JP2004162921A - Rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種回転機械装置に使用される転がり軸受の改良に関し、保持器と転動体との滑り接触部分の潤滑を十分に確保して、転がり軸受の振動と騒音とを低減できる転がり軸受の実現を図るものである。 The present invention relates to an improvement in a rolling bearing used for various types of rotating machinery , and relates to a rolling bearing capable of reducing vibration and noise of the rolling bearing by sufficiently securing lubrication of a sliding contact portion between a cage and a rolling element. It is intended to be realized.
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転がり軸受として、例えば図4に示す様な玉軸受が広く使用されている。この玉軸受は、外周面に内輪軌道1を有する内輪2と内周面に外輪軌道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。図示の例の場合、上記内輪軌道1と外輪軌道3とは、共に深溝型としている。又、上記複数個の玉5、5は、保持器6に設けたポケット8、8内に、転動自在に保持している。
Ball bearings as shown in FIG. 4 , for example, are widely used as rolling bearings for supporting various rotating parts such as bearing parts of various rotating machinery. In this ball bearing, an
上記図4に示した玉軸受を構成する保持器6は、波形プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれが金属板材をプレス成形する事により得られる、波形で円環状に形成された1対の素子9、9を組み合わせて成る。これら両素子9、9は、それぞれの円周方向複数箇所に、ポケット8、8を構成する為の凹部8a、8aを形成している。そして、この1対の素子9、9同士を上記凹部8a、8aから外れた部分で突き合わせ、これら各部分を複数のリベット10により結合固定して、円環状で円周方向複数箇所にポケット8、8を有する保持器6としている。上記各凹部8a、8aの内面中間部は、上記各玉5、5の外面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する、断面円弧状の保持凹面11としている。この為、1対の素子9、9を突き合わせると、上記凹部8a、8aが組み合わされてポケット8、8を構成する。
The
又、図5に示した、冠型保持器と呼ばれる保持器6aは、合成樹脂等により造られた円環状の主部7の円周方向複数箇所に、玉5、5(図4参照)を転動自在に保持するポケット8、8を設けている。この様な冠型の保持器6aの場合、上記各ポケット8、8は、上記主部7に互いに間隔をあけて配置された1対の弾性片12、12の片側面と、上記主部7の軸方向(図5の上下方向)片面(図5の上面)でこの1対の弾性片12、12の間部分に設けられた球面状の凹面部13、13とから構成される。この凹面部13、13の曲率半径は、上記玉5の外面の曲率半径よりも僅かに大きい。これら弾性片12、12の片側面と凹面部13、13とが保持凹面を構成する。
A cage 6a called a crown-shaped cage shown in FIG. 5 has
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8、8を構成する1対ずつの弾性片12、12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12、12の間に押し込む。上記保持器6aは、この様にして上記各ポケット8、8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4参照)との間に、転動自在に保持する。
When assembling the ball bearing, each of the
前述した保持器6或は上述した保持器6aを備えた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。この相対回転の際、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、6aは、上記玉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。
When the above-described
上記内輪2の外周面と外輪4の内周面との間部分には、グリースその他の潤滑油等の潤滑剤を充填若しくは連続的に供給して、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。尚、一部の玉軸受では、シール板やシールド板等の密封部材により、上記内輪2の外周面と外輪4の内周面との間の空間の両端開口を塞ぎ、この空間から潤滑剤が漏洩したり、或はこの空間内に塵芥等の異物が進入するのを防止する場合もある。但し、前記図4にはこの様な密封部材を持たない玉軸受を示している。
Lubricant such as grease or other lubricating oil is filled or continuously supplied to a portion between the outer peripheral surface of the
上述した様な保持器6、6aを組み込んだ玉軸受の場合、必要量の潤滑剤を充填若しくは供給しても、この保持器6、6aに振動が誘発され、当該保持器6、6aを組み込んだ玉軸受に、保持器音と呼ばれる騒音や振動が発生する場合がある。この様な保持器6、6aの振動は、保持器6、6aの玉5、5に対する動き量が大きい事に起因して、転動体である玉5、5と保持器6、6aとの間の滑り摩擦に基づいて発生する。この様な保持器音の発生を抑える為に従来から、ポケット8、8の内面と玉5、5の転動面との間の隙間を小さくして、玉5、5に対する保持器6、6aの動き量を小さくし、保持器音の発生を抑える事が行なわれている。
In the case of a ball bearing incorporating the
しかしながら、単に玉5、5に対する保持器6、6aの動き量を小さくしただけでは、上記保持器6、6aのポケット8、8の内周面形状に起因して保持器音が発生する。この理由に就いて、図6〜7により説明する。保持器6、6aのポケット8の開口周縁部14、14には、図6〜7に示す様に、鋭い(曲率が大きい)角部15、15が存在し、この角部15、15部分が潤滑剤の流れに対する抵抗となる。即ち、金属板をプレス成形する事により造る波形の保持器6も、或は合成樹脂を射出成形する事により造る冠型の保持器6aも、上記各ポケット8、8の開口周縁部14、14には、バリ等による鋭いエッヂが存在する為、上記各角部15、15の曲率は非常に大きい。
