JP2008256200A - ラジアル玉軸受及びラジアル玉軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受回転時における保持器の開口部近傍における変形を防止し玉の拘束位置のずれや外輪との接触を防止可能なラジアル玉軸受及びラジアル玉軸受用保持器を提供する。
【解決手段】このラジアル玉軸受は、内輪と、外輪と、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間に配置される複数の玉５と、複数の玉を転動自在に保持するために全体を円環状に形成して円周方向の複数箇所に開放型のポケット１８を設けた保持器２０と、を備え、玉を保持したポケットの開口部Ｔの近傍において環状部材２６を円周方向ｓに配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、軌道面間に配置された複数の玉を転動自在に保持するために全体を円環状に形成して円周方向の複数箇所に開放型ポケットを設けた保持器を備えるラジアル玉軸受及びラジアル玉軸受用保持器に関する。

ラジアル玉軸受は各種回転機械装置で回転軸等を支持する軸受部に広く使用されているが、このラジアル玉軸受の従来例の概略的構成を図３に示す（下記特許文献１，２，３参照）。図３のラジアル玉軸受１０は、外周面に内輪軌道面１を形成した内輪２と、内周面に外輪軌道面３を形成した外輪４とを同心的に配置し、内輪軌道面１と外輪軌道面３との間に複数個の玉５を転動自在に設けて構成されている。複数個の玉５は保持器６により転動自在に保持されている。図４に図３の保持器６の斜視図を示す。

図４に示すように、保持器６は、円環状の冠型に構成されており、樹脂から射出成形により製造され、従来の金属からプレス成形で製造された波型保持器の代わりに用いられるようになっている（下記特許文献１，２，３参照）。図４の冠型保持器６は、円環状の主部１７の円周方向の複数個所に玉５（図３）を転動自在に保持するように設けられたポケット１８と、ポケット１８の両側に設けられた弾性変形可能な爪状の一対の弾性片１６ａ、１６ｂと、を複数組有する。各ポケット１８は、主部１７に互いに間隔をあけて配置された一対の弾性片１６ａ、１６ｂの片側面と、一対の弾性片１６ａと１６ｂとの間に設けられた凹面部１９と、からほぼ全体が球面状に構成されている。各ポケット１８の図の上部には一対の弾性片１６ａ、１６ｂ間に開口部Ｔが形成されている。

図４の冠型保持器６を用いて図３のようなラジアル玉軸受を組み立てる場合、玉５を、ポケット１８の一対の弾性片１６ａ、１６ｂの先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げて弾性片１６ａ、１６ｂの間の開口部Ｔから押し込むようにして挿入する。このように、冠型保持器６は各ポケット１８内に各玉５を抱き込むことで、玉５を内輪軌道面１と外輪軌道面３との間（図３）で転動自在に保持する。

上述のように、従来のラジアル玉軸受の保持器は、金属製の波型保持器やポケットが単一の球面で成形された樹脂製の円環状の冠型保持器が使われることが一般的であった。
特許第３７４４６６３号公報 特許第３０３５７６６号公報 特開２００５−１３３８９３号公報

図５に図４の従来の保持器６で玉５を保持し拘束している様子を部分的に上部からみた図（ａ）及び半径方向からみた図（ｂ）を示す。図５（ａ）、（ｂ）のように、ポケット１８は開口部Ｔを有し開放型になっているため、図３のラジアル玉軸受１０の高速回転時に遠心力で開口部Ｔの爪状の弾性片１６ａ、１６ｂが図５（ａ）の半径方向ｕ外方に変形して、ポケット１８における玉５の拘束が緩んでしまい本来の位置からずれてしまったり、爪状の弾性片１６ａ、１６ｂが外輪４側に接触し回転トルク増や磨耗等のおそれが生じ易くなる。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、軸受回転時における保持器の開口部近傍における変形を防止し玉の拘束位置のずれや外輪との接触を防止可能なラジアル玉軸受及びラジアル玉軸受用保持器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるラジアル玉軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪の内輪軌道面と前記外輪の外輪軌道面との間に配置される複数の玉と、前記複数の玉を転動自在に保持するために全体を円環状に形成して円周方向の複数箇所に開放型のポケットを設けた保持器と、を備えるラジアル玉軸受であって、前記玉を保持した前記ポケットの開口部の近傍において環状部材を前記円周方向に配置したことを特徴とする。

