(57)【要約】【課題】小型に構成できて、両方向に作用するアキシアル荷重に関する負荷容量が大きく、しかも優れた耐久性を有する複列玉軸受を実現する。【解決手段】両外輪軌道６ｅ、６ｆのピッチＰ６と両内輪軌道７ｅ、７ｆのピッチＰ７との差を２０μｍ以下とする。又、これら両外輪軌道６ｅ、６ｆの溝底部の内径Ｒ６ｅ、Ｒ６ｆ同士の差、並びに、前記両内輪軌道７ｅ、７ｆの溝底部の外径Ｒ７ｅ、Ｒ７ｆ同士の差を、何れも６μｍ以下とする。更に、それぞれが前記外輪、内輪両軌道６ｅ、６ｆ、７ｅ、７ｆと各玉４ｅ、４ｆとにより構成される両列の玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間同士の差を、８μｍ以下とする。この構成により、複列玉軸受１ｂに加わるアキシアル荷重を、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂによりほぼ均等に支承できる様にして、前記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複列の外輪軌道を設けた外輪と、外周面に複列の内輪軌道を設けた内輪と、これら両外輪軌道とこれら両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた玉とを備えた複列玉軸受に於いて、前記両外輪軌道が、それぞれが深溝型で母線の形状及び寸法が互いにほぼ等しいものであり、前記両内輪軌道が、それぞれが深溝型で母線の形状及び寸法が互いにほぼ等しいものであり、前記各玉が、互いにほぼ等しい直径を有するものであり、前記両外輪軌道のピッチと前記両内輪軌道のピッチとの差が２０μｍ以下であり、これら両外輪軌道の溝底部の内径同士の差、並びに、前記両内輪軌道の溝底部の外径同士の差が、何れも６μｍ以下であり、それぞれが前記外輪、内輪両軌道と前記各玉とにより構成される両列の玉軸受のラジアル隙間同士の差が、８μｍ以下である事を特徴とする複列玉軸受。
【請求項２】
前記外輪及び前記内輪と前記各玉とが鉄系合金製であり、前記各玉の直径が５〜２０mmであり、前記両外輪軌道及び前記両内輪軌道のピッチが３５〜１３０mmである、請求項１に記載した複列玉軸受。
【請求項３】
前記両列の玉軸受を構成する各玉を、それぞれが合成樹脂製で、円環状のリム部の軸方向片側面にポケットを設けた１対の冠型保持器により転動自在に保持しており、これら両冠型保持器のリム部を、前記各玉を挟んで、軸方向反対側に配置している、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した複列玉軸受。
【請求項４】
前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との間で、前記各玉を設置した軸受内部空間の軸方向両端開口部を塞ぐ、１対のシールリングを設けている、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した複列玉軸受。
【請求項５】
使用状態で前記外輪と前記内輪との間に加わるアキシアル荷重の作用方向が、使用時間の過半で所定方向となる回転支持部に対し、前記両シールリングのうちで、この所定方向に作用するアキシアル荷重に基づいてその周縁が相手面から浮き上がる傾向となる一方のシールリングが、当該回転支持部を流通する潤滑油の流れ方向に関して下流側に設置された状態で組み込まれている、請求項４に記載した複列玉軸受。
【請求項６】
内周面に複列の外輪軌道を設けた外輪と、外周面に複列の内輪軌道を設けた内輪と、これら両外輪軌道とこれら両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた玉とを備え、前記両外輪軌道が、それぞれが深溝型で母線の形状及び寸法が互いにほぼ等しく、前記両内輪軌道が、それぞれが深溝型で母線の形状及び寸法が互いにほぼ等しく、前記各玉が、互いにほぼ等しい直径を有する複列玉軸受の製造方法であって、前記両外輪軌道の溝底部の内径同士の差を６μｍ以下に、前記両内輪軌道の溝底部の外径同士の差を６μｍ以下に、それぞれ抑えると共に、前記両外輪軌道のピッチと前記両内輪軌道のピッチとの差を２０μｍ以下に抑え、それぞれ複数ずつ造られた前記外輪及び前記内輪のうちから選択された１個ずつの外輪と内輪とを組み合わせ、前記両外輪軌道の溝底部の内径と前記両内輪軌道の溝底部の外径とに応じて、両列のラジアル隙間差が小さくなる様に、前記外輪と前記内輪との組み合わせ方向を規制すると共に、これら各軌道同士の間にほぼ等しい直径を有する前記各玉を転動自在に配置した状態で前記外輪と前記内輪とを組み合わせ、それぞれが前記外輪、内輪両軌道と前記各玉とにより構成される両列の玉軸受のラジアル隙間同士の差を、８μｍ以下にする複列玉軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用のトランスミッション（トランスアクスルを含む）、モータ等の、各種回転機械装置の回転支持部に組み込む、複列玉軸受の改良に関する。具体的には、アキシアル荷重に関する負荷容量が大きく、しかも優れた耐久性を有する複列玉軸受及びその製造方法を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
