(57)【要約】【課題】高温になってもクリープが発生しにくい転がり軸受装置を提供する。【解決手段】内周に軌道面を形成し、外周に環状の環状溝２６を形成した外輪２１と、外周に軌道面を形成した内輪３０と、両軌道面に対し転動する複数の転動体４０と、外輪２１の外周に嵌合される嵌合面１２を有し、外輪２１より線膨張係数の大きい材料で構成した嵌合部材１１と、環状溝２６に嵌め込まれ、嵌合面１２に接触するリング状のＯリング６０とを備え、外輪２１の内周および内輪３０の外周間を密閉された第１密閉空間８０とした転がり軸受装置において、Ｏリング６０の内周および環状溝２６間に密閉された第２密閉空間８１を形成し、外輪２１に第１密閉空間８０および第２密閉空間８１を連通する連通通路２５を形成し、温度の上昇とともに第１密閉空間８０および第２密閉空間８１の圧力を上昇させ、Ｏリング６０の外径を大きくした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に軌道面を形成し、外周に環状の環状溝を形成した外輪と、この外輪の内周側に配置され、外周に軌道面を形成した内輪と、前記両軌道面間に配置されこれらに対し転動する複数の転動体と、前記外輪の外周に嵌合される嵌合面を有し、前記外輪より線膨張係数の大きい材料で構成した嵌合部材と、前記環状溝に嵌め込まれ、前記嵌合面に接触し、外径方向に弾性変形するリング状のＯリングとを備え、前記外輪の内周および前記内輪の外周間を密閉された第１密閉空間とした転がり軸受装置において、
前記Ｏリングの内周および前記環状溝間に密閉された第２密閉空間を形成し、前記外輪に前記第１密閉空間および前記第２密閉空間を連通する連通通路を形成し、温度の上昇とともに前記第１密閉空間および前記第２密閉空間の圧力を上昇させ、前記Ｏリングの外径を大きくしたことを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記Ｏリングの内周に環状の凹みを形成し、前記凹みおよび前記環状溝間に前記第２密閉空間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリープを防止した転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に示すように、外輪の外周に環状溝を形成し、環状溝にＯリングを装着し、Ｏリングをハウジングの内周に接触させることによって、ハウジングおよび外輪間に発生するクリープを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４７３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外輪が鉄で、ハウジングがアルミ合金の場合、鉄よりアルミ合金の方が線膨張係数は大きいため、高温になるにつれてハウジングおよび外輪間の隙間が増大し、Ｏリングをハウジングの内周に接触させる力が低下し、クリープが発生しやすい。本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高温になってもクリープが発生しにくい転がり軸受装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の転がり軸受装置は、内周に軌道面を形成し、外周に環状の環状溝を形成した外輪と、この外輪の内周側に配置され、外周に軌道面を形成した内輪と、前記両軌道面間に配置されこれらに対し転動する複数の転動体と、前記外輪の外周に嵌合される嵌合面を有し、前記外輪より線膨張係数の大きい材料で構成した嵌合部材と、前記環状溝に嵌め込まれ、前記嵌合面に接触し、外径方向に弾性変形するリング状のＯリングとを備え、前記外輪の内周および前記内輪の外周間を密閉された第１密閉空間とした転がり軸受装置において、前記Ｏリングの内周および前記環状溝間に密閉された第２密閉空間を形成し、前記外輪に前記第１密閉空間および前記第２密閉空間を連通する連通通路を形成し、温度の上昇とともに前記第１密閉空間および前記第２密閉空間の圧力を上昇させ、前記Ｏリングの外径を大きくしたことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項１によれば、温度の上昇とともに第１密閉空間および第２密閉空間の圧力を上昇させ、Ｏリングの外径を大きくしているため、ハウジングの内周が大きくなってもＯリングをハウジングの内周に接触させる力が低下せず、クリープが発生しにくい。
【０００７】
請求項２の転がり軸受装置は、前記Ｏリングの内周に環状の凹みを形成し、前記凹みおよび前記環状溝間に前記第２密閉空間を形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２によれば、温度の上昇とともに第１密閉空間および第２密閉空間の圧力を上昇させ、Ｏリングの外径を大きくしているため、ハウジングの内周が大きくなってもＯリングをハウジングの内周に接触させる力が低下せず、クリープが発生しにくい。Ｏリングの内周に凹みを形成しているため、Ｏリングの凹みの外側が膨らみやすく、Ｏリングおよび環状溝間のシール性を維持でき、第２密閉空間の圧力漏れがない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、温度の上昇とともに第１密閉空間および第２密閉空間の圧力を上昇させ、Ｏリングの最大径を大きくしているため、ハウジングの内周が大きくなってもＯリングをハウジングの内周に接触させる力が低下せず、クリープが発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における転がり軸受装置の断面図
