(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内周面に圧入される外輪の外周面に形成されている周方向に延びる周溝と、この周溝に樹脂材料を射出成形することによって形成されており、上記周溝から径方向に所定の寸法だけ突出している環状樹脂部とを備える膨張補正軸受装置であって、
上記環状樹脂部は、
外周面に形成されていて周方向に延びるとともに軸方向中央部が径方向に窪んでおり、外輪の中心軸を含む平面で切断したときの断面形状が周方向に略一様になっている環状凹部を有しており、
外輪をハウジングの内周面に圧入したときに、上記環状樹脂部の外周面の略全面がハウジングの内周面によって略均等な面分布である圧力で押圧されて、上記ハウジングの内周面に固着されるようになっていて、
上記環状樹脂部は、
５〜１５ｗｔ％の微小パウダー状の無機物と、１０〜２０ｗｔ％のエラストマーとを含んでおり、かつ、上記微小パウダー状の無機物のｗｔ％値とエラストマーのｗｔ％値との合計値が最大で２５ｗｔ％であり、
上記ハウジングの熱膨張係数が上記外輪の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする膨張補正軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、外輪とハウジングとの嵌合が、熱膨張によって緩むことを防止できる膨張補正軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、軸受を嵌合させるハウジングの熱膨張係数が上記軸受を構成する金属材料の熱膨張係数よりも大きいとき(例えば、軸受が鋼製であり、ハウジングがアルミニウム製であるとき)には、ハウジングの熱膨張によって軸受とハウジングとの嵌合が緩むという問題がある。そして、軸受とハウジングとの嵌合が緩むと、軸受に連れ回りが発生して軸受にクリープが発生するという問題がある。
【０００３】
そこで、従来、上記熱膨張に起因する嵌合緩みを防止するために、膨張補正軸受装置が提案されている。この従来の膨張補正軸受装置としては、図３（Ａ)に示すように、外輪５０の外周面５０Ａに形成されている周方向に延びる周溝５１に樹脂材料を射出成形することによって環状樹脂部５２が形成されており、この環状樹脂部５２が上記周溝５１から径方向に所定の寸法だけ突出しているものがある。上記環状樹脂部５２の外周面５２Ａは軸方向に平坦な形状に加工されている。そして、この平坦な外周面５２Ａを、ハウジング５３の内周面５３Ａに圧入して、外輪５０をハウジング５３に嵌合させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の膨張補正軸受装置では、図３(Ａ)に示すように、ハウジング５３の内周面５３Ａに外輪５０を軸方向に圧入したときに、環状樹脂部５２と外輪５０との摩擦力によって、環状樹脂部５２の外周面５２Ａの軸方向の中央部５２Ａ−１が部分的にむしり取れてしまう。その結果、そのむしり取られた部分が、図３(Ｂ)に示すように、環状樹脂部５２とハウジング５３との間に介在する。すると、上記環状樹脂部５２の中央部５２Ａ−１にクリープが発生し易くなる。このクリープが発生すると、中央部５２Ａ−１とハウジング５３の内周面５３Ａとの間に隙間が発生してしまう。すると、環状樹脂部５２とハウジング５３との圧接面積が小さくなってしまうから、外輪５０とハウジング５３との摩擦力が減少して、外輪５０とハウジング５３との嵌合緩みを十分に防止することができなくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、外輪に形成された環状樹脂部がハウジングに対して常に必要十分な力で略均一に押圧することができる膨張補正軸受装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の膨張補正軸受装置は、ハウジングの内周面に圧入される外輪の外周面に形成されている周方向に延びる周溝と、この周溝に樹脂材料を射出成形することによって形成されており、上記周溝から径方向に所定の寸法だけ突出している環状樹脂部とを備える膨張補正軸受装置であって、