このラジアル玉軸受によれば、ポケットの開口部の近傍であって円周方向に位置する環状部材により、軸受回転時の遠心力による開口部近傍における変形を防止できるので、軸受使用時に保持器における玉の拘束位置のずれや外輪との接触を防止できる。

上記ラジアル玉軸受において前記ポケットは前記開口部の前記円周方向の両側に一対の爪状部を有し、前記環状部材は前記爪状部を前記保持器の半径方向に拘束するように設けられることが好ましい。爪状部が環状部材により保持器の半径方向に拘束されるので、軸受回転時の遠心力による半径方向への変形を効果的に防止できる。なお、一対の爪状部は、弾性変形可能に構成され、軸受の組み立て時にポケットの開口部から玉が押し込むようにして挿入されて保持器に保持されるようになっている。

また、前記爪状部は前記ポケットの径方向の略外方に延びる延長部を有し、前記環状部材は前記延長部に取り付けられるように構成することが好ましい。これにより、環状部材の取り付け領域を確保できる。

また、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面の少なくとも一方の溝半径（ｒ’）と前記玉の直径（Ｄ）との半径比（ｒ’／Ｄ）が５２％以下であることが好ましい。これにより、内輪軌道面及び／又は外輪軌道面において玉と接触する面積が大きくなり、軌道面の溝上の応力が小さくなるので、軸受の高負荷化を実現できる。

また、上記ラジアル玉軸受の軸受内部に潤滑剤としてグリースを充填し、前記グリースの調度（グリースの粘度を示す指標）が２００乃至２８０の範囲内にあることが好ましい。

本発明によるラジアル玉軸受用保持器は上述のラジアル玉軸受の保持器として用いられることを特徴とする。

このラジアル玉軸受用保持器によれば、ラジアル玉軸受に用いられることで、ポケットの開口部の近傍であって円周方向に位置する環状部材により、軸受回転時の遠心力による開口部近傍における変形を防止できるので、軸受使用時に保持器における玉の拘束位置のずれや外輪との接触を防止できる。

本発明のラジアル玉軸受及びラジアル玉軸受用保持器によれば、軸受回転時における保持器の開口部近傍における変形を防止し、軸受使用時に保持器における玉の拘束位置のずれや外輪との接触・磨耗を防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

〈第１の実施の形態〉
図１は第１の実施の形態によるラジアル玉軸受の保持器で玉を保持し拘束している様子を部分的に上部からみた図（ａ）及び半径方向からみた図（ｂ）である。図２は図１（ａ）の保持器をII-II線方向に切断してみた要部断面図である。図８は図１（ａ）の保持器をIII-III線方向に切断してみた断面図である。

図１に示す保持器２０は、全体形状は図４とほぼ同じ構成であり、図３のようなラジアル玉軸受に用いられるものであるから、図３，図４，図５と対応する部分には同じ符号を付してその説明は省略する。

図１（ａ）、（ｂ）の保持器２０は、図１（ｂ），図８のように、玉５を保持し拘束するためにポケット１８の全体形状を、図の下方部分が玉５の中心Ｏを中心とした半径ｒ１（ｒ１＞ｒ（ｒ：玉５の半径））を有する球状凹面部２１であり、開口部Ｔのある上方部分が玉５の中心Ｏを中心とした半径ｒ２（ｒ２＞ｒ）を有する球状凹面部２３であり、中間部分が玉５の転動中心軸ｖを中心としたアキシャル円筒状凹面部２２であるように構成した図４と同様の円環状の冠型保持器である。

