JP2008101727A

JP2008101727A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2008101727A
Application number: JP2006285745A
Authority: JP
Inventors: Shohei Fukama; 翔平深間
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】ハウジングに圧入する際の樹脂バンドの盛り上がりを抑制することと、樹脂バンドの寸法安定性を確保して、クリープを確実に防止できるようにすることである。
【解決手段】外輪３の周溝６の少なくとも圧入方向と対向する溝壁６ａの溝縁側に、外輪３の外周面と９０°以下で交わる平面部９を帯状に形成し、樹脂バンド７を、線膨張係数が１０×１０^−５／℃以上、融点が２６０℃以上で、吸水率が０．４質量％以下の樹脂で形成することにより、ハウジング１０に圧入する際の樹脂バンド７の盛り上がりを抑制するとともに、樹脂バンド７の寸法安定性を確保して、クリープを確実に防止できるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、外輪が樹脂バンドを介してハウジングの内周面に圧入固定される転がり軸受に関する。

オルタネータ等の自動車の電装補機等に使用され、鋼製の外輪がアルミニウム合金製等の熱膨張係数が大きいハウジングに圧入固定される転がり軸受には、環境温度の上昇に伴う外輪とハウジングの熱膨張差によって外輪の締め代が低下し、外輪がハウジングに対して周方向に相対移動するクリープの発生を防止するために、外輪の外周面に形成した周溝に樹脂バンドを嵌め合わせ、この樹脂バンドを介して外輪をハウジングに圧入固定するようにしたＥＣ（Expansion Compensating）軸受が採用されている（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、ＥＣ軸受は、アルミニウム合金製等のハウジングよりも熱膨張係数の大きい樹脂バンドによって、外輪とハウジングの熱膨張差に起因する外輪の締め代の低下を補間するようにしている。

このようなＥＣ軸受の樹脂バンドを形成するクリープ防止用樹脂としては、ポリアミド６６（ＰＡ６６）を母材として、ミネラル粉体とエラストマー粉体を分散混入したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に提案されたクリープ防止用樹脂は、線膨張係数が１５×１０^−５／℃、融点が２６０℃、吸水率が６．２質量％とされている。

野崎誠一、外３名、「電装補機用軸受の技術動向」、NTN TECHNICAL REVIEW、No.65(1996)、p65-72 特開平９−３１４６９５号公報

上述した外輪の外周面の周溝に樹脂バンドを嵌め合わせたＥＣ軸受は、通常、外輪に周溝を加工する際に、溝壁の溝底側にＲ面やテーパ面の隅肉部が形成されるので、ハウジングに圧入される際に、樹脂バンドが隅肉部から受ける上向の反力によって圧入方向と対向する溝壁側で盛り上がり、圧入力が増大して外輪のハウジングへの組み付け作業がし難い問題がある。
また、特許文献１に記載されたクリープ防止用樹脂は、線膨張係数が大きく、融点も高いので、外輪とハウジングの熱膨張差を補償でき、環境温度にも耐えられるが、吸水率が６．２質量％と高いので寸法安定性を欠き、クリープを確実に防止できない問題がある。

そこで、本発明の課題は、ハウジングに圧入する際の樹脂バンドの盛り上がりを防止することと、樹脂バンドの寸法安定性を確保して、クリープを確実に防止できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、外輪の外周面に周溝を形成して、この周溝に嵌め合わせた状態に設けた樹脂バンドを前記外輪の外周面よりも径方向外側に突出させ、この樹脂バンドを介して前記外輪をハウジングの内周面に圧入固定した転がり軸受において、前記周溝の少なくとも前記外輪の圧入方向と対向する溝壁の溝縁側に、前記外輪の外周面と９０°以下で交わる平面部を帯状に形成し、前記樹脂バンドを、線膨張係数が１０×１０^−５／℃以上、融点が２６０℃以上で、吸水率が０．４質量％以下の樹脂で形成した構成を採用した。

すなわち、周溝の少なくとも外輪の圧入方向と対向する溝壁の溝縁側に、外輪の外周面と９０°以下で交わる平面部を帯状に形成することにより、樹脂バンドが溝壁の溝底側の隅肉部から上向の反力を受けても、溝縁側の帯状の平面部で上向の反力が樹脂バンドの上表面まで伝播されるのを防止して、ハウジングに圧入する際の樹脂バンドの盛り上がりを抑制するとともに、樹脂バンドを、線膨張係数が１０×１０^−５／℃以上、融点が２６０℃以上で、吸水率が０．４質量％以下の樹脂で形成することにより、樹脂バンドの寸法安定性を確保して、クリープを確実に防止できるようにした。

