JP2019173918A - 四点接触玉軸受およびそれに用いる玉軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】玉とポケット内面との間に安定して潤滑剤が供給される四点接触玉軸受およびそれに用いる玉軸受用保持器を提供する。【解決手段】外輪１１の軌道溝１５と、軸方向に二つに分割される内輪１２の軌道溝１６との間に転動する複数の玉１３を周方向に間隔をおいて保持する保持器１４を備え、玉１３が外輪１２の軌道溝１５の内面と、内輪１２の軌道溝１６の内面とにそれぞれ二箇所に接し、保持器１４が、柱部２０の軸方向外側に位置する環状部１８、１９の軸方向外端面１８ａ、１９ａからポケット２１の内面に通じる貫通孔２２、２３を有し、貫通孔２２、２３は保持器１４の回転方向に対する接線と平行に配置され、かつ軸方向に対して傾斜角をもって形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、軸方向両側からのアキシアル荷重とラジアル荷重とを受ける四点接触玉軸受およびそれに用いられる玉軸受用保持器に関する。

従来、軸方向両側からのアキシアル荷重と、ラジアル荷重を受ける玉軸受として、四点接触玉軸受が使用されている。図５に示すように、四点接触玉軸受３０は、一般に外輪３１と、軸方向に二分割された内輪３２との間に、複数の玉３３が保持器３４により、周方向に転動可能に保持されたものである。

外輪３１の内周面に軌道溝３５が形成され、内輪３２の外周面に軌道溝３６が形成され、純ラジアル荷重の下、玉３３が軌道面３５および軌道面３６に二点で接触している。

保持器３４は、円筒状をなし、周方向に間隔をおいて形成された複数のポケット３７を有する。それぞれのポケット３７は、その内面が玉３３の直径よりもわずかに大きい円筒面に形成されたものである。

図５に示す四点接触玉軸受３０では、外輪３１と、玉３３をポケット３７内で保持する保持器３４とが一体に組み合わされる外輪アセンブリが用いられている。

この外輪アセンブリでは、保持器３４のポケット３７から玉３３が径方向内向きへ脱落することを防止するために、ポケット３７の軸方向両側面の径方向内側に軸方向内向きの係合部３８が形成されている。係合部３８が形成されることにより、保持器３４のポケット３７内面と玉３３との間のすき間が小さくなる。

四点接触玉軸受３０は、外輪アセンブリを用いると、保持器３４が外輪３１の内周部により案内されるものとなるため、外輪３１の内周部と保持器３４との間に十分な径方向のすき間を確保することが難しい。

また、四点接触玉軸受３０は、外輪３１の軌道溝３５が径方向断面での玉３３の中心から軸方向両方向へ二つの接触角を有している。このため、外輪３１の内周部にアンギュラ玉軸受の外輪に形成されるカウンターを設けることができず、外輪３１の内周部と保持器３４との間に十分な径方向のすき間を確保することが難しい。

さらに、内輪３２の軌道溝３６は、その円弧面３６ａ、３６ａと玉３３との接触点が軸方向中央に対して軸方向外側寄りに位置している。このため、玉３３が内輪３２の軌道溝３６内から肩部への乗り上げを防止する目的で、内輪３２の軌道溝３６は、深溝玉軸受と比較して、大きな溝深さが必要となる。その結果、内輪３２の外周部と保持器３４との径方向距離が小さくなる。

このような構造である四点接触玉軸受３０は、他の構造の玉軸受、例えばアンギュラ玉軸受、深溝玉軸受等と比較して、玉３３と保持器３４のポケット３７内面との間や、外輪３１の内周部と保持器３４の案内面との間への潤滑剤の供給がされ難く、潤滑不良が発生するおそれがある。

そこで、潤滑不良を解消し、潤滑性を向上させる目的で、例えば、それぞれのポケットの周方向一方側のポケット半面と、周方向他方側のポケット半面とがゴシックアーチ形状に形成された保持器を備え、その保持器のポケット内面に四点接触で玉を保持するようにした四点接触玉軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の玉軸受は、玉が保持器のポケット内面に対して四箇所で接触し、その他の箇所であって玉とポケット内面との間に形成されるすき間に潤滑剤が保持される。玉とポケット内面との間に潤滑剤が保持されることで、玉と保持器のポケット内面との潤滑性を向上させることができる。

