JP4375536B2 - 転がり軸受 - Google Patents

Description

本発明は転がり軸受に関し、特に剛性を低下させることなく良好な制振機能を備え、例えばトランスミッションケースなどに用いてギアノイズが外部に漏れることを抑制するこのできる転がり軸受に関する。

転がり軸受においては、一般に、内輪と外輪の間に複数の転動体を転動自在に配した構造を持ち、内輪と外輪のいずれか一方を固定軸やハウジングなどの固定部材に対して固定して用いられる。また、内輪を省いて回転軸に対して直接的に転動体を転動接触させる構造のものも知られている。

このような転がり軸受において、例えば回転軸の回転により生じて転がり軸受に伝わる振動を、ハウジング等に伝わることを抑制する対策として種々の対策が講じられている。

例えば内部に歯車列を収容したトランスミッションケースの転がり軸受の装着部に、防振合金製のリングを介在させることにより、エンジンの回転変動等に起因する歯打ち振動が、軸および転がり軸受を介してとトランスミッションケースに伝達する際に減衰させ、その振動をトランスミッションケースに殆ど伝達させないようにして、騒音を低減するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

また、玉軸受の内輪、外輪および玉を、それぞれ高分子材料で作り、それぞれの内部に補強用の金属片を埋め込んだ構造とすることにより騒音発生の防止や伝達の防止を図ったもの（例えば特許文献２参照）、玉軸受やころ軸受の内輪および外輪を、金属板を断面コ字形や凹字形に板金加工してその空洞部分に合成樹脂などの非金属材料を充填した構造とすることにより、振動を吸収するようにしたもの（例えば特許文献３参照）などが知られている。
実開平５−１４７２２号公報 特公昭３７−７２５５号公報 特公昭３８−９６０７号公報

ところで、軸などの回転による振動が転がり軸受を介してハウジングなどに伝達することを抑制する従来の技術のうち、ハウジングと転がり軸受の間に防振合金製のリングを介在させる特許文献１に記載のものは、装置の組立時に軸受とは別に制作したリングを組み込む必要があり、装置の組立作業が煩雑となるばかりでなく、防振合金（制振合金）の種類によっては潤滑油剤に対する耐食性に問題があるものもあって、潤滑油剤に対して直接的に接触する構造は好ましくない。更に、防振合金は転がり軸受に用いられている軸受鋼に比して軟らかく、これを転がり軸受とハウジングとの間に介在させる構造では、十分な剛性や耐クリープ性を得ることができないという問題がある。

また、転がり軸受の内・外輪並びに転動体を合成樹脂などで形成して補強用の心材を埋め込む特許文献２に記載のものでは、合成樹脂どうしの転がり接触となるため、当然のことながら通常の転がり軸受のような回転精度を得ることができないばかりでなく、剛性の点でも大きな問題がある。

更に、転がり軸受の内・外輪を金属板を屈曲させて断面コ字形などとしてその内部に合成樹脂などを充填する特許文献３に記載のものでは、通常の転がり軸受に比して内・外輪の剛性が低くなり、負荷容量が低下してしまうばかりでなく、回転精度についても低下してしまうという問題がある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、通常の転がり軸受と同等の作業のもとに装置に組み込むことが可能で、しかも高負荷で高い回転精度が要求される箇所にも十分に使用可能であり、更には潤滑油剤などに対しても通常の転がり軸受と同等の耐食性を有しながらも、制振能力に優れた転がり軸受を提供することをその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明の転がり軸受は、固定部材に固定される少なくとも１つの軌道輪と、その軌道輪に形成されている軌道面に対して転がり接触する複数の転動体を備えた転がり軸受において、上記軌道輪が、軸受用合金からなる軌道面形成部材と、軸受用合金からなり、上記固定部材に対して固定される固定面形成部材と、制振合金からなる環状の制振部材によって構成され、その制振部材は、上記軌道面形成部材と固定面形成部材の間に形成された円筒状の空隙に挿入され、当該軌道面形成部材および固定面形成部材の双方に対して圧入固定された状態で、その周囲が上記軌道面形成部材およひ固定面形成部材によって覆われているとともに、上記軌道面形成部材と固定面形成部材とが、主荷重方向に制振部材を介在させた状態で、主荷重方向に直交する方向に互いに所定距離だけ離れた２箇所以上において主荷重方向に対向する面どうしで相互に接触していることによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本発明においては、上記制振部材の軸平行断面形状が矩形であり、上記固定面形成部材がその制振部材の外周面に圧接するとともに当該制振部材の一方の軸方向端面を覆い、かつ、上記軌道面形成部材が上記制振部材の内周面に圧接するとともに当該制振部材の他方の軸方向端面を覆っている構成（請求項２）を採用することができる。

