JP2008038978A - 転がり軸受 - Google Patents

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和弘 原
Yukio Oura
大浦　　行雄
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    • F16C33/38—Ball cages

Abstract

【課題】軸受寿命の延命化を図ると共に、荷重負荷容量及び剛性の向上を図ることが可能な高速回転性に優れた転がり軸受を提供する。
【解決手段】相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪２０、外輪２２)と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体(玉)２４と、これら転動体を１つずつ回転可能に保持する複数のポケット２６ｐが形成された保持器２６とを備えた転がり軸受であり、各転動体の直径をＤＷ、転動体の個数をＺ、各転動体の中心２４ｚを相互に結んで形成した仮想円PCDの直径をＤＭとすると、１＜ｋ＜１.５、ｋ＝ｓｉｎ(１８０°／Ｚ)×(ＤＭ／ＤＷ)なる関係を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に高い荷重負荷容量を必要とする転がり軸受(例えば、深溝玉軸受)の改良に関する。
従来、深溝玉軸受を組み立てる方法としては、例えば特許文献１に示すように、外輪に対して傾斜させた内輪の肩を外輪の軌道溝(外輪軌道溝)に挿入した状態で、反対側に形成された内外輪の隙間から外輪軌道溝に沿って複数の転動体を順次挿入した後、内輪の傾きを元に戻して内外輪の中心を一致させている。この場合、各転動体を保持する保持器としては、主に波形保持器や冠形保持器が用いられている。
例えば図２(ａ)に示すように、波形保持器２は、鋼板を波形にプレス加工した２つの部材2a,2bが複数のリベット４で相互に連結されており、これにより、複数の転動体(図示しない)を保持する複数のポケット６が周方向に沿って構成されている。また、冠形保持器８は、例えば図２(ｂ)に示すように、周方向に沿って複数のポケット１０が形成されており、各ポケット１０の片側に形成された開口１０ａから転動体(図示しない)を挿入することで、複数の転動体を各ポケット１０に１つずつ収容させるようになっている。
ところで、上述したような従来の組立方法では、内外輪の隙間から複数の転動体を順次挿入する関係上、挿入可能な転動体の個数に限界があり、例えば同一寸法のアンギュラ玉軸受に組込可能な転動体(玉)の個数よりも少なく設定せざるを得ない。このため、軸受の荷重負荷容量や剛性を向上させることについて一定の制限があった。
また、従来の組立方法に用いられる波形保持器２ではリベット４による連結部分、そして、冠形保持器８では各ポケット１０の開口１０ａに突出したつの部１０ｂ周りに比較的応力が集中し易くなっているため、保持器全体としての剛性が比較的弱く、高速回転には適さないという問題もある。
更に、従来の組立方法においては、軸受の荷重負荷容量を向上させるために、例えば図２(ｃ)に示すように、内外輪12,14間に転動体１６を挿入するための入れ溝１８が形成された軸受を適用することも提案されているが、この場合、軸受回転中に転動体１６が入れ溝１８に繰り返し接触すると、例えば焼付きや転動体１６の摩耗や摩損が早期に発生し、これにより、軸受寿命が低下してしまう場合がある。また、高アキシアル荷重下では、各転動体１６が内外輪12,14の軌道溝(図示しない)を乗り越える場合も想定され、そうなると上記同様に軸受寿命が低下してしまう。
特開平１０−２１３１４７号公報
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受寿命の延命化を図ると共に、荷重負荷容量及び剛性の向上を図ることが可能な高速回転性に優れた転がり軸受を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を１つずつ回転可能に保持する複数のポケットが形成された保持器とを備えた転がり軸受であって、各転動体の直径をＤＷ、転動体の個数をＺ、各転動体の中心を相互に結んで形成した仮想円の直径をＤＭとすると、１＜ｋ＜１.５、ｋ＝ｓｉｎ(１８０°／Ｚ)×(ＤＭ／ＤＷ)なる関係を満足する。この場合、軌道輪間には、転動体を軸受に挿入するための入れ溝が形成されていない。また、保持器は、周方向に連続して一体成型された環状の保持器本体と、環状部材の周方向に沿って所定間隔で形成された複数のポケットとを備えた一体成型もみ抜き保持器である。
本発明によれば、軸受寿命の延命化を図ると共に、荷重負荷容量及び剛性の向上を図ることが可能な高速回転性に優れた転がり軸受を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受について説明する。
