(57)【要約】【課題】保持した転がり軸受を介して受ける重荷重に対する耐久寿命を十分に確保できる構造を実現する。【解決手段】取付面４、４を含む第一の仮想平面と転がり軸受用ハウジング１ｃの内径面の中心軸とのずれの大きさｈと、曲面部６、６のうち、円筒状保持部２の中心軸に対し直交する第二の仮想平面に関する断面形状の曲率半径ｒと、上記取付面４、４の最も近い部分同士の間隔である、上記転がり軸受用ハウジング１ｃの取付内寸Ｌと、上記円筒状保持部２の外径２Ｒ1 とを、所定の関係に規制する。又、上記曲面部６、６の平滑面とする。これにより、これら両曲面部６、６への応力集中を緩和して、上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の外輪を内嵌保持する為の円筒状保持部と、この円筒状保持部の外周面の円周方向２個所位置から互いに反対方向に突出し、それぞれの片側面を互いに同一平面上に位置する取付面とし、これら両取付面と上記円筒状保持部の外周面とを１対の曲面部により連続させた取付フランジ部とを備えた転がり軸受用ハウジングに於いて、
上記両取付面を含む第一の仮想平面と上記ハウジングの内径面の中心軸とのずれの大きさをｈとし、
上記両曲面部のうち、上記円筒状保持部の中心軸に対し直交する第二の仮想平面に関する断面形状の曲率半径をｒとし、
上記両取付面の最も近い部分同士の間隔である、上記ハウジングの取付内寸をＬとし、  上記円筒状保持部の外径を２Ｒ1 とした場合に、
上記曲率半径ｒと、
上記ずれの大きさｈと上記取付内寸Ｌと上記円筒状保持部の外径の１／２であるＲ1 とから、
Ｒth＝｛（Ｌ／２）2 ＋ｈ2 −Ｒ12｝／２（Ｒ1 −ｈ）
により求められるパラメータＲthとの比が、
０．４＜ｒ／Ｒth＜１．０
である事を特徴とする転がり軸受用ハウジング。
【請求項２】
転がり軸受の外輪を内嵌保持する為の円筒状保持部と、この円筒状保持部の外周面の円周方向２個所位置から互いに反対方向に突出し、それぞれの片側面を互いに同一平面上に位置する取付面とし、これら両取付面と上記円筒状保持部の外周面とを１対の曲面部により連続させた取付フランジ部とを備えた転がり軸受用ハウジングに於いて、
上記両取付面を含む第一の仮想平面と上記ハウジングの内径面の中心軸とのずれの大きさをｈとし、
上記両曲面部のうち、上記円筒状保持部の中心軸に対し直交する第二の仮想平面に関する断面形状の曲率半径をｒとし、
上記両取付面の最も近い部分同士の間隔である、上記ハウジングの取付内寸をＬとした場合に、
上記曲率半径ｒと、
上記取付内寸Ｌの１／２であるＬ／２との比が、
０．０３＜ｒ／（Ｌ／２）
である事を特徴とする転がり軸受用ハウジング。
【請求項３】
曲面部の表面が平滑面である、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した転がり軸受用ハウジング。
【請求項４】
取付面と曲面部とが滑らかに連続している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した転がり軸受用ハウジング。
【請求項５】
請求項３〜４のうちの何れか１項に記載した転がり軸受用ハウジングを造る為に、先ず、円筒状保持部の外周面と両取付フランジ部との連続部である、これら両取付面の付根部分の形状を平面とした後、これら平面を検査面としてこれら付根部分の内部欠陥検査を行なってから、これら平面に機械加工を施して、断面形状の曲率半径がｒである曲面部とする、転がり軸受用ハウジングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受を保持するハウジングの改良及びその製造方法に関する。
【０００２】
風力発電装置や船舶等の一般産業機械に使用される転がり軸受を保持する為のハウジングは、使用される環境、設置条件等を考慮して様々な構造のものが発明されている。
例えば、図８は、転がり軸受用ハウジングの従来構造の第１例として、特許文献１に記載された構造を示している。この転がり軸受用ハウジング１の構造は、図示しない転がり軸受の外輪を内嵌保持する為の円筒状保持部２と、この円筒状保持部２の外周面の円周方向２個所位置から互いに反対方向に突出した取付フランジ部３、３とを備える。これら両取付フランジ部３、３は、それぞれの片側面を、互いに同一平面上に位置する取付面４、４としている。
又、図９〜１０は、上記特許文献１に記載された構造ではないが、やはり従来から知られている従来構造の第２例を示している。この従来構造の第２例の転がり軸受用ハウジング１ａは、図示しない転がり軸受の外輪を内嵌保持する為の円筒状保持部２と、この円筒状保持部２の外周面の円周方向２個所位置から互いに反対方向に突出した取付フランジ部３、３と、これら両取付フランジ３、３の強度を補う為のリブ部８とを備える。このうちの取付フランジ部３、３は、それぞれの片側面を互いに同一平面上に位置する取付面４、４とし、これら両取付面４、４と上記円筒状保持部２の外周面５とを、それぞれ曲面部６、６により連続させている。
