JP2007333022A - Deep groove ball bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯車等の回転部材を支承する深溝玉軸受、特に、軸受の回転トルクの低減を図った鋼板製の保持器を備えた深溝玉軸受に関するものである。 The present invention relates to a deep groove ball bearing that supports a rotating member such as a gear, and more particularly to a deep groove ball bearing provided with a steel plate cage that reduces the rotational torque of the bearing.
従来、転がり軸受の中でも回転トルクが小さく、ミスアライメントに対しても所望の耐久性を発揮するため、モータ軸をはじめ自動車のトランスミッションの歯車等の回転部材を支承する転がり軸受として深溝玉軸受が一般的に多用されている。この深溝玉軸受には、組立が容易で低コストな鋼板製の保持器が従来から使用されている。図5および図6は、このような保持器の代表的な一例である。 Conventionally, a deep groove ball bearing is generally used as a rolling bearing for supporting rotating members such as motor shafts and gears of automobile transmissions in order to have a small rotational torque and exhibit desired durability against misalignment among rolling bearings. Frequently used. For this deep groove ball bearing, a steel plate cage that is easy to assemble and low in cost is conventionally used. 5 and 6 are typical examples of such cages.
この保持器50は鋼板からプレス加工によって形成され、2枚の環状保持板51、51の間にボール52を自転可能なように挟み込んだものである。2枚の環状保持板51は、図6(a)に示すように、それぞれ円周方向に等間隔の複数箇所に、半球状に膨出するボール保持部53が形成されている。また、これらの2枚の環状保持板51は、各ボール保持部53を開口側で対峙させると共に、これによって形成されるポケット54にそれぞれボール52を保持させて、各ボール保持部53の間をリベット55で固定している。
The
この波形の保持器50において、環状保持板51の各ボール保持部53は、このボール保持部53の開口面の中心Cからの距離が、底部ではボール52の半径rよりも僅かに長くなっているにすぎないが、周縁部になるほどこの距離がさらに長くなるように形成されている。また、この内周面は、ボール保持部53の底部では曲率半径がボール52の半径rとほぼ同じ、もしくは僅かに大きく設定され、周縁部になるほどこの曲率半径(r+α)が大きくなる。したがって、ボール保持部53の内周面の周縁部では、開口面の中心Cからの距離が遠くなるので、ボール52との間のすきまが大きくなる。
In this
また、ボール保持部53の内周面の底部では、曲率半径がほぼ同じボール52の外周面に沿うことになるので、このボール52を確実にポケット54の中央に保持することができる。このため、ボール52は、ポケット54を構成するボール保持部53、53の合せ目のエッジに接触する恐れがなくなり、また、このボール52は、ポケット54を構成する両側のボール保持部53の底部同士を結ぶ軸線を中心に自転するので、このボール52の周速が最も小さい部分をボール保持部53の底部だけで保持することになり、これによってトラクション力も小さくなる。
然しながら、こうした従来の波形の保持器50は、半球状に膨出するボール保持部53によってポケット54が構成されているため、運転中はこのポケット54のR面にボール52が滑りを伴いながら自転している。したがって、図6(b)に示すように、ボール52は、ある接触幅(接触面積)Sで滑り接触するため、ボール52と保持器50間の滑り抵抗が生じ、軸受の回転トルクを低減するには限界があった。さらに、ボール52は、ポケット54内に滞留する潤滑グリースの攪拌抵抗を受けながら回転しているため、特に、高速領域における回転トルクの増大は避けられない。近年、車両の燃費向上のため、例えば、トランスミッション用軸受において低トルク化が要求されているが、こうした軸受の回転トルクの低減が課題となっていた。
However, in such a conventional
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軸受の回転トルクの低減を図った鋼板製の保持器を備えた深溝玉軸受を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a deep groove ball bearing provided with a steel plate cage that reduces the rotational torque of the bearing.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、内周に円弧状の外側転走面が形成された外輪と、外周にこの外側転走面に対向する円弧状の内側転走面が形成された内輪と、この内輪と前記外輪間に配置された保持器と、前記両転走面間に前記保持器を介して転動自在に収容された複数のボールとを備えた深溝玉軸受において、前記保持器が鋼板からプレス加工によって形成された2枚の環状保持板で構成され、これら環状保持板の円周方向に等間隔の複数箇所に膨出するボール保持部が形成され、これらボール保持部が開口側で対峙されてポケットが形成されると共に、回転時に前記ボールがこのポケットの片側に寄った状態で該ポケットに接触しない部位に油孔が設けられている。
In order to achieve such an object, the invention according to
このように、鋼板製の保持器を備えた深溝玉軸受において、保持器が鋼板からプレス加工によって形成された2枚の環状保持板で構成され、これら環状保持板の円周方向に等間隔の複数箇所に膨出するボール保持部が形成され、これらボール保持部が開口側で対峙されてポケットが形成されると共に、回転時にボールがこのポケットの片側に寄った状態で該ポケットに接触しない部位に油孔が設けられているので、ポケット内に滞留するグリース等の潤滑剤が遠心力によってポケットの外部に押し出され、攪拌抵抗が減少して軸受の回転トルクの低減を図ることができる。 