JP2014119021A

JP2014119021A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2014119021A
Application number: JP2012274303A
Authority: JP
Inventors: Akiyuki Suzuki; 章之鈴木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-06-30

Abstract

【課題】組付け時の工程を増加させることなく、耐クリープ性を向上した軸受装置を提供する。
【解決手段】内輪（圧入される軌道輪）5は、内周面（圧入面）11と端面（当接面）12との間に形成された角部13とを有している。角部13には、三角形状の凹部14aと凸部14bとが周方向に繰り返されることで形成された凹凸部14が設けられている。凹凸部14は、軸2の角部13に隙間をおいて対向する基準面14cを有している。基準面14cに、先端部が軸2の角部13に食い込む凸部14bが設けられている。
【選択図】図３

Description

この発明は、軸受装置に関し、特に、外輪もしくは内輪の圧入により得られる嵌め合いが不適切な場合などに生じるクリープの防止が図られた軸受装置に関する。

内輪と、外輪と、内外輪間に配置される転動体とを備え、内輪が軸にもしくは外輪がハウジングに嵌め合いによって組み付けられる軸受装置は、よく知られている。このような軸受装置では、荷重が大きかったり、嵌め合いが不適切であったりした場合、軸と内輪またはハウジングと外輪が相対回転するクリープと称される現象が発生することがある。クリープが発生すると、摩耗が発生し、がたつきが大きくなり、軸を支持できないという問題が生じる。そこで、耐クリープ性を向上させた軸受装置が提案されている（特許文献１）。

特許文献１には、ハブ輪および内輪にそれぞれ凹凸部が設けられており、凹凸部が互いに係合されることにより、内輪とハブ輪との相対回転を防止することが開示されている。

特開２０１０−１３２２６４号公報

上記特許文献１に示されている従来の耐クリープ性向上を図る手法では、ハブ輪の端部を加締めることによって凹凸部同士を係合させることが必要であり、組付け時の工程が増加するという問題があった。

この発明の目的は、組付け時の工程を増加させることなく、耐クリープ性を向上した軸受装置を提供することにある。

この発明による軸受装置は、外輪、内輪および両輪間に配置された転動体を有している転がり軸受と、前記外輪および前記内輪のうちのいずれか一方の軌道輪が圧入により嵌め合わせられる被圧入部材とを備え、前記被圧入部材は、前記軌道輪が圧入される被圧入面と、前記軌道輪の軸方向位置を規定する段差状位置決め面と、前記被圧入面と前記位置決め面との間に形成された被圧入部材側角部とを有し、前記軌道輪は、前記被圧入部材の被圧入面に圧入される圧入面と、前記被圧入部材の位置決め面に当接する当接面と、前記圧入面と前記当接面との間に形成された軌道輪側角部とを有している軸受装置において、前記被圧入部材側角部と前記軌道輪側角部とは、互いに隙間をおいて他方の角部に対向する被圧入部材側対向面と軌道輪側対向面とをそれぞれ有しており、前記被圧入部材側対向面と前記軌道輪側対向面とのいずれか一方に、他方の対向面に食い込む凸部が周方向に複数設けられていることを特徴とするものである。

通常、軌道輪の圧入面と被圧入部材の被圧入面との締め代だけによって、クリープが防止されており、軌道輪の圧入面と当接面との間に形成された軌道輪側角部は、被圧入部材の被圧入面と位置決め面との間に形成された被圧入部材側角部に緩く接触するかわずかな隙間をおいて対向している。これに対し、この発明の軸受装置では、被圧入部材側対向面と軌道輪側対向面とのいずれか一方に設けられた凸部が他方の対向面に食い込むことにより、クリープが防止される。凸部が他方の対向面に食い込むことで、他方の対向面は盛り上がるが、盛り上がった部分は、両対向面間の隙間によって吸収することができ、圧入の妨げになることはない。こうして、締め代を大きくすることなく、耐クリープ性を向上することができる。組付けは、従来と同様の圧入により行うことができ、組付け時の工程が増加することはない。したがって、コスト増を極力抑えて耐クリープ性を向上させることができる。