ここで、請求項１における主荷重方向とは、ラジアル軸受の場合にはラジアル方向、スラスト軸受の場合にはスラスト（アキシャル）方向を言う。

本発明は、固定側の軌道輪を、それぞれが軸受鋼で形成された軌道面形成部材と固定面形成部材、およびこれらの間に介在する制振合金からなる制振部材によって構成して、これらの各部材を相互に圧入固定し、更に、軌道面形成部材と固定面形成部材とを、主荷重方向に直交する方向に所定の距離を隔てた２箇所において主荷重方向に接触させた構造とすることにより、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、転動体が転動する軌道面は、軸受用合金からなる軌道面形成部材に形成するとともに、ハウジングなどの固定部材に対する固定面は、同じく軸受用合金からなる固定面形成部材に形成し、これらの間に制振合金からなる制振部材を介在させ、これらの各部材を相互に圧入固定することにより、通常の転がり軸受と同等の回転精度および耐クリープ性を得ることができ、しかも金属による３層構造であるため、相応の剛性を確保することができる。また、制振合金からなる制振部材は軌道面形成部材と固定面形成部材の間に収容されてその周囲が覆われた状態となっているため、この制振部材が直接的に潤滑油剤に曝されることを防止することができ、その材質による耐食性の問題も解消することができると同時に、この制振合金は軸受の固定側の軌道輪内に収容されているので、装置に対する組み込み作業も通常の転がり軸受と同等ですむ。

しかも、軌道面形成部材と固定面形成部材とを、主荷重方向に直交する方向に所定の距離を隔てた２箇所において、主荷重方向に対向する面どうしを接触させた構成としているため、転がり軸受に作用する主荷重は、実質的に、軸受鋼で形成された軌道面形成部材と固定面形成部材により受けることになり、より確実に剛性を高くすることができる。

更に、請求項２に係る発明のように、軌道面形成部材および／または固定面形成部材の軸平行断面形状を略Ｌ字形とすることにより、その断面に垂直な方向、つまりラジアル並びにアキシャル方向への剛性が高く、曲げやねじれ等の変形をしにくい。よって軸受全体としての剛性が高く、回転精度を保つことができる。

ここで、本発明において略Ｌ字形を含む形状とは、コ字形、Ｔ字形等、その断面内にＬ字形状を含む形状を言い、上記した剛性を高めることのできる形状を意味する。

本発明によれば、軸などの回転により発生する振動は、固定側の軌道輪内に組み込んだ制振合金製の制振部材により減衰し、当該軌道輪が固定されるハウジングなどの固定部材に伝達することを抑制することができる。しかも、この制振部材は、軸受鋼からなる軌道面形成部材と固定面形成部材の間に内包されて他部材とは直接的に接触しないので、転がり軸受としての回転精度を低下させる要因とはならず、また、剛性についても大きく低下することがないとともに、装置に対する組み込み作業も通常の転がり軸受と同等でよく、更には制振合金が軌道面形成部材と固定面形成部材によって覆われているため、潤滑油剤に曝されることに起因する劣化も生じない。

更に、軌道面形成部材と固定面形成部材とを、主荷重方向に直交する方向に所定の距離を隔てた２箇所において主荷重方向に対向する面どうしを接触させているため、転がり軸受に作用する主荷重は、軸受鋼で構成された軌道面形成部材と固定面形成部材とにより受けることになり、高い剛性を確保することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の軸平行断面図である。この例は、内輪を有さない円筒ころ軸受、つまり軸の外周面を実質的に内輪軌道面とした円筒ころ軸受で、外輪をハウジング等の固定部材に固定するタイプの円筒ころ軸受に本発明を適用した例を示している。

この実施の形態における円筒ころ軸受は、外輪１と複数の円筒ころ２、およびその各円筒ころ２を周方向に所定の間隔で保持する保持器３によって構成されており、各円筒ころ２は、外輪１の内周に形成されている軌道面１１０と軸Ｓの表面に対して転がり接触するようになっている。

外輪１は、各円筒ころ２が転動する軌道面１１０が内周に形成された軌道面形成部材１１と、外周にハウジングに対して嵌合固定するための固定面１２０が形成された固定面形成部材１２と、制振部材１３によって構成されており、このうち、軌道面形成部材１１および固定面形成部材１２は、それぞれＳＵＪ２などの通常の転がり軸受に用いられている軸受用合金によって形成されているとともに、制振部材１３は、例えばＭｎ−Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ａｌ合金などの公知の制振合金によって形成されている。

軌道面形成部材１１および固定面形成部材１２はその軸平行断面形状が略Ｌ字形であり、これらによって軸平行断面形状が略矩形の制振合金からなる制振部材１３を囲んだ形で相互に圧入固定されている。

