JP2017194141A

JP2017194141A - 玉軸受

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Publication number: JP2017194141A
Application number: JP2016086025A
Authority: JP
Inventors: 康裕阪本; Yasuhiro Sakamoto
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2036-04-22
Also published as: CN107435685A; CN107435685B; JP6717028B2

Abstract

【課題】玉軸受が高速で回転する場合であっても、外輪により保持器を安定してガイドさせる。【解決手段】玉軸受１０は、内輪１１、外輪１２、複数の玉１３、及び、環状の保持器１４を備えている保持器１４は、軸方向一方側の環状部２１と、環状部２１から軸方向他方側に向かって延びている複数の柱部２２とを有し、周方向で隣り合う柱部２２の間が玉１３を収容するポケット２０となる。環状部２１の外周面と柱部２２の径方向外側面とによって構成される保持器外側面３０は、外輪１２の内周面の軸方向一方側の一部に接触することで保持器１４の径方向についての位置決めを行うための接触面部３５と、保持器外側面の軸方向途中部から軸方向他方側に向かうにしたがって径方向内側へと傾斜する傾斜面部３７とを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、玉軸受に関する。

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、複数の転動体を保持する環状の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く高速回転性能に優れている。

玉軸受に用いられている保持器として、玉の軸方向一方側に位置する環状部と、この環状部から軸方向他方側に向かって延びている複数の柱部とを有し、いわゆる冠形保持器と呼ばれているものが知られている。この保持器では、周方向で隣り合う柱部の間が玉を収容するポケットとなる（例えば、特許文献１参照）。

高速で回転することのある玉軸受では、保持器は外輪によって径方向についての位置決めが行われている。つまり、玉軸受（内輪）が回転すると複数の玉と共に保持器も回転するが、この際、保持器が有する環状部の外周面が外輪の肩部の内周面に滑り接触可能となっており、これにより保持器は外輪によってガイドされる。

特開２００８−４５５７２号公報

玉軸受が高速で回転すると保持器には大きな遠心力が作用する。保持器のうち、環状部は全体が円環形状であることから遠心力の影響を比較的受けにくい、つまり、環状部における変形は小さい。しかし、柱部は、遠心力が作用すると、特に環状部から離れている先端側において径方向外側へ大きく変形するおそれがある。柱部が大きく変形すると、その先端側が外輪と干渉する可能性があり、また、大きく変形する柱部の影響を環状部が受け、外輪の肩部に対する環状部の接触態様が想定外となる場合がある。遠心力の影響によって保持器が外輪により適切にガイドされない状態になると、玉軸受の回転抵抗が増加したり異音が発生したり回転性能が低下してしまう。

そこで、本発明は、玉軸受が高速で回転する場合であっても、外輪により保持器を安定してガイドさせることを目的とする。

本発明の玉軸受は、内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の玉、及び、前記複数の玉を保持する環状の保持器を備え、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向かって延びている複数の柱部と、を有し、周方向で隣り合う前記柱部の間が前記玉を収容するポケットとなり、前記環状部の外周面と前記柱部の径方向外側面とによって構成される保持器外側面は、前記外輪の内周面の軸方向一方側の一部に接触することで前記保持器の径方向についての位置決めを行うための接触面部と、当該保持器外側面の軸方向途中部から軸方向他方側に向かうにしたがって径方向内側へと傾斜する傾斜面部と、を有している。

この玉軸受によれば、遠心力によって柱部の軸方向他方側の部分が径方向外側に変形しても、前記傾斜面部によって当該部分が外輪に接触するのを防ぐことができ、また、前記傾斜面部により、柱部の軸方向他方側の部分の体積を小さくして軽量化することも可能となり、遠心力を小さくして変形を軽減することができる。この結果、玉軸受が高速回転しても、保持器外側面の前記接触面部が、外輪の内周面の軸方向一方側の一部に対して適切に接触することができ、高速回転性能を維持することが可能となる。

また、前記保持器外側面の前記軸方向途中部は、前記柱部の前記径方向外側面における軸方向途中部であるのが好ましい。
この場合、前記傾斜面部は、柱部の径方向外側面における軸方向途中部から軸方向他方側に向かうにしたがって径方向内側へ傾斜する構成となる。この構成によれば、柱部の先端側（軸方向他方側）で径方向に細くなるが、柱部の基部側（軸方向一方側）では細くならず剛性が維持され、遠心力による柱部の変形を抑えることが可能となる。

