JP2012172830A - 玉軸受用保持器および玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】グリース潤滑でトルク低減効果が得られる玉軸受用保持器及び玉軸受を提供する。
【解決手段】玉軸受用保持器は、環状の保持器本体３５の軸方向一端面３６に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部３７を形成するとともに、凹部３７の周方向に対向する開口端から一対の爪部３８、３８を突設して、凹部３７と一対の爪部３８、３８とでボール２４が収納されるポケット３９を形成したものである。爪部３８、３８の保持器外径面２５ａ側に、ボール２４との接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部５０を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、玉を転動自在に保持する合成樹脂製の玉軸受用保持器、およびその保持器を外輪および内輪間に組み込んだ玉軸受に関する。

自動車の電装部品や補機部品、例えばファンカップリング装置、オルタネータ、アイドラプーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、電動ファンモータ等に組み込まれる転がり軸受としては、エンジン出力で回転駆動する回転軸を静止部材に回転自在に支持するために、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受などの玉軸受が広く使用されている。

一般に、玉軸受は、図１１に示すように、内輪１と、外輪２と、この内輪１と外輪２との間に介装されるボール３と、このボール３を保持する保持器４とを備える。そして、保持器には樹脂冠型保持器を使用する場合がある。この樹脂冠型保持器４は、耐摩耗性や耐焼き付き性等に優れた樹脂からなり、図１２に示すように、環状の保持器本体５の軸方向一端面６に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部７を形成するとともに、この凹部７の周方向に対向する開口端から突出する一対の爪部８、８を設けて、凹部７と一対の爪部８、８とでボール３が収納されるポケット９を形成したものである。

ところで、転がり軸受においては、低トルク化が要求される。低トルク化仕様のものが種々提案されている（特許文献１及び特許文献２）。特許文献１および特許文献２では、保持器が一対のプレス形成板を締結手段にて締結されてなるものであり、各プレス形成板の内面にポケット用凹部が設けられ、この相対向するポケット用凹部で、転動体としてのボールが嵌合するポケットが形成される。そして、ポケット用凹部の内面に、潤滑剤（グリース）溜りとしての凹部等を設けたものである。

また、従来には、冠型保持器において、ポケットの両端開口部を広くするとともに、ポケットの内面とボールの転動面との対向面積を狭くすることによって、回転抵抗を小さくするものがある（特許文献３）。

特開２００３−１３９６２号公報 特開平９−３１７７７５号公報

前記特許文献１および特許文献２では、ボールと保持器のポケットとの摺接面積を減少させることができて、低トルク化を図ることができる。しかしながら、グリース潤滑時は、凹部にグリースが溜り、常にグリースがボールに付着する状態となる。このため、ボール３と内輪の転走面との間、及びボールと外輪の転走面との間にグリースが介在されやすくなり、トルクが増加するおそれがある。

また、前記特許文献３では、グリース潤滑下で使用される軸受のグリース寿命を延ばすために、保持器の外径面側にぬすみ等を設け、グリースを多量封入するものである。しかも、保持したグリースをボールへ供給するような形状となっている。

このため、この特許文献３においても、前記特許文献１及び特許文献２と同様、グリースがボールに付着する状態となり、トルクが増加するおそれがある。しかも、この特許文献３では、一方向の回転にのみ特化しており、組立時等の制約があり、工数増加等を招くおそれがある。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、グリース潤滑でトルク低減効果が得られる玉軸受用保持器及び玉軸受を提供しようとするものである。

本発明の第１の玉軸受用保持器は、環状の保持器本体の軸方向一端面に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部を形成するとともに、この凹部の周方向に対向する開口端から一対の爪部を突設して、前記凹部と一対の爪部とでボールが収納されるポケットを形成した玉軸受用保持器であって、爪部の保持器外径面側に、ボールとの接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部を設けたものである。ここで、近接とは、ボールと接触しないが、ボールに付着した掻き取ることができる範囲に位置することである。

本発明の第２の玉軸受用保持器は、環状の保持器本体の軸方向一端面に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部を形成するとともに、この凹部の周方向に対向する開口端から一対の爪部を突設して、前記凹部と一対の爪部とでボールが収納されるポケットを形成した玉軸受用保持器であって、爪部の保持器内径面側に、ボールとの接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部を設けたものである。この場合の近接の前記第１の玉軸受用保持器と同様である。

