CN103124855B - 球轴承用保持架及球轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过润滑脂润滑能够得到转矩降低效果的球轴承用保持架及球轴承。球轴承用保持架中，在环状的保持架主体(35)的轴向一端面(36)形成沿着周向以规定间距配设的凹部(37)，并且从凹部(37)的在周向上对置的开口端突出设置有一对爪部(38、38)，从而通过凹部(37)和一对爪部(38、38)形成收纳滚珠(24)的凹槽(38)。凹槽(39)的PCD比收纳在凹槽(38)中的滚珠(24)的PCD设定得小。

Description

球轴承用保持架及球轴承
技术领域
本发明涉及将球保持为滚动自如的合成树脂制的球轴承用保持架以及将该保持架装入到外圈与内圈之间而成的球轴承。
背景技术
作为装入到机动车的电装部件或辅机部件、例如风扇耦合器装置、交流发电机、空转轮、车辆空调用电磁离合器、电动风扇电动机等中的滚动轴承，广泛使用深沟球轴承或角接触球轴承等球轴承，来将通过发动机输出进行旋转驱动的旋转轴旋转自如地支承于静止构件。
通常，如图11所示，球轴承具备内圈1、外圈2、夹装在该内圈1与外圈2之间的滚珠3、对该滚珠3进行保持的保持架4。并且，保持架有时使用树脂冠型保持架。该树脂冠型保持架4由耐磨损性、防烧结性等优良的树脂构成，如图12所示，在环状的保持架主体5的轴向一端面6形成沿着周向以规定间距配设的凹部7，并且设置从该凹部7的在周向上对置的开口端突出的一对爪部8、8，从而通过该凹部7和一对爪部8、8形成收纳滚珠3的凹槽9。
然而，在滚动轴承中要求低转矩化。提出有各种低转矩化规格的滚动轴承(专利文献1及专利文献2)。在专利文献1及专利文献2中，保持架通过利用紧固连结机构将一对冲压形成板紧固连结而形成，在各冲压形成板的内表面设有凹槽用凹部，通过该相互对置的凹槽用凹部形成将作为滚动体的滚珠嵌合的凹槽。并且，在凹槽用凹部的内表面设置作为润滑剂(润滑脂)积存部的凹部等。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2003-13962号公报
【专利文献2】日本特开平9-317775号公报
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
然而，在图12所示的树脂冠型保持架4中，如图13和图14所示，凹槽7的PCD(PPCD)与收纳在凹槽7中的滚珠3的PCD(BPCD)设定为相同。并且，滚珠直径(DB)比凹槽直径(DP)小。
因此，凹槽7和滚珠3成为图15所示的关系。即，产生内径侧的凹槽边缘部15及外径侧的凹槽边缘部16与滚珠3的间隙。因此，由凹槽边缘部15、16刮取附着在滚珠上的润滑脂，从而在滚珠3与内圈的滚动面之间以及滚珠与外圈的滚动面之间不容易夹有润滑脂，可能使转矩增加。
另外，在上述专利文献1及专利文献2中，能够减少滚珠与保持架的凹槽的滑动接触面积，从而能够实现低转矩化。然而，在润滑脂润滑时，在凹部积存润滑脂，成为润滑脂始终附着在滚珠上的状态。因此，在滚珠3与内圈的滚动面之间以及滚珠与外圈的滚动面之间容易夹有润滑脂，从而可能使转矩增加。
发明内容
因此，本发明鉴于这样的实际情况，提供一种通过润滑脂润滑能够得到转矩降低效果的球轴承用保持架及球轴承。
【用于解决课题的手段】
本发明的球轴承用保持架中，在环状的保持架主体的轴向一端面形成沿着周向以规定间距配设的凹部，并且从该凹部的在周向上对置的开口端突出设置有一对爪部，从而通过所述凹部和一对爪部形成收纳滚珠的凹槽，其中，所述凹槽的PCD比收纳在凹槽中的滚珠的PCD设定得小。
根据本发明的球轴承用保持架，通过使凹槽的PCD比收纳在凹槽中的滚珠的PCD设定得小，从而能够使凹槽相对于滚珠位于内径侧。由此，外径侧的凹槽边缘部成为接近滚珠的状态(滚珠由凹槽的外径侧抱入的状态)，从而能够刮取附着在滚珠上的润滑脂。
