JP2008025766A - 円錐ころ軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エッジ応力を抑制できて、円錐ころのスキューの発生を抑制できる円錐ころ軸受装置を提供すること。
【解決手段】外輪６の軸方向の肉厚が厚い側の第１端部と、この第１端部に径方向に対向する制振部材２の軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代を、外輪６の軸方向の肉厚が薄い側の第３端部と、この第３端部に径方向に対向する制振部材２の軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きく設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、円錐ころ軸受と、制振材料からなる制振部材とを備える円錐ころ軸受装置に関する。本発明は、特に、車両のトランスミッション内の軸サポート軸受として使用されれば好適な円錐ころ軸受装置に関する。

従来、円錐ころ軸受装置としては、特開２００６−０４６５２０号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この円錐ころ軸受装置は、円錐ころ軸受と、制振部材とを備え、円錐ころ軸受の外輪の外周円筒面に、制振部材の内周円筒面が閉まり嵌めされている。

上記従来の円錐ころ軸受装置では、外輪の肉厚が軸方向で異なるため、制振部材の嵌合後に、外輪の軸方向の肉厚が薄い方の側の端部が、外輪の軸方向の肉厚が厚い方の側の端部と比較して、径方向の内方に変形し易い。ここで、外輪の軸方向の肉厚が薄い方の側の端部が、外輪と制振部材との嵌合後に、過度に径方向の内方に変形すると、円錐ころと、軌道輪との接触面圧の軸方向のバランスが崩れて、エッジ応力が発生し易くなったり、円錐ころのスキューが発生し易くなる。
特開２００６−０４６５２０号公報（第１図）

そこで、本発明の課題は、エッジ応力を抑制できて、円錐ころのスキューの発生を抑制できる円錐ころ軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の円錐ころ軸受装置は、
内輪、外輪および円錐ころを有する円錐ころ軸受と、
上記外輪の外周面に閉まり嵌めされている内周面を有する環状の嵌合部材と
を備え、
上記外輪における軸方向の上記外輪の円錐軌道面の小径側の第１端部と、この第１端部に上記外輪の径方向に対向する上記嵌合部材の上記軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代は、上記外輪における上記軸方向の上記円錐軌道面の大径側の第３端部と、この第３端部に上記径方向に対向する上記嵌合部材の上記軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きいことを特徴としている。

本発明によれば、外輪における軸方向の円錐軌道面の小径側の第１端部と、この第１端部に外輪の径方向に対向する嵌合部材の軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代が、外輪における軸方向の円錐軌道面の大径側の第３端部と、この第３端部に径方向に対向する嵌合部材の上記軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きくなっているから、外輪の第１端部よりも肉厚が薄い外輪の第３端部が、径方向の内方へ変形することを抑制できて、外輪と嵌合部材との嵌合後の外輪の径方向の変化量を、外輪の軸方向の位置に寄らず一定に近づけることができる。したがって、円錐ころと軌道輪との接触面圧の大きさの局所的なばらつきを小さくすることができるから、エッジ応力を抑制できて、円錐ころのスキュー（円錐ころが正規の自転軸に対して傾くこと）の発生を抑制できる。

また、一実施形態の円錐ころ軸受装置は、上記外輪と上記嵌合部材とが嵌合していない状態において、上記外輪の上記外周面は、円筒面である一方、上記嵌合部材の上記内周面は、円錐面である。

上記外輪の上記外周面は、外輪の外周面のうちの面取りされていない部分であり、上記嵌合部材の上記内周面は、環状の嵌合部材の内周面のうちの面取りされていない部分であるものとする。

上記実施形態によれば、外輪と嵌合部材とが嵌合していない状態において、外輪の外周面は、円筒面である一方、嵌合部材の内周面は、円錐面であるから、嵌合部材における円錐面の内径が大きい側の端部を、外輪の薄肉側の端部に嵌合させることにより、簡単安価に所望の軸方向の締め代の変動を実現できる。

また、本発明の円錐ころ軸受装置は、
内輪、外輪および円錐ころを有する円錐ころ軸受と、
上記内輪の内周面に閉まり嵌めされている外周面を有する環状の嵌合部材と
を備え、
上記内輪における軸方向の上記内輪の円錐軌道面の大径側の第１端部と、この第１端部に上記内輪の径方向に対向する上記嵌合部材の上記軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代は、上記内輪における上記軸方向の上記円錐軌道面の小径側の第３端部と、この第３端部に上記径方向に対向する上記嵌合部材の上記軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きいことを特徴としている。

