JP2013148116A - Deep groove ball bearing and bearing device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a deep groove ball bearing and a bearing device using the deep groove ball bearing.
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。 The input shaft and the output shaft are arranged on the same axis, the countershaft is provided in parallel to both axes, and a plurality of gear-type reduction gears with different gear ratios are provided between the two parallel axes to rotate the input shaft. In a transmission that shifts to multiple stages and outputs from the output shaft, a helical gear is generally used for the gear-type reduction gear, so input torque is transmitted from the input shaft to the output shaft. A thrust force is applied to each of the shaft, the output shaft, and the counter shaft.
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。 For this reason, it is necessary to use a bearing that can support both a radial load and a thrust load as a bearing that supports the input shaft, the output shaft, and the counter shaft.
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、回転トルクが大きく、燃料の消費量が多くなるという問題が生じる。その省燃費化を図るため、回転トルクの小さ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。 Tapered roller bearings are suitable for transmission bearings because they have a large load capacity and can receive both thrust loads and radial loads. However, in the tapered roller bearing, there is a problem that the rotational torque is large and the amount of fuel consumption increases. In order to save fuel consumption, there are many cases in which deep groove ball bearings having a small rotational torque are used.
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。 By the way, in a standard deep groove ball bearing, when an excessive thrust load is applied, there is a concern that the ball rides on the load-side shoulder receiving the thrust load and the shoulder edge is damaged.
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して、大きなスラスト荷重を受けることができるようにしている。 In order to eliminate such inconvenience, in the deep groove ball bearing described in Patent Document 1, of the shoulders formed on both sides of the outer ring raceway groove and the inner ring raceway groove, the shoulder receiving the thrust load Is increased to prevent the ball from climbing, to suppress a decrease in the durability of the bearing, and to receive a large thrust load.
また、半球状のポケット部を周方向に等間隔に形成した一対の波形分割保持器を、隣接するポケット部間に形成された帯板状の結合板部が互いに重なり合い、半球状ポケット部が球形のポケットを形成するよう組み合わせ、そのポケット内にボールを収容する状態で互いに重なり合う結合板部をリベットの加締めにより結合して保持器を形成している。 In addition, a pair of corrugated split cages in which hemispherical pockets are formed at equal intervals in the circumferential direction, band plate-shaped coupling plates formed between adjacent pockets overlap each other, and the hemispherical pockets are spherical The retainer is formed by combining the connecting plate portions that overlap each other in a state in which the balls are accommodated in the pockets by caulking rivets.
ところで、上記特許文献1に記載されたスラスト負荷容量の大きな深みぞ玉軸受においては、ポケットの内面に対してボールが全面接触する状態で回転し、その回転時に、ボールはポケットの内面間に介在する油膜を剪断する。このとき、ボールは、上記のように、ポケット内面に全面接触する状態にあるため、その剪断される油膜量が多く、油膜の剪断抵抗が回転抵抗となるため、トルク損失が多く、軸受の低トルク化を図る上において改善すべき点が残されていた。 By the way, in the deep groove ball bearing having a large thrust load capacity described in Patent Document 1, the ball rotates in a state where the ball is in full contact with the inner surface of the pocket, and during the rotation, the ball is interposed between the inner surfaces of the pocket. Shear the oil film. At this time, since the ball is in a state of being in full contact with the inner surface of the pocket as described above, the amount of oil film to be sheared is large, and the shear resistance of the oil film becomes rotational resistance, resulting in a large torque loss and a low bearing. The point which should be improved in aiming at torque-ization was left.
この発明の課題は、トルク損失の少ないスラスト負荷容量の大きな深みぞ玉軸受および軸受装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a deep groove ball bearing and a bearing device having a large thrust load capacity with little torque loss.
