JP2008025791A - 玉軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】玉軸受への組込時における破損を抑えつつ、玉軸受への組込後に容易に脱落することのない玉軸受用保持器を提供する。
【解決手段】保持器１には、玉４０の外径Ｄよりも狭い幅Ｗ１の開口部３０を有する幅狭開口ポケット２１と、玉４０の外径Ｄよりも広い幅Ｗ２の開口部３０を有する幅広開口ポケット２２とが混在して形成される。保持器１の組込時には、幅広開口ポケット２２を設けることにより柱部に加わる応力及び変形量を低減する。また、保持器１の組込後には、幅狭開口ポケット２１に挿入された玉４０によって保持器１の脱落を防止する。これにより、保持器１の組込時における保持器１の破損を抑えつつ、保持器１の組込後における保持器１の脱落を抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、環状の本体に玉軸受の玉を保持する複数のポケットが配置されるとともに、各ポケットが本体の一端面側に開口された開口部を有する玉軸受用保持器に関するものである。

従来、内輪と、外輪と、内外輪間で周方向に配置される複数の玉とを備えた転がり玉軸受を、熱処理炉等の高温雰囲気中で使用する場合においては、潤滑剤としてグリースや油が使用できないため、固体潤滑剤としてのグラファイトにより保持器を形成し、保持器から玉へのグラファイトの転着を利用して玉軸受を潤滑することが行われている。こうした玉軸受の保持器は、特許文献１に示されるように、環状の本体に玉を保持する複数のポケットが配置され、各ポケットが本体の一端面側に開口された開口部を有するように冠形状に形成されている。そして、玉軸受の玉は、この開口部からポケット内に挿入される。ポケットの開口部の幅は、保持器の軸方向への脱落を防止するために、玉の外径よりも狭くなるように設定されており、玉がポケットの開口部を通過する際には、ポケットの開口部の両側に形成された柱部が弾性変形するように構成されている。
特開平０１−１２６４２６号公報

ところで、上記のような玉軸受用保持器は、内輪と外輪との間に玉を組み入れた後に、玉を等間隔に保持しながら組み込まれるため、保持器の組込時に全ての玉が同時にポケットの開口部を通過する。このため、保持器の前記柱部は周方向に変形することができずに径方向に大きく変形してしまう。保持器を構成するグラファイトは、靭性および強度に乏しく脆弱であるため、このような柱部の変形によって保持器が破損してしまうことがある。特許文献１に示される保持器では、こうした変形を抑えるために、ポケットの開口部の幅を玉の外径の約９７〜９９％に設定しているが、このような開口部の幅の設定によっても依然として保持器の破損は発生しており、歩留まりの向上が望まれている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、玉軸受への組込時における破損を抑えつつ、玉軸受への組込後に容易に脱落することのない玉軸受用保持器を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、環状の本体に玉軸受の玉を保持する複数のポケットが配置されるとともに、各ポケットが本体の一端面側に開口された開口部を有する玉軸受用保持器において、前記玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットと、前記玉の外径よりも広い幅の開口部を有するポケットとが混在して形成されることをその要旨としている。

同構成によれば、玉軸受の玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットと、玉軸受の玉の外径よりも広い幅の開口部を有するポケットとが混在して形成される。このため、玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットを設けることにより、保持器が脱落するのを防止しつつ、玉の外径よりも広い幅の開口部を有するポケットを設けることにより、保持器の玉軸受への組込時における保持器の変形を極力抑えるようにすることができる。これにより、保持器の組込時には、保持器が破損することを抑えて歩留まりを向上させることができ、保持器の組込後には、保持器が容易に脱落しないようにすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の玉軸受用保持器において、前記玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットは、３箇所以上形成されることをその要旨としている。

同構成によれば、玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットは３箇所以上形成されるため、玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットに挿入された玉により、保持器を安定して保持することができる。このため、玉の転がりによって保持器が回転するときに、保持器が脱落することを好適に抑えることができる。なお、玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットは、周方向にほぼ等間隔に設けられることが好ましい。前記ポケットをほぼ等間隔に設けると、保持器をより安定して保持することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器において、前記玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットに隣接するポケットが、前記玉の外径よりも広い幅の開口部を有するポケットとなるように配置されることをその要旨としている。

玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットが隣接して配置されると、保持器の組込時に両ポケットの開口部間に設けられる柱部が圧縮されて大きく変形するため、保持器が破損してしまうおそれがある。この点、同構成によれば、玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットの両隣には、玉の外径よりも広い幅の開口部を有するポケットが配置されるため、保持器の組込時に柱部が圧縮されることを抑制することができる。このため、柱部に加わる応力や変形量を低減することができ、保持器が破損することを抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器において、前記本体は、グラファイトで形成されることをその要旨としている。
同構成によれば、保持器の本体はグラファイトで形成されるため、高温雰囲気中等のグリースや油が使用できない環境下で使用される玉軸受において、玉軸受の潤滑を好適に行うことができる。

本発明によれば、玉軸受の玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットと、玉軸受の玉の外径よりも広い幅の開口部を有するポケットとが混在して形成される。このため、玉軸受の玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットを設けることにより、保持器が脱落するのを防止しつつ、玉の外径よりも広い幅の開口部を有するポケットを設けることにより、保持器の玉軸受への組込時における保持器の変形を極力抑えるように構成することができる。これにより、保持器の組込時における保持器の破損を抑えつつ、保持器の組込後における保持器の脱落を抑えることができる。

以下、図１〜３を参照して、本発明に係る玉軸受用保持器を具体化した一実施形態について説明する。図１に玉軸受用保持器（以下、単に保持器という）１の構成を示す。図１（ａ）は保持器１の斜視図であり、図１（ｂ）は保持器１の周方向の部分展開図である。保持器１は、玉軸受の複数の玉を周方向に所定の間隔をもって保持するものであり、環状の本体１０には玉軸受の玉を保持する複数のポケット２０が配置されている。各ポケット２０は、本体１０の一端面１０ａ側に開口された開口部３０を有している。玉軸受の玉４０は、この開口部３０からポケット２０へとそれぞれ挿入される。

保持器１は、８個のポケット２０を有する。これらのポケット２０のうち４個のポケットは、玉４０の外径Ｄよりも狭い幅Ｗ１の開口部３０を有する幅狭開口ポケット２１として形成されている。開口部３０の幅Ｗ１は、玉４０の外径Ｄの約９８％となるように設定されている。一方、他の４個のポケットは、玉４０の外径Ｄよりも広い幅Ｗ２の開口部３０を有する幅広開口ポケット２２として形成されている。開口部３０の幅Ｗ２は、玉４０の外径Ｄより僅かに広い幅に設定されている。すなわち、保持器１には、玉４０の外径Ｄよりも狭い幅Ｗ１の開口部３０を有する幅狭開口ポケット２１と、玉４０の外径Ｄよりも広い幅Ｗ２の開口部３０を有する幅広開口ポケット２２とが混在して形成されている。そして、幅狭開口ポケット２１と幅広開口ポケット２２とは周方向に１つおきに配置されている。

保持器１は、固体潤滑剤としてのグラファイトにより形成されている。この保持器１を用いて構成される玉軸受は、高温雰囲気中等、潤滑剤としてグリースや油が使用できない環境下において使用される軸受である。玉４０の転がりによって保持器１から玉４０へとグラファイトが転着し、これにより玉軸受の潤滑を行っている。図２は保持器１を用いた深溝玉軸受２の断面図である。深溝玉軸受２は、円環状に形成された内輪５１と、内輪５１と同軸に円環状に形成された外輪５２とを備える。内輪５１の外周面には玉４０の軌道面５１ａが形成され、外輪５２の内周面には玉４０の軌道面５２ａが形成されている。玉４０は、軌道面５１ａと軌道面５２ａとの間に配置されている。保持器１は、内輪５１と外輪５２との間に配置され、ポケット２０によって玉４０を保持している。

