JP5600927B2 - Tandem angular contact ball bearings - Google Patents
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Description
この発明は、自動車用のデファレンシャルギヤ、トランスファ等の回転機械装置に組み込まれて、ラジアル荷重及びスラスト荷重が加わった状態で回転する回転軸を支承する為のタンデムアンギュラ型玉軸受の改良に関する。具体的には、このタンデムアンギュラ型玉軸受を、デファレンシャルケースの如きハウジングの内部に設けられた支持部等の固定部分の内周面と前記回転軸の外周面との間に組み付ける際に、各玉の転動面に、過度の寿命低下の原因となる程の、傷等の損傷が生じる事を防止して、耐久性が損なわれる事を防止するものである。 The present invention relates to an improvement in a tandem angular ball bearing that is incorporated in a rotary machine such as a differential gear and a transfer for an automobile and supports a rotating shaft that rotates in a state where a radial load and a thrust load are applied. Specifically, when this tandem angular ball bearing is assembled between the inner peripheral surface of a fixed portion such as a support portion provided inside a housing such as a differential case and the outer peripheral surface of the rotary shaft, This prevents damage such as scratches from occurring on the rolling surface of the ball, which causes an excessive decrease in the life of the ball, and impairs durability.
自動車用のデファレンシャルギヤを構成する為のピニオン軸をデファレンシャルケース内に回転自在に支持する為の各種構造が、例えば特許文献１〜５に記載される等により、従来から広く知られている。デファレンシャルギヤの運転時に前記ピニオン軸には、大きなラジアル荷重及びスラスト荷重が同時に加わる為、このピニオン軸を支持する為の軸受として、ラジアル、スラスト両方向の負荷容量が十分に大きなものを使用する必要がある。この為従来は、特許文献１に記載されている様に、接触角が互いに異なる（背面組み合わせ型の）１対の円すいころ軸受により、前記ピニオン軸を前記デファレンシャルケースの内部に、回転自在に支持していた。 Various structures for rotatably supporting a pinion shaft for constituting a differential gear for automobiles in a differential case have been widely known, for example, as described in Patent Documents 1 to 5. Since large radial load and thrust load are simultaneously applied to the pinion shaft during differential gear operation, it is necessary to use a bearing with sufficient load capacity in both radial and thrust directions to support the pinion shaft. is there. For this reason, conventionally, as described in Patent Document 1, the pinion shaft is rotatably supported in the differential case by a pair of tapered roller bearings having different contact angles (combined on the back side). Was.
但し、転がり軸受の技術分野で周知の様に、円すいころ軸受は玉軸受に比べて、負荷容量が大きい代わりに、動トルク（回転抵抗）が大きい。この為、近年に於ける自動車の省燃費化の流れにより、デファレンシャルケースに対してピニオン軸を支持する為の転がり軸受として、ラジアル、スラスト両方向の荷重を支承可能な、アンギュラ型の玉軸受を使用する事が、特許文献２〜５に記載されている様に、従来から考えられている。アンギュラ型の玉軸受の動トルクは円すいころ軸受に比べて小さい為、前記ピニオン軸支持用の転がり軸受を、円すいころ軸受から玉軸受に変える事により、デファレンシャルギヤの抵抗を低くできる。
However, as is well known in the technical field of rolling bearings, tapered roller bearings have a larger dynamic torque (rotational resistance) instead of a larger load capacity than ball bearings. For this reason, due to the recent trend of reducing fuel consumption in automobiles, angular contact ball bearings that can support radial and thrust loads are used as rolling bearings to support the pinion shaft against the differential case. As described in
図６は、特許文献２に記載された、玉軸受により構成した、デファレンシャルギヤ用ピニオン軸の回転支持装置を示している。尚、デファレンシャルギヤ全体の構造及び作用は従来から周知であるし、特許文献１〜５にも記載されている為、図示並びに詳しい説明を省略し、以下、前記回転支持装置部分の構造に就いて説明する。デファレンシャルケースの内部に１対の玉軸受１、２を、互いに離隔した状態で配置し、これら両玉軸受１、２によりピニオン軸３を支持している。これら両玉軸受１、２は、それぞれ玉に接触角を持たせたアンギュラ型玉軸受であり、これら両玉軸受１、２の接触角の方向を互いに逆向きとしている。従って、前記ピニオン軸３は、前記デファレンシャルケースの内部に、ラジアル荷重だけでなく、両方向のスラスト荷重を支承される状態で、回転自在に支持されている。
FIG. 6 shows a rotation support device for a pinion shaft for a differential gear, which is configured by a ball bearing described in
又、前記両玉軸受１、２のうち、比較的大きなラジアル荷重及びスラスト荷重を支承するピニオンギヤ４側（図６の左側）の玉軸受１として、本発明の対象となる、タンデムアンギュラ型玉軸受を使用している。これに対して、比較的小さなラジアル荷重及びスラスト荷重しか支承しない反ピニオンギヤ４側（図６の右側）の玉軸受２は、単列アンギュラ型の玉軸受を使用している。但し、ピニオンギヤ側だけでなく、反ピニオンギヤ側の玉軸受もタンデムアンギュラ型とする構造も、特許文献２〜５に記載されており、従来から知られている。この様な構造の場合、反ピニオンギヤ側の玉軸受も、本発明の対象となる。何れにしても、前記ピニオンギヤ４側の玉軸受１は、ラジアル荷重に加えて、このピニオンギヤ４と噛合したリングギヤ（図示省略）から離れる方向（図６の右向き）のスラスト荷重を支承する。これに対して反ピニオンギヤ４側の玉軸受２は、ラジアル荷重に加えて、前記リングギヤに近付く方向（図６の左向き）のスラスト荷重を支承する。
