JP2013092241A

JP2013092241A - 深みぞ玉軸受および軸受装置

Info

Publication number: JP2013092241A
Application number: JP2011236049A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Sasaki; 克明佐々木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-16

Abstract

【課題】潤滑オイルやそのオイルに混入する異物が軸受内部に侵入するのを抑制することができるようにした深みぞ玉軸受および軸受装置を提供することである。
【解決手段】外輪１１の軌道溝１２と内輪２１の軌道溝２２間にボール３１を組込み、そのボール３１を保持器４０で保持する。外輪軌道溝１２および内輪軌道溝２２のそれぞれ両側に形成された合計４つの肩１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂのうち、外輪１１の一側の肩１３ａおよび内輪２１の他側の肩２３ｂの高さを残りの肩１３ｂ、２３ａより高くし、高さの高い肩１３ａ、２３ｂでスラスト力を支持してボール３１の肩１３ａ、２３ｂへの乗り上げを防止する。保持器４０を内外に嵌合される第１分割保持器４１と第２分割保持器４２で形成する。第２分割保持器４２の一側部にフランジ５３を設け、そのフランジ５３と外輪１１の高さの高い肩１３ａの内径面および内輪２１の高さの低い肩２３ａの外径面間に微小間隙５４を形成して、軸受内部に異物が侵入するのを抑制する。
【選択図】図２

Description

この発明は、深みぞ玉軸受およびその深みぞ玉軸受を用いた軸受装置に関する。

インプットシャフトとアウトプットシャフトを同軸上に配置し、その両軸に平行にカウンタシャフトを設け、その平行する２軸の相互間に変速比の異なる複数の歯車式減速部を設けて、インプットシャフトの回転を複数段に変速してアウトプットシャフトから出力するようにしたトランスミッションにおいては、一般的に、歯車式減速部にヘリカルギヤを採用しているため、インプットシャフトからアウトプットシャフトへの回転トルクの伝達時、インプットシャフト、アウトプットシャフトおよびカウンタシャフトのそれぞれにスラスト力が負荷されることになる。

このため、インプットシャフト、アウトプットシャフトおよびカウンタシャフトを支持する軸受には、ラジアル荷重とスラスト荷重の両方の荷重を支持することができる軸受を用いる必要がある。

円すいころ軸受においては、負荷容量が大きく、スラスト荷重およびラジアル荷重の両方を受けることができるため、トランスミッション用軸受に好適である。しかし、円すいころ軸受においては、損失トルクが大きく、燃料の消費量が多くなるという問題が生じる。その低燃費化を図るため、損失トルクの少ない深みぞ玉軸受が使用されるケースが多くなってきている。

ところで、標準の深みぞ玉軸受においては、過大なスラスト荷重が負荷された際に、そのスラスト荷重を受ける負荷側の肩にボールが乗り上げて、肩のエッジが損傷する懸念がある。

そのような不都合を解消するため、特許文献１に記載された深みぞ玉軸受においては、外輪の軌道溝および内輪の軌道溝のそれぞれ両側に形成された肩のうち、スラスト荷重を受ける側の肩を高くして、ボールの乗り上げを阻止し、軸受の耐久性の低下を抑制するようにしている。

特開２０１１−７２８６号公報

ところで、上記特許文献１に記載された深みぞ玉軸受においては、内輪および外輪の肩高さが左右非対称であるため、径の異なる２つの分割保持器を内外に嵌合し、一方の分割保持器に形成された係合爪を他方の分割保持器に設けられた係合凹部に係合させて、一対の分割保持器を軸方向に結合してボール保持用の保持器を形成している。このとき、一対の分割保持器は外径および内径が相違するため、回転時の周速も相違することになり、その周速差によって軸受内でポンプ作用が生じる。このため、軸受内に多くの潤滑オイルが供給されると共に、その潤滑オイルと共に摩耗粉等の異物も送り込まれて、ボールと軌道溝間に噛み込み、ボールの転動面および軌道溝の転走面を損傷させる可能性があり、異物侵入の低減化を図る上において改善すべき点が残されている。

