JP2011094727A

JP2011094727A - 転がり軸受のクリープ防止装置

Info

Publication number: JP2011094727A
Application number: JP2009249880A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tagami; 誠田上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】アルミニウム合金製ハウジングに対する外輪のクリープを確実に防止する転がり軸受のクリープ防止装置を提供する。
【解決手段】内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数の転動体と、上記外輪の外周面にこの外周面から凹入した状態で、且つ、溝底面の中心軸をこの外輪の中心軸に対し偏心させた状態で形成した偏心周溝と、弾性を有する欠円環状の止め輪と、円筒状の内周面を有するハウジングとを備え、上記偏心周溝の内側に上記止め輪を嵌装した状態で、この止め輪を上記ハウジングの内周面に内嵌固定して成る転がり軸受のクリープ防止装置に於いて、上記止め輪は、ポリアミド９Ｔ製であり、且つ、ガラス繊維を含まない。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受のクリープ防止装置に関するものである。より詳細には、例えばオルタネータやカーエアコン用コンプレッサ等、自動車用の各種補機の回転支持部に組み込む転がり軸受の外輪が、ハウジングの内側で回転する事、所謂クリープを防止する為に用いられる転がり軸受のクリープ防止装置に関するものである。

一般に、自動車用各種補機はハウジングの内側に、回転軸を支承する為の転がり軸受を組み込む場合が多い。組み込み状態では、この転がり軸受を構成する外輪を上記ハウジングの内側に、締まり嵌めにより内嵌固定する。
ところで、ハウジングの材料として広く用いられるアルミニウム合金の熱膨張率は、転がり軸受の外輪を構成する軸受鋼の熱膨張率よりも大きい。この為、アルミニウム合金製のハウジングに転がり軸受を内環固定した場合、温度上昇時に上記ハウジングに対する外輪の締め代が低下、もしくは喪失し、ハウジングの内側で外輪が回転する、所謂クリープが発生すると共に、転がり軸受による回転支持部にがたつきが発生する場合がある。しかも、クリープが発生した場合、上記外輪の回転に伴ってハウジングの内周面が摩耗して上記がたつきが次第に大きくなる傾向がある。

このようなクリープを防止する装置を備えた軸受としては、例えば図５から図７に示すような軸受が知られている（例えば特許文献１参照）。軸受の外輪１の外径面１Ａには全周にわたり偏心周溝２が形成されている。この偏心周溝２は、外輪１の半径Ｒを有する外周円の中心Ｏに対して、半径Ｒ１の溝底面４の中心Ｏ１が偏心している（図５（ａ）、（ｂ）参照）。この偏心周溝２の最浅部の深さはΔｄ１、最深部の深さはΔｄ２である。この偏心周溝２には、半径Ｒ２の欠円環状でかつ中央部に張り出した半径Ｒ３の小湾曲部５を有する所定肉厚の金属製止め輪６が装着される。止め輪６の肉厚ｔは偏心周溝２の最浅部の深さΔｄ１より大きい。装着に際しては、止め輪６の小湾曲部５が偏心周溝２の最深部に位置して外輪１の外径面１ＡからΔｌ１だけ張り出すが、その他の部分は偏心周溝２からはみ出さないようにする（図７（ａ）、（ｂ）参照）。

この状態で軸受をハウジング内径面７（内径は止め輪６の外径Ｄとほぼ等しい）に嵌合させると、止め輪６の小湾曲部５の張り出し箇所がハウジング内径面７の壁面に弾圧される。そのため止め輪６の両端部６Ａが偏心周溝２の浅い方へ延び、溝底面４とハウジング内径面７の壁面との間にクサビとして食い込む。そのため、軸受の外径面１Ａとハウジング内径面７の壁面とのはめあい面に隙間を生じたときも、ハウジングに対し軸受の外輪１が回転荷重の回転方向と逆方向に相対回転しないので、クリープは発生しない。このような金属製止め輪６としては例えばＳＷＨ７２Ａなどのばね鋼を熱処理したものが用いられている。