Of the two
本例の場合、タンデムアンギュラ型玉軸受である、前記ピニオンギヤ４側の玉軸受１は、外輪５と、内輪６と、複数個の玉７、７と、１対の保持器８ａ、８ｂとを備える。このうちの外輪５は、内周面に、互いに内径が異なる、複列アンギュラ型の外輪軌道９ａ、９ｂを設けている。これら両外輪軌道９ａ、９ｂの内径は、前記ピニオンギヤ４側の外輪軌道９ａの方が大きく、このピニオンギヤ４と反対側の外輪軌道９ｂの方が小さい。又、前記内輪６は、前記外輪５の内径側にこの外輪５と同心に配置されたもので、外周面のうちで前記両外輪軌道９ａ、９ｂに対向する部分に、互いに外径が異なる、複列アンギュラ型の内輪軌道１０ａ、１０ｂを設けている。これら両内輪軌道１０ａ、１０ｂの外径は、前記ピニオンギヤ４側の内輪軌道１０ａの方が大きく、このピニオンギヤ４と反対側の外輪軌道１０ｂの方が小さい。又、前記各玉７、７は、前記両外輪軌道９ａ、９ｂと前記両内輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、それぞれの列毎に複数個ずつ、両列で同じ方向の（並列組み合わせ型の）接触角を付与された状態で、転動自在に設けられている。更に、前記両保持器８ａ、８ｂは、互いに直径が異なり、それぞれが前記両列の玉７、７を、転動自在に保持している。尚、これら両列の玉７、７の直径は、互いに同じ場合も、或は、互いに異なる場合もある。
In the case of this example, the ball bearing 1 on the pinion gear 4 side, which is a tandem angular ball bearing, includes an outer ring 5, an inner ring 6, a plurality of balls 7, 7, and a pair of
上述の様なタンデムアンギュラ型の玉軸受１は、運転時に円すいころ軸受の場合の様な大きな滑り接触を伴わないので、動トルクを低く抑えられ、デファレンシャルギヤの抵抗を低くできる。又、複列に配置した玉７、７により、前記ピニオンギヤ４と前記リングギヤとの噛合部で発生するラジアル荷重及びスラスト荷重を支承する為、これら両方向の荷重に関する負荷容量も十分に確保できる。但し、上記玉軸受１は、タンデムアンギュラ型である事に起因し、耐久性に関して十分に信頼性を確保する面からは、次の様な点を改良する事が望まれる。 Since the tandem angular ball bearing 1 as described above is not accompanied by a large sliding contact as in the case of a tapered roller bearing during operation, the dynamic torque can be kept low and the resistance of the differential gear can be reduced. Further, since the radial load and the thrust load generated at the meshing portion of the pinion gear 4 and the ring gear are supported by the balls 7 and 7 arranged in a double row, it is possible to secure a sufficient load capacity for the loads in both directions. However, since the ball bearing 1 is of a tandem angular type, it is desired to improve the following points from the viewpoint of sufficiently ensuring the durability.
前記玉軸受１を構成する外輪５は、デファレンシャルケースの内部に設けられた支持部１１の支持孔１２内に、締り嵌めで内嵌する必要があるし、同じく内輪６は前記ピニオン軸３に、締り嵌めで外嵌する必要がある。この理由は、デファレンシャルギヤの運転時に前記外輪５及び内輪６と相手部材との嵌合部でクリープが発生する事を防止して、これら両嵌合部に、摩耗に基づくがたつきが発生する事を防止する為である。但し、前記玉軸受１の構成各部材５、６、７、８ａ、８ｂを互いに分離しない（ばれない）様に組み立てた状態で、このうちの外輪５を前記支持孔１２に、同じく内輪６を前記ピニオン軸３に、それぞれ締り嵌めで嵌合固定する事はできない。この理由は、この嵌合固定作業に伴い、前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂの一部で前記各玉７、７の転動面が接触している部分にブリネル圧痕が形成され、前記玉軸受１の運転時に、過大な振動や騒音が発生する原因となるだけでなく、耐久性が著しく損なわれる為である。
The outer ring 5 constituting the ball bearing 1 needs to be fitted into the support hole 12 of the support portion 11 provided in the differential case by an interference fit. Similarly, the inner ring 6 is attached to the pinion shaft 3. It is necessary to externally fit with an interference fit. The reason for this is that creep is prevented from occurring at the fitting portions of the outer ring 5 and inner ring 6 and the mating member during operation of the differential gear, and rattling based on wear occurs at both fitting portions. This is to prevent things. However, in a state where the
この為、上述の様な玉軸受１を、前記支持孔１２の内周面と前記ピニオン軸３の外周面との間に組み付ける場合には、例えば特許文献３の明細書の段落［００２８］〜［００３０］部分に記載される等により従来から知られている様に、予め（前記玉軸受１の構成各部材５、６、７、８ａ、８ｂの組み立てを完了する以前に）、前記支持孔１２に前記外輪５を締り嵌めで内嵌し、前記ピニオン軸３に前記内輪６を締り嵌めで外嵌してから、これら外輪５と内輪６とを、前記各玉７、７を介して組み合わせる。この際、これら各玉７、７は、これら外輪５と内輪６との組み合わせに先立って、これら外輪５と内輪６とのうちの一方の軌道輪の周面部分（前記両外輪軌道９ａ、９ｂの内径側部分、又は、前記両内輪軌道１０ａ、１０ｂの外径側部分）に、前記両保持器８ａ、８ｂに保持された状態で配置しておく。そして、前記外輪５と内輪６とのうちの他方の軌道輪を、この他方の軌道輪を嵌合固定した部材と共に、前記各玉７、７の内径側部分又は外径側部分に進入させる。そして、これら各玉７、７の転動面を、前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂに接触させる。
