JP5257771B2 - 転がり軸受用保持器及び転がり軸受 - Google Patents

Description

この発明は、転動体がボールである転がり軸受用の保持器と、その保持器を用いた転がり軸受に関する。

ボールを転動体とする転がり軸受用の保持器として、例えば、特許文献１に示すものがある。この保持器は、軸方向に分割した環状体を各環状体に形成した係合爪及び係合孔を形成し、この係合孔に係合爪を嵌め込んで、これを一体とするものである（同文献の図２乃至８を参照）。この保持器のポケットにはボールが収納され、この保持器を組み込んだ転がり軸受の内外輪が円滑に相対回転し得るようにしている。
特開２００６−２２６４４８号公報

この保持器を用いた転がり軸受においては、ボールを収納するポケットの周方向寸法が適切でないと、この保持器から異音が発生する原因となることがある。この異音として主に二つあり、一つはボールとポケット内面との潤滑不足に起因した摩擦音で、もう一つはこのポケット内でボールがその周方向にがたつくことによって生じる衝突音である。

この摩擦音は、ポケットの周方向の寸法が短い場合、つまり、ボールの直径とこの周方向の寸法が同程度の場合に生じやすい。これは、ボールとポケット内面との間の隙間に保持される潤滑剤の量が少なく、ボールとポケット内面との間にこの潤滑剤が十分供給されないことに起因する。

また、衝突音は、ポケットの周方向の寸法が長い場合、つまり、ボールがこのポケット内で周方向に自在に動き得る場合に生じやすい。これは、内外輪の相対回転速度が変化した際に、ボールが慣性力によってポケット内面（周方向の端面）に勢いよく衝突することに起因する。この摩擦音及び衝突音は、軸受使用時の静粛性を損なう原因となる。

そこで、この発明は、軸受使用時における異音の発生を抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、ポケットの周方向寸法を確保してこのポケット内に十分な量の潤滑剤を保持し、ポケットの内面とボールとの間の潤滑を十分に行うようにしつつ、その周方向寸法が過大となって、このポケット内でボールが周方向に動いてがたつくのを防止するようにした。

このようにポケットの周方向寸法の範囲を適切なものとすることによって、潤滑不足による摩擦音と、がたつきに起因する衝突音の両方を抑制できるため、この保持器を用いた軸受の使用の際の静粛性を高めることができる。

この発明の構成としては、ボールを収納する複数のポケットの周方向の寸法を、そのボールの直径の１．０２〜１．０３倍の範囲とし、このポケットの周方向の各端部とボールとの間に形成される隙間を潤滑剤溜まりとすることができる。

前記範囲は、この周方向の寸法が下限よりも短いと、ポケット内に保持される潤滑剤の量が不十分となって摩擦音が生じやすくなる一方で、上限よりも長いと、ポケット内でボールのがたつきが生じて衝突音が発生しやすくなるという、実験からの知見に基づくものである。

前記構成の保持器は、軸方向に分割した２つの分割保持器から構成するようにすることもできる。上述したようにポケットの周方向の寸法は、ボール直径よりもわずかに長い程度なので、このポケットにボールを嵌め込む際に手間取ることが多い。そこで、保持器を分割することによって、ボールの嵌め込みを容易に行い得る。

この分割保持器同士を一体にするには種々の手法を採用し得るが、一方の分割保持器の隣り合うポケット間に、他方の分割保持器側に突出する係合爪を形成するとともに、この他方の分割保持器のポケット間に前記係合爪が嵌る係合孔を形成し、前記係合爪を係合孔に嵌め込むことによって両分割保持器を一体とするのが好ましい。

この係合爪には鈎部が形成してあり、この鈎部が係合孔内の段部に係合することによって、分割保持器同士が確実かつ容易に連結される。

このポケットの形状は、上述した周方向寸法の範囲を満たす限りにおいて適宜選択し得るが、特に、前記ポケットを球面の一部を構成する球面部から構成することができる。

このポケットの周方向寸法を上述の範囲内とすると、ポケットの周方向両端において、このポケットの内面とボールとの間に所定の隙間（ボール径の０．０２〜０．０３倍）が形成される。この隙間には潤滑剤が満たされるとともに、これが適量ずつボール側に供給されて潤滑がなされる。