また、軸受内への潤滑オイルの供給量も多いため、潤滑オイルの撹拌抵抗が大きく、トルク損失が多くなり、そのトルク損失の軽減を図る上においても改善すべき点が残されている。

この発明の課題は、潤滑オイルやそのオイルに混入する異物が軸受内部に侵入するのを抑制することができるようにした深みぞ玉軸受および軸受装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明に係る深みぞ玉軸受においては、外輪の内径面に形成された軌道溝と、内輪の外径面に形成された軌道溝間にボールを組み込み、そのボールを保持器で保持し、前記外輪軌道溝の両側に形成された一対の肩および内輪軌道溝の両側に形成された一対の肩の合計４つの肩のうち、外輪軌道溝の一側の肩および内輪軌道溝の他側の肩の肩高さを、外輪軌道溝の他側の肩および内輪軌道溝の一側の肩の高さより高くし、その高さの高い肩の肩高さをＨ_１、ボールの球径をｄとしたとき、ボールの球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄが０．２５〜０．５０の範囲とし、前記保持器を、ボール保持用のポケットを軸方向の一側部に有する第１分割保持器と、その第１分割保持器の内側に嵌合され、ボール保持用のポケットを軸方向の他側部に有する第２分割保持器とで形成し、その第１分割保持器と第２分割保持器とを連結手段により連結して軸方向に非分離とした深みぞ玉軸受において、前記第２分割保持器の軸方向一側部に、外輪の肩高さの高い肩の内径面および内輪の肩高さの低い肩の外径面間に微小間隙を形成するフランジを設けた構成を採用したのである。

上記の構成からなる深みぞ玉軸受の組立てに際しては、外輪と内輪の軌道溝間に複数のボールを組み込んだのち、外輪と内輪の対向部間に第１分割保持器および第２分割保持器を挿入する。

このとき、第１分割保持器は、外輪の高さの低い肩側からポケット形成側端を先にして対向部間に挿入し、一方、第２分割保持器は、外輪の高さの高い肩側からポケット形成側端を先にして対向部間に挿入して、連結手段により、第１分割保持器と第２分割保持器とを連結する。その連結によってボールは第１分割保持器および第２分割保持器のそれぞれに形成されたポケットで保持され、深みぞ玉軸受が組立状態とされる。

上記のような深みぞ玉軸受の組立て状態において、第２分割保持器の軸方向一側部に設けられたフランジは、外輪の肩高さの高い肩の内径面および内輪の肩高さの低い肩の外径面間に配置されて、外輪肩の内径面と内輪肩の外径面間に微小間隙を形成する。

このため、保持器の回転によって軸受内でポンプ作用が生じても、上記フランジの外径側および内径側に形成される微小間隙によって潤滑オイルの供給量やその潤滑オイルに混入する異物の侵入が抑制されることになる。

ここで、第１分割保持器および第２分割保持器は、合成樹脂の成形品からなるものであってもよく、軟鋼によって形成されたものであってもよい。

合成樹脂の成形品とする場合、深みぞ玉軸受は、オイル潤滑されるため、耐油性および耐久性に優れた合成樹脂で成形するのが好ましい。そのような樹脂として、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド９Ｔ(ＰＡ９Ｔ)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(ＰＥＥＫ)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(ＰＰＳ)を挙げることができる。それらの樹脂のうち、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）は、他の樹脂に比較して耐油性が優れているため、耐油性を考慮するならば、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）を用いるのが最も好ましい。

また、樹脂材料の価格を考慮するならば、ポリアミド６６（ＰＡ６６）を用いるのが好ましく、潤滑オイルの種類に応じて適宜に決定すればよい。

この発明に係る軸受装置においては、ヘリカルギヤが設けられたシャフトを油浴に一部が浸かる一対の転がり軸受で回転自在に支持した軸受装置において、前記一対の転がり軸受として、この発明に係る上記の深みぞ玉軸受を用いた構成としたのである。

この発明に係る深みぞ玉軸受用保持器においては、上記のように、第２分割保持器の軸方向一側部に、外輪の肩高さの高い肩の内径面および内輪の肩高さの低い肩の外径面との間で微小間隙を形成するフランジを設けたことにより、潤滑オイルに混入する異物が軸受内部に侵入するのを抑制することができ、異物の噛み込みによる耐久性の低下を抑制することができる。

