JP5160538B2

JP5160538B2 - ラジアルころ軸受、特に単列球面ころ軸受

Info

Publication number: JP5160538B2
Application number: JP2009506906A
Authority: JP
Inventors: ハインリッヒ、ホフマン; ホルスト、デップリング; ライナー、アイドロート; ゲオルク、ゴッペルト
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2027-04-17
Also published as: BRPI0710895A2; US8047723B2; US20090180724A1; EP2013498A1; BRPI0710895A8; WO2007121710A1; KR101340265B1; CN101432536A; JP2009534608A; KR20080110647A; DE102006019230A1

Description

本発明は請求項１の上位概念を構成する特徴に基づく、高い軸方向荷重に適したラジアルころ軸受に関するものであり、例えば自動車マニュアルトランスミッションの入力軸及び出力軸のための固定軸受として使用される単列球面ころ軸受で特に有利に実現することができる。

高い軸方向力も負荷することができるラジアルころ軸受として、実際にはとりわけ単列深溝玉軸受が使用される。この軸受は均等な高い半径方向及び軸方向荷重容量を有し、摩擦が少なく、あらゆる種類の軸受で限界回転数が最高だからである。この深溝玉軸受は周知のように外レース、内レース及び転動体としてレースの間に配置された複数個の軸受玉からなる。その場合外レースの内側と内レースの外側にそれぞれ溝状の軌道が凹設されており、軌道はそれぞれ２つの軸方向リムで画定され、軌道の中で軸受玉は保持器により均等な相互間隔で案内される。深溝玉軸受への軸受玉の挿入はたいていドイツ特許ＤＥ１６８４９９で周知の偏心組立法で行われる。この方法では２つのレースが互いに偏心に配置され、それによってレースの間に生じる自由空間を軸受玉で埋める。次に２つのレースの弾性を利用して内レースを外レースに対して同心の位置に持ってゆき、最後に軸受玉をレースの軌道に均等に配分し、保持器を挿入することができる。

ところが実際に判明したところでは、このような深溝玉軸受は最大限取り付け可能な玉の数が少なく、内レース及び外レースの寸法並びに玉の直径に左右されるため、とりわけ軸受の半径方向荷重容量に関して限界がある。そこでこれまでに多数の解決策、例えば外レースと内レースの軌道の相対するリムに配置されたドイツ特許ＤＥ１５１４８３による無閉鎖の挿入口又は同様に形成されたドイツ特許公開ＤＥ２４０７４７７Ａ１による閉鎖可能な挿入口が提案された。この解決策によれば玉の数を増やすことにより深溝玉軸受の半径方向荷重容量の増加が得られるとのことであったが、多数の欠点のため実際には普及しなかった。

ラジアルころ軸受の転動体の数を増加する別のやり方がさらにドイツ特許ＤＥ３１１３１７により初めて知られるところとなり、ドイツ特許公開ＤＥ４３３４１９５Ａ１によってさらに改良された。ところが元来深溝玉軸受として形成されたこのラジアルころ軸受では、転動体が玉でなく、球基本形から対称に平面をとった、互いに平行に配置された２つの側面を設けたいわゆる球面ころからなる。この球面ころの側面の間の幅はレースの軌道の半径方向に相対する軸方向リムの間隔より小さく形成されているから、軸受への球面ころの充填はいわゆる軸方向組立法で行うことができる。その場合球面ころは内レースと外レースの間の間隔を軸方向に通って軸受に挿入することができる。次に球面ころの中心点が軌道の軸線の高さに来たならば、球面ころをあるいは垂直に、あるいは水平に９０°回転して、その接触面がレースの軌道の中で転動できるようにする。

この特殊な構造の球面ころを軸受に軸方向に挿入して、ラジアルころ軸受を多数の転動体でほぼ完全に充填し、高い半径方向荷重のために利用することが可能であるにかかわらず、このような球面ころ軸受は軸受の軸方向荷重容量に関していずれにせよ折衷案にすぎない。これは次のことに原因がある。即ち球面ころは軸受に軸方向に挿入できるように側面の間の幅を小さく形成せざるを得ず、また軸受全体にあまり大きな半径方向すき間を生じないで、転動体が使用位置で回転することを可能にするために、レースの球面ころの軌道を比較的平坦に形成せざるを得ないのである。ところが球面ころの比較的平坦な軌道は軌道の中の球面ころの軸方向傾きのための遊びを比較的小さくするから、とりわけこのような球面ころ軸受の軸方向荷重容量は比較的小さく、従ってこのような球面ころ軸受は高い使用圧力角のもとでの軸方向変荷重には不適当である。

そこで周知の先行技術の解決策の上記の欠点から出発して、本発明の根底にあるのは、半径方向荷重容量が高いだけでなく、軸受縦軸の両側で高い使用圧力角で軸方向変荷重にも適合するラジアルころ軸受、特に単列球面ころ軸受を案出するという課題である。

