JP2004084782A

JP2004084782A - ラジアル玉軸受

Info

Publication number: JP2004084782A
Application number: JP2002246232A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takei; 武井　健治; Takashi Ogawa; 小川　隆司
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】玉５の転動面に付着して保持器６に掻き取られた後、遠心力により外輪４ａの内周面に振り飛ばされたグリースを、外輪軌道３に向け効率良く導く。
【解決手段】上記外輪４ａの内周面でこの外輪軌道３の両側に位置する部分を、この外輪軌道３に近づく程内径が大きくなる方向に傾斜した傾斜面１４、１４とする。又は、保持器の形状を工夫して、この保持器に付着したグリースを、この保持器の外周面中央部に導く。上記グリースが、これら各傾斜面１４、１４或は保持器の表面に導かれて上記外輪軌道３に集められる為、グリースを過剰に充填せずに、転がり接触部の潤滑を効果的に行なえる。この為、回転トルクが低く且つ安定し、しかも優れた耐久性を有するラジアル玉軸受を実現できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種回転機械装置に使用される転がり軸受を構成するラジアル玉軸受の改良に関し、内部空間に充填するグリースの量を過剰にする事なく、各玉の転動面と各軌道との転がり接触部の潤滑性を十分に確保できる構造を実現するものである。これにより、ラジアル玉軸受の回転抵抗を低く且つ安定させると共に、運転時に発生する振動と騒音とを低減し、しかも上記ラジアル玉軸受の耐久性を十分に確保する事を意図したものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種回転機械装置の軸受部等、各種回転部分を支持する為のラジアル玉軸受として、例えば図８に示す様な構造のものが広く使用されている。この玉軸受は、外周面に深溝型の内輪軌道１を有する内輪２と内周面に深溝型の外輪軌道３を有する外輪４とを互いに同心に配置し、上記内輪軌道１と外輪軌道３との間に複数個の玉５、５を転動自在に設けて成る。これら各玉５、５は、保持器６に設けたポケット７内に、転動自在に保持している。
【０００３】
上記図８に示したラジアル玉軸受を構成する保持器６は、冠型保持器と呼ばれるもので、合成樹脂を射出成形する事により、図９に示す様な形状に造られている。即ち、上記保持器６は、円環状のリム部８の軸方向片側面に複数の弾性片９、９を、円周方向に関して互いに間隔をあけ、軸方向に突出する状態で形成して成る。そして、円周方向に隣り合う１対ずつの弾性片９、９の円周方向に関して互いに対向する面と、上記リム部８の軸方向片面でこれら両弾性片９、９により挟まれた部分とにより囲まれた部分を、それぞれポケット７、７としている。これら各ポケット７、７の内面は、上記各玉５、５の転動面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する、部分球面状の凹面としている。
【０００４】
玉軸受を組み立てる場合には上記各玉５、５を、各ポケット７、７を構成する１対ずつの弾性片９、９の先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げつつ、これら１対の弾性片９、９の間に押し込む。上記保持器６は、この様にして上記各ポケット７、７内に玉５、５を抱き込む事により、これら各玉５、５を、前記内輪軌道１と外輪軌道３（図８）との間に、図８及び図１０に示す様に、転動自在に保持する。
【０００５】
玉軸受の使用時には、上記複数個の玉５、５の転動に伴って、上記内輪２と外輪４との相対回転を自在とする。この際に上記複数の玉５、５は、自転しつつ上記内輪２の周囲を公転する。又、上記保持器６は、これら各玉５、５に押されて、これら各玉５、５の公転速度と同じ速度で、上記内輪２の周囲を回転する。
【０００６】
