JP2020133663A - 保持器及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑剤による撹拌抵抗を抑制しつつ、潤滑面の良好な潤滑状態を確保することが可能な保持器を提供する。【解決手段】複数の分割保持器２ａ、２ｂと、複数の分割保持器２ａ、２ｂのうちの少なくとも一つに形成され、分割保持器２ａ、２ｂ同士を組み合わせた際に、潤滑剤Ａを保持する閉鎖空間を形成する潤滑剤保持凹部１３と、前記閉鎖空間の分割保持器２ａ、２ｂ同士の合わせ部に形成され、潤滑剤Ａの一部が前記閉鎖空間から浸み出るのを許容する微小隙間１４と、を有する保持器２を構成する。【選択図】図３

Description

この発明は、保持器及び転がり軸受に関する。

転がり軸受の潤滑剤として半固体状のグリースが用いられることが多い。このグリースは、基油と増ちょう剤を主成分とし、液状の潤滑油と比較して高い粘性を有している。このため、取扱いが容易で、軸受内部空間からの漏出を防止するための密封装置の設計を簡素化できるメリットがある。また、グリースは基本的に再供給する必要がなく、メンテナンス性にも優れている。

その一方で、保持器のポケットや内外径面にグリースが供給されると、粘性の高いグリースの撹拌抵抗によって、摩擦トルクの増加やそれに伴う発熱が問題となることがある。そこで、例えば特許文献１においては、グリースを組成する基油及び増ちょう剤の種類や配合比を最適化して、潤滑特性の向上を図っている（特許文献１の段落０００６〜０００８等参照）。しかしながら、グリースが半固体状である以上は上記の問題を完全に解決するには限界があり、保持器の構造上の改善が必要となっている。

そこで、例えば特許文献２に示す深溝玉軸受においては、ポケットを多角形状とし、ポケットの内周面とボールを点接触させた構成を採用している（特許文献２の段落０００８〜０００９、図２等参照）。このようにすると、ポケットの内周面とボールの接触幅を可及的に減少させて、ボールと保持器間の滑り抵抗を抑制して回転トルクを低減することができるため、グリースを採用した軸受における摩擦トルクや発熱を低減できる可能性がある。

また、例えば特許文献３に示す転がり軸受用保持器においては、ポケットの内面に沿って溝状に陥没する凹部と、保持器の軸方向外端面側からポケットの内面に通じるグリースの通孔を形成し、この通孔を通ってポケットの内面にグリースを供給する構成を採用している（特許文献３の段落００１６、図１等参照）。このようにすると、ポケットの内面に供給されたグリースがこの凹部に溜まるため、攪拌抵抗に伴う摩擦トルクを低減できる可能性がある。

特許第３３３０７５５号公報 特開２００７−２９２１９５号公報 特開平７−２１７６５９号公報

特許文献２に係る構成は、ポケットの内周面とボールの接触幅を減少させることにより滑り抵抗を抑制して回転トルクを低減しているが、このポケットの内周面に入り込むグリースの量を制御することはできず、過剰に入り込んだグリースによって撹拌抵抗が増大する虞がある。また、特許文献３に係る構成は、ポケットの内面に形成された凹部に所定量のグリースを留まらせる効果はあるものの、この凹部からグリースが溢れた際に撹拌抵抗が増大する虞がある。

そこで、この発明は、潤滑剤による撹拌抵抗を抑制しつつ、潤滑面の良好な潤滑状態を確保することを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、複数の分割保持器と、前記複数の分割保持器のうちの少なくとも一つに形成され、該分割保持器同士を組み合わせた際に、潤滑剤を保持する閉鎖空間を形成する潤滑剤保持凹部と、前記閉鎖空間の前記分割保持器同士の合わせ部に形成され、前記潤滑剤の一部が前記閉鎖空間から浸み出るのを許容する微小隙間と、を有する保持器を構成した。