なお、図１（ｂ），図８の破線のように、球状凹面部２１について半径ｒ１の中心を玉５の中心ＯからＯ１にずらして半径ｒ１を大きくするとともに、球状凹面部２３について半径ｒ２の中心を玉５の中心ＯからＯ２にずらして半径ｒ２を大きくしてもよい。

保持器２０のポケット１８には、開口部Ｔの球状凹面部２３の周囲から図の上方に突き出るようにして一対の爪状部２４，２５が開口部Ｔの円周方向ｓ（図１（ａ）に示す）両側に設けられている。一対の爪状部２４，２５は、玉５が開口部Ｔからポケット１８に押し付けられて挿入されるとき弾性変形し、ポケット１８内に収まると弾性復元するようになっている。

爪状部２４，２５は、ポケット１８の図１（ｂ）の径方向の略外側に延びて突き出た延長部２４ａ、２５ａを有し、延長部２４ａ、２５ａの開口部Ｔ側の側面は、開口部Ｔが図１（ｂ）の上方に向けて広がるように傾斜した傾斜面２４ｃ、２５ｃとなっており、玉５を挿入し易くなっている。

保持器２０は、図４のような円環状の形状であり、図１（ａ）、（ｂ）、図２のように、その外周側面２７には環状部材２６が取り付けられている。すなわち、環状部材２６は、図２のように、保持器２０の外周側面２７に略平行な垂直部２６ａと外周側面２７に略直交する水平部２６ｂとを有し、縦断面形状が略Ｌ字状になっており、全体の平面形状が保持器２０の外周側面２７に沿うように円環状になっている。環状部材２６は、例えば、樹脂から射出成形により製造できる。

また、保持器２０の外周側面２７における爪状部２４，２５の延長部２４ａ、２５ａには、図２のように、環状部材２６の水平部２６ｂが嵌め込まれる凹部２４ｂが形成されている。

図１（ａ）、（ｂ）、図２のように、環状部材２６は、玉５をポケット１８に保持した保持器２０に、その水平部２６ｂを爪状部２４，２５の延長部２４ａ、２５ａの凹部２４ｂに差し込み嵌め込むことで固定されて取り付けられる。このように、保持器２０の爪状部２４，２５に延長部２４ａ、２５ａを設けることで環状部材２６の取り付け領域を確保でき、爪状部２４，２５に環状部材２６を取り付けることができる。

上述のようにして、環状部材２６が爪状部２４，２５の延長部２４ａ、２５ａで保持器２０に固定されると、環状部材２６は、図１（ａ）、（ｂ）のように玉５の近傍で開口部Ｔに掛け渡されるように位置するとともに、その垂直部２６ａが保持器２０の外周側面２７に略密着または接近して位置し、爪状部２４，２５を外周側面２７において保持器２０の半径方向で拘束するようになる。

なお、環状部材２６は、全体形状が保持器２０を包囲するように円環状であるが、円周方向に分割して構成してもよい。

図１（ａ）、（ｂ）、図２の保持器２０を備える図３のようなラジアル玉軸受によれば、保持器２０のポケット１８の開口部Ｔ近傍において爪状部２４，２５の延長部２４ａ、２５ａに保持器２０を外周側面２７に包囲するように設けた環状部材２６により、爪状部２４，２５が保持器２０の半径方向で拘束されるので、軸受の高速回転時に図１（ａ）の半径方向ｕに遠心力が爪状部２４，２５に作用しても、その遠心力による爪状部２４，２５の半径方向ｕへの変形を防止することができる。このため、軸受使用時に保持器２０のポケット１８における玉５の拘束位置のずれや外輪４との接触・磨耗を防止できる。

〈第２の実施の形態〉

図９は第２の実施の形態によるラジアル玉軸受（半径比が５２％以下の場合の各軌道輪と玉を示す）の断面図（ａ）及び従来のラジアル玉軸受（半径比が５２％を超えた場合の各軌道輪と玉を示す）の断面図（ｂ）である。なお、図９では、説明の便宜上、保持器の図示を省略している。