上記の課題を解決するために、この発明に係る深みぞ玉軸受においては、内径面に軌道溝を有する外輪と、外径面に軌道溝を有する内輪と、外輪の軌道溝と内輪の軌道溝間に組込まれたボールと、そのボールを保持する保持器とからなり、前記外輪における軌道溝の一側の肩と前記内輪における軌道溝の他側の肩の少なくとも一方の肩の高さを、外輪の他側の肩と前記内輪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H1、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H1の比率H1/dが0.25〜0.50の範囲とされ、前記保持器が、周方向に間隔をおいて設けられた複数の半球状ポケット部を有する一対の波形分割保持器からなり、その一対の波形分割保持器を、隣接するポケット部間に形成された帯板状の結合板部が重なり合い、半球状ポケット部がボール収容用の球形のポケットを形成するよう組み合わせて互いに結合した深みぞ玉軸受において、前記ポケット部のそれぞれ内面に、前記ボールの外周球面に対して非接触とされるボール非接触部を設け、そのボール非接触部の面積を、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の15〜30%とした構成を採用したのである。 In order to solve the above problems, in the deep groove ball bearing according to the present invention, an outer ring having a raceway groove on the inner diameter surface, an inner ring having a raceway groove on the outer diameter surface, a raceway groove of the outer ring, and a raceway groove of the inner ring A ball built in between and a holder for holding the ball, and the height of at least one of the shoulder on one side of the raceway groove on the outer ring and the shoulder on the other side of the raceway groove on the inner ring, The height of the shoulder on the other side of the outer ring and the height of the shoulder on one side of the inner ring is set to H 1 , and the ball diameter of the ball is d. A pair of corrugations in which the ratio H 1 / d of the shoulder height H 1 is in the range of 0.25 to 0.50, and the cage has a plurality of hemispherical pocket portions provided at intervals in the circumferential direction. It consists of split cages, and a pair of corrugated split cages are formed between adjacent pockets. In deep groove ball bearings in which the band-shaped coupling plate portions overlap and the hemispherical pocket portions are combined to form a spherical pocket for accommodating a ball, the outer periphery of the ball A configuration in which a ball non-contact portion that is non-contact with the spherical surface is provided, and the area of the ball non-contact portion is 15 to 30% of the area of the inner surface of the pocket portion when the ball non-contact portion is not formed. Was adopted.
上記のように、ポケット部の内面にボール非接触部を設けることにより、ポケット内面のボールに対する接触面積が小さくなり、ボールとポケットの内面間に介在する油膜量を少なくすることができる。その結果、ボールによる油膜の剪断抵抗が小さくなり、トルク損失を低減することができる。 As described above, by providing the ball non-contact portion on the inner surface of the pocket portion, the contact area of the pocket inner surface with the ball can be reduced, and the amount of oil film interposed between the ball and the inner surface of the pocket can be reduced. As a result, the shear resistance of the oil film by the ball is reduced, and torque loss can be reduced.
ここで、ボール非接触部の面積が、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の15%未満であると、トルク損失を充分に低減することができず、30%を超えると、保持器の強度が低下することになる。 Here, if the area of the ball non-contact portion is less than 15% of the area of the pocket portion inner surface in a state where the ball non-contact portion is not formed, the torque loss cannot be sufficiently reduced, and 30% If it exceeds, the strength of the cage will decrease.
この発明に係る深みぞ玉軸受では、ボール非接触部の面積を、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の15〜30%としているため、保持器の強度を低下させることなくトルク損失を低減することができる。 In the deep groove ball bearing according to the present invention, the area of the ball non-contact portion is 15 to 30% of the area of the inner surface of the pocket portion when the ball non-contact portion is not formed, so that the strength of the cage is reduced. Torque loss can be reduced without causing it to occur.
この発明に係る深みぞ玉軸受において、ボール非接触部は、保持器周方向に長い溝状の凹部からなるものであってもよく、保持器周方向に長いスロットからなるものであってもよい。そのボール非接触部をボールのピッチ円より内径側または外径側に片寄った位置に設けると、ボールの周速の速い位置での油膜の剪断抵抗が低減されることになるため、ボールの回転抵抗が小さくなってトルク損失をより少なくすることができる。 In the deep groove ball bearing according to the present invention, the ball non-contact portion may be formed of a groove-like recess that is long in the cage circumferential direction, or may be formed of a slot that is long in the cage circumferential direction. . If the ball non-contact part is provided at a position that is offset toward the inner diameter side or the outer diameter side from the pitch circle of the ball, the shear resistance of the oil film at the position where the ball has a high peripheral speed is reduced, so that the rotation of the ball The resistance is reduced and torque loss can be further reduced.
保持器の形成には、金属によるプレス成形、鋳造による成形、あるいは、削り出しによる製造法を採用することができる。金属によるプレス成形品とし、あるいは、鋳造による成形品とすると、簡単に製造することができ、コストの低減を図ることができる。 For forming the cage, press forming with metal, forming by casting, or manufacturing method by cutting can be employed. If it is a press-molded product made of metal or a molded product made by casting, it can be easily manufactured and the cost can be reduced.
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。 In the bearing device according to the present invention, in the bearing device in which a shaft provided with a helical gear is rotatably supported by a pair of rolling bearings partially immersed in an oil bath, the pair of rolling bearings described above is used as the pair of rolling bearings. The structure uses a deep groove ball bearing.
