JP2012137177A - 玉軸受用保持器及び玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】玉に付着した潤滑剤が保持器に掻き取られて外部へ排出されることを抑制し、玉軸受内に潤滑剤を保持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】複数の玉２を転動自在に保持するポケット３が周方向に複数形成された円環状の玉軸受用保持器１において、ポケット３は玉の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する球面の一部であるポケット内球面３aと、ポケット内球面３aから離間する方向に突出する突出部６を有し、突出部６は前記周方向Ｕに延在する周方向部６aと、前記周方向部６aと交わるとともに径方向Ｖに延在する径方向部６ｂと、を有し、径方向部６ｂと周方向部６aは、それぞれ帯状に形成され、ポケット内球面３aの底部７aにおいて、径方向部６ｂと周方向部６aが交差する。
【選択図】図１

Description

本発明は、玉軸受の玉を保持する玉軸受用保持器及び玉軸受に関する。

自動車のエンジン補機、例えばファンカップリング等の回転軸を支持する軸受として、玉軸受が広く使用されている。玉軸受は、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪とを同心に配置し、内輪軌道面と外輪軌道面との間に転動体である玉を複数配置している。内輪軌道面と外輪軌道面との間の側面には、円環状の保持器が配置されている。保持器の円周上には、玉保持部となるポケットが複数設けられ、玉はポケット内に転動自在に保持されている。玉軸受は、複数の玉の転動により、内輪と外輪との相対回転を自在にしている。内輪と外輪の相対回転において、玉は内輪軌道面及び外輪軌道面を転動し、ポケット内で自転するとともに、内輪の周囲を公転する。また、保持器は玉の公転に追従して、内輪の周囲を回転する。内輪の外周面と外輪の内周面との間には、潤滑剤（グリースや潤滑油）が供給されて、軌道面や玉表面に潤滑剤の膜を形成し、相対回転時の潤滑を与えている。

この玉軸受に用いられる玉軸受用保持器には、波形保持器や冠形保持器等がある。例えば、波形保持器は、波形に形成された一対の環状保持板から構成されており、玉保持部が円周方向の複数箇所に所定間隔に形成されている。図７に示すように、玉２は一対の環状保持板の玉保持部２ａからなるポケットに転動自在に保持されているが、転動時のポケット内球面３aと玉２との滑り摩擦が大きいと、ポケット内球面３aと玉２との間のトラクションが大きくなり、保持器が自励振動し、保持器から異音が発生する場合がある。この滑り摩擦の大きさは、玉２の転動面と摺接する接触面積（格子線で示す領域Ｂ）の大きさ及び潤滑状態により変化する。特許文献１の玉軸受用保持器では、異音の発生を防止するために、ポケット内球面と玉の転動面とが摺接する部分を所定の領域に限定することにより、接触面積を小さくして、滑り摩擦を低減し、保持器の自励振動及び異音を抑制している。（特許文献１の図１参照）

特開平９−１７７７９０号公報

しかしながら、ポケット内球面と玉の接触面積を小さくして、滑り摩擦を低減するため、内外輪との接触面や玉との摺接部に、潤滑剤による十分な潤滑の供給が必要となる。すると、内外輪や玉の摺接部に供給された潤滑剤のうち、玉に付着した潤滑剤が保持器のポケットの径方向及び周方向の縁部のエッジ部に掻き取られて、一部が保持器の外部に排出され、玉軸受内の潤滑剤が減少することがある。冷間時の潤滑剤の粘性の高い状態においては、玉に付着した潤滑剤の膜が厚くなることにより、潤滑剤が保持器のエッジ部に掻き取られやすくなり、外部へ排出される量が増加する。保持器内の潤滑剤が減少することにより、潤滑の供給が不十分となって、滑り摩擦及びトラクションが大きくなり、保持器が自励振動し、異音が発生するという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、玉に付着した潤滑剤が保持器に掻き取られて、外部へ排出されることを抑制し、玉軸受内に潤滑剤を保持することである。そして、保持された潤滑剤により、潤滑の供給を十分におこなうことで、滑り摩擦とトラクションを低減して、保持器の自励振動を抑制し、異音の発生を防止することが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。