また、前記環状部の内周面と前記柱部の径方向内側面とによって構成される保持器内側面は、当該内周面を含む小径内側面部と、当該小径内側面部よりも径方向外側に位置しかつ当該小径内側面部の軸方向他方側に位置している大径内側面部と、を有しているのが好ましい。
この構成によれば、保持器内側面において、小径内側面部と大径内側面部とにより段付き形状が形成される。このため、小径内側面部と大径内側面部との間の壁面部によって、保持器内側面の軸方向他方側に存在する潤滑油が、軸方向一方側に流出するのを阻害することができ、この潤滑油は玉の潤滑のために用いられやすくなる。

また、前記小径内側面部と前記大径内側面部との境界は、前記ポケットの軸方向一方側の端よりも軸方向他方側に位置しているのが好ましい。
この場合、小径内側面部と大径内側面部との間の壁面部によって軸方向一方側への流出が阻害された潤滑油は、ポケットに保持されている玉に付着しやすくなり、潤滑油は玉の潤滑のためにより一層用いられやすくなる。

本発明によれば、玉軸受が高速回転しても、保持器外側面の接触面部が、外輪の内周面の軸方向一方側の一部に対して適切に接触することができ、高速回転性能を維持することが可能となる。

玉軸受の一例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。保持器の一部及びその周囲を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔玉軸受の構成〕
図１は玉軸受の一例を示す断面図である。この玉軸受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。なお、以下の説明において、軸方向とは、転がり軸受１０の中心線Ｃ０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。

内輪１１は円筒状の部材であり、その外周側に、玉１３が転動する凹溝状の内輪軌道５１が設けられている。更に、内輪１１には、内輪軌道５１の軸方向一方側に第一の肩部５３が設けられており、また、内輪軌道５１の軸方向他方側に第二の肩部５４が設けられている。本実施形態では、両肩部５３，５４の外径は同じである。

外輪１２は円筒状の部材であり、その内周側に、玉１３が転動する凹溝状の外輪軌道５２が設けられている。更に、外輪１２には、外輪軌道５２の軸方向一方側に第一の肩部５５が設けられており、また、外輪軌道５２の軸方向他方側に第二の肩部５６が設けられている。本実施形態では、両肩部５５，５６の内径は同じである。

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５１と外輪軌道５２とを転動する。

〔保持器１４について〕
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。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では左側）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では右側）に向かって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は、図２の上側半分において断面（ハッチ）で示している部分であり、環状部２１と柱部２２との境界を二点鎖線で示している。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、玉１３を収容するポケット２０となる。保持器１４は、樹脂製であり、例えば射出成形によって、環状部２１と柱部２２とは一体となって成形されている。

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。この仮想の円筒面は、軸受中心線Ｃ０に直交する仮想線を中心線とする円筒形状の面である。ポケット面２５（前記仮想の円筒面）の直径は、玉１３の直径よりも僅かに大きい。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に点接触する。各柱部２２の軸方向他方側には爪部２９が形成されており、爪部２９は、ポケット２０から玉１３が脱落するのを防いでいる。

環状部２１の外周面３１は軸受中心線Ｃ０を中心とする円筒面からなり、また、各柱部２２の径方向外側面３２は環状部２１の外周面３１から軸方向他方側に延びる面からなる。なお、後に説明するが、柱部２２の径方向外側面３２は、その軸方向途中部（３６）から傾斜する傾斜面部３７を有している。環状部２１の外周面３１と、複数の柱部２２の径方向外側面３２とによって、保持器外側面３０が構成される。

環状部２１の内周面４１は軸受中心線Ｃ０を中心とする円筒面からなり、また、各柱部２２の径方向内側面４２は環状部２１の内周面４１から軸方向他方側に延びる面からなる。なお、後に説明するが、柱部２２の径方向内側面４２は段付き面となっている。環状部２１の内周面４１と、複数の柱部２２の径方向内側面４２とによって、保持器内側面４０が構成される。