上記内輪２の外周面と外輪４の内周面との間で上記各玉５、５を設置した内部空間１０には、グリースを充填して、上記相対回転が円滑に行なわれる様にする。そして、玉軸受に振動や騒音が生じない様にすると共に、焼き付き等の故障を防止する。この為に、上記外輪４の両端部内周面にシールド板１１、１１の外周縁を係止すると共に、これら両シールド板１１、１１の内周縁を上記内輪２の両端部外周面に近接対向させている。この構成により上記内部空間１０の両端開口を塞ぎ、この内部空間１０からグリースが漏洩したり、或はこの内部空間１０内に塵芥等の異物が進入するのを防止する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に構成し作用するラジアル玉軸受の場合、従来は、回転抵抗を低く且つ安定させると同時に、運転時に発生する振動と騒音とを低減し、しかもこのラジアル玉軸受の耐久性を十分に確保する事が難しかった。この理由に就いて、図８〜１０に図１１〜１２を加えて説明する。
【０００８】
上記ラジアル玉軸受を、外輪４を静止させたまま、内輪２を図１１の反時計方向に回転させる場合に就いて説明する。この場合に複数の玉５は、上記内輪２の外周面に設けた内輪軌道１との転がり接触に基づいて、同図の時計方向に回転する。この際、この内輪軌道１及び上記外輪４の内周面に設けた外輪軌道３部分に存在するグリース１２が、上記各玉５の転動面に付着して、これら各玉５の転動に伴って移動する。
【０００９】
ところで、上記各玉５を保持した各ポケット７の内面の曲率半径は、前述した様に、これら各玉５の転動面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する部分球面状であり、この転動面と上記各ポケット７の内面との間の隙間は小さい。この為、上記各玉５の転動面に付着したグリース１２のうちの多くの部分が、上記各ポケット７の開口縁部で掻き取られ、図１１に示す様に、保持器６の内外両周面でこの開口縁部近傍部分に溜まり、この部分で成長する。このうちの外周面部分に溜まったグリース１２は、遠心力により周囲に振り飛ばされて、上記各ポケット７の周囲部分に存在する上記外輪軌道３に付着する。そして、再び上記各軌道１、３と上記各玉５の転動面との転がり接触部の潤滑に供される。
【００１０】
これに対して、上記保持器６の内周面に付着してこの内周面で成長したグリース１２は、この保持器６の幅方向両側縁（図８、１０、１２の左右両側縁）からはみ出しつつ、この保持器６の回転に伴う遠心力によって径方向外方に送られる（振り飛ばされる）。但し、この様にして上記保持器６の幅方向両側縁から径方向外方に送られたグリース１２は、そのまま上記外輪軌道３には達せず、この外輪軌道３の両側に存在する円筒面部１３、１３に付着し、これら各円筒面部１３、１３部分で成長する。特に、上記保持器６のリム部８の軸方向他面側（図１２の右側）から径方向外方に送られたグリース１２は、このリム部８の周囲に存在する円筒面部１３のうちで上記外輪軌道３から離れた部分に付着する傾向になる。
【００１１】
何れにしても、上記各円筒面部１３、１３に付着したグリース１２は、そのままでは上記各軌道１、３と上記各玉５の転動面との転がり接触部の潤滑に使用されなくなる。この様に上記各円筒面部１３、１３に潤滑に利用されないグリース１２が付着した状態でも、上記転がり接触部に十分なグリース１２を供給する為に、ラジアル玉軸受の内部空間１０内に充填するグリース１２の全体量を多くする事が考えられる。但し、この様にグリース１２の全体量を多くした場合には、前記内輪２と外輪４との相対回転時に於けるグリースの攪拌抵抗の増大により、ラジアル玉軸受の回転抵抗が大きく且つ不安定になる為、好ましくない。
本発明のラジアル玉軸受は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のラジアル玉軸受は何れも、外輪と、内輪と、複数個の玉と、密封板とを備える。
このうちの外輪は、内周面に断面円弧形の外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面に断面円弧形の内輪軌道を有する。