前記凸部は、前記軌道輪および前記被圧入部材のうちの硬度が大きい方に設けられていることが好ましい。このようにすると、凸部が他方の対向面に食い込みやすくなり、軌道輪と被圧入部材との結合がより強固になることで、耐クリープ性をより一層向上させることができる。

前記凸部が設けられているのは、前記軌道輪であり、前記被圧入部材側角部は、曲面状とされ、前記軌道輪側角部に、面取りが設けられ、前記軌道輪側対向面は、前記圧入面および前記当接面に対してそれぞれ傾斜する傾斜面とされており、前記傾斜面と前記圧入面とのなす角は、前記面取りによって形成された面と前記圧入面とのなす角よりも小さくなされていることが好ましい。このようにすると、圧入をより容易に行うことができる。

前記凸部は、先が尖っていることが好ましい。このようにすると、凸部が被圧入部材に食い込みやすくなり、軌道輪と被圧入部材との結合がより強固になることで、耐クリープ性をより一層向上させることができる。

この発明によると、上記のように、被圧入部材側対向面と軌道輪側対向面とのいずれか一方に設けられた凸部が他方の対向面に食い込むことにより、締め代を大きくすることなく、耐クリープ性を向上することができる。組付けは、従来と同様の圧入により行うことができ、組付け時の工程が増加することはない。したがって、コスト増を極力抑えて耐クリープ性を向上させることができる。

図１は、この発明による軸受装置の第１実施形態の上半部を示す縦断面図である。図２は、第１実施形態の要部である内輪の形状を示す斜視図である。図３は、軸と内輪との圧入を模式的に示す縦断面図である。図４は、この発明による軸受装置の第２実施形態の要部を示す縦断面図である。図５は、この発明による軸受装置の第３実施形態の上半部を示す縦断面図である。図６は、第３実施形態の要部である外輪の正面図である。図７は、ハウジングと外輪との圧入を模式的に示す縦断面図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１から図３までは、この発明による軸受装置の第１実施形態を示している。

この実施形態の転がり軸受(3)は、図１に示すように、外輪軌道面(4a)を有する外輪(4)と、内輪軌道面(5a)を有する内輪(5)と、両輪(4)(5)間に配された複数の円錐ころ（転動体）(6)と、複数の円錐ころ(6)を保持する保持器(7)とを備えている。そして、内輪(5)が軸（被圧入部材）(2)に圧入されることで、軸受装置(1)の要部が形成されている。

軸(2)は、被圧入面となる外周面(8)と、圧入される内輪(5)の軸方向位置を規定する段差状位置決め面(9)と、外周面(8)と位置決め面(9)との間に形成された角部（被圧入部材側角部）(10)とを有している。位置決め面(9)は、軸(2)の外周面(8)の一部が旋削されることで形成されている。軸(2)の角部(10)は、位置決め面(9)が旋削で形成されていることに伴って、曲面状に形成されている。

転がり軸受(3)の内輪（圧入される軌道輪）(5)は、軸(2)の外周面（被圧入面）(8)に圧入される内周面（圧入面）(11)と、軸(2)の位置決め面(9)に当接する端面（当接面）(12)と、内周面(11)と端面(12)との間に形成された角部（軌道輪側角部）(13)とを有している。

内輪(5)の角部(13)には、面取りが施されておらず、内輪(5)の角部(13)は、圧入面(11)と端面(12)とが交差することで形成されている。内輪(5)の角部(13)には、三角形状の凹部(14a)と凸部(14b)とが周方向に繰り返されることで形成された凹凸部(14)が設けられている。凹凸部(14)は、軸(2)の角部(10)に隙間をおいて対向する基準面(14c)を有している。基準面(14c)は、各凹部(14a)の底を含んで周方向に連続する面となっている。基準面(14c)は、圧入面(11)および端面(12)のいずれに対しても傾斜しており、基準面(14c)と圧入面(11)および端面(12)とのなす角は、いずれも１３５°とされている。角部(13)の基準面(14c)よりも外側の部分が基準面(14c)に沿う方向から見てＶ字状に切り欠かれることで、凹部(14a)が形成されており、切り欠かれた後に残っている角部(13)の基準面(14c)よりも外側の部分が凸部(14b)となっている。内輪(5)の角部(13)に面取りが施されていないことに伴って、凸部(14b)の先端の角度は、９０°となっている。これにより、凸部(14b)の先端部が軸(2)の曲面状の角部(10)に食い込むようになされている。