特開２００３−０３２９０４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の玉軸受は、その運転時、保持器の回転により、玉とポケット内面との間のすき間に保持された潤滑剤が、遠心力により径方向外向きに移動する。潤滑剤が径方向外向きに移動すると、玉とポケット内面との間で潤滑剤量が不足し、玉とポケット内面との間に安定して潤滑剤が供給されにくいという問題があった。

そこで、この発明の課題は、玉とポケット内面との間に安定して潤滑剤が供給される四点接触玉軸受およびそれに用いる玉軸受用保持器を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明に係る四点接触玉軸受は、内周部に軌道溝を有する外輪と、外周部に軌道溝を有する内輪と、前記外輪の軌道溝と前記内輪の軌道溝との間に転動する複数の玉と、前記複数の玉を周方向に間隔をおいて保持する保持器とを備え、前記外輪または内輪のいずれか一方の軌道輪は、軸方向に二つに分割されており、その軌道溝の内面に前記玉が二箇所に接触する状態にあり、他方の軌道輪は、その軌道溝の内面に前記玉が二箇所に接触する状態にある四点接触玉軸受において、前記保持器は、軸方向に間隔をおいて配置される一対の環状部と、前記一対の環状部の間に周方向に間隔をおいて軸方向に配置される複数の柱部と、前記一対の環状部と隣り合う柱部とにより形成されるポケットとを有し、前記保持器が、前記柱部の軸方向外側に位置する前記環状部の軸方向外端面から前記ポケットの内面に通じる貫通孔を有し、前記貫通孔が前記保持器の回転方向に対する接線と平行に配置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、軸受の運転時、玉の転動に伴う保持器の回転により、潤滑剤が貫通孔を通って保持器の軸方向外側面からポケット内に導かれる。

前記貫通孔が、前記一対の環状部のそれぞれの軸方向外端面から前記ポケットの内面に形成され、前記一対の環状部のうち、一方の環状部の軸方向外端面から形成される前記貫通孔は、前記保持器の周方向一方へ向かって配置され、他方の環状部の軸方向外端面から形成される前記貫通孔は、前記保持器の周方向他方へ向かって配置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、軸受運転時、保持器の回転方向によらず、潤滑剤が貫通孔を通って保持器の軸方向外側面からポケット内に導かれ、ポケット内へ安定的に潤滑剤が供給され得る。

前記貫通孔が軸方向に対して傾斜角をもって形成されている構成を採用することができる。この場合、保持器の回転に伴う遠心力の分力が潤滑剤に作用して、貫通孔内を潤滑剤が移動し易くなる。

前記環状部の軸方向外側面が前記柱部の軸方向外側となる位置に受け入れ凹部を有し、前記貫通孔が前記受け入れ凹部内に通じる状態であり、前記受け入れ凹部は、前記環状部の外端面上における開口面積が、前記受け入れ凹部の内面上における前記貫通孔の開口面積よりも大きく形成されている構成を採用すると、軸受運転時、より多量の潤滑剤を受け入れ凹部から貫通孔へ導くことができる。

上記の課題を解決するために、この発明に係る玉軸受用保持器は、外輪の内周部に形成される軌道溝と、内輪の外周部に形成される軌道溝との間に転動する複数の玉を周方向に間隔をおいて保持するものであり、前記玉が前記外輪の軌道溝の内面と、前記内輪の軌道溝の内面とにそれぞれ二箇所に接する四点接触玉軸受に用いられる玉軸受用保持器において、軸方向に間隔をおいて配置される一対の環状部と、前記一対の環状部の間に周方向に間隔をおいて軸方向に配置される複数の柱部と、前記一対の環状部と隣り合う柱部とにより形成されるポケットとを有し、前記柱部の軸方向外側に位置する前記環状部の軸方向外端面から前記ポケットの内面に通じる貫通孔を有し、前記貫通孔が前記一対の環状部の回転方向に対する接線と平行に配置されている構成を採用することができる。

この発明では、軸受の運転時、玉の転動に伴う保持器の回転により、潤滑剤が貫通孔を通って保持器の軸方向外側面からポケット内に導かれ、玉とポケット内面との間に安定して供給される。

