JP5056394B2 - 転がり軸受用保持器および転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受用保持器および転がり軸受 Download PDF

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Description

この発明は、転がり軸受用保持器およびこれを備えた転がり軸受に関し、特に外輪案内で使用される樹脂製の転がり軸受用保持器およびこれを備えた転がり軸受に関する。さらに、この発明は、特に、ハイブリッド車用の高速回転玉軸受に使用されれば好適な転がり軸受用保持器および転がり軸受に関する。
転がり軸受用保持器として、特許文献１には、軸方向で平行に対向する１対の円環部と、両円環部間に所定間隔で設けられた複数の柱部と、１対の円環部および周方向に隣り合う柱部によって形成された複数のポケットとを備えているものが開示されている。このような保持器は、通常、外周面が外輪の内周面で案内される形式（外輪案内方式）で使用される。
特開２００６−２９２０９７号公報
外輪案内の転がり軸受用保持器では、保持器の外周面が外輪の内周面に高速で接触することから、保持器の限界ＰＶ値が重要なものとなり、限界ＰＶ値の向上が課題となっている。
この発明の目的は、限界ＰＶ値を向上させた転がり軸受用保持器および転がり軸受を提供することにある。
この発明による転がり軸受用保持器は、軸方向で平行に対向する１対の円環部と、両円環部間に所定間隔で設けられた複数の柱部と、１対の円環部および周方向に隣り合う柱部によって形成された複数のポケットとを有し、外周面が外輪の内周面で案内される転がり軸受用保持器において、円環部は、柱部の軸方向両側にある部分と、ポケットの軸方向両側にある部分とからなり、ポケットの軸方向両側にある部分の外周面は、その全ての部分が柱部の軸方向両側にある円環部の外周面に対して凹まされており、柱部軸方向両側にある円環部においてのみ外輪内周面に案内されるようになされていることを特徴とするものである。
この発明による転がり軸受は、外輪と、内輪と、両輪間に配置された複数の転動体と、これらの転動体を保持する保持器とを備え、外輪の内周面で保持器の外周面が案内される転がり軸受において、保持器は、軸方向で平行に対向する１対の円環部と、両円環部間に所定間隔で設けられた複数の柱部と、１対の円環部および周方向に隣り合う柱部によって形成された複数のポケットとを有し、円環部は、柱部の軸方向両側にある部分と、ポケットの軸方向両側にある部分とからなり、ポケットの軸方向両側にある部分の外周面は、その全ての部分が柱部の軸方向両側にある円環部の外周面に対して凹まされており、柱部軸方向両側にある円環部においてのみ外輪内周面に案内されるようになされていることを特徴とするものである。
ポケットの軸方向両側にある円環部の外周面が柱部の軸方向両側にある円環部の外周面に対して凹まされているようにするには、例えば、ポケットの軸方向両側にある円環部の外周面を軸方向から見て直線状とすればよく、また、これを軸方向から見て凹の曲線状としてもよい。ポケットの軸方向両側にある円環部の外周面が凹まされることで、柱部の軸方向両側にある円環部において外輪に案内されることになり、後述するように、高速回転時の耐久性能（限界ＰＶ値）が向上する。また、凹まされた部分からの軸受内の潤滑油の流入および排出が容易になり、潤滑性向上にも寄与することができる。さらに、凹まされた部分がポケットの軸方向両側にある円環部であるので、軸受内の転動体の部分への潤滑油の流入および排出が容易になる。
本発明の転がり軸受用保持器は、玉軸受、ころ軸受等の転がり軸受全般に適用することができる保持器であり、好ましくは、合成樹脂製とされるが、これに限定されるものではない。
合成樹脂製保持器を構成する材料としては、ナイロン６６やナイロン４６などのポリアミド樹脂の他、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのふっ素系樹脂や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）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）などが挙げられる。これらの樹脂にはガラス繊維などの強化繊維が適宜添加される。
内・外輪および転動体は、ＪＩＳ規格ＳＵＪ−２やＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ６３０あるいはＳＡＥ規格５１２０材などで適宜作成される。
