JP2011185315A - Rolling bearing and retainer - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、転がり軸受および保持器に関し、例えば、ロケットエンジンターボポンプ用軸受等で自己潤滑性を有する保持器等に適用される技術に関する。 The present invention relates to a rolling bearing and a cage, for example, to a technique applied to a cage having self-lubricating properties such as a rocket engine turbo pump bearing.
従来、図7に示すように、玉50と保持器ポケット51内面との接触部の接触面圧を下げ、前記接触部の接触面積を増加させ、保持器52から玉50の転走面への自己潤滑剤の供給を増大し、保持器ポケット51内面の玉50との接触面の摩耗を減少させる技術が提案されている(特許文献1)。この技術では、各ポケット51の径方向に見た形状に関して、保持器ポケット51の円周方向両側部が、真円形状からなる円弧部53とし、保持器ポケット51の円周方向中央部が、前記円周方向に延びる直線部54としたいわゆる「平円形状」である。
Conventionally, as shown in FIG. 7, the contact surface pressure of the contact portion between the
前述の従来技術では、保持器ポケット51の円周方向両側部を、真円形状からなる円弧部53としたため、ポケット51の半径は、ポケット51の軸方向すきまδ1の値により制約を受ける。すなわち、玉50と保持器ポケット51内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させるためには、保持器ポケット51における円弧部53の真円の半径を、玉50の半径に近づける程有利である。しかし、保持器ポケット51の円周方向両側部が真円形状からなるため、保持器ポケット51の軸方向すきまδ1が小さくなり、保持器52に無理な力を生じる要因となる。
本件出願人は、図8に示すように、保持器ポケット形状をポケット51の径方向に見て楕円形状とする技術を提案しているが、このポケット51の楕円形状は、保持器ポケット51の円周方向すきまδ2と軸方向すきまδ1とにより決まるため、玉50と保持器ポケット51内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させるための自由度が無い。
In the above-described prior art, since both sides in the circumferential direction of the
As shown in FIG. 8, the present applicant has proposed a technique for making the cage pocket shape an elliptical shape when viewed in the radial direction of the
この発明の目的は、玉と保持器ポケット内面との接触部の接触面圧を下げ、接触面積を増加させると共に、保持器ポケットの軸方向すきまを必要十分に確保することができる転がり軸受および保持器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rolling bearing and a holder capable of reducing the contact surface pressure of the contact portion between the ball and the inner surface of the cage pocket, increasing the contact area, and ensuring sufficient and sufficient axial clearance of the cage pocket. Is to provide a vessel.
この発明の転がり軸受は、内外輪の軌道面間に介在した複数の玉を保持するリング状の保持器を備えた転がり軸受において、前記保持器は、各玉をそれぞれ保持する複数のポケットが円周方向に並んで「軸方向の中間」に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であることを特徴とする。
前記「軸方向の中間」は、必ずしも保持器の軸方向中央位置に限定されるものではない。
The rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing including a ring-shaped cage that holds a plurality of balls interposed between the raceway surfaces of the inner and outer rings. The cage has a plurality of pockets each holding each ball in a circular shape. The pockets that are provided in the “middle of the axial direction” side by side in the circumferential direction, and the shape seen in the radial direction of each pocket is a linear portion extending in the circumferential direction at the circumferential central portion, and the pocket connected to the linear portion The both sides in the circumferential direction are shaped like an ellipse having a semi-elliptical shape whose major axis is the circumferential direction.
The “middle in the axial direction” is not necessarily limited to the axial center position of the cage.
この構成によると、保持器のポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部としたため、玉と保持器のポケット内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させることができる。さらに保持器のポケットの円周方向中央部を、前記円周方向に延びる直線部としたため、ポケットの軸方向すきまを必要十分に確保することができる。したがって、保持器に無理な力を生じないようにすることができる。 According to this configuration, since both sides in the circumferential direction of the pocket of the cage are elliptical portions having a semi-elliptical shape whose major axis is the circumferential direction, the contact surface pressure between the ball and the pocket inner surface of the cage is reduced. The contact area can be increased. Furthermore, since the circumferential central portion of the pocket of the cage is a linear portion extending in the circumferential direction, a sufficient axial clearance of the pocket can be ensured. Therefore, it is possible to prevent an excessive force from being generated in the cage.