上記問題点を解決するために提供される請求項１に記載の発明は、複数の玉を転動自在に保持するポケットが周方向に複数形成され、隣り合う前記ポケット間に柱部を有する円環状の玉軸受用保持器において、前記ポケットは、前記玉の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する球面の一部であるポケット内球面と、前記ポケット内球面から離間する方向に突出する突出部を有し、前記突出部は、前記周方向に延在する周方向部と、前記周方向部と交わるとともに径方向に延在する径方向部と、を有し、前記径方向部と前記周方向部は、それぞれ帯状に形成され、前記ポケット内球面の底部において、前記径方向部と前記周方向部とが交差することを特徴とする。

本請求項の玉軸受用保持器は、玉を保持する帯状の突出部が、ポケットの径方向部と周方向部とにあり、ポケットの径方向部と周方向部とが、ポケット内球面の底部において、交差している。そのため、玉を保持させた状態において、ポケットの径方向かつ周方向の縁部のエッジ部には、ポケット内球面と玉の間に隙間が形成される。

玉に付着した潤滑剤は、ポケットのエッジ部との接触により掻き取られることなく、ポケット内球面と玉の間の隙間を通り、ポケット内に保持されることとなる。潤滑剤の外部への排出が抑制されるため、保持器内に潤滑剤を常に保持することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の玉軸受用保持器において、前記突出部は、前記玉を保持する玉保持面を有し、前記玉保持面は球面の一部をなし、前記玉保持面の曲率半径は、前記玉の曲率半径よりも大きく、前記ポケット内球面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする。

本請求項の玉軸受用保持器は、玉が保持器のポケット内で自転することにおいて、玉の周速が最も遅いポケット内球面の底部の接触面積が最も大きく、ポケット内球面の周縁部に行くに従って玉の周速は速く接触面積も小さくなる。これにより、玉と保持器との滑り摩擦及びトラクションを効率的に減少させることができる。滑り摩擦及びトラクションの低減により、保持器の自励振動が抑制され、異音の発生を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器において、前記突出部は、前記ポケット内球面の径方向内方に突出していることを特徴とする。

本請求項の玉軸受用保持器は、突出部を、ポケット内球面の径方向内方に突出させることにより、玉を保持するとともに、ポケット内の潤滑剤を保持することができる。ポケット内の潤滑剤は、ポケット内球面と玉との隙間を満たし、ポケット内球面と突出部との間にできた隅部に、潤滑剤を保持することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器を備えたことを特徴とする。

本請求項の玉軸受は、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、内輪軌道面と外輪軌道面との間に転動可能に配置された複数の玉と、複数の玉を保持する保持器とを備えている。この保持器は、玉に付着した潤滑剤が保持器に掻き取られ、外部へ排出されることを抑制することにより、保持器内に潤滑剤を保持することができるため、玉軸受内の潤滑剤は減少することなく、潤滑を維持することができる。また、保持器のポケットと玉の接触面積を小さくすることにより、滑り摩擦及びトラクションが低減され、保持器の自励振動が抑制されるため、異音の発生を防止することができる。潤滑剤が常に保持されることにより、潤滑剤の供給不十分による潤滑の劣化を防止するとともに、保守性を向上させることができる。また、潤滑剤の十分な供給により、潤滑剤の冷却作用による放熱効果を向上させることができる。

本発明によれば、玉に付着した潤滑剤が保持器に掻き取られて外部へ排出されることを抑制し、玉軸受内に潤滑剤を保持できる玉軸受用保持器及び玉軸受を提供できる。これにより、潤滑性を向上でき、保持器の自励振動を抑制し、異音の発生を防止することが可能となる。

本発明の第１の実施形態を示す、図３の玉軸受用波形保持器における玉保持部の拡大断面図。 本発明の第１の実施形態を示す、図３の玉軸受用波形保持器における玉保持部のＡ−Ａ線矢示拡大断面図。 玉軸受用波形保持器を用いた玉軸受の側面図。 図１の突出部の部分拡大図。 本発明の第２の実施形態を示す、玉軸受用波形保持器の突出部の部分拡大図。 本発明の第３の実施形態を示す、玉軸受用冠形保持器の斜視図。 従来例を示す、玉軸受用波形保持器の部分拡大断面図。

