(57)【要約】【課題】剛性を低下させずに、転がり軸受を通じての振動伝達を抑制する。【解決手段】転がり軸受５の外輪２の外周または内輪３の内周には、ダンパー６が嵌合装着される。ダンパー６は、スリーブ状で、それぞれ剛性の異なる複数種類のピース７（７ａ，７ｂ，７ｃ）からなる。各ピース７は、転がり軸受５の円周方向に沿って互いに隣接する状態で配列されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受と、この転がり軸受の外輪の外周または内輪の内周に嵌合装着されるダンパーとを備えた転がり軸受装置において、
前記ダンパーは、それぞれ剛性の異なる複数種類のピースからなり、前記複数種類の各ピースは、前記転がり軸受の円周方向に沿って他の種類のピースと隣接する状態で配列されている、転がり軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり軸受装置において、
前記複数種類のピースのうち、少なくとも各種類毎に１個のピースを含むように配列された所定数のピースを一組として、このピースの組の数Ｓｍは、前記転がり軸受の転動体の個数をＺ、ｎを正の整数とすれば、
Ｓｍ＞Ｚ、かつ、Ｓｍ≠ｎＺ±１
である、転がり軸受装置。
【請求項３】
転がり軸受と、この転がり軸受の外輪の外周または内輪の内周に嵌合装着されるダンパーとを備えた転がり軸受装置において、
前記ダンパーは、それぞれ剛性の異なる複数種類の中空円板状のピースからなり、前記複数種類の各ピースは、前記転がり軸受の軸方向に沿って他の種類のピースと隣接する状態で配列されている、転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダンパー機能を有する転がり軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両用の変速機などでは、ギヤの噛み合いなどに起因して振動が発生するが、この振動は、前記ギヤが設けられる回転軸から、この回転軸を回転自在に支持する転がり軸受を経て、ケーシングへと伝達され、騒音となる。
【０００３】
この他、回転軸を転がり軸受で回転自在に支持するような各種の機械装置では、前記転がり軸受の内輪から外輪へ、または外輪から内輪に向けて振動が伝達されることがある。
【０００４】
これに対し、従来、外輪とケーシングとの嵌め合い部分に振動減衰装置を介装したものが考えられている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
前記振動減衰装置は、転がり軸受の外輪の外周面と、ケーシングの内周面との間に同心に層状に介装された弾性薄板を備え、この弾性薄板の内径側もしくは外径側の環状空間は、スペーサにより複数の部屋に仕切られ、各部屋には粘性流体が封入された構成となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５２−１２９８５８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、転がり軸受の外輪の外周面と、ケーシングの内周面との間に粘性流体が介在するので、主としてラジアル方向の荷重に対する剛性が不十分で、使用時に、ケーシングに対して回転軸が相対的に傾いたり径方向に位置ずれする等の変位量が大きく、回転軸にギヤが取り付けられている場合は、そのギヤの噛み合いが変化するおそれがある。
【０００８】
本発明は、負荷に対する剛性を低下させることなく、転がり軸受を通じての振動伝達を抑制することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を達成するために、転がり軸受と、この転がり軸受の外輪の外周または内輪の内周に嵌合装着されるダンパーとを備えた転がり軸受装置において、前記ダンパーは、それぞれ剛性の異なる複数種類のピースからなり、前記複数種類の各ピースは、前記転がり軸受の円周方向に沿って他の種類のピースと隣接する状態で配列されている転がり軸受装置を構成している。
【００１０】
上記構成において、隣接するピースどうしは、熱圧着や接着剤等により一体的に接合されていてもよいし、単に面接触していてもよい。ピースどうしが単に面接触している場合は、例えば環状の結合部材により、ピースをばらけないように結合すればよい。
【００１１】
