JP2007092863A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストな構成でクリープの発生を有効確実に防止する。
【解決手段】外輪３１の軸方向端部の角部１箇所に凹所３１ａを設け、外輪３１嵌合されるハウジング２０に凹所３１ａに係合する凸部２０ｃを設け、外輪３１をハウジング２０に固定した状態で凹所３１ａと凸部２０ｃとを係合させてハウジング２０に対する軌道輪３１の相対回転を防止した構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジングや軸部材に嵌合固定される軌道輪がハウジングや軸部材に対して相対回転（クリープ）することを防止する構造を備えた転がり軸受装置に関する。

例えば、自動車の変速機等の回転軸は、外輪がハウジングの内周面に隙間嵌め等によって固定された転がり軸受により回転自在に支持されている。この変速機等のハウジングは軽量化等を目的としてアルミニウム合金等の軽合金製である一方、転がり軸受は耐久性確保等のため軸受鋼等の鋼材から製作されており、両者間では硬度や線膨張係数において相違している。そのため、回転軸が回転しこれに伴ない外輪がハウジングの内側で回転する、いわゆるクリープが発生する場合がある。このクリープは転がり軸受に負荷される荷重に比例するためより一層発生し易い。クリープはハウジングと外輪との嵌め合い面で滑り発生、低硬度のハウジング内周面の異常摩耗、異音、振動、焼付き等の不具合が発生し、転がり軸受の性能劣化の原因となる。

クリープ発生の防止策としては、例えば特許文献１のように外輪の外周面に溝を設けるとともにこの溝内にＯリングを装着し、このＯリングを装着した外輪をハウジングに内嵌することにより外輪のクリープを防止した構成の転がり軸受が提案されている。しかしながら、上記Ｏリングとハウジングとはその接触長さを十分にとることが困難なためクリープ防止効果は必ずしも満足するものではなく、極端な温度変化の環境下ではＯリングが疲労して外輪とハウジングとの嵌め合いがルーズになり、クリープ防止効果が低下するようになりやすい。また、特許文献２のようにアルミ合金等の軽合金製のケースと軸受鋼等の鋼材製の外輪との線膨張係数差を緩和する樹脂部材を外輪に設けてクリープの発生を防止する構成のものがある。しかしながら、樹脂素材の選定に難がありコストアップとなるうえクリープ防止効果は必ずしもコストに見合う満足したものではない。さらには外輪の外周面にフランジやローレットを設け、外輪とハウジングとを機械的に強固に結合させたものがあるが、フランジやローレットを設けるためにコストがかかり転がり軸受のコストアップの要因となる。さらにまた、特許文献３で示すように外輪の外周面とハウジングとをピンで係合させてハウジングに対して外輪を回り止めしてクリープの発生を防止するものも提案されている。しかしながら、このクリープ防止構造では、ハウジングの内周面との嵌め合い面となる外輪の外周面にピンを植設したものであり、ピンの設置位置が転がり軸受に作用する負荷の荷重作用線と一致していて、ピンの植設孔や、この植設孔へのピンの圧入等が影響して転がり軸受が損傷を受ける可能性がある。この場合、薄肉の外輪にピンをクリープ力に抗するよう強固に植設し難く満足したクリープ発生防止を得にくい。

以上のクリープは外輪だけではなく内輪の内周面と軸部材の外周面との間にも発生する。例えば、鉄道車両等の車輪は、車軸の両端部に取り付けられており、この車軸は一対の軸受で支持されている。この軸受としては、外輪と内輪との間に軸受が用いられており、この軸受では、その内輪に車軸が嵌め込まれており、これによって車軸は内輪と一体回転するようになっている。上記軸受では、車軸と内輪との温度差による熱膨張差や予圧抜け、その他の要因によって、車軸と内輪とが相対回転する内輪クリープが発生する場合がある。このような内輪のクリープについてもその発生を防止する構造が提案されている。
特開２００２−１３０３０９号公報 特開２００３−２８７１４３号公報 実開平３−７８１３１号公報

本発明においては、コストがかからないシンプルな構成でかつ転がり軸受が損傷を受けるおそれがなくクリープの発生を有効確実に防止できるようにすることを解決すべき課題とする。

本発明による第１の転がり軸受装置は、軌道輪の軸方向端部の角部に凹所を設け、ハウジングに上記凹所に係合して軌道輪を回り止めする凸部を設け、軌道輪をハウジングに嵌合固定した状態で凹所と凸部とを係合させてハウジングに対する軌道輪の相対回転を防止していることを特徴とするものである。

第１の転がり軸受装置は、好ましくは、上記凹所を軌道輪の回転中心に対し偏心した環状の凹所となし、軌道輪をハウジングに嵌合固定した状態で上記凹所の浅い位置でハウジングの凸部を係合させてハウジングに対する軌道輪の相対回転を防止することができる。

