JP4955300B2 - 転がり軸受 - Google Patents

Description

この発明は、転がり軸受の外輪をハウジングに隙間嵌めし、予圧で固定して使用される転がり軸受に関する。

一般的な自動車のオルタネータ用軸受に代表される自動車電装補機用軸受などの特定用途向けの軸受について、その組立途中の状態（図３、４参照）および組立完了の状態（図２参照）を説明すると、転がり軸受の外輪１の外周面に周溝９を形成し、外輪１の外周面より径方向外側に突出するように設けた予圧調整用の樹脂バンド４を周溝９に嵌め合わせた状態で設け、外輪１と一体の樹脂バンド４をハウジング５に対して圧接させながら軸方向に圧入し、予圧をかけて固定している。

このような転がり軸受は、高温条件下でもハウジング５と軸受外輪１との「しめしろ（締め代）」を確保して、ハウジング５との熱膨張差による支持力の減少と回転方向への「ずれ」がないように、いわゆる「クリープ」の防止性が必要である。

特に、この樹脂バンド４によって熱膨張による「しめしろ」の誤差を補正する機能を付加したものを、特に膨張補正軸受（またはＥＣ軸受（Expansion Compensating Bearing））と称している。

樹脂バンド４は、外輪１の外周面に周方向に延びて環状に設けられ、その底部が平滑で一方の溝壁１０がＲ形状に形成された周溝９に確実に嵌まり合って保持され、これは複合成形などによって外輪１と一体に設けられている。

樹脂バンド４の外輪１の外周上に突出する所定の高さｈは、外輪１が常温の状態から高温に昇温したときの外輪１の膨張量と、ハウジング５の膨張量と、樹脂バンド４の膨張量とを総合的に勘案することにより、常温時にも高温時にも適当な厚さで「しめしろ」が確保できるように、樹脂の材質と体積と形状等を調整し、設定される高さである（特許文献１）。

このように従来の転がり軸受の周溝９底面から立ち上がる一対の溝壁１０、１１のうち、一方の溝壁１０を溝底からＲ形状で連続させて設けると、転がり軸受がハウジング５に圧入された際に、樹脂バンド４の表面がハウジング５から摩擦力で引き摺られるか、または押圧されて周溝９の一方側の内壁に押しつけられる。

特開２００３−３４３５９０号公報

しかし、上記した従来の転がり軸受では、図４に示すように、ハウジング５と樹脂バンド４が摩擦接触した際に、周溝９内で樹脂バンド４が軸方向の一端側に押しつけられて大きく弾性変形すると、樹脂バンド４の縁４ａが周溝９から飛び出るように盛り上がり（いわゆる樹脂バンドの「捲れ上がり」）、周溝９の外へ突出し、この突出部分が所定の高さｈより高くなると、樹脂バンド４の縁４ａがハウジング５と周溝９の溝壁１０との間に噛みこまれて、転がり軸受のハウジングへの圧入が困難になるという問題点がある。

この問題は、特に周溝９の対向する溝壁１０、１１のうち、一方の溝壁１０がＲ面形状でなだらかに溝底に連続するように設けられた場合に起こりやすい。なぜならハウジング５と樹脂バンド４が摩擦接触した際に、Ｒ面から曲率半径Ｒの中心向き、すなわち溝壁１０から離れる向き（図中、上向）の分力が発生しており、樹脂バンド４の縁４ａが周溝９の外部に押し上げられていると考えられる。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、ハウジングに対して外輪を予圧で固定される転がり軸受がハウジングに圧入される際、樹脂バンドの全体が周溝内に収まり、その縁が盛り上がらず周溝から突出せず、できるだけ小さな力でハウジングに転がり軸受を圧入して組立作業を効率よく円滑にすることである。

