JP2018204681A - 複列４点接触玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】寸法の増大を抑えつつ外輪の変形抑制を図ることが可能な複列４点接触玉軸受を提供する。
【解決手段】複列４点接触玉軸受１００は、外輪１０２と、内輪１０４と、外輪１０２と内輪１０４との間に設けられる２列の４点接触の玉１０６、１０８とを備える。２列の玉１０６、１０８の内側における接触角αは、玉１０６、１０８の中心点と接触点とを結んで延びる作用線Ｌ１、Ｌ２が外輪１０２内にて交差しない角度であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複列４点接触玉軸受に関するものである。

従来、自動車のデファレンシャルギヤ（最終減速機）のピニオン軸など、車両や機械等のなかでも比較的大きな荷重のかかる部位の軸受には、剛性の高い円すいころ軸受が用いられてきた。近年では、円すいころ軸受は回転トルクが大きいため、損失低減を目的として、剛性を工夫した玉軸受で代用する場合も多くなっている。例えば、特許文献１には、本出願人によって、ラジアル荷重もアキシアル荷重も効果的に受けることのできる複列４点接触玉軸受が提案されている。

特開２００５−１７２１４６号公報

上述した玉軸受は、円すいころ軸受に比べて、軌道輪と転動体との接触面積が小さいため、軌道輪が弾性変形しやすい傾向がある。ここで、例えば外輪に弾性変形が生じることで起こる現象として、クリープと呼ばれる現象が知られている。クリープは、外輪を機器のハウジング等に挿入して回転させた場合に、外輪が玉になぞられて変形する位置が連続的に移動することにより、ハウジング内で外輪が回転してしまう現象である。

クリープは、ハウジングの摩耗を招き、ハウジングから摩耗粉を生じさせて軸受の早期破損を引き起こしたり、ガタを増加させてノイズや振動の要因となったりする。そのため、クリープの予防策として、外輪の変形抑制が求められている。外輪の変形を抑制する手段としては、例えば外輪の厚肉化が知られている。しかしながら、単なる外輪の厚肉化では、ハウジング等の外部構成の寸法も増大させてしまうという問題も生じる。

本発明は、このような課題に鑑み、寸法の増大を抑えつつ軌道輪の変形抑制を図ることが可能な複列４点接触玉軸受を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる複列４点接触玉軸受の代表的な構成は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に設けられる２列の４点接触の玉とを備える複列４点接触玉軸受において、２列の玉の内側における接触角は、玉の中心点と接触点とを結んで延びる作用線が外輪内または内輪内にて交差しない角度であることを特徴とする。

上記構成によれば、外輪内または内輪内にて２列の玉それぞれの作用線が交わることなく分散されるため、荷重も分散できる。したがって、厚肉化等に頼らずに軌道輪の変形を抑制させることができ、外輪または内輪の弾性変形も好適に抑えることが可能になる。

当該複列４点接触玉軸受は、２列の玉のアキシアル方向の中心間距離をＰとし、外輪の外径をＤとし、２列の玉のピッチ円径をＰＣＤとし、外輪側における２列の玉の内側の接触角を互いにαとしたとき、Ｐ＞（Ｄ−ＰＣＤ）／２×ｔａｎα×２の関係を満たすことを特徴とする。

上記構成によれば、外輪側において２列の玉それぞれの作用線が交わることなく分散されるため、荷重も分散できる。したがって、厚肉化等に頼らずに外輪の変形を抑制させることができ、外輪の弾性変形も好適に抑えることが可能になる。

本発明によれば、寸法の増大を抑えつつ外輪の変形抑制を図ることが可能な複列４点接触玉軸受を提供することが可能になる。

本発明の実施形態にかかる複列４点接触玉軸受を拡大して示した図である。 発明の効果を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態にかかる複列４点接触玉軸受１００を拡大して示した図である。図１に示すように、当該複列４点接触玉軸受１００は、軌道輪である外輪１０２および内輪１０４と、これら外輪１０２と内輪１０４との間に形成された２列のそれぞれ４点接触の玉１０６、１０８を備えている。

当該複列４点接触玉軸受１００には、全体的な寸法の増大を抑えつつも、軌道輪の変形を抑制する対策が施してある。例えば、複列４点接触玉軸受１００は、外輪１０２を機器のハウジング等に挿入して使用される。その場合、外輪１０２が弾性変形するような肉厚であると、クリープ現象を招きかねない。そこで、当該複列４点接触玉軸受１００では、外輪１０２に外部からの荷重がかかった場合に、その荷重が分散できるよう、外輪１０２側における玉１０６、１０８の互いの内側の作用線Ｌ１、Ｌ２を交わらせることなく分散させている。

外輪１０２内にて作用線Ｌ１、Ｌ２を分散させるための詳しい条件について説明する。まず、作用線Ｌ１、Ｌ２は玉１０６、１０８の中心点（例えば中心点Ｃ）と接触点とを結んで延びる線である。本実施形態では、外輪１０２側における２列の玉１０６、１０８の内側の接触角を互いにαとし、この接触角αを作用線Ｌ１および作用線Ｌ２が外輪内にて交差しない角度に設定している。

玉１０６、１０８のアキシアル方向の中心間距離をＰとする。そして、玉１０６の中心点Ｃを外輪１０２の外表面１１０へラジアル方向に延ばした交点をＰ１とし、玉１０６、１０８同士の内側の接触点から延びる作用線Ｌ１、Ｌ２が外輪１０２の外表面１１０と交わる点をＰ２とする。作用線Ｌ１、Ｌ２を交わらせずに分散させるためには、点Ｐ１から点Ｐ２の距離を、Ｐ／２以下にする。以下、このＰ１からＰ２の距離の条件を数式で表現する。