In this way, in the deep groove ball bearing provided with the steel plate cage, the cage is composed of two annular holding plates formed by pressing from the steel plate, and the annular holding plates are equally spaced in the circumferential direction. A ball holding portion that bulges to a plurality of locations is formed, and these ball holding portions are opposed to each other on the opening side to form a pocket, and a portion where the ball does not come into contact with the pocket while rotating toward one side of the pocket during rotation Since the oil hole is provided in the pocket, the lubricant such as grease staying in the pocket is pushed out of the pocket by the centrifugal force, the stirring resistance is reduced, and the rotational torque of the bearing can be reduced.
また、請求項2に記載の発明のように、前記ボール保持部が半球状に膨出して形成され、これらボール保持部によって凹球状のポケットが形成されると共に、前記ボール保持部の底部の両側に前記油孔がそれぞれ2箇所設けられていても良いし、また、請求項3に記載の発明のように、前記ボール保持部が矩形状に膨出して形成され、これらボール保持部によって多角形状のポケットが形成されると共に、前記ボール保持部の角部近傍に前記油孔がそれぞれ2箇所設けられていても良い。
According to a second aspect of the present invention, the ball holding portion is formed to swell in a hemispherical shape, and a concave spherical pocket is formed by these ball holding portions, and both sides of the bottom portion of the ball holding portion are formed. The oil holes may be provided at two locations, and the ball holding portion bulges into a rectangular shape as in the invention according to
また、請求項4に記載の発明のように、前記保持器の全面のうち少なくともポケット面に低摩擦薄膜が形成されていれば、ボールと保持器との滑り摩擦を格段に抑制することができ、一層軸受の回転トルクを低減させることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項5に記載の発明のように、前記ボールがセラミックで形成されていれば、内輪、外輪の転走面上でのボールの変形により発生するトルク損失を低減することができる。 Further, if the ball is made of ceramic as in the fifth aspect of the invention, torque loss caused by the deformation of the ball on the rolling surfaces of the inner ring and the outer ring can be reduced.
また、請求項6に記載の発明のように、前記深溝玉軸受が自動車のトランスミッション用であれば、軸受の回転トルクの低減により燃費向上が期待でき、潤滑油中に微小な摩耗粉が混入している条件下においても、摩耗を抑えることができると共に、摩耗粉の噛み込みに対しても充分な耐久性を発揮することができる。
In addition, if the deep groove ball bearing is for an automobile transmission as in the invention described in
本発明に係る深溝玉軸受は、内周に円弧状の外側転走面が形成された外輪と、外周にこの外側転走面に対向する円弧状の内側転走面が形成された内輪と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数のボールとを備えた深溝玉軸受において、前記保持器が鋼板からプレス加工によって形成された2枚の環状保持板で構成され、これら環状保持板の円周方向に等間隔の複数箇所に膨出するボール保持部が形成され、これらボール保持部が開口側で対峙されてポケットが形成されると共に、回転時に前記ボールがこのポケットの片側に寄った状態で該ポケットに接触しない部位に油孔が設けられているので、ポケット内に滞留するグリース等の潤滑剤が遠心力によってポケットの外部に押し出され、攪拌抵抗が減少して軸受の回転トルクの低減を図ることができる。 The deep groove ball bearing according to the present invention includes an outer ring in which an arc-shaped outer rolling surface is formed on the inner periphery, and an inner ring in which an arc-shaped inner rolling surface facing the outer rolling surface is formed on the outer periphery, In a deep groove ball bearing comprising a plurality of balls that are slidably accommodated via a cage between the rolling surfaces, the cage is formed by two annular holding plates formed by pressing from a steel plate. The ball holding portion is formed and bulges at a plurality of equally spaced locations in the circumferential direction of the annular holding plate, the ball holding portions are opposed to each other on the opening side to form a pocket, and the ball is rotated during rotation. Since the oil hole is provided in a portion that does not come into contact with the pocket in a state of being close to one side of the pocket, a lubricant such as grease staying in the pocket is pushed out of the pocket by centrifugal force, and the stirring resistance is reduced. Reduced bearing rotation It is possible to reduce the torque.