はすば歯車の如き歯車を使用する事に伴って動力伝達部でラジアル荷重及びスラスト荷重を発生する、自動車用トランスミッション等の回転支持部に組み込む転がり軸受として、大きな負荷容量を有し、しかも回転抵抗（動トルク）が小さな、複列玉軸受を使用する事が考えられている。この場合に使用できる複列玉軸受として、例えば、特許文献１や非特許文献１に記載された様なアンギュラ型の複列玉軸受がある。図７は、このうちの特許文献１に記載された構造を示している。この複列玉軸受１は、１個の外輪２と、１対の内輪３ａ、３ｂと、複数個の玉４ａ、４ｂと、１対の保持器５ａ、５ｂとから成る。このうちの外輪２は、内周面に複列の外輪軌道６ａ、６ｂを備えたもので、一体型である。又、前記両内輪３ａ、３ｂは、それぞれの外周面に内輪軌道７ａ、７ｂを備えたもので、互いに別体である。又、前記各玉４ａ、４ｂは、これら両内輪軌道７ａ、７ｂと前記両外輪軌道６ａ、６ｂとの間に、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けられている。更に、前記両保持器５ａ、５ｂは、これら両列の玉４ａ、４ｂを転動自在に保持している。尚、この状態で、これら各玉４ａ、４ｂには、背面組み合わせ（ＤＢ）型の接触角α、βと共に、必要に応じて予圧を付与している。この様な従来構造の複列玉軸受１は、ラジアル荷重に加えて、両方向のスラスト荷重を支承できる。又、図示は省略するが、前記非特許文献１には、両列の玉に付与する接触角として、前記正面組み合わせ（ＤＦ）型、或いは並列（ＤＴ）型の接触角を付与した複列玉軸受の構造が記載されている。
【０００３】
図７に示した従来構造の第１例の場合、前記各玉４ａ、４ｂを２列に亙り設けているが、アキシアル荷重を支承するのは、何れか一方の列の玉４ａ、４ａ（又は４ｂ、４ｂ）のみである。この為、小型化とアキシアル負荷容量の確保とを両立させる事が難しく、設置空間が限られ、しかも大きな（例えば、基本動定格荷重Ｃｏｒの４０％以上の）アキシアル荷重が加わる様な条件下で使用すると、必ずしも十分な耐久性を確保できない可能性がある。
【０００４】
前記非特許文献１に記載された様な、並列（ＤＴ）型の接触角を付与した複列玉軸受を使用すれば、比較的小型の複列玉軸受によりアキシアル荷重を支承する場合でも、十分な耐久性を確保し易い。但し、前記ＤＴ型の構造の場合、所定方向のアキシアル荷重しか支承できない（逆方向のアキシアル荷重を支承できない）。一方、例えば自動車用トランスミッションの回転支持部の場合、加速時及び定速走行時と減速時（エンジンブレーキ作動時）とで、アキシアル荷重の作用方向が逆になるので、前記ＤＴ型の構造は、採用できない場合がある。
【０００５】
この様な事情に鑑みて、アキシアル荷重が加わらない中立状態で接触角を持たない、深溝型の複列玉軸受を使用する事が考えられる。深溝型の複列玉軸受は、アキシアル荷重が加わった状態では、複列に配置された各玉に、このアキシアル荷重の作用方向に応じた方向の接触角が生じて、このアキシアル荷重を支承する。この場合に、複列に配置された各玉がこのアキシアル荷重を支承すれば、アキシアル負荷容量を十分に確保して、複列玉軸受の耐久性を十分に確保できる。
【０００６】
上述の様な回転支持部に利用可能な深溝型の複列玉軸受として、例えば、特許文献２〜４に記載されたものがある。図８〜９は、このうちの特許文献２に記載された複列玉軸受１ａを示している。この複列玉軸受１ａは、外輪２ａの内周面に形成した、それぞれが深溝型である外輪軌道６ｃ、６ｄと、内輪３ｃの外周面に形成した、それぞれが深溝型である内輪軌道７ｃ、７ｄとの間に、両列毎にそれぞれ複数個ずつの玉４ｃ、４ｄを、それぞれ保持器５ｃ、５ｄに転動自在に保持した状態で配置して成る。尚、前記両外輪軌道６ｃ、６ｄと前記両内輪軌道７ｃ、７ｄとの間に前記各玉４ｃ、４ｄを組み込むには、図１０に示す様に、前記外輪２ａと前記内輪３ｃとを偏心させた状態で、前記両外輪軌道６ｃ、６ｄと前記両内輪軌道７ｃ、７ｄとの間に必要数の玉４ｃ、４ｃ（４ｄ、４ｄ）を、互いにくっつき合った状態で組み込んだ後、これら各玉４ｃ、４ｃ（４ｄ、４ｄ）を円周方向に等配する。
【０００７】
上述の様な、深溝型の複列玉軸受１ａを、アキシアル荷重が加わる回転支持部に組み込んで、この複列玉軸受１ａの耐久性を確保する為には、前記両列の玉４ｃ、４ｄにより前記アキシアル荷重を、ほぼ均等に支承させる必要がある。何れか一方の列の玉４ｃ、４ｃ（４ｄ、４ｄ）のみが前記アキシアル荷重を支承したり、何れか一方の列の玉４ｃ、４ｃ（４ｄ、４ｄ）がこのアキシアル荷重を支承する割合が極端に多くなると、この一方の列の玉４ｃ、４ｃ（４ｄ、４ｄ）に関する転がり疲れ寿命が短くなり、前記複列玉軸受１ａの耐久性を確保できない。
【０００８】
特許文献３には、風力発電用の風車を回転させる旋回輪として使用される、深溝型の複列玉軸受で、両外輪軌道のピッチと両内輪軌道のピッチとの差を５〜５０μｍとする事と、この為に、これら両外輪軌道及び両内輪軌道を同時に仕上加工する事とが記載されている。複列玉軸受で、両列の玉により、アキシアル荷重を均等に支承する為には、両外輪軌道のピッチと両内輪軌道のピッチとの差を小さく抑える事が重要ではあるが、それだけでは、均等に支承させる事はできない。従って、前記特許文献３に記載された技術だけでは、本発明が意図している様な用途で、複列玉軸受の小型化と耐久性確保とを両立させる事はできない。
【０００９】
