JP2023114161A - 玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】超高速回転領域においても、潤滑油の保持及び供給が良好な冠型の保持器を使用した玉軸受を提供する。【解決手段】玉を収納するポケット３１の球状凹面の外径側縁部と内径側縁部の少なくとも一方に、内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝３１ｃ、３１ｄを形成した冠型の保持器２４を使用することにより、超高速回転領域においても、ポケット３１での潤滑油の保持及び供給を可能にした。【選択図】図３

Description

この発明は、高速回転時に、転動体である玉を収納する保持器のポケット内における潤
滑油量の不足を解消し、保持器と玉との干渉による発熱・損傷を予防することができる、
自動車部品または産業機械ほか、あらゆる高速回転の用途へ適用可能な玉軸受に関する。

一般に、玉軸受は、図１２に示すように、外周に内側軌道溝１ａが形成されている内側
軌道部材１と、内周に外側軌道溝２ａが形成されている外側軌道部材２と、内側軌道溝１
ａと外側軌道溝２ａとの間に介装される複数の玉３と、前記玉３を一定間隔に保持する保
持器４とを備える。

そして、前記保持器４として、図１３に示すような、冠型の保持器４を使用する場合が
ある。

冠型の保持器４は、円環状のベース部４ａと、ベース部４ａの軸方向一端面に設けられ
、転動体である玉３を転動自在に保持する複数のポケット５を備えている。

各ポケット５は、ベース部４ａの軸方向一端面に設けられた凹部５ａと、凹部５ａの開
口縁に互いに間隔をあけ対向して配置された一対の保持爪５ｂとから形成されている。一
対の保持爪５ｂの互いに対向する面と凹部５ａの内面とは、連続して一つの球状凹面を形
成している。

ところで、電動自動車では、電費・走行性能の向上のために、電動機の回転速度を高め
て電動機を小型・軽量化する必要がある。このような電動機の高速回転化に伴って、使用
する軸受の最高回転速度が上昇し、軸受を構成する内部部品に作用する遠心力が増大する
。

このような高速回転用途の玉軸受の保持器として、冠型の保持器４を使用した場合、一
対の保持爪５ｂが遠心力によって変形することにより、玉３との干渉により抵抗が漸増し
て発熱するという課題と共に、保持爪５ｂや玉３の摩耗といった課題が生じる。

特許文献１には、図１４及び図１５に示すように、保持器４のポケット５の縁部５ｃに
、凸曲面となる面取りを施し、玉３と保持器４との干渉による摩耗を予防することが開示
されている。

ＷＯ２０１０／０６７８５２Ａ１

ところが、特許文献１に開示された玉軸受では、保持器４のポケット５の縁部５ｃに凸
曲面を設けることにより、玉３の摩耗を予防できたとしても、ポケット５に潤滑油を保持
する効果は少ない。玉軸受３を高速回転させる際には、潤滑油の攪拌抵抗を抑制するため
に、潤滑油量が絞られる。このため、超高速回転領域においては、特に、潤滑油量の不足
に陥らないように、潤滑油の保持及びポケット５への潤滑油の供給が課題としてあげられ
る。

そこで、この発明は、超高速回転領域においても、潤滑油の保持及び供給が良好な冠型
の保持器を使用した玉軸受を提供しようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明に係る玉軸受は、外周に内側軌道溝が形成され
ている内側軌道部材と、内周に外側軌道溝が形成されている外側軌道部材と、内側軌道溝
と外側軌道溝との間に介装される複数の玉と、前記玉を一定間隔に保持する保持器とを備
え、前記保持器は、円環状のベース部と、ベース部の軸方向一端面に設けられ、前記玉を
転動自在に保持する複数のポケットを備え、各ポケットは、ベース部の軸方向一端面に設
けられた凹部と、凹部の開口縁に互いに間隔をあけ対向して配置された一対の保持爪とか
ら形成され、一対の保持爪の互いに対向する面と凹部の内面とが連続して１つの球状凹面
を形成している玉軸受であって、前記各ポケットの球状凹面の内径側縁部と外径側縁部の
少なくとも一方に、前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝を形成したことを特
徴とする。

前記油保持溝は、例えば、断面が凹曲面に形成されている。

前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝は、前記ポケットの球状凹面の内径側
縁部と外径側縁部の全範囲に形成してもよいし、あるいは前記ポケットの球状凹面の底部
を除いた部分に部分的に形成してもよい。

