 104.
  • Balls 106 and 108 are provided.
  • the double-row four-point contact ball bearing 100 is provided with a measure for suppressing deformation of the bearing ring while suppressing an increase in overall dimensions.
  • the double-row four-point contact ball bearing 100 is used by inserting the outer ring 102 into a housing or the like of the device. In that case, if the outer ring 102 is thick enough to be elastically deformed, a creep phenomenon may be caused. Therefore, in the double row four-point contact ball bearing 100, when an external load is applied to the outer ring 102, the action lines L1 inside the balls 106, 108 on the outer ring 102 side can be dispersed. L2 is dispersed without crossing.
  • the action lines L1 and L2 are lines extending by connecting the center point (for example, the center point C) of the balls 106 and 108 and the contact point.
  • the contact angle inside the two rows of balls 106 and 108 on the outer ring 102 side is ⁇
  • the contact angle ⁇ is set to an angle at which the action line L1 and the action line L2 do not intersect within the outer ring.
  • the distance between the centers of the balls 106 and 108 in the axial direction is P.
  • An intersection point where the center point C of the ball 106 extends in the radial direction to the outer surface 110 of the outer ring 102 is P1
  • action lines L1 and L2 extending from the contact points inside the balls 106 and 108 are the outer surface 110 of the outer ring 102.
  • P2 be the point of intersection.
  • the distance from the point P1 to the point P2 is set to P / 2 or less.
  • the condition of the distance from P1 to P2 is expressed by a mathematical expression.
  • FIG. 1 shows half (1/2) of the entire cross section of the double-row four-point contact ball bearing 100. Accordingly, the distance from the center point C of the ball 106 to the point P1 can be expressed by the following formula 1.
  • the distance from the point P1 to the point P2 can be expressed as the following expression 2 by using the above expression 1 and the contact angle ⁇ .
  • the dispersion of the action lines L1 and L2 can be realized in the outer ring 102 by satisfying the relationship of the above expression 3.
  • the action lines L1 and L2 of the two rows of balls 106 and 108 on the outer ring 102 side are dispersed without crossing each other.
  • the outer ring 102 can disperse a load applied from the outside and prevent local concentration of the load.
  • the elastic deformation of the outer ring 102 can be suitably suppressed without depending on the thickening or the like by the condition of the above formula 3.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the effect of the invention.
  • FIG. 2A shows an analysis result of the outer ring deformation amount of the example and the comparative example
  • FIG. 2B shows a dimension to be analyzed.
  • the analysis result of FIG. 2A shows only the outer diameter surface of the outer ring, and the deformation magnification is also enlarged and displayed. From the analysis result of FIG. 2A, it can be confirmed that the example has a wider deformation range and a smaller maximum deformation amount than the comparative example. On the other hand, it can be confirmed that the comparative example has a narrower deformation range and a larger maximum deformation amount than the example.
  • the contact angle ⁇ is set to 20 ° in the example, and the contact angle ⁇ is set to 30 ° in the comparative example.
  • the right side of Equation 3 in the rightmost column is 5.8 mm, and the left side is less than P (distance between the centers of balls 8.4 mm) (8.4> 5.8).
  • the right side of Equation 3 is 9.2 mm, which is equal to or greater than P (distance between center of balls 8.4 mm) on the left side (8.4> 9.2), which deviates from the relationship of Equation 3. .
  • FIG. 2C is a schematic diagram showing a cross section of the example and the comparative example.
  • the line of action is dispersed in the outer ring by satisfying the relationship of the above formula 3.
  • the comparative example deviates from the relationship of Equation 3, the action lines overlap in the outer ring.
  • the range of deformation is wide and the maximum deformation amount is small.
  • the deformation range is narrow and the maximum deformation amount is large. From this, it can be seen that in the embodiment, the deformation of the outer ring is suppressed and the creep phenomenon is hardly caused.
  • the action line L1 and the action line L2 are dispersed so as not to intersect within the outer ring 102.
