(57)【要約】【課題】  ハウジングと接触する環状弾性体の長さを飛躍的に長くして、外輪とハウジングとの固定力を強化し、耐クリープ性能を向上させてクリープの発生を防止する転がり軸受を提供する。【解決手段】  外輪２の外周面２ｂに転がり軸受１の軸方向に蛇行する環状溝２ｃを形成し、該環状溝２ｃに環状弾性体１０を装着する。転がり軸受１の外輪２をハウジング１１に形成されたハウジング孔１１ａに圧入して、環状弾性体１０をラジアル方向に弾性的に圧縮する。これによって、環状弾性体１０の内周面及び外周面は、環状溝２ｃの底面及びハウジング孔１１ａの内周面に、全周にわたって弾性的に当接し、環状弾性体１０の弾性力によって外輪２をハウジング１１に固定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面が形成されると共にハウジングに内嵌される外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数個の転動体と、を備えた転がり軸受において、
前記外輪の外周面には、前記転がり軸受の軸方向に蛇行した環状溝が形成され、前記外輪を前記ハウジングに内嵌したときラジアル方向に弾性的に圧縮される環状弾性体が前記環状溝に装着されることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記外輪の硬度は、前記ハウジングの硬度より高いことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関し、より詳細には、例えば、自動車用変速機の回転部を支持する転がり軸受のクリープ防止構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用変速機等の回転軸は、外輪がハウジングの内側に主に隙間ばめ等によって固定された転がり軸受によって回動自在に支持されている。一般的に、自動車用変速機等のハウジングは、軽量化を図るためにアルミニウム合金やマグネシウム合金により製作されている。これに対して、転がり軸受の構成部品は、耐久性確保のために軸受鋼等の鋼材から製作されており、該鋼材の硬度は、ハウジングの材料であるアルミニウム合金やマグネシウム合金より高い硬度を有している。また、アルミニウム合金やマグネシウム合金の線膨張係数は、転がり軸受の材料である軸受鋼等の線膨張係数より大きい。
【０００３】
硬度の低いアルミニウム合金やマグネシウム合金等のハウジングに組み込まれた転がり軸受に、ラジアル荷重が負荷された状態で回転軸（内輪）が回転すると、回転軸の回転に伴って外輪がハウジングの内側で回転する、いわゆるクリープが発生する場合がある。クリープ力は、転がり軸受に負荷される荷重が大きいほど大きくなるため、荷重の大きさに比例してクリープが発生し易くなる。特に、回転軸の回転に伴って転がり軸受の温度が上昇すると、ハウジングと転がり軸受の線膨張係数の差から、ハウジングによる外輪の保持力が低下してクリープが発生する可能性が高くなる。
【０００４】
クリープの発生によりハウジングと外輪との嵌めあい面で滑りが生じると、ハウジングの内周面や外輪、特に硬度の低いハウジングの内周面において異常摩耗する場合がある。異常摩耗が進行すると、ハウジングの内側で外輪ががたつき、異音、振動、焼付き、等が発生して転がり軸受の性能劣化の原因となっていた。
【０００５】
上述したクリープの防止策として、従来、外輪にフランジやローレットを設け、外輪とハウジングとを機械的に強固に結合させたものがあるが、フランジやローレットを設けることはコストアップの要因となり好ましくない。このため、外輪の外周面に全周にわたって溝を形成すると共に、該溝にＯリングを装着してハウジングに内嵌することによって、クリープ防止装置を構成したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、上記構成とした上、更にＯリングの硬度及びＯリングの溝からの突出量を所定の範囲内に規制してクリープ防止効果の向上を図ったものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
更に、外輪に形成された周溝に樹脂部材を装着すると共に、装着された樹脂部材外周の外輪端面側に傾斜角を設けて、転がり軸受のハウジングへの組付け性を向上させたもの（例えば、特許文献３参照）や、軸芯に対して傾斜させた周溝を外輪の外周面に設け、該周溝に外輪の材料より膨張係数の大きい非金属材料からなる補正部材を装着したものが開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７２５５号公報（第３〜４頁、第３図）
【特許文献２】特開２００２−１３０３０９号公報（第２〜３頁、第１図）
【特許文献３】実開平７−６５２２号公報（第２図）
【特許文献４】実開昭５０−９８１５３号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び特許文献２に開示されている転がり軸受は、いずれも外輪に形成された溝が転がり軸受の径方向と平行な直線形状に設けられているので、溝に装着されたＯリングとハウジングとの接触長さを十分長くとることができず、クリープ防止効果は必ずしも満足するものではなかった。
