JP2014500466A - ボールベアリングのためのボールを保持したケージならびに深溝型ボールベアリング - Google Patents

Abstract

本発明は、ボールベアリングユニットのためのケージであって、中央平面（Ｐ）に関して対称であるとともに互いに連結された２つのケージ半体（５１，５２）を具備している。各ケージ半体は、環状ボディ（５３）を備えている。各ケージ半体が、２つの同心的な周縁方向に連続した径方向リッジ（５６，５７）を備え、第１リッジ（５６）が、径方向外向きに延出されていて、ベアリングユニットの外側リングに形成されたグルーブ（２５）に対してシール的に係合し、第２リッジ（５７）が、径方向内向きに延出されていて、ベアリングユニットの内側リングに形成されたグルーブ（３５）に対してシール的に係合する。

Description

本発明は、ボールベアリングのための、ボールを保持したケージに関するものである。本発明は、また、当該技術分野においてＤＧＢＢ（deep groove ball bearing）という略語で公知であるような、深溝型ボールベアリングに関するものである。

公知のベアリングユニットは、ボールを保持したケージを備えている。ケージは、互いに連結された対称的な２つのケージ半体から構成されている。ケージ半体の各々は、対向したケージ半体に対しての相互連結手段を有しているとともに、複数の部分球形キャビティを提供する。これら複数の部分球形キャビティは、対向したケージ半体の部分球形キャビティに対して、軸対称に対向している。これにより、双方のケージ半体の複数の部分球形キャビティによって、ボール保持ポケットが形成されている。

本明細書には、先行技術文献は記載されていない。

本発明の一般的な目的は、上記タイプのケージおよびベアリングを提供することであり、組立手順をより容易なものとしさらにより経済的とすることである。本発明の他の目的は、シールを改良するとともに、ベアリングユニット内における潤滑性グリースの分散度合いを改良することである。

上記の目的や他の目的や利点は、以下の説明によって明瞭となるように、請求項１に規定されたケージによって、本発明により得られる。本発明の他の見地においては、請求項１４に規定されたベアリングユニットが提供される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に規定されている。特許請求の範囲の記載は、本明細書の一部と見なされる。

本発明を何ら限定するものではない好ましい実施形態について、添付図面を参照しつつ、以下において説明する。

本発明の一実施形態によるケージを備えたベアリングユニットを部分的に示す軸線方向断面である。 図１のベアリングユニットの外側リングを部分的に示す軸線方向断面である。 図２における細部２Ａを詳細に示す拡大図である。 図２における細部２Ｂを詳細に示す拡大図である。 図１のベアリングユニットの内側リングを部分的に示す軸線方向断面である。 図３における細部３Ａを示す拡大図である。 図１のベアリングユニットを示す斜視図であり、図示の簡略化のために、外側リングの図示が省略されている。 図４のベアリングユニットを示す図であり、ケージの一部の図示が省略されている。 図１のベアリングユニットを、軸線方向平面に沿って示す断面図である。

本発明の実施形態に関する詳細な説明を行う前に、本発明が、以下に説明する各部材や添付図面に図示された各部材に関しての細部や用途に限定されないことを強調しておく。本発明は、様々な用途に応用することができる。以下における用語は、説明の目的のためだけのものであり、本発明を何ら限定するものではない。「有している」や「備えている」や「形成する」等という用語の使用は、関連する部材に関するだけでなく、均等物にも関するものである。

まず最初に、図１に示すように、ボールベアリングユニット１０は、固定外側リング２０と、回転軸線Ｘまわりに回転可能とされた内側リング３０と、外側リングと内側リングとの間に介装された一組をなす複数のボール４０と、ボールを保持したケージ５０と、を備えている。ベアリングユニット１０は、深溝型ボールベアリング（ＤＧＢＢ，deep groove ball bearing）ユニットである。