この発明に係る四点接触玉軸受を示す断面図 同上の四点接触玉軸受の保持器を示す断面図 同上の四点接触玉軸受の保持器を示す平面図 同上の四点接触玉軸受の保持器を示す正面図 従来の四点接触玉軸受を示す断面図

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施形態の四点接触玉軸受１０を示す。この四点接触玉軸受１０は、内周部に軌道溝１５を有する外輪１１と、外周部に軌道溝１６を有する内輪１２と、外輪１１の軌道溝１５と内輪１２の軌道溝１６との間で転動する複数の玉１３と、複数の玉１３を周方向に間隔をおいて保持する保持器１４とを備えている。

外輪１１は、円筒状部材からなり、内周部に軌道溝１５が形成されたものである。軌道溝１５の内面は、ラジアル平面での断面形状が円弧となる二つの円弧面１５ａ、１５ａとから形成されている。

それぞれの円弧面１５ａ、１５ａは、外輪１１の軸方向中央位置を挟んで軸方向両側に位置している。

内輪１２は、軸方向に二つに分割されており、それぞれの分割軌道輪１７、１７の外周部に、ラジアル平面での断面形状が円弧となる円弧面１７ａが形成されている。それぞれの分割軌道輪１７の円弧面１７ａによって、内輪１２の軌道溝１５の内面が形成される。

玉１３は、外輪１１の軌道溝１５と、内輪１２と軌道溝１６の間で転動する状態において、外輪１１の二つの円弧面１５ａ、１５ａ、およびそれぞれの分割軌道輪１７の円弧面１７ａの合計四箇所に接触している。

図２、３に示すように、保持器１４は、軸方向に間隔をおいて配置される一対の環状部１８、１９と、一対の環状部１８、１９との間に周方向に間隔をおいて軸方向に配置される複数の柱部２０と、一対の環状部１８、１９と隣り合う柱部２０とにより円形に形成されるポケット２１とを有する。

また、保持器１４は、外輪１１の内周面により案内される外輪案内方式が採用されている（図１参照）。なお、保持器１４は、内輪１２の外周面により案内される内輪案内方式や、転動体である玉１３により案内される転動体案内方式を採用してもよい。

一対の環状部１８、１９は、同一の内径寸法および外径寸法を有する円環状部材であり、軸方向に間隔をおいて配置されている。環状部１８は、軸方向の外端面１８ａが外輪１１の軸方向端面に対して平行な平面に形成されたものである。また、環状部１９も、その軸方向の外端面１９ａが、外輪１１の軸方向端面に対して平行な平面に形成されたものである。

柱部２０は、周方向を向く内側面が半円筒面であり、隣り合う柱部２０、２０の周方向に向かい合うそれぞれの内側面により、円筒面をなすポケット２１の内面が形成される。

図２、３に示すように、保持器１４のポケット２１は、その内面の軸方向両側に形成され、径方向内側縁部に位置する係合部２１ａを有する。それぞれの係合部２１ａは、軸方向内向きに突出し、その軸方向の間隔が玉１３の直径よりも小さくなっている。

保持器１４のポケット２１内に保持される玉１３が係合部２１ａに接し、係合部２１ａによって、玉１３がポケット２１から径方向内向きに脱落することを防止している。

保持器１４は、柱部２０の軸方向外側に位置する環状部１８の外端面１８ａから、ポケット２１の内面に通じる貫通孔２２と、柱部２０の軸方向外側に位置する環状部１９の外端面１９ａからポケット２１の内面に通じる貫通孔２３とを有する。貫通孔２２および貫通孔２３は、その内面が円筒面となっている。

図３に示すように、それぞれの貫通孔２２は、周方向一方へ向かって軸方向に対して傾斜角θをもって配置されている。傾斜角θは、例えば、２５度〜６５度の範囲が好ましい。傾斜角θが２５度よりも小さいと、柱部２０の強度に影響が出る恐れがある。一方、６５度よりも大きいと、貫通孔２２の距離が長くなり、軸受運転時の保持器１４の回転により、貫通孔２２を潤滑剤が通り難くなる。