前記樹脂バンドを形成する線膨張係数が１０×１０^−５／℃以上、融点が２６０℃以上で、吸水率が０．４質量％以下の樹脂としては、６０モル％以上、好ましくは９０モル％以上がテレフタル酸であるジカルボン酸成分と、６０モル％以上、好ましくは９０モル％以上が１，９−ノナンジアミンであるジアミン成分とからなるポリアミド樹脂を用いることができる。

前記テレフタル酸以外のジカルボン酸成分としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸、１，３−シクロペンタンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−フェニレンジオキシジ酢酸、ジ安息香酸等の芳香族ジカルボン酸等を配合することができる。また、１，９−ノナンジアミン以外のジアミン成分としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、１，４−ブタンジアミン等の脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン等の脂環式ジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、キシレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミン等を配合することができる。

前記帯状の平面部の幅は０．１ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上とするのがよい。平面部の幅は０．１ｍｍ未満では、溝底側の隅肉部からの上向の反力の樹脂バンド上表面への伝播を十分に防止できないからである。

前記樹脂バンドを、前記周溝に樹脂を注入して、前記外輪と一体に成形することにより、周溝に樹脂バンドを隙間なく密着させて嵌め合わせた状態とすることができ、樹脂バンドの熱膨張による外輪とハウジングの熱膨張差の補間機能を確実に発揮させることができる。

本発明の転がり軸受は、周溝の少なくとも外輪の圧入方向と対向する溝壁の溝縁側に、外輪の外周面と９０°以下で交わる平面部を帯状に形成し、樹脂バンドを、線膨張係数が１０×１０^−５／℃以上、融点が２６０℃以上で、吸水率が０．４質量％以下の樹脂で形成したので、ハウジングに圧入する際の樹脂バンドの盛り上がりを抑制して、圧入力の増大を防止できるとともに、樹脂バンドの寸法安定性を確保して、クリープを確実に防止することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この転がり軸受は、図１に示すように、鋼製の内輪２と外輪３の間に配列されたボール４が保持器５で保持された深溝玉軸受１であり、外輪３の外周面に２列に形成された各周溝６に樹脂バンド７が装着され、外輪３が樹脂バンド７を介して、アルミニウム合金製のハウジング１０の内周面に圧入固定されている。

前記樹脂バンド７は、９０モル％以上がテレフタル酸であるジカルボン酸成分と、９０モル％以上が１，９−ノナンジアミンであるジアミン成分とからなるポリアミド樹脂（ＰＡ９Ｔ）で形成されており、外輪３の外周面よりも径方向外側に突出するように、射出成形によって外輪３と一体に成形され、周溝６に隙間なく密着させて嵌め合わせた状態とされている。

図２に拡大して示すように、前記周溝６の両側の溝壁６ａ、６ｂの溝底側にはＲ面の隅肉部８が形成され、その外側の溝縁側に、外輪３の外周面と９０°で交わる平面部９が０．５ｍｍ以上の幅で帯状に形成されている。したがって、外輪３を図中に矢印で示す方向へハウジング１０に圧入する際に、樹脂バンド７が圧入方向と対向する溝壁６ａの溝底側の隅肉部８から上向の反力を受けても、溝縁側の平面部９で上向の反力が樹脂バンド７の上表面まで伝播されるのが防止されるので、樹脂バンド７の溝壁６ａ側での盛り上がりが抑制される。

図３（ａ）、（ｂ）は、前記周溝６の変形例を示す。図３（ａ）の変形例は、圧入方向と対向する溝壁６ａの平面部９が、９０°よりも小さい７５°で外輪３の外周面と交わるようにしたもの、図３（ｂ）の変形例は、両側の溝壁６ａ、６ｂの平面部９が、外輪３の外周面と９０°よりも小さい８０°で交わるようにしたものである。これらの変形例では、樹脂バンド７が圧入方向と対向する溝壁６ａの平面部９から下向きの反力を受けるので、より積極的に樹脂バンド７の盛り上がりを抑制することができる。

