JP2007506059A - 玉軸受 - Google Patents

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シエフレル・コマンデイトゲゼルシヤフト
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Abstract

本発明は、玉軸受(1)であって、レース(3,4)、保持器(5,35)及びレース(3,4)にある少なくとも1つの当たり面(15)を持ち、保持器(5,35)が、玉軸受(1)の回転軸線(1a,35a)の周りの周側に互いに隣接するポケット(9,41)を備えており、ポケット(9,41)の各々が、回転軸線(1a,35a)と同じ向きの第1の軸線方向へ第1の縁(11,36)により、また第1の方向とは逆の第2の軸線方向へ第2の縁(12,37)により、少なくとも部分的に区画され、縁(11,12,36,37)の少なくとも1つが、半径方向に半径方向案内面(14,45)により区画され、案内面(14,45)が当たり面(15)に少なくとも半径方向に対向しているものに関する。

Description

本発明は、玉軸受であって、レース、保持器及びレースにある少なくとも1つの当たり面を持ち、保持器が、玉軸受の回転軸線の周りの周側に互いに隣接するポケットを備えており、ポケットの各々が、回転軸線と同じ向きの第1の軸線方向へ第1の縁により、また第1の方向とは逆の第2の軸線方向へ第2の縁により、少なくとも部分的に区画され、縁の少なくとも1つが、半径方向に半径方向案内面により区画され、案内面が当たり面に少なくとも半径方向に対向しているものに関する。
本発明は、玉が保持器内に案内され、保持器の縁が半径方向に互いにずれている、考えられるすべての構成の玉軸受に関する。本発明は更に特に、対称及び/又は非対称な内レース及び外レースを持つアンギュラ・コンタクト玉軸受に関する。更に、特に転動面に対して低い内レース又は外レースの肩部に保持器が案内されている場合、本発明は高精度に設計される軸受に好んで使用される。
アンギュラ・コンタクト玉軸受構成のこのような玉軸受は、非常に高速で回転する軸の支持のためにしばしば使用される。軸の支持には、運転の静かさ、支持個所における加熱及び寿命に関して、高度の要求が課されている。軸受の運転の高度の静かさは、例えば軸受における保持器の精確な案内によっても得られる。なぜならば、作動状態における保持器の姿勢及び運動は、安定化されねばならないからである。
保持器の案内は、本発明がなされた時点まで、当業界に常に問題を与えていた。案内遊隙以内で、縁の異なる質量のため、保持器は、この保持器とレースにある案内部との間で、周側に接する傾倒軸線の周りに傾倒する傾向がある。保持器の傾倒は更に、保持器とレースにある案内部との傾斜接触を生じ、保持器とその案内部との間の潤滑膜が完全に又は一部破られる。これが再び摩耗及び温度を高め、軸受の案内機能消失の原因となる。
米国特許第3,645,592号明細書には、最初にあげた種類の玉軸受が記載されている。アンギュラ・コンタクト玉軸受は外レースを持っている。レースは、このような軸受では周知の高い肩部を備えている。レースには更に当たり面が形成され、別の従来技術におけるように、この当たり面は外レースの低い肩部にも形成されることができる。当たり面には玉保持器が当たる。保持器は、玉軸受の回転軸線の周りの周側で互いに隣接するポケットを備えている。ポケットは、回転軸線と同じ向きの両軸線方向に、それぞれ1つの縁により区画されている。最初にあげた種類の軸受の両方の縁は、軸受の回転軸線の周りに環状に延びるか、1つの縁がポケットにあるスナップばめ開口により中断されているか、又は両方の縁が周方向においてポケットの間に別の切欠きを備えている。その代わりに両方の縁は、ポケットの間でも保持器の連絡片により補強されている。