更に、特許文献４には、組立以前に、外輪軌道の内径、内輪軌道の外径、玉の直径の、それぞれの設定基準寸法に対する差を求め、それぞれの差に応じて、外輪と内輪と各玉とを選択組み合わせる事により、複列玉軸受のラジアル隙間を所定値とする、複列玉軸受の組立方法に就いて記載されている。但し、前記特許文献４に記載された発明は、あくまでも複列玉軸受のラジアル隙間を所定値とする事を意図したもので、両列の玉によりアキシアル荷重を均等に支承する事を意図したものではない。従って、前記特許文献３に記載された技術だけでも、本発明が意図している様な用途で、複列玉軸受の小型化と耐久性確保とを両立させる事はできない。尚、非特許文献２には、玉軸受のラジアル隙間とアキシアル隙間との関係に就いて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−２５２５２１号公報
【特許文献２】特開２００９−４１７５６号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／１４７８６５号パンフレット
【特許文献４】特公昭６３−６４９号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】「ＮＳＫ  テクニカルレポート」、日本精工株式会社、２００４年、Ｎｏ．７２８ｅ  Ｅ−３、ｐ．１５、ｐ．１４３
【非特許文献２】「ＮＳＫ  テクニカルレポート」、日本精工株式会社、２００４年、Ｎｏ．７２８ｅ  Ｅ−３、ｐ．９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、小型に構成できて、両方向に作用するアキシアル荷重に関する負荷容量が大きく、しかも優れた耐久性を有する複列玉軸受を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の対象となる複列玉軸受は、外輪と、内輪と、複数個の玉とを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を設けている。
又、前記内輪は、外周面に複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、両列毎に複数個ずつ、転動自在に設けており、これら両列の玉のピッチ円直径（ＰＣＤ）は、互いにほぼ等しくしている。即ち、これら両列の玉のピッチ円直径（ＰＣＤ）は、前記両内輪軌道の外径と前記両外輪軌道の内径との差に基づいて僅かに相違するのみであり、基本的には同じである。
【００１４】
特に、請求項１に記載した、本発明の複列玉軸受に於いては、前記両外輪軌道が、それぞれが深溝型で、母線の形状及び寸法が互いにほぼ等しい（母線形状が円弧形で、曲率半径の差が５μｍ以下である）。
又、前記両内輪軌道が、それぞれが深溝型で、母線の形状及び寸法が互いにほぼ等しい（母線形状が円弧形で、曲率半径の差が５μｍ以下である）。
更に、前記各玉が、互いにほぼ等しい直径を有する。即ち、これら各玉のうちで、最大のものと最小のものとの直径差が４μｍ以内（好ましくは２μｍ以内）に収まっている。
そして、前記両外輪軌道のピッチ（溝底部同士の軸方向間隔）と前記両内輪軌道のピッチとの差を、２０μｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以下に抑えている。
又、前記両外輪軌道の溝底部の内径同士の差、並びに、前記両内輪軌道の溝底部の外径同士の差を、何れも６μｍ以下に抑えている。
更に、それぞれが前記外輪、内輪両軌道と前記各玉とにより構成される両列の玉軸受のラジアル隙間同士の差を、８μｍ以下、より好ましくは６μｍ以下としている。
【００１５】
上述の様に構成する本発明の複列玉軸受の要点は、次述するトータルアキシアル隙間差を小さくする事により、両列の玉軸受が分担して支承するアキシアル荷重（分担アキシアル荷重）同士の差を十分に小さくする（例えば前記複列玉軸受の基本動定格荷重Ｃｏｒの数％以下に抑える）点にある。
ここで、本発明の複列玉軸受に関する、トータルアキシアル隙間差とは、前記両外輪軌道のピッチと前記両内輪軌道のピッチとの差（△１）と、前記両列の玉軸受のアキシアル隙間同士の差（△２）との和（△１＋△２）で表される量である。又、これら両列の玉軸受毎のアキシアル隙間は、それぞれ対応する列の玉軸受に関する、ラジアル隙間と、外輪軌道の母線形状の曲率半径と、内輪軌道の母線形状の曲率半径と、各玉の直径とに基づいて、非特許文献２に記載された式により求められる計算値である。
そこで、本発明の複列玉軸受では、前記両外輪軌道のピッチと前記両内輪軌道のピッチとの差と、前記両外輪軌道の溝底部の内径同士の差と、前記両内輪軌道の溝底部の外径同士の差と、前記両列の玉軸受のラジアル隙間同士の差とを、それぞれ上述した様な範囲に収める事により、前記トータルアキシアル隙間差を小さくする事で、前記両列の玉軸受の分担アキシアル荷重がほぼ等しくなる様にしている。
【００１６】
上述の様な本発明の複列玉軸受を実施する場合に、前記外輪と前記内輪と前記各玉とは、何れも硬質の鉄系合金とする。この鉄系合金としては、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定されている高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ）が最も一般的であるが、必要とする硬度を確保できるものであれば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、炭素工具鋼（ＳＫ）、高速度工具鋼（ＳＫＨ）等も使用可能である。但し、セラミックスに関しては、これらの鉄系合金に比べて弾性係数が遥かに大きい為、前記各値がそのままは当て嵌まらず、本発明の実施に供する材料としては不適である。