図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態に係る転がり軸受は、相対回転可能に対向配置された内輪２０及び外輪２２と、内外輪20,22の軌道溝20s,22s間に転動自在に組み込まれた複数の転動体２４と、これら複数の転動体２４を１つずつ回転可能に保持する複数のポケット２６ｐが形成された保持器２６とを備えている。なお、図１(ａ)には、保持器２６が省略されている。
この場合、転動体２４としては、所定の直径を有する玉を想定しており、内外輪20,22の軌道溝20s,22sは、玉２４の円周の約１／３に亘って摺接可能な深さ寸法に設定されている。これにより、本実施の形態の転がり軸受は、深溝玉軸受として構成されている。また、保持器２６は、周方向に連続して一体成型された環状の保持器本体２６ａを備えており、上述した複数のポケット２６ｐは、当該環状部材２６ａの周方向に沿って所定間隔で形成(穿孔)されている。これにより、本実施の形態の保持器２６は、一体成型もみ抜き保持器として構成されている。
ここで、各玉２４の直径をＤＷ、玉２４の個数をＺ、各玉２４の中心２４ｚを相互に結んで形成した仮想円PCDの直径をＤＭとすると、下記の関係を満足するように設定することが好ましい。
１＜ｋ＜１.５
ｋ＝ｓｉｎ(１８０°／Ｚ)×(ＤＭ／ＤＷ)
なお、直径ＤＷ、個数Ｚ、仮想円PCDの直径ＤＭについては、例えば軸受(内外輪20,22)の形状や大きさ、当該軸受の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
以上、本実施の形態によれば、従来のような組立方法を適用すること無く、例えば同一寸法のアンギュラ玉軸受に組込可能な転動体(玉)と同数の転動体(玉)２４を内外輪20,22の軌道溝20s,22s間に挿入することができる。これにより、軸受の荷重負荷容量や剛性、高速回転性を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態によれば、保持器２６として一体成型もみ抜き保持器を適用したことにより、従来のような応力集中の発生を抑制することができる。これにより、保持器全体としての剛性を高めることが可能となり、その結果、高速回転で使用される軸受に最適な保持器２６を実現することができる。
更に、本実施の形態によれば、内外輪20,22間に転動体(玉)２４を軸受に挿入するための入れ溝が不要となるため、従来のような例えば焼付きや転動体(玉)２４の摩耗や摩損の発生を防止することが可能となり、その結果、軸受寿命の延命化を図ることができる。
なお、上述した実施の形態において、保持器(一体成型もみ抜き保持器)２６の成形方法について特に言及しなかったが、例えば特許第３０６０１７９号公報に開示されているようなラピッドプロトタイピング技術を応用すれば良い。その一例としては、粉末状の金属(銅合金、鋼板など)を液状の光硬化性樹脂に混入し、これに光を照射して固まった層を保持器２６形状に積層させれば良い。
また、当該ラピッドプロトタイピング技術を応用することで、軸受(内外輪20,22、転動体(玉)２４)を成形することも可能である。この場合、軸受の材質としては、保持器２６と同一に設定しても良いし、或いは、保持器２６よりも硬い材料で成形しても良い。
(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の軸受に組み込まれた保持器の構成を示す斜視図。 (ａ)は、波形保持器の構成を示す斜視図、(ｂ)は、冠形保持器の構成を示す斜視図、(ｃ)は、入れ溝が形成された軸受の構成を一部拡大して示す断面図。
符号の説明
２０ 内輪
２２ 外輪
２４ 転動体(玉)
２４ｚ 転動体の中心
２６ 保持器
２６ｐ ポケット

Claims (3)

  1. 相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を１つずつ回転可能に保持する複数のポケットが形成された保持器とを備えた転がり軸受であって、
    各転動体の直径をＤＷ、転動体の個数をＺ、各転動体の中心を相互に結んで形成した仮想円の直径をＤＭとすると、
    １＜ｋ＜１.５
    ｋ＝ｓｉｎ(１８０°／Ｚ)×(ＤＭ／ＤＷ)
    なる関係を満足することを特徴とする転がり軸受。
  2. 軌道輪間には、転動体を軸受に挿入するための入れ溝が形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
  3. 保持器は、周方向に連続して一体成型された環状の保持器本体と、環状部材の周方向に沿って所定間隔で形成された複数のポケットとを備えた一体成型もみ抜き保持器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
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