JP2007170465A - Caulked retainer for thrust ball bearing, its design method, and thrust ball bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スラスト玉軸受に用いられる加締め保持器とその設計方法に関する。また、本発明は加締め保持器を備えたスラスト玉軸受に関する。 The present invention relates to a caulking cage used for a thrust ball bearing and a design method thereof. The present invention also relates to a thrust ball bearing provided with a caulking cage.
ボールねじ軸などの回転軸の端部を支持する軸受装置として、図8に示すものが知られている(例えば特許文献1参照)。この軸受装置はモータMにより回転駆動されるボールねじ軸BSの上端部を支持する上部軸受としての一対のアンギュラ玉軸受1,1を有しており、これらアンギュラ玉軸受1,1の下方には、鉛直方向の荷重を受ける下部軸受としてスラスト玉軸受2が設けられている。
As a bearing device for supporting the end of a rotating shaft such as a ball screw shaft, one shown in FIG. 8 is known (see, for example, Patent Document 1). This bearing device has a pair of
このような軸受装置に用いられるスラスト玉軸受の一例を図9に示す。同図に示されるスラスト玉軸受は固定側環状レース部材3および回転側環状レース部材4を備えており、固定側環状レース部材3の図中下面部には、円環状のボール軌道溝5が形成されている。このボール軌道溝5は回転側環状レース部材4の図中上面部に形成された円環状のボール軌道溝6と対向しており、ボール軌道溝5とボール軌道溝6との間に設けられた複数個の玉7は、加締め保持器8によりレース部材3,4の周方向に一定間隔で保持されている。
An example of a thrust ball bearing used in such a bearing device is shown in FIG. The thrust ball bearing shown in the figure includes a fixed-side
加締め保持器8は円環状の金属板9から形成されており、この金属板9には複数のポケット10(図10参照)が金属板9の周方向に一定間隔で穿設されている。これらのポケット10は玉7の直径よりも小さい直径(例えば玉直径の99〜95%程度)で円形に形成されており、玉7は金属板9の外側周縁部と内側周縁部を波形にプレス加工し、金属板9の外側周縁部と内側周縁部とで玉7を加締めることによって各ポケット10内に保持されている。
ところで、ボールねじ軸などの回転軸の端部がラジアル方向に偏芯した状態で回転すると、図11に示すように、スラスト玉軸受の固定側環状レース部材3と回転側環状レース部材4との間にラジアル方向の相対変位が生じ、レース部材3,4に対する玉7の接触角が変化する。そして、玉7の接触角が変化すると保持器8のポケット10内に保持された玉7がそれぞれ異なる速度で公転することになるため、玉7の進み遅れが保持器8のポケット10内で発生し、図12に示すように、進み遅れの発生した玉7がポケット10の周縁部に当接する。このため、上述した加締め保持器では、スラスト玉軸受の固定側環状レース部材3と回転側環状レース部材4との間にラジアル方向の相対変位が生じると玉7がポケット10の周縁部に当接し、保持器の破損を招くような過大な応力がポケット10の周縁部に発生するという問題があった。なお、図11に示す矢印は固定側環状レース部材4の回転方向を示し、図12に示す矢印は加締め保持器8の回転方向を示している。また、玉の公転速度Vcは、次式で表される。
Vc=(π・Dpw/60×10−3)×nc
ただし、Dpw:転動体ピッチ径(mm)
nc:回転速度(min−1)
By the way, when the end of the rotating shaft such as the ball screw shaft is rotated in a state of being eccentric in the radial direction, as shown in FIG. 11, the fixed-side
V c = (π · D pw / 60 × 10 −3 ) × n c
Where D pw : rolling element pitch diameter (mm)
n c : rotational speed (min −1 )
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、玉の進み遅れに起因する過大な応力がポケットの周縁部に発生することを抑制することのできるスラスト玉軸受用加締め保持器及びその設計方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生するラジアル方向の相対変位により加締め保持器に過大な負荷が加わることを防止することのできるスラスト玉軸受を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and its purpose is for a thrust ball bearing capable of suppressing the occurrence of excessive stress in the peripheral portion of the pocket due to the advance and delay of the balls. A caulking cage and a design method thereof are provided. Another object of the present invention is to prevent an excessive load from being applied to the crimping cage due to the relative displacement in the radial direction that occurs between the stationary annular race member and the rotating annular race member. It is to provide a thrust ball bearing.