在所述凹槽的PCD为滚珠的PCD的0.9～0.99的情况下，优选凹槽直径为滚珠直径的1.06倍以下。当超过1.06倍时，凹槽直径变得过于大，从而可能产生松动。
在所述凹槽的PCD为滚珠的PCD的0.9～0.99的情况下，优选凹槽直径为滚珠直径的1.03倍以上。当小于1.03倍时，凹槽直径变得过于小，从而滚珠与凹槽之间的间隙过小而可能使异常磨损或应力变大。
可以在保持架主体的设有爪部的轴向一端面侧，在沿着周向相邻的凹槽之间的内径侧及/或外径侧设置润滑脂积存部。
可以在保持架主体的不具有爪部的轴向另一端面侧，在沿着周向相邻的凹槽之间的内径侧及/或外径侧设置润滑脂积存部。
这样，通过设置润滑脂积存部，在该润滑脂积存部中积存润滑脂，从而能够减少润滑脂向滚动体(滚珠)的滚动面的流动。由此，能够降低润滑脂的搅拌阻力。
保持架材料为PA66(聚酰胺66)、PA46(聚酰胺46)、PA9T(聚酰胺9T)、PA11(聚酰胺11)或PA6(聚酰胺6)。这样，作为保持架材料，优选伸长率、抗拉强度、耐冲击性、耐磨损性、润滑性等优良的聚酰胺树脂等。
本发明的球轴承具备内圈、外圈、夹装在该内圈与外圈之间的滚珠、对该滚珠进行保持的保持架，其中，所述保持架使用所述球轴承用保持架。
【发明效果】
本发明的球轴承用保持架中，外径侧的凹槽边缘部成为接近滚珠的状态(滚珠由凹槽的外径侧抱入的状态)，从而能够刮取附着在滚珠上的润滑脂，因此通过润滑脂润滑能够取得转矩降低效果。
在所述凹槽的PCD为滚珠的PCD的0.9～0.99的情况下，优选凹槽直径为滚珠直径的1.06倍以下，另外，在所述凹槽的PCD为滚珠的PCD的0.9～0.99的情况下，优选凹槽直径为滚珠直径的1.03倍以上。若为滚珠直径的1.06以下，则能够减少松动，从而得到高精度的旋转。若为1.03倍以上，则异常磨损或应力不会变大，能够长期得到稳定的旋转。
通过设置润滑脂积存部，能够降低润滑脂的搅拌阻力，从而能够进一步实现低转矩化。
作为保持架材料，能够使用伸长率、抗拉强度、耐冲击性、耐磨损性、润滑性等优良的聚酰胺树脂，从而能够提供高品质的保持架。
在本发明的球轴承中，可以提供通过润滑脂润滑能够得到转矩降低效 果的球轴承。因此，适合作为装入到风扇耦合器装置、交流发电机、空转轮、车辆空调用电磁离合器、电动风扇电动机等中的球轴承。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的球轴承用保持架的俯视图。
图2是所述球轴承用保持架的剖视图。
图3是所述球轴承用保持架的主要部分立体图。
图4是使用了所述球轴承用保持架的球轴承的剖视图。
图5是表示保持架与滚珠的关系的简图。
图6是在具有爪部的一侧设有润滑脂积存部的保持架的简要展开图。
图7A表示在具有爪部的一侧设有润滑脂积存部的保持架，是在内径侧设有润滑脂积存部的保持架的主要部分简要俯视图。
图7B表示在具有爪部的一侧设有润滑脂积存部的保持架，是在外径侧设有润滑脂积存部的保持架的主要部分简要俯视图。
图8是在不具有爪部的一侧设有润滑脂积存部的保持架的简要展開图。
图9A表示在不具有爪部的一侧设有润滑脂积存部的保持架，是在内径侧设有润滑脂积存部的保持架的主要部分简要俯视图。
图9B表示在不具有爪部的一侧设有润滑脂积存部的保持架，是在外径侧设有润滑脂积存部的保持架的主要部分简要俯视图。
图10是表示现有件与本发明件的转矩测定结果的图形。
图11是现有的球轴承的剖视图。
图12是现有的球轴承用保持架的主要部分立体图。
图13是现有的球轴承用保持架的俯视图。
图14是现有的球轴承用保持架的剖视图。
图15是表示现有的保持架与滚珠的关系的简图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1～图3表示本发明的球轴承用保持架，该球轴承用保持架使用于 图4所示的球轴承。该图例的球轴承装入到机动车的电装部件或辅机部件、例如风扇耦合器装置、交流发电机、空转轮、车辆空调用电磁离合器、电动风扇电动机等中。