Therefore, when the ball bearing 1 as described above is assembled between the inner peripheral surface of the support hole 12 and the outer peripheral surface of the pinion shaft 3, for example, paragraphs [0028] to [0030] As previously known, for example, as described in the section [0030], before the assembly of the
この様にして行う前記玉軸受１の組立作業の際、前記外輪５を内嵌固定したデファレンシャルケースと、前記内輪６を外嵌固定したピニオン軸３との位置決めが十分に精度良く行われ、この内輪６の中心軸と前記外輪５との中心軸とが正確に一致した状態のまま、これら内輪６と外輪５とを軸方向に近付け、この外輪５の内径側にこの内輪６を進入させれば、組立後の玉軸受１の耐久性に、特に問題を生じる事はない。但し、組立装置の精度のばらつきや調整不良等により、前記内輪６の中心軸と前記外輪５の中心軸とが不一致のまま（傾斜や偏心が存在する状態のまま）、これら内輪６と外輪５とを組み合わせたり、或は、前記各玉７、７の配置状態のずれ（両列の玉７、７同士の間の傾斜等）が存在した状態で前記内輪６と前記外輪５とを組み合わせると、前記他方の軌道輪の周面と前記各玉７、７の転動面とが勢い良く突き当たったり、強く擦れ合う可能性がある。この様な可能性は、前記両保持器８ａ、８ｂにより保持した前記各玉７、７を、前記一方の軌道輪の周面部分に配置する場合にも生じ得る。
When the ball bearing 1 is assembled in this way, the differential case with the outer ring 5 fitted and fixed and the pinion shaft 3 with the inner ring 6 fitted and fixed are positioned with sufficient accuracy. With the center axis of the inner ring 6 and the center axis of the outer ring 5 accurately aligned, the inner ring 6 and the outer ring 5 are brought close to each other in the axial direction so that the inner ring 6 can enter the inner diameter side of the outer ring 5. In this case, there is no particular problem in the durability of the ball bearing 1 after assembly. However, the inner ring 6 and the outer ring 5 remain inconsistent with each other because of variations in accuracy of the assembling apparatus, poor adjustment, and the like (the inclination and eccentricity still exist). Or the inner ring 6 and the outer ring 5 are combined in a state where there is a deviation in the arrangement state of the balls 7 and 7 (inclination between the balls 7 and 7 in both rows). There is a possibility that the peripheral surface of the other raceway ring and the rolling surface of the balls 7 and 7 may strike each other vigorously or rub against each other. Such a possibility can also occur when the balls 7 and 7 held by the two
一方で、前記外輪５の内周面及び前記内輪６の外周面のうち、前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは、平滑な研磨面としているが、これら各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂから外れた部分は、粗面であったり、尖った角部が存在する。前記外輪５と前記内輪６との組み合わせ時に、これら粗面や角部が、前記各玉７、７のうちの一部の玉７、７の転動面に勢い良く突き当たったり、強く擦れ合ったりすると、当該玉７、７の転動面に、過度の寿命低下の原因となる程の、傷等の損傷が発生する可能性がある。そして、この様な損傷が発生した場合には、前記玉軸受１を組み込んだデファレンシャルギヤの運転時に、大きな振動や騒音が発生し易くなるだけでなく、耐久性も損なわれる。
On the other hand, among the inner peripheral surface of the outer ring 5 and the outer peripheral surface of the inner ring 6, the
前述した特許文献２〜５のうち、特許文献２には、外輪、内輪各軌道の断面形状の曲率半径を規制する事で、玉軸受の動トルクを低減する発明が記載されている。又、特許文献３には、内輪の外周面に形成した複列の内輪軌道のうち、大径側の内輪軌道の底部を、この内輪の中間部外周面よりも径方向内方に凹ませる事により、外輪の外径寸法を小さくする発明が記載されている。更に、特許文献４には、複列の外輪軌道及び内輪軌道の断面形状の曲率半径を、スラスト荷重が小さい場合に各玉の転動面が接触する部分では小さく、同じく大きい場合に接触する部分では大きくする事で、スラスト荷重が大きい状態での動トルクの低減を図る発明が記載されている。但し、これら特許文献２〜４に特許文献５を加えても、上述の様なタンデムアンギュラ型の玉軸受の組立時に、各玉の転動面が損傷する事を防止する為の技術は記載されていない。
Among
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、デファレンシャルケースの如きハウジングの内部に設けられた支持部等の固定部分の内周面と、回転軸の外周面との間に組み付ける際に、各玉の転動面に、過度の寿命低下の原因となる程の、傷等の損傷が発生する事を防止して、運転時に過大な振動や騒音が発生する事がなく、且つ、優れた耐久性を確保できるタンデムアンギュラ型玉軸受を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention, when assembled between the inner peripheral surface of a fixed portion such as a support portion provided inside a housing such as a differential case and the outer peripheral surface of the rotating shaft, Prevents damage such as scratches on the rolling surface of the ball from causing excessive life reduction, prevents excessive vibration and noise during operation, and has excellent durability It was invented to realize a tandem angular ball bearing capable of ensuring the performance.