  • the contact angles of the balls 106 and 108 can be set to different angles.
  • the contact angle inside the two rows of balls 106 and 108 on the inner ring 104 side is set to an angle at which the lines of action do not intersect within the inner ring 104.
  • the present invention can be used for a double-row four-point contact ball bearing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
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Abstract

【要約】寸法の増大を抑えつつ外輪の変形抑制を図ることが可能な複列４点接触玉軸受を提供する。【課題】本発明にかかる複列４点接触玉軸受（１００）は、外輪（１０２）と、内輪（１０４）と、外輪（１０２）と内輪（１０４）との間に設けられる２列の４点接触の玉（１０６、１０８）とを備える。２列の玉（１０６、１０８）の内側における接触角（α）は、玉（１０６、１０８）の中心点と接触点とを結んで延びる作用線（Ｌ１、Ｌ２）が外輪（１０２）内にて交差しない角度であることを特徴とする。

Description

複列４点接触玉軸受
　本発明は、複列４点接触玉軸受に関するものである。
　従来、自動車のデファレンシャルギヤ（最終減速機）のピニオン軸など、車両や機械等のなかでも比較的大きな荷重のかかる部位の軸受には、剛性の高い円すいころ軸受が用いられてきた。近年では、円すいころ軸受は回転トルクが大きいため、損失低減を目的として、剛性を工夫した玉軸受で代用する場合も多くなっている。例えば、特許文献１には、本出願人によって、ラジアル荷重もアキシアル荷重も効果的に受けることのできる複列４点接触玉軸受が提案されている。
特開２００５－１７２１４６号公報
　上述した玉軸受は、円すいころ軸受に比べて、軌道輪と転動体との接触面積が小さいため、軌道輪が弾性変形しやすい傾向がある。ここで、例えば外輪に弾性変形が生じることで起こる現象として、クリープと呼ばれる現象が知られている。クリープは、外輪を機器のハウジング等に挿入して回転させた場合に、外輪が玉になぞられて変形する位置が連続的に移動することにより、ハウジング内で外輪が回転してしまう現象である。
　クリープは、ハウジングの摩耗を招き、ハウジングから摩耗粉を生じさせて軸受の早期破損を引き起こしたり、ガタを増加させてノイズや振動の要因となったりする。そのため、クリープの予防策として、外輪の変形抑制が求められている。外輪の変形を抑制する手段としては、例えば外輪の厚肉化が知られている。しかしながら、単なる外輪の厚肉化では、ハウジング等の外部構成の寸法も増大させてしまうという問題も生じる。
　本発明は、このような課題に鑑み、寸法の増大を抑えつつ軌道輪の変形抑制を図ることが可能な複列４点接触玉軸受を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するために、本発明にかかる複列４点接触玉軸受の代表的な構成は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に設けられる２列の４点接触の玉とを備える複列４点接触玉軸受において、２列の玉の内側における接触角は、玉の中心点と接触点とを結んで延びる作用線が外輪内または内輪内にて交差しない角度であることを特徴とする。
　上記構成によれば、外輪内または内輪内にて２列の玉それぞれの作用線が交わることなく分散されるため、荷重も分散できる。したがって、厚肉化等に頼らずに軌道輪の変形を抑制させることができ、外輪または内輪の弾性変形も好適に抑えることが可能になる。