ケージ５０は、互いに連結された２つのケージ半体５１，５２から構成されている。ケージ半体どうしは、有利には、互いに同一のものであり、ベアリングを通過する径方向中央平面Ｐに関して実質的に対称的に配置されている。径方向中央平面Ｐ上には、複数のボール４０の各中心Ｃが位置している。ケージ半体は、好ましくは、例えばＰＡ６６（ポリアミド６６）やポリヘキサメチレンジアミンといったような、プラスチック材料から形成されている。このような材料は、保持ケージの製造のために既に使用されている。それは、頻繁に使用した場合であっても耐磨耗性であるからであり、摩擦係数が小さいからであり、成形性が良好であるからであり、劣化しにくいからである。プラスチック材料の代替材料としては、例えばスチールといったような金属材料を使用することができる。

ケージ半体どうしが対称的であることのために、説明する一方の部材と説明されない他方の部材とが同一であるためあるいは実質的に同一であるため、以下の説明は、一方の部材に関して行う。ケージ半体の各々は、完全に組み立てられた状態とされたベアリングユニットにおいてケージが配置された状況において軸線方向外面を規定する一側面を有したベース環状ボディ５３を有している。ケージ半体の各々は、軸線方向外面上においてフラットな径方向表面５４を形成している。径方向表面５４は、使用時には、好ましくは、外側リングおよび内側リングの各側面２１，３１に対して面一に配置される。環状グルーブ５５が、ケージ半体のうちの軸線方向外面内において中央位置に形成されている。これにより、ケージ半体のフレキシブルさをさらに増大させることができ、後述するように、ベアリング上へのケージ半体の取付をさらに容易なものとすることができる。

本明細書の全般にわたって、および、特許請求の範囲の全般にわたって、例えば「軸線方向」や「径方向」といったような位置や方向を表す用語は、ベアリングユニットの回転軸線Ｘに対するものとして理解されたい。

径方向の内面上においては、外側リング２０は、中央ボールレース２２を有している。中央ボールレース２２の両側には、軸線方向外向きに深くなる円錐表面２４（図２Ｂ）を有した中間環状グルーブ２３と、ベアリングの軸線方向外寄りに配置された好ましくは円錐台形状（図２Ａ）とされた側方環状グルーブ２５と、が設けられている。

側方環状グルーブ２５は、内側ボールレース３２の両サイドにおいて内側リングの径方向外表面に形成された側方環状グルーブ３５（図３，図３Ａ）に対して、径方向において位置合わせされている。

ケージ半体の各々は、２つの径方向リッジを備えている。２つの径方向リッジは、実質的に同心円的であり、周縁が連続的である。第１リッジ５６は、径方向外向きに突出しており、外側リングに形成された側方グルーブ２５に対して係合しており、ラビリンスシール機能を提供している。第２リッジ５７は、径方向内向きに突出しており、内側リングに形成された側方グルーブ３５に対してシール的に係合している。リッジ５６，５７は、それぞれ対応するエッジ５８，５９から延出されている。エッジ５８，５９は、環状ボディ５３の径方向内周縁および径方向外周縁から軸線方向内向きに突出している。この構成は、エッジ５８，５９に対して、より大きなフレキシブルさを付与する。これにより、２つのケージ半体を、取付グルーブ２５，３５内へとスナップ嵌合することができる。

軸線方向の内側面においては、ケージ半体は、ボールに向けて開口した環状レセプタクル６０，６１を有している。レセプタクル６０，６１の機能は、潤滑性グリースの一時的な集積のためのリザーバとして機能することである。レセプタクルは、ボールに向けて開口している。レセプタクルの円錐表面６２，６３は、ボールレースに向けて深くなっている。これにより、ボールレースに向けておよび中間グルーブ２３に向けて、潤滑性グリースの再分散を促進することができる。

軸線方向の内側面上においては、言い換えれば、使用時にボールに対して対面する面上においては、各ケージ半体のベース環状ボディ５３は、複数の部分球形キャビティ６４を提供する。複数の部分球形キャビティ６４の各々は、それぞれが凹面６６を有した一対をなす軸線方向突起６５によって形成されている。凹面６６は、互いに同じ理想的な球面を形成しており、対をなして対向している。２つのケージ半体の球形の座は、組み立てられた状況においては、軸線方向において互いに対向している。球形の座は、ベアリングリングのレース２２，３２の間において等間隔でもって、ボール４０を保持するための複数の部分球形ポケットを形成する。各ポケットは、径方向中央平面Ｐ上にその中心Ｃを有した球面の各部分である。