樹脂製の保持器の場合、高速回転下の遠心荷重の作用により、外径側へと変形しやすく、外輪案内での保持器の耐久性確保が重要となる。この発明による保持器は、軸方向で平行に対向する１対の円環部を有しているので、円環部が軸方向一方側だけにある片持ちタイプの樹脂保持器に比べて、高速回転時の変形による保持器と転動体との間の摩擦抵抗が低減され、高速回転での使用に有利となる。ただし、これを外輪案内として高速回転で使用するには、摩擦熱によって摺動部分が溶融を始めるときの圧力Ｐと周速Ｖとの積である限界ＰＶ値の向上が課題となる。
従来の保持器では、外輪案内とされた場合、ポケットの軸方向両側部分が外輪と接触する面積は、ポケットがない部分（柱部）の軸方向両側部分が外輪と接触する面積に比べて小さいことから、限界ＰＶ値は、ポケットの軸方向両側部分での値となる。これに対し、この発明の保持器によると、ポケットの軸方向両側部分が外輪と接触しないようになされていることで、限界ＰＶ値は、ポケットがない部分の軸方向両側部分での値となり、この部分が外輪と接触する面積が大きいことから、面圧が小さくなり、限界ＰＶ性能が向上する。具体的な一例を挙げると、内輪回転速度２５，０００ｒ／ｍｉｎ（保持器公転速度９，１９２ｒ／ｍｉｎ）でかつ偏心による遠心力が０．６１Ｎ（偏心量呼び値０．１５ｍｍ）の時、限界ＰＶ値は、従来の保持器では、ポケットの軸方向両側部分でも接触することで、２７．８ＭＰａ・ｃｍ／ｓｅｃであり、これに対し、この発明のものでは、ポケットがない部分の軸方向両側部分でしか接触しないことで、１７３ＭＰａ・ｃｍ／ｓｅｃとなり、限界ＰＶ性能が大幅に向上する。
保持器は、例えば、柱部の中程で軸方向２つに分割された第１および第２の分割体から構成される。この場合、各分割体は、円環部と、円環部から軸方向に突出する複数の柱形成部とからなり、各分割体の柱形成部に設けられて半径方向に重なり合う連結部を介して結合されることが好ましい。このようにすると、連結部位置が軸方向全体にわたり均衡をとることができるとともに、連結部同士が半径方向に重なり合うことで耐遠心荷重性および連結力が高められ、分割型であるにもかかわらず、柱形成部の連結部での連結強度、柱部自体の剛性や強度を確保することができる。特に、保持器材料が樹脂製等の剛性や強度が課題とされる材料で構成されても、転動体の収納本数を維持することができるとともに、保持器重量増を来すことなく、変形しにくく、かつ、トルク増大を抑制することができる。したがって、高速回転時の遠心荷重に対する剛性と強度とを確保することが可能となり、これに上記の限界ＰＶ値の向上が付加されることで、高速回転での使用に極めて適したものとなる。保持器は、必ずしも、このような２つの分割体からなるものとする必要はなく、一体型の保持器であってもよい。
この発明の転がり軸受用保持器および転がり軸受によると、柱部の軸方向両側にある円環部において外輪に案内されるので、限界ＰＶ値が上昇し、高速回転時の耐久性能が向上する。また、軸受内の潤滑油の流入および排出が容易になり、潤滑性向上にも寄与することができる。
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
図１は、この発明による転がり軸受を示し、図２から図５までは、この発明による転がり軸受用保持器の実施形態を示している。以下の説明において、左右は、図１の左右をいうものとする。
転がり軸受(1)は、玉軸受で、図１に示すように、外輪(2)と、内輪(3)と、両輪(2)(3)間に配置された複数の玉（転動体）(4)と、これらの玉(4)を保持する保持器(5)とよりなる。保持器(5)の案内は、外周面が外輪(2)の内周面で案内される外輪案内方式とされている。
保持器(5)は、分割式で、軸方向中程で分割された２つの分割体(6)(7)が結合されることによって形成されており、図２に示すように、軸方向で平行に対向する左右の円環部(11)(12)と、両円環部(11)(12)間に所定間隔で設けられた複数の柱部(13)と、左右の円環部(11)(12)および周方向に隣り合う柱部(13)によって形成された複数のポケット(14)とを備えている。
各ポケット(14)は、４隅が曲面とされた略方形状とされている。
円環部(11)(12)は、柱部(13)の軸方向両側にある部分(11a)(12a)と、ポケット(14)の軸方向両側にある部分(11b)(12b)とからなり、ポケット(14)の軸方向両側にある部分(11b)(12b)は、ポケット(14)が形成されている分だけ、柱部(13)の軸方向両側にある部分(11a)(12a)よりも外周面の面積が小さくなっている。そして、この外周面の面積が小さい方のポケット(14)の軸方向両側にある部分(11b)(12b)の外周面は、柱部(13)の軸方向両側にある円環部(11a)(12a)の外周面に対して凹まされている。すなわち、図３に示す一方の分割体(6)を軸方向から見た図において、ポケット面(14)が形成されている円環部(11b)は、外周面が直線状とされており、後述するフック部(19)および係合凹部(20)を有する柱形成部(15)が形成されている円環部(11a)は、外周面が従来と同じ円周面の一部とされている。これにより、保持器(5)は、ポケット(14)の軸方向両側にある円環部(11b)(12b)が外輪(2)内周面と接触することなく、柱部(13)の軸方向両側にある円環部(11a)(12a)において外輪(2)内周面に案内されるようになされている。
