JP2008138841A - タンデム型複列アンギュラ玉軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクト化を図ることができて、しかも保持器にダメージを与えないタンデム型複列アンギュラ玉軸受を提供する。
【解決手段】複列の軌道面１１ａ、１１ｂを有する内輪１２と、内輪１２の軌道面１１ａ、１１ｂと対応する複列の軌道面１３ａ、１３ｂを有する外輪と、内輪１２および外輪１４の各列の軌道面１１ａ、１１ｂ、１３ａ、１３ｂ間に、それぞれ異なるピッチ円直径Ｄ１，Ｄ２をもって介装される複列の玉群１５、１６とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受である。大径側のボール接触角α１と小径側のボール接触角α２とを相違させて、大径側のボール２７と小径側のボール２８との公転回転数の差を１０％以下に設定した。
【選択図】図１
【解決手段】複列の軌道面１１ａ、１１ｂを有する内輪１２と、内輪１２の軌道面１１ａ、１１ｂと対応する複列の軌道面１３ａ、１３ｂを有する外輪と、内輪１２および外輪１４の各列の軌道面１１ａ、１１ｂ、１３ａ、１３ｂ間に、それぞれ異なるピッチ円直径Ｄ１，Ｄ２をもって介装される複列の玉群１５、１６とを備えたタンデム型複列アンギュラ玉軸受である。大径側のボール接触角α１と小径側のボール接触角α２とを相違させて、大径側のボール２７と小径側のボール２８との公転回転数の差を１０％以下に設定した。
【選択図】図１
Description
本発明は、タンデム型複列アンギュラ玉軸受に関する。
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。
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。
タンデム型複列アンギュラ玉軸受は、図３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。
特許第１８１５４７号
特開２００４−１８３７４５号公報
すなわち、タンデム型複列アンギュラ玉軸受は、内輪２とボール７、８と保持器９、１０とのアセンブリ体と、外輪４とが分離できる構造となっているので、その取り扱いは円すいころ軸受と同様であり、取り扱いやすい。そこで、近年では、低トルク化を目的に円すいころ軸受に代えてこのタンデム型複列アンギュラ玉軸受が使用されている。
ところが、タンデム型複列アンギュラ玉軸受は、円錐ころ軸受と同等の負荷容量や剛性を確保しようとすると、軸受サイズが大きくなる。また、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などで使用された場合、デファレンシャル装置のピニオン軸は最大７０００ｒｐｍで回転する。そのため、この回転数では、タンデム型複列アンギュラ玉軸受の両軌道溝（軌道面）で相対すべりが発生し、保持器にダメージを与える。
本発明は、上記課題に鑑みて、コンパクト化を図ることができて、しかも保持器にダメージを与えないタンデム型複列アンギュラ玉軸受を提供する。
本発明のタ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において、大径側のボール接触角と小径側のボール接触角とを相違させて、大径側のボールと小径側のボールとの公転回転数の差を１０％以下に設定したものである。
本発明のタンデム型複列アンギュラ玉軸受によれば、大径側のボールと小径側のボールとの公転回転数の差を１０％以下に設定したものであるので、大径側の保持器の回転速度（回転数）と小径側の保持器の回転速度（回転数）とが略等しくなる。
大径側のボール保持器と小径側のボール保持器とが接触するものであっても、大径側のボール保持器と小径側のボール保持器とが一体化されたものであってもよい。
本発明では、大径側の保持器回転数と小径側の保持器回転数は略等しくなるので、保持器同士が接触しても円滑な転がり運動が妨げられることがなくなって、保持器にダメージを与えない。このため、保持器同士が近接した状態乃至接触した状態で配置することができて、軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
ところで、保持器回転数はピッチ円径も一つの因子を含んだ演算式にて算出することができるので、このピッチ円径を調整することによっても、大径側と小径側とにおいて、公転回転数の差を１０％以下に設定することが可能である。しかしながら、ピッチ円径での調整では、鋼球（ボール）のサイズ（大きさ）が通常決まっており微調整が困難であるため、内外輪の肉厚等の関係から軸受サイズに影響を与える可能性があり、好ましくない。これに対して、本発明のように、大径側のボール接触角と小径側のボール接触角とを相違させることによって、ボールの公転回転数を調整すれば、軸受サイズを大きくする必要がなく、軸受全体の軸方向長さの大型化を防止できる。
大径側の保持器と小径側の保持器とを一体化することによって、軸方向長さの一層のコンパクト化を図ることができる。
以下本発明の実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。
図１に第１実施形態の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径（ピッチ円直径：ＰＣＤ）Ｄ１、Ｄ２をもっている。この場合、Ｄ１＞Ｄ２とされる。
内輪１２は、その外径面に第１切欠部２１が形成されるとともに、この第１切欠部２１に第２切欠部２２が形成される。そして、第１切欠部２１の第２切欠部側の端部が前記軌道面１１ａとされ、第２切欠部２２が前記軌道面１１ｂとされる。また、第１切欠部２１の第２切欠部２２側には、周方向溝２３が形成されている。
