JP6287503B2 - 転がり軸受用保持器 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受の内輪軌道及び外輪軌道間に配置される複数の転動体を転動自在に保持する転がり軸受用保持器に関する。

転がり軸受は自動車や各種産業機械等の各種回転機械装置で回転軸等を支持する軸受部に広く使用されている。この転がり軸受の従来例の概略的構成を図５に示す。図５の転がり軸受は、ラジアル玉軸受１０であり、ラジアル玉軸受１０は、外周面に内輪軌道１を形成した内輪２と、内周面に外輪軌道３を形成した外輪４とを同心に配置し、内輪軌道１と外輪軌道３との間に複数個の転動体としての玉５を転動自在に設けて構成されている。複数個の玉５は保持器１０６により転動自在に保持されている。図６は図５の保持器１０６の斜視図を示している。

図６に示した保持器１０６は冠型保持器であり、合成樹脂を射出成形することにより形成される。保持器１０６は、円環状の主部１１７と、円周方向の複数個所に玉５（図５参照）を転動自在に保持するために設けられたポケット１１８と、ポケット１１８を円周方向で互いに隔てている柱部１１６とを有する。柱部１１６の先端部には、弾性変形可能な一対の弾性片１１６ａ、１１６ａが形成されている。各ポケット１１８の凹面部１１９はほぼ全体に球面状に構成されている。各ポケット１１８の軸方向（図６上下方向）で主部とは反対側の先端は、隣接する柱部１１６のそれぞれの隣接する弾性片１１６ａ、１１６ａによって、開口部Ｔが形成されている。

図６の冠型保持器１０６を用いて図５のようなラジアル玉軸受１０を組み立てる場合、玉５を、ポケット１１８の一対の弾性片１１６ａ、１１６ａの先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げて開口部Ｔから押し込むようにして挿入する。このように、冠型保持器１０６は各ポケット１１８内に各玉５を抱き込むことで、玉５を内輪軌道１と外輪軌道３との間で転動自在に保持する。

図７は図６の保持器１０６の要部を径方向外方からみた展開図である。保持器１０６が二点鎖線で示す玉５をポケット１１８内に保持した状態で図５のラジアル玉軸受１０として使用されると、軸受の回転に伴い、玉５は保持器１０６のポケット１１８内で転動中心軸Ｖを中心にして転動（自転）する。このとき、もし軸受内部に充填されたグリース等の潤滑剤が玉５とポケット１１８の凹面部１１９の端部１１９ａ（図６参照）との接触により掻き取られてしまうと、ポケット１１８内に潤滑剤が溜り難くなってしまう場合がある。

玉５とポケット１１８の凹面部１１９との間に、潤滑剤Ｇの膜が例えば図７の破線のように部分的にしか形成されなくなってしまうと、玉５と凹面部１１９との間の摩擦が大きくなり、ポケット１１８の磨耗や玉５の焼き付きや騒音発生等の問題が生じる場合がある。また、玉５と凹面部１１９との間に潤滑剤を充分に供給するために、潤滑剤の軸受内部への充填量を増やすことが考えられるが、そうすると、軸受内部における潤滑剤の撹拌抵抗が増加してしまい、回転トルクの上昇につながってしまう虞がある。

このような問題の対策として、図８や図９や図１０に示す保持器１２６、１４６が提案されている（特許文献１参照）。図８は図７と同様な保持器径方向外方からみた展開図であり、図９は図８のＸ矢視図である。この保持器１２６は円環状の主部１３７の円周方向に等間隔に形成された複数のポケット１３８を備え、各ポケット１３８は玉５を保持するための球面状の凹面部１３９を有している。各隣接するポケット１３８、１３８の間の柱部１３６の内部には、空洞部１３１が形成され、さらに、凹面部１３９と空洞部１３１とを連通する連通部１３２が設けられている。空洞部１３１内にはグリース等の潤滑剤Ｇを予め充填、貯蔵している。ラジアル玉軸受が回転した際には、潤滑剤が連通部１３２内に入り込んで、各ポケット１３８の凹面部１３９に適量の潤滑剤を滲み出すことができる。

