JP2019173790A - Deep groove ball bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高速使用環境下における変形を防止しつつ、保持器の組み込み性を向上した深溝玉軸受に関する。 The present invention relates to a deep groove ball bearing that improves the ease of assembling a cage while preventing deformation under a high-speed use environment.
近年、自動車の省燃費化を目的として、変速機の多段化が進められている。この多段化に伴って、図3に示す遊星歯車機構1が使用されることがある。この遊星歯車機構1は、回転軸心に配置されるサンギア2、最外周に配置されるリングギア3、及び、サンギア2とリングギア3の間に介在するプラネタリギア4とを有している。リングギア3が、大径の深溝玉軸受30によってギアボックス等のハウジング5で保持される。
In recent years, multistage transmissions have been promoted for the purpose of reducing the fuel consumption of automobiles. With this multistage operation, the
この深溝玉軸受30は、複数の玉を周方向等間隔に保持するための樹脂製冠形保持器(以下、保持器と称する。)を有する。この深溝玉軸受30は、ピッチ円径dm(mm)と回転速度n(min−1)との積であるdmn値が70万以上の高速使用環境下で使用されることがある。このとき、保持器には大きな遠心力が作用し、この遠心力によって、爪部が径方向外向きに開く現象が生じることがある。爪部が径方向外向きに開くと、爪部と玉が干渉する虞がある。 The deep groove ball bearing 30 has a resin crown-shaped cage (hereinafter referred to as a cage) for holding a plurality of balls at equal intervals in the circumferential direction. The deep groove ball bearing 30 may be used in a high-speed use environment where the dmn value, which is the product of the pitch circle diameter dm (mm) and the rotational speed n (min −1 ), is 700,000 or more. At this time, a large centrifugal force acts on the cage, and the centrifugal force may cause a phenomenon in which the claw portion opens radially outward. If the claw portion opens radially outward, the claw portion and the ball may interfere with each other.
高速使用環境下における保持器の爪部の開きを防止するために、例えば下記特許文献1においては、樹脂製冠形保持器の外周面に突起を形成している。この突起で保持器を補強することによって剛性を高め、軸受高速回転時における爪部の外径側への開きを極力防止している。
In order to prevent the opening of the claw portion of the cage under a high-speed use environment, for example, in
特許文献1に係る玉軸受においては、保持器の外周面に突起を形成しているため、この外周面と外輪の内周面との間の隙間が小さくなる。このため、保持器の爪部の変形を抑制できたとしても、保持器の爪部の外周面と外輪の内周面との干渉が生じやすく、保持器の損傷を引き起こす虞がある。
In the ball bearing according to
また、高速回転時は、軸受の発熱により高温となりやすいが、この際、保持器を構成する樹脂の線膨張係数が、外輪を構成する鉄の線熱膨張係数よりも大きいため、保持器の外周面と外輪の内周面との間の径方向隙間が小さくなり、両者が干渉して保持器の損傷を引き起こす虞がある。 In addition, during high-speed rotation, the bearing tends to generate a high temperature due to heat generation. At this time, the linear expansion coefficient of the resin constituting the cage is larger than the linear thermal expansion coefficient of the iron constituting the outer ring. There is a possibility that the radial gap between the surface and the inner peripheral surface of the outer ring becomes small, and the two interfere with each other to cause damage to the cage.
しかも、近年は省スペース化の要求により軸受の薄肉化が進んでおり、軸受の停止時(常温時)における保持器の外径と外輪の内径の初期隙間自体が小さくなっているため、保持器と外輪との干渉が生じやすい状況となっている。 Moreover, in recent years, bearings have become thinner due to demands for space saving, and the initial clearance between the outer diameter of the cage and the inner diameter of the outer ring when the bearing is stopped (at room temperature) has become smaller. And the outer ring are likely to interfere with each other.