また、図８に示すような合成樹脂製の止め輪８を用いたクリープを防止する装置を備えた軸受も知られている（例えば特許文献２参照）。このような転がり軸受のクリープ防止装置は、外輪の外周面に偏心周溝を、この偏心周溝の溝底面の中心軸をこの外輪の中心軸に対して偏心させた状態で形成している。そして、弾性を有する合成樹脂により全体を欠円環状に形成し、その内周面の中心軸とその外周面の中心軸とを互いに偏心させた止め輪を、上記偏心周溝の内側に嵌装している。転がり軸受をハウジングの内側に嵌合固定する際には、上記止め輪を上記ハウジングの内周面に内嵌する。

上記止め輪を構成する合成樹脂の熱膨張率は、上記ハウジングを構成するアルミニウム合金の熱膨張率よりも大きい。この為、温度上昇に伴って上記ハウジングに対する外輪の締め代が低下する傾向となっても、上記止め輪の直径方向に亙る厚さ寸法が増大する事により、この締め代の低下を補償する。又、上記偏心周溝の溝底面及び止め輪の内周面は、上記外輪及び止め輪の外周面に対し偏心しているので、上記外輪に対して止め輪が回転する事もない。これらにより、温度上昇時にも、アルミニウム合金製のハウジングの内側で軸受鋼製の外輪が回転する事がなくなる。このような合成樹脂製止め輪としては例えばガラス繊維を１０〜４０容量％含むポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）製の他、ポリアミド１１、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、変性ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）等に１０〜４０容量％のガラス繊維により補強した合成樹脂製の止め輪が用いられている。

特開２００７−１６２８７０号公報特開平１０−０８２４２８号公報

しかしながら、これら従来技術にあっては、金属製止め輪の先端部という限られた部分のクサビ作用によってクリープ防止が行われるので、振動でがたついた場合など、金属製の止め輪の先端のエッジでアルミニウム合金製のハウジングが傷ついたり変形したりして、充分なクリープ防止効果が得られない場合があった。また、ガラス繊維を含んだ合成樹脂製の止め輪においても同様にガラス繊維によってアルミニウム合金製のハウジングが傷ついたり変形したりして、充分なクリープ防止効果が得られない場合があった。

本発明の目的は、アルミニウム合金製のハウジングが傷ついたり変形したりする懸念が無く、高温下での性能を維持し、且つ安価にクリープ防止対策を行う事が出来るクリープ防止装置を提供することである。

本発明は、上記問題を解決するために、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数の転動体と、上記外輪の外周面にこの外周面から凹入した状態で、且つ、溝底面の中心軸をこの外輪の中心軸に対し偏心させた状態で形成した偏心周溝と、弾性を有する欠円環状の止め輪と、円筒状の内周面を有するハウジングとを備え、上記偏心周溝の内側に上記止め輪を嵌装した状態で、この止め輪を上記ハウジングの内周面に内嵌固定して成る転がり軸受のクリープ防止装置に於いて、上記止め輪は、ポリアミド９Ｔ製であり、且つ、ガラス繊維を含まない事を特徴とする。

本発明によれば、耐熱性が高いポリアミド９Ｔ製であり、且つ、ガラス繊維を含まない樹脂止め輪を使用する事で、アルミニウム合金製のハウジングが傷ついたり変形したりする懸念が無く、高温下での性能を維持し、且つ安価にクリープ防止対策を行う事が出来るという効果がある。

本発明の実施の形態の１例を示す断面図。本発明の実施の形態の１例に使用する止め輪を、図１の側方から見た図。止め輪の他の例を示す、図２と同様の図。（ａ）は円弧状当接部が２つの例を示す図、（ｂ）は円弧状当接部が３つの例を示す図。偏心周溝の形成位置の４例を示す、部分断面図。（ａ）は軸受外輪に形成した偏心周溝を説明する図、（ｂ）は軸受の縦断面図である。金属製止め輪の平面図である。（ａ）は偏心周溝に金属製止め輪を嵌めた平面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図である。図８は合成樹脂製止め輪の平面図である。