前記保持器は少なくともポケットの内面が自己潤滑性を有する材料から成るものであっても良い。軸受運転時に、玉の自転・公転運動により保持器のポケット内面が玉と接触する。このとき自己潤滑性を有する材料の一部が玉の表面、内外輪の軌道面に転着し、潤滑作用をなす。よって、軸受寿命を延ばすことが可能となる。 The cage may be made of a material having at least an inner surface of the pocket having self-lubricating properties. During the bearing operation, the inner surface of the cage pocket comes into contact with the balls due to the rotation and revolution of the balls. At this time, a part of the self-lubricating material is transferred to the surface of the ball and the raceway surface of the inner and outer rings to provide a lubricating action. Therefore, the bearing life can be extended.
前記保持器は金属材料または樹脂材料から成り、この保持器の少なくとも前記ポケット内面に、自己潤滑性を有する被膜をコーティングしたものであっても良い。この場合、保持器全体が自己潤滑性を有する材料から成るものよりも材料費の低減を図ることができる。
前記自己潤滑性を有する被膜を保持器全体にコーティングしたものであっても良い。保持器の一部に被膜をコーティングする場合、コーティングしない部分をマスキングする等の手間を要するが、保持器全体に被膜をコーティングする場合、製造工数の低減を図ることができる。
The cage may be made of a metal material or a resin material, and a self-lubricating film may be coated on at least the pocket inner surface of the cage. In this case, the material cost can be reduced as compared with the case where the entire cage is made of a material having self-lubricating properties.
The whole cage may be coated with the self-lubricating film. When coating a film on a part of the cage, it takes time and effort to mask an uncoated part. However, when coating a film on the entire cage, the number of manufacturing steps can be reduced.
前記玉がセラミックスから成るものであっても良い。この場合、軸受鋼から成る玉よりも軽量化を図り、より高速運転を行うことが可能となる。 The balls may be made of ceramics. In this case, it is possible to reduce the weight of the ball made of bearing steel and to perform higher speed operation.
この発明の保持器は、玉軸受に用いられ円周方向の複数箇所に玉を保持するポケットを設けたリング状の保持器であって、この保持器は、複数のポケットが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であることを特徴とする。
前記保持器のポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部としたため、玉と保持器のポケット内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させることができる。さらに保持器のポケットの円周方向中央部を、前記円周方向に延びる直線部としたため、ポケットの軸方向すきまを必要十分に確保することができる。したがって、保持器に無理な力を生じないようにすることができる。
The cage of the present invention is a ring-shaped cage that is used in a ball bearing and has pockets for holding balls at a plurality of locations in the circumferential direction, and the cage has a plurality of pockets arranged in the circumferential direction. The shape seen in the radial direction of each pocket is a linear portion extending in the circumferential direction in the circumferential direction, and both sides in the circumferential direction of the pocket connected to the linear portion. Is a shape that is an ellipse having a semi-elliptical shape whose major axis is the circumferential direction.
Since both sides in the circumferential direction of the pocket of the cage are elliptical portions having a semi-elliptical shape whose major axis is the circumferential direction, the contact surface pressure between the ball and the pocket inner surface of the cage is reduced, and the contact area is reduced. Can be increased. Furthermore, since the circumferential central portion of the pocket of the cage is a linear portion extending in the circumferential direction, a sufficient axial clearance of the pocket can be ensured. Therefore, it is possible to prevent an excessive force from being generated in the cage.
この発明の転がり軸受は、内外輪の軌道面間に介在した複数の玉を保持するリング状の保持器を備えた転がり軸受において、前記保持器は、各玉をそれぞれ保持する複数のポケットが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であるため、玉と保持器ポケット内面との接触部の接触面圧を下げ、接触面積を増加させると共に、保持器ポケットの軸方向すきまを必要十分に確保することができる。 The rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing including a ring-shaped cage that holds a plurality of balls interposed between the raceway surfaces of the inner and outer rings. The cage has a plurality of pockets each holding each ball in a circular shape. A circular shape of the pockets connected to the straight line portion, which is provided in the middle of the axial direction side by side in the circumferential direction, and the shape seen in the radial direction of each pocket is a straight line portion extending in the circumferential direction in the circumferential center portion. Since both sides in the circumferential direction have an elliptical shape with a semi-elliptical shape whose major axis is the circumferential direction, the contact surface pressure of the contact portion between the ball and the cage pocket inner surface is reduced, and the contact area is increased. In addition, the axial clearance of the cage pocket can be ensured sufficiently and sufficiently.
