JP5110319B2 - ラジアル転がり軸受特に１列球面ころ軸受 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載のラジアル転がり軸受に関し、例えば自動車変速機の駆動軸及び従動軸用固定軸受けとして利用される１列球面ころ軸受において特に有利に実現可能である。

１列深溝玉軸受が分解不可能な剛体ラジアル転がり軸受であり、その半径方向及び軸線方向負荷能力が同じように大きく、その少ない摩擦のためすべての軸受種類のうちで最高の回転数限界を持っているという点で特に優れていることは、転がり軸受技術における当業者に周知である。これらの深溝玉軸受は以前から公知であり、外レース、内レース、及び転動体としてこれらのレースの間に設けられる多数の玉を含んでいる。外レースの内側及び内レースの外側にはそれぞれ溝状の玉転動路が加工されており、これらの転動路内に玉が、保持器により互いに等間隔に案内される。ラジアル玉軸受の玉の充填は、ドイツ国特許第１６８４９９号明細書により公知になっている偏心組立て方法で行われ、両方のレースが互いに偏心して配置され、それにより両方のレースの間に生じる自由空間に玉が充填される。玉の大きさ及び数は軸受の大きさに応じて設定されて、内レースが、最初の玉と最後の玉との間で、両方のレースの弾性を利用して、外レースに対して同心的な位置へもたらされるので、玉が最後に両方の玉転動路のピッチ円上に互いに等間隔で分布され、保持器が挿入されるようになっている。

しかしこのような深溝玉軸受には、内レースと外レースの寸法及び玉直径に関係する玉の最大に挿入可能な数が少ないため、軸受の負荷能力に関して限界があることが、実際にわかった。従って過去に多数の解決策、例えば外レース及び内レースの対向する曲げ縁に設けられて閉鎖されない充填開口がトイツ国特許第１５１４８３号明細書により提案され、同じように形成される閉鎖可能な充填開口がドイツ連邦共和国特許出願公開第２４０７４７７号明細書により提案され、玉の数を増大することにより深溝玉軸受の負荷能力の増大がおこなわれるようにした。しかしこのような充填開口は、閉鎖される構成でも、玉の転動路への楔状入口又は稜により、転動体の引っ掛かり又は充填開口における拘束が起こるという欠点をもっているので、このような解決策は、実際には実施されなかった。

ラジアル転がり軸受の転動体の数を増大する別の可能性は、更にドイツ連邦共和国特許出願公開第４３３４１９５号明細書により公知になっている。しかし１列深溝玉軸受として構成されるこのラジアル転がり軸受では、転動体は玉でなくいわゆる球面ころにより形成され、これらの球面ころは、球基本形状から対称に平らにされかつ互いに平行に配置される２つの側面を持っている。これらの球面ころの両側面の間の幅は、外レースの内側と内レースの外側との間の間隔より小さく構成されているので、軸受への球面ころの充填はいわゆる軸線方向組立て方法で行うことができ、球面ころが内レースと外レースとの間の間隔を通って軸線方向に導入可能である。その場合球面ころの中心が転動体転動路軸線の高さにあると、球面ころが９０°回されるので、その球転動面で転動体転動路内を転がることができる。

これらの特別に形成される球面ころを軸線方向に軸受へ挿入し、それによりラジアル転がり軸受に多数の転動体をほぼ完全に充填できるにもかかわらず、このような転がり軸受は、軸受の負荷能力の望まれる増大に関して、せいぜい１つの妥協であるにすぎない。これは、球面ころが、軸受への軸線方向導入を可能にするため、適当に幅狭く又はその両側面の間の適当に小さい幅で構成されて、内レースと外レースとの間の間隔を通して軸受へ問題なく導入できるようにできる、という事実に基いている。同様に転動体の回転をその作動姿勢で可能にし、この作動姿勢で軸受全体に大きすぎる半径方向遊隙が生じないようにするため、レースにある転動体転動路を比較的平らにかつ幅狭く形成することができる。しかし比較的幅の狭い球面ころ及び平らな転動体転動路は、転動体転動路に対する球面ころの接触面を比較的小さくするので、このようなラジアル軸受の軸線方向及び半径方向の負荷能力が再び減少し、転動体の数が多いという最初の利点が殆ど相殺される。

