JP2023077683A - Ball bearing with seal - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内輪と外輪の間にシール部材が設けられたシール付玉軸受に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sealed ball bearing having a seal member provided between an inner ring and an outer ring.
自動車や産業機械などの回転軸を支持する軸受として、玉軸受が多く用いられる。一般に、玉軸受は、内輪と、内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、内輪と外輪の間の環状空間内に設けられた複数の玉と、その複数の玉を保持する保持器とを有する。 Ball bearings are often used as bearings that support rotating shafts in automobiles, industrial machinery, and the like. Generally, a ball bearing consists of an inner ring, an outer ring provided coaxially on the radially outer side of the inner ring, a plurality of balls provided in an annular space between the inner ring and the outer ring, and a cage that holds the plurality of balls. and
保持器としては、例えば、特許文献1のように、玉の通過領域に隣接して周方向に延びる保持器円環部と、保持器円環部から周方向に隣り合う玉の間を軸方向に延びる片持ち梁状の保持器爪部とを有する保持器(いわゆる冠形保持器)が知られている。保持器爪部は、玉の表面に対向する玉案内面を有し、この玉案内面は、玉を抱え込むように玉の表面に沿った凹球面とされている。
As for the retainer, for example, as in
また、例えば、特許文献2のように、玉軸受の外部から内部に異物が侵入するのを防止したり、玉軸受の内部から外部に潤滑剤(潤滑油やグリースなど)が漏れたりするのを防止したりするため、内輪と外輪の間に形成される環状空間の軸方向の端部開口を、環状のシール部材で塞いだシール付玉軸受が使用されることがある。
In addition, for example, as in
近年、EV(バッテリー式電気自動車)やHEV(ハイブリッド電気自動車)等の電気自動車の分野では、電動モータの小型軽量化を図るために、電動モータの高速回転化が進められている。このような電動モータの回転が入力される回転軸を支持する玉軸受は、dmn値(玉のピッチ円直径dm(mm)×回転数n(min-1))が200万を超える条件で使用されることもある。 2. Description of the Related Art In recent years, in the field of electric vehicles such as EVs (battery electric vehicles) and HEVs (hybrid electric vehicles), high-speed rotation of electric motors has been promoted in order to reduce the size and weight of electric motors. The ball bearing that supports the rotating shaft to which the rotation of such an electric motor is input is used under the condition that the dmn value (ball pitch circle diameter dm (mm) x number of revolutions n (min -1 )) exceeds 2,000,000. Sometimes it is done.
本願の発明者らは、EVやHEV等の高速回転する回転軸を支持する玉軸受に、冠形保持器を使用することを検討した。 The inventors of the present application have studied using a crown retainer for a ball bearing that supports a rotating shaft that rotates at high speed in EVs, HEVs, and the like.
しかしながら、高速回転する玉軸受に冠形保持器を使用する場合、片持ち梁状の保持器爪部に作用する遠心力によって、保持器爪部を径方向外方に向かって傾ける方向のねじり変形が保持器円環部に生じ、その変形によって保持器爪部が玉に干渉するおそれがあることが分かった。保持器爪部が玉に干渉すると、玉軸受の発熱の原因となる。 However, when a crown-shaped cage is used in a ball bearing that rotates at high speed, torsional deformation in the direction of tilting the claws of the cage radially outward is caused by the centrifugal force acting on the cantilever-like claws of the cage. It was found that there is a risk that the cage claws will interfere with the balls due to the deformation of the ring portion of the cage. Interference of the retainer claws with the balls causes heat generation in the ball bearings.
特に、冠形保持器を使用する軸受が、シール付玉軸受でもある場合、冠形保持器の保持器円環部がシール部材に接触すれば、その接触部分の摺動抵抗によって異常発熱するおそれがあるので、保持器円環部がシール部材に接触しないように、保持器円環部の軸方向幅寸法を抑える必要がある。そのため、保持器円環部の剛性を高めることが難しく、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部にねじり変形が生じやすく、保持器爪部が玉に干渉しやすい。 In particular, when a bearing using a crown cage is also a sealed ball bearing, if the cage ring portion of the crown cage contacts the seal member, there is a risk of abnormal heat generation due to the sliding resistance of the contact portion. Therefore, it is necessary to suppress the axial width dimension of the retainer annular portion so that the retainer annular portion does not come into contact with the seal member. Therefore, it is difficult to increase the rigidity of the retainer annular portion, the centrifugal force acting on the retainer claw portion tends to cause torsional deformation in the retainer annular portion, and the cage claw portion easily interferes with the balls.
このように、冠形保持器をシール付玉軸受に使用した場合、そのシール付玉軸受を高速回転の用途に使用することが難しかった。また、軸受の設置部位のスペースが狭く、軸受の幅寸法を小さく抑える必要があるときに、冠形保持器がシール部材に接触するのを回避することが難しいことから、シール付玉軸受を採用することを断念し、シール部材を設けずに軸方向の両端が開放した開放型の玉軸受を採用せざるを得ないこともあった。 Thus, when a crown cage is used in a sealed ball bearing, it is difficult to use the sealed ball bearing for high-speed rotation applications. In addition, since it is difficult to prevent the crown cage from contacting the seal member when the space where the bearing is installed is narrow and the width of the bearing must be kept small, sealed ball bearings are used. In some cases, it was necessary to give up on this and adopt an open-type ball bearing in which both ends in the axial direction are open without providing a seal member.
この発明が解決しようとする課題は、高速回転での使用に好適なシール付玉軸受を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a sealed ball bearing suitable for use at high speed rotation.
上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成をシール付玉軸受に採用する。
内輪と、
前記内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、
前記内輪と前記外輪の間に形成される環状空間に組み込まれた複数の玉と、
前記環状空間の軸方向の一方の端部開口に設けた環状のシール部材と、
前記複数の玉を保持する保持器と、を備え、
前記保持器は、前記玉の通過領域と前記シール部材とで軸方向に挟まれる領域を周方向に延びる保持器円環部と、前記保持器円環部から周方向に隣り合う前記玉の間を軸方向に延びる片持ち梁状の保持器爪部とを有するシール付玉軸受において、
前記シール部材は、前記保持器と軸方向に対向するシール側摺動面を有し、
前記保持器は、前記シール側摺動面と軸方向に対向する保持器側摺動面を有し、
前記シール側摺動面と前記保持器側摺動面のうちの一方の摺動面には、周方向に間隔をおいて複数の軸方向突起が形成され、
前記各軸方向突起は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる摺接先端面を有し、
前記他方の摺動面には、軸受回転時に前記摺接先端面と摺接し、全周にわたって平滑な摺接平面が形成され、
前記摺接先端面と前記摺接平面は、軸受静止時に、径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度をもって非平行に対向する配置とされていることを特徴とするシール付玉軸受。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration for a sealed ball bearing.
inner ring;
an outer ring coaxially provided radially outside the inner ring;
a plurality of balls incorporated in an annular space formed between the inner ring and the outer ring;
an annular seal member provided at one end opening in the axial direction of the annular space;
a retainer that retains the plurality of balls,
The retainer includes a retainer annular portion extending in a circumferential direction in an area axially sandwiched between the ball passage area and the seal member, and between the balls circumferentially adjacent to the retainer annular portion. In a sealed ball bearing having a cantilever-like retainer pawl portion extending in the axial direction,
the seal member has a seal-side sliding surface facing the retainer in the axial direction,
The retainer has a retainer-side sliding surface axially facing the seal-side sliding surface,
one of the seal-side sliding surface and the retainer-side sliding surface is formed with a plurality of axial projections spaced apart in the circumferential direction,
each of the axial projections has a sliding contact tip surface extending linearly in a radial direction in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction;
The other sliding surface is in sliding contact with the sliding contact end surface when the bearing rotates, and a smooth sliding contact plane is formed over the entire circumference,
With a seal, the sliding contact tip surface and the sliding contact plane face each other non-parallel at an angle in a direction in which the distance widens from the radially inner side to the radially outer side when the bearing is stationary. ball bearings.