又、上記各玉は、上記外輪軌道と内輪軌道との間に、保持器に保持された状態で転動自在に設けられている。
又、上記密封板は、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間でこれら各玉を設置すると共にグリースを充填した内部空間の両端開口部を塞ぐ。
【００１３】
更に、請求項２〜３に記載したラジアル玉軸受の場合には、上記保持器は、リム部と、複数の弾性片と、複数のポケットとを備えた冠型である。
このうちのリム部は、円環状である。
又、上記各弾性片は、上記リム部の軸方向片側面に円周方向に関して互いに間隔をあけ、軸方向に突出する状態で形成している。
又、上記各ポケットは、円周方向に隣り合う１対ずつの弾性片の互いに対向する面と上記リム部の軸方向片面でこれら両弾性片により挟まれた部分とにより囲まれた部分であって、それぞれの内面を部分球面状の凹面としている。
【００１４】
特に、請求項１に記載したラジアル玉軸受に於いては、上記外輪の内周面で上記外輪軌道の両側に位置する部分を、この外輪軌道に近づくに従って内径が大きくなる方向に傾斜した、部分円すい凹面状の傾斜面としている。
【００１５】
又、請求項２に記載したラジアル玉軸受に於いては、上記保持器は、上記リム部の内周面に全周に亙って形成された突条と、外周面と内周面とのうちの少なくとも一方の周面に形成された周面側凸部とを備える。そして、この周面側凸部の円周方向両側縁のうち、少なくとも回転方向前側の側縁は、上記各弾性片の先端側に向かう程回転方向後方に位置する方向に傾斜している。
尚、請求項２に記載したラジアル玉軸受の場合、上記周面側凸部に加えて、上記リム部の軸方向他側面に、少なくとも回転方向前側の側縁が上記リム部の径方向外側に向かう程回転方向後方に位置する方向に傾斜した側面側凸部を設ける事もできる。
【００１６】
更に、請求項３に記載したラジアル玉軸受に於いては、上記保持器の外周面と内周面とのうちの少なくとも一方の周面は、上記リム部の軸方向他側面から離れるに従って径が大きくなる方向に傾斜している。
【００１７】
【作用】
上述の様に構成する本発明のラジアル玉軸受の場合には、何れの構造の場合も、内部空間に充填したグリースを外輪軌道に向け効率良く導ける。
先ず、請求項１に記載したラジアル玉軸受の場合には、保持器から遠心力により振り飛ばされて外輪の内周面で外輪軌道から外れた部分に付着したグリースが、重力により（内輪回転の場合）或は遠心力により（外輪回転の場合）、傾斜面に案内されて上記外輪軌道に導かれる。
【００１８】
又、請求項２に記載したラジアル玉軸受の場合には、保持器に付着したグリースが、周面側凸部の回転方向前側の側縁に案内されつつ、上記保持器の外周面の中央部に移動する。そして、遠心力により振り飛ばされて、この中央部の周囲に存在する外輪軌道に付着する。又、突条は、保持器の内周面に付着したグリースがリム部の軸方向他側面側に流れるのを防止して、このグリースが上記外輪軌道から離れた部分に送られない様にする。
【００１９】
更に、請求項３に記載したラジアル玉軸受の場合には、保持器に付着したグリースが、この保持器の周面に沿って、リム部の軸方向他側面から離れる方向、即ち、複数の弾性片を設けた側の幅方向端縁部に向けて移動する。上記保持器の両側縁のうち、これら各弾性片を設けた側の幅方向端縁部は、外輪軌道に対向している為、この端縁部に達して遠心力により周囲に振り飛ばされたグリースは、上記外輪軌道に付着する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、保持器６に付着したグリースを外輪軌道３に対し効率良く導く為の構造にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図８〜１２に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
本例の場合には、外輪４ａの内周面で外輪軌道３の両側に位置する部分を、この外輪軌道３に近づくに従って内径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい凹面状の傾斜面１４、１４としている。
