JP2005308032A - 制振軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 低荷重負荷時に制振効果が得られる一方、高荷重負荷時に取付相手部材に対する取付誤差を抑制することができる制振軸受を提供すること。
【解決手段】 軸受軌道輪４ａの嵌合面４ａ１に低弾性体からなる制振部材５を突設し、制振部材５を圧縮して取付相手部材３の嵌合面３ａと軸受軌道輪４ａの嵌合面４ａ１とを接触させる。取付相手部材３又は軸受軌道輪４ａに荷重が負荷されると、取付相手部材３及び軸受軌道輪４ａの各嵌合面３ａ，４ａ１の面圧が制振部材５の弾性作用によって軽減され、取付相手部材３及び軸受軌道輪４ａからなる振動系の固有振動数が増大するから、取付相手部材３及び軸受軌道輪４ａ間の振動減衰率が高められる。また、取付相手部材３及び軸受軌道輪４ａの各嵌合面３ａ，４ａ１を接触させることで、取付相手部材３及び軸受軌道輪４ａ間の支持剛性が高められ、取付誤差が抑制される。
【選択図】図３

Description

本発明は、減速機等の駆動力伝達装置に使用される転がり軸受に関し、より詳しくは駆動力伝達装置に設けられた取付相手部材に対する転がり軸受の軸受軌道輪の嵌合面に、軸受軌道輪よりも低弾性体からなる制振部材を設けた制振軸受に関するものである。

自動車用トランスミッション等の減速機においては、図９に示すように、ギア１を有する回転軸２が、軸受ケース３に固定された転がり軸受４（玉軸受やころ軸受など）によって回転自在に軸支されている。ところで、図９のような減速機では、ギア１と図示外の他のギアとの噛み合わせにより軸系振動が発生する。かかる軸系振動は、転がり軸受４を介して軸受ケース３に伝達される。特に、転がり軸受４に対して低荷重を負荷した時（以下、低荷重負荷時と略す。）には、ギア１の歯当りが悪化して軸系振動が大きくなり、軸系振動に伴う異音が発生する。

従来は、図１０に示すように、軸受ケース３の内径面３ａと転がり軸受４の外径面４ａ１との間に、ゴム又は合成樹脂等の弾性体からなる制振部材５を設けることで、低荷重負荷時における軸系振動を吸収して異音を防止している（例えば特許文献１参照）。なお、転がり軸受４は、外輪４ａ、内輪４ｂ、保持器４ｃ及び転動体４ｄを主要な構成要素とし、制振部材５を外輪４ａの外径面４ａ１に固着して、軸受ケース３の内径側に嵌合してある。

図９の転がり軸受４は、制振部材５を肉厚に形成することで、低荷重負荷時の制振効果を高めることができる。しかし、制振部材５は、肉厚に形成するほど、転がり軸受４に対して高荷重を負荷した時（以下、高荷重負荷時と略す。）の変形度合いが増大する。高荷重負荷時に制振部材５が大きく変形すると、軸受ケース３に対する転がり軸受４の取付誤差が増大し、却ってギア１の歯当り悪化を招くことになる。

特開平８−９３７５９号公報

本発明は、斯かる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、低荷重負荷時に制振効果が効率良く得られる一方、高荷重負荷時に取付相手部材に対する取付誤差を抑制することができる制振軸受を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、取付相手部材に対する軸受軌道輪の嵌合面に軸受軌道輪よりも低弾性体からなる制振部材を突設し、制振部材を圧縮して取付相手部材の嵌合面と軸受軌道輪の嵌合面とを接触させるように構成したことを特徴としている。

本発明に係る制振軸受は、上記の如く構成され、軸受軌道輪の嵌合面に突設した制振部材を圧縮して、制振部材を圧縮して取付相手部材の嵌合面と軸受軌道輪の嵌合面とを接触させるようにしたから、取付相手部材又は軸受軌道輪に荷重が負荷されると、制振部材の弾性力が作用して取付相手部材及び軸受軌道輪の各嵌合面の面圧が軽減される。取付相手部材及び軸受軌道輪の各嵌合面の面圧が軽減されると、取付相手部材及び軸受軌道輪からなる振動系の固有振動数が増大するから、軸系振動は、取付相手部材及び軸受軌道輪間で伝達される際に減衰し易くなる。

一方、取付相手部材又は軸受軌道輪に負荷される荷重が低荷重である場合、即ち当該荷重が制振部材の弾性力と比較して十分に大きくない場合は、制振部材の弾性力によって取付相手部材及び軸受軌道輪の各嵌合面の面圧が大きく軽減されるから、軸系振動の減衰率が大きくなる。