上記の課題を解決するために、この発明では、転がり軸受の外輪の外周面に周溝を形成し、前記外輪の外周面より径方向外側に突出するように設ける予圧調整用の樹脂バンドを前記周溝に嵌め合わせた状態に設け、ハウジングに対して軸方向に圧入して予圧をかけて固定される予圧固定用の転がり軸受において、前記周溝の底面から立ち上がる一対の溝壁のうち、少なくとも一方の溝壁と溝底はＲ面を介してなだらかに連続させて設けると共に、前記Ｒ面に連続する溝壁に外輪の外周面に直交する平面部を設けた予圧固定用の転がり軸受としたのである。

上記したように構成されるこの発明の転がり軸受は、Ｒ面に連続する溝壁に外輪の外周面に直交する平面部が設けられているので、ハウジング内に圧入される際に、ハウジングと樹脂バンドが摩擦接触し、周溝内で樹脂バンドが軸方向の一端側に押された部分のうち、溝壁の外輪の外周面に直交する平面部からは、前記押圧時に上向きの反力を受けない。

そのため、樹脂バンドの縁を押し上げるように働く周溝の壁面から受ける上向きの分力は小さくなり、樹脂バンドの縁が盛り上がって周溝から突出するような異常変形が抑制され、いわゆる「捲れ上がり」を起こさない。

そのため、転がり軸受のハウジングに圧入する際に要する圧入力は、従来品に比べて格段に低減する。
このような平面部は、溝壁に０．１ｍｍ以上の幅の帯状に設けられる平面部であることが、上記作用効果を確実に得るために好ましい。なお、転がり軸受の型式と大きさに応じて平面部の幅は変更されるが、より好ましくは０．５ｍｍ以上であり、例えば溝の上端から３／４まで、好ましくは１／２までの上縁部分に設けることが好ましい。

また、上記したような周溝と樹脂バンドを緊密に一体化させて、確実に樹脂バンドの捲れ上がりを阻止するために、周溝に流動性のある成形材料として未硬化の樹脂を注入して外輪と一体に成型し硬化させた樹脂バンドとすることが好ましい。

このようにして構成される転がり軸受は、熱膨張による寸法変化が比較的大きいアルミニウム合金製などのハウジングに対しても効果があり、外輪の外周面を圧接させながら軸方向に圧入して予圧で確実に固定して使用できる転がり軸受となる。

この発明は、予圧調整用の樹脂バンドを外輪の周溝に嵌めた状態に設けて、ハウジングに軸方向に圧入して予圧をかけて固定される転がり軸受において、周溝の溝壁に外輪の外周面に直交する平面部を設けたので、ハウジングへ圧入する際に樹脂バンドの縁が周溝の縁から外輪の外側へ突出するようなことがなく、可及的に小さな力でハウジングに圧入できる予圧固定用の転がり軸受となる利点がある。

平面部が、溝壁の高さ方向に幅０．１ｍｍ以上の帯状に設けられる平面部であるものは、上記の効果がより確実に現れる。

樹脂バンドを周溝に未硬化樹脂を流入させて外輪と複合成形して設けたものにすると、外輪と密着性よく確実に一体化した樹脂バンドを設けた予圧固定用の転がり軸受となる。

このような予圧固定用の転がり軸受は、熱膨張による寸法変化の比較的大きいアルミニウム合金製ハウジング圧入用の転がり軸受としての使用も可能になる。

この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、実施形態の転がり軸受は、転がり軸受の外輪１の外周面に２本の周溝２を形成し、外輪１の外周面より径方向外側に突出するように設ける予圧調整用の樹脂バンド４を周溝２に嵌め合わせた状態に設け、ハウジング５に対して樹脂バンド４を圧接させながら軸方向に圧入して予圧をかけて固定される予圧固定用の転がり軸受であり、周溝２の底面から立ち上がる一対の溝壁３、３´のうち、圧入方向に対して後方の溝壁３と溝底２ａはＲ面部２ｂを介してなだらかに連続させて設け、Ｒ面部２ｂに連続する溝壁３に外輪１の外周面に直交する平面部３ａ（幅０．１ｍｍ以上のもの）を設けている。なお、図２中の符号６は内輪、７は球状の転動体を示している。