【００２１】
この様に構成する本例のラジアル玉軸受の場合には、保持器６に付着し、この保持器６の回転に伴う遠心力により振り飛ばされて上記外輪４ａの内周面で上記外輪軌道３から外れた部分に付着したグリースが、上記各傾斜面１４、１４に案内されてこの外輪軌道３に導かれる。即ち、ラジアル玉軸受を、上記外輪４ａを静止させて内輪２を回転させる状態で使用する、所謂内輪回転で使用する場合には、重力により上記各傾斜面１４、１４に沿って円周方向下側に移動したグリースが、更にこれら各傾斜面１４、１４を上記外輪軌道３に向けて移動する。これに対して、上記内輪２を静止させて上記外輪４ａを回転させる状態で使用する、所謂外輪回転で使用する場合には、上記各傾斜面１４、１４に付着したグリースが、遠心力により上記外輪軌道３に向けて移動する。
【００２２】
何れにしても、上記保持器６から外輪４ａの内周面に移ったグリースの多くが上記外輪軌道３に導かれる為、ラジアル玉軸受の内部空間１０内に充填するグリースの量を過剰にしなくても、内輪軌道１及び外輪軌道３と各玉５の転動面との転がり接触部を十分に潤滑できる。従って、耐久性を確保しつつ、上記内輪２と外輪４ａとの相対回転時に於けるグリースの攪拌抵抗が小さく、回転抵抗が小さく且つ安定したラジアル玉軸受を得られる。
【００２３】
次に、図２〜６は、請求項２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の特徴も、保持器６ａに付着したグリースを内輪軌道３（図１、８、１１、１２参照）に対し効率良く導く為の構造にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図８〜１２に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２４】
本例のラジアル玉軸受に組み込む上記保持器６ａは、リム部８ａに、１本の突条１５と、それぞれ複数ずつの、外周面側、内周面側、側面側各凸部１６〜１８を設けている。このうちの突条１５は、上記リム部８ａの内周面のうちで弾性片９、９と反対側の端部に、全周に亙って土手状に形成されている。この様な突条１５は、上記リム部８ａの内周面に付着したグリースが、このリム部８ａの内周面の端縁のうち、上記各弾性片９、９と反対側端縁から流失するのを阻止する役目を有する。
【００２５】
一方、上記各外周面側凸部１６、１６は、上記リム部８ａの外周面で円周方向に隣り合うポケット７、７同士の間部分に設けられたもので、径方向から見た形状が等脚台形である。この様な各外周面側凸部１６、１６は、円周方向に関する幅が、上記リム部８ａの基端面、即ち、上記各弾性片９、９と反対側の端面（軸方向他側面）から離れるに従って小さくなる。
【００２６】
従って、上記各外周面側凸部１６、１６の円周方向両側縁は、上記保持器６ａが何れの方向に回転する場合でも、回転方向前側の側縁が上記各弾性片９、９の先端側に向かう程回転方向後方に位置する方向に傾斜している。又、上記各外周面側凸部１６、１６の先端縁、即ち、最も円周方向の幅が狭くなった部分は、上記保持器６ａの軸方向に関して、上記各ポケット７、７のほぼ中心部に見合う位置に存在する。この様な各外周面側凸部１６、１６は、上記保持器６ａの外周面に付着したグリースを、この保持器６ａの軸方向に関して、上記各ポケット７、７の中心に見合う部分に移動させる役目を有する。尚、上記各ポケット７、７の縁部で掻き取られて上記保持器６ａの外周面に付着したグリースがそのまま遠心力により周囲に振り飛ばされた場合に、このグリースはそのうちの多くの部分が、外輪軌道３に付着する。従って、上記各外周面側凸部１６、１６は省略しても良い。
【００２７】