他方、取付相手部材又は軸受軌道輪に負荷される荷重が高荷重である場合、即ち当該荷重が制振部材の弾性力と比較して十分に大きい場合は、制振部材の弾性力によって取付相手部材及び軸受軌道輪の各嵌合面の面圧が少ししか軽減されず、取付相手部材及び軸受軌道輪の各嵌合面に制振部材の弾性力よりも十分に大きな面圧が負荷される。このように取付相手部材及び軸受軌道輪の各嵌合面に大きな面圧が負荷されると、取付相手部材及び軸受軌道輪の支持剛性が高められ、取付相手部材及び軸受軌道輪の取付誤差が抑制される。

また、軸受軌道輪の嵌合面に突設した制振部材によって、取付相手部材の嵌合面と軸受軌道輪の嵌合面との間に隙間を形成し、制振部材に対して所望の荷重を負荷することで、軸受軌道輪の嵌合面を取付相手部材の嵌合面に接触させるように構成することもできる。この場合、軸受軌道輪又は取付相手部材を介して制振部材に低荷重を負荷すると、軸受軌道輪の嵌合面から突設した制振部材の弾性作用によって取付相手部材及び軸受軌道輪の嵌合面相互間に隙間が維持される一方、軸受軌道輪又は取付相手部材を介して制振部材に所望の荷重、即ち高荷重を負荷すると、軸受軌道輪の嵌合面に設けた制振部材が弾性的に圧縮され、取付相手部材及び軸受軌道輪の嵌合面同士が接触する。低荷重負荷時には、制振部材によって取付相手部材及び軸受軌道輪の嵌合面相互間に隙間が維持されるので、制振部材の弾性作用による制振効果が得られる一方、高荷重負荷時には、制振部材が弾性的に圧縮されて、取付相手部材及び軸受軌道輪の嵌合面同士が接触するので、取付相手部材による軸受軌道輪の支持剛性が高められ、取付相手部材に対する軸受軌道輪の取付誤差を抑制することができる。

さらに、軸受軌道輪の嵌合面に制振部材の取付部を凹状に設けておくと、制振部材を肉厚に形成することが可能になる。制振部材は、軸受軌道輪よりも低弾性体からなっているので、肉厚に形成するほど振動吸収作用が強まる。

本発明によれば、取付相手部材に対する軸受軌道輪の嵌合面に軸受軌道輪よりも低弾性体からなる制振部材を突設し、制振部材を圧縮して取付相手部材の嵌合面と軸受軌道輪の嵌合面とを接触させるように構成したから、低荷重負荷時には、制振部材の弾性力によって取付相手部材及び軸受軌道輪の各嵌合面の面圧が大きく軽減され、軸系振動の吸収作用が得られる一方、高荷重負荷時には、取付相手部材及び軸受軌道輪の各嵌合面に大きな面圧が負荷されるから、取付相手部材及び軸受軌道輪の支持剛性が高められ、取付相手部材及び軸受軌道輪の取付誤差を抑制することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る制振軸受を実施するための最良の形態について説明する。

図１乃至図３は本発明に係る制振軸受の第１実施形態を示す概略断面図で、従来例と同様に自動車用トランスミッション等の減速機に適用した状態を示している。なお、図１乃至図３では、図１０に示す従来例と共通する部位には同一符号を付している。すなわち、図１において、１はギア、２は回転軸、３は取付相手部材としての軸受ケース、４は本実施形態における制振軸受としての転がり軸受（以下、制振軸受４という。）、４ａは軸受軌道輪としての外輪、４ｂは内輪、４ｃは保持器、４ｄは転動体、５は制振部材である。

第１実施形態に係る制振軸受４は、図１に示すように、外輪４ａの外径面４ａ１に形成された取付部４ａ２に制振部材５を装着してある。外輪４ａに形成された取付部４ａ２は、外輪４ａの軸方向両端部から中央側へそれぞれ等距離離れた位置に、外輪４ａの周方向全周に渡って凹溝状に形成してある。制振部材５は、外輪４ａよりも低弾性の部材（例えば合成樹脂やゴム等）であって、外輪４ａの取付部４ａ２に嵌合し得るように環状に形成され、外輪４ａの外径面４ａ１から突出するように外輪４ａの取付部４ａ２に嵌合してある。また、制振部材５は、軸系振動の吸収効率を高めるために厚肉に形成してあるが、外輪４ａの凹溝状の取付部４ａ２に嵌合することで、外輪４ａの外径面４ａ１からの突出長さを微小長さに抑えてある。

