JP2018115678A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑不足状態を解消して、転動体と軌道面との接触面間での金属接触を防止する。【解決手段】外輪１の軌道面２と内輪３の軌道面４との間に複数の玉５が保持器６により周方向に間隔をおいて保持され、内輪３の端面３ｂに径方向に沿って溝部１０が複数形成されている。それぞれの溝部１０が内輪３の端面３ｂの径方向内側寄りの位置と内輪３の軌道面４よりも軸方向外側となる位置との間にわたって形成されている。また、溝部１０は、その溝深さが内輪３の径方向外側に向かうに従って深くなるように形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

自動車等のクランクケース内には、転がり軸受により回転可能に支持されるクランクシャフトが組み込まれている。クランクケース内では、はねかけ潤滑（クランクシャフトなどの回転によってはね上げられた潤滑油の飛沫による潤滑方法）を利用して、転がり軸受内部の潤滑を行う場合がある。

このはねかけ潤滑を利用する場合、転がり軸受はクランクシャフトの回転数やクランクケースでの潤滑油の油面の位置の変化により、はねかけられる潤滑油量が一定とならず、潤滑不足の状態で使用されることがある。

潤滑不足状態の転がり軸受では、その転動体と軌道面の接触面間に十分な油膜が形成されにくく、金属接触による転動体および軌道面の摩耗が生じ、軸受の短寿命化が懸念される。

そこで、外輪、内輪および転動体（ボール）にラジカル窒化処理を施して、これらの部材の表面に硬化層を形成した転がり軸受が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された転がり軸受は、外輪、内輪およびボールの耐表面損傷性を向上させて、転動体および軌道面の摩耗を抑制し、軸受の短寿命化を防止するようにしている。

特開２００３−１４８４８５公報

しかしながら、特許文献１に記載された転がり軸受は、潤滑不足状態の解消を目的とせず、潤滑不足によるボールと外輪および内輪の軌道面との金属接触の発生を防止するものではない。このため、ボールと軌道面との金属接触による軸受の回転トルクの増加が懸念される。

そこで、この発明の課題は、転がり軸受において、潤滑不足状態を解消して、転動体と軌道面との接触面間での金属接触を防止することにある。

上記の課題を解決するために、この発明は、内周に軌道面を有する外輪と、前記外輪の径方向内側に配置され、外周に軌道面を有する内輪と、前記外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に配置される複数の転動体と、複数の前記転動体を周方向に間隔をおいて保持する保持器とを備え、
前記内輪は、その端面に径方向に沿って複数形成される溝部を有し、前記溝部が前記内輪の端面の径方向内側寄りの位置と、前記内輪の軌道面よりも軸方向外側となる位置との間にわたって形成されている構成を採用することができる。

この構成によると、例えば、はねかけ潤滑により、飛散した潤滑油が、溝部により凹凸面となる内輪の端面に付着しやすくなる。また、溝部が内輪の端面の径方向内側寄りの位置と内輪の外周面の軌道面よりも軸方向外側となる位置との間にわたって形成されているので、溝部内に付着した潤滑油を内輪の外周面に誘導され易くなる。

前記溝部は、その溝深さが前記内輪の径方向外側に向かうに従って深くなるように形成されている構成を採用することができる。ここで、溝部の溝深さとは、内輪の端面を基準として、任意の径方向位置での周方向断面における溝部の最深部までの軸方向距離を意味する。この構成によると、溝部内に付着した潤滑油は、その溝部に沿って内輪の外周面に向かってより効果的に誘導される。

前記溝部のうち前記内輪の外周面側の端縁が、前記内輪の軌道面の軸方向外縁と前記内輪の端面との間の軸方向中央部分よりも軸方向外側に位置している構成を採用することができる。

溝部の内輪の外周面側の端縁が上記構成のように位置していると、溝部の存在により内輪に対して応力集中の生ずる部分を軌道面よりも軸方向外側に位置させることができる。

前記溝部としては、例えば、軸方向内向きに形成され、相互に対向する一対の溝側面と、その一対の溝側面の軸方向内側縁の間に形成され、軸方向外側を臨む溝底面とを有する構成を採用することができる。

また、前記溝部としては、軸方向内側に向かって相互に接近するように傾斜する一対の溝側面を有し、その一対の溝側面は軸方向内側縁が合致する状態となっている構成を採用することができる。さらに、前記溝部としては、周方向の断面形状が円弧状となる溝内面を有するものである構成を採用してもよい。

この発明は、転がり軸受において、転動体と軌道面との接触面間での金属接触を防止することができる。

この発明に係る実施形態の転がり軸受を示す正面図 同上の転がり軸受を示す拡大正面図 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図 図２のＡ−Ａ線に沿った溝部の断面図 （ａ）溝部の他の形態を示す断面図、（ｂ）溝部のさらに他の形態を示す断面図