　当該複列４点接触玉軸受は、２列の玉のアキシアル方向の中心間距離をＰとし、外輪の外径をＤとし、２列の玉のピッチ円径をＰＣＤとし、外輪側における２列の玉の内側の接触角を互いにαとしたとき、Ｐ＞（Ｄ－ＰＣＤ）／２×ｔａｎα×２の関係を満たすことを特徴とする。
　上記構成によれば、外輪側において２列の玉それぞれの作用線が交わることなく分散されるため、荷重も分散できる。したがって、厚肉化等に頼らずに外輪の変形を抑制させることができ、外輪の弾性変形も好適に抑えることが可能になる。
　本発明によれば、寸法の増大を抑えつつ外輪の変形抑制を図ることが可能な複列４点接触玉軸受を提供することが可能になる。
本発明の実施形態にかかる複列４点接触玉軸受を拡大して示した図である。 発明の効果を説明する図である。
１００…複列４点接触玉軸受、１０２…外輪、１０４…内輪、１０６…玉、１０８…玉、１１０…外表面
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。
　図１は、本発明の実施形態にかかる複列４点接触玉軸受１００を拡大して示した図である。図１に示すように、当該複列４点接触玉軸受１００は、軌道輪である外輪１０２および内輪１０４と、これら外輪１０２と内輪１０４との間に形成された２列のそれぞれ４点接触の玉１０６、１０８を備えている。
　当該複列４点接触玉軸受１００には、全体的な寸法の増大を抑えつつも、軌道輪の変形を抑制する対策が施してある。例えば、複列４点接触玉軸受１００は、外輪１０２を機器のハウジング等に挿入して使用される。その場合、外輪１０２が弾性変形するような肉厚であると、クリープ現象を招きかねない。そこで、当該複列４点接触玉軸受１００では、外輪１０２に外部からの荷重がかかった場合に、その荷重が分散できるよう、外輪１０２側における玉１０６、１０８の互いの内側の作用線Ｌ１、Ｌ２を交わらせることなく分散させている。
　外輪１０２内にて作用線Ｌ１、Ｌ２を分散させるための詳しい条件について説明する。まず、作用線Ｌ１、Ｌ２は、玉１０６、１０８の中心点（例えば中心点Ｃ）と接触点とを結んで延びる線である。本実施形態では、外輪１０２側における２列の玉１０６、１０８の内側の接触角を互いにαとし、この接触角αを作用線Ｌ１および作用線Ｌ２が外輪内にて交差しない角度に設定している。
　玉１０６、１０８のアキシアル方向の中心間距離をＰとする。そして、玉１０６の中心点Ｃを外輪１０２の外表面１１０へラジアル方向に延ばした交点をＰ１とし、玉１０６、１０８同士の内側の接触点から延びる作用線Ｌ１、Ｌ２が外輪１０２の外表面１１０と交わる点をＰ２とする。作用線Ｌ１、Ｌ２を交わらせずに分散させるためには、点Ｐ１から点Ｐ２の距離を、Ｐ／２以下にする。以下、このＰ１からＰ２の距離の条件を数式で表現する。
　外輪１０２の外径をＤとし、玉１０６のピッチ円径をＰＣＤとする。また、図１は、複列４点接触玉軸受１００の断面全体のうちの半分（１／２）を示したものである。これらによって、玉１０６の中心点Ｃから点Ｐ１の距離は、以下の式１で表すことができる。
　中心点Ｃから点Ｐ１の距離＝（Ｄ－ＰＣＤ）／２…（式１）
　上記の式１と接触角αとを利用することで、点Ｐ１から点Ｐ２の距離は以下の式２として表すことができる。
　点Ｐ１から点Ｐ２の距離＝（Ｄ－ＰＣＤ）／２×ｔａｎα…（式２）
　前述したように、作用線Ｌ１、Ｌ２を交わらせずに分散させるためには、点Ｐ１から点Ｐ２の距離を、Ｐ／２以下にする必要がある。上記の式２がＰ／２以下であることは、以下の式３として表すことができる。
　Ｐ＞（Ｄ－ＰＣＤ）／２×ｔａｎα×２…（式３）
　上記式３の関係を満たすことで、外輪１０２内にて作用線Ｌ１、Ｌ２の分散が実現できる。上記の式３の条件で外輪１０２を具現化することで、外輪１０２側において２列の玉１０６、１０８それぞれの作用線Ｌ１、Ｌ２が交わることなく分散される。これによって、外輪１０２は、外部から加えられた荷重を分散させ、荷重の局所的な集中を防ぐことが可能になる。このように、上記式３の条件によって、厚肉化等に頼らずに外輪１０２の弾性変形を好適に抑えることが可能になる。
