JP2010048374A - 円筒ころ軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】外輪アセンブリタイプの円筒ころ軸受の組み込み性を向上させるとともに、つばかじり対策を図る。
【解決手段】両つば付き外輪16と、外輪15の内周側に配置した保持器26と、保持器26のポケット28に内径側から押し込んで外輪16の軌道面18に配置した複数の円筒ころ24とを具備した外輪アセンブリに対して、内輪または軸を挿入して組み立てるタイプであって、保持器24は外径側にリブ30を有し、内径側にころ落ち止め32を有し、保持器30のリブ30を外輪16のつば20で案内させるようにしたものにおいて、つば高さhをころ径dに対して28%〜40%とした。
【選択図】図1
【解決手段】両つば付き外輪16と、外輪15の内周側に配置した保持器26と、保持器26のポケット28に内径側から押し込んで外輪16の軌道面18に配置した複数の円筒ころ24とを具備した外輪アセンブリに対して、内輪または軸を挿入して組み立てるタイプであって、保持器24は外径側にリブ30を有し、内径側にころ落ち止め32を有し、保持器30のリブ30を外輪16のつば20で案内させるようにしたものにおいて、つば高さhをころ径dに対して28%〜40%とした。
【選択図】図1
Description
この発明は円筒ころ軸受に関し、より詳しくは、自動車のトランスミッションで使用される高速回転用途に適した円筒ころ軸受に関する。
自動車のトランスミッションに使用される円筒ころ軸受としては、構造上の理由から、外輪両つば付きの外輪アセンブリタイプがよく使われる。外輪アセンブリタイプとは、図4に示すように、外輪16と円筒ころ24と保持器26との組立体すなわち外輪アセンブリに対して内輪12または内輪の代わりの軸を挿入して組み立てるタイプの円筒ころ軸受である。このタイプの円筒ころ軸受を組み立てるにあたっては、両つば付きの外輪16の内周側に保持器26を配置し、保持器26のころ落ち止め32の弾性変形を利用して円筒ころ24を保持器26の内径側から保持器26のポケット内に押し込んで外輪16の軌道面18に配列する。このようにして組み立てた外輪アセンブリを水平に保持した状態で、内輪12または軸をころ列の内接円内に軸方向に挿入する。
特許文献1では、高速回転下で使用される円筒ころ軸受について、つば高さをころ径の15%〜25%とすることを提案している。ここで、つば高さとは、軌道面から測ったつばの半径方向寸法をいう。
なお、特許文献1に記載された円筒ころ軸受は外輪アセンブリタイプではなく、内輪アセンブリタイプというべきものである。すなわち、外輪は両つば付きではなく、一方のつばを外輪から分離可能なつば輪で形成した外輪を用い、両つば付きの内輪と、複数の円筒ころと、保持器とからなる組立体すなわち内輪アセンブリに対して、外輪のつばのない端部側からころ列の外接円上に被せ、その後、外輪につば輪を取り付けて組み立てを完了する。
特開2002−195272号公報
なお、特許文献1に記載された円筒ころ軸受は外輪アセンブリタイプではなく、内輪アセンブリタイプというべきものである。すなわち、外輪は両つば付きではなく、一方のつばを外輪から分離可能なつば輪で形成した外輪を用い、両つば付きの内輪と、複数の円筒ころと、保持器とからなる組立体すなわち内輪アセンブリに対して、外輪のつばのない端部側からころ列の外接円上に被せ、その後、外輪につば輪を取り付けて組み立てを完了する。
外輪アセンブリタイプの場合、つば高さがころ径の15%〜25%、つまり1/4程度では、外輪アセンブリ(16、24、26)に内輪12または軸を組み込むとき、図4に示すように円筒ころ24が内側に倒れて内輪12または軸を挿入しにくいという問題がある。つまり、外輪アセンブリを水平に保持すると、円筒ころ24は垂直な姿勢をとるべきところ、円筒ころ24はその下端面を外輪16のつばによって部分的に支えられているにすぎないため、円筒ころ24の姿勢が不安定となり、上端が内側に傾く傾向にある。円筒ころ24が傾くと、ころ列の内接円径が小さくなるため、そのままでは内輪12または軸を円滑に挿入することができない。このように、外輪アセンブリタイプでは、円筒ころ24の安定性が組み込み性に影響を及ぼす。