本発明のタンデムアンギュラ型玉軸受は、前述した従来から知られているタンデムアンギュラ型玉軸受と同様に、外輪と、内輪と、複数個の玉とを備える。
このうちの外輪は、内周面に、互いに内径が異なる、それぞれがアンギュラ型である２列の外輪軌道を設けている。
又、前記内輪は、前記外輪の内径側にこの外輪と同心に配置されたもので、外周面に互いに外径が異なる、それぞれがアンギュラ型である２列の内輪軌道を設けている。
更に、前記各玉は、これら両内輪軌道と前記両外輪軌道との間に、それぞれの列毎に複数個ずつ、両列同士の間で同じ方向の接触角を付与された状態で、転動自在に設けられている。
The tandem angular ball bearing of the present invention includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of balls in the same manner as the conventionally known tandem angular ball bearing.
Among these, the outer ring is provided with two rows of outer ring raceways having different inner diameters on the inner peripheral surface and each being an angular type.
The inner ring is disposed concentrically with the outer ring on the inner diameter side of the outer ring, and has two rows of inner ring raceways each having an angular shape and different outer diameters on the outer peripheral surface.
Further, each of the balls rolls in a state where a contact angle in the same direction is given between both the inner ring raceways and the both outer ring raceways. It is provided freely.
特に、本発明のタンデムアンギュラ型玉軸受に於いては、前記外輪の内周面のうちで、内径が小さい外輪軌道から、この外輪の軸方向両端面のうちで内径が大きい側の端面との連続部である断面円弧形の角部の外周縁部までの部分全体、及び、前記内輪の外周面のうちで、外径が大きい内輪軌道から、この内輪の軸方向両端面のうちで外径が小さい側の端面との連続部である断面円弧形の角部の内周縁部までの部分全体を研磨加工された平滑面としている。且つ、前記外輪の内周面及び前記内輪の外周面の何れの周面に関しても、軸方向に隣接する、断面形状が互いに異なる面同士の間部分に存在する全ての角部を、それぞれの断面形状の曲率半径を０．２〜１mmとして、前記何れの周面に関しても、断面形状に関して微分不能な角部をなくしている。
この様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記研磨加工された平滑面の表面粗さを、０．２〜０．８μｍＲａとする。
尚、本明細書及び特許請求の範囲で言う、外輪の内周面とは、この外輪の表面のうちで径方向内方から見た場合に見える面全体を言う。従って、はっきりと径方向内方に向いた、一般的に言う内周面部分だけでなく、この一般的に言う内周面部分と軸方向端面との間に存在する、断面円弧形の連続部に関しても、この連続部の外周縁部までが、外輪の内周面に相当する。同様に、本明細書及び特許請求の範囲で言う、内輪の外周面とは、一般的に言う外周面部分だけでなく、この一般的に言う外周面部分と軸方向端面との間に存在する、断面円弧形の連続部に関しても、この連続部の内周縁部までが、内輪の外周面に相当する。
In particular, in the tandem angular contact ball bearing of the present invention, from the inner ring surface of the outer ring, the outer ring raceway having a small inner diameter to the end face on the side having the larger inner diameter among both axial end faces of the outer ring. From the inner ring raceway having a large outer diameter, the outer part of the outer ring of the inner ring, and the outer part of the outer ring of the inner ring in the axial direction. The entire part up to the inner peripheral edge of the corner of the arcuate cross- section, which is a continuous part with the end face on the side having a smaller diameter, is a polished smooth surface. In addition, with respect to any of the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring, all the corners that are adjacent to each other in the axial direction and between the surfaces having different cross-sectional shapes are cross-sectioned. The curvature radius of the shape is set to 0.2 to 1 mm, and the corner portions that cannot be differentiated with respect to the cross-sectional shape are eliminated with respect to any of the peripheral surfaces.
When carrying out the present invention as described above, the surface roughness of the polished smooth surface is preferably 0.2 to 0.8 μmRa as in the invention described in
In addition, the inner peripheral surface of an outer ring said in this specification and a claim means the whole surface seen when it sees from radial direction inside among the surfaces of this outer ring. Therefore, not only the generally known inner peripheral surface portion, which is clearly directed radially inward, but also a continuous arc-shaped cross section existing between the generally referred inner peripheral surface portion and the axial end surface. As for the part, the outer peripheral edge of the continuous part corresponds to the inner peripheral surface of the outer ring. Similarly, the outer peripheral surface of the inner ring referred to in this specification and claims exists not only in the generally referred outer peripheral surface portion but also between the generally referred outer peripheral surface portion and the axial end surface. Also, with respect to the continuous portion having the circular arc shape, the inner peripheral edge of the continuous portion corresponds to the outer peripheral surface of the inner ring.
