JP5815367B2 - Tandem type double row angular contact ball bearing - Google Patents
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Description
本発明は、タンデム型複列アンギュラ玉軸受に関する。 The present invention relates to a tandem type double row angular contact ball bearing.
軸受には、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負荷することができるアンギュラ玉軸受がある。玉(ボール)と内輪・外輪とは接触角をもっており、接触角が大きくなるほどアキシアル荷重の負荷能力が大きくなり、接触角が小さいほど、高速回転に有利となる。 As the bearing, there is an angular ball bearing capable of applying a radial load and an axial load in one direction. The ball and the inner ring / outer ring have a contact angle. The larger the contact angle, the greater the load capacity of the axial load, and the smaller the contact angle, the more advantageous for high-speed rotation.
ところで、転がり抵抗を低減するために、円すいころ軸受に代わるものとして複列アンギュラ玉軸受(タンデム型)がある(特許文献1)。また、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受を自動車のトランスファに使用したものがある(特許文献2)。なお、トランスファとは、4WD車で、トランスミッションから来る動力を前後輪に分けて伝える装置であり、通常はデファレンシャル装置(差動装置)も一緒に組み込まれており、これを総称してセンターデフと呼んでいる。また、複列アンギュラ玉軸受とは、単列アンギュラ玉軸受を背面組合せとし、内輪、外輪をそれぞれ一体にした構造で、両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、しかも、モーメント荷重に対する負荷能力がある軸受である。 By the way, in order to reduce rolling resistance, there is a double row angular contact ball bearing (tandem type) as an alternative to the tapered roller bearing (Patent Document 1). In addition, there is one in which this tandem type double row angular ball bearing is used for an automobile transfer (Patent Document 2). A transfer is a 4WD vehicle that transmits the power coming from the transmission to the front and rear wheels. Usually, a differential device (differential device) is also built in. I'm calling. A double row angular contact ball bearing is a structure in which a single row angular contact ball bearing is combined on the back and the inner ring and outer ring are integrated into one body, so that it can load an axial load in both directions, and has a load capacity for moment load. It is a certain bearing.
タンデム型複列アンギュラ玉軸受は、図5に示すように、複列の軌道面1a、1bを有する内輪2と、この内輪2の軌道面1a、1bと対応する複列の軌道面3a、3bを有する外輪4と、内輪2および外輪4の各列の軌道面1a、1b、3a、3b間に介装される複列の玉群5、6とを備える。複列の玉群5、6は、それぞれ異なるピッチ円直径をもっている。また、各玉群5、6のボール7,8は内輪2と外輪4との間に配置される保持器9,10に保持されている。
As shown in FIG. 5, the tandem type double-row angular ball bearing includes an
前記特許文献2に記載のデファレンシャル装置は、図6に示すように、デファレンシャルケース101と、このデファレンシャルケース101内に配置される差動減速機構(図外)と、差動減速機構のリングギヤ(図外)に噛合するピニオンギヤ104と、ピニオンギヤ104を支持するピニオン軸105とを備え、ピニオン軸105が軸受106、107を介して回転自在にデファレンシャルケース101内に支持されている。
As shown in FIG. 6, the differential device described in
そして、軸受106、107にそれぞれタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用している。ピニオンギヤ104側に配設される一方の軸受106は、内輪2の大径側端面2a(外輪4よりもピニオンギヤ104側に突出している端面)がピニオンギヤ104の端面104aに圧接するとともに、外輪4の反ピニオンギヤ側の端面4aがケース101の内面に形成された段差面108に圧接している。
And tandem type double row angular contact ball bearings are used for the
他方の軸受107は、内輪2の大径側端面2a(外輪4よりも反ピニオンギヤ側に突出している端面)がピニオンフランジ100の端縁100aに圧接するとともに、外輪4のピニオンギヤ側の端面4aがケース51の内面に形成された段差面109に圧接している。また、ピニオン軸105は、そのピニオンギヤ104側は大径とされて段差部105aが形成され、この段差部105aと他方の軸受107の内輪2との間にスリーブ110が介在されている。
The
この場合、ピニオン軸105の端部のねじ部111にナット部材(図示省略)を螺合することによって、ピニオンフランジ100を介して軸受106、107に予圧を付与することになる。すなわち、軸受106、107に予圧を付与することによって、軸受支持構造の剛性が増し、ピニオン軸105の位置が安定してリングギヤとの噛み合いが良好となる。
In this case, a preload is applied to the
また、軸受106、107の内輪2、外輪4、ボール7,8等は、SUJ2などの軸受鋼にて構成される。
Further, the
また、特許文献3に示すピニオン軸支持用軸受装置では、ピニオンフロント側軸受が単列アンギュラ玉軸受で、そのアキシアルすきまが、ピニオンリア側軸受のタンデムアンギュラ玉軸受の小径列アキシアルすきまと概略同一と規定されている。これにより、単列アンギュラとタンデムアンギュラ玉軸受との荷重分配の割合の均一化を図っている。 Further, in the pinion shaft support bearing device shown in Patent Document 3, the pinion front side bearing is a single row angular ball bearing, and the axial clearance thereof is substantially the same as the small diameter row axial clearance of the tandem angular ball bearing of the pinion rear side bearing. It is prescribed. Thereby, the ratio of the load distribution between the single row angular contact and the tandem angular contact ball bearing is made uniform.