上記課題を解決するため、本発明のうち請求項1の発明に係るスラスト玉軸受用加締め保持器の設計方法は、回転軸の端部を支持する軸受装置の上部軸受として用いられるラジアル転がり軸受の下部に配置されるスラスト玉軸受の玉を保持するためのポケットを周方向に複数有する加締め保持器の設計方法であって、前記ポケットと前記玉との間の保持器周方向のポケット隙間が所定の値より大きくなるように、前記ポケット隙間を前記回転軸の偏心量の関数として設定して前記加締め保持器を設計することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a thrust ball bearing caulking cage design method according to
本発明のうち請求項2の発明に係るスラスト玉軸受用加締め保持器は、回転軸の端部を支持する軸受装置の上部軸受として用いられるラジアル転がり軸受の下部に配置されるスラスト玉軸受の玉を保持する複数のポケットを有する加締め保持器であって、前記ポケットと前記玉との間の保持器周方向のポケット隙間をδ、前記玉の直径をdaとしたとき、前記ポケット隙間と前記玉の直径との比が0.06≦δ/da≦0.12であることを特徴とする。
A thrust ball bearing caulking cage according to the invention of
本発明のうち請求項3の発明に係るスラスト玉軸受用加締め保持器は、請求項2記載のスラスト玉軸受用加締め保持器において、前記ポケット隙間と前記玉の直径との比が0.06≦δ/da≦0.12となるように、前記ポケットの直径または前記玉への加締め力を調整してなることを特徴とする。
本発明のうち請求項4の発明に係るスラスト玉軸受は、請求項3または請求項4記載の加締め保持器を備えたことを特徴とする。
A thrust ball bearing caulking cage according to a third aspect of the present invention is the thrust ball bearing caulking cage according to the second aspect, wherein the ratio of the pocket clearance to the ball diameter is 0. The diameter of the pocket or the caulking force on the ball is adjusted so that 06 ≦ δ / da ≦ 0.12.
A thrust ball bearing according to a fourth aspect of the present invention includes the caulking cage according to the third or fourth aspect.
本発明によれば、玉の進み遅れがポケット内で発生しても玉がポケットの周縁部に当接することがないので、玉の進み遅れに起因する過大な応力がポケットの周縁部に発生することを抑制することができる。したがって、固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生するラジアル方向の相対変位により加締め保持器に過大な負荷が加わることを防止でき、保持器の破損を抑制することができる。 According to the present invention, even if a ball advance delay occurs in the pocket, the ball does not come into contact with the peripheral edge portion of the pocket, so that excessive stress due to the ball advance delay occurs in the peripheral edge portion of the pocket. This can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent an excessive load from being applied to the crimping cage due to the relative displacement in the radial direction generated between the fixed-side annular race member and the rotary-side annular race member, and it is possible to suppress breakage of the cage. .
以下、図1〜図7を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1において符号20は本発明の一実施形態であるスラスト玉軸受であって、このスラスト玉軸受20は、固定側環状レース部材21および回転側環状レース部材22を備えている。上記固定側環状レース部材21の図中下面部には、円環状のボール軌道溝23が形成されている。このボール軌道溝23は回転側環状レース部材22の図中上面部に形成された円環状のボール軌道溝24と対向しており、ボール軌道溝23とボール軌道溝24との間に設けられた複数個の玉25は、加締め保持器26によりレース部材21,22の周方向に一定間隔で保持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1,
加締め保持器26は円環状の金属板27から形成されており、この金属板27には複数のポケット28(図2及び図3参照)が金属板27の周方向に一定間隔で穿設されている。これらのポケット28は玉25の直径よりも小さい直径(例えば玉直径の99〜95%程度)で円形に形成されており、玉25は、図4に示すように、金属板27の外側周縁部27aと内側周縁部27bを波形にプレス加工し、金属板27の外側周縁部27aと内側周縁部27bとで玉25を加締めることによって各ポケット28内に保持されている。
The
このような構成において、ポケット28と玉25との間の保持器周方向のポケット隙間をδ(図2及び図12参照)、玉25の直径をdaとすると、本発明の一実施形態では、ポケット隙間δと玉25の直径daとの比が0.06≦δ/da≦0.12となるように、ポケット28の直径または玉25への加締め力を調整して加締め保持器が製造されている。
In such a configuration, if the pocket clearance in the cage circumferential direction between the
ここで、ポケット隙間δと玉の直径daとの比を0.06≦δ/da≦0.12に設定する理由は、以下の理由からである。すなわち、本発明者は保持器破損の原因となる保持器ポケット内における玉の進み遅れを調べるため、コンピュータによるシミュレーション計算を行った。その結果、図5〜図7に示すような計算結果が得られた。
なお、図5〜図7に示す計算結果は軸受内径17mm、軸受外径35mm、玉数11個のスラスト玉軸受を対象とし、アキシアル荷重を1.73kNとして計算を行った結果である。
Here, the reason why the ratio between the pocket gap δ and the ball diameter da is set to 0.06 ≦ δ / da ≦ 0.12 is as follows. That is, the present inventor performed a simulation calculation by a computer in order to investigate the advance and delay of the ball in the cage pocket which causes the cage to be broken. As a result, calculation results as shown in FIGS. 5 to 7 were obtained.
The calculation results shown in FIG. 5 to FIG. 7 are the results of calculation with an axial load of 1.73 kN for a thrust ball bearing having a bearing inner diameter of 17 mm, a bearing outer diameter of 35 mm, and 11 balls.
