JP2008537070A - ラジアル転がり軸受特に１列深溝玉軸受 - Google Patents

Abstract

本発明は、１列深溝玉軸受として構成されるラジアル転がり軸受（１）に関し、球基本形状（９）から対称に面取りされる２つの平行な側面（１０，１１）を持つ球欠円板（９）として構成されている。本発明によれば、ラジアル転がり軸受（１）は、転動体転動路（７，８）に対する球欠円板（９）の増大された接触面、及び増大された転動体数を持ち、そのため一方では、球欠円板（９）の側面（１０，１１）の間の幅（ｄ_Ｋ）が、外レース（２）の内側（５）と内レース（３）の外側（６）との間の間隔（ａ_Ｌ）より大きく、ただし転動体転動路（７，８）の幅（ｂ_Ｗ２，ｂ_ＷＡ）に等しいか又は小さく構成されラジアル転がり軸受（１）への球欠円板（９）の挿入が、偏心組立て法で、横に転動体転動路（７，８）へ挿入されかつ側面（１０，１１）で互いに当接する球欠円板（９）において行われる。

Description

本発明は、請求項１の上位概念を形成する特徴に記載のラジアル転がり軸受に関し、例えば自動車変速機の固定軸受として使用される１列ラジアル玉軸受において特に有利に実現可能である。

転がり軸受技術における当業者に一般に公知であるように、１列深溝玉軸受は分解不可能な固定ラジアル転がり軸受であり、特にその半径方向及び軸線方向の荷重負担能力が一様に高く、これらの軸受がその少ない摩擦のためすべての種類の軸受のうちで最高の回転数限界を持っている、という点ですぐれている。これらの深溝玉軸受はずっと以前から公知であり、外レース、内レース、及びこれらのレースの間に設けられる転動体としての多数の玉を含んでいる。外レースの内側及び内レースの外側には、それぞれ溝状の玉転動路が加工されており、これらの転動路内に玉が、保持器により均一な相互間隔で案内されている。ラジアル玉軸受への玉の充填は、ドイツ連邦共和国特許第１６８４９９号明細書により公知になっている偏心組立て方法により行われ、この方法では両方のレースが互いに偏心して配置され、それによりレースの間に生じる自由空間に玉が充填される。玉の大きさ及び数は、軸受の大きさに応じて設定されて、最初の玉と最後の玉との間で内レースが、両方のレースの弾性を利用しながら、外レースに対して同心的な位置へもたらされ、従って玉が最後に両方の玉転動路のピッチ円上に互いに等間隔に分布され、レースが挿入されるようにしている。

しかし実際には、このような深溝玉軸受には、内レース及び外レースの寸法と玉直径に関係する玉の組込み可能な最大数が少ないため、軸受の荷重負担能力に関して限界があることがわかった。従って過去には多数の解決策が提案され、玉の数を多くすることにより、深溝玉軸受の荷重負担能力の増大が行われるようにした。

例えばドイツ連邦共和国特許第１５１４８３号明細書により、深溝玉軸受の一方の側で、外レース及び内レースの対向する曲げ縁に、玉の形状に一致する切欠きを充填開口として設けることが提案され、この充填開口を通して玉が相互の間隙なしに軸受へ充填され、分布された。しかしこの充填開口は一般に閉鎖されないままであり、従って軸受の作動中に玉が常にこの充填開口のそばを通り過ぎねばならない、という欠点を持っている。特に充填開口へ開口している深溝玉軸受では、その結果、特に軸線方向力が充填開口を持つ軸受の曲げ縁へ玉を押付ける時、転動体がこの充填開口の所に引っ掛かるか又はここで動かなくなる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２４０７４７７号明細書により開示されている解決策は、レースの曲げ縁にある充填開口を、転がり軸受への転動体の充填後再び閉鎖して、切削加工で形成された所定破断切欠きを介して前もってレースの曲げ縁から取出された閉鎖片を、接着又は溶接により再び曲げ縁へ挿入することであるが、実際にはだめであった。なぜならば、閉鎖片の接着又は溶接により曲げ縁案内面に不利なばり又は過剰接着剤が形成され、それにより依然として転動体のこのような引っ掛かりが起こるからである。更に曲げ縁に対する閉鎖片の結合個所は、その強度に関して常に弱点個所なので、このような転がり軸受は、少なくとも１つの軸線方向に、限られた荷重しかかけられない。