ところで、ピニオンフロント・リア両軸受がタンデムアンギュラ玉軸受であった場合、従来技術によるすきま設定ができない。このため、前記特許文献3に記載のものでは、ピニオンフロント側軸受を単列アンギュラ玉軸受とし、ピニオンリア側軸受をタンデムアンギュラ玉軸受としている。 By the way, when both the pinion front and rear bearings are tandem angular ball bearings, the clearance cannot be set by the conventional technology. For this reason, in the thing of the said patent document 3, the pinion front side bearing is made into the single row angular ball bearing, and the pinion rear side bearing is made into the tandem angular ball bearing.
しかしながら、ピニオンフロント側の負荷荷重はピニオンリア側と比して小さいものの、面圧過大及び肩乗上げを防止するためには、ピニオンフロント・リアの両軸受をタンデムアンギュラ玉軸受にしなければならない場合がある。このため、従来では、タンデムアンギュラ玉軸受を使用したデファレンシャルは、ピニオンフロント・リアの両軸受ともタンデムアンギュラ玉軸受が一般的である。 However, although the load on the pinion front side is smaller than that on the pinion rear side, both pinion front and rear bearings must be tandem angular ball bearings to prevent excessive surface pressure and shoulder climbing. There is. For this reason, conventionally, a differential using a tandem angular ball bearing is generally a tandem angular ball bearing for both the pinion front and rear bearings.
このように、ピニオンフロント・リアの両軸受をタンデムアンギュラ玉軸受にした場合、タンデムアンギュラ玉軸受単体での大径列・小径列の荷重分配を均等にしなければ、大径列・小径列のどちらか一方で荷重負荷割合が大きくなり、短寿命となるおそれがある。 In this way, when both the pinion front and rear bearings are tandem angular ball bearings, if the load distribution of the large diameter row and small diameter row in the tandem angular ball bearing alone is not even, either the large diameter row or the small diameter row On the other hand, there is a possibility that the load ratio increases and the service life is shortened.
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、荷重負荷時において大径列と小径列との荷重負荷割合が均一化され、長寿命化を図ることができるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を提供しようとするものである。 Therefore, in view of such circumstances, the present invention aims to provide a tandem double-row angular contact ball bearing in which the load ratio between the large-diameter row and the small-diameter row is equalized when a load is applied, and the life can be extended. To do.
本発明のダンデム型複列アンギュラ玉軸受は、複列の軌道面を有する内輪と、この内輪の軌道面と対応する複列の軌道面を有する外輪と、内輪および外輪の各列の軌道面間に、それぞれ異なるピッチ円直径をもって介装される複列の玉群とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受であって、荷重無負荷時において、小径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅を、大径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅よりも大きくした内輪及び外輪を有し、荷重負荷時においては、小径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅と大径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅とを同一にした内輪及び外輪となるものである。ここで、組幅とは、この玉軸受全体の軸方向長さである。 The Dandem double row angular contact ball bearing of the present invention includes an inner ring having a double row raceway surface, an outer ring having a double row raceway surface corresponding to the raceway surface of the inner ring, and a raceway surface between each row of the inner ring and the outer ring. Tandem type double-row angular contact ball bearings having double-row ball groups interposed with different pitch circle diameters, which accommodate balls only on the small-diameter row side when no load is applied. a set width when, have inner and outer rings is larger than the set width when accommodating the balls of the ball group only large径列side, at the time of load application, the balls of the ball group only the small-diameter column-side The inner ring and the outer ring are the same when the group width when accommodated and the group width when the balls of the ball group are accommodated only on the large diameter row side. Here, the set width is the axial length of the entire ball bearing.
本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受によれば、荷重負荷時において、小径列側と大径列側との荷重負荷割合の均一化を図ることができる。荷重負荷時に組幅が同一となるような荷重とは、予圧荷重であり、例えば、デファレンシャル装置のピニオン軸支持軸受に対し負荷されている初期荷重である。 According to the tandem double-row angular contact ball bearing of the present invention, it is possible to equalize the load ratio between the small diameter row side and the large diameter row side when a load is applied. The load with the same assembly width when the load is applied is a preload load, for example, an initial load applied to the pinion shaft support bearing of the differential device.