この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。
この実施形態に係る転がり軸受は、図1に示すように、内輪1と外輪2の軌道面1a,2a間に複数の玉3が介在し、これら複数の玉3を保持する保持器4を備えたものである。この転がり軸受は、アンギュラ玉軸受とされ、外輪2の正面側内径に、カウンタボアとなるテーパ面2bが形成されている。このテーパ面2bは、軌道面2a側から正面側端面に向かうに従って大径となるテーパ形状に形成されている。
内外輪1,2は軸受鋼やステンレス鋼等から成り、各玉3はセラミックスから成り、保持器4は金属材料または樹脂材料から成る。保持器材料を前記樹脂材料とする場合に、例えば、ガラス繊維強化型ポリアミド樹脂等が使用される。ただし、これら軸受構成部品は、前記材料に限定されるものではなく、軸受の使用条件等に応じて種々の材料を適用し得る。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the rolling bearing according to this embodiment includes a plurality of
The inner and
保持器4について説明する。
図1に示すように、保持器4の案内方式は、例えば内輪案内方式とされる。図2、図3に示すように、この保持器4は、軸方向の両側に設けられる環状部分4aと、これら両側の環状部分4aを繋ぐ複数の柱部4bとを有するリング状である。前記複数の柱部4bは、環状部分4aの円周方向複数箇所から軸方向に延びてそれぞれ設けられて互いの間に玉3を保持するポケットPtを形成している。なお図2、図3において、円周方向を矢符A1にて表記し、軸方向をA2にて表記する。
The
As shown in FIG. 1, the guide method of the
保持器4は、複数の前記ポケットPtが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられる。さらに前記各ポケットPtの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部5とし、この直線部5に繋がるポケットPtの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部6とした形状である。ポケットPtは、任意の半径方向位置の円筒面で断面とした断面形状が、前記直線部5と楕円部6とでなる直筒形の形状とされ、ポケット中心が保持器半径方向に延びる。図3に示すように、保持器4のポケットPtの軸方向中間位置で且つポケットPtの円周方向中間位置に玉3が配置されるとき、前記直線部5と前記玉3との軸方向最短距離が「ポケットの軸方向すきまδ1」となり、前記楕円部6における円周方向両側位置P1と、前記玉3との円周方向距離が「ポケットの円周方向すきまδ2」となる。換言すれば、保持器4のポケットPtに対する玉3の最大の軸方向変位量を「2」で除した値がポケットPtの軸方向すきまδ1となり、保持器4のポケットPtに対する玉3の最大の円周方向変位量を「2」で除した値がポケットPtの円周方向すきまδ2となる。
The
図2(A)に示すように、保持器4は、矢符A2にて表記する軸方向を含む平面で、この保持器4における円周方向の任意の位置を切断して見た断面が、内輪外径面1b(図1)に案内される内周面4iと、この内周面4iから外径側に均一肉厚に形成された外周面4Dと、これら内外周面4i,4Dの両端を繋ぐ端面4h,4hとでなる円筒形状となる。
As shown in FIG. 2 (A), the
図2(A)、図3に示すように、この保持器全体には、自己潤滑性を有する被膜7がコーティングされている。この被膜7は、保持器4の各ポケットPtの玉案内面に、玉3が直接接触するのを防止するものである。被膜7の材料としては、樹脂、軟質金属、および固体潤滑材の少なくともいずれかを含む混合体を主成分としたものであっても良い。被膜7の材料として用いる樹脂は合成樹脂であっても良い。
この場合の合成樹脂としては、耐油性を有し、被膜7としたときに被膜強度が強く、耐摩耗性に優れた材料であれば、特に限定されない。そのような合成樹脂の例としては、PTFE、ナイロン、ポリイミド等が挙げられる。
被膜7の材料として軟質金属を用いる場合、その軟質金属は、銅、銀、金、インジウムのいずれかであるのが好ましい。また、被膜7の材料として、固体潤滑材を用いる場合、その固体潤滑材の主成分は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイトのいずれかであるのが好ましい。
As shown in FIGS. 2A and 3, the entire cage is coated with a
The synthetic resin in this case is not particularly limited as long as it is a material that has oil resistance, has high film strength when formed into the
When a soft metal is used as the material of the
ここで、玉と保持器のポケット内面との接触面圧および接触面積を、従来技術の保持器と本実施形態にかかる保持器とで比較する。
図5の「平円形状」の従来保持器について、被膜7が摩耗したときにできる玉3とポケット内面との干渉部分8(つまり玉に移着可能な固体潤滑層「図5ハッチングで表す層」)における、玉3とポケット内面との接触長さLおよび干渉面積を基準として各々100%とする。この場合、図6の楕円形状ポケットを有する従来保持器では、接触長さL=138.1%、干渉面積120.7%であるのに対し、図4に示す本実施形態の保持器4では、接触長さ176.7%、干渉面積207.6%の量とすることができる。
Here, the contact surface pressure and the contact area between the balls and the pocket inner surface of the cage are compared between the cage of the prior art and the cage according to the present embodiment.