すなわち、図３に模式的に示すように、内輪(5)の内周面(11)を軸(2)の外周面(8)に圧入していくと（図３（ａ））、軸(2)の曲面状の角部(10)と内輪(5)の角部(13)に設けられた凸部(14b)とが干渉する。内輪(5)の端面(12)が軸(2)の位置決め面(9)に当接するまで圧入することにより（図３（ｂ））、凸部(14b)が若干変形しながら軸(2)の角部(10)に食い込んでいく（図３（ｃ））。これにより、内輪(5)と軸(2)とが強固に結合され、クリープが防止される。凸部(14b)が軸(2)の角部(10)に食い込むことで、軸(2)の角部(10)は盛り上がるが、盛り上がった部分は、軸(2)の角部(10)と内輪(5)の基準面(14c)との間の隙間（凹所）(14a)によって吸収される。これにより、凸部(14b)が軸(2)の角部(10)に食い込むことが圧入の妨げになることはない。

従来の転がり軸受では、凸部(14b)が無い形状とされており、内輪(5)の角部(13)と軸(2)の角部(10)とがわずかな隙間をおいて対向している。そして、内輪(5)の内周面(11)と軸(2)の外周面(8)との締め代だけによって、クリープが防止されている。このため、耐クリープ性を向上するには、締め代を大きくする必要があり、この場合には、内輪(5)が変形する恐れが生じるなどの問題がある。

上記実施形態の軸受装置(1)によると、内輪(5)に設けられた凸部(14b)が軸(2)の角部(10)に食い込むことで、締め代を大きくすることなく、内輪(5)と軸(2)とが強固に結合される。これにより、内輪(5)が変形する恐れが生じるなどの問題を伴うことなく、耐クリープ性を向上することができる。組付けは、従来と同様の圧入により行うことができ、すなわち、加締め等の追加の工程が不要であり、組付け時の工程が増加することはない。したがって、コスト増を極力抑えて耐クリープ性を向上させることができる。

上記実施形態において、軸(2)は、例えば、浸炭鋼製とされ、外輪(4)および内輪(5)は、例えば、いずれも軸受鋼製とされる。凸部(14b)の基準面(14c)からの高さは、例えば、０．３ｍｍ程度（０．１〜２ｍｍの範囲）とされ、そのうちの例えば０．１ｍｍ程度が食い込むことで耐クリープ性の向上効果を得ることができる。

上記の転がり軸受(3)は、被圧入部材である軸(2)に段差状位置決め面(9)が形成されているという以外の条件は必要としないので、種々の用途に使用することができる。上記の転がり軸受(3)は、例えば、内輪(5)の肉厚を薄くする必要があり、肉厚が薄い場合に締め代を大きくすることで、内輪に生じる応力が大きくなって寿命の低下が懸念される場合などに特に有用である。

図４には、この発明による軸受装置の第２実施形態を示している。

図４において、内輪(5)の角部（軌道輪側角部）(13)に、面取り(16)が設けられている。ここで、内輪(5)の角部(13)に設けられている基準面(14c)は、第１実施形態と同じ形状とされており、面取り(16)が設けられていることによって、凸部(14d)が第１実施形態の凸部(14b)の一部が削り取られた形状となっている。この実施形態の基準面(14c)と内周面(11)とのなす角は、面取り(16)によって形成された面と内周面(11)とのなす角よりも小さくなされている。