内周に円弧状の外側転走面が形成された外輪と、外周にこの外側転走面に対向する円弧状の内側転走面が形成された内輪と、前記両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数のボールとを備えた深溝玉軸受において、前記保持器が鋼板からプレス加工によって形成された2枚の環状保持板で構成され、これら環状保持板の円周方向に等間隔の複数箇所に半球状に膨出するボール保持部が形成され、これらボール保持部が開口側で対峙されて凹球状のポケットが形成されると共に、回転時に前記ボールがこのポケットの片側に寄った状態で該ポケットに接触しない部位に油孔が設けられ、少なくとも当該ポケット面にDLC薄膜が形成されている。 An outer ring having an arcuate outer rolling surface formed on the inner periphery, an inner ring having an arcuate inner rolling surface facing the outer rolling surface on the outer periphery, and a cage between the two rolling surfaces In a deep groove ball bearing comprising a plurality of balls accommodated so as to be able to roll through the cage, the cage is composed of two annular holding plates formed by pressing from a steel plate, and the circular holding plate has a circular shape. Ball holding portions that swell in a semispherical shape are formed at a plurality of equally spaced locations in the circumferential direction, and these ball holding portions are opposed to each other on the opening side to form a concave spherical pocket. An oil hole is provided in a portion that does not come into contact with the pocket in a state of being close to one side of the surface, and a DLC thin film is formed at least on the pocket surface.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る深溝玉軸受の第1の実施形態を示す縦断面図、図2(a)は、図1のII−II線矢視断面図、(b)は、(a)の要部拡大図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a deep groove ball bearing according to the present invention, FIG. 2 (a) is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and (b) is (a). FIG.
この深溝玉軸受1は、内周に円弧状の外側転走面2aが形成された外輪2と、外周にこの外側転走面2aに対向する円弧状の内側転走面3aが形成された内輪3と、両転走面間に収容された複数のボール4と、これらのボール4を転動自在に保持する保持器5と、外輪2の両端部に装着されたシール6、6とを備え、軸受内部に所定の潤滑グリースが封入されて密封型の深溝玉軸受1を構成している。
The deep
外輪2、内輪3およびボール4はSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで58〜64HRCの範囲で硬化処理されている。一方、保持器5は、冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)等の帯鋼にプレス加工、絞り加工等の塑性加工を施すことにより形成されている。
The
保持器5は、図2(a)に示すように、2枚の環状保持板7、7の間にボール4を自転可能なように挟み込んだものである。2枚の環状保持板7、7は、それぞれ円周方向に等間隔の複数箇所に半球状に膨出するボール保持部8が形成されている。また、これらの2枚の環状保持板7、7は、各ボール保持部8、8が開口側で対峙されていると共に、これによって形成される凹球状のポケット9にそれぞれボール4を保持させて、各ボール保持部8、8の間がリベット10で固定されている。
As shown in FIG. 2 (a), the
