JP6728666B2 - 転がり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受に関し、特に、隣り合う転動体間にセパレータが設けられている転がり軸受に関する。

真空や高温等の特殊環境で用いられる転がり軸受として、固体潤滑剤を含有する材料によって形成されたセパレータが転動体間に設けられている軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。この転がり軸受では、潤滑が固体潤滑剤によって行われる。

セパレータは内輪と外輪との間であって隣り合う転動体間に形成されるスペースにおいて自由に変位することが可能となっているものがある。

特開２０１０−１９６８４５号公報

周方向で隣り合う転動体は、その間に設けられているセパレータに接触可能であることから、これら転動体が回転している状態でセパレータに接触すると、セパレータの周方向一方側にはセパレータを外輪側へ変位させようとする力が作用し、また、このセパレータの周方向他方側にはセパレータを内輪側へ変位させようとする力が作用する。前記のとおりセパレータが自由に変位することが可能である場合、セパレータの周方向一方側が外輪に、セパレータの周方向他方側が内輪に、同時に接触することがあり、これにより、セパレータによって転がり軸受の回転が妨げられるおそれがある。

そこで、特許文献１に記載の転がり軸受では、軸方向両側にシールド板（案内部材）が設けられており、セパレータをこれらシールド板の一部に摺接させてセパレータの姿勢を維持するようにしている。

この構成によれば、転がり軸受の使用初期では、セパレータの姿勢が維持され、セパレータが外輪と内輪とに同時に接触して転がり軸受の回転が妨げられるのを抑制することが可能となる。しかし、セパレータがシールド板との摺接部分において摩耗し、長期使用により摩耗が進むと、セパレータの姿勢を維持する機能が低下してしまう。

そこで、本発明は、転動体間にセパレータが設けられている転がり軸受において、このセパレータが原因となって転がり軸受の回転が妨げられるのを長期にわたって抑制することを目的とする。

本発明の転がり軸受は、内輪と、当該内輪と同心状に設けられている外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の転動体と、周方向で隣り合う前記転動体間に設けられ固体潤滑剤を含むセパレータと、前記転動体を収容するポケット部と柱部とを周方向に沿って交互に有する環状の保持器と、を備え、前記保持器は、前記セパレータを径方向外側又は径方向内側から覆うと共に前記柱部において軸受中心線に平行な軸方向に当該セパレータを挟んで取り付けるための爪部を更に有している。
この転がり軸受によれば、保持器の柱部においてセパレータを保持することができ、セパレータの自由な変位を拘束することができる。このため、セパレータが原因となって転がり軸受の回転が妨げられるのを長期にわたって抑制することが可能となる。

また、前記保持器は、軸方向一方側の第一分割体と軸方向他方側の第二分割体とを有し、前記セパレータは、前記第一分割体の内の前記柱部を構成する第一連結部と前記第二分割体の内の前記柱部を構成する第二連結部との間に介在しており、前記爪部は、前記第一連結部と前記第二連結部とで前記セパレータを前記軸方向に締め付けた状態とすることで、当該セパレータを前記柱部に取り付けているのが好ましい。
この構成によれば、保持器の柱部においてセパレータを容易に保持することが可能となる。また、爪部によって、セパレータを保持器に取り付けることができると共に、第一分割体と第二分割体とを一体化することが可能となる。

また、前記爪部は、前記第一連結部と連続している基部と、当該基部から延びて前記セパレータ及び前記第二連結部を径方向から覆う中間部と、当該中間部から径方向に折り曲げられて前記第二連結部の側面に当接している先部と、を有しているのが好ましい。
この構成によれば、爪部が保持器と一体であり爪部が脱落することはない。また、爪部を折り曲げて構成することが可能となり、組み立てが容易となる。

本発明の転がり軸受によれば、セパレータの自由な変位を保持器において拘束することができ、セパレータが原因となって転がり軸受の回転が妨げられるのを長期にわたって抑制することが可能となる。

本発明の転がり軸受の実施の一形態を示す正面図である。 保持器の一部及びセパレータを示す斜視図である。 第一分割体と第二分割体との間に設けられているセパレータの説明図であり、図１のＡ矢視の断面図である。 第一分割体と第二分割体との間に設けられているセパレータの説明図であり、径方向外側から見た図である。 他の形態の転がり軸受の一部を示す断面図である。

