JP2017057876A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心力によって保持器の柱部が径方向外側に弾性変形しても、ポケットと転動体とが詰まった状態となるのを防ぐ。
【解決手段】転がり軸受１０は、内輪１１と、外輪１２と、複数の玉１３と、保持器１４とを備えている。保持器１４は、一対の円環部１５ａ，１５ｂ及び複数の柱部１６を有し、円環部１５ａ，１５ｂの間であって周方向で隣り合う柱部１６の間が玉１３を収容するポケット１７となる。保持器１４は、軸方向に二分割されている一対の分割体４０ａ，４０ｂを有し、分割体４０ａ，４０ｂそれぞれは、連結されることにより柱部１６を構成する連結部を有している。柱部１６の径方向内側面１８にポケット１７に沿って凹部５０が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、両抱きタイプの保持器を備えている転がり軸受に関する。

転がり軸受の内輪及び外輪の間に設けられている転動体を保持する保持器として、いわゆる片抱きタイプの保持器（冠形の保持器）が知られている。このタイプの保持器は、転動体の軸方向一方側に位置する円環部と、この円環部から軸方向他方側に延びている複数の柱部とを有しており、周方向で隣り合う柱部の間が転動体を収容するポケットとなる。

このような片抱きタイプの保持器を備えた転がり軸受が高速で回転すると、遠心力によって柱部（特に先端部側）が弾性変形し、柱部の径方向内側部と玉とが干渉して転がり軸受の回転トルクが増大したり、転がり軸受が焼き付いたりするおそれがある。

一方、高速回転の条件下であっても柱部の変形を抑えることが可能となる両抱きタイプの保持器も知られている（例えば、特許文献１参照）。図９に示すように、両抱きタイプの保持器９０は、一対の円環部９６ａ，９６ｂと、これら円環部９６ａ，９６ｂを繋ぐ複数の柱部９９を有しており、これら円環部９６ａ，９６ｂの間であって周方向で隣り合う一対の柱部９９，９９の間が転動体を保持するポケット９４となる。

図９に示す保持器９０は、円環状である一対の分割体９１ａ，９１ｂを連結することによって構成されている。分割体９１ａ（９１ｂ）は、円環部９６ａ（９６ｂ）と、この円環部９６ａ（９６ｂ）から軸方向に延びている連結部９８ａ（９８ｂ）とを有しており、両側の連結部９８ａ，９８ｂが連結されることにより柱部９９が構成される。なお、連結部９８ａ，９８ｂの連結は、一方の連結部９８ａに形成されている爪部が、他方の連結部９８ｂに形成されている凹部に係合することによって行われる。

特開２００９−１６８１１０号公報

前記のような両抱きタイプの保持器であっても、軸受が高速回転して保持器９０に作用する遠心力が大きい場合、円環部９６ａ，９６ｂにおける変形は小さいが、図１０に示すように、柱部９９は径方向外側に弾性変形する。特に、保持器９０が分割体９１ａ，９１ｂによる分割構造であり、前記のように連結部９８ａ，９８ｂを連結することによって柱部９９を構成していることから、柱部９９は径方向外側へ弾性変形しやすい。

このように遠心力によって柱部９９が径方向外側に変形すると（図１１の矢印Ａ）、周方向で隣り合う柱部９９，９９間に形成されるポケット９４の径方向内側縁部９３，９３が、玉９５に対して局所的に強く接触した状態、つまり、ポケット９４と玉（転動体）９５とが詰まった状態となる場合がある。なお、図１１では、変形前の状態を二点鎖線で示し、変形後の状態を実線で示している。

このようにポケット９４と玉９５とが詰まった状態になると、玉９５と保持器９０との間の摺動抵抗が大きくなって軸受の回転トルクが増大したり、焼き付きが発生したりするという問題点がある。
そこで、本発明は、遠心力によって保持器の柱部が径方向外側に弾性変形しても、ポケットと転動体とが詰まった状態となるのを防ぐことを目的とする。

本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の転動体と、一対の円環部及び当該一対の円環部を繋ぐ複数の柱部を有し当該円環部の間であって周方向で隣り合う当該柱部の間が前記転動体を収容するポケットとなる保持器と、を備え、前記保持器は、軸方向に二分割されている一対の分割体を有し、前記分割体それぞれは、連結されることにより前記柱部を構成する連結部を有し、前記柱部の径方向内側面に前記ポケットに沿って凹部が設けられている。