また、軸受内への潤滑オイルの流入量も抑制することができるため、潤滑オイルの撹拌抵抗も低減することになり、トルク損失を低減することができる。

この発明に係る深みぞ玉軸受の実施の形態を示す縦断面図図１の一部を拡大して示す断面図第１分割保持器と第２分割保持器の結合前の状態を示す平面図第１分割保持器と第２分割保持器の結合状態を示す平面図この発明に係る軸受装置の実施の形態を示す概略図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、深みぞ玉軸受Ａは、外輪１１の内径面に形成された軌道溝１２と内輪２１の外径面に設けられた軌道溝２２間にボール３１を組込み、そのボール３１を保持器４０で保持している。

外輪１１の軌道溝１２の両側に形成された一対の肩１３ａ、１３ｂのうち、軌道溝１２の一側方に位置する肩１３ａの高さは他側方に位置する肩１３ｂの高さよりも高くなっている。一方、内輪２１の軌道溝２２の両側に形成された一対の肩２３ａ、２３ｂのうち、軌道溝２２の他側方に位置する肩２３ｂの高さは一側方に位置する肩２３ａの高さより高くなっている。

ここで、高さの低い肩１３ｂおよび２３ａの肩の高さは、標準型深みぞ玉軸受の肩と同じ高さとしているが、標準型深みぞ玉軸受の肩の高さより低くしてもよい。

なお、説明の都合上、高さの高い肩１３ａ、２３ｂをスラスト負荷側の肩１３ａ、２３ｂといい、高さの低い肩１３ｂ、２３ａをスラスト非負荷側の肩１３ｂ、２３ａという。

スラスト負荷側の肩１３ａ、２３ｂの肩高さをＨ_１とし、ボール３１の球径をｄとすると、ボール３１の球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄは、Ｈ_１／ｄ＝０．２５〜０．５０の範囲とされている。

保持器４０は、第１分割保持器４１と、その第１分割保持器４１の内側に嵌合された第２分割保持器４２とからなる。

図２乃至図４に示すように、第１分割保持器４１は、環状体４３の軸方向一側面に対向一対のポケット爪４４を周方向に等間隔に形成し、各対向一対のポケット爪４４間に上記環状体４３を刳り抜く２分の１円を超える大きさのポケット４５を設けた合成樹脂の成形品からなり、上記環状体４３の内径はボール３１のピッチ円径（ＰＣＤ）に略等しく、外径は外輪１１の高さが高い肩１３ａの内径と高さの低い肩１３ｂの内径の範囲内とされて、外輪１１の高さの低い肩１３ｂ側から軸受内に挿入可能とされている。

一方、第２分割保持器４２は、環状体４８の軸方向他側面に対向一対のポケット爪４９を周方向に等間隔に形成し、各対向一対のポケット爪４９間に上記環状体４８を刳り抜く２分の１円を超える大きさのポケット５０を設けた合成樹脂の成形品からなり、上記環状体４８の外径はボール３１のピッチ円径（ＰＣＤ）に略等しく、内径は内輪２１の高さの高い肩２３ｂの外径と高さの低い肩２３ａの外径の範囲内とされている。この第２分割保持器４２は、高さの低い肩２３ａ側から軸受内に挿入可能とされ、かつ、第１分割保持器４１の内側に嵌合可能とされている。

第１分割保持器４１と第２分割保持器４２の相互間には、内外に嵌り合う嵌合状態において軸方向に非分離とする連結手段Ｘが設けられている。連結手段Ｘは、第１分割保持器４１の隣接するポケット４５のポケット爪４４間に内向きの係合爪４６を設け、かつ、環状体４３の内径面に上記係合爪４６と同一軸線上に溝状の係合凹部４７を形成し、第２分割保持器４２の隣接するポケット５０のポケット爪４９間に外向きの係合爪５１を設け、かつ、環状体４８の外径面に上記係合爪５１と同一軸線上に係合凹部５２を形成し、第１分割保持器４１の係合爪４６と第２分割保持器４２の係合凹部５２の係合、および、第２分割保持器４２の係合爪５１と第１分割保持器４１の係合凹部４７の係合によって、第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とを軸方向に非分離とする構成とされている。