このように、潤滑剤保持凹部によって閉鎖空間を形成したことにより、この潤滑剤保持凹部は、ポケットの内面、保持器の内径面及び外径面には直接接しない。このため、この潤滑剤保持凹部によって保持されている潤滑剤が、ポケットの内面等の潤滑面に直接供給されることは無く、潤滑剤の供給に伴う撹拌抵抗を抑制することができる。しかも、分割保持器同士の合わせ部に微小隙間を形成し、この微小隙間から潤滑剤の一部が浸み出すのを許容したので、軸受の回転初期から潤滑面の良好な潤滑状態を確保することができる。

前記構成においては、前記潤滑剤保持凹部が、前記分割保持器の柱部に形成されている構成とすることができる。

このようにすると、柱部と隣り合うポケットに、微小隙間を介してスムーズに潤滑剤の一部を供給することができ、潤滑面の良好な潤滑状態を確実に確保することができる。

前記各構成においては、前記複数の分割保持器同士が、第一の分割保持器に形成された第一連結部と、該第一の分割保持器に連結される第二の分割保持器に形成された第二連結部とによって連結され、前記潤滑剤保持凹部が、該第一連結部又は該第二連結部の少なくとも一方に形成されている構成とすることができる。

このようにすると、連結機構自体に軸受の潤滑機能を持たせることができ、分割保持器の連結強度を高めつつ、潤滑面のさらに良好な潤滑状態を確保することができる。

前記各構成においては、前記微小隙間が、前記合わせ部における前記分割保持器の表面の粗面によって形成されている構成とすることができる。

このようにすると、合わせ部の表面の表面粗さに対応して微小隙間の大きさが決まり、さらに、この微小隙間の大きさに対応して潤滑剤の浸み出し量が決まる。このため、表面粗さの変更によって、軸受の使用態様に合うように潤滑剤の浸み出し量を最適化することができる。

前記各構成に係る保持器は、この保持器と、前記保持器によって保持される転動体と、外周面に前記転動体が転動する内輪軌道が形成された内輪と、内周面に前記転動体が転動する外輪軌道が形成された外輪と、を有する転がり軸受に適用することができる。

この発明に係る保持器は、上記のように、分割保持器に潤滑剤保持凹部を形成することによって、この分割保持器同士を組み合わせた際に、潤滑剤を保持する閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間から微小隙間を介して潤滑剤の一部を浸み出させるようにした。このため、潤滑面に供給された潤滑剤による撹拌抵抗を抑制しつつ、浸み出た潤滑剤によってその良好な潤滑状態を確保することができる。

この発明に係る転がり軸受の断面図 図１に示す転がり軸受を構成する保持器を周方向に展開した断面図（分割保持器の連結前） 図１に示す転がり軸受を構成する保持器を周方向に展開した断面図（分割保持器の連結後） 図３に示す保持器の要部を示す断面図 保持器の連結部の第一例を示す断面図 保持器の連結部の第二例を示す断面図 保持器の連結部の第三例を示す断面図 保持器の連結部の第四例を示す斜視図 保持器の連結部の第五例を示す断面図

この発明に係る転がり軸受１を図１に示す。この転がり軸受１は、保持器２と、保持器２によって保持される転動体３と、外周面に転動体３が転動する内輪軌道４が形成された内輪５と、内周面に転動体３が転動する外輪軌道６が形成された外輪７と、を有している。この転がり軸受１の軸方向両端部には、軸受内部空間への異物の侵入と、潤滑剤の漏出を防止するシール部材８が設けられている。

保持器２は、この転がり軸受１の軸方向に２分割された分割保持器２ａ、２ｂから構成される。分割保持器２ａ、２ｂには、周方向の所定間隔ごとに、転動体３を保持するポケット９が形成されている。隣り合うポケット９の間には、柱部１０が形成されている。この分割保持器２ａ、２ｂは、樹脂の射出成形によって形成されているが、プレス加工や切削等の周知の加工手段によって形成することもできる。

図２及び図３に示すように、柱部１０には、分割保持器２ａ、２ｂ同士を連結する連結機構が、柱部１０の周方向一つおきに形成されている。この連結機構は、一方の分割保持器２ａ（第一の分割保持器２ａ）に形成された係合凹部１１（第一連結部１１）と、一方の分割保持器２ａに連結される他方の分割保持器２ｂ（第二の分割保持器２ｂ）に形成された一対の係合突起１２、１２（第二連結部１２、１２）から構成される。係合突起１２の先端は、傾斜面が形成されたフック状となっている。この連結機構は、この傾斜面に沿って係合突起１２を弾性変形させつつ係合凹部１１に挿し込み、その先端を係合凹部１１内の段部に係止することによって、分割保持器２ａ、２ｂ同士を連結するように構成された、いわゆるスナップフィットである。

