JP2021076187A - 転がり軸受及び保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心力によって保持器のつのが変形し難くなると共に、つのの強度低下を防ぐ。
【解決手段】転がり軸受１０は、内輪１１と、外輪１２と、複数の玉１３と、環状の保持器１４とを備える。保持器１４は、玉１３よりも軸方向一方に位置する環状体３１と、環状体３１から軸方向他方に延びて設けられている複数のつの３２とを有する。つの３２には、つの３２の軸方向の一方側から他方側にわたって軸方向他方及び径方向に開口する欠損部３７が形成されていて、つの３２は、欠損部３７の周方向についての両側に玉１３と接触する一対のつの本体３８，３８を備える。一対のつの本体３８，３８の間に補剛リブ４０が設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転がり軸受及び保持器に関する。

転がり軸受は、内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に設けられている複数の転動体と、環状の保持器とを備える。転動体が玉である玉軸受の場合、いわゆる冠型と呼ばれる樹脂製の保持器が用いられる。冠型の保持器が採用される転がり軸受では、グリース等の潤滑剤を撹拌しない領域（無撹拌領域）が広く、グリースのせん断が抑制されるという利点がある。特許文献１に、冠型の保持器を備える転がり軸受が開示されている。

特開２００３−３５３１７号公報

冠型の保持器は、転動体よりも軸方向一方に位置する環状体と、複数のつのとを有する。つのは、環状体から軸方向他方に延びて設けられている。このため、転がり軸受が回転すると、遠心力によってつのの先端側部が外輪側へ変形し、特に回転速度が高いと、つのの一部が外輪に接触し、保持器が偏摩耗する可能性がある。

そこで、本開示は、遠心力によって保持器のつのが変形し難くなると共に、つのの強度低下を防ぐことを目的とする。

本開示の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の転動体と、前記複数の転動体を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、を備え、前記保持器は、前記転動体よりも軸方向一方に位置する環状体と、当該環状体から軸方向他方に延びて設けられている複数のつのと、を有し、前記つのには、当該つのの軸方向の一方側から他方側にわたって軸方向他方及び径方向に開口する欠損部が形成されていて、当該つのは、当該欠損部の周方向についての両側に前記転動体と接触する一対のつの本体を備え、前記一対のつの本体の間に補剛リブが設けられている。

この転がり軸受によれば、つのに前記欠損部が形成されていることで、つのの重量が小さくなり、保持器に働く遠心力を小さくできる。転がり軸受が回転すると転動体がつのに周方向から接触する。つのの強度が前記欠損部により低下するが、前記補剛リブにより、つのの強度の低下を防ぐことができる。以上より、つのの重量を小さくして遠心力によってつのが変形し難くなると共に、補剛リブによりつのの強度低下を防ぐことができる。

また、好ましくは、前記内輪は、前記転動体としての玉が転がり接触する内輪軌道を有し、前記保持器は、前記内輪軌道に接触することで当該保持器の位置決めを行うガイド部を有する。
この構成によれば、内輪軌道には玉が転がり接触することから、例えば研磨等の機械加工が行われる。このような内輪軌道にガイド部を接触させることで、保持器が安定してガイドされる。

また、好ましくは、前記補剛リブは、前記一対のつの本体の間のうちの径方向内側寄りの位置に設けられている。
この構成によれば、補剛リブを径方向外側寄りの位置に設ける場合と比較して、欠損部の容積を大きくすることが可能となる場合があり、つのを軽量化する作用が高くなる。

また、好ましくは、前記補剛リブは、軸方向一方側に設けられ前記環状体と前記一対のつの本体とを繋げている第一リブ部と、前記第一リブ部から軸方向他方に延びてかつ周方向に間隔をあけて設けられ前記つの本体と繋がっている一対の第二リブ部と、を有する。
この構成によれば、補剛リブは、一対の第二リブ部の間が欠損していて、補剛リブによる重量の増加を抑えることができる。しかも、第一リブ部及び第二リブ部によって、一対のつの本体と環状体とが繋がり、補剛リブは、つの本体の補剛材としての機能を十分に有することができる。

また、本開示の保持器は、転がり軸受が備える転動体よりも軸方向一方に位置する環状体と、当該環状体から軸方向他方に延びて設けられている複数のつのと、を有し、前記つのには、当該つのの軸方向の一方側から他方側にわたって軸方向他方及び径方向に開口する欠損部が形成されていて、当該つのは、当該欠損部の周方向についての両側に、前記転動体と接触する一対のつの本体を備え、前記一対のつの本体の間に補剛リブが設けられている。