図２は図１の制振軸受４の要部拡大図である。制振軸受４が無負荷状態である場合、軸受ケース３の内径面３ａと、外輪４ａの外径面４ａ１との間には、外輪４ａの外径面４ａ１から微小長さ突出した制振部材５によって、隙間６ａが形成されている。回転軸２に対してラジアル方向（図の上下方向上向き）に荷重が負荷されると、当該荷重は、回転軸２から制振軸受４へ伝達され、外輪４ａ及び軸受ケース３の相互間で制振部材５の圧縮力として作用する。

図２の状態から制振軸受４にラジアル方向の低荷重が負荷されると、制振部材５は、当該低荷重によって殆んど圧縮されず、軸受ケース３及び外輪４ａの相互間に形成された隙間６ａが残る。低荷重負荷時にギア１の噛み合わせによって発生した軸系振動は、外輪４ａ及び軸受ケース３の相互間で、制振部材５の弾性作用によって吸収され、回転軸２から制振軸受４を介して軸受ケース３へ殆んど伝わらない。これにより低荷重負荷時に軸系振動に伴って発生していた異音を防止することができる。

図３は制振軸受４にラジアル方向の高荷重を負荷した状態を示す要部拡大図である。制振軸受４にラジアル方向の高荷重が負荷されると、制振部材５は、当該高荷重によって外輪４ａの外径面４ａ１と同レベルまで圧縮され、軸受ケース３の内径面３ａと、外輪４ａの外径面４ａ１とが接触する。このとき、制振軸受４及び軸受ケース３の相互間では、外輪４ａの外径面４ａ１及び制振部材５と、軸受ケース３の内径面３ａとの間でラジアル方向の高荷重が伝達される。制振軸受４は、軸受ケース３の内径面３ａに対して外輪４ａの外径面４ａ１及び制振部材５を接触させることで、軸受ケース３による支持剛性が高められ、軸受ケース３に対する取付誤差を抑制することができる。これにより制振軸受４の内輪４ｂに装着した回転軸２がラジアル方向に軸振れしないので、高荷重負荷時におけるギア１の歯当りの悪化を防止することができる。

次に、図４及び図５を参照しつつ本発明に係る制振軸受の第２実施形態について説明する。なお、図４及び図５では、第１実施形態と共通する部位には同一符号を付している。また、第２実施形態に係る制振軸受４は、外輪４ａに対する制振部材５の取付箇所が第１実施形態と相違しており、以下、この相違点を中心に説明する。

第２実施形態に係る制振軸受は、図４に示すように、外輪４ａの外径面４ａ１の軸方向両端部、即ち外輪４ａの端面４ａ３の外周縁に制振部材５の取付部４ａ２を段差状に形成して、制振部材５が外輪４ａの外径面４ａ１からラジアル方向外側へ突出すると共に、外輪４ａの端面４ａ３からスラスト方向へ突出するように装着されている。

すなわち、第２実施形態に係る制振軸受４は、軸受ケース３に対する外輪４ａの嵌合面としての外径面４ａ１及び端面４ａ３に制振部材５を突設して、無負荷状態で、軸受ケース３の内径面３ａと外輪４ａの外径面４ａ１との間に隙間６ａを形成すると共に、軸受ケース３の内壁面３ｂと外輪４ａの端面４ａ３との間に隙間６ｂを形成するようになっている。

制振軸受４にスラスト方向の低荷重が負荷されると、制振部材５は、当該低荷重によってスラスト方向に殆んど圧縮されず、図４の如く軸受ケース３及び外輪４ａの相互間に形成された隙間６ｂが残る。低荷重負荷時にギア１の噛み合わせによって発生した軸系振動は、外輪４ａ及び軸受ケース３の相互間で、制振部材５の弾性作用によって吸収され、回転軸２から軸受ケース３へ殆んど伝わらない。これにより低荷重負荷時における異音を防止することができる。

他方、制振軸受４にスラスト方向の高荷重が負荷されると、軸受ケース３の内壁面３ｂ側に配設された一方の制振部材５は、図５に示すように、当該高荷重によってスラスト方向に外輪４ａの端面４ａ３と同レベルまで圧縮され、軸受ケース３の内壁面３ｂと、外輪４ａの端面４ａ３とが接触する。このとき、制振軸受４及び軸受ケース３の相互間では、外輪４ａの端面４ａ３及び制振部材５と、軸受ケース３の内壁面３ｂとの間でスラスト方向の高荷重が伝達される。制振軸受４は、軸受ケース３の内壁面３ｂに対して外輪４ａの端面４ａ３及び制振部材５を接触させることで、軸受ケース３による支持剛性が高められ、軸受ケース３に対する取付誤差を抑制することができる。これにより制振軸受４の内輪４ｂに装着した回転軸２がスラスト方向に軸振れしないので、高荷重負荷時におけるギア１の歯当りの悪化を防止することができる。