　図２は発明の効果を説明する図である。図２（ａ）は実施例と比較例の外輪変形量の解析結果であり、図２（ｂ）は解析対象の寸法を表している。図２（ａ）の解析結果は、外輪の外径面のみを表示したものであり、変形倍率も拡大して表示している。図２（ａ）の解析結果からは、実施例は、比較例よりも変形の範囲が広く、最大変形量が小さいことが確認できる。一方、比較例は、実施例よりも変形の範囲が狭く、最大変形量が大きいことが確認できる。
　図２（ｂ）を参照して実施例および比較例の寸法の違いについて説明する。図２（ｂ）の上欄に示す各項目は、図１に示した各寸法に対応している。左から順に、Ｐは２列の玉のアキシアル方向の中心間距離、Ｄは外輪の外径、ＰＣＤは玉のピッチ円径、αは外輪側における２列の玉の内側の接触角である。右端には、上述した式３（Ｐ＞（Ｄ－ＰＣＤ）／２×ｔａｎα×２）に各項目の値を代入した結果が示してある。なお、距離の単位はいずれもｍｍである。
　実施例と比較例との大きく違う点として、実施例は接触角αが２０°に設定されていて、比較例は接触角αが３０°に設定されている。その結果、実施例では、右端の欄の式３の右辺が５．８ｍｍとして左辺のＰ（玉の中心間距離８．４ｍｍ）以下になり（８．４＞５．８）、式３の関係を満たしている。一方、比較例では、式３の右辺が９．２ｍｍとして左辺のＰ（玉の中心間距離８．４ｍｍ）以上になり（８．４＞９．２）、式３の関係を逸脱している。
　図２（ｃ）は、実施例と比較例の断面を示す模式図である。実施例は、上記式３の関係を満たすことで、外輪内にて作用線が分散する。一方、比較例は、式３の関係から逸脱しているため、外輪内にて作用線が重なる。
　以上の結果、図２（ａ）の解析結果において、実施例では変形の範囲が広く、最大変形量が小さい。一方、比較例では変形の範囲が狭く、最大変形量が大きい。このことから、実施例では外輪の変形が抑えられていて、クリープ現象を起こしにくくなっていることがわかる。
　本実施形態では、外輪１０２（図１参照）の変形抑制を目的として、作用線Ｌ１および作用線Ｌ２が外輪１０２内にて交差しないよう分散させた。このとき、作用線Ｌ１、Ｌ２の分散が可能であれば、玉１０６、１０８の接触角は互いに異なる角度に設定することも可能である。またさらに、同じ技術的思想を利用することで、内輪１０４の変形抑制を図ることも可能である。例えば、内輪１０４側における２列の玉１０６、１０８の内側の接触角を、互いの作用線が内輪１０４内にて交差しない角度に設定する。この構成によって、内輪１０４もまた、外部から加えられた荷重を分散させ、厚肉化等に頼らずに弾性変形を好適に抑えることが可能になる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　本発明は、複列４点接触玉軸受に利用することができる。

Claims (2)

  1. 　外輪と、内輪と、該外輪と該内輪との間に設けられる２列の４点接触の玉とを備える複列４点接触玉軸受において、
    　前記２列の玉の内側における接触角は、該玉の中心点と接触点とを結んで延びる作用線が前記外輪内または前記内輪内にて交差しない角度であることを特徴とする複列４点接触玉軸受。
  2. 　前記２列の玉のアキシアル方向の中心間距離をＰとし、
    　前記外輪の外径をＤとし、
    　前記２列の玉のピッチ円径をＰＣＤとし、
    　前記外輪側における前記２列の玉の内側の接触角を互いにαとしたとき、
    　Ｐ＞（Ｄ－ＰＣＤ）／２×ｔａｎα×２
    の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の複列４点接触玉軸受。
PCT/JP2018/003401 2017-06-02 2018-02-01 複列４点接触玉軸受 Ceased WO2018220899A1 (ja)

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