図３は、保持器１４の一部及びその周囲を拡大して示す断面図である。
先ず、保持器外側面３０について説明する。環状部２１の外周面３１は、外輪１２の肩部５５の内周面１９と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、この環状部２１の外周面３１（及び後述する柱部２２の一部３８ａ）が、肩部５５の内周面１９に接触可能となっている。これにより、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となる。

各柱部２２の径方向外側面３２は、外側中間面部３８と、傾斜面部３７とを有している。外側中間面部３８は、軸受中心線Ｃ０（図２参照）を中心とする仮想の円筒面に沿った面からなり、この仮想の円筒面と環状部２１の外周面３１とは直径（外径）が同じである。つまり、環状部２１の外周面３１と柱部２２の外側中間面部３８とは、軸方向に沿って連続して平滑であり、相互間に折れ曲がり角度を有していない。この外側中間面部３８に対して、傾斜面部３７は折れ曲がり角度Ｐを有している。この角度Ｐは、軸受中心線Ｃ０を中心とする仮想の円筒面に対する傾斜角度となる。

環状部２１の外周面３１と、この外周面３１と連続する外側中間面部３８の軸方向一方側の一部３８ａが、外輪１２の肩部５５の内周面１９と接触可能となっており、これら外周面３１及び一部３８ａが、外輪１２に接触可能である接触面部３５となっている。接触面部３５が外輪１２に接触することで、保持器１４の径方向についての位置決めが行われる。

傾斜面部３７は、外側中間面部３８の軸方向他方側の端部（保持器外側面３０の軸方向途中部３６）から軸方向他方側に向かって形成されている。傾斜面部３７は、軸方向他方側に向かうにしたがって径方向内側（内輪１１側）へと傾斜している。本実施形態では、傾斜面部３７は直線状に傾斜している。傾斜面部３７の軸方向他方側の端部３７ａは、柱部２２の最も軸方向他方側の端部となる。
以上より、本実施形態の保持器外側面３０は、軸方向一方側から順に、環状部２１の外周面３１、外側中間面部３８及び傾斜面部３７を有する構成となる。

次に、保持器内側面４０について説明する。各柱部２２の径方向内側面４２は、内側中間面部４８と、大径内側面部４７とを有している。内側中間面部４８は、軸受中心線Ｃ０（図２参照）を中心とする仮想の円筒面に沿った面からなり、この仮想の円筒面と環状部２１の内周面４１とは直径（内径）が同じである。つまり、環状部２１の内周面４１と柱部２２の内側中間面部４８とは、軸方向に沿って連続して平滑であり、相互間に折れ曲がり角度を有していない。これら環状部２１の内周面４１と内側中間面部４８とによって、共通する仮想の円筒面上に位置する小径内側面部４６が構成されている。

前記大径内側面部４７は、軸受中心線Ｃ０（図２参照）を中心とする仮想の円筒面に沿った面からなり、大径内側面部４７は、小径内側面部４６（内側中間面部４８）よりも径方向外側に位置している。これにより、小径内側面部４６（内側中間面部４８）と大径内側面部４７との間には壁面部４９が設けられている。本実施形態の壁面部４９は、軸方向他方側に臨む環状の面であり、小径内側面部４６（内側中間面部４８）及び大径内側面部４７それぞれと直交している。

壁面部４９は、小径内側面部４６と大径内側面部４７との境界となる面である。本実施形態では、前記のとおり、各柱部２２の径方向内側面４２には内側中間面部４８が含まれていることから、壁面部４９は、ポケット２０の軸方向一方側の端２６よりも軸方向他方側に位置している。なお、この壁面部４９は、玉１３の中心よりも軸方向一方側に位置しており、環状部２１に近い側に偏って位置している。
以上より、本実施形態の保持器内側面４０は、軸方向一方側から順に、環状部２１の内周面４１、内側中間面部４８、壁面部４９及び大径内側面部４７を有する構成となる。このうち、環状部２１の内周面４１及び内側中間面部４８によって、小径内側面部４６が構成されている。