上記構成の転がり軸受装置では、ダンパーに振動が加わると、このダンパーを構成するピースは種類毎に剛性が異なるから、隣接する異種のピースの間では微小なずれが生じ、このずれにより振動を吸収する。これで、転がり軸受を介してケーシングから軸へ、あるいは軸からケーシングへの振動伝達が抑制される。
【００１２】
また、例えば、ダンパーが転がり軸受の外輪の外周面に嵌合装着されている場合においては、各ピース、特に剛性の大きいピースが、ケーシングの内周面と外輪の外周面との間に介在して、両面間で突っ張るようにして、ケーシングに対して外輪を支持するから、径方向の負荷に対する剛性が大きく、ケーシングに対する軸の相対的な変位が抑えられる。ダンパーが転がり軸受の内輪の内周面に嵌合装着されている場合も同じである。
【００１３】
上記構成の転がり軸受装置の一実施態様として、複数種類のピースのうち、少なくとも各種類毎に１個のピースを含むように配列された所定数のピースを一組として、このピースの組の数Ｓｍは、転がり軸受の転動体の個数をＺ、ｎを正の整数とすれば、
Ｓｍ＞Ｚ、かつ、Ｓｍ≠ｎＺ±１
に設定されていることが望ましい。
【００１４】
この構成では、各種類のピースは、転がり軸受の外輪外周もしくは内輪内周に沿って分散して位置することになり、振動抑制の効果に方向性がなく、ケーシング等への取り付け向きによっては充分な振動抑制の効果が上がらない、といった不具合が生じない。
【００１５】
また、転がり軸受は、その外輪の外周面もしくは内輪の内周面にダンパーを装着することで、少なからず真円度に影響を受け、外輪もしくは内輪の軌道面には、ピースの組の数Ｓｍに応じて、微小ながら円周方向のうねりができる、と考えられる。この軌道面のうねりの周期が、転動体間の間隔に対して若干ずれている場合、すなわち、Ｓｍ＝ｎＺ±１である場合に、もっとも振動が発生しやすい。本実施形態では、ピースの組の数Ｓｍが、振動が発生しやすい数を避けて設定されているから、転がり軸受自体から振動を発生させることがない。
【００１６】
本件の他の発明では、転がり軸受と、この転がり軸受の外輪の外周または内輪の内周に嵌合装着されるダンパーとを備えた転がり軸受装置において、前記ダンパーは、それぞれ剛性の異なる複数種類の中空円板状のピースからなり、前記複数種類の各ピースは、前記転がり軸受の軸方向に沿って他の種類のピースと隣接する状態で配列されている転がり軸受装置を構成している。隣接するピースどうしは、一体的に接合されていてもよいし、単に面接触していてもよい。
【００１７】
この発明の転がり軸受装置では、前記した発明と同様に、外部から加わる振動に対して、隣接する異種のピースの間で微小なずれが生じることで、振動を吸収し、転がり軸受を介しての振動伝達を抑制する。
【００１８】
また、ダンパーを構成する中空円板状の各ピース、特に剛性の大きいピースが、転がり軸受の外輪の外周面とケーシングの内周面との間、もしくは内輪の内周面と軸の外周面との間に介在することで、径方向の荷重に対する剛性が大きく、この点も前記した発明と同じである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態に基づいて説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態に係り、図１は、一実施形態に係る転がり軸受装置の正面図、図２は、図１の転がり軸受装置の一部であるダンパーの斜視図で、ダンパーの原体を併せて示している。
【００２０】
図１において、符号１は転がり軸受装置の全体を示している。この転がり軸受装置１は、少なくとも外輪２、内輪３、および複数の玉からなる転動体４を備える玉軸受形式の転がり軸受５と、この転がり軸受５の外輪２の外周に嵌合装着されたスリーブ状のダンパー６とからなる。
【００２１】
この転がり軸受装置１は、例えば、ケーシング内で軸（いずれも図示せず）を回転自在に支持するもので、その場合は、ケーシングに形成されている軸受用内周面の内側にダンパー６が嵌合され、転がり軸受５の内輪３の内周には、軸が貫通装着される。
【００２２】
転がり軸受５には、前記の外輪２等の部材のほかに、通常、保持器やシールが設けられるが、本発明では、外輪２と内輪３との間の構成は特に問わないので、この実施形態では、保持器等の部材の図示、説明を省略している。
【００２３】
ダンパー６は、例えばケーシングまたは軸側で発生した振動エネルギーを減衰（吸収）して、軸またはケーシングに伝達させないようにするものであり、図２にも示すように、それぞれ剛性の異なる複数種類（図１および図２では３種類）のピース７ａ，７ｂ，７ｃ（７と総称）からなる。