図１、図２は、本発明の実施の形態の１例を示している。本発明の転がり軸受のクリープ防止装置は、アルミニウム合金製で円筒状の内周面を有するハウジング３の内側に嵌合固定した転がり軸受２０の外輪２１が、このハウジング３に対して回転（クリープ）する事を防止するものである。

上記転がり軸受２０は、内周面に外輪軌道２６を有する外輪２１と、外周面に内輪軌道２７を有する内輪２３と、上記外輪軌道２６と内輪軌道２７との間に転動自在に設けられた複数の転動体２５、２５とを備える。又、上記外輪２１の外周面には偏心周溝２２を、この外周面から凹入する状態で形成している。この偏心周溝２２の溝底面２４の中心軸は、上記外輪２１の中心軸に対し偏心している。

一方、上記偏心周溝２２に嵌装する止め輪９ａは、アルミニウム合金製のハウジング３よりも柔らかいものである事、取り扱いに注意する必要のない程度にじん性を有している事、吸水等による著しい寸法変化のない事などを考慮して、ガラス繊維を含まないポリアミド９Ｔ製が最適である。

止め輪９ａは、図２に示す様に全体を欠円環状に形成している。また、その内周面１０ａの中心軸とその外周面１１ａの中心軸とが互いに偏心している。これら両周面の中心軸を偏心させる方向は、内周面１０ａの中心軸を外周面１１ａの中心軸に対して、上記止め輪９ａの不連続部（端部）１２ａ側に偏らせる方向としている。従って、上記止め輪９ａの直径方向に亙る厚さ寸法は、その中央部で最も大きく、その両端部に向かう程次第に小さくなる。

更に、上記止め輪９ａの一部には、この止め輪９ａの直径方向外方に突出する弾性変形部１３ａを設けている。そして、この弾性変形部１３ａの中間部に、円弧状当接部１４ａを設けている。この円弧状当接部１４ａの外周面１５ａは、上記止め輪９ａの外周面１１ａと同心円弧状で円周方向に長い。上記弾性変形部１３ａは、この様な円弧状当接部１４ａと上記止め輪９ａの本体部分とを、この円弧状当接部１４ａの円周方向両端部に設けた折れ曲がり部１６ａ、１６ａを介して連続させて成る。従って、上記止め輪９ａを上記ハウジング３に内嵌した状態で上記円弧状当接部１４ａの外周面１５ａは、このハウジング３の内周面とその全長に亙ってほぼ均等に当接する。

上述の様な転がり軸受２０と止め輪９ａとを備えた本発明の転がり軸受のクリープ防止装置を組み立てるには、先ず、上記転がり軸受２０を構成する外輪２１の外周面の偏心周溝２２の内側に、上記止め輪９ａを嵌装する。この際、これら偏心周溝２２の偏心方向と止め輪９ａの偏心方向とを互いに一致させ、この止め輪９ａの外周面１１ａで上記弾性変形部１３ａを除く部分と上記外輪２１の外周面との直径方向に亙る位置関係を、全周に亙ってほぼ均一にする。この様にして上記止め輪９ａを上記偏心周溝２２の内側に嵌装したならば、この止め輪９ａを上記外輪２１と共に、上記ハウジング３の内周面に内嵌する。

上述の様に構成各部材を組み立てて成る本発明の転がり軸受のクリープ防止装置の場合、上記止め輪９ａに形成した弾性変形部１３ａは、上記ハウジング３への装着状態で、このハウジング３の内周面と上記偏心周溝２２の溝底面２４との間で弾性的に押し潰される。

この結果、上記弾性変形部１３ａの中間部を構成する円弧状当接部１４ａの外周面１５ａが、上記ハウジング３の内周面に対し弾性的に当接する。従って、このハウジング３の内周面の直径寸法と上記偏心周溝２２の溝底面２４の直径寸法との間に多少の誤差が存在した場合でも、上記ハウジング３の内周面に対する上記止め輪９ａの滑り防止の効果を発揮できる。