上述の様に構成する本発明のタンデムアンギュラ型玉軸受によれば、デファレンシャルケースの如きハウジングの内部に設けられた支持部等の固定部分の内周面と、回転軸の外周面との間に組み付ける際に、各玉の転動面に、過度の寿命低下の原因となる程の、傷等の損傷が発生する事を防止できる。即ち、本発明のタンデムアンギュラ型玉軸受では、外輪の内周面及び内輪の外周面のうちで、前記固定部分に内嵌固定したこの外輪と、回転軸に外嵌固定したこの内輪とを組み合わせる際に前記玉の転動面が接触する可能性のある部分全体を、尖った角部がなく、しかも平滑面としている。従って、前記組み付け作業の際に、何れかの玉の転動面が、前記外輪の内周面又は前記内輪の外周面の何れの部分に勢い良く突き当たったり、或は強く擦れ合ったりした場合でも、当該玉の転動面に、上述の様な、傷等の損傷が発生する事はない。この為、タンデムアンギュラ型玉軸受の運転時に、何れかの玉の転動面の損傷に起因する過大な振動や騒音の発生を防止し、しかも、前記タンデムアンギュラ型玉軸受の耐久性を十分に確保できる。 According to the tandem angular contact ball bearing of the present invention configured as described above, between the inner peripheral surface of a fixed portion such as a support portion provided inside the housing, such as a differential case, and the outer peripheral surface of the rotating shaft. When assembling, it is possible to prevent damage such as scratches from occurring on the rolling surfaces of the balls so as to cause an excessive decrease in life. That is, in the tandem angular contact ball bearing according to the present invention, the outer ring that is fitted and fixed to the fixed portion of the inner ring surface of the outer ring and the outer ring surface of the inner ring is combined with the inner ring that is fitted and fixed to the rotary shaft. In this case, the entire portion where the rolling surface of the ball may come into contact has no sharp corners and is a smooth surface. Therefore, even when the rolling surface of one of the balls hits any part of the inner peripheral surface of the outer ring or the outer peripheral surface of the inner ring vigorously or rubs strongly during the assembly operation. No damage such as scratches occurs on the rolling surface of the ball. For this reason, during the operation of the tandem angular ball bearing, excessive vibration and noise due to damage of the rolling surface of any ball are prevented, and the durability of the tandem angular ball bearing is sufficient. It can be secured.
図１〜５は、本発明の実施の形態の１例を示している。タンデムアンギュラ型玉軸受である本例の玉軸受１ａは、外輪５ａと、内輪６ａと、複数個の玉７、７と、１対の保持器８ａ、８ｂとを備える。このうちの外輪５ａは、内周面に、互いに内径が異なる、それぞれがアンギュラ型である２列の外輪軌道９ａ、９ｂを設けている。又、前記内輪６ａは、前記外輪５ａの内径側にこの外輪５ａと同心に配置されたもので、外周面のうちで前記両外輪軌道９ａ、９ｂに対向する部分に、それぞれがアンギュラ型であって互いに外径が異なる、２列の内輪軌道１０ａ、１０ｂを設けている。運転時には、前記外輪５ａと前記内輪６ａとの間に、このうちの外輪５ａを図１の左方に、この内輪６ａを同じく右方に、それぞれ押圧する方向のスラスト荷重が加わる。図５〜６に示す様なデファレンシャルギヤに組み込んだ状態では、前記内輪６ａの（外周面に関する）大径側が入力側となって、この内輪６ａに、図１〜３、５で右向きのスラスト荷重が加わる。これに対して、前記外輪５ａの（内周面側に関する）小径側がこのスラスト荷重の出力側となり、このスラスト荷重に対する反力として前記外輪５ａに、図１〜５で左向きの力が加わる。
1 to 5 show an example of an embodiment of the present invention. The ball bearing 1a of this example which is a tandem angular ball bearing includes an