However, simply reducing the amount of movement of the
従って、保持器音を抑制すべくポケット8の内面と玉5の転動面との間の隙間を小さくすると、玉5の転動面と保持凹面11(図4に示した保持器6の場合。図5に示した保持器6aに於いては弾性片12、12の片側面及び凹面部13部分。)との間の隙間16に潤滑剤が流入しにくくなる。即ち、上記玉5の転動に伴って周囲空間からこの隙間16内に入り込もうとする潤滑剤は、上記各角部15、15に掻き取られて、上記隙間16内に入り込みにくくなる。この為、上記保持凹面11と玉5の転動面との間の隙間16に十分な量の潤滑剤が取り込まれなくなって、保持器6、6aと玉5、5との滑り接触部分の摩擦振動を十分に抑制できなくなり、振動や騒音を誘発する。
Therefore, if the gap between the inner surface of the
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、保持器と転動体との滑り接触部分の潤滑を十分に確保して、転がり軸受の振動と騒音とを低減すべく考えたものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has been made to reduce the vibration and noise of a rolling bearing by ensuring sufficient lubrication of a sliding contact portion between a cage and a rolling element.
本発明の転がり軸受は何れも、前述した従来の転がり軸受と同様に、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、これら各転動体を転動自在に保持する保持器とを備える。そして、この保持器は、複数の転動体を転動自在に保持すべく、全体を円環状に形成され、円周方向複数個所にポケットが設けられている。
特に、請求項1に記載した転がり軸受に於いては、上記各ポケットの両端開口部に円筒部が形成されており、これら各円筒部の内端縁と、これら各ポケットの中央部に形成した球面状の凹面部の両端縁とを、それぞれ面取りにより連続させている。
又、請求項2に記載した転がり軸受に於いては、上記各ポケットの両端開口部に、これら各ポケットの開口周縁部に向かうに従って内径が大きくなる摺鉢状の傾斜面が形成されており、これら各傾斜面の内端縁と、上記各ポケットの中央部に形成した球面状の凹面部の両端縁とを、それぞれ面取りにより連続させている。
Any of the rolling bearings of the present invention, like the above-described conventional rolling bearing , has an inner ring having an inner ring raceway on the outer peripheral surface, an outer ring having an outer ring raceway on the inner peripheral surface, and a space between these inner raceways and the outer raceway. The vehicle includes a plurality of rolling elements rotatably provided, and a retainer for rotatably holding the rolling elements . The retainer is formed in a ring shape as a whole so as to freely roll a plurality of rolling elements, and has pockets at a plurality of positions in a circumferential direction.
In particular, in the rolling bearing according to the first aspect, cylindrical portions are formed at both ends of the pockets, and the cylindrical portions are formed at the inner edge of each cylindrical portion and at the center of each pocket. Both end edges of the spherical concave portion are continuous by chamfering .
Further, in the rolling bearing according to the second aspect, in the opening at both ends of each pocket, a mortar-shaped inclined surface whose inner diameter increases toward the opening peripheral portion of each pocket is formed, The inner edge of each of these inclined surfaces and both edges of a spherical concave portion formed at the center of each pocket are continuous by chamfering.
上述の様に構成される本発明の転がり軸受に組み込まれた保持器が、複数の転動体を転動自在に保持する際の作用自体は、前述した従来の転がり軸受に組み込まれた保持器の場合と同様である。
特に、本発明の転がり軸受の場合には、潤滑剤がポケットの内面と転動体の転動面との間の隙間に取り込まれ易くなり、転動体の転動面と保持器のポケットの内周面との滑り接触部分の潤滑状態が良好になる。即ち、各ポケットの開口周縁部に形成された面取りの存在に基づき、ポケット内部に潤滑剤が流入するのが妨げられず、上記潤滑剤がポケット内部に流入し易くなる。この為、保持器音と呼ばれる振動・騒音が発生しにくくなる。
この結果、本発明の転がり軸受は、保持器音の発生が抑制され、低振動、低騒音の転がり軸受を得られる。更に、本発明の転がり軸受の場合、転動体の転動面と保持器のポケットの内周面との滑り接触部分の摩擦が低減する為、保持器の耐摩耗性の向上も図れる。
The operation itself when the cage incorporated in the rolling bearing of the present invention configured as described above rotatably holds a plurality of rolling elements is the same as that of the cage incorporated in the conventional rolling bearing described above. Same as in the case.