このようにすると、軸受回転時、シール側摺動面と保持器側摺動面のうちの一方の摺動面に形成された軸方向突起の摺接先端面が、他方の摺動面に形成された全周にわたって平滑な摺接平面に摺接するときに、軸方向突起の摺接先端面が径方向に直線状に延びる形状を有するので、軸方向突起で潤滑油が掻き分けられにくく、潤滑油が軸方向突起の摺接部に引き込まれやすい。そのため、軸方向突起の摺接先端面と摺接平面との間に、くさび膜効果による油膜が形成され、その油膜によって摺接先端面と摺接平面の間が流体潤滑状態となり、保持器とシール部材の間の接触抵抗をきわめて小さく抑えることができる。 With this configuration, when the bearing rotates, the sliding contact tip surface of the axial projection formed on one of the seal-side sliding surface and the retainer-side sliding surface is formed on the other sliding surface. When sliding on the smooth sliding contact plane over the entire circumference, the sliding contact tip surface of the axial projection has a shape extending linearly in the radial direction. is likely to be drawn into the sliding contact portion of the axial projection. As a result, an oil film is formed between the sliding contact tip surface of the axial projection and the sliding contact plane due to the wedge film effect. The contact resistance between the sealing members can be kept extremely low.
また、摺接先端面と摺接平面は、軸受静止時に径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度をもって非平行に対向する配置とされているので、軸受が高速回転するときに、摺接先端面と摺接平面との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。すなわち、軸受静止時に摺接先端面と摺接平面とが平行に対向する構成を採用した場合を想定すると、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって保持器側摺動面が傾き、摺接先端面と摺接平面とが非平行となるので、摺接先端面と摺接平面の間にくさび膜効果による油膜が形成されにくくなるという問題がある。この問題に対し、軸受静止時に摺接先端面と摺接平面とが径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度をもって非平行に対向する構成を採用すると、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって、摺接先端面と摺接平面とが平行に近づくので、摺接先端面と摺接平面との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。 In addition, when the bearing is stationary, the sliding contact tip surface and the sliding contact plane face each other non-parallel at an angle in the direction in which the distance widens from the radially inner side to the radially outer side. In addition, it is possible to form a stable oil film by the wedge film effect between the sliding contact end face and the sliding contact plane. In other words, assuming a configuration in which the sliding contact end face and the sliding contact plane face each other in parallel when the bearing is stationary, when the bearing rotates at high speed, the centrifugal force acting on the claws of the cage will cause the cage ring to move. As a result of the deformation, the sliding surface on the cage side is tilted, and the sliding contact tip surface and the sliding contact plane become non-parallel. There is a problem that it becomes difficult to form. To solve this problem, when the bearing is stationary, the sliding contact tip surface and the sliding contact plane face each other non-parallel at an angle in the direction in which the gap widens from the radially inner side to the radially outer side. Occasionally, the cage annular portion is deformed by the centrifugal force acting on the claw portions of the cage. It is possible to form a stable oil film due to the wedge film effect.
軸受静止時に前記摺接先端面と前記摺接平面とがなす角度は、0.5°以上6°以下の範囲に設定することができる。 The angle formed by the sliding contact tip surface and the sliding contact plane when the bearing is stationary can be set within a range of 0.5° or more and 6° or less.
前記保持器爪部の軸方向長さが、前記玉の半径よりも大きく設定され、
前記保持器爪部は、前記玉と周方向に対向するポケット側面を有する場合、
前記ポケット側面の、前記玉を周方向に受け止める部分は、遠心力で前記保持器爪部が径方向外方に移動したときに前記ポケット側面が前記玉に干渉しないように平面形状とされている構成を採用すると好ましい。
the axial length of the retainer claw portion is set larger than the radius of the ball,
When the retainer claw portion has a pocket side surface facing the ball in the circumferential direction,
A portion of the pocket side surface that receives the ball in the circumferential direction is formed in a planar shape so that the pocket side surface does not interfere with the ball when the retainer claw portion moves radially outward due to centrifugal force. configuration is preferred.
このようにすると、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって保持器爪部が径方向外方に移動したときに、保持器爪部のポケット側面が玉に干渉して異常発熱するのを防止することができる。 With this configuration, when the bearing rotates at high speed, the cage annular portion is deformed by the centrifugal force acting on the cage claw portion, and when the deformation causes the cage claw portion to move radially outward, It is possible to prevent the pocket side surfaces of the retainer claws from interfering with the balls and generating abnormal heat.
前記ポケット側面は、軸受中心を通って径方向に延びる直線に沿った平面を採用することができる。 The pocket side surface may adopt a plane along a straight line extending radially through the bearing center.
また、前記ポケット側面としては、軸受中心と前記保持器爪部の周方向中心とを結ぶ直線を間に挟んで周方向に対向する平行な直線に沿った平面を採用することができる。 Further, as the pocket side surfaces, planes along straight lines parallel to each other in the circumferential direction with a straight line connecting the center of the bearing and the center of the retainer claw portion in the circumferential direction interposed therebetween can be adopted.
このようにすると、保持器爪部が軸受中心と保持器爪部の周方向中心とを結ぶ直線に沿って径方向に移動しても、玉とポケット側面の距離が変化しないので、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって保持器爪部が径方向外方に移動したときにも、保持器による玉の保持が安定したものとなる。 With this arrangement, even if the cage claws move radially along the straight line connecting the center of the bearing and the center of the cage claws in the circumferential direction, the distance between the balls and the side surfaces of the pockets does not change. When the retainer ring portion is deformed by the centrifugal force acting on the retainer claw portion during rotation, and the deformation causes the retainer claw portion to move radially outward, the retainer cannot retain the balls. becomes stable.
前記保持器円環部は、前記玉と軸方向に対向するポケット底面を有し、
前記ポケット底面は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる形状であり、
前記ポケット側面と前記ポケット底面は、径方向から見たときに凹円弧状に接続している構成を採用することができる。
The retainer annular portion has a pocket bottom surface axially facing the balls,
The bottom surface of the pocket has a shape extending linearly in a radial direction in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction,
A configuration in which the pocket side surface and the pocket bottom surface are connected in a concave arc shape when viewed from the radial direction can be adopted.
このようにすると、ポケット側面とポケット底面とが凹円弧状に接続しているので、保持器爪部の軸方向の先端部分の質量を小さく抑えながら、保持器爪部の軸方向の根元部分の断面積を確保することができる。そのため、保持器爪部に作用する遠心力による保持器爪部の撓みを効果的に抑えることが可能となる。 In this way, since the pocket side surface and the pocket bottom surface are connected in a concave arc shape, the mass of the axial tip portion of the retainer claw portion can be kept small, and the axial root portion of the retainer claw portion can be reduced. A cross-sectional area can be secured. Therefore, it is possible to effectively suppress bending of the retainer claws due to the centrifugal force acting on the retainer claws.
前記ポケット底面の径方向内側の端部に、前記玉と非接触で軸方向内側に隆起する肉盛り部を形成すると好ましい。 It is preferable to form a built-up portion protruding axially inward without contacting the ball at the radially inner end portion of the bottom surface of the pocket.
このようにすると、遠心力の影響により保持器円環部が破損するのを効果的に防止することが可能となる。すなわち、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部がねじり変形するとき、保持器円環部のうち、周方向に隣り合う保持器爪部の中間に対応する位置の径方向内側の部分(ポケット底面の径方向内側の端部)に応力集中が生じやすい。そこで、ポケット底面の径方向内側の端部に、軸方向内側に隆起する肉盛り部を形成すると、遠心力によって生じる応力集中により保持器円環部が破損するのを効果的に防止することが可能となる。 By doing so, it is possible to effectively prevent the retainer annular portion from being damaged by the influence of the centrifugal force. That is, when the cage annular portion is torsionally deformed by the centrifugal force acting on the cage claw portion, the radially inner side of the cage annular portion at a position corresponding to the middle of the circumferentially adjacent cage claw portions (the radially inner end of the bottom surface of the pocket) is prone to stress concentration. Therefore, by forming a built-up portion that protrudes axially inward at the radially inner end of the bottom surface of the pocket, it is possible to effectively prevent damage to the cage annular portion due to stress concentration caused by centrifugal force. It becomes possible.