請求項１の上位概念に基づくラジアルころ軸受において、この課題は本発明に基づき一方では２つのレースの軌道が大きな深さと幅で形成され、他方では球面ころが２０°の使用圧力角に適応した、側面の間の幅を有することによって解決される。

本発明に基づき形成されたラジアルころ軸受の好ましい実施態様と改良が従属請求項に記載されている。

そこで請求項２及び３によれば、本発明に基づき形成されたラジアルころ軸受では外レースの内側及び内レースの外側の軌道の深さが球面ころの球基本形の直径約２０％であり、レースの軌道の幅が球面ころの球基本形の直径の約８０％となっている。このような寸法による軌道の形成は在来の深溝玉軸受の軌道寸法さえも僅かに超えており、球面ころが半径方向遊びに応じて２５°に及ぶ使用圧力角でも軌道に対して高い潤滑度を有し、従って軸受が軸方向及び半径方向混合荷重のもとでも完全な半径方向及び軸方向荷重容量を保持することを保証する。

最後に請求項４によれば、本発明に基づき形成されたラジアルころ軸受はさらに球面ころの側面の間の幅が球面ころの球基本形の直径の約５５％、軌道の半径方向に相対する軸方向リムの間隔が約６０％であるという特徴を有する。その場合一方では、この幅の球面ころを球基本形の６０％で設計された軌道リムの間隔を通って取り付けることができるという点で、球基本形の５５％の球面ころ幅は最適である。他方では、この幅は２０°の使用圧力角に適応させてあり、球面ころが高い軸方向力のもとでもこのような使用圧力角に対して軸方向に整列することができ、しかも球面ころ軸受の完全な半径方向及び軸方向荷重容量を妨げることなく、その接触面がレースの軌道との間に１００％の接触を有するように構成されている。

こうして本発明に基づき形成された球面ころ軸受は先行技術で周知の球面ころ軸受に比して、球面ころのための非常に深く非常に広幅な軌道を形成することと大きな使用圧力角に適応した幅を有する球面ころを形成することの組合せによって、今や半径方向荷重容量が高いだけでなく、軸受縦軸の両側で高い使用圧力角での軸方向変荷重にも適合するという利点がある。

次に本発明に基づき形成されたラジアルころ軸受の好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳述する。

単列球面ころ軸受として形成されたラジアルころ軸受１が図１及び２で明らかになる。ラジアルころ軸受１はおおむね外レース２、内レース３及びこれらのレース２、３の間に配置された多数の球面ころ５からなる。球面ころ５は球基本形から対称に平面をとった、互いに平行に配置された側面６、７を有する。言い換えれば、各球面ころ５がそれぞれ、面対称な２つの互いに平行な側面６、７を有しており、これら２つの側面６、７は、球基本形から当該側面６、７よりも外側の部分を除去することにより形成されている。この球面ころ４ははっきり判るように保持器４によって周方向に均等な間隔で保持され、その接触面８（すなわち転動面）が外レース２の内側９及び内レース３の外側１０に凹設された２つの溝状軌道１１、１２の中で転動する。軌道１１、１２はそれぞれ２つの軸方向リム１３、１４及び１５、１６によって画定される。その場合、球面ころ５の側面６、７の間の幅ｂ_Ｋは、図３で明らかなように、レース２、３の軌道１１、１２の半径方向に相対する軸方向リム１３、１５及び１４、１６の間の間隔ａ_Ｂより小さいから、球面ころ５を軸方向組立法でこの間隔ａ_Ｂを通ってラジアルころ軸受１に挿入することができる。

このような構造のラジアルころ軸受１を軸受縦軸１７の両側で２０°以下の使用圧力角αで軸方向変荷重に適合する高い軸方向荷重容量を持たせて形成するために、本発明に基づき一方では２つのレース２、３の軌道１１、１２を大きな深さｔ_LA、ｔ_LI及び幅ｂ_LA、ｂ_LIで形成し、他方では球面ころ５が２０°の使用圧力角αに適応した、側面６、７の間の幅ｂ_Kを有することを提案する。

その場合、外レース２の内側９及び内レース３の外側１０の軌道１１、１２の深さｔ_LA、ｔ_LIが球面ころ５の球基本形の直径ｄ_Kの約２０％であり、一方、軌道１１、１２の幅ｂ_LA、ｂ_LIは球面ころ５の球基本形の直径ｄ_Kの約８０％であることが図３により明かである。