また、図１０に示す別の保持器１４６では、空洞部１３１が蓋部材１４０により閉塞されているので、ラジアル玉軸受が回転した際に、空洞部１３１内に充填したグリース等の潤滑剤Ｇが保持器１４６の外に漏れ出ることを防ぐことができる。

特開２００８−２６１４７８号公報

ところで、図８〜１０に示す保持器では、空洞部に保持された潤滑剤から適量の潤滑剤を各ポケットの凹面部に滲み出させる構成となっているため、保持器には空洞部と凹面部を連通する連通部が設けられる必要がある。しかしながら、例えば保持器材質が樹脂製であれば、この保持器は射出成形によって製造されるのが一般的であるにもかかわらず、この連通部を必要とすることにより、射出成形で製造するのが一般的に困難である。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、転動体を潤滑する潤滑剤を保持するための空洞部を有し、転動体と当接したときの衝撃を抑えることが可能な軸受用保持器を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
請求項１に係る発明は、
転がり軸受の内輪軌道と外輪軌道との間に配置される保持器であって、複数の転動体を転動自在に保持するための凹面部を有するポケットと、前記ポケット間に形成された柱部と、前記柱部に設けられ前記凹面部に開口した、潤滑剤を保持するための空洞部と、を有する転がり軸受用保持器において、
前記保持器は外側部材と内側部材とが互いに結合されて形成され、前記外側部材と前記内側部材とはそれぞれ密度の異なる材質から成ることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、
請求項１に係る発明において、前記内側部材の材質の密度は前記外側部材の材質の密度よりも大きいことを特徴とする。

請求項１に係る発明の転がり軸受用保持器によれば、保持器は外側部材と内側部材とが互いに結合されて形成され、外側部材と内側部材とはそれぞれ密度の異なる材質から成っているため、単一の材質から成る場合に比べ慣性モーメントの上昇を抑え、転動体との当接時の衝撃を抑えることができる。
また、請求項２に係る発明の転がり軸受用保持器によれば、内側部材の材質の密度は外側部材の材質の密度よりも大きいことで、保持器に遠心力が作用したときに、内側部材が外側部材に密着し保持器強度を確保することができる。

本発明に係る転がり軸受用保持器の斜視図、 本発明に係る転がり軸受用保持器用外側部材の斜視図、 本発明に係る転がり軸受用保持器用内側部材の斜視図、 本発明に係る転がり軸受用保持器の部分斜視図、 従来の転がり軸受の斜視図、 従来の転がり軸受用保持器の斜視図、 従来の転がり軸受用保持器を径方向外方から見た図、 別の従来の転がり軸受用保持器を径方向外方から見た図、 図８の転がり軸受用保持器を軸方向から見た側面図、 更に別の従来の転がり軸受用保持器を径方向外方から見た図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、本発明に係る保持器が適用される軸受は、例えば前述の図５に示した構成と同一であり、従い保持器６以外の構成は、図５をも参照して説明を進める。

図１は本発明の実施の形態による転がり軸受用保持器６の斜視図である。本発明による転がり軸受用保持器６は、外側部材６ｏｕｔと内側部材６ｉｎとを組み合わせたもので、転がり軸受の内輪軌道１と外輪軌道３との間に配置される複数の転動体としての玉５を転動自在に保持する。保持器６は全体として円環状で、円周方向の複数箇所にポケット１８が設けられ、このポケット１８には玉５が位置する凹面部１９が設けられている。隣接するポケット１８、１８の間には、柱部１６が設けられており、柱部１６には空洞部１１が設けられている。この空洞部１１は、凹面部１９に開口している。

