JP5978578B2

JP5978578B2 - 玉軸受及び玉軸受用の保持器

Info

Publication number: JP5978578B2
Application number: JP2011206159A
Authority: JP
Inventors: 羽方　稔博; 稔博羽方
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: JP2013068249A

Description

本発明は、玉軸受及び玉軸受用の保持器に関する。

玉軸受用の保持器として、樹脂製の冠型保持器が知られている。この保持器は環状であり、玉の表面に沿った凹球面形状のポケット面を有し玉を保持するポケットが、周方向に等間隔で複数形成されている。

玉軸受では、回転抵抗の低減及び摩耗の対策として、軸受内部にグリースが封入されており、このグリースは玉及び保持器の回転により撹拌されるが、その際に、玉に付着しているグリースは、保持器のポケット面の外周側及び内周側のエッジによって掻き取られ、保持器の外周面側又は内周面側に滞留してしまう。エッジによって掻き取られ滞留したグリースは、玉の表面に付着せず、潤滑にほとんど寄与しない。

そこで、特許文献１に記載の保持器では、ポケット面に複数の突起を形成し、この突起の先端に玉を接触させた状態として、玉を保持している。これにより、玉軸受の回転時に、玉が、保持器のうちの突起以外の部分（エッジ）に摺接することを防ぎ、エッジによってグリースが掻き取られるのを防止している。

特開２００３−２３９９８４号公報（図４参照）

特許文献１に記載の保持器によれば、ポケット面の外周側及び内周側のエッジによってグリースが掻き取られるのを防止することは可能であるが、玉軸受の回転の際に玉の表面（表面の一部）からグリースが失われた際に、その表面にグリースが補充されにくく、玉の表面のグリース切れを防ぐという点では、不十分である。
玉の表面においてグリース切れが発生すると、潤滑不足となり、玉と内外輪の軌道面との接触抵抗が大きくなり、玉及び軌道面における摩耗が促進されたり、玉軸受全体としての回転抵抗が大きくなったりする。

そこで、本発明の目的は、ポケット面のエッジによってグリースが掻き取られるのを防ぐことができるとともに、玉の表面のグリース切れを防ぐことが可能となる玉軸受用の保持器、及び、この保持器を備えた玉軸受を提供することである。

本発明の玉軸受は、内輪と、外輪と、これら内輪及び外輪の間に介在している複数の玉と、前記玉の表面にほぼ沿った凹曲面形状のポケット面を有し当該玉を保持するポケットが周方向の複数カ所に形成されている環状の保持器とを備え、前記ポケット面において、前記保持器の径方向の外側寄りである外領域に複数の外側突起が形成されていると共に、前記保持器の径方向の内側寄りである内領域に複数の内側突起が形成されており、当該外側突起及び当該内側突起が前記玉に接触することで当該外領域及び当該内領域の面は前記玉に非接触となり、前記ポケット面のうち前記外領域と前記内領域との間は、当該ポケット面において前記外領域及び前記内領域それぞれよりも径方向について占める割合が大きく前記玉の半径よりも小さい曲率半径の球面形状を有し前記玉の表面との間でグリースを溜める凹曲面領域であり、前記凹曲面領域と、当該凹曲面領域よりも径方向について占める割合が小さい前記外領域とは滑らかに連続しており、前記凹曲面領域と、当該凹曲面領域よりも径方向について占める割合が小さい前記内領域とは滑らかに連続しており、前記外側突起は、前記玉と対向する前記ポケット面の前記外領域から当該玉の中心側方向に向かって突出しており、前記内側突起は、前記玉と対向する前記ポケット面の前記内領域から当該玉の中心側方向に向かって突出していることを特徴とする。

本発明によれば、ポケット面の径方向外側寄りである外領域及び径方向内側寄りである内領域において、ポケット面から突出している内側突起及び外側突起が、玉の表面に接触することで、ポケット面のエッジと玉の表面との間に隙間が形成される。このため、エッジによって、玉に付着しているグリースが掻き取られるのを防ぐことができる。さらに、玉の表面とポケット面との間に取り入れられたグリースを、玉の表面と凹曲面領域との間に形成される隙間に溜めることができる。したがって、玉軸受の回転の際に玉の表面からグリースが失われても、凹曲面領域に溜められているグリースが、その表面に補充され、玉の表面のグリース切れを防ぐことが可能となる。この結果、玉における潤滑不足が解消され、内輪及び外輪と玉との間の接触抵抗を低下させ、玉軸受の回転抵抗を小さくすることが可能となる。