本発明によれば、内輪における軸方向の円錐軌道面の大径側の第１端部と、この第１端部に内輪の径方向に対向する嵌合部材の軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代は、内輪における軸方向の円錐軌道面の小径側の第３端部と、この第３端部に径方向に対向する嵌合部材の軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きいから、内輪の第１端部よりも肉厚が薄い内輪の第３端部が、径方向の外方へ変形することを抑制できて、内輪と嵌合部材との嵌合後の内輪の径方向の変化量を、内輪の軸方向の位置に寄らず一定に近づけることができる。したがって、円錐ころと軌道輪との接触面圧の大きさの局所的なばらつきを小さくすることができるから、エッジ応力を抑制できて、円錐ころのスキューの発生を抑制できる。

また、一実施形態の円錐ころ軸受装置は、上記内輪と上記嵌合部材とが嵌合していない状態において、上記内輪の上記内周面は、円筒面である一方、上記嵌合部材の上記外周面は、円錐面である。

上記内輪の上記内周面は、内輪の内周面のうちの面取りされていない部分であり、上記嵌合部材の上記外周面は、環状の嵌合部材の外周面のうちの面取りされていない部分であるものとする。

上記実施形態によれば、内輪と嵌合部材とが嵌合していない状態において、内輪の内周面は、円筒面である一方、嵌合部材の外周面は、円錐面であるから、嵌合部材における円錐面の外径が小さい側の端部を、内輪の薄肉側の端部に嵌合させることにより、簡単安価に所望の軸方向の締め代の変動を実現できる。

また、一実施形態の円錐ころ軸受装置は、上記嵌合部材が、制振材料からなる制振部材である。

上記実施形態によれば、嵌合部材が、制振材料からなる制振部材であるから、円錐ころ軸受に振動が伝わることを抑制することができる。

本発明の円錐ころ軸受装置によれば、軌道輪の軸方向の一方の側の第１端部と、この第１端部に径方向に対向する嵌合部材の軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代が、上記第１端部よりも肉厚が薄い軌道輪の軸方向の他方の側の第３端部と、この第３端部に径方向に対向する嵌合部材の軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きくなっているから、軌道輪の第１端部よりも肉厚が薄い軌道輪の第３端部が、過度に径方向に変形することを抑制できて、軌道輪と嵌合部材との嵌合後の軌道輪の径方向の変化量を、軌道輪の軸方向の位置に寄らず一定に近づけることができる。したがって、円錐ころと軌道輪との接触面圧の大きさの局所的なばらつきを小さくすることができるから、エッジ応力を抑制できて、円錐ころのスキューの発生を抑制できる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の円錐ころ軸受装置の軸方向の断面図である。

この円錐ころ軸受装置は、円錐ころ軸受１と、嵌合部材である制振部材２とを備える。

上記円錐ころ軸受１は、内輪５、外輪６および円錐ころ７を有する。内輪５、外輪６および円錐ころ７は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）や、浸炭焼入鋼（ＳＡＥ５１２０）等の鋼材からなっている。上記内輪５の内周面１７は、図示しないディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸に外嵌されて固定されている。上記円錐ころ７は、内輪５の円錐軌道面と、外輪６の円錐軌道面との間に、保持器８によって保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記制振部材２は、双晶型制振合金材料からなっている。ここで、双晶型制振合金材としては、例えば、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｎｉ系合金等がある。上記制振部材２の内周面１１は、外輪６の外周面１２に閉まり嵌めされている。上記制振部材２の外周面１４は、上記ディファレンシャルギヤ装置のハウジング（図示せず）の内周面に内嵌されて固定されている。尚、外輪６と、制振部材２とが、嵌合していない状態で、外輪６の外周面１２は、円筒面になっている。

図２は、外輪６と嵌合していない状態の制振部材２の軸方向の断面図である。

図２に示すように、外輪６と嵌合していない状態で、制振部材２の外周面１４は、円筒面になっている一方、制振部材２の内周面１１は、円錐面になっている。尚、図２においては、内周面１１の円錐形状は、誇張されて描かれている。実際には、断面における内周面１１の円錐形状の傾斜角は、図２に示されている角度よりも小さくなっている。