上記凸部はハウジングの一部から突出する部分により、あるいは、ハウジングに植設したピンにより構成することができる。

上記凹所は切り欠きまたは凹溝により構成することができる。

上記軌道輪は転がり軸受の外輪または内輪により構成することができる。軌道輪が外輪の場合、その角部は外径側であり、軌道輪が内輪の場合、その角部は内径側である。

第１の転がり軸受装置においては、軌道輪には単に凹所を設けるだけでＯリング、樹脂材、ピンを装着する必要がなく構成がシンプルであるから従来よりもコストダウンを図れるとともに、軌道輪の凹所には転がり軸受に負荷される荷重が作用しないので該凹所とハウジングの凸部との係合により転がり軸受が損傷を受けるおそれがなく、また、凹所と凸部との係合により軌道輪は回り止めされるので軌道輪のクリープを確実に防止することができる。

本発明による第２の転がり軸受装置は、軌道輪の軸方向端部の角部に該軌道輪の回転中心に対し偏心しかつボール入りの環状の凹所を設け、軌道輪をハウジングに嵌合固定した状態で上記凹所の浅い位置にあるボールをハウジングに係合させてハウジングに対する軌道輪の相対回転を防止していることを特徴とするものである。

上記軌道輪は転がり軸受の外輪または内輪により構成することができる。

上記凹所は環状の切り欠きまたは凹溝により構成することができる。

第２の転がり軸受装置においては、軌道輪には単に凹所を設けこの凹所にボールを介装するだけでＯリング、樹脂材、ピンを装着する必要がなく構成がシンプルであるから従来よりもコストダウンを図れるとともに、軌道輪の凹所には転がり軸受に負荷される荷重が作用しないので該凹所内のボールとハウジングとの係合により転がり軸受が損傷を受けるおそれがなく、また、凹所内ボールとハウジングとの係合により軌道輪は回り止めされるので軌道輪のクリープを確実に防止することができる。

以上においてさらに本発明は、ハウジングに代えて軸部材に凸部を設け、内輪の軸方向端部の角部に軸部材の凸部に係合する凹所を設けることにより、軸部材に対して内輪が相対回転することを防止してもよい。

本発明によれば、軸受軌道輪のクリープを確実に防止できる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態に係る転がり軸受装置を詳細に説明する。本発明の転がり軸受装置は、その使用形態に限定されるものではなく、実施の形態では単に軸部材をハウジングに支持する転がり軸受装置として説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１を図１ないし図３を参照して説明する。図１はハウジングと軸部材との間に配置された転がり軸受の断面図、図２は図１の外輪の正面図、図３は外輪の斜視図である。

これらの図に示す実施の形態１の転がり軸受装置１０において、その外輪３１の軸方向端部の外径側角部の１箇所に凹所３１ａを設ける。ハウジング２０の内周面２０ａの軸方向端部の周縁にその凹所３１ａに係合する凸部２０ｃを設ける。外輪３１をハウジング２０の内周面２０ａに嵌合固定した状態で凹所３１ａと凸部２０ｃとを係合させ、ハウジング２０に対する外輪３１の相対回転（クリープ）を防止している。

詳しく説明すると、転がり軸受装置１０は、ハウジング２０と、転がり軸受３０とを備える。回転軸（軸部材）４０は転がり軸受３０によりハウジング２０に支持する。ハウジング２０は、軸方向円筒状に延びる内周面２０ａと、この内周面２０ａの軸方向一方側の周縁から半径方向内向き円環状に延びる内側面２０ｂとを備える。ハウジング２０の内周面２０ａの軸方向一方周縁部に円周方向１箇所に凸部２０ｃを形成する。この凸部２０ｃは半径方向斜め向きの斜面となっている。転がり軸受３０は、外輪３１と、内輪３２と、複数の転動体３３と、保持器３４とを備えた深溝玉軸受タイプである。外輪３１の軸方向端部の外径側角部に切り欠きからなる凹所３１ａを設ける。凹所３１ａはハウジング２０の凸部２０ｃの係合斜面に対向した半径方向斜め向きの斜面となっている。

以上の構成を備えた転がり軸受装置１０においては、ハウジング２０の凸部２０ｃの斜面と外輪３１の凹所３１ａの斜面とが係合し、外輪３１はハウジング２０に対して相対回転することができない。また、上記凸部２０ｃと凹所３１ａは半径方向斜め向きの斜面構成であるから、ハウジング２０の凸部２０ｃに負荷される荷重は小さい。そのうえ、従来のように外輪３１の外周面にピンを植設したものではないから、転がり軸受３０が損傷を受ける可能性はない。さらに、外輪３１に凹所３１ａを設けるのみで済み、クリープ防止のためのＯリング、樹脂材、ピンを別途に装着する必要がないから、構成がシンプルとなり低コストで製作することができる。