図２は図１の転がり軸受用保持器６の外側部材６ｏｕｔを示し、図３は転がり軸受用保持器６の内側部材６ｉｎを示す。転がり軸受用保持器６は、これら外側部材６ｏｕｔと内側部材６ｉｎを組み合わせることにより構成される。図２に示す外側部材６ｏｕｔは、ポケット１８ｏｕｔと、玉５を保持するための凹面部１９ｏｕｔとを有し、隣接するポケット１８ｏｕｔ、１８ｏｕｔの間には柱部１６ｏｕｔが設けられている。また、柱部中央には仕切り部１５ｏｕｔが形成されている。柱部１６ｏｕｔの両側には空洞部１１ｏｕｔが設けられており、空洞部１１ｏｕｔは、仕切り部１５ｏｕｔにより仕切られた構造となっている。

図３に示す内側部材６ｉｎは、ポケット１８ｉｎと、ポケット１８ｉｎに玉５が位置する凹面部１９ｉｎを有し、隣接するポケット１８ｉｎ、１８ｉｎの間には柱部１６ｉｎが設けられている。また、柱部中央には仕切り部１５ｉｎが設けられている。柱部１６ｉｎの両側には空洞部１１ｉｎが設けられており、空洞部１１ｉｎは仕切り部１５ｉｎにより仕切られた構造となっている。

外側部材６ｏｕｔの内側面（空洞部１１ｏｕｔを取り囲んでいる全ての面）６ａには、ねじ溝が形成されている。また、外側部材６ｏｕｔの内側面６ａ相対する面となる内側部材６ｉｎの外側面（空洞部１１ｉｎを取り囲んでいる全ての面）６ｂにもねじ溝が形成されている。これら相対する面６ａ、６ｂに形成されたねじ溝を螺合することにより、外側部材６ｏｕｔと内側部材６ｉｎを一体化させ保持器６としている。尚、ねじとしては、テーパねじとするのが組立上より好ましい。

保持器６の外側部材６ｏｕｔおよび内側部材６ｉｎは、例えば樹脂を射出成形することにより形成される。樹脂材料としては、６６ナイロンを用いることができるが、高温強度や耐熱性に優れる４６ナイロンを用いることが好ましい。また、例えば、耐摩耗性や耐油性や耐熱性が求められる用途においては、耐摩耗性や耐油性や耐熱性に優れた直鎖型ポリフェニレンサルファイドを用いることがより好ましい。そして、これら密度の異なる材料を外側部材６ｏｕｔおよび内側部材６ｉｎとして適宜組み合わせることで保持器６を形成する。

潤滑剤はグリースとし、グリースの種類は特に限定しないが、グリースのおかれる環境は剪断がかかり難いので、稠度は大、基油粘度は小、そして温度変化に対して粘度変化は小の流動特性を示すグリースが好ましい。例えば、基油は、鉱油またはジエステル油、シリコーン油等の合成油等が使用できる。増ちょう剤としては、各種の金属石けん、ベントナイト等の無機質増ちょう剤、あるいはウレア、ふっ素化合物等の耐熱性有機質増ちょう剤が使用できる。

図４は、図１の転がり軸受用保持器６の一部の斜視図である。転がり軸受に組み込ま
れる保持器６の空洞部１１には、潤滑剤としてグリースが矢印の方向から封入される。

グリースの封入量は、従来同様使用条件に適した体積割合に相当する量を目安としてよ
いが、この限りではない。なぜなら、保持器外部に封入する通常の方法では、転走面から
排除された大部分のグリース以外の少量により潤滑するが、一方で本構成では全てのグリ
ースが潤滑対象になるため、必ずしも従来ほどの量は必要ないと考えられるからである。すなわち前記少量のグリースを空洞部に封入すればよい。これに伴って空洞部の容積、保持器のサイズが縮小方向に一意的に定まり、保持器の軽量化、グリースの節約が可能となる。さらにはグリース量が少ないため潤滑剤の攪拌抵抗が小さくなり、低トルク化にも繋がる。

本構成によると、グリースは周囲を保持器で囲まれ、かつ空洞部１１の開口部である凹
面部１９は，玉５により蓋をされた、密封に近い状態にあるということができる。軸受
が回転するとグリースは流動を始めるが、その流出口は凹面部１９に面した開口部に制限されている。よってグリースおよびグリースから染み出た基油が外部に流れ出る際には、その大部分が玉５に付着して転走面に運ばれる過程を経て潤滑に寄与することになる。したがって初期に封入した大部分のグリースを無駄なく効率良く消費できるので、転がり軸受の長寿命化を図ることができる。