図１（ａ）、（ｂ）、図２の保持器２０は複数の玉５を各ポケット１８に保持してラジアル玉軸受に組み込まれる。すなわち、図９（ａ）に示すように、本実施の形態によるラジアル玉軸受４０は、外輪軌道面４１を有する外輪４と、内輪軌道面４２を有する内輪２と、複数個の玉５と、各玉５を各ポケット１８内に転動自在に均等位置に保持する保持器２０と、を備え、内輪軌道面４２と外輪軌道面４１との間に複数個の玉５を転動自在に配置したものである。

以上のように、図１（ａ）、（ｂ）、図２の保持器２０が組み込まれたラジアル玉軸受４０によれば、軸受使用時に保持器２０のポケット１８における玉５の拘束位置のずれや外輪４との接触・磨耗を防止できる。

また、図９（ａ）のラジアル玉軸受４０において、内輪２の内輪軌道面４２は、溝半径ｒ４２を有する溝状となっており、溝半径ｒ４２と玉５の直径Ｄとの半径比 （ｒ４２／Ｄ）が５２％以下である。同様に、外輪４の外輪軌道面４１は、溝半径ｒ４１を有する溝状となっており、溝半径ｒ４１と玉５の直径Ｄとの半径比 （ｒ４１／Ｄ）が５２％以下である。

上述のように、本実施の形態によるラジアル玉軸受４０では、内輪２の内輪軌道面４２の溝半径ｒ４２及び外輪４の外輪軌道面４１の溝半径ｒ４１と玉５の直径との各半径比（ｒ４２／Ｄ，ｒ４１／Ｄ）を、図９（ｂ）のような従来の場合に適用される５２％よりも小さくすることで、玉５が接触する軌道面４１，４２の溝上の応力を小さくしている。

すなわち、図９（ｂ）の場合は内輪軌道面１の溝半径ｒ１１と玉５の直径Ｄとの半径比 （ｒ１１／Ｄ）が５２％を超え、同様に外輪軌道面３の溝半径ｒ１３と玉５の直径Ｄとの半径比 （ｒ１３／Ｄ）が５２％を超える。このため、各軌道面１，３において玉５と接触する面積が小さくなることから、各軌道面１，３の溝上の応力が大きくなってしまうのに対し、本実施の形態の図９（ａ）によれば、各半径比（ｒ４２／Ｄ，ｒ４１／Ｄ）が５２％以下であり、内輪軌道面４２及び外輪軌道面４１において玉５と接触する面積が大きくなることから、軌道面４１，４２の溝上の応力が小さくなる。このため、本実施の形態のラジアル玉軸受４０は、適用される軸受装置において高い負荷が可能となって高負荷化を達成できる。

なお、上述の各半径比（ｒ４２／Ｄ，ｒ４１／Ｄ）は、５０％以上であることが好ましい。

図９（ａ）のラジアル玉軸受４０は、その軸受内部に潤滑剤が充填されて使用されるが、潤滑剤としてグリースを用いることが好ましく、この場合、グリースの調度（グリースの粘度を示す指標）が２００乃至２８０の範囲内にあることが好ましい。このように比較的硬いグリースを潤滑剤として使用する場合、保持器のポケット形状が単一の球面状である場合、軸受使用中にグリースがポケットから一度外に押し出されると、なかなかポケット内に戻り難く、保持器において潤滑不良が発生し易くなってしまうが、本実施の形態のラジアル玉軸受４０によれば、図８のように保持器２０のポケット１８と玉５との間において、球状凹面２１と円筒状凹面２２，２２との境界近傍、及び、円筒状凹面２２，２２と球状凹面２３，２３との境界近傍にグリース溜まり部Ａ，Ｂがそれぞれ形成され、グリースがグリース溜まり部Ａ，Ｂに保持され、ポケット１８から外に押し出され難くなり、また、外に押し出されてもポケット１８内に戻り易くなるから、グリースによる潤滑性能を発揮し維持することができる。

