(57)【要約】【課題】軸受の使用温度と関係なく、広い温度範囲で使用できるように、樹脂製バンドのサイズを設計することである。【解決手段】樹脂製バンド７が外輪２の環状溝６を充満するように装着されるようにし、ハウジング１０を形成するアルミニウム合金の線膨張係数をαＨ（／Ｋ）、外輪２を形成する高炭素クロム軸受鋼の線膨張係数をαＲ（／Ｋ）、バンド７を形成する樹脂の線膨張係数をαＢ（／Ｋ）としたときに、バンド７の内径ｄと外径Ｄとの比ｄ／Ｄが、次式を満足するように規定することにより、軸受の使用温度と関係なく、広い温度範囲で使用できるように、バンド７のサイズを設計できるようにした。  ｄ／Ｄ≦√〔（２αＨ−３αＢ＋αＲ）／{３（αＲ−αＢ）}〕【選択図】図１
2010090984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼よりも線膨張係数が大きい金属で形成されたハウジングに内嵌され、鋼で形成された外輪の外径面に円周方向へ延びる環状溝を設け、この環状溝に前記ハウジングを形成する金属よりも線膨張係数が大きい樹脂で形成されたバンドを、前記外輪の外径面から突出するように装着したクリープ防止転がり軸受において、前記バンドが前記環状溝を充満するように装着されるようにし、前記ハウジングを形成する金属の線膨張係数をαＨ（／Ｋ）、前記外輪を形成する鋼の線膨張係数をαＲ（／Ｋ）、前記バンドを形成する樹脂の線膨張係数をαＢ（／Ｋ）としたときに、前記バンドの内径ｄと外径Ｄとの比ｄ／Ｄが、次式を満足するように規定したことを特徴とするクリープ防止転がり軸受。
ｄ／Ｄ≦√〔（２αＨ−３αＢ＋αＲ）／｛３（αＲ−αＢ）｝〕
【請求項２】
前記環状溝の少なくとも一方の溝底コーナ部に隅肉部を設けた請求項１に記載のクリープ防止転がり軸受。
【請求項３】
前記環状溝の隅肉部を設けた溝底コーナ部に嵌め込まれる前記バンドの内径側コーナ部に面取り部を設けた請求項２に記載のクリープ防止転がり軸受。
【請求項４】
前記環状溝を軸受中心の両側の２箇所に設け、前記隅肉部を軸受中心側の溝底コーナ部に設けた請求項２または３に記載のクリープ防止転がり軸受。
【請求項５】
前記転がり軸受を前記外輪の内径面に円弧状の軌道溝が形成された玉軸受とし、前記２箇所の環状溝を前記円弧状の軌道溝中心の両側に設けた請求項４に記載のクリープ防止転がり軸受。
【請求項６】
前記外輪の軸受中心側の溝底コーナ部と前記軌道溝間の最小肉厚を１ｍｍ以上とした請求項５に記載のクリープ防止転がり軸受。
【請求項７】
前記ハウジングを形成する金属が、アルミニウム、マグネシウム、またはこれらの一方もしくは両方の合金のいずれかである請求項１乃至６のいずれかに記載のクリープ防止転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングに内嵌される外輪のクリープを防止するクリープ防止転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
オルタネータ等の自動車用補機のハウジングには、軽量化のためにアルミニウム、マグネシウム、またはこれらの一方もしくは両方の合金等の比重が軽い軽金属で形成されたものがある。これらの軽金属は、いずれも鋼よりも線膨張係数が大きい。
【０００３】
このような鋼よりも線膨張係数が大きい金属で形成されたハウジングに、鋼で形成された外輪が内嵌される転がり軸受には、ハウジングと外輪の熱膨張差に伴う締め代の低下による外輪のクリープを防止するために、外輪の外径面に円周方向へ延びる環状溝を設け、この環状溝にハウジングよりも線膨張係数が大きい樹脂で形成されたバンドを外輪の外径面から突出するように装着したクリープ防止転がり軸受が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されたものでは、軸受外径に対する樹脂製のバンドの径方向厚さを、室温よりも高い軸受の想定使用温度と室温との温度差をパラメータとした、ハウジング、外輪およびバンドの各線膨張係数の関数で規定している。
【０００５】