【図２】本発明の一実施形態における図１の低温時の状態図
【図３】本発明の一実施形態における図１の高温時の状態図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態について、図１ないし図３を参酌しつつ説明する。
【００１２】
図１に示す転がり軸受装置１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１の嵌合穴１２に嵌合された転がり軸受２０と、転がり軸受２０の内周に嵌合された回転軸１５とを有する。転がり軸受装置１０は、ハウジング１１に転がり軸受２０を介して回転軸１５を回転可能に軸承する機能を有している。
【００１３】
ハウジング１１は、例えばトランスミッションのミッションハウジングであり、アルミ合金からなる。ハウジング１１には、円筒状の嵌合穴１２と、嵌合穴１２より小径の挿通穴１４と、嵌合穴１２および挿通穴１４間で半径方向に延びる段面１３とが形成されている。嵌合穴１２に転がり軸受２０の後述する外輪２１の外周が嵌合され、外輪２１の一方の端面が段面１３に当接している。外輪２１の一方の端面が段面１３に当接することによって、転がり軸受２０の一方への抜けを防止している。
【００１４】
回転軸１５は、小径の小径軸部と、小径軸部より大径の大径軸部と、小径軸部および大径軸部間で半径方向に延びる段部１６とを有する。小径軸部に転がり軸受２０の後述する内輪３０の内周が圧入嵌合され、内輪３０の他方の端面に段部１６が当接している。内輪３０の他方の端面が段部１６に当接することによって、転がり軸受２０の他方への抜けを防止している。
【００１５】
転がり軸受２０は、転動体として玉を使った玉軸受である。転がり軸受２０は、リング状の外輪２１と、外輪２１の内径側に配置されたリング状の内輪３０と、外輪２１および内輪３０間に配置されたリング状の保持器５０と、保持器５０に保持された複数の玉４０と、外輪２１および内輪３０間をシールするシール部材と、外輪２１の外周に嵌め込まれたＯリング６０とからなっている。外輪２１、内輪３０、保持器５０、玉４０は、いずれも鉄で構成されている。
【００１６】
外輪２１の内周には、断面円弧状の外輪側軌道面２２が形成され、外輪側軌道面２２の両側に、外輪側小径部２３、外輪側大径部２４の順に形成されている。外輪側小径部２３および外輪側大径部２４は、外輪２１の軸線と平行に形成され、外輪側小径部２３は、外輪側大径部２４よりも小径である。外輪側小径部２３と外輪側大径部２４は、外輪側軌道面２２を中心に左右対称となるように形成されている。
【００１７】
内輪３０の外周には、断面円弧状の内輪側軌道面３１が形成され、内輪側軌道面３１の両側に、内輪側大径部３２が内輪３０の軸線と平行に形成されている。内輪側大径部３２は、内輪側軌道面３１を中心に左右対称となるように形成されている。外輪側軌道面２２および内輪側軌道面３１上を玉４０が転動する。
【００１８】
保持器５０は、金属製で円周方向に複数のポケットを有し、各ポケットに玉４０が回転可能に保持されている。保持器５０は、外輪２１および内輪３０間へ、軸方向の一方から挿入される第１保持部と、軸方向の他方から挿入される第２保持部とを備え、第１保持部および第２保持部を一体連結したものである。
【００１９】
シール部材は、円盤状で鉄の芯金７０と、この芯金７０に加硫接着されたゴムのシール本体７１とからなっている。シール本体７１は、芯金７０の外径側、内径側、外側面側に設けられ、芯金７０の内側面側のみ設けられていない。シール本体７１は、円盤状で径方向に延びる立設部と、立設部の外周側に設けられ、外輪側大径部２４に圧入嵌合される嵌合部７２と、立設部の内周側に設けられ、内輪側大径部３２に摺接するリップ部７３とを有する。一対のシール部材、外輪２１および内輪３０によって、外輪２１の内周および内輪３０の外周間に密閉された第１密閉空間８０が形成される。
【００２０】
図２に示すように外輪２１の外周には、被嵌合面２９が形成され、両端に環状の環状溝２６が形成されている。被嵌合面２９は嵌合穴１２に嵌合され、被嵌合面２９および嵌合穴１２の間には、組付けに必要な隙間、１０〜２０μｍ程度を有している。環状溝２６にはリング状のＯリング６０が嵌め込まれ、Ｏリング６０は嵌合穴１２に当接している。環状溝２６は、軸線と平行な底面２７と、底面２７の両端より外径方向に延びる側面２８とを有する。外輪２１には、一端が底面２７に開口し、他端が外輪側小径部２３に開口する連通通路２５が形成されている。
【００２１】
Ｏリング６０は、ニトリルゴムで構成され、これ自体の弾性力に打ち勝って外径方向に拡大することができる。Ｏリング６０は内周に環状の凹み６１を有し、凹み６１を挟んで軸方向両側にリップ部６２、６３を有する。Ｏリング６０は、環状溝２６に外径方向に拡大した状態で嵌め込まれている。リップ部６２、６３は底面２７に当接し、Ｏリング６０の両側面は環状溝２６の側面２８に当接する。凹み６１および底面２７によって密閉された第２密閉空間８１が形成される。第２密閉空間８１は、連通通路２５を介して第１密閉空間８０に連通している。
