JP5500778B2 - 玉軸受用保持器 - Google Patents
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Description
このような構造の密閉型玉軸受において、接触シールのシールリップ部分にグリースが存在した状態で軸受温度が上昇すると、軸受内部の空気の膨張によって軸受内部の圧力が上昇するため、軸受外部との圧力差によりシールリップ部分が開いて軸受内のグリースや空気が軸受外部へ漏洩する現象(以下、呼吸と称する)が生じる(特許文献1)。
上記した通気用の切欠部を設けず、例えば内輪回転の玉軸受において、前記接触シールのシールリップ部分が押し付けられる内輪外径面のシール溝へのシールリップ押し付け圧力(以下、緊迫力と言う)を強め、上記した呼吸対策とすることが考えられるが、これではトルクの増大を招くのみで、緊迫力以上の内圧を招く大きな温度上昇時には、グリース漏れを防ぎ切れない。また、軸受温度が低下した場合には、軸受内部の空気の収縮によって内圧が低下することから、シールリップ先端の吸着現象が起こり、更なるトルクの増大を招く要因となる(例えば特許文献3)。
このような理由により、接触シールとして上述した各種の構造のものを用いたとしても、内輪シール溝にグリースが付着すると、グリース漏れを防止することは難しい。
また、特許文献4に開示される改良型鉄板保持器はグリース漏れ対策に有効であるが、このグリース漏れ対策の構造を冠形保持器へ適用する場合には、強度面での制約を受けるので難しい。
図27(A)は、外輪から内輪へのグリース挙動を示す。回転初期において、内外輪の軌道面に封入されたグリースは、軸受の回転に伴って公転する玉に踏まれる。玉に踏まれたグリースは、軌道面の径と玉の径の隙間に沿って押しのけられるが、ある程度のグリースが玉に付着する。玉に付着したグリースは、軸受の回転に従って外輪から内輪へと移動する。外輪から玉へ付着したグリースは、直接、内輪外径部へと付着する。
図27(B)は、内輪から外輪へのグリース挙動を示す。内輪から移動するグリースは、玉の回転軸の近傍(回転の極)へと集まり、玉の表面に残る(その残ったグリースを、以下、グリースの帽子と称する。)。玉の回転軸は、図28のようにアキシアル荷重によって傾くため、内外輪のいずれかに偏った自転の極部にグリースの帽子が形成される。内外輪から移動するグリースが徐々に蓄積されることで、グリースの帽子は大きくなり、内輪の外径部や外輪の内径部へグリースが付着することとなる。図28は、グリースの帽子の形成箇所と軸受内輪との位置関係の模式図を示す。同図では、軸受中心の断面図から、保持器35をY軸中心に90度回転させた状態を示す。同図より、玉に付着したグリースの帽子は、保持器35のポケット41における爪44の先端を介することなく、直接、内輪外径部へと付着することがわかる。
この構成によると、各ポケットの一対の爪の保持器内径側の先端間の間隔よりも、保持器外径側の先端間の間隔を狭くしたことにより、玉に付着したグリースを、外輪側から内輪の外径部に近付けず、内輪側からのグリースも、内輪の外径部から離れた爪の保持器外径側で掻き取ることができ、結果として玉軸受からのグリース漏れを防止できる。
また、前記各ポケットの内面に、保持器内径側のポケット開口縁から保持器外径側へ延びる凹み部を設けたため、玉に付着しているグリースを保持器の内径面で掻き取る量が減少する。これにより、内輪外径部へのグリース付着を防止することができるので、内輪のシール溝へのグリースの流動を防止でき、結果として玉軸受からのグリース漏れを防止できる。前記凹み部は、前記各ポケットの背面における保持器内径縁から保持器外径側へ延びて設けたため、ポケットでの内径面の面積を低減できて、グリース漏れ防止の効果を上げることができる。
図9に示す試験結果から、保持器外径側の爪部14bの突出長が短いと、玉4に付着するグリースを十分に掻き取ることができないことがわかる。
図10に示す試験結果から、保持器外径側の爪部14bの幅Ie が大きいほど、その爪部14bの内径部分が内輪2(図1)の外径面に近づくために、図8(B)のように内輪2側から掻き取ったグリースが内輪2の外径面に直接付着してしまうことがわかる。
図13は、この提案例の玉軸受用保持器5における爪14の他の形状例を示す。この例では、各ポケット11の一対の爪14,14の先端間の間隔を、保持器内径側から保持器外径側に向けて無段階に狭くしている。
2個の凹み部16の位置は、例えば、ポケット11の開口縁における保持器円周方向の中心OW11に対する周方向の配向角度を40°±15°とした対称な2箇所である。凹み部16の深さは、ポケット内面の凹球面の中心O11から凹み部16の最深位置までの距離Rcが、玉4の半径の1.05倍以上となる深さであることが好ましい(丁度1.05倍であってもよい)。
なお、この実施形態では凹み部16を2箇所としたが、3箇所以上としてもよい。
ポケット11における内面形状は、球面状に限らず、玉配列ピッチ円PCDよりも内径側の部分が、保持器内径側開口縁に近づくに従って小径となる形状であればよく、例えば玉配列ピッチ円PCDよりも外径側の部分が円筒面状、内径側の部分が円すい面状であってもよい。
図17〜図19に示す実施形態では、前記凹み部16により、玉4に付着したグリースを保持器5の内径面で掻き取る量を減らすことができるものの、わずかに付着する場合には、その堆積量が増加するとグリース漏れに繋がってしまう。つまり、この場合、連結部13の内径面にもグリースが付着し、この部分のグリースが軸方向にしか移動できない。この連結部13の軸方向の範囲が、内輪2の外径部の存在領域と重なる場合、すなわち連結部13の内径面が内輪2の軌道面2aよりも軸受端面側に位置する場合には、連結部13の内径面からグリースが軸受外に漏れてしまうことになる。そこで、図21のように、連結部13の内径面の背面側を削除すると、連結部13の内径面からグリースが軸受外に漏れるのを防ぐことができる。