例えば前記外輪及び前記内輪と前記各玉とを、ＳＵＪ２等の鉄系合金により造った場合には、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記各玉の直径を５〜２０mmとし、前記両外輪軌道及び前記両内輪軌道のピッチを３５〜１３０mmとする。
【００１７】
又、本発明の複列玉軸受を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記両列の玉軸受を構成する各玉を、それぞれが合成樹脂製で、円環状のリム部の軸方向片側面にポケットを設けた１対の冠型保持器により転動自在に保持する。そして、これら両冠型保持器のリム部を、前記各玉を挟んで、軸方向反対側に配置する。
或いは、請求項４に記載した発明の様に、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との間で、前記各玉を設置した軸受内部空間の軸方向両端開口部を塞ぐ、１対のシールリングを設ける。
この様な請求項４に記載した複列玉軸受の発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、潤滑油の流通方向とアキシアル荷重の作用方向とを規制する。即ち、複列玉軸受を、使用状態で前記外輪と前記内輪との間に加わるアキシアル荷重の作用方向が、使用時間の過半で所定方向となる回転支持部に対し、前記両シールリングのうちで、この所定方向に作用するアキシアル荷重に基づいてその周縁が相手面から浮き上がる傾向となる一方のシールリングを、当該回転支持部を流通する潤滑油の流れ方向に関して下流側に設置した状態で組み込む。
【００１８】
更に、請求項６に記載した複列玉軸受の製造方法の発明は、内周面に複列の外輪軌道を設けた外輪と、外周面に複列の内輪軌道を設けた内輪と、これら両外輪軌道とこれら両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた玉とを備え、前記両外輪軌道が、それぞれが深溝型で母線の形状及び寸法が互いにほぼ等しく、前記両内輪軌道が、それぞれが深溝型で母線の形状及び寸法が互いにほぼ等しく、前記各玉が、互いにほぼ等しい直径を有する、複列玉軸受の製造方法である。
この様な本発明の複列玉軸受の製造方法の発明は、前記両外輪軌道を、例えばロータリドレッサを備えた研磨装置により同時研磨して、これら両外輪軌道の溝底部の内径同士の差を６μｍ以下に、前記両内輪軌道を、例えばロータリドレッサを備えた研磨装置により同時研磨して、これら両内輪軌道の溝底部の外径同士の差を６μｍ以下に、それぞれ抑えると共に、前記両外輪軌道のピッチと前記両内輪軌道のピッチとの差を２０μｍ以下（好ましくは、１０μｍ以下）に抑える。
そして、それぞれ複数ずつ造られた前記外輪及び前記内輪のうちから選択された１個ずつの外輪と内輪とを組み合わせる。次いで、前記両外輪軌道の溝底部の内径と前記両内輪軌道の溝底部の外径とに応じて、両列のラジアル隙間差が小さくなる様に、前記外輪と前記内輪との組み合わせ方向を規制すると共に、これら各軌道同士の間にほぼ等しい直径を有する（例えばそれぞれの直径差を２〜４μｍ以下に抑えた）前記各玉を転動自在に配置した状態で前記外輪と前記内輪とを組み合わせ、それぞれが前記外輪、内輪両軌道と前記各玉とにより構成される両列の玉軸受のラジアル隙間同士の差を、８μｍ以下（好ましくは、６μｍ以下）にする。
【発明の効果】
【００１９】
上述の様に構成する本発明によれば、小型に構成できて、両方向に作用するアキシアル荷重に関する負荷容量が大きく、しかも優れた耐久性を有する複列玉軸受を実現できる。
即ち、本発明の複列玉軸受の場合には、１対の外輪軌道のピッチと１対の内輪軌道のピッチとの差、これら両外輪軌道の溝底部の内径同士の差、並びに、これら両内輪軌道の溝底部の外径同士の差、両列の玉軸受のラジアル隙間を、何れも小さな値ではあるが、不良率が徒に高くなる等、製造上の問題（徒なコスト上昇）を招かない程度の値に抑えている。そして、外輪と内輪と各玉との組み合わせ状態を適切に規制する事により、前記複列玉軸受のトータルアキシアル隙間差｛＝前記両外輪軌道のピッチと前記両内輪軌道のピッチとの差（△１）と、前記両列の玉軸受のアキシアル隙間同士の差（△２）との和（△１＋△２）｝を小さく抑えている。この結果、外輪と内輪との間にアキシアル荷重が作用した場合に、前記両列の玉軸受が、ほぼ均等にこのアキシアル荷重を支承する。言い換えれば、これら両列の玉軸受の分担アキシアル荷重同士の差を十分に小さくできる（例えば前記複列玉軸受の基本動定格荷重Ｃｏｒの数％以下に抑えられる）。この為、これら両列毎の玉軸受に関する転がり接触部の面圧上昇を抑えられ、外輪や内輪、更には各玉として、径の大きなものを使用しなくても、アキシアル荷重に関する負荷容量を大きくできる。この為、複列玉軸受が大型化するのを抑えつつ、耐久性を確保できる。
【００２０】