また、前記球面部の周方向の両端に、前記球面部との間で前記周方向に窪んだ段差を有し、この周方向に対して垂直にボール当接壁を形成することもできる。

上述したように、ポケットを球面部からのみ構成すると、ポケットに収納したボールは、このボールよりも曲率半径の大きいポケット内面に、軸方向の異なる２点でもって接触する。しかも、この分割保持器は軸方向に分割されているため、このボールの接触により分割保持器をこの軸方向に分離する力が生じやすい。そこで、このボール当接壁を形成すると、ボールがこの当接壁に１点で接触し、分割保持器同士を分離する力が作用しにくくなって、両分割保持器の連結状態が安定したものとなる。

この保持器は、樹脂成形体から構成するのが好ましい。この樹脂成形体は、軽量でかつ自己潤滑性を有し、回転軸の円滑な回転に寄与し得るからである。

前記各構成に示した保持器は、転がり軸受に組み込んで使用される。この保持器を用いることで、この保持器の有する静粛性を発揮し得るからである。

また、前記軸受においては、ボールをセラミック製とするのが好ましい。このセラミックボールは、一般的に用いられる鋼製のボールと比較して軽量なので、ポケット内面とボールとの間の摩擦音を一層低減し得るとともに、たとえこのボールがポケット内でがたついても、それに起因する衝突音を抑制することができるからである。

この発明によると、ポケットの周方向の寸法を、ボールの直径を基準とした所定範囲内としたので、このポケットとボールとの間の隙間に適量の潤滑剤を保持させることができるとともに、ポケット内でボールががたつくのを防止し得る。このため、ポケット内面とボールとの間の摩擦に起因する摩擦音や、がたつきに起因する衝突音を抑制することができ、その静粛性が大幅に向上する。

この発明に係る保持器の一実施形態を図１及び２に示して説明する。この保持器１は樹脂から構成される樹脂保持器であって、軸方向に二分割された二つの分割保持器１ａ、１ｂを連結することによって構成されている。

この一方の分割保持器１ａの隣り合うポケット２、２間に、他方の分割保持器１ｂ側に突出する係合爪３を形成するとともに、この他方の分割保持器１ｂの隣り合うポケット２、２間に、一方の分割保持器１ａ側に形成した係合爪３が嵌る係合孔４を形成する。そして、この係合爪３を係合孔４に嵌め込むことによって両分割保持器１ａ、１ｂを連結する。

この一方で、他方の分割保持器１ｂ側の隣り合うポケット２、２間にも、一方の分割保持器１ａ側に突出する係合爪３を形成するとともに、この一方の分割保持器１ａの隣り合うポケット２、２間に、他方の分割保持器１ｂ側に形成した係合爪３が嵌る係合孔４を形成する。そして、この係合爪３を係合孔４に嵌め込むことによって両分割保持器１ａ、１ｂの連結をより確実なものとする。

この係合爪３には鈎部５が形成してあって、この鈎部５が係合孔４内の段部６に係合することによって、分割保持器１ａ、１ｂ同士が確実かつ容易に連結される。

また、このポケット２の内面は球面部７と、このポケットの周方向の両端に、この周方向に対して垂直に形成されたボール当接壁８とで構成されている。

この保持器１のポケット２にはセラミック製のボール９が収納されている。このポケット２の周方向寸法Ｌを、ポケット２内でボール９が周方向に動き得る可動範囲の寸法と定義すると、このポケット２の周方向寸法Ｌはボール径Ｄの１．０２５倍となるように設計されている（図１中の符号Ｌ及びＤを参照）。