この保持器によれば、つのに前記欠損部が形成されていることで、つのの重量が小さくなり、保持器に働く遠心力を小さくできる。保持器を備える転がり軸受が回転すると転動体がつのに周方向から接触する。つのの強度が前記欠損部により低下するが、前記補剛リブにより、つのの強度の低下を防ぐことができる。以上より、つのの重量を小さくして遠心力によってつのが変形し難くなると共に、補剛リブによりつのの強度低下を防ぐことができる。

本開示の発明によれば、保持器のつのが変形し難くなると共に、つのの強度低下を防ぐことが可能となる。

転がり軸受の断面図である。 保持器の斜視図である。 保持器及びその周囲を示す断面図である。 保持器の一部を径方向外側から見た拡大図である。 保持器の一部を軸方向他方側から見た拡大図である。 図４におけるＶＩ矢視の断面図である。

図１は、転がり軸受の断面図である。図１に示す転がり軸受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転動体と、環状の保持器１４とを備える。本開示の前記転動体は、玉１３であり、転がり軸受１０は玉軸受（深溝玉軸受）である。図１は、転がり軸受１０の中心線Ｃ（「軸受中心線Ｃ」とも言う。）を含む断面を示す。

本開示において、転がり軸受１０の中心線Ｃに沿った方向が、転がり軸受１０の軸方向であり、単に「軸方向」と称する。この軸方向には、中心線Ｃに平行な方向も含まれる。図１における右側を軸方向一方と定義し、図１における左側を軸方向他方と定義する。軸受中心線Ｃに直行する方向が、転がり軸受１０の径方向であり、単に「径方向」と称する。軸受中心線Ｃを中心として転がり軸受１０（本開示では内輪１１）が回転する方向が、転がり軸受１０の周方向であり、単に「周方向」と称する。

図１に示す転がり軸受１０は、更に、軸方向両側にシール１５を備える。シール１５は、内輪１１と外輪１２との間に形成される環状空間１６（「軸受内部」とも言う。）のグリース等の潤滑剤が外部（軸受外部）へ漏れるのを防ぐ。また、シール１５は、軸受外部の異物が軸受内部へ侵入するのを防止する機能も備える。

内輪１１は環状の部材であり、その外周に、玉１３が転がり接触する内輪軌道２１が形成されている。図１に示す断面において、内輪軌道２１は、玉１３の半径よりも僅かに大きな半径の凹円弧形状を有する溝により構成されている。内輪１１の軸方向両側部それぞれの外周面には、凹溝２３が形成されている。凹溝２３とシール１５の内周部とが隙間を有して対向している。この隙間によりラビリンス隙間が構成される。

外輪１２は環状の部材であり、その内周に、玉１３が転がり接触する外輪軌道２２が形成されている。図１に示す断面において、外輪軌道２２は、玉１３の半径よりも僅かに大きな半径の凹円弧形状を有する溝により構成されている。外輪１２の軸方向両側部それぞれの内周面には、シール溝２４が形成されている。シール溝２４にシール１５の外周部が取り付けられている。

玉１３は、内輪軌道２１と外輪軌道２２との間に複数介在している。転がり軸受１０（内輪１１）が回転すると、玉１３は内輪軌道２１及び外輪軌道２２を転動する。

図２は、保持器１４の斜視図である。図３は、保持器１４及びその周囲を示す断面図である。保持器１４は、環状体（環状部）３１と、複数のつの（柱部）３２とを有する。本開示の保持器１４は、更に、ガイド部３３を有する。環状体３１は、円環形状の部分であり、玉１３よりも軸方向一方に位置する。つの３２はすべて同じ形状である。つの３２は、環状体３１から軸方向他方に延びて設けられている。ガイド部３３は、つの３２の径方向内方に設けられている。つの３２とガイド部３３との間には径方向の隙間１７が設けられている。環状体３１の軸方向他方側であって、周方向で隣り合う一対のつの３２，３２の間が、玉１３を収容するポケット３０となる。ポケット３０は周方向に沿って複数形成されている。

以上より、保持器１４は、複数の玉１３を周方向に間隔をあけて保持することができる。つの３２の周方向に望む面２８を有する部分（後述のつの本体３８）がポケット３０の一部となる。その面２８に玉１３が接触可能である。環状体３１の軸方向他方側に望む面２９を有する部分が、前記ポケット３０の他部となる。その面２９に玉１３が接触可能である。保持器１４は、例えばポリアミド等の樹脂製（合成樹脂製）であり、射出成形によって製造される。環状体３１とつの３２とガイド部３３とは一体成形されており、保持器１４は単一部材からなる。