また、他のダンデム型複列アンギュラ玉軸受は、複列の軌道面を有する内輪と、この内輪の軌道面と対応する複列の軌道面を有する外輪と、内輪および外輪の各列の軌道面間に、それぞれ異なるピッチ円直径をもって介装される複列の玉群とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受であって、荷重無負荷時において、小径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅を、大径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅よりも大きくした内輪及び外輪を有し、荷重負荷時においては、小径列側にのみ玉群のボールを収容したときの軸方向弾性変位量と、大径列側にのみ玉群のボールを収容したときの軸方向弾性変位量とを同一にした内輪及び外輪となるものである。このように設定することによって、小径列側にのみボールを収容したときの組幅と大径列側にのみボールを収容したときの組幅とを、安定して同一とすることができる。この際、小径列側にのみ玉群のボールを収容したときの軸方向弾性変位量と、大径列側にのみ玉群のボールを収容したときの軸方向弾性変位量とを、少なくとも、ボール径、初期接触角、内輪の軌道面の曲率、および外輪の軌道面の曲率を含むパラメータに基づいて、同一にすることができる。 In addition, other Dandem double row angular contact ball bearings include an inner ring having a double row raceway surface, an outer ring having a double row raceway surface corresponding to the raceway surface of the inner ring, and a raceway surface of each row of the inner ring and the outer ring. A tandem double-row angular contact ball bearing with a double-row ball group interposed between them with different pitch circle diameters, and accommodates the balls of the ball-group only on the small-diameter row side when no load is applied The inner group and outer ring have a set width that is larger than the set width when the ball group balls are accommodated only on the large diameter row side, and the ball group balls only on the small diameter row side when a load is applied. The inner ring and the outer ring have the same amount of elastic displacement in the axial direction when the ball is accommodated and the amount of elastic displacement in the axial direction when the balls of the ball group are accommodated only on the large diameter row side . By setting in this way, the set width when the balls are accommodated only on the small diameter row side and the set width when the balls are accommodated only on the large diameter row side can be stably made the same. At this time, at least the axial elastic displacement amount when the ball group ball is accommodated only on the small diameter row side and the axial elastic displacement amount when the ball group ball is accommodated only on the large diameter row side are at least the ball diameter, the initial contact angle, the curvature of the inner ring raceway surface, and on the basis of parameters including the curvature of the raceway surface of the outer ring can be Rukoto the same.
保持器材料が、例えば、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイト、およびポリエーテルエーテルケトンから選ばれた少なくとも一種類からなるものであってもよい。すなわち、保持器をこのようなエンジニアリングプラスチック等の樹脂保持器とすることができる。 The cage material may be made of at least one selected from, for example, polyamide, polyphenylene sulfite, and polyether ether ketone. That is, the cage can be a resin cage such as engineering plastic.
保持器には強化材が充填され、その充填率を30%以上とするのが好ましい。強化材が炭素繊維やガラス繊維等の繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics:FRP)であってもよい。 The cage is preferably filled with a reinforcing material, and the filling rate is preferably 30% or more. The reinforcing material may be a fiber reinforced plastic (FRP) such as carbon fiber or glass fiber.
前記ボールをセラミックス製としてもよい。このように、ボールをセラミックス製とすることによって、従来一般的に使用されていた鋼製のボールを使用した玉軸受に比べて、ボールと、外輪の軌道面及び内輪の軌道面との接触部に作用する転がり摩擦の低減を図れる。すなわち、セラミックス製のボールと、鋼等の硬質金属製の外輪及び内輪とを当接させる為、異種材料同士の接触状態となり、同種金属同士の接触状態に比べて、当接部での摩擦抵抗が低減される。同時に、セラミックス製のボールは、鋼製のボールに比べて弾性変形量が少ないので、当接部に存在するヘルツの接触楕円が小さくなる。さらには、金属に比べて比重が小さく、慣性質量が小さいため、セラミックス製のボール自体の転がり抵抗も小さい。 The ball may be made of ceramics. Thus, by making the ball made of ceramics, the contact portion between the ball and the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface as compared with the ball bearing using a steel ball that has been generally used conventionally. It is possible to reduce the rolling friction acting on the. In other words, since ceramic balls and outer rings and inner rings made of hard metal such as steel are brought into contact with each other, different materials are in contact with each other. Is reduced. At the same time, ceramic balls have a smaller amount of elastic deformation than steel balls, so that the Hertzian contact ellipse present at the abutting portion is reduced. Furthermore, since the specific gravity is smaller than that of metal and the inertial mass is small, the rolling resistance of the ceramic ball itself is also small.
内輪、外輪、およびボールのうち少なくともいずれか1つの部材に窒化処理を施したものであってもよい。ここで、窒化処理とは、アルミニウム、クロム、モリブデンなどの窒化物形成元素を含む鋼を、アンモニアまたは窒素を含んだ雰囲気中に暴露し、オーステナイト化温度以下の温度域で加熱することにより、鋼の表面近傍(1mm以内)に窒素を浸透させて硬化させる処理である。耐磨耗性、耐疲労性、耐腐食性、耐熱性の向上を図ることができる。 At least one member of the inner ring, the outer ring, and the ball may be subjected to nitriding treatment. Here, the nitriding treatment is performed by exposing a steel containing a nitride-forming element such as aluminum, chromium or molybdenum to an atmosphere containing ammonia or nitrogen and heating it in a temperature range below the austenitizing temperature. This is a treatment in which nitrogen is infiltrated into the vicinity of the surface (within 1 mm) and cured. Abrasion resistance, fatigue resistance, corrosion resistance, and heat resistance can be improved.