また、前記凹曲面領域の曲率半径は、前記外領域の曲率半径及び前記内領域の曲率半径よりも小さいのが好ましい。
この場合、外側突起及び内側突起のポケット面からの突出高さが低くても、凹曲面領域と玉の表面との間に空間が確保され、グリースを溜めることができ、この凹曲面領域に溜められているグリースを、玉の表面に補充することが可能となる。

また、前記外側突起は、前記外領域に沿って等間隔で配置されており、前記内側突起は、前記内領域に沿って等間隔で配置されているのが好ましい。
この場合、複数の外側突起が玉の表面に等間隔で接触し、また複数の内側突起が玉の表面に等間隔で接触し、ポケット面において、玉を安定して保持することができる。

また、前記外領域の曲率半径及び前記内領域の曲率半径は、前記玉の半径よりも大きく、前記外側突起の前記ポケット面からの突出高さは、前記外領域の曲率半径と前記玉の半径との差に等しく、前記内側突起の前記ポケット面からの突出高さは、前記内領域の曲率半径と前記玉の半径との差に等しいのが好ましい。

また、本発明は、玉軸受の玉の表面にほぼ沿った凹曲面形状のポケット面を有し当該玉を保持するポケットが、周方向の複数カ所に形成されている玉軸受用の保持器であって、前記ポケット面において、径方向の外側寄りである外領域に複数の外側突起が形成されていると共に、径方向の内側寄りである内領域に複数の内側突起が形成されており、当該外側突起及び当該内側突起が前記玉に接触することで当該外領域及び当該内領域の面は前記玉に非接触となり、前記ポケット面のうち前記外領域と前記内領域との間は、当該ポケット面において前記外領域及び前記内領域それぞれよりも径方向について占める割合が大きく前記玉の半径よりも小さい曲率半径の球面形状を有し前記玉の表面との間でグリースを溜める凹曲面領域であり、前記凹曲面領域と、当該凹曲面領域よりも径方向について占める割合が小さい前記外領域とは滑らかに連続しており、前記凹曲面領域と、当該凹曲面領域よりも径方向について占める割合が小さい前記内領域とは滑らかに連続しており、前記外側突起は、前記玉と対向する前記ポケット面の前記外領域から当該玉の中心側方向に向かって突出しており、前記内側突起は、前記玉と対向する前記ポケット面の前記内領域から当該玉の中心側方向に向かって突出している。
本発明によれば、ポケット面の径方向外側寄りである外領域及び径方向内側寄りである内領域において、ポケット面から突出している内側突起及び外側突起が、玉の表面に接触することで、ポケット面のエッジと玉の表面との間に隙間が形成される。このため、エッジによって、玉に付着しているグリースが掻き取られるのを防ぐことができる。さらに、玉の表面とポケット面との間に取り入れられたグリースを、玉の表面と凹曲面領域との間に形成される隙間に溜めることができる。したがって、玉軸受の回転の際に玉の表面からグリースが失われても、凹曲面領域に溜められているグリースが、その表面に補充され、玉の表面のグリース切れを防ぐことが可能となる。この結果、玉における潤滑不足が解消され、内輪及び外輪と玉との間の接触抵抗を低下させ、玉軸受の回転抵抗を小さくすることが可能となる。

本発明の玉軸受用の保持器によれば、玉の表面からグリースが失われても、ポケット面の径方向外側寄りである外領域と径方向内側寄りである内領域との間の凹曲面領域に溜められているグリースが、その表面に補充され、玉の表面のグリース切れを防ぐことが可能となる。
そして、本発明の玉軸受によれば、このような保持器を有していることから、玉における潤滑不足が解消され、内輪及び外輪と玉との間の接触抵抗を低下させ、玉軸受の回転抵抗を小さくすることが可能となる。

本発明の玉軸受の実施の一形態を示す縦断面図である。保持器の斜視図である。保持器のポケットおよびその周辺部の拡大図である。保持器の断面図であり、図３のＩＶ矢視の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の玉軸受の実施の一形態を示す縦断面図である。玉軸受は、外輪１と、内輪２と、これら外輪１及び内輪２の間に介在している複数の玉３と、各玉３を保持するポケット７が周方向の複数カ所に等間隔で形成されている環状の保持器４と備えている。