前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝を単一Ｒ形状とし、そのＲ寸法を前記
ポケットに収納する玉の半径の１／２以下にすることができる。

前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝を、前記内径側縁部と外径側縁部の両
方に形成する場合、前記内径側縁部に形成された油保持溝よりも外径側縁部に形成された
油保持溝を幅広に形成することが好ましい。

前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝の溝縁は、面取りを設けることが好ま
しい。

前記保持器の回転運動を、内側軌道部材による案内または外側軌道部材による案内とす
る場合、内側軌道部材または外側軌道部材と保持器との摺動部分に研削加工を施すことが
好ましい。

以上のように、この発明に係る玉軸受は、玉を収納するポケットの球状凹面の外径側縁
部と内径側縁部の少なくとも一方に、内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝を形成
した冠型の保持器を使用しているので、超高速回転領域においても、潤滑油の保持及び供
給が良好であり、保持器と玉との摩擦抵抗が緩和され、保持器と玉との干渉による発熱・
損傷を予防することができると共に、回転トルクをより低減させることができる。

油保持溝は、ポケットの球状凹面の内径側縁部と外径側縁部の全範囲に形成すると、油
保持効果が向上するが、玉とポケット縁部間のすべり速度が低い前記ポケットの球状凹面
の底部を除いた部分に部分的に形成すると、保持器強度を確保する上で好ましい。

グリース潤滑の場合、遠心力によりグリースが外径側に広がるので、外径側縁部の油保
持溝の溝幅を幅広に形成することにより、外径側縁部の油保持溝にグリース等の潤滑油を
溜めやすくなる。

この発明に係る玉軸受の縦断面図である。 図１の玉軸受に使用する保持器の一実施形態を示す斜視図である。 図２の保持器の部分拡大図である。 図２の保持器のポケットに玉を収納した状態を示す部分拡大図である。 図４の状態の保持器を保持爪側から見た部分拡大図である。 図２の保持器を保持爪側から見た平面図である。 図６のＡ－Ａ線の断面図である。 この発明における外径側縁部の油保持溝と内径側縁部の油保持溝の溝幅の例を示す概略拡大図である。 図１の玉軸受に使用する保持器の他の実施形態を示す斜視図である。 図１の玉軸受に使用する保持器の他の実施形態を示す斜視図である。 この発明における油保持溝の一例を示す拡大図である。 従来の他の玉軸受の縦断面図である。 図１２の玉軸受に使用する保持器の斜視図である。 図１２の玉軸受に使用する保持器の部分拡大図である。 図１２の玉軸受に使用する保持器のポケットの縁部に凸曲面となる面取りを施した従来例を示す部分拡大図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の実施形態に係る玉軸受２０を示し、この玉軸受２０は、電気自動車用
駆動モータやハイブリッド電気自動車用駆動モータ、自動車の電装部品や補機部品、例え
ばファンカップリング装置、オルタネータ、アイドラプーリ、カーエアコン用電磁クラッ
チ、電動ファンモータ等に組み込まれて使用される。

図１に示す実施形態に係る玉軸受２０は、外周面に内側軌道溝２１ａが形成された内側
軌道部材２１と、その内側軌道部材２１の外側に配置され、内周面に外側軌道溝２２ａが
形成された外側軌道部材２２と、内側軌道部材２１の内側軌道溝２１ａと外側軌道部材２
２の外側軌道溝２２ａとの間に転動自在に介装された複数の玉２３と、内側軌道部材２１
と外側軌道部材２２との間に配置され、各玉２３を円周方向等間隔に保持する保持器２４
と、内側軌道部材２１と外側軌道部材２２間の軸方向両側に配され、その内側軌道部材２
１と外側軌道部材２２間に形成された環状空間２５を密封するシール部材２６とで主要部
が構成されている。このシール部材２６により密封された環状空間２５にグリース等の潤
滑油を封入することにより、玉２３が保持器２４のポケット内でスムーズに転動するよう
にしている。

この実施形態は、外側軌道部材２２がハウジングなどの静止部材に装着され、内側軌道
部材２１が電動モータ、または、エンジン出力で回転駆動する回転軸に装着されるものを
示している。シール部材２６は、環状の芯金２６ａとこの芯金２６ａに一体に固着される
ゴム状部材２６ｂとで構成され、外側軌道部材２２の内周面に形成されたシール取付溝２
７に外周部が嵌合状態に固定される。内側軌道部材２１は、シール部材２６の内周部に対
応する位置に、円周溝からなるシール溝２８が形成され、シール部材２６の内周側端に形
成されたシールリップ２６ｃが内側軌道部材２１のシール溝２８に摺接している。なお、
この実施形態では内側軌道部材２１が回転するタイプを例示しているが、内側軌道部材２
１がシャフトなどの静止部材に装着され、外側軌道部材２２が回転軸に装着されて回転す
るタイプにも適用可能である。