米国特許第3,645,592号明細書に記載されている軸受の縁の1つは、半径方向外側案内面により半径方向に区画され、軸受において外レースに対して遊隙なしに、半径方向において案内面に対向する当たり面に半径方向に案内されている。軸受と玉保持器とのこのような接触は、不利に大きい摩擦及び摩耗を生じる。この保持器の穴に通される材料は、案内面への潤滑材の供給を促進するが、保持器の強度を不利に弱める。このような保持器は、非常に高速で回転する軸受において条件付き出のみ使用できるか、又は使用できない。
従って本発明の課題は、レース及び保持器から成る単位体が特に高い回転数で静かに回転し、レースにある保持器の案内部が充分潤滑され、案内部の僅かな摩擦で保持器が回転する、玉軸受を提供することである。
この課題は、請求項1の特徴部分及び別の独立請求項により解決される。
本発明は、玉を持つ保持器を包囲する外レースに保持器を案内するのに適しているが、内レースに案内するのにも適している。当たり面は低い肩部に形成されるか、又は低い肩部なしのレースに直接形成されている。低い肩部は、高い肩部に対して、レースに関して半径方向に引込められている。その代わりに当たり面は、低い肩部なしのレースに直接形成されている。本発明は、軸を支持するため高精度の構成のアンギュラ・コンタクト玉軸受に特に適している。この軸受の押付け角(接触角)は、なるべく12°以上ないし35°以下の範囲にあるのがよい。
当たり面は、(回転軸線に沿う仮想縦断面で見て)軸線方向に回転軸線に対して平行に向けられてはおらず、回転軸線に対して傾斜して延びている。当たり面は周方向に環状に形成されるか、又は周方向に面区域に区分されるか、又は複数の当たり面に分割されている。保持器の縁に形成される案内面も同様に環状に形成されるか、又は周方向に中断されるか、又は軸線方向及び/又は周方向に複数の案内面に分割されている。
作動中に案内面は、斜めに向けられる当たり面に当たる。それにより保持器に作用する軸線方向力が意識的に発生されて、保持器が傾倒軸線の周りに傾倒するのを防止する。回転する軸受内で保持器は静かに回転する。
保持器にある案内面は、更に回転軸線に対して平行に向けられたままであるか、その代わりに回転軸線に対して傾斜して、当たり面に対し少なくともほぼ同じ間隔をとって、当たり面の推移と一致することもできる。最後にあげた本発明の構成では、軸受の作動中直接に接触する際の間隔は零に等しいか、面の間に均一に形成される所定の間隙寸法によって決定される。間隙寸法によって決定される当たり面と案内面との間の間隙に、流体力学的潤滑膜が形成されて、保持器案内部における摩擦及び摩耗を有利に零に減少する。
本発明は、軸受のすべての作動条件において、最も不利な作動条件のもとでも、案内面と当たり面との間のできるだけ小さい半径方向間隙寸法が零より大きいままであるようにしている。この間隙寸法により、遠心力により保持器が直径を増大でき、保持器の中心軸線と軸受の回転軸線との間に半径方向ずれがあってもよく、水又は油のような液体による体積変化のため保持器の直径が変化できることも、考慮されている。
図1〜3により、本発明のそれ以外の構成及び本発明の実施例が、以下に詳細に説明される。
図1は、軸を支持するためのアンギュラ・コンタクト玉軸受の構成の玉軸受1は外レース3、内レース4及び保持器5を持ち、密封片6を備えている。外レース3には肩部7及び8が形成されている。肩部7は、レース3に関して半径方向に回転軸線1aの方へ、低い肩部8より大きく突出している。
保持器5は、周側に、玉軸受1の回転軸線1aの周りに互いに離れているポケット9を備えているが、図1には1つのポケット9だけが縦断して示されている。ポケット9の各々は、両方向矢印10で示す軸線方向の1つへ第1の縁11により区画され、この方向に対して逆の方向へ第2の縁12により区画されている。隣接するポケット9の間には連絡片13が延びている。
縁11は、案内面14により半径方向外方に対して区画されている。案内面14は、肩部8にある当たり面15に、半径に対向している。案内面14は半径方向外方へ向き、当たり面15は半径方向内方へ向いている。当たり面15及び案内面14は、回転軸線1a又は保持器5の中心軸線の周りに延びている。案内面14と当たり面15は、半径方向に間隙16だけ互いに離れている。間隙16は、肩部7の環状面18と縁12の半径方向外側輪郭19との間の間隙間隔17より大きい。