しかも、本発明の転がり軸受のクリープ防止装置を構成する止め輪９ａに設けた弾性変形部１３ａの場合、その中間部に円弧状当接部１４ａが存在し、この円弧状当接部１４ａの外周面１５ａが上記ハウジング３の内周面とその全長に亙ってほぼ均等に当接する。この為、上記弾性変形部１３ａを構成する円弧状当接部１４ａの外周面１５ａとハウジング３の内周面との接触面積を十分に広くできる。従って、寸法誤差が大きくなった場合等、条件が厳しい場合でも、上記ハウジング３に対する上記止め輪９ａの滑り防止の効果を十分に確保できる。この結果、上記ハウジング３の内側で上記外輪２１が回転する事を、より確実に防止できる。また、円弧状当接部１４ａは、図３（ａ）（ｂ）に示す止め輪のように、複数設けても良い。また、図８に示す止め輪のように円弧状当接部が無くても良い。本発明の転がり軸受のクリープ防止装置の場合、止め輪の形状によらず効果が得られるので、公知の様々な形状の止め輪を用いた転がり軸受のクリープ防止装置に有効である。

更に、外輪の外周面に形成する偏心周溝の位置並びに幅寸法も、必要とするクリープ防止性能や転がり軸受の構造に応じて、適宜変更できる。前述した実施の形態の１例の場合には、図４（ａ）に示す様に、外輪２１の外周面の片側に偏らせて、幅の狭い偏心周溝２２を１本設けている。これに対して、図４（ｂ）に示す様に外輪３１の外周面の両側に幅の狭い偏心周溝３２、３２を２本設けたり、或は図４（ｃ）に示す様に外輪４１の外周面中央部に幅の広い偏心周溝４２を１本設けたりして、クリープ防止性能を向上させる事もできる。更には、転がり軸受５０が図４（ｄ）に示す様な複列玉軸受の場合には、外輪５１の外周面の両側に幅の狭い偏心周溝５２、５２を２本設け、必要とするクリープ防止性能を確保する。

本発明の転がり軸受のクリープ防止装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、ハウジングに対する外輪のクリープを確実に防止して、転がり軸受を組み込んだ回転支持部の信頼性及び耐久性の向上を図れる。

本発明の転がり軸受のクリープ防止装置は、例えばオルタネータやカーエアコン用コンプレッサ等、自動車用の各種補機の回転支持部に組み込む転がり軸受の外輪が、ハウジングの内側で回転する事、所謂クリープを発生し易い部位に好適に使用できる。

1,21,31,41,51 軸受の外輪
1A 軸受の外輪の外径面
2,22,32,42,52 偏心周溝
3 ハウジング
4,24,34,44,54 偏心周溝の底面
5 小湾曲部
6,8,9a,9b,9c,9d,9e,9f 止め輪
6A 止め輪の端部
7 ハウジング内径面
10a,10b,10c 止め輪の内周面
11a,11b,11c 止め輪の外周面
12a,12b,12c 不連続部
13a,13b,13c 弾性変形部
14a,14b,14c 円弧状当接部
15a,15b,15c 円弧状当接部の外周面
16a,16b,16c 折れ曲がり部
20,30,40,50 転がり軸受
23,33,43.53 軸受の外輪
25,35,45,55 転動体
26,36,46,56 外輪軌道
27,37,47,57 内輪軌道

Claims

内周面に外輪軌道を有する外輪と、
外周面に内輪軌道を有する内輪と、
上記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けた複数の転動体と、
上記外輪の外周面にこの外周面から凹入した状態で、且つ、溝底面の中心軸をこの外輪の中心軸に対し偏心させた状態で形成した偏心周溝と、
弾性を有する欠円環状の止め輪と、
円筒状の内周面を有するハウジングとを備え、
上記偏心周溝の内側に上記止め輪を嵌装した状態で、この止め輪を上記ハウジングの内周面に内嵌固定して成る転がり軸受のクリープ防止装置に於いて、
上記止め輪は、ポリアミド９Ｔ製であり、且つ、ガラス繊維を含まない事を特徴とする転がり軸受のクリープ防止装置。