以上のように実施の形態１の転がり軸受装置１０においては、凹所３１ａと凸部２０ｃとの係合により外輪３１を回り止めし外輪３１のクリープを確実に防止することができる。

（実施の形態２）
図４を参照して実施の形態２に係る転がり軸受装置を説明すると、実施の形態２において、転がり軸受３０の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と相違する構成は、ハウジング２０の凸部２０ｃをハウジング２０の内側面２０ｂに植設したピン２０ｃ（説明の都合で符号同一とする）により構成していることである。実施の形態２の場合、ハウジング２０の凸部であるピン２０ｃと外輪３１の凹所３１ａとが係合しているから、外輪３１はハウジング２０に対して相対回転することができない。

（実施の形態３）
図５ないし図７を参照して実施の形態３に係る転がり軸受装置を説明すると、外輪３１の凹所３１ａが、実施の形態１とは異なって、平坦な係合面になっている。また、実施の形態２と同様に、ハウジング２０の凸部をハウジング２０の内側面２０ｂに植設したピン２０ｃにより構成している。実施の形態３の場合、ハウジング２０のピン２０ｃと外輪３１の凹所３１ａとが係合しているから、外輪３１はハウジング２０に対して相対回転することができない。

（実施の形態４）
図８を参照して実施の形態４に係る転がり軸受装置を説明すると、実施の形態４の転がり軸受装置においては、転がり軸受の構成は実施の形態３と同様であり、実施の形態３との相違は、ハウジング２０の凸部をハウジング２０の内周面２０ｂに植設したピン２０ｃにより構成していることである。実施の形態４の場合、ハウジング２０のピン２０ｃと外輪３１の凹所３１ａとが係合しているから、外輪３１はハウジング２０に対して相対回転することができない。

（実施の形態５）
図９ないし図１１を参照して実施の形態５に係る転がり軸受装置を説明すると、外輪３１の凹所３１ａが、外輪３１の回転中心に対し偏心した環状の切り欠きになっており、ハウジング２０には実施の形態４と同様のピン２０ｃを植設する。実施の形態５においては、ハウジング２０のピン２０ｃが外輪３１の凹所３１ａの浅い位置で係合し、これによってハウジング２０に対する軌道輪３１の相対回転を防止している。

（実施の形態６）
図１２ないし図１４を参照して実施の形態６に係る転がり軸受装置を説明すると、外輪３１の凹所３１ａは、外輪３１の回転中心に対し偏心しかつボール５０入りとした環状の凹溝になっている。実施の形態６においては、ボール５０が凹所３１ａの浅い位置でハウジング２０の内周面２０ａに係合し、これによってハウジング２０に対する軌道輪３１の相対回転を防止している。

なお、本発明は、実施の形態１ないし実施の形態５を内輪３２に適用することができる。例えば内輪３２の軸方向端部の内径側に凹所を設け、回転軸４０にはこの凹所に係合する凸部を形成することにより回転軸４０に対する内輪３２の相対回転を防止可能とすることができる。

また、本発明は、実施の形態６を回転軸に適用することができる。例えば内輪３２の内周面に内輪３２の回転中心に対し偏心しかつボール入りとした環状の凹溝を形成し、回転軸４０の外周面と係合して回転軸４０に対する内輪３２の相対回転を防止可能とすることができる。

実施の形態１に係る転がり軸受装置の断面図である。 図１の外輪の正面図である。 図１の外輪の斜視図である。 実施の形態２に係る転がり軸受装置の断面図 実施の形態３に係る転がり軸受装置の断面図 図５の外輪の正面図である。 図５の外輪の斜視図である。 実施の形態４に係る転がり軸受装置の断面図 実施の形態５に係る転がり軸受装置の断面図 図９の外輪の正面図である。 図９の外輪の斜視図である。 実施の形態６に係る転がり軸受装置の断面図 図１２の外輪の正面図である。 図１２の外輪の斜視図である。

符号の説明

１０ 転がり軸受装置
２０ ハウジング
２０ａ 内周面
２０ｂ 内側面
２０ｃ 凸部
３０ 転がり軸受
３１ 外輪
３１ａ 凹所
４０ 回転軸（軸部材）

Claims (3)

1. 軌道輪の軸方向端部の角部に凹所を設け、ハウジングに上記凹所に係合して軌道輪を回り止めする凸部を設け、軌道輪をハウジングに嵌合固定した状態で上記凹所と凸部とを係合させてハウジングに対する軌道輪の相対回転を防止している、ことを特徴とする転がり軸受装置。
2. 上記凹所を軌道輪の回転中心に対し偏心した環状の凹所となし、軌道輪をハウジングに嵌合固定した状態で上記凹所の浅い位置でハウジングの凸部を係合させてハウジングに対する軌道輪の相対回転を防止している、ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 軌道輪の軸方向端部の角部に該軌道輪の回転中心に対し偏心しかつボール入りの環状の凹所を設け、軌道輪をハウジングに嵌合固定した状態で上記凹所の浅い位置にあるボールをハウジングに係合させてハウジングに対する軌道輪の相対回転を防止している、ことを特徴とする転がり軸受装置。

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