JP6384106B2 - 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１００であり、ラジアル玉軸受１００は、外周面に内輪軌道１０１を形成した内輪１０２と、内周面に外輪軌道１０３を形成した外輪１０４とを同心に配置し、内輪軌道１０１と外輪軌道１０３との間に複数個の転動体としての玉１０５を転動自在に設けて構成されている。複数個の玉１０５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１０５（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の周面部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１００を組み立てる場合、玉１０５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１０５を抱き込むことで、玉１０５を内輪軌道１０１と外輪軌道１０３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。冠型保持器１０６が二点鎖線で示す玉１０５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１００として使用されると、軸受の回転に伴い、玉１０５は冠型保持器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１０５とポケット１１８の周面部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１０５とポケット１１８の周面部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１０５と周面部１１９との間の摩擦が大きくなり、ポケット１１８の磨耗や玉１０５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１０５と周面部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２０に示す冠型保持器１２６、１４６が提案されている（特許文献１参照）。図８は図７と同様な冠型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。この冠型保持器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１０５を保持するための球面状の周面部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、周面部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の周面部１３９に適量の潤滑剤を滲み出すことができる。

また、図１０に示す別の冠型保持器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５〜１０に示す樹脂製の冠型保持器は、金属製のプレス保持器（波形保持器）と比べ、高速回転や静音性を要求される用途（例えばモータ用など）に好適ではあるが、更に大きな荷重が作用する場合には、転動体数を多くできるアンギュラ玉軸受が採用されるので、かかる軸受に対応した保持器が求められる。この場合には転動体数が増加することで転動体間の間隔が狭くなり保持器が薄くなるため、転動体を保持するポケットの周りが閉じられた、いわゆるもみ抜き型保持器を使用するほうが好ましい場合も出てくる。このもみ抜き型保持器においても、上述した冠型保持器と同様、転動体とポケットの周面部との間に潤滑剤が充分に供給される構造になっていることが好ましい。

本発明は、上述のような要求に鑑み、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、転動体を介して軸受内を潤滑す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。

上記目的を達成するために、本発明による転がり軸受用保持器は、
転がり軸受の内輪軌道と外輪軌道との間に配置され、複数の転動体を転動自在に保持するための、周囲が閉じられたポケットを有する転がり軸受用保持器において、
前記保持器は潤滑剤を保持するための前記ポケットに開口した空洞部を備え、
前記保持器は内側部材と外側部材とが互いに嵌合されて形成され、かかる嵌合により前記空洞部が形成されることを特徴としている。

本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嵌合されて形成され、かかる嵌合により空洞部が形成されるため、この空洞部に潤滑剤を充填しておくことが可能になる。このため、軸受の回転に伴い、潤滑剤が空洞部からポケットの周面部へと供給されるので、玉とポケットの周面部との間に潤滑剤を充分に供給可能となる。また、軸受内への潤滑剤の充填量増加によるトルク上昇も回避することができる。

本発明に係る保持器が適用された転がり軸受の断面図、 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、 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１〜４を用いて説明する。

図１は、本発明に係る保持器が適用された転がり軸受の断面図である。図に示すアンギュラ玉軸受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６により転動自在に保持されている。

図２は本発明の実施の形態によるもみ抜き型保持器（以下単に「保持器」ともいう）６の斜視図である。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の本体１６と、この本体１６の円周方向の複数箇所に設けられたポケット１８を有する。ポケット１８には玉５を収容するための周面部１９が設けられている。本体１６には空洞部１１が設けられ、この空洞部１１は周面部１９に開口している。

図３は図２の保持器６の外側部材６ｏｕｔを示し、図４は保持器６の内側部材６ｉｎを示す。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３に示す外側部材６ｏｕｔは、ポケット１８ｏｕｔと、玉５を収容するための周面部１９ｏｕｔとを有する。また、隣接するポケット１８ｏｕｔ、１８ｏｕｔの間には仕切り部１５ｏｕｔが形成されており、この仕切り部１５ｏｕｔの両側には周方向に延びた空洞部１１ｏｕｔが設けられている。

図４に示す内側部材６ｉｎは、ポケット１８ｉｎと、ポケット１８ｉｎに玉５を収容するための周面部１９ｉｎを有する。また、隣接するポケット１８ｉｎ、１８ｉｎの間には仕切り部１５ｉｎが設けられ、この仕切り部１５ｉｎの両側には周方向に延びた空洞部１１ｉｎが形成されている。

外側部材６ｏｕｔ（図３参照）の内側面のポケットの側方には、嵌合凹部６ａが形成されている。また、外側部材６ｏｕｔの内側面と相対する面となる内側部材６ｉｎの外側面には、この嵌合凹部６ａと嵌合する嵌合凸部６ｂが形成されている。これら相対する面に形成された嵌合凹部６ａと嵌合凸部６ｂとを嵌合することにより、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。そして、かかる嵌合により、ポケットに開口した空洞部１１が形成される。尚、本実施形態とは逆に、外側部材に嵌合凸部が形成され、内側部材に嵌合凹部が設けられていても良い。

保持器６用の樹脂材料としては、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、これら材料の何れかを外側部材６ｏｕｔと内側部材６ｉｎに共に使用したり、又は、外側部材６ｏｕｔと内側部材６ｉｎにそれぞれ密度や線膨張係数などの異なる材料を使用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。かかるグリースは、図２の矢印ＩＮ方向から、保持器６の空洞部１１に封入される。

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６で囲まれ、かつ空洞部１１の開口部である周面部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、その流出口は周面部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。

またグリースは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を空洞部１１が両側から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の空洞部１１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の内側面に形成した嵌合凹部６ａと内側部材６ｉｎの外側面に形成した嵌合凸部６ｂとを嵌合させるだけで、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場合は、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場合は、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軸方向に延びた凹凸部を嵌合して一体化させる例を示したが、周方向に延びた凹凸部を嵌合させてもよい。また、本発明は嵌合に限定されるものではなく、内側部材と外側部材とは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 本体
１８、１８ｉｎ、１８ｏｕｔ ポケット
１９、１９ｉｎ、１９ｏｕｔ 周面部

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、複数の転動体を転動自在に保持するための、周囲が閉じられたポケット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、
   径方向で前記内側部材の外側に位置する外側部材と、
   前記内側部材の外側面及び前記外側部材の内側面の一方に設けられる嵌合凹部と、
   前記内側部材の外側面及び前記外側部材の内側面の他方に設けられ且つ前記嵌合凹部と嵌合する嵌合凸部と、
   潤滑剤を保持するための前記ポケットに開口した空洞部と、を備え、
   前記嵌合凹部及び前記嵌合凸部は、前記保持器の軸方向の延びており、
   前記保持器は前記内側部材と前記外側部材とが互いに嵌合されて形成され、かかる嵌合により前記空洞部が形成され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が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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