なお、第２実施形態に係る制振軸受４に対してラジアル方向の低荷重及び高荷重が負荷された場合については、第１実施形態に係る制振軸受４と同じ作用が得られるので、ここでは説明を省略する。

次に、図６及び図７を参照しつつ本発明に係る制振軸受の第３実施形態について説明する。なお、図６及び図７では、第１及び第２実施形態と共通する部位には同一符号を付している。また、第３実施形態に係る制振軸受４は、取付相手部材を回転軸２とし、軸受軌道輪を内輪４ｂとした点が第２実施形態と相違しており、以下、この相違点を中心に説明する。

第３実施形態に係る制振軸受４は、図６に示すように、内輪４ｂの内径面４ｂ１の軸方向両端部、即ち内輪４ｂの端面４ｂ３の外周縁に制振部材５の取付部４ｂ２を段差状に形成して、制振部材５が内輪４ｂの内径面４ｂ１からラジアル方向内側へ突出すると共に、内輪４ｂの端面４ｂ３からスラスト方向へ突出するように装着されている。

すなわち、第３実施形態に係る制振軸受４は、回転軸２に対する内輪４ｂの嵌合面としての内径面４ｂ１及び端面４ｂ３に制振部材５を突設して、無負荷状態で、回転軸２の外径面２ａと内輪４ｂの内径面４ｂ１との間に隙間６ｃを形成すると共に、回転軸２に設けたフランジ部２ｂの端面２ｂ１と内輪４ｂの端面４ｂ３との間に隙間６ｄを形成するようになっている。

制振軸受４にラジアル方向及びスラスト方向の低荷重が負荷されると、制振部材５は、当該低荷重によってラジアル方向及びスラスト方向に殆んど圧縮されず、図６の如く回転軸２及び内輪４ｂの相互間に形成された隙間６ｃ，６ｄが残る。低荷重負荷時にギア１の噛み合わせによって発生した軸系振動は、回転軸２及び内輪４ｂの相互間で、制振部材５の弾性作用によって吸収され、回転軸２から制振軸受４へ殆んど伝わらない。これにより低荷重負荷時における異音を防止することができる。

他方、制振軸受４にラジアル方向及びスラスト方向の高荷重が負荷されると、各制振部材５は、図７に示すように、ラジアル方向の高荷重によって内輪４ｂの内径面４ｂ１と同レベルまで圧縮され、回転軸２の外径面２ａと、内輪４ｂの内径面４ｂ１とが接触する一方、回転軸２のフランジ部２ｂ側に配設された一方の制振部材５は、スラスト方向の高荷重によって内輪４ｂの端面４ｂ３と同レベルまで圧縮され、回転軸２のフランジ部２ｂの端面２ｂ１と、内輪４ｂの端面４ｂ３とが接触する。このとき、回転軸２及び制振軸受４の相互間では、ラジアル方向の高荷重が回転軸２の外径面２ａと内輪４ｂの内径面４ｂ１及び制振部材５との間で伝達され、また、スラスト方向の高荷重が回転軸２のフランジ部２ｂの端面２ｂ１と内輪４ｂの端面４ｂ３及び制振部材５との間で伝達される。制振軸受４は、回転軸２の外径面２ａに対して内輪４ｂの外径面４ｂ１及び制振部材５を接触させると共に、回転軸２のフランジ部２ｂの端面２ｂ１に対して内輪４ｂの端面４ｂ３及び制振部材５を接触させることで、回転軸２に対する支持剛性が高められ、回転軸２の取付誤差を抑制することができる。これにより回転軸２がラジアル方向及びスラスト方向に軸振れしないので、高荷重負荷時におけるギア１の歯当りの悪化を防止することができる。