上記環状樹脂部は、
外周面に形成されていて周方向に延びるとともに軸方向中央部が径方向に窪んでおり、外輪の中心軸を含む平面で切断したときの断面形状が周方向に略一様になっている環状凹部を有しており、
外輪をハウジングの内周面に圧入したときに、上記環状樹脂部の外周面の略全面がハウジングの内周面によって略均等な面分布である圧力で押圧されて、上記ハウジングの内周面に固着されるようになっていて、
上記環状樹脂部は、
５〜１５ｗｔ％の微小パウダー状の無機物と、１０〜２０ｗｔ％のエラストマーとを含んでおり、かつ、上記微小パウダー状の無機物のｗｔ％値とエラストマーのｗｔ％値との合計値が最大で２５ｗｔ％であり、
上記ハウジングの熱膨張係数が上記外輪の熱膨張係数よりも大きいことを特徴としている。
【０００７】
【作用】
請求項１に記載の発明の膨張補正軸受装置によれば、外輪の外周面に形成されている環状樹脂部は、外輪の中心軸を含む平面で切断したときの断面形状が周方向に略一様である環状凹部を有している。
【０００８】
上記環状凹部の径方向中央部が窪んでいて、この窪みの断面形状が周方向に略一様であるから、外輪をハウジングの内周面に軸方向に圧入したときに、上記環状樹脂部の径方向中央部がむしり取られることがない。したがって、上記環状樹脂部にクリープが発生することを防止できる。
【０００９】
また、上記外輪をハウジングの内周面に軸方向に圧入したときに、上記環状樹脂部の外周面の略全面がハウジングの内周面によって略均等な圧力で押圧されるようになっている。したがって、環状樹脂部とハウジングとの摩擦力を最大限に確保することができ、外輪とハウジングとの嵌合の緩みを防ぐことができる。
【００１０】
また、請求項１の発明によれば、上記環状樹脂部は、微小パウダー状の無機物と、エラストマーとを含んでいる。
【００１１】
上記微小パウダー状の無機物は、環状樹脂部を射出成形時の樹脂冷却時に樹脂の収縮を抑える働きをする。より詳しくは、上記微小パウダー状の無機物は、成形硬化中に発生するひけ,そり等の変形を最小に、かつ、方向性なく抑えることができる。また、上記エラストマーは、射出成形時の熱を保持する機能を有しており、樹脂冷却時に樹脂の冷却速度を低下させる働きをする。したがって、射出成形時に溶融樹脂全体に十分に成形圧力を加えることができ、最高の成形精度を得ることができる。
【００１２】
したがって、請求項１の発明によれば、射出成形時の樹脂の収縮が抑えられ、かつ、冷却速度が抑えられるから、環状樹脂部の成形性が向上し、環状樹脂部の真円度を向上させることができる。したがって、環状樹脂部をハウジングの内周面が上記環状樹脂部を押圧する圧力分布を一層均一化することができる。したがって、外輪とハウジングとの嵌合の緩みを特に効果的に防ぐことができる。
【００１３】
【実施例】
以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。
【００１４】