第２実施形態において、面取り(16)は、凸部(14d)を形成してから行ってもよく、面取り(16)を行ってから凸部(14d)を形成するようにしてもよい。凸部(14d)は、尖っている方が好ましいことから、面取り(16)を行ってから凸部(14d)を形成する方がより好ましい。

この実施形態では、面取り(16)が設けられていることで、図３に示した圧入作業において、圧入を容易に行うことができる。

図５から図７までには、この発明による軸受装置の第３実施形態として、ハウジング(20)に圧入される外輪(4)の角部(26)に凹凸部(27)を設ける例を示している。

図５に示すように、ハウジング(20)には、被圧入面となる内周面(21)と、圧入される外輪(4)の軸方向位置を規定する段差状位置決め面(22)と、内周面(21)と位置決め面(22)との間に形成された角部（被圧入部材側角部）(23)とを有している。なお、位置決め面(22)は、ハウジング(20)の内周面(21)の一部が旋削されることで形成されており、角部(23)は、旋削に伴って、曲面状に形成されている。

転がり軸受(3)の外輪（圧入される軌道輪）(4)は、ハウジング(20)の内周面（被圧入面）(21)に圧入される外周面（圧入面）(24)と、ハウジング(20)の位置決め面(22)に当接する端面（当接面）(25)と、外周面(24)と端面(25)との間に形成された角部（軌道輪側角部）(26)とを有している。角部(26)には、凹凸部(27)が形成されている。

凹凸部(27)は、図６に示すように、三角形状の凹部(27a)と凸部(27b)とが周方向に繰り返されることで形成されたもので、ハウジング(20)の角部(23)に隙間をおいて対向する基準面(27c)を有している。

この実施形態によると、図７に示すように、外輪(4)の外周面(24)をハウジング(20)の内周面(21)に圧入していくと、ハウジング(20)の曲面状角部(23)と外輪(4)の角部(26)に設けられた凸部(27b)とが干渉する。したがって、外輪(4)の端面(25)がハウジング(20)の位置決め面(22)に当接するまで圧入することにより、凸部(27b)がハウジング(20)の角部(23)に食い込む。これにより、外輪(4)とハウジング(20)とが強固に結合され、クリープが防止される。凸部(27b)がハウジング(20)の角部(23)に食い込むことで、ハウジング(20)の角部(23)は盛り上がるが、盛り上がった部分は、ハウジング(20)の角部(23)と外輪(4)の基準面(27c)との間の隙間（凹所）(27a)によって吸収することができ、圧入の妨げになることはない。

したがって、第３実施形態の軸受装置(1)によると、外輪(4)とハウジング(20)との締め代を大きくすることなく、外輪(4)とハウジング(20)が強固に結合される。これにより、外輪(4)が変形する恐れが生じるなどの問題を伴うことなく、耐クリープ性を向上することができる。組付けは、従来と同様の圧入により行うことができ、すなわち、加締め等の追加の工程が不要であり、組付け時の工程が増加することはない。したがって、コスト増を極力抑えて耐クリープ性を向上させることができる。

上記第３実施形態の軸受装置(1)は、例えば、ハウジング(20)がアルミニウム合金製とされたトランスミッションの軸受装置として使用される。アルミニウム合金製ハウジング(20)と軸受鋼製外輪(4)との組合せの場合、クリープが発生しやすい条件となるので、この場合に、外輪(4)の角部(26)に凸部(27b)を設けておくことが有用となる。ハウジング(20)は、鋼製などであってももちろんよく、この場合でも、上記と同様のクリープ防止効果を得ることができる。

上記の各実施形態において、凸部(14b)(14d)(27b)の形状については、適宜設定することができ、例えば円弧状としてもよい。凸部(14b)(14d)(27b)の先は、尖っていることがより好ましい。凸部(14b)(14d)(27b)の数については、少なくとも３つあればよく、上記実施形態のように、周方向に同じ形状の凹部(14a)(27a)と凸部(14b)(27b)とが連続して形成されているようにすることで、多数の凸部(14b)(14d)(27b)を設けてもよく、３つ（周方向に１２０°置き）、または、４つ（周方向に９０°置き）などとしてもよい。また、複数の凸部(14b)(14d)(27b)は、周方向に一定の間隔で配置されてもよく、周方向に不規則に配置されてもよい。

