(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪、内輪および転動体を有する転がり軸受と、
上記外輪の外周面または上記内輪の内周面に締め代を持たせて嵌合固定されると共に、強磁性型制振合金材料からなる制振部材と
を備え、
上記制振部材の上記外輪または上記内輪に対する嵌合い面におけるその嵌合い面の周方向の歪み量は、絶対値で零を越えかつ４.０×１０−４以下であることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受装置において、
上記歪み量は、絶対値で３.０×１０−４以下であることを特徴とする軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受装置において、
上記強磁性型制振合金材料は、Ｆｅ−Ａｌ系合金材料であることを特徴とする軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受および制振部材を備える軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受装置としては、特開２００４−１０８５３９号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この軸受装置は、回転軸の外周面に配置された玉軸受と、この玉軸受の外輪の外周面とハウジングとの間に嵌合固定された筒状の制振部材とからなる。上記制振部材は、双晶型合金材料からなっている。上記従来の軸受装置は、外輪の外周側に配置された制振部材で、上記回転軸や上記ハウジングから伝達してくる振動を制振減衰して、振動を抑制している。
【０００３】
しかしながら、上記従来の軸受装置では、上記制振部材が、軸受で用いられる鋼材と比較して線膨張係数が大きい双晶型合金材料からなっているので、軸受装置の温度が高くなると、外輪と制振部材との線膨張係数の差異に起因して、外輪と制振部材との間に大きな隙間が発生して、玉軸受が軸方向に抜けでたり外輪と制振部材の嵌合い面にクリープが発生するという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−１０８５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の課題は、振動を減衰できると共に、軸受が軸方向に抜けでず、かつ、制振部材の軸受に対する嵌合い面にクリープが発生しにくい軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、この発明の軸受装置は、
外輪、内輪および転動体を有する転がり軸受と、
上記外輪の外周面または上記内輪の内周面に締め代を持たせて嵌合固定されると共に、強磁性型制振合金材料からなる制振部材と
を備え、
上記制振部材の上記外輪または上記内輪に対する嵌合い面におけるその嵌合い面の周方向の歪み量は、絶対値で零を越えかつ４.０×１０-4以下であることを特徴としている。
【０００６】
尚、この明細書では、圧縮歪みを負の値で表し、引張歪みを正の値で表すことにする。このことから、上記制振部材を、上記内輪の内周面に嵌合固定した場合、上記歪み量が、負の値になり、上記制振部材を、上記外輪の外周面に嵌合固定した場合、上記歪み量が正の値になる。
【０００７】
強磁性型制振合金材料は、歪みがない状態においては制振作用を有する一方、板形状の強磁性型制振合金材料で確かめられているように、ほんの少しでも歪ませると（圧縮歪みまたは引張歪みがほんの少しでも存在すると）、制振作用が著しく低下するということが知られている。このため、強磁性型制振合金材料からなる制振部材を転がり軸受の内輪の内周や外輪の外周に配置して、振動を制振するという思想が存在しなかった。すなわち、強磁性型制振合金材料からなる制振部材を、締め代を持たせて内輪または外輪に嵌合固定した場合、その嵌合固定に起因する歪み（圧縮歪みまたは引張歪み）によって、制振部材の制振性が失われると考えられており、強磁性型制振合金材料からなる制振部材を転がり軸受の内輪の内周や外輪の外周に配置するという思想は存在しなかった。
【０００８】