この転がり軸受によれば、軸受の回転による遠心力で保持器の柱部が径方向外側に弾性変形しても、前記凹部によってポケットと転動体とが詰まった状態となるのを防ぐことが可能となる。

また、前記凹部は、前記柱部の軸方向中央位置を跨いで軸方向両側に形成されており、当該凹部の両側には、前記ポケットに沿って前記転動体と接触可能である当接部が設けられているのが好ましい。
この構成によれば、軸受回転に伴う遠心力によって柱部における変形量が大きくなる軸方向中央位位置を含む中央領域では、凹部によってポケットと転動体とが詰まった状態となるのを防ぐことができる。そして、この凹部の両側では柱部の変形量が比較的小さくなることから、この両側の領域ではポケットと転動体とが詰まった状態にはなりにくく、この領域に転動体に対して接触可能とする当接部が形成されており、これにより、転動体に対する保持器の位置決めを行うための構成が得られる。

また、周方向で隣り合う一対の前記ポケット間において、一方の当該ポケットに沿って設けられている前記凹部と、他方の当該ポケットに沿って設けられている前記凹部とは、不連続であるのが好ましい。
この構成によれば、柱部の径方向内側面において欠損部（凹部）が不要に大きくならず、保持器の強度低下を防ぐことができる。

また、前記凹部の径方向寸法は、遠心力による前記柱部の径方向弾性変形量の最大値よりも大きな値に設定されているのが好ましい。
この構成によれば、ポケットと転動体とが詰まった状態になるのを確実に防ぐことが可能となる。

本発明の転がり軸受によれば、軸受の回転による遠心力で保持器の柱部が径方向外側に弾性変形しても、ポケットと転動体とが詰まった状態になるのを防ぐことが可能となる。

本発明の転がり軸受の実施の一形態を示す断面図である。 保持器の斜視図である。 保持器の一部であって分割体を分離させた状態を示す斜視図である。 分割体を分離させた状態を示す保持器の断面図である。 分割体を連結させた状態を示す保持器の断面図である。 保持器の内周面を径方向内側から見た図であり、この内周面を平面に展開した状態とする図である。 図６におけるＶ１−Ｖ１矢視の断面図である。 図６におけるＶ２−Ｖ２矢視の断面図である。 従来の両抱きタイプの保持器の斜視図である。 従来の両抱きタイプの保持器を備えている転がり軸受の断面図である。 従来の両抱きタイプの保持器と玉とを説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の転がり軸受の実施の一形態を示す断面図である。転がり軸受１０は、内輪１１と、外輪１２と、これら内輪１１と外輪１２との間に介在する複数の転動体と、これら転動体を保持する保持器１４とを備えている。本実施形態の転動体は玉１３であり、図１に示す転がり軸受１０は深溝玉軸受である。

内輪１１の外周側には、玉１３が転動する軌道面が形成されており、この軌道面は断面凹円弧形状である軌道溝２１からなる。軌道溝２１の軸方向両側には肩部２２，２３が形成されている。外輪１２の内周側には、玉１３が転動する軌道面が形成されており、この軌道面は断面凹円弧形状である軌道溝３１からなる。軌道溝３１の軸方向両側には肩部３２，３３が形成されている。

図２は、保持器１４の斜視図である。図１及び図２に示すように、保持器１４は、玉１３の軸方向両側に位置する一対の円環部１５ａ，１５ｂと、これら一対の円環部１５ａ，１５ｂを繋ぐ複数の柱部１６とを有している。そして、一対の円環部１５ａ，１５ｂの間であって周方向で隣り合う柱部１６，１６の間が玉１３を収容するポケット１７となる。保持器１４は玉１３を軸方向両側から保持する両抱きタイプのものである。ポケット１７は、玉１３の外周面よりも半径が僅かに大きな球面に沿った凹曲面形状を有している。このため、ポケット１７と玉１３の外周面との間に形成される隙間は小さい。
そして、保持器１４は、軸方向に二分割されている一対の分割体４０ａ，４０ｂを有しており、これら分割体４０ａ，４０ｂが連結されることによって一つの保持器１４となる。分割体４０ａ，４０ｂそれぞれは、樹脂製であり、射出成形によって成形される。