回転軸線1aに対して半径方向に最も近い所にある案内面14の輪郭24が、回転軸線から最も大きく離れている縁12の外側輪郭19より、回転軸線1aから半径方向に大きく離れるように、縁11と12が半径方向に互いにずれている。
基準通りではなく拡大された図1の簡単化された詳細Zである図2からわかるように、案内面14も当たり面15も回転軸線1aに対して角φだけ傾斜している。回転軸線1aと当たり面15との間の半径方向間隔20a〜20cは、回転軸線1aに対して半径方向に最も大きく離れて周方向に延びる当たり面15の輪郭線21から始まって、輪郭線21からの軸線方向距離の増大と共に、かつ最大間隔20に対する軸線方向距離の増大と共に、ポケット中心9aの方へますます小さくなる。案内面14は間隔22a〜22cにより記述されている。間隔22a〜22cは、輪郭線23及び最小間隔22及び最小間隔22に対する軸線方向間隔の増大と共に、間隔20a〜20cが小さくなる値だけ大きくなる。従って間隙16は、均一な間隙寸法によって規定されている。
図2aは、図2に対する詳細Zの別の構成を示している。この場合当たり面15は再び角φだけ傾斜しているが、案内面14は軸線方向に回転軸線1aに対して平行に延びている。
図2bは、図2に対する詳細Zの更に別の構成を示している。当たり面15の推移を規定する回転軸線1aと当たり面15との間の半径方向間隔20a〜20は、間隔20からの軸線方向距離の増大と共に、両方の軸線方向に大きくなるので、当たり面15は、回転軸線に沿う仮想縦断面図で見て、回転軸線の方へ凸に湾曲している。半径方向に対向する案内面14は当たり面14に合わされて、回転軸線1aの方へ凹に湾曲している。従って面14及び15は互いに一致して、間隙6は単一の間隙寸法により規定されている。
図を簡単化するため、間隔20a〜20c及び間隔22a〜22cのみが図面に示されたが、当たり面15及び案内面14を任意の数で軸線方向に順次に続く間隔20a〜20x又は間隔22a〜22xにより記述可能なことは明らかなことである。
ポケット9の内面を区画する部分区域25は、ポケット内で環状に取巻く仮想円筒26の内側面区域である。ポケット角γは押付け角αより小さい。ポケット角γは、(中空円筒26のポケット中心9aに一致する)中心軸線9aとポケット9と通って回転軸線1aに対して直角な線27との間に形成される角である。押付け角αはアンギュラ・コンタクト玉軸受の接触角であり、ポケット9内の玉28の中心32と交差する接触線29と直角な線27との間に形成されている。
個々の玉28の各々は、そのそれぞれのポケット5内で、半径方向外方に対して保持されている。この目的のためポケットは、部分区域25が、中空円錐台の内周面により規定される部分区域30へ移行するように構成されている。この場合周面を記述する空き間隔は内径31であり、ポケット5内の玉28の直径より小さく、更に回転軸線1aに対して玉5の中心32より大きく離れている。
保持器5は、ポケット9から遠い方にあって保持器5を軸線方向に終らせる縁11の端面33で、ポケット9の方向に軸線方向へかつ案内面14に対して半径方向に回転軸線1aの方へ引込められている。それにより保持器5は、案内面14と端面33との間にあって回転軸線1aの周りを取巻く面取り部34を持ち、この面取り部34により密封片6のはまる空き空間が形成される。
少なくとも保持器5の内側輪郭、ただし多分面取り部34も、切削加工方法により形成されている。ポケット9の内部輪郭を穴あけによって形成し、その際ドリルの中心軸線を9aに一致させることが考えられる。