本発明の第３の玉軸受用保持器は、環状の保持器本体の軸方向一端面に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部を形成するとともに、この凹部の周方向に対向する開口端から一対の爪部を突設して、前記凹部と一対の爪部とでボールが収納されるポケットを形成した玉軸受用保持器であって、爪部の保持器外径面側及び保持器内径面側に、ボールとの接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部を設けたものである。この場合の近接も前記第１の玉軸受用保持器と同様である。

本発明の玉軸受用保持器によれば、掻き取り構造部を設けたことによって、ボールに付着するグリースのボールからの掻き取りが可能となる。このため、グリース潤滑下で使用されるのが好ましい。

保持器本体の爪部が設けられる軸方向一端面側において、周方向に沿って隣合うポケット間の内径側及び／又は外径側にグリース溜りを設けることができる。

保持器本体の爪部を有さない軸方向他端面側において、周方向に沿って隣合うポケット間の内径側及び／又は外径側にグリース溜りを設けることができる。

このように、グリース溜りを設けることによって、このグリース溜りにグリースが溜まって転動体（ボール）の転走面へのグリースの流動を減らすことができる。これによって、グリースの攪拌抵抗を低減できる。

保持器材料にポリアミド樹脂を用いることができる。ポリアミド樹脂としては、ＰＡ６６（ポリアミド６６）であったり、ＰＡ４６（ポリアミド４６）であったり、ＰＡ９Ｔ（ポリアミド９Ｔ）であったり、ＰＡ１１（ポリアミド１１）であったり、ＰＡ６（ポリアミド６）であったりする。このため、この保持器は、伸び，引張強さ，耐衝撃性，耐摩耗性，潤滑性等に優れたものとなる。

本発明の玉軸受は、内輪と、外輪と、この内輪と外輪との間に介装されるボールと、このボールを保持する保持器とを備えた玉軸受において、前記保持器に前記玉軸受用保持器
を用いたものである。

本発明の玉軸受用保持器は、ボールに付着するグリースのボールからの掻き取りが可能となり、ポケットとボールとの間に存在する余剰の潤滑剤（グリース）を速やかに除去することができる。その結果、潤滑剤の剪断抵抗を小さくすることができ、その潤滑剤の剪断抵抗により保持器とボールとの間に発生するトルクを低減させることが容易となる。これにより、近年における燃費向上などの環境問題に適合した自動車用途の玉軸受を容易に提供できる。

グリース溜りを設けることによって、グリースの攪拌抵抗を低減でき、より一層低トルク化を達成できる。

保持器材料としては、引張伸び，引張強さ，耐衝撃性，耐摩耗性，潤滑性等に優れたポリアミド樹脂を用いることができ、高品質な保持器を提供できる。

本発明の玉軸受では、低トルク化を図ることが可能な玉軸受を提供することができる。このため、自動車のオルタネータ、アイドラプーリ、テンショナープーリ、カーエアコン用コンプレッサ、カーエアコン用コンプレッサの電磁クラッチ付プーリ等に組み込まれる玉軸受として最適となる。

本発明の実施形態を示す玉軸受の断面図である。 前記玉軸受の保持器の平面図である。 前記玉軸受の要部拡大断面図である。 前記玉軸受の要部簡略平面図である。 保持器とボールとの関係を示す斜視図である。 爪部を有する側にグリース溜りを設けた保持器の簡略展開図である。 爪部を有する側にグリース溜りを設けた保持器を示し、（ａ）は内径側にグリース溜りが設けられた保持器の要部簡略平面図であり、（ｂ）は外径側にグリース溜りが設けられた保持器の要部簡略平面図である。 爪部を有さない側にグリース溜りを設けた保持器の簡略展開図である。 爪部を有さない側にグリース溜りを設けた保持器を示し、（ａ）は内径側にグリース溜りが設けられた保持器の要部簡略平面図であり、（ｂ）は外径側にグリース溜りが設けられた保持器の要部簡略平面図である。 従来品と本発明品とのトルク測定結果を示すグラフ図である。 従来の玉軸受の断面図である。 従来の玉軸受用保持器の要部斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図１〜図３は本発明にかかる玉軸受を示し、この玉軸受用保持器は、自動車の電装部品や補機部品、例えばファンカップリング装置、オルタネータ、アイドラプーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、電動ファンモータ等に組み込まれる。

