JP2016173152A - 保持器および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗粉の発生を抑制することができる保持器およびそれを備えた転がり軸受を提供する。
【解決手段】複数の玉３の各々を保持可能に構成されている複数のポケット９を備えている。複数のポケット９は、周方向Ｐに沿って配置されており、複数の玉３の各々に対向するポケット面７Ａを含む。ポケット面７Ａは、玉３の周囲の一部を囲うように形成されている。ポケット９には、ポケット面７Ａに凹部２０が形成されており、凹部２０の内部には固形の潤滑剤２１が配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、保持器および転がり軸受に関する。

転がり軸受では、一般に保持器と保持器に転動可能に保持された転動体とが外輪と内輪との間に配置され、当該転動体がグリースなどの潤滑剤により潤滑された状態で使用される。

保持器に関して、ポケットの案内面にグリース溜りとなる凹部が形成されている保持器が提案されている（たとえば、特開２００６−２２６４４７号公報）

特開２００６−２２６４４７号公報

しかしながら、転がり軸受は、長期間使用されると、潤滑剤の劣化などにより潤滑状態が悪化する。この場合、転動体の周方向での進み遅れにより、保持器の案内面に摩耗が生じる。保持器の摩耗粉がグリースに混入されると、転がり軸受の潤滑状態はさらに悪化し、グリースの潤滑寿命が低下する。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、摩耗粉の発生を抑制することができる保持器およびそれを備えた転がり軸受を提供することである。

本発明に係る保持器は、転がり軸受において複数の転動体を保持する環状の保持器であって、複数の転動体の各々を保持可能に構成されている複数のポケットを備える。複数の前記ポケットは、周方向に沿って配置されており、複数の転動体の各々に対向する案内面を含む。案内面は、転動体の周囲の一部を囲うように形成されている。前記ポケットには、前記案内面に凹部が形成されている。前記凹部の内部には固形の潤滑剤が配置されている。

本発明に依れば、摩耗粉の発生を抑制することができる保持器およびそれを備えた転がり軸受を提供することができる。

実施の形態１に係る転がり軸受を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る保持器を説明するための斜視図である。 実施の形態１に係る保持器を説明するための部分断面図である。 実施の形態１に係る保持器に形成された凹部を説明するための斜視図である。 実施の形態１に係る保持器の変形例を説明するための斜視図である。 実施の形態２に係る保持器を説明するための部分断面図である。 実施の形態２に係る保持器に形成された凹部を説明するための斜視図である。 実施の形態２に係る保持器の変形例を説明するための斜視図である。 実施の形態２に係る保持器の他の変形例を説明するための斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１〜図４を参照して、実施の形態１に係る保持器１および転がり軸受１０について説明する。図１は、実施の形態１に係る玉軸受としての転がり軸受１０を説明するための断面図である。図２は、図１に示す転がり軸受１０の保持器１を説明するための斜視図である。図３は、図２に示す保持器１の一部分についての保持器１の周方向に沿った断面図である。図４は、図３に示す保持器１に形成されている凹部２０を説明するための斜視図である。なお、図１および図２において、凹部２０および固形の潤滑剤２１の図示は省略する。

図１を参照して、転がり軸受１０は、保持器１と、複数の玉３と、外輪４と、内輪５とを有している。外輪４および内輪５は、外輪４の中心と内輪５の中心とが点Ｏ２で一致するように配置されている。外輪４は点Ｏ２を中心とする径方向Ｒにおいて内輪５の外周側に配置されている。外輪４と内輪５との間には複数の玉３が配置されている。複数の玉３は、点Ｏ２を中心とする周方向Ｐに沿って等間隔に配置されている。複数の玉３の中心Ｏ１は、外輪４および内輪５の中心Ｏ２と径方向Ｒにおいて連なるように設けられている。

外輪４の内周と内輪５の外周との間に形成された環状空間の軸方向両端の開口は、外輪４の内周両端部に取付けられたシールド板などの密封板（図示しない）により閉鎖される場合と閉鎖されない場合があり、その環状空間に潤滑用グリースが封入されている。なお内輪５はモータのロータとともに回転するように構成されており、ロータに接続された軸６に嵌められている。

複数の玉３のそれぞれは保持器１により保持されている。具体的には、複数の玉３は、保持器１に設けられているポケット９（図２および図３参照）内にそれぞれ１つずつ配置されて保持されている。なお、転がり軸受１０には、グリースなどの潤滑剤が充填されており、外輪４および内輪５の軌道面や保持器１の案内面上には潤滑剤による被覆膜が形成されている。