また、図４に示すように、それぞれの貫通孔２２は、環状部１８を軸方向外側から内向きに見た場合において、環状部１８の回転方向に対して接線に平行に配置されている。さらに、それぞれの貫通孔２２は、環状部１８の外端面１８ａに形成された受け入れ凹部２２ａに通じている。

受け入れ凹部２２ａは、環状部１８の外端面１８ａ上に開口し、球面状をなす内面を有している。受け入れ凹部２２ａは、その内面上において、貫通孔２２が周方向一方寄りの位置に開口している。受け入れ凹部２２ａは、環状部１８の外端面１８ａ上における開口面積が、受け入れ凹部２２ａの内面上における貫通孔２２の開口面積よりも大きく形成されている。

図３に示すように、それぞれの貫通孔２３は、周方向他方へ向かって軸方向に対して傾斜角θをもって配置されている。それぞれの貫通孔２３は、環状部１９を軸方向外側から内向きに見た場合において、保持器１４の環状部１９の回転方向に対して接線に平行に配置されている。

それぞれの貫通孔２３は、環状部１８の外端面１９ａに形成された受け入れ凹部２３ａに通じている。受け入れ凹部２３ａは、環状部１９の外端面１９ａ上に開口し、球面状をなす内面を有している。受け入れ凹部２３ａは、その内面上において、貫通孔２３が周方向他方寄りの位置に開口している。受け入れ凹部２３ａは、環状部１９の外端面１９ａ上における開口面積が、受け入れ凹部２３ａの内面上における貫通孔２３の開口面積よりも大きく形成されている。

この実施形態の四点接触玉軸受１０は、以上のように構成される。この四点接触玉軸受１０は、運転中において、外輪１１の軌道溝１５と内輪１２の軌道溝１６の間で玉１３が転動する。玉１３の転動に伴い、玉１３を保持する保持器１４が回転する。

このとき、保持器１４の軸方向外側に存在する潤滑剤が、保持器１４の回転に伴う遠心力の分力によって、貫通孔２２（貫通孔２３）を通ってポケット２１内に安定的に供給される。ポケット２１内に供給された潤滑剤によって、ポケット２１の内面と玉１３との間の潤滑性が確保される。

また、ポケット２１内に安定的に潤滑剤が供給されるため、油潤滑であれば潤滑方法は特に限定されず、例えば、油浴潤滑方式、循環潤滑方式などの潤滑方法を採用することができる。

さらに、従来の使用回転速度よりも高い回転速度で使用しても、潤滑不良が発生しにくくなり、使用可能速度の向上を図ることができる。そして、軸受内部への潤滑剤の供給効率が向上することから、軸受への潤滑剤量を抑制することが可能となる。

保持器１４は、一方の環状部１８側に配置される貫通孔２２と、他方の環状部１９側に配置される貫通孔２３とが、相互に周方向の反対方向に向かって軸方向に対して傾斜角θをもって配置されている。この配置により、運転時、保持器１４がいずれの回転方向に回転しても、貫通孔２２または貫通孔２３のいずれかを通って、潤滑剤をポケット２１内に供給することができる。

また、保持器１４が周方向一方に回転すると、保持器１４の一方の環状部１８の軸方向外側に存在する潤滑剤が貫通孔２２を通ってポケット２１内に供給される。ポケット２１内に供給された潤滑剤が、貫通孔２３を通って保持器１４の他方の環状部１９の軸方向外側へ排出される。

その一方で、保持器１４が周方向他方に回転すると、保持器１４が周方向一方に回転する場合とは逆に、潤滑剤が貫通孔２３を通ってポケット２１内に供給され、貫通孔２２を通って排出される。

保持器１４の回転方向によらず、貫通孔２２または貫通孔２３がポケット２１内から潤滑剤を排出させることができる。このため、軸受内部に滞留させる潤滑剤量を低減さ、潤滑剤の流動抵抗によるトルク損失を低減することができる。

なお、保持器１４は、一対の環状部１８、１９のうち、いずれかの環状部のみの軸方向外端面からポケット２１の内面に貫通孔を有するものであってもよい。また、貫通孔２２および貫通孔２３は、必ずしも軸方向に対して傾斜角θをもって形成されていなくてもよい。