前記保持器爪部の径方向外側面には、前記保持器爪部の先端から前記保持器円環部に向かって軸方向に延びる外径側油溝が形成され、
前記保持器爪部の径方向内側面には、前記保持器爪部の先端から前記保持器円環部に向かって軸方向に延びる内径側油溝が形成され、
前記保持器爪部は、前記外径側油溝と前記内径側油溝とによって軸方向に直交する断面形状が径方向外方と径方向内方とに開放するH形状とされている構成を採用すると好ましい。
A radially outer oil groove extending axially from the distal end of the retainer claw toward the retainer annular portion is formed on the radially outer surface of the retainer claw,
An inner diameter side oil groove extending axially from the tip of the cage claw portion toward the cage annular portion is formed on the radial inner surface of the cage claw portion,
The retainer claw portion has an H-shaped cross-section perpendicular to the axial direction formed by the outer diameter side oil groove and the inner diameter side oil groove and is open radially outwardly and radially inwardly. It is preferable to adopt
このようにすると、保持器爪部の径方向外側面に形成された外径側油溝と、保持器爪部の径方向内側面に形成された内径側油溝とによって、保持器爪部の断面形状がH形状となるので、保持器爪部の断面二次モーメント(曲げモーメントに対する保持器爪部の変形しにくさ)を確保しながら、保持器爪部の質量を抑えることができる。そのため、軸受が高速回転するときに保持器爪部が受ける遠心力によって生じる保持器円環部のねじり変形と保持器爪部自体の撓み変形とを小さく抑えることが可能となる。 With this configuration, the outer diameter oil groove formed on the radially outer surface of the cage claw portion and the inner diameter oil groove formed on the radially inner surface of the cage claw portion allow the maintenance of the cage claw portion. Since the cross-sectional shape is H-shaped, the mass of the cage claws can be suppressed while ensuring the secondary moment of area of the cage claws (difficulty in deformation of the cage claws against bending moment). Therefore, it is possible to suppress the torsional deformation of the retainer annular portion and the bending deformation of the retainer claw portion itself caused by the centrifugal force that the retainer claw portions receive when the bearing rotates at high speed.
前記外径側油溝は、外径側油溝の溝底面の位置が前記保持器爪部の先端側から根元側に向かって径方向外側に次第に変化するように形成され、
前記保持器円環部には、前記保持器爪部の根元から径方向外方に立ち上がる平面状の立ち上がり面が形成されている構成を採用すると好ましい。
The outer diameter side oil groove is formed such that the position of the groove bottom surface of the outer diameter side oil groove gradually changes radially outward from the distal end side of the retainer claw portion toward the root side thereof,
It is preferable to employ a configuration in which a flat rising surface rising radially outward from the base of the cage claw portion is formed on the cage annular portion.
このようにすると、外径側油溝の溝底面の位置が保持器爪部の先端側から根元側に向かって径方向外側に次第に変化するように外径側油溝が形成されているので、軸受回転時、外径側油溝内の潤滑油が、ポンピング効果によって保持器爪部の先端側から根元側に向かって移動する。そして、保持器爪部の先端側から根元側に向かって外径側油溝内を移動した潤滑油は、保持器爪部の根元から径方向外方に立ち上がる立ち上がり面によって軸方向内側に戻される。この作用が繰り返されることで、軸受内の潤滑油を効率的に循環させることが可能となる。 With this configuration, the outer diameter oil groove is formed such that the position of the groove bottom surface of the outer diameter oil groove gradually changes radially outward from the distal end side of the retainer claw portion toward the root side thereof. When the bearing rotates, the lubricating oil in the oil groove on the outer diameter side moves from the tip side toward the root side of the retainer claw portion due to the pumping effect. Then, the lubricating oil that has moved from the distal end side to the root side of the cage claw portion in the outer diameter side oil groove is returned axially inward by the rising surface that rises radially outward from the root side of the cage claw portion. . By repeating this action, it becomes possible to efficiently circulate the lubricating oil in the bearing.
前記保持器円環部の外周を軸方向に貫通する外径側貫通溝が、前記保持器爪部に対応する周方向位置に形成されている構成を採用することができる。 A configuration may be employed in which outer diameter side through grooves axially penetrating the outer periphery of the retainer annular portion are formed at circumferential positions corresponding to the retainer claw portions.
このようにすると、潤滑油が外径側貫通溝を通って、保持器円環部よりも軸方向内側の領域と保持器円環部よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすくなり、軸受内部での潤滑油の循環を促進することができる。また、外径側貫通溝は、保持器円環部のうち保持器爪部に対応する周方向位置(すなわち、保持器円環部のうち保持器爪部によって剛性が確保された位置)に形成されているので、外径側貫通溝を形成することによる保持器円環部の剛性低下を効果的に防止することが可能である。 With this configuration, lubricating oil passes through the outer diameter side through-grooves and can easily move back and forth between the region axially inner than the retainer annular portion and the region axially outer than the retainer annular portion. , can promote the circulation of lubricating oil inside the bearing. Further, the outer diameter-side through grooves are formed at circumferential positions corresponding to the cage claw portions in the cage annular portion (that is, positions in the cage annular portion where the rigidity is ensured by the cage claw portions). Therefore, it is possible to effectively prevent a decrease in rigidity of the retainer annular portion due to the formation of the outer diameter side through groove.
さらに、周方向に隣り合う前記外径側貫通溝同士の間に、前記保持器円環部の外周を軸方向に延び、前記保持器円環部の軸方向外側には開放し、前記保持器円環部の軸方向内側には非貫通の軸方向溝が形成されている構成を採用すること好ましい。 Further, between the outer diameter side through grooves adjacent in the circumferential direction, the outer circumference of the retainer annular portion extends in the axial direction and is open to the axial outer side of the retainer annular portion. It is preferable to employ a configuration in which a non-penetrating axial groove is formed axially inside the annular portion.
このようにすると、潤滑油が軸方向溝を通って、保持器円環部よりも軸方向内側の領域と保持器円環部よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすくなり、軸受内部での潤滑油の循環を促進することができる。また、軸方向溝は、保持器円環部の軸方向内側には非貫通に形成されているので、応力集中による保持器円環部の破損を効果的に防止することが可能である。すなわち、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部がねじり変形するとき、保持器円環部の外周の軸方向内側に応力集中が生じやすい。そこで、保持器円環部の外周の軸方向溝を、軸方向内側には非貫通となるように形成することで、応力集中による保持器円環部の破損を効果的に防止することが可能となる。 In this way, the lubricating oil can easily flow through the axial grooves between the region axially inner than the retainer annular portion and the region axially outer than the retainer annular portion. Circulation of lubricating oil inside can be promoted. In addition, since the axial groove is formed so as not to penetrate the retainer annular portion in the axial direction, it is possible to effectively prevent damage to the retainer annular portion due to stress concentration. That is, when the cage annular portion is torsionally deformed by the centrifugal force acting on the claw portions of the cage, stress concentration tends to occur on the inner side of the outer periphery of the cage annular portion in the axial direction. Therefore, by forming the axial grooves on the outer periphery of the retainer annular portion so that they do not penetrate axially inward, it is possible to effectively prevent damage to the retainer annular portion due to stress concentration. becomes.
前記軸方向溝の軸方向長さは、前記保持器円環部の軸方向幅の2/3以下に設定すると好ましい。 It is preferable that the axial length of the axial groove is set to 2/3 or less of the axial width of the retainer annular portion.
このようにすると、保持器円環部の外周に軸方向溝を形成することによる保持器円環部の剛性低下を効果的に防止し、応力集中による保持器円環部の破損を効果的に防止することが可能となる。 By doing so, it is possible to effectively prevent deterioration of the rigidity of the retainer annular portion due to the formation of the axial grooves on the outer periphery of the retainer annular portion, thereby effectively preventing breakage of the retainer annular portion due to stress concentration. can be prevented.
前記保持器円環部の内周を軸方向に貫通する内径側貫通溝が、前記保持器爪部に対応する周方向位置に形成されている構成を採用することができる。 A configuration may be employed in which an inner diameter side through-groove axially penetrating the inner periphery of the retainer annular portion is formed at a circumferential position corresponding to the retainer claw portion.