その代わりに本発明は、プラスチック保持器が射出成型工具で製造される軸受における適用にも適している。図3は、本発明による軸受の詳細断面図で、プサスチックから成る保持器35の実施例を示している。保持器35の第1の縁36は、第2の縁37に対して半径方向にずれて、回転軸線35aから半径方向に最も大きく離れた第2の縁37の半径方向に最も外側の外側輪郭38と、回転軸線35aに最も近い所にある第1の縁36の半径方向に最も内側の内側輪郭39が、共通な分割面40に当たるようになっている。内側輪郭39は、回転軸線35aの方向において、半径方向に分割面40で終わり、外側輪郭38は、回転軸線35aから離れて、半径方向に分割面40で終わっている。
分割面40は図示しない射出成形工具にある分割面であり、第1の縁36から第2の縁37へ延びている。ポケット41は分割面40により半径方向に分割されている。分割面40は、ピッチ円半径42に対して半径方向に離れている。ピッチ円半径42は、図示しないアンギュラ・コンタクト玉軸受の1列の玉の中心32を通るピッチ円を記述している。
保持器35は、ポケット41から遠い方にありかつ保持器35を軸線方向に終らせる縁43の端面44に、ポケット41の方へ軸線方向にかつ案内面45に対して半径方向に回転軸線35aの方へ引込められて、保持器35が回転軸線35aの周りを取巻く溝46を案内面45と端面44との間に持つようになっている。
案内面45は、周側に任意の配置で、この面に分布した凹所47を持ち(図3a)、これらの凹所の深さは1mmの数分の1の程度である(オレンジの皮の表面のような構成)。(なるべく周方向に取巻く)溝又は1mmの数分の1〜1mm以上の程度の所定の寸法及び所定の相互間隔を持つポケットの形のこのような凹所を形成することも考えられる。凹所はグリース又は油のような潤滑材用の貯蔵部として設けられ、軸受の作動中に案内面45と対向する当たり面との間の摩擦を少なくする。
軸を支持するアンギュラ・コンタクト玉軸受の構成の玉軸受の実施例を玉軸受の回転軸線に沿う縦断面図で示す。 図1の細部Zの簡単化されかつ寸法通りでなく拡大された図を示す。 図2の別の構成を示す。 図2の更に別の構成を示す。 本発明による軸受用のプラスチック製保持器の実施例を切断された詳細図で示す。 互いに離れている半径方向凹所を持つ図3の案内面の細部Zを拡大された寸法通りでない断面図で示す。
符号の説明
1 玉軸受
1a 回転軸線
2 アンギュラ・コンタクト玉軸受
3 外レース
4 内レース
5 保持器
6 密封片
7 肩部
8 肩部
9 ポケット
9a ポケット中心(中心軸線)
10 両方向矢印
11 縁
12 縁
13 連絡片
14 案内面
15 当たり面
16 間隙
17 間隙間隔
18 環状面
19 輪郭
20a〜c 間隔
21 輪郭線
22a〜c 間隔
23 輪郭線
24 輪郭
25 部分区域
26 中空円筒
27 線
28 玉
29 接触線
30 部分区域
31 内径
32 中心
33 端面
34 面取り部
35 保持器
35a 回転軸線
36 縁
37 縁
38 外側輪郭
39 内側輪郭
40 分割面
41 ポケット
42 ピッチ円半径
43 縁
44 端面
45 案内面
46 溝
47 凹所

Claims (23)

  1. 玉軸受(1)であって、レース(3,4)、保持器(5,35)及びレース(3,4)にある少なくとも1つの当たり面(15)を持ち、保持器(5,35)が、玉軸受(1)の回転軸線(1a,35a)の周りの周側に互いに隣接するポケット(9,41)を備えており、ポケット(9,41)の各々が、回転軸線(1a,35a)と同じ向きの第1の軸線方向へ第1の縁(11,36)により、また第1の方向とは逆の第2の軸線方向へ第2の縁(12,37)により、少なくとも部分的に区画され、縁(11,12,36,37)の少なくとも1つが、半径方向に半径方向案内面(14,45)により区画され、案内面(14,45)が当たり面(15)に少なくとも半径方向に対向しているものにおいて、軸線方向への当たり面(15)の推移を規定する回転軸線(1a,35a)と当たり面(15)との間の半径方向間隔(20a,20b,20c)が、回転軸線(1a,35a)と当たり面(15)との間の最大間隔(20)からの軸線方向距離の増大と共に小さくなり、従って当たり面(15)が回転軸線(1a,35a)に沿う仮想断面で見て、回転軸線(1a,35a)の方へ下降していることを特徴とする、玉軸受。