図１(Ａ)に、本発明の膨張補正軸受装置の実施例を示す。この実施例は、外輪１と、外輪１の内周面１Ａに周方向に配置された複数の玉２とを備えている。外輪１の外周面１Ｂには、周方向に環状に延在している周溝３と５が形成されている。この周溝３と５は、軸方向に略１ｍｍだけ離隔しており、径方向に所定の寸法だけ窪んでいる。そして、上記２つの周溝３と５には、樹脂材料を射出成形することによって、環状樹脂部６と７とが形成されている。上記周溝３および５と環状樹脂部６と７は、図１(Ａ)において、径方向の寸法を軸方向の寸法の数十倍に拡大して描かれている。
【００１５】
上記環状樹脂部６と７は、上記外周面１Ｂから径方向に略２０μｍだけ突出している。また、上記環状樹脂部６の外周面６Ａと環状樹脂部７の外周面７Ａは、図１(Ｂ)に示すように、径方向に所定の寸法ｄ＝７μｍだけ窪んでいる。この寸法ｄは４〜１５μｍの範囲に設定すればよい。そして、環状樹脂部６と７を、外輪１の中心軸を含む平面で切断した図１(Ｂ)に示す断面形状は、上記切断の周方向位置にかかわることなく略一様になっている。上記外周面６Ａおよび外周面７Ａは、それぞれ、環状凹部を構成している。
【００１６】
この環状樹脂部６と７の外周面６Ａと７Ａが窪んでいる寸法ｄは、環状樹脂部６と７をハウジング８の内周面８Ａに軸方向に圧入したときに、ハウジング８の内周面８Ａに対する環状樹脂部６と７の外周面６Ａと７Ａの面圧が略均一な分布になるような値に設定されている。この実施例では、上記寸法ｄを７μｍに設定した。
【００１７】
また、この実施例では、上記射出成形のための樹脂材料としては、ベースポリマーであるＰＡ６６(ナイロン６６)にエラストマーの一種であるＥＰＤＭ(エチレン・プロピレンジエンモノマ)と、粒径が約１〜５μｍである微小パウダー状の炭酸カルシウムとが添加されたものを用いた。上記樹脂材料の組成比は、ＰＡ６６が７５wt％であり、ＥＰＤＭが１５wt％であり、炭酸カルシウムが１０wt％である。
【００１８】
上記構成の膨張補正軸受装置は、その外輪１の外周面１Ｂに形成された環状樹脂部６と７を、アルミニウム製のハウジング８の内周面８Ａに軸方向に圧入することによって、ハウジング８に外輪１を相対回転不可に固定するようになっている。したがって、アルミニウム製のハウジング８が熱膨張して内周面８Ａが拡大したときに、内周面８Ａに上記環状樹脂部６と７が追随し、ハウジング８に対する外輪１の緩みを防止することができる。
【００１９】
また、上記実施例によれば、上記環状樹脂部６の外周面６Ａと環状樹脂部７の外周面７Ａとが、図１（Ａ)に示すように、径方向に所定の寸法ｄだけ窪んでいて、この窪みの断面形状が周方向に略一様である。したがって、外輪１をハウジング８の内周面８Ａに軸方向に圧入したときに、環状樹脂部６および７の径方向中央部１１および１２がむしり取られることがない。したがって、環状樹脂部６と７をハウジング８の内周面８Ａに圧入した後に、環状樹脂部６と７にクリープが発生することを防止できる。
【００２０】
また、上記外輪１をハウジング８の内周面８Ａに軸方向に圧入したときに、図２(Ｂ)に示すように、図１(Ａ)に示す環状樹脂部６と７の軸方向両端の突出部１３,１４と１５,１６が、ハウジング８の内周面８Ａに押圧されて平坦になる。同時に、環状樹脂部６と７の軸方向両側部１７,１８と１９,２０が軸方向両側に膨らむ。その結果、上記環状樹脂部６と７の外周面６Ａと７Ａの略全面は、ハウジング８の内周面８Ａを略均等な圧力で押圧することになる。したがって、環状樹脂部６,７とハウジング８との摩擦力を最大限に確保することができ、外輪１とハウジング８との嵌合の緩みを防ぐことができる。
【００２１】
