JP2017116008A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受において、玉と保持器との間の摩擦を低減する。
【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、複数の玉１３を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器１４と備えている。保持器１４は、軸方向一方側の環状部２１と、複数の柱部２２とを有し、環状部２１の軸方向他方側であって周方向で隣り合う一対の柱部２２の間が玉１３を保持するポケット２０である。ポケット２０は、軸受径方向の仮想線Ｃ１を中心線とする円筒面に沿った形状であるポケット面２５を有し、ポケット面２５の軸方向一方側の底部２６に、中心線Ｃ１に平行な方向に長い直線状突起２３が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

各種産業機器には多くの転がり軸受が用いられている。転がり軸受は、内輪、外輪、これら内輪と外輪との間に介在している複数の転動体、及び、これら転動体を保持する保持器を備えている。このような転がり軸受の中でも特に、転動体が玉である玉軸受は回転抵抗が小さい。

玉を保持する保持器として、いわゆる冠型保持器が知られている（例えば、特許文献１参照）。図６は、従来の冠型保持器９０の一部を示す斜視図である。この冠型保持器９０は、環状部９１と、この環状部９１から軸方向に延びて設けられている複数の柱部９２とを有しており、周方向で隣り合う一対の柱部９２，９２の間が玉９３を保持するポケット９４となる。

特開２０１４−６６３４６号公報

図６に示すように、ポケット９４は、玉９３と接触可能であるポケット面９５を有しており、従来のポケット面９５は、玉９３の直径よりも僅かに大きな直径を有する球面に沿った形状を有している。このため、ポケット面９５と玉９３との接触面積は広くなり、保持器９０と玉９３との間の摩擦（摩擦トルク）が大きくなってしまう。転動体が玉である玉軸受は比較的回転抵抗が小さいが、更に抵抗を減らして回転性能を向上させることが望まれている。

そこで、玉と保持器との間の摩擦を低減することが可能となる転がり軸受を提供することを目的とする。

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設けられている複数の玉と、複数の前記玉を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、備え、前記保持器は、軸方向一方側の環状部と、当該環状部から軸方向他方側に延びて設けられている複数の柱部と、を有し、当該環状部の軸方向他方側であって周方向で隣り合う一対の前記柱部の間が前記玉を保持するポケットであり、前記ポケットは、軸受径方向の仮想線を中心線とする円筒面に沿った形状であるポケット面を有し、前記ポケット面の軸方向一方側の底部に、前記中心線に平行な方向に長い直線状突起が設けられている。
この転がり軸受によれば、保持器のポケットは円筒面に沿った形状であるポケット面を有しており、また、このポケット面の軸方向一方側の底部に直線状突起が設けられていることから、玉は保持器（ポケット面）に点接触する。このため、玉と保持器との接触面積が小さくなり、玉と保持器との間の摩擦（摩擦トルク）を低減することが可能となる。

また、直線状突起は、前記円筒面の中心線に平行な方向に長く形成されていることから、保持器が径方向に変位しても、玉との接触状態は点接触に保たれる。更に、直線状突起によれば、玉とポケット面との間の軸方向の隙間を小さくすることができ、玉に対する保持器の軸方向のがたつきを抑えることができ、保持器を安定して回転させることが可能となる。

前記転がり軸受の保持器では、ポケットが軸方向他方側に向かって開口した形状となる。そして、ポケット面の軸方向一方側の底部に直線状突起が設けられていることで、玉がポケットの開口側（軸方向他方側）に寄った配置となる。このため、直線状突起が無い場合と比較して、ポケットが玉から外れようとする動きが発生しやすい。そこで、前記保持器は、前記ポケットの軸方向他方側に、前記円筒面に沿った形状である前記ポケット面の直径よりも小さい間隔をあけて周方向に対向している一対の対向部を有し、一対の前記対向部それぞれは、互いに平行となるストレート面を有しているのが好ましい。
この構成によれば、ポケットが玉から外れようとする動きが発生しても、一対の対向部それぞれは、互いに平行となるストレート面を有していることから、玉に対して対向部は通過し難くなり、完全に玉とポケットとが外れるのを抑制することができる。

