JP6108779B2

JP6108779B2 - 深みぞ玉軸受

Info

Publication number: JP6108779B2
Application number: JP2012251078A
Authority: JP
Inventors: 貴裕和久田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: JP2014098455A

Description

この発明は、外輪と内輪間にボールを組み込んだ深みぞ玉軸受に関する。

インプットシャフトとアウトプットシャフトを同軸上に配置し、その両軸に平行にカウンタシャフトを設け、その平行する２軸の相互間に変速比の異なる複数の歯車式減速部を設けて、インプットシャフトの回転を複数段に変速してアウトプットシャフトから出力するようにしたトランスミッションにおいては、一般的に、歯車式減速部にヘリカルギヤを採用しているため、インプットシャフトからアウトプットシャフトへの回転トルクの伝達時、インプットシャフト、アウトプットシャフトおよびカウンタシャフトのそれぞれにスラスト力が負荷されることになる。

このため、インプットシャフト、アウトプットシャフトおよびカウンタシャフトを支持する軸受には、ラジアル荷重とスラスト荷重の両方の荷重を支持することができる軸受を用いる必要がある。

円すいころ軸受においては、負荷容量が大きく、スラスト荷重およびラジアル荷重の両方を受けることができるため、トランスミッション用の軸受に好適である。しかし、円すいころ軸受においては、損失トルクが大きく、燃料の消費量が多くなるという問題が生じる。その低燃費化を図るため、トルク損失の少ない深みぞ玉軸受が使用されるケースが多くなってきている。

ところで、標準の深みぞ玉軸受においては、過大なスラスト荷重が負荷された際に、そのスラスト荷重を受ける負荷側の肩にボールが乗り上げて、肩のエッジが損傷する懸念がある。

そのような不都合を解消するため、特許文献１に記載された深みぞ玉軸受においては、外輪の軌道溝および内輪の軌道溝のそれぞれ両側に形成された肩のうち、スラスト荷重を受ける側の肩を高くして、ボールの乗り上げを阻止し、軸受の耐久性の低下を抑制して、大きなスラスト荷重を受けることができるようにしている。

特開２０１１−７２８６号公報

ところで、上記特許文献１に記載された深みぞ玉軸受においては、外輪および内輪の高さの高い肩の肩高さをＨ_１、ボールの球径をｄとしたとき、ボールの球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄを０．２５〜０．５０未満の範囲としているため、耐スラスト荷重性に優れているという特徴を有している。また、軸受の左右いずれの方向からもボールを組み込むことができ、組込み性にも優れている特徴を有している。近年では、ボールの組込み性を確保する状態で上記深みぞ玉軸受の耐スラスト荷重性をさらに向上させて欲しいとの要望がある。

この発明の課題は、ボールの組込み性を確保する状態で耐スラスト荷重性を向上させることができるようにした深みぞ玉軸受を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、内径面に軌道溝が形成された外輪と、外径面に軌道溝が形成された内輪と、外輪の軌道溝と内輪の軌道溝間に組込まれたボールおよびそのボールを保持する保持器とからなり、前記外輪における軌道溝の一側の肩および前記内輪における軌道溝の他側の肩の高さを、外輪の他側の肩および前記内輪の一側の肩の高さより高くし、外輪の高さの高い肩の肩高さをＨ_１、ボールの球径をｄとしたとき、ボールの球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄを０．２５を超える大きさとし、前記保持器が、円筒形の第１分割保持器と、その第１分割保持器の内側に挿入される円筒形の第２分割保持器からなり、前記第１分割保持器と第２分割保持器の前記ボールと対向する側部に、その両分割保持器を内外に組み合わせた状態でボール保持用の円形のポケットを形成する切欠部を周方向に間隔をおいて設け、前記第１分割保持器と第２分割保持器が円形のポケットを形成する組み合わせ状態で、その両分割保持器を軸方向に非分離とする連結手段を設けた深みぞ玉軸受において、前記第１分割保持器と第２分割保持器によって形成される円形ポケットのピッチ径中心がボールのピッチ径中心に一致する状態で、前記第１分割保持器の径方向厚さを前記第２分割保持器の径方向厚さより薄くし、前記内輪の高さの高い肩の肩高さＨ_２のボールの球径ｄに対する比率Ｈ_２／ｄを０．５０を超えて０．５２未満の範囲内とし、外輪と内輪の一側の肩間距離と他側の肩間距離の合計をボールの球径よりも大きくした構成を採用したのである。