つば高さを高くすれば、円筒ころが傾きにくくなるため、組み込み性については改善が可能である。しかしながら、つば高さを高くすると、運転時にころスキューが発生した場合、それに起因してつばかじりが発生するという問題がある。つばかじりとは、円筒ころの端面とつばの内壁面が本来予期しない異常な当たり方をする現象を意味し、トルク上昇にとどまらず、発熱や潤滑不良の原因ともなる。
そこで、この発明の主要な目的は、外輪アセンブリタイプの円筒ころ軸受の組み込み性を向上させるとともに、つばかじり対策を図ることである。
この発明は、つば高さを高くすることで、円筒ころの傾きを抑制し、組み込み性能を向上させる。併せて、つばかじりの発生を防止するため、つば形状、ころ端面形状およびころ材質の変更、または、ころ表面に微小な凹形状を形成することによって、対策を講じる。これにより、組み込み性の向上とつばかじり対策が共に達成できる。
すなわち、この発明は、両つば付き外輪と、外輪の内周側に配置した保持器と、保持器のポケットに内径側から押し込んで外輪の軌道に配置した複数の円筒ころとを具備した外輪アセンブリに対して、内輪または軸を挿入して組み立てるタイプであって、外輪のつばの高さをころ径に対して28%〜40%としたことを特徴とするものである。
請求項2の発明は、請求項1の円筒ころ軸受において、外輪のつばに開き角度をつけたことを特徴とするものである。つばの開き角度とは、軸線を含む断面において、つばの内壁面が軌道面に対してなす角度のうち90度を越える角度分を意味する。つばに開き角度をもたせることにより、円筒ころの端面とつばの内壁面との接触位置が内径側にシフトするため、円筒ころのスキューが発生したときでも、つばの内壁面と軌道面との交点に設けるぬすみ付近で円筒ころと外輪が接触することになるため、つばかじりを抑制できる。つばの開き角度は10′〜1°程度が好ましい。つばの開き角度が9′以下ではつばかじり対策としての効果がなく、1°を超えるところの倒れこみが顕著になる。
請求項3の発明は、請求項1または2の円筒ころ軸受において、円筒ころの端面を凸円弧形状としたことを特徴とするものである。これにより、軌道輪ところとの接触がエッジ当たりとなることを抑制できる。
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれか1項の円筒ころ軸受において、円筒ころの表面に独立した微小な凹形状のくぼみを無数にランダムに形成し、転動体表面の面粗さを軸方向と円周方向のそれぞれを求めてパラメータRMSで表示したとき、軸方向面粗さRMS(L)と円周方向面粗さRMS(C)との比の値RMS(L)/RMS(C)が1.0以下で、かつ、表面粗さのパラメータSK値が軸方向および円周方向のいずれも−1.6以下であることを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、油膜形成能力が向上し、高速回転での使用時に油膜切れを起こすことなく円滑な回転が可能となる。
請求項5の発明は、請求項1から3のいずれか1項の円筒ころ軸受において、円筒ころの材質をセラミックスとしたことを特徴とするものである。ころの材質としてセラミックス(Si3N4)を採用することにより、発熱が抑制され、潤滑性が向上する。したがって、つばかじり対策となる。
請求項6の発明は、請求項1から3のいずれか1項の円筒ころ軸受において、保持器の材質が自己潤滑性を有することを特徴とするものである。自己潤滑性を有する材料として、黄銅や樹脂を挙げることができる。保持器に自己潤滑性のある材質を採用することにより、外輪の案内面、ころ転動面との潤滑がよくなり、さらに昇温を抑えることができる。高速回転に対応することができる。
請求項7の発明は、請求項1の円筒ころ軸受において、保持器は表面に銅、銀、または金メッキを施した鉄製保持器であることを特徴とするものである。保持器を、表面に銅、銀、もしくは金メッキを施した鉄製保持器とすることにより、潤滑が良好となるため、高速回転に対応することができる。
請求項8の発明は、請求項1から7のいずれか1項の円筒ころ軸受において、自動車トランスミッション用であることを特徴とするものである。この発明は、自動車のトランスミッションで使用される円筒ころ軸受のように高速回転用途のものに適用することによりその効果をよく発揮する。