この実施形態の玉軸受２０は、外周面に内側転走面２２ａが形成された内輪２２と、その内輪２２の外側に配置され、内周面に外側転走面２３ａが形成された外輪２３と、内輪２２の内側転走面２２ａと外輪２３の外側転走面２３ａとの間に転動自在に介在された複数のボール（玉）２４と、内輪２２と外輪２３との間に配され、各ボール２４を円周方向等間隔に保持する保持器２５と、内輪２２と外輪２３間の軸方向両側に配され、その内輪２２と外輪２３間に形成された環状空間２７を密封するシール部材２６とで主要部が構成されている。このシール部材２６により密封された環状空間２７にグリース等の潤滑剤を封入することにより、保持器２５のポケット内でボール２４がスムーズに転動するようにしている。

この実施形態では、外輪２３がハウジングなどの静止部材に装着され、内輪２２がエンジン出力で回転駆動する回転軸に装着される。シール部材２６は、環状の芯金２６ａとこの芯金２６ａに一体に固着されるゴム状部材２６ｂとで構成され、外輪２３の内周面に形成されたシール取付溝２９に外周部が嵌合状態に固定される。内輪２２はシール部材２６の内周部に対応する位置に、円周溝からなるシール溝３０が形成され、シール部材２６の内周側端に形成されたシールリップ３１が内輪１のシール溝３０に摺接する。なお、この実施形態では内輪回転タイプを例示しているが、内輪２２がシャフトなどの静止部材に装着され、外輪２３が回転軸に装着された外輪回転タイプにも適用可能である。

この玉軸受２０の運転中、シール部材２６の先端のシールリップ３１が内輪２２の外周端部に摺接した状態を維持しながら、内輪２２が回転する。これにより、水やダスト等の異物が軸受内部に侵入したり、あるいは、軸受内部から潤滑剤が外部へ漏れたりすることを未然に防止するようにしている。

この保持器２５は、図２〜図５に示すように、軸方向一端面３６に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部３７を形成した環状の保持器本体３５と、この保持器本体３５の凹部３７の周方向に対向する開口端から突出する爪部３８とを備える。そして、凹部３７と、この開口端から突出する一対の爪部３８、３８とで、前記ボール２４が保持されるポケット３９が構成される。また、軸方向他端面４０に肉ぬすみ用の溝４５を設けている。

保持器２５は、この種の一般的に使用される耐摩耗性や耐焼き付等に優れた樹脂、例えばポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の合成樹脂で形成することができる。さらには、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、あるいはポ
リエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂をベースとして、強度向上と寸法安定性のために、ガラス繊維を添加したものも採用することができる。

しかしながら、本発明においては、保持器２５の保持器材料として、引張伸び，引張強さ，耐衝撃性，耐摩耗性，潤滑性等に優れたポリアミド樹脂を用いるのが好ましい。ポリアミド樹脂としては、ＰＡ６６（ポリアミド６６）であったり、ＰＡ４６（ポリアミド４６）であったり、ＰＡ９Ｔ（ポリアミド９Ｔ）であったり、ＰＡ１１（ポリアミド１１）であったり、ＰＡ６（ポリアミド６）であったりする。このように、本発明では、保持器材料として、引張伸び，引張強さ，耐衝撃性，耐摩耗性，潤滑性等に優れたポリアミド樹脂を用いることができ、高品質な保持器を提供できる。なお、外輪２３、内輪２２、ボール２４は、例えば軸受鋼、浸炭鋼等の金属で形成される。

また、この玉軸受に充填されるグリースは、基油、増ちょう剤及び添加剤から成る半固体状の潤滑剤である。潤滑グリースを構成する基油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブデン、ポリ-α-オレフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等、一般に潤滑グリースの基油として使用されている油であれば特に限定することなく使用できる。

また、増ちょう剤としては、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独または２種類以上組み合せて用いてもよい。

潤滑グリース用の公知の添加剤としては、例えば極圧剤、アミン系、フェノール系等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤等が挙げられる。これらを単独または２種類以上組み合せて添加できる。

