JP2012047300A

JP2012047300A - 玉軸受用保持器及び玉軸受

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Publication number: JP2012047300A
Application number: JP2010191181A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tani; 直樹谷; Hiroki Matsuyama; 博樹松山
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-08

Abstract

【課題】潤滑剤の撹拌抵抗を低減できて、トルクを低減できると共に、ポケットの内面の焼付きも抑制できる玉軸受用保持器及び玉軸受を提供すること。
【解決手段】保持器４は、第１環状部４１と、第２環状部４２と、複数の柱部４３とを有する。複数の柱部４３は、第１環状部４１と、第２環状部４２とを連結する。また、複数の柱部４３は、第１環状部４１及び第２環状部４２の周方向に互いに間隔をおいて位置している。保持器４は、周方向に隣接する各柱部４３の間にポケット４０を有する。ポケット４０は、玉３がポケット４０内で自転可能に玉３を収容し、ポケット４０の内面は、玉３と接触する接触部と、玉３に対して隙間を有して接触しない非接触部とを有し、接触部の保持器４の径方向の厚さｂは、非接触部の保持器４の径方向の厚さａよりも大きくなっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、玉軸受用保持器及び玉軸受に関する。

従来、玉軸受としては、工作機械のハウジングと、主軸との間に配置されているものがある（特開２００６−１２５５４０号公報、図２（特許文献１））。この玉軸受は、内輪、外輪及び複数の玉を備え、上記各玉は、保持器のポケットに収容されている。上記ポケットの内面の玉軸受の径方向の寸法は、一定になっている。

上記従来の玉軸受は、ポケットの内面の上記径方向の寸法が大きい場合、ポケット内に潤滑剤を十分に溜めることができて、ポケットの内面の焼付きを抑制できるが、ポケット内の潤滑剤に起因する撹拌抵抗が大きくなって、トルクが大きくなるという問題がある。

一方、上記従来の玉軸受は、上記ポケットの内面の上記径方向の寸法が小さい場合、ポケット内に溜まる潤滑剤の量が少なくなって、ポケット内の潤滑剤に起因する撹拌抵抗を抑制できるが、ポケットの内面の潤滑を十分に行うことができなくて、ポケットの内面に焼付きが発生し易くなるという問題がある。

特開２００６−１２５５４０号公報、図２

そこで、本発明の課題は、潤滑剤の撹拌抵抗を低減できて、トルクを低減できると共に、ポケットの内面の焼付きも抑制できる玉軸受用保持器及び玉軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の玉軸受用保持器は、
周方に互いに間隔をおいて位置する複数のポケットを有する環状体を備え、
上記ポケットの内面は、
玉に接触する接触部と、
上記玉に対して隙間を有して上記玉に接触しない非接触部と
を有し、
上記接触部の上記環状体の径方向の厚さは、上記非接触部の上記環状体の径方向の厚さよりも大きいことを特徴としている。

本発明によれば、上記ポケットの内面が、玉に接触する接触部と、上記玉に対して隙間を有して接触しない非接触部とを有し、上記接触部の環状体の径方向の厚さが、上記非接触部の環状体の径方向の厚さよりも大きくなっている。したがって、ポケットの非接触部よりもポケットの接触部により多くの潤滑剤を溜めることができるので、玉の接触部の潤滑を十分なものにすることができて、玉の接触部が、潤滑剤の不足で焼付きを起こすことを抑制することができる。

また、本発明によれば、上記ポケットの非接触部の上記径方向の厚さが、接触部の上記径方向の厚さよりも小さいので、非接触部に溜まる潤滑剤の量を低減することができる。したがって、潤滑剤の撹拌抵抗を抑制することができて、トルクを低減できる。

また、本発明の玉軸受では、
内周軌道溝を有する外側軌道部材と、
外周軌道溝を有する内側軌道部材と、
上記外側軌道部材の内周軌道溝と、上記内側軌道部材の外周軌道溝との間に配置された複数の玉と、
上記複数の玉を保持する上記玉軸受用保持器と
を備えることを特徴としている。

本発明の玉軸受によれば、上記玉軸受用保持器を備えているので、潤滑剤の撹拌抵抗に起因するトルクを低減することができると共に、玉軸受用保持器の焼付きを抑制することができる。したがって、この玉軸受を備える工作機械等の燃費を低減することができると共に、玉軸受の寿命を長くすることができる。