又、前記各内周面側凸部１７、１７は、上記リム部８ａの内周面で円周方向に隣り合うポケット７、７同士の間部分、即ち、上記各外周面側凸部１６、１６の内径側に位置する部分に設けられたもので、これら各外周面側凸部１６、１６と相似形で、方向も同じである。従って、上記各内周面側凸部１７、１７の円周方向両側縁も、上記保持器６ａが何れの方向に回転する場合でも、回転方向前側の側縁が上記各弾性片９、９の先端側に向かう程回転方向後方に位置する方向に傾斜している。又、上記各内周面側凸部１７、１７の先端縁も上記保持器６ａの軸方向に関して、上記各ポケット７、７のほぼ中心部に見合う位置に存在する。この様な各内周面側凸部１７、１７は、上記保持器６ａの内周面に付着したグリースを、この保持器６ａの軸方向に関して、上記各ポケット７、７の中心に見合う部分に移動させる役目を有する。
【００２８】
更に、前記各側面側凸部１８、１８は、上記リム部８ａの基端面で円周方向に関する位相が上記各ポケット７、７と一致する部分に設けられたもので、軸方向から見た形状が等脚台形である。この様な各側面側凸部１８、１８は、円周方向に関する幅が、上記リム部８ａの外径側に向かうに従って小さくなる。
【００２９】
従って、上記各側面側凸部１８、１８の円周方向両側縁は、上記保持器６ａが何れの方向に回転する場合でも、回転方向前側の側縁が上記リム部８ａの径方向外側に向かう程回転方向後方に位置する方向に傾斜している。又、このリム部８ａの径方向に関して外端部に位置する、上記各側面側凸部１８、１８の先端縁は、円周方向に隣り合う外周面側凸部１６、１６同士の間に位置する。この様な各側面側凸部１８、１８は、上記保持器６ａの基端面に付着したグリースを、この保持器６ａの外径側に移動させ、円周方向に隣り合う上記外周面側凸部１６、１６同士の間に移動させる役目を有する。尚、前記突条１５及び各内周面側凸部１７、１７の存在により、上記保持器６ａの基端面へのグリースの付着は極く限られたものとなるので、上記各側面側凸部１８、１８は省略しても良い。
【００３０】
上述の様な保持器６ａを組み込んで成る本例のラジアル玉軸受の場合には、上記保持器６ａに付着したグリースが、外周面側凸部１６、１６、内周面側凸部１７、１７、側面側凸部１８、１８の回転方向前側の側縁に案内されつつ、上記保持器６ａの外周面の中央部に移動する。そして、遠心力により振り飛ばされて、この中央部の周囲に存在する外輪軌道３（図１、７、８、１１、１２参照）に付着する。この為、前述した第１例の場合と同様に、内輪と外輪との相対回転時に於けるグリースの攪拌抵抗が小さく、回転抵抗が小さく且つ安定したラジアル玉軸受を得られる。
【００３１】
次に、図７は、請求項２、３に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、保持器６ｂ全体を部分円すい筒状に形成している。従って、この保持器６ｂの外周面及び内周面が、リム部８ｂの基端面（軸方向他側面）から離れるに従って径が大きくなる方向に傾斜している。
【００３２】
上述の様な保持器６ｂを組み込んで成る本例のラジアル玉軸受の場合には、この保持器６ｂに付着したグリースが、この保持器６ｂの回転に伴う遠心力に基づき、この保持器６ｂの外周面及び内周面に沿って、リム部８ｂの軸方向他側面から離れる方向、即ち、複数の弾性片９を設けた側の幅方向端縁部に向けて移動する。上記保持器６ｂの両側縁のうち、上記各弾性片９を設けた側の幅方向端縁部は、外輪軌道３に対向している為、この端縁部に達して遠心力により周囲に振り飛ばされたグリースは、上記外輪軌道３に付着する。その他の部分の構成及び作用は、上述の第２例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【００３３】
尚、請求項１〜３に係る発明は、単独で実施する他、互いに組み合わせて実施する事もできる。組み合わせも、実施の形態の第３例の様に、請求項２、３を組み合わせる場合に限らず、請求項１〜３に記載された発明を自由に（２発明に限らず３発明でも）組み合わせて実施できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用する為、回転抵抗が小さく且つ安定したラジアル玉軸受を得て、ラジアル玉軸受を組み込んだ各種機械装置の耐久性を確保しつつ省エネルギ化を図れる等、各種性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。