また、軸受が回転すると、玉の中心とポケットの中心とが周方向にずれる。そこで、前記直線状突起は、径方向から見た断面において凸の円弧形状を有しているのが好ましい。
これにより、玉の中心とポケットの中心とが周方向にずれても、玉と直線状突起とは点で接触することができる。

また、前記ポケット面の内の前記直線状突起を除く領域は、前記円筒面に沿った平滑面を有しているのが好ましい。
この構成によれば、玉に対して保持器が軸方向一方側に変位した場合、玉はポケット面（前記平滑面）に点で接触することができ、玉と保持器との接触面積が小さくなって、玉と保持器との間の摩擦を低減することが可能となる。

本発明によれば、玉と保持器との接触面積が小さくなり、玉と保持器との間の摩擦を低減することが可能となる。この結果、転がり軸受の回転性能を向上させることができる。

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。 保持器を示す説明図であり、保持器を半分に切断した状態を示している。 保持器のポケット及びその周囲を示す説明図である。 ポケット及びその周囲を径方向外側から見た図である。 ポケット及びその周囲を軸方向他方側から見た図である。 従来の冠型保持器の一部を示す斜視図である。

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。この転がり軸受１０は、内輪１１と、外輪１２と、これら内輪１１と外輪１２との間に設けられている複数の玉（転動体）１３と、これら玉１３を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器１４とを備えている。図１に示す転がり軸受１０は深溝玉軸受である。内輪１１、外輪１２及び玉１３は、軸受鋼や炭素鋼からなる。本実施形態の保持器１４は樹脂製からなり、金型を用いた射出成形により製造できる。保持器１４を樹脂製とすることで、後に説明するがポケット面２５に小さな直線状突起２３を形成するのが容易である。

内輪１１は円筒状の部材であり、その外周面には、玉１３が転動する凹溝状の内輪軌道面５１が設けられている。外輪１２は円筒状の部材であり、その内周面には、玉１３が転動する凹溝状の外輪軌道面５２が設けられている。複数の玉１３は、内輪１１と外輪１２との間に形成されている環状空間１５に設けられており、転がり軸受１０が回転すると（本実施形態では内輪１１が回転すると）、これら玉１３は保持器１４によって保持された状態で内輪軌道面５１と外輪軌道面５２とを転動する。

図２は、保持器１４を示す説明図であり、保持器１４を半分に切断した状態を示している。図３は、保持器１４のポケット２０及びその周囲を示す説明図である。図４は、ポケット２０及びその周囲を径方向外側から見た図である。保持器１４は、複数の玉１３を周方向に沿って所定間隔（等間隔）をあけて保持することができ、このために、保持器１４には玉１３を保持するポケット２０が周方向に沿って複数形成されている。本実施形態の保持器１４は、いわゆる冠型保持器であり、玉１３の軸方向一方側（図１及び図２では右側）に設けられている環状部２１と、この環状部２１から軸方向他方側（図１及び図２では左側）に延びて設けられている複数の柱部２２とを有している。環状部２１の軸方向他方側であって周方向で隣り合う一対の柱部２２，２２の間の空間が、ポケット２０となる。

本実施形態において、軸方向とは、転がり軸受１０の中心線Ｃ０（図１参照）に平行な方向である。この中心線を軸受中心線Ｃ０という。内輪１１、外輪１２及び保持器１４の中心線は、軸受中心線Ｃ０と一致する。また、転がり軸受１０の径方向を軸受径方向という。図１及び図３において、二点鎖線で示す仮想線Ｃ１は、軸受中心線Ｃ０に直交しており、この仮想線Ｃ１に沿う方向が軸受径方向となる。

図２〜図４に示すように、保持器１４のポケット２０は、仮想の円筒面に沿った形状であるポケット面２５を有している。この円筒面は、前記軸受径方向の仮想線Ｃ１を中心線とする面である。つまり、ポケット面２５を構成している前記円筒面の中心線は仮想線Ｃ１と一致している。以下において、前記円筒面の中心線の符号をＣ１として説明することがある。