【００２４】
複数種類のピース７ａ，７ｂ，７ｃは、それぞれ剛性、より具体的にはヤング率が異なる材料、例えば、制振鋼、その他の制振合金、アルミニウムもしくはその合金、鋳鉄、銅等の材料からなり、形状的には、ダンパー６のスリーブ形状を軸方向に横切るとともに、該スリーブ形状の内径側から外径側に達する形状に成形されている。ダンパー６全体の剛性を大きくする上で、複数種類のピース７ａ，７ｂ，７ｃは、すべて金属製であることが望ましい。ピース７には、樹脂のような金属以外の材料からなるピース７を含めてもよいが、１種以上のピース７が、金属製である必要がある。
【００２５】
本実施形態では、３種類の材料それぞれで３種類のピース７ａ，７ｂ，７ｃが造られており、各ピース７の形状は、いずれも断面が同じ大きさの扇形もしくは等脚台形で、ダンパー６の軸方向には、転がり軸受５の外輪２の軸方向幅とほぼ同じ長さになっている。
【００２６】
そして、ダンパー６では、３種類のピース７ａ，７ｂ，７ｃが、転がり軸受５の円周方向に沿って他の種類のピース７と隣接する状態で配列されている。隣り合うピース７，７は、ダンパー６の径方向（線Ｒで示す）に沿った接合面で接合している。隣り合うピース７，７は、接合面を介して一体に結合されていてもよいし、単に面接触した状態に保たれていてもよい。ピース７どうしを一体に結合するには、熱圧着、低融点の金属による接着、接着剤による接着等の手段がある。ピース７どうしを単に面接触した状態に保つには、別に環状の結合部材を用意して、この結合部材でピース７全体をスリーブ状に結合する手段がある。
【００２７】
ピース７は、他の種類のピース７と隣接するのであれば、ランダムに配列されていてもよいが、本実施形態では、各種類のピース７ａ，７ｂ，７ｃが円周方向一定間隔毎に位置するようにこれらピース７ａ，７ｂ，７ｃを一定の順に配列するとともに、前記一定の順に配列された３種類３個のピース７ａ，７ｂ，７ｃを一組７Ｓとして、このピースの組７Ｓの整数組でダンパー６を構成している。
【００２８】
この場合、ピースの組７Ｓの数Ｓｍは、転がり軸受５の転動体４の個数をＺ、ｎを正の整数とすれば、
Ｓｍ＞Ｚ、かつ、Ｓｍ≠ｎＺ±１                    …………（１）
が適当である。図示の場合は、転動体４の個数Ｚが８個であるのに対して、ピースの組７Ｓの数Ｓｍは、１０である。なお、このように、ピースの組７Ｓの数Ｓｍを設定している理由は後に述べる。
【００２９】
本実施形態のダンパー６を製造するには、図２にも示しているように、各種類毎に長尺のピースであるピース原体７０ａ，７０ｂ，７０ｃ（７０と総称）を多数用意し、これらピース原体７０を所定の順に環状に配列し接合することで、筒状のダンパー原体６０を造り、このダンパー原体６０を軸方向一定幅で切断する。
【００３０】
上記構成によれば、外部からダンパー６に振動が加わると、隣接する異種のピース７，７の間では剛性の違いにより接合面に沿って微小なずれが生じ、このずれにより振動を吸収する。これで、転がり軸受５を介しての振動伝達が抑制される。
【００３１】
また、各ピース７、特に剛性の大きいピース７が、ケーシングの内周面と外輪２の外周面との間に介在して、ケーシングに対して外輪２を支持するから、径方向の剛性が大きく、ケーシングに対する軸の相対的な変位が抑えられる。
【００３２】
このほか、ピースの組７Ｓの数Ｓｍが、転がり軸受５の転動体４の個数Ｚより大きい数に設定されているから、各種類のピース７は、転がり軸受５の外輪２の周りに分散して位置することになり、振動抑制の効果に方向性がなく、どの方向から加わる振動も吸収し、減衰させることができる。
【００３３】
さらに、ピースの組７Ｓの数Ｓｍが、転動体４の個数Ｚに対して、ｎＺ±１以外の数に設定されているから、転がり軸受５自体から振動を発生させることがない。
【００３４】
すなわち、転がり軸受５は、その外輪２の外周面にダンパー６を装着することで、少なからず真円度に影響を受け、外輪２の軌道面には、ピースの組７Ｓの数Ｓｍに応じて、微小ながら円周方向に沿ってうねりができる、と考えられる。
【００３５】
その場合、Ｓｍ＝ｎＺであると、転動体４，４間の間隔と、軌道面のうねりの周期が同一となり、いずれか１つの転動体４が軌道面のうねりの山に乗り上げたときには、他の転動体４もうねりの山に乗り上げるから、外輪２の円周方向各所で均等に転動体４から外輪２に外径方向への力が作用する。これで、外輪２は径方向のいずれにも変位、変形しない。