又、請求項３に記載した発明の様に、前記両列の玉軸受を構成する各玉を合成樹脂製の冠型保持器により保持すれば、安定した高速回転を実現する面から有利である。先ず、金属に比べて軽量な合成樹脂製の冠型保持器を使用する事で、保持器の慣性質量を低く抑え、高速回転を実現する面から有利になる。又、金属に比べて自己潤滑性が優れている合成樹脂製の保持器を使用する事で、希薄潤滑下、低潤滑下で運転した場合でも、焼き付き等の重大な損傷が発生するまでの時間を長くできる面から有利である。尚、前記各玉を保持する１対の冠型保持器のリム部は、これら各玉を挟んで、軸方向反対側に配置する。この理由は、本発明の複列玉軸受への、前記両冠型保持器の組み付け作業性を良好にする為である。又、両列の玉同士の間にリムを配置しない事で、１つずつの外輪軌道同士、内輪軌道同士のピッチが過大になる事を防止できる。この為、限られた軸方向寸法で、前記両外輪軌道の両側部分、並びに前記両側部分のアキシアル剛性を互いに同じにする事ができ、両方向のアキシアル荷重を両列の玉軸受により均等に支承させる面から有利になる。
【００２１】
或いは、請求項４に記載した発明の様に、軸受内部空間の軸方向両端開口部を１対のシールリングにより塞げば、トランスミッションを構成するケーシング内を循環する滑油中に混入した、歯車の摩耗粉等の異物が前記軸受内部空間内に入り込む事を抑えて、複列玉軸受の耐久性低下を抑えられる。
この場合に、例えば請求項５に記載した発明の様に、アキシアル荷重に基づいてその周縁が相手面から浮き上がる傾向となる一方のシールリングを、前記潤滑油の流れ方向に関して下流側に設置すれば、浮き上がりに伴うシール性低下に拘らず、前記内部空間内への異物侵入を抑えられる。
更に、請求項６に記載した本発明の複列玉軸受の製造方法によれば、それぞれが複列玉軸受の構成部材である、前記外輪、前記内輪、及び前記各玉の加工精度を、製造コストが徒に嵩む程高くしなくても、上述の様な優れた作用・効果を奏する複列玉軸受を得られる。言い換えれば、本発明の複列玉軸受の製造コストを抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、複列玉軸受の部分断面図。
【図２】本発明の構造の組立手順を示すフローチャート。
【図３】トータルのアキシアル隙間差と両列が支承するアキシアル荷重の差との関係を示す線図。
【図４】本発明の効果を説明する為の、図１と同様の図。
【図５】本発明の効果を確認する為に行った実験の結果を示す棒グラフ。
【図６】同じくトータルアキシアル隙間差と寿命との関係を示すグラフ。
【図７】従来構造の第１例を示す断面図。
【図８】同第２例を示す、部分切断斜視図。
【図９】同じく断面図。
【図１０】外輪軌道と内輪軌道との間に玉を組み込む状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態の１例に就いて、図１〜３により説明する。本例の複列玉軸受１ｂは、図１に示す様に、外輪２ｂと、内輪３ｄと、複数個の玉４ｅ、４ｆと、１対の保持器５ｅ、５ｆと、１対のシールリング８ａ、８ｂを備える。
このうちの外輪２ｂは、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）製で、内周面に複列の外輪軌道６ｅ、６ｆを設けている。これら両外輪軌道６ｅ、６ｆは、それぞれが深溝型で、母線の形状及び寸法が、互いにほぼ等しい。即ち、これら両外輪軌道６ｅ、６ｆは、母線形状が円弧形で、これら両外輪軌道６ｅ、６ｆ同士の間で、この円弧の曲率半径Ｒ６の差が５μｍ以下である。尚、これら両外輪軌道６ｅ、６ｆの母線形状の曲率半径Ｒ６は、前記各玉４ｅ、４ｆの直径Ｄ４の１／２よりも少しだけ大きい｛例えば、Ｒ６＝（０．５１５〜０．５５）Ｄ４｝。又、前記外輪２ｂの内周面のうちで、前記両外輪軌道６ｅ、６ｆを幅方向両側から挟む位置に存在する３箇所の外輪肩部９ａ、９ｂ、９ｃの内径は互いに同じであり、軸方向寸法に関しても、互いにほぼ同じである。従って、これら各外輪肩部９ａ、９ｂ、９ｃのアキシアル剛性は、互いに同じである。更に、前記両外輪軌道６ｅ、６ｆの溝底部の内径Ｒ６ｅ、Ｒ６ｆ同士の差を、６μｍ以下に（｜Ｒ６ｅ−Ｒ６ｆ｜≦６μｍ）抑えている。
【００２４】
又、前記内輪３ｄは、ＳＵＪ２製で、外周面に複列の内輪軌道７ｅ、７ｆを設けている。これら両内輪軌道７ｅ、７ｆは、それぞれが深溝型で、母線の形状及び寸法が、互いにほぼ等しい。即ち、これら両内輪軌道７ｅ、７ｆは、母線の形状が円弧形で、これら両内輪軌道７ｅ、７ｆ同士の間で、この円弧の曲率半径Ｒ７の差が５μｍ以下である。尚、これら両内輪軌道７ｅ、７ｆは、前記各玉４ｅ、４ｆの直径Ｄ４の１／２よりも少しだけ大きく、更に、前記両外輪軌道６ｅ、６ｆに関する曲率半径Ｒ６以下である｛例えば、Ｒ７＝（０．５０５〜０．５４）Ｄ４｝。又、前記内輪３ｄの外周面のうちで、前記両内輪軌道７ｅ、７ｆを幅方向両側から挟む位置に存在する３箇所の内輪肩部１０ａ、１０ｂ、１０ｃの外径は互いに同じであり、軸方向寸法に関しても、互いにほぼ同じである。従って、これら各内輪肩部１０ａ、１０ｂ、１０ｃのアキシアル剛性は、互いに同じである。更に、前記両内輪軌道７ｅ、７ｆの溝底部の外径Ｒ７ｅ、Ｒ７ｆ同士の差に就いても、６μｍ以下に（｜Ｒ７ｅ−Ｒ７ｆ｜≦６μｍ）抑えている。
【００２５】
又、前記両外輪軌道６ｅ、６ｆのピッチＰ６と、前記両内輪軌道７ｅ、７ｆのピッチＰ７とは、何れも、前記各玉４ｅ、４ｆの直径Ｄ４の１．１〜１．５倍｛Ｐ６、Ｐ７＝（１．１〜１．５）Ｄ４｝としている。そして、前記両ピッチＰ６、Ｐ７同士の差を、２０μｍ以下（｜Ｐ６−Ｐ７｜≦２０μｍ）、より好ましくは１０μｍ以下（｜Ｐ６−Ｐ７｜≦１０μｍ）に抑えている。