この保持器5において、ポケット9の曲率半径は、ボール4の半径よりも僅かに大きく形成されている。そして、ポケット9のボール4が接触しない部位に油孔11が設けられている。すなわち、ボール保持部8の底部の両側にそれぞれ2箇所に貫通して設けられている。これにより、ポケット9内に滞留する潤滑グリースが遠心力によってポケット9の外部に押し出され、攪拌抵抗が減少して軸受の回転トルクの低減を図ることができる。
In this
ここで、本実施形態では、保持器5の全面のうち少なくともポケット9面に低摩擦薄膜12が形成されている。この低摩擦薄膜12の材料としては、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜、窒化ほう素膜、および窒化炭素膜等の硬質セラミック薄膜がその代表としてあげられる。
Here, in this embodiment, the low friction
DLC膜は炭素を主成分とする膜で、炭素または炭素と水素を主成分とするものと、それらにTi、Si、Cr、Wなどの金属や半金属を添加したもので、この成膜方法としては、非平衡型スパッタリング法、プラズマCVD法がある。また、窒化ほう素はDLCより摩擦係数が少し大きい。一方、窒化炭素膜は炭素を主成分とする膜に高濃度の窒素が入ったもので、DLCと同程度の低摩擦係数を持つ耐摩耗膜として知られている。このように、保持器5の少なくともポケット9面に低摩擦硬質セラミックス薄膜からなる低摩擦薄膜12を形成することにより、ボール4と保持器5との滑り摩擦を格段に抑制することができ、軸受の回転トルクの低減を一層図ることができると共に、耐摩耗性を格段に向上させることができる。
The DLC film is a film containing carbon as a main component, and a film containing carbon or carbon and hydrogen as a main component, and a metal or semimetal such as Ti, Si, Cr, or W added thereto. There are a nonequilibrium sputtering method and a plasma CVD method. Boron nitride has a slightly higher coefficient of friction than DLC. On the other hand, the carbon nitride film is a film mainly composed of carbon containing nitrogen at a high concentration, and is known as an abrasion resistant film having a low friction coefficient comparable to that of DLC. Thus, by forming the low friction
保持器5の表面に形成される低摩擦薄膜12としては、前述した硬質セラミック薄膜以外にテフロン(登録商標)薄膜を例示することができる、このテフロン(登録商標)薄膜であれば、さらに摩擦係数を小さくでき、ボール4の摺動による昇温を可及的に抑制することができると共に、低コスト化を図ることができる。
The low friction
さらに、本実施形態では、ボール4がセラミックで形成されている。これにより、図示しない内輪、外輪の転走面上でのボール4の変形により発生するトルク損失(ヒステリシス損失)を低減することができ、一層軸受の回転トルクの低減が可能となる。特に、自動車のトランスミッション用軸受のように、潤滑油中に微小な摩耗粉が混入している条件下においては、摩耗を抑えることができると共に、摩耗粉の噛み込みに対しても充分な耐久性を発揮することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
図3は、本発明に係る深溝玉軸受の第2の実施形態を示す縦断面図、図4(a)は、図3のIV−IV線矢視断面図、(b)は、(a)の要部拡大図である。なお、この実施形態は、前述した第1の実施形態と基本的には保持器の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the deep groove ball bearing according to the present invention, FIG. 4A is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3, and FIG. FIG. Note that this embodiment is basically different from the first embodiment described above only in the configuration of the cage, and other parts having the same parts or the same functions are denoted by the same reference numerals and are described in detail. Is omitted.