前記両外輪軌道９ａ、９ｂの内径は、前記外輪５ａに対する前記反力の作用方向前側（図１の左側）の外輪軌道９ａの方が大きく、同じく後側（図１の右側）の外輪軌道９ｂの方が小さい。又、前記両内輪軌道１０ａ、１０ｂの外径は、前記内輪６ａに対する前記スラスト荷重の作用方向後側（図１の左側）の内輪軌道１０ａの方が大きく、同じく前側（図１の右側）の内輪軌道１０ｂの方が小さい。又、前記各玉７、７は、前記両外輪軌道９ａ、９ｂと前記両内輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、それぞれの列毎に複数個ずつ、且つ、両列同士の間で同じ方向の（並列組み合わせ型の）接触角α、β｛α、βの大きさ（絶対値）は、同じでも、互いに異なっても良い｝を付与された状態で、転動自在に設けられている。更に、前記両保持器８ａ、８ｂは、互いに直径が異なり、それぞれが前記両列の玉７、７を転動自在に保持している。以上に述べた、玉軸受１ａの基本的構成に就いては、前述の図７に示した従来から知られているタンデムアンギュラ型の玉軸受１の場合と同様である。
The inner diameters of the
特に、本例の玉軸受１ａの場合には、前記外輪５ａの内周面のうちで、内径が小さい外輪軌道９ｂから、この外輪５ａの軸方向両端面のうちで内径が大きい側の端面１３との連続部までの部分全体を、断面形状に関して微分不能な（尖った）角部がなく滑らかに連続し、且つ、研磨加工された平滑面としている。又、前記内輪６ａの外周面のうちで、外径が大きい内輪軌道１０ａから、この内輪６ａの軸方向両端面のうちで外径が小さい側の端面１４との連続部までの部分全体を、断面形状に関して微分不能な（尖った）角部がなく滑らかに連続し、且つ、研磨加工された平滑面としている。尚、前記両端面１３、１４そのものは、必ずしも平滑面とする必要はないが、平滑面とする事は自由である。但し、前記両端面１３、１４と前記外輪５ａの内周面又は前記内輪６ａの外周面との連続部である、角部１５ａ、１５ｇは、何れも平滑面とする。
In particular, in the case of the ball bearing 1a of the present example, from the inner ring surface of the
上述の点に就いて、図２〜３を参照しつつ、詳しく説明する。前記外輪５ａの内周面のうちで前記両外輪軌道９ａ、９ｂ部分、前記内輪６ａの外周面のうちで前記両内輪軌道１０ａ、１０ｂ部分は、従来から回転砥石による研磨加工を施して、平滑面としている。これに対して、前記両周面のうちで前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ部分以外には、特に研磨加工等の特別な加工を施さず、粗面や尖った角部をそのまま残していた。例えば、図２に破線の丸印で示した、外輪５ａの内周面のうちの６箇所位置、内輪６ａの外周面のうちの３箇所位置の、合計９箇所位置の角部１５ａ〜１５ｉのうち、前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ｂの側縁部分に存在する角部１５ｃ、１５ｄ、１５ｆ、１５ｈ、１５ｉに関しては、これら各軌道９ａ、９ｂ、１０ｂを研磨加工する際に形成されるエッジ形状（断面形状が微分不能な尖端）をそのまま残していた。又、残りの角部１５ａ、１５ｂ、１５ｅ、１５ｇに関しても、隣接する面を切削加工する際に形成されるエッジ形状をそのまま残していた。要するに、何れの角部１５ａ〜１５ｉに就いても、微分不能な（或る１点に関して単一の接線を設定できない、断面形状の曲率半径がほぼ０である尖った）形状のまま残していた。又、図３に鎖線の楕円印により示した、外輪５ａの内周面、内輪６ａの外周面の２箇所位置ずつ、合計４箇所位置の傾斜面部１６ａ〜１６ｄ、並びに、前記両外輪軌道９ａ、９ｂの大径側から連続する２箇所の円筒面部１７ａ、１７ｂに関しては、切削加工面や熱処理肌をそのまま残していた。この為に従来の場合には、前述した通り、玉軸受１（図６参照）の組立時に、玉７、７の転動面を傷め易かった。
The above point will be described in detail with reference to FIGS. The
これに対して本例の場合には、前記外輪５ａの内周面及び前記内輪６ａの外周面に、前記両外輪軌道９ａ、９ｂ部分及び前記両内輪軌道１０ａ、１０ｂ以外の部分まで研磨加工を施して、前記各傾斜面部１６ａ〜１６ｄ及び前記各円筒面部１７ａ、１７ｂを平滑面としている。即ち、これら各傾斜面部１６ａ〜１６ｄ及びこれら両円筒面部１７ａ、１７ｂを、表面粗さが０．４μｍＲａ程度の平滑面としている。尚、前記各傾斜面部１６ａ〜１６ｄ及び前記両円筒面部１７ａ、１７ｂの表面粗さに関しては、後述する様に、前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂと同時に研磨する事を考慮して、上述の様に０．４μｍＲａとした。但し、前記表面粗さに関しては、例えば、０．６μｍＲａ程度、更には０．８μｍＲａ程度にまで大きく（粗く）しても、玉７、７の転動面の損傷防止の面からは問題ない。表面粗さの値は、小さいほど、玉７、７の転動面の損傷防止や良質の軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂを得る面からは好ましいが、過度に小さくしても、加工コストが嵩むだけになる。加工コストを考慮した場合、前記表面粗さを０．２μｍＲａよりも小さくする事は現実的ではない。前記各傾斜面部１６ａ〜１６ｄ及び前記両円筒面部１７ａ、１７ｂを上述の様な平滑面とすれば、これら各面部１６ａ〜１６ｄ、１７ａ、１７ｂと前記各玉７、７の転動面とが、多少強く擦れ合ったとしても、これら各玉７、７の転動面に、過度の寿命低下の原因となる程の損傷が生じる事はない。尚、前記各面部１６ａ〜１６ｄ、１７ａ、１７ｂの表面粗さは、後述する超仕上加工前に於ける、前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂの表面粗さと同じとする事が、加工の容易化の面からは好ましい。この理由に就いては後述する。
On the other hand, in the case of this example, the inner ring surface of the