図２に示すように、第２分割保持器４２の軸方向の一側部には、環状体４８の外径面から外径側および内径面から内径側に張り出すフランジ５３が設けられている。フランジ５３は、第２分割保持器４２が第１分割保持器４１とでボール３１を保持する状態で外輪１１の高さの高い肩１３ａの内径面と内輪２１の高さの低い肩２３ａの外径面間に配置されて、その内径面間および外径面間に微小間隙５４を形成するようになっている。

ここで、第１分割保持器４１および第２分割保持器４２は、深みぞ玉軸受を潤滑する潤滑オイルに曝されるため、耐油性に優れた合成樹脂を用いるようにする。そのような合成樹脂として、ポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）を挙げることができる。これらの樹脂は、潤滑オイルの種類に応じて適切なものを選択して使用すればよい。

実施の形態で示す深みぞ玉軸受は上記の構造からなり、その深みぞ玉軸受の組立てに際しては、外輪１１の内側に内輪２１を挿入し、その内輪２１の軌道溝２２と外輪１１の軌道溝１２間に所要数のボール３１を組込む。

このとき、内輪２１を外輪１１に対して径方向にオフセットして、内輪２１の外径面の一部を外輪１１の内径面の一部に当接して、その当接部位から周方向に１８０度ずれた位置に三日月形の空間を形成し、その空間の一側方から内部にボール３１を組込むようにする。

そのボール３１の組込みに際して、外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａや内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂの肩高さＨ_１が必要以上に高い場合には、ボール３１の組込みを阻害することになるが、実施の形態では、ボール３１の球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄが、０．５０を超えることのない高さとされているため、外輪１１と内輪２１間にボール３１を確実に組込むことができる。

ボール３１の組込み後、内輪２１の中心を外輪１１の中心に一致させてボール３１を周方向に等間隔に配置し、外輪１１のスラスト非負荷側の肩１３ｂの一側方から外輪１１と内輪２１間に第１分割保持器４１を、その第１分割保持器４１に形成されたポケット４５内にボール３１が嵌り込むようにして挿入する。

また、内輪２１のスラスト非負荷側の肩２３ａの一側方から外輪１１と内輪２１間に第２分割保持器４２を、その第２分割保持器４２に形成されたポケット５０内にボール３１が嵌り込むように挿入して、第１分割保持器４１内に第２分割保持器４２を嵌合する。

上記のように、第１分割保持器４１内に第２分割保持器４２を嵌合することにより、図２および図４に示すように、各分割保持器４１、４２に形成された係合爪４６、５１が相手方の分割保持器に設けられた係合凹部４７、５２に係合することになり、深みぞ玉軸受Ａの組立てが完了する。

上記のような深みぞ玉軸受Ａの組立て状態において、第２分割保持器４２に設けられたフランジ５３は、外輪１１の高さの高い肩１３ａの内径面と内輪２１の高さの低い肩２３ａの外径面間に配置されて、その内径面と外径面間に微小間隙５４を形成する。

深みぞ玉軸受Ａを油浴に外周下部が浸かる内輪回転の仕様において、内輪２１が回転すると、ボール３１は自転しつつ公転し、その公転によって保持器４０が回転する。このとき、保持器４０を形成する第１分割保持器４１と第２分割保持器４２とは外径および内径が相違するため、周速も相違することになり、その周速差によって軸受内部にポンプ作用が生じ、軸受内部の潤滑オイルは第１分割保持器４１の組込み側から外部に送り出され、第２分割保持器４２の組込み側から軸受内部に潤滑オイルが吸入されることになる。

潤滑オイルには、ギヤの摩耗粉等の異物が混入している場合が多く、これらの異物は潤滑オイルと共に軸受内部に向けて送り込まれることになる。

このとき、第２分割保持器４２に設けられたフランジ５３は、上記のように、外輪１１の高さの高い肩１３ａの内径面と内輪２１の高さの低い肩２３ａの外径面間に配置されて、その内径面と外径面間に微小間隙５４を形成しているため、その微小間隙５４によって異物の侵入が抑制されることになり、異物の噛み込みによる耐久性の低下が抑制される。