上述の様な構造の転がり軸受用ハウジング１ａの場合、上記両曲面部６、６の曲率半径が小さい為、保持した転がり軸受を介して重荷重を受けた場合に、上記両曲面部６、６が応力集中により損傷する可能性があると言った問題がある。そこで、この様な問題を解決する為には、上記両曲面部６、６の曲率半径を大きくする事が容易に考えられるが、設計的な制限の為、単に上記曲率半径を大きくする事が難しい場合もある。
又、上述の様な構造の転がり軸受用ハウジング１ａは、鋳造により製作する事が多く、通常の上記両曲面部６、６は、鋳造したままの鋳肌面である。この為、これら両曲面部６、６の表面は粗く、亀裂発生の起点となり得る部分が多数存在する為、強度確保と軽量化との両立が難しいと言った問題がある。
又、図１０に示す様に、上記両取付面４、４は、斜格子で示す取り代１０（鋳造したままの鋳肌面）に機械加工を施して（斜格子部分を取り除いて）、滑らかで平坦な面としている為、上記両曲面部６、６とこれら両取付面４、４との連続部にはこの両曲面部６、６側が突出した形状の段部１１を生じ、この段部１１に応力集中に基づく亀裂が発生する可能性があると言った問題もある。
【０００３】
そこで、上述の問題を解決する為、図１１〜１２に示す転がり軸受用ハウジング１ｂの様に、曲面部６、６の他にこれら両曲面部６、６の曲率半径よりも小さな曲率半径の第２の曲面部９、９を、これら両曲面部６、６と取付面４、４との間に設ける構造が、やはり従来から知られている。この様な構造にする事で、上述した従来構造の第２例の様な前記段部１１（図１０参照）が生じる事を防止できる。
しかし、上述の様な構造にしても、十分な上記両曲面部６、６の曲率半径を十分には確保できていない為、これら両曲面部６、６が応力集中により損傷する可能性があると言った問題は、必ずしも十分には解決されない。又、上記両曲面部６、６は鋳造したままの鋳肌面である為、表面は粗く、亀裂発生の起点となり得る部分が多数存在する為、強度確保と軽量化との両立が難しいと言った問題も、必ずしも十分には解決されない。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３７１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、保持した転がり軸受を介して受ける重荷重に対する耐久性を十分に確保できる転がり軸受用ハウジング及びその製造方法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】
【０００６】
本発明の対象となる転がり軸受用ハウジングは、何れの発明に関しても、転がり軸受の外輪を内嵌保持する為の円筒状保持部と、この円筒状保持部の外周面の円周方向２個所位置から互いに反対方向に突出し、それぞれの片側面を互いに同一平面上に位置する取付面とし、これら両取付面と上記円筒状保持部の外周面とを１対の曲面部により連続させた取付フランジ部とを備えている。
この様な構造で本発明の規定するのに、上記両取付面を含む第一の仮想平面と上記ハウジングの内径面の中心軸とのずれの大きさ（取付面のオフセット量）をｈとし、
上記両曲面部のうち、上記円筒状保持部の中心軸に対し直交する第二の仮想平面に関する断面形状の曲率半径をｒとし、
上記両取付面の最も近い部分同士の間隔である、上記ハウジングの取付内寸をＬとし、  上記円筒状保持部の外径（外周面の直径）を２Ｒ1 とする。
【０００７】
特に、請求項１に記載した転がり軸受用ハウジングの場合には、
上記曲率半径ｒと、
上記ずれの大きさｈと上記取付内寸Ｌと上記円筒状保持部の外径の１／２であるＲ1 とから、
Ｒth＝｛（Ｌ／２）2 ＋ｈ2 −Ｒ12｝／２（Ｒ1 −ｈ）
により求められるパラメータＲthとの比を、
０．４＜ｒ／Ｒth＜１．０
とする。
【０００８】
一方、請求項２に記載した転がり軸受用ハウジングの場合には、
上記曲率半径ｒと、
上記取付内寸Ｌの１／２であるＬ／２との比を、
０．０３＜ｒ／（Ｌ／２）
とする。
【０００９】
又、上述の請求項１〜２のうち何れか１項に記載した転がり軸受用ハウジングを実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、上記両曲面部の表面を平滑面にする。
又、上述の請求項３に記載した様な転がり軸受用ハウジングを実施する場合に更に好ましくは、請求項４に記載した様に、上記両取付面と上記両曲面部とが滑らかに連続する構造とする。
【００１０】