〔本実施形態の玉軸受１０について〕
以上より、本実施形態の玉軸受１０が備えている保持器１４において、保持器外側面３０は、環状部２１の外周面３１と、複数の柱部２２の径方向外側面３２とによって構成されており、この保持器外側面３０は、接触面部３５及び傾斜面部３７を有している。接触面部３５は、外輪１２の内周面の軸方向一方側の一部、つまり、肩部５５の内周面１９に接触し、保持器１４の径方向についての位置決めを行うための面として機能する。傾斜面部３７は、保持器外側面３０の軸方向途中部３６から軸方向他方側に向かうにしたがって径方向内側へと傾斜する面となっている。本実施形態では、前記軸方向途中部３６は、柱部２２の径方向外側面３２における軸方向途中部である。

ここで、玉軸受１０が回転すると（内輪１１が回転すると）、複数の玉１３と共に保持器１４も回転する。玉軸受１０が高速回転すると、保持器１４の回転数も高速となる。すると、保持器１４には遠心力が作用し、拡径方向に弾性変形する。そこで、前記のとおり、保持器外側面３０は、接触面部３５と傾斜面部３７とを有している。接触面部３５により高速で回転する保持器１４をガイドする。そして、遠心力によって柱部２２（特に軸方向他方側の部分２７）が径方向外側（外輪１２側）に変形しても、傾斜面部３７によって、柱部２２の軸方向他方側の部分２７が外輪１２に接触するのを防ぐことができる。

この柱部２２の軸方向他方側の部分２７は、遠心力が作用することで径方向外側に変形するが、所定の高速回転数で回転することによる当該部分２７の変形によって、傾斜面部３７が、軸受中心線Ｃ０（図２参照）を中心とする円筒面に沿った形状となることも可能である。なお、傾斜面部３７の傾斜角度（前記角度Ｐ、図３参照）は、この点を考慮して設定されている。つまり、保持器１４が設計上の最大回転数で回転することで柱部２２が遠心力によって変形した際に、傾斜面部３７が軸受中心線Ｃ０と平行となる状態が変形の上限となるように、前記傾斜角度は設定されている。

また、この傾斜面部３７により、柱部２２の軸方向他方側の部分２７が一部において欠損した形状となり、体積を小さくして軽量化することも可能となり、発生する遠心力を小さくして変形を軽減することができる。
以上より、玉軸受１０が高速回転しても、柱部２２の軸方向他方側の部分２７が、外輪１２に接触せず、接触面部３５が、外輪１２の軸方向一方側の肩部５５の内周面１９に対して適切に接触することができる。この結果、保持器１４による回転抵抗の増加を防ぎ、異音の発生や発熱を防止し、高速回転性能を維持することが可能となる。

更に本実施形態では、前記のとおり、傾斜面部３７は、柱部２２の径方向外側面３２における軸方向途中部３６から軸方向他方側に向かうにしたがって径方向内側へ傾斜する構成となっている。このため、柱部２２の先端側（軸方向他方側の部分２７）で径方向に細くなるが、柱部２２の基部側（軸方向一方側の部分２８）では細くならず剛性が維持され、遠心力による柱部２２の変形を抑えることが可能となる。

また、保持器内側面４０に着目すると、保持器内側面４０は、環状部２１の内周面４１と柱部２２の径方向内側面４２とによって構成されており、この保持器内側面４０は、環状部２１の内周面４１を含む小径内側面部４６と、この小径内側面部４６よりも径方向外側に位置しかつこの小径内側面部４６の軸方向他方側に位置している大径内側面部４７とを有している。これにより、保持器内側面４０において、小径内側面部４６と大径内側面部４７とにより段付き形状が形成される。
ここで、玉軸受１０は環状空間１５にグリース（潤滑油）が設けられており、各部の潤滑性を確保している。玉軸受１０が回転すると、例えば内輪１１側のグリースは遠心力で径方向外側に向かい、保持器内側面４０に付着し、この保持器内側面４０に留まることがある。
そこで、本実施形態の保持器内側面４０では、小径内側面部４６と大径内側面部４７との間の壁面部４９によって、保持器内側面４０の軸方向他方側に存在するグリースＧ（図３参照）が、軸方向一方側に流出するのを阻害することができる。このため、グリースＧは、ポケット面２５と玉１３との間に入りやすくなり、玉１３の潤滑のために用いられやすくなる。