【０００８】
特許文献２に開示の転がり軸受は、更に、Ｏリングの硬度や突出量を規制してクリープ防止効果の向上を図ってはいるが、クリープ防止効果を十分に得られず、クリープ力が大きくなるとクリープが発生する場合があった。
【０００９】
特許文献３に開示されている転がり軸受は、直線状に形成された周溝に装着された樹脂材料の外周の外輪端面側に傾斜角を設けて、ハウジングに対する転がり軸受の組付け性向上を主目的としたものであり、大きなクリープ力に対抗することができなかった。また、特許文献４に開示されている転がり軸受は、転がり軸受の軸芯に対して周溝を傾斜させることにより、周溝の長さを長くするようにしているが、単に周溝を傾斜させただけでは直線状の周溝長さに対して周溝長さの大幅な増大は困難であり、大きなクリープ力が作用すると、クリープが発生する虞があった。
【００１０】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外輪とハウジングとの固定力を強化し、耐クリープ性能を向上させてクリープの発生を防止できる転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、以下の構成によって達成される。
（１）内周面に外輪軌道面が形成されると共にハウジングに内嵌される外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数個の転動体と、を備えた転がり軸受において、
前記外輪の外周面には、前記転がり軸受の軸方向に蛇行した環状溝が形成され、前記外輪を前記ハウジングに内嵌したときラジアル方向に弾性的に圧縮される環状弾性体が前記環状溝に装着されることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記外輪の硬度は、前記ハウジングの硬度より高いことを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【００１２】
前記構成の転がり軸受によれば、外輪の外周面に転がり軸受の軸方向に蛇行する環状溝を形成し、該環状溝に、外輪をハウジングに内嵌したときラジアル方向に弾性的に圧縮される環状弾性体を装着したので、環状弾性体とハウジングとの接触長さを長く（換言すれば、接触面積を広く）することができる。これによって、外輪をハウジングに強固に固定して、クリープの発生を防止することができる。
【００１３】
また、ハウジングの硬度より高い硬度を有する外輪をハウジングに嵌合させて、環状溝に装着された環状弾性体をラジアル方向に弾性的に圧縮させて外輪を固定するようにしたので、ハウジングを傷付けることなく外輪を強固に固定することができる。また、これによって、比較的、クリープが発生しやすい、低硬度のアルミニウム合金やマグネシウム合金、等を用いて、高荷重が作用する転がり軸受のハウジングを形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る転がり軸受がハウジングに内嵌する状態を示す要部拡大縦断面図、図２は図１における転がり軸受の外輪の側面図である。
【００１５】
図１に示すように、転がり軸受の一例である単列深溝玉軸受１は、外輪２と、内輪３と、転動体である複数個の玉４と、保持器５とを備えている。外輪２の内周面には玉４の半径より、わずかに大きい半径の円弧断面を有する外輪軌道面２ａが形成されている。同様に、内輪３の外周面には玉４の半径より、わずかに大きい半径の円弧断面を有する内輪軌道面３ａが形成されている。外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとの間には、保持器５によって円周方向に所定の間隔で保持された複数個の玉４が転動自在に配置されている。外輪２、内輪３及び玉４は、軸受鋼、高速度鋼、ステンレス鋼、等の高い硬度を有する金属材料によって形成されている。
【００１６】
図１及び図２に示すように、外輪２の外周面２ｂには、単列深溝玉軸受１の軸方向に略正弦波状に蛇行する環状溝２ｃが全周にわたって形成されている。環状溝２ｃには、環状弾性体１０が嵌合して装着されている。環状弾性体１０は、例えばゴム、弾性樹脂、等からなり、適度な弾性を有するＯリング状の部材である。環状溝２ｃに装着された環状弾性体１０の外径は、外輪２の外径よりも僅かに大きく設定されており、外周面２ｂから径方向に突出している。
【００１７】
単列深溝玉軸受１の外輪２が嵌合するハウジング１１は、軸受鋼等で形成されている外輪２よりも低い硬度を有する例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金、等から形成されており、ハウジング１１の軽量化が図られている。ハウジング１１は、単列深溝玉軸受１の外輪２の外径より僅かに大きな内径を有するハウジング孔１１ａが形成されている。
【００１８】