このようにすると、潤滑油が内径側貫通溝を通って、保持器円環部よりも軸方向内側の領域と保持器円環部よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすくなり、軸受内部での潤滑油の循環を促進することができる。また、内径側貫通溝は、保持器円環部のうち保持器爪部に対応する周方向位置(すなわち、保持器円環部のうち保持器爪部によって剛性が確保された位置)に形成されているので、内径側貫通溝を形成することによる保持器円環部の剛性低下を効果的に防止することが可能である。 In this way, the lubricating oil passes through the inner diameter side through-groove and can easily move back and forth between the region axially inner than the retainer annular portion and the region axially outer than the retainer annular portion. Circulation of lubricating oil inside the bearing can be promoted. In addition, the inner diameter side through groove is formed at a circumferential position corresponding to the cage claw portion in the retainer annular portion (that is, at a position in the retainer annular portion where the rigidity is ensured by the retainer claw portion). Therefore, it is possible to effectively prevent a decrease in rigidity of the retainer annular portion due to the formation of the inner diameter side through groove.
前記シール部材は、周方向に直交する断面視において前記シール側摺動面から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びるシール側傾斜面を有し、
前記保持器円環部は、周方向に直交する断面視において前記保持器側摺動面から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる保持器側傾斜面と、前記保持器側摺動面から径方向外側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる面取り部とを有し、
前記保持器側傾斜面と前記シール側傾斜面とがなす角度が10°以下に設定され、
前記面取り部と前記シール側摺動面とがなす角度が10°よりも大きく48°以下に設定されている構成を採用すると好ましい。
The seal member has a seal-side inclined surface extending linearly and inclined axially inward from the seal-side sliding surface in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction,
The retainer annular portion includes, in a cross-sectional view orthogonal to the circumferential direction, a retainer-side inclined surface that extends linearly and is inclined axially inward from the retainer-side sliding surface toward the radial direction inward from the retainer-side sliding surface; a chamfer extending linearly from the side sliding surface toward the outside in the radial direction and inclined inward in the axial direction;
an angle formed by the retainer-side inclined surface and the seal-side inclined surface is set to 10° or less,
It is preferable to employ a configuration in which the angle formed by the chamfered portion and the seal-side sliding surface is set to be greater than 10° and 48° or less.
このようにすると、保持器側摺動面とシール側摺動面の摺接部分よりも径方向内側に形成された保持器側傾斜面とシール側傾斜面とのなす角度が、保持器側摺動面とシール側摺動面の摺接部分よりも径方向外側に形成された面取り部とシール側摺動面とのなす角度よりも小さい。すなわち、保持器側摺動面とシール側摺動面の摺接部分に対して径方向内側において保持器とシール部材の間に形成される角度が、保持器側摺動面とシール側摺動面の摺接部分に対して径方向外側において保持器とシール部材の間に形成される角度よりも小さいものとなる。そのため、保持器とシール部材の間の軸方向に挟まれる領域において、保持器側傾斜面とシール側傾斜面の摺接部分よりも径方向内側から、保持器側傾斜面とシール側傾斜面の摺接部分よりも径方向外側に向かう潤滑油の流れが生じ、軸受内の潤滑を効率的に行なうことが可能となる。 With this configuration, the angle formed between the cage-side inclined surface and the seal-side inclined surface formed radially inward from the sliding contact portion between the cage-side sliding surface and the seal-side sliding surface is equal to the cage-side sliding surface. It is smaller than the angle formed between the seal-side sliding surface and the chamfered portion formed radially outside the sliding contact portion between the moving surface and the seal-side sliding surface. That is, the angle formed between the cage and the seal member radially inward with respect to the sliding contact portion between the cage-side sliding surface and the seal-side sliding surface is the angle between the cage-side sliding surface and the seal-side sliding surface. It is smaller than the angle formed between the retainer and the seal member on the radially outer side with respect to the sliding contact portion of the face. Therefore, in the region sandwiched in the axial direction between the cage and the seal member, the cage-side inclined surface and the seal-side inclined surface are arranged from the inner side in the radial direction of the sliding contact portion between the cage-side inclined surface and the seal-side inclined surface. A flow of lubricating oil is generated radially outward of the sliding contact portion, and it is possible to efficiently lubricate the inside of the bearing.
前記保持器爪部の先端に、前記外径側油溝および内径側油溝の周方向両側の溝肩をそれぞれ周方向に貫通する切欠きが形成されている構成を採用すると好ましい。 It is preferable to employ a configuration in which notches are formed at the tips of the retainer claws so as to penetrate circumferentially both groove shoulders of the outer diameter side oil groove and the inner diameter side oil groove.
このようにすると、玉に対する周方向からの潤滑油の供給量を増加させ、玉の潤滑性能を向上させることが可能となる。 By doing so, it is possible to increase the amount of lubricating oil supplied to the balls from the circumferential direction and improve the lubricating performance of the balls.
前記保持器は、樹脂製保持器を採用することができる。 A resin retainer can be adopted as the retainer.
上記構成のシール付玉軸受は、電気自動車の電動モータの軸受またはその電動モータの回転を減速する電気自動車用トランスミッションの軸受として使用すると特に好適である。 The sealed ball bearing configured as described above is particularly suitable for use as a bearing for an electric motor of an electric vehicle or a bearing for a transmission for an electric vehicle that decelerates the rotation of the electric motor.
この発明のシール付玉軸受は、軸受回転時、シール側摺動面と保持器側摺動面のうちの一方の摺動面に形成された軸方向突起の摺接先端面が、他方の摺動面に形成された全周にわたって平滑な摺接平面に摺接するときに、軸方向突起の摺接先端面が径方向に直線状に延びる形状を有するので、軸方向突起で潤滑油が掻き分けられにくく、潤滑油が軸方向突起の摺接部に引き込まれやすい。そのため、軸方向突起の摺接先端面と摺接平面との間に、くさび膜効果による油膜が形成され、その油膜によって摺接先端面と摺接平面の間が流体潤滑状態となり、保持器とシール部材の間の接触抵抗をきわめて小さく抑えることができる。 In the sealed ball bearing of the present invention, when the bearing rotates, the sliding contact tip surface of the axial projection formed on one of the seal-side sliding surface and the retainer-side sliding surface slides against the sliding surface of the other sliding surface. Since the sliding contact tip surface of the axial projection has a shape extending linearly in the radial direction when sliding on the smooth sliding contact plane formed on the entire circumference of the moving surface, the axial projection pushes the lubricating oil aside. lubricating oil is likely to be drawn into the sliding contact portion of the axial projection. As a result, an oil film is formed between the sliding contact tip surface of the axial projection and the sliding contact plane due to the wedge film effect. The contact resistance between the sealing members can be kept extremely low.
また、摺接先端面と摺接平面は、軸受静止時に径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度をもって非平行に対向する配置とされているので、軸受が高速回転するときに、摺接先端面と摺接平面との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。すなわち、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって、摺接先端面と摺接平面とが平行に近づくので、摺接先端面と摺接平面との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。 In addition, when the bearing is stationary, the sliding contact tip surface and the sliding contact plane face each other non-parallel at an angle in the direction in which the distance widens from the radially inner side to the radially outer side. In addition, it is possible to form a stable oil film by the wedge film effect between the sliding contact end face and the sliding contact plane. That is, when the bearing rotates at high speed, the cage annular portion is deformed by the centrifugal force acting on the claw portion of the cage. It is possible to form a stable oil film between the tip surface and the sliding contact plane by the wedge film effect.