また密封に近い状態にあり、グリースの漏れ対策にも効果的である。グリース潤滑では、封入したグリースのうち潤滑に寄与するのは僅かで、大半は玉５に掻き分けられて転走面から排除されてしまう。長時間の使用中にシール隙間から漏れる原因となるのは、主に後者によるものが大きい。本構成では、空洞部１１から流れ出たグリースが玉５を介して軌道面に達したのち排除されるという過程を経ているので、グリース全体が激しく攪拌されて漏れを引き起こすということが起こらない。潤滑に寄与し、役目を終えたグリースのうち一部が漏れる恐れがあるといった程度なので、軸受周りの環境を極力汚染せずに済む効果もある。

さらには、グリースは周囲を保持器６で囲まれているため、空気との接触が低減され、その表面において無駄な酸化を抑制することができる。この点からも寿命延長に効果的である。また運転にともなう軸受温度上昇により、空洞部１１のグリース粘度が低下するので、基油の染み出しを効率的に促進させる効果も期待できる。

また、本構成では、玉５を両側からポケット１８（空洞部１１）が挟む構造となっているため、玉５の公転方向によらずグリースを玉５表面に安定的に供給させることができる。

また、保持器６の柱部１６中央に仕切り部１５ｉｎ、１５ｏｕｔを設けた構造であるので、空洞部１１を有する構造であっても、保持器６径方向の圧縮及び遠心膨張に対する剛性を大きくすることができる。さらに、外側部材６ｏｕｔの内側面６ａに形成したねじ溝と内側部材６ｉｎの外側面６ｂに形成したねじ溝とを螺合させることにより、保持器６を一体化させることができるので、組付け性を向上させることができる。

また、内側部材６ｉｎと外側部材６ｏｕｔとは、前述した通りそれぞれ密度の異なる材質により成形されている。このため密度の大きい単一の材質から成る場合に比べ、保持器６全体では慣性モーメントの上昇を抑えることができる。これにより、軸受回転開始時や停止時のように玉５が急加減速されたときも、玉５と保持器６との当接時の衝撃を抑えることができる。

また、内側部材６ｉｎの材質の密度が外側部材６ｏｕｔの材質の密度よりも大きいと、保持器６が回転して遠心力が作用したときに、遠心力の大きい内側部材６ｉｎが遠心力の小さい外側部材６ｏｕｔに密着するため、保持器強度を確保することができる。またこのときの慣性モーメントの大きさは、外側部材６ｏｕｔの材質の密度の方が大きい場合に比べるとより小さくなる。従って、玉５と保持器６との当接時の衝撃をより小さく抑えることができる。

なお、以上の実施形態の説明では、内側部材と外側部材とは螺合して一体化される例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、内側部材と外側部材とは嵌合や接着にて一体化してもよい。

１ 内輪軌道
２ 内輪
３ 外輪軌道
４ 外輪
５ 玉（転動体）
６ 保持器
６ｉｎ 内側部材
６ｏｕｔ 外側部材
１１、１１ｉｎ、１１ｏｕｔ 空洞部
１６、１６ｉｎ、１６ｏｕｔ 柱部
１８、１８ｉｎ、１８ｏｕｔ ポケット
１９、１９ｉｎ、１９ｏｕｔ 凹面部

Claims (2)

1. 転がり軸受の内輪軌道と外輪軌道との間に配置される保持器であって、複数の転動体を転動自在に保持するための凹面部を有するポケットと、前記ポケット間に形成された柱部と、前記柱部に設けられ前記凹面部に開口した、潤滑剤を保持するための空洞部と、を有する転がり軸受用保持器において、
   前記保持器は内側部材と外側部材とが互いに結合されて形成され、前記外側部材と前記内側部材とはそれぞれ密度の異なる材質から成ることを特徴とする転がり軸受用保持器。
2. 前記内側部材の材質の密度は前記外側部材の材質の密度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
   

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