軸方向一方側（図２では右側）に位置する第１分割体４０ａは、軸方向一方側の前記円環部１５ａと、この円環部１５ａから軸方向他方側に延びている複数の第１連結部４１ａとを有している。軸方向他方側（図２では左側）に位置する第２分割体４０ｂは、軸方向他方側の前記円環部１５ｂと、この円環部１５ｂから軸方向一方側に延びている複数の第２連結部４１ｂとを有している。そして、これら第１連結部４１ａと第２連結部４１ｂとが軸方向に突き合わされた状態で連結されることにより、これら第１連結部４１ａと第２連結部４１ｂとによって、保持器１４の前記柱部１６が構成されている。

図３は、保持器１４の一部であって分割体４０ａ，４０ｂを分離させた状態を示す斜視図である。図４は、分割体４０ａ，４０ｂを分離させた状態を示す保持器１４の断面図である。図５は、分割体４０ａ，４０ｂを連結させた状態を示す保持器１４の断面図である。第１分割体４０ａの第１連結部４１ａは、この第１連結部４１ａの突き合わせ面４２ａから突出している第１突出部４３ａを有している。そして、第２分割体４０ｂの第２連結部４１ｂは、第１突出部４３ａが嵌る第２凹部４４ｂ（図４、図５参照）を有している。

第１突出部４３ａは、図５に示すように連結部４１ａ，４１ｂ同士が突き合わされた状態で、分割体４０ａ，４０ｂ同士を分離不能とするためのものであり、この第１突出部４３ａは爪形状を有しており、第２凹部４４ｂに係合することで分割体４０ａ，４０ｂは分離不能となる。本実施形態の第２凹部４４ｂは、第２連結部４１ｂの突き合わせ面４２ｂ及び径方向内側面４５ｂにおいて開口している溝からなる。

また、本実施形態では、第１分割体４０ａと第２分割体４０ｂとは同じ形状を有している（同じものである）。したがって、図３に示すように、第２分割体４０ｂも第２連結部４１ｂの突き合わせ面４２ｂから突出している第２突出部４３ｂを有しており、第１分割体４０ａの第１連結部４１ａは、第２突出部４３ｂが嵌る第１凹部４４ａを有している。

以上より、第１分割体４０ａと第２分割体４０ｂとを軸方向に接近させることで、突出部４３ａ（４３ｂ）が弾性変形して凹部４４ｂ（４４ａ）を通過し、突き合わせ面４２ａ，４２ｂ同士が面接触した状態で、突出部４３ａ（４３ｂ）の係合爪４６ａ（４６ｂ）が、凹部４４ｂ（４４ａ）の段付き面４９ｂ（４９ａ）に掛かり、分割体４０ａ，４０ｂが分離不能となって、単一の保持器１４となる。なお、前記突出部４３ａ（４３ｂ）及び前記凹部４４ｂ（４４ａ）による連結構造は、複数の柱部１６それぞれに設けられている。

突出部４３ａ（４３ｂ）及びその周囲の構造について更に説明する。なお、前記のとおり第１分割体４０ａと第２分割体４０ｂとは同じ形状を有していることから第１突出部４３ａと第２突出部４３ｂとについても同じ形状である。ここでは、第１分割体４０ａの第１突出部４３ａ側を代表として説明する。
図３及び図４に示すように、突出部４３ａは、連結部４１ａ，４１ｂ同士が突き合せられる突き合わせ面４２ａから軸方向に突出しており、片持梁形状を有している。突出部４３ａは、突き合わせ面４２ａから軸方向に延びている直線状の本体部４７ａと、この本体部４７ａの先端部側から径方向に突出している前記係合爪４６ａとを有している。

このように、本実施形態の転がり軸受１０によれば、保持器１４は軸方向に二分割されている一対の分割体４０ａ，４０ｂを有しており、これら分割体４０ａ，４０ｂが突出部４３ａ（４３ｂ）によって連結されて分離不能となる構成である。