［第１の実施形態］
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明による玉軸受用波形保持器１を示すものであり、図３の玉軸受用波形保持器１における玉保持部２ａの拡大断面図である。図２は、図３のＡ−Ａ線矢示拡大断面図である。図３は玉軸受用波形保持器１を用いた玉軸受１００の側面図を示す。図４は、図１の突出部６の部分拡大図である。

以下、本発明の玉軸受用保持器を玉軸受用波形保持器を備える玉軸受に適用した玉軸受の構成について説明する。
図３に示すように、玉軸受１００は、外周面に内輪軌道面１４を有する内輪１２と、内周面に外輪軌道面１３を有する外輪１１と、内輪軌道面１４と外輪軌道面１３との間に転動可能に配置された複数の玉２と、内外両輪間に配置され、複数の玉２を保持する玉軸受用波形保持器１とにより構成されている。玉軸受用波形保持器１は、波形に形成された一対の環状保持板１a，１ｂから構成され、半球状の玉保持部２ａが周方向の複数箇所に所定間隔に形成されている。

図２に示すように、玉軸受用波形保持器１は、波形に形成された一対の環状保持板１a，１ｂの玉保持部２ａを、開口側で対峙させて形成されるポケット３内に、玉２を保持させて組み合わせることにより構成される。環状保持板１a，１ｂは、隣り合うポケット３間に設けられた柱部５をリベット４で結合し固定されている。

図１に示すように、玉軸受用波形保持器１のポケット内球面３には、突出部６が形成されており、玉軸受用波形保持器１の周方向Ｕと交わる径方向Ｖに径方向部６ｂが形成され、周方向Ｕに周方向部６ａが形成されている。径方向部６ｂと周方向部６ａは、所定の幅を有した帯状となっており、ポケット内球面３ａの底部７ａで交差して形成されている。 突出部６は、ポケット内球面３ａから、ポケット内球面３ａの径方向内方に突出し、玉２を保持する玉保持面６ｃが形成されている。

図２に示すように、ポケット内球面３ａは、玉２の曲率半径ｒよりも僅かに大きな曲率半径ｒ＋βの球面の一部である。玉２を保持する玉保持面６ｃは、玉２の曲率半径ｒより僅かに大きく、ポケット内球面３ａの曲率半径ｒ＋βよりも僅かに小さな、曲率半径ｒ＋αの球面の一部となっている。従って、突出部６の玉保持面６ｃに玉２が保持された状態において、突出部６の玉保持面６ｃと玉２の転動面との接触面積は、ポケット内球面３ａの底部７ａで最も大きく、ポケット内球面３ａの周縁部７ｂに行くに従って小さくなっている。

図４に示すように、突出部６は、ポケット内球面３ａの径方向内方に突出して形成されており、ポケット内球面３ａと突出部６との間には、隅部Ｃが形成されている。突出部６の玉保持面６ｃに玉２が保持された状態において、ポケット３のエッジ部７には、突出部６が形成されていないため、エッジ部７では、ポケット内球面３ａと玉２の間に隙間Ｄが形成されている。

上記のように構成される玉軸受用波形保持器１の動作を、図１に基づいて説明する。
玉２は、内輪軌道面１４及び外輪軌道面１３を転動し、ポケット３内で自転して、内輪１２の周囲を公転する。また、玉軸受用保持器１は玉２の公転に追従して、内輪１２の周囲を回転する。内輪１２の外周面と外輪１１の内周面との間には、潤滑剤（グリースや潤滑油）が供給されて、軌道面や玉表面に潤滑剤の膜を形成し、相対回転時の潤滑を与えている。玉２の転動とともに、ポケット内球面３ａにおいて、玉２は玉保持面６ｃと摺接する。潤滑剤は、玉２の表面に付着して膜を形成し、エッジ部７と玉２との隙間Ｄを通り、ポケット３内に保持されることになる。ポケット３内の潤滑剤は、ポケット内球面３ａと玉２との隙間Ｄに潤滑剤を満たし、ポケット内球面３ａと突出部６との間にできた隅部Ｃに潤滑剤を保持する。