また、上記実施例によれば、上記環状樹脂部６と７が、微小パウダー状の無機物としての炭酸カルシウムと、エラストマーとしてのＥＰＤＭとを含んだＰＡ６６で作製されている。上記微小パウダー状の炭酸カルシウムが、上記環状樹脂部６と７を射出成形したときの樹脂冷却時の樹脂収縮を抑える。より詳しくは、上記微小パウダー状の炭酸カルシウムは、成形硬化中に発生するひけ,そり等の変形を最小に、かつ、方向性なく抑えることができる。また、上記エラストマーとしてのＥＰＤＭは、射出成形時の熱を保持する機能を有しており、樹脂冷却時に樹脂の冷却速度を低下させる働きをする。したがって、射出成形時に溶融樹脂全体に十分に成形圧力を加えることができ、最高の成形精度を得ることができる。したがって、上記実施例によれば、環状樹脂部６,７の成形性を向上させることができ、環状樹脂部６,７の真円度を向上させることができる。したがって、環状樹脂部６,７がハウジング８の内周面８Ａを押圧する圧力分布を特に均一化することができる。したがって、ハウジング８に対して外輪１を特にしっかりと固着させることができる。具体的には、この実施例では、上記環状樹脂部６,７の径方向の最大幅寸法を約０.５ｍｍとしたときに、３μｍ程度の真円度を得ることができた。
【００２２】
次に、図４に、この実施例の膨張補正軸受装置の使用試験を行った結果を示す。この使用試験では、図４(Ａ)に示すように、プーリ４１が固定されたシャフト４２とハウジング８との間に上記実施例の軸受装置を組み込んだ状態で、上記プーリ４１にベルト(図示せず)を掛けて、１分間に１１０００回の回転数でシャフト４２を回転させた。上記ベルトのテンションは４０kgfとした。また、アンバランス荷重は、８gｆ・cmとした。また、実験時には外輪１の外径部分での温度Ｔ＝１８０℃とした。なお、実験前は常温とした。
【００２３】
図４(Ｂ)に、実線で、上記試験前での外輪１の環状樹脂部６,７の突出断面形状を示す。図４(Ｂ)において、軸方向(横方向)の寸法は実寸の略１０倍に描かれており、縦方向(径方向)の寸法は略１０００倍に描かれている。つまり、図４(Ｂ)において、径方向の寸法が軸方向の寸法の１００倍だけ強調されている。このことは、図４(Ｃ),図４(Ｄ),図４(Ｅ)においても同様である。
【００２４】
図４(Ｂ)に示した環状樹脂部６と７の上記試験後の断面形状を、図４(Ｃ)に示す。図４(Ｃ)を参照すれば分かるように、環状樹脂部６と７の外周面６Ａと７Ａに、ハウジング８の内周面８Ａの旋削目が忠実かつ明瞭に転写されている。このことは、上記環状樹脂部６と７の外周面６Ａと７Ａが、ハウジング８の内周面８Ａを押圧する圧力が、所定値以上の均一な面分布であったことを表している。すなわち、上記試験の間中、環状樹脂部６と７の外周面６Ａと７Ａがハウジング８の内周面８Ａにしっかりと固着されていたことを表している。
【００２５】
また、今一つの環状樹脂部６と７の試験後の断面形状を、図４(Ｄ)に示し、試験後の環状樹脂部６と７の断面形状を、図４(Ｅ)に示す。図４(Ｅ)を参照すれば分かるように、環状樹脂部６と７の外周面６Ａと７Ａに、ハウジング８の内周面８Ａの旋削目が忠実かつ明瞭に転写されていた。
【００２６】
上記使用実験によって、この実施例によれば、回転時にハウジング８の熱膨張が発生しても、外輪１とハウジング８との締まり嵌めが緩むことがなく、常に外輪１とハウジング８との締まり嵌めを維持して、相対回転不可に嵌合させておくことができることを確かめることができた。
【００２７】
尚、この実施例では、上記環状樹脂部６,７を構成する樹脂材料が、１５wt％のＥＤＰＭと、１０wt％の炭酸カルシウムとを含んでいたが、上記樹脂材料が含むＥＤＰＭのｗｔ％を１０〜２０ｗｔ％の範囲に設定すればよく、上記樹脂材料が含む炭酸カルシウムを５〜１５ｗｔ％の範囲に設定すればよい。また、上記樹脂材料が、上記ＥＤＰＭ以外のエラストマーを含んでいてもよく、上記樹脂材料が、上記炭酸カルシウム以外の微小パウダー状の無機物を含んでいてもよい。ただし、上記樹脂材料が含んでいる微小パウダー状の無機物のｗｔ％値とエラストマーのｗｔ％値との合計値を最大で約２５ｗｔ％にした。なぜならば、上記合計値が約２５％を越えると、ベース樹脂分が少なくなって、温度上昇にともなうベース樹脂の膨張量が減り、クリープ防止効果が十分に発揮できなくなるからである。