図６は、保持器１４の内周面を径方向内側から見た図であり、この内周面を平面に展開した状態とする図である。図７は、図６におけるＶ１−Ｖ１矢視の断面図である。図８は、図６におけるＶ２−Ｖ２矢視の断面図である。図２、及び図６〜図８に示すように、保持器１４において、柱部１６の径方向内側面１８に凹部５０が設けられており、各凹部５０はポケット１７の径方向内側の開口に沿って形成されている。ポケット１７は、前記のとおり球面に沿った凹曲面形状を有しており、図７に示すように、凹部５０は、ポケット１７の凹曲面形状を成す仮想球面Ｋ１を基準としてポケット中心（玉１３の中心）から離れた外方向に凹んだ部分である。

また、図６に示すように、凹部５０は、ポケット１７の径方向内側の開口の全周ではなく、この開口の一部にのみ設けられている。このポケットの開口における軸方向寸法をＷとした場合に、凹部５０の軸方向寸法Ｘは、前記開口の軸方向寸法Ｗよりも小さい構成となる（Ｘ＜Ｗ）。

凹部５０は、図７に示すように、柱部１６の径方向内側面１８及びポケット１７に開口する凹溝である。この凹部５０によれば、転がり軸受１０が高速で回転して遠心力によって柱部１６が径方向外側に弾性変形しても、ポケット１７と玉１３とが詰まった状態になるのを防ぐことができ、柱部１６の径方向内側部分１９が玉１３に対して局所的に強く接触（干渉）するのを防ぐことが可能となる。

なお、図１１に示すような従来の保持器９０では、遠心力によって柱部９９が変形するとポケット９４と玉９５とが詰まった状態になって焼き付き等の不具合が発生するのに対して、本実施形態（図７参照）の保持器１４では、凹部５０によってこのような不具合の発生を防ぐことができる理由は次のとおりである。すなわち、図１１に示す従来の保持器９０では、（変形前の二点鎖線で示す）ポケット９４の径方向内側縁部９３と玉９５との間に形成される径方向の隙間βは極めて小さい。
これに対して、図７に示すように、凹部５０が形成されることで、従来（図１１参照）のような玉９５に対する径方向の隙間βが極めて小さくなる径方向内側縁部９３が存在しない。本実施形態では、凹部５０の径方向外側には、ポケット１７の縁部１７ａが形成されているが、この縁部１７ａと玉１３との間に形成される径方向の隙間αは、従来の場合の前記隙間βよりも大きい。したがって、柱部１６が径方向外側に変形しても、縁部１７ａと玉１３との径方向の隙間αは十分に大きく、縁部１７ａは玉１３に接触しない。

このように凹部５０によって、ポケット１７と玉１３とが詰まった状態にならないようにするために、凹部５０の径方向寸法ｈは、遠心力による柱部１６の径方向弾性変形量の最大値よりも大きな値に設定されている。なお、この最大値は、コンピュータを用いた解析によって求めることができる。この解析結果に基づいて凹部５０の径方向寸法ｈを設定すればよい。

図６に示すように、凹部５０は、柱部１６の軸方向中央位置Ｐ１を跨いで軸方向両側に形成されている。保持器１４は前記のとおり、分割体４０ａ，４０ｂに分割されており、本実施形態では、その分割面（突き合わせ面４２ａ，４２ｂ）上に前記軸方向中央位置Ｐ１が存在する。このため、一方の分割体４０ａに凹部５０の半分が形成されており、他方の分割体４０ｂに凹部５０の残り半分が形成されており、これら分割体４０ａ，４０ｂが一体となることで凹部５０が構成される。

そして、この凹部５０の（ポケット１７に沿った）両側には、ポケット１７に沿って玉１３と接触可能である（内側）当接部５１が設けられている。当接部５１は、図８に示すように、ポケット１７の凹曲面形状を成す仮想球面Ｋ１に沿って設けられている。
軸受回転に伴う遠心力によって柱部１６が弾性変形した場合において、図６に示すように、凹部５０は、保持器１４の構造から変形量が比較的大きくなる柱部１６の軸方向中央領域に設けられており、当接部５１は、変形量が比較的小さくなる軸方向両側領域（円環部１５ａ，１５ｂ側の部分）に設けられている。

