JP3905283B2 - 回転軸支持構造 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、耐モーメント荷重性やモーメント剛性が優れた軽量でコンパクトな4点接触玉軸受を有する回転軸支持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用エアコンディショナーで使用される電磁クラッチ用軸受あるいはプーリ用軸受には、耐モーメント荷重性やモーメント剛性が要求されるので、単列深溝玉軸受を採用できず、内,外輪一体タイプの複列斜接玉軸受が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、周辺部品の設計自由度や軽量化,コストダウンの要求が強く、軸受を単列化する必要性が生じている。
【0004】
しかし、通常の単列軸受では、上述のような厳しい条件では、使用できなかった。
【0005】
そこで、この発明の目的は、耐モーメント荷重性やモーメント剛性が優れ、耐剥離性,耐焼付き性も優れた4点接触玉軸受を有する回転軸支持構造を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の回転軸支持構造は、単列の玉軸受でモーメント荷重を含む荷重を支持する回転軸支持構造であって、
上記玉軸受は、
玉の中心の軸方向位置から軸方向の両側に延在する軌道溝を有する内輪と、上記玉の中心の軸方向位置から軸方向の両側に延在する軌道溝を有する外輪とを有する4点接触玉軸受であり、
上記内輪の軌道溝の軌道面の溝曲率半径を玉径の52〜53.5%とし、
上記外輪の軌道溝の軌道面の溝曲率半径を玉径の53.5〜56%とし、
かつ、上記内輪の軌道溝の軌道面の溝曲率半径を上記外輪の軌道溝の軌道面の溝曲率半径よりも小さくして、上記内輪の軌道溝の面圧と上記外輪の軌道溝の面圧とをバランスさせることを特徴としている。
【0007】
この発明の回転軸支持構造では、4点接触玉軸受内(外)輪の溝曲率半径を玉径の52(53.5)%以上にしたから、玉の肩乗り上げや焼付き寿命の低下を招くことがなく、内(外)輪の溝曲率半径を玉径の53.5(56)%以下としたから、剥離寿命やモーメント剛性を確保できる。これに対し、内(外)輪の溝曲率半径を玉径の52(53.5)%未満にすると、玉と内,外輪との接触楕円が大となり、差動すべりが大となって、発熱が大きくなったり、軌道溝からの離脱、いわゆる肩乗り上げが発生する。
【0008】
また、一実施形態では、接触角を20°以上にしたから、モーメント剛性の低下を招くことが無く、接触角を30°以下にしたから、玉のスピンに起因する発熱や玉の肩乗り上げの問題を回避できる。これに対し、接触角が20°を下回ると、アキシャルガタが大きくなって、モーメント剛性が小さくなる一方、接触角が30°を上回ると、玉のスピンが増加して、発熱が大きくなる。
【0009】
また、内輪の軌道面の溝曲率半径を52〜53.5Bd%(Bd%は玉の直径に対する百分率)として、外輪の軌道面の溝曲率半径(53.5〜56Bd%)よりも小さくしたから、内輪の軌道面の面圧と外輪の軌道面の面圧とをバランスさせて、剥離寿命の向上を図ることができる。なお、内輪の軌道面は、軸直角面で切断した断面が玉に対して凸であるのに対し、外輪の軌道面は、軸直角面で切断した断面が玉に対して凹であるから、外輪の溝曲率半径と内輪の溝曲率半径とを同じにすると、外輪よりも内輪の面圧の方が大きくなって、面圧がアンバランスになって、寿命が低下する。
【0010】
したがって、この発明によれば、耐モーメント荷重性やモーメント剛性が優れ、耐剥離性,耐焼付き性も優れた4点接触玉軸受を有する回転軸支持構造を実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0012】
図1に、この発明の回転軸支持構造が有する4点接触玉軸受の実施形態の断面を示す。この実施形態は、内輪1と外輪2の間に複数の玉3が周方向に所定の間隔を隔てて配列されており、この玉3は保持器5で保持されている。外輪2の軸方向の両端部にはシール部材6が固定され、このシール部材6のシールリップ7は内輪1の軸方向両端に形成された窪みに摺接している。
【0013】
内輪1は軌道溝11を有し、この軌道溝11は、玉3の中心P0から所定寸法(例えば、玉3の直径Bdの1%)だけ軸方向の両側へ位置ずれした2つの曲率中心P11,P12を有している。図1において、右方へ位置ずれした曲率中心P12は、図1において、玉中心P0の左方の軌道溝11Bの軌道面の曲率中心であり、左方へ位置ずれした曲率中心P11は、図において、玉中心P0の右方の軌道溝11Aの軌道面の曲率中心である。また、上記軌道溝11A,11Bの曲率半径R1は、玉3の直径Bdの53.0%とした。そして、この玉3と軌道溝11Aとの接触角θ2を25°とし、玉3と軌道溝11Bとの接触角θ2を25°とした。
【0014】