本発明によれば、ポケットの内面が、玉に接触する接触部と、玉に対して隙間を有して接触しない非接触部とを有し、上記接触部の環状体の径方向の厚さが、非接触部の環状体の径方向の厚さよりも大きくなっている。したがって、玉の接触部における潤滑剤の不足による焼付きを抑制することができる。

また、本発明によれば、上記ポケットの非接触部の径方向の厚さが、接触部の上記径方向の厚さよりも小さい。したがって、上記非接触部に溜まる潤滑剤の量を低減できて、潤滑剤による撹拌抵抗を抑制でき、トルクを低減できる。

本発明の一実施形態の玉軸受の概念正面図である。玉および保持器からなる保持器アッセンブリの一部を、保持器の径方向の外方からみたときの図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の玉軸受の概念正面図である。

図１に示すように、この玉軸受は、外側軌道部材としての外輪１と、内側軌道部材としての内輪２と、複数の玉３と、玉軸受用保持器４（以下、保持器４という）とを備える。

上記外輪１は、工作機械のハウジング（図示せず）の内周面に内嵌されている。上記外輪１は、その内周面の軸方向の中央部に内周軌道溝１１を有している。一方、上記内輪２は、工作機械の主軸（図示せず）の外周面に外嵌されている。上記内輪２は、その外周面の軸方向の中央部に外周軌道溝２１を有している。また、上記複数の玉３は、外輪１の内周軌道溝１１と、内輪２の外周軌道溝２１との間に、保持器４によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。上記保持器４は、環状体であって、外輪１に案内されるようになっている。上記保持器４の外周面は、第１の溝４４を有している。図１に示すように、上記第１の溝４４は、略矩形の開口形状を有している。

上記玉軸受は、オイルエア潤滑で潤滑されている。詳しくは、上記内輪２と、保持器４との間に向けて、玉軸受の軸方向の一方側から他方側に、オイルエアが供給されるようになっており、内周軌道溝１１及び外周軌道溝２１をオイルエアで潤滑するようになっている。

尚、詳述しないが、図１において、参照番号３１は、玉３に進み遅れが生じた場合において玉３が進んだ状態の周方向の位置を示し、参照番号３２は、玉３に進み遅れが生じた場合において玉３が遅れた状態の周方向の位置を示す。また、参照番号３３は、玉３が進んだ状態において、玉３と後述するポケットの内面とが摺動する範囲を示し、参照番号３４は、玉３が遅れた状態において、玉３と後述するポケットの内面とが摺動する範囲を示している。また、参照番号４３は、保持器４の柱部を示している。

図２は、玉３及び保持器４からなる保持器アッセンブリの一部を、保持器４の径方向の外方からみたときの図である。

上記保持器４は、樹脂からなり、第１環状部４１と、第２環状部４２と、複数の柱部４３とを有している。上記各柱部４３は、第１環状部４１と、第２環状部４２とを連結している。また、上記複数の柱部４３は、第１環状部４１の周方向に互いに間隔をおいて位置している。周方向に隣接する上記各柱部４３の間に、玉３を回転自在に収容するポケット４０を形成している。

上記保持器４の径方向の外方から見た平面図において、各ポケット４０の開口は、長径が保持器４の周方向に略一致する楕円の形状を有している。また、この楕円の短径は、玉３の直径よりも僅かに大きくなっている。

上記ポケット４０の内面は、玉３を収容した状態で、玉３と接触する接触部６０と、玉３に対して隙間を有して玉３が接触することがない非接触部６１とを有している。この実施形態では、上記接触部６０は、図２に示す平面図において、直線を、楕円の短軸９０に重なる位置から、ポケット４０の楕円の開口の中心を通過するように時計回りに１８０°回転させたときに、その直線が、０°以上４０°以下の角度の範囲に位置しているときに楕円に接触する位置９１,９２と、１４０°以上１８０°以下の角度の範囲に位置しているときに楕円に接触する位置９３,９４とで構成されている。

上記ポケット４０の非接触部６１は、ポケット４０内の玉３が取り得る位置の全てで、玉３との間に間隔を有し、玉３に接触しないようになっている。上記非接触部６１は、図２に示す平面図において、直線を、楕円の短軸９０に重なる位置から、ポケット４０の楕円の開口の中心を通過するように時計回りに１８０°回転させたときに、その直線が、４０°より大きくて、１４０°より小さい角度の範囲に位置しているときに楕円に接触する位置９７,９８で構成されている。上記非接触部６１は、各柱部４３の保持器４の周方向の端面を含んでいる。