また、軸受内への潤滑オイルの流入量も抑制することができるため、潤滑オイルの撹拌抵抗も小さくなり、損失トルクの低減が図られることになる。

実施の形態においては、第１分割保持器４１および第２分割保持器４２を合成樹脂の成形品としたが、軟鋼（ＳＰＣ）により形成してもよい。

図５は、実施の形態で示す深みぞ玉軸受Ａを用いて従動側のヘリカルギヤ６０を支持するシャフト６１を回転自在に支持した軸受装置を示す。この場合、深みぞ玉軸受Ａは、内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂがヘリカルギヤ６０側に位置する組付けとする。また、深みぞ玉軸受Ａは、一部が油浴に浸かる組付けとする。

上記軸受装置において、駆動側ヘリカルギヤ６２から従動側ヘリカルギヤ６０に回転を伝達すると、シャフト６１にスラスト力が負荷され、そのスラスト力は深みぞ玉軸受Ａにおける内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂと外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａで支持される。

このとき、ボール３１にもスラスト力が負荷され、内輪２１のスラスト負荷側の肩２３ｂと外輪１１のスラスト負荷側の肩１３ａが必要以上に低い場合、ボール３１が肩１３ａ、２３ｂに乗り上がり、肩１３ａ、２３ｂのエッジを損傷させる可能性がある。

実施の形態では、ボール３１の球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄを０．２５以上としているため、ボール３１の乗り上げを確実に阻止することができる。

１１外輪
１２軌道溝
１３ａ肩
１３ｂ肩
２１内輪
２２軌道溝
２３ａ肩
２３ｂ肩
３１ボール
４０保持器
４１第１分割保持器
４２第２分割保持器
４５ポケット
５０ポケット
５３フランジ
５４微小間隙
６０ヘリカルギヤ
６１シャフト
Ａ深みぞ玉軸受
Ｘ連結手段

Claims

外輪の内径面に形成された軌道溝と、内輪の外径面に形成された軌道溝間にボールを組み込み、そのボールを保持器で保持し、前記外輪軌道溝の両側に形成された一対の肩および内輪軌道溝の両側に形成された一対の肩の合計４つの肩のうち、外輪軌道溝の一側の肩および内輪軌道溝の他側の肩の肩高さを、外輪軌道溝の他側の肩および内輪軌道溝の一側の肩の高さより高くし、その高さの高い肩の肩高さをＨ_１、ボールの球径をｄとしたとき、ボールの球径ｄに対する肩高さＨ_１の比率Ｈ_１／ｄが０．２５〜０．５０の範囲とし、前記保持器を、ボール保持用のポケットを軸方向の一側部に有する第１分割保持器と、その第１分割保持器の内側に嵌合され、ボール保持用のポケットを軸方向の他側部に有する第２分割保持器とで形成し、その第１分割保持器と第２分割保持器とを連結手段により連結して軸方向に非分離とした深みぞ玉軸受において、
前記第２分割保持器の軸方向一側部に、外輪の肩高さの高い肩の内径面および内輪の肩高さの低い肩の外径面間に微小間隙を形成するフランジを設けたことを特徴とする深みぞ玉軸受。
前記第１分割保持器および第２分割保持器のそれぞれが、合成樹脂の成形品からなる請求項１に記載の深みぞ玉軸受。
前記合成樹脂が、ポリアミド樹脂からなる請求項２に記載の深みぞ玉軸受。
前記ポリアミド樹脂が、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリアミド９Ｔのうちの一種からなる請求項３に記載の深みぞ玉軸受。
前記合成樹脂が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる請求項２に記載の深みぞ玉軸受。
前記合成樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂からなる請求項２に記載の深みぞ玉軸受。
前記第１分割保持器および第２分割保持器のそれぞれが、軟鋼からなる請求項１に記載の深みぞ玉軸受。
ヘリカルギヤが設けられたシャフトを油浴に一部が浸かる一対の転がり軸受で回転自在に支持した軸受装置において、
前記一対の転がり軸受が、請求項１乃至７のいずれかの項に記載の深みぞ玉軸受からなることを特徴とする軸受装置。