ラジアル転がり軸受における転動体の数を増大する別の可能性は、更にドイツ連邦共和国特許出願公開第４３３４１９５号明細書により公知になっている。しかし１列深溝玉軸受として構成されるこのラジアル転がり軸受では、転動体は、玉によって形成されるのではなく、球基本形状から対称に面取りされかつ互いに平行に設けられ２つの側面により構成されるいわゆる球欠円板により、部分的に又は完全に形成される。この球欠円板の側面の間の幅は、外レースの内側と内レースの外側との間の間隔より小さいので、軸受への充填の際球欠円板を、軸線に対して軸線方向に内レースと外レースとの間の間隔を通して、軸受へ導入することができる。その場合球欠円板の中心が転動体転動路軸線の高さにあると、球欠円板は９０°回されるので、球欠円板の球表面は転動体転動路において転がることができる。

特別に構成される球欠円板を軸線方向に軸受へ挿入し、それにより多数の転動体でラジアル転がり軸受をほぼ完全に満たすことができるにもかかわらず、このようなラジアル転がり軸受は、軸受の荷重負担能力の望ましい増大に関して、せいぜい妥協を示すにすぎない。実際にこれは、球欠円板が、軸受へのその軸線方向導入可能性のため、適当に幅狭く又はその側面の間の適当に小さい幅で構成可能であり、内レースと外レースとの間の間隔を通して球欠円板を軸受へ導入できる、という事実に基いている。同様に、転動体をその作動位置へ回すことができ、この作動位置で大きすぎる半径方向間隙が軸受全体に生じないようにするため、レースにある転動体転動路を比較的扁平に幅狭く形成することができる。しかし比較的幅狭い球欠円板及び扁平な転動体転動路は、球欠円板とその転動体転動路との比較的小さい接触面を生じるので、このようなラジアル軸受の軸線方向及び半径方向の荷重負担能力が再び減少し、増大される転動体の数という最初の利点は殆ど相殺されてしまう。

従って公知の従来技術の解決策の上述した欠点から始まって、本発明の基礎になっている課題は、転動体としての球欠円板により構成され、玉を持つ従来の深溝玉軸受又は球欠円板を持つ公知のラジアル転がり軸受に比べて、著しく大きい荷重負担能力を持つラジアル転がり軸受特に１列の深溝玉軸受を構想することである。

本発明によれば、請求項１の上位概念に記載のラジアル転がり軸受において、一方では両方の側面の間における球欠円板の幅が、外レースの内側と内レースの外側との間の間隔より大きいけれども、溝状転動体転動路の幅に等しいか又はこれより小さく構成され、他方ではラジアル転がり軸受への球欠円板の挿入が、偏心組立て法で行われ、この偏心組立て法において、両方のレースが互いに偏心して配置され、両レースの間の自由空間へ、球欠円板がその側面を互いに当接して横に転動体転動路へ挿入されることによって、この課題が解決される。軸受へ球欠円板の充填後、内レースが、両方のレースの弾性を利用しながら、外レースに対して同心的な位置へもたらされるので、両方の転動体転動路のピッチ円上で、球欠円板を均一な相互間隔で分布し、９０°回し、最後に保持器を軸受へ挿入することができる。

本発明により構成されるラジアル転がり軸受の好ましい構成及び展開は、従属請求項に記載されている。

請求項２によれば、本発明により構成されるラジアル転がり軸受において、球欠円板の側面の間の幅が、球欠円板の球基本形状の直径の少なくとも７０％であり、外レースの内側と内レースの外側との間の間隔が、前記球基本形状の直径の約６４％にすぎない。球基本形状の７０％の球欠円板の幅は、軸受の半径方向及び軸線方向荷重負担能力に関して実際に有効であり、従来の深溝玉軸受の玉が持つ接触面にほぼ等しい。しかし接触面の大きさではなく転動体の数も軸受の荷重負担能力に影響を及ぼすので、この点で球基本形状の７０％の幅を持つ球欠円板の構成は最適である。なぜならば、球欠円板が幅を大きく構成されるほど、転動体転動路に対するその接触面は大きくなるが、偏心組立て法で軸受へ挿入可能な球欠円板の数が少なくなるからである。外レースの内側と内レースの外側との間の間隔が球欠円板の球基本形状の約６４％しかないように構成することによって、更に、レースにある球欠円板の転動体転動路がそれに応じて高い肩部を持つようにすることができる。