この発明に係る深みぞ玉軸受においては、上記のように、ポケット部のそれぞれ内面に、ボールの外周球面に対して非接触とされるボール非接触部を設け、そのボール非接触部の面積を、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の15〜30%としたことによって、保持器の強度を低下させることなくトルク損失を低減することができ、軸受の低トルク化を図ることができる。 In the deep groove ball bearing according to the present invention, as described above, a ball non-contact portion that is not in contact with the outer peripheral spherical surface of the ball is provided on each inner surface of the pocket portion, and the area of the ball non-contact portion is set. The torque loss can be reduced without lowering the strength of the cage by reducing the area of the inner surface of the pocket portion to 15 to 30% when no ball non-contact portion is formed. Can be achieved.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, in the deep groove ball bearing A, a
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。
Of the pair of
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されているが、標準型深みぞ玉軸受の肩の高さより低くしてもよい。
Here, the shoulder heights of the
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。
For convenience of explanation, the
スラスト負荷側の肩13a、23bの肩高さをH1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H1の比率H1/dは、H1/d=0.25〜0.50の範囲とされている。
Thrust load side of the
図1および図2に示すように、保持器40は、第1波形分割保持器41と、第2波形分割保持器42とからなる。第1波形分割保持器41および第2波形分割保持器42のそれぞれは、環状保持板43の周方向に複数の半球状ポケット部44を等間隔に形成した構成とされており、第1波形分割保持器41の環状保持板43の外径および内径は、第2波形分割保持器42の環状保持板43の外径および内径より小径とされている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、第1波形分割保持器41は、外輪11の高さの高い肩13aから軸受内部に挿入可能とされている。一方、第2波形分割保持器42は、外輪11の高さの低い肩13bから軸受内部に挿入可能とされている。
Further, the first
第1波形分割保持器41と第2波形分割保持器42は、隣接するポケット部44間に形成された帯板状の結合板部45が互いに重なり合い、半球状ポケット部44がボール31を収容する球状のポケット46を形成する組み合わせとされ、2枚の結合板部45を貫通するリベット47の端部の加締めにより結合されて波状保持器40を形成している。
In the first
第1波形分割保持器41および第2波形分割保持器42の半球状ポケット部44の内面には、ボール非接触部としての凹部48が形成されている。凹部48は溝状をなし、保持器周方向に長く延びている。
A
ここで、凹部48は、ボール31の回転時における油膜の剪断抵抗を低減して軸受のトルク損失を図るために設けるものであり、その開口面積が凹部48が形成されていない状態でのポケット部44内面の面積の15%未満であると、トルク損失を充分に低減することができず、30%を超えると、保持器の強度が低下することになる。
Here, the
そこで、実施の形態では、凹部48の開口部の面積を、ポケット部44に凹部48が形成されていない状態でのポケット部44内面の面積の15〜30%の大きさとさている。
Therefore, in the embodiment, the area of the opening of the
保持器40を形成する第1波形分割保持器41および第2波形分割保持器42のそれぞれは、金属板のプレス成形品とされている。そのプレス成形による製造の段階で凹部48が形成され、その形成によって、図2および図3に示すように、半球状ポケット部44の外周には上記凹部48と対応する位置に突部49が設けられている。
Each of the 1st waveform division | segmentation holder |
図1に示すように、第1波形分割保持器41のポケット部44に形成された凹部48は、ボール31のピッチ円PCより内径側に片寄った位置に形成され、一方、第2波形分割保持器42のポケット部44に形成された凹部48は、ボール31のピッチ円PCより外径側に片寄った位置に形成されている。
As shown in FIG. 1, the
図1乃至図3では、保持器40を形成する第1波形分割保持器41および第2波形分割保持器42のそれぞれを金属板のプレス成形品としているが、合成樹脂により成形してもよく、鋳造により形成してもよい。あるいは、削り出しにより形成してもよい。
In FIG. 1 to FIG. 3, each of the first
図1乃至図3に示す実施の形態のように、ポケット部44の内面にボール非接触部としての凹部48を設けることにより、ポケット46内面のボール31に対する接触面積が小さくなり、ボール31とポケット46の内面間に介在する油膜量を少なくすることができる。その結果、ボール31による油膜の剪断抵抗が小さくなり、トルク損失の低減を図ることができる。
As shown in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, by providing the
また、凹部48は、その凹部48が形成されていない状態でのポケット部44内面の面積の30%を超えることのない大きさとされているため、保持器40の強度を保つ状態でトルク損失の低減を図ることができる。
In addition, since the
図1に示すように、第1波形分割保持器41のポケット部44に形成された凹部48をピッチ円PCより内径側とし、第2波形分割保持器42のポケット部44に形成された凹部48をピッチ円PCより外径側とすることにより、これら凹部48の形成部位はボール31の周速の速い位置であり、その位置での油膜の剪断抵抗が低減されることになる。このため、ボール31のピッチ円PC上に凹部48を形成する場合に比較して、ボールの回転抵抗も小さくなり、トルク損失をより少なくすることができる。
As shown in FIG. 1, the
図2および図3では、第1波形分割保持器41のポケット部44に形成された凹部48をピッチ円PCより内径側とし、第2波形分割保持器42のポケット部44に形成された凹部48をピッチ円PCより外径側としたが、第1波形分割保持器41のポケット部44に形成された凹部48をピッチ円PCより外径側とし、第2波形分割保持器42のポケット部44に形成された凹部48を、図4に示すように、ピッチ円PCより内径側としてもよい。