ガイド部３３について更に説明する。ガイド部３３は、環状体３１の径方向内側の部分３４（図３参照）から軸方向他方に延びて設けられている。ガイド部３３は、環状体３１に接続するガイド部本体６１と、ガイド部本体６１の軸方向他方側の径方向内方側に設けられている突出部３５とを有する。突出部３５は、内輪１１側に突出している。突出部３５の一部が、内輪軌道２１に接触可能となる。

保持器１４の中心線が、軸受中心線Ｃと一致する状態で（図３の状態で）、突出部３５と内輪軌道２１との間に隙間が形成される。この状態から、保持器１４が径方向に変位すると、突出部３５が内輪軌道２１に径方向から接触する。これにより、保持器１４の径方向の変位が制限される。図３の状態から、保持器１４が軸方向一方に変位すると、突出部３５が内輪軌道２１に軸方向から接触する。これにより、保持器１４の軸方向一方の変位が制限される。なお、図３の状態から、保持器１４が軸方向他方に変位すると、環状体３１の前記面２９が玉１３に接触する。これにより、保持器１４の軸方向他方の変位が制限される。

このように、ガイド部３３は、保持器１４の径方向及び軸方向の移動を制限する機能を有する。つまり、ガイド部３３は、内輪軌道２１に接触することで保持器１４の位置決めを行う。ガイド部３３が内輪軌道２１に接触（滑り接触）することによって保持器１４の回転が案内される。すなわち、本開示の保持器１４は、軌道ガイド（内輪軌道ガイド）の保持器となる。

図４は、保持器１４の一部を径方向外側から見た拡大図である。図５は、保持器１４の一部を軸方向他方側から見た拡大図である。つの３２に、欠損部３７が形成されている。欠損部３７は、つの３２の軸方向の一方側から他方側にわたって設けられていて、軸方向他方及び径方向に開口している。本開示の発明では、後に説明するが、つの３２の径方向内側寄りの位置に補剛リブ４０が設けられていることから（図６参照）、欠損部３７は、軸方向他方及び径方向外方に開口している。図６は、図４におけるＶＩ矢視の断面図である。

欠損部３７により、つの３２は、その欠損部３７の周方向についての両側に一対のつの本体（柱本体）３８を有することとなる（図４参照）。一対のつの本体３８，３８は、玉１３と接触するポケット３０の一部３０ａを構成する。なお、ポケット３０の残りの他部３０ｂは、環状体３１により構成される。一対のつの本体３８，３８の間に補剛リブ４０が設けられている。補剛リブ４０は、欠損部３７の一部に設けられている。補剛リブ４０は、つの本体３８よりも径方向の寸法が小さい板状である。

図４において、補剛リブ４０は、第一リブ部４１と、一対の第二リブ部４２，４２とを有する。第一リブ部４１は、欠損部３７の軸方向一方側に設けられていて、環状体３１と、一対のつの本体３８，３８の軸方向一方側の部分３９ａ，３９ａとを繋ぐ。一対の第二リブ部４２，４２は、周方向に間隔をあけて設けられている。各第二リブ部４２は、第一リブ部４１から軸方向他方に延びて設けられている部分であり、つの本体３８の軸方向他方側の部分３９ｂ，３９ｂと繋がっている。

前記のとおり、一対の第二リブ部４２，４２は、周方向に間隔をあけて設けられている。このため、第二リブ部４２，４２の間が欠損している。その欠損している部分を「切り欠き部４３」と称する。図４に示すように、径方向外側から補剛リブ４０を見た場合、切り欠き部４３は、角部の存在しない凹形状を有する。これにより、切り欠き部４３によって補剛リブ４０に応力集中が生じにくい。

補剛リブ４０は、一対のつの本体３８，３８の間のうちの径方向内側寄りの位置に設けられている（図６参照）。補剛リブ４０は、つの本体３８における径方向についての中心一Ｓよりも径方向内側に設けられている。補剛リブ４０の軸方向他方側の側面４０ａは、つの本体３８の軸方向他方側の側面３８ａよりも、環状体３１側に存在する。図４に示すように、つの本体３８において玉１３が接触する領域Ｊと、つの本体３８を挟んで、反対側の領域の一部に、補剛リブ４０（第二リブ部４２）の少なくとも一部が設けられている。

