(57)【要約】【課題】軸方向の荷重が大きい場合においても、玉傷の発生を防止することができる玉軸受を提供する。【解決手段】内周面に外輪軌道を設けた外輪と、外周面に内輪軌道を設けた内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に配設された複数の玉と、玉を転動自在に保持する保持器とを備えた玉軸受において、内輪軌道の曲率半径を玉の直径の５１パーセント以上、かつ５３パーセント以下とし、内輪軌道の溝深さを、玉の直径の１８パーセント以上、かつ２４パーセント以下とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を設けた外輪と、外周面に内輪軌道を設けた内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に配設された複数の玉と、該玉を転動自在に保持する保持器とを備えた玉軸受において、
前記内輪軌道の曲率半径を玉の直径の５１パーセント以上、かつ５３パーセント以下としたことを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
請求項１において、
前記内輪軌道の溝深さを、玉の直径の１８パーセント以上、かつ２４パーセント以下としたことを特徴とする玉軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記内輪の外周面と内輪軌道との稜に、円弧面を形成したことを特徴とする玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向に衝撃荷重を受ける条件下で用いられる玉軸受であって、特に自動車用のオルタネータ等のエンジンに装着する機器に用いられる玉軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の玉軸受は、内輪に設けた内輪軌道の曲率半径を玉の直径の５０．５％以上、かつ５２％未満に、外輪に設けた外輪軌道の曲率半径を玉の直径の５２％以上、かつ５５％未満に設定し、内輪および外輪における最大接触面圧の差を小さくして内輪におけるフレーキングの発生を抑制し、玉軸受の寿命の向上を図っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１２５２５９号公報（第２−３頁
【００１４】−
【００２２】、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の玉軸受は、軸方向荷重の比較的少ない通常の使用条件においては有効であるが、自動車用のオルタネータ等のように軸方向に衝撃荷重を受ける条件下で用いられる玉軸受においては、その軸方向の荷重によって玉が内輪の外周面と内輪軌道との肩部に乗り上げて玉に傷（以下、玉傷という。）が発生し、この玉傷のある玉が転動することにより異音が発生すると共に、玉の保護のために形成してある表面処理膜を傷により剥がしてしまい、結果としてこれらにより玉軸受の寿命を低下させる場合があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、軸方向の荷重が大きい場合においても、玉傷の発生を防止することができる玉軸受を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、内周面に外輪軌道を設けた外輪と、外周面に内輪軌道を設けた内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に配設された複数の玉と、該玉を転動自在に保持する保持器とを備えた玉軸受において、前記内輪軌道の曲率半径を玉の直径の５１パーセント以上、かつ５３パーセント以下としたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記内輪軌道の溝深さを、玉の直径の１８パーセント以上、かつ２４パーセント以下としたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明による玉軸受の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態を示す半断面図、図２は実施の形態の内輪の拡大断面図である。
図１、図２において、１は転がり軸受としての玉軸受である。
【０００９】
２は外輪であり、合金鋼等の鋼材で製作され、その内周面２ａに玉軸受１の凹形状の球面（球状凹面という。）に形成された外輪軌道２ｂが設けられる。
また、その外周面は円筒面に成形されており、図示しないハウジング等に嵌合して固定される。
３は内輪であり、合金鋼等の鋼材で製作され、その外周面３ａに玉軸受１の曲率半径ＲＡの球状凹面に形成された内輪軌道３ｂが設けられ、外周面３ａと内輪軌道３ｂの稜には円弧面３ｃが形成されている。
【００１０】
図２に示す寸法Ａは外周面３ａからの内輪軌道３ｂの溝深さを表す。
また、内輪３の内周面は円筒面に成形されており、図示しない回転軸等に嵌合して連動して回転する。
４は保持器であり、樹脂材料やこれをガラス繊維等の繊維で強化した樹脂材料等により冠状に成形された冠型保持器等である。
【００１１】
５は転動体としての玉であり、合金鋼等の鋼材で製作され、外輪２に設けた外輪軌道２ｂとこれに対向する内輪３に設けた内輪軌道３ｂとの間に転動自在に複数設けられており、互いの接触を防止するための保持器４に保持されて所定のピッチで配設される。
６はシールド板であり、合金鋼等の板材で製作された芯金とその周りにゴム材料で形成されたシール体とで構成されて玉５の両側に配置され、外部からの塵芥や泥水の浸入を防止すると共に潤滑剤としてのグリースを玉５の周囲の空間７に封止する。
【００１２】
上記の構成の作用について説明する。
本実施の形態の玉軸受１の外輪２は、自動車用のオルタネータ等の機器のハウジングに圧入等によって固定され、内輪３はオルタネータ等の回転軸に圧入されて回転軸と連動して回転する。