図２および図３を参照して、保持器１は、径方向Ｒおよび周方向Ｐとする環状に設けられている。保持器１は、２枚の環状体１ａ、１ｂから成る。２枚の環状体１ａ、１ｂの各々は、弧状のポケット壁部７と、そのポケット壁部７の端部から周方向Ｐに延びる結合板部８とが周方向Ｐに交互に形成された波形の形状を有している。環状体１ａ，１ｂは、たとえば冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）をプレス加工して作成されている。

ポケット壁部７の内周には玉３の外周に沿うように、案内面としてのポケット面７Ａが形成されている。ポケット面７Ａは、玉３の外周面の一部を囲うように形成されている。すなわち、ポケット面７Ａは、玉３において外輪４および内輪５の軌道面のそれぞれと接している２つの部分に挟まれており、該軌道面に接していない部分を囲むように半リング状に形成されている。

結合板部８には、ポケット壁部７のポケット面７Ａに連なる結合面８Ａが形成されている。結合板部８にはピン孔１１が形成されている。ピン孔１１は、リベット１２を挿入可能に設けられている。

上記２枚の環状体１ａ、１ｂは、各ポケット面７Ａおよび各結合面８Ａが互いに対向するように組み合わされた状態でピン孔１１に挿入されたリベット１２の先端が加締められることにより、連結されて保持器１を構成している。その結果、互いに対向するポケット面７Ａ間にリング状のポケット９が形成される。ポケット９は、保持器１において、周方向Ｐに沿って複数配置されている。ポケット９において、ポケット面７Ａは点Ｏ１を中心とする周方向Ｑに沿って延びる円周面の一部を形成している。ポケット面７Ａと点Ｏ１との距離は、玉３の半径より大きい。

ポケット面７Ａは、周方向Ｐにおいて一方端部７Ａ１と他方端部７Ａ２を有している。一方端部７Ａ１および他方端部７Ａ２は、ポケット壁部７と結合板部８との境界部分である。

各ポケット９には、ポケット面７Ａに対して凹んでいる凹部２０が形成されている。凹部２０の深さは、任意の深さとすることができるが、たとえば０．４ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることができる。凹部２１の延在方向に垂直な方向での断面形状は、任意の形状とすることができ、たとえば四角形状、Ｕ字形状、またはＶ字形状などとすることができる。

凹部２０の内部には固形の潤滑剤２１が配置されている。潤滑剤２１は、固体の潤滑剤であり、たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、ポリルーブ（登録商標）などからなる群から選択される少なくとも１つである。潤滑剤２１は、凹部２０の深さと同等以上の厚みを有しているのが好ましい。

実施の形態１において、凹部２０は、環状体１ａ，１ｂの１つのポケット壁部７において周方向Ｑに１つ形成されている。好ましくは、ポケット９の中心Ｏ１と凹部２０とを通る直線Ｌ１と、ポケット９の中心Ｏ１を通る周方向Ｐの接線Ｌ２とが成す最小角度θ１が１０°以下である。ここで、保持器１においてポケット９の中心Ｏ１とは、上述した転がり軸受１０において玉３の中心Ｏ１が配置されるべき点をいう。つまり、凹部２０は、接線Ｌ２に対し周方向Ｑにおいて１０°以下にあるポケット面７Ａ上に形成されている部分を含む。

より好ましくは、ポケット９の中心Ｏ１と凹部２０とを通る直線Ｌ１と、ポケット９の中心Ｏ１を通る周方向Ｐの接線Ｌ２とが成す最大角度θ２が１０°超えである。最大角度θ２は、たとえば１８０°から最小角度θ１を引いた値である。凹部２０は、周方向Ｑにおいて点Ｏ１に対して接線Ｌ２と成す角度が１０°以下であるポケット面７Ａ上に形成されている部分と、該角度が１０°超えであるポケット面７Ａ上に形成されている部分とを有し、それらが周方向Ｑにおいて接続されているのが好ましい。

このとき、凹部２０は、ポケット面７Ａ上において周方向Ｐに沿って延びるように形成されている。ここで、凹部２０が周方向Ｐに沿って延びるように形成されているとは、凹部２０が周方向Ｐにおける１点と他の１点との間を繋ぐように形成されていることをいう。凹部２０は、ポケット面７Ａの面内方向において周方向Ｑに沿って延びるように形成されていることにより、周方向Ｐに沿って延びるように形成されている。このとき、凹部２０は、周方向Ｑにおける幅の方がポケット面７Ａの面内方向における他の方向（たとえば径方向Ｒ）における幅よりも広い。凹部２０は、たとえばポケット面７Ａの周方向Ｐにおける一方端部７Ａ１から他方端部７Ａ２にまで延びるように形成されている。なお、ポケット９の中心Ｏ１と一方端部７Ａ１または他方端部７Ａ２とを通る直線と、ポケット９の中心Ｏ１を通る周方向Ｐの接線Ｌ２とが成す角度は１０°以下である。