【００３６】
これに対して、Ｓｍ＝ｎＺ±１であると、転動体４，４間の間隔に対して軌道面のうねりの周期が僅かにずれ、いずれか１つの転動体４が軌道面のうねりの山に乗り上げたときには、他の転動体４は、うねりの山から外れている。転動体４がうねりの山に乗り上げる角度では、転動体４から外輪２には局部的に外径方向の力が作用し、外輪２はその力の方向に微量的に変位もしくは変形し、振動を発生する。このように、Ｓｍ＝ｎＺ±１である場合には、転がり軸受５で振動が発生する。本実施形態では、ピースの組７Ｓの数Ｓｍが、振動が発生しやすい数を避けて設定されているから、転がり軸受５自体から振動を発生させることがない。
【００３７】
図３ないし図６は、上記実施形態の変形例を示している。図３の変形例では、転がり軸受５の外輪２の外周もしくは内輪３の内周に取り付けられるダンパー６において、各種類のピース７ａ，７ｂ，７ｃの円周方向幅Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃが異なっている（Ｗａ＞Ｗｂ＞Ｗｃ）。例えば剛性の大きいピース７の円周方向幅を広げることで、ダンパー６全体の剛性を大きくすることができ、剛性の調整が可能である。
【００３８】
図４の変形例では、ダンパー６において、隣り合うピース７，７間の接合面が、径方向Ｒに対して円周方向一方に傾いている。αはその傾斜角度である。図５では、隣り合うピース７，７の間に、径方向Ｒに対して円周方向一方に角度βだけ傾いた接合面と、円周方向他方に角度γだけ傾いた接合面とがある。このように、径方向Ｒに対して傾いた接合面があると、ダンパー６全体に作用する振動のうち、特に径方向Ｒに対して傾いた方向の振動成分の抑制に役立つ。なお、図５のダンパー６では、３種類４個のピース７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｂが一組７Ｓとなっている。
【００３９】
図６の変形例では、ピース７どうしは単に面接触した状態でダンパー６の円周方向に沿って配列されており、このダンパー６の外周には、環状の結合部材８が設けられている。結合部材８は、ダンパー６の外周面と、軸方向端面の一部とを覆っていて、ピース７全体をばらけないように結合している。なお、図示の場合、各ピース７は、内径側が外径側より幅狭の形状となっているので、互いに支えあって、内径側には脱落しない。
【００４０】
図１に示したダンパー６は、例えば、図２に示したような筒状のダンパー原体６０を切断することで得られるが、ダンパーの製造方法は、図２の方法に限定されない。図７ないし図９は、ダンパーの他の製造方法と、その方法により得られるダンパーとを示している。
【００４１】
図７に示す製造方法では、まず、それぞれ剛性の異なる材料の板体７１ａ，７１ｂ，７１ｃを積層して積層ブロック６０Ｂを造り、この積層ブロック６０Ｂを、積層面と直交する方向に一定幅の位置で切断して、厚板状のダンパー原板６０を得る。次いで、このダンパー原板６０の中央部を環状に切り抜くことで、ダンパー６が得られる。このダンパー６では、積層ブロック６０Ｂでの積層面がそのまま、ダンパー６でのピース７（７１ａ，７１ｂ，７１ｃ）の接合面となっており、これら接合面は互いに平行になっている。
【００４２】
図７のダンパー６では、ピース７，７どうしの接合面は、一方向に揃ってしまうが、図８に示す製造方法では、異なる方向の接合面を有するダンパー６が得られる。すなわち、それぞれ剛性の異なる材料の板体７１（７１ａ，７１ｂ，７１ｃ）を縦方向に積層するとともに、その上下でそれぞれ剛性の異なる材料からなる板体７１（例えば、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ）を横方向に積層して、縦横両方向に沿った積層面を有する積層ブロック６０Ｂを造る。次いで、この積層ブロック６０Ｂを一定幅の位置で切断して、厚板状のダンパー原板６０を得る。このダンパー原板６０の中央部を環状に切り抜くことで、ダンパー６が得られる。このダンパー６では、ピース７，７どうしの間には、２方向に沿った接合面があり、一方が横方向に沿った接合面とすると、他方は縦方向に沿った接合面になっている。
【００４３】