又、上記請求項５に記載した転がり軸受用ハウジングの製造方法は、上記請求項３〜４  のうち何れか１項に記載した車輪支持用軸受ユニットの製造方法であって、先ず、前記円筒状保持部の外周面と前記両取付フランジ部との連続部である、これら両取付面の付根部分の形状を平面とした後、これら平面を検査面としてこれら付根部分の内部欠陥検査を行なってから、これら平面に機械加工を施して、断面形状の曲率半径がｒである曲面部とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述の様な本発明によれば、保持した転がり軸受を介して受ける重荷重に対して優れた耐久性を確保できる転がり軸受用ハウジングを実現できる。
先ず、上記ハウジングの構造を請求項１又は請求項２の何れか１項に記載した様に規制している為、円筒状保持部の外周面と取付面とを連続させた曲面部への応力集中率を低減する事ができる。
又、上記両曲面部は通常、鋳造したままの鋳肌面であるが、請求項３に記載した発明の様に、これら曲面部の表面を、機械加工により平滑面とすれば、亀裂発生の起点となる微小な凹凸をなくして、上記両曲面部の強度を高くする事ができる。
更に、請求項４に記載した様に、これら両曲面部と上記両取付面との連続部を、段部が存在しない滑らかな形状とすれば、応力集中に基づく亀裂が発生する事を防止できる。
【００１２】
又、上述の請求項５に記載した様な転がり軸受用ハウジングの製造方法によれば、品質検査精度の向上、欠陥品の早期発見、優れた耐久性の確保を図れる。
先ず、上記円筒状保持部の上記外周面と上記両取付フランジ部との連続部である、これら両取付面の付根部分の形状を平面とした後、これら平面を検査面としている為、内部欠陥検査で使用する垂直型のＵＴ検査が探傷可能となり、上記両付根部分の内部欠陥検査を正確に行なう事ができて、比較的早期の製造工程で欠陥品を発見する事ができる。この為、無駄な加工を省略して、製造コストの低減を図れる。
更に、その後、上記平面に機械加工を施して、滑らかな曲面部とすれば、内部欠陥がなく、しかも表面に亀裂発生の起点となる様な微小な凹凸が存在せずに、上記両曲面部の強度が高い転がり軸受用ハウジングを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態の第１例］  
図１〜２は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の対象となる転がり軸受用ハウジング１ｃに於いて、本例の特徴部分以外の基本構造等、その他の部分の構造及び作用は、前述の図９〜１０に示した転がり軸受用ハウジング１ａの場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００１４】
本例の場合には、両取付面４、４を含む第一の仮想平面（図１に表された平面と直交する平面）と転がり軸受用ハウジング１ｃの内径面の中心軸とのずれの大きさをｈとし、
両曲面部６、６のうち、円筒状保持部２の中心軸に対し直交する第二の仮想平面（図１に表された平面と平行な平面）に関する断面形状の曲率半径をｒとし、
上記両取付面４、４の最も近い部分同士の間隔である、上記転がり軸受用ハウジング１ｃの取付内寸をＬとし、
上記円筒状保持部２の外径を２Ｒ1 とした場合に、
上記ずれの大きさｈと上記取付内寸Ｌと上記円筒状保持部２の外径Ｒ1 とから、
Ｒth＝｛（Ｌ／２）2 ＋ｈ2 −Ｒ12｝／２（Ｒ1 −ｈ）
により求められるパラメータＲthと、上記曲率半径ｒとの比を、
０．４＜Ｒ／Ｒth＜１．０
としている。
【００１５】
上述の様な寸法関係で造られた上記転がり軸受用ハウジング１ｃは、保持した転がり軸受を介して重荷重を受けた場合でも、上記両曲面部６、６への応力集中率を低減できる。図２は、異なるサイズのハウジング（ｍｏｄｅｌ−１〜４）に対して、ｒ／Ｒthを変化させてＦＥＭ（有限要素法）解析を行なった結果である。この解析の結果から、０．４＜ｒ／Ｒthで応力集中率は減少して約１．４に近づき、ｒ／Ｒthが１に近づくにつれて約１．２に近づく（応力が集中しにくくなる）事が分かる。つまり、０．４＜ｒ／Ｒth＜１．０の範囲で明らかに応力集中率が低減している。尚、この比ｒ／Ｒthが１以上になると、耐久性は確保できても、両取付フランジ部３、３の大型化により、上記転がり軸受用ハウジング１ｃ全体としての小型・軽量化の妨げとなる。
【００１６】
［実施の形態の第２例］  
図３〜４は、請求項２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、両取付面４、４を含む第一の仮想平面（図３に表された平面と直交する平面）と転がり軸受用ハウジング１ｄの内径面の中心軸とのずれの大きさをｈとし、
両曲面部６、６のうち、円筒状保持部２の中心軸に対し直交する第二の仮想平面（図３に表された平面と平行な平面）に関する断面形状の曲率半径をｒとし、
上記両取付面４、４の最も近い部分同士の間隔である、上記転がり軸受用ハウジング１ｄの取付内寸をＬとし、
上記円筒状保持部２の外径を２Ｒ1 とした場合に、
上記曲率半径ｒと、上記取付内寸Ｌの１／２であるＬ／２との比を、
０．０３＜ｒ／（Ｌ／２）
