JP2006090489A - Deep groove ball bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、深溝玉軸受に関し、より具体的には、モータのロータ支持用軸受として使われる際に軸受部温度上昇を抑制することによりさらに高速化、長寿命化が可能となり、かつモータの消費電力損失を低減することが可能なモータ用の深溝玉軸受に関するものである。 The present invention relates to a deep groove ball bearing, and more specifically, when used as a bearing for supporting a rotor of a motor, it is possible to further increase the speed and extend the service life by suppressing the temperature rise of the bearing portion, and to consume the motor. The present invention relates to a deep groove ball bearing for a motor capable of reducing power loss.
深溝玉軸受は、たとえば特開2003−343567号公報に開示されている。この公報に開示された深溝玉軸受は、保持器を転動体(玉)で案内する転動体案内方式である。しかしながら、保持器のポケット面の内径側部分を転動体に接触させて保持器を案内する方式(内径拘束方式)なのか、保持器のポケット面の外径側部分を転動体に接触させて保持器を案内する方式(外径拘束方式)なのか明確な記述はこの公報にはない。
一般にモータ(ロータ支持)用軸受は内輪回転で使用される。また、モータ(ロータ支持)用軸受に使用される保持器は転動体案内方式の保持器で、かつ保持器のポケット面の内径側部分を転動体に接触させて保持器を案内する方式(内径拘束方式)が一般的である。 Generally, a motor (rotor support) bearing is used for inner ring rotation. The cage used for the motor (rotor support) bearing is a rolling element guide type cage, and the cage is guided by bringing the inner diameter side portion of the pocket surface of the cage into contact with the rolling element (inner diameter). The restraint method is common.
しかしながら上記の内輪回転と内径拘束方式との組合せでは、転動体、保持器および外輪の摩擦が大きくなり、発熱量が多くなる問題がある。以下、その発熱量が多くなるメカニズムについて説明する。 However, the combination of the inner ring rotation and the inner diameter restraint system has a problem that the friction between the rolling elements, the cage and the outer ring increases, and the amount of heat generation increases. Hereinafter, a mechanism for increasing the heat generation amount will be described.
一般に保持器は、ポケット面のうち軸受負荷圏中にあり回転方向に先行する部分が転動体と滑り接触をして当該転動体から駆動力を得て回転する。 In general, a cage is a portion of the pocket surface that is in the bearing load zone and precedes the rotational direction and is in sliding contact with the rolling element to rotate by obtaining a driving force from the rolling element.
図11に示すように仮に保持器4を内径拘束方式とした場合、保持器4の駆動部A1において転動体3aから保持器4に働く力F1aは、保持器駆動力を有しない転動体3bを保持器4を介して静止している外輪1に押し付けることになる。このとき、保持器4の拘束部B1は転動体3bの自転に対してブレーキとして働くため、外輪1に押し付けられた転動体3bは保持器4の回転に対してブレーキ(F1b)として働く。この結果、保持器4には正逆方向の力F1aおよびF1bが働き、駆動部A1に働く力が拘束部B1でのブレーキ力に打ち勝つため、駆動部A1での駆動力はさらに大きくなる。こうして駆動部A1、拘束部B1での摩擦力が高まるため、発熱量が多くなる。
As shown in FIG. 11, if the
また、転動体3bは静止している外輪1に押し付けられるため、回転輪である内輪2と非接触になり、内輪2から転動体自転のためのモーメントを受けることができない。したがって、外輪1と拘束部B1とによって、自転および公転にブレーキをかけられた転動体3bとの摩擦力により発熱も懸念される。
Further, since the
モータ用軸受には通常グリース封入タイプが使用されるため、発熱量が大きくなるとグリースの劣化が生じ、軸受寿命(モータ寿命)が短くなる。また、回転速度が高くなるほど発熱量も大きくなるため、上記問題が顕著となる。 Since grease-filled types are usually used for motor bearings, if the amount of heat generated increases, the grease deteriorates and the bearing life (motor life) is shortened. Further, the higher the rotational speed, the greater the amount of heat generated, so the above problem becomes significant.
さらに、軸受発熱は軸受内部の摩擦による発熱と考えることができ、発熱量が大きい場合は、軸受内部の摩擦力も大きい。摩擦力が大きいということは軸受回転トルクが大きいことと等しく、モータの消費電力損失が大きくなるという問題もある。 Furthermore, bearing heat generation can be considered as heat generation due to friction inside the bearing, and when the amount of heat generation is large, the friction force inside the bearing is also large. A large frictional force is equivalent to a large bearing rotational torque, and there is a problem that the power consumption loss of the motor becomes large.