保持器と外輪の干渉を回避するために、図6に示すように、内輪21と、内輪21の径方向外側に設けられた外輪22と、内輪21と外輪22との間に介在して設けられた複数の玉23と、複数の玉23を周方向所定間隔で保持する転動体案内型の保持器24とを備えた深溝玉軸受20において、この保持器24を、一般的な転動体案内型の保持器と比較して、外径を変えることなく内径を縮径した形状とすることが考えられる。このように、保持器24の内径を縮径することにより、保持器24の径方向の肉厚を増大して剛性を高めることができ、深溝玉軸受20の高速回転時において、遠心力に起因する爪部25の変形を防止することが期待できる。
In order to avoid interference between the cage and the outer ring, as shown in FIG. 6, an
しかし、保持器24の内径を縮径すると、保持器24の組み込み性が低下する問題がある。すなわち、保持器24の内周面と内輪21の外周面との間の径方向隙間が小さいため、内輪21と外輪22との間に軸方向から保持器24を組み込む際には、図7に示すように、内輪21と保持器24の軸芯を高い精度で一致させなければならない。そして、両者の間に芯ずれがあると、図8に示すように、保持器24の爪部25の先端が内輪21の端面に当接して、スムーズに保持器24を組み込みできない問題が生じる。
However, when the inner diameter of the
そこで、この発明は、高速使用環境下における保持器の爪部の拡がりを防止しつつ、内外輪間への保持器の組み込み性を向上することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the assembling property of the cage between the inner and outer rings while preventing the claw portion of the cage from spreading in a high-speed use environment.
上記の課題を解決するために、この発明においては、内輪と、前記内輪の径方向外側に設けられた外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在して設けられた複数の玉と、前記内輪と前記外輪との間に組み込まれていて前記複数の玉を保持する保持器と、を備え、ピッチ円径dm(mm)と回転速度n(min−1)との積であるdmn値が70万以上の使用環境下で使用される深溝玉軸受において、前記保持器の外径は、前記玉のピッチ円直径よりも大きく、前記保持器の内周面と前記内輪の外周面との間の径方向隙間の大きさが、前記保持器の外周面と前記外輪の内周面との間の径方向隙間の大きさよりも小さく、前記内輪の外周面のうち前記保持器が組み込まれる際の入口側端部には、前記内輪の外径が軸方向外側に向かうにつれて縮径する内輪テーパ面が形成されていて、前記保持器の内周面のうち先端側端部には、前記保持器の内径が保持器先端側に向かうにつれて前記外輪側に拡径する保持器テーパ面が形成されていることを特徴とする深溝玉軸受を構成した。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, an inner ring, an outer ring provided on the radially outer side of the inner ring, and a plurality of balls provided to be interposed between the inner ring and the outer ring, A dmn value that is a product of a pitch circle diameter dm (mm) and a rotational speed n (min −1 ), and a cage that is incorporated between the inner ring and the outer ring and holds the plurality of balls. Is a deep groove ball bearing used in a usage environment of 700,000 or more, the outer diameter of the cage is larger than the pitch circle diameter of the balls, and the inner circumferential surface of the cage and the outer circumferential surface of the inner ring When the size of the gap in the radial direction is smaller than the size of the gap in the radial direction between the outer circumferential surface of the cage and the inner circumferential surface of the outer ring, and the cage is incorporated in the outer circumferential surface of the inner ring The outer diameter of the inner ring shrinks toward the outer side in the axial direction. An inner ring taper surface is formed, and a cage taper surface that expands toward the outer ring side as the inner diameter of the cage moves toward the tip side of the cage at the tip side end portion of the inner circumferential surface of the cage A deep groove ball bearing characterized in that is formed.
このように、保持器の内周面と内輪の外周面との間の径方向隙間の大きさを、保持器の外周面と外輪の内周面との間の径方向隙間の大きさよりも小さくして、実質的に保持器の内径を縮径することにより、保持器の径方向の肉厚を増大して剛性を高めることができ、軸受の高速回転時において、遠心力に起因する爪部の変形を防止することができる。 Thus, the size of the radial gap between the inner peripheral surface of the cage and the outer peripheral surface of the inner ring is smaller than the size of the radial gap between the outer peripheral surface of the cage and the inner peripheral surface of the outer ring. In addition, by substantially reducing the inner diameter of the cage, the thickness in the radial direction of the cage can be increased and the rigidity can be increased. At the time of high-speed rotation of the bearing, the claw portion caused by centrifugal force Can be prevented from being deformed.