In particular, in the case of the rolling bearing of the present invention, the lubricant is easily taken into the gap between the inner surface of the pocket and the rolling surface of the rolling element, and the rolling surface of the rolling element and the inner periphery of the pocket of the cage are easily taken. The lubrication state of the sliding contact portion with the surface is improved. That is, based on the presence of the chamfer formed at the peripheral edge of the opening of each pocket, the flow of the lubricant into the pocket is not prevented, and the lubricant easily flows into the pocket. For this reason, vibration and noise called cage sound hardly occur.
As a result, in the rolling bearing of the present invention, generation of cage noise is suppressed, and a low-vibration, low-noise rolling bearing can be obtained. Further, in the case of the rolling bearing of the present invention, the friction of the sliding contact portion between the rolling surface of the rolling element and the inner peripheral surface of the pocket of the cage is reduced, so that the wear resistance of the cage can be improved.
本発明を実施する場合に好ましくは、転動体を玉とし、保持器の径方向に関する位置決めを、この玉との係合に基づく玉案内により図る。又、面取りを断面形状が円弧形である曲面とし、この面取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の1〜20%とする。
更に好ましくは、上記面取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の2〜16%とする。より好ましくは、上記面取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の5〜15%とする。
In the case of carrying out the present invention, preferably, the rolling element is a ball, and positioning of the retainer in the radial direction is performed by ball guide based on engagement with the ball. Further, the chamfer is a curved surface having a circular cross section, and the radius of curvature of the cross section of the chamfer is 1 to 20% of the outer diameter of the ball.
More preferably, the radius of curvature of the cross-sectional shape of the chamfer is 2 to 16% of the outer diameter of the ball. More preferably, the radius of curvature of the cross-sectional shape of the chamfer is 5 to 15% of the outer diameter of the ball.
図1は、請求項1、3に対応する、本発明の実施例1を示している。本実施例は、本発明を前記図5に示した冠型保持器に適用したものである。この保持器18は、前述した従来の保持器6a(図5参照)と同様に、合成樹脂製で円環状の主部7と、この主部7の円周方向複数個所に設けられ、その内側に転動体である玉5を1個ずつ転動自在に保持する複数個のポケット8とを備えている。これら各ポケット8は、上記主部7に互いに間隔をあけて配置された1対の弾性片12、12(図5参照)と、上記主部7の軸方向片面(図1の上面)でこの1対の弾性片12、12の間部分に設けられた凹面部13とから構成している。これら凹面部13及び各弾性片12の片側面は、当該保持器18が保持すべき玉5の転動面の曲率半径rよりも僅かに大きい曲率半径R13を有する球状凹面としている。これら凹面部13及び1対の弾性片12、12の片側面が、上記玉5を転動自在に保持する為の保持凹面を構成する。更に、本実施例の保持器18の場合には、上記各ポケット8の両端開口部に円筒部19、19を形成し、これら各円筒部19、19の内端縁と、これら各ポケット8の中央部に形成した球面状の凹面部13の両端縁とを、それぞれ面取り17、17により連続させている。これら各面取り17、17を設けたポケット8を有する保持器18は、合成樹脂の射出成形により形成する。これら各面取り17、17は、この射出成形時に形成するが、場合によっては、射出成形後、バレル加工により、これら各面取り17、17を形成しても良い。更には、射出成形時に形成した面取り17、17の形状を、バレル加工により仕上げる事もできる。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. This embodiment is intended that the present invention is applied to a crown type cage shown in FIG. 5. Similar to the above-mentioned conventional cage 6a ( see FIG. 5 ), the