図２において、玉１３が収容されている一つのポケット３０を挟んで、周方向両側のつの３２，３２に着目する。これらつの３２，３２のうち、一方を第一のつの３２−１とし、他方を第二のつの３２−２とする。周方向で隣り合う一対のつの３２−１，３２−２それぞれの軸方向他方側の先端の間隔Ｑは、玉１３の直径よりも大きい。

これをより具体的に説明すると次のとおりである。第一のつの３２−１は一対のつの本体３８，３８を有し、このうち、第二のつの３２−２側のつの本体３８の符号を図２において「３８−１」とする。第二のつの３２−２も一対のつの本体３８，３８を有し、このうち、第一のつの３２−１側のつの本体３８の符号を図２において「３８−２」とする。玉１３が収容されている一つのポケット３０を挟んで、一方のつの本体３８−１の軸方向他方側の先端と、他方のつの本体３８−２の軸方向他方側の先端との間隔Ｑは、玉１３の直径よりも大きい。

前記構成により、保持器１４が軸方向一方に変位しようとすると、その保持器１４の変位は玉１３によって制限されない。そこで、前記のとおり保持器１４のガイド部３３が内輪軌道２１に軸方向から接触可能である。このため、保持器１４は、内輪１１と外輪１２との間から脱落しない。

なお、一般的な深溝玉軸受の場合、いわゆる冠型の保持器が採用される。その冠型の保持器は、つのの先端側に爪部を有し、周方向で隣り合う一対のつのの爪部の間隔は、玉の直径よりも小さい。この構成により、冠型の保持器は、玉によって軸方向の移動が規制され、これにより、その保持器は、内輪と外輪との間から脱落しない。
このような冠型の保持器に対して、本開示の保持器１４では、一般的な冠型の保持器のような玉の直径よりも間隔が小さくなる一対の前記爪部が存在しない。このような爪部が設けられないことで、本開示の保持器１４は軽量化される。

以上のように、本開示の転がり軸受１０が備える保持器１４は、玉１３よりも軸方向一方に位置する環状体３１と、環状体３１から軸方向他方に延びて設けられている複数のつの３２とを有する。各つの３２には欠損部３７が形成されている。欠損部３７は、つの３２の軸方向の一方側から他方側にわたって設けられ、軸方向他方及び径方向に開口している。各つの３２は、欠損部３７の存在により、当該欠損部３７の周方向についての両側に一対のつの本体３８，３８を備える。そして、一対のつの本体３８，３８の間に補剛リブ４０が設けられている。

この転がり軸受１０（保持器１４）によれば、つの３２に欠損部３７が形成されていることで、つの３２の重量が小さくなり、保持器１４に働く遠心力を小さくできる。各つの本体３８は、玉１３と接触するポケット３０の一部を構成する。このため、転がり軸受１０が回転すると玉１３が進み遅れ等によって、つの３２（つの本体３８）に周方向から接触する。つの３２の強度が欠損部３７により低下するが、補剛リブ４０により、つの３２の強度の低下を防ぐことができる。つまり、補剛リブ４０により、欠損部３７が形成されているつの３２における周方向の剛性が高まる。以上より、つの３２の重量を小さくして遠心力によってつの３２が変形し難くなると共に、補剛リブ４０によりつの３２の強度低下を防ぐことができる。

本開示の転がり軸受１０では、保持器１４はガイド部３３を有する。ガイド部３３は、ガイド部３３が有する突出部３５が内輪軌道２１に接触することで保持器１４の位置決めを行う。つまり、ガイド部３３は、保持器１４の径方向及び軸方向の移動を規制し、保持器１４の回転を案内する。内輪軌道２１には玉１３が転がり接触することから、例えば研磨等の機械加工が行われる。このような内輪軌道２１にガイド部３３を接触させることで、保持器１４が安定してガイドされる。

保持器１４の回転は内輪１１によってガイドされる構成であるため、保持器１４が内輪１１寄りに位置する。このため、保持器１４の半径を小さくすることが可能となる。遠心力は、質量、角速度、回転中心からの距離（半径）のいずれかを小さくすれば、小さくなる。よって、本開示の保持器１４によれば、保持器１４が内輪１１寄りに位置するため、保持器１４に働く遠心力をより一層小さくすることが可能である。

内輪ガイドの保持器１４であるため、ポケット３０と玉１３との間の隙間を、（図示しないが）保持器が玉によってガイドされる転動体ガイドの場合よりも、広く設定することが可能となる。よって、保持器１４のつの３２が遠心力によって弾性変形しても、玉１３とポケット３０とが部分的に接触して保持器１４の偏摩耗を防ぐことが可能となる。