このように、遠心力によって柱部１６における変形量が大きくなる軸方向中央位位置Ｐ１を含む軸方向中央領域に凹部５０が形成されており、この軸方向中央領域では、凹部５０によってポケット１７と玉１３とが詰まった状態になるのを防ぐことができる。そして、この凹部５０の両側の領域は、剛性の高い円環部１５ａ，１５ｂに近いことから、柱部１６の変形量が比較的小さくなる。したがって、この変形量が小さくなる領域では、柱部１６がたとえ変形しても、従来のようにポケットと玉とが詰まった状態になりにくく、この領域に玉１３に対して接触可能とする当接部５１が形成されている。

この当接部５１により、玉１３を径方向内側から保持（ガイド）することができる構成となり、また、玉１３に対する保持器１４の位置決めを行うための構成が得られる。つまり、この構成により、本実施形態の転がり軸受１０は、保持器１４を玉１３によって位置決めする転動体案内のものとなり、保持器１４が内輪１１及び外輪１２と干渉するのを防ぐことができる。なお、転動体案内とするために、保持器１４の径方向外側において（図７及び図８参照）、ポケット１７の開口側の全周に沿って玉１３と接触可能となる外側当接部５２が設けられている。この外側当接部５２は、ポケット１７の凹曲面形状を成す仮想球面Ｋ１に沿って設けられている。

また、本実施形態では、図６に示すように、周方向で隣り合う一対のポケット１７，１７間において、つまり、一つの柱部１６の径方向内側面１８において、一方のポケット１７に沿って設けられている凹部５０と、他方のポケット１７に沿って設けられている凹部５０とは、不連続となっており、それぞれが独立して周方向に関して部分的に設けられている。これは、本実施形態の保持器１４では、分割体４０ａ，４０ｂ同士を連結させるために、保持器１４の径方向内側に突出部４３ａ，４３ｂを有しており、これら突出部４３ａ，４３ｂを形成する必要があるためである。また、このように凹部５０を部分的に形成することで、柱部１６の径方向内側面１８において欠損部（凹部５０）が不要に大きくならず、保持器１４の強度低下を防ぐことができる。

以上の構成を備えている本実施形態の転がり軸受１０によれば、回転による遠心力で保持器１４の柱部１６が径方向外側に弾性変形しても、ポケット１７と玉１３とが詰まった状態になるのを防ぐことができ、転がり軸受１０における回転トルクの増加や焼き付きの発生を防止することが可能となる。

以上のとおり開示し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。つまり、本発明の転がり軸受は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
前記実施形態では、転動体が玉である場合について説明したが、転動体はころであってもよく、つまり、転がり軸受はころ軸受であってもよい。また、保持器が二つの分割体を有する構成である他の形式の転がり軸受であってもよい。

１０：転がり軸受 １１：内輪 １２：外輪
１３：玉（転動体） １４：保持器 １５ａ，１５ｂ：円環部
１６：柱部 １７：ポケット １８：径方向内側面
１９：径方向内側部分 ４０ａ：第１分割体 ４０ｂ：第２分割体
４１ａ：第１連結部 ４１ｂ：第２連結部 ５０：凹部
５１：当接部 Ｐ１：幅方向中央位置 ｈ：径方向寸法

Claims (4)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数の転動体と、一対の円環部及び当該一対の円環部を繋ぐ複数の柱部を有し当該円環部の間であって周方向で隣り合う当該柱部の間が前記転動体を収容するポケットとなる保持器と、を備え、
   前記保持器は、軸方向に二分割されている一対の分割体を有し、前記分割体それぞれは、連結されることにより前記柱部を構成する連結部を有し、
   前記柱部の径方向内側面に前記ポケットに沿って凹部が設けられている、転がり軸受。
2. 前記凹部は、前記柱部の軸方向中央位置を跨いで軸方向両側に形成されており、当該凹部の両側には、前記ポケットに沿って前記転動体と接触可能である当接部が設けられている、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 周方向で隣り合う一対の前記ポケット間において、一方の当該ポケットに沿って設けられている前記凹部と、他方の当該ポケットに沿って設けられている前記凹部とは、不連続である、請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 前記凹部の径方向寸法は、遠心力による前記柱部の径方向弾性変形量の最大値よりも大きな値に設定されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。

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