【図２】同第２例に組み込む保持器の部分斜視図。
【図３】図２のＡ矢視図。
【図４】図３の拡大Ｂ−Ｂ断面図。
【図５】図３の上方から見た図。
【図６】図４のＣ矢視図。
【図７】本発明の実施の形態の第３例を示す部分断面図。
【図８】従来から知られているラジアル玉軸受の１例を示す断面図。
【図９】このラジアル玉軸受に組み込まれている保持器の１例を示す斜視図。
【図１０】この保持器に玉を保持した状態を示す平面図。
【図１１】図８のＤ−Ｄ断面図。
【図１２】外輪の内周面の一部にグリースが集中する状態を示す部分断面図。
【符号の説明】
１　　内輪軌道
２　　内輪
３　　外輪軌道
４、４ａ　外輪
５　　玉
６、６ａ、６ｂ　保持器
７　　ポケット
８、８ａ、８ｂ　リム部
９　　弾性片
１０　　内部空間
１１　　シールド板
１２　　グリース
１３　　円筒面部
１４　　傾斜面
１５　　突条
１６　　外周面側凸部
１７　　内周面側凸部
１８　　側面側凸部

Claims

内周面に断面円弧形の外輪軌道を有する外輪と、外周面に断面円弧形の内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に、保持器に保持された状態で転動自在に設けられた複数個の玉と、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間でこれら各玉を設置すると共にグリースを充填した内部空間の両端開口部を塞ぐ密封板とを備えたラジアル玉軸受に於いて、上記外輪の内周面で上記外輪軌道の両側に位置する部分を、この外輪軌道に近づくに従って内径が大きくなる方向に傾斜した部分円すい凹面状の傾斜面とした事を特徴とするラジアル玉軸受。
内周面に断面円弧形の外輪軌道を有する外輪と、外周面に断面円弧形の内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に、保持器に保持された状態で転動自在に設けられた複数個の玉と、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間でこれら各玉を設置すると共にグリースを充填した内部空間の両端開口部を塞ぐ密封板とを備え、上記保持器は、円環状のリム部と、このリム部の軸方向片側面に円周方向に関して互いに間隔をあけ、軸方向に突出する状態で形成された複数の弾性片と、円周方向に隣り合う１対ずつの弾性片の互いに対向する面と上記リム部の軸方向片面でこれら両弾性片により挟まれた部分とにより囲まれた部分であって、それぞれの内面を部分球面状の凹面とした複数のポケットとを備えた冠型であるラジアル玉軸受に於いて、上記保持器は、上記リム部の内周面に全周に亙って形成された突条と、外周面と内周面とのうちの少なくとも一方の周面に形成された周面側凸部とを備え、この周面側凸部の円周方向両側縁のうち、少なくとも回転方向前側の側縁は、上記各弾性片の先端側に向かう程回転方向後方に位置する方向に傾斜している事を特徴とするラジアル玉軸受。
内周面に断面円弧形の外輪軌道を有する外輪と、外周面に断面円弧形の内輪軌道を有する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に、保持器に保持された状態で転動自在に設けられた複数個の玉と、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面との間でこれら各玉を設置すると共にグリースを充填した内部空間の両端開口部を塞ぐ密封板とを備え、上記保持器は、円環状のリム部と、このリム部の軸方向片側面に円周方向に関して互いに間隔をあけ、軸方向に突出する状態で形成された複数の弾性片と、円周方向に隣り合う１対ずつの弾性片の互いに対向する面と上記リム部の軸方向片面でこれら両弾性片により挟まれた部分とにより囲まれた部分であって、それぞれの内面を部分球面状の凹面とした複数のポケットとを備えた冠型であるラジアル玉軸受に於いて、上記保持器の外周面と内周面とのうちの少なくとも一方の周面は、上記リム部の軸方向他側面から離れるに従って径が大きくなる方向に傾斜している事を特徴とするラジアル玉軸受。