上記のように、第１分割保持器と第２分割保持器によって形成される円形ポケットのピッチ径中心がボールのピッチ径中心に一致する状態で、前記第１分割保持器の径方向厚さを第２分割保持器の径方向厚さより薄くすることにより、第１分割保持器の内径がボールのピッチ径より大径とされるため、内輪の高さの高い肩の外径をボールのピッチ径より大きな範囲に設定することができる。

そこで、内輪の高さの高い肩の肩高さＨ_２のボールの球径ｄに対する比率Ｈ_２／ｄを０．５０を超えて０．５２未満の範囲内とすることによって、耐スラスト荷重性の向上を図ることができると共に、外輪と内輪の一側の肩間距離と他側の肩間距離の合計をボールの球径よりも大きくすることにより、内輪と外輪を径方向に相対的にオフセットすることによって、内輪の高さの低い肩と外輪の高さの高い肩の対向部間にボールを組込み可能とする間隙が形成されることになり、ボールの組込み性を確保する状態で耐スラスト荷重性の向上を図ることができる。

ここで、第１分割保持器の外径および第２分割保持器の内径、つまり、第１分割保持器と第２分割保持器とで形成される保持器の径方向の厚さは、ボールのピッチ径により決定される設計事項であり、第１分割保持器の径方向厚さが極端に薄くなると、強度を確保することができなくなって耐久性に問題が生じる。そこで、第１分割保持器と第２分割保持器の厚さの比を９：１１とすることにより、第１分割保持器の強度を確保する状態で深みぞ玉軸受の耐スラスト荷重性を向上させることができる。

この発明においては、上記のように、第１分割保持器の径方向厚さを第２分割保持器の径方向厚さより薄くし、内輪の高さの高い肩の肩高さＨ_２のボールの球径ｄに対する比率Ｈ_２／ｄを０．５０を超えて０．５２未満の範囲内とし、外輪と内輪の一側の肩間距離と他側の肩間距離の合計をボールの球径よりも大きくしたことにより、ボールの組込み性を確保する状態で深みぞ玉軸受の耐スラスト荷重性を向上させることができる。

この発明に係る深みぞ玉軸受の実施の形態を示す縦断面図図１の一部を拡大して示す断面図第１分割保持器と第２分割保持器の一部分を示す平面図外輪と内輪のオフセット状態を示す断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、深みぞ玉軸受Ａは、外輪１１と、内輪２１と、外輪１１の内径面に形成された軌道溝１２と内輪２１の外径面に設けられた軌道溝２２間に組み込まれたボール３１と、そのボール３１を保持する保持器４０とを有している。

外輪１１の軌道溝１２の両側に形成された一対の肩１３ａ、１３ｂのうち、軌道溝１２の一側方に位置する肩１３ａの高さは他側方に位置する肩１３ｂの高さよりも高くなっている。一方、内輪２１の軌道溝２２の両側に形成された一対の肩２３ａ、２３ｂのうち、軌道溝２２の他側方に位置する肩２３ｂの高さは一側方に位置する肩２３ａの高さより高くなっている。

ここで、高さの低い肩１３ｂおよび２３ａの肩の高さは、ＪＩＳに規定される標準型深みぞ玉軸受の肩と同じ高さとされているが、標準型深みぞ玉軸受の肩の高さより低くしてもよい。

なお、説明の都合上、高さの高い肩１３ａ、２３ｂをスラスト負荷側の肩１３ａ、２３ｂといい、高さの低い肩１３ｂ、２３ａを非スラスト負荷側の肩１３ｂ、２３ａという。

外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａの肩高さをＨ_１、内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂの肩高さをＨ_２、ボール３１の球径をｄとすると、ボール３１の球径ｄに対する内輪２１の肩高さＨ_２の比率Ｈ_２／ｄは、０．５０を超えて０．５２未満の範囲とされている。

