JP2015218787A

JP2015218787A - ４点接触玉軸受

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Publication number: JP2015218787A
Application number: JP2014101565A
Authority: JP
Inventors: 敦苅尾; Atsushi Kario; 土田　祐樹; Yuki Tsuchida; 祐樹土田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-05-15
Also published as: JP6413337B2

Abstract

【課題】加工工数及び部品点数を増加することなく、また、軸受に方向性を生じさせることなく、外輪とハウジングとの間のクリープを防止することができる４点接触玉軸受を提供する。
【解決手段】外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａが玉１３と２点でそれぞれ接触し、玉１３の中心を中心点Ｐ０として外輪軌道面１１ａの軸方向中心位置から外輪軌道面１１ａと玉１３との接触位置までの角度をレストアングルα_０とし、レストアングルα_０方向に延長した直線Ｌに沿う外輪１１の肉厚をＨα、玉１３の直径をＤａ、左右のレストアングルα_０方向に延長した直線Ｌと外輪１１の外周面との交点Ｐｘ間の軸方向幅をＢα、外輪１１の軸方向幅をＢとした場合において、０．４０Ｄａ≦Ｈα≦０．８０Ｄａ、且つＢα＜Ｂを満たすように設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、４点接触玉軸受に関し、より詳細には、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動ユニットに使用される４点接触玉軸受に関する。

４点接触玉軸受は、１つの軸受で両方向のアキシアル荷重を支持することができ、また、深溝玉軸受よりモーメント剛性に優れていることから、従来からエンジン補機用のグリース潤滑玉軸受として好適に使用されている。

また、４点接触玉軸受は、外内輪と玉に計４つの接触点をもつことから、単列軸受の寸法で複列軸受に順ずる定格荷重が得られることから、近年では、軸受の小型化を目的に、特に、ハイブリッド自動車の駆動ユニット内でギヤ荷重支持用として使用されるケースもある。

４点接触玉軸受を自動車駆動用として使用する場合、その使用方法は深溝玉軸受と同様であることから、軸受仕様と使用条件によっては外輪とハウジング（アルミケース）との間でクリープが発生する可能性がある。

そして、４点接触玉軸受のクリープ防止方法として、外輪の外周面の軸方向一端部に形成される傾斜面とハウジングに形成される凹部との間に固定用キーを配置して、外輪とハウジングを固定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２２６３９１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の４点接触玉軸受では、外輪に形成される傾斜面の形状は簡素な構造で、絶縁被膜の溶射なども比較的施工しやすいものの、外輪に追加工が必要なため加工工数が増加し、また、固定用キーが必要なため部品点数が増加し、さらに、軸受に方向性が生じてしまう問題があった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工工数及び部品点数を増加することなく、また、軸受に方向性を生じさせることなく、外輪とハウジングとの間のクリープを防止することができる４点接触玉軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動可能に配置される複数の玉と、を備え、外輪軌道面及び内輪軌道面は、玉と２点でそれぞれ接触し、玉の中心を中心点として外輪軌道面の軸方向中心位置から外輪軌道面と玉との接触位置までの角度をレストアングルα_０とする４点接触玉軸受であって、レストアングルα_０方向に延長した直線に沿う外輪の肉厚をＨα、玉の直径をＤａ、左右のレストアングルα_０方向に延長した直線と外輪の外周面との交点間の軸方向幅をＢα、外輪の軸方向幅をＢとした場合において、０．４０Ｄａ≦Ｈα≦０．８０Ｄａ、且つＢα＜Ｂを満たすように設定されることを特徴とする４点接触玉軸受。
（２）外輪軌道面及び内輪軌道面の少なくとも一方は、玉と接触する左右の側曲面と、左右の側曲面を滑らかに繋ぐ底曲面と、を有することを特徴とする（１）に記載の４点接触玉軸受。
（３）底曲面の軸方向幅Ｂｗが１ｍｍ〜２ｍｍに設定されることを特徴とする（２）に記載の４点接触玉軸受。
（４）側曲面の曲率半径Ｒが玉の直径Ｄａの５１％〜５５％に設定され、レストアングルα_０が２０°〜３０°に設定されることを特徴とする（２）又は（３）に記載の４点接触玉軸受。
（５）自動車のトランスミッションに使用されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１つに記載の４点接触玉軸受。