球面ころ５の側面６、７の間の幅ｂ_Kが球面ころ５の球基本形の直径ｄ_Kの約５５％、軌道１１、１２の半径方向に相対する軸方向リム１３、１５及び１４、１６の間隔ａ_Bが約６０％であることが同じく図３で明かである。この幅ｂ_Kにより球面ころ５を一方では軌道１１、１２のリム１３、１４、１５、１６の間の間隔ａ_Bに通してたやすく取り付けることができ、他方ではこの幅は２０°の使用圧力角αに適応し、球面ころ５が高い軸方向力のもとでもこのような使用圧力角αに対して軸方向に整列することができ、しかも接触面８がレース２、３の軌道１１、１２との間に１００％の接触を有するようになっている。

本発明に基づき形成された球面ころ軸受の側面図を示す。軸方向荷重下の本発明に基づき形成された球面ころ軸受の横断面図を示す。本発明に基づき形成された球面ころ軸受の横断面の半分の、図２の細部Ｘに基づく拡大図を示す。

符号の説明

１ラジアルころ軸受
２外レース
３内レース
４保持器
５球面ころ
６５の側面
７５の側面
８５の接触面
９２の内側
１０３の外側
１１９の軌道
１２１０の軌道
１３１１のリム
１４１１のリム
１５１２のリム
１６１２のリム
１７軸受縦軸
ｂ_K ５の幅
ｄ_K ５の球基本形の直径
ｔ_LA １１の深さ
ｔ_LI １２の深さ
ｂ_LA １１の幅
ｂ_LI １２の幅
ａ_B １３と１５又は１４と１６の間の間隔
α 使用圧力角

Claims

外レース（２）、内レース（３）及びこれらのレース（２、３）の間に配置され、保持器（４）により周方向に均等な相互間隔で保持された多数の球面ころ（５）を有する、単列球面ころ軸受として構成されたラジアルころ軸受（１）であって、
前記各球面ころ（５）がそれぞれ、面対称な２つの互いに平行な側面（６、７）を有しており、これら２つの側面（６、７）は、球基本形から当該側面（６、７）よりも外側の部分を除去することにより形成され、これによりこれら２つの側面（６、７）の間に転動面（８）が画定され、
前記各球面ころ（５）の転動面（８）が、２つの溝状の軌道（１１、１２）の間で転動し、前記溝状の軌道（１１、１２）は、前記外レース（２）の内側（９）及び前記内レース（３）の外側（１０）にそれぞれ形成されるとともに、前記外レース（２）の２つの軸方向リム（１５、１６）および前記内レース（３）の２つの軸方向リム（１３、１４）によってそれぞれ画定されており、
前記各球面ころ（５）の前記２つの側面（６、７）の間の幅（ｂ_Ｋ）が前記外レースおよび前記内レース（２、３）の前記軌道（１１、１２）の半径方向に相対する軸方向リム（１３、１５及び１４、１６）の間の間隔（ａ_Ｂ）より小さく、従って前記球面ころ（５）を軸方向組立法で前記間隔（ａ_Ｂ）を通って前記２つの軌道（１１、１２）の間に挿入することができるように構成されているラジアルころ軸受（１）において、
前記外レース（２）および前記内レース（３）の前記軌道（１１、１２）の深さ（ｔ_ＬＡ、ｔ_ＬＩ）および前記各球面ころ（５）の前記２つの側面（６、７）の間の幅（ｂ _Ｋ）が、軸受縦軸（１７）の両側で２０°に至るまでの使用圧力角（α）において、断面視で前記各球面ころ（５）の前記転動面（８）の輪郭線の全長の１００％が、前記外レース（２）および前記内レース（３）の前記軌道（１１、１２）の輪郭線に接触するように、かつ、このラジアルころ軸受け（１）が軸方向変荷重に適合する軸方向荷重容量を有するように設定されていることを特徴とするラジアルころ軸受。
前記外レース（２）の内側（９）及び前記内レース（３）の外側（１０）の前記軌道（１１、１２）の深さ（ｔ_ＬＡ、ｔ_ＬＩ）が前記球面ころ（５）の球基本形の直径（ｄ_Ｋ）の約２０％であることを特徴とする請求項１に記載のラジアルころ軸受。
前記外レース（２）の内側（９）及び前記内レース（３）の外側（１０）の軌道（１１、１２）の幅（ｂ_ＬＡ、ｂ_ＬＩ）が前記球面ころ（５）の球基本形の直径（ｄ_Ｋ）の約８０％であることを特徴とする請求項２に記載のラジアルころ軸受。
前記球面ころ（５）の側面（６、７）の間の幅（ｄ_Ｋ）が前記球面ころ（５）の球基本形の直径（ｄ_Ｋ）の約５５％であって、前記軌道（１１、１２）の半径方向に相対する軸方向リム（１３、１５及び１４、１６）の間隔（ａ_Ｂ）が前記球面ころ（５）の球基本形の直径（ｄ _Ｋ）の約６０％であることを特徴とする請求項３に記載のラジアルころ軸受。