JP2007271078A - 玉軸受の保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】 外輪と内輪との間に軸受内部を軸受外部から遮断する密閉板を備え、軸受内部に潤滑用のグリースが封入された玉軸受において、内輪肩部や内輪シール溝にグリースが付着しないようにして、トルクを増大させることなく、グリースの漏洩を防止する。
【解決手段】 玉軸受に用いられる保持器５を、円周方向の複数箇所にボール４を保持するポケット５ａを設けたリング状とする。前記ポケット５ａのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｐを、ポケット５ａ間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｉよりも大きくする。これにより、内輪肩部や内輪シール溝にグリースが付着し難くなる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、各種回転機械装置の回転支持部に使用される密閉板付き玉軸受の保持器に関し、特に潤滑の為に玉軸受内部に封入されたグリースが外部に漏洩するのを防止する技術に関する。

各種回転機械装置、とりわけ自動車補機に使用される玉軸受には、高温耐久性、高速耐久性、耐泥水、耐ダスト、耐グリース漏れ、長寿命、および低トルクが要求される。このうち耐泥水ならびに耐ダストの対策としては、外輪と内輪との間に接触シールを設けて軸受内部を軸受外部から遮断することが行なわれている。例えば接触シールは、外輪の内周面に取付けられ、内輪の外周面に形成した内輪シール溝にシールリップが摺動自在に接触するように設けられる。

上記接触シールを備えた玉軸受において、接触シールのシールリップ部分にグリースが存在した状態で軸受温度が上昇すれば、軸受内部の空気の膨張によって軸受内部の圧力が上昇して、軸受外部との間に圧力差が生じ、シールリップ部分を開いてグリースや空気が軸受外部へ漏洩する現象（以下、この現象を「呼吸」と称す）が起きる。

そこで、通気用の切欠きを設けず、シールリップの内輪シール溝への押し付け圧力（以下、「緊迫力」と称す）を強めることで呼吸対策とすることも行なわれている。しかし、この呼吸対策によっても、緊迫力以上の内圧を招く大きな温度上昇時には、グリース漏れを防ぎきれない。また、この呼吸対策は、シールリップの緊迫力が強いため、トルクの増大を招くという問題がある。特許文献１に記載されているように、軸受温度が低下した場合には、軸受内部の空気の収縮によって軸受内部の圧力が低下することによるシールリップ先端の吸着現象が起こり、更なるトルクの増大を招く要因となる。

上記吸着現象を防止するために、シールリップの一部に通気用の切欠きを設けるという提案がなされている（特許文献２）。しかし、運転による軸受温度上昇中に、この切欠き部から空気だけが漏れれば、前記呼吸によるグリース漏れが減少するが、特許文献２に記載されているように、通気用の切欠きを設けても、切欠きにグリースが付着すれば、上記と同様なグリース漏れが発生する。

特開２００５−０６９４０４号公報 特開２００５−３０８１１７号公報

上述したように、グリース漏れに対処する方法として、シールリップの一部に通気用の切欠きを設ける方法やシールリップの緊迫力を強くする方法があるが、回転により内輪肩部や内輪シール溝にグリースが存在すれば、グリース漏洩の可能性が高くなる。とりわけ、外輪が回転する場合、内輪に遠心力が作用しないため、一度内輪シール溝に付着したグリースはそのまま留まることとなる。この状態で軸受の温度上昇が起きれば，呼吸によりグリース漏れが発生する。

この発明の目的は、外輪と内輪との間に軸受内部を軸受外部から遮断する密閉板を備え、軸受内部に潤滑用のグリースが封入された玉軸受において、内輪肩部や内輪シール溝にグリースが付着しないようにして、トルクを増大させることなく、グリースの漏洩を防止することである。

この発明の玉軸受の保持器は、玉軸受に用いられ円周方向の複数箇所にボールを保持するポケットを設けたリング状のものであり、前記ポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径を、ポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径よりも大きくしたことを特徴とする。前記ポケットのある円周方向部分の内径面は、軸方向から見て凹曲線となる曲面形状、または複数の角部を有する多角形状とすることができる。上記多角形状は、例えば正多角形の一部とすることができる。
保持器のポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径を、ポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径よりも大きくすることにより、内輪肩部や内輪シール溝にグリースが付着し難くなる。このことは、特に外輪回転時に特徴的に現れる。これにより、シールが接触タイプ、非接触タイプのいずれの場合にも、グリースの漏洩を防止できる。また、シールリップの緊迫力を強くする必要がないため、トルクが増大しない。ポケットのある円周方向部分の内径面が、軸方向から見て凹曲線となる曲面形状、および複数の角部を有する多角形状のいずれの場合でも、上記の各作用が得られる。

この発明の玉軸受の保持器において、ポケットのある各円周方向部分の円周方向中央部が大径となるように、前記各ポケットのある円周方向部分の内周面を傾斜させることで、ポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径を、ポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径よりも大きくするのが良い。
この構成とすれば、全体の強度低下を避けつつ、ポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径を、ポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径よりも大きくすることを実現できる。