【００２６】
又、前記各玉４ｅ、４ｆは、互いに同じ直径Ｄ４を有し、前記両外輪軌道６ｅ、６ｆと前記両内輪軌道７ｅ、７ｆとの間に、両列同士の間で互いに同じ数ずつ、それぞれ前記両保持器５ｅ、５ｆに保持した状態で、転動自在に設けている。そして、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間同士の差を、８μｍ以下、より好ましくは６μｍ以下としている。尚、これら両列の玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間の値は、アキシアル剛性等、必要とする性能を確保する面から規制する。
【００２７】
更に、前記両保持器５ｅ、５ｆは、ポリアミド樹脂等の自己潤滑性を有する合成樹脂を射出成形して成る冠型保持器で、それぞれが円環状のリム部１２の軸方向片側面に複数の弾性爪部１３を設けて成り、このリム部１２の軸方向片側面と周方向に隣り合う弾性爪部１３とにより三方を囲まれる部分を、それぞれポケット１４とし、これら各ポケット１４内に前記各玉４ｅ、４ｆを転動自在に保持している。この状態で、前記両保持器５ｅ、５ｆのリム部１２、１２は、前記各玉４ｅ、４ｆを挟んで、軸方向反対側に配置している。この構成により、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂを構成する各玉４ｅ、４ｆ同士を適度に近付けて、前記外輪２ｂ及び前記内輪３ｄの幅寸法を過大にせずに、前記各肩部９ａ、９ｂ、９ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃの軸方向寸法を、十分に確保し、且つ、これら各肩部９ａ、９ｂ、９ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃの軸方向寸法をほぼ均一にしている。
【００２８】
更に、前記両シールリング８ａ、８ｂは、全体が円輪状で、ゴムの如きエラストマー製の弾性材を芯金により補強して成る。そして、それぞれの外周縁部を前記外輪２ｂの両端部内周面に形成した係止溝１５ａ、１５ｂに係止すると共に、それぞれの内周縁部に設けたシールリップ１６ａ、１６ｂを、前記内輪３ｄの両端部外周面に形成した段差面１７ａ、１７ｂに、全周に亙って摺接させている。この構成により、前記外輪２ｂの内周面と前記内輪３ｄの外周面との間で、前記各玉４ｅ、４ｆを設置した軸受内部空間１８の軸方向両端開口部を塞いでいる。
【００２９】
上述の様に、各部の寸法差を所定値以下に抑えた、本例の複列玉軸受１ｂは、それぞれが多数造られた外輪２ｂと内輪３ｄと各玉４ｅ、４ｆとを選択して組み合わせる事により構成する。尚、前述した様に、このうちの外輪２ｂの内周面の複列の外輪軌道６ｅ、６ｆの溝底部の内径Ｒ６ｅ、Ｒ６ｆ同士の差、並びに、内輪３ｄの外周面の複列の内輪軌道７ｅ、７ｆの溝底部の外径Ｒ７ｅ、Ｒ７ｆ同士の差は、何れも６μｍ以下に抑えておく。又、同じく前述した様に、前記両外輪軌道６ｅ、６ｆ同士のピッチＰ６と、前記両内輪軌道７ｅ、７ｆ同士のピッチＰ７との相互差に関しても、２０μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）に抑えておく。この為に、前記両外輪軌道６ｅ、６ｆをロータリドレッサを備えた研磨装置により同時研磨すると共に、前記両内輪軌道７ｅ、７ｆに関しても、同様にして研磨する。又、前記各玉４ｅ、４ｆに関しては、予めゲージによりそれぞれの直径を測定して、それぞれの直径差が２〜４μｍ以下に収まる、単一のレンジ（既定の玉径レンジ）のものを、両列共通で用意しておく。
【００３０】
それぞれが上述の様な条件を満たす、外輪２ｂと内輪３ｄと各玉４ｅ、４ｆとを用意したならば、図２に示す様に、先ず、ステップ１（Ｓ１）で、多数造られた外輪２ｂ（又は内輪３ｄ）のうちから、何れか１個の外輪２ｂ（又は内輪３ｄ）を選択する。
次いで、ステップ２（Ｓ２）で、この選択した外輪２ｂ（又は内輪３ｄ）の外輪軌道６ｅ、６ｆの内径Ｒ６ｅ、Ｒ６ｆ（又は内輪軌道７ｅ、７ｆの外径Ｒ７ｅ、Ｒ７ｆ）を測定する。
次いで、ステップ３（Ｓ３）で、多数造られた内輪３ｄ（又は外輪２ｂ）のうちから、何れか１個の内輪３ｄ（又は外輪２ｂ）を選択する。
次いで、ステップ４（Ｓ４）で、この選択した内輪３ｄ（又は外輪２ｂ）の内輪軌道７ｅ、７ｆの外径Ｒ７ｅ、Ｒ７ｆ（又は外輪軌道６ｅ、６ｆの内径Ｒ６ｅ、Ｒ６ｆ）を測定する。
次いで、ステップ５（Ｓ５）で、両列の玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間の差を小さくできる、前記外輪２ｂと前記内輪３ｄとの組み合わせ方向を決定する。
次いで、ステップ６で、ステップ２、４での測定値、前記既定の玉径レンジ、及びステップ５で決定した組み付け方向に基づいて、完成後の複列玉軸受１ｂの玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間を求め、これら両列の玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間が、既定の値の範囲内に収まるか否かを判定する。この判定の結果、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間を既定の値の範囲内に納められないと判定した場合には、前記ステップ３に戻り、別の内輪３ｄ（又は外輪２ｂ）を選択し、ステップ４（Ｓ４）で、新たに選択した内輪３ｄ（又は外輪２ｂ）の内輪軌道７ｅ、７ｆの外径Ｒ７ｅ、Ｒ７ｆ（又は外輪軌道６ｅ、６ｆの内径Ｒ６ｅ、Ｒ６ｆ）を測定し、ステップ５で前記外輪２ｂと前記内輪３ｄとの組み合わせ方向を決定してから、再び前記ステップ６に戻る。
