JP2007315585A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングに軸受を圧入でき組立作業を効率よく円滑にする。
【解決手段】転がり軸受の外輪１の外周面に周溝２を形成し、各周溝２の底面には周方向に延びて環状に連続する突条３を設け、外周面よりも径方向外側に突出する予圧調整用の樹脂バンド４を突条３付きの周溝２に嵌め合わせた状態に設け、ハウジング５に隙間嵌めして固定する。突条３は、ハウジング５に接する樹脂バンド４にかかる外力を支えることにより、樹脂バンド４の全体または要部が周溝２内でズレ動かない。そのため樹脂バンド４の縁が周溝２の縁から外側へ突出するようなことがなく、転がり軸受をハウジング５に可及的に小さな力で圧入できる。樹脂バンドの形成材料としてポリアミド９Ｔを採用すると、高温の使用条件でも充分なクリープ防止性がある。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受の外輪をハウジングに隙間嵌めし、予圧で固定して使用される転がり軸受に関する。

一般に、自動車のオルタネータ用軸受に代表される自動車電装補機用軸受などの特定用途向けの軸受についての使用状態を、図４、５に基づき、図１を参照して説明すると、外輪１はハウジング５の隙間や凹部に隙間嵌めされ、予圧でもって固定されている。

このような転がり軸受は、高温条件下でもハウジング５と軸受外輪１との「しめしろ（締め代）」を確保して、ハウジング５との熱膨張差による支持力の減少と回転方向への「ずれ」を防止できるように、いわゆる「クリープ」を防止する必要を勘案しつつ、外輪１の外径面には、樹脂バンド８（図４、５参照）を射出成形などにて一体に設けている。

特に、この樹脂バンド８によって熱膨張による「しめしろ」の誤差を補正する機能を付加したものを、特に膨張補正軸受（またはＥＣ軸受（Expansion Compensating Bearing））と称している。

このような転がり軸受に付設されている樹脂バンド８は、比較的に線膨張係数の大きいポリアミド６６（ＰＡ６６と略称される。）またはポリアミド１１（ＰＡ１１と略称される。）などを用いている（特許文献１）。そして、外輪１の外周面に周方向に延びて環状に設けられており、その底部が平滑な周溝９に確実に嵌まり合って保持され、これは複合成形などによって外輪１と一体に設けられている。

樹脂バンド８の外輪１の外周上に突出する所定の高さｈは、外輪１の常温から高温に昇温したときの膨張量と、同じくハウジング５の膨張量と、樹脂バンド８の膨張量とを総合的に勘案し、常温時にも高温時にも適当な厚さで「しめしろ」が得られるように、樹脂の材質と体積と形状などを調整して設定されたものである（特許文献２）。

特開平０９−３１４６９５号公報 特開２００３−３４３５９０号公報

しかし、上記した従来の転がり軸受では、図５に示すように、これをハウジング５の隙間や凹部に圧入する際に、ハウジング５と樹脂バンド８の表面が摩擦接触し、周溝２で移動を阻止された樹脂バンド８が前記摩擦力で弾性変形して周溝２の一側に押し付けられ、その部分が樹脂バンド８の縁８ａとなって盛り上がり（いわゆる樹脂バンドの「捲れ上がり」）、さらに周溝９の縁から外径方向の外側へ突出し、この部分が所定の高さｈ（図４参照）より高く突出すると、ハウジング５が縁８ａを越え難くてハウジング５と外輪１とは円滑にスライドせず、転がり軸受のハウジングへの圧入は困難になるという問題点がある。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、ハウジングに対して外輪を予圧で固定される転がり軸受が、ハウジング内に圧入される際に、樹脂バンドの縁が盛り上がって周溝から突出する異常変形がないようにし、可及的に小さな力によってハウジングに転がり軸受を圧入できて組立作業を効率よく円滑にすることである。

また、このような樹脂バンドであっても、耐熱性が劣るものでは、高温で充分にクリープ防止を図ることができず、この問題点を併せて解決することも課題である。

上記のハウジングへの圧入の困難性についての課題を解決するために、この発明では、転がり軸受の外輪の外周面に周溝を形成し、この周溝の底面には周方向に延びる突条を一本以上設け、前記外輪の外周面より径方向外側に突出するように設ける予圧調整用の樹脂バンドを、前記突条および周溝に嵌め合わせた状態に設けてなる転がり軸受としたのである。

上記したように構成されるこの発明の転がり軸受は、周溝の底面に形成されている周方向に延びる突条が、溝に嵌めた状態の樹脂バンドの軸方向への移動を抑止する。

すなわち、転がり軸受をハウジングへ圧入して取り付ける際、樹脂バンドの外側が軸方向へ強く擦られながらハウジングと摩擦接触しても、樹脂バンドが溝内を軸方向へ移動することがなく、樹脂バンドの弾性変形は僅かでその縁が溝から外側に突出することなく、「捲れ上がり」を起こさない。