玉２と玉保持面６ｃとの摺接において、玉２の周速が最も遅い、ポケット内球面３ａの底部７ａの接触面積が最も大きく、ポケット内球面３ａの周縁部７ｂに行くに従って、玉２の周速は速く、接触面積も小さいため、滑り摩擦も小さくするとともに、玉２を確実に保持することができる。

このように、本実施形態の玉軸受用波形保持器１は、潤滑剤の保持により潤滑性が維持されるとともに、滑り摩擦及びトラクションが低減されることにより、自励振動が抑制され、異音の発生を防止することができる。また、潤滑剤を保持して、潤滑剤の供給不十分による焼き付きを防止し、耐摩耗性や保守性を向上させることができる。

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態の玉軸受用波形保持器の部分拡大図であり、拡大部分は第１実施形態の突出部６に相当する部分である。

以下、本実施形態の構成について説明する。
図６に示すように、第１実施形態の突出部６に対して、ポケット内球面３ａと突出部６との間には、隅部Ｃに凹溝を形成した点が異なる。この点を除き、第１実施形態の構成と同一であるため、詳細な説明を省略する。

このように構成された、玉軸受は、ポケット３内の潤滑剤が、第１実施形態の突出部に加えて、隅部Ｃの凹溝にさらに保持されることにより、潤滑剤の保持能力をより高くすることができる。潤滑剤の保持により潤滑性が維持されるとともに、滑り摩擦及びトラクションが低減されることにより、自励振動が抑制され、異音の発生を防止することができる。また、潤滑剤を保持して、潤滑剤の供給不十分による焼き付きを防止し、耐摩耗性や保守性を向上させることができる。

［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態の玉軸受用冠形保持器の斜視図である。
図６に示すように、玉軸受用冠形保持器２０は、ポケット３のポケット内球面３ａに、第１実施形態と同様に形成された突出部６により玉が保持される。これにより、玉に付着した潤滑剤が保持器のポケットのエッジに掻き取られ、外部へ排出されることを抑制することにより、玉軸受内に潤滑剤を保持でき、潤滑性を向上させて、保持器の自励振動を抑制し、異音の発生を防止することが可能な玉軸受用保持器及び玉軸受を実現できる。

本実施形態では、ラジアル玉軸受に用いる玉軸受用保持器について説明したが、スラスト軸受の玉軸受用保持器にも同様に実施可能である。

１：玉軸受用波形保持器、１a，１ｂ：環状保持板、２：玉（転動体）、２ａ：玉保持部、３：ポケット、３ａ：ポケット内球面、４：リベット、５：柱部、６：突出部、６ａ：周方向部、６ｂ：径方向部、６ｃ：玉保持面、７：エッジ部、７ａ：底部、７ｂ：周縁部、１１：外輪、１２：内輪、１３：外輪軌道面、 １４：内輪軌道面、２０：玉軸受用冠形保持器、１００：玉軸受、Ｃ：隅部、Ｄ：隙間、Ｏ：中心

Claims (4)

1. 複数の玉を転動自在に保持するポケットが周方向に複数形成され、隣り合う前記ポケット間に柱部を有する円環状の玉軸受用保持器において、
   前記ポケットは、
   前記玉の曲率半径よりも大きな曲率半径を有する球面の一部であるポケット内球面と、
   前記ポケット内球面から離間する方向に突出する突出部を有し、
   前記突出部は、
   前記周方向に延在する周方向部と、
   前記周方向部と交わるとともに径方向に延在する径方向部と、
   を有し、
   前記径方向部と前記周方向部は、それぞれ帯状に形成され、
   前記ポケット内球面の底部において、前記径方向部と前記周方向部とが交差する
   ことを特徴とする玉軸受用保持器。
2. 請求項１に記載の玉軸受用保持器において、
   前記突出部は、
   前記玉を保持する玉保持面を有し、
   前記玉保持面は球面の一部をなし、
   前記玉保持面の曲率半径は、
   前記玉の曲率半径よりも大きく、前記ポケット内球面の曲率半径よりも小さい
   ことを特徴とする玉軸受用保持器。
3. 請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器において、
   前記突出部は、前記ポケット内球面の径方向内方に突出している
   ことを特徴とする玉軸受用保持器。
4. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器を備えたことを特徴とする玉軸受。

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