JP2010138933A

JP2010138933A - 玉軸受及びこれを用いたオルタネータ用軸受

Info

Publication number: JP2010138933A
Application number: JP2008313312A
Authority: JP
Inventors: Makoto Muramatsu; 誠村松; Yasuhiro Uehori; 泰裕上堀
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】オルタネータ用玉軸受において、内輪溝と外輪溝及び両者の間に介在された玉との接触部分に発生する脆性剥離を、標準鋼材を用いた場合においても効果的に防止できる構成を提供することである。
【解決手段】内輪溝１３の曲率半径Ｒ_１の玉半径ｒに対する比率、即ち、内輪溝曲率比を１．０１５〜１.０３０に設定し、外輪溝１４の曲率半径Ｒ_２の玉半径ｒに対する比率、即ち、外輪溝曲率比を１.０５０〜１.０７０に設定した構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、玉軸受及びこれを用いたオルタネータ用軸受に関するものである。

自動車電装用補機等として使用されるオルタネータの軸受は、オルタネータのロータを支持するための軸受であり、エンジンの回転を伝達するプーリ側に設置されるフロント軸受と、その反対側を支持するリア軸受がある。オルタネータが正常に機能するために、これらの軸受は長期間にわたり円滑な回転性能を維持することが要求され、これらの軸受としては通常潤滑剤封入玉軸受が使用される。

前記のオルタネータ用軸受において、特有の破損形態として脆性剥離があり、脆性剥離による早期剥離も散見される。特に、最近は転動体にのみ脆性剥離が発生する問題も生じている。オルタネータ用軸受における早期剥離は、軌道輪と転動体との接触部の大きな滑りにより、潤滑剤の膜（油膜）が切れ、金属接触を起こすことが原因と考えられている。

従来、接触部における大きな滑りによって潤滑剤が分解されるなどして発生した水素が鋼材中に侵入して脆性剥離を招来することにかんがみ、鋼材にＣｒ（クロム）を多く添加した特殊鋼材を用い、鋼表面に不動態膜を形成することにより、脆性剥離を防止する技術が知られている（特許文献１）。
特開２００６−１１８６８０号公報

しかし、オルタネータ用軸受の脆性剥離を防止するために、前記のように、特殊鋼材を使用することは、軸受のコスト高の要因となる問題があり、低コスト化が要求される現今の当業界の情勢からみて、脆性剥離、特に早期剥離の問題についてはさらに考究すべき課題となっている。

そこで、この発明は、軸受に構造的な改良を加えることにより、軸受の素材として低コストの標準鋼材を用いたとしても、脆性剥離、特に早期剥離を防止し、軸受寿命を向上させることができる潤滑剤封入玉軸受及びこれを用いたオルタネータ用軸受を提供することを課題とする。

この発明に係る玉軸受は、図１に示したように、内輪１１、外輪１２及びこれらの軌道を形成する内輪溝（内輪転走溝）１３と外輪溝（外輪転走溝）１４との間に介在された玉１５を有する。玉１５は保持器１６により保持され、内輪１１と外輪１２間の両側部にシール部材１７、１７が装着される。シール部材１７、１７に囲まれた軸受内部にグリース等の潤滑剤が封入されている。

この発明においては、前記内輪溝１３の曲率半径Ｒ_１の玉半径ｒに対する比の値、即ち、Ｒ_１／ｒを内輪溝曲率比と称し、その内輪溝曲率比を１．０１５以上に設定し、その上限値を軸受の疲労寿命等の所定の要件に基づき設定したものである。上限値の一例として１．０３０がある。

脆弱剥離は、玉１５と軌道輪（内輪１１、外輪１２）との接触部の滑りにより油膜が切れて金属接触を起こすために発生する。前記の内輪溝曲率比が１．０１５未満の場合は、内輪１１と玉１５の間の差動滑り（接触楕円の中心部と両端部の転がり半径の差による速度差によって生じる滑りをいう。）が大きくなり油膜形成が悪化する。

このため、内輪１１と玉１５が金属接触を起こし、脆性剥離が生じやすくなる。また、滑りによる発熱が大きくなり、内輪溝１３の油膜形成が悪化することも金属接触を助長する。

特に、玉１５は内輪１１に比べ表面積が小さく、また外部と遮断されているため放熱性が悪く、玉１５表面の油膜形成を一層悪化させる。これが玉１５にのみ脆性剥離が発生する原因であると考えられる。

なお、前記の内輪溝曲率比が１.０３０を超えると、接触面圧が大きくなりすぎて、疲労寿命等の他の弊害が発生する。

その他の構成として、前記外輪溝１４の曲率半径Ｒ_２の玉半径ｒに対する比、即ち、Ｒ_２／ｒを外輪溝曲率比と称し、その外輪溝曲率比を１.０５０以上に設定し、その上限値を軸受の疲労寿命等の所定の要件に基づき設定したものである。上限値の一例として１．０７０がある。