外輪１４は、その内径面に第１切欠部２４が形成されるとともに、この第１切欠部２４に第２切欠部２５が形成される。第１切欠部２４の第２切欠部側の端部が前記軌道面１３ｂとされ、第２切欠部２５が前記軌道面１３ａとされる。
玉群１５、１６のボールはそれぞれ保持器１９、２０にて保持される。大径側の保持器１９は、周方向に沿って所定ピッチでポケット４０が形成された短円筒体からなり、各ポケット４０に玉群１５を構成するボール（鋼球）２７が保持される。また、小径側の保持器２０は、周方向に沿って所定ピッチでポケット４１が形成された短円筒状の本体部４２と、この本体部４２の大径側端に設けられる内鍔部４３及び外鍔部４４とを備える。各ポケット４１に玉群１６を構成するボール（鋼球）２８が保持される。なお、保持器２０の内鍔部４３が内輪１２の周方向溝２３に嵌合している。
この保持器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。
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。
この軸受では、大径側のボール接触角α１と小径側のボール接触角α２とを相違させて、大径側のボール２７と小径側のボール２８との公転回転数の差を１０％以下に設定している。この場合、図２に示すように、内輪１２の大径側の接触点ａと内輪１２の小径側の接触点ｂとを結ぶ線の延長線Ｌ１と、外輪１４の大径側の接触点ｃと外輪１４の小径側の接触点ｄとを結ぶ線の延長線Ｌ２と、軸受中心線Ｌとの交点が作用点５０となる。
ここで、軸受における軸受中心周りの転動体中心（保持器）の公転回転数は、次に示す数１の式で求めることができる。
このため、大径側と小径側とにおいて、接触角を相違させることによって、各保持器１９、２０の公転回転数を変更でき、大径側のボール２７と小径側のボール２８との公転回転数の差を１０％以下に設定することができる。
本発明では、大径側の保持器回転数と小径側の保持器回転数は略等しくなるので、保持器１９、２０同士が接触しても円滑な転がり運動が妨げられることがなくなって、保持器１９、２０にダメージを与えない。このため、保持器１９、２０同士が近接した状態乃至接触した状態で配置することができて、軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
ところで、前記数１によれば、ピッチ円径を調整することによっても、大径側と小径側とにおいて、公転回転数の差を１０％以下に設定することが可能である。しかしながら、ピッチ円径での調整では、鋼球（ボール）のサイズ（大きさ）が通常決まっており微調整が困難であるため、内外輪の肉厚等の関係から軸受サイズに影響を与える可能性があり、好ましくない。これに対して、大径側のボール接触角と小径側のボール接触角とを相違させることによって、ボールの公転回転数を調整すれば、軸受サイズを大きくする必要がなく、軸受全体の軸方向長さの大型化を防止できる。
なお、公転回転数の差としては無いのが好ましいが、１０％以下であれば、保持器同士が接触しても円滑な転がり運動が妨げられることはない。しかも、公転回転数の差を無くすように構成するには製造上困難性を有し、ある程度の差を有するものの方が製造しやすい利点がある。公転回転数の差が１０％を越えれば、円滑な転がり運動が妨げられるおそれがある。
このように、大径側の保持器１９と小径側の保持器２０とは接触していてもよいので、大径側の保持器１９と小径側の保持器２０とが一体化したものであってもよい。大径側の保持器１９と小径側の保持器２０とを一体化することによって、軸方向長さの一層のコンパクト化を図ることができる。
また、保持器１９，２０を樹脂保持器としているので、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。
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、玉群１５，１６のボール２７、２８の数、球径等は、同一球径であれば、任意に変更できる。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。なお、このタンデム型複列アンギュラ玉軸受は、低トルク化を達成できるものであるので、種々の機械、装置、工具等に使用することができる。
１１ａ 軌道面
１１ｂ 軌道面
１２ 内輪
１３ａ 軌道面
１３ｂ 軌道面
１４ 外輪
１５ 玉群
１６ 玉群
１９ 保持器
２０ 保持器
２７ ボール
２８ ボール
１１ｂ 軌道面
１２ 内輪
１３ａ 軌道面
１３ｂ 軌道面
１４ 外輪
１５ 玉群
１６ 玉群
１９ 保持器
２０ 保持器
２７ ボール
２８ ボール
Claims (3)
- 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において、
大径側のボール接触角と小径側のボール接触角とを相違させて、大径側のボールと小径側のボールとの公転回転数の差を１０％以下に設定したことを特徴とするタンデム型複列アンギュラ玉軸受。 - 大径側のボール保持器と小径側のボール保持器とを接触させたことを特徴とする請求項１のタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
- 大径側のボール保持器と小径側のボール保持器とを一体化したことを特徴とする請求項１のタンデム型複列アンギュラ玉軸受。
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