JP2006118591A

JP2006118591A - 多点接触玉軸受

Info

Publication number: JP2006118591A
Application number: JP2004306619A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Kamiya; 文博紙屋; Makoto Kawagishi; 誠河岸; Mitsunori Nakamura; 光範中村
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】軸方向両側のスラスト負荷容量が異なる多点接触玉軸受を提供。
【解決手段】多点接触玉軸受において、内輪３の軌道面２の両側の一方の内輪側肩部２１ｂの外径ｄｉＬを、他方の内輪側肩部２１ａの外径ｄｉＳより大きく、外輪５の軌道面４の両側の一方の内輪側肩部側の外輪側肩部４１ｂの内径ｄｅＬを他方の内輪側肩部側の外輪側肩部４１ａの内径ｄｅＳより大きくする。内輪又は外輪の少なくとも一方の軌道面を回転軸直角方向で分割する。又は、外輪内の一方に内輪を偏らせたときの内外輪の肩部の間隔をボールの径Ｄａより大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボールが内外輪の軌道面に３点又は４点で接触する多点接触玉軸受に関し、特にスラスト方向荷重が異なる変速機等の歯車装置に適した回転支持軸受に関する。

３点、４点接触玉軸受は、ラジアル及びスラストの両荷重に耐え、また、小型にできることから、例えば、特許文献１においては、材料や軌道面の改良を行って、電磁クラッチ用玉軸受をアンギュラ玉軸受から４点接触玉軸受に置き換えている。また、特許文献２においては、３点接触玉軸受を使用した場合が開示されている。さらに、特許文献３においては、航空機用ギアボックスのベベルギヤ軸を支持する軸受でスラスト方向で異なる荷重を受けるため、左右の接触角を異ならせた多点接触玉軸受が開示されている。また図５に示すように、実施例では異なる接触角α２，α３を有する２つ割の内輪を設けた３点接触玉軸受の例が開示されている。
特開１１−３３６７９５号公報特開２０００−１２０６６８号公報特開２００２−２１３４３７号公報

特許文献２の実施例では、外輪または内輪を円周方向に２分割している。この場合、軸受内に充填されるボール数を多くできるので、軸受のスラスト荷重負荷容量が大きくすることができる。反面、二つに分かれた軌道輪の加工が難しく、コストが非常に高くなるほか、製品の組立て後も部品が分離するためその取り扱いが煩雑である。また、特許文献１のように、内外輪を２分割せず単一とした場合は、図６に示すように、製品の組立ては外輪３５の中に内輪３３をいれ、半径方向片側に寄せて、そこに空いた隙間３０よりボール６を挿入し並べて組み立て、図示しない保持器によりボールが等間隔になるように組み立てる。この場合は加工も簡単で、取り扱いも容易であるが、外輪内径−内輪外径の間隔３０をボール径Ｄａ以上に大きくする必要があり、２分割の場合に比べ、ボールの充填数が減り、ボールとの受圧面が小さいためスラスト負荷容量が小さい。

一方、前述したように、歯車装置によってはその回転方向により発生するスラスト荷重の大小があり、これを解決するため前述したような、材料や軌道面の改良、左右の接触角を異ならせている。さらに、負荷容量を増すために、加工、組み付けの面倒な２分割の内輪又は外輪とする必要があった。しかし、スラスト荷重の差が大きい場合、一方向のスラスト負荷を許容できても、残る一方向は負荷容量を越えてしまう場合があった。この場合は、さらには軸受サイズを大きくしなければならないという問題があった。

本発明の課題は前述した問題点に鑑みて、軸受中心に対して軸方向両側のスラスト負荷容量が異なるような、あるいはより大きく異なる、さらにはより大きなスラスト荷重を許容できる多点接触玉軸受を提供することにある。

本発明においては、内外輪間を転動するボールが前記内外輪の軌道面に３点又は４点で接触するようにされた３点又は４点接触玉軸受において、前記内輪の軌道面の端部から内輪端まで形成された内輪側肩部が前記内輪の軌道面の両側に形成され、前記一方の内輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の外径が、前記他方の内輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の外径より大きくされた多点接触玉軸受を提供することにより前述した課題を解決した。

即ち、内外輪の肩部の両側の径を異ならせ、さらに、一方側の内輪の肩部の径を大きくして軌道面を大きくしたので、肩部の径を大きくした側の負荷容量を増すことができる。

さらに、内輪側に限らず外輪側にも適用できることは言うまでもない。そこで、請求項２に記載の発明においては、内外輪間を転動するボールが前記内外輪の軌道面に３点又は４点で接触するようにされた３点又は４点接触玉軸受において、前記外輪の軌道面の端部から外輪端まで形成された外輪側肩部が前記外輪の軌道面の両側に形成され、前記一方の外輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の内径が、前記他方の外輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の内径より大きくされた多点接触玉軸受とした。