図４に示すように、前記円筒面の直径Ｄは、玉１３の直径ｄよりも僅かに大きい。このため、ポケット面２５と玉１３との間には隙間が形成され、この隙間により、玉１３に対して保持器１４は僅かに変位することができる。そして、玉１３は球体であることから、円筒面に沿った形状であるポケット面２５に、又はこのポケット面２５に設けられている後述の直線状突起２３に、点接触することができる。

図１に示すように、環状部２１の外周面２４は、外輪１２の肩部１８の内周面１９と微小隙間を有して対向しており、保持器１４が径方向に変位することで、環状部２１の外周面２４は肩部１８の内周面１９に接触可能となる。つまり、本実施形態の保持器１４は、外輪１２によって径方向の位置決めがされる外輪案内のものである。

図５は、ポケット２０及びその周囲を軸方向他方側から見た図である。図４及び図５に示すように、ポケット面２５は、前記のとおり円筒面に沿った形状を有しているが、このポケット面２５の軸方向一方側の底部２６に、ポケット中心Ｐに向かって突出している直線状突起２３が設けられている。図３及び図５に示すように、直線状突起２３は、中心線Ｃ１に平行な方向に長く、保持器１４の外周面１６と内周面１７との間にわたって連続して設けられている突条からなる。なお、前記ポケット中心Ｐは、中心線Ｃ１上の点であり、特に、中心線Ｃ１と玉１３のピッチ円Ｓ（図５参照）との交点である。

直線状突起２３は、長手方向に沿って断面形状が変化しておらず、図４に示すように、凸の円弧形状を有している。つまり、直線状突起２３は、径方向から見た断面において凸の円弧形状を有している。また、本実施形態では、ポケット面２５の内の直線状突起２３を除く領域は、前記円筒面に沿った凸の無い平滑面２７を有している。
直線状突起２３の突出高さＨ（図３及び図４参照）は、ポケット面２５の半径（Ｄ／２）と玉１３の半径（ｄ／２）との差（Ｄ／２−ｄ／２）よりも大きく設定されている。また、この突出高Ｈは、前記差（Ｄ／２−ｄ／２）の２倍よりも小さく設定されている。

図４において、保持器１４は、ポケット２０の軸方向他方側に、一対の対向部３１，３２を有している。一対の対向部３１，３２は、前記円筒面に沿った形状であるポケット面２５の直径Ｄよりも小さい間隔Ｗをあけて周方向に対向している。周方向一方側の対向部３１は、周方向他方側に臨むストレート面３３を有しており、また、周方向他方側の対向部３２は、周方向一方側に臨むストレート面３４を有している。一方側のストレート面３３と他方側のストレート面３４とは平行であり、両者は間隔Ｗをあけて対向している。周方向で隣り合う柱部２２，２２の先部側（軸方向他方側）において、周方向の間隔はストレート面３３，３４の間で最も小さく（狭く）なっている。

図１及び図３において、ストレート面３３は、軸受中心線Ｃ０に平行な第一方向に広く、また、この第一方向に直交する第二方向に広い平面となっており、ストレート面３３は四角形（台形）の面となっている。なお、他方側のストレート面３４は、一方側のストレート面３３と同じ形状であり、四角形（台形）の面となっている。図３において、前記第一方向の寸法をＸ１とし、前記第二方向の寸法をＸ２としている。寸法Ｘ１は、直線状突起２３の突出高さＨよりも大きく設定されており、例えば、数ミリ（２ミリ）以上とするのが好ましい。

このように、本実施形態の保持器１４では、一対の対向部３１，３２それぞれは、互いに平行となるストレート面３３，３４を有している構成となっている。
また、一対の対向部３１，３２は、ストレート面３３，３４の軸方向他方側において、更に、軸方向他方側に向かうにしたがって相互の間隔が広くなる傾斜面３５，３６を有している。保持器１４を玉に組み付ける際、この傾斜面３５，３６により保持器１４がガイドされ、保持器１４（ポケット２０）を玉１３に組み込みやすくしている。