それゆえ本発明の目的は、転動体、保持器および外輪の摩擦を小さくでき、発熱量も小さくできる深溝玉軸受を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a deep groove ball bearing that can reduce the friction of the rolling elements, the cage and the outer ring, and can also reduce the heat generation amount.
本発明の深溝玉軸受は、内輪と、その内輪の外周側に配置された外輪と、内輪と外輪との間に配置された複数の玉と、複数の玉のそれぞれを保持する保持器と、外輪の内周と内輪の外周との間に形成された環状空間の両端部に配置された密封板とを有する深溝玉軸受において、保持器は2枚の樹脂成形された環状体から成り、2枚の環状体の各々は、半球状のポケット面を有する弧状のポケット壁部と、そのポケット壁部の端部から周方向に延びる結合板部とが周方向に交互に設けられた形状を有し、2枚の環状体はポケット面間に玉を保持するポケットを形成するように結合板部同士を互いに連結して組合わされており、内輪が回転するよう構成されており、かつ保持器のポケット面の外径側部分を玉に接触させて保持器を案内するように構成されていることを特徴とするものである。 The deep groove ball bearing of the present invention includes an inner ring, an outer ring disposed on the outer peripheral side of the inner ring, a plurality of balls disposed between the inner ring and the outer ring, and a cage that holds each of the plurality of balls. In a deep groove ball bearing having a sealing plate disposed at both ends of an annular space formed between the inner circumference of the outer ring and the outer circumference of the inner ring, the cage is composed of two resin-molded annular bodies. Each of the annular members has a shape in which arc-shaped pocket wall portions having hemispherical pocket surfaces and coupling plate portions extending in the circumferential direction from the end portions of the pocket wall portions are alternately provided in the circumferential direction. The two annular bodies are combined by combining the coupling plate portions with each other so as to form a pocket for holding the ball between the pocket surfaces, the inner ring is configured to rotate, and the cage Guide the cage by bringing the outer diameter side of the pocket surface into contact with the ball That has been made is characterized in.
本発明の深溝玉軸受によれば、保持器のポケット面の外径側部分を転動体に接触させて保持器を案内する外径拘束方式とすることにより、保持器と転動体、転動体と起動輪との各部品間の摺動を減少し、その摩擦熱を低減することができる。これにより回転時の軸受部温度上昇を低減することが可能となり、さらに高速化および長寿命化が可能となり、かつ消費電力損失を低減することが可能となる。 According to the deep groove ball bearing of the present invention, by adopting an outer diameter restraining system in which the outer diameter side portion of the pocket surface of the cage is brought into contact with the rolling element to guide the cage, the cage, the rolling element, and the rolling element Sliding between each part with the starting wheel can be reduced, and the frictional heat can be reduced. As a result, it is possible to reduce an increase in the temperature of the bearing portion during rotation, further increase the speed and life, and reduce power consumption loss.
上記の深溝玉軸受において好ましくは、内輪がモータのロータとともに回転するよう構成されている。 In the deep groove ball bearing described above, the inner ring is preferably configured to rotate together with the rotor of the motor.
これにより、回転速度の高速化および長寿命化が可能で、かつ消費電力損失の低減も可能なモータを得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a motor that can increase the rotational speed and extend the life, and can reduce power consumption loss.
以上説明したように本発明の深溝玉軸受によれば、転動体、保持器および外輪の摩擦を小さくでき、発熱量も小さくでき、回転速度の高速化および長寿命化が可能となり、かつ消費電力損失を低減することが可能となる。 As described above, according to the deep groove ball bearing of the present invention, the friction of the rolling elements, the cage and the outer ring can be reduced, the heat generation amount can be reduced, the rotational speed can be increased and the life can be extended, and the power consumption can be increased. Loss can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態における深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。図2は、図1の深溝玉軸受の保持器の構成を示す概略斜視図である。また図3は図1に示す保持器の一部分を示す横断平面図であり、図4は図3の縦断正面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a deep groove ball bearing according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of the cage of the deep groove ball bearing of FIG. 3 is a cross-sectional plan view showing a part of the cage shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a longitudinal front view of FIG.