以下、この発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１、２に示すように、この実施形態の転がり軸受２０は、内周面１ａに軌道面２を有する外輪１と、外輪１の径方向内側に同軸状に配置され、外周面３ａに軌道面４を有する内輪３と、外輪１の軌道面２と内輪３の軌道面４との間に転動可能に複数配置される転動体としての玉５と、玉５を周方向に間隔をおいて保持する保持器６とを備えている。すなわち、転がり軸受２０は、玉軸受である。なお、以下の説明において、転がり軸受２０の中心軸に沿った方向を「軸方向」と呼び、中心軸に対して直角な方向のことを「径方向」と呼ぶ。

図３に示すように、外輪１は、円筒面である内周面１ａの軸方向中央に設けられた軌道面２を有している。軌道面２は径方向の断面形状が玉５の半径よりもわずかに大きい曲率半径を有する円弧状に形成されたものである。

内輪３は、円筒面である外周面３ａの軸方向中央に設けられた軌道面４を有している。軌道面４は、外輪１の軌道面２と径方向に対向し、径方向の断面形状が玉５の半径よりもわずかに大きい曲率半径となる円弧状に形成されたものである。

また、内輪３は、軸方向両側の端面３ｂに形成された複数の溝部１０を有している。溝部１０は、径方向に延びている。溝部１０は、図２、３に示すように、内輪３の端面３ｂの径方向内側寄りの位置と内輪３の外周面３ａとの間にわたって形成されている。

内輪３の外周面３ａ側における溝部１０の端縁は、軌道面４の軸方向外縁と端面３ｂとの間の軸方向中央部分よりも軸方向外側に位置している。また、内輪３の端面３ｂ側における溝部１０の端縁は、端面３ｂの径方向外側寄りに位置している。このため、溝部１０は、端面３ｂおよび外周面３ａにおいて開放する状態となっている。

また、図４に示すように、溝部１０は、相互に対向する一対の溝側面１０ａ、１０ａと、これらの軸方向内側縁の間に形成される溝底面１０ｂと、を有している。

一対の溝側面１０ａはそれぞれ、端面３ｂから軸方向内向きに延び、径方向に沿って形成されている。一対の溝側面１０ａ、１０ａの間隔は所定の大きさであって、溝部１０の溝幅Ｗとなる。溝底面１０ｂは、一対の溝側面１０ａ、１０ａ同士の下端を連結している。溝底面１０ｂは平面状をなし、端面３ｂの径方向内側寄りの位置と外周面３ａの軸方向外側寄りの位置との間にわたって形成されている。

溝底面１０ｂは、径方向外側に向かって軸方向内向きに傾斜している。（図３参照）。すなわち、溝部１０は、その溝深さｄ１が内輪３の径方向外側に向かうに従って深くなる状態となっている。ここで、溝部１０における溝深さｄ１とは、内輪３の端面３ｂを基準として、任意の径方向位置での周方向断面における溝部１０の最深部（図４中においては溝底面１０ｂ）までの軸方向距離を意味する。

なお、溝底面１０ｂは、径方向外側に向かって軸方向内向きに傾斜しているが、内輪３の端面３ｂからの軸方向距離が所定の長さであってもよい。すなわち、溝部１０は、その溝深さｄ１が所定の深さを有するものであってもよい。

保持器６は、二枚一対の環状体７、７により構成されている。それぞれの環状体７は、玉５を保持する半球面状のポケット面を有する複数のポケット部７ａと、それぞれのポケット部７ａを連結する複数の連結部７ｂとが周方向に交互に配置されたものである。

複数のポケット部７ａは、環状体７の周方向に等間隔に配置されている。それぞれのポケット部７ａは、軸方向外向きに突き出し、内面に玉５の表面に沿うポケット面を有する断面円弧状の板状をなしている。それぞれの連結部７ｂは、平板状をなしており、その周方向両側縁から軸方向外向きに凹むポケット部７ａが一体に形成されている。

二枚一対の環状体７、７は、それぞれのポケット部７ａを軸方向外向きに突き出し、ポケット部７ａ内に玉５を保持する状態で、連結部７ｂ同士をリベット８により加締めて一体化されている。

この実施形態に係る転がり軸受２０は、以上のように構成され、例えば、自動車等のクランクケース（図示省略）内に組み込まれるクランクシャフト（図示省略）を回転可能に支持する。クランクケース内では、はねかけ潤滑によって、転がり軸受２０の内部の潤滑を行う場合がある。はねかけ潤滑の場合、転がり軸受２０は、潤滑油量が少ない状態で使用されることがある。なお、転がり軸受２０は、クランクシャフトを支持する用途に限らず、自動車のトランスミッションのシャフトを支持するものであってもよい。

この場合、転がり軸受２０は、内輪３の端面３ｂに複数の溝部１０を有しているので、はねかけ潤滑により、飛散した潤滑油が溝部１０により凹凸面となる内輪３の端面３ｂに付着し易くなる。

