JP2009024776A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 玉を中心として左右非対称の形状の保持器を有する転がり軸受において、グリース漏れを低減することができると共に、グリース封入量はできるだけ多くして長寿命化を図ることができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】 保持器１３は、片側にリング状の保持器本体１３Ｒを有し、保持器本体１３Ｒから突出する櫛歯状の片部により前記玉１２を保持するものであり、玉１２の中心位置を、保持器本体１３Ｒに臨む一方のシールド板１４よりも他方のシールド板１４に近くなるように偏らせる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、グリースを封入した密封形の転がり軸受に関し、グリース漏れを回避する技術に関する。

深溝玉軸受、ミニアチュア玉軸受、小径玉軸受には、グリースを封入した密封形玉軸受がある。この密封形玉軸受としては、両シールまたは両シールド軸受がある。前記密封形玉軸受は玉を保持する保持器を有し、例えば、図６に示す鋼板製打抜き保持器１や、図７に示す樹脂成形保持器２が広く使用されている（特許文献１〜３）。

前記鋼板製打抜き保持器１に比べ樹脂成形保持器２は、使用温度に制約がある、特定の潤滑剤に制限がある等のデメリットがある。しかし、樹脂成形保持器２は、自己潤滑性に優れ、軽量であることから、低摩擦トルク、低温度上昇、高速性が得られ、密封形のグリース潤滑条件でも長寿命が得られるメリットがある。また、樹脂成形保持器２は回転中の金属音がなく、低騒音にも有効である。
特開２００２−２１８５４号公報 特開２００４−１２４９５１号公報 特開２０００−２２７１２０号公報

前記鋼板製打抜き保持器は、玉を中心に左右同一形状の鋼板製保持器半体を合わせ鋲で加締めるものが主流である。よって、両シールで密封された軸受空間内は、回転中、左右同一容積である。この容積は、図６において、点々のハッチングで表記した領域の容積である。すなわち、軸受運転中、玉、保持器、内輪は回転し、その断面のグリースを押し除ける。内輪、外輪、両シールで形成された空間から、玉、保持器の最大断面部を回転させた容積を減じた残余の空間容積が対象となる。

一方、樹脂成形保持器２は、一般的にその成形性を目的とし、図７に示すように、片側にリング２ａを有する冠形成形保持器であり、両シール３，３で密封された軸受空間内は、玉４を中心に軸受運転中、左右異なる空間容積である。また、片側のリング２ａで保持器を構成するため、リング部肉厚を確保する必要があり、軸受運転中グリースが移動することで、保持器リング側の空間容積Ｖｒは益々狭くなる。

軸受運転中、玉４、保持器２、内輪５は回転し、軸受内部に封入したグリースＧｒは、一部玉４や保持器２に付着するものを除きその多くが、玉４を中心に左右に押し除けられる。しかし、保持器リング側の空間は狭く、例えば、高速運転の場合など、移動したグリースＧｒがシール内径部つまり内輪溝５ａとの接触部から洩れ出す場合がある。またこのグリース洩れを回避するため、グリースＧｒの封入量を減らす場合もある。
昨今、機能向上のため、高速化の傾向であるが、グリース寿命の点からは厳しくなる。また、信頼性向上のため、寿命延長の要望は強く、グリース封入量はできるだけ多く封入し長寿命としたい。しかし、グリース洩れは、軸受周辺が汚れるため避けたい。

この発明の目的は、玉を中心として左右非対称の形状の保持器を有する転がり軸受において、グリース漏れを低減することができると共に、グリース封入量はできるだけ多くして長寿命化を図ることができる転がり軸受を提供することである。

この発明の転がり軸受は、内輪と外輪との間に、保持器に保持された玉を介在させ、これら内輪および外輪の間の軸受空間を密封部材で密封する転がり軸受において、前記保持器は、片側にリング状の保持器本体を有し、この保持器本体から突出する櫛歯状の片部により前記玉を保持するものであり、前記玉の中心位置を、前記保持器本体に臨む一方の密封部材よりも他方の密封部材に近くなるように偏らせたことを特徴とする。