  2. 回転軸線(1a)と当たり面(15)との間の間隔(20a,20b,20c)がポケット中心(9a)からの軸線方向距離の増大と共に小さくなることを特徴とする、請求項1に記載の玉軸受。
  3. 回転軸線(1a)と当たり面(15)との間の間隔(20a,20b,20c)が、ポケット中心(9a)からの軸線方向距離の減少と共に小さくなることを特徴とする、請求項1に記載の玉軸受。
  4. 案内面(14)が、回転軸線(1a)に対して平行に軸線方向(10)へ向けられていることを特徴とする、請求項1又は2又は3に記載の玉軸受。
  5. 案内面(14)の推移を記述する回転軸線(1a)と案内面(14)との間の半径方向間隔(20a,20b,20c)が、回転軸線(1a)に対して半径方向に最も近い所にある案内面(14)の輪郭線(21)の最小間隔(22)から始まって、最小間隔(22)からの軸線方向距離の増大と共に、当たり面(15)と回転軸線(1a)との間の半径方向間隔(20a,20b,20c)が減少する値だけ大きくなることを特徴とする、請求項1又は2又は3に記載の玉軸受。
  6. 案内面(14,45)が半径方向外方へ向けられ、当たり面(15)が半径方向内方へ向けられていることを特徴とする、請求項1に記載の玉軸受。
  7. 回転軸線(1a,35a)に対して半径方向に最も近い所にある案内面(14)の輪郭線(24)が、回転軸線(1a,35a)から半径方向に最も大きく離れた第2の縁(12)の最も半径方向外側の輪郭(19)より、回転軸線(1a,35a)から半径方向に大きく離れていることを特徴とする、請求項6に記載の玉軸受。
  8. 玉軸受(1)がアンギュラ・コンタクト玉軸受(2)であり、レース(3)が保持器(5)を包囲し、かつ環状に形成される当たり面(15)を有する第1の肩部(8)及び第2の肩部(7)を持ち、第2の肩部(7)が、半径方向に第2の縁(12)に対向していることを特徴とする、請求項7に記載の玉軸受。
  9. 案内面(14)と当たり面(15)との間のできるだけ小さい半径方向間隙寸法が零より大きく、このできるだけ小さい半径方向間隙寸法が、玉軸受(1)の作動状態において回転する保持器(5)の最小作動遊隙であることを特徴とする、請求項8に記載の玉軸受。
  10. 間隙寸法が、4μm以上から8μm以下までの大きさに形成されていることを特徴とする、請求項9に記載の玉軸受。
  11. 保持器(5,35)がプラスチックから成り、案内面(14,45)が、少なくとも保持器(5,35)の周方向において、互いに離れている半径方向凹所(47)を持っていることを特徴とする、請求項8に記載の玉軸受。
  12. 保持器(5,35)がプラスチックから成り、少なくとも第2の縁(12)が、仮想中空円筒(26)の内面にあってポケット(9)へ向く部分区域(25)を持ち、中空円筒(26)の中心軸線(9a)と回転軸線(1a)に対して直角な仮想線(27)との間のポケット角が、仮想線(27)とアンギュラ・コンタクト(2)の接触線(29)との間の押付け角より小さく、仮想線(27)と接触線(29)が玉(28)の中心で交差し、接触線(29)が回転軸線(1a)と鋭角をなして交差していることを特徴とする、請求項8に記載の玉軸受。
  13. ポケット(9)を区画する内面の部分区域(25)が、ポケット(9)を環状に取巻く中空円筒(26)の内面であることを特徴とする、請求項12に記載の玉軸受。
  14. 中空円筒(26)の中心軸線(9a)と回転軸線(1a)に対して直角な仮想線(27)との間のポケット角が、仮想線(27)とアンギュラ・コンタクト玉軸受(2)の接触線(29)との間の押付け角より小さく、仮想線(27)と接触線(29)が玉(28)の中心(32)で交差し、接触線(29)が回転軸線(1a)と鋭角をなして交差していることを特徴とする、請求項13に記載の玉軸受。