ポケット壁部７の一方端部７Ａ１および他方端部７Ａ２には、ポケット面７Ａに対して凹んでいる溝部２２が形成されていてもよい。溝部２２は、ポケット９と接続されている。溝部２２は、たとえば径方向Ｒに延びるように形成されている。言い換えると、溝部２２は、たとえば径方向Ｒにおける幅が周方向Ｑにおける幅よりも広い。溝部２２は、たとえばグリース溜りとして機能し得る。この場合、溝部２２は、ポケット９の中心Ｏ１と溝部２２とを通る直線と接線Ｌ２との成す最大角度が１０°未満となるように形成されていればよい。このとき、凹部２０は、溝部２２とポケット面７Ａとの境界部分である一方端部７Ａ１および他方端部７Ａ２の間に延びるように形成されており、溝部２２と隣接するように設けられている。

図４に示されるように、凹部２０は、環状体１ａ，１ｂの１つのポケット壁部７において径方向Ｒに１つ形成されていてもよいし、図５に示されるように、径方向Ｒに複数形成されていてもよい。複数の凹部２０は、互いに平行に形成されていてもよい。凹部２０の径方向Ｒにおける幅は、任意の大きさとすることができるが、たとえば１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。隣い合う凹部２０の間隔は、任意の大きさとすることができるが、たとえば２ｍｍ以上である。

次に、実施の形態１に係る保持器１の作用効果について説明する。保持器１は、転がり軸受１０において複数の玉３を保持する環状の保持器であって、複数の玉３の各々を保持可能に構成されている複数のポケット９を備えている。複数のポケット９は、周方向Ｐに沿って配置されており、複数の玉３の各々に対向するポケット面７Ａを含む。ポケット面７Ａは、玉３の周囲の一部を囲うように形成されている。ポケット９には、ポケット面７Ａに凹部２０が形成されており、凹部２０の内部には固形の潤滑剤２１が配置されている。

このようにすれば、保持器１を備える転がり軸受１０においてグリースなどの潤滑剤の劣化が生じた場合にも、保持器１の案内面としてのポケット面７Ａに面するように凹部２０内に固形の潤滑剤２１が配置されているため、玉３が保持器１の案内面の一部と接する場合に、保持器１の案内面の摩耗および摩耗粉（鉄粉）の発生を抑制することができる。また、摩耗粉の発生が抑制されることにより、摩耗粉が混入することによるグリースなどの潤滑剤の劣化を抑制することができる。これにより、実施の形態１に係る保持器１および転がり軸受１０は、高い耐久性が要求される転がり軸受用保持器および転がり軸受に好適であり、たとえば鉄道車両の主電動機用玉軸受に好適である。

径方向Ｒから見た場合にポケット９の中心Ｏ１と凹部２０とを通る直線Ｌ１と、ポケット９の中心Ｏ１を通る周方向Ｐの接線Ｌ２とが成す最小角度θ１は１０°以下であるのが好ましい。このようにすれば、保持器１には、転がり軸受１０において玉３が周方向Ｐに沿って転動する際に、ポケット面７Ａにおいて玉３と接触する頻度の高い領域に凹部２０が形成されている。そのため、玉３がポケット面７Ａにおける凹部２０以外の部分（たとえば鋼製の部分）と接触して摩耗粉が発生することをより効果的に抑制することができる。

ポケット９の中心Ｏ１と凹部２０とを通る直線Ｌ１と、ポケット９の中心Ｏ１を通る周方向Ｐの接線Ｌ２とが成す最大角度は１０°超えであるのが好ましい。このようにすれば、ポケット面７Ａにおいて接線Ｌ２に対して１０°以内に位置する領域上から当該接線Ｌ２に対して１０°超えの角度となる領域にまで広がるように凹部２０が広く形成されているため、玉３と固形の潤滑剤２１との接触可能領域を大きくすることができ、転がり軸受１０において保持器１のポケット面７Ａの摩耗をより効果的に抑制することができる。

凹部２０は、ポケット面７Ａ上において周方向Ｐに沿って延びるように形成されているのが好ましい。このようにすれば、周方向Ｐに沿って固形の潤滑剤２１が内部に充填された凹部２０が広く形成されているため、玉３と固形の潤滑剤２１との接触可能領域を大きくすることができ、転がり軸受１０において保持器１のポケット面７Ａの摩耗をより効果的に抑制することができる。

図３および図４に示されるように、凹部２０は、ポケット面７Ａの周方向Ｐにおける一方端部７Ａ１から他方端部７Ａ２にまで延びるように形成されているのが好ましい。このようにすれば、周方向Ｐに沿って凹部２０がより広く形成されているため、玉３と固形の潤滑剤２１との接触領域を大きくすることができ、転がり軸受１０において保持器１のポケット面７Ａの摩耗をより効果的に抑制することができる。