しかも、保持器に保持器テーパ面を、内輪に内輪テーパ面をそれぞれ形成することにより、内輪と外輪との間に軸方向から保持器を組み込む際に、両者の間に芯ずれがあったとしても、保持器テーパ面と内輪テーパ面が互いに当接しつつスライドすることによって、その芯ずれが修正される。これにより、初期の芯ずれ量に対する許容量が大きくなり、内外輪間に保持器をスムーズに組み込むことができる。 In addition, by forming the cage taper surface on the cage and the inner ring taper surface on the inner ring, when the cage is assembled from the axial direction between the inner ring and the outer ring, there is a misalignment between the two. Also, the center misalignment is corrected by sliding the cage taper surface and the inner ring taper surface in contact with each other. Thereby, the tolerance | permissible_quantity with respect to the initial amount of misalignment becomes large, and a holder | retainer can be smoothly integrated between an inner and outer ring | wheel.
前記構成においては、軸方向に対する前記保持器テーパ面のテーパ角が5度以上45度以下であるのが好ましい。また、軸方向に対する前記内輪テーパ面のテーパ角が5度以上45度以下であるのが好ましい。このように、両テーパ角の範囲を規定することにより、内輪テーパ面に対する保持器テーパ面のスライドがスムーズになり、内輪と保持器の芯ずれの修正を一層速やかに行うことができる。 In the said structure, it is preferable that the taper angle of the said retainer taper surface with respect to an axial direction is 5 to 45 degree | times. Moreover, it is preferable that the taper angle of the inner ring tapered surface with respect to the axial direction is not less than 5 degrees and not more than 45 degrees. Thus, by defining the range of both taper angles, the cage taper surface slides smoothly with respect to the inner ring taper surface, and the misalignment between the inner ring and the cage can be corrected more quickly.
前記各構成においては、軸方向に対する前記保持器テーパ面のテーパ角と、軸方向に対する前記内輪テーパ面のテーパ角を同一、又は、軸方向に対する前記保持器テーパ面のテーパ角と、軸方向に対する前記内輪テーパ面のテーパ角との差を3度以下とするのが好ましい。このように、両テーパ面のテーパ角を同一、又は、両テーパ角の差を3度以下とすることにより、内輪テーパ面に対する保持器テーパ面のスライドがスムーズになり、内輪と保持器の芯ずれの修正を一層速やかに行うことができる。
In each configuration, the taper angle of the cage taper surface with respect to the axial direction and the taper angle of the inner ring taper surface with respect to the axial direction are the same, or the taper angle of the cage taper surface with respect to the axial direction and the axial direction. The difference from the taper angle of the inner ring tapered surface is preferably 3 degrees or less. Thus, by making the taper angles of both tapered surfaces the same or making the difference between the two
前記各構成においては、前記保持器の軸方向寸法が、前記玉の直径の1.2〜2.0倍とするのが好ましい。これにより、保持器の背面を軸方向外側に延長することによって保持器の剛性を向上させ、高速回転時における保持器の変形を更に抑制することができる。 In each said structure, it is preferable that the axial direction dimension of the said holder shall be 1.2 to 2.0 times the diameter of the said ball | bowl. Thereby, the rigidity of the cage can be improved by extending the back surface of the cage outward in the axial direction, and deformation of the cage during high-speed rotation can be further suppressed.
この発明においては、高速使用環境下における保持器の爪部の拡がりを防止しつつ、内外輪間への保持器の組み込み性を向上することができる。 In the present invention, it is possible to improve the assembling property of the cage between the inner and outer rings while preventing the claw portion of the cage from spreading in a high-speed use environment.