また、内輪軌道３ｂと外輪軌道２ｂの曲率半径は、玉５の直径の５０％（つまり玉５の半径）より僅かに大きく設定され、軸方向に僅かな遊びを持たせて組立てられる。
【００１３】
このような玉軸受１においては、エンジンの軸方向の振動や車両の縁石への乗り上げ等により軸方向の衝撃荷重を受けた場合は、内輪３が図１に示す軸方向に移動し、玉５が内輪軌道３ｂと外輪軌道２ｂに挟持されて内輪３の軸方向、すなわち回転軸の軸方向の移動を制限して、回転軸に装着されている部品、例えばオルタネータの回転子の他の部品への接触等を防止している。
【００１４】
この玉５が内輪軌道３ｂと外輪軌道２ｂに挟持された時に、内輪軌道３ｂと外輪軌道２ｂには玉５の押圧によって弾性領域内の変形が生じ、これに伴う接触面圧が発生する。一般にこの接触面圧は内輪軌道３ｂの曲率半径ＲＡと玉５の半径との差が大きいほど高くなる。
また、この弾性領域内の変形によって内輪３の外周面３ａと内輪軌道３ｂの稜（以下、肩部という。）に玉５が接触してしまう場合があり、特に内輪軌道３ｂの曲率半径が玉５の半径に近いほど肩部への接触が発生しやすくなり、肩部と接触した場合は、局所的に面圧が過大となり玉５を傷つけたり、玉５の保護のための表面処理膜を傷により剥がしてしまったりして、結果として玉軸受１の寿命を低下させる。
【００１５】
以上のことを考慮して軸方向に荷重を受けた場合の玉軸受１の許容値を定量的に求めるため、内輪３の内輪軌道３ｂの溝深さＡとその曲率半径ＲＡとの各種の寸法の組合せにより玉軸受１が受持つことができる軸方向荷重の最大値（以下、最大軸方向荷重という。）を計算により求めた。
図３は、本実施の形態の玉軸受１の最大軸方向荷重を示すグラフである。
【００１６】
図３において、横軸は計算に用いた内輪軌道３ｂの溝深さＡと内輪軌道３ｂの曲率半径ＲＡをそれぞれ玉５の直径に対する百分比で示したものであり、これらの組合せを内輪軌道溝深さの百分比／内輪軌道曲率半径の百分比のように記して示す。
また、縦軸は上記の組合せのときの最大軸方向荷重の計算値である。
【００１７】
なお、計算はＪＩＳ  Ｂ  １５１３に規定されている呼び番号６２０３相当の玉軸受１に、半径方向荷重として一般の使用条件での上限値である動定格荷重の１５％をかけた場合について計算した。
また、上記の玉軸受１の許容軸方向荷重は２４００Ｎである。
図３に示すように、内輪軌道３ｂの曲率半径ＲＡが５１％以上であれば許容軸方向荷重２４００Ｎを上回ることができる。
【００１８】
つまり、曲率半径ＲＡが５１％より小さくなると、玉５の半径と曲率半径ＲＡとの差が僅かとなるため、弾性域内の変形によって肩部に乗り上げるときの軸方向荷重が低下し、結果として最大軸方向荷重が低下することを示しており、５１％以上とすることで肩部への玉５の乗り上げが許容軸方向荷重以下の使用においては発生しないことを示している。
【００１９】
また、図示しないが内輪軌道３ｂの曲率半径ＲＡが５３％より大きくなると接触面圧の許容値である２０００ＭＰａを上回ってしまい、玉軸受１の疲れ寿命を低下させる。
すなわち、内輪軌道３ｂの曲率半径ＲＡには適値が存在し、その範囲は玉５の直径に対する百分比で５１％以上、かつ５３％以下であることがわかる。
【００２０】
また、肩部、つまり内輪３の外周面３ａと内輪軌道３ｂとの稜に円弧面３ｃを形成することによって、玉５の玉傷の発生を更に防止することができる。
内輪軌道３ｂの溝深さＡは、曲率半径ＲＡが５１％において溝深さＡが１７％以上であれば許容軸方向荷重を上回ることができ、溝深さＡが深いほど最大軸方向荷重が向上することがわかる。
【００２１】
また、溝深さＡを深くするためには、内輪３の外周面３ａの直径を大きくすることが必要になるが、これを大きくし過ぎると保持器４に接触するため、その限度は玉５の直径に対する百分比で２４％以下である。
すなわち、内輪軌道３ｂの溝深さＡの範囲は玉５の直径に対する百分比で１７％以上、かつ２４％以下が適当であり、望ましく１８％以上、かつ２４％以下とするのがよい。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態では、内輪の内輪軌道の曲率半径を玉の直径の５１％以上、かつ５３％以下としたことによって、軸方向荷重が大きい場合においても玉の肩部への乗り上げを防止して玉傷による異音の発生を防止することができると共に、接触面圧を許容値以下に抑えて疲れ寿命を向上させることができる。
【００２３】
また、肩部を円弧面で形成するようにしたことによって、玉傷の発生を更に防止することができる。
更に、内輪軌道の溝深さを玉の直径の１７％以上（望ましく１８％以上）、かつ２４％以下としたことによって、玉軸受の最大軸方向荷重を向上することができると共に保持器への接触を防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、内輪の内輪軌道の曲率半径を玉の直径の５１％以上、かつ５３％以下としたことによって、軸方向荷重が大きい場合においても玉の肩部への乗り上げを防止して玉傷による異音の発生を防止することができると共に、接触面圧を許容値以下に抑えて疲れ寿命を向上させることができるという効果が得られる。
【００２５】
また、内輪軌道の溝深さを玉の直径の１７％以上（望ましく１８％以上）、かつ２４％以下としたことによって、玉軸受の最大軸方向荷重を向上することができると共に保持器への接触を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す半断面図
【図２】実施の形態の内輪を示す拡大断面図
【図３】実施の形態の玉軸受の最大軸方向荷重を示すグラフ
【符号の説明】
１    玉軸受
２    外輪
２ａ  内周面
２ｂ  外輪軌道
３    内輪
３ａ  外周面
３ｂ  内輪軌道
３ｃ  円弧面
４    保持器
５    玉
６    シールド板
７    空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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