従ってこれらの欠点を回避するため、本願の出願時点にまだ公開されてないドイツ連邦共和国特許出願第１０２００５０１４５５６．６号明細書により、球面ころの側面の間の幅を、その球基本形状の直径の少なくとも７０％に増大し、レースにある溝状転動体転動路を、球面ころの球基本形状の直径の１７％〜１９％の深さ及び７５％〜７８％の幅を持つように構成することが提案された。なぜならば、それにより球面ころの転動路に対して球面ころの球基本形状の周囲の約４５％の球面ころの全接触面が生じ、従来の深溝玉軸受の玉もレースにあるその転動路に対して同じ全接触面を持っているからである。しかし転動体転動路を区画する内レースの曲げ縁と外レースの曲げ縁との間隔は、それにより球面ころの幅より小さいので、ラジアル転がり軸受へのその挿入は、偏心組立て方法でのみ可能であり、球面ころは、その側面を互いに当接させて、互いに偏心して配置される両方のレースの間の自由空間へ横に、転動体転動路へ挿入される。しかし球面ころの平らにされる側面は、偏心組立て方法によっても、１列深溝玉軸受に対し多い数の転動体を軸受に取付けることが可能である。球面ころを軸受に充填した後、内レースが外レースに対して同心的な位置へもたらされるので、球面ころがその転動軌道のピッチ円上に互いに等間隔で分布され、９０°回され、最後に保持器が軸受へ挿入される。

このように構成される球面ころ軸受により、球面ころは深溝玉軸受と同じようにレースにあるその転動路に対して大きい接触面を持ち、従来の１列深溝玉軸受より多くの数の転動体を軸受に設けることができたけれども、偏心組立て方法に制約されて、軸線方向組立て方法において可能なもっと多い転動体の数より転動体の数を減少せねばならなかった。それにより従来の深溝玉軸受よりも、軸受の軸線方向構造空間及び重量を減少でき、その軸線方向負荷可能性を高めることはできたが、軸受の軸線方向及び半径方向負荷能力の増大は比較的小さくなった。

公知の従来技術の解決策の考察された欠点から出発して、本発明の基礎となっている課題は、ラジアル転がり軸受特に１列球面ころ軸受において、球面ころが、レースにある転動路に対して大きい接触面を得るため、偏心組立て方法で可能な大きい幅を持ち、かつ軸受の負荷能力を高めるため、軸線方向組立て方法で得られる一層大きい数を持つようにすることである。

本発明によれば、この課題は、請求項１の上位概念に記載のラジアル転がり軸受において、レースにある溝状転動路を区画する曲げ縁の少なくとも１つが、その高さを減少されて形成されて、ラジアル軸受が、この曲げ縁と半径方向に対向する曲げ縁との間の増大される間隔を介して、軸線方向組立て方法で、増大する数の球面ころを装着可能であることによって、解決される。本発明により構成されるラジアル転がり軸受の好ましい構成及び展開は従属請求項に記載されている。

請求項２によれば、本発明により構成されるラジアル転がり軸受の特に好ましい実施形態では、内レースの外側にある転動路を区画する曲げ縁の１つが高さを減少して形成されている。なぜならばこれは、球面ころの組立ての際、外レースにある曲げ縁の１つの高さ減少より有利なことがわかったからである。

これから出発して、本発明により構成されるラジアル転がり軸受は、請求項３及び４によれば、内レースにある転動路の深さが、高さを減少されない曲げ縁に対して球面ころの球基本形状の直径の約２０％であり、この転動路の深さが、高さを減少される曲げ縁に対して、球基本形状の直径の約１２％であり、外レースの内側にある転動路の深さが、その曲げ縁に対して、球面ころの球基本形状の直径の約１７％である。このような寸法を持つ転動体転動路の構成は、従来の深溝玉軸受において定評のある経験値に一致し、球面ころが、ラジアル軸受遊隙に関係して、中心姿勢から軸受の８〜１６分の許容傾斜位置でも、その転動路に対して高い順応度を示し、従って軸受は十分な負荷能力を持つ。