この深溝玉軸受13は、内周に円弧状の外側転走面2aが形成された外輪2と、外周にこの外側転走面2aに対向する円弧状の内側転走面3aが形成された内輪3と、両転走面間に収容された複数のボール4と、これらのボール4を転動自在に保持する保持器14とを備えている。この深溝玉軸受13は、自動車のトランスミッション用として、オイル潤滑されるオープンタイプの深溝玉軸受13を構成している。
The deep
保持器14は、冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)等の帯鋼にプレス加工、絞り加工等の塑性加工を施すことにより形成されている。この保持器14は、図4(a)に示すように、2枚の環状保持板15、15の間にボール4を自転可能なように挟み込んだものである。これら2枚の環状保持板15、15は、それぞれ円周方向に等間隔の複数箇所に矩形状に膨出するボール保持部16が形成されている。また、これらの2枚の環状保持板15、15は、各ボール保持部16が開口側で対峙されて略六角形状のポケット17を構成している。そして、このポケット17内にボール4を保持させて、各ボール保持部16がリベット10で固定されている。
The
この各ボール保持部16は、その対向面間の距離Lが、ボール4の直径2rよりも僅かに大きく形成されている。すなわち、ポケット17に所定のポケットすきま2eが設けられている。そして、平坦面を有するポケット17の内周面がボール4と点接触して保持器14が転動体案内される。これにより、従来の波形の保持器に比べボール4との接触幅Sを可及的に減少させることができ、ボール4と保持器14間の滑り抵抗が抑えられて軸受の回転トルクを低減させることができる。
Each
ここで、ポケット17のボール4が接触しない部位に油孔11が設けられている。すなわち、ボール保持部16の角部近傍にそれぞれ2箇所貫通して設けられている。これにより、ポケット17内に滞留するオイルが遠心力によってポケット17の外部に押し出され、攪拌抵抗が減少して軸受の回転トルクの低減を図ることができる。なお、ここでは、六角形をなすポケット17の形状を例示したが、これに限らず、本発明に係る保持器14は、ポケット17の内周面がボール4と点接触する平坦面を有する多角形であれば良く、例えば、八角形であっても良い。
Here, an
さらに、前述した実施形態と同様、保持器14の全面のうち少なくともポケット17面にDLC膜等の低摩擦硬質セラミックス薄膜、あるいはテフロン(登録商標)薄膜からなる低摩擦薄膜12が形成されている。これにより、ボール4と保持器14との滑り摩擦を格段に抑制することができ、軸受の回転トルクの低減を一層図ることができる。また、ボール4がセラミックで形成され、軸受の回転トルクの低減と共に、潤滑油中に微小な摩耗粉が混入していてもボール4および保持器14の摩耗を抑えることができる。
Further, as in the embodiment described above, a low friction
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る深溝玉軸受は、例えば、トランスミッション等に使用される鋼板製の保持器を備えた深溝玉軸受に適用することができる。 The deep groove ball bearing according to the present invention can be applied to, for example, a deep groove ball bearing provided with a steel plate cage used in a transmission or the like.
1、13・・・・・深溝玉軸受
2・・・・・・・・外輪
2a・・・・・・・外側転走面
2b・・・・・・・内径
3・・・・・・・・内輪
3a・・・・・・・内側転走面
4・・・・・・・・ボール
5・・・・・・・・保持器
6・・・・・・・・シール
7、15・・・・・環状保持板
8、16・・・・・ボール保持部
9、17・・・・・ポケット
10・・・・・・・リベット
11・・・・・・・油孔
12・・・・・・・低摩擦薄膜
C・・・・・・・・ボール保持部の開口面の中心
L・・・・・・・・ボール保持部の対向面間の距離
r・・・・・・・・ボールの半径
S・・・・・・・・接触幅
α・・・・・・・・曲率半径
1, 13 ... Deep
Claims (6)
外周にこの外側転走面に対向する円弧状の内側転走面が形成された内輪と、
この内輪と前記外輪間に配置された保持器と、
前記両転走面間に前記保持器を介して転動自在に収容された複数のボールとを備えた深溝玉軸受において、
前記保持器が鋼板からプレス加工によって形成された2枚の環状保持板で構成され、これら環状保持板の円周方向に等間隔の複数箇所に膨出するボール保持部が形成され、これらボール保持部が開口側で対峙されてポケットが形成されると共に、回転時に前記ボールがこのポケットの片側に寄った状態で該ポケットに接触しない部位に油孔が設けられていることを特徴とする深溝玉軸受。 An outer ring having an arcuate outer raceway formed on the inner circumference;
An inner ring in which an arc-shaped inner rolling surface facing the outer rolling surface is formed on the outer periphery;
A cage disposed between the inner ring and the outer ring;
In the deep groove ball bearing comprising a plurality of balls accommodated so as to be freely rollable between the rolling surfaces via the cage,
The cage is composed of two annular holding plates formed by pressing from a steel plate, and ball holding portions are formed to bulge at a plurality of equally spaced locations in the circumferential direction of the annular holding plate. The deep groove ball is characterized in that a portion is opposed to the opening side to form a pocket, and an oil hole is provided at a portion where the ball is not in contact with the pocket when the ball is close to one side of the pocket when rotating. bearing.
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