図９は、鋳込みもしくは注型により、ダンパーを造る方法を示している。まず、一つの溶融材料を所定の成形型に流し込んで、丸い櫛状の第１のダンパー半体６Ｈを造る。このダンパー半体６Ｈは、同一材料からなる複数のピース７ａ，７ａが環状の連結部６ａで連結された構造である。次いで、第１のダンパー半体６Ｈを成形型の一部として、この成形型のキャビティに他の溶融材料を流し込んで、第２のダンパー半体６Ｇを造るとともに、この第２のダンパー半体６Ｇを第１のダンパー半体６Ｈと一体化する。第２のダンパー半体６Ｇは、第１のダンパー半体６Ｈと対称をなす形状で、第１のダンパー半体６Ｈとは剛性の異なる材料からなる複数のピース７ｂ，７ｂが環状の連結部６ｂで連結されている。上記の方法により造られるダンパー６は、異なる材料からなり剛性が異なる２種のピース７ａ，７ｂが円周方向に交互に並んだ構造となっている。
【００４４】
図１０は、本件の他の発明の一実施形態を示すもので、転がり軸受の外輪の外周もしくは内輪の内周に嵌合装着されるダンパーと、その製造方法とを図示している。
【００４５】
前記他の発明は、転がり軸受と、この転がり軸受の外輪の外周または内輪の内周に嵌合装着されるスリーブ状のダンパーとを備えた転がり軸受装置に関するものであるが、ダンパーに特徴があるので、図１０には、ダンパー６のみを表示し、転がり軸受の図示は省略している。
【００４６】
他の発明のダンパー６は、それぞれ剛性の異なる複数種類（図示例では２種類）のピース７ａ，７ｂからなる。複数種類のピース７ａ，７ｂは、それぞれ剛性、より具体的にはヤング率が異なる材料で中空円板状に成形されている。そして、各ピース７（７ａ，７ｂ）は、ダンパー６の軸方向に沿って他の種類のピース７と隣接する状態で配列されている。隣接するピース７どうしは、一体的に接合されていてもよいし、単に面接触していてもよい。
【００４７】
上記のダンパー６を製造するには、まず、それぞれ剛性の異なる材料の板体７１ａ，７１ｂを積層してダンパー原板６０を造り、このダンパー原板６０の中央部を環状に切り抜くことで、ダンパー６が得られる。このダンパー６では、ダンパー原板６０での積層面がそのまま、ダンパー６でのピース７の接合面となっており、これら接合面は、ダンパー６の径方向に沿った面となっている。
【００４８】
上記構成の他の発明の転がり軸受装置では、外部から加わる振動に対して、隣接する異種のピース７ａ，７ｂの間では微小なずれが生じ、このずれにより振動を吸収して、転がり軸受を介しての振動伝達を抑制する。
【００４９】
また、ダンパー６を構成する中空円板状の各ピース７、特に剛性の大きいピース７が、転がり軸受の外輪の外周面とケーシングの内周面との間、もしくは内輪の内周面と軸の外周面との間に介在して、両面間で突っ張るから、径方向の剛性が大きい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、外部から加わる振動に対して、隣接する異種のピースの間では剛性の違いにより微小なずれが生じ、このずれにより振動が吸収されるから、転がり軸受を介しての振動伝達を抑制することができる。
【００５１】
また、各ピース、特に剛性の大きいピースが、ケーシングの内周面と外輪の外周面との間、もしくは内輪の内周面と軸との間に介在するから、径方向の剛性が高く、ケーシングに対する軸の相対的な変位が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の正面図
【図２】図１の転がり軸受装置の一部であるダンパーの斜視図で、ダンパーの原体を併せて示している。
【図３】図１の実施形態の変形例に係るダンパーの正面図
【図４】図１の実施形態の他の変形例に係るダンパーの正面図
【図５】図１の実施形態のさらに他の変形例に係るダンパーの正面図
【図６】図１の実施形態のさらに他の変形例に係るダンパーの一部破断して示した斜視図
【図７】本発明のダンパーを製造する方法を示す斜視図
【図８】本発明のダンパーを製造する他の方法を示す斜視図
【図９】本発明のダンパーを製造するさらに他の方法を示す斜視図
【図１０】本件の他の発明の実施形態に係るダンパーとその製造方法を示す斜視図
【符号の説明】
２    外輪
３    内輪
４    転動体（玉）
５    転がり軸受
６    ダンパー
７（７ａ，７ｂ，７ｃ）  ピース
【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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