以上のように、本実施形態の転がり軸受１０において、保持器１４のポケット２０は、軸受径方向の仮想線を中心線Ｃ１とする仮想の円筒面に沿った形状であるポケット面２５を有している。そして、このポケット面２５の軸方向一方側の底部２６に、前記中心線Ｃ１に平行な方向に長い直線状突起２３が設けられている。この構成によれば、玉１３は保持器１４のポケット面２５に点接触する。このため、玉１３と保持器１４との接触面積が小さくなり、玉１３と保持器１４との間の摩擦（摩擦トルク）を低減することが可能となる。この結果、転がり軸受１０の回転性能を向上させることができる。

例えば、図４を参考にして説明すると、玉１３に対して保持器１４が軸方向他方側に変位すると、直線状突起２３が玉１３に点接触する。また、前記のとおり、ポケット面２５の内の直線状突起２３を除く領域は、前記円筒面に沿った凸の無い平滑面２７を有しているので、玉１３に対して保持器１４が軸方向一方側に変位した場合、玉１３はポケット面２５（平滑面２７）に点接触する。特に、保持器１４が軸方向一方側に変位すると、ポケット面２５の内の対向部３１，３２側の二つの領域で、玉１３に点接触する（二点で接触する）ことができる。また、玉１３と保持器１４とが相対的に周方向に変位すると、ポケット面２５の周方向一方側又は周方向他方側の領域で、玉１３が点接触する。
また、直線状突起２３は、前記仮想の円筒面の中心線Ｃ１に平行な方向に長く形成されていることから（図３参照）、保持器１４が径方向に変位しても、玉１３との接触状態は点接触に保たれる。
以上より、本実施形態の転がり軸受１０によれば、玉１３と保持器１４との接触面積が小さくなって、玉１３と保持器１４との間の摩擦を低減することが可能となる。

更に、ポケット面２５に直線状突起２３が設けられていることにより、玉１３とポケット面２５との間の軸方向の隙間を小さくすることができる。このため、玉１３に対する保持器１４の軸方向のがたつきを抑えることができ、保持器１４を安定して回転させることが可能となる。

また、転がり軸受１０が回転すると、玉１３の中心Ｑ（図４参照）とポケット２０の中心Ｐとが周方向にずれる。本実施形態では前記のとおり、直線状突起２３は、径方向から見た断面において凸の円弧形状を有しているため、玉１３の中心Ｑとポケット２０の中心Ｐとが周方向にずれても、玉１３と直線状突起２３とは点で接触することができる。

保持器１４では、ポケット２０が軸方向他方側に向かって開口した形状となっている。そして、ポケット面２５の軸方向一方側の底部２６に直線状突起２３が設けられていることで、玉１３はポケット２０の開口側（軸方向他方側）に僅かに寄った配置となる。つまり、直線状突起２３の突出高さＨは、前記のとおり、ポケット面２５の半径（Ｄ／２）と玉１３の半径（ｄ／２）との差（Ｄ／２−ｄ／２）よりも大きく設定されていることから、玉１３が直線状突起２３に接触することで、ポケット２０の中心Ｐと玉１３の中心Ｑとは一致しない。

このため、直線状突起２３が無い場合と比較して、玉１３からポケット２０が外れようとする動きが発生しやすくなる。しかし、本実施形態では、前記のとおり、保持器１４は、ポケット２０の軸方向他方側に、ポケット面２５の直径Ｄよりも小さい間隔Ｗで周方向に対向している一対の対向部３１，３２を有しており、これら一対の対向部３１，３２それぞれは、互いに平行となるストレート面３３，３４を有している。このため、ポケット２０が玉１３から外れようとする動きが発生しやすくても、更に、この動きによって玉１３に対して一対の対向部３１，３２が通過しようとしても、これら対向部３１，３２は、互いに平行となるストレート面３３，３４を有していることから、玉１３に対して対向部３１，３２は通過し難くなり、完全に玉１３とポケット２０とが外れるのを抑制することができる。これにより、保持器１４が玉１３から抜けそうになるのを抑制することができる。