図２に示すように、上記第１環状部４１および第２環状部４２の夫々は、外周面に上記第１の溝４４を有している。上記各第１の溝４４は、ポケット４０の内面と、保持器４の軸方向の端面とを接続している。上記各第１の溝４４は、軸方向に延在している。

尚、図２において、ａは、上記非接触部６１の径方向の厚さを示す一方、ｂは、上記接触部６０の径方向の厚さを示している。また、ｃは、第１の溝４４の深さを示している。図２に示すように、上記接触部６０の保持器４の径方向の厚さｂは、非接触部６１の保持器４の径方向の厚さａよりも大きくなっている。

図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、柱部４３の断面形状を示す図である。

図３に示すように、上記第１環状部４１及び第２環状部４２の夫々の保持器４の径方向の厚さは、柱部４３の保持器４の径方向の厚さよりも大きくなっている。上記保持器４は、柱部４３の径方向の外方に第２の溝４５を有する一方、柱部４３の径方向の内方に第３の溝４６を有している。上記第２の溝４５は、周方向の両側に開口すると共に、径方向の外方に開口している。また、上記第３の溝４６は、周方向の両側に開口すると共に、径方向の内方に開口している。この実施形態では、このように、第２の溝４５および第３の溝４６を設けることにより、潤滑剤をポケット４０外に排出させ易くして、攪拌抵抗の低減を効率的に行うようにしている。

上記実施形態の玉軸受によれば、上記ポケット４０の接触部６０の径方向の厚さが、ポケット４０の非接触部６１の径方向の厚さよりも大きいので、ポケット４０の非接触部よりもポケット４０の接触部により多くの潤滑油を溜めることができる。したがって、上記ポケット４０において玉３に接触する接触部６０を十分に潤滑することができて、接触部６０の焼付きを抑制することができる。

また、上記実施形態の玉軸受によれば、上記ポケット４０の非接触部６１の径方向の厚さが、ポケット４０の接触部６０の径方向の厚さよりも小さいので、ポケット４０の非接触部６１に溜まる潤滑油の量を低減することができて、潤滑油の撹拌抵抗を抑制することができ、トルクを低減することができる。

また、上記実施形態の玉軸受によれば、各ポケット４０の内面が、上記径方向の外方から見た平面図において、保持器４の周方向に長径となる楕円の形状を有しているから、玉３が、短軸９０から周方向に離れた箇所で、ポケット４０の内面に接触することがない。したがって、保持器４に対する玉３の摺動を小さくできて、摺動による発熱量を低減できて、保持器４の焼付きを抑制することができる。また、潤滑剤の温度上昇に起因する潤滑油の劣化を抑制できる。

仮に、ポケットの開口が円形状等であって、玉が、玉の進行方向である保持器の周方向の端面（図２において、参照番号９９で示す端面に対応する面）に接触する構成であるとすると、玉は周方向に自転しているから、玉の周速が最も速い点で、保持器と玉とが接触することになり、保持器に対する玉の摺動が最も大きくなり、保持器が焼き付きを起こす可能性が大きくなるのである。

また、上記実施形態の玉軸受によれば、各ポケット４０は、保持器４の第１の溝４４と連通している。したがって、玉３の回転によって各ポケット４０内から流れ出た潤滑油を、第１の溝４４を介して、保持器４の軸方向の外方の端面側に流出させることができる。したがって、潤滑油の撹拌抵抗を抑制することができて、トルクを低減できる。

尚、上記実施形態の保持器４では、保持器４が二つの環状部４１,４２の間を複数の柱部４３で連結してなる構成であったが、この発明の保持器は、所謂冠型保持器等であっても良く、または、この発明の保持器は、２つの略同一の波形環状部材を、周方向に間隔をおいてビスで固定して、周方向に隣接するビスの間にポケットが形成されている保持器であってもよい。