  15. ポケット(9)の互いに対向する2つの別の部分区域(30)の間の空き間隔(31)が、ポケット(9)内の玉(28)のできるだけ小さい玉直径より小さく、空き間隔(31)が、回転軸線(1a)に対して半径方向に、玉(28)の中心(32)より大きく離れてことを特徴とする、請求項8に記載の玉軸受。
  16. ポケット(9)を区画する内面の部分区域(25)が、ポケットを環状に取巻く中空円筒(26)の面区域であり、この面区域が内面の別の部分区域(30)へ移行し、この別の部分区域(30)が、仮想中空円錐台の内周面を持ち、最も狭い内側個所で中空円錐台を記述する内径(31)が、空き間隔(31)であることを特徴とする、請求項15に記載の玉軸受。
  17. 保持器(35)がプラスチックから成り、第1の縁(36)が第2の縁(37)に対し半径方向にずれ、回転軸線から半径方向に最も大きく離れた第2の縁(37)の半径方向に最も外側の輪郭(38)と、半径方向に最も内側で回転軸線の最も近くにある第1の縁(36)の内側輪郭(39)とが、回転軸線(35a)の方向に、仮想分割面(40)へ一緒に突き当たり、この分割面(40)が、第1の縁(36)から第2の縁(37)の方へポケット(41)を半径方向に分割し、分割面(40)がピッチ円半径(42)に対して半径方向に離れており、このピッチ円半径(42)が、ポケット(41)内の玉(28)の中心(32)を通るアンギュラ・コンタクト軸受(2)の共通なピッチ円を記述することを特徴とする、請求項8に記載の玉軸受。
  18. 保持器(5,35)が、第1の縁(11,36)において、ポケット(9,41)から遠い方にありかつ保持器(5,35)を軸線方向に終わらせる端面(44)を軸線方向にポケット(9,41)の方へ切欠かれ、かつ案内面(14,45)に対して半径方向に回転軸線(1a,35a)の方へ切欠かられいることを特徴とする、請求項8に記載の玉軸受。
  19. 保持器(5)が、案内面(14)と端面(33)との間に、回転軸線(1a)の周りを取巻く面取り部(34)を持っていることを特徴とする、請求項18に記載の玉軸受。
  20. 保持器が、案内面(45)と端面(44)との間に、回転軸線(35a)の周りを取巻く溝(46)を持っていることを特徴とする、請求項18に記載の玉軸受。
  21. アンギュラ・コンタクト玉軸受(2)であって、レース(3)、保持器(5)及びレース(3)にある少なくとも1つの環状に形成される当たり面(15)を持ち、保持器(5)が、この保持器(5)の回転軸線(1a)の周りの周側に互いに隣接するポケット(9)を備えており、ポケット(9)の各々が、回転軸線(1a)と同じ向きの第1の軸線方向へ第1の縁(11)により、また第1の方向とは逆の第2の軸線方向へ第2の縁(12)により、少なくとも部分的に区画され、少なくとも第1の縁(11)が、半径方向に半径方向案内面(14)により区画され、この案内面(14)が当たり面(15)に、また第2の縁(12)がレース(3)にある肩部(8)に、少なくとも半径方向に対向しているものにおいて、案内面(14)と当たり面(15)との間のできるだけ小さい半径方向間隙寸法が、零より大きく、このできるだけ小さい半径方向間隙寸法が、アンギュラ・コンタクト玉軸受(2)の作動状態において回転する保持器(5)の最小の作動遊隙であり、第2の縁(12)と肩部(8)との間の別のできるだけ小さい半径方向間隙寸法より小さいことを特徴とする、アンギュラ・コンタクト玉軸受。
  22. 間隙寸法が、4μm以上から8μm以下までの大きさに形成されていることを特徴とする、請求項21に記載の玉軸受。
  23. 保持器(5)がプラスチックから成り、案内面(14)が、少なくとも保持器(5)の周方向において、互いに離れている半径方向凹所(47)を持っていることを特徴とする、請求項21に記載の玉軸受。
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