また、外輪2は、軌道溝12を有し、この軌道溝12は、玉3の中心P0から所定寸法(例えば、玉3の直径Bdの1%)だけ軸方向の両側へ位置ずれした2つの曲率中心P21,P22を有している。図1において、右方へ位置ずれした曲率中心P22は、図1において、玉中心P0の左方の軌道溝12Bの軌道面の曲率中心であり、左方へ位置ずれした曲率中心P21は、図において、玉中心P0の右方の軌道溝12Aの軌道面の曲率中心である。また、上記軌道溝12A,12Bの曲率半径R2は、玉3の直径Bdの55.0%とした。そして、この玉3と軌道溝12Aとの接触角θ1を25°とし、玉3と軌道溝12Bとの接触角θ1を25°とした。
【0015】
この実施形態の4点接触玉軸受によれば、内輪1の溝曲率半径R1を53.0Bd%(52Bd%以上で53.5Bd%以下)にし、外輪2の溝曲率半径R2を55.0Bd%(53.5Bd%以上で56Bd%以下)にした。これにより、玉3の肩乗り上げや焼付き寿命の低下を招くことなく、剥離寿命やモーメント剛性を確保できる。なお、内(外)輪1(2)の溝曲率半径R1(R2)を52(53.5)%Bd未満にすると、玉3と内,外輪1,2との接触楕円が大となり、作動すべりが大となって、発熱が大きくなったり肩乗り上げが発生する。
【0016】
また、軌道溝11の軌道溝11A,11Bと玉3との接触角θ2を25°(20°〜30°)とし、軌道溝12の軌道溝12A,12Bと玉3との接触角θ1を25°としたから、モーメント剛性の低下を招くこと無く、玉3のスピンに起因する発熱や玉3の肩乗り上げの問題を回避できる。なお、接触角θ12が20°を下回ると、アキシャルガタが大きくなって、モーメント剛性も小さくなる一方、接触角θ12が30°を上回ると、玉3のスピンが増加して、発熱が大きくなる。
【0017】
また、内輪1の軌道溝11A,11Bの溝曲率半径R1(53.0Bd%)を外輪2の軌道溝12A,12Bの溝曲率半径(55Bd%)よりも小さくしたから、内輪1の軌道溝11A,11Bの面圧と外輪2の軌道溝12A,12Bの面圧とをバランスさせて、剥離寿命を向上を図ることができる。なお、内輪1の軌道溝11は、軸直角面で切断した断面が玉3に対して凸であるのに対し、外輪2の軌道溝12は、軸直角面で切断した断面が玉3に対して凹である。このため、外輪2の溝曲率半径R2と内輪1の溝曲率半径R1とを同じにすると、外輪2よりも内輪1の面圧の方が大きくなって、面圧がアンバランスになって、寿命が低下する。
【0018】
上記説明したように、この実施形態によれば、耐モーメント荷重性やモーメント剛性が優れ、耐剥離性や耐焼付き性も優れた4点接触玉軸受を有する回転軸支持構造を実現できる。
【0019】
尚、上記実施形態では、内輪1の軌道溝11の曲率半径を玉の直径の53%としたが、52〜53.5%の範囲内に設定すれば、上述の効果が得られる。また、外輪2の軌道溝12の曲率半径を玉の直径の53.5%〜56%の範囲内に設定すれば、同様の効果を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の回転軸支持構造の4点接触玉軸受は、内(外)輪の溝曲率半径を52(53.5)Bd%以上にしたから、玉の肩乗り上げや焼付き寿命の低下を招くことがなく、内(外)輪の溝曲率半径を53.5(56)Bd%以下としたから、剥離寿命やモーメント剛性を確保できる。
【0021】
また、一実施形態では、接触角を20°以上にしたから、モーメント剛性の低下を招くことが無く、接触角を30°以下にしたから、玉のスピンに起因する発熱や玉の肩乗り上げの問題を回避できる。
【0022】
また、内輪の軌道面の溝曲率半径(52〜53.5Bd%)を外輪の軌道面の溝曲率半径(53.5〜56Bd%)よりも小さくしたから、内輪の軌道面の面圧と外輪の軌道面の面圧とをバランスさせて、剥離寿命を向上を図ることができる。
【0023】
したがって、この発明によれば、耐モーメント荷重性やモーメント剛性が優れ、耐剥離性や耐焼付き性が優れた4点接触玉軸受を有する回転軸支持構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の4点接触玉軸受を有する回転軸支持構造の実施の形態の断面図である。
【符号の説明】
1…内輪、2…外輪、3…玉、5…保持器、6…シール部材、
7…シールリップ、11,12…軌道溝、
0…玉中心、P11,P12,P21,P22…曲率中心、θ12…接触角。

Claims (1)

  1. 単列の玉軸受でモーメント荷重を含む荷重を支持する回転軸支持構造であって、
    上記玉軸受は、
    玉の中心の軸方向位置から軸方向の両側に延在する軌道溝を有する内輪と、上記玉の中心の軸方向位置から軸方向の両側に延在する軌道溝を有する外輪とを有する4点接触玉軸受であり、
    上記内輪の軌道溝の軌道面の溝曲率半径を玉径の52〜53.5%とし、
    上記外輪の軌道溝の軌道面の溝曲率半径を玉径の53.5〜56%とし、
    かつ、上記内輪の軌道溝の軌道面の溝曲率半径を上記外輪の軌道溝の軌道面の溝曲率半径よりも小さくして、上記内輪の軌道溝の面圧と上記外輪の軌道溝の面圧とをバランスさせることを特徴とする回転軸支持構造
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