内外輪にいずれかの一方の肩部の負荷容量のみでなく、軸受全体として負荷容量を増したい。そこで、請求項３に記載の発明においては、内外輪間を転動するボールが前記内外輪の軌道面に３点又は４点で接触するようにされた３点又は４点接触玉軸受において、前記内輪の軌道面の端部から内輪端まで形成された内輪側肩部が前記内輪の軌道面の両側に形成され、前記一方の内輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の外径が、前記他方の内輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の外径より大きくされ、かつ前記外輪の軌道面の端部から外輪端まで形成された外輪側肩部が前記外輪の軌道面の両側に形成され、前記一方の内輪側肩部側の外輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の内径が、前記他方の内輪側肩部側の外輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の内径より大きくされた多点接触玉軸受を提供することにより内外輪共に肩部の径を異ならせた。

請求項３に記載の発明においては、内外輪のボールとの接触面積の大きい軌道面がボールを挟んで対向するように配置されるので、あたかもアンギュラ玉軸受のような一方向に対し大きな負荷容量を得ることができる。一方、アンギュラ玉軸受は反対方向に力を受けることができないので互いに背面又は正面対称となるように２個配置するが、本発明の多点接触玉軸受においては、内外輪のボールとの接触面積の小さい方の軌道面もボールを挟んで対向するように配置されるので、反対側の負荷に対しても荷重を支持することができ、１個の玉軸受で支持することができる。この点については、前述した請求項１，２のものでも同様である。なお、ボールと軌道面との接触角を軌道面の大きさに合わせて適宜異ならせるのが好いことはいうまでもない。

アンギュラ玉軸受等においては、ボールを組み付けるためにカウンタボアを設けている。しかし、本発明においては、ボール両側に軌道面を有するので、カウンタボアは設けられない。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記内輪又は外輪の少なくとも一方の軌道面が回転軸直角方向で分割された多点接触玉軸受とした。これにより、肩部の径やボールの大きさに関係無く組み付けができる。

一方、従来例でも述べたように、分割輪では精度、組み付けが困難である。そこで、請求項５に記載の発明においては、前記内外輪の軌道面を対向させながら前記外輪内の一方に前記内輪を偏らせたときの前記一方側及び／又は他方側の同一側の内輪の肩部と外輪の肩部との間隔が前記ボールの径より大きくされている多点接触玉軸受とした。これによれば、ボール個数は減るものの、内輪を外輪内側の一方に寄せることによりボールを組み付けることができる。

本発明によれば、変速機用歯車のような発生する２方向のスラスト荷重に大小がある場合、請求項１に記載の発明においては、内輪の軌道面の肩部の外径を異ならせることにより、２方向それぞれに荷重に耐えられる軸受とすることができる。また、請求項２に記載の発明においては、外輪の軌道面の肩部の内径を異ならせることにより、さらに、請求項３に記載の発明においては、内外輪共に軌道面の肩部の径を異ならせるとともに、ボールを中心にして軌道面が大きな同士、小さな同士を互いに対向させて配置するので、２方向の荷重差がより大きな荷重に耐えられる多点接触玉軸受を提供するものとなった。

また、請求項４に記載の発明においては、内輪又は外輪の少なくとも一方を回転軸直角方向の面で分割し、組み付けを容易としたので、玉数を大きくできより大きな耐荷重に耐えられる多点接触玉軸受を提供する。

さらに、請求項５に記載の発明においては、内輪の肩部と外輪の肩部との間隔が前記ボールの径より大きくし、内輪を外輪内側の一方に寄せボールを組み付け可能にしたので、組み付けの容易で精度の高い多点接触玉軸受を提供するものとなった。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の４点接触玉軸受の断面図、図２は本発明の４点接触玉軸受の組み付け状況を示す断面図である。図１に示すように、本発明４点接触軸受１は凹状の内輪軌道面２を外周に有する内輪３と、凹状の軌道面４を内周に有する外輪５と、内外輪の軌道面を転動する複数のボール（鋼球）６と、ボールの間隔を保持する図示しない保持器とからなっている。軌道面２，４はゴシックアーチ状断面になっており、軌道面中心に対してそれぞれの軌道面の曲率中心又は曲率が異なっており、ボールが４点ａ，ｂ，ｃ，ｄで接触するようにされている。さらに、内輪の軌道面２の端部から内輪端まで内輪側肩部２１ａ，２１ｂが円筒状に形成され、左側の内輪側肩部２１ｂの外径ｄｉＬが右側の内輪側肩部２１ａの外径ｄｉＳより大きくされている。また、外輪の軌道面４の端部から外輪端まで外輪側肩部４１ａ，４１ｂが円筒状に形成され、左側の外輪側肩部４１ｂの内径ｄｅＬが右側の外輪側肩部４１ｂ外径ｄｅＳより大きくされている。

内輪３、外輪５はそれぞれ一体物であり、図２に示すように、内外輪の軌道面２，４を対向させながら外輪４内の一方側に内輪２を偏らせたとき、軸受右側の内輪と外輪の間が広がった部分の内輪の肩部２１ａと外輪の肩部４１ａとの間隔（ｄｅＳ−ｄｉＳ）、又は軸受左側の肩部２１ｂと外輪の肩部４１ｂとの間隔（ｄｅＬ−ｄｉＬ）の一方、又は両方の間隔がボール６の径Ｄａより大きくされている。図２では軸受の両側からボールが挿入可能に記載されているが片側がボールを挿入できる高さになっていればよい。また、挿入するボール個数に応じて肩部の寸法を適宜選択すればよい。