上述の様に構成される保持器を組み込んだ本実施例の転がり軸受で、この保持器が、複数の玉5を転動自在に保持する際の作用自体は、前述した従来の転がり軸受に組み込んだ保持器の場合と同様である。特に、本実施例の転がり軸受に組み込んだ保持器の場合には、上記玉5の転動に伴って周囲空間からこの玉5の転動面と1対の弾性片12、12の片側面及び凹面部13との間の隙間16内に入り込もうとする潤滑剤が、開口周縁部14、14部分であまり掻き取られる事なく、上記隙間16内に効率良く入り込む。この為、上記1対の弾性片12、12の片側面及び凹面部13と玉5の転動面との間の隙間16に十分な量の潤滑剤が取り込まれ、しかもこの隙間16内に潤滑剤を長時間に亙り保持できる。この結果、保持器18と玉5との滑り接触部分の摩擦振動を十分に抑制できて、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
何れにしても上記各面取り17、17は、それぞれ断面形状が円弧形である曲面とする。そして、これら各面取り17、17の断面形状の曲率半径を、上記ポケット8に保持した玉5の外径の1〜20%とする。更に好ましくは、上記各面取り17、17の断面形状の曲率半径を上記玉5の外径の2〜16%とし、より好ましくは、上記各面取り17、17の断面形状の曲率半径を上記玉5の外径の5〜15%とする。この様な本実施例の場合、上述の様に上記各面取り17、17を通じて玉5の転動面とポケット8の凹面部13との間の隙間16内に潤滑剤が効率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
In the rolling bearing of the present embodiment incorporating the cage configured as described above, the operation itself when the cage holds the plurality of
In any case, each of the
図2は、請求項2、3に対応する、本発明の実施例2を示している。本実施例の場合には、ポケット8の両端開口部に、このポケット8の開口周縁部に向かうに従って内径が大きくなる摺鉢状の傾斜面20、20を形成し、これら各傾斜面20、20の内端縁と、上記ポケット8の中央部に形成した球面状の凹面部13の両端縁とを、それぞれ面取り17a、17aにより連続させている。これら各面取り17a、17aを設けたポケット8を有する保持器18aは、上述した実施例1の場合と同様に、合成樹脂の射出成形により形成する。上記各面取り17a、17aは、この射出成形時に形成するが、場合によっては、射出成形後、バレル加工により、上記各面取り17a、17aを形成しても良い。更には、射出成形時に形成した面取り17a、17aの形状を、バレル加工により仕上げる事もできる。
何れにしても上記各面取り17a、17aは、それぞれ断面形状が円弧形である曲面とする。そして、これら各面取り17a、17aの断面形状の曲率半径を、上記ポケット8に保持した玉5の外径の1〜20%とする。更に好ましくは、上記各面取り17a、17aの断面形状の曲率半径を上記玉5の外径の2〜16%とし、より好ましくは、上記各面取り17a、17aの断面形状の曲率半径を上記玉5の外径の5〜15%とする。この様な本実施例の場合も、上記各面取り17a、17aを通じて玉5の転動面とポケット8の保持凹面13との間の隙間16内に潤滑剤が効率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
FIG. 2 shows a second embodiment according to the present invention. In the case of this embodiment, mortar-shaped
In any case, each of the chamfers 17a, 17a is a curved surface having a circular cross section. The radius of curvature of the cross-sectional shape of each of the chamfers 17a is set to 1 to 20% of the outer diameter of the
面取りの曲率半径が保持器音の発生に及ぼす影響に就いて知る為に行なった、実験に就いて説明する。
この実験は、図1に示した実施例1の様な保持器18を使用し、玉5の外径(直径)に対する面取り17、17の曲率半径の割合を種々変化させて、この割合が運転時に発生する保持器音に及ぼす影響に就いて測定した。試験条件は次の通りである。
(1) 使用した軸受:呼び番号が6202である深溝型玉軸受(外径35mm、内径15mm、幅11mm)
使用した保持器:外径25.5mm、内径21.5mm、幅5.80mmで、玉案内される冠型保持器
凹面部13の中心角θ(図1参照):46度
(2) 運転条件
潤滑条件:動粘度が100cst のエーテルウレア系グリースを、充填可能な空間に、容積割合で40%充填
回転速度:4000r.p.m.
ラジアル荷重:100kgf
スラスト荷重:50kgf
雰囲気温湿度:0℃、20%
An experiment conducted to know the effect of the radius of curvature of chamfering on the generation of cage sound will be described.