2 and 3, the
図2では、凹部48をボール非接触部としたが、ボール非接触部は凹部48に限定されるものではない。図5および図6では、第1波形分割保持器41および第2波形分割保持器42のポケット部44それぞれに、保持器周方向に長いスロット50を形成し、そのスロット50をボール非接触部としている。このスロット50は、図2に示す凹部48と同一の大きさとされている。
In FIG. 2, the
上記のように、スロット50をボール非接触部とすると、ボール31とポケット46の内面間での潤滑油の流動性を高めることができるため、油膜の剪断抵抗を小さくすることができ、軸受のトルク損失をより少なくすることができる。
As described above, when the
図5および図6では、第1波形分割保持器41のポケット部44に形成されたスロット50をピッチ円PCより内径側とし、第2波形分割保持器42のポケット部44に形成されたスロット50をピッチ円PCより外径側としたが、第1波形分割保持器41のポケット部44に形成されたスロット50をピッチ円PCより外径側とし、第2波形分割保持器42のポケット部44に形成されたスロット50を、図7に示すように、ピッチ円PCより内径側としてもよい。
5 and 6, the
図8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。
FIG. 8 shows a bearing device that rotatably supports a
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。
In the bearing device, when the rotation is transmitted from the driving side
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。
At this time, a thrust force is also applied to the
実施の形態では、ボール31の球径dに対する肩高さH1の比率H1/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。
In the embodiment, since the ratio H 1 / d of the shoulder height H 1 to the ball diameter d of the
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波形分割保持器
42 第2波形分割保持器
44 ポケット部
45 結合板部
46 ポケット
48 凹部(ボール非接触部)
50 スロット(ボール非接触部)
60 ヘリカルギヤ
61 シャフト
A 深みぞ玉軸受
11
50 slots (ball non-contact part)
60
Claims (8)
前記ポケット部のそれぞれ内面に、前記ボールの外周球面に対して非接触とされるボール非接触部を設け、そのボール非接触部の面積を、ボール非接触部が形成されていない状態でのポケット部内面の面積の15〜30%としたことを特徴とする深みぞ玉軸受。 An outer ring having a raceway groove on the inner diameter surface, an inner ring having a raceway groove on the outer diameter surface, a ball incorporated between the raceway groove of the outer ring and the raceway groove of the inner ring, and a cage for holding the ball, The height of at least one of the shoulder on one side of the raceway groove in the outer ring and the shoulder on the other side of the raceway groove in the inner ring is made higher than the height of the shoulder on the other side of the outer ring and the shoulder on one side of the inner ring, When the shoulder height of the high shoulder is H 1 and the ball diameter is d, the ratio H 1 / d of the shoulder height H 1 to the ball diameter d is 0.25 to 0.50. The cage is composed of a pair of corrugated cages having a plurality of hemispherical pockets spaced apart in the circumferential direction, and the pair of corrugated cages is arranged between adjacent pockets. The band-plate-shaped coupling plate portions formed on each other overlap, and the hemispherical pocket portions are for ball accommodation In ball bearings each deep coupled together in combination to form the shape of the pocket,
Provided on each inner surface of the pocket portion is a ball non-contact portion that is not in contact with the outer peripheral spherical surface of the ball, and the area of the ball non-contact portion is a pocket in a state where the ball non-contact portion is not formed. A deep groove ball bearing characterized by being 15 to 30% of the area of the inner surface of the part.
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。 In a bearing device in which a shaft provided with a helical gear is rotatably supported by a pair of rolling bearings partially immersed in an oil bath,
The bearing device, wherein the pair of rolling bearings comprises the deep groove ball bearing according to any one of claims 1 to 7.
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