この連結機構が形成されていない柱部１０には、対向する分割保持器２ａ、２ｂの柱部１０に向かって開口する潤滑剤保持凹部１３が形成されている。この潤滑剤保持凹部１３は、分割保持器２ａ、２ｂ同士を組み合わせた際に、潤滑剤Ａを保持する閉鎖空間を形成する。閉鎖空間を構成する分割保持器２ａ、２ｂ同士の合わせ部（潤滑剤保持凹部１３の周縁部）には、図４に示すように、閉鎖空間によって保持された潤滑剤Ａの一部がこの閉鎖空間から浸み出るのを許容する微小隙間１４が形成されている。この微小隙間１４は、分割保持器２ａ、２ｂ同士を突き合わせた際に両者間に自然に形成される微小な隙間である。

潤滑剤保持凹部１３は、射出成形や切削加工等の周知の方法によって形成される。この潤滑剤保持凹部１３は、ポケット９の内面、並びに、保持器２の内径面及び外径面には直接接していない。このため、この潤滑剤保持凹部１３によって保持されている潤滑剤Ａが、ポケット９の内面等に直接供給されることは無く、潤滑剤Ａの供給に伴って撹拌抵抗が増大する問題は生じない。

なお、この実施形態においては、潤滑剤保持凹部１３を両分割保持器２ａ、２ｂに形成したが、一方の分割保持器２ａ、２ｂのみに形成した構成とすることもできる。

転がり軸受１の組み立ては、潤滑剤保持凹部１３に予め潤滑剤Ａが保持された状態で行なわれる。この潤滑剤Ａとして、半固体状のグリースや液状の潤滑油を採用することができる。潤滑剤Ａが液状の潤滑油の場合は、この潤滑油をスポンジ等の吸収体に吸収させた上で、この吸収体を潤滑剤保持凹部１３に配置する方法や、保持器２の組み立て後にこの保持器２を油浴中に浸漬し、真空引きを行うことで潤滑剤保持凹部１３内に潤滑油を充填する方法等を採用することができる。

潤滑剤Ａがグリースの場合は、潤滑剤保持凹部１３で保持されたグリースの基油が、毛細管現象によって微小隙間１４（分割保持器２ａ、２ｂの合わせ面の間）を通って潤滑剤保持凹部１３の外部に浸み出て（図４中の矢印ｆ参照）、ポケット９の内面や、保持器２の内外径面の潤滑面に供給される。潤滑剤保持凹部１３からは、撹拌抵抗の小さい基油が浸み出ているのみで、グリース自体は潤滑面に供給されないので、潤滑に伴う回転トルクの増大や発熱を防止することができる。

微小隙間１４からの基油の浸み出しは、転がり軸受１の停止中にも微量ずつ生じるが、回転することによって潤滑剤保持凹部１３に形成されているグリースに遠心力が作用するため、基油の浸み出し量が増大する。このため、転がり軸受１の潤滑面により多くの基油が供給されて、焼き付き等のトラブルを確実に防止することができる。

潤滑剤Ａとして液状の潤滑油を採用した場合も、上記と同様であって、この潤滑油を毛細管現象によって微小隙間１４を通って潤滑剤保持凹部１３の外部に少量ずつ浸み出させて、ポケット９の内面や、保持器２の内外径面の潤滑面に供給することができる。

グリース中の基油又は潤滑油の浸み出し量（潤滑面への供給量）は、係合突起１２と係合凹部１１の設計寸法や表面粗さの変更による微小隙間１４の大きさの調節、グリースや潤滑油の特性や組成（例えば、グリースの基油の表面張力、増ちょう剤の形状、基油に対する増ちょう剤の配合比、添加剤量やその種類等）の調節、保持器２の素材の種類やその表面状態、軸受回転時に保持器２に負荷される遠心力の大きさ、使用温度等によって変化し、これらを最適化することで、良好な潤滑状態を確保することができる。