軌道面形成部材１１は、軌道面１１０が内周に形成された円筒部Ｃの一端側に径方向外側に突出するフランジ部Ｆが形成されて形状を有し、固定面形成部材１２は、固定部材に対する固定面１２０が外周に形成された円筒部Ｃの一端側に径方向内側に突出する内フランジ部ＩＦが形成された略Ｔ字形の断面形状、つまり略Ｌ字形を含む断面形状を有している。なお、軌道面形成部材１１には、フランジ部Ｆが形成されている端部側に内側に突出する鍔１１１も形成されている。

制振部材１３は、その内周面が軌道面形成部材１１の円筒部Ｃによって覆われ、外周面が固定面形成部材１２の円筒部Ｃによって覆われ、更に一端面が軌道面形成部材１１のフランジ部Ｆによって覆われ、他端面が固定面形成部材１２の内フランジ部ＩＦによって覆われ、これによってその表面全体が覆われた状態となっている。そして、固定面形成部材１２の内フランジ部ＩＦが軌道面形成部材１１を越えて更に内側に伸び、鍔１１１に対向する一方の鍔１２１を形成し、これらの鍔１１１，１２１によって各円筒ころ１２の軸方向への移動が規制される。

また、軌道面形成部材１１のフランジ部Ｆに段部１１２を形成して、固定面形成部材１２の円筒部Ｃの先端を係合させるとともに、その固定面形成部材１２の内フランジ部ＩＦにも、その内面側に段部１２２を形成し、軌道面形成部材１１の円筒部Ｃの先端を係合させている。これにより、軌道面形成部材１１と固定面形成部材１２とは、主荷重方向であるラジアル方向に対向する面どうしが、その主荷重方向と直交する方向に所定の距離を隔てた２箇所において直接的に接触することになり、主荷重（ラジアル荷重）の作用時に、比較的軟らかい制振部材１３に大きな負荷が作用することがなくなり、負荷容量を確実に大きくすることができる。なお、この例では、所定距離を隔てた２箇所で直接接触する例を示しているが、３箇所以上で接触させてもよく、接触する箇所が多いほど、より剛性と負荷容量が増大する。

そして、以上のような構造を有する外輪１を用いることにより、軸Ｓを通じて転がり軸受に伝わる振動は制振部材１３によって吸収され、ハウジング等の固定部材に伝わることが抑制され、また、潤滑油剤に対する耐性や剛性、回転精度についても、先の例と同等の作用効果を奏することができる。

なお、以上の実施の形態においては、内輪を有さない転がり軸受に本発明を適用した例を示したが、内輪を有する転がり軸受にも本発明を等しく適用することができる。

また、以上の実施の形態では、本発明を円筒ころ軸受に適用した例を示したが、本発明は、軌道面形成部材に形成される軌道面形状を変えることにより、玉軸受などの他の型式の転がり軸受にも等しく適用することができる。

更に、本発明は、主荷重がラジアル方向であるラジアル軸受のほか、スラスト（アキシャル）方向が主荷重となるスラスト軸受にも、固定側の軌道輪の構造を前記した各例に準じた構造とすることによって、等しく適用することができる。

また、軌道面形成部材と固定面形成部材の材質については、ＳＵＪ２などの軸受鋼を用いるほか、その他の高炭素クロム鋼、肌焼鋼、ステンレス合金など、転がり軸受の軌道林を構成できる強度を備えた他の軸受用合金を使用できることは勿論である。

本発明の実施の形態の軸平行断面図である。

１ 外輪
１１ 軌道面形成部材
１１０ 軌道面
１１１ 鍔
１１２ 段部
１２ 固定面形成部材
１２０ 固定面
１２１ 鍔
１２２ 段部
１３ 制振部材
２ 円筒ころ
３ 保持器
Ｃ 円筒部
Ｆ フランジ部
ＩＦ 内フランジ部
Ｓ 軸

Claims (2)

1. 固定部材に固定される少なくとも１つの軌道輪と、その軌道輪に形成されている軌道面に対して転がり接触する複数の転動体を備えた転がり軸受において、
   上記軌道輪が、軸受用合金からなる軌道面形成部材と、軸受用合金からなり、上記固定部材に対して固定される固定面形成部材と、制振合金からなる環状の制振部材によって構成され、その制振部材は、上記軌道面形成部材と固定面形成部材の間に形成された円筒状の空隙に挿入され、当該軌道面形成部材および固定面形成部材の双方に対して圧入固定された状態で、その周囲が上記軌道面形成部材およひ固定面形成部材によって覆われているとともに、上記軌道面形成部材と固定面形成部材とが、主荷重方向に制振部材を介在させた状態で、主荷重方向に直交する方向に互いに所定距離だけ離れた２箇所以上において主荷重方向に対向する面どうしで相互に接触していることを特徴とする転がり軸受。
2. 上記制振部材の軸平行断面形状が矩形であり、上記固定面形成部材がその制振部材の外周面に圧接するとともに当該制振部材の一方の軸方向端面を覆い、かつ、上記軌道面形成部材が上記制振部材の内周面に圧接するとともに当該制振部材の他方の軸方向端面を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。

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