なお、図６に示す従来の冠型保持器９０の場合、周方向で隣り合う柱部９２，９２の先部側で、周方向の間隔が最も小さくなる箇所は、ポケット９４の開口側であって、ポケット面９５の縁部９６である。従来の構成の場合、縁部９６は、角形状を有している。このため、ポケット９４が玉９３から外れようとする動きが発生し、この動きによって縁部９６が玉９３（の最大部）を少しでも乗り越えると、玉９３とポケット９４とは容易に外れてしまう。
これに対して、前記実施形態の構成（図４に示す構成）によれば、周方向で隣り合う柱部２２，２２の先部側で、周方向の間隔が最も小さくなる箇所は、ポケット２０の開口側にある対向部３１，３２のストレート面３３，３４である。そして、これらストレート面３３，３４は、軸方向に所定の寸法Ｘ１（図３参照）を有している。このため、ポケット２０が玉１３から外れようとする動きが発生し、この動きにより、柱部２２，２２の先部で周方向の間隔が最も小さくなる箇所（最小箇所という）が、保持器１４の弾性変形により、玉１３を乗り越えようとしても、その乗り越えようとする方向に寸法Ｘ１のストレート面３３，３４が存在しているため、玉１３の最大部を前記最小箇所が完全に超え難くなり、玉１３とポケット２０とが外れてしまうのを抑制することができる。

図６に示す従来の冠型保持器９０の場合、各柱部９２の先部には一対の爪部９７，９７が設けられており、これら爪部９７，９７の間に空間Ｋが設けられている。これに対して、図２に示すように本実施形態では、柱部２２それぞれには、従来のような爪部９７や、一対の爪部９７，９７間の空間Ｋが設けられていない。本実施形態の柱部２２それぞれは、対向部３１，３２をその柱部２２の一部として含むと共に、軸方向他方側に中実部３７を有している。中実部３７は、各柱部２２における対向部３１，３２の周方向の変形を阻害する機能を有している。中実部３９は、一対の対向部３１，３２の間の部分であり、これら中実部３９及び対向部３１，３２は柱部２２の一部として一体となって形成されている。つまり、本実施形態の柱部２２の軸方向他方側は中実構造を有しており、これにより、保持器１４がポケット２０に玉１３を保持している状態で、対向部３１，３２が周方向に広がるように変形し難くなる。この結果、玉１３とポケット２０とが外れてしまうのをより一層効果的に抑制することができる。

また、ポケット面２５に直線状突起２３が形成されていることで、この直線状突起２３の両側には、玉１３が接触不能となる領域が形成される。この領域に潤滑油（グリース）を溜めておくことができ、溜めた潤滑油（グリース）を徐々に潤滑のために用いることができる。

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、保持器１４が外輪１２によって径方向の位置決めがされる外輪案内の転がり軸受１０の場合について説明したが、この他に、環状部２１の内周面が内輪１１の肩部に接触可能であり、内輪案内となる転がり軸受であってもよい。この場合であっても、円筒面に沿った形状であるポケット面に直線状突起等が設けられている。

１０：転がり軸受 １１：内輪 １２：外輪
１３：玉 １４：保持器 ２０：ポケット
２１：環状部 ２２：柱部 ２３：直線状突起
２５：ポケット面 ２６：底部 ２７：平滑面
３１：対向部 ３２：対向部 ３３：ストレート面
３４：ストレート面 Ｃ１：仮想線（中心線） Ｗ：間隔

Claims (4)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の玉と、複数の前記玉を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、備え、
   前記保持器は、軸方向一方側の環状部と、当該環状部から軸方向他方側に延びて設けられている複数の柱部と、を有し、当該環状部の軸方向他方側であって周方向で隣り合う一対の前記柱部の間が前記玉を保持するポケットであり、
   前記ポケットは、軸受径方向の仮想線を中心線とする円筒面に沿った形状であるポケット面を有し、
   前記ポケット面の軸方向一方側の底部に、前記中心線に平行な方向に長い直線状突起が設けられている、転がり軸受。
2. 前記保持器は、前記ポケットの軸方向他方側に、前記円筒面に沿った形状である前記ポケット面の直径よりも小さい間隔をあけて周方向に対向している一対の対向部を有し、
   一対の前記対向部それぞれは、互いに平行となるストレート面を有している、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記直線状突起は、径方向から見た断面において凸の円弧形状を有している、請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 前記ポケット面の内の前記直線状突起を除く領域は、前記円筒面に沿った平滑面を有している、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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