そのため、転がり軸受のハウジングに圧入する際に要する圧入力は、従来品に比べて格段に低減する。

このような周溝の底面に形成されている周方向に延びる突条が、溝に嵌めた状態の樹脂バンドの軸方向への移動を確実に抑止するように、突条の断面形状を多角形に形成しておくことが好ましい。

また、上記したような突条を含めた周溝の底面と樹脂バンドを緊密に一体化させて、確実に、樹脂バンドの溝内での軸方向への移動を阻止するために、周溝に未硬化樹脂を注入して外輪と一体に成型した樹脂バンドとすることが好ましい。

このようにして構成された転がり軸受は、熱膨張による寸法変化が比較的大きいアルミニウム合金製などのハウジングに対し、外輪の外周面を圧接させながら軸方向に圧入し、予圧で固定して使用される予圧固定用の転がり軸受として使用可能である。

このような転がり軸受において、さらに耐熱性についての課題を解決するために、樹脂バンドが、ポリアミド９Ｔからなる樹脂バンドである構成を採用したのである。
樹脂バンドの形成材料としてポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔと略称される。）を採用すると、耐熱性が充分に改善され、１５０℃を越えるような高温の使用条件でも充分にクリープ防止を図ることができる。

この発明は、軸受外輪の周溝の底面に、周方向に延びる突条を一本以上設けて、樹脂バンドを前記した溝に嵌めた状態に設けた転がり軸受としたので、ハウジングへ圧入する際に樹脂バンドの縁が周溝の縁から外輪の外側へ突出するようなことがなく、可及的に小さな力でハウジングに圧入できる転がり軸受となる利点がある。

突条の長手方向に直交する断面形状を多角形に形成すると、溝に嵌めた状態の樹脂バンドの軸方向への移動を確実に抑止できる。

樹脂バンドを周溝に未硬化樹脂を流入させて外輪と一体に複合成形して設けたものにすると、確実に係止され、樹脂バンドの溝内での軸方向（溝の縁）への移動が阻止される。

このような転がり軸受は、熱膨張による寸法変化の比較的大きいアルミニウム合金製ハウジング圧入用の転がり軸受としての使用も可能になる。

また、樹脂バンドの形成材料としてポリアミド９Ｔを採用した転がり軸受では、上記の利点に加えて耐熱性が充分に改善され、１５０℃を越える高温の使用条件でも充分にクリープ防止を図ることができる利点もある。

この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、実施形態の転がり軸受は、外輪１の外周面に２本の周溝２を形成し、各周溝２の底面には周方向に延びて環状に連続する突条３を一本設け、外周面よりも径方向外側に突出する肉厚の樹脂バンド４を突条３付きの周溝２に嵌め合わせた状態に設けており、ハウジング５に隙間嵌めして固定されている。図中の符号６は内輪、７は球状の転動体を示している。

周溝２は、外輪１の外周面に間隔を開けて２本形成したものを図示したが、その配置と数は適宜に設定できるものであり、１本のみを外周面の中央部など適当な位置に設けてもよく、２本または３本以上の複数を適当な配置に設けることもできる。

周溝２の形状は、底面の幅方向の縁部について一側が矩形状に立ち上がり、他側がなだらかなＲ形状で立ち上がっているものを図示したが、両縁部の形状は適宜に設計変更可能なものであり、特に図示した形状に限定されない。

図２、３のような形状で突条を形成するのは、加工時のバイトの寿命を考慮したためであり、例えば一つの溝に突条が２本または３本以上もある複雑な形状では、自ずと突条自体が小さいものとなり、バイトの摩耗により突部が形成されなくなる恐れがあるからである。従って、簡素な形状にすることでバイト寿命を縮めることなく加工が可能になる利点がある。

また、周溝２の底面に形成する突条３は、周方向に１本が延びて環状に連続するものを図示したが、点線または鎖線状に不連続状に設けることもでき、それらが２本以上またはセレーションのように多数本が畝状に隣あう配置、もしくは適当な間隔で配置されていてもよい。このような突条３は、ハウジング５に接する樹脂バンド４にかかる外力を支えることにより、樹脂バンド４の全体または要部が周溝２内でズレ動かないように係止する機能を有する限り、適宜な形状と配置で設けられる。

また、突条３は、樹脂バンド４を周溝２内でのズレ動きを抑制するばかりでなく、樹脂バンド４の弾性変形を押し止めることによっても、樹脂バンド４の盛り上がりを可及的に小さくしているものと考えられる。