なお、この転がり軸受１を高速回転させたり高負荷条件で使用したりする場合は、回転初期の潤滑状態を改善するために、内外輪５、７の少なくとも一方又は転動体３に、微量の潤滑剤を予め塗布しておくのが望ましい。

上記の実施形態においては、連結機構を形成した柱部１０と、潤滑剤保持凹部１３を形成した柱部１０とを周方向に交互に配置した構成としたが、この配置の順序や、連結機構を形成した柱部１０と、潤滑剤保持凹部１３を形成した柱部１０の数の比率は、両分割保持器２ａ、２ｂの確実な連結に必要とされる連結強度や、保持するグリース量等を考慮した上で、適宜変更することができる。

この発明に係る保持器２の連結部の第一例を図５に示す。この連結部は、一方の分割保持器２ａに形成された係合凹部１１と、他方の分割保持器２ｂに形成された一対の係合突起１２、１２からなる連結機構を採用した点で図２に示した構成と共通している。その一方で、一対の係合突起１２、１２の間（フックの反対側）に潤滑剤保持凹部１３が形成されている点で相違する。この第一例によると、全ての柱部１０に連結機構を設けることができるため、分割保持器２ａ、２ｂ同士の連結状態をより確実なものとし得るとともに、微小隙間１４を通って浸み出た潤滑剤Ａによって（図５中の矢印ｆ参照）、潤滑面の良好な潤滑状態を確保することができる。

この発明に係る保持器２の連結部の第二例を図６に示す。この連結部は、一対の係合突起１２、１２の間に潤滑剤保持凹部１３が形成されている点で図５に示した構成と共通している。その一方で、係合突起１２のフックの向きが図５に示した構成と逆向きになっており、このフックの形成側に潤滑剤保持凹部１３が形成されている点で相違する。この第二例においても、全ての柱部１０に連結機構を設けることができるため、分割保持器２ａ、２ｂ同士の連結状態をより確実なものとし得るとともに、微小隙間１４を通って浸み出た潤滑剤Ａによって（図６中の矢印ｆ参照）、潤滑面の良好な潤滑状態を確保することができる。

この発明に係る保持器２の連結部の第三例を図７に示す。この連結部は、上記の各例と異なり、一方の分割保持器２ａに、係合凹部１１と係合突起１２の両方が隣り合って形成されており、他方の分割保持器２ｂに、一方の分割保持器２ａに形成された係合凹部１１と係合する係合突起１２、及び、一方の分割保持器２ａに形成された係合突起１２と係合する係合凹部１１が形成された連結機構を採用している。各分割保持器２ａ、２ｂに形成された係合凹部１１は、潤滑剤保持凹部１３を兼ねている。

この第三例においても、全ての柱部１０に連結機構を設けることができるため、分割保持器２ａ、２ｂ同士の連結状態をより確実なものとし得るとともに、微小隙間１４を通って浸み出た潤滑剤Ａによって（図７中の矢印ｆ参照）、潤滑面の良好な潤滑状態を確保することができる。しかも、各分割保持器２ａ、２ｂに潤滑剤保持凹部１３が形成されているため、いずれか一方の分割保持器２ａ、２ｂのみに潤滑剤保持凹部１３が形成されている場合と比較して、より多くの潤滑剤Ａを保持しやすい。このため、潤滑剤Ａの補充や交換のためのメンテナンスの間隔を延ばせる可能性がある。

この発明に係る保持器２の連結部の第四例を図８に示す。この連結部は、上記の各例と異なり、一つの柱部１０に、連結機構と潤滑剤保持凹部１３の両方が互いに隔離して設けられている。この第四例によると、連結機構内に潤滑剤保持凹部１３（隙間）を形成する必要がないため、係合突起１２と係合凹部１１との間の連結強度が向上し、連結機構のガタツキを防止することができる。

また、全ての柱部１０に連結機構を設けることができるため、分割保持器２ａ、２ｂ同士の連結状態をより確実なものとすることができる。しかも、各分割保持器２ａ、２ｂに潤滑剤保持凹部１３が形成されているため、いずれか一方の分割保持器２ａ、２ｂのみに潤滑剤保持凹部１３が形成されている場合と比較して、より多くの潤滑剤Ａを保持しやすい。このため、潤滑剤Ａの補充や交換のためのメンテナンスの間隔を延ばせる可能性がある。