請求項５及び６によれば、本発明により構成されるラジアル転がり軸受の好ましい実施形態は、外レースにある転動路一方の曲げ縁が、半径方向に対向しかつ内レースにある転動路の高さを減少されない曲げ縁に対して、球面ころの球基本形状の直径の約６３％の間隔をとっており、外レースにある転動路の他方の曲げ縁が、半径方向に対向しかつ内レースにある転動路の高さを減少される曲げ縁に対して、球面ころの球基本形状の直径の約７１％の間隔をとっている。球面ころが、その側面の間に、球面ころの球基本形状の直径の７０％の間隔を持っているので、大きい間隔を持つ軸受側から、曲げ縁の間を通って、球面ころを軸受へ導入し、それからその作動位置へ９０°揺動させることが、困難なしに可能である。同時に、前記の間隔により十分深い球面ころ用転動路及びその高い曲げ縁は、球面ころが軸受の半径方向負荷能力を高める大きい接触面をその転動面に対して持つのを保証し、高さを減少される曲げ縁の方向における軸受の軸線負荷能力は僅かだけ限定される。

本発明により構成されるラジアル転がり軸受の別の実施形態として、更に請求項７によれば、内レースにあって高さを減少される曲げ縁に加えて、対角線上に対向して外レースに設けられる曲げ縁が高さを減少されて形成されていることが提案される。この実施形態において請求項８及び９によれば、外レースにある転動路の深さが、高さを減少される曲げ縁に対して、球面ころの球基本形状の直径の約９％であり、この転動路の深さが、高さを減少されない曲げ縁に対して、球面ころの球基本形状の直径の約１７％であり、外レースにある転動路の両方の曲げ縁が、内レースにある転動路の半径方向に対向する曲げ縁に対して、それぞれ球面ころの球基本形状の直径の約７１％の間隔を持っている。このような実施形態は、軸受の作動中に生じる軸線方向力が、主としてレースの転動路が高さを減少されない曲げ縁により区画される方向にのみ作用する場合に、特に有利である。しかしこの実施形態の主な利点は、球面ころが軸受の軸線方向両側から球面ころ軸受へ導入可能なことである。なぜならば、両方のレースの半径方向に対向する曲げ縁の間隔は、球面ころの両側面の間の間隔よりそれぞれ大きいからである。

本発明により構成される球面ころ軸受は、従って従来技術から公知の球面ころ軸受に対して次の利点を持っている。即ち一方のレースにある転動路の少なくとも１つの高さを減少されて形成される曲げ縁によって、今まで偏心組立て方法によってのみ組立て可能で球基本形状の直径の７０％の幅を持ちかつ既に形成されている転動路に対して大きい接触面を持つ球面ころを、軸線方向組立て方法によっても軸受へ挿入するのが今や可能になるので、これらの球面ころの数を、偏心組立て方法において可能な球面ころの数より更に増大することができる。それにより本発明により構成されるラジアル転がり軸受は、従来の１列深溝玉軸受に対する公知の球面ころ軸受の利点、即ち軸線方向に減少する構造空間、減少する重量及び増大する転動体の数と、他の公知の球面ころ軸受に対して偏心組立て方法で組立てられる球面ころ軸受の利点、即ち転動体とその転動路との大きい接続面及び大きい軸線方向負荷能力とをまとめるので、全体として両方の公知の軸受様式に対する本発明による球面ころ軸受の著しく増大した半径方向及び軸線方向負荷能力が生じる。

本発明により構成されるラジアル転がり軸受の好ましい実施例が、添付図面を参照して以下に詳細に説明される。

１列球面ころ軸受として構成されるラジアル転がり軸受１が図１から明らかにわかり、外レース２、内レース３、及びこれらのレース２，３の間に設けられる球面ころ４を含み、これらの球面ころ４は、図２から明らかなように、球基本形状から対称に平らにされかつ互いに平行に配置されるそれぞれ２つの側面５，６を持ち、図示しない保持器により周方向に互いに等間隔に保持される。これらの球面ころ４は、同様に図２から明らかにわかるように、その側面５，６の間に、その球基本形状の直径ｄ_Ｋの約７０％の幅ｂ_Ｋを持ち、その転動面７で、外レース２の内側８及び内レース３の外側９に加工される溝状転動路１０，１１内を転がり、これらの転動路１０，１１はそれぞれ２つの曲げ縁１２，１３及び１４，１５により区画され、かつ深さｔ_ＬＡ，ｔ_ＬＩ及び幅ｂ_ＬＡ，ｂ_ＬＩを持ち、球面ころ４とその転動路１０，１１との全接触面は、球面ころ４の球基本形状の周囲の約４５％である。