外輪１の内周面に外輪軌道面１１が形成されており、内輪２の外周面に内輪軌道面１２が形成されている。複数の玉３それぞれの中心は、玉軸受の軸心Ｃを中心とする一つのピッチ円Ｐ上に配置されており、これらの玉３は、外輪軌道面１１および内輪軌道面１２を転動する。そして、保持器４は、これら玉３を転動自在として保持している。玉３は全て同じものであり、外輪１と内輪２とは同心状に設けられている。

図２は保持器４の斜視図である。図１および図２に示しているように、保持器４には、周方向複数箇所に（図例では８箇所に）ポケット７が形成されており、各ポケット７において玉３が保持される。保持器４の全体形状は環状であり、ポケット７は、軸方向の一方側（図１および図２では左側）に開口し、保持器４は、いわゆる冠型として構成されている。本実施形態の保持器４は樹脂製（合成樹脂製）である。

保持器４は、円環状の環状部５と、この環状部５から軸方向一方側（図１と図２では左側）に突出している複数の柱部６とを有している。周方向に隣り合う柱部６と、環状部５の軸方向一方側に向く面とによって囲まれた空間が、ポケット７となる。
複数の柱部６それぞれは同じ形状であり、柱部６それぞれの軸方向一方側には、一対の爪部９がさらに軸方向一方側へ突出して設けられている。玉３は、ポケット７内に押し入れられることによって、保持器４に保持されるが、この押し入れる際に、爪部９の間が玉３によって弾性的に押し広げられる。そして、ポケット７を挟んで対向する一対の爪部９によって、このポケット７内に保持した玉３が抜け出ることを防止している。

図３は、保持器４のポケット７およびその周辺部の拡大図である。図４は、その断面図（図３のＩＶ矢視の断面図）である。保持器４のポケット７は、玉３の表面（球面）３ａにほぼ沿った凹曲面形状のポケット面８を有している。
図４において、ポケット面８は、外輪１側の外領域Ａ１、内輪２側の内領域Ａ３、及び、外領域Ａ１と内領域Ａ３との間の中央領域Ａ２からなる。外領域Ａ１は、ポケット面８の径方向外側寄りにある領域であり、中央領域Ａ２は、径方向中間に位置する領域であり、内領域はＡ３、ポケット面８の径方向内側寄りにある領域である。

このポケット面８のうち、外領域Ａ１は、所定の曲率半径ｒ１の球面形状を有しており、また、内領域Ａ３も、所定の曲率半径ｒ３の球面形状を有している。外領域Ａ１及び内領域Ａ３の球面形状の中心は、玉３の中心Ｑと一致しており、曲率半径ｒ１及び曲率半径ｒ３は、玉３の半径Ｒよりも大きく設定されている（ｒ１＞Ｒ、ｒ３＞Ｒ）。なお、本実施形態では、曲率半径ｒ１と曲率半径ｒ３とは同じである（ｒ１＝ｒ３）。外領域Ａ１と玉３の表面３ａとの間に径方向の隙間Ｄ１（＝ｒ１−Ｒ）が形成され、また、内領域Ａ３と玉３の表面３ａとの間に径方向の隙間Ｄ３（＝ｒ３−Ｒ）が形成される。

中央領域Ａ２は、玉３の半径Ｒよりも小さい曲率半径ｒ２の球面形状を有している凹曲面領域からなる（Ｒ＞ｒ２）。この曲率半径をｒ２とする球面形状の中心は、玉３の中心Ｑと一致していない。そして、中央領域Ａ２の曲率半径ｒ２は、外領域Ａ１の曲率半径ｒ１及び内領域Ａ３の曲率半径ｒ３よりも小さくなる（ｒ２＜ｒ１、ｒ２＜ｒ３）。

この凹曲面領域である中央領域Ａ２と、玉３の表面３ａとの間には、前記隙間Ｄ１よりも径方向に広い隙間Ｄ２が形成されており、この径方向の隙間Ｄ２に、玉３の表面３ａとの間でグリースを溜めることができる。なお、隙間Ｄ２は、前記隙間Ｄ１よりも広いのみならず、前記隙間Ｄ３よりも広い。
外領域Ａ１と中央領域Ａ２とでは曲率半径が異なり、また、中央領域Ａ２と内領域Ａ３とでは曲率半径が異なるが、外領域Ａ１と中央領域Ａ２とは連続して形成されており、また、中央領域Ａ２と内領域Ａ３とは連続して形成されている。