実施例として、図１に示した樹脂バンドをＰＡ９Ｔで形成した玉軸受を用意した。比較例として、特許文献１に記載されたＰＡ６６を母材として、ミネラル粉体とエラストマー粉体を分散混入した樹脂バンドを用いた玉軸受（比較例１）、樹脂バンドをポリアミド１１（ＰＡ１１）で形成した玉軸受（比較例２）、および樹脂バンドをポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）で形成した玉軸受（比較例３）を用意した。これらの実施例と各比較例の玉軸受ついて、クリープ試験と樹脂バンドの寸法変化試験を行った。各玉軸受の寸法は、外径４０ｍｍ、内径１７ｍｍ、幅１２ｍｍとし、各周溝の幅は２ｍｍ、周溝間の間隔も２ｍｍとした。また、各樹脂バンドの厚みは１．５ｍｍとし、基準温度（２３℃）で外輪の外周面から２０μｍだけ突出するように研磨仕上げした。

クリープ試験は、図４に示すように、上端に鍔１１ａを有する竪型円筒状のアルミニウム合金製試験ハウジング１１の内周面（内径４０．００ｍｍ）に、各玉軸受１を下側から鍔１１ａに当たる位置まで圧入し、玉軸受１の上側側面に錘１２で１９．６Ｎの荷重を負荷した状態で、１８０℃に設定した電気炉内に２４時間収容し、その後、常温に戻したときの玉軸受１の位置ずれの有無を調査する方法で行った。また、寸法変化試験は、各玉軸受を８０℃で８時間乾燥処理し、この乾燥処理前後における樹脂バンドの外径寸法を測定して、その外径変化量の大きさで評価した。

表１に、上述したクリープ試験と寸法変化試験の結果を示す。これらの各試験結果には、良、可、不可の３段階評価も付記した。また、表１には、各樹脂バンドの線膨張係数、融点、吸水率を測定した結果と、素材の融点から耐熱性を良、可、不可の３段階評価した結果も併せて示した。実施例のものは、樹脂バンドの線膨張係数が１４．２×１０^−５／℃、融点が３０４℃で、吸水率が０．１７質量％であり、クリープ試験と寸法変化試験のいずれにおいても良好な結果が得られ、耐熱性も優れている。これに対して、各比較例のものは、クリープ試験では比較例３でわずかな位置ずれが認められたものの概ね良好な結果が得られたが、比較例１は寸法変化試験での寸法変化量が大きい問題があった。また、比較例２は、寸法変化試験の結果も良好であったが、耐熱性に劣る問題があり、比較例３は、寸法変化試験の結果も耐熱性もやや問題があった。

上述した実施形態では、転がり軸受を深溝玉軸受としたが、本発明に係る転がり軸受は、他の玉軸受やころ軸受等の他の転がり軸受に適用することもでき、複列の転がり軸受にも適用することができる。

転がり軸受の実施形態を示す縦断面図図１の外輪の周溝部を拡大して示す断面図ａ、ｂは、それぞれ図２の周溝の変形例を示す断面図クリープ試験方法を説明する縦断面図

符号の説明

１玉軸受
２内輪
３外輪
４ボール
５保持器
６周溝
６ａ、６ｂ溝壁
７樹脂バンド
８隅肉部
９平面部
１０、１１ハウジング
１１ａ鍔
１２錘

Claims

外輪の外周面に周溝を形成して、この周溝に嵌め合わせた状態に設けた樹脂バンドを前記外輪の外周面よりも径方向外側に突出させ、この樹脂バンドを介して前記外輪をハウジングの内周面に圧入固定した転がり軸受において、前記周溝の少なくとも前記外輪の圧入方向と対向する溝壁の溝縁側に、前記外輪の外周面と９０°以下で交わる平面部を帯状に形成し、前記樹脂バンドを、線膨張係数が１０×１０^−５／℃以上、融点が２６０℃以上で、吸水率が０．４質量％以下の樹脂で形成したことを特徴とする転がり軸受。
前記樹脂バンドを形成する線膨張係数が１０×１０^−５／℃以上、融点が２６０℃以上で、吸水率が０．４質量％以下の樹脂を、６０モル％以上がテレフタル酸であるジカルボン酸成分と、６０モル％以上が１，９−ノナンジアミンであるジアミン成分とからなるポリアミド樹脂とした請求項１に記載の転がり軸受。
前記帯状の平面部の幅を０．１ｍｍ以上とした請求項１または２に記載の転がり軸受。
前記樹脂バンドを、前記周溝に樹脂を注入して、前記外輪と一体に成形した請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。