このように構成される球面ころ４により、ラジアル転がり軸受１の負荷能力を高めるため、本発明によれば、内レース３にある溝状転動路１１を区画する軸線方向曲げ縁１５が、図２に示すように、その半径方向高さを減少されて形成されて、ラジアル転がり軸受１が、外レース２の半径方向に対向する曲げ縁１３に対してこの曲げ縁１５の増大される間隔ａ_Ｌ２を経て、増大する数の球面ころ４を軸線方向組立て方法で装着可能である。

転動路１０，１１への球面ころ４の高い順応度を得るため、これが次のようにして有利に実現される。即ち高さを減少されない曲げ縁１４に対して内レース３にある転動路１１の深さｔ_ＬＩ１が、図２に示すように、球面ころ４の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約２０％を持つように構成され、高さを減少される曲げ縁１５に対する転動路１１の深さｔ_ＬＩ２が球基本形状の直径ｄ_Ｋの約１２％を持つように構成されている。同様に図２に寸法矢印で示すように、曲げ縁１２，１３に対して外レース２の内側にある転動路１０の深さｔ_ＬＡ１が、いずれも球面ころ４の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約１７％であり、従って従来の１列深溝玉軸受にある転動路の構成に一致している。

更に図２に示すように、両方のレース２，３にある曲げ縁１２，１３及び１４，１５の異なる高さの構成によって、外レース２にある転動路１０の一方の曲げ縁１２が、内レース３にある転動路１１の高さを減少されない半径方向対向曲げ縁１４に対して、球面ころ４の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約６３％の間隔ａ_Ｌ１をとり、外レース２にある転動路１０の他方の曲げ縁１３が、内レース３にある転動路１１の高さを減少される半径方向曲げ縁１５に対して、球面ころ４の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約７１％の間隔ａ_Ｌ２をとっている。球面ころ４は、その側面５，６の間に、その球基本形状の直径の７０％の間隔を持っているので、７１％の間隔ａ_Ｌ２を持つ軸受側から曲げ縁１３，１５の間を通って、球面ころ４を軸線方向にラジアル転がり軸受１へ導入し、それから図２に運動矢印及び破線の中間位置により示すように、その作動位置へ９０°揺動させることが、困難なしに可能である。

図３から、本発明により構成されるラジアル転がり軸受１の第２の実施例がわかり、第１実施例において説明したように内レース３にある高さを減少される曲げ縁１５に加えて対角線状に対向して外レース２に設けられる曲げ縁１２も高さを減少されて形成されている。この実施例では、外レース２にある転動路１０の深さｔ_ＬＡ１は、高さを減少される曲げ縁１２に対して、球面ころ４の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約９％であり、その深さｔ_ＬＡ２は、高さを減少されない曲げ縁１３に対して球基本形状の直径ｄ_Ｋの約１２％であるので、外レース２にある転動路１０の両方の曲げ縁１２，１３は、内レース３にある転動路１１の半径方向に対向する曲げ縁１４，１５に対して、球面ころ４の球基本形状の直径ｄ_Ｋの約７１％の間隔をそれぞれとっている。軸受の作動中に生じる軸線方向力が、主としてレース２，３の高さを減少されない曲げ縁１３，１４の方へ作用する時、このような実施例が適用可能であり、軸線方向両側から球面ころ４をラジアル転がり軸受へ導入できるという点で、有利なことがわかった。

本発明により構成される保持器なしの球面ころ軸受の拡大正面図を示す。 本発明により構成される球面ころ軸受の第１実施例の拡大断面図を示す。 本発明により構成される球面ころ軸受の第２実施例の拡大断面図を示す。

符号の説明

１ ラジアル転がり軸受
２ 外レース
３ 内レース
４ 球面ころ
５，６ ４の側面
７ ４の転動面
８ ２の内側
９ ３の外側
１０ ８にある転動路
１１ ９にある転動路
１２，１３ １０の曲げ縁
１４，１５ １１の曲げ縁
ｂ_Ｋ ４の幅
ｄ_Ｋ ４の球基本形状の直径
ｔ_ＬＡ１，ｔ_ＬＡ２ １０の深さ
ｔ_ＬＩ１，ｔ_ＬＩ２ １１の深さ
ｂ_ＬＡ １０の幅
ｂ_Ｌ１ １１の幅
ａ_Ｌ１ １２と１４との間隔
ａ_Ｌ２ １３と１５との間隔