この発明に係る保持器２の連結部の第五例を図９に示す。この連結部は、一方の分割保持器２ａに形成された内面に周溝を有する係合凹部１１に、他方の分割保持器２ｂに形成された外周面に突条を有するカップ状の係合突起１２を挿入し、前記周溝への前記突条の嵌合によって両分割保持器２ａ、２ｂを連結する連結機構を採用している。このカップ状の係合突起１２の内側が潤滑剤保持凹部１３として機能する。係合凹部１１及び係合突起１２の表面は、所定の表面粗さとなるように表面状態が管理されており、係合突起１２が係合凹部１１に嵌合した際に、両者の間に表面粗さに基づく所定の大きさの微小隙間１４が形成される。

この第五例によると、係合凹部１１と係合突起１２の間に形成された微小隙間１４から、グリース中の基油又は潤滑油を安定的に浸み出させて（図９中の矢印ｆ参照）、潤滑面の良好な潤滑状態を確保することができる。

上記において説明した転がり軸受１及び保持器２はあくまでも例示であって、潤滑剤Ａによる撹拌抵抗を抑制しつつ、潤滑面の良好な潤滑状態を確保する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状、数、配置、素材などを適宜変更することができる。

例えば、上記の実施形態においては、２分割された分割保持器２ａ、２ｂを連結する連結機構としてスナップフィットを採用した例について示したが、両分割保持器２ａ、２ｂの間に、毛細管現象を生じさせる微小隙間１４が形成される限りにおいて、リベット接合、溶接、レーザー溶着、接着剤による接着等の他の方法で連結することもできる。また、保持器２の形状は上記に限定されず、例えば、内径側と外径側に２分割した鉄板波形保持器や、樹脂保持器等を採用することもできる。

１ 転がり軸受
２ 保持器
２ａ 分割保持器（第一の分割保持器）
２ｂ 分割保持器（第二の分割保持器）
３ 転動体
４ 内輪軌道
５ 内輪
６ 外輪軌道
７ 外輪
１０ 柱部
１１ 係合凹部（第一連結部）
１２ 係合突起（第二連結部）
１３ 潤滑剤保持凹部
１４ 微小隙間
Ａ 潤滑剤

Claims (5)

1. 複数の分割保持器（２ａ、２ｂ）と、
   前記複数の分割保持器（２ａ、２ｂ）のうちの少なくとも一つに形成され、該分割保持器（２ａ、２ｂ）同士を組み合わせた際に、潤滑剤（Ａ）を保持する閉鎖空間を形成する潤滑剤保持凹部（１３）と、
   前記閉鎖空間の前記分割保持器（２ａ、２ｂ）同士の合わせ部に形成され、前記潤滑剤（Ａ）の一部が前記閉鎖空間から浸み出るのを許容する微小隙間（１４）と、
   を有する保持器。
2. 前記潤滑剤保持凹部（１３）が、前記分割保持器（２ａ、２ｂ）の柱部（１０）に形成されている請求項１に記載の保持器。
3. 前記複数の分割保持器（２ａ、２ｂ）同士が、第一の分割保持器（２ａ）に形成された第一連結部（１１）と、該第一の分割保持器（２ａ）に連結される第二の分割保持器（２ｂ）に形成された第二連結部（１２）とによって連結され、前記潤滑剤保持凹部（１３）が、該第一連結部（１１）又は該第二連結部（１２）の少なくとも一方に形成されている請求項１又は２に記載の保持器。
4. 前記微小隙間（１４）が、前記合わせ部における前記分割保持器（２ａ、２ｂ）の表面の粗面によって形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の保持器。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の保持器（２）と、
   前記保持器（２）によって保持される転動体（３）と、
   外周面に前記転動体（３）が転動する内輪軌道（４）が形成された内輪（５）と、
   内周面に前記転動体（３）が転動する外輪軌道（６）が形成された外輪（７）と、
   を有する転がり軸受。

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