図1に、この発明の実施形態にかかるシール付玉軸受1を示す。このシール付玉軸受1は、内輪2と、内輪2の径方向外側に同軸に設けられた外輪3と、内輪2と外輪3の間に形成される環状空間4内に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉5と、複数の玉5の周方向の間隔を保持する樹脂製保持器6(以下単に「保持器6」という)と、環状空間4の軸方向の両側の端部開口のうち一方の端部開口(図では右側の端部開口)を塞ぐ環状のシール部材7と、他方の端部開口(図では左側の端部開口)を塞ぐ環状のシール部材8とを有する。環状空間4には、グリース等の潤滑剤(図示せず)が封入されている。
FIG. 1 shows a sealed
内輪2の外周には、玉5が転がり接触する内輪軌道溝9と、内輪軌道溝9の軸方向外側に位置する一対の内輪溝肩部10と、内輪溝肩部10の軸方向外側に位置する一対の摺動凹部11とが形成されている。内輪軌道溝9は、玉5の表面に沿った凹円弧状の断面をもつ円弧溝であり、内輪2の外周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。一対の内輪溝肩部10は、内輪軌道溝9を軸方向に挟む両側を周方向に延びる土手状の部分である。摺動凹部11は、内輪溝肩部10の軸方向外側に隣接して形成された周方向に延びる凹部である。一対の摺動凹部11の内面には、シール部材7,8がそれぞれ摺接している。
The outer circumference of the
外輪3の内周には、玉5が転がり接触する外輪軌道溝12と、外輪軌道溝12の軸方向外側に位置する一対の外輪溝肩部13と、外輪溝肩部13の軸方向外側に位置する一対のシール固定溝14とが形成されている。外輪軌道溝12は、玉5の表面に沿った凹円弧状の断面をもつ円弧溝であり、外輪3の内周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。一対の外輪溝肩部13は、外輪軌道溝12を軸方向に挟む両側を周方向に延びる土手状の部分である。シール固定溝14は、外輪溝肩部13の軸方向外側に隣接して形成された周方向に延びる溝である。シール固定溝14には、シール部材7,8がそれぞれ嵌合して固定されている。
The inner circumference of the
玉5は、外輪軌道溝12と内輪軌道溝9との間で径方向に挟み込まれている。このシール付玉軸受1は、深溝玉軸受である。すなわち、外輪軌道溝12の軸方向幅寸法は、玉5の直径の半分よりも大きく、内輪軌道溝9の軸方向幅寸法は、玉5の直径の半分よりも大きい。
The
図4に示すように、シール部材7は、環状の芯金15と、芯金15に固定して設けられたゴム材16(例えばニトリルゴム、アクリルゴムなど)とからなる環状の部材である。ゴム材16は、加硫インサート成形によって芯金15に固定されている。すなわち、ゴム材16の加硫成形の金型内に芯金15を配置した状態でゴム材16を加硫成形することで、ゴム材16が芯金15の表面に接着して固定されている。
As shown in FIG. 4, the
シール部材7は、シール固定溝14に嵌合する嵌合部17と、嵌合部17から径方向内方に延びる円環板部18と、摺動凹部11の内面に摺接するシールリップ19とを有する。嵌合部17は、シール部材7の外径側端部に設けられている。シールリップ19は、シール部材7の内径側端部に設けられている。摺動凹部11の内面のシールリップ19が摺接する面は、軸方向に沿って一定の外径をもつ円筒面である。
The
保持器6は、玉5の通過領域とシール部材7とで軸方向に挟まれる領域を周方向に延びる保持器円環部20(図5参照)と、保持器円環部20から周方向に隣り合う玉5の間を軸方向に延びる保持器爪部21とを有する。保持器円環部20と保持器爪部21は、樹脂組成物によって継ぎ目の無い一体に形成されている。保持器円環部20と保持器爪部21とを形成する樹脂組成物は、樹脂材のみからなるものを使用することも可能であるが、ここでは、樹脂材に繊維強化材を添加したものが使用されている。
The
樹脂組成物のベースとなる樹脂材としては、ポリアミド(PA)またはスーパーエンジニアリングプラスチックを採用することができる。ポリアミドとしては、ポリアミド46(PA46)、ポリアミド66(PA66)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(PA9T)等を使用することができる。また、スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)を採用することができる。樹脂材に添加する繊維強化材としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等を採用することができる。 Polyamide (PA) or super engineering plastics can be used as the resin material that serves as the base of the resin composition. Polyamide 46 (PA46), polyamide 66 (PA66), polynonamethylene terephthalamide (PA9T), and the like can be used as the polyamide. As super engineering plastics, polyetheretherketone (PEEK) and polyphenylene sulfide (PPS) can be employed. Glass fiber, carbon fiber, aramid fiber or the like can be used as the fiber reinforcing material added to the resin material.
保持器爪部21は、軸方向の一端を保持器円環部20に固定された固定端(保持器爪部21の根元)とし、軸方向の他端を自由端(保持器爪部21の先端)とする片持ち梁状に形成されている。保持器爪部21の軸方向長さは、玉5の半径よりも大きく設定されている。保持器爪部21は、保持器円環部20に近い側(根元側)から遠い側(先端側)に向かって径方向厚さが次第に小さくなる先細形状となっている。
One axial end of the
図2に示すように、保持器爪部21は、玉5と周方向に対向するポケット側面22を有する。ポケット側面22の玉5を周方向に受け止める部分は、遠心力で保持器爪部21が径方向外方に移動したときにポケット側面22が玉5に干渉しないように平面形状とされている。ポケット側面22は、図9に示すように、軸方向から見たときに、軸受中心Oを通って径方向に延びる直線L1に沿った平面(すなわち、ポケット側面22の延長線上に軸受中心Oが位置するように径方向に延びる平面)である。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、ポケット側面22の、玉5を周方向に受け止める部分は、玉5を受け止めたときに軸方向分力を生じないように、径方向から見て、周方向の傾斜をもたず軸方向にまっすぐ延びるストレート形状となっている。保持器円環部20は、玉5と軸方向に対向するポケット底面23を有する。ポケット側面22とポケット底面23は、径方向から見たときに凹円弧状に接続している。
As shown in FIG. 3, the portion of the
図5に示すように、ポケット底面23は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる形状とされている。ポケット底面23の径方向内側の端部には、軸方向内側に隆起する肉盛り部24が一体に形成されている。肉盛り部24は、玉5との接触が生じない範囲で径方向内側に突出した形状を有する。
As shown in FIG. 5, the
保持器6は、内輪2との接触により径方向の位置決めがなされる内輪案内方式の保持器である。保持器円環部20の内周には、内輪2の外周の内輪溝肩部10に案内される保持器被案内面42が形成されている。保持器被案内面42は、内輪溝肩部10に摺接して支持される円環面である。
The
図4に示すように、保持器爪部21の径方向外側面25には、保持器爪部21の先端から保持器円環部20に向かって軸方向に延びる外径側油溝26が形成されている。また、保持器爪部21の径方向内側面27には、保持器爪部21の先端から保持器円環部20に向かって軸方向に延びる内径側油溝28が形成されている。そして、保持器爪部21は、この外径側油溝26と内径側油溝28とによって、軸方向に直交する断面形状が、径方向外方と径方向内方とに開放するH形状とされている。
As shown in FIG. 4 , an outer
外径側油溝26は、外径側油溝26の溝底面の位置が保持器爪部21の先端側から根元側に向かって径方向外側に次第に変化するように形成されている。また、内径側油溝28は、内径側油溝28の溝底面の位置が保持器爪部21の先端側から根元側に向かって径方向内側に次第に変化するように形成されている。保持器円環部20には、保持器爪部21の根元から径方向外方に立ち上がる平面状の立ち上がり面29が形成されている。立ち上がり面29は、軸方向に直交する平面であり、外径側油溝26の内面の保持器爪部21の根元側の端部と段差をもって交差している。また、図6に示すように、立ち上がり面29は、保持器爪部21の径方向外側面25(外径側油溝26が形成されていない面)の保持器爪部21の根元側の端部に対しても、段差をもって交差している。
The outer
図2、図4に示すように、保持器円環部20の外周には、保持器爪部21に対応する周方向位置に、保持器円環部20の外周を軸方向に貫通する外径側貫通溝30が形成されている。同様に、保持器円環部20の内周にも、保持器爪部21に対応する周方向位置に、保持器円環部20の内周を軸方向に貫通する内径側貫通溝31が形成されている。内径側貫通溝31は、保持器爪部21の内径側油溝28と連通している。
As shown in FIGS. 2 and 4 , on the outer circumference of the retainer