この玉軸受２０の運転中、シール部材２６の先端のシールリップ２６ｃが内側軌道部材
２１の外周端部に摺接した状態を維持しながら、内側軌道部材２１が回転する。これによ
り、水やダスト等の異物が軸受内部に侵入したり、あるいは、軸受内部から潤滑剤が外部
へ漏れたりすることを未然に防止するようにしている。

保持器２４は、図２～図７に示すように、円環状のベース部３０と、ベース部３０の軸
方向一端面に設けられ、転動体である玉２３を転動自在に保持する複数のポケット３１を
備えている。

各ポケット３１は、ベース部３０の軸方向一端面に設けられた凹部３１ａと、凹部３１
ａの開口縁に互いに間隔をあけ対向して配置された一対の保持爪３１ｂとから形成されて
いる。一対の保持爪３１ｂの互いに対向する面と凹部３１ａの内面とは、連続して一つの
球状凹面を形成している。

図２～図７に示す実施形態の保持器２４には、前記ポケット３１の球状凹面の外径側縁
部と内径側縁部に、内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝３１ｃ、３１ｄが形成さ
れ、この油保持溝３１ｃ、３１ｄにグリース等の潤滑油を保持させることにより、超高速
回転領域においても、ポケット３１に油が供給され、油膜を形成することが可能となる。

油保持溝３１ｃ、３１ｄは、断面が凹曲面に形成されている。

停止時に潤滑油を油保持溝３１ｃ、３１ｄに保持させ、始動時に潤滑油を供給可能とす
るため、図８に示すように、油保持溝３１ｃ、３１ｄのうち、内径側縁部の油保持溝３１
ｃよりも外径側縁部の油保持溝３１ｄの溝幅を幅広に形成するのが好ましい。

図８では、油保持溝３１ｃ、３１ｄに保持されるグリース等の潤滑油をハッチングで示
している。

グリース潤滑の場合、遠心力によりグリースが外側軌道部材の内径側に広がるので、外
径側縁部の油保持溝３１ｄの溝幅を幅広に形成することにより、外径側縁部の油保持溝３
１ｄにグリース等の潤滑油を溜めやすくなる。

図２～図７に示す実施形態の保持器２４は、ポケット３１の球状凹面の内径側縁部と外
径側縁部の全範囲に油保持溝３１ｃ、３１ｄを形成しているが、図９に示す実施形態の保
持器２４、あるいは図１０に示す実施形態の保持器２４のように、油保持溝３５ｃを全範
囲ではなく、底部を除いて部分的に設けるようにしてもよい。ポケット３１の底部に油保
持溝３１ｃ、３１ｄを設けない場合は、強度を確保することができるので、強度的には好
ましい。図９に示す実施形態の保持器２４は、外径側縁部の油保持溝３１ｄを全範囲に設
け、内径側縁部の油保持溝３１ｃを、底部を残して部分的に設けた例である。図１０に示
す実施形態の保持器２４は、内径側縁部の油保持溝３５ｃを全範囲に設け、外径側縁部の
油保持溝３１ｄを、底部を残して部分的に設けた例である。

前記油保持溝３１ｃ、３１ｄは、潤滑油を溜めやすくかつ供給しやすくするために、単
一Ｒ形状とし、そのＲ寸法を前記ポケットに収納する玉の半径の１／２以下にすることが
好ましい。

前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝３１ｃ、３１ｄの溝縁は、遠心力によ
り保持器２４が変形した際に、溝縁による潤滑油の掻き取りを防止するために、図１１に
示すように、面取りを形成しておくことが好ましい。

前記保持器２４の材料としては、耐摩耗性や耐焼き付等に優れた樹脂を用いることがで
き、特に、引張伸び、引張強さ、耐衝撃性、耐摩耗性、潤滑性等に優れたポリアミド樹脂
、例えば、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＰＡ４６（ポリアミド４６）、ＰＡ９Ｔ（ポリ
アミド９Ｔ）、ＰＡ１１（ポリアミド１１）あるいはＰＡ６（ポリアミド６）などが望ま
しい。