周溝２は、外輪１の外周面に間隔を開けて２本形成したものを示したが、その配置と数は適宜に設定できるものであり、１本のみを外周面の中央部など適当な位置に設けてもよく、２本または３本以上の複数を適当な配置で設けることもできる。

周溝２の形状は、溝底２ａから立ち上がる一対の溝壁３、３´のうち、少なくとも一方の溝壁３と溝底はＲ面部２ｂを介してなだらかに連続させて設けるが、両方の溝壁３、３´がなだらかなＲ形状で立ち上がっているものを採用してもよい。図１に示した例も溝壁３´は、比較的なだらかなＲ形状で立ち上がっているものを示している。

樹脂バンド４を予め形成した周溝２に嵌め合わせた状態に設けるには、別途成型した樹脂バンド４を周溝２に嵌め入れてもよいが、周溝２を金型の一部に利用して、周溝２の開口を覆うように別途設けた金型を被せ、この金型に設けた１箇所または複数箇所のゲートから、成型材料の所要の溶融流動性を有する未硬化樹脂を注入する射出成型法その他の溶融成型法により注入し、外輪と複合成形し一体的に樹脂バンド４を設けることもできる。

このようにして周溝２に嵌め合わせたように樹脂バンド４を設けると、周溝２と樹脂バンド４の密着性が高くなり、ハウジング５に対して樹脂バンド４を圧接させながら軸方向に圧入しやすく、また樹脂バンド４の縁が周溝２の壁面３から受ける力の上向きの分力は比較的小さくなり、樹脂バンド４の縁が盛り上がって周溝２から突出するような異常変形は抑制され、樹脂バンド４の「捲れ上がり」は防止される。

この発明に用いる樹脂バンド４の成形材料に用いる樹脂は、特に限定されるものではなく、たとえば、ナイロン（ポリアミド樹脂）やポリエーテルサルフォン、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）など、単独の樹脂または２種以上の混合樹脂を用い、適宜に添加剤を配合して成形できる樹脂組成物を採用することができる。

上述のようにして製造された実施形態の転がり軸受は、図２に示す状態にアルミニウム合金などからなるハウジング５の凹部または隙間に外輪１の外周面に突出する樹脂バンド４を圧接させながら軸方向に圧入して取り付ける際、樹脂バンド４は周溝２内で樹脂バンド４が軸方向の一端側に押された部分のうち、溝壁３の外輪１の外周面に直交する平面部３ａからは上向きの反力を受けない。
そのため、樹脂バンド４の縁が周溝２の縁から外側へ突出することがなくなり、そのために転がり軸受をハウジング５に可及的に小さな力で圧入できるようになる。

実施形態の要部である外輪の周溝および樹脂バンドの断面図 ハウジングへ圧入された実施形態の転がり軸受の断面図 従来例を説明する外輪の周溝および樹脂バンドの断面図 従来例を説明する外輪の周溝および樹脂バンドの断面図

符号の説明

１ 外輪
２、９ 周溝
２ａ 溝底
２ｂ Ｒ面部
３、３´、１０、１１ 溝壁
３ａ 平面部
４ 樹脂バンド
４ａ 縁
５ ハウジング
６ 内輪
７ 転動体

Claims (2)

1. 転がり軸受の外輪の外周面に周溝を形成し、前記外輪の外周面より径方向外側に突出するように設ける予圧調整用の樹脂バンドを前記周溝に密着させて嵌め合わせた状態に設け、ハウジングに対して軸方向に圧入して予圧をかけて固定される予圧固定用の転がり軸受において、
   前記周溝の底面から立ち上がる一対の溝壁のうち、前記圧入方向に対して後方の溝壁と溝底はＲ面を介してなだらかに連続させて設けると共に、前記Ｒ面に連続する溝壁に外輪の外周面に直交する平面部を溝の上端から３／４までの上縁部分に０．１ｍｍ以上の幅の帯状に設けたことを特徴とする予圧固定用の転がり軸受。
2. 樹脂バンドが、周溝に樹脂を注入して外輪と一体に成型されたものである請求項１に記載の予圧固定用の転がり軸受。

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