このステップ６で、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間が既定の値の範囲内に収まると判定した場合には、最後のステップ７（Ｓ７）で、前記ステップ５で決定した組み合わせ方向に応じて、前記外輪２ｂの内径側に前記内輪３ｄを配置し、前述の図１０に示す様にして、前記両外輪軌道６ｅ、６ｆと前記両内輪軌道７ｅ、７ｆとの間に、前記各玉４ｅ、４ｆを組み込む。
以上の作業により、各部の寸法を前述の様に規制した、前記複列玉軸受１ｂを得られる。尚、前記両内輪軌道７ｅ、７ｆのピッチＰ７と、前記両外輪軌道６ｅ、６ｆのピッチＰ６とは、それぞれロータリドレッサを備えた研磨装置により精度良く規制されている。この為、何れの外輪２ｂと内輪３ｄとの組み合わせに関しても、必ずピッチ差が２０μｍの範囲内に収まる。従って、このピッチ差に関しては、特に判定のステップを設定する必要はない。
【００３１】
上述の様にして組み立てられる、前述の様な構成を有する複列玉軸受１ｂを、例えば自動車用トランスミッションの動力伝達軸の回転支持部に組み込む場合には、前記外輪２ｂを、例えばケーシング内に設けた保持孔に内嵌固定し、前記内輪３ｄを動力伝達軸に外嵌固定する。この状態で前記自動車用トランスミッションを運転すると、動力伝達装置を構成するはすば歯車同士の噛合部で生じるギヤ反力により前記複列玉軸受１ｂに、ラジアル荷重及びアキシアル荷重が加わる。ここで、この複列玉軸受１ｂのトータルアキシアル隙間差｛＝前記両外輪軌道６ｅ、６ｆのピッチと前記両内輪軌道７ｅ、７ｅのピッチとの差（△１）と、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂのアキシアル隙間同士の差（△２）との和（△１＋△２）｝が零の場合には、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂの分担アキシアル荷重同士の間に、差が生じる事はない。これに対し、前記トータルアキシアル隙間差が零でない場合には、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂの分担アキシアル荷重を同士の間に差が生じる。そして、この分担アキシアル荷重の差は、前記トータルアキシアル隙間差が大きくなる程、大きくなる。図３は、この関係を示したものである。
【００３２】
この点に関して、本例の複列玉軸受１ｂの場合には、前記各部の寸法差を、前述の様に僅少に抑える事により、前記トータルアキシアル隙間差を小さく抑えているので、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂの分担アキシアル荷重同士の差を十分に小さくできる（例えば前記複列玉軸受の基本動定格荷重Ｃｏｒの数％以下に抑えられる）。この為、これら両列毎の玉軸受１１ａ、１１ｂに関する転がり接触部の面圧上昇を抑えられる。
【００３３】
又、本例の複列玉軸受１ｂの場合、ラジアル荷重に関しては、アキシアル荷重程、前記両列の玉軸受１１ａ、１１ｂが支承する割合に差が生じる事はない。従って、アキシアル荷重の負担割合を小さく抑えれば、ラジアル荷重に関しても、その負担割合を問題ない程度に低く抑えられる。
この結果、前記複列玉軸受１ｂを構成する、前記外輪２ｂや前記内輪３ｄ、更には前記各玉４ｅ、４ｆとして、径の大きな、寸法の嵩むものを使用しなくても、アキシアル荷重に関する負荷容量を大きくできる。この為、大型化を抑えつつ、前記複列玉軸受１ｂの耐久性を確保できる。
【００３４】
尚、前記外輪２ｂと前記内輪３ｄとの間に、図４に白抜きの矢印で示す方向にアキシアル荷重Ｆが作用すると、各部の弾性変形に基づいて、これら外輪２ｂと内輪３ｄとが軸方向に相対変位する。そして、この相対変位に伴って、図１、４で右側のシールリング８ａのシールリップ１６ａと前記内輪３ｄの段差面１７ａとの摺接部の面圧が上昇し、図１、４で左側のシールリング８ｂのシールリップ１６ｂと前記内輪３ｄの段差面１７ｂとの摺接部の面圧が低下乃至は喪失する。そこで、この様な状態で、前記軸受内部空間１８内への異物侵入を抑えるべく、前記アキシアル荷重Ｆの作用方向と、前記ケーシング内を流通する潤滑油の流れ方向との関係を規制する事が好ましい。
【００３５】
例えば、前記複列玉軸受１ｂを自動車用トランスミッションの動力伝達軸の回転支持部に組み込む場合で、使用時間の過半である加速時乃至定速走行時に前記複列玉軸受１ｂに、図４に白抜きの太矢印で示す方向にアキシアル荷重Ｆが作用する場合に、潤滑油の流れ方向を、図４の右から左方向とする。これにより、使用時間の過半で作用するアキシアル荷重に基づいて浮き上がる傾向となる、前記シールリップ１６ｂと前記段差面１７ｂとの間の隙間から、歯車の摩耗粉等の異物が、前記軸受内部空間１８内に入り込む事を抑えられる。
【実施例】
【００３６】
本発明の効果を確認する為に行った実験に就いて、説明する。実験では、本発明の技術的範囲に属する試料２種類（実施例１、２）と、本発明の技術的範囲から外れる試料３種類（比較例１〜３）との５種類の試料を用意し、それぞれに就いて、耐久性を求める実験を行った。実験の条件は、以下の通りである。