この構成によると、保持器は片側にリング状の保持器本体を有し、この保持器本体から突出する櫛歯状の片部により前記玉を保持するものであるため、この保持器は玉を中心として軸心方向一方および他方つまり左右に非対称の形状となる。ここで、前記玉の中心位置を、保持器本体に臨む一方の密封部材よりも他方の密封部材に近くなるように偏らせているため、玉を中心位置とする左右の空間容積のうちの一方の空間容積が他方の空間容積より狭くなることを防止することができる。
これにより、軸受運転する場合であっても、移動した潤滑剤が密封部材と、内輪または外輪との間からグリースが漏れることを低減することができる。したがって、グリース漏れに起因する軸受周辺の汚れを防止することが可能となる。しかも、グリース封入量をできるだけ多くして長寿命化を図ることが可能となる。

前記軸受空間を前記玉の中心位置で分けた、左右の空間容積を略同一としても良い。この場合、左右の空間容積の圧力を均一化することで、一方の空間容積だけにグリースが偏って押し出されることがなくなる。それ故、グリース漏れを防止することが可能となる。
前記左右の空間容積は、前記玉および保持器をアキシアル平面で切断して見た断面の最大の断面部を軸受軸心まわりに回転させた容積を、前記軸受空間から減じた残余の容積であっても良い。この場合、左右の各空間容積を正確に求めることができるため、グリース漏れを確実に防止することができる。

前記保持器は、樹脂成形された冠型保持器であってもよい。この冠型保持器は、樹脂成形品であるため、鋼板製のもの比べ自己潤滑性に優れ、軽量化を図ることができる。

前記密封部材を非接触形のシールド板としても良い。このシールド板というグリース漏れ対策が完全でない密封部材を適用した転がり軸受の、グリース漏洩の可能性を低減することができる。
前記密封部材を、鋼板に弾性体を固着した非接触形のシール板とした場合、このシール板と、内輪または外輪との摺動によるトルクが大きくなることを抑制しつつ、グリース漏洩の可能性を低減することができる。

前記密封部材を、鋼板に弾性体を固着した接触形のシール板とした場合、グリース漏洩の可能性をより低減することができる。前記シール板における接触圧が比較的小さく、この接触箇所における動摩擦を小さくした低トルク型のシール板を付設した転がり軸受に適用した場合、グリースの分布状態を玉の中心位置に対して均等にグリース分布させることができ、グリースの攪拌抵抗によってトルク値が大きくなることを抑制することができる。

この発明の転がり軸受は、内輪と外輪との間に、保持器に保持された玉を介在させ、これら内輪および外輪の間の軸受空間を密封部材で密封する転がり軸受において、前記保持器は、片側にリング状の保持器本体を有し、この保持器本体から突出する櫛歯状の片部により前記玉を保持するものであり、前記玉の中心位置を、前記保持器本体に臨む一方の密封部材よりも他方の密封部材に近くなるように偏らせたため、玉を中心として左右非対称の形状の保持器を有する転がり軸受において、グリース漏れを低減することができると共に、グリース封入量はできるだけ多くして長寿命化を図ることができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。第１の実施形態に係る転がり軸受は、内輪１０と外輪１１の軌道面１０ａ，１１ａ間に複数の玉１２を介在させ、これらの玉１２を、保持器１３に設けられた各ポケット１３ａで各々保持したものである。後述する各軌道面１０ａ，１１ａは、玉径よりも若干大きな径の円弧状断面形状の円周溝で形成されている。外輪１１には、内外輪１０，１１間の環状空間つまり軸受空間を密封する密封部材としてのシールド板１４を両側に取付け、この軸受を密封形の玉軸受、詳しくは密封形深溝玉軸受としてある。

外輪内径面の両端部には、この外輪内径１１ｂよりも半径方向外方に凹む密封部材固定用溝１１ｃが形成されている。内輪外径面の両端部には、この内輪外径１０ｂよりも半径方向内方に断面略Ｖ溝状に凹むシール溝１０ｃが形成されている。
前記シールド板１４の半径方向外方の基端部は前記密封部材固定用溝１１ｃに固定され、このシールド板１４の半径方向内方の先端部は、Ｌ字状に形成すると共に前記シール溝１０ｃに接触しないように所定小距離隙間δ１が形成されている。

保持器１３は、図２，図３に示すように、冠形で樹脂成形されて成る。すなわち、保持器１３は、片側にリング状の保持器本体１３Ｒと、この保持器本体１３Ｒから軸方向一方（片方の端面）に所定小距離突出する櫛歯状の片部１３ｂとにより冠形状に形成され、前記片部１３ｂにより前記玉１２を回動可能に保持する。各片部は「爪」とも呼ばれる。各ポケット１３ａ毎に一対の片部１３ｂ，１３ｂを対向して突設した形状となっている。各ポケット１３ａは、上記一対の片部１３ｂ，１３ｂと、保持器本体１３Ｒの凹部とで形成され、内面が球面状とされている。また、保持器１３のポケット１３ａの内面は、玉１２の直径よりも僅かに大きな径の球面状である。この保持器１３は、例えば射出成形等で形成される。ただし、射出成形だけに限定されるものではない。