In this experiment , the ratio of the radius of curvature of the
(1) Bearing used: Deep groove ball bearing with nominal number 6202 (outer diameter 35 mm,
Cage used: outer diameter 25.5 mm, inner diameter 21.5 mm, width 5.80 mm, crown-shaped cage guided by balls, central angle θ of concave portion 13 (see FIG. 1 ): 46 degrees
(2) Operating conditions Lubrication conditions: 40% volumetric filling of ether urea grease with a kinematic viscosity of 100 cst in a fillable space Rotational speed: 4000 rpm
Radial load: 100kgf
Thrust load: 50kgf
Ambient temperature and humidity: 0 ° C, 20%
上述した条件で、上記各面取り17、17の曲率半径と運転時に発生する保持器音の大きさとの関係を求めたところ、図3に示す様な結果を得られた。この図3に於いて、横軸は上記各面取り17、17の断面形状の曲率半径と上記ポケット8に保持した玉5の外径との比率を、縦軸は図5に示す様な従来の保持器6aを用いて構成された玉軸受が発生する騒音レベルを0dBとして、上記各面取り17、17の曲率半径を変化させた保持器を用いた時の玉軸受の騒音レベルの差を、それぞれ表している。
この図3から明らかな通り、上記各面取り17、17の断面形状の曲率半径を、上記ポケット8に保持した玉5の外径の1%以上とすれば、一応保持器音を低減させる効果を得られる。更に好ましくは、上記各面取り17、17の断面形状の曲率半径を上記玉5の外径の2〜16%とすれば、保持器音の低減効果が顕著になる。より好ましくは、上記各面取り17、17の断面形状の曲率半径を上記玉5の外径の4〜15%とすれば、上記保持器音の低減効果が、より一層顕著になる。
The relationship between the radius of curvature of each of the
As is apparent from FIG. 3, when the radius of curvature of the cross-sectional shape of each of the
尚、上記曲率半径の違いは、保持器音の大きさに影響する他、加工性にも影響する。即ち、下限側の規制は、金型加工の容易性につながり、上限側の規制は、バレル加工時間の節約により、加工コストの節減につながる。又、上記各面取り17、17部分を所望の曲率半径とする為の加工方法は、従来から知られている何れの加工方法を採用しても良い。但し、合成樹脂製保持器の場合には、加工コストの面から、金型で加工するのが好ましい。又、金属製保持器の場合には、やはり加工コストの面からバレル加工により加工する事が好ましい。尚、上記各面取り17、17の断面形状の曲率半径が、上記ポケット8に保持した玉5の外径の20%よりも大きくなると、玉5の保持力が弱くなり、保持器の動き量が大きくなったり、玉5がポケット8から抜けたりする弊害が生じる。この為、上記曲率半径が玉5の外径の20%を越えるものは、正常な軸受の運転を可能とする保持器としては不適当で、この様な保持器を組み込んだ転がり軸受の設計は困難である。従って、上記曲率半径は、玉5の外径の20%以下とする必要がある。
The difference in the radius of curvature affects not only the loudness of the retainer sound but also the workability. In other words, the regulation on the lower side leads to ease of mold processing, and the regulation on the upper side leads to reduction in machining cost by saving barrel machining time. Further, as a processing method for setting each of the
尚、上述の各実施例は、本発明を、冠型保持器を備えた玉軸受に適用した例に就いて説明した。但し、本発明は、上記冠型保持器を備えた玉軸受に限らず、保持器を備えた転がり軸受であれば、波形保持器を備えた玉軸受、更にはころ軸受にも適用する事ができる。又、本発明は、転動体に対する保持器の変位量を僅小にする為、転動面とポケット内面との間の隙間を僅小にした構造は勿論、この隙間が通常の寸法を有する構造でも効果を得られる。 In each of the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to a ball bearing provided with a crown type cage has been described. However, the present invention is not limited to the ball bearing having the above crown type cage, as long as a rolling bearing provided with a cage, a ball bearing having a waveform retainer, it further be applied to a roller bearing it can. In addition, in order to minimize the amount of displacement of the cage with respect to the rolling element, the present invention has a structure in which the gap between the rolling surface and the inner surface of the pocket is made small, as well as a structure in which this gap has a normal size. But you can get the effect.
1 内輪軌道
2 内輪
3 外輪軌道
4 外輪
5 玉
6、6a 保持器
7 主部
8 ポケット
8a 凹部
9 素子
10 リベット
11 保持凹面
12 弾性片
13 凹面部
14 開口周縁部
15 角部
16 隙間
17、17a 面取り
18、18a 保持器
19 円筒部
20 傾斜面
DESCRIPTION OF
Claims (2)
The rolling according to claim 1, wherein the rolling element is a ball, the chamfer is a curved surface having a circular cross section, and a radius of curvature of the cross section of the chamfer is 1 to 20% of an outer diameter of the ball. Bearing cage.
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JP2010091091A (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Ntn Corp | Cage for rolling bearing, and rolling bearing for ct scanner |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070727 |
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Effective date: 20071211 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080408 |