環状弾性体１０が装着された外輪２をハウジング１１のハウジング孔１１ａに嵌合させると、環状弾性体１０は環状溝２ｃの底面とハウジング孔１１ａの内周面との間でラジアル方向に弾性的に圧縮される。これによって、環状弾性体１０の内周面及び外周面は、環状溝２ｃの底面及びハウジング孔１１ａの内周面に、全周にわたって弾性的に当接し、環状弾性体１０の弾性力によって外輪２をハウジング１１に固定している。
【００１９】
ハウジング孔１１ａの内周面に弾性的に当接する環状弾性体１０の長さは、蛇行せず直線的に形成された従来の溝と比較した場合、大幅に長く、即ち、広い面積でハウジング孔１１ａの内周面に当接しており、これによって外輪２は、ハウジング１１に強い力で固定されている。尚、環状弾性体１０の形状は、Ｏリング状の部材に限定されず、環状溝２ｃの形状に沿って蛇行した形状に成形されたものであってもよい。この場合には、環状溝２ｃへの装着が更に容易となる。また、環状弾性体１０の断面形状は、ハウジング孔１１ａに挿入されたときラジアル方向に弾性的に圧縮されて弾性力を生じる形状であれば特に限定されることはなく、円形、楕円形、矩形、等、適宜の形状とすることができる。
【００２０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図３を参照して説明する。図３は本発明の第２実施形態に係る転がり軸受に環状弾性体が装着された状態を示す外輪の側面図である。
図３に示すように、外輪２の外周面２ｂには、単列深溝玉軸受１の軸方向にジクザグ状に蛇行する環状溝２ｄが全周にわたって形成されている。環状溝２ｄには、環状弾性体１０が嵌合して装着され、ハウジング１１のハウジング孔１１ａに圧入されている（図１参照）。これによって、環状弾性体１０は環状溝２ｄの底面とハウジング孔１１ａの内周面との間でラジアル方向に弾性的に圧縮されている。
【００２１】
本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態のものと同一であるため、説明は省略する。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図４を参照して説明する。図４は本発明の第３実施形態に係る転がり軸受に環状弾性体が装着された状態を示す外輪の側面図である。
【００２２】
図４に示すように、外輪２の外周面２ｂに形成された環状溝２ｅは、単列深溝玉軸受１の軸方向に互いに離間すると共に円周方向に断続して成形された断続溝２ｆと、断続溝２ｆの夫々の端部同士を接続させる連結溝２ｇとからなり、軸方向に蛇行して構成されている。図に示す実施形態においては、２列に配置された断続溝２ｆの端部同士が互いに円周方向に離れているので、連結溝２ｇは断続溝２ｆに対して鈍角αの角度で接続している。環状溝２ｅには、環状弾性体１０が嵌合して装着され、ハウジング１１のハウジング孔１１ａに圧入されている（図１参照）。これによって、環状弾性体１０は環状溝２ｅの底面とハウジング孔１１ａの内周面との間でラジアル方向に弾性的に圧縮されている。
【００２３】
本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態のものと同一であるため、説明は省略する。
図５に基づいて、第３実施形態の転がり軸受の応用例について説明する。図５は応用例の転がり軸受に環状弾性体が装着された状態を示す外輪の側面図である。
【００２４】
図５に示す転がり軸受の一例である単列深溝玉軸受１の環状溝２ｈは、軸方向に離間して２列に配置された断続溝２ｉの一部が互いに円周方向に重なった状態で形成されており、断続溝２ｉの夫々の端部同士は連結溝２ｊによって接続されている。従って、連結溝２ｊは断続溝２ｉに対して鋭角βの角度で接続している。環状溝２ｈには、環状弾性体１０が嵌合して装着され、ハウジング１１のハウジング孔１１ａに圧入されている（図１参照）。これによって、環状弾性体１０は環状溝２ｈの底面とハウジング孔１１ａの内周面との間でラジアル方向に弾性的に圧縮されている。
【００２５】
本実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態のものと同一であるため、説明は省略する。
本実施形態の作用を説明する。本発明の転がり軸受の一例である単列深溝玉軸受１は、図１及び図２に示すように、環状弾性体１０が軸方向に蛇行した環状溝２ｃに装着された外輪２が、ハウジング１１のハウジング孔１１ａに嵌合（圧入）している。これによって、環状弾性体１０は、環状溝２ｃの底面とハウジング孔１１ａの内周面との間でラジアル方向に弾性的に圧縮される。即ち、環状弾性体１０の内周面及び外周面は、環状溝２ｃの底面及びハウジング孔１１ａの内周面に、全周にわたって弾性的に当接し、環状弾性体１０の弾性力によって外輪２をハウジング１１に固定する。
【００２６】
ハウジング孔１１ａの内周面に弾性的に当接する環状弾性体１０の長さは、従来の蛇行せず直線状に形成された溝と比較した場合、大幅に長く、即ち、広い面積でハウジング孔１１ａの内周面に当接しているので、外輪２とハウジング１１とは強い力で固定される。
【００２７】