内輪、外輪、およびボールのうち少なくともいずれか1つの部材に結晶粒微細化強化を施したものであってもよい。結晶粒微細化強化処理は、例えば、浸炭窒化された組織を低温で2次焼き入れする処理である。この結晶粒微細化強化を施すことによって、鋼材の結晶粒が小さくなって疲労強度が向上する。 At least any one member of the inner ring, the outer ring, and the ball may be strengthened by crystal grain refinement. The crystal grain refinement strengthening process is, for example, a process of second quenching the carbonitrided structure at a low temperature. By applying this grain refinement strengthening, the crystal grains of the steel material become smaller and the fatigue strength is improved.
内輪、外輪、およびボールのうち少なくともいずれか1つの部材が浸炭鋼であってもよい。ここで、浸炭鋼とは、浸炭後,肌焼(はだやき)を行って表面を硬化させた鋼である。また、浸炭とは、鋼の表面部の炭素含有量を増加させるため,炭素を含む媒剤中で加熱する処理である。コークス,木炭などによる固体浸炭,シアン化物による液体浸炭,一酸化炭素,メタンなどによるガス浸炭がある。浸炭鋼は、耐摩耗性が大きく内部は粘り強い。 Carburized steel may be sufficient as at least any one member among an inner ring | wheel, an outer ring | wheel, and a ball | bowl. Here, the carburized steel is steel whose surface has been hardened by carburizing (chadding) after carburizing. Carburization is a process of heating in a medium containing carbon in order to increase the carbon content of the steel surface. Solid carburization with coke, charcoal, etc., liquid carburization with cyanide, gas carburization with carbon monoxide, methane, etc. Carburized steel has high wear resistance and is persistent inside.
浸炭鋼としては、クロムモリブデン鋼であっても、クロム鋼であってもよい。クロムモリブデン鋼には、SMn420やSCM435等がある。クロム鋼にはSCr415やSCr420等がある。 The carburized steel may be chromium molybdenum steel or chrome steel. Examples of chromium molybdenum steel include SMn420 and SCM435. Examples of chromium steel include SCr415 and SCr420.
このタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、デファレンシャルケースと、このデファレンシャルケース内に配置される差動減速機構と、差動減速機構のリングギヤに噛合するピニオンギヤと、ピニオンギヤを支持するピニオン軸とを備えたデファレンシャル装置に用いることができる。 The tandem double-row angular contact ball bearing includes a differential case, a differential reduction mechanism disposed in the differential case, a pinion gear that meshes with a ring gear of the differential reduction mechanism, and a pinion shaft that supports the pinion gear. It can be used for a differential device.
本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受では、荷重負荷時において、小径列側と大径列側との荷重負荷割合の均一化を図ることができ、長寿命化を図ることができる。 In the tandem double-row angular contact ball bearing of the present invention, when the load is applied, the load ratio of the small diameter row side and the large diameter row side can be made uniform, and the life can be extended.
特に、小径列側にのみボールを収容したときの軸方向弾性変位量と、大径列側にのみボールを収容したときの軸方向弾性変位量とを同一となるように設定することによって、荷重負荷割合の均一化をより安定して図ることができる。 In particular, by setting the axial elastic displacement amount when the ball is accommodated only on the small diameter row side and the axial elastic displacement amount when the ball is accommodated only on the large diameter row side to be the same, the load The load ratio can be made more uniform.
ポリアミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエーテルケトン等のエンジニアリングプラスチック等の樹脂保持器を用いれば、重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適となる。特に、樹脂保持器では、射出成形で形成することができるので、特異形状の保持器でも製作し易い利点がある。 If resin cages such as engineering plastics such as polyamide, polyphenylene sulfite, and polyether ether ketone are used, the weight is small and the coefficient of friction is small, which is suitable for reducing torque loss and cage wear at the time of starting the bearing. In particular, since the resin cage can be formed by injection molding, there is an advantage that even a cage having a unique shape can be easily manufactured.
充填率を30%以上とされた強化材が充填されたものでは、保持器の強度向上を図ることができ、タンデム型複列アンギュラ玉軸受として安定する。 When the reinforcing material is filled at a filling rate of 30% or more, the strength of the cage can be improved, and the tandem double-row angular ball bearing is stable.
セラミックス製のボールを用いれば、軽量化を図ることができ、しかも、接触面積を小さくでき、軸受の低トルク化を実現できる。 If ceramic balls are used, the weight can be reduced, the contact area can be reduced, and the torque of the bearing can be reduced.
内輪、外輪、およびボールのうち少なくともいずれか1つの部材に、窒化処理を施したもの、結晶粒微細化強化を施したもの、又は浸炭鋼を用いたものでは、それぞれの鋼材の特質を生かせることができ、一層の長寿命化等を図ることができる。 For at least one of the inner ring, outer ring, and ball, nitriding treatment, crystal grain refinement strengthening, or carburizing steel use, take advantage of the characteristics of each steel material Thus, the service life can be further extended.