前記バンドを形成する樹脂には、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が用いられている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３４３５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたクリープ防止転がり軸受は、想定使用温度と室温との温度差をパラメータとして、軸受外径に対する樹脂製バンドの径方向厚さを規定しているので、軸受の使用温度に応じて樹脂製バンドのサイズを設計する必要があり、汎用性に欠ける問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、軸受の使用温度と関係なく、広い温度範囲で使用できるように、樹脂製バンドのサイズを設計することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、鋼よりも線膨張係数が大きい金属で形成されたハウジングに内嵌され、鋼で形成された外輪の外径面に円周方向へ延びる環状溝を設け、この環状溝に前記ハウジングを形成する金属よりも線膨張係数が大きい樹脂で形成されたバンドを、前記外輪の外径面から突出するように装着したクリープ防止転がり軸受において、前記バンドが前記環状溝を充満するように装着されるようにし、前記ハウジングを形成する金属の線膨張係数をαＨ（／Ｋ）、前記外輪を形成する鋼の線膨張係数をαＲ（／Ｋ）、前記バンドを形成する樹脂の線膨張係数をαＢ（／Ｋ）としたときに、前記バンドの内径ｄと外径Ｄとの比ｄ／Ｄが、（１）式を満足するように規定した構成を採用した。
ｄ／Ｄ≦√〔（２αＨ−３αＢ＋αＲ）／｛３（αＲ−αＢ）｝〕            （１）
【００１０】
すなわち、環状溝を充満するように装着されたバンドの単位温度上昇当たりの体膨張量ΔＶは、バンドの外径膨張率をβ（／Ｋ）、環状溝の幅寸法すなわちバンドの初期幅をＷとすると、環状溝による拘束条件によって（２）式で表される。
ΔＶ＝π〔｛Ｄ（１＋β）｝２−｛ｄ（１＋αＲ）｝２〕・（１＋αＲ）・Ｗ
−π（Ｄ２−ｄ２）・Ｗ                                              （２）
一方、バンドの体膨張率は線膨張係数αＢの３倍となるので、バンドの単位温度上昇当たりの体膨張量ΔＶは、（３）式で表すこともできる。
ΔＶ＝３αＢπ（Ｄ２−ｄ２）・Ｗ                                        （３）
（２）式と（３）式を等置して整理し、線膨張係数αＲや外径膨張率βの２次以上の微小項を省略すると、バンドの外径膨張率βは（４）式で表される。
β＝｛３αＢ−αＲ＋３（ｄ／Ｄ）２・（αＲ−αＢ）｝／２                （４）
【００１１】
前記ハウジングに対するバンドの締め代が低下しないようにするためには、バンドの外径膨張率βが、ハウジングの内径膨張率すなわち線膨張係数αＨ以上となることが必要であるので、（５）式が得られる。
β＝｛３αＢ−αＲ＋３（ｄ／Ｄ）２・（αＲ−αＢ）｝／２≧αＨ          （５）
ここに、αＲ−αＢ＜０であることを考慮して、（５）式をバンドの内外径比ｄ／Ｄについて整理すると、上記の（１）式が求められる。（１）式は、温度のパラメータを含まず、各線膨張係数αＨ、αＲ、αＢのみの関数となっているので、軸受を広い温度範囲で使用できるように、樹脂製バンドのサイズを設計することができる。
【００１２】
前記環状溝の少なくとも一方の溝底コーナ部に隅肉部を設けることにより、樹脂製バンドが環状溝を充満するように装着しやすくすることができる。
【００１３】
前記環状溝の隅肉部を設けた溝底コーナ部に嵌め込まれる前記バンドの内径側コーナ部に面取り部を設けることにより、樹脂製バンドを環状溝に嵌め込みやすくすることができる。
【００１４】
前記環状溝を軸受中心の両側の２箇所に設け、前記隅肉部を軸受中心側の溝底コーナ部に設けることにより、外輪をバランスよくハウジングに支持することができ、樹脂製バンドの嵌め込み先端側に面取り部を設ける場合は、樹脂製バンドを環状溝により嵌め込みやすくすることができる。
【００１５】
前記転がり軸受を前記外輪の内径面に円弧状の軌道溝が形成された玉軸受とし、前記２箇所の環状溝を前記円弧状の軌道溝中心の両側に設けることにより、外輪をバランスよくハウジングに支持することができる。
【００１６】
前記外輪の軸受中心側の溝底コーナ部と前記軌道溝間の最小肉厚を１ｍｍ以上とすることにより、外輪の強度を確保することができる。
【００１７】