ここで、溝部１０は、端面３ｂのうち径方向内側寄りの位置と外周面３ａのうち軌道面４よりも軸方向外側となる位置にわたって形成されている。このため、内輪３の端面３ｂに付着した潤滑油は、溝部１０内に沿って内輪３の外周面３ａを経て内輪３の軌道面４上へ誘導される。そして、玉５と外輪１の軌道面２及び内輪３の軌道面４との接触面間に油膜を形成する。その結果、その接触面間での金属接触が防止される。

また、溝部１０は溝底面１０ｂが径方向外側に向かって軸方向内向きに傾斜するものであるので、内輪３の端面３ｂに付着した潤滑油をより効果的に内輪３の外周面３ａに誘導することができる。

なお、内輪３の外周面３ａ側における溝部１０の端縁は、内輪３の軌道面４の軸方向外縁よりも軸方向外側に位置していればよい。好ましくは、この実施形態のように、内輪３の軌道面４の軸方向外縁と内輪３の端面３ｂとの間の軸方向中央部分よりも軸方向外側に位置するようにすればよい。内輪３は、溝部１０の存在により応力集中が生ずる箇所を端面３ｂ寄りに位置させることができるためである。

また、この実施形態では、溝部１０は、図４に示すように、相互に対向する一対の溝側面１０ａ、１０ａと、溝底面１０ｂとを有するものであるが、これに限らない。例えば、図５（ａ）に示すように、溝部１０が軸方向内側に向かって相互に接近する向きに傾斜する一対の溝側面１０ａ、１０ａを有し、その一対の溝側面１０ａ、１０ａは軸方向内側縁１０ｃが合致する状態となっているものでもよい。

図５（ａ）に示す溝部１０は、内輪３の端面３ｂでの一対の溝側面１０ａ、１０ａの間隔が図４の溝部１０と同じ大きさ（溝幅Ｗ）となるように形成されている。

図５（ａ）に示す溝部１０では、一対の溝側面１０ａ、１０ａの軸方向内側縁１０ｃが径方向外側に向かって軸方向内向きに傾斜する状態となっている。これにより、図４に示す溝底面１０ｂを有する溝部１０の場合と同様に、内輪３の端面３ｂに付着した潤滑油を軸方向内側縁１０ｃに沿って、より効果的に内輪３の外周面３ａに誘導することが可能となる。

また、溝部１０においては、図５（ｂ）に示すように、周方向の断面形状が円弧状となる溝内面１０ｄを有するものであってもよい。この場合では、溝部１０は、その溝深さｄ２が内輪３の径方向外側に向かうに従って深くなる状態となっている。ここで、溝部１０における溝深さｄ２とは、内輪３の端面３ｂを基準として、溝内面１０ｄの周方向断面において軸方向に最も離れている位置までの軸方向距離を意味する。

これにより、図４に示す溝底面１０ｂを有する溝部１０の場合と同様に、内輪３の端面３ｂに付着した潤滑油をより効果的に溝部１０の溝内面１０ｄに沿って、内輪３の外周面３ａに誘導することができる。

１ 外輪
１ａ 内周面
２ 軌道面
３ 内輪
３ａ 外周面
３ｂ 端面
４ 軌道面
５ 玉
６ 保持器
７ 環状体
７ａ ポケット部
７ｂ 連結部
８ リベット
１０ 溝部
１０ａ 溝側面
１０ｂ 溝底面
１０ｃ 軸方向内側縁
１０ｄ 溝内面
２０ 転がり軸受
ｄ１、ｄ２ 溝深さ
Ｗ 溝幅

Claims (6)

1. 内周に軌道面を有する外輪と、前記外輪の径方向内側に配置され、外周に軌道面を有する内輪と、前記外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に配置される複数の転動体と、複数の前記転動体を周方向に間隔をおいて保持する保持器とを備え、
   前記内輪は、その端面に径方向に沿って複数形成される溝部を有し、前記溝部が前記内輪の端面の径方向内側寄りの位置と、前記内輪の軌道面よりも軸方向外側となる位置との間にわたって形成されている転がり軸受。
2. 前記溝部は、その溝深さが前記内輪の径方向外側に向かうに従って深くなるように形成されている請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記溝部のうち前記内輪の外周面側の端縁が、前記内輪の軌道面の軸方向外縁と前記内輪の端面との間の軸方向中央部分よりも軸方向外側に位置している請求項１または２に記載の転がり軸受。
4. 前記溝部は、軸方向内向きに形成され、相互に対向する一対の溝側面と、その一対の溝側面の軸方向内側縁の間に形成される溝底面とを有する請求項１から３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
5. 前記溝部は、軸方向内側に向かって相互に接近するように傾斜する一対の溝側面を有し、その一対の溝側面は軸方向内側縁が合致する状態となっている請求項１から３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
6. 前記溝部は、周方向の断面形状が円弧状となる溝内面を有するものである請求項１から３のいずれか１項に記載の転がり軸受。

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