玉１２の配設位置について説明する。
前記玉１２の中心位置を、保持器本体１３Ｒに臨む一方のシールド板１４つまり図１の右側シールド板１４よりも他方のシールド板１４つまり左側シールド板１４に近くなるように偏らせている。具体的に、内外輪１０，１１の各軌道面１０ａ，１１ａの円周溝の最深部Ｐ１，Ｐ２を、各軌道輪の左側端面Ｌｔ寄りに偏らせている。各軌道輪における、左側端面Ｌｔから前記円周溝の最深部Ｐ１，Ｐ２までの最短距離ＨＬと、この最深部Ｐ１，Ｐ２から右側端面Ｒｔまでの最短距離ＨＲとの比が、例えば４：５となるように偏らせている。ＨＬとＨＲの比は４：５に限定されるものではない。ただし、前記軸受空間を玉１２の中心位置で分けた、左右の空間容積Ｖｌ，Ｖｒを略同一としている。前記「略同一」は同一を含む。

この実施形態で言う前記左右の空間容積Ｖｌ，Ｖｒは、前記玉１２および保持器１３をアキシアル平面で切断して見た断面の最大の断面部を軸受軸心まわりに回転させた容積を、軸受空間から減じた残余の容積である。なお、実際の左の空間容積Ｖｊｌは、複数の玉１２が周方向一定間隔おきに設けられ、保持器１３は周方向に沿ってポケット形成部と爪とが隣接して設けられる分、計算により求めた前記空間容積Ｖｌよりも若干大きくなる。また、実際の右の空間容積Ｖｊｒも、複数の玉１２が周方向一定間隔おきに設けられ、保持器１３は周方向に沿ってポケット形成部と爪とが隣接して設けられる分、計算により求めた前記空間容積Ｖｒよりも若干大きくなる。前記アキシアル平面とは、前記軸受軸心を含む平面と同義である。逆に、計算により求めた左右の空間容積Ｖｌ，Ｖｒは、実際の空間容積よりも若干小さくなっていても、空間容積の比率を計算するのに影響はない。つまり、左右の空間容積の比率は、計算により略正確に求めることができる。
換言すれば、軸受空間から、前記玉１２、保持器１３の最大断面部を回転させた容積を減じた残余の空間容積が、玉１２を中心として左右略同一となる位置を容積計算により略正確に求め、内外輪１０，１１の円周溝の最深部Ｐ１，Ｐ２の位置を規定することが可能となる。この場合、左右の各空間容積Ｖｌ，Ｖｒの比を正確に求めることができるため、グリース漏れを確実に防止することができる。

以上説明した第１の実施形態に係る転がり軸受によれば、保持器１３は片側にリング状の保持器本体１３Ｒを有し、この保持器本体１３Ｒから突出する櫛歯状の片部１３ｂにより玉１２を保持するものであるため、この保持器１３は玉１２を中心として軸心方向一方および他方つまり左右に非対称の形状となる。ここで、前記玉１２の中心位置を、保持器本体１３Ｒに臨む一方のシールド板１４よりも他方のシールド板１４に近くなるように偏らせているため、玉１２を中心位置とする左右の空間容積Ｖｌ，Ｖｒのうちの一方の空間容積Ｖｒを他方の空間容積Ｖｌより狭くなることを防止することができる。

これにより、軸受運転中において、保持器本体１３Ｒ側つまり右側の空間を確保し、運転中でもグリースＧｒが移動する左右の空間容積Ｖｌ，Ｖｒを同等とし、前記保持器本体１３Ｒ側のシールド板１４の半径方向内方の先端部と、内輪１０のシール溝１０ｃとの間の隙間δ１からのグリース漏れを低減することができる。この場合、左右の空間容積Ｖｌ，Ｖｒの圧力を均一化することで、一方の空間容積だけにグリースＧｒが偏って押し出されることがなくなる。それ故、グリース漏れを低減することができる。したがって、グリース漏れに起因する軸受周辺の汚れを防止することが可能となる。しかも、グリース封入量をできるだけ多くして長寿命化を図ることが可能となる。