図６に示すように、補剛リブ４０は、一対のつの本体３８，３８の間のうちの径方向内側寄りの位置に設けられている。このため、補剛リブ４０を径方向外側寄りの位置に設ける場合と比較して、欠損部３７の容積を大きくすることが可能となる。これは、一つのつの３２における一対のつの本体３８，３８間の周方向の長さが（図５参照）、径方向内側寄りで小さく、径方向外側寄りで大きくなるためである。よって、つの３２を軽量化する作用が高くなる。また、補剛リブ４０が、径方向内側寄りに設けられることで、径方向外側寄りに設けられる場合よりも、回転中心からの距離（半径）が小さくなり、補剛リブ４０に作用する遠心力は小さくなる。

図４に示すように、補剛リブ４０は、軸方向一方側に設けられている第一リブ部４１と、一対の第二リブ部４２，４２とを有する。第一リブ部４１は、環状体３１と一対のつの本体３８，３８とを繋げている。一対の第二リブ部４２，４２は、第一リブ部４１から軸方向他方に延びてかつ周方向に間隔をあけて設けられ、つの本体３８，３８と繋がっている。

この補剛リブ４０の構成によれば、一対の第二リブ部４２，４２の間が欠損していて、補剛リブ４０による重量の増加を抑えることができる。しかも、第一リブ部４１及び第二リブ部４２，４２によって、一対のつの本体３８，３８と環状体３１とが繋がる。このため、補剛リブ４０は、つの本体３８，３８の補剛材としての機能を十分に有することができる。また、補剛リブ４０の軸方向他方側には、切り欠き部４３が形成されている。このため、つの３２の軸方向他方側の重量が特に軽くなり、遠心力によって外輪１２側に変形し難くなる。

以上より、本開示の転がり軸受１０によれば、保持器１４に作用する遠心力を小さくすることができる。このため、保持器１４が遠心力によって外輪１２側に弾性変形し難くなる。よって、保持器１４の一部が外輪１２に局部的に接触して偏摩耗するのを防ぐことができ、転がり軸受１０の長寿命化を実現することが可能となる。特に、本開示の転がり軸受１０（保持器１４）は、高速回転に好適である。

今回開示した実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲に記載された構成と均等の範囲内での全ての変更が含まれる。
前記実施形態では、転がり軸受が深溝玉軸受である場合について説明したが、アンギュラ玉軸受であってもよい。

１０：転がり軸受 １１：内輪 １２：外輪
１３：玉（転動体） １４：保持器 ２１：内輪軌道
３１：環状体 ３２：つの ３３：ガイド部
３７：欠損部 ３８：つの本体 ４０：補剛リブ
４１：第一リブ部 ４２：第二リブ部

Claims (5)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の転動体と、前記複数の転動体を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、を備え、
   前記保持器は、前記転動体よりも軸方向一方に位置する環状体と、当該環状体から軸方向他方に延びて設けられている複数のつのと、を有し、
   前記つのには、当該つのの軸方向の一方側から他方側にわたって軸方向他方及び径方向に開口する欠損部が形成されていて、当該つのは、当該欠損部の周方向についての両側に前記転動体と接触する一対のつの本体を備え、
   前記一対のつの本体の間に補剛リブが設けられている、転がり軸受。
2. 前記内輪は、前記転動体としての玉が転がり接触する内輪軌道を有し、
   前記保持器は、前記内輪軌道に接触することで当該保持器の位置決めを行うガイド部を有する、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記補剛リブは、前記一対のつの本体の間のうちの径方向内側寄りの位置に設けられている、請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 前記補剛リブは、軸方向一方側に設けられ前記環状体と前記一対のつの本体とを繋げている第一リブ部と、前記第一リブ部から軸方向他方に延びてかつ周方向に間隔をあけて設けられ前記つの本体と繋がっている一対の第二リブ部と、を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。
5. 転がり軸受が備える転動体よりも軸方向一方に位置する環状体と、当該環状体から軸方向他方に延びて設けられている複数のつのと、を有し、
   前記つのには、当該つのの軸方向の一方側から他方側にわたって軸方向他方及び径方向に開口する欠損部が形成されていて、当該つのは、当該欠損部の周方向についての両側に前記転動体と接触する一対のつの本体を備え、
   前記一対のつの本体の間に補剛リブが設けられている、保持器。

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