この発明に係る深溝玉軸受10の一実施形態を図1に示す。この深溝玉軸受は、内輪11と、内輪11の径方向外側に設けられた外輪12と、内輪11と外輪12との間に介在して設けられた複数の玉13と、複数の玉13を周方向所定間隔で保持する保持器14とを備えている。この深溝玉軸受10は、特にピッチ円径dm(mm)と回転速度n(min−1)との積であるdmn値が70万以上の高速使用環境下での使用を想定している。
An embodiment of a deep groove ball bearing 10 according to the present invention is shown in FIG. The deep groove ball bearing includes an
なお、ここでは、深溝玉軸受10の回転軸と平行な方向を軸方向、前記回転軸に対し直交する方向を径方向、前記回転軸を中心とする円弧に沿う方向を周方向という。 Here, a direction parallel to the rotation axis of the deep groove ball bearing 10 is referred to as an axial direction, a direction orthogonal to the rotation axis is referred to as a radial direction, and a direction along an arc centered on the rotation axis is referred to as a circumferential direction.
この保持器14は、玉13によって案内される転動体案内型の冠形保持器である。保持器14の外径は、玉13のピッチ円直径(PCD)よりも大きい。また、保持器14の軸方向寸法は、玉13の直径の1.2〜2.0倍である。この保持器14の素材は、ポリアミド樹脂である。図2に示すように、この保持器14には、周方向の所定間隔ごとに、玉13を保持するポケット18が形成されている。ポケット18は、保持器14の半径方向に貫通するとともに保持器軸方向一方側に開口している。各ポケット18の開口の周方向両側には、一対の爪部15が形成されている。爪部15は、軸方向一方側に配置される環状部19から玉13に近づく側に軸方向に延びている。
The
この保持器14は、一般的な転動体案内型の保持器と比較して、外径を変えることなく内径を縮径した形状となっている。これにより、保持器14の内周面と内輪11の外周面との間の径方向隙間の大きさg1が、保持器14の外周面と外輪12の内周面との間の径方向隙間の大きさg2よりも小さくなっている。このように、保持器14の内径を縮径することにより、保持器14の径方向の肉厚を増大して剛性を高めることができ、深溝玉軸受10の高速回転時において、遠心力に起因する爪部15の変形を防止することができる。
The
図1及び図2に示すように、保持器14の内周面のうち先端側端部には、保持器14の内径が保持器先端側に向かうにつれて外輪12側に拡径する保持器テーパ面16が形成されている。具体的には、保持器テーパ面16は、爪部15の内周面のうち先端側端部に設けられている。この保持器テーパ面16の軸方向に対するテーパ角はαである。この実施形態におけるテーパ角αの大きさは25度であるが、このテーパ角αの大きさは、5度以上45度以下の範囲内、好ましくは20度以上30度以下の範囲内で適宜変更することができる。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a cage taper surface that expands toward the
内輪11の外周面のうち保持器14が組み込まれる際の入口側端部には、内輪11の外径が軸方向外側(玉13から離れる側)に向かうにつれて縮径する内輪テーパ面17が形成されている。内輪テーパ面17の軸方向長さは、保持器テーパ面16の軸方向長さよりも長い。内輪テーパ面17の軸方向中央よりも軸方向外側に保持器14の背面14aが位置している。この内輪テーパ面17の軸方向に対するテーパ角はβである。この実施形態に係るテーパ角βの大きさは25度であるが、このテーパ角βの大きさは、5度以上45度以下の範囲内、好ましくは20度以上30度以下の範囲内で適宜変更することができる。
An inner ring tapered
保持器テーパ面16のテーパ角αと、内輪テーパ面17のテーパ角βは、略同一とするのが好ましい。このようにすると、内輪テーパ面17に対する保持器テーパ面16のスライドがスムーズになり、内輪11と保持器14の芯ずれの修正を一層速やかに行うことができる。ここでいう「同一」とは、両テーパ角α、βが全く同一の場合だけでなく、両テーパ角α、βの差(α―β)が、例えば、±1度の範囲内、好ましくは±3度の範囲内、さらに好ましくは±5度の範囲内の場合も含む。
The taper angle α of the
この発明に係る深溝玉軸受10は、例えば、図3に示す遊星歯車機構1に適用することができる。この遊星歯車機構1は、回転軸心に配置されるサンギア2、最外周に配置されるリングギア3、及び、サンギア2とリングギア3の間に介在するプラネタリギア4とを有している。リングギア3が、大径の深溝玉軸受10によってギアボックス等のハウジング5で保持される。
The deep
リングギア3を保持する深溝玉軸受10は、大径化に伴って高速回転する。このように、高速使用環境下での使用に際しても、上記のように深溝玉軸受10を構成したことにより、軸受の高速回転時における遠心力に起因する爪部15の変形を抑制して、その変形に伴う保持器14の損傷を防止することができる。
The deep
この実施形態に係る保持器14は、その内径を縮径しており、保持器14の内周面と内輪11の外周面との間の径方向隙間が小さいため、内輪11と外輪12の間に軸方向から保持器14を組み込む際には、図4に示すように、本来は内輪11と保持器14の軸芯を高い精度で一致させる必要がある。