そして、図３と図４に示すように、各ポケット面８において、外領域Ａ１に複数の外側突起２１が形成されていると共に、内領域Ａ３に複数の内側突起２２が形成されている。外側突起２１及び内側突起２２は、ポケット面８から玉３側へ向かって突出しており、本実施形態では、外側突起２１及び内側突起２２はすべて同じ形状である。なお、中央領域Ａ２には、ポケット面８から突出する突起は設けられておらず、平滑な曲面からなる。

複数の外側突起２１それぞれは、独立した突起であり、これら外側突起２１は、外領域Ａ１に沿って等間隔で配置されており、特に、本実施形態では、ポケット面８と保持器４の外周面１４との間（境界）に形成されている径方向外側のエッジＥ１に沿って、ポケット面８側に形成されている。
また、複数の内側突起２２それぞれは、独立した突起であり、これら内側突起２２は、内領域Ａ３に沿って等間隔で配置されており、特に、本実施形態では、ポケット面８と保持器４の内周面１５との間（境界）に形成されている径方向内側のエッジＥ２に沿って、ポケット面８側に形成されている。そして、外側突起２１及び内側突起２２それぞれの頂点が、玉３の表面３ａに点接触することができる。

外側突起２１のポケット面８からの突出高さは、曲率半径ｒ１と玉３の半径Ｒとの差（ｒ１−Ｒ）と等しく、内側突起２２のポケット面８からの突出高さは、曲率半径ｒ３と玉３の半径Ｒとの差（ｒ３−Ｒ）と等しい。

以上の実施形態に係る保持器４を備えた玉軸受によれば、ポケット面８の径方向外側寄りである外領域Ａ１及び径方向内側寄りである内領域Ａ３において、ポケット面８から突出している外側突起２１及び内側突起２２が、玉３の表面３ａに接触することで、ポケット面８のエッジＥ１，Ｅ２と玉３の表面３ａとの間に隙間が形成される。このため、エッジＥ１，Ｅ２によって、玉３に付着しているグリースが掻き取られるのを防ぐことができる。
そして、玉３に付着しているグリースは、玉３の表面３ａとポケット面８との間に取り入れられ、このグリースを、玉３の表面３ａと凹曲面領域である中央領域Ａ２との間に形成される隙間Ｄ２に溜めることができる。

したがって、玉軸受の回転の際に玉３の表面３ａからグリースが失われても、中央領域Ａ２に溜められているグリースが、その表面３ａに補充され、玉３の表面３ａのグリース切れを防ぐことが可能となる。この結果、玉３における潤滑不足が解消され、内輪２及び外輪１と玉３との間の接触抵抗を低下させ、玉軸受の回転抵抗を小さくすることが可能となる。また、外輪軌道面１１、内輪軌道面１２及び玉３の表面３ａに生じる摩耗を低減することが可能となる。

また、凹曲面領域である中央領域Ａ２の曲率半径ｒ２は、外領域Ａ１の曲率半径ｒ１及び内領域Ａ３の曲率半径ｒ３よりも小さく設定されていることから、外側突起２１及び内側突起２２のポケット面８からの突出高さが低くても、中央領域Ａ２と玉３の表面３ａとの間に、グリースを溜めることのできる空間（隙間Ｄ２）が確保される。

また、ポケット面８と玉３の表面３ａとの間にグリースを溜めるために、例えば、ポケット面８に断面凹型の角溝を形成する構成（図示せず）が考えられるが、この場合、角溝の部分において保持器の断面が急変することから、この部分で応力集中が発生しやすくなり、保持器の強度を低下させるおそれがある。しかし、本実施形態のように、グリースを溜める中央領域Ａ２と、外領域Ａ１及び内領域Ａ３とは、滑らかに連続していることから、保持器４の断面は急変せず、応力集中の発生を防ぐことが可能となる。

さらに、ポケット面８の外領域Ａ１において、等間隔に配置された外側突起２１の頂点が玉３と接触し、ポケット面８の内領域Ａ３において、等間隔に配置された内側突起２２の頂点が玉３と接触することができることから、ポケット面８において、玉３を安定して保持することができる。このため、玉３と保持器４とが偏って接触するのを防ぐことができ、異音の発生を防ぐことが可能となる。