【００２２】
続いて、一実施形態における転がり軸受装置１０の組付け動作について説明する。
【００２３】
図２に示すようにＯリング６０をこれ自体の弾性力に打ち勝って外径方向に拡大させ、環状溝２６にＯリング６０を嵌め込む。Ｏリング６０の内径方向に縮小しようとする弾性力で持ってＯリング６０のリップ部６２、６３は底面２７に接触する。図１に示すように回転軸１５の小径軸部に転がり軸受２０の内輪３０を圧入嵌合し、内輪３０の他方の端面を回転軸１５の段部１６に当接させ、回転軸１５に転がり軸受２０を取付ける。回転軸１５とともに転がり軸受２０およびＯリング６０を、嵌合穴１２に挿入する。嵌合穴１２に外輪２１の被嵌合面２９が嵌合され、Ｏリング６０を内径方向に圧縮した状態で、嵌合穴１２にＯリング６０が摺接する。外輪２１の一方の端面がハウジング１１の段面１３に当接する。Ｏリング６０は、内径方向に圧縮された弾性力で持って嵌合穴１２に接触する。
【００２４】
次に、一実施形態における転がり軸受装置１０の使用状況について説明する。
【００２５】
図１に示すように内輪３０とともに回転軸１５がハウジング１１および外輪２１に対して回転し、玉４０は外輪側軌道面２２および内輪側軌道面３１上を転動する。保持器５０は、玉４０と共に内輪３０と同方向に回転する。回転軸１５を回転させようとする力は、内輪３０、玉４０を介して外輪２１に伝えられる。外輪２１を回転させようとすると、図２に示すように挿入時にＯリング６０を内径方向に圧縮した弾性力による摩擦力でＯリング６０およびハウジング１１間の相対回転が阻止され、Ｏリング６０を環状溝２６に嵌め込んだときの、Ｏリング６０の内径方向に縮小しようとする弾性力による摩擦力でＯリング６０および外輪２１間の相対回転が阻止され、外輪２１およびハウジング１１間のクリープを防止する。
【００２６】
摩擦熱等でハウジング１１内の温度が上昇して高温となる。回転軸１５、内輪３０、玉４０、外輪２１は鉄で作られているため、線膨張係数の違いがごく僅かであり、熱膨張差は余り大きな影響を及ぼさない。
【００２７】
摩擦熱等でハウジング１１内の温度が上昇して高温となる。図３に示すようにハウジング１１はアルミ合金で作られ、外輪２１は鉄で作られているため、線膨張係数の違いが大きく、熱膨張差は大きな影響を及ぼす。第１密閉空間８０、第２密閉空間８１および連通通路２５も高温となって圧力が上昇し、Ｏリング６０の凹み６１の外側が膨らみ、Ｏリング６０を外径方向へ拡大させる。挿入時に内径方向に圧縮された弾性力を高温になってもＯリング６０は持っており、この弾性力で持ってＯリング６０は嵌合穴１２に接触し、摩擦力が発生するので、Ｏリング６０およびハウジング１１間の相対回転が阻止される。
【００２８】
第２密閉空間８１は第１密閉空間８０に比べて体積が小さいので、第２密閉空間８１だけの温度変化による圧力上昇では、Ｏリング６０の凹み６１の外側の膨らみは小さい。第２密閉空間８１を連通通路２５を介して第１密閉空間８０に連通させることによって、第１密閉空間８０、第２密閉空間８１および連通通路２５の温度変化による圧力上昇によって、Ｏリング６０の凹み６１の外側の膨らみが大きくなる。
【００２９】
Ｏリング６０の凹み６１の外側が膨らんでも、環状溝２６にＯリング６０を嵌めた時に内径方向に縮小しようとする弾性力はまだ残っており、この弾性力による摩擦力でＯリング６０および外輪２１間の相対回転が阻止される。また、Ｏリング６０の凹み６１の外側が膨らむことによって、Ｏリング６０の両側面が環状溝２６の側面２８に押し付けられる力が増加し、この押し付け力による摩擦力で持ってＯリング６０および外輪２１間の相対回転が阻止される。こうして、外輪２１およびハウジング１１間のクリープを防止する。
【００３０】
本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００３１】
上述した実施形態は、転がり軸受２０として、玉軸受を使用した。他の実施形態として、転がり軸受２０は、円すいころ軸受、あるいはころ軸受であっても良い。
【００３２】
上述した一実施形態は、外輪２１の両端に一対のシール部材を設けることによって、外輪２１の内周および内輪３０の外周間に第１密閉空間８０を形成した。他の実施形態として、一対の転がり軸受間に間座を配置し、一方の転がり軸受の一端にシール部材を設け、他方の転がり軸受の他端にシール部材を設けることによって、外輪２１の内周および内輪３０の外周間に第１密閉空間を形成しても良い。
【符号の説明】
【００３３】
１１：ハウジング（嵌合部材）、１２：嵌合穴（嵌合面）、２１：外輪、２５：連通通路、２６：環状溝、３０：内輪、４０：玉（転動体）、６０：Ｏリング、６１：凹み、８０：第１密閉空間、８１：第２密閉空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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