図5、図6に示すように、保持器円環部20の外周には、周方向に隣り合う外径側貫通溝30同士の間に、保持器円環部20の外周を軸方向に延びる軸方向溝32が形成されている。軸方向溝32は、保持器円環部20の軸方向外側には開放し、保持器円環部20の軸方向内側には非貫通となるように形成されている。すなわち、軸方向溝32は、保持器円環部20の外周のうち、軸方向中間部から軸方向外端までの部分にのみ形成され、保持器円環部20の外周の軸方向内側の端部には形成されていない。軸方向溝32の軸方向長さは、保持器円環部20の軸方向幅の2/3以下に設定されている。
As shown in FIGS. 5 and 6 , on the outer circumference of the retainer
図3、図4に示すように、保持器爪部21の先端には、外径側油溝26および内径側油溝28の周方向両側の溝肩をそれぞれ周方向に貫通する切欠き33が形成されている。この切欠き33を設けると、玉5に対する周方向からの潤滑油の供給量を増加させ、玉5の潤滑性能を向上させることが可能となる。
As shown in FIGS. 3 and 4, at the tip of the
図4に示すように、シール部材7は、保持器6と軸方向に対向するシール側摺動面34を有する。シール側摺動面34は、シール部材7の円環板部18の軸方向内側に全周にわたって形成された環状面である。シール側摺動面34は、芯金15の表面ではなく、ゴム材16の表面に形成されている。また、保持器6は、シール側摺動面34と軸方向に対向する保持器側摺動面35を有する。保持器側摺動面35は、保持器円環部20の軸方向外側に全周にわたって形成された環状面である。
As shown in FIG. 4 , the
図3に示すように、シール側摺動面34には、周方向に一定の間隔をおいて複数の軸方向突起36が形成されている。図では、軸方向突起36の存在を分かりやすくするために、軸方向突起36の軸方向高さを誇張して示しているが、軸方向突起36の軸方向高さは、0.5mm以下と極めて小さい。
As shown in FIG. 3, a plurality of
図7(a)に示すように、各軸方向突起36は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる摺接先端面37を有する。すなわち、軸方向突起36は、同一高さの頂部が径方向に連続して延びる形状を有し、その頂部によって摺接先端面37が形成されている。図8に示すように、軸方向突起36は、径方向に直交する断面形状が軸方向に凸の円弧状となるように形成されている。軸方向突起36は、径方向に直交する断面形状が軸方向に凸の台形状となるように形成してもよい。
As shown in FIG. 7(a), each
一方、図7(a)、図8に示すように、保持器側摺動面35には、全周にわたって平滑な摺接平面38が形成されている。図7(a)に示すように、摺接先端面37と摺接平面38は、軸受静止時に、径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度αをもって非平行に対向する配置とされている。ここで、軸受静止時に摺接先端面37と摺接平面38とがなす角度αは、0.5°以上6°以下(好ましくは1°以上~5°以下)の範囲に設定されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 7A and 8, the retainer-
図4に示すように、軸方向突起36は、玉5のピッチ円(複数の玉5の中心を結ぶ仮想の円)に重なる位置かそれよりも径方向外側に配置されている。ここで、軸方向突起36が、玉5のピッチ円に重なる位置に配置されるとは、玉5のピッチ円を通る仮想の円筒面が軸方向突起36の位置を通過する位置関係にあることをいい、軸方向突起36が、玉5のピッチ円よりも径方向外側に配置されるとは、軸方向突起36の全体が、玉5のピッチ円を通る仮想の円筒面よりも径方向外側にある位置関係をいう。図では、軸方向突起36は、玉5のピッチ円よりも径方向外側に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
図7(a)に示すように、シール部材7は、周方向に直交する断面視において、シール側摺動面34から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びるシール側傾斜面39を有する。保持器円環部20は、周方向に直交する断面視において、保持器側摺動面35から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる保持器側傾斜面40と、保持器側摺動面35から径方向外側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる面取り部41とを有する。
As shown in FIG. 7( a ), the
保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39は、径方向外側から径方向内側に向かって間隔が広がる方向に角度βをもって軸方向に対向している。保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39のなす角度βは、10°以下に設定されている。面取り部41とシール側摺動面34は、径方向内側から径方向外側に向かって次第に軸方向の間隔が広がるように角度γをもって軸方向に対向している。面取り部41とシール側摺動面34のなす角度γは、10°よりも大きく48°以下に設定されている。
The cage-side
上記のシール付玉軸受1は、図11に示すように、EV(バッテリー式電気自動車)やHEV(ハイブリッド電気自動車)等の電気自動車の電動モータの回転を減速する電気自動車用トランスミッション50の軸受として使用することが可能である。この電気自動車用トランスミッション50の軸受は、車両走行中、低速域から高速域まで幅広い回転数で回転し、軸受が最も高速で回転するときは、dmn値(玉5のピッチ円直径(mm)×回転数(min-1))が200万を超える条件で使用される。
As shown in FIG. 11, the sealed
図11に示すトランスミッション50は、電動モータ51のステータ52と、電動モータ51のロータ53と、ロータ53に連結された回転軸54と、回転軸54を回転可能に支持するシール付玉軸受1と、回転軸54と平行に配置された第2回転軸55および第3回転軸56と、回転軸54の回転を第2回転軸55に伝達する第1ギヤ列57と、第2回転軸55の回転を第3回転軸56に伝達する第2ギヤ列58とを有する。ステータ52は環状の静止部材であり、そのステータ52の内側に回転部材としてのロータ53が配置されている。ステータ52に通電すると、ステータ52とロータ53の間に働く電磁力によってロータ53が回転し、そのロータ53の回転が回転軸54に入力される。
A
この実施形態のシール付玉軸受1は、図7(b)、図8に示すように、軸受回転時、シール側摺動面34に形成された軸方向突起36の摺接先端面37が、保持器側摺動面35に形成された全周にわたって平滑な摺接平面38に摺接するときに、軸方向突起36の摺接先端面37が、図7(b)に示すように径方向に直線状に延びる形状(同じ高さが径方向に連続する形状)を有するので、軸受回転時に、軸方向突起36で潤滑油が掻き分けられにくく、潤滑油が軸方向突起36の摺接部に引き込まれやすい。そのため、図8に示すように、軸方向突起36の摺接先端面37と摺接平面38との間に、くさび膜効果による油膜が形成され、その油膜によって摺接先端面37と摺接平面38の間が流体潤滑状態となり、保持器6とシール部材7の間の接触抵抗をきわめて小さく抑えることができる。そのため、保持器6とシール部材7の接触部分の摺動抵抗によって異常発熱するのを防止することができる。
In the sealed
ここで、摺動面間の潤滑状態は、境界潤滑状態と流体潤滑状態とに区別される。境界潤滑状態は、各摺動面に吸着した潤滑油の数層の分子層(10-5~10-6mm程度)からなる油膜で摺動面を潤滑し、摺動面の細かい凹凸の直接接触が生じている状態をいい、一方、流体潤滑状態は、くさび膜効果によって摺動面間に油膜(例えば10-3~10-1mm程度)を形成し、その油膜によって摺動面同士の直接接触が生じていない状態(油膜を介した間接的な接触のみが生じている状態)をいう。くさび膜効果が発生し流体潤滑状態になると、摺動抵抗がほぼゼロになる。 Here, the state of lubrication between sliding surfaces is classified into a state of boundary lubrication and a state of fluid lubrication. In the boundary lubrication state, the sliding surface is lubricated with an oil film consisting of several molecular layers (approximately 10 -5 to 10 -6 mm) of lubricating oil adsorbed on each sliding surface. On the other hand, in the fluid lubrication state, an oil film (for example, about 10 -3 to 10 -1 mm) is formed between the sliding surfaces by the wedge film effect, and the oil film keeps the sliding surfaces together. This refers to the state in which there is no direct contact (only indirect contact through the oil film). When the wedge film effect occurs and fluid lubrication occurs, the sliding resistance becomes almost zero.