この実施形態のように、貫通孔２２および貫通孔２３が傾斜角θをもって形成されていれば、潤滑剤のポケット２１内への供給、ポケット２１内からの潤滑剤の排出が円滑となるので好ましい。

なお、この四点接触玉軸受は、内輪１２が軸方向に二つに分割されたものであるが、これに限られない。外輪１１の軌道溝１５の内面および内輪１２の軌道溝１６の内面に玉１３が四箇所で接するものであれば、外輪１１が軸方向二つに分割されたものでもよい。あるいは、外輪１１および内輪１２が軸方向に分割されずに、外輪１１の軌道溝１５の内面および内輪１２の軌道溝１６の内面が、ラジアル平面での断面形状が円弧となる二つの円弧面から形成されたものであってもよい。

１０ 四点接触玉軸受
１１ 外輪
１２ 内輪
１３ 玉
１４ 保持器
１５、１６ 軌道溝
１５ａ、１７ａ 円弧面
１７ 分割軌道輪
１８、１９ 環状部
１８ａ、１９ａ 外端面
２０ 柱部
２１ ポケット
２１ａ 係合部
２２、２３ 貫通孔
２２ａ、２３ａ 受け入れ凹部
３０ 四点接触玉軸受
３１ 外輪
３２ 内輪
３３ 玉
３４ 保持器
３５、３６ 軌道溝
３６ａ 円弧面
３７ ポケット
３８ 係合部

Claims (5)

1. 内周部に軌道溝を有する外輪と、外周部に軌道溝を有する内輪と、前記外輪の軌道溝と前記内輪の軌道溝との間に転動する複数の玉と、前記複数の玉を周方向に間隔をおいて保持する保持器とを備え、
   前記外輪または内輪のいずれか一方の軌道輪は、軸方向に二つに分割されており、その軌道溝の内面に前記玉が二箇所に接触する状態にあり、他方の軌道輪は、その軌道溝の内面に前記玉が二箇所に接触する状態にある四点接触玉軸受において、
   前記保持器は、軸方向に間隔をおいて配置される一対の環状部と、前記一対の環状部の間に周方向に間隔をおいて軸方向に配置される複数の柱部と、前記一対の環状部と隣り合う柱部とにより形成されるポケットとを有し、
   前記保持器が、前記柱部の軸方向外側に位置する前記環状部の軸方向外端面から前記ポケットの内面に通じる貫通孔を有し、前記貫通孔が前記保持器の回転方向に対する接線と平行に配置されていることを特徴とする四点接触玉軸受。
2. 前記貫通孔が、前記一対の環状部のそれぞれの軸方向外端面から前記ポケットの内面に形成され、前記一対の環状部のうち、一方の環状部の軸方向外端面から形成される前記貫通孔は、前記保持器の周方向一方へ向かって配置され、他方の環状部の軸方向外端面から形成される前記貫通孔は、前記保持器の周方向他方へ向かって配置されていることを特徴とする請求項１に記載された四点接触玉軸受。
3. 前記貫通孔が軸方向に対して傾斜角をもって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載された四点接触玉軸受。
4. 前記環状部の軸方向外側面が前記柱部の軸方向外側となる位置に受け入れ凹部を有し、前記貫通孔が前記受け入れ凹部内に通じる状態であり、前記受け入れ凹部は、前記環状部の外端面上における開口面積が、前記受け入れ凹部の内面上における前記貫通孔の開口面積よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された四点接触玉軸受。
5. 外輪の内周部に形成される軌道溝と、内輪の外周部に形成される軌道溝との間に転動する複数の玉を周方向に間隔をおいて保持するものであり、前記玉が前記外輪の軌道溝の内面と、前記内輪の軌道溝の内面とにそれぞれ二箇所に接する四点接触玉軸受に用いられる玉軸受用保持器において、
   軸方向に間隔をおいて配置される一対の環状部と、前記一対の環状部の間に周方向に間隔をおいて軸方向に配置される複数の柱部と、前記一対の環状部と隣り合う柱部とにより形成されるポケットとを有し、前記柱部の軸方向外側に位置する前記環状部の軸方向外端面から前記ポケットの内面に通じる貫通孔を有し、前記貫通孔が前記一対の環状部の回転方向に対する接線と平行に配置されている玉軸受用保持器。

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