ここで、深溝玉軸受２の組込手順について説明する。深溝玉軸受２を組み立てるときには、まず外輪５２の内周に内輪５１を配置し、内輪５１を外輪５２に対して偏心させた状態で、外輪５２の内周と内輪５１の外周との隙間が大きくなる箇所から８個の玉４０を組み込む。次いで、内輪５１と外輪５２とを同軸に配置し、８個の玉４０が等間隔に配置されるように治具を用いて玉４０を保持する。そして、軸方向の側面から保持器１を差し込む。

図３は保持器１を組み込むときの状態を示すものであり、図２のＡ−Ａ線に沿う周方向の部分断面図である。図３（ａ）に示す状態から、保持器１を軸方向に差し込んでいくと、図３（ｂ）に示すように、それぞれの玉４０は、同時にポケット２０の開口部３０を通過する。このとき、幅狭開口ポケット２１に挿入される玉４０は、開口部３０の幅Ｗ１が広がるように保持器１を弾性変形させながら開口部３０を通過する。すなわち、玉４０が開口部３０を通過するときに、幅狭開口ポケット２１の開口部３０の両側に形成された柱部３１は、開口部３０から外側（図３（ｂ）中の矢印方向）に向って変形する。

一方、幅狭開口ポケット２１に隣接する幅広開口ポケット２２の開口部３０は、前述の柱部３１の変形によって、その幅Ｗ２が僅かに狭くなる。しかし、幅Ｗ２は玉４０の外径Ｄよりも広く形成されているため、幅広開口ポケット２２に挿入される玉４０が、柱部３１を変形させることなく開口部３０を通過する、或いは、柱部３１を僅かに変形させるだけで開口部３０を通過する。このため、すべてのポケット２０が幅狭開口ポケット２１で形成され、各柱部３１が周方向に圧縮されるような形態で変形するような場合に比べて、各柱部３１に加わる応力及び変形量を低減することができ、保持器１の破損を抑制することができる。

そして、図３（ｃ）に示すように、保持器１が組み込まれると、幅狭開口ポケット２１の開口部３０が抜け止めの役割を果たし、幅狭開口ポケット２１に挿入された４個の玉４０によって保持器１の脱落が防止される。

次に、深溝玉軸受２の潤滑作用について説明する。内輪５１と外輪５２とが相対回転を行うと、軌道面５１ａと軌道面５２ａとの間で玉４０が転がり動作を開始する。そして、玉４０の転がりに伴って、玉４０と保持器１のポケット２０とが摺動し、保持器１から玉４０へとグラファイトが転着される。玉４０は、内輪５１と外輪５２との間に付与されている予圧によって、内輪５１又は外輪５２の回転方向とは異なる方向にスピンしながら転がり動作を行う。このため、転着されたグラファイトは、軌道面５１ａ及び軌道面５２ａの全面に拡散する。これにより、玉４０と軌道面５１ａ及び軌道面５２ａとの間にグラファイトが介在する状態となり、深溝玉軸受２の潤滑が行われる。

上記実施形態の玉軸受用保持器によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、保持器１には、玉４０の外径Ｄよりも狭い幅Ｗ１の開口部３０を有する幅狭開口ポケット２１と、玉４０の外径Ｄよりも広い幅Ｗ２の開口部３０を有する幅広開口ポケット２２とが混在して形成されている。このため、保持器１の組込時には、幅広開口ポケット２２を設けることによって柱部３１に加わる応力及び変形量を低減することができ、保持器１の組込後には、幅狭開口ポケット２１に挿入された４個の玉４０によって保持器１の脱落を防止することができる。これにより、保持器１の組込時における保持器１の破損を抑えつつ、保持器１の組込後における保持器１の脱落を抑えることができる。

（２）上記実施形態では、保持器１には、幅狭開口ポケット２１と幅広開口ポケット２２とが周方向に１つおきに配置されているため、４個の幅狭開口ポケット２１が周方向にほぼ等間隔に設けられる。このため、それぞれの幅狭開口ポケット２１に挿入された玉４０によって保持器１をバランス良く安定して保持することができ、保持器１が脱落することを好適に抑えることができる。