また、このシール付玉軸受1は、図7(a)に示すように、軸受静止時に、摺接先端面37と摺接平面38が径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度αをもって非平行に対向する配置とされているので、軸受が高速回転するときに、摺接先端面37と摺接平面38との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。
In addition, as shown in FIG. 7(a), when the bearing is stationary, the sealed
すなわち、仮に、軸受静止時に、図7(a)に示す摺接先端面37と摺接平面38とが平行に対向する構成を採用した場合を想定すると、軸受が高速回転するときに、図4に示す保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって保持器側摺動面35が傾き、摺接先端面37と摺接平面38とが非平行となるので、摺接先端面37が摺接平面38にエッジ当たりし、摺接先端面37と摺接平面38の間にくさび膜効果による油膜が形成されにくくなるという問題がある。この問題に対し、上記実施形態のシール付玉軸受1は、図7(a)に示すように、軸受静止時に、摺接先端面37と摺接平面38とが径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度αをもって非平行に対向する構成を採用しているので、軸受が高速回転するときに、図4に示す保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって、図7(b)に示すように、摺接先端面37と摺接平面38とが平行に近づくので、摺接先端面37と摺接平面38との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。
That is, assuming that the sliding
また、このシール付玉軸受1は、図2、図9に示すように、ポケット側面22が、軸受中心Oを通って径方向に延びる直線L1に沿った平面とされているので、軸受が高速回転するときに、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって保持器爪部21が径方向外方に移動したときに、保持器爪部21のポケット側面22が玉5に干渉して異常発熱するのを防止することができる。
In addition, as shown in FIGS. 2 and 9, the sealed
図10に示すように、ポケット側面22は、軸受中心Oと保持器爪部21の周方向中心とを結ぶ直線L2を間に挟んで周方向に対向する平行な直線L3に沿った平面を採用してもよい。このようにしても、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって保持器爪部21が径方向外方に移動したときに、保持器爪部21のポケット側面22が玉5(図2参照)に干渉して異常発熱するのを防止することができる。
As shown in FIG. 10, the pocket side surfaces 22 are planes along parallel straight lines L3 that face each other in the circumferential direction with a straight line L2 connecting the bearing center O and the circumferential center of the
また、図10に示すポケット側面22を採用すると、保持器爪部21が軸受中心Oと保持器爪部21の周方向中心とを結ぶ直線L2に沿って径方向に移動したときに、玉5(図2参照)とポケット側面22の距離が変化しない。そのため、軸受が高速回転するときに、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって保持器爪部21が径方向外方に移動したときにも、保持器6による玉5の保持が安定したものとなる。
Further, when the pocket side surface 22 shown in FIG. 5 (see FIG. 2) and the
また、上記実施形態のシール付玉軸受1は、図3に示すように、ポケット側面22とポケット底面23が凹円弧状に接続しているので、保持器爪部21の軸方向の先端部分の質量を小さく抑えながら、保持器爪部21の軸方向の根元部分の断面積を確保することができる。そのため、保持器爪部21に作用する遠心力による保持器爪部21の撓みを効果的に抑えることが可能となる。
Further, in the sealed
また、このシール付玉軸受1は、図5、図6に示すように、ポケット底面23の径方向内側の端部に肉盛り部24を形成しているので、遠心力の影響により保持器円環部20が破損するのを効果的に防止することが可能である。すなわち、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20がねじり変形するとき、保持器円環部20のうち、周方向に隣り合う保持器爪部21の中間に対応する位置の径方向内側の部分(ポケット底面23の径方向内側の端部)に応力集中が生じやすい。そこで、上記実施形態のように、ポケット底面23の径方向内側の端部に、軸方向内側に隆起する肉盛り部24を形成すると、遠心力によって生じる応力集中により保持器円環部20が破損するのを効果的に防止することが可能である。
In addition, as shown in FIGS. 5 and 6, this sealed
また、このシール付玉軸受1は、図4に示すように、保持器爪部21の径方向外側面25に形成された外径側油溝26と、保持器爪部21の径方向内側面27に形成された内径側油溝28とによって、保持器爪部21の断面形状がH形状となるので、保持器爪部21の断面二次モーメント(曲げモーメントに対する保持器爪部21の変形しにくさ)を確保しながら、保持器爪部21の質量を抑えることが可能となっている。そのため、軸受が高速回転するときに保持器爪部21が受ける遠心力によって生じる保持器円環部20のねじり変形と保持器爪部21自体の撓み変形とを小さく抑えることができる。
In addition, as shown in FIG. Since the cross-sectional shape of the
また、このシール付玉軸受1は、図4に示すように、外径側油溝26の溝底面の位置が保持器爪部21の先端側から根元側に向かって径方向外側に次第に変化するように外径側油溝26が形成されているので、軸受回転時、外径側油溝26内の潤滑油が、ポンピング効果によって保持器爪部21の先端側から根元側に向かって移動する。そして、保持器爪部21の先端側から根元側に向かって外径側油溝26内を移動した潤滑油は、保持器爪部21の根元から径方向外方に立ち上がる立ち上がり面29によって軸方向内側に戻される。この作用が繰り返されることで、軸受内の潤滑油を効率的に循環させることが可能となっている。
Further, in this sealed
また、このシール付玉軸受1は、図4に示すように、保持器円環部20の外周を軸方向に貫通する外径側貫通溝30と、保持器円環部20の内周を軸方向に貫通する内径側貫通溝31とを有するので、潤滑油が外径側貫通溝30と内径側貫通溝31を通って、保持器円環部20よりも軸方向内側の領域と保持器円環部20よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすく、軸受内部での潤滑油の循環を促進することが可能である。
Further, as shown in FIG. 4, this sealed
また、外径側貫通溝30と内径側貫通溝31は、図2、図6に示すように、保持器円環部20のうち保持器爪部21に対応する周方向位置(すなわち、保持器円環部20のうち保持器爪部21によって剛性が確保された位置)に形成されているので、外径側貫通溝30と内径側貫通溝31を形成することによる保持器円環部20の剛性低下を効果的に防止することが可能である。
As shown in FIGS. 2 and 6, the outer diameter side through
また、このシール付玉軸受1は、図5に示すように、保持器円環部20の外周に軸方向溝32が形成されているので、潤滑油が軸方向溝32を通って、保持器円環部20よりも軸方向内側の領域と保持器円環部20よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすくなり、軸受内部での潤滑油の循環を促進することができる。
In addition, as shown in FIG. 5, the sealed
また、図6に示すように、軸方向溝32は、保持器円環部20の軸方向内側には非貫通に形成されているので、応力集中による保持器円環部20の破損を効果的に防止することが可能である。すなわち、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20がねじり変形するとき、保持器円環部20の外周の軸方向内側に応力集中が生じやすい。そこで、保持器円環部20の外周の軸方向溝32を、軸方向内側には非貫通となるように形成することで、応力集中による保持器円環部20の破損を効果的に防止することが可能となる。
In addition, as shown in FIG. 6, the
また、このシール付玉軸受1は、図5に示す軸方向溝32の軸方向長さを、保持器円環部20の軸方向幅の2/3以下に設定しているので、保持器円環部20の外周に軸方向溝32を形成することによる保持器円環部20の剛性低下を効果的に防止することができ、応力集中による保持器円環部20の破損を効果的に防止することが可能である。
Further, in this sealed
また、このシール付玉軸受1は、図7(a)に示すように、保持器側摺動面35とシール側摺動面34の摺接部分よりも径方向内側に形成された保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39とのなす角度βが、保持器側摺動面35とシール側摺動面34の摺接部分よりも径方向外側に形成された面取り部41とシール側摺動面34とのなす角度γよりも小さい。すなわち、保持器側摺動面35とシール側摺動面34の摺接部分に対して径方向内側において保持器6とシール部材7の間に形成される角度βが、保持器側摺動面35とシール側摺動面34の摺接部分に対して径方向外側において保持器6とシール部材7の間に形成される角度γよりも小さい。そのため、保持器6とシール部材7の間の軸方向に挟まれる領域において、保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39の摺接部分よりも径方向内側から、保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39の摺接部分よりも径方向外側に向かう潤滑油の流れが生じ、軸受内の潤滑を効率的に行なうことが可能である。
In addition, as shown in FIG. 7(a), the seal-equipped
上記実施形態では、シール側摺動面34に、摺接先端面37をもつ軸方向突起36を形成し、保持器側摺動面35に、摺接先端面37が摺接する摺接平面38を形成したものを例に挙げて説明したが、シール側摺動面34と保持器側摺動面35の構成を逆にしてもよい。すなわち、保持器側摺動面35に、摺接先端面37をもつ軸方向突起36を形成し、シール側摺動面34に、摺接先端面37が摺接する摺接平面38を形成するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the seal-
上記実施形態では、保持器6として、樹脂組成物のみで形成した樹脂製保持器を例に挙げて説明したが、保持器円環部20と保持器爪部21を樹脂組成物で成形する際に、保持器円環部20の部分に金属製の環状の芯金をインサート成形した樹脂製保持器を採用することも可能である。また、保持器円環部20と保持器爪部21を軟鋼で一体に形成した軟鋼製保持器を採用することも可能である。
In the above-described embodiment, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning of equivalents of the scope of the claims.