また、上記実施形態の保持器４では、保持器４が外輪１に案内されるようになっていたが、この発明では、保持器は、内輪に案内されるようになっていてもよい。

また、上記実施形態の保持器４では、上記非接触部６１が、図２に示す平面図において、直線を、楕円の短軸９０に重なる位置から、ポケット４０の楕円の開口の中心を通過するように時計回りに１８０°回転させたときに、その直線が、４０°より大きくて、１４０°より小さい角度の範囲に位置しているときに楕円に接触する位置９７,９８で構成されていた。しかしながら、この発明では、非接触部は、保持器を径方向の外方から見た平面図において、直線を、ポケットの中心を通り軸方向に延在する位置から、ポケットの中心を通過するように時計回りに１８０°回転させたときに、その直線が、α°（ここで、αは、０以上で９０より小さい数）より大きくて、（１８０−α）°より小さい角度の範囲に位置しているときにポケットに接触する位置で構成されていても良い。

また、上記実施形態の保持器４では、上記各ポケット４０の内面は、保持器４の径方向の外方から見た平面図において、保持器４の周方向に長径となる楕円の開口形状を有していたが、この発明では、各ポケットの内面は、保持器の径方向の外方から見た平面図において、長穴の開口形状や、矩形の開口形状等であっても良く、いかなる閉曲線からなる開口形状であってもよい。

また、上記実施形態の保持器４では、第１環状部４１および第２環状部４２の夫々の外周面が、ポケット４０の数と同じ数の第１の溝４４を有し、各第１の溝４４が、ポケット４０と保持器４の軸方向の外方の空間とを連通していたが、この発明では、第１環状部および第２環状部の少なくとも一方は、第１の溝を有さなくても良く、または、ポケットと保持器の軸方向の外方の空間とを連通する第１の溝を少なくとも一つ有して、全てのポケットに、第１の溝が連通していなくても良い。

また、上記実施形態の保持器４では、各柱部４３は、第２の溝４５を有していたが、この発明では、全ての柱部が、第２の溝を有していなくても良く、少なくとも一つの柱部が、第２の溝を有していても良い。

また、上記実施形態の保持器４では、各柱部４３は、第３の溝４６を有していたが、この発明では、全ての柱部が、第３の溝を有していなくても良く、少なくとも一つの柱部が、第３の溝を有していても良い。

また、上記実施形態の保持器４では、第１の溝４４、第２の溝４５および第３の溝４６の断面形状が、略矩形状であったが、この発明では、第１の溝、第２の溝および第３の溝の断面形状は、台形状や、円形状等、如何なる形状であってもよい。

また、上記実施形態の玉軸受４では、オイルエア潤滑で摺動部が潤滑されるようになっており、内外輪１,２の間の軸方向の一方側および他方側の両方が開口していたが、この発明では、オイルエア潤滑が採用されずに、内外輪の軸方向の少なくとも一方側の開口が、シール部材でシールされている構成であっても良い。

例えば、玉軸受の内部に小型ポンプを搭載して、その小型ポンプからナノ潤滑が行われる構成であっても良い。この場合、本発明によれば、上述のように潤滑剤の供給量を低減することもできるから、小型ポンプからの潤滑剤の潤滑切れまでの期間を長くすることができて、玉軸受の寿命またはメンテナンスまでの期間を長くすることができる。

また、上記実施形態の玉軸受では、潤滑剤は、潤滑油、洗浄液等、内外輪の軌道面等を潤滑する働きがある流体であれば、如何なる流体であっても良い。

また、上記実施形態の玉軸受では、外側軌道部材が、外輪１であったが、この発明では、外側軌道部材は、中間輪やハウジング等、外輪以外の内周面を有する部材であっても良い。

また、上記実施形態の玉軸受では、内側軌道部材が、内輪２であったが、この発明では、内側軌道部材は、中間輪や軸部材等、内輪以外の外周面を有する部材であっても良い。

１外輪
２内輪
３玉
４保持器
１１内周軌道溝
２１外周軌道溝
４０ポケット
６０接触部
６１非接触部

Claims

周方に互いに間隔をおいて位置する複数のポケットを有する環状体を備え、
上記ポケットの内面は、
玉に接触する接触部と、
上記玉に対して隙間を有して接触しない非接触部と
を有し、
上記接触部の上記環状体の径方向の厚さは、上記非接触部の上記環状体の径方向の厚さよりも大きい
ことを特徴とする玉軸受用保持器。
内周軌道溝を有する外側軌道部材と、
外周軌道溝を有する内側軌道部材と、
上記外側軌道部材の内周軌道溝と、上記内側軌道部材の外周軌道溝との間に配置された複数の玉と、
上記複数の玉を保持する請求項１に記載の玉軸受用保持器と
を備えることを特徴とする玉軸受。