このような突条３の作用が確実に奏されるように、突条３の長手方向に直交する断面は、多角形状であるものを採用することが好ましい。
すなわち、突条３の軸断面形状は、特に限定されることなく円、楕円などの円曲面であってもよいが、より確実に樹脂バンド４のズレ動きを抑制するためには、樹脂バンド４に噛み合うように係止できる形状、すなわち、図３に示すような三角形の突条３´、四角形、五角形などの多角形であるものを採用することが好ましい。

樹脂バンド４を予め形成した周溝２に嵌め合わせた状態に設けるには、別途成型した樹脂バンド４を突条３付きの周溝２に嵌め入れてもよいが、周溝２を金型の一部に利用して、周溝２の開口を覆うように別途設けた金型を被せ、この金型に通常に設けられる１箇所または複数の箇所の注入ゲートから、成型材料の所要の溶融流動性を有する未硬化樹脂を注入する射出成型法その他の溶融成型法により外輪に複合させて一体的に樹脂バンド４を設けることができる。

このようにして周溝２に嵌め合わせたように樹脂バンド４を設けると、別途、成形した樹脂バンド４を嵌め合わせる場合のように、突条部分の嵌め合せ溝を樹脂バンド４に予め形成しておく必要がなく、その分だけ製造工程を省略して製造効率が改善される。

この発明に用いる樹脂バンド４の成形材料に用いる樹脂は、特に限定されるものではなく、たとえば、ナイロン（ポリアミド樹脂）やポリエーテルサルフォン、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）など、単独の樹脂または２種以上の混合樹脂を用い、適宜に添加剤を配合して成形できる樹脂組成物を採用することができる。

前記したポリアミドとしては、ポリアミド９Ｔを採用することが好ましい。この樹脂は、９Ｔナイロンとも別称されるもので、重合体の繰り返し単位が炭素数９のジアミンであるノナンジアミンとテレフタル酸とで構成された結晶性樹脂であり、下記の表１に示すように、耐熱性に優れていると共に線膨張係数が高いので、アルミニウムハウジングに圧入されて１５０℃を越えるような高温で使用される場合に、軸受材料（ＳＵＪ２）とアルミニウム材との線膨張係数の差によって生じる高温での嵌めあい締め代の減少を補い、クリープ防止作用がある。

また、表１（物性値はＡＳＴＭに準拠）に示すように、ポリアミド９Ｔは、ポリアミド６６やポリアミド１１など他のポリアミド樹脂よりも融点が高くて、特に耐熱性が優れていると共に、引張破断強度も高いものである。これらの物性からみてもハウジングへ圧入する際に、樹脂バンドの縁の変形も可及的に小さくなり、この発明において優れた作用効果を奏することがわかる。市販品のポリアミド９Ｔとしては、クラレ社製のジェネスタが挙げられる。

上述のようにして製造された実施形態の転がり軸受は、図１に示す状態にアルミニウム合金などからなるハウジング５の凹部または隙間に外輪１の外周面を圧接させながら軸方向に圧入して取り付ける際に、樹脂バンド４は周溝２およびその突条３により軸方向への移動が抑止されており、樹脂バンド４の縁が周溝２の縁から外側へ突出するようなことがなく、そのために転がり軸受をハウジング５に可及的に小さな力で圧入できるようになる。

ハウジングに圧入された実施形態の転がり軸受の断面図 実施形態の要部である外輪および樹脂バンドの断面図 他の実施形態の要部である外輪および樹脂バンドの断面図 従来例の要部である外輪および樹脂バンドの断面図 従来例の使用状態での異常を説明する外輪および樹脂バンドの断面図

符号の説明

１ 外輪
２、９ 周溝
３、３´ 突条
４、８ 樹脂バンド
５ ハウジング
６ 内輪
７ 転動体

Claims (5)

1. 転がり軸受の外輪の外周面に周溝を形成し、この周溝の底面には周方向に延びる突条を一本以上設け、前記外輪の外周面より径方向外側に突出するように設ける予圧調整用の樹脂バンドを、前記突条および周溝に嵌め合わせた状態に設けてなる転がり軸受。
2. 突条が、長手方向に直交する断面が多角形状の突条である請求項１に記載の転がり軸受。
3. 樹脂バンドが、ポリアミド９Ｔからなる樹脂バンドである請求項１または２に記載の転がり軸受。
4. 樹脂バンドが、周溝に未硬化樹脂を注入して外輪と一体に成型したものである請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受からなり、ハウジングに対し、外輪の外周面を圧接させながら軸方向に圧入して予圧で固定して使用される予圧固定用の転がり軸受。

Images