加えて、各ケージ半体のベース環状ボディ５３の軸線方向内側面からは、複数の軸線方向連結突起６７が延出されている。これら突起６７は、軸線方向突起６５がなす対に対して、交互的に配置されている。連結突起６７の各々は、組み立てられた状況においてボールを保持するためのポケットを形成し得るよう構成された複数の球形凹状座を有している。凹状座６８の両サイドにおいては、周縁方向において、各連結突起は、対向するケージ半体に対しての連結のための相互連結手段を有している。図示された格別の実施形態においては、相互連結手段は、軸線方向に突出するピン６９と、ピン６９を有利にはスナップロックし得る対応凹所７０と、から構成されている。

図４に示すように、組み立てられた状況においては、突起６５，６７の軸線方向端部表面どうしは、互いに接触しており、ベアリングの径方向中央平面Ｐ内に位置している。

各ケージ半体は、２つの突起６５，６７の間に、周縁方向に連続した部分７２を有している。部分７２は、ケージ半体のベース環状ボディの軸線方向内側面から軸線方向に延出されている。部分７２の延出長さは、突起６５，６７の軸線方向延出長さよりも、短いものとされている。部分７２は、好ましい実施形態においては、台形ピラミッド形状のものとされ、他の突起６５，６７よりも軸線方向に短いものであり、したがって、他の突起６５，６７と組み合わされておよび対向するケージ半体の同様の構成と組み合わされて、複数の径方向通路７３を形成する。これら通路は、ケージと内側ボールレースとの間に配置された環状スペースを、ケージと外側ボールレースとの間に配置された環状スペースに対して、直接的に流体連通させる。双方の環状スペースは、公知なように、潤滑性グリースによって充填される。

ベアリング内における潤滑性グリースの流通を促進し得るよう、これにより、潤滑性グリースの分散を確保し得るよう、部分７２は、傾斜した対として設けられた斜めに傾斜した表面７４を有している。これにより、軸線方向外向きに大きくなっている。ケージの回転時に発生する遠心力に基づいて、潤滑性グリースの流通をさらに促進させ得るよう、傾斜表面７４は、わずかに凹状とされている。

理解されるように、潤滑性グリースの流出を防止するためのシール部材として機能するケージの存在のおかげで、および、ベアリング内への汚染物質の流入を防止するためのシール部材として機能するケージの存在のおかげで、ベアリングの内側リングと外側リングとの間の環状ギャップをシールする目的でベアリングの両サイドに従来は設けられていた２つのシール用シールドを、省略することができる。ケージ半体によって形成されたリッジ５６，５７のために、ベアリングユニットは、有利には、他の特殊なシール手段を設ける必要なく、構成することができる。

２つのシール用シールドを設けなくてよいことのために、製造時間や製造コストや組立時間や組立コストを直接的に低減することができる。さらなるコスト低減や材料の節約や重量の低減が得られる。なぜなら、とりわけケージ半体のための取付グルーブ２５が形成される領域において、各ケージ半体を収容するのに必要なスペースを形成するに際し、内側リングの外径を低減し得るからである。ベアリングの外側リングにおいても、対応する材料の節約および重量の低減が得られる。外側リングの内径は、側方領域において増大する。これにより、ケージ半体の径方向外側部材を受領することができる。

１０ ボールベアリングユニット
２０ 外側リング
２２ 径方向外側レース
２５ グルーブ
３０ 内側リング
３２ 径方向内側レース
３５ グルーブ
４０ ボール
５０ ケージ
５１ ケージ半体
５２ ケージ半体
５３ 環状ボディ
５５ 環状グルーブ
５６ 径方向リッジ、第１リッジ
５７ 径方向リッジ、第２リッジ
５８ エッジ
５９ エッジ
６０ 環状レセプタクル
６１ 環状レセプタクル
６２ 円錐表面
６３ 円錐表面
６４ 部分球形キャビティ
６５ 軸線方向突起、第１の軸線方向突起
６６ 凹面、部分球形キャビティ
６７ 軸線方向突起、第２の軸線方向突起
６８ 部分球形キャビティ
６９ 連結手段、ピン
７０ 連結座、凹所
７２ 部分
７３ 径方向通路
７４ 傾斜した表面
Ｃ 中心
Ｐ 径方向中央平面