この発明の玉軸受の保持器は、互いに軸方向に重なる２枚の環状部材からなり、各環状部材は、円周方向に所定の間隔で並びそれぞれが前記ポケットの内壁面を構成する複数の半球状のポケット壁部と、隣合うポケット壁部同士を連結する平板状の結合板部とでなり、両環状部材は、前記各結合板部で互いに重なって結合されたものとすることができる。前記環状部材は、例えば樹脂製または鉄板製とする。
保持器を上記構成とすれば、保持器の加工が容易である。

この発明の玉軸受の保持器は、玉軸受に用いられ円周方向の複数箇所にボールを保持するポケットを設けたリング状のものであり、前記ポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径を、ポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径よりも大きくしたため、内輪肩部や内輪シール溝にグリースが付着し難く、トルクを増大させることなくグリースの漏洩を防止することができる。

この発明の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１はこの発明の保持器が組み込まれた玉軸受、図２および図３は保持器を示す。この玉軸受１は深溝玉軸受であって、内輪２と、外輪３と、これら内外輪２，３間に介在する複数個のボール４と、各ボール４を保持する保持器５とを備えている。内輪２の外周と外輪３の内周間に形成された環状空間の軸方向両端の開口は、外端が外輪３の内周面に形成された外輪シール溝３ａに取付けられ、内端が内輪２の外周面に形成された内輪シール溝２ａに嵌め込まれて内輪２に対して摺動自在に接触する接触シールとしての密閉板６により閉鎖されている。そして、その閉鎖された環状空間に潤滑用グリースが封入されている。

保持器５は、リング状の部材であって、ボール４を収容保持する窓状のポケット５ａが、周方向に等間隔でボール４と同数だけ形成されている。ポケット５ａのある円周方向部分の内周面５ｂは外径側に凹む形状となるよう傾斜させてあり、ポケット５ａのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｐがポケット５ａ間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｉよりも大きくなっている（Ｒｐ＞Ｒｉ）。この実施形態では、前記内周面５ｂが、軸方向から見て凹曲線となる曲面形状、具体的には円弧状面とされている。

この保持器５は、例えば鉄板をプレスにより打ち抜きおよび成形加工して製作された２枚の環状部材１１から成る。各環状部材１１は、円周方向に等間隔で並びそれぞれがポケット５ａの内壁面を構成する複数の半球状のポケット壁部１１ａと、隣合うポケット壁部１１ａ同士を連結する平板状の結合板部１１ｂとを交互に形成したものである。鉄板製である環状部材１１の結合板部１１ｂには、リベット孔１１ｃが穿設されている。２枚の環状部材１１は、それぞれの各結合板部１１ｂを互いに重ね合わせ、前記リベット孔１１ｃにリベット１２を挿通し、そのリベット１２の両端部を加締めることにより結合されている。このように、２枚の環状部材１１を互い結合して１個の保持器５とする構成とすれば、上記のような内径の保持器中心からの半径が各部で異なる形状でありながら、保持器５の加工が容易である。

この実施形態の保持器５は、ポケット５ａのある円周方向部分の内周面５ｂが外径側に凹む形状となっているため、全体の強度低下が懸念される。しかし、図８に示すような従来の標準形状の保持器２５（Ｒｐ＝Ｒｉ）の損傷は、その大部分がポケット５ａ間の円周方向部分からポケット５ａのある円周方向部分へのＲ部７で生じることが経験的に知られている。この実施形態の保持器５は、この部分の形状変更を行なっていないため、全体の強度低下が生じないと言える。

この玉軸受１における運転中のグリースの状態を調べるために、表１に示す条件で試験を行った。運転停止後のグリースの軸受各部への付着状態は図４に示すようになった。比較のため、図８に示す従来の保持器２５を組み込んだ軸受についても、同一条件で試験を行った。運転停止後のグリースの軸受各部への付着状態は図９に示すようになった。

この試験により、従来の保持器２５を組み込んだ軸受の場合、内輪シール溝２ａにグリースＧが付着するが、本発明の保持器５を組み込んだ軸受では、内輪シール溝２ａにグリースＧが付着しないことが判った。このため、密閉板６を設けた玉軸受１において、呼吸による内輪シール溝２ａの部分からのグリースＧの漏洩を防止できるということが推論される。

次に、接触式のシール（エヌティエヌ株式会社製ＬＵシール）を組付けた軸受を用いて、グリース漏れ頻度の確認試験を行った。試験条件は、表１の条件に対して運転時間のみを１５分に変更した。目視により３０〜１００ｍｇ程度の量のグリースが軸受外部に飛び出していると確認された場合に、グリース漏れがあるとした。試験結果は表２に示すようになった。