図1を参照して、深溝玉軸受は、外輪1と、内輪2と、複数の玉3と、保持器4と、密封板5とを有している。外輪1は、内輪2の外周側に配置されている。外輪1と内輪2との間には複数の玉3が配置されている。複数の玉3のそれぞれは保持器4により保持されている。外輪1の内周と内輪2の外周との間に形成された環状空間の軸方向両端の開口は、外輪1の内周両端部に取付けられたシールド板などの密封板5により閉鎖されており、その密封板5間に潤滑用グリースが封入されている。なお内輪1はモータのロータとともに回転するように構成されており、ロータに接続された軸50に嵌められている。
Referring to FIG. 1, the deep groove ball bearing has an
図2〜図4を参照して、保持器4は、2枚の環状体6、6から成る。2枚の環状体6、6の各々は、弧状のポケット壁部7と、そのポケット壁部7の端部から周方向に延びる結合板部8とが周方向に交互に形成された波形の形状を有し、かつ合成樹脂の成形品から成っている。
2 to 4, the
合成樹脂材料として、PA66あるいはPA46等のポリアミド樹脂やポリフェニルサルファイド樹脂等の滑り性の良好な合成樹脂が採用され、必要に応じて、グラスファイバ等の繊維強化材が混入される。 As a synthetic resin material, a polyamide resin such as PA66 or PA46 or a synthetic resin having good slipperiness such as polyphenyl sulfide resin is adopted, and fiber reinforcing material such as glass fiber is mixed as necessary.
ポケット壁部7の内周には玉3の外周に沿う半球状のポケット面7aが形成され、そのポケット面7aの両端部に円弧面7bが設けられている。
A
上記2枚の環状体6、6はポケット面7aが対向するように組み合わされ、かつ互いに衝合する結合板部8を連結することによって結合一体化されている。その環状体6、6の連結によって対向するポケット面7a間にポケット9が形成されると共に、対向する円弧面7b間に保持器径方向に延びる溝状のグリース溜り10が形成される。
The two
2枚の環状体6、6の連結に際し、ここでは、互いに衝合する結合板部8にピン孔11が形成されており、そのピン孔11に挿入されたリベット12の先端が加締められている。
When connecting the two
本実施の形態において特に注目すべきは、上記の深溝玉軸受は、外径拘束方式であり、保持器4のポケット面7aの外径側部分を玉3に接触させて保持器4を案内するように構成されていることである。
Of particular note in the present embodiment, the deep groove ball bearing described above is of the outer diameter restraining system, and the outer diameter side portion of the
本実施の形態によれば、外径拘束方式が採用されているため、転動体、保持器および外輪の摩擦が小さくなり、発熱量を少なくすることができる。以下、その発熱量が少なくなるメカニズムについて説明する。 According to the present embodiment, since the outer diameter restraining method is adopted, the friction between the rolling elements, the cage and the outer ring is reduced, and the heat generation amount can be reduced. Hereinafter, a mechanism for reducing the heat generation amount will be described.
図5は、本発明の一実施の形態における深溝玉軸受において発熱量が少なくなることを説明するための図である。図5を参照して、内輪回転において、外径拘束方式の転動体案内保持器4を使用した場合、駆動部A1において転動体3aから保持器4に働く力F2aは、保持器駆動力を有しない転動体3cを、保持器4を介して回転輪である内輪2に押し付けることになる。内輪2は回転しているため、転動体3cは内輪2に押し付けられることにより積極的に自転を始める。
FIG. 5 is a diagram for explaining that the amount of heat generation is reduced in the deep groove ball bearing according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, when the outer diameter restraint type rolling
また、転動体3cが保持器4で内輪2に押し付けられることにより、転動体3cの自転にブレーキがかけられた場合、転動体3cは内輪2と一緒に公転しようとする。この結果、いずれの場合でもこの摩擦力は保持器4の公転に寄与する方向に働く(F2b)。この場合、前述の内径拘束方式と異なり、保持器4には正方向力のみが働き、拘束部B1および駆動部A1での摩擦力が少なくなる。したがって、内径拘束方式と比べ発熱量が少なくなる。
In addition, when the
以上より、保持器4の内径面41と外径面42とが内輪2の外周面2aや外輪1の内周面1aに接触しないように保持器4を設計し、保持器4の回転を転動体3のみによって案内する転動体案内方式を使用し、外径拘束方式を採用し、さらに内輪回転とすることにより、深溝玉軸受の発熱量を少なくすることができる。
As described above, the
次に、外径拘束方式とするための設計方法の例を以下に挙げる。 Next, the example of the design method for setting it as an outer diameter restraint system is given below.