Claims (17)

1. ボールベアリングユニットのためのケージであって、
   −前記ベアリングの径方向中央平面（Ｐ）内に中心（Ｃ）を有した球面を形成する複数のポケットと；
   −前記中央平面（Ｐ）に関して対称な２つのケージ半体（５１，５２）であるとともに、互いに連結され、各ケージ半体が、環状ボディ（５３）と、複数の部分球形キャビティ（６４，６６，６８）と、を備え、一方のケージ半体の部分球形キャビティが、対向した他方のケージ半体の部分球形キャビティに対して軸線方向に対向しており、これにより、前記ポケットを形成している、２つのケージ半体（５１，５２）と；
   −前記２つのケージ半体を互いに連結するために、各ケージ半体に設けられた連結手段（６９，７０）と；
   を具備し、
   前記各ケージ半体（５１，５２）が、２つの同心的な周縁方向に連続した径方向リッジ（５６，５７）を備え、
   前記径方向リッジどうしが、前記環状ボディ（５３）から互いに逆向きに径方向に延出され、
   前記径方向リッジのうちの第１リッジ（５６）が、径方向外向きに延出されていて、前記ベアリングユニットの外側リングに形成されたグルーブ（２５）に対してシール的に係合し、
   前記径方向リッジのうちの第２リッジ（５７）が、径方向内向きに延出されていて、前記ベアリングユニットの内側リングに形成されたグルーブ（３５）に対してシール的に係合することを特徴とするケージ。
2. 請求項１記載のケージにおいて、
   前記第１リッジ（５６）が、前記環状ボディ（５３）の径方向外側周縁部分から軸線方向内向きに突出したエッジ（５８）から延出され、
   前記第２リッジ（５７）が、前記環状ボディ（５３）の径方向内側周縁部分から軸線方向内向きに突出したエッジ（５９）から延出されていることを特徴とするケージ。
3. 請求項２記載のケージにおいて、
   前記各ケージ半体（５１，５２）が、前記中央平面（Ｐ）に向けて開口した２つの同心状の環状レセプタクル（６０，６１）を有し、
   前記環状レセプタクルが、前記エッジ（５８，５９）によって拘束され、
   前記環状レセプタクルが、潤滑性グリースのためのリザーバとして機能することを特徴とするケージ。
4. 請求項３記載のケージにおいて、
   前記環状レセプタクル（６０，６１）の各々が、前記エッジ（５８，５９）によって形成された円錐表面（６２，６３）を有し、
   前記円錐表面が、前記中央平面（Ｐ）に向けて深くなっていることを特徴とするケージ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のケージにおいて、
   複数の部分球形キャビティを形成する複数の軸線方向突起（６５，６７）が、前記中央平面（Ｐ）に向けて、前記各ケージ半体（５１，５２）の前記環状ボディ（５３）から延出され、
   少なくともいくつかの前記突起（６５，６７）が、部分（７２）によって連結され、
   この部分（７２）の軸線方向長さが、前記突起の軸線方向長さよりも短いものとされ、
   短いものとされた前記部分（７２）が、対向するケージ半体とともに、複数の径方向通路（７３）を形成することを特徴とするケージ。
6. 請求項５記載のケージにおいて、
   短いものとされた前記部分（７２）が、対をなして傾斜した表面（７４）を有し、これにより、軸線方向外向きに深くなっていることを特徴とするケージ。
7. 請求項６記載のケージにおいて、
   前記傾斜した表面（７４）が、凹状とされていることを特徴とするケージ。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載のケージにおいて、
   短いものとされた前記部分（７２）が、台形ピラミッド形状のものとされていることを特徴とするケージ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のケージにおいて、
   複数の部分球形キャビティを形成する複数の軸線方向突起（６５，６７）が、前記環状ボディ（５３）のうちの、前記中央平面（Ｐ）に対向した面から延出され、