また、玉１２の中心位置を偏らせることで、保持器本体１３Ｒの右端面とシールド板１４の内側端面との距離を従来の軸受サイズのものより大きく確保することが可能となる。特に、保持器本体１３Ｒの右端面のうちの外径側角部と、シールド板１４の傾斜部１４ａとの間の距離を確保することが可能となる。したがって、保持器本体１３Ｒとシールド板１４との干渉を防止して保持器本体の肉厚を大きくすることができ、保持器剛性を高めることができる。それ故、軸受の高速運転をより実現することが可能となる。この場合、前記肉厚を大きくするのに応じて右の空間容積Ｖｒは狭くなるので、この肉厚分を考慮して左右の空間容積Ｖｌ，Ｖｒを略同一とする必要がある。

この冠型の保持器１３は、樹脂成形品であるため、鋼板製のもの比べ自己潤滑性に優れ、軽量化を図ることができる。これにより、低摩擦トルク、低温度上昇、高速性が得られる。また、回転中の金属音をなくし、低騒音に有効となる。しかも量産性に優れ、製造コストの低減を図ることができる。
本実施形態では、密封部材を非接触形のシールド板１４としている。このシールド板１４というグリース漏れ対策が完全でない密封部材を適用した転がり軸受の、グリース漏洩の可能性を低減することができる。

図４は、この発明の第２の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

第２の実施形態に係る転がり軸受では、密封部材を、鋼板１４ｐに弾性体である合成ゴム１４ｇを固着した内輪シール溝１０ｃに対し非接触形のシール板１４Ａとしている。この場合、このシール板１４Ａの半径方向内方側の先端部であるシールリップ部１４Ａａと、内輪シール溝１０ｃとの摺動によるトルク増大を抑えつつグリース漏洩の可能性を低減することができる。その他第１の実施形態と同様の構成となっており、第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。

図５は、この発明の第３の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。
第２の実施形態に係る転がり軸受では、密封部材を、鋼板１４ｐに弾性体である合成ゴム１４ｓを固着した内輪シール溝１０ｃに対し接触する接触形のシール板１４Ｂとしている。この場合、グリース漏洩の可能性をより低減することができる。前記シール板１４Ｂにおける接触圧が比較的小さく、この接触箇所における動摩擦を小さくした低トルク型のシール板１４Ｂを付設した転がり軸受に適用した場合、グリースＧｒの分布状態を玉１２の中心位置に対して均等にグリース分布させることができ、グリースＧｒの攪拌抵抗によってトルク値が大きくなることを抑制することができる。その他第１の実施形態と同様の構成となっており、第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。

上記各実施形態では、転がり軸受を深溝玉軸受に適用した場合を説明したが、アンギュラ玉軸受に適用しても良い。また、保持器は、必ずしも樹脂成形品に限定されるものではない。例えば、セラミックスなどの非金属等から成るものであっても良い。さらに、金属製であっても良い。ただし、これら保持器は玉位置を中心として軸心方向一方および他方つまり左右に非対称の形状となることが必須である。

この発明の第１の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 同転がり軸受の保持器の斜視図である。 同保持器の断面図である。 この発明の第２の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 この発明の第３の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 従来の鋼板製打抜き保持器を含む転がり軸受の断面図である。 従来の樹脂成形保持器を含む転がり軸受の断面図である。

符号の説明

１０…内輪
１１…外輪
１２…玉
１３…保持器
１３Ｒ…保持器本体
１３ｂ…爪（片部）
１４…シールド板
１４Ａ，１４Ｂ…シール板
Ｖｌ，Ｖｒ…空間容積

Claims (4)

1. 内輪と外輪との間に、保持器に保持された玉を介在させ、これら内輪および外輪の間の軸受空間を密封部材で密封する転がり軸受において、
   前記保持器は、片側にリング状の保持器本体を有し、この保持器本体から突出する櫛歯状の片部により前記玉を保持するものであり、前記玉の中心位置を、前記保持器本体に臨む一方の密封部材よりも他方の密封部材に近くなるように偏らせたことを特徴とする転がり軸受。
2. 請求項１において、前記軸受空間を前記玉の中心位置で分けた、左右の空間容積を略同一とする転がり軸受。
3. 請求項２において、前記左右の空間容積は、前記玉および保持器をアキシアル平面で切断して見た断面の最大の断面部を軸受軸心まわりに回転させた容積を、前記軸受空間から減じた残余の容積である転がり軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記保持器は、樹脂成形された冠型保持器である転がり軸受。

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