図５に示されるように、凹部２０は、ポケット面７Ａ上において保持器１の径方向Ｒに複数形成されていてもよい。このようにすれば、径方向Ｒに沿って玉３が変位した場合でも、玉３と固形の潤滑剤２１との接触可能領域を確保することができ、転がり軸受１０において保持器１のポケット面７Ａの摩耗をより効果的に抑制することができる。

（実施の形態２）
次に、図６および図７を参照して、実施の形態２に係る保持器１について説明する。図６は、実施の形態２に係る保持器１の一部分についての保持器１の周方向に沿った断面図である。図７は、図６に示す保持器１に形成されている凹部２０を説明するための斜視図である。実施の形態２に係る保持器１は、基本的には実施の形態１に係る保持器１と同様の構成を備えるが、凹部２０が環状体１ａ，１ｂの１つのポケット壁部７において周方向Ｑに複数形成されている点で異なる。

複数の凹部２０は、たとえばポケット面７Ａ上において周方向Ｐに沿って延びるように形成されている。このとき、凹部２０の周方向Ｐにおける一方の端部とポケット９の中心Ｏ１とを通る直線と、凹部２０の周方向Ｐにおける他方の端部とポケット９の中心Ｏ１とを通る直線との成す角度は、９０°未満である。言い換えると、最大角度θ２は、たとえば最小角度θ１に９０°より小さい角度を足した値である。

このようにしても、実施の形態２に係る保持器１および該保持器１を備える転がり軸受１０は、凹部２０の内部に固形の潤滑剤２１が配置されていることにより、実施の形態１に係る保持器１および転がり軸受１０と同様の効果を奏することができる。

実施の形態２における上記以外の説明は、実施の形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。

図７に示されるように、凹部２０は、環状体１ａ，１ｂの１つのポケット壁部７において径方向Ｒに１つ形成されていてもよい。図８に示されるように、凹部２０は、径方向Ｒにも間隔を隔てて（たとえば互いに平行に延びるように）複数形成されていてもよい。つまり、複数の凹部２０は、径方向Ｒおよび周方向Ｑにおいてそれぞれ間隔を隔てて形成されていてもよい。

また、図９に示されるように、凹部２０は、ポケット面７Ａ上において径方向Ｒに沿って延びるように形成されていてもよい。言い換えると、凹部２０は、径方向Ｒにおける幅が周方向Ｑにおける幅よりも広くなるように設けられていてもよい。このとき、図９に示されるように、凹部２０は、環状体１ａ，１ｂの１つのポケット壁部７において径方向Ｒに複数形成されていてもよいし、１つ形成されていてもよい。

このようにしても、実施の形態２に係る保持器１と同様の効果を奏することができる。
以上のように本発明の実施形態について説明を行なったが、上述の各実施形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、高い耐久性が要求される転がり軸受用保持器および転がり軸受に特に有利に適用される。

１ 保持器、１ａ，１ｂ 環状体、３ 玉、４ 外輪、５ 内輪、６ 軸、７ ポケット壁部、７Ａ ポケット面、７Ａ１ 一方端部、７Ａ２ 他方端部、８ 結合板部、９ ポケット、１０ 転がり軸受、２０ 凹部、２１ 潤滑剤、２２ 溝部。

Claims (8)

1. 転がり軸受において複数の転動体を保持する環状の保持器であって、
   複数の転動体の各々を保持可能に構成されている複数のポケットを備え、
   複数の前記ポケットは、周方向に沿って配置されており、複数の転動体の各々に対向する案内面を含み、
   前記案内面は、転動体の周囲の一部を囲うように形成されており、
   前記ポケットには、前記案内面に凹部が形成されており、
   前記凹部の内部には固形の潤滑剤が配置されている、保持器。
2. 前記ポケットの中心と前記凹部とを通る直線と、前記ポケットの中心を通る前記周方向の接線とが成す最小角度が１０°以下である、請求項１に記載の保持器。
3. 前記ポケットの中心と前記凹部とを通る直線と、前記ポケットの中心を通る前記周方向の接線とが成す最大角度が１０°超えである、請求項２に記載の保持器。
4. 前記凹部は、前記案内面上において前記周方向に沿って延びるように形成されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の保持器。
5. 前記凹部は、前記案内面の前記周方向における一方端部から他方端部にまで延びるように形成されている、請求項４に記載の保持器。
6. 前記凹部は、前記案内面上において前記保持器の径方向に沿って延びるように形成されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の保持器。
7. 前記凹部は、前記案内面上において前記保持器の径方向に複数形成されている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の保持器。
8. 内輪と、
   前記内輪の外周側に配置された外輪と、
   前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体と、
   複数の前記転動体を保持する環状の保持器とを備え、
   前記保持器は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の保持器である、転がり軸受。

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