制振部材２における内周面１１の軸方向の内径が大きい側（肉厚が薄い側）の一端部３３が、外輪６の外周面１２における軸方向の肉厚が薄い側の一端部１９（図１参照）に当接するように、制振部材２を外輪６に閉まり嵌めされるようになっている。また、上記外輪６の軸方向の肉厚が厚い側に嵌合する制振部材２の軸方向の一方の側の肉厚は、外輪６の軸方向の肉厚が薄い側に嵌合する制振部材２の軸方向の他方の側の肉厚よりも厚くなっている。

上記外輪６の軸方向の肉厚が厚い側の第１端部と、この第１端部に外輪６の径方向に対向する制振部材２の軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代は、外輪６の軸方向の肉厚が薄い側の第３端部と、この第３端部に径方向に対向する制振部材２の軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きくなっている。

第１実施形態のように、制振部材の材料が、双晶型制振合金材料である場合、双晶型制振合金材料の線膨張係数は、外輪の材料である鋼材の線膨張係数よりも高いから、高温領域で、外輪の外周面と、制振部材の内周面との嵌合いがルーズに成り易い。このため、常温域において、外輪の外周面と、制振部材の内周面との嵌合いの締め代を数十ミクロン以上にする必要がある。このため、過度のエッジ応力や円錐ころのスキューが、特に頻繁に発生する。

上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、外輪６の軸方向の肉厚が厚い側の第１端部と、この第１端部に径方向に対向する制振部材２の軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代が、外輪６の軸方向の肉厚が薄い側の第３端部と、この第３端部に径方向に対向する制振部材２の軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きくなっているから、外輪６の第１端部よりも肉厚が薄い外輪６の第３端部が、径方向の内方へ変形することを抑制できて、嵌合後の外輪６の径方向の変化量を、外輪６の軸方向の位置に寄らず一定に近づけることができる。したがって、円錐ころ７と、内外輪５,６との接触面圧の大きさの局所的なばらつきを小さくすることができるから、エッジ応力を抑制できて、円錐ころ７のスキュー（円錐ころ７が正規の自転軸に対して傾くこと）の発生を抑制できる。

また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、外輪６と制振部材２とが嵌合していない状態において、外輪６の外周面１２が、円筒面である一方、制振部材２の内周面１１が、円錐面であるから、第１実施形態のように、制振部材２における円錐面の内径が大きい側の軸方向の端部を、外輪６の薄肉側の軸方向の端部に嵌合させることにより、簡単安価に所望の軸方向の締め代の変動を実現できる。

尚、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置では、外輪６と制振部材２とが嵌合していない状態で、外輪６の外周面１２が、円筒面である一方、制振部材２の内周面１１が、円錐面であったが、この発明では、外輪の外周面が、肉厚が厚い側に行くに従って外径が大きくなる円錐面である一方、制振部材の内周面が、円筒面であっても良い。

また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置では、制振部材２が、双晶型制振合金材料からなっていたが、この発明では、制振部材は、強磁性型制振合金材料からなっていても良い。ここで、例えば、強磁性型制振合金材料としては、Ｆｅ−Ａｌ系合金材料、Ｆｅ−Ｃｒ系合金材料（例えば、サイレンタロイ（登録商標）やジェンタロイ（登録商標）等）、または、Ｃｏ−Ｎｉ系合金等がある。また、強磁性型制振合金材料としては、例えば、特開昭５２−７３１１８号公報、特開平０４−９９１４８号公報および特開平０６−２２０５８３号公報に記載されている強磁性型制振合金材料等がある。また、制振部材は、防振ゴムからなっていても良い。制振部材は、制振性を有する材料であれば如何なる材料からなっていても良い。

また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置では、制振部材２が、図１に示すように、軸方向の半断面図において、断面矩形の形状を有して、円筒形状であったが、この発明では、制振部材は、例えば、軸方向の半断面図において、断面Ｌ字状の形状を有し、制振部材の一部分が、外輪の軸方向の一方の端面を覆うような形状であっても良い。この発明では、外輪の外周面に閉まり嵌めされた内周面を有しさえすれば、制振部材は、如何なる形状を有していても良い。

また、上記第１実施形態の円錐ころ軸受装置では、外輪６の外周面１２と、外輪固定部材の内周面（上記実施形態では、ディファレンシャルギヤ装置のハウジングの内周面）との間に、制振部材２を嵌合したが、この発明では、外輪の外周面と、外輪固定部材の内周面との間に、制振部材でない鋼製部材等を嵌合しても良く、外輪の外周面と、外輪固定部材の内周面との間に、嵌合できる部材であれば、外輪の外周面と、外輪固定部材の内周面との間に、如何なる部材を嵌合しても良い。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態の円錐ころ軸受装置の軸方向の断面図である。