本实施方式的球轴承20通过在外周面形成有内侧滚动面22a的内圈22、配置在该内圈22的外侧且在内周面形成有外侧滚动面23a的外圈23、在内圈22的内侧滚动面22a与外圈23的外侧滚动面23a之间夹设成滚动自如的多个滚珠(球)24、配置在内圈22与外圈23之间且将各滚珠24沿圆周方向等间隔地保持的保持架25、配置在内圈22与外圈23之间的轴向两侧且对在该内圈22与外圈23之间形成的环状空间27进行密封的密封构件26来构成主要部分。通过在由该密封构件26密封的环状空间27中封入润滑脂等润滑剂，由此滚珠24在保持架25的凹槽内顺利地滚动。
在本实施方式中，外圈23安装在壳体等静止构件上，内圈22安装在通过发动机输出进行旋转驱动的旋转轴上。密封构件26由环状的芯骨26a和与该芯骨26a固接成一体的橡胶状构件26b构成，其外周部在外圈23的内周面形成的密封安装槽29中固定成嵌合状态。内圈22在与密封构件26的内周部对应的位置形成有由圆周槽构成的密封槽30，在密封构件26的内周侧端26c形成的密封唇31与内圈1的密封槽30滑动接触。需要说明的是，在本实施方式中，例示出内圈旋转类型，但也能够适用于内圈22固定在轴等静止构件上且外圈3安装在旋转轴上的外圈旋转类型。
在该球轴承20的运转中，维持密封构件26的前端的密封唇31与内圈22的外周端部滑动接触的状态的同时内圈22进行旋转。由此，能够将水或灰尘等异物侵入到轴承内部或者润滑剂从轴承内部向外部漏出的情况防患于未然。
如图1～图3所示，该保持架25具备：环状的保持架主体35，其在轴向一端面36形成有沿着周向以规定间距配设的凹部37；爪部38，其从该保持架主体35的凹部37的在周向上对置的开口端突出。并且，通过凹部37和从该凹部37的开口端突出的一对爪部38、38构成保持所述滚珠24的凹槽39。
保持架25能够由这种通常使用的耐磨损性、防烧结性等优良的树脂、 例如聚乙烯、聚酰胺、聚缩醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酰胺-(酰)亚胺、聚醚醚酮、热可塑性聚酰亚胺、热固化性聚酰亚胺、环氧树脂、酚醛树脂等合成树脂形成。并且，为了实现强度提高和尺寸稳定性，还可以采用将聚酰胺、聚苯硫醚或聚醚醚酮等热可塑性树脂作为基体，并添加玻璃纤维而得到的树脂。
然而，在本发明中，作为保持架25的保持架材料，优选使用伸长率、抗拉强度、耐冲击性、耐磨损性、润滑性等优良的聚酰胺树脂。作为聚酰胺树脂，为PA66(聚酰胺66)、PA46(聚酰胺46)、PA9T(聚酰胺9T)、PA11(聚酰胺11)或PA6(聚酰胺6)。如此，在本发明中，作为保持架材料，能够使用伸长率、抗拉强度、耐冲击性、耐磨损性、润滑性等优良的聚酰胺树脂，从而能够提供高品质的保持架。需要说明的是，外圈23、内圈22、滚珠24由例如轴承钢、渗碳钢等金属形成。
另外，填充到该球轴承中的润滑脂为由基础油、增稠剂及添加剂构成的半固体状的润滑剂。作为构成润滑脂的基础油，只要是通常作为润滑脂的基础油而使用的油即可，没有特别限定，例如可以使用石蜡系矿物油、环烷系矿物油等矿物油、聚丁烯、α聚烯烃、烷基苯、烷基萘、脂环式化合物等烃系合成油、或者天然油脂、多元醇酯油、磷酸酯、二酯油、聚乙二醇油、硅酮油、聚苯醚油、烷基二苯醚油、氟化油等非烃系合成油等。
另外，作为增稠剂，列举出铝皂、锂皂、钠皂、复合锂皂、复合钙皂、复合铝皂等金属皂系增稠剂、双脲化合物、聚脲化合物等脲系化合物。上述的增稠剂可以单独使用或者组合两种以上使用。
作为润滑脂用的公知的添加剂，列举出例如高压润滑油添加剂、胺系、酚醛系等氧化防止剂、苯并三唑等金属非活性剂、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯等粘度指数提高剂、二硫化钼、石墨等固体润滑剂等。还可以将上述添加剂单独添加或者组合两种以上进行添加。
