JP2008281065A - 玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ポケット内の転動体の位置を等配するとともに、転動体と保持器の干渉力の集中を緩和して耐久性を向上できる玉軸受を提供する。
【解決手段】内周面に外輪軌道１１を有する外輪１２と、外周面に内輪軌道１３を有する内輪１４と、外輪軌道１１と内輪軌道１３との間に転動自在に設けた複数個の転動体１５と、これら複数個の転動体１５を転動自在に保持する複数のポケット２１を有する波型プレス保持器２０とを備えた玉軸受において、波型プレス保持器２０のポケット面の少なくとも転動体１５の表面に接触する部分を円筒面にしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般産業用に使用される各種モータ等の回転軸受部に用いられる玉軸受に関する。

一般産業用に使用される各種モータ等の回転軸受部に用いられる玉軸受は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体とから構成されている。そして、前記複数個の転動体は、複数のポケットを有する波型プレス保持器によって転動自在に保持されている。

すなわち、図５に示すように、玉軸受は、内周面に外輪軌道１１を有する外輪１２と外周面に内輪軌道１３を有する内輪１４とが同心的に配置され、外輪軌道１１と内輪軌道１３との間には複数個の転動体１５が転動自在に配置されている。これら複数個の転動体１５を転動自在に保持する波型プレス構造の保持器１６には複数のポケット１７が設けられている。

保持器１６は、金属板材をプレス成形によって形成され、一対のリング部材１８をリベット１９で結合することにより構成されている。一対のリング部材１８の円周方向には前記複数のポケット１７が等間隔に設けられている。各ポケット１７は球状の転動体１５を保持するように、転動体１５の外表面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する断面円弧状の球状凹面１７ａに形成され、転動体１５を包むように保持している。

すなわち、ポケット１７の球状凹面１７ａと転動体１５との間にはポケット隙間が形成され、転動体１５の回転に伴い転動体１５の表面と球状凹面１７ａがグリースや油等の潤滑膜を介して接触し、この隙間を介して転動体１５とポケット１７は相対運動しながら回転する。

このような玉軸受の保持器において、転動体を転動自在に保持するポケットの内面を、転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する球状凹面の球面部とし、この球面部の端縁からポケットの開口端縁部に達して円筒面部とから構成したものも知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、同様の玉軸受の保持器において、転動体を転動自在に保持するポケットの内面を、転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する球状凹面の球面部と、この球面部より大きな曲率半径を有し、かつ球面部の端縁からポケットの開口端縁部に向けて滑らかに連続する曲面部とから構成したものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

さらに、同様の玉軸受の保持器において、転動体を転動自在に保持するポケットにおける転動体の中心からラジアル方向に離れた位置に曲率中心が位置する凹面に形成し、転動体の中心と前記曲率中心との間の距離をピッチ円直径の０．２〜２％に構成したものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。

前記特許文献１〜３によれば、保持器のポケット面と転動体との間にポケット隙間が形成され、転動体の回転に伴い転動体の表面とポケット面がグリースや油等の潤滑膜を介して接触する。従って、ポケットの内面と転動体との間の滑り摩擦を低減することができ、低騒音、低振動で、耐久性のある玉軸受を提供できる。

特許文献１〜３に示すような玉軸受における転動体を保持するポケット部の設計は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ポケット深さＨと、曲率半径Ｒ_１ を基に行われる。この設計による保持器１６のポケット形状に応じて転動体１５と保持器１６の干渉が決定され、転動体１５の公転に案内される形で保持器１６は回転する。一般的に、保持器１６のポケット隙間が広すぎると、保持器１６の挙動が大きくなり（振れ回りを生じて）振動・騒音の悪化に繋がり、逆に狭すぎると、転動体１５と保持器１６の接触部における摩擦が大きくなり、トルクの増加に繋がる。

特許文献３は、保持器の運動に関して振動・騒音問題を解消したもので、保持器のポケット形状を形成する凹面の曲率中心を転動体のピッチ円上からずらすことで、ポケット部の形状を変化させたものがある。また、低トルク化の技術としては、より低粘度の潤滑剤を使用する方法やポケット隙間を大きくとる方法が挙げられている。
特開平１１−１２５２５６号公報の図８〜図１０、図１７〜図１９ 特開２００３−２３９９８６号公報の図２〜図４ 特開２００５−３１０５号公報の図１、図２、図１０

ところで、通常、玉軸受には用途に応じて荷重が負荷され、図７に示すように、外輪１２と内輪１４と間にミスアライメントが生じ、さらにその影響は、転動体１５を通して保持器にも及ぼされることとなる。つまり、図７は外輪１２を固定し、内輪１４にラジアル荷重、アキシアル荷重が負荷された玉軸受がミスアライメントを生じている様子を描いたものである。図８は、玉軸受がミスアライメントを生じている際に、保持器１６に加わる荷重について示したものであり、各転動体１５に不等配（進み遅れ）が起こり、保持器１６と転動体１５との間に矢印方向に荷重が加わることで、保持器１６は変位、拘束される。

図９は、図８に示したように保持器１６と転動体１５との接触荷重についての数値解析結果を示すもので、方位角０°及び１８０°における荷重が大きくなり、荷重、ミスアライメントが大きい場合には、保持器１６が破損する虞がある。

このように、例えば、玉軸受が傾いた状態で組み込まれている場合などにおける使用条件においては、転動体の挙動が不安定となって、玉軸受内における転動体の位置に不等配が生じることで、保持器がポケット隙間以上に半径方向へ大きく変形するため、転動体と保持器の干渉部に大きな接触力が働き、保持器が破損する虞がある。