つまり、このポケット２の周方向両端には、合わせてボール径Ｄの０．０２５倍に相当する隙間が確保されている。この隙間には潤滑剤が満たされていて、この潤滑剤によってポケット２の内面とボール９との間の潤滑がなされる。このため、軸受の使用の際に、両者の間の摩擦に起因した摩擦音が生じにくい。

また、ポケット２内におけるボール９の周方向への可動範囲がそれほど大きくないため、内外輪の相対回転速度が変化する際に、このボールの周方向への加速が生じにくい。このため、ポケット２内面とボール９とが衝突する際の衝突速度が小さくなって、衝突音を低減することができる。

また、ボール９には、通常用いられる鋼製よりも軽量なセラミック製のものを採用している。このため、ポケット２内面とボール９との間の摩擦音を一層低減し得るとともに、たとえこのボール９がポケット２内でがたついても、それに起因する前記衝突音を一層低減し得る。

この表１に示すように、その比率が１．０２〜１．０３倍の範囲内においては、いずれの実施形態に係る保持器１においても異音の発生は確認できなかった。これに対し、前記比率が１．０２倍を下回ると、この保持器１から摩擦音が発生した一方で、１．０３倍を上回ると、特に軸受の内外輪の相対回転速度が変化する際に衝突音が発生した。

この摩擦音は、ポケット内面とボールとの潤滑が不十分であることに起因するものであって、衝突音はポケットの周方向両端にボールが勢いよく衝突することに起因するものである。上記の異音を回避し得る比率範囲は、当然ながら、任意の形状の保持器１について同一というわけではなく、両実施形態に係る保持器１以外の保持器形状については、実験等により別途決定する必要がある。

この保持器１は、図３に示すように転がり軸受に組み込んで使用される。この転がり軸受は内輪１０と外輪１１の間にボール９を設けた保持器１を介在させて内外輪１０、１１が円滑に相対回転し得るようにしたものである。外輪１１にはシール材１２が設けられ、転がり軸受内に満たした潤滑剤が漏れ出すのを防止している。このように、この保持器１を転がり軸受に組み込んで使用することによって、この保持器１の特徴である、軸受使用時の静粛性が発揮される。

この発明に係る保持器の一実施形態を示す側面断面図 同実施形態の分解斜視図 図１に示す保持器を組み込んだ軸受を示す側面断面図

符号の説明

１（１ａ、１ｂ） （分割）保持器
２ ポケット
３ 係合爪
４ 係合孔
５ 鈎部
６ 段部
７ 球面部
８ ボール当接壁
９ ボール
１０ 内輪
１１ 外輪
１２ シール材

Claims (6)

1. ボールを収納するポケット（２）を球面の一部である球面部（７）から構成し、この球面部（７）の周方向の両端に、前記球面部（７）との間で前記周方向に窪んだ段差を有し、前記周方向に対して垂直なボール当接壁（８）を形成し、このボール当接壁（８）にボール（９）を１点で接触させ、その複数のポケット（２）の周方向の寸法（Ｌ）を、そのボール（９）の直径（Ｄ）の１．０２〜１．０３倍の範囲とし、このポケット（２）の周方向の各端部とボール（９）との間に形成される隙間を潤滑剤溜まりとした転がり軸受用の保持器。
2. 軸方向に分割した２つの分割保持器（１ａ、１ｂ）から構成される請求項１に記載の保持器。
3. 一方の分割保持器（１ａ）の隣り合うポケット（２、２）間に、他方の分割保持器（１ｂ）側に突出する係合爪（３）を形成するとともに、この他方の分割保持器（１ｂ）の隣り合うポケット（２、２）間に前記係合爪（３）が嵌る係合孔（４）を形成し、前記係合爪（３）を係合孔（４）に嵌め込むことによって両分割保持器（１ａ、１ｂ）を一体とした請求項２に記載の保持器。
4. 樹脂成形体から構成される請求項１乃至３のいずれか一つに記載の保持器。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の保持器を用いた転がり軸受。
6. セラミック製のボール（９）を採用した請求項５に記載の転がり軸受。

Images