5, the
以上説明した転がり軸受によると、保持器4のポケットPtの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部6としたため、玉3と保持器4のポケット内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させることができる。さらに保持器4のポケットPtの円周方向中央部を、円周方向に延びる直線部5としたため、ポケットPtの軸方向すきまδ1を必要十分に確保することができる。したがって、保持器4に無理な力を生じないようにすることができ、従来の保持器よりも保持器寿命を延ばすことが可能となる。
According to the rolling bearing described above, since both sides in the circumferential direction of the pocket Pt of the
保持器4は金属材料または樹脂材料から成り、自己潤滑性を有する被膜7を保持器全体にコーティングしたものであるため、保持器全体が自己潤滑性を有する材料から成るものよりも材料費の低減を図ることができる。また、保持器全体に被膜7をコーティングする場合、コーティングしない部分をマスキングする等の手間が不要となり、製造工数の低減を図ることができる。玉3がセラミックスから成るものである場合、軸受鋼等から成る玉よりも軽量化を図り、より高速運転を行うことが可能となる。
Since the
保持器の案内方式は、転動体案内方式または外輪案内方式としても良い。
転がり軸受は、アンギュラ玉軸受に限定されるものではなく、深溝玉軸受としても良い。この深溝玉軸受に組込む保持器は、軸方向に分割された保持器分割体から成るいわゆる二つ割りの分割構造とし、円周方向一定間隔おきに設けたピン等により組立てられたものとしても良い。その他の保持器構成は、前述の実施形態の保持器と同様とする。
自己潤滑性を有する被膜を、保持器の少なくともポケット内面を含む一部のみにコーティングしても良い。また、保持器自体が、自己潤滑性を有する材料から成るものであっても良い。
The guide method of the cage may be a rolling element guide method or an outer ring guide method.
The rolling bearing is not limited to an angular ball bearing, and may be a deep groove ball bearing. The cage incorporated in the deep groove ball bearing may have a so-called split structure composed of cage segments divided in the axial direction and may be assembled by pins or the like provided at regular intervals in the circumferential direction. The other cage configuration is the same as that of the above-described embodiment.
The self-lubricating film may be coated only on a part including at least the pocket inner surface of the cage. The cage itself may be made of a material having self-lubricating properties.
1…内輪
2…外輪
1a,2a…軌道面
3…玉
4…保持器
5…直線部
6…楕円部
7…被膜
Pt…ポケット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記保持器は、各玉をそれぞれ保持する複数のポケットが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であることを特徴とする転がり軸受。 In a rolling bearing provided with a ring-shaped cage for holding a plurality of balls interposed between raceway surfaces of inner and outer rings,
The cage is provided with a plurality of pockets for holding each ball in the middle in the axial direction along the circumferential direction, and the shape seen in the radial direction of each pocket is the circumferential central portion of the circumference. A rolling bearing characterized in that a linear portion extending in a direction is formed, and both sides in the circumferential direction of the pocket connected to the linear portion are in the shape of an ellipse having a semi-elliptical shape whose major axis is the circumferential direction. .
この保持器は、複数のポケットが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であることを特徴とする保持器。 A ring-shaped cage provided with pockets for holding balls at a plurality of locations in the circumferential direction used for ball bearings,
In this cage, a plurality of pockets are arranged in the circumferential direction in the middle of the axial direction, and the shape seen in the radial direction of each pocket is a linear portion extending in the circumferential direction at the center in the circumferential direction. The cage having a shape in which both sides in the circumferential direction of the pocket connected to the straight line portion are formed into an elliptical portion having a semi-elliptical shape whose major axis is the circumferential direction.
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