この発明によれば、外輪アセンブリに内輪または軸を組み込む際の円筒ころの姿勢が安定し、外輪アセンブリタイプの円筒ころ軸受の組み込み性が向上する。また、つばかじり対策を施したことにより、円筒ころのスキューが発生したときでもつばかじりの発生を抑制することができる。したがって、この発明によれば、高速回転に適した自動車トランスミッション用円筒ころ軸受を提供することが可能になる。
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
図1(A)に示すように、外輪16と、円筒ころ24と、保持器26とで外輪アセンブリが構成される。内輪12は図2に示してあり、外周に円筒ころ24のための内側軌道14を有する。内輪12を使用しない仕様では軸(図示省略)の外周面が内側軌道となる。
図1(A)に示すように、外輪16と、円筒ころ24と、保持器26とで外輪アセンブリが構成される。内輪12は図2に示してあり、外周に円筒ころ24のための内側軌道14を有する。内輪12を使用しない仕様では軸(図示省略)の外周面が内側軌道となる。
外輪16は両つば付きで、内周に円筒ころ24のための外側軌道18を形成し、軌道18の両側、つまり両端に、つば20が設けてある。符号αはつば20の開き角度すなわち、外輪16の軸線に対して垂直な平面に対してつば20の内壁面がなす角度を表している。つば高さすなわち、軌道面18から測ったつば20の半径方向寸法を、図1(B)に符号hで表してある。
円筒ころ24は円筒形の転動面24aを有し、端面24bの断面は凸円弧形状である(図1(A))。図1(B)は外輪16と円筒ころ24の略図であって、ころ径すなわち円筒ころ24の直径を符号dで表してある。
保持器26は円周方向に所定の間隔で配置したポケット28を有し、各ポケット28に1個の円筒ころ24を収容させてある。図2からよく分かるように、軸受の回転中、保持器26の外周面が外輪16のつば20の内周面によって案内される。保持器26の内周面にはころ落ち止め30が形成してある。ころ落ち止め30は、図3に示すように、半径方向の内側に突起32を有し、ポケット28を挟んで隣り合ったころ落ち止め30の突起32間距離が円筒ころ24のころ径dよりもわずかに小さくなるように設定してある。
外輪アセンブリ(16、24、26)を水平に保持した状態における円筒ころ24の姿勢を安定させるうえで、外輪16のつば高さhをころ径dに対して28%〜40%とするのが好ましい。表1に、潤滑性と組込み性について、つば高さhを変えて試験した結果を示す。表1中の記号「○」「△」「×」は試験結果の評価を表し、それぞれ、「良い」、「やや悪い」、「悪い」を意味する。
試験軸受はNUP307E(φ35×φ80×21)、試験条件は次のとおりである。
ラジアル荷重Fr:5000N
アキシアル荷重Fa:2000N
回転速度N:2000〜12000rpm
潤滑:タービン56 循環給油
ラジアル荷重Fr:5000N
アキシアル荷重Fa:2000N
回転速度N:2000〜12000rpm
潤滑:タービン56 循環給油
表1より、外輪16のつば高さhをころ径dの28%以上とすることで、円筒ころ24の落ち込みが発生しても傾きを抑制することができることが試験確認された。なお、つば高さhをころ径dの40%としたときには、潤滑不良は発生しなかったが、昇温が高かったため評価を「△」としている。このとき、つば高さh40%の昇温対策として、(1)から(4)の仕様のいずれか一または二以上の組み合わせを追加することで昇温が抑制されることを試験確認した。
(1)既に述べたように、つば20の内壁面に開き角度αをもたせる(図1(A))。これにより、円筒ころ24のスキューが発生したときでも、外輪16のぬすみ付近で、円筒ころ24と外輪16が接触することとなり、つばのかじりを抑制できる。開き角度αは10′〜1°程度が好ましい。
(2)(1)に加え、円筒ころ24の端面24bの断面形状を凸円弧形状とする。これにより、外輪16のつば20との接触がエッジ当たりとなることを抑制できる。