在保持架25中，凹槽39的PCD比收纳在凹槽39中的滚珠24的PCD设定得小。即，如图1和图2所示，在凹槽PCD为PPCD、滚珠PCD为BPCD的情况下，PPCD＜BPCD。此时，在凹槽39的PCD为滚珠PCD的0.9～0.99的情况下(PPCD＝0.9BPCD～0.99BPCD的情况下)，凹槽直径DP为滚珠直径DB的1.06倍以下，且凹槽直径DP为滚珠直径DB的1.03倍以上。
在此，如图5所示，凹槽PCD是指保持架凹槽的半径中心(RP)到轴承的中心的长度(半径)的2倍的长度(直径)。另外，滚珠PCD是指滚珠的中心(RB)到轴承的中心的长度(半径)的2倍的长度(直径)。通过将滚珠24与凹槽39的关系如上述那样构成，从而如图1所示，在从爪部38侧观察该保持架时，能够使凹槽39相对于滚珠24位于内径侧。由此如图5所示，外径侧的凹槽边缘部41成为接近滚珠24的状态(滚珠24由凹槽的外径侧抱入的状态)，从而能够刮取附着在滚珠24上的润滑脂。此外，内径侧的凹槽边缘部42成为与滚珠24分离的状态，从而难以刮取附着在滚珠24上润滑脂。需要说明的是，图5的箭头表示滚珠24的旋转方向。
在本发明中，外径侧的凹槽边缘部41成为接近滚珠的状态(滚珠由凹槽的外径侧抱入的状态)，从而能够刮取附着在滚珠24上的润滑脂，因此通过润滑脂润滑能够得到转矩降低效果。此外，内径侧的凹槽边缘部42成为与滚珠24分离的状态而难以刮取润滑脂，因此成为润滑脂难以漏出的状态。
在所述凹槽PCD为滚珠PCD的0.9～0.99的情况下，优选凹槽直径为滚珠直径的1.06倍以下，另外，在所述凹槽PCD为滚珠PCD的0.9～0.99的情况下，优选凹槽直径DP为滚珠直径DB的1.03倍以上。若为滚珠直径DB的1.06以下，则能够减少松动，从而能够得到高精度的旋转。若为1.03倍以上，异常磨损、应力不会变大，能够长期得到稳定的旋转。
另外，如图6所示，优选在保持架25上设置对由凹槽边缘部41刮取的润滑脂进行积存的润滑脂积存部50。润滑脂积存部50由凹部构成，在图中，在设有爪部38的保持架主体35的轴向一端面36侧，设置在周向上相邻的凹槽39之间。这种情况下，可以如图7A所示那样设置在内径侧，也可以如图7B所示那样设置在外径侧。进而，虽然省略图示，但还可以设置在内径侧及外径侧。
在图8中，润滑脂积存部50在未设置爪部38的保持架主体35的轴向另一端面40侧，设置在周向上相邻的凹槽39之间。这种情况下，可以如图9A所示那样设置在内径侧，也可以如图9B所示那样设置在外径侧。 进而，虽然省略图示，但还可以设置在内径侧及外径侧。
这样，通过设置润滑脂积存部50，由此在该润滑脂积存部50中积存润滑脂，从而能够减少润滑脂向滚动体(滚珠)24的滚动面22a、23a的流动。由此，能够降低润滑脂的搅拌阻力，从而能够进一步实现低转矩化。
另外，作为该润滑脂积存部50的大小来说，可以根据保持架自身的大小、使用的材质等进行各种变更。这种情况下，若过大，则强度上差，若过小，则润滑脂积存量少，无法减少向滚动面22a、23a的润滑脂流动。因此，可以在强度上不差且能够减少润滑脂流动的范围内进行各种变更。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明没有限定为上述实施方式，能够进行各种变形，例如，作为用于对滚珠24进行保持的凹槽39的个数，在上述实施方式为7个，但其个数可以任意增减。另外，在设置润滑脂积存部50的情况下，无论设置在保持架内径侧或保持架外径侧中的哪一侧，都设置在周向上相邻的凹槽之间，但即可以设置在全部凹槽之间，也可以设置在任意的凹槽之间。