The
この実施形態に係る深溝玉軸受10においては、保持器14に保持器テーパ面16を、内輪11に内輪テーパ面17をそれぞれ形成したので、図5に示すように、内輪11と外輪12との間に軸方向から保持器14を組み込む際に、両者の間に芯ずれがあったとしても、保持器テーパ面16と内輪テーパ面17が互いに当接しつつスライドすることによって、その芯ずれが修正される。これにより、初期の芯ずれ量に対する許容量が大きくなり、内外輪11、12間に保持器14をスムーズに組み込むことができる。
In the deep
上記の実施形態に示す深溝玉軸受10はあくまでも例示に過ぎず、高速使用環境下における保持器14の爪部15の拡がりを防止しつつ、内外輪11、12間への保持器14の組み込み性を向上する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各部材の形状、数、配置、素材等を適宜変更することが許容される。
The deep
例えば、上記の実施形態においては、保持器14の素材としてポリアミド樹脂を採用したが、その素材として、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ナイロン66樹脂、ナイロン46樹脂などのポリアミド樹脂等の樹脂も採用することができる。
For example, in the above embodiment, a polyamide resin is used as the material of the
また、上記の構成に加え、保持器14の軸方向寸法は、玉13の直径の1.2〜2.0倍であることによって、保持器14の背面14aを軸方向外側に延長することによって、保持器14の剛性がさらに向上する。これにより、高速回転時における保持器14の変形をさらに抑制することができる。
Further, in addition to the above configuration, the axial dimension of the
10 深溝玉軸受
11 内輪
12 外輪
13 玉
14 保持器
15 爪部
16 保持器テーパ面
17 内輪テーパ面
α (保持器テーパ面の)テーパ角
β (内輪テーパ面の)テーパ角
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記保持器の外径は、前記玉のピッチ円直径よりも大きく、
前記保持器の内周面と前記内輪の外周面との間の径方向隙間の大きさが、前記保持器の外周面と前記外輪の内周面との間の径方向隙間の大きさよりも小さく、
前記内輪の外周面のうち前記保持器が組み込まれる際の入口側端部には、前記内輪の外径が軸方向外側に向かうにつれて縮径する内輪テーパ面が形成されていて、
前記保持器の内周面のうち先端側端部には、前記保持器の内径が保持器先端側に向かうにつれて前記外輪側に拡径する保持器テーパ面が形成されていることを特徴とする深溝玉軸受。 An inner ring, an outer ring provided on the radially outer side of the inner ring, a plurality of balls provided between the inner ring and the outer ring, and the inner ring and the outer ring, A deep groove ball that is used in a usage environment having a dmn value that is a product of a pitch circle diameter dm (mm) and a rotation speed n (min −1 ) of 700,000 or more. In bearings,
The outer diameter of the cage is larger than the pitch circle diameter of the balls,
The size of the radial gap between the inner circumferential surface of the cage and the outer circumferential surface of the inner ring is smaller than the size of the radial gap between the outer circumferential surface of the cage and the inner circumferential surface of the outer ring. ,
An inner ring taper surface that is reduced in diameter as the outer diameter of the inner ring moves outward in the axial direction is formed at the inlet side end portion when the retainer is incorporated in the outer peripheral surface of the inner ring,
Of the inner peripheral surface of the retainer, a distal end side end portion is formed with a retainer taper surface that increases in diameter toward the outer ring as the inner diameter of the retainer moves toward the retainer distal end side. Deep groove ball bearing.
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