更に、前記外輪５ａの内周面のうちで、前記端面１３から前記小径側の外輪軌道９ｂまでに存在する各面同士の間部分に存在する角部１５ａ〜１５ｆ、並びに、前記内輪６ａの外周面のうちで、前記端面１４から前記傾斜面部１６ｄまでの間部分に存在する角部１５ｇ〜１５ｉに関しては、研磨加工により、断面形状の曲率半径が０．２mm以上である凸曲面（であり、前記各面部１６ａ〜１６ｄ、１７ａ、１７ｂと同等の平滑面）としている。前記各角部１５ａ〜１５ｉの断面形状に関する曲率半径の上限値は特に規制しない。この曲率半径が大きい程前記各玉７、７の転動面の損傷を防止する面からは有利になるが、徒に大きくしても、それ以上の損傷防止効果は期待できなくなるし、軌道面に隣接する角部１５ｃ、１５ｄ、１５ｆ、１５ｈ、１５ｉに関しては、玉７、７の保持機能や転走面の幅寸法確保の面から弊害を生じる。従って、前記曲率半径の最大値は、これらの点や、場合によっては保持器８ａ、８ｂの形状・材質等を考慮して、設計的考慮により規制する。デファレンシャルギヤやトランスファのピニオン軸支持用のタンデムアンギュラ型玉軸受の場合、前記曲率半径を１mmを超えて大きくする事は好ましくない。尚、前記各角部１５ａ〜１５ｉの断面形状は、単一円弧でも、或は、互いに曲率半径の異なる複数の円弧を組み合わせた（滑らかに連続させた）複合円弧でも良い。この場合、最も曲率半径が小さな円弧部分の曲率半径を０．２mm以上とする。
Furthermore, among the inner peripheral surfaces of the
前記各角部１５ａ〜１５ｉの断面形状の曲率半径を大きくする事も合わせて、前記外輪５ａの内周面及び前記内輪６ａの外周面の形状及び性状（表面粗さ）を上述の様にする作業は、それぞれが加工すべき周面の母線形状と一致する母線形状を有する、所謂総型の回転砥石により行う事が好ましい。この理由は、当該周面の形状及び性状を一挙に加工できて、加工能率を良好にできるだけでなく、当該周面を幅方向に分割して別々の砥石により加工する場合の様に、分割部分に尖った段差等が生じる可能性をなくせる為である。この様な理由で総型の回転砥石により前記両周面に仕上加工を施す事が好ましいが、総型の回転砥石の場合、全幅に亙って同じ性状とする事が現実的である。この様な理由から、前記各傾斜面１６ａ〜１６ｄの表面粗さは、前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂの表面粗さと同じとする事が好ましい。尚、前記角部１５ｂ、１５ｃ同士の間部分、前記角部１５ｅ、１５ｆ同士の間部分に存在する円筒面部１７ａ、１７ｂに就いても、同様の平滑面とする（総型の回転砥石による加工を行う）。この理由は、これら両円筒面部１７ａ、１７ｂに関しても、前記玉軸受１ａの組み立て時に、前記各玉７、７の転動面と擦れ合うからである。
The shape and properties (surface roughness) of the inner peripheral surface of the
又、前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ部分は、前述した様に、表面粗さが０．４μｍＲａ程度の平滑面とした後、超仕上加工を施す。この超仕上加工に伴って、又、前記各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂとこれら各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂに隣接する部分との境目に、断面形状に関して、極く僅かな曲がり部が形成される（これら各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂに隣接する部分の母線が、これら各軌道９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂの断面形状の円弧に対し、完全には接線方向に存在しない状態となる）可能性がある。但し、この様な曲がり部の曲がり角度（前記完全な接線方向に対する前記母線の方向のずれ）は極めて小さく、前記曲がり部が前記各玉７、７の転動面に、過度の寿命低下の原因となる程の、傷等の損傷を与える事はない。従って、この様な超仕上加工に伴って生じる曲がり部は、本明細書及び特許請求の範囲で言う、微分不能な角部ではない。
Further, as described above, each of the
上述の様な、本例の、タンデムアンギュラ型である玉軸受１ａを、デファレンシャルケースの内部に設けられた支持部１１ａに設けた支持孔１２ａの内周面と、ピニオン軸３ａの外周面との間（図５参照）に組み付けるには、先ず、図４に示す様に、両列の玉７、７をそれぞれ保持器８ａ、８ｂに保持した状態で、前記外輪５ａの内周面に設けた、複列の外輪軌道９ａ、９ａの内径側に組み付ける。これら両外輪軌道９ａ、９ｂに隣接する、前記両円筒面部１７ａ、１７ｂの内径は、これら両外輪軌道９ａ、９ｂの底部（最も内径が大きくなった部分）の内径よりも少しだけ小さくなっている。この為、前記両保持器８ａ、８ｂに保持された前記各玉７、７は、これら両保持器８ａ、８ｂを弾性変形させて、これら各玉７、７の外接円の直径を縮めつつ、前記大径側の端縁部を通過する。そして、通過後は、これら両保持器８ａ、８ｂの弾性的復元により前記各玉７、７の外接円の直径を拡げ、これら各玉７、７の転動面の一部を、前記両外輪軌道９ａ、９ｂに弾性的に当接させる。この結果、図５の右上部分に示す様に、前記各玉７、７が前記外輪５ａの内径側に、前記両保持器８ａ、８ｂを介して、不用意に分離しない様に組み付けられる。従って、前記両円筒面部１７ａ、１７ｂの内径は、材質、厚さ、形状、寸法等により定まる、前記両保持器８ａ、８ｂの弾性変形量等を考慮して、組み立て容易性と組み立て後の非分離性とを両立させられる様に、設計的に定める。何れにしても、上述の様な組み付け作業の際、前記各玉７、７が、前記外輪５ａの内周面に存在する角部１５ａ〜１５ｆや傾斜部１６ａ、１６ｂに突き当たったり擦れ合ったりする可能性がある。但し、これら各角部１５ａ〜１５ｆは、曲率半径が０．２mm以上の凸曲面であるし、前記両傾斜部１６ａ、１６ｂ及び前記両円筒面部１７ａ、１７ｂは平滑面であるから、前記各玉７、７の転動面が、過度の寿命低下の原因となる程の損傷を受ける事はない。尚、この様に、これら各玉７、７を前記外輪５ａの内径側に組み付ける作業は、軸受の製造工場で行う。