外輪溝曲率比が１.０５０未満では差動滑りが大きくなり、脆性剥離が生じやすくなる。また、外輪溝１４に接触した玉１５において特に早期剥離が発生しやすい理由は、前記内輪溝１３における場合と同様である。また、前記外輪溝曲率比が１．０７０を超えると接触面圧が大きくなりすぎて疲労寿命等の他の弊害が発生する。

以上のいずれの場合においても、内輪１１、外輪１２及び玉１５の全部又は一部の素材として、標準鋼材であるＳＵＪ２を使用することができる。

図２は、前述の玉軸受をオルタネータ用のフロント軸受１８及びリヤ軸受１９として使用した状態を示す。同図において、２０はプーリ、２１は回転軸、２２はロータ、２３はケーシングである。

以上のように、この発明によれば、玉軸受及びこれを用いたオルタネータ用軸受の軸受素材として低コストの鋼材である標準鋼材を用いた場合であっても、軌道輪と玉との接触部における脆性剥離、特に玉の早期剥離を防止できる効果がある。

以下、この発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

上述の構成による発明の効果を確認するため、図１に示した実施例の玉軸受について、外輪溝曲率比を一定値（１．０６０）に設定し、内輪溝曲率比をパラメータとした試験１、及び内輪溝曲率比を一定値（１．０２０）に設定し、外輪溝曲率比をパラメータとした試験２を実施した。各実施例及び比較例の軸受素材は、標準鋼材（ＳＵＪ２）である。試験結果を表１に示す。

表１に示したように、試験１においては、内輪溝曲率比を１．０１５〜１.０３０に設定した実施例１〜３は、目標時間（１５０時間）を破損無くクリアした。内輪溝曲率比が１．０１５未満の比較例１、２の場合は玉１５に脆性剥離が認められた。

また、試験２においては、外輪溝曲率比を１.０５０〜１.０７０に設定した実施例４〜６は、目標時間（１５０時間）を破損無くクリアした。外輪溝曲率比が１．０５０未満の比較例３、４の場合は玉１５に脆性剥離が認められた。
なお、表１の「差動滑り」は、差動滑りにより生じるトルクを指標とし、実施例２の場合を１とした場合の比率で示した。

潤滑剤封入玉軸受の部分断面図オルタネータの断面図

符号の説明

１１内輪
１２外輪
１３内輪溝
１４外輪溝
１５玉
１６保持器
１７シール部材
１８フロント軸受
１９リヤ軸受
２０プーリ
２１回転軸
２２ロータ
２３ケーシング

Claims

内輪、外輪及びこれらの軌道を形成する内輪溝と外輪溝との間に介在された玉を有する潤滑剤封入玉軸受において、前記内輪溝の曲率半径の玉半径に対する比の値を１．０１５以上に設定し、その上限値を軸受の疲労寿命等の所定の要件に基づき設定したことを特徴とする潤滑剤封入玉軸受。
前記の上限値を１．０３０に設定したことを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤封入玉軸受。
前記内輪及び玉の素材が、標準鋼材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の潤滑剤封入玉軸受。
内輪、外輪及びこれらの軌道を形成する内輪溝と外輪溝との間に介在された玉を有する潤滑剤封入玉軸受において、前記外輪溝の曲率半径の玉半径に対する比の値を１.０５０以上に設定し、その上限値を軸受の疲労寿命等の所定の要件に基づき設定したことを特徴とする潤滑剤封入玉軸受。
前記の上限値を１．０７０に設定したことを特徴とする請求項４に記載の潤滑剤封入玉軸受。
前記外輪及び玉の素材が、標準鋼材であることを特徴とする請求項４又は５に記載の潤滑剤封入玉軸受。
内輪、外輪及びこれらの軌道を形成する内輪溝と外輪溝との間に介在された玉を有する潤滑剤封入玉軸受において、前記内輪溝の曲率半径の玉半径に対する比の値を１．０１５以下、１.０３０以上に設定し、前記外輪溝の曲率半径の玉半径に対する比の値を１.０５０以上、１.０７０以下に設定したことを特徴とする潤滑剤封入玉軸受。
前記内輪、外輪及び玉の素材が、標準鋼材であることを特徴とする請求項７に記載の潤滑剤封入玉軸受。
請求項１から８のいずれかに記載の潤滑剤封入玉軸受を用いたことを特徴とするオルタネータ用軸受。
前記のオルタネータ用軸受が、オルタネータ用フロント軸受であることを特徴とする請求項９に記載のオルタネータ用軸受。
前記のオルタネータ用軸受が、オルタネータ用リヤ軸受であることを特徴とする請求項９に記載のオルタネータ用軸受。