前記したようなタンデム型複列アンギュラ玉軸受を、デファレンシャル装置に用いることによって、高品質のデファレンシャル装置を提供することができる。 By using the tandem type double-row angular ball bearing as described above for the differential device, a high-quality differential device can be provided.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図1は、本発明に係るタンデム型複列アンギュラ玉軸受を示し、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、複列の軌道面11a、11bを有する内輪12と、この内輪12の軌道面11a、11bと対応する複列の軌道面13a、13bを有する外輪14と、内輪12および外輪14の各列の軌道面11a、11b、13a、13b間に介装される複列の玉群15、16とを備える。玉群15、16はそれぞれ異なるピッチ円直径D1、D2をもっている。この場合、D1<D2とされる。内輪12の外径面には、軌道面11a、11b間に周方向溝23が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a tandem double-row angular contact ball bearing according to the present invention. The tandem double-row angular contact ball bearing includes an
玉群15、16はそれぞれ保持器19、20にて保持される。一方の保持器19は、周方向に沿って所定ピッチで複数のポケット30が形成されたリング状の本体部19aと、この本体部19aの軸方向内方端部に外径方向に突出する外鍔部19bと、本体部19aの軸方向内方端部に内径方向に突出する内鍔部19cとを備える。また、他方の保持器20は、周方向に沿って所定ピッチで複数のポケット31が形成されたリング体からなる。
そして、各保持器19、20のポケット30、31には、転動体としてのボール27,28が保持される。
The ball groups 15 and 16 are held by
Then, in the
また、小径側のボール27の接触角α1を大径側のボール28の接触角α2よりも大きくしている。ボール27(28)の内輪12の軌道面11a(11b)との接触点Pa(Pb)と、ボール27(28)の外輪14の軌道面13a(13b)との接触点Qa(Qb)とを結ぶ直線ma(mb)を形成するとともに、この軸受の中心軸線Lと直交する直線nを形成する。この直線ma(mb)と直線nとが成す角度α1(α2)が接触角である。そして、本発明では、α1>α2としている。接触角が大きいとアキシアル荷重の負荷能力が大きくなり、逆に、接触角が小さいと高速回転に有利となる。このため、本発明では、接触角が大きい利点と、接触角が小さい利点の両者を生かすため、小径側のボールの接触角を大径側のボールの接触角よりも大きくした。
Further, the contact angle α1 of the small-
保持器19、20は樹脂保持器である。この樹脂としてはエンジニアリングプラスチックが好ましい。ここで、エンジニアリングプラスチックとは、合成樹脂のなかで主に耐熱性が優れ、強度が必要とされる分野に使うことができるものであって、エンプラと略される。また、エンジニアリングプラスチックは、汎用エンジニアリングプラスチックとスーパーエンジニアリングプラスチックとがあり、この保持器19,20に用いるエンジニアリングプラスチックには両者を含む。以下に代表的なものを掲げる。なお、これらはエンジニアリングプラスチックの例示であって、エンジニアリングプラスチックが以下のものに限定されるものではない。また、この樹脂保持器19,20では、例えば射出成形にて形成することができる。
The
汎用エンジニアリングプラスチックには、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド6(PA6)、ポリアミド66(PA66)、ポリアセタール(POM)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、GF強化ポリエチレンテレフタレート(GF−PET)、超高分子量ポリエチレン(UHMW−PE)等がある。また、スーパーエンジニアリングプラスチックには、ポリサルホン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート(PAR)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポリマー(LCP)、熱可塑性ポリイミド(TPI)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリメチルベンテン(TPX)、ポリ1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート(PCT)、ポリアミド46(PA46)、ポリアミド6T(PA6T)、ポリアミド9T(PA9T)、ポリアミド11,12(PA11,12)、フッ素樹脂、ポリフタルアミド(PPA)等がある。 General-purpose engineering plastics include polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), polyamide 66 (PA66), polyacetal (POM), modified polyphenylene ether (m-PPE), polybutylene terephthalate (PBT), GF reinforced polyethylene terephthalate (GF). -PET), ultra high molecular weight polyethylene (UHMW-PE) and the like. Super engineering plastics include polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate (PAR), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), and polyetheretherketone. (PEEK), liquid crystal polymer (LCP), thermoplastic polyimide (TPI), polybenzimidazole (PBI), polymethylbenten (TPX), poly 1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate (PCT), polyamide 46 (PA46), There are polyamide 6T (PA6T), polyamide 9T (PA9T), polyamide 11,12 (PA11,12), fluororesin, polyphthalamide (PPA) and the like.