軸(2)の角部(10)およびハウジング(20)の角部(23)は、曲面状（Ｒ形状）に限定されるものではなく、傾斜面などであってもよい。

なお、図示省略するが、内輪(5)の角部(13)に凹凸部(14)を設ける代わりに、軸(2)の角部(10)に凹凸部を設けてもよい。また、外輪(4)の角部(26)に凹凸部(27)を設ける代わりに、ハウジング(3)の角部(23)に凹凸部を設けるようにしてもよい。すなわち、内輪(5)の角部(13)に隙間をおいて対向する基準面（対向面）を軸(2)の角部(10)に設けて、この対向面に凸部を設けるようにしてもよく、外輪(4)の角部(26)に隙間をおいて対向する基準面（対向面）をハウジング(20)の角部(23)に設けて、この対向面に凸部を設けるようにしてもよい。いずれに凹凸部を設けるかについては、それぞれの硬度を比較して、硬度の大きい方に凹凸部を設けることが好ましい。

また、上記において、円錐ころ軸受を例示したが、上記耐クリープ性を向上する構成は、円錐ころ軸受に限らず、玉軸受や円筒ころ軸受その他の各種軸受装置にも適用することができる。

(1)：軸受装置、(2)：軸（被圧入部材）、(4)：外輪（軌道輪）、(5)：内輪（軌道輪）、(6)：円錐ころ（転動体）、(8)：外周面（被圧入面）、(9)：位置決め面、(10)：角部（被圧入部材側角部）、(11)：内周面（圧入面）、(12)：端面（当接面）、(13)：角部（軌道輪側角部）、(14b)：凸部、(14c)：基準面（対向面）、(14d)：凸部、(16)：面取り、(20)：ハウジング（被圧入部材）、(21)：内周面（被圧入面）、(22)：位置決め面、(23)：角部（被圧入部材側角部）、(24)：外周面（圧入面）、(25)：端面（当接面）、(26)：角部（軌道輪側角部）、(27b)：凸部、(27c)：基準面（対向面）

Claims

外輪、内輪および両輪間に配置された転動体を有している転がり軸受と、前記外輪および前記内輪のうちのいずれか一方の軌道輪が圧入により嵌め合わせられる被圧入部材とを備え、前記被圧入部材は、前記軌道輪が圧入される被圧入面と、前記軌道輪の軸方向位置を規定する段差状位置決め面と、前記被圧入面と前記位置決め面との間に形成された被圧入部材側角部とを有し、前記軌道輪は、前記被圧入部材の被圧入面に圧入される圧入面と、前記被圧入部材の位置決め面に当接する当接面と、前記圧入面と前記当接面との間に形成された軌道輪側角部とを有している軸受装置において、
前記被圧入部材側角部と前記軌道輪側角部とは、互いに隙間をおいて他方の角部に対向する被圧入部材側対向面と軌道輪側対向面とをそれぞれ有しており、前記被圧入部材側対向面と前記軌道輪側対向面とのいずれか一方に、他方の対向面に食い込む凸部が周方向に複数設けられていることを特徴とする軸受装置。
前記凸部は、前記軌道輪および前記被圧入部材のうちの硬度が大きい方に設けられていることを特徴とする請求項１の軸受装置。
前記凸部が設けられているのは、前記軌道輪であり、前記被圧入部材側角部は、曲面状とされ、前記軌道輪側角部に、面取りが設けられ、前記軌道輪側対向面は、前記圧入面および前記当接面に対してそれぞれ傾斜する傾斜面とされており、前記傾斜面と前記圧入面とのなす角は、前記面取りによって形成された面と前記圧入面とのなす角よりも小さくなされていることを特徴とする請求項１または２の軸受装置。
前記凸部は、先が尖っていることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の軸受装置。