(例1)
図6を参照して、転動体3のピッチ円直径(PCD:Pitch Circle Diameter)Drと保持器ポケット9のピッチ円直径Dpをほぼ同等とし、かつ双方のピッチ円直径を境として、これよりも外径側の保持器4の肉厚Aを内径側の保持器4の肉厚Bよりも大きくすることにより(A>B)、転動体3とポケット面7aとの間の距離(半径方向)は外径部Cと内径部DとにおいてC<Dとなる。このように設計することにより、当該軸受を外径拘束方式とすることができる。
(Example 1)
Referring to FIG. 6, the pitch circle diameter (PCD) Dr of rolling
(例2)
図7を参照して、保持器ポケット9のピッチ円直径Dpを転動体3のピッチ円直径Drよりも小さくし、かつ転動体3のピッチ円直径Drを境として、その外径側の保持器4の肉厚Eと内径側の保持器4の肉厚Fとをほぼ等しくすることにより、転動体3とポケット面7aとの間の上記半径方向距離は外径部Gと内径部HとにおいてG<Hとなる。このように設計することにより、当該軸受を外径拘束方式とすることができる。
(Example 2)
Referring to FIG. 7, the pitch circle diameter Dp of the
また本実施の形態の深溝玉軸受は、以下の効果も奏する。 The deep groove ball bearing of the present embodiment also has the following effects.
図2および図3を参照して、保持器4を形成する2枚の合成樹脂製環状体6を弧状のポケット壁部7と結合板部8とが周方向に交互に連続する波形とすることによって、強度的に強い環状体6を得ることができる。このため、2枚の環状体6を結合一体化することによって、剛性の高い保持器4を形成することができ、軸受が高速回転しても遠心力によって保持器4が変形することはない。
Referring to FIGS. 2 and 3, the two synthetic resin
したがって、軸受の高速回転時に、ポケット面7aが玉3に強く接触したり、あるいは、保持器4が密封板5(図1)に干渉することがなく、接触部での摩擦による発熱を防止し、軸受の温度上昇を抑制することができる。また、軸受の回転抵抗も増大することがなく、外輪1と内輪2とをきわめて円滑に相対回転することができる。
Therefore, when the bearing rotates at high speed, the
さらに、ポケット面7aの両端部に円弧面7b(図3、図4)を形成し、軸方向で対向する円弧面7b間にグリース溜り10を形成することにより、そのグリース溜り10に封入されるグリースによって玉3とポケット面7aの接触部を良好に潤滑することができる。
Further, arc surfaces 7b (FIGS. 3 and 4) are formed at both ends of the
グリース溜り10を形成する円弧面7bはポケット面7aの両端部に設けられているため、環状体6はアンダーカットのない成形品となり、型開きされた成形型から成形後の環状体6を容易に取り出すことができる。
Since the
ここで、ポケット9を形成するポケット面7aは成形によって形成されているため、寸法精度の高いポケット9を得ることができ、玉3とポケット9間のポケットすきま13(図3)の管理が容易である。
Here, since the
次に、本実施の形態の深溝玉軸受の他の例について説明する。 Next, another example of the deep groove ball bearing of the present embodiment will be described.
図8は、本発明の一実施の形態における深溝玉軸受の他の例の構成を示す図1の保持器の一部分を示す横断平面図に対応する図である。図8を参照して、この例の構成は、保持器4がポケット面7aの両端部に凹部14を有し、軸方向で対向する凹部14間にグリース溜り10を形成している点で図1〜図4に示した構成と異なる。
FIG. 8 is a view corresponding to a cross-sectional plan view showing a part of the cage of FIG. 1 showing the structure of another example of the deep groove ball bearing in one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the configuration of this example is illustrated in that the
これ以外の構成については上述した図1〜図4に示した構成とほぼ同じであるため同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。 Since the configuration other than this is almost the same as the configuration shown in FIGS. 1 to 4 described above, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図8に示すように、凹部14の形成によってグリース溜り10を形成することにより、容積の大きなグリース溜り10を形成することができ、玉3とポケット面7aの接触部を長期にわたって良好に潤滑することができる。
As shown in FIG. 8, by forming the
以下、本発明の効果を実証するために行なった比較試験の結果について説明する。 Hereinafter, the result of the comparative test performed in order to demonstrate the effect of this invention is demonstrated.
試験軸受として、本発明例の軸受Aと比較例の軸受Bとを準備した。本発明例の軸受AはJIS(Japanese industrial standard)における呼び番号6308の外径拘束方式の深溝玉軸受とし、比較例の軸受BはJISにおける呼び番号6308の内径拘束方式(従来タイプ)の深溝玉軸受とした。 As test bearings, a bearing A of the present invention example and a bearing B of a comparative example were prepared. The bearing A of the present invention is a deep groove ball bearing of an outer diameter restricting method of a reference number 6308 in JIS (Japanese industrial standard), and the bearing B of a comparative example is a deep groove ball of an inner diameter restricting method (conventional type) of a reference number 6308 in JIS. A bearing was used.