   複数の部分球形キャビティを形成する複数の軸線方向突起（６５，６７）が、複数の第１の軸線方向突起（６５）と、複数の第２の軸線方向突起（６７）と、を備え、
   前記複数の第１の軸線方向突起（６５）が、互いに対をなして対向しつつ、同一の理想的な球面内に位置した複数の凹面（６６）を有し、
   前記複数の第２の軸線方向突起（６７）が、前記複数の第１の軸線方向突起（６５）と比較して、周縁方向においてより大きなものとされ、
   前記複数の第１の軸線方向突起（６５）と前記複数の第２の軸線方向突起（６７）とが、交互的に配置され、
   前記突起（６７）が、複数の球形キャビティを形成し、
   周縁方向においてこれらキャビティの両サイドには、対向するケージ半体どうしの相互連結のために、連結手段（６９）あるいは連結座（７０）が設けられていることを特徴とするケージ。
10. 請求項１または９記載のケージにおいて、
    前記相互連結手段が、軸線方向に突出するピン（６９）を有し、
    前記連結座（７０）が、前記ピン（６９）をスナップロックするための対応凹所を有していることを特徴とするケージ。
11. 請求項１０記載のケージにおいて、
    前記ピン（６９）が、弾性的な二股形状部材とされていることを特徴とするケージ。
12. 請求項９記載のケージにおいて、
    前記軸線方向突起（６５，６７）が、前記径方向中央平面（Ｐ）内に位置した軸線方向端部表面を有し、
    互いに対向するケージ半体の軸線方向突起の軸線方向端部表面どうしが、前記中央平面のところにおいて互いに接触していることを特徴とするケージ。
13. 請求項２記載のケージにおいて、
    環状グルーブ（５５）が、前記ケージ半体の前記環状ボディの軸線方向外表面に形成され、
    この環状グルーブが、径方向において、前記径方向外側周縁部分と前記径方向内側周縁部分との中間に位置していることを特徴とするケージ。
14. 特に深溝型ボールベアリングユニットといったようなボールベアリングユニット（１０）であって、
    径方向外側レース（２２）を提供する径方向内表面を有した外側リング（２０）と、
    径方向内側レース（３２）を提供する径方向外表面を有した内側リング（３０）と、
    径方向において前記径方向外側レース（２２）と前記径方向内側レース（３２）との間に介装された一組をなす複数のボール（４０）と、
    を具備し、
    前記ベアリングユニットが、請求項１〜１３のいずれか１項に記載されたケージ（５０）を具備し、
    前記ケージ半体（５１，５２）の各々が、径方向外側に位置した第１リッジ（５６）と、径方向内側に位置した第２リッジ（５７）と、を備え、
    前記第１リッジが、前記外側リング（２０）の前記径方向内表面に形成された周縁方向グルーブ（２５）に対して係合してラビリンスシール作用を提供し、
    前記第２リッジが、前記内側リング（３０）の前記径方向外表面に形成された周縁方向グルーブ（３５）に対して係合してラビリンスシール作用を提供することを特徴とするベアリングユニット。
15. 請求項１４記載のベアリングユニットにおいて、
    前記外側リング（２０）が、前記レース（２２）の両サイドのところに、前記レース（２２）と前記グルーブ（２５）との間に、中間環状グルーブ（２３）を有していることを特徴とするベアリングユニット。
16. 請求項１５記載のベアリングユニットにおいて、
    前記中間環状グルーブ（２３）が、径方向外向きに深くなる円錐表面（２４）を有していることを特徴とするベアリングユニット。
17. 請求項１５または１６記載のベアリングユニットにおいて、
    前記中間環状グルーブ（２３）が、軸線方向において、前記エッジ（５８）の前記円錐表面（６２）に対して隣接して配置され、これにより、前記レセプタクル（６０）から潤滑性グリースを受領することができることを特徴とするベアリングユニット。

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