保持器19、20をこのような樹脂保持器とする場合、強化材(樹脂強化材)を充填するのが好ましい。その充填率を30%以上とするのが好ましい。強化材が炭素繊維やガラス繊維等の繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics:FRP)であってもよい。ここで、炭素繊維とは、アクリル繊維またはピッチ(石油、石炭、コールタールなどの副生成物)を原料に高温で炭化して作った繊維である。前者の原料を使った炭素繊維はPAN(Polyacrylonitrile)、後者を使った炭素繊維はPITCHと区分される。広義の意味で炭素の集合体である。グラファイトの結合により高い強度を得ている。グラファイトとは、炭素から成る元素鉱物である。炭素繊維は、耐摩耗性、耐熱性、熱伸縮性、耐酸性、電気伝導性、耐引張力などに優れ、アルミニウムなどの金属に比べても軽量である利点がある。また、ガラス繊維とは、溶融したガラスを細く引き伸ばし急冷固化して作られた繊維状材料である。繊維形式によって長繊維、短繊維に分類され、また組成によってアルカリガラス繊維と含アルカリガラス繊維に大別される。ガラス繊維は、耐食性,耐熱性,耐湿性,電気絶縁性に優れる。このため、樹脂に炭素繊維やガラス繊維を混ぜることで、軽量かつ強度のある素材となる。
When the
ところで、この軸受では、内輪12、外輪14、ボール27,28のいずれかの部材を、SCM420(クロムモリブデン鋼)、SCM435(クロムモリブデン鋼)、SCr415(クロム鋼)等の浸炭鋼にて構成したものである。ここで、浸炭鋼とは、浸炭後,肌焼(はだやき)を行って表面を硬化させた鋼である。また、浸炭とは、鋼の表面部の炭素含有量を増加させるため,炭素を含む媒剤中で加熱する処理である。
By the way, in this bearing, any member of the
浸炭は、例えば次のような熱処理工程を行う。まず、所定温度(例えば、840℃)の予熱を所定時間(例えば、30分)だけ行い、その後、所定高温(例えば、930℃)に加熱して浸炭工程(例えば、90分〜150分程度)を行う。次に、例えば30分程度拡散を行って、例えば、850℃程度の焼き入れを30分程度行う。 For carburizing, for example, the following heat treatment process is performed. First, preheating at a predetermined temperature (for example, 840 ° C.) is performed for a predetermined time (for example, 30 minutes), and then carburizing process (for example, about 90 to 150 minutes) by heating to a predetermined high temperature (for example, 930 ° C.). I do. Next, for example, diffusion is performed for about 30 minutes, and for example, quenching at about 850 ° C. is performed for about 30 minutes.
また、内輪12、外輪14、ボール27,28のいずれかの部材に窒化処理を施したものであってもよい。ここで、窒化処理とは、アルミニウム、クロム、モリブデンなどの窒化物形成元素を含む鋼を、アンモニアまたは窒素を含んだ雰囲気中に暴露し、オーステナイト化温度以下の温度域で加熱することにより、鋼の表面近傍(1mm以内)に窒素を浸透させて硬化させる処理である。耐磨耗性、耐疲労性、耐腐食性、耐熱性の向上を図ることができる。
Further, any member of the
また、内輪12、外輪14、およびボール27,28のうち少なくともいずれか1つの部材に結晶粒微細化強化を施したものであってもよい。結晶粒微細化強化処理(FA処理)は、例えば、浸炭窒化された組織を低温で2次焼入れする処理である。この結晶粒微細化強化を施すことによって、鋼材の結晶粒が小さくなって疲労強度が向上する。
Further, at least any one member of the
FA処理は、1次焼入時においてマルテンサイト中に十分な炭素を固溶させつつ、鋼のAc1変態点を下げる目的で窒化処理を施し、その後、2次焼入工程保持温度を低温化させて、微細な結晶粒を得る方法である。 In the FA treatment, nitriding treatment is performed for the purpose of lowering the Ac1 transformation point of steel while sufficiently dissolving carbon in martensite at the time of primary quenching, and then the holding temperature of the secondary quenching process is lowered. This is a method for obtaining fine crystal grains.