試験条件は、ラジアル荷重Fr=50kgf、アキシャル荷重Fa=10kgf(バネ与圧)、回転速度n=3,000〜15,000rpmの条件とし、回転輪を内輪とし、潤滑にグリース(ウレア系)を用いた。 The test conditions were radial load Fr = 50 kgf, axial load Fa = 10 kgf (spring pressure), rotational speed n = 3,000 to 15,000 rpm, rotating wheel as inner ring, and grease (urea system) for lubrication. Using.
この試験により得られた結果を図9および図10に示す。図9は本発明例の軸受A(外径拘束方式)の結果を示し、図10は比較例の軸受B(内径拘束方式)の結果を示している。図9および図10の結果より、軸回転数が15000min-1であるときの温度安定時の温度上昇は、本発明例の軸受A(外径拘束方式)で約33℃であったのに対し、比較例の軸受B(内径拘束方式)で約50℃となった。このことから、本発明例の軸受Aでは、比較例の軸受Bよりも温度上昇が約20℃も低くなり、低昇温効果が認められた。 The results obtained by this test are shown in FIGS. FIG. 9 shows the result of the bearing A (outer diameter restraint system) of the present invention example, and FIG. 10 shows the result of the bearing B (inner diameter restraint system) of the comparative example. From the results of FIGS. 9 and 10, the temperature rise at the time of temperature stabilization when the shaft rotation speed is 15000 min −1 was about 33 ° C. in the bearing A (outer diameter restraint system) of the present invention example. The temperature was about 50 ° C. with the bearing B (inner diameter restraint system) of the comparative example. From this, in the bearing A of the present invention example, the temperature rise was about 20 ° C. lower than that of the bearing B of the comparative example, and a low temperature rise effect was recognized.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明の深溝玉軸受は、高速化、長寿命化および低消費電力損失が要求されるモータのロータ支持用軸受に特に有利に適用され得る。 The deep groove ball bearing of the present invention can be particularly advantageously applied to a rotor support bearing for a motor that requires high speed, long life, and low power consumption loss.
1 外輪、1a 内周面、2 内輪、2a 外周面、3,3a,3b,3c 玉(転動体)、4 保持器、5 密封板、6 環状体、7 ポケット壁部、7a ポケット面、7b 円弧面、8 結合板部、9 ポケット、11 ピン孔、12 リベット、14 凹部、41 内径面、42 外径面、A1 駆動部、B1 拘束部、C 外径部、D 内径部。 1 outer ring, 1a inner circumferential surface, 2 inner ring, 2a outer circumferential surface, 3, 3a, 3b, 3c ball (rolling element), 4 cage, 5 sealing plate, 6 annular body, 7 pocket wall, 7a pocket surface, 7b Arc surface, 8 coupling plate portion, 9 pocket, 11 pin hole, 12 rivet, 14 recess, 41 inner surface, 42 outer surface, A1 drive unit, B1 restraint portion, C outer diameter portion, D inner diameter portion.
Claims (2)
前記保持器は2枚の樹脂成形された環状体から成り、前記2枚の環状体の各々は、半球状のポケット面を有する弧状のポケット壁部と、そのポケット壁部の端部から周方向に延びる結合板部とが周方向に交互に設けられた形状を有し、前記2枚の環状体は前記ポケット面間に前記玉を保持するポケットを形成するように前記結合板部同士を互いに連結して組合わされており、
前記内輪が回転するよう構成されており、かつ前記保持器の前記ポケット面の外径側部分を前記玉に接触させて前記保持器を案内するように構成されていることを特徴とする、深溝玉軸受。 An inner ring, an outer ring disposed on the outer circumferential side of the inner ring, a plurality of balls disposed between the inner ring and the outer ring, a cage for holding each of the plurality of balls, and an inner circumference of the outer ring In the deep groove ball bearing having a sealing plate disposed at both ends of the annular space formed between the outer ring and the outer periphery of the inner ring,
The cage is composed of two resin-molded annular bodies, and each of the two annular bodies has an arcuate pocket wall portion having a hemispherical pocket surface and a circumferential direction from an end portion of the pocket wall portion. And the two annular bodies are connected to each other so as to form a pocket for holding the ball between the pocket surfaces. Are combined and combined,
The deep groove is configured to rotate the inner ring, and is configured to guide the cage by bringing an outer diameter side portion of the pocket surface of the cage into contact with the ball. Ball bearing.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071204 |