この円錐ころ軸受装置は、円錐ころ軸受１０１と、嵌合部材である制振部材１０２とを備える。

上記円錐ころ軸受１０１は、内輪１０５、外輪１０６および円錐ころ１０７を有する。内輪１０５、外輪１０６および円錐ころ１０７は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）や、浸炭焼入鋼（ＳＡＥ５１２０）等の鋼材からなっている。上記外輪１０６の外周面１１７は、図示しないディファレンシャルギヤ装置のハウジングに内嵌されて固定されている。上記円錐ころ１０７は、内輪１０５の円錐軌道面と、外輪１０６の円錐軌道面との間に、保持器１０８によって保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記制振部材１０２は、双晶型制振合金材料からなっている。ここで、双晶型制振合金材としては、例えば、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｎｉ系合金等がある。上記制振部材１０２の外周面１１１は、内輪１０５の内周面１１２に閉まり嵌めされている。上記制振部材２の内周面１１４は、上記ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸（図示せず）の外周面に外嵌されて固定されている。尚、内輪１０５と、制振部材１０２とが、嵌合していない状態で、内輪１０５の内周面１１２は、円筒面になっている。

図４は、内輪１０５と嵌合していない状態の制振部材１０２の軸方向の断面図である。

図４に示すように、内輪１０５と嵌合していない状態で、制振部材１０２の内周面１１４は、円筒面になっている一方、制振部材１０２の外周面１１１は、円錐面になっている。尚、図４においては、外周面１１１の円錐形状は、誇張されて描かれている。実際には、断面における外周面１１１の円錐形状の傾斜角は、図４に示されている角度よりも小さくなっている。

外周面１１１における軸方向の外径が小さい側（肉厚が薄い側）の一端部１３３が、内輪１０５の内周面１１２における軸方向の肉厚が薄い側の一端部１１９（図３参照）に当接するように、制振部材１０２を内輪１０５に閉まり嵌めするようになっている。また、上記内輪１０５の軸方向の肉厚が厚い側に嵌合する制振部材１０２の軸方向の一方の側の肉厚は、内輪１０５の軸方向の肉厚が薄い側に嵌合する制振部材１０２の軸方向の他方の側の肉厚よりも厚くなっている。

上記内輪１０５の軸方向の肉厚が厚い側の第１端部と、この第１端部に内輪１０５の径方向に対向する制振部材１０２の軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代は、内輪１０５の軸方向の肉厚が薄い側の第３端部と、この第３端部に径方向に対向する制振部材１０２の軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きくなっている。

上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、内輪１０５の軸方向の肉厚が厚い側の第１端部と、この第１端部に径方向に対向する制振部材１０２の軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代が、内輪１０５の軸方向の肉厚が薄い側の第３端部と、この第２端部に径方向に対向する制振部材１０２の軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きくなっているから、内輪１０５の第１端部よりも肉厚が薄い内輪１０５の第３端部が、径方向の外方へ変形することを抑制できて、嵌合後の内輪１０５の径方向の変化量を、内輪１０５の軸方向の位置に寄らず一定に近づけることができる。したがって、円錐ころ１０７と、内外輪１０５,１０６との接触面圧の大きさの局所的なばらつきを小さくすることができるから、エッジ応力を抑制できて、円錐ころ１０７のスキューの発生を抑制できる。

また、上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置によれば、内輪１０５と制振部材１０２とが嵌合していない状態において、内輪１０５の内周面１１２は、円筒面である一方、制振部材１０２の外周面１１１は、円錐面であるから、第２実施形態のように、制振部材１０２における円錐面の外径が小さい側の端部を、内輪１０５の薄肉側の端部に嵌合させることにより、簡単安価に所望の軸方向の締め代の変動を実現できる。

尚、上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置では、内輪１０５と制振部材１０２とが嵌合していない状態で、内輪１０５の内周面１１２が、円筒面である一方、制振部材１０２の外周面１１１が、円錐面であったが、この発明では、内輪の内周面が、肉厚が厚い側に行くに従って内径が小さくなる円錐面である一方、制振部材の外周面が、円筒面であっても良い。