一方、ボール３１の球径ｄに対する外輪１１の肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄは、０．２５を超える高さが下限値とされ、上限値については、外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａと内輪２１の非スラスト負荷側の肩２３ａ間の距離をＬ_１とし、外輪１１の非スラスト負荷側の肩１３ｂと内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂ間の距離をＬ_２としたとき、その２つの距離Ｌ_１、Ｌ_２を加えた大きさ（Ｌ_１＋Ｌ_２）がボール３１の球径ｄより大きくなるような高さ寸法とされている。

図１および図３に示すように、保持器４０は、第１分割保持器４１と、第２分割保持器４２とからなる。第１分割保持器４１および第２分割保持器４２のそれぞれは、複数の切欠部４３を一側部に有する冠形分割保持器からなり、上記切欠部４３は、１／２円を超える大きさの円形とされて開口部に対向一対のポケット爪４４を有し、その内周はボール３１の外周に沿う球面状とされている。

第１分割保持器４１の内径は第２分割保持器４２の外径より小径とされ、第１分割保持器４１内に第２分割保持器４２が嵌合可能とされている。

また、第１分割保持器４１は、外輪１１の高さの低い非スラスト負荷側の肩１３ｂと内輪２１の高さの高いスラスト負荷側の肩２３ｂの対向面間から軸受内部に挿入可能とされている。一方、第２分割保持器４２は、外輪１１の高さの高いスラスト負荷側の肩１３ａと内輪２１の高さの低い非スラスト負荷側の肩２３ａの対向面間から軸受内部に挿入可能とされている。

第１分割保持器４１と第２分割保持器４２は、内外に嵌合されて切欠部４３が球状のポケット４５を形成する組み合わせとされる。その組み合わせにおいて、連結手段５０により、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２は軸方向に非分離とされる。

図２および図３に示すように、連結手段５０は、第１分割保持器４１の隣接する切欠部４３のポケット爪４４間に内向きの係合爪５１を設け、かつ、内径面に上記係合爪５１と同一軸線上に溝状の係合凹部５２を形成し、第２分割保持器４２の隣接する切欠部４３のポケット爪４４間に外向きの係合爪５３を設け、かつ、外径面に上記係合爪５３と同一軸線上に係合凹部５４を形成し、第１分割保持器４１の係合爪５１と第２分割保持器４２の係合凹部５４の係合、および、第２分割保持器４２の係合爪５３と第１分割保持器４１の係合凹部５２の係合によって、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とを軸方向に非分離とする構成とされている。

図１に示すように、保持器４０がボール３１を保持する状態において、第１分割保持器４１の切欠部４３と第２分割保持器４２の切欠部４３によって形成される円形ポケット４５のピッチ径Ｄ_２はボール３１のピッチ径Ｄ_１と同径とされている。そして、図２に示すように、円形ポケット４５のピッチ径Ｄ_２の中心Ｏ_２がボール３１のピッチ径Ｄ_１の中心Ｏ_１に一致する状態において、ポケット４５のピッチ径中心Ｏ_２と保持器４０の外径面および内径面までの厚さは等しくされている。

また、第１分割保持器４１の径方向の厚さをＴ_１とし、第２分割保持器４２の径方向の厚さをＴ_２としたとき、第１分割保持器４１の径方向の厚さＴ_１は第２分割保持器４２の径方向の厚さＴ_２より薄くされ、その比率Ｔ_１：Ｔ_２は、Ｔ_１：Ｔ_２＝９：１１とされ、第１分割保持器４１の内径はボール３１のピッチ径Ｄ_１より大径とされている。

実施の形態で示す深みぞ玉軸受は上記の構造からなり、その深みぞ玉軸受の組立てに際しては、外輪１１内に内輪２１を挿入し、その両輪１１、２１を径方向にオフセットして、内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂの外周一部を外輪１１の非スラスト負荷側の肩１３ｂの内周一部に当接させる。

図４は、内輪２１の他側に設けられたスラスト負荷側の肩２３ｂの外周一部を外輪１１の他側に設けられた非スラスト負荷側の肩１３ｂの内周一部に当接させた状態を示し、その当接により、外輪１１と内輪２１の一側部において、当接部から周方向に１８０°ずれた位置に三日月形の間隙Ｇが形成される。