また、同図におけるYbの位置は、連結部13の内径面が存在してよい背面側の位置であり、その外径側にポケット11の中央部の背面側の軸方向位置と同じ位置まで延びる外壁面が存在してもよい。同様に、Ybの位置から外径側に向けて連結部13の軸方向厚さが、背面側へと徐々に、あるいは段階的に厚くなるような形状としてもよい。
また、図23に部分拡大斜視図で示すように、保持器5を構成する環状体12を、内径側の軸方向厚さが薄く、外径側に向かって徐々に厚くなる形状とすることで、保持器5の内径面の面積を低減するようにしてもよい。同様に、環状体12の軸方向厚さを、内径側から外径側へと段階的に増加させるようにしてもよい。
ポケットのある円周方向部分の内径の保持器中心からの半径を、ポケット間の円周方向部分の内径の保持器中心からの半径よりも大きくした従来例(特許文献4に開示)の保持器のグリース漏れ防止構造を、冠形状の保持器に適用した場合は、ポケットの中央底部の形状を一部削除する必要がある。このため、保持器の強度低下が大きく、実用に供することは困難である。具体的には、保持器の自転による遠心力が作用すると、ポケットの中央底部での歪みが大きく、この部分が破断に至ったり、あるいは隣合うポケット間の連結部の外径側への変位量が増加し、外輪との接触を招き好ましくない。
これに対して、この実施形態の保持器5における前記凹み部16は、ポケット11の底に位置しないので、保持器5の強度低下を小さくすることができ、実用に耐えうる。
この凹み部16は、ポケット11の開口縁における保持器円周方向の中心OW11から両側に広がって1箇所に設けられ、凹み部16の幅W16は、ポケット11の保持器円周方向の幅W11の略全体にわたる幅としている。凹み部13の幅W16は、ポケット11の幅W11の半分よりも大きいことが好ましく、2/3以上、あるいは3/4以上であることがより好ましい。
凹み部16の内面形状は、同図(B)に示すように、保持器5の半径方向の直線LCを中心とする仮想円筒VCの表面に略沿う円筒面状の形状である。上記仮想円筒VCは、凹み部16を加工する砥石の表面であってもよい。この凹み部16は、保持器半径方向につき、保持器内径側の開口縁から玉配列ピッチ円PCDまで延びていて、保持器内径縁から玉配列ピッチ円PCDに至るに従って、徐々に小さく、つまり徐々に浅くかつ幅が狭くなる形状とされている。凹み部16は、この実施形態では、丁度、玉配列ピッチ円PCDまで延びているが、玉配列ピッチ円PCDよりも保持器外径側まで若干延びていても、また玉配列ピッチ円PCDに若干達しないものであってもよい。
5A…保持器本体
5B…保持器半製品
11…ポケット
12…環状体
13…連結部
14…爪
14a…保持器内径側の爪部
14b…保持器外径側の爪部
14ba…爪部品
14A…爪部品
16…凹み部
26…凹み部
O…保持器中心軸
PCD…玉配列ピッチ円
Ra:凹球面の曲率半径
Rb:凹み部内面の曲率半径
Rc:距離
Claims (6)
- 環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有し、前記各ポケットの開放側に、円周方向に対面する一対の爪が軸方向に突出して設けられた冠形状の玉軸受用保持器において、前記各ポケットの一対の爪の、保持器内径側の先端間の間隔よりも保持器外径側の先端間の間隔を狭くし、前記各ポケットの内面に、玉に付着しているグリースを保持器の内周面で掻き取る量を減少させるための凹み部を、ポケットの背面における保持器内径側のポケット開口縁から保持器外径側へ延びて設け、前記凹み部が、前記ポケットの開口縁における保持器円周方向の中心の両側に位置して2箇所に設けられ、前記2箇所の凹み部の位置は、前記各ポケットの開口縁における保持器円周方向の中心に対する周方向の配向角度を40°±15°とした対称な2箇所であり、前記ポケットの内面が凹球面状であり、前記凹み部の深さを、ポケット内面の凹球面の中心から前記凹み部の最深位置までの距離が、玉の半径の1.05倍以上となる深さとし、前記凹み部は、保持器内径側の開口縁から玉配列ピッチ円の付近まで延びていて、保持器内径縁から玉配列ピッチ円に近づくに従って徐々に浅くかつ幅狭となる形状であることを特徴とする玉軸受用保持器。
- 請求項1において、前記各ポケットの一対の爪の先端間の間隔を、保持器内径側から保持器外径側に向けて段階的に狭くした玉軸受用保持器。
- 請求項1において、前記各ポケットの一対の爪の先端間の間隔を、保持器内径側から保持器外径側に向けて無段階に狭くした玉軸受用保持器。
- 請求項2において、ポケットにおける保持器円周方向の中心を通る保持器半径方向の直線に投影した前記爪の全幅をIt としたとき、前記直線に投影した前記爪における保持外径側の爪部の幅Ie が2/3It 以下となるように、保持器外径側の前記爪部の幅を設定した玉軸受用保持器。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記爪の保持器円周方向に沿う断面でのポケット中心相当位置から保持器内径側の爪先端および保持器外径側の爪先端の保持器円周方向に対する角度を、保持器外径側の爪先端の角度が保持器内径側の爪先端の角度の1.5倍以上となるように設定した玉軸受用保持器。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、前記凹み部の軸受軸方向の位置が、保持器を玉軸受に組み込んだ状態における内輪軌道面の肩部と概ね一致する場所である玉軸受用保持器。
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