本発明によれば、レストアングルα_０方向に延長した直線に沿う外輪の肉厚をＨα、玉の直径をＤａ、左右のレストアングルα_０方向に延長した直線と外輪の外周面との交点間の軸方向幅をＢα、外輪の軸方向幅をＢとした場合において、０．４０Ｄａ≦Ｈα≦０．８０Ｄａ、且つＢα＜Ｂを満たすように設定されるため、外輪の剛性を確保し、玉の繰り返し通過による外輪の波打ち変形を抑制して、外輪とハウジングとの間のクリープを防止することができる。また、外輪に追加工が不要であり、外輪の外周面の一端部に加工を施す必要もない。従って、固定キーなどの別部品も不要であり、軸受に方向性が生じることもないため、加工工数及び部品点数を増加することなく、また、軸受に方向性を生じさせることなく、外輪とハウジングとの間のクリープを防止することができる。

本発明に係る４点接触玉軸受の一実施形態を説明する要部断面図である。図１に示す外輪及び内輪の断面図である。

以下、本発明に係る４点接触玉軸受の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態の４点接触玉軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動可能に配置される複数の玉１３と、複数の玉１３を転動可能に保持する保持器１４と、を備える。そして、本実施形態の４点接触玉軸受１０は、例えば、自動車のトランスミッションに使用され、トランスミッション内を循環する潤滑油によって潤滑される。

そして、図１及び図２に示すように、外輪軌道面１１ａは、玉１３と接触する左右の側曲面１５ａと、左右の側曲面１５ａを滑らかに繋ぐ底曲面１５ｂと、を有し、左右の側曲面１５ａと玉１３が２点で接触している。内輪軌道面１２ａは、玉１３と接触する左右の側曲面１６ａと、左右の側曲面１６ａを滑らかに繋ぐ底曲面１６ｂと、を有し、左右の側曲面１６ａと玉１３が２点で接触している。また、外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａは、ゴシックアーチ形状である。

また、本実施形態では、玉１３の中心を中心点Ｐ０として外輪軌道面１１ａの軸方向中心位置から左右の側曲面１５ａと玉１３との接触位置までの角度をレストアングル（玉接触角）α_０としており、このレストアングルα_０は２０°〜３０°に設定されている。

そして、本実施形態では、レストアングルα_０方向に延長した直線Ｌに沿う外輪１１の肉厚をＨα、玉１３の直径をＤａ、左右のレストアングルα_０方向に延長した直線Ｌと外輪１１の外周面との交点Ｐｘ間の軸方向幅をＢα、外輪１１の軸方向幅をＢとした場合において、０．４０Ｄａ≦Ｈα≦０．８０Ｄａ、且つＢα＜Ｂを満たすように設定されている。

さらに、本実施形態では、外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａの底曲面１５ｂ，１６ｂの軸方向幅Ｂｗが１ｍｍ〜２ｍｍにそれぞれ設定されている。また、外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａの側曲面１５ａ，１６ａの曲率半径Ｒが玉１３の直径Ｄａの５１％〜５５％に設定されている。なお、図２中の符号Ｐは、側曲面１５ａ，１６ａの曲率中心である。また、図２では、外輪軌道面１１ａの側曲面１５ａの曲率中心Ｐ及び曲率半径Ｒのみ記載されているが、これを上下反転させれば内輪軌道面１２ａの側曲面１６ａの曲率中心Ｐ及び曲率半径Ｒとなる。

なお、レストアングルα_０を２０°〜３０°に設定する場合、Ｈαを過大に設定すると軸受外径及び外輪幅寸法が増大するため、軸受取り付けスペースが増大するなど４点接触玉軸受を使用する目的の１つである軸受の小型化の効果が得られない。そのため、本実施形態では、軸受の小型化の効果が得るため、Ｈαの範囲を０．４０Ｄａ≦Ｈα≦０．８０Ｄａに設定している。また、Ｈαの範囲を０．４２Ｄａ≦Ｈα≦０．６７Ｄａに設定した方がより好ましい。

また、本実施形態では、十分な外輪肉厚を確保すると共に、軸受荷重入力時に十分な支持剛性を得られるように、左右のレストアングルα_０方向に延長した直線Ｌと外輪１１の外周面との交点Ｐｘ間の軸方向幅Ｂα（＝２＊（Ｈα＋Ｄａ／２）＊ｓｉｎα_０）を外輪１１の軸方向幅Ｂに対してＢα＜Ｂに設定して、ラジアル荷重入力時の転動体荷重方向に外輪外周面及びハウジング内周面が配置されるような構成としている。従って、本実施形態のように外輪１１の外周面の軸方向端部に面取部１１ｂが存在する場合、レストアングルα_０方向に延長した直線Ｌと外輪１１の外周面との交点Ｐｘが面取部１１ｂに掛からないことが好ましい。なお、本実施形態の外輪１１の軸方向幅Ｂとは、面取部１１ｂの軸方向幅を含まず、外輪１１の外周面で径方向寸法が同一である円筒面部分の幅方向寸法のことである。