従来の保持器２５を組み込んだ軸受では１０個中９個のグリース漏れが発生したが、本発明の保持器５を組み込んだ軸受では１０個中グリース漏れが発生したものはなかった。これにより、前記推論が正しいことが立証された。

上記実施形態では保持器５を構成する２枚の環状部材１１を鉄板製としたが、環状部材１１を樹脂製としてもよい。その場合、図５および図６に示す保持器１５のように、結合板部１１ｂに係合爪１３と係合孔１４とを設け、両者１３，１４を互いに嵌合させることにより、２枚の環状部材１１を結合する構成とすることができる。この場合も、ポケット５ａのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｐをポケット５ａ間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｉよりも大きくする（Ｒｐ＞Ｒｉ）。また、２枚の樹脂製の環状部材１１を接着剤等により接合してもよい。
保持器に使用される合成樹脂材料としては、例えばＰＡ６６、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が好適であり、さらに必要に応じてグラスファイバ等の強化繊維材を混入してもよい。

また、２枚の環状部材１１を結合して１個の保持器とする構成に限らず、鋼材から所定の形状に削り出すもみ抜き保持器としてもよく、あるいは樹脂材料で一体に成形した成形保持器としてもよい。

図７は異なる実施形態を示す。この保持器３５は、ポケット５ａのある円周方向部分の内周面５ｂの形状が、軸方向から見て多角形状とされている。具体的には、前記内周面５ｂは、ポケット５ａ間の円周方向部分の内周面５ｃに対し外径側へ傾斜する一対の傾斜面部５ｂａと、両端がこれら一対の傾斜面部５ｂａの外径側端に連なり内径が一定な一定径面部５ｂｂとで成る台形状をしている。この保持器３５も、前記実施形態の保持器５，１５と同様、ポケット５ａのある円周方向部分の内周面５ｂが外径側に凹む形状となるよう傾斜したものであり、ポケット５ａのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｐがポケット５ａ間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径Ｒｉよりも大きくなっている（Ｒｐ＞Ｒｉ）。

このようにポケット５ａのある円周方向部分の内周面５ｂの形状を軸方向から見て多角形状とした保持器３５も、前記実施形態の保持器５，１５と同様、全体の強度低下が生じることがなく、かつ図１のように軸受に組み込んだ場合に、軸受１の内輪シール溝２ａの部分からのグリースの漏洩を防止できる。

なお、ポケット５ａのある円周方向部分の内周面５ｂを複数の角部を有する多角形状とする場合、その角部の数は特に限定しない。また、径方向の直線に対して非対称な形状であってもよい。さらに、ポケット５ａのある円周方向部分の内周面５ｂは、平面と曲面を組み合わせたものであっても良い。

要するに、本発明は、材質や加工方法については問わず、ポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径がポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径よりも大きいという条件を満たす形状の保持器に適用できるものである。

この発明の実施形態にかかる保持器を組み込んだ玉軸受の断面図である。 同保持器の正面図である。 図２のIII―III断面図である。 同保持器を組み込んだ玉軸受に対して行った試験結果を示す図である。 異なる保持器の正面図である。 同保持器の環状部材の要部を示す斜視図である。 この発明の異なる実施形態にかかる保持器の正面図である。 従来の保持器の正面図である。 同保持器を組み込んだ玉軸受に対して行った試験結果を示す図である。

符号の説明

１…玉軸受
２…内輪
３…外輪
４…ボール
５，１５，２５，３５…保持器
５ａ…ポケット
５ｂ…保持器の内周面
６…密閉板
１１…環状部材
１１ａ…ポケット壁部
１１ｂ…結合板部
Ｒｉ…ポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径
Ｒｐ…ポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径

Claims (7)

1. 玉軸受に用いられ円周方向の複数箇所にボールを保持するポケットを設けたリング状の保持器において、前記ポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径を、ポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径よりも大きくしたことを特徴とする玉軸受の保持器。
2. 請求項１において、前記ポケットのある円周方向部分の内径面が軸方向から見て凹曲線となる曲面形状である玉軸受の保持器。
3. 請求項１において、前記ポケットのある円周方向部分の内径面が軸方向から見て複数の角部を有する多角形状である玉軸受の保持器。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、ポケットのある各円周方向部分の円周方向中央部が大径となるように、前記各ポケットのある円周方向部分の内周面を傾斜させることで、ポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径を、ポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径よりも大きくした玉軸受の保持器。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、互いに軸方向に重なる２枚の環状部材からなり、各環状部材は、円周方向に所定の間隔で並びそれぞれが前記ポケットの内壁面を構成する複数の半球状のポケット壁部と、隣合うポケット壁部同士を連結する平板状の結合板部とでなり、両環状部材は、前記各結合板部で互いに重なって結合されたものである玉軸受の保持器。
6. 請求項５において、前記環状部材が樹脂製である玉軸受の保持器。
7. 請求項５において、前記環状部材が鉄板製である玉軸受の保持器。

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