図5はスラスト玉軸受の固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生したラジアル方向の相対変位量eが0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.10mm、0.11mmの場合における玉の方位角と接触角との関係をコンピュータにより計算した結果を示しており、図5から明らかなように、ラジアル方向の相対変位量eが大きくなると、玉の接触角が大きくなることがわかる。 FIG. 5 shows that the radial relative displacement e generated between the fixed-side annular race member and the rotary-side annular race member of the thrust ball bearing is 0.01 mm, 0.02 mm, 0.03 mm, 0.04 mm,. The figure shows the result of calculating the relationship between the ball azimuth and contact angle in the case of 05 mm, 0.06 mm, 0.07 mm, 0.08 mm, 0.09 mm, 0.10 mm, and 0.11 mm by a computer. As can be seen from FIG. 5, the ball contact angle increases as the radial relative displacement amount e increases.
図6はスラスト玉軸受の固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生したラジアル方向の相対変位量eが0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.10mm、0.11mmの場合における玉の方位角と進み遅れ量との関係をコンピュータにより計算した結果を示しており、図6から明らかなように、ラジアル方向の相対変位量eが大きくなると、保持器ポケット内における玉の進み遅れが大きくなることがわかる。 FIG. 6 shows that the radial displacement e between the fixed annular race member and the rotary annular race member of the thrust ball bearing is 0.01 mm, 0.02 mm, 0.03 mm, 0.04 mm,. In the case of 05 mm, 0.06 mm, 0.07 mm, 0.08 mm, 0.09 mm, 0.10 mm, 0.11 mm, the result of calculating the relationship between the azimuth angle of the ball and the amount of advance delay is shown. As is apparent from FIG. 6, it can be seen that as the relative displacement amount e in the radial direction increases, the advance and delay of the ball in the cage pocket increases.
図7はスラスト玉軸受の固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生したラジアル方向の相対変位量eが0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.10mm、0.11mmの場合におけるポケット隙間δと玉直径daとの比をコンピュータにより計算した結果を示しており、図7から明らかなように、ラジアル方向の相対変位量eが大きくなると、ポケット隙間δが玉の進み遅れによって大きくなることがわかる。 FIG. 7 shows that the radial relative displacement e generated between the fixed-side annular race member and the rotary-side annular race member of the thrust ball bearing is 0.01 mm, 0.02 mm, 0.03 mm, 0.04 mm,. The results of calculating the ratio between the pocket gap δ and the ball diameter da in the case of 05 mm, 0.06 mm, 0.07 mm, 0.08 mm, 0.09 mm, 0.10 mm, and 0.11 mm by a computer are shown. As can be seen from FIG. 7, as the radial relative displacement amount e increases, the pocket gap δ increases due to the advance and delay of the ball.
ところで、スラスト玉軸受の固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生するラジアル方向の相対変位量eがJIS B1514で規定する寸法許容差(0.0mm≦e≦0.016mm)内にある場合、玉の進み遅れによって保持器ポケットの周縁部に玉が当接しないようにするためには、ポケット隙間δと玉直径daとの比(δ/da)を0.031以上にしなければならないことが図7に示す計算結果からわかる。また、スラスト玉軸受に作用するラジアル荷重が増大し、相対変位量eが0.016mmを超える場合も考慮に入れると、δ/daは通常必要とされる0.031の2倍から4倍に相当する値に設定することが望ましく、従って、本発明では、ポケット隙間δと玉直径daとの比を0.06≦δ/da≦0.12に設定している。 By the way, the radial relative displacement e generated between the fixed-side annular race member and the rotary-side annular race member of the thrust ball bearing is a dimensional tolerance defined by JIS B1514 (0.0 mm ≦ e ≦ 0.016 mm). In order to prevent the balls from coming into contact with the peripheral edge of the cage pocket due to the advance of the balls, the ratio (δ / da) of the pocket gap δ to the ball diameter da is set to 0.031 or more. It can be seen from the calculation results shown in FIG. In addition, if the radial load acting on the thrust ball bearing is increased and the relative displacement e exceeds 0.016 mm, δ / da is increased from 2 times to 4 times of 0.031 which is usually required. It is desirable to set the corresponding value. Therefore, in the present invention, the ratio between the pocket gap δ and the ball diameter da is set to 0.06 ≦ δ / da ≦ 0.12.
上述のように、ポケット隙間δと玉25の直径daとの比が0.06≦δ/da≦0.12となるように、ポケット28の直径daまたは玉25への加締め力を調整して加締め保持器を設計すれば、玉の進み遅れがポケット28内で発生しても玉25がポケット28の周縁部に当接することがないので、玉の進み遅れに起因する過大な応力がポケット28の周縁部に発生することを抑制することができる。
As described above, the diameter da of the
1 アンギュラ玉軸受
2,20 スラスト玉軸受
3,21 固定側環状レース部材
4,22 回転側環状レース部材
5,6,23,24 ボール軌道溝
7,25 玉
8,26 加締め保持器
9,27 金属板
10,28 ポケット
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WO2013031249A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | 日本精工株式会社 | Thrust bearing |
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