以上説明したように、本実施形態の４点接触玉軸受１０によれば、レストアングルα_０方向に延長した直線Ｌに沿う外輪１１の肉厚をＨα、玉１３の直径をＤａ、左右のレストアングルα_０方向に延長した直線Ｌと外輪１１の外周面との交点Ｐｘの軸方向幅をＢα、外輪１１の軸方向幅をＢとした場合において、０．４０Ｄａ≦Ｈα≦０．８０Ｄａ、且つＢα＜Ｂを満たすように設定されるため、外輪１１の剛性を確保し、玉１３の繰り返し通過による外輪１１の波打ち変形を抑制して、外輪１１とハウジングとの間のクリープを防止することができる。また、外輪１１に追加工が不要であり、外輪１１の外周面の一端部に加工を施す必要もない。従って、固定キーなどの別部品も不要であり、軸受１０に方向性が生じることもないため、加工工数及び部品点数を増加することなく、また、軸受１０に方向性を生じさせることなく、外輪１１とハウジングとの間のクリープを防止することができる。

本発明の作用効果を確認するため、下記表１に示す実施例１〜５及び比較例１〜３の４点接触玉軸受を作成して、それぞれに対して回転試験を行い、外輪クリープの発生の有無を確認した。なお、表１中のα_０はレストアングル、Ｈαはレストアングル方向に延長した直線に沿う外輪の肉厚、Ｄａは玉の直径である。

表１から明らかなように、Ｈα／Ｄａ比が０．４０未満の比較例１〜３ではクリープが発生し、Ｈα／Ｄａ比が０．４０以上の実施例１〜５ではクリープが発生していないことがわかった。従って、Ｈαの範囲を０．４０Ｄａ≦Ｈα≦０．８０Ｄａに設定することが好ましく、Ｈαの範囲を０．４２Ｄａ≦Ｈα≦０．６７Ｄａに設定することがより好ましいことがわかった。

なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、外輪軌道面及び内輪軌道面の両方に、左右の側曲面を滑らかに繋ぐ底曲面が設けられているが、これに限定されず、内輪軌道面のみに左右の側曲面を滑らかに繋ぐ底曲面が設けられていてもよい。

１０４点接触玉軸受
１１外輪
１１ａ外輪軌道面
１２内輪
１２ａ内輪軌道面
１３玉
１４保持器
１５ａ側曲面
１５ｂ底曲面
１６ａ側曲面
１６ｂ底曲面
Ｐ０中心点
α_０レストアングル（玉接触角）
Ｌレストアングル方向に延長した直線
Ｈα レストアングル方向に延長した直線に沿う外輪の肉厚
Ｄａ玉の直径
Ｐｘ交点
Ｂα 交点間の軸方向幅
Ｂ外輪の軸方向幅
Ｂｗ底曲面の軸方向幅
Ｐ側曲面の曲率中心
Ｒ側曲面の曲率半径

Claims

内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動可能に配置される複数の玉と、を備え、
前記外輪軌道面及び前記内輪軌道面は、前記玉と２点でそれぞれ接触し、
前記玉の中心を中心点として前記外輪軌道面の軸方向中心位置から前記外輪軌道面と前記玉との接触位置までの角度をレストアングルα_０とする４点接触玉軸受であって、
前記レストアングルα_０方向に延長した直線に沿う前記外輪の肉厚をＨα、
前記玉の直径をＤａ、
左右の前記レストアングルα_０方向に延長した直線と前記外輪の外周面との交点間の軸方向幅をＢα、
前記外輪の軸方向幅をＢとした場合において、
０．４０Ｄａ≦Ｈα≦０．８０Ｄａ、且つＢα＜Ｂを満たすように設定されることを特徴とする４点接触玉軸受。
前記外輪軌道面及び前記内輪軌道面の少なくとも一方は、前記玉と接触する左右の側曲面と、前記左右の側曲面を滑らかに繋ぐ底曲面と、を有することを特徴とする請求項１に記載の４点接触玉軸受。
前記底曲面の軸方向幅Ｂｗが１ｍｍ〜２ｍｍに設定されることを特徴とする請求項２に記載の４点接触玉軸受。
前記側曲面の曲率半径Ｒが前記玉の直径Ｄａの５１％〜５５％に設定され、
前記レストアングルα_０が２０°〜３０°に設定されることを特徴とする請求項２又は３に記載の４点接触玉軸受。
自動車のトランスミッションに使用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の４点接触玉軸受。