特に、図３に示す形態では、小径内側面部４６と大径内側面部４７との境界、つまり、前記壁面部４９は、ポケット２０の軸方向一方側の端２６よりも軸方向他方側に位置している。このため、壁面部４９によって軸方向一方側への流出が阻害されたグリースＧは、より一層ポケット面２５と玉１３との間に入りやすくなり、ポケット２０に保持されている玉１３に付着しやすくなり、玉１３の潤滑のために用いられやすくなる。

また、図２に示すように、各柱部２２は軸方向他方側に一対の爪部２９，２９を有している。これら爪部２９，２９の間は、略Ｖ字状に大きく切り欠かれた形状となっており、これにより柱部２２を軽量化し、保持器１４の回転に伴う遠心力が小さくなるようにしている。また、このように各柱部２２が略Ｖ字状に切り欠かれた形状となっていることで、玉軸受１０の組み立ての際、内輪１１と外輪１２との間に介在している複数の玉１３に対して保持器１４を取り付ける際、爪部２９を容易に弾性変形させることができ、組み立てが容易となる。

なお、前記実施形態では、保持器外側面３０において、傾斜面部３７の始点となる保持器外側面３０の軸方向途中部３６が、柱部２２の径方向外側面３２における軸方向途中部である場合、つまり、柱部２２の径方向外側面３２が、傾斜面部３７の他に、外側中間面部３８を有している場合について説明したが、（図示しないが）外側中間面部３８を省略してもよい。この場合、傾斜面部３７は、環状部２１と各柱部２２との境界を始点とし、軸方向他方側に向かうにしたがって径方向内側へと傾斜する面となる。つまり、柱部２２の径方向外側面３２の全体が傾斜面部３７となる。

また、保持器内側面４０において、壁面部４９が、小径内側面部４６（内側中間面部４８）及び大径内側面部４７それぞれと直交する場合を説明したが、壁面部４９は、これら内周面４１及び内側中間面部４８に対して傾斜していてもよい。また、大径内側面部４７は、軸受中心線Ｃ０を中心とする円筒面に沿った形状である場合について説明したが、軸方向他方側に向かうにしたがって径方向内側に傾斜する面であってもよい。この場合、保持器１４に遠心力が作用して柱部２２（軸方向他方側の部分２７）が径方向外側に変形しても、この大径内側面部４７に付着するグリースＧは、軸方向他方側に向かって流出し難くなり、玉１３の潤滑のために用いられやすくなる。

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、本発明の玉軸受は、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。玉軸受は、深溝玉軸受以外であってもよく、アンギュラ玉軸受であってもよい。

１０：玉軸受１１：内輪１２：外輪
１３：玉１４：保持器１９：内周面
２０：ポケット２１：環状部２２：柱部
２６：ポケットの軸方向一方側の端３０：保持器外側面
３１：外周面３２：径方向外側面３５：接触面部
３６：軸方向途中部３７：傾斜面部４０：保持器内側面
４１：内周面４２：径方向内側面４６：小径内側面部
４７：大径内側面部

Claims

内輪、外輪、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の玉、及び、前記複数の玉を保持する環状の保持器を備え、
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向かって延びている複数の柱部と、を有し、周方向で隣り合う前記柱部の間が前記玉を収容するポケットとなり、
前記環状部の外周面と前記柱部の径方向外側面とによって構成される保持器外側面は、前記外輪の内周面の軸方向一方側の一部に接触することで前記保持器の径方向についての位置決めを行うための接触面部と、当該保持器外側面の軸方向途中部から軸方向他方側に向かうにしたがって径方向内側へと傾斜する傾斜面部と、を有している、玉軸受。
前記保持器外側面の前記軸方向途中部は、前記柱部の前記径方向外側面における軸方向途中部である、請求項１に記載の玉軸受。
前記環状部の内周面と前記柱部の径方向内側面とによって構成される保持器内側面は、当該内周面を含む小径内側面部と、当該小径内側面部よりも径方向外側に位置しかつ当該小径内側面部の軸方向他方側に位置している大径内側面部と、を有している、請求項１又は２に記載の玉軸受。
前記小径内側面部と前記大径内側面部との境界は、前記ポケットの軸方向一方側の端よりも軸方向他方側に位置している、請求項３に記載の玉軸受。