「各試料で共通する条件」
外輪２ｂの外径    ：    ５５mm
内輪３ｄの内径    ：    ３０mm
各玉４ｅ、４ｆの直径Ｄ４    ：    ７．１４４mm
各軌道の母線形状の曲率半径Ｒ6、Ｒ７  ：３．７１５mm（互いに同じ）
「各試料毎に異なる条件」
実施例１の場合
外輪、内輪各軌道のピッチＰ６、Ｐ７同士の差    ：    １０μｍ
両外輪軌道６ｅ、６ｆの内径同士の差    ：    ０μｍ
両内輪軌道７ｅ、７ｆの外径同士の差    ：    ０μｍ
両玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間同士の差    ：    ０μｍ
実施例２の場合
外輪、内輪各軌道のピッチＰ６、Ｐ７同士の差    ：    ２０μｍ
両外輪軌道６ｅ、６ｆの内径同士の差    ：    ６μｍ
両内輪軌道７ｅ、７ｆの外径同士の差    ：    ６μｍ
両玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間同士の差    ：    ８μｍ
比較例１の場合
外輪、内輪各軌道のピッチＰ６、Ｐ７同士の差    ：    ３０μｍ
両外輪軌道６ｅ、６ｆの内径同士の差    ：    ６μｍ
両内輪軌道７ｅ、７ｆの外径同士の差    ：    ６μｍ
両玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間同士の差    ：    ８μｍ
比較例２の場合
外輪、内輪各軌道のピッチＰ６、Ｐ７同士の差    ：    ２０μｍ
両外輪軌道６ｅ、６ｆの内径同士の差    ：    ８μｍ
両内輪軌道７ｅ、７ｆの外径同士の差    ：    ８μｍ
両玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間同士の差    ：    ８μｍ
比較例３の場合
外輪、内輪各軌道のピッチＰ６、Ｐ７同士の差    ：    ２０μｍ
両外輪軌道６ｅ、６ｆの内径同士の差    ：    ６μｍ
両内輪軌道７ｅ、７ｆの外径同士の差    ：    ６μｍ
両玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間同士の差    ：    １０μｍ
【００３７】
それぞれが上述の様な仕様を有する５種類の複列玉軸受を、同じ条件｛内輪回転、回転速度＝５０００min-1、ラジアル荷重＝０、アキシアル荷重＝６０００Ｎ（＝０．３５Ｃｏｒ）｝で運転し、それぞれに就いての転がり疲れ寿命を求めた。その結果を、図５に示す。この図５は、実施例１の転がり疲れ寿命を１とし、他の試料の転がり疲れ寿命は、この実施例１に対する割合で示した。この様な実験結果を記載した図５から分かる様に、外輪、内輪各軌道のピッチＰ６、Ｐ７同士の差、両外輪軌道６ｅ、６ｆの内径同士の差、両内輪軌道７ｅ、７ｆの外径同士の差、両玉軸受１１ａ、１１ｂのラジアル隙間同士の差のうちの、何れか１種類でも本発明が規定する値よりも大きくなると、複列玉軸受の耐久性が大きく損なわれる。逆に言えば、上記各差を何れも所定値以下に規制した本発明によれば、複列玉軸受の耐久性を十分に確保できる。
【００３８】
更に、図６は、前記各試料の前記各寸法差をトータルアキシアル隙間差に換算した値と、これら各試料の転がり疲れ寿命との関係を示している。隙間の差の値のみが異なる、実施例２と比較例３とを比較すれば明らかな通り、ラジアル隙間の差を１０μｍから８μｍにする事で、転がり疲れ寿命を大幅に改善できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の自動車用のトランスミッションやモータの回転支持部に限らず、運転時にラジアル荷重に加えてアキシアル荷重が加わる、各種回転機械装置の回転支持部に適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１、１ａ、１ｂ  複列玉軸受
２、２ａ、２ｂ  外輪
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  内輪
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ  玉
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ  保持器
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ  外輪軌道
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ  内輪軌道
８ａ、８ｂ  シールリング
９ａ、９ｂ、９ｃ  外輪肩部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  内輪肩部
１１ａ、１１ｂ  玉軸受
１２    リム部
１３    弾性爪部
１４    ポケット
１５ａ、１５ｂ  係止溝
１６ａ、１６ｂ  シールリップ
１７ａ、１７ｂ  段差面
１８    軸受内部空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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