【００２８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の膨張補正軸受装置は、外輪の外周面に形成されている環状樹脂部は、外輪の中心軸を含む平面で切断したときの断面形状が周方向に略一様である環状凹部を有しており、外輪をハウジングの内周面に圧入したときに、上記環状樹脂部の外周面の略全面がハウジングの内周面によって略均等な面分布である圧力で押圧されて、上記ハウジングの内周面に固着されるようになっている。
【００２９】
請求項１の発明は、上記環状凹部の径方向中央部が窪んでいて、この窪みの断面形状が周方向に略一様であるから、外輪をハウジングの内周面に軸方向に圧入したときに、上記環状樹脂部の軸方向中央部がむしり取られることがない。したがって、ハウジングに圧入した後に上記環状樹脂部にクリープが発生することを防止できる。
【００３０】
また、請求項１の発明は、上記外輪をハウジングの内周面に軸方向に圧入したときに、上記環状樹脂部の外周面の略全面がハウジングの内周面によって略均等な圧力で押圧されるようになっている。したがって、環状樹脂部とハウジングとの摩擦力を最大限に確保することができ、外輪とハウジングとの嵌合の緩みを防ぐことができる。
【００３１】
また、請求項１の発明によれば、上記環状樹脂部は、微小パウダー状の無機物と、エラストマーとを含んでいる。上記微小パウダー状の無機物は、環状樹脂部を射出成形時の樹脂冷却時に樹脂の収縮を抑える働きをする。より詳しくは、上記微小パウダー状の無機物は、成形硬化中に発生するひけ,そり等の変形を最小に、かつ、方向性なく抑えることができる。また、上記エラストマーは、射出成形時の熱を保持する機能を有しており、樹脂冷却時に樹脂の冷却速度を低下させる働きをする。したがって、射出成形時に溶融樹脂全体に十分に成形圧力を加えることができ、最高の成形精度を得ることができる。
【００３２】
したがって、請求項１の発明によれば、射出成形時の樹脂の収縮が抑えられ、かつ、冷却速度が抑えられるから、環状樹脂部の成形性が向上し、環状樹脂部の真円度を向上させることができる。したがって、環状樹脂部をハウジングの内周面が上記環状樹脂部を押圧する圧力分布を一層均一化することができる。したがって、外輪とハウジングとの嵌合の緩みを特に効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（Ａ)はこの発明の膨張補正軸受装置の実施例の断面図であり、図１(Ｂ)は上記実施例の環状樹脂部の断面図である。
【図２】  図２(Ａ)は上記実施例の環状樹脂部をハウジングに圧入させる様子を示す図であり、図２(Ｂ)は環状樹脂部がハウジングに圧入された様子を示す図である。
【図３】  図３(Ａ)は従来の膨張補正軸受装置の環状樹脂部をハウジングに圧入させる様子を示す図であり、図３(Ｂ)は上記従来の環状樹脂部がハウジングに圧入された様子を示す図である。
【図４】  図４(Ａ)は上記実施例の使用実験の様子を示す図であり、図４(Ｂ)と(Ｄ)は上記実験前の環状樹脂部の断面図であり、図４(Ｃ)と(Ｅ)は上記実験後の環状樹脂部の断面図である。
【符号の説明】
１…外輪、１Ａ…内周面、２…玉、３,５…周溝、６,７…環状樹脂部、
６Ａ,７Ａ…外周面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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