（３）上記実施形態では、保持器１には、幅狭開口ポケット２１と幅広開口ポケット２２とが周方向に１つおきに配置されているため、幅狭開口ポケット２１の両隣には、幅広開口ポケット２２が配置される。このため、幅狭開口ポケット２１が隣接して配置されることで、保持器１の組込時に両ポケット２１の開口部３０間の柱部３１が圧縮されて大きく変形するといった状況を回避することができる。これにより、柱部３１に加わる応力や変形量を低減することができ、保持器１が破損することを抑えることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、８個のポケット２０を有する保持器１に本発明を適用したが、８個以外のポケットを有する保持器に本発明を適用してもよい。

・上記実施形態では、保持器１の幅狭開口ポケット２１と幅広開口ポケット２２とが周方向に１つおきに配置されているが、幅狭開口ポケット２１と幅広開口ポケット２２とが混在して形成されていれば他の形態で配置されていてもよい。

・上記実施形態では、保持器１のポケット２０の半数が幅狭開口ポケット２１となるように構成されているが、幅狭開口ポケット２１の数はポケット２０の半数以下であってもよい。なお、幅狭開口ポケット２１の数は、３箇所以上であることが好ましい。幅狭開口ポケット２１を３箇所以上形成すると、その幅狭開口ポケット２１に挿入された玉４０によって保持器１を安定して保持することができる。

・上記実施形態では、保持器１はグラファイトにより形成されているが、他の固体潤滑剤、例えば、二硫化モリブデンやフッ素系樹脂により保持器１を形成してもよい。また、保持器１は、玉４０と接触するポケット２０の内周表面層のみがグラファイトにより形成されるようにしてもよい。

・上記実施形態では、幅広開口ポケット２２の開口部３０の幅Ｗ２を、玉４０の外径Ｄより僅かに広い幅に設定しているが、幅Ｗ２を外径Ｄよりも明らかに広い幅となるように設定してもよい。また、幅広開口ポケット２２の開口部３０は、玉４０の外径Ｄより大きく設定されていればどのような形状でもよく、例えば、開口部３０の幅が本体１０の一端面１０ａ側に向って漸増するような形状にしてもよい。

・上記実施形態では、単列の玉軸受に本発明を適用しているが、複列の玉軸受に本発明を適用してもよい。

（ａ）は本発明に係る玉軸受用保持器の斜視図、（ｂ）は玉軸受用保持器の周方向の部分展開図。 本発明に係る玉軸受用保持器を用いた深溝玉軸受の断面図。 （ａ）は保持器の組み込み前の状態を示す図２のＡ−Ａ線に沿う部分断面図、（ｂ）は保持器の組み込み途中の状態を示す部分断面図、（ｃ）は保持器の組み込み後の状態を示す部分断面図。

符号の説明

１…保持器、２…深溝玉軸受、１０…本体、２０…ポケット、２１…幅狭開口ポケット、２２…幅広開口ポケット、３０…開口部、３１…柱部、４０…玉、５１…内輪、５２…外輪、Ｄ…玉の外径、Ｗ１，Ｗ２…開口部の幅。

Claims (4)

1. 環状の本体に玉軸受の玉を保持する複数のポケットが配置されるとともに、各ポケットが本体の一端面側に開口された開口部を有する玉軸受用保持器において、
   前記玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットと、前記玉の外径よりも広い幅の開口部を有するポケットとが混在して形成される
   ことを特徴とする玉軸受用保持器。
2. 請求項１に記載の玉軸受用保持器において、
   前記玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットは、３箇所以上形成される
   ことを特徴とする玉軸受用保持器。
3. 請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器において、
   前記玉の外径よりも狭い幅の開口部を有するポケットに隣接するポケットが、前記玉の外径よりも広い幅の開口部を有するポケットとなるように配置される
   ことを特徴とする玉軸受用保持器。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器において、
   前記本体は、グラファイトで形成される
   ことを特徴とする玉軸受用保持器。

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