なお、内輪12や外輪14には、SUJ2等の軸受鋼を用いることができる。また、ボール27,28は、鋼球(SUJ2)、ステンレス鋼球(SUS440C)、炭素鋼球(SWCH10)、さらにはセラミックス球等にて構成できる。
For the
ボール27,28にセラミックス製のものを用いると、軸受鋼製の内輪12、及び外輪14に対して異種材料の組合せとなり、また鋼製転動体に比べて比重も小さいことから、軸受内部の摩擦及び磨耗が軽減される。ボール27、28を構成するセラミックの種類は特に限定しないが、例えば、窒化珪素(Si3N4)、ジルコニア(ZrO2)、炭化珪素(SiC)、アルミナ(Al2O3)等が、好適に使用できる。摩擦特性、加工性、比重等を考慮すると特に窒化珪素が望ましい。又、セラミックス製転動体の成形法に関しても、特に限定せず、常圧、加圧、HIP等、何れの成形法によるものでも利用可能である。これらセラミックス製転動体は、金型成形若しくは造粒成形によって一次成形され、常圧焼結、加圧焼結、HIP焼結等で二次成形して得られた素球を、ラッピング等で仕上げて完成球とされる。この中で最も安価な素球を得られるのは造粒成形−常圧焼結であるが、更に高性能を要求するならHIP焼結若しくは加圧焼結を施したものが望ましい。
When ceramic balls are used for the
図4は本発明にかかるタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用したデファレンシャル装置を示し、このデファレンシャル装置は、デファレンシャルケース51と、このデファレンシャルケース51内に配置される差動減速機構52と、差動減速機構52のリングギヤ53に噛合するピニオンギヤ54と、ピニオンギヤ54を支持するピニオン軸55とを備え、ピニオン軸55が軸受56、57を介して回転自在にデファレンシャルケース51内に支持されている。
FIG. 4 shows a differential apparatus using a tandem type double-row angular ball bearing according to the present invention. This differential apparatus includes a
そして、軸受56、57にそれぞれ前記図1や図2に示すタンデム型複列アンギュラ玉軸受を使用している。ピニオンギヤ54側に配設される一方の軸受56は、ピニオン軸55のピニオンギヤ54の端面54aに軸受56の内輪12の端部33、つまり端面12aが圧接するとともに、外輪14の反ピニオンギヤ側の端面14aがケース51の内面に形成された段差面58に圧接している。
The tandem double-row angular ball bearings shown in FIGS. 1 and 2 are used for the
他方の軸受57は、内輪12の端部33、つまり端面12a(反フランジ側の端面)がピニオンフランジ50の端縁50aに圧接するとともに、外輪14のピニオンギヤ側の端面14aがケース51の内面に形成された段差面59に圧接している。また、一方の軸受56と他方の軸受57の内輪12との間にスリーブ60が介在されている。
In the
この場合、ピニオン軸55の端部のねじ部61にナット部材62を螺合することによって、ピニオンフランジ50を介して軸受56、57に予圧を付与することになる。
In this case, a preload is applied to the
ところで、本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受では、荷重無負荷時において、小径列側にのみボール27を収容したときの組幅A0(図2(a)参照)を、大径列側にのみボール28を収容したときの組幅B0(図3(a)参照)よりも大きく設定する。すなわち、A0>B0とする。ここで、組幅とは、この玉軸受全体の軸方向長さである。
By the way, in the tandem double-row angular contact ball bearing of the present invention, when no load is applied, the assembled width A0 (see FIG. 2A) when the
そして、荷重負荷時において、小径列側にのみボール27を収容したときの組幅A1(図2(b)参照)と、大径列側にのみボール28を収容したときの組幅B1(図3(b)参照)とを同一に設定する。荷重負荷時に組幅は同一となるような荷重とは、予圧荷重であり、例えば、デファレンシャル装置のピニオン軸支持軸受に対し負荷されている初期荷重である。
When the load is applied, the assembled width A1 (see FIG. 2B) when the
また、予圧荷重負荷時において、小径側(小径列)にボール27を収容したとき(図2(b)に示す状態)の軸方向弾性変形量δa1と、大径側(大径列)にボール28を収容したとき(図3(b)に示す状態)軸方向弾性変形量δa2とを同一となるように設定する。この場合、ボール27(28)の球径、初期接触角、内輪12の軌道面11a(11b)の曲率、外輪14の軌道面13a(13b)の曲率等のパラメータに基づいて設定する。
In addition, when the preload is applied, the axial elastic deformation amount δa1 when the
ここで、軸方向弾性変形量δa1(δa2)は次の数1(数2)で表される。この数1及び数2において、Da1(Da2)はボール径(鋼球径)であり、α1(α2)は初期接触角(荷重無負荷時の接触角)であり、C1は内輪12の軌道面11a及び外輪14の軌道面13aの曲率によって決まる弾性定数である。C2は内輪12の軌道面11b及び外輪14の軌道面13bの曲率によって決まる弾性定数である。
また、数1(数2)におけるP0はボール1個にかかる荷重であって、次の数3(数4)で表される。ここで、Zはボール個数であり、Faは予圧(アキシアル荷重)である。
本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受では、荷重負荷時において、小径列側と大径列側との荷重負荷割合の均一化を図ることができ、長寿命化を図ることができる。 In the tandem double-row angular contact ball bearing of the present invention, when the load is applied, the load ratio of the small diameter row side and the large diameter row side can be made uniform, and the life can be extended.
特に、小径列側にのみボール27を収容したときの軸方向弾性変位量と、大径列側にのみボール28を収容したときの軸方向弾性変位量とを同一となるように設定することによって、荷重負荷割合の均一化をより安定して図ることができる。
In particular, the axial elastic displacement when the
ポリアミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエーテルケトン等のエンジニアリングプラスチック等の樹脂保持器を用いれば、重量が軽く摩擦係数が小さいため、軸受起動時のトルク損失や保持器摩耗の低減に好適となる。特に、樹脂保持器では、射出成形で形成することができるので、特異形状の保持器でも製作し易い利点がある。 If resin cages such as engineering plastics such as polyamide, polyphenylene sulfite, and polyether ether ketone are used, the weight is small and the coefficient of friction is small, which is suitable for reducing torque loss and cage wear at the time of starting the bearing. In particular, since the resin cage can be formed by injection molding, there is an advantage that even a cage having a unique shape can be easily manufactured.