このとき、内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂの肩高さＨ_２はボール３１の球径ｄに対して、比率Ｈ_２／ｄが０．５０を超えて０．５２未満の範囲とされており、また、外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａと内輪２１の非スラスト負荷側の肩２３ａ間の距離Ｌ_１と外輪１１の非スラスト負荷側の肩１３ｂと内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂ間の距離をＬ_２を加えた大きさ（Ｌ_１＋Ｌ_２）がボール３１の球径ｄより大きくなるような高さ寸法とされているため、外輪１１と内輪２１の一側部にボール３１の球径ｄより大きな間隙Ｇが形成されることになり、その間隙Ｇから外輪１１と内輪２１間に必要数のボール３１を組み込むことができる。

必要数のボール３１の組込み後、外輪１１と内輪２１の軸心を一致させ、外輪１１の高さの低い非スラスト負荷側の肩１３ｂと内輪２１の高さの高いスラスト負荷側の肩２３ｂの対向面間から軸受内部に第１分割保持器４１を挿入し、外輪１１の高さの高いスラスト負荷側の肩１３ａと内輪２１の高さの低い非スラスト負荷側の肩２３ａの対向面間から軸受内部に第２分割保持器４２を挿入することにより、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２は連結手段５０により軸方向に非分離とされ、深みぞ玉軸受の組立てが完了する。

実施の形態においては、内輪２１の他側に設けられたスラスト負荷側の肩２３ｂの高さＨ_２をボールの球径ｄに対しての比率Ｈ_２／ｄを０．５０を超えて０．５２未満の範囲内としているため、極めて大きなスラスト荷重を支持することができ、耐スラスト荷重性に優れた深みぞ玉軸受を得ることができる。

また、外輪１１と内輪２１を径方向に相対的にオフセットすることにより、外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａと内輪２１の非スラスト負荷側の肩２３ａの対向部間にボール３１を組込み可能とする間隙Ｇが形成されるため、ボール３１の組込み性を確保する状態で耐スラスト荷重性の向上を図ることができる。

１１外輪
１２軌道溝
１３ａ肩
１３ｂ肩
２１内輪
２２軌道溝
２３ａ肩
２３ｂ肩
３１ボール
４０保持器
４１第１分割保持器
４２第２分割保持器
４３切欠部
４５ポケット
５０連結手段

Claims

内径面に軌道溝が形成された外輪と、外径面に軌道溝が形成された内輪と、外輪の軌道溝と内輪の軌道溝間に組込まれたボールおよびそのボールを保持する保持器とからなり、前記外輪における軌道溝の一側の肩および前記内輪における軌道溝の他側の肩の高さを、外輪の他側の肩および前記内輪の一側の肩の高さより高くし、外輪の高さの高い肩の肩高さをＨ_１、ボールの球径をｄとしたとき、ボールの球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄを０．２５を超える大きさとし、前記保持器が、円筒形の第１分割保持器と、その第１分割保持器の内側に挿入される円筒形の第２分割保持器からなり、前記第１分割保持器と第２分割保持器の前記ボールと対向する側部に、その両分割保持器を内外に組み合わせた状態でボール保持用の円形のポケットを形成する切欠部を周方向に間隔をおいて設け、前記第１分割保持器と第２分割保持器が円形のポケットを形成する組み合わせ状態で、その両分割保持器を軸方向に非分離とする連結手段を設け、前記第１分割保持器を前記内輪の高さの高い肩側から軸受内部に挿入されるものとし、前記第２分割保持器を前記内輪の高さの低い肩側から軸受内部に挿入されるものとした深みぞ玉軸受において、
前記第１分割保持器と第２分割保持器によって形成される円形ポケットのピッチ径中心がボールのピッチ径中心に一致する状態で、前記第１分割保持器の径方向厚さを前記第２分割保持器の径方向厚さより薄くし、前記内輪の高さの高い肩の肩高さＨ_２のボールの球径ｄに対する比率Ｈ_２／ｄを０．５０を超えて０．５２未満の範囲内とし、外輪と内輪の一側の肩間距離と他側の肩間距離の合計をボールの球径よりも大きくしたことを特徴とする深みぞ玉軸受。
前記第１分割保持器と前記第２分割保持器の厚さの比を９：１１とした請求項１に記載の深みぞ玉軸受。