(3)円筒ころ24の表面に多数の微小凹形状のくぼみをランダムに形成する。これにより、油膜形成能力が向上し、高速回転下でも油膜切れを起こすことなく円滑な回転が可能となる。より詳しく述べると、円筒ころ24の表面に独立した微小な凹形状のくぼみを無数にランダムに形成し、円筒ころ表面の面粗さを軸方向と円周方向のそれぞれを求めてパラメータRMSで表示したとき、軸方向面粗さRMS(L)と円周方向面粗さRMS(C)との比の値RMS(L)/RMS(C)が1.0以下で、かつ、表面粗さのパラメータSK値が軸方向および円周方向のいずれも−1.6以下とする(特開平2−168021号公報参照)。
(4)円筒ころ24の材質をセラミックス(Si3N4)とする。これにより、発熱が抑制され、潤滑性が向上する。
さらに、保持器26の材質を自己潤滑性を備えたものとすることにより、外輪16のつば20とそれによって案内される保持器26の外周面との間、および、円筒ころ24の転動面24aと保持器26との間の潤滑がよくなり、さらに昇温を抑えることができる。自己潤滑性のある材料としては、黄銅、高張力鋼、樹脂などを挙げることができる。鉄製の保持器の表面に銅、銀または金メッキ処理を施しても同様の効果が望める。黄銅は周知のとおり銅に亜鉛を加えた合金である。高張力鋼は炭素鋼に炭素以外の金属元素を少量(8%以下)添加して強靭性を向上させたものである。クロムモリブデン鋼やニッケルクロムモリブデン鋼(SAE4340)等がある。このため、保持器を高張力鋼製とすれば、強靭性に優れる保持器となる。
保持器を樹脂製とすれば、重量が軽く摩擦係数が小さい。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。以下にエンジニアリングプラスチックの代表的なものを挙げる。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。
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。
12 内輪
14 軌道面
16 外輪
18 軌道面
20 つば
24 円筒ころ
24a 転動面
24b 端面
26 保持器
28 ポケット
30 ころ落ち止め
32 突起
14 軌道面
16 外輪
18 軌道面
20 つば
24 円筒ころ
24a 転動面
24b 端面
26 保持器
28 ポケット
30 ころ落ち止め
32 突起
Claims (9)
- 両つば付き外輪と、外輪の内周側に配置した保持器と、保持器のポケットに内径側から押し込んで外輪の軌道面に配置した複数の円筒ころとを具備した外輪アセンブリに対して、内輪または軸を挿入して組み立てるタイプであって、外輪のつばの高さをころ径に対して28%〜40%とした円筒ころ軸受。
- 外輪のつばに開き角度をつけた請求項1の円筒ころ軸受。
- 円筒ころの端面を凸円弧形状とした請求項1または2の円筒ころ軸受。
- 円筒ころの表面に独立した微小な凹形状のくぼみを無数にランダムに形成し、転動体表面の面粗さを軸方向と円周方向のそれぞれを求めてパラメータRMSで表示したとき、軸方向面粗さRMS(L)と円周方向面粗さRMS(C)との比の値RMS(L)/RMS(C)が1.0以下で、かつ、表面粗さのパラメータSK値が軸方向および円周方向のいずれも−1.6以下である請求項1から3のいずれか1項の円筒ころ軸受。
- 円筒ころの材質をセラミックスとした請求項1から3のいずれか1項の円筒ころ軸受。
- 保持器の材質を黄銅とした請求項1から3のいずれか1項の円筒ころ軸受。
- 保持器の材質を樹脂とした請求項1から3のいずれか1項の円筒ころ軸受。
- 保持器は表面に銅、銀、または金メッキを施した鉄製保持器である請求項1の円筒ころ軸受。
- 自動車トランスミッション用である請求項1から8のいずれか1項の円筒ころ軸受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
2008
- 2008-08-22 JP JP2008214434A patent/JP2010048374A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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