また、内側軌道部材２１、外側軌道部材２２、玉２３は、例えば軸受鋼、浸炭鋼等の金
属で形成される。

また、この玉軸受２０に充填されるグリースは、基油、増ちょう剤及び添加剤から成る
半固体状の潤滑剤である。潤滑グリースを構成する基油としては、例えば、パラフィン系
鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブデン、ポリ-α-オレフィン、アルキルベンゼン
、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオ
ールエステル油、リン酸エステル、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポ
リフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油等の非炭化水素系合
成油等、一般に潤滑グリースの基油として使用されている油であれば特に限定することな
く使用できる。

増ちょう剤としては、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合
リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増
ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。これら
の増ちょう剤は、単独または２種類以上組み合せて用いてもよい。

潤滑グリース用の公知の添加剤としては、例えば極圧剤、アミン系、フェノール系等の
酸化防止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレ
ン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤等が挙げられる
。これらを単独または２種類以上組み合せて添加できる。

この発明に係る玉軸受２０に使用する保持器２４は、回転運動が、転動体によって案内
される形式である。また、回転運動が、内側軌道部材２１の外径面によって案内される、
いわゆる内輪案内形式でも、外側軌道部材２２の内径面によって案内する、いわゆる外輪
案内形式のいずれでもよいが、内側軌道部材２１または外側軌道部材２２の保持器２４と
の摺動部は、研削加工を施しておくことが望ましい。

以上のように、この発明の玉軸受２０は、ポケット３１の球状凹面の外径側縁部と内径
側縁部の少なくとも一方に、内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝３１ｃ、３１ｄ
を形成した冠型の保持器２４を使用しているので、超高速回転領域においても、潤滑油の
保持及び供給が良好であり、保持器２４と玉２３との摩擦抵抗が緩和され、保持器２４と
玉２３との干渉による発熱・損傷を予防することができると共に、回転トルクをより低減
させることができる。

この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱し
ない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、この発明の
範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、お
よび範囲内の全ての変更を含む。

２０ 玉軸受
２１ 内側軌道部材
２１ａ 内側軌道溝
２２ 外側軌道部材
２２ａ 外側軌道溝
２３ 玉
２４ 保持器
２５ 環状空間
３０ ベース部
３１ ポケット
３１ａ 凹部
３１ｂ 保持爪
３１ｃ 、３１ｄ 油保持溝

Claims (8)

1. 外周に内側軌道溝が形成されている内側軌道部材と、内周に外側軌道溝が形成されてい
   る外側軌道部材と、内側軌道溝と外側軌道溝との間に介装される複数の玉と、前記玉を一
   定間隔に保持する保持器とを備え、前記保持器は、円環状のベース部と、ベース部の軸方
   向一端面に設けられ、前記玉を転動自在に保持する複数のポケットを備え、各ポケットは
   、ベース部の軸方向一端面に設けられた凹部と、凹部の開口縁に互いに間隔をあけ対向し
   て配置された一対の保持爪とから形成され、一対の保持爪の互いに対向する面と凹部の内
   面とが連続して１つの球状凹面を形成している玉軸受であって、前記各ポケットの球状凹
   面の内径側縁部と外径側縁部の少なくとも一方に、前記内径側縁部または外径側縁部に沿
   う油保持溝を形成したことを特徴とする玉軸受。
2. 前記油保持溝は、断面が凹曲面である請求項１に記載の玉軸受。
3. 前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝が、前記ポケットの球状凹面の内径側
   縁部と外径側縁部の全範囲に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の玉
   軸受。
4. 前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝が、前記ポケットの球状凹面の底部を
   除いた部分に形成されている請求項１又は２に記載の玉軸受。
5. 前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝が単一Ｒ形状であり、そのＲ寸法が前
   記ポケットに収納する玉の半径の１／２以下である請求項１又は２に記載の玉軸受。
6. 前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝が、前記内径側縁部と外径側縁部の両
   方に形成され、前記内径側縁部に形成された油保持溝よりも外径側縁部に形成された油保
   持溝が幅広に形成されている請求項１～５のいずれかの項に記載の玉軸受。
7. 前記内径側縁部または外径側縁部に沿う油保持溝の溝縁に、面取りを設けている請求項
   １～６のいずれかの項に記載の玉軸受。
8. 前記保持器の回転運動を、内側軌道部材による案内または外側軌道部材による案内とし
   、内側軌道部材または外側軌道部材と保持器との摺動部分に研削加工を施している請求項
   １～７のいずれかの項に記載の玉軸受。

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