另外，还可以在轴向另一端面40设置减薄用的槽。减薄用的槽为了使保持架成形时的冷却速度均匀化来防止内腔(在成形件的内部形成的空洞)、收缩(在成形件的外表面出现的收缩变形)或翘曲等的产生等而设置。
作为保持架25，可以为碳素钢、弹簧钢、不锈钢等金属制。在金属制的保持架4时，通过切削加工等来成形。如上述实施方式所示，在树脂制的保持架4时，通过注塑成形等来成形。
【实施例1】
接着，对使用了凹槽PCD和滚珠PCD相同的现有的保持架的球轴承(现有件)的转矩和使用了凹槽PCD比收纳在凹槽39中的滚珠PCD设定得小的保持架的球轴承(本发明件)的转矩进行比较。作为轴承，使用NTN社制的6203LLB，作为润滑脂，使用日本润滑脂社的ME-1。另外，使旋转速度为1000r/min，使载荷Fa为29.4N，并使氛围温度为常温。本发明件的凹槽PCD与滚珠PCD之差为0.7mm。在图10中示出转矩测定结果。由该图10可知，本发明件通过润滑脂润滑能够得到转矩降低效果。
【工业实用性】
在使用了本发明的保持架的本发明的球轴承中，可以提供通过润滑脂润滑能够得到转矩降低效果的球轴承。因此，适合作为装入到风扇耦合器装置、交流发电机、空转轮、车辆空调用电磁离合器、电动风扇电动机等中的球轴承。
【符号说明】
35 保持架主体
36 轴向一端面
37 凹部
38 爪部
39 凹槽
40 轴向另一端面
50 润滑脂积存部 。

Claims (9)

1.一种球轴承，具备内圈、外圈、夹装在该内圈与外圈之间的滚珠、对该滚珠进行保持的保持架，所述保持架在环状的保持架主体的轴向一端面形成沿着周向以规定间距配设的凹部，并且从该凹部的在周向上对置的开口端突出设置有一对爪部，从而通过所述凹部和一对爪部来形成收纳滚珠的凹槽，所述球轴承的特征在于，
所述凹槽的PCD比收纳在凹槽中的滚珠的PCD设定得小，由此外径侧的凹槽边缘部成为接近滚珠的状态，并且内径侧的凹槽边缘部成为与滚珠分离的状态，外径侧的凹槽边缘部刮取附着在滚珠上的润滑脂而降低转矩，
所述凹槽的半径中心位于比所述保持架的径向上的壁厚中心靠内径侧的位置，
在保持架主体的不具有爪部的轴向另一端面侧，在沿着周向相邻的凹槽之间的外径侧设有积存由外径侧的凹槽边缘部刮取的润滑脂的润滑脂积存部，
所述润滑脂积存部由凹部构成，
所述凹部的整体位于比所述保持架的径向上的壁厚中心靠外径侧的位置。
2.根据权利要求1所述的球轴承，其特征在于，
在所述凹槽的PCD为滚珠的PCD的0.9～0.99的情况下，凹槽直径为滚珠直径的1.06倍以下。
3.根据权利要求1所述的球轴承，其特征在于，
在所述凹槽的PCD为滚珠的PCD的0.9～0.99的情况下，凹槽直径为滚珠直径的1.03倍以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的球轴承，其特征在于，
在保持架主体的不具有爪部的轴向另一端面侧，在沿着周向相邻的凹槽之间的内径侧设有润滑脂积存部。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的球轴承，其特征在于，
保持架材料为PA66。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的球轴承，其特征在于，
保持架材料为PA46。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的球轴承，其特征在于，
保持架材料为PA9T。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的球轴承，其特征在于，
保持架材料为PA11。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的球轴承，其特征在于，
保持架材料为PA6。
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