また、上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置では、制振部材１０２が、双晶型制振合金材料からなっていたが、この発明では、制振部材は、強磁性型制振合金材料からなっていても良い。ここで、例えば、強磁性型制振合金材料としては、Ｆｅ−Ａｌ系合金材料、Ｆｅ−Ｃｒ系合金材料（例えば、サイレンタロイ（登録商標）やジェンタロイ（登録商標）等）、または、Ｃｏ−Ｎｉ系合金等がある。また、強磁性型制振合金材料としては、例えば、特開昭５２−７３１１８号公報、特開平０４−９９１４８号公報および特開平０６−２２０５８３号公報に記載されている強磁性型制振合金材料等がある。また、制振部材は、防振ゴムからなっていても良い。制振部材は、制振性を有する材料であれば如何なる材料からなっていても良い。

また、上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置では、制振部材１０２が、図３に示すように、軸方向の半断面図において、断面矩形の形状を有して、円筒形状であったが、この発明では、制振部材は、例えば、軸方向の半断面図において、断面Ｌ字状の形状を有し、制振部材の一部分が、内輪の軸方向の一方の端面を覆うような形状であっても良い。この発明では、内輪の内周面に閉まり嵌めされた外周面を有しさえすれば、制振部材は、如何なる形状を有していても良い。

また、上記第２実施形態の円錐ころ軸受装置では、内輪１０５の内周面１１２と、内輪固定部材の外周面（上記実施形態では、ディファレンシャルギヤ装置のピニオン軸の外周面）との間に、制振部材１０２を嵌合したが、この発明では、内輪の内周面と、内輪固定部材の外周面との間に、制振部材でない鋼製部材等を嵌合しても良く、内輪の内周面と、内輪固定部材の外周面との間に、嵌合できる部材であれば、内輪の内周面と、内輪固定部材の外周面との間に、如何なる部材を嵌合しても良い。

本発明の第１実施形態の円錐ころ軸受装置の軸方向の断面図である。 外輪と嵌合していない状態の制振部材の軸方向の断面図である。 本発明の第２実施形態の円錐ころ軸受装置の軸方向の断面図である。 内輪と嵌合していない状態の制振部材の軸方向の断面図である。

符号の説明

１,１０１ 円錐ころ軸受
２,１０２ 制振部材
５,１０５ 内輪
６,１０６ 外輪
７,１０７ 円錐ころ
１１ 制振部材の内周面
１２ 外輪の外周面
１４ 制振部材の外周面
１１１ 制振部材の外周面
１１２ 内輪の内周面
１１４ 制振部材の内周面

Claims (5)

1. 内輪、外輪および円錐ころを有する円錐ころ軸受と、
   上記外輪の外周面に閉まり嵌めされている内周面を有する環状の嵌合部材と
   を備え、
   上記外輪における軸方向の上記外輪の円錐軌道面の小径側の第１端部と、この第１端部に上記外輪の径方向に対向する上記嵌合部材の上記軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代は、上記外輪における上記軸方向の上記円錐軌道面の大径側の第３端部と、この第３端部に上記径方向に対向する上記嵌合部材の上記軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きいことを特徴とする円錐ころ軸受装置。
2. 請求項１に記載の円錐ころ軸受装置において、
   上記外輪と上記嵌合部材とが嵌合していない状態において、上記外輪の上記外周面は、円筒面である一方、上記嵌合部材の上記内周面は、円錐面であることを特徴とする円錐ころ軸受装置。
3. 内輪、外輪および円錐ころを有する円錐ころ軸受と、
   上記内輪の内周面に閉まり嵌めされている外周面を有する環状の嵌合部材と
   を備え、
   上記内輪における軸方向の上記内輪の円錐軌道面の大径側の第１端部と、この第１端部に上記内輪の径方向に対向する上記嵌合部材の上記軸方向の一方の側の第２端部との嵌合における締め代は、上記内輪における上記軸方向の上記円錐軌道面の小径側の第３端部と、この第３端部に上記径方向に対向する上記嵌合部材の上記軸方向の他方の側の第４端部との嵌合における締め代よりも大きいことを特徴とする円錐ころ軸受装置。
4. 請求項３に記載の円錐ころ軸受装置において、
   上記内輪と上記嵌合部材とが嵌合していない状態において、上記内輪の上記内周面は、円筒面である一方、上記嵌合部材の上記外周面は、円錐面であることを特徴とする円錐ころ軸受装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の円錐ころ軸受装置において、
   上記嵌合部材は、制振材料からなる制振部材であることを特徴とする円錐ころ軸受装置。

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