以上、本発明の第１乃至第３実施形態につき説明したが、本発明は上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、例えば上記各実施形態では、無負荷状態で、軸受軌道輪（外輪４ａ又は内輪４ｂ）と、取付相手部材（軸受ケース３又は回転軸２）との間に隙間６ａ〜６ｄを形成してあるが、これらの隙間６ａ〜６ｄは無くても構わない。例えば、図２に示すように外輪４ａの外径面４ａ１から制振部材５を突設し、制振部材５を外輪４ａの外径面４ａ１と同レベルまで圧縮した状態で、制振軸受４を軸受ケース３に嵌合すると、図３のようになる。この場合、外輪４ａの外径面４ａ１と軸受ケース３の内径面３ａが常時接触することになるが、外輪４ａの外径面４ａ１及び軸受ケース３の内径面３ａの面圧が制振部材５の弾性作用によって軽減されて、外輪４ａ及び軸受ケース３からなる振動系の固有振動数が増大するから、外輪４ａ及び軸受ケース３の相互間で軸系振動が減衰し易くなる。低荷重負荷時には、外輪４ａの外径面４ａ１及び軸受ケース３の内径面３ａの面圧が制振部材５の弾性作用によって大きく軽減されるので、外輪４ａ及び軸受ケース３の相互間における軸系振動の減衰率が高くなる。他方、外輪４ａの外径面４ａ１と軸受ケース３の内径面３ａが常時接触しているので、高荷重負荷時に軸受ケース３に対する外輪４ａの取付誤差が生じない。

また、上記各実施形態では、制振部材５として合成樹脂やゴム等の弾性体からなるものを挙げて説明しているが、制振部材５は、高剛性材料からなる外輪４ａ及び内輪４ｂよりも弾性力の強い材料であればよく、例えば鋳鉄材、合金材、樹脂材、ゴム材等の弾性材若しくはこれらの複合材で構成したり、或いは軸受軌道輪程度の高剛性を有する芯金を弾性材で被覆して構成しても構わない。

さらに、上記各実施形態では制振部材５を環状に形成してあるが、制振部材５は、環状に限らず種々の形状に形成することが可能である。例えば図８（Ａ）のように、外輪４ａの外径面４ａ１に孔状に形成した取付部４ａ２（図示略）を設けた場合は、制振部材５を取付部４ａ２（図示略）に嵌合する突片状に形成することもできる。この場合、複数個の制振部材５が外輪４ａの周方向に所定の間隔を隔てて複数配列される。さらに、同図（Ｂ）のように、外輪４ａの外径面４ａ１に螺旋溝に形成した取付部４ａ２（図示略）を設けた場合は、制振部材５を螺旋状に配設することもできる。この場合、制振部材５は、予め螺旋状に形成することもできるし、棒状に形成したものを螺旋状に曲げて配設することもできる。

さらにまた、外輪４ａ又は内輪４ｂ等の軸受軌道輪の嵌合面に設けた取付部４ａ２，４ｂ２は、環状溝、孔、螺旋溝に限らず凹状であれば、制振部材５を肉厚に形成して制振部材５の弾性作用を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る制振軸受を自動車用トランスミッション等の減速機に適用した状態を示す概略縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る制振軸受の要部拡大縦断面図であって、ラジアル方向に低荷重を負荷した状態を示している。 本発明の第１実施形態に係る制振軸受の要部拡大縦断面図であって、ラジアル方向に高荷重を負荷した状態を示している。 本発明の第２実施形態に係る制振軸受の要部拡大縦断面図であって、スラスト方向に低荷重を負荷した状態を示している。 本発明の第２実施形態に係る制振軸受の要部拡大縦断面図であって、スラスト方向に高荷重を負荷した状態を示している。 本発明の第３実施形態に係る制振軸受の要部拡大縦断面図であって、ラジアル方向及びスラスト方向に低荷重を負荷した状態を示している。 本発明の第３実施形態に係る制振軸受の要部拡大縦断面図であって、ラジアル方向及びスラスト方向に高荷重を負荷した状態を示している。 （Ａ）（Ｂ）は、それぞれ本発明に係る制振軸受の変形例を示す概略側面図である。 従来例を示す概略縦断面図である。 従来例を示す要部拡大縦断面図である。

符号の説明

１ ギア
２ 回転軸
３ 軸受ケース
４ 制振軸受
４ａ 外輪
４ｂ 内輪
４ｃ 保持器
４ｄ 転動体
５ 制振部材
６ａ〜６ｄ 隙間

Claims (3)

1. 取付相手部材に対する軸受軌道輪の嵌合面に軸受軌道輪よりも低弾性体からなる制振部材を突設し、制振部材を圧縮して取付相手部材の嵌合面と軸受軌道輪の嵌合面とを接触させるように構成したことを特徴とする制振軸受。
2. 軸受軌道輪の嵌合面に突設した制振部材によって、取付相手部材の嵌合面と軸受軌道輪の嵌合面との間に隙間を形成し、制振部材に対して所望の荷重を負荷することで、軸受軌道輪の嵌合面を取付相手部材の嵌合面に接触させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の制振軸受。
3. 前記軸受軌道輪の嵌合面に前記制振部材の取付部を凹状に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の制振軸受。