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図１（ａ）、（ｂ）、図２の環状部材２６は、縦断面形状が略Ｌ字状であるが、本発明はこれに限定されず、例えば、図６のように縦断面形状を略コ字状にした環状部材２６Ａを用いて、一対の水平部２６ｂ、２６ｂを保持器２０の外周側面２７に２箇所設けた凹部に嵌め込むようにしてもよく、また、環状部材として線状部材を用いて保持器２０の外周側面２７の凹部に固定するようにしてもよい。

また、図１（ｂ）では保持器２０のポケット１８の凹面部の構成を、開口部Ｔ側から球状凹面、アキシャル円筒状凹面、球状凹面としたが、本発明はこれに限定されず、ポケット１８の凹面部は別の構成にしてもよく、例えば、図７のように、ポケット１８の凹面部全体を、玉５の中心Ｏを中心とした半径ｒ３（ｒ３＞ｒ（ｒ：玉５の半径））を有する球状凹面部２９としてもよい。

第１の実施の形態によるラジアル玉軸受の保持器で玉を保持し拘束している様子を部分的に上部からみた図（ａ）及び半径方向からみた図（ｂ）である。 図１（ａ）の保持器をII-II線方向に切断してみた要部断面図である。 従来のラジアル玉軸受の内部構成を概略的に示すために一部を破断した斜視図である。 図３のラジアル玉軸受に配置可能な従来の樹脂製の冠型保持器を示す斜視図である。 図４の従来の保持器６で玉５を保持し拘束している様子を部分的に上部からみた図（ａ）及び半径方向からみた図（ｂ）である。 図２の保持器に取り付けられる環状部材の変形例を示す図２と同様の要部断面図である。 図１（ａ）、（ｂ）の保持器のポケット形状の変形例を示す図１（ｂ）と同様の図である。 図１（ａ）の保持器をIII-III線方向に切断してみた断面図である。 第２の実施の形態によるラジアル玉軸受（半径比が５２％以下の場合の各軌道輪と玉を示す）の断面図（ａ）及び従来のラジアル玉軸受（半径比が５２％を超えた場合の各軌道輪と玉を示す）の断面図（ｂ）である。

符号の説明

２ 内輪
４ 外輪
５ 玉
４０ ラジアル玉軸受
４１ 外輪軌道面
４２ 内輪軌道面
１８ ポケット
２０ 保持器
２１ 球状凹面部
２２ アキシャル円筒状凹面部
２３ 球状凹面部
２４，２５ 爪状部
２４ａ，２５ａ 延長部
２４ｂ 凹部
２６，２６Ａ 環状部材
２６ａ 垂直部
２６ｂ 水平部
２７ 外周側面
Ｔ 開口部
ｕ 保持器の半径方向
ｓ 保持器の円周方向
Ｄ 玉５の直径
ｒ４２ 内輪軌道面４２の溝半径
ｒ４１ 外輪軌道面４１の溝半径
Ａ，Ｂ グリース溜まり部

Claims (6)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪の内輪軌道面と前記外輪の外輪軌道面との間に配置される複数の玉と、前記複数の玉を転動自在に保持するために全体を円環状に形成して円周方向の複数箇所に開放型のポケットを設けた保持器と、を備えるラジアル玉軸受であって、
   前記玉を保持した前記ポケットの開口部の近傍において環状部材を前記円周方向に配置したことを特徴とするラジアル玉軸受。
2. 前記ポケットは前記開口部の前記円周方向の両側に一対の爪状部を有し、
   前記環状部材は前記爪状部を前記保持器の半径方向に拘束するように設けられる請求項１に記載のラジアル玉軸受。
3. 前記爪状部は前記ポケットの略外方に延びる延長部を有し、
   前記環状部材は前記延長部に取り付けられる請求項２に記載のラジアル玉軸受。
4. 前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面の少なくとも一方の溝半径（ｒ’）と前記玉の直径（Ｄ）との半径比（ｒ’／Ｄ）が５２％以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受。
5. 軸受内部に潤滑剤としてグリースを充填し、
   前記グリースの調度が２００乃至２８０の範囲内にある請求項１乃至４のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受の保持器として用いられることを特徴とするラジアル玉軸受用保持器。

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