外輪１０２の外径をＤとし、玉１０６のピッチ円径をＰＣＤとする。また、図１は、複列４点接触玉軸受１００の断面全体のうちの半分（１／２）を示したものである。これらによって、玉１０６の中心点Ｃから点Ｐ１の距離は、以下の式１で表すことができる。

中心点Ｃから点Ｐ１の距離＝（Ｄ−ＰＣＤ）／２…（式１）

上記の式１と接触角αとを利用することで、点Ｐ１から点Ｐ２の距離は以下の式２として表すことができる。

点Ｐ１から点Ｐ２の距離＝（Ｄ−ＰＣＤ）／２×ｔａｎα…（式２）

前述したように、作用線Ｌ１、Ｌ２を交わらせずに分散させるためには、点Ｐ１から点Ｐ２の距離を、Ｐ／２以下にする必要がある。上記の式２がＰ／２以下であることは、以下の式３として表すことができる。

Ｐ＞（Ｄ−ＰＣＤ）／２×ｔａｎα×２…（式３）

上記式３の関係を満たすことで、外輪１０２内にて作用線Ｌ１、Ｌ２の分散が実現できる。上記の式３の条件で外輪１０２を具現化することで、外輪１０２側において２列の玉１０６、１０８それぞれの作用線Ｌ１、Ｌ２が交わることなく分散される。これによって、外輪１０２は、外部から加えられた荷重を分散させ、荷重の局所的な集中を防ぐことが可能になる。このように、上記式３の条件によって、厚肉化等に頼らずに外輪１０２の弾性変形を好適に抑えることが可能になる。

図２は発明の効果を説明する図である。図２（ａ）は実施例と比較例の外輪変形量の解析結果であり、図２（ｂ）は解析対象の寸法を表している。図２（ａ）の解析結果は、外輪の外径面のみを表示したものであり、変形倍率も拡大して表示している。図２（ａ）の解析結果からは、実施例は、比較例よりも変形の範囲が広く、最大変形量が小さいことが確認できる。一方、比較例は、実施例よりも変形の範囲が狭く、最大変形量が大きいことが確認できる。

図２（ｂ）を参照して実施例および比較例の寸法の違いについて説明する。図２（ｂ）の上欄に示す各項目は、図１に示した各寸法に対応している。左から順に、Ｐは２列の玉のアキシアル方向の中心間距離、Ｄは外輪の外径、ＰＣＤは玉のピッチ円径、αは外輪側における２列の玉の内側の接触角である。右端には、上述した式３（Ｐ＞（Ｄ−ＰＣＤ）／２×ｔａｎα×２）に各項目の値を代入した結果が示してある。なお、距離の単位はいずれもｍｍである。

実施例と比較例との大きく違う点として、実施例は接触角αが２０°に設定されていて、比較例は接触角αが３０°に設定されている。その結果、実施例では、右端の欄の式３の右辺が５．８ｍｍとして左辺のＰ（玉の中心間距離８．４ｍｍ）以下になり（８．４＞５．８）、式３の関係を満たしている。一方、比較例では、式３の右辺が９．２ｍｍとして左辺のＰ（玉の中心間距離８．４ｍｍ）以上になり（８．４＞９．２）、式３の関係を逸脱している。

図２（ｃ）は、実施例と比較例の断面を示す模式図である。実施例は、上記式３の関係を満たすことで、外輪内にて作用線が分散する。一方、比較例は、式３の関係から逸脱しているため、外輪内にて作用線が重なる。

以上の結果、図２（ａ）の解析結果において、実施例では変形の範囲が広く、最大変形量が小さい。一方、比較例では変形の範囲が狭く、最大変形量が大きい。このことから、実施例では外輪の変形が抑えられていて、クリープ現象を起こしにくくなっていることがわかる。

本実施形態では、外輪１０２（図１参照）の変形抑制を目的として、作用線Ｌ１および作用線Ｌ２が外輪１０２内にて交差しないよう分散させた。このとき、作用線Ｌ１、Ｌ２の分散が可能であれば、玉１０６、１０８の接触角は互いに異なる角度に設定することも可能である。またさらに、同じ技術的思想を利用することで、内輪１０４の変形抑制を図ることも可能である。例えば、内輪１０４側における２列の玉１０６、１０８の内側の接触角を、互いの作用線が内輪１０４内にて交差しない角度に設定する。この構成によって、内輪１０４もまた、外部から加えられた荷重を分散させ、厚肉化等に頼らずに弾性変形を好適に抑えることが可能になる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、複列４点接触玉軸受に利用することができる。

１００…複列４点接触玉軸受、１０２…外輪、１０４…内輪、１０６…玉、１０８…玉、１１０…外表面

Claims (2)

1. 外輪と、内輪と、該外輪と該内輪との間に設けられる２列の４点接触の玉とを備える複列４点接触玉軸受において、
   前記２列の玉の内側における接触角は、該玉の中心点と接触点とを結んで延びる作用線が前記外輪内または前記内輪内にて交差しない角度であることを特徴とする複列４点接触玉軸受。
2. 前記２列の玉のアキシアル方向の中心間距離をＰとし、
   前記外輪の外径をＤとし、
   前記２列の玉のピッチ円径をＰＣＤとし、
   前記外輪側における前記２列の玉の内側の接触角を互いにαとしたとき、
   Ｐ＞（Ｄ−ＰＣＤ）／２×ｔａｎα×２
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の複列４点接触玉軸受。