このように、本実施例においては、ボールを所定数組み付け保持器により固定することにより、４点接触玉軸受を容易に、確実に組み立てられる。かかる４点接触玉軸受によれば、たとえば、図３に示すように、外輪５をハウジング１２に挿入し、スナップリング１３にて固定し、さらに、内輪３を図示しない軸に固定しておいた場合、軸を軸方向に内輪外径の小径側から内輪外径の大径側に負荷（図３の（ａ）の矢印に示す右側からの負荷）した場合よりも軸を軸方向に内輪外径の大径側から内輪外径の小径側に負荷（図３の（ｂ）の矢印に示す左側からの負荷）した場合の方が大きな負荷を受けることができる。なお、ｄｅＬは軸受のもつ接触角位置相当径よりも小さく、ｄｉＳは軸受のもつ接触角相当径よりも大きくされているのはもちろんである。また、肩部は軸心に対して直線であるが、斜めや曲線となっても同様であり、少なくとも軌道面内で多点接触できるようにされていればよい。ボールの公転中心径をＤＰＣで示す。

以上４点接触玉軸受の場合について説明したが、３点接触の場合は内輪又は外輪側の一方のボールと軌道面との接触位置が１カ所となる他は前述したと同一なので説明を省略する。また、内輪を分割した場合について図４に示す。図４の多点接触玉軸受１１は内輪を図でみて左右に分割したものである。内輪を右側内輪３ａ、左側内輪３ｂに分割し、それぞれの軌道面を２ａ，２ｂとした。この場合は、組み付けが容易になるので、ボール６の個数の制限がなくなり、また、肩部の径差を大きくできるので負荷容量を上げることができる。その他については、前述したと同様であり同符号を付し、説明を省略する。

本発明の実施の形態を示す４点接触玉軸受の断面図である。本発明の実施の形態を示す４点接触玉軸受の組み付け状況を示す断面図である。本発明の実施の形態を示す４点接触玉軸受の負荷との関係を示す断面図である。本発明の他の実施の形態を示す内輪分割型４点接触玉軸受の断面図である。従来の内輪分割型４点接触玉軸受の断面図である。従来の軸受のボールの組み付け状態を示す断面図である。

符号の説明

１、１１多点接触玉軸受。
２、２ａ、２ｂ内輪の軌道面
３内輪
４外輪の軌道面
５外輪
６ボール
２１ａ（他方の）内輪側肩部
２１ｂ（一方の）内輪側肩部
４１ａ（他方の）外輪側肩部
４１ｂ（一方の）外輪側肩部
ｄｅＳ他方の外輪側肩部（の少なくとも軌道面の端部の）内径
ｄｅＬ一方の外輪側肩部（の少なくとも軌道面の端部の）内径
ｄｉＳ他方の内輪側肩部（の少なくとも軌道面の端部の）外径
ｄｉＬ一方の内輪側肩部（の少なくとも軌道面の端部の）外径

Claims

内外輪間を転動するボールが前記内外輪の軌道面に３点又は４点で接触するようにされた３点又は４点接触玉軸受において、前記内輪の軌道面の端部から内輪端まで形成された内輪側肩部が前記内輪の軌道面の両側に形成され、前記一方の内輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の外径が、前記他方の内輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の外径より大きくされていることを特徴とする多点接触玉軸受。
内外輪間を転動するボールが前記内外輪の軌道面に３点又は４点で接触するようにされた３点又は４点接触玉軸受において、前記外輪の軌道面の端部から外輪端まで形成された外輪側肩部が前記外輪の軌道面の両側に形成され、前記一方の外輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の内径が、前記他方の外輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の内径より大きくされていることを特徴とする多点接触玉軸受。
内外輪間を転動するボールが前記内外輪の軌道面に３点又は４点で接触するようにされた３点又は４点接触玉軸受において、前記内輪の軌道面の端部から内輪端まで形成された内輪側肩部が前記内輪の軌道面の両側に形成され、前記一方の内輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の外径が、前記他方の内輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の外径より大きくされ、かつ前記外輪の軌道面の端部から外輪端まで形成された外輪側肩部が前記外輪の軌道面の両側に形成され、前記一方の内輪側肩部側の外輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の内径が、前記他方の内輪側肩部側の外輪側肩部の少なくとも軌道面の端部の内径より大きくされていることを特徴とする多点接触玉軸受。
前記内輪又は外輪の少なくとも一方の軌道面が回転軸直角方向で分割されていることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の多点接触玉軸受。
前記内外輪の軌道面を対向させながら前記外輪内の一方に前記内輪を偏らせたときの前記一方側及び／又は他方側の同一側の内輪の肩部と外輪の肩部との間隔が前記ボールの径より大きくされていることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の多点接触玉軸受。