上述した各クリープ防止転がり軸受は、前記ハウジングを形成する金属が、アルミニウム、マグネシウム、またはこれらの一方もしくは両方の合金のいずれかであるものに好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のクリープ防止転がり軸受は、樹脂で形成されたバンドが環状溝を充満するように装着されるようにし、ハウジングを形成する金属の線膨張係数をαＨ（／Ｋ）、外輪を形成する鋼の線膨張係数をαＲ（／Ｋ）、バンドを形成する樹脂の線膨張係数をαＢ（／Ｋ）としたときに、バンドの内径ｄと外径Ｄとの比ｄ／Ｄが、前記（１）式を満足するように規定したので、軸受の使用温度と関係なく、広い温度範囲で使用できるように、樹脂製バンドのサイズを設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。 このクリープ防止転がり軸受は、図１（ａ）に示すように、内輪１と外輪２が高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２（線膨張係数αＲ＝１．２５×１０−５／Ｋ）で形成されて、これらの円弧状の軌道溝１ａ、２ａ間に複数のボール３が保持器４に保持され、両端部がシール部材５でシールされた深溝玉軸受であり、アルミニウム合金（線膨張係数αＨ＝２．１８×１０−５／Ｋ）で形成されたハウジング１０の内径面に内嵌される外輪２の外径面に、軸受中心に設けられた軌道溝２ａの両側の２箇所で円周方向へ延びる環状溝６が設けられ、各環状溝６に、ハウジング１０を形成するアルミニウム合金の線膨張係数αＨよりも大きい線膨張係数αＢの樹脂で形成されたバンド７が装着されている。
【００２０】
前記バンド７は、図１（ｂ）に拡大して示すように、外輪２の外径面から突出し、環状溝６を充満するように装着されている。環状溝６の軸受中心側の溝底コーナ部にはＲ形状の隅肉部６ａが設けられ、この隅肉部６ａが設けられた溝底コーナ部と軌道溝２ａ間の最小肉厚は１ｍｍ以上とされている。隅肉部６ａは、両側の溝底コーナ部に設けてもよく、その断面形状はＲ形状に限定されることはない。また、隅肉部６ａが設けられた溝底コーナ部に嵌め込まれたバンド７の内径側コーナ部には、隅肉部６ａと等しいか少し小さいＲ形状の面取り部７ａが設けられている。
【００２１】
前記バンド７の内径ｄと外径Ｄとの比ｄ／Ｄは、使用中に温度上昇したときに、ハウジング１０に対する締め代が低下しないように、各部材の線膨張係数αＨ、αＲ、αＢのみの関数である（１）式を満足するように規定されている。
ｄ／Ｄ≦√〔（２αＨ−３αＢ＋αＲ）／｛３（αＲ−αＢ）｝〕            （１）
【実施例】
【００２２】
表１に示すように、前記バンド７を形成した樹脂を、それぞれＰＡ９Ｔ、ＰＡ１１、ＰＡ６６とし、内外径比ｄ／Ｄが（１）式を満足するように規定した深溝玉軸受を用意した（実施例１〜３）。また、比較例として、バンド７を形成した樹脂をＰＡ９Ｔとし、内外径比ｄ／Ｄが（１）式を満足しない深溝玉軸受も用意した。なお、表１中には、（５）式で算出されるバンド７の外径膨張率βと、（１）式の右辺の値も参考値として付記しているが、各実施例の外径膨張率βは、いずれもハウジングの線膨張係数αＨよりも大きくなっている。
【００２３】
【表１】
2010090984.tif 000003
【００２４】
上記各実施例と比較例の深溝玉軸受を、回転試験機のアルミニウム合金で形成したハウジングに、バンドとハウジング間に締め代を付与して圧入したのち、内輪を回転させる軸受回転試験を行い、運転中の温度上昇に伴う締め代の低下を、クリープ発生の有無で調査した。この軸受回転試験の結果を表１に併せて示すが、内外径比ｄ／Ｄが（１）式を満足するように規定した各実施例のものは、広い温度範囲でクリープが発生せず、温度上昇に伴う締め代の低下がないことが確認された。これに対して、内外径比ｄ／Ｄが（１）式を満足しない比較例のものはクリープが発生し、温度上昇に伴って締め代が低下することが分かった。
【００２５】
上述した実施形態では、外輪の外径面の２箇所の環状溝に２本の樹脂製バンドを装着した深溝玉軸受としたが、本発明に係るクリープ防止転がり軸受は、アンギュラ玉軸受やころ軸受等の他のタイプの転がり軸受にも適用することができ、樹脂製バンドの装着本数も１本または３本以上とすることもできる。
【００２６】
また、上述した実施形態では、外輪がアルミニウム合金で形成されたハウジングに内嵌されるものとしたが、ハウジングを形成する金属は、線膨張係数が鋼よりも大きいものであればよく、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム合金、アルミマグネシウム合金等とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ａはクリープ防止転がり軸受の実施形態を示す一部省略縦断面図、ｂはａの樹脂製バンドの装着部分を拡大して示す断面図
【符号の説明】
【００２８】
１  内輪
２  外輪
１ａ、２ａ  軌道溝
３  ボール
４  保持器
５  シール部材
６  環状溝
６ａ  隅肉部
７  バンド
７ａ  面取り部
１０  ハウジング
【図１】
2010090984.tif 000004