As described above, the ball bearing 1a of the tandem angular type in this example is formed by the inner peripheral surface of the
上述の様に内径側に各玉７、７を組み付けた前記外輪５ａは、デファレンシャルギヤの組立工場に運ばれ、図５の右上部分に示す様に、前記支持孔１２ａに、締り嵌めで内嵌固定する。この内嵌固定作業は、前記外輪５ａの大径側の端面１３を押圧する事により行えるので、前記各玉７、７の転動面が前記両外輪軌道９ａ、９ｂに強く押し付けられる事はなく、これら両外輪軌道９ａ、９ｂにブリネル圧痕が形成される事はない。
As described above, the
この様にして、前記支持孔１２ａの内径側に前記外輪５ａを内嵌固定したならば、次いで、この外輪５ａの内径側に保持された前記各玉７、７の内径側に、前記内輪６ａを挿入する。この内輪６ａは、この挿入作業に先立って、図５の左下部分に示す様に、ピニオン軸３ａに、締り嵌めで外嵌固定しておく。この様に前記各玉７、７の内径側に前記内輪６ａを、図５に太矢印で示す様に挿入する際に、これら各玉７、７が、この内輪６ａの外周面に存在する角部１５ｇ〜１５ｉや傾斜面部１６ｃ、１６ｄに突き当たったり擦れ合ったりする可能性がある。但し、これら各角部１５ｇ〜１５ｉにしても、曲率半径が０．２mm以上の凸曲面であるし、前記両傾斜面部１６ｃ、１６ｄにしても平滑面であるから、前記各玉７、７の転動面が、過度の寿命低下の原因となる程の損傷を受ける事はない。
In this manner, if the
これらにより、前記タンデムアンギュラ型玉軸受である本例の玉軸受１ａを、前記支持部１１ａと前記ピニオン軸３ａとの間に組み付ける際に、前記各玉７、７の転動面に、過度の寿命低下の原因となる程の、傷等の損傷が発生する事を防止できる。この為、前記玉軸受１ａ（を組み込んだデファレンシャルギヤ）の運転時に、何れかの玉７、７の転動面の損傷に基づいて、過大な振動や騒音が発生する事がなく、しかも、この玉軸受１ａ（を組み込んだデファレンシャルギヤ）の耐久性を十分に確保できる。
Accordingly, when the ball bearing 1a of the present example, which is the tandem angular ball bearing, is assembled between the support portion 11a and the
本発明は、自動車用のデファレンシャルギヤ、トランスファ等の自動車用駆動系に組み込まれる装置に限らず、各種回転機械装置に組み込まれて、ラジアル荷重及びスラスト荷重が加わった状態で回転する回転軸を支承する為のタンデムアンギュラ型玉軸受に適用できる。又、組立順序に関しても、図示の例に限らず、前述した特許文献３に記載されている様に、各玉及び保持器を内輪の外径側に組み付けた状態で、この内輪をピニオン軸等の回転軸に外嵌固定し、その後、ハウジング等に内嵌固定した外輪を、前記各玉の周囲に組み付ける事もできる。更には、外輪、内輪等の軌道輪を相手部材に嵌合固定してから、当該軌道輪の内径側又は外径側に玉を、保持器と共に組み付ける事もできる。 The present invention is not limited to an apparatus incorporated in an automobile drive system such as an automotive differential gear or a transfer, but is incorporated in various rotating machine apparatuses to support a rotating shaft that rotates in a state where a radial load and a thrust load are applied. It can be applied to tandem angular ball bearings. Further, the assembly order is not limited to the example shown in the figure, and as described in Patent Document 3, the inner ring is connected to the outer diameter side of the inner ring and the inner ring is connected to a pinion shaft or the like. It is also possible to assemble an outer ring which is externally fitted and fixed to the rotary shaft and then fitted to a housing or the like around each of the balls. Furthermore, after the race rings such as the outer ring and the inner ring are fitted and fixed to the mating member, the balls can be assembled together with the cage on the inner diameter side or the outer diameter side of the race ring.
１、１ａ 玉軸受
２ 玉軸受
３、３ａ ピニオン軸
４ ピニオンギヤ
５、５ａ 外輪
６、６ａ 内輪
７ 玉
８ａ、８ｂ 保持器
９ａ、９ｂ 外輪軌道
１０ａ、１０ｂ 内輪軌道
１１、１１ａ 支持部
１２、１２ａ 支持孔
１３ 端面
１４ 端面
１５ａ〜１５ｉ 角部
１６ａ〜１６ｄ 傾斜面部
１７ａ、１７ｂ 円筒面部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,
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