したがって、この保持器(5)の限界ＰＶ値は、ポケットがない部分の軸方向両側部分での値となり、内輪回転速度２５，０００ｒ／ｍｉｎ（保持器公転速度９，１９２ｒ／ｍｉｎ）でかつ偏心による遠心力が０．６１Ｎ（偏心量呼び値０．１５ｍｍ）の時、限界ＰＶ値は、１７３ＭＰａ・ｃｍ／ｓｅｃとなっている。従来のものでは、ポケットの軸方向両側部分でも接触することで、限界ＰＶ値は２７．８ＭＰａ・ｃｍ／ｓｅｃであり、ポケットの軸方向両側部分を接触させないこの保持器(5)によると、限界ＰＶ性能を大幅に向上することができる。
図４および図５は、２つの分割体(6)(7)の結合構造の１例を示している。同図において、左の分割体(6)は、左の円環部(11)と、円環部(11)から軸方向右方に突出する複数の柱形成部(15)とからなり、右の分割体(7)は、右の円環部(12)と、円環部(12)から軸方向左方に突出する複数の柱形成部(16)とからなる。左右の柱形成部(15)(16)は、互いに点対称となるように形成されており、図５に示すように、柱部(13)の軸方向長さの半分よりも大きくかつ先端にフック部(19)が形成された大凸部(17)と、柱部(13)の軸方向長さの半分よりも小さくフック部(19)と係合する係合凹部(20)が形成された小凸部(18)とからなる。そして、左の分割体(6)のフック部(19)が右の分割体(7)の係合凹部(20)に差し込まれるとともに、右の分割体(7)のフック部(19)が左の分割体(6)の係合凹部(20)に差し込まれることにより、左右の分割体(6)(7)同士が結合されている。
すなわち、左の分割体(6)のフック部(19)は、右の分割体(7)の係合凹部(20)と、右の分割体(7)のフック部(19)は、左の分割体(6)の係合凹部(20)と、互いに、保持器(5)の半径方向に重ね合わされて相互に係合されることによって、左右の分割体(6)(7)同士が結合されている。
なお、図示省略するが、上記の保持器(5)の限界ＰＶ値を向上させるための構成は、分割体(6)(7)の結合構造が上記のものでなくても適用可能であり、また、分割式でない一体型の保持器に対しても適用できる。
図１は、この発明による転がり軸受の部分縦断面図である。 図２は、この発明による転がり軸受用保持器の１実施形態を示す斜視図である。 図３は、この発明による転がり軸受用保持器の一方の分割体を軸方向から見た図である。 図４は、保持器の分割体同士の結合部分を示す部分拡大斜視図である。 図５は、同分解斜視図である。
符号の説明
(1) 玉軸受（転がり軸受）
(2) 外輪
(5) 保持器
(11)(12) 円環部
(13) 柱部
(14) ポケット
(11a)(12a) 柱部の軸方向両側にある円環部
(11b)(12b) ポケットの軸方向両側にある円環部

Claims (4)

  1. 軸方向で平行に対向する１対の円環部と、両円環部間に所定間隔で設けられた複数の柱部と、１対の円環部および周方向に隣り合う柱部によって形成された複数のポケットとを有し、外周面が外輪の内周面で案内される転がり軸受用保持器において、
    円環部は、柱部の軸方向両側にある部分と、ポケットの軸方向両側にある部分とからなり、ポケットの軸方向両側にある部分の外周面は、その全ての部分が柱部の軸方向両側にある円環部の外周面に対して凹まされており、柱部軸方向両側にある円環部においてのみ外輪内周面に案内されるようになされていることを特徴とする転がり軸受用保持器。
  2. ポケットの軸方向両側にある円環部の外周面が軸方向から見て直線状とされていることを特徴とする請求項１の転がり軸受用保持器。
  3. 外輪と、内輪と、両輪間に配置された複数の転動体と、これらの転動体を保持する保持器とを備え、外輪の内周面で保持器の外周面が案内される転がり軸受において、
    保持器は、軸方向で平行に対向する１対の円環部と、両円環部間に所定間隔で設けられた複数の柱部と、１対の円環部および周方向に隣り合う柱部によって形成された複数のポケットとを有し、円環部は、柱部の軸方向両側にある部分と、ポケットの軸方向両側にある部分とからなり、ポケットの軸方向両側にある部分の外周面は、その全ての部分が柱部の軸方向両側にある円環部の外周面に対して凹まされており、柱部軸方向両側にある円環部においてのみ外輪内周面に案内されるようになされていることを特徴とする転がり軸受。
  4. ポケットの軸方向両側にある円環部の外周面が軸方向から見て直線状とされていることを特徴とする請求項３の転がり軸受。
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