1 シール付玉軸受
2 内輪
3 外輪
4 環状空間
5 玉
6 保持器
7 シール部材
20 保持器円環部
21 保持器爪部
22 ポケット側面
23 ポケット底面
24 肉盛り部
25 径方向外側面
26 外径側油溝
27 径方向内側面
28 内径側油溝
29 立ち上がり面
30 外径側貫通溝
31 内径側貫通溝
32 軸方向溝
33 切欠き
34 シール側摺動面
35 保持器側摺動面
36 軸方向突起
37 摺接先端面
38 摺接平面
39 シール側傾斜面
40 保持器側傾斜面
41 面取り部
50 電気自動車用トランスミッション
51 電動モータ
α,β,γ 角度
L1,L2,L3 直線
O 軸受中心
1 Sealed
Claims (17)
前記内輪(2)の径方向外側に同軸に設けられた外輪(3)と、
前記内輪(2)と前記外輪(3)の間に形成される環状空間(4)に組み込まれた複数の玉(5)と、
前記環状空間(4)の軸方向の一方の端部開口に設けた環状のシール部材(7)と、
前記複数の玉(5)を保持する保持器(6)と、を備え、
前記保持器(6)は、前記玉(5)の通過領域と前記シール部材(7)とで軸方向に挟まれる領域を周方向に延びる保持器円環部(20)と、前記保持器円環部(20)から周方向に隣り合う前記玉(5)の間を軸方向に延びる片持ち梁状の保持器爪部(21)とを有するシール付玉軸受において、
前記シール部材(7)は、前記保持器(6)と軸方向に対向するシール側摺動面(34)を有し、
前記保持器(6)は、前記シール側摺動面(34)と軸方向に対向する保持器側摺動面(35)を有し、
前記シール側摺動面(34)と前記保持器側摺動面(35)のうちの一方の摺動面には、周方向に間隔をおいて複数の軸方向突起(36)が形成され、
前記各軸方向突起(36)は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる摺接先端面(37)を有し、
前記他方の摺動面には、軸受回転時に前記摺接先端面(37)と摺接し、全周にわたって平滑な摺接平面(38)が形成され、
前記摺接先端面(37)と前記摺接平面(38)は、軸受静止時に、径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度(α)をもって非平行に対向する配置とされていることを特徴とするシール付玉軸受。 an inner ring (2);
an outer ring (3) provided coaxially on the radially outer side of the inner ring (2);
a plurality of balls (5) incorporated in an annular space (4) formed between the inner ring (2) and the outer ring (3);
an annular seal member (7) provided at one end opening in the axial direction of the annular space (4);
a cage (6) for holding the plurality of balls (5),
The retainer (6) includes a retainer annular portion (20) extending circumferentially in a region axially sandwiched between the ball (5) passing region and the seal member (7), and the retainer circular portion (20). A sealed ball bearing having a cantilever-like retainer pawl portion (21) axially extending from a ring portion (20) between the balls (5) adjacent in the circumferential direction,
The seal member (7) has a seal-side sliding surface (34) axially facing the retainer (6),
The retainer (6) has a retainer-side sliding surface (35) axially facing the seal-side sliding surface (34),
One of the seal-side sliding surface (34) and the retainer-side sliding surface (35) is formed with a plurality of axial projections (36) spaced apart in the circumferential direction,
Each of the axial projections (36) has a sliding contact tip surface (37) linearly extending in the radial direction in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction,
On the other sliding surface, a smooth sliding contact plane (38) is formed over the entire circumference, which is in sliding contact with the sliding contact tip surface (37) when the bearing rotates,
The sliding contact tip surface (37) and the sliding contact flat surface (38) are arranged to face each other non-parallel at an angle (α) in the direction in which the distance widens from the radially inner side to the radially outer side when the bearing is stationary. A sealed ball bearing characterized by:
前記保持器爪部(21)は、前記玉(5)と周方向に対向するポケット側面(22)を有し、
前記ポケット側面(22)の、前記玉(5)を周方向に受け止める部分は、遠心力で前記保持器爪部(21)が径方向外方に移動したときに前記ポケット側面(22)が前記玉(5)に干渉しないように平面形状とされている請求項1または2に記載のシール付玉軸受。 The axial length of the cage claw (21) is set larger than the radius of the ball (5),
The retainer claw portion (21) has a pocket side surface (22) facing the ball (5) in the circumferential direction,
The portion of the pocket side surface (22) that receives the ball (5) in the circumferential direction is such that when the retainer claw portion (21) moves radially outward due to centrifugal force, the pocket side surface (22) 3. The sealed ball bearing according to claim 1 or 2, wherein the ball bearing has a planar shape so as not to interfere with the ball (5).
前記ポケット底面(23)は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる形状であり、
前記ポケット側面(22)と前記ポケット底面(23)は、径方向から見たときに凹円弧状に接続している請求項3から5のいずれかに記載のシール付玉軸受。 The retainer annular portion (20) has a pocket bottom surface (23) axially facing the balls (5),
The pocket bottom surface (23) has a shape extending linearly in the radial direction in a cross-sectional view orthogonal to the circumferential direction,
The sealed ball bearing according to any one of claims 3 to 5, wherein said pocket side surface (22) and said pocket bottom surface (23) are connected in a concave arc shape when viewed from the radial direction.
前記保持器爪部(21)の径方向内側面(27)には、前記保持器爪部(21)の先端から前記保持器円環部(20)に向かって軸方向に延びる内径側油溝(28)が形成され、
前記保持器爪部(21)は、前記外径側油溝(26)と前記内径側油溝(28)とによって軸方向に直交する断面形状が径方向外方と径方向内方とに開放するH形状とされている請求項1から7のいずれかに記載のシール付玉軸受。 A radially outer surface (25) of the retainer claw (21) is provided with an outer diameter side oil extending axially from the tip of the retainer claw (21) toward the retainer annular portion (20). a groove (26) is formed;
An inner diameter side oil groove extending axially from the tip end of the cage claw portion (21) toward the cage annular portion (20) is formed in the radial inner surface (27) of the cage claw portion (21). (28) is formed,
The retainer claw portion (21) has a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction that is open radially outward and radially inward due to the outer diameter side oil groove (26) and the inner diameter side oil groove (28). 8. The sealed ball bearing according to any one of claims 1 to 7, which has an H shape that
前記保持器円環部(20)には、前記保持器爪部(21)の根元から径方向外方に立ち上がる平面状の立ち上がり面(29)が形成されている請求項8に記載のシール付玉軸受。 The outer diameter oil groove (26) is arranged such that the position of the groove bottom surface of the outer diameter oil groove (26) gradually changes radially outward from the tip side of the retainer claw portion (21) toward the root side thereof. is formed in
9. The seal according to claim 8, wherein the retainer annular portion (20) is formed with a flat rising surface (29) rising radially outward from the base of the retainer claw portion (21). ball bearings.
前記保持器円環部(20)は、周方向に直交する断面視において前記保持器側摺動面(35)から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる保持器側傾斜面(40)と、前記保持器側摺動面(35)から径方向外側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる面取り部(41)とを有し、
前記保持器側傾斜面(40)と前記シール側傾斜面(39)とがなす角度(β)が10°以下に設定され、
前記面取り部(41)と前記シール側摺動面(34)とがなす角度(γ)が10°よりも大きく48°以下に設定されている請求項1から13のいずれかに記載のシール付玉軸受。 The seal member (7) has a seal-side inclined surface (39) extending linearly from the seal-side sliding surface (34) radially inwardly and axially inwardly inclined in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction. have
The retainer annular portion (20) extends in a straight line inclined axially inward from the retainer-side sliding surface (35) in a cross-sectional view orthogonal to the circumferential direction. a surface (40), and a chamfered portion (41) linearly extending radially outward from the cage-side sliding surface (35) and inclined axially inward,
an angle (β) formed by the cage-side inclined surface (40) and the seal-side inclined surface (39) is set to 10° or less,
14. The seal according to any one of claims 1 to 13, wherein an angle (γ) formed by the chamfered portion (41) and the seal-side sliding surface (34) is set to be greater than 10° and 48° or less. ball bearings.
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