Claims (9)

1. ラジアル転がり軸受（１）であって、外レース（２）、内レース（３）、及びこれらのレース（２，３）の間に設けられる多数の球面ころ（４）を含み、これらの球面ころ（４）が、球基本形状から対称に平らにされかつ互いに平行に配置されるそれぞれ２つの側面（５，６）を持ち、かつ保持器により周方向に互いに等間隔に保持され、球面ころ（４）が、その側面（５，６）の間にその球基本形状の直径の約７０％の幅（ｂ_Ｋ）を持ち、かつその転動面（７）で、外レース（２）の内側（８）及び内レース（３）の外側（９）にそれぞれ加工される溝状転動路（１０，１１）内を転がり、これらの転動路（１０，１１）が、それぞれ２つの曲げ縁（１２，１３，１４，１５）により軸線方向に区画され、かつ転動路（１０，１１）に対する球面ころ（４）の全接触面を球面ころ（４）の球基本形状の周囲の約４０％とする深さ（ｔ_ＬＡ，ｔ_ＬＩ）及び幅（ｂ_ＬＡ，ｂ_ＬＩ）を持っているものにおいて、レース（２，３）にある溝状転動路（１０，１１）を区画する曲げ縁（１２，１３，１４，１５）の少なくとも１つが、その高さを減少されて形成されて、ラジアル軸受（１）が、この曲げ縁（１２，１３，１４，１５）と半径方向に対向する曲げ縁（１２，１３，１４，１５）との間の増大される間隔（ａ_Ｌ２）を介して、軸線方向組立て方法で、増大する数の球面ころ（４）を装着可能であることを特徴とする、ラジアル転がり軸受。
2. 内レース（３）の外側（９）にある転動路（１１）を区画する曲げ縁（１４，１５）の１つが高さを減少して形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のラジアル転がり軸受。
3. 内レース（３）にある転動路（１１）の深さ（ｔ_Ｌ２）が、高さを減少されない曲げ縁（１４）に対して球面ころ（４）の球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約２０％であり、この転動路の深さ（ｔ_Ｌ２）が、高さを減少される曲げ縁（１５）に対して、球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約１２％であることを特徴とする、請求項２に記載のラジアル転がり軸受。
4. 外レース（２）の内側（８）にある転動路（１０）の深さ（ｔ_ＬＡ１）が、その曲げ縁（１２，１３）に対して、球面ころ（４）の球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約１７％であることを特徴とする、請求項３に記載のラジアル転がり軸受。
5. 外レース（２）にある転動路（１０）の一方の曲げ縁（１２）が、半径方向に対向しかつ内レース（３）にある転動路（１１）の高さを減少されない曲げ縁（１４）に対して、球面ころ（４）の球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約６３％の間隔（ａ_Ｌ１）をとっていることを特徴とする、請求項４に記載のラジアル転がり軸受。
6. 外レース（２）にある転動路（１０）の他方の曲げ縁（１３）が、半径方向に対向しかつ内レース（３）にある転動路（１１）の高さを減少される曲げ縁（１５）に対して、球面ころ（４）の球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約７１％の間隔（ａ_Ｌ１）をとっていることを特徴とする、請求項４に記載のラジアル転がり軸受。
7. 内レース（３）にあって高さを減少される曲げ縁（１５）に加えて、対角線上に対向して外レース（２）に設けられる曲げ縁（１２）が高さを減少されて形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のラジアル転がり軸受。
8. 外レース（２）にある転動路（１０）の深さ（ｔ_ＬＡ１）が、高さを減少される曲げ縁（１２）に対して、球面ころ（４）の球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約９％であり、この転動路（１０）の深さ（ｔ_ＬＡ２）が、高さを減少されない曲げ縁（１３）に対して、球面ころ（４）の球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約１７％であることを特徴とする、請求項７に記載のラジアル転がり軸受。
9. 外レース（２）にある転動路（１０）の両方の曲げ縁（１２，１３）が、内レース（３）にある転動路（１１）の半径方向に対向する曲げ縁（１４，１５）に対して、それぞれ球面ころ（４）の球基本形状の直径（ｄ_Ｋ）の約７１％の間隔（ａ_Ｌ１，ａ_Ｌ２）を持っていることを特徴とする、請求項８に記載のラジアル転がり軸受。

Images