しかしながら、本発明者は、制振部材を、転がり軸受の外輪の外周面に外嵌固定する場合、または、転がり軸受の内輪の内周面に内嵌固定する場合、すなわち、制振部材の嵌合い面が、閉鎖的で周方向の全周に亘って延びており円筒面である場合においては、制振部材を、強磁性型制振合金材料を用いて形成したとしても、歪み量の絶対値を４.０×１０-4以下に設定すれば、その制振部材が大きな制振性を有することを発見した。
【０００９】
また、本発明者は、制振部材を、強磁性型制振合金材料を用いて形成した場合、温度が高くなっても、制振部材の嵌合い面にクリープが発生せず、かつ、転がり軸受が抜け出でることもないことを見出した。これは、強磁性型制振合金材料は、軸受の材料として用いられる高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）や浸炭鋼（ＳＡＥ５１２０）と略同じ線膨張係数を有しているので、軸受の軌道輪との間の嵌合の状態が温度変動に対して略不変で、嵌合の状態が温度依存性を有さないためであると推測される。
【００１０】
本発明の軸受装置によれば、制振部材が強磁性型制振合金材料からなり、かつ、上記制振部材の上記外輪または上記内輪に対する嵌合い面におけるその嵌合い面の周方向の歪み量が、絶対値で４.０×１０-4以下であるので、軸受が軸方向に抜けでなくて制振部材の軸受に対する嵌合い面にクリープが発生しにくく、かつ、上記制振部材が大きな制振性を有して回転軸やハウジングからの振動を確実に減衰できる。
【００１１】
また、一実施形態の軸受装置は、上記歪み量が、絶対値で３.０×１０-4以下である。
【００１２】
上記実施形態によれば、上記歪み量が、絶対値で３.０×１０-4以下であるので、制振性を格段に大きくすることができる。
また、一実施形態の軸受装置は、上記強磁性型制振合金材料が、Ｆｅ−Ａｌ系合金材料である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の軸受装置によれば、制振部材が強磁性型制振合金材料からなり、かつ、上記制振部材の嵌合い面の周方向の歪み量が、絶対値で４.０×１０-4以下であるので、軸受が軸方向に抜けでなくて制振部材の軸受に対する嵌合い面にクリープが発生しにくく、かつ、回転軸やハウジングからの振動を確実に減衰できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態の軸受装置の軸方向の断面図である。
【００１６】
この軸受装置は、転がり軸受の一例としての玉軸受１と、制振部材２とを有する。上記玉軸受１は、内輪３、外輪４および玉５を有する。上記内輪３は、回転軸６の外周面に嵌合固定されている。また、上記内輪３の軸方向の一方の端面は、回転軸６の段部に当接している。上記玉５は、内輪３の軌道溝と外輪４の軌道溝との間に、保持器（図示しない）によって保持された状態で、周方向に一定の間隔を隔てられて複数配置されている。
【００１７】
上記制振部材２は、強磁性型制振合金材料の一例としてのＦｅ−Ａｌ系合金材料からなっている。上記制振部材２は、外輪４の外周面に外嵌固定されていると同時に、ハウジング７の内周面に内嵌固定されている。上記制振部材２の外輪４に対する嵌合い面８におけるその嵌合い面８の周方向の歪み量は、１.０×１０-4になっている。上記制振部材２は、断面Ｌ字形状をしており、軸方向の一端部が径方向の内方に突出している。上記制振部材２の一端部の突出部の軸方向の内方側の端面は、外輪４の軸方向の一方の端面に当接している。また、上記制振部材２の軸方向の突出部側の端面は、ハウジング７の内周側に形成された段部に当接している。
【００１８】
図２は、制振部材を強磁性型制振合金材料で形成した場合における、筒形状の制振部材の軌道輪（外輪の外周面または内輪の内周面）に対する嵌合い面の周方向の歪み量の絶対値と、制振作用の度合との関係とを表す図である。図２において、横軸は、嵌合い面の周方向の歪み量の絶対値を示している。また、図２において、縦軸に示されている損失係数は、筒状の制振部材の制振効果の度合を示す量である（値が大きい程、減衰作用が大きくなる）。損失係数については、以下の図３以降で詳しく説明する。図２に示すデータにおいて、サンプル制振部材が有する温度は、一定でなくてばらばらである。すなわち、サンプル制振部材には、その温度が常温（２０±１５［℃］）の範囲内であるものおよびその温度が常温の範囲外であるものの両方が含まれている。図中、◆は、サンプル制振部材の材料が強磁性型制振合金材料であるＦｅ−Ａｌ系合金材料のデータである。尚、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）の損失係数は略１０×１０-4であることがわかっている。