本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ポケット内の転動体の位置を等配するとともに、転動体と保持器の干渉力の集中を緩和して耐久性を向上できる玉軸受を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、これら複数個の転動体を転動自在に保持する複数のポケットを有する波型プレス保持器とを備えた玉軸受において、前記波型プレス保持器のポケット面の少なくとも前記転動体の表面に接触する部分を円筒面にしたことを特徴とする。

請求項２は、請求項１の前記波型プレス保持器のポケット面は、前記転動体の表面に接触する中央部に円筒面を有し、両端縁部に前記転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する曲面で、かつ前記転動体方向に湾曲する湾曲部を有していることを特徴とする。

請求項３は、請求項１または２の前記波型プレス保持器は、前記転動体案内を形成していることを特徴とする。

本発明によれば、ポケット形状を円筒面とする保持器を使用することにより、ポケット内の転動体と保持器の干渉力の集中を緩和して保持器の耐久性を向上できるという効果がある。

以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は第１の実施形態を示すもので、従来と同一構成部分は同一番号を付して説明する。図１に示すように、玉軸受は、内周面に外輪軌道１１を有する外輪１２と外周面に内輪軌道１３を有する内輪１４とが同心的に配置され、外輪軌道１１と内輪軌道１３との間には複数個の転動体１５が転動自在に配置されている。これら複数個の転動体１５を転動自在に保持する波型プレス保持器２０には複数のポケット２１が設けられている。

波型プレス保持器２０は、金属板材をプレス成形によって形成された一対のリング部材２２をリベット２３で結合することにより構成されている。一対のリング部材２２の円周方向には前記複数のポケット２１が等間隔に設けられている。各ポケット２１は球状の転動体１５を両側から保持するように円筒面に形成されている。

すなわち、図２（ａ）〜（ｃ）において、波型プレス保持器２０の幅方向をｘ方向、周方向をｙ方向、径方向をｚ方向として表示すると、波型プレス保持器２０のポケット２１の円筒内面２１ａを、図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って断面すると、図２（ｃ）に示すように転動体１５の外表面の曲率半径Ｒよりも僅かに大きな曲率半径Ｒ_１ に形成されている。さらに、波型プレス保持器２０の円筒内面２１ａを、図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿って断面すると、図２（ｂ）に示すように平坦面に形成されている。そして、前記ポケット２１の深さＨは、波型プレス保持器２０の径方向（ｚ）が一定に形成されている。このように波型プレス保持器２０のポケット２１を円筒形状とすることにより、転動体１５との接触力が低下するという効果がある。

図３は、波型プレス保持器２０と転動体１５との接触荷重についての数値解析結果を示し、破線は従来の波型プレス保持器と転動体との接触荷重、実線は本発明の波型プレス保持器２０と転動体１５との接触荷重である。従来においては、破線で示すように、方位角０°及び１８０°において集中的に接触力が現れたのに対し、本発明の波型プレス保持器２０を用いると、実線で示すように、接触力は大幅に低下し、極端な接触力の集中もなくなったことが判る。従って、耐久性のある玉軸受を提供できる。

図４は第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態の波型プレス保持器２０のポケット２１は、基本的形状は第１の実施形態と同様に円筒形状で、円筒内面２１ａを有しているが、ポケット２１の両端縁部に転動体１５の曲率半径より大きな曲率半径を有する曲面で、かつ転動体１５方向に湾曲する湾曲部２１ｂを形成したものである。

本実施形態においても、ポケット２１の円筒内面２１ａが転動体１５と接触するため、転動体１５との接触力が低下するという効果があり、転動体１５と波型プレス保持器２０の干渉力の集中を緩和して耐久性を向上できる。

なお、本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態における玉軸受の一部切欠した斜視図。 同実施形態の保持器のポケット部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線に沿い、ポケットの片側のみの断面図。 本発明の第１の実施形態における波型プレス保持器と転動体との接触荷重についての数値解析結果を示すグラフ図。 本発明の第２の実施形態における保持器のポケット部の断面図。 従来の玉軸受の一部切欠した斜視図。 従来の玉軸受の保持器のポケット部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ線に沿い、ポケットの片側のみの断面図。 従来の玉軸受の外輪を固定し、内輪にラジアル荷重、アキシアル荷重が負荷された玉軸受がミスアライメントを生じている様子を示す縦断側面図。 従来の玉軸受の側面図。 従来の玉軸受における波型プレス保持器と転動体との接触荷重についての数値解析結果を示すグラフ図。

符号の説明

１１…外輪軌道、１２…外輪、１３…内輪軌道、１４…内輪、１５…転動体、２０…波型プレス保持器、２１…ポケット

Claims (3)

1. 内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、これら複数個の転動体を転動自在に保持する複数のポケットを有する波型プレス保持器とを備えた玉軸受において、
   前記波型プレス保持器のポケット面の少なくとも前記転動体の表面に接触する部分を円筒面にしたことを特徴とする玉軸受。
2. 前記波型プレス保持器のポケット面は、前記転動体の表面に接触する中央部に円筒面を有し、両端縁部に前記転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する曲面で、かつ前記転動体方向に湾曲する湾曲部を有していることを特徴とする請求項１記載の玉軸受。
3. 前記波型プレス保持器は、前記転動体案内であることを特徴とする請求項１または２記載の玉軸受。

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