爪部３８の保持器外径面側に、ボール２４との接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部５０を設けている。すなわち、外径面２５ａに、爪部３８に連続する突起部５１を設け、この突起部５１にて掻き取り構造部５０を構成している。ここで、近接とは、ボール２４と接触しないが、ボール２４に付着した掻き取ることができる範囲に位置することである。

突起部５１は、爪部３８と同一形状であって、軸方向一端面３６より反軸方向他端面側であって、外径面２５ａよりも外径側に突出する先端部５１ａと、外径面２５ａよりも外径側に突出する基端部５１ｂとからなる（図５参照）。そして、この突起部５１の円弧状エッジ部５１ｃ、５１ｃが、ボール２４に接触乃至近接することによって、ボール２４に付着したグリースを掻き取る。

また、前記実施形態では、爪部３８の保持器外径面側に、ボール２４との接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部５０を設けているが、図２の仮想線で示すように、爪部３８の保持器内径面２５ｂ側にこのような掻き取り構造部５０を設けてもよい。保持器内径面側に掻き取り構造部５０を設ける場合、保持器内径面側にのみ設けても、保持器内径面側および外面側に設けてもよい。

本発明の玉軸受用保持器では、掻き取り構造部５０を設けたことによって、ボール２４に付着するグリースのボール２４からの掻き取りが可能となる。すなわち、ポケット３９とボール２４との間に存在する余剰の潤滑剤（グリース）を速やかに除去することができる。その結果、潤滑剤の剪断抵抗を小さくすることができ、その潤滑剤の剪断抵抗により保持器２５とボール２４との間に発生するトルクを低減させることが容易となる。これにより、近年における燃費向上などの環境問題に適合した自動車用途の玉軸受を容易に提供できる。このため、グリース潤滑下で使用されるのが好ましい。

特に、この実施形態のように、突起部５１を設ければ、外輪２３の転走面２３ａと保持器２５の距離が近づき、グリースの掻き取りを早くできる。すなわち、ボール２４に付着したグリースを突起部５１の突起の分だけより早い段階で掻きとることができる。このようにグリースを早く掻き取れることができれば、その分ボール２４に付着しているグリース量が少なくなるので、より低トルク化を達成できる。

また、前記実施形態では、軸方向他端面４０に肉ぬすみ用の溝４５を設けているので、保持器成形時の冷却速度を均一化してボイド（成形品の内部にできた空洞）やヒケ（成形品の外面に現れる収縮歪）やそり等の発生を防止する等の作用効果がある。

ところで、保持器２５には、図６に示すように、ポケットエッジ部４１にて掻き取られたグリースを溜めるグリース溜り６０を設けるのが好ましい。グリース溜り６０は凹部からなり、爪部３８が設けられる保持器本体３５の軸方向一端面３６側に、周方向に隣合うポケット３９間に設けたものである。この場合、図７（ａ）に示すように内径面２５ｂ側に設けても、図７（ｂ）に示すように外径面２５ａ側に設けてもよい。さらには、図示省略するが、内径面２５ｂ側及び外径面２５ａ側に設けるようにしてもよい。

図８では、爪部３８が設けられていない保持器本体３５の軸方向他端面４０側において、周方向に隣合うポケット３９間に設けたものである。この場合も、図９（ａ）に示すように内径面２５ｂ側に設けても、図９（ｂ）に示すように外径面２５ａ側に設けてもよい。さらには、図示省略するが、内径面２５ｂ側及び外径面２５ａ側に設けるようにしてもよい。

このように、グリース溜り６０を受けることによって、このグリース溜り６０にグリースが溜まって転動体（ボール）２４の転走面２２ａ、２３ａへのグリースの流動を減らすことができる。これによって、グリースの攪拌抵抗を低減でき、より一層低トルク化を達成できる。

ところで、このグリース溜り６０の大きさとしては、保持器自体の大きさ、使用する材質等に応じて、種々変更することができる。この場合、大きすぎれば、強度的に劣ることになり、小さすぎれば、グリース溜り量が少なく、転走面２２ａ、２３ａへのグリース流動を減らすことができない。このため、強度的に劣らず、しかもグリース流動を減らすことができる範囲で種々変更することができる。