内輪３の内周面に嵌合する回転軸（図示せず）が回転すると、該回転に伴って外輪２にも内輪３の回転方向と同一方向の回転力がクリープ力として作用する。外輪２に作用するクリープ力は、環状弾性体１０の弾性力によって抑止され、外輪２がハウジング孔１１ａ内で回動することはなく、クリープの発生は防止される。
【００２８】
回転に伴って単列深溝玉軸受１の温度が上昇すると、外輪２及びハウジング１１が熱膨張するが、アルミニウム合金やマグネシウム合金、等の線膨張係数の大きな材料で製作されているハウジング１１は、外輪２より膨張量が大きい。このため、外輪２とハウジング孔１１ａとの隙間が増大して、外輪２のハウジング１１への嵌合による保持力は弱まるが、外輪２の回転は環状弾性体１０の弾性力によって抑止されてクリープが発生することはない。従って、外輪２より硬度の低いアルミニウム合金やマグネシウム合金、等でハウジング１１が形成されていても、ハウジング孔１１ａが異常摩耗や変形することはなく、外輪２がハウジング孔１１ａ内でがたついて異音を発生する、等の軸受性能に与える悪影響を防止することができる。
【００２９】
上述した作用は、図３乃至図５に示す第２実施形態、第３実施形態及びその応用例の転がり軸受においても全く同様であり、ハウジング孔１１ａに接触する環状弾性体１０の長さは、直線的に形成された従来の溝と比較した場合、大幅に長くなっている。従って、環状弾性体１０は広い面積でハウジング孔１１ａの内周面に当接しており、外輪２とハウジング１１とを強い力で固定する。これによって、大きなクリープ力に耐え、クリープの発生を防止するので、例えハウジング１１が硬度の低い材料（アルミニウム合金やマグネシウム合金）から製作されていても、外輪２と嵌合するハウジング孔１１ａの内周面が異常摩耗することはなく、長期間にわたって安定した軸受性能が維持される。
【００３０】
尚、本発明は、前述した実施形態及び応用例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態及び応用例における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００３１】
本発明の環状溝は、軸方向に蛇行するように形成されていればよく、径方向あるいは軸方向において、非対称な形状であってもよい。
また、本発明においては、転がり軸受は単列深溝玉軸受として説明したが、これに限定されるものではなく、アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受、等の他の形式の転がり軸受についても全く同様に適用することができ、その場合には上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る転がり軸受において、転がり軸受の一例である単列深溝玉軸受がハウジングに内嵌する状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図２】図１における転がり軸受において、外輪の外周面に形成された略正弦波状の環状溝に環状弾性体が装着された状態を示す転がり軸受の側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る転がり軸受において、外輪の外周面に形成されたジグザグ状の環状溝に環状弾性体が装着された状態を示す転がり軸受の側面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る転がり軸受において、断続溝及び連結溝からなり、外輪の外周面に形成された環状溝に環状弾性体が装着された状態を示す転がり軸受の側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の応用例に係る転がり軸受において、断続溝及び連結溝からなり、外輪の外周面に形成された環状溝に環状弾性体が装着された状態を示す転がり軸受の側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１                      単列深溝玉軸受（転がり軸受）
２                      外輪
２ａ                    外輪軌道面
２ｂ                    外輪の外周面
２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｈ  環状溝
２ｆ，２ｉ              断続溝
２ｇ，２ｊ              連結溝
３                      内輪
３ａ                    内輪軌道面
４                      玉（転動体）
１０                    環状弾性体
１１                    ハウジング
【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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