本発明の保持器及び玉軸受は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、保持器４の環状部５及び柱部６の断面は他の形状であってもよい。また、中央領域Ａ２と外領域Ａ１との間、及び、中央領域Ａ２と内領域Ａ３との間は、曲率半径ｒ１、ｒ３，ｒ２と異なる曲率半径を有した球面形状によって連続していてもよく、ポケット面８は、異なる複数の曲率半径の球面部分が連続している複合曲面からなる。

１：外輪２：内輪３：玉３ａ：表面４：保持器７：ポケット８：ポケット面２１：外側突起２２：内側突起Ａ１：外領域Ａ２：中央領域（凹曲面領域）Ａ３：内領域Ｒ：玉の半径ｒ１，ｒ２，ｒ３：曲率半径

Claims

内輪と、外輪と、これら内輪及び外輪の間に介在している複数の玉と、前記玉の表面にほぼ沿った凹曲面形状のポケット面を有し当該玉を保持するポケットが周方向の複数カ所に形成されている環状の保持器と、を備え、
前記ポケット面において、前記保持器の径方向の外側寄りである外領域に複数の外側突起が形成されていると共に、前記保持器の径方向の内側寄りである内領域に複数の内側突起が形成されており、当該外側突起及び当該内側突起が前記玉に接触することで当該外領域及び当該内領域の面は前記玉に非接触となり、
前記ポケット面のうち前記外領域と前記内領域との間は、当該ポケット面において前記外領域及び前記内領域それぞれよりも径方向について占める割合が大きく前記玉の半径よりも小さい曲率半径の球面形状を有し前記玉の表面との間でグリースを溜める凹曲面領域であり、
前記凹曲面領域と、当該凹曲面領域よりも径方向について占める割合が小さい前記外領域とは滑らかに連続しており、前記凹曲面領域と、当該凹曲面領域よりも径方向について占める割合が小さい前記内領域とは滑らかに連続しており、前記外側突起は、前記玉と対向する前記ポケット面の前記外領域から当該玉の中心側方向に向かって突出しており、前記内側突起は、前記玉と対向する前記ポケット面の前記内領域から当該玉の中心側方向に向かって突出していることを特徴とする玉軸受。
前記凹曲面領域の曲率半径は、前記外領域の曲率半径及び前記内領域の曲率半径よりも小さい請求項１に記載の玉軸受。
前記外側突起は、前記外領域に沿って等間隔で配置されており、前記内側突起は、前記内領域に沿って等間隔で配置されている請求項１又は２に記載の玉軸受。
前記外領域の曲率半径及び前記内領域の曲率半径は、前記玉の半径よりも大きく、
前記外側突起の前記ポケット面からの突出高さは、前記外領域の曲率半径と前記玉の半径との差に等しく、前記内側突起の前記ポケット面からの突出高さは、前記内領域の曲率半径と前記玉の半径との差に等しい請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受。
玉軸受の玉の表面にほぼ沿った凹曲面形状のポケット面を有し当該玉を保持するポケットが、周方向の複数カ所に形成されている玉軸受用の保持器であって、
前記ポケット面において、径方向の外側寄りである外領域に複数の外側突起が形成されていると共に、径方向の内側寄りである内領域に複数の内側突起が形成されており、当該外側突起及び当該内側突起が前記玉に接触することで当該外領域及び当該内領域の面は前記玉に非接触となり、
前記ポケット面のうち前記外領域と前記内領域との間は、当該ポケット面において前記外領域及び前記内領域それぞれよりも径方向について占める割合が大きく前記玉の半径よりも小さい曲率半径の球面形状を有し前記玉の表面との間でグリースを溜める凹曲面領域であり、
前記凹曲面領域と、当該凹曲面領域よりも径方向について占める割合が小さい前記外領域とは滑らかに連続しており、前記凹曲面領域と、当該凹曲面領域よりも径方向について占める割合が小さい前記内領域とは滑らかに連続しており、前記外側突起は、前記玉と対向する前記ポケット面の前記外領域から当該玉の中心側方向に向かって突出しており、前記内側突起は、前記玉と対向する前記ポケット面の前記内領域から当該玉の中心側方向に向かって突出していることを特徴とする玉軸受用の保持器。