請求項３及び４により構成されるラジアル転がり軸受は、外レースの内側にある転動体転動路の深さが、球欠円板の球基本形状の直径の約１７％であり、内レースの外側にある転動体転動路の深さが、前記球基本形状の直径の約１９％であり、外レースの内側にある転動体転動路の幅が球基本形状の直径の約７５％であり、内レースの外側にある転動体転動路の幅が、前記球基本形状の直径の約７８％であることを特徴としている。このような寸法を持つ転動体転動路の構成は、従来の深溝玉軸受において有効であった経験値にも一致し、球欠円板が、ラジアル軸受遊びに関係して、中間位置から８〜１６分の角の許容軸受傾斜位置でも、転動体転動路に対する高い接触度を持ち、従って軸受が完全な荷重負担能力を維持することができる。

最後に請求項５によれば、外レースの内側及び内レースの外側にある転動体転動路と球欠円板との接触面が、球欠円板の球基本形状の周囲の４５％よりそれぞれ大きい。前述したすべての手段の結果における最適条件として球欠円板の球基本形状のほぼ５０％を持つことができる球欠円板のこのように大きい接触面は、従来の深溝玉軸受の玉がその転動軌道に対して持つ接触面にほぼ一致している。それに対し、外レースと内レースとの間の間隙への軸線方向押込みにより取付けられる球欠円板を持つ従来のラジアル転がり軸受の球欠円板は、球欠円板の球基本形状の４０％より小さい接触面しか、転動体転動面に対して持たない。

従って本発明により構成されるラジアル転がり軸受は、従来技術から公知のラジアル転がり軸受と比べて、内レースと外レースとの間の間隔より大きい幅を持つ球欠円板の構成によって、球欠円板とレースにある転動路との間に大きい接触面を持ち、偏心組立て法で球欠円板をラジアル転がり軸受へ挿入することにより、横に転動路へ挿入される球欠円板において、従来の１列深溝玉軸受より多い数の転動体を設けられる、という利点を持っている。それにより本発明により構成されるラジアル転がり軸受は、従来の１列深溝玉軸受に比べて球欠円板を持つ公知のラジアル転がり軸受の利点、即ち減少した軸線方向構造空間、少ない重量及び一層多い数の転動体という利点と、球欠円板を持つ公知のラジアル転がり軸受に比べて従来の深溝玉軸受の利点、即ち転動体と転動軌道との間の大きい接触面及び高い軸線方向荷重負担能力という利点とをあわせるので、全体として、公知の両方の軸受に比べて、本発明によるラジアル転がり軸受の著しく大きい半径方向及び軸線方向の荷重負担能力が生じる。

本発明により構成されるラジアル転がり軸受の好ましい実施例が、添付図面を参照して以下に詳細に説明される。

図１から明らかにわかるように、１列の深溝玉軸受として構成されたラジアル転がり軸受は、外レース２、内レース３及びこれらのレース２，３の間に設けられる多数の転動体を含み、これらの転動体は、図２に示す保持器４により、均一な相互間隔で案内されている。外レース２の内側５及び内レースの外側６には、図２から同様にさかるように、半径をそれぞれ転動体に合わされる深溝の転動体転動路７，８が加工されており、よくわかるように転動体は、球基本形状から対称に面取りされる互いに平行な２つの側面１０，１１を持つ球欠円板９として構成されている。

更に図１〜３からわかるように、ラジアル転がり軸受１は、荷重負担能力を高めるため、本発明によれば、公知の球欠円板に比べて増大された球欠円板９の接触面７，８を転動体転動路７，８に対して持つように構成され、そのため球欠円板９の側面１０，１１の間の幅ｂ_Ｋは、外レース２の内側５と内レース３の外側６との間の間隔ａ_Ｌより大きいが、深溝玉転動体転動路７，８の幅ｂ_ＷＩ，ｂ_ＷＡより小さく構成されている。それにより外レース２と内レース３との間の間隙と通して球欠円板９を軸線方向に取付けることはもはや不可能であるにもかかわらず、ラジアル転がり軸受１は、荷重負担能力を更に高めるのと同時に、公知の深溝玉軸受に比べて大きい転動体数を持っている。そのためラジアル転がり軸受１への球欠円板９の挿入は、図４に示す偏心組立て方により、転動体転動路７，８へ横に挿入されかつ側面１０，１１で互いに当接する球欠円板９において行われる。

図３から明らかなように、球欠円板９は、その面取りされた側面１０，１１の間で、図３に鎖線で示す球欠円板９の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約７０％に等しい幅ｂ_Ｋを持っている。これに反し外レース２の内側５と内レース３の外側６との間の間隔ａ_Ｌは、球欠円板９の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約６４％にすぎないので、レース２，３にある球欠円板９の転動体転動路７，８は、従来の深溝玉軸受と対比可能な高い肩部を持っている。