【００１９】
図２に示すように、制振部材の嵌合い面の周方向の歪み量の絶対値が４.０×１０-4以下の場合には、いずれのサンプル制振部材も、制振部材の損失係数が１０×１０-4より大きく軸受鋼（ＳＵＪ２）よりも大きくなっている。また、図２に示すように、温度変動に依存して制振部材の嵌合い面にクリープが発生しておらず、かつ、温度変動に依存して制振部材が軌道部材に対して相対移動することがない。また、歪み量の絶対値が３.０×１０-4以下である場合、損失係数が略３０×１０-4以上となっており、サンプル制振部材はＳＵＪ２軸受鋼の略３倍以上の制振性を有している。このことから、強磁性型制振合金材料からなる制振部材を採用した場合、その制振部材の嵌合い面の周方向の歪み量の絶対値を４.０×１０-4以下に設定すれば、振動を確実に制振できて振動を減衰させることができると共に、温度変動が起こっても制振部材の嵌合い面にクリープが発生することを確実に防止でき、かつ、制振部材が軌道部材に対して相対移動することを防止できる。また、制振部材の嵌合い面の周方向の歪み量の絶対値を３.０×１０-4以下に設定すれば、制振性を格段に大きくすることができる。
【００２０】
図３（ａ）は、損失係数を測定する損失係数測定装置の概略を示す模式正面図であり、図３（ｂ）は、その模式側面図である。以下に、図３および後述の図４〜図９を用いて損失係数測定装置および損失係数の決定の仕方について説明する。尚、以下に詳述するように、図３に示す装置は、軌道輪部材３３の外周面上（外輪の外周面上）に被損失係数測定部材である制振部材３２を外嵌固定する形式をとっている。内輪の内周面上に制振部材を内嵌固定する場合においては、その内嵌固定する制振部材と同じ材料でかつその嵌合い面の周方向の圧縮歪みの絶対値と同じ値の嵌合い面の引張歪みを有する軌道輪部材外嵌型の制振部材の損失係数を、その内嵌固定する制振部材の損失係数としている。
【００２１】
図３に示すように、この損失係数測定装置は、架台３１と、被損失係数測定部材である制振部材３２を取り付けるための略円筒形状の軌道輪部材３３と、制振部材３２を架台３１に対して支持する一対の支持部材３４,３５と、振動付与装置３７と、マイクロフォン３９と、フィルタ４１と、エンベロープユニット４２と、ＦＦＴアナライザ４３とを有する。上記軌道輪部材３３は、ＳＵＪ２軸受鋼製の転がり軸受の外輪からなっており、被損失係数測定部材である制振部材３２が取り付けられるようになっている。上記軌道輪部材３３は、制振部材３２および２つの支持部材３４,３５を介して架台３１に支持されている。
【００２２】
上記一対の支持部材３４,３５は、同一の板部材である。上記一対の支持部材３４,３５は、軌道輪部材３３の径方向の断面において、軌道輪部材３３に外嵌された円筒形状の制振部材３２の外周の１／４に対応する円弧の両端から、互いに平行になるように、架台３１まで延びている。一対の支持部材３４,３５は、支持部材３４に平行で、かつ、軌道輪部材３３の中心を通過する平面に対して、面対称になっている。このような方法で制振部材３２に支持部材３４,３５を固定することにより、図４に示すように、制振部材３２の円周を４等分する点を摂動の節とすると共に、波線Ｔ１,Ｔ２で示す振幅を有する振動を実現することができる。ここで、一対の支持部材３４,３５が固定されている接触部Ｓ１,Ｓ２の間のみに着目すると、この間では、制振部材３２は、一次の振動モードで振動している。
【００２３】
上記振動付与部材３７は、ハンマ３８と、ハンマ３８を図３に矢印ａで示す方向に上下させる図示しないアクチュエータと、図示しない加速度ピックアップとを有している。上記ハンマ３８の動作は、上記アクチュエータによって制御されている。上記加速度ピックアップは、ハンマ３８が軌道輪部材３３を打撃する瞬間の加速度を検出している。上記アクチュエータは、上記加速度ピックアップからの信号を受けて、ハンマ３８が軌道輪部材３３の内周側を同じ力で打撃するように、ハンマ３８の動作を制御している。上記ハンマ３８は、軌道輪部材３３の内周側における軌道輪部材３３の中心を通過する上記平面と接触している部分ｂに打撃を加えるようになっている。