前記保持器２５を用いた本発明の玉軸受では、グリース潤滑でトルク低減効果を得ることができる玉軸受を提供することができる。このため、ファンカップリング装置、オルタネータ、アイドラプーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、電動ファンモータ等に組み込まれる玉軸受として最適となる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ボール２４を保持するためのポケット３９の数として、前記実施形態では７個であったが、その数は任意に増減できる。また、グリース溜り６０を設ける場合、保持器内径側又は保持器外径側のいずれの側に設けたとしても、周方向に隣合うポケット３９間に設けることになるが、全ポケット３９間に設けても、任意のポケット３９間に設けてもよい。なお、掻き取り構造部５０におけるボール２４との近接は、前記したように、ボール２４に付着したグリースを掻き落とすことができるものであればよく、グリースの種類や軸受サイズ等に応じて種々変更できる。また、ボール２４に付着するグリースを完全に掻き落とす必要がなく、掻き取り構造部５０における接触範囲や近接範囲としては、支障がない範囲（トルク低減効果が得られる範囲）内で種々変更できる。

保持器２５として、炭素鋼、ばね鋼、ステンレス鋼等の金属製であってもよい。金属製の保持器４では切削加工等によって成形される。前記実施形態のように、樹脂製の保持器４では射出成形等にて成形される。

次に、図１等に示すように、爪部３８の保持器外径面側に、ボール２４との接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部５０を設けている玉軸受（本発明品）と、このような掻き取り構造部５０を有さない従来の保持器を用いた玉軸受（従来品）とのトルクを比較した。軸受としてＮＴＮ社製の６２０３ＬＬＢを用いた。また、回転速度を１００００ｒ／ｍｉｎとし、荷重Ｆａを２９．４Ｎとし、雰囲気温度として常温とした。トルク測定結果を図１０に示す。この図１０からわかるように、本発明品はグリース潤滑でトルク低減効果を得ることができる。

２０ 玉軸受
２２ 内輪
２３ 外輪
２４ ボール
２５ 保持器
２５ａ 保持器外径面
２５ｂ 保持器内径面
３５ 保持器本体
３６ 軸方向一端面
３７ 凹部
３８ 爪部
３９ ポケット
４０ 軸方向他端面
５０ 掻き取り構造部
６０ グリース溜り

Claims (12)

1. 環状の保持器本体の軸方向一端面に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部を形成するとともに、この凹部の周方向に対向する開口端から一対の爪部を突設して、前記凹部と一対の爪部とでボールが収納されるポケットを形成した玉軸受用保持器であって、
   爪部の保持器外径面側に、ボールとの接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部を設けたことを特徴とする玉軸受用保持器。
2. 環状の保持器本体の軸方向一端面に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部を形成するとともに、この凹部の周方向に対向する開口端から一対の爪部を突設して、前記凹部と一対の爪部とでボールが収納されるポケットを形成した玉軸受用保持器であって、
   爪部の保持器内径面側に、ボールとの接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部を設けたことを特徴とする玉軸受用保持器。
3. 環状の保持器本体の軸方向一端面に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部を形成するとともに、この凹部の周方向に対向する開口端から一対の爪部を突設して、前記凹部と一対の爪部とでボールが収納されるポケットを形成した玉軸受用保持器であって、
   爪部の保持器外径面側及び保持器内径面側に、ボールとの接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部を設けたことを特徴とする玉軸受用保持器。
4. グリース潤滑下で使用されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
5. 保持器本体の爪部が設けられる軸方向一端面側において、周方向に沿って隣合うポケット間の内径側にグリース溜りを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
6. 保持器本体の爪部が設けられる軸方向一端面側において、周方向に沿って隣合うポケット間の外径側にグリース溜りを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
7. 保持器本体の爪部が設けられる軸方向一端面側において、周方向に沿って隣合うポケット間の内径側及び外径側にグリース溜りを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
8. 保持器本体の爪部を有さない軸方向他端面側において、周方向に沿って隣合うポケット間の内径側にグリース溜りを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
9. 保持器本体の爪部を有さない軸方向他端面側において、周方向に沿って隣合うポケット間の外径側にグリース溜りを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
10. 保持器本体の爪部を有さない軸方向他端面側において、周方向に沿って隣合うポケット間に内径側及び外径側にグリース溜りを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
11. 保持器材料にポリアミド樹脂を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
12. 内輪と、外輪と、この内輪と外輪との間に介装されるボールと、このボールを保持する保持器とを備えた玉軸受において、前記保持器に前記請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器を用いたことを特徴とする玉軸受。

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