更に図３から少なくともなんとなくわかるように、従来の深溝玉軸受の玉もレースにある転動路に対して持つ転動体接触面を実現するため、外レース２の内側５にある転動体転動路７の深さｔ_ＷＡは、球欠円板９の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約１７％であり、内レース３の外側６にある転動体転動路８の深さｔ_ＷＩは、球欠円板９の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約１９％であるように設定されている。従って外レース２の内側５にある転動体転動路７の幅ｂ_ＷＡは、球欠円板９の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約７５％であり、内レース３の外側６にある転動体転動路８の幅ｂ_ＷＩは、球欠円板９の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約７８％であるように設定されている。それにより図３にｆ_Ｋで示される、球欠円板９と外レース２の内側５及び内レース３の外側６にある転動体転動面７，８との接触面は、全体で球欠円板９の球基本形状の周囲のほぼ５０％である。

組立て後における保持器なしの本発明により構成されるラジアル転がり軸受の側面図を示す。 本発明により構成されるラジアル転がり軸受の図１のＡ−Ａ断面図を示す。 本発明により構成されるラジアル転がり軸受の図２の細部Ｘの拡大図を示す。 球欠円板の偏心組立て中におけるラジアル転がり軸受の側面図を示す。

符号の説明

１ ラジアル転がり軸受
２ 外レース
３ 内レース
４ 保持器
５ ２の内側
６ ３の外側
７ ５の転動体転動路
８ ６の転動体転動路
９ 球欠円板
１０，１１ ９の側面
ｂ_Ｋ 球欠円板の幅
ａ_Ｌ レースの間隔
ｂ_ＷＡ ２にある転動体転動路の幅
ｂ_ＷＩ ３にある転動体転動路の幅
ｄ_Ｋ ９の球基本形状の直径
ｔ_ＷＡ ２にある転動体転動路の深さ
ｔ_ＷＩ ３にある転動体転動路の深さ
ｆ_Ｋ 球欠円板の接触面

Claims (5)

1. ラジアル転がり軸受特に１列深溝玉軸受であって、外レース（２）、内レース（３）及びこれらのレース（２，３）の間に設けられる多数の転動体を含み、転動体が保持器（４）により互いに等間隔で案内され、外レース（２）の内側（５）及び内レース（３）の外側（６）にそれぞれ溝状の転動体転動路（７，８）が加工され、転動体が、球基本形状から対称に面取りされて互いに平行に設けられる２つの側面（１０，１１）を持つ球欠円板（９）として構成されているものにおいて、一方では両方の側面（１０，１１）の間における球欠円板（９）の幅（ｂ_Ｋ）が、外レース（２）の内側（５）と内レース（３）の外側（６）との間の間隔（ａ_Ｌ）より大きいけれども、溝状転動体転動路（７，８）の幅（ｂ_ＷＩ，ｂ_ＷＡ）に等しいか又はこれより小さく構成され、他方ではラジアル転がり軸受（１）への球欠円板（９）の挿入が、偏心組立て法で行われ、この偏心組立て法において、両方のレース（２，３）が互いに偏心して配置され、両レース（２，３）の間の自由空間へ、球欠円板（９）がその側面を互いに当接して横に転動体転動路（７，８）へ挿入されることを特徴とする、ラジアル転がり軸受。
2. 球欠円板（９）の側面（１０，１１）の間の幅（ｂ_Ｋ）が、球欠円板（９）の球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の少なくとも７０％であり、外レース（２）の内側（５）と内レース（３）の外側（６）との間の間隔（ａ_Ｌ）が、前記球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約６４％にすぎないことを特徴とする、請求項１に記載のラジアル転がり軸受。
3. 外レース（２）の内側（５）にある転動体転動路（７）の深さ（ｔ_ＷＡ）が、球欠円板（９）の球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約１７％であり、内レース（３）の外側（６）にある転動体転動路（８）の深さ（ｔ_ＷＩ）が、前記球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約１９％であることを特徴とする、請求項２に記載のラジアル転がり軸受。
4. 外レース（２）の内側（５）にある転動体転動路（７）の幅（ｂ_ＷＡ）が球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約７５％であり、内レース（３）の外側（６）にある転動体転動路（８）の幅（ｂ_ＷＩ）が、前記球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約７８％であることを特徴とする、請求項３に記載のラジアル転がり軸受。
5. 外レース（２）の内側（５）及び内レース（３）の外側（６）にある転動体転動路（７，８）と球欠円板（９）との接触面（ｆ_Ｋ）が、球欠円板（９）の球基本形状の周囲の４５％よりそれぞれ大きいことを特徴とする、請求項４に記載のラジアル転がり軸受。

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