【００２４】
上記マイクロフォン３９は、ハンマ３８によって軌道輪部材３３に加えられた振動を音として検出して、音波信号を電圧信号に変換している。上記フィルタ４１は、マイクロフォン３９に接続されている。上記フィルタ４１は、マイクロフォン３９でひろわれた音のうちの所定の周波数域の音以外の音を切り捨てるようになっており、ノイズ音を除去するようになっている。上記エンベロープユニット４２は、検出された振動の波形のピークのみを以下に説明する包絡線として抽出するようになっている。上記ＦＦＴアナライザ４３は、エンベロープユニット４２からの信号を受けて、この信号を周波数解析するようになっている。
【００２５】
図５は、取得された制振部材３２の振動波形の一例を示す図であり、制振部材３２の共振周波数における振動波形を取得したものである。図中、縦軸は制振部材３２からの振動音を電圧変化とした時の出力値（デシベル換算値）を示しており、この出力値の上限側のピーク値と下限側のピーク値との幅が大きいほど制振部材３２の振動の振幅が大きいことを示している。また、横軸は、経過時間を示している。測定結果の波形Ｋに示されるように、振動波形の振幅は、時間の経過と共に小さくなり減衰している。図５において、Ｊは波形Ｋの包絡線を示している。上記エンベロープユニット４２は、この包絡線Ｊを求めるべく振幅のピーク部分のみを抽出するようになっている。また、ＦＦＴアナライザ４３は、エンベロープユニット４２からの信号を解析して、制振部材３２の振動の減衰特性を示す減衰度Ｄ（共振周波数における減衰振動において、１秒当たりの減衰量をデシベル（ｄＢ）表示したもの）を算出するようになっており、更に、この減衰度Ｄと共振周波数ｆとから次の（１）式で表される損失係数ηを算出するようになっている。
η＝Ｄ／２７.２７８５ｆ・・・（１）
【００２６】
図６は、制振部材３２（被損失係数測定部材）を軌道輪部材３３に固定して、共振周波数を測定した結果の一例を示す図である。図中、縦軸は、マイクロフォン３９によって得られた制振部材３２からの振動音を電圧変化に変換した時の出力値を示しており、横軸は、振動音の周波数を示している。図６に示されているように、測定結果の波形にピークが一箇所現れている。このピークが現れている周波数が共振周波数であり、制振部材３２の共振周波数である。
【００２７】
図７は、上記共振周波数に基づく振動波形の経時的な変化の一例を示す図であり、その振幅の内、上半分側のピークの部分のみを抽出した結果を示す図である。図中、縦軸は、上記共振周波数における上記振動音を電圧変化に変換した時の出力値であり、出力値０の位置が振動波形の振幅の中心である。詳しくは、図７において、縦軸の内、紙面左側は、共振周波数における振動音を電圧変化とした時の出力値を示している。また、縦軸の内、紙面右側は、出力値をデシベル（ｄＢ）換算した場合の出力値を示している。また、横軸は、経過時間を示している。出力値が大きいほど制振部材の振動の振幅が大きくなる。
【００２８】
図中、波形Ｈは、図５に示すような振動波形の最大振幅であるピーク部分のみを、エンベロープユニット４２によって抽出したものであり、そのピーク部における出力値と経過時間との関係を示したものである。また、図中、Ｉは、ピーク部分の出力値をデシベル換算した値と経過時間との関係を示したものである。この波形Ｉを直線近似した近似直線Ｊ（振動波形の包絡線）の傾きは、１秒当たりの減衰の度合いをデシベル（ｄＢ）として表すものであり、この傾きの絶対値を採ることで、制振部材の減衰度Ｄを求めることができる。そして、得られた減衰度Ｄの値を、上記（１）式に代入することによって、損失係数ηを求めることができるのである。
【００２９】
図８は、図７に使用された制振部材と異なる制振部材の共振周波数を測定したときの他の例を示す図であり、図９は、その異なる制振部材を用いた場合の最大振幅の経時的変化の他の例を示す図である。
【００３０】