としている。
【００１７】
上述の様な寸法関係で造られた上記転がり軸受用ハウジング１ｄも、保持した転がり軸受を介して重荷重を受けた場合でも、上記両曲面部６、６への応力集中率を低減できる。図４は、異なるサイズのハウジングに対して、上記ｒ／（Ｌ／２）を変化させてＦＥＭ解析を行なった結果である。解析結果からｒ／（Ｌ／２）が０．０３よりも大きくなると明らかに応力集中率が低減して、約１．４に近づく事が分かる。尚、本例の場合、上記転がり軸受用ハウジング１ｄの小型・軽量化（両取付フランジ部３、３の基端部と相手面との干渉防止）を考えて、上記比ｒ／（Ｌ／２）を０．２０以下、更に好ましくは０．１５以下に抑える。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００１８】
［実施の形態の第３例］  
図５〜６は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、請求項１〜２のうちの少なくとも何れかの項に記載した寸法関係を満たす転がり軸受用ハウジング１ｅの両曲面部６、６に機械加工を施し、これら両曲面部６、６の表面を平滑面にしている。又、両取付面４、４と上記両曲面部６、６とを滑らかに連続させている。
【００１９】
上述の様な構造の場合、上記両曲面部６、６に、鋳造したままの鋳肌面の場合に存在する、亀裂発生の起点となり易い、微小な凹凸が存在しない。この為、上記両曲面部に亀裂等の損傷が生じにくくできて、強度を高くできる。更に、上記両取付面４、４と上記両曲面部６、６とを滑らかに連続させており、これら両取付面４、４と両曲面部６、６との連続部に段部１１（図１０参照）が存在しない為、この段部１１が存在する場合に生じる応力集中による損傷を防止する事もできる。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した実施の形態の第２例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００２０】
［実施の形態の第４例］  
図７は、請求項３〜５に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の製造方法を実施する場合には、先ず、円筒状保持部２の外周面５と取付フランジ部３との連続部である、取付面４の付根部分に、この部分に形成すべき曲面部６の中間部（好ましくは中央部分）の接線方向に対して平行な平面７（図７の鎖線部分）を形成する。そして、この平面７を検査面として、内部欠陥検査で使用する垂直型のＵＴ検査（超音波探傷法，ＤＩＮ  ＥＮ１２６８０−３）での探傷を行なう。この為、上記付根部分の内部欠陥検査を正確に行なう事ができて、比較的早期の製造工程で欠陥品を発見する事ができる。
その後、上記平面７と上記取付面４の取り代１０とに（図７の斜格子部分に）機械加工を施す（斜格子部分を取り除く）事で、滑らかな断面形状を持ち、曲率半径がｒである曲面部６とする。更に、この曲面部６と上記取付面４との連続部も滑らかにする。この様な本例の製造方法によれば、保持した転がり軸受を介して受ける重荷重に対する耐久寿命を十分に確保できる構造の転がり軸受用ハウジングを、内部に欠陥を有する素材にまで仕上加工を施す様な無駄を無くす事で、効率良く製造できる。この為、転がり軸受用ハウジングの製造コスト低減を図れる。
その他の部分の構成及び作用に就いては、上述した実施の形態の第３例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す正面図。
【図２】同じく、ＦＥＭ解析の結果を示す図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す正面図。
【図４】同じく、ＦＥＭ解析の結果を示す図。
【図５】本発明の実施の形態の第３例を示す正面図。
【図６】同じく、図５のＡ部拡大図。
【図７】本発明の実施の形態の第４例を示す図６と同様の図。
【図８】従来の転がり軸受用ハウジングの第１例を示す正面図。
【図９】同第２例を示す正面図。
【図１０】同じく、図９のＢ部拡大図。
【図１１】従来の転がり軸受用ハウジングの第３例を示す正面図。
【図１２】同じく、図１１のＣ部拡大図。
【符号の説明】
【００２２】
１、１ａ、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ  転がり軸受用ハウジング
２  円筒状保持部
３  取付フランジ部
４  取付面
５  外周面
６  曲面部
７  平面
８  リブ部
９  第２の曲面部
１０  取り代
１１  段部
【図１】
2008286277.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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