充填率を30%以上とされた強化材が充填されたものでは、保持器の強度向上を図ることができ、タンデム型複列アンギュラ玉軸受として安定する。 When the reinforcing material is filled at a filling rate of 30% or more, the strength of the cage can be improved, and the tandem double-row angular ball bearing is stable.
セラミックス製のボール27、28を用いれば、軽量化を図ることができ、しかも、接触面積を小さくでき、軸受の低トルク化を実現できる。
If the
内輪12、外輪14、およびボール27、28のうち少なくともいずれか1つの部材に、窒化処理を施したもの、結晶粒微細化強化を施したもの、又は浸炭鋼を用いたものでは、それぞれの鋼材の特質を生かせることができ、一層の長寿命化等を図ることができる。
In the case where at least one member of the
前記したようなタンデム型複列アンギュラ玉軸受を、デファレンシャル装置に用いることによって、高品質のデファレンシャル装置を提供することができる。 By using the tandem type double-row angular ball bearing as described above for the differential device, a high-quality differential device can be provided.
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、デファレンシャル装置以外の種々の機械、装置、工具等に使用することができる。また、玉群15,16のボール27、28の数、球径等は任意に変更できる。さらに、前記実施形態では、玉群15,16は2列であったが、3列以上であってもよい。玉群15、16の各ピッチ円直径D1、D2の差も、使用する機械、装置、工具等に応じて種々変更できる。使用する浸炭鋼としては、SCM420(クロムモリブデン鋼)、SCM435(クロムモリブデン鋼)、SCr415(クロム鋼)に限るものではなく、他の浸炭鋼であってもよい。
As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the tandem double-row angular ball bearing has various configurations other than the differential device. It can be used for machines, devices, tools, etc. Further, the number of
また、保持器19,20を、鉄板保持器(金属板を打ち抜いて形成されたもの)としてもよい。金属板としては、冷間圧延鋼板(SPC)や熱間圧延軟鋼板(SPH)等の圧延鋼板、及びばね鋼等を使用することができる。また、冷間圧延鋼板(SPC)や熱間圧延軟鋼板(SPH)であれば、その表面に浸炭窒化処理やガス軟窒化処理等の表面硬化処理を施すのが好ましい。保持器19、20を鉄板製とすることによって、保持器の剛性を高めることができ、長期に亘って安定してボール27,28を保持することができる。しかも、耐油性に優れ、油への浸漬による材質劣化を防止できる。
The
11a、13a 軌道面
12 内輪
14 外輪
15,16 玉群
19,20 保持器
27,28 ボール
51 デファレンシャルケース
52 差動減速機構
54 ピニオンギヤ
55 ピニオン軸
11a,
Claims (10)
荷重無負荷時において、小径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅を、大径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅よりも大きくした内輪及び外輪を有し、荷重負荷時においては、小径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅と大径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅とを同一にした内輪及び外輪となることを特徴とするタンデム型複列アンギュラ玉軸受。 An inner ring having a double-row raceway surface, an outer ring having a double-row raceway surface corresponding to the raceway surface of the inner ring, and a raceway surface in each row of the inner ring and the outer ring are interposed with different pitch circle diameters. A tandem type double row angular contact ball bearing with a double row ball group,
When no load is applied, there are inner and outer rings whose combined width when the ball group ball is accommodated only on the small diameter row side is larger than that when the ball group ball is accommodated only on the large diameter row side. and, at the time of load application, the inner and outer rings and a set width when accommodating the balls of the ball group only to the set width and large径列side when accommodating a ball of the ball group only the small-diameter column-side in the same tandem double row angular contact ball bearing, characterized in that a.
荷重無負荷時において、小径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅を、大径列側にのみ玉群のボールを収容したときの組幅よりも大きくした内輪及び外輪を有し、荷重負荷時においては、小径列側にのみ玉群のボールを収容したときの軸方向弾性変位量と、大径列側にのみ玉群のボールを収容したときの軸方向弾性変位量とを同一にした内輪及び外輪となることを特徴とするタンデム型複列アンギュラ玉軸受。 An inner ring having a double-row raceway surface, an outer ring having a double-row raceway surface corresponding to the raceway surface of the inner ring, and a raceway surface in each row of the inner ring and the outer ring are interposed with different pitch circle diameters. A tandem type double row angular contact ball bearing with a double row ball group,
When no load is applied, there are inner and outer rings whose combined width when the ball group ball is accommodated only on the small diameter row side is larger than that when the ball group ball is accommodated only on the large diameter row side. When the load is applied, the axial elastic displacement amount when the ball group ball is accommodated only on the small diameter row side, and the axial elastic displacement amount when the ball group ball is accommodated only on the large diameter row side features and to filter tandem type double row angular contact ball bearings to be the inner ring and the outer ring was the same.
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