図６および図７に示すように、一つ目の制振部材の試料は、共振周波数が４６０６［Ｈｚ］、減衰度が１１９９.２［ｄＢ／ｓｅｃ］、損失係数ηが９５.４１×１０-4になっている一方、図８および図９に示すように、二つ目の制振部材の試料は、共振周波数が３９００［Ｈｚ］、減衰度が１４９１［ｄＢ／ｓｅｃ］、損失係数ηが１４０.１０×１０-4になっている。上記損失係数測定装置を用いてこのように損失係数を測定するようになっている。
【００３１】
上記実施形態の軸受装置によれば、制振部材２が強磁性型制振合金材料からなり、かつ、制振部材２の外輪４に対する嵌合い面８におけるその嵌合い面８の周方向の歪み量の絶対値が、４.０×１０-4以下であるので、玉軸受１が軸方向に抜けでなくて制振部材２の外輪４の外周面に対する嵌合い面８にクリープが発生しにくく、かつ、制振部材２は大きな制振性を有して回転軸６やハウジング７からの振動を確実に減衰できる。
【００３２】
また、上記実施形態の軸受装置によれば、嵌合い面８の周方向の歪み量が、絶対値で３.０×１０-4以下であるので、損失係数を、略３０×１０-4以上にすなわちＳＵＪ２軸受鋼の略３倍以上に格段に大きくすることができ、制振性を格段に大きくすることができる。
【００３３】
尚、上記実施形態の軸受装置では、嵌合い面８の歪み量が、１.０×１０-4であったが、制振部材の嵌合い面の周方向の歪み量の絶対値を、零を越えかつ４.０×１０-4以下にすると、上記実施形態と同様の作用効果を獲得することができる。
【００３４】
また、上記実施形態の軸受装置では、強磁性型制振合金材料の一例としてのＦｅ−Ａｌ系合金材料からなる制振部材２を採用したが、この発明では、Ｆｅ−Ｃｒ系合金材料（例えば、サイレンタロイ（登録商標）やジェンタロイ（登録商標）等）等のＦｅ−Ａｌ系合金材料以外の強磁性型制振合金材料からなる制振部材を採用しても良く、この場合、Ｆｅ−Ａｌ系合金材料の制振部材を採用したときと同様の作用効果を獲得できる。
【００３５】
また、上記実施形態の軸受装置では、制振部材２を、外輪４の外周面に外嵌固定したが、制振部材を、内輪の内周面に内嵌固定しても良い。この場合、歪み量が負になるが、図２から明らかなように、制振部材の嵌合い面におけるその嵌合い面の円周方向の歪み量の絶対値を、零を越えかつ４.０×１０-4以下にすると、上記実施形態と同様の作用効果を獲得することができる。
【００３６】
尚、上記実施形態の軸受装置では、玉軸受１に筒状の制振部材２を嵌合固定したが、円筒ころ軸受や円錐ころ軸受等の玉軸受以外の転がり軸受の軌道輪に制振部材を嵌合固定しても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態の軸受装置の軸方向の断面図である。
【図２】制振部材を強磁性型制振合金材料で形成した場合における、制振部材の軌道輪に対する嵌合い面の周方向の歪み量と、制振作用の度合との関係とを表す図である。
【図３】損失係数を測定する損失係数測定装置の模式図である。
【図４】制振部材の円周を４等分する点を摂動の節とすると共に、波線で示す振幅を有する振動を表す図である。
【図５】取得された制振部材の振動波形の一例を示す図である。
【図６】制振部材を軌道輪に固定して、共振周波数を測定した結果の一例を示す図である。
【図７】上記共振周波数に基づく振動波形の経時的な変化の一例を示す図である。
【図８】図７に使用された制振部材と異なる制振部材の共振周波数を測定したときの他の例を示す図である。
【図９】図７に使用された制振部材と異なる制振部材を用いた場合の最大振幅の経時的変化の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  玉軸受
２,３２  制振部材
３  内輪
４  外輪
５  玉
６  回転軸
７  ハウジング
８  嵌合い面
【図１】
0004715354.tif 000002
【図２】
0004715354.tif 000003
【図３】
0004715354.tif 000004
【図４】
0004715354.tif 000005
【図５】
0004715354.tif 000006
【図６】
0004715354.tif 000007
【図７】
0004715354.tif 000008
【図８】
0004715354.tif 000009
【図９】
0004715354.tif 000010