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、本発明の転がり軸受の実施の一形態を示す正面図である。この転がり軸受１０は、内輪１１と、この内輪１１と同心状に設けられている外輪１２と、これら内輪１１と外輪１２との間に設けられている複数の玉（転動体）１３と、周方向で隣り合う玉１３，１３の間に設けられているセパレータ１５と、複数の玉１３を保持する環状の保持器１４とを備えている。本実施形態では、玉１３とセパレータ１５とは同数であり、玉１３とセパレータ１５とが周方向に沿って交互に設けられている。

内輪１１は環状部材であり、外周面には複数の玉１３が転動する内輪軌道面１１Ａが形成されている。外輪１２は環状部材であり、内周面には複数の玉１３が転動する外輪軌道面１２Ａが形成されている。転がり軸受１０（例えば内輪１１）が回転すると、玉１３は内輪軌道面１１Ａ及び外輪軌道面１２Ａを転がり接触する（転動する）。内輪１１、外輪１２及び玉１３は、軸受鋼、炭素鋼、ステンレス鋼等を用いて形成されている。

保持器１４は、玉１３を収容するポケット部２１と、セパレータ１５を取り付けるための柱部２２とを周方向に沿って交互に有しており、いわゆる波形保持器である。図２は、保持器１４の一部及びセパレータ１５を示す斜視図である。保持器１４は、軸方向に二分割されて構成されており、軸方向一方側（図２において左側）の第一分割体３１と、軸方向他方側（図２において右側）の第二分割体３２とを有している。保持器１４は、ステンレス鋼や銅合金等を用いて構成されている。保持器１４は、塑性変形が可能な部材（金属製）であれば、材質は特に限定されない。なお、本実施形態において、軸方向とは、軸受中心線Ｃ（図１参照）に平行な方向である。

第一分割体３１は、環状の部材であり、前記ポケット部２１を構成する第一膨出部２５と、前記柱部２２を構成する第一連結部２６とを周方向に交互に有している。第一膨出部２５は球面に沿って膨らんでいる部分であり、第一連結部２６は第一膨出部２５と連続している板状の部分である。第一膨出部２５の内側面２５Ａが玉１３を保持するポケット面となる。なお、図２では玉１３を仮想線（二点鎖線）で示している。

第二分割体３２は、環状の部材であり、前記ポケット部２１を構成する第二膨出部２７と、前記柱部２２を構成する第二連結部２８とを周方向に交互に有している。第二膨出部２７は球面に沿って膨らんでいる部分であり、第二連結部２８は第二膨出部２７と連続している板状の部分である。第二膨出部２７の内側面２７Ａが玉１３を保持するポケット面となる。

第一分割体３１と第二分割体３２とは、後述する爪部４０によって一体化され（連結され）、これにより、第一膨出部２５と第二膨出部２７とによりポケット部２１が構成され、第一連結部２６と第二連結部２８とにより柱部２２が構成される。第一分割体３１と第二分割体３２とは、爪部４０が第一分割体３１の一部に設けられている点を除いて、同じ形状となっている。

ポケット面（２５Ａ，２７Ａ）は、玉１３の直径よりも僅かに大きな球面に沿って形成されている。これによりポケット面（２５Ａ，２７Ａ）と玉１３との間には隙間が形成される。この隙間によって、保持器１４は径方向及び軸方向に僅かに変位可能であるが、玉１３によってその変位は制限されている（玉１３によって位置決めされている）。つまり、保持器１４は転動体案内される。

図１において、セパレータ１５は、固体潤滑剤を含有する材料（自己潤滑複合材）によって形成された部材である。セパレータ１５は角柱のブロックからなる。セパレータ１５は、内輪１１と外輪１２との間であってかつ周方向で隣り合う玉１３，１３の間それぞれに設けられている。図２に示すように、セパレータ１５は第一連結部２６と第二連結部２８との間に挟まれた状態となって保持器１４に取り付け固定されている。そのために、セパレータ１５は、軸方向両側に平坦である側面１５Ａ，１５Ｂ（図３参照）を有している。図３は、第一分割体３１と第二分割体３２との間に設けられているセパレータ１５の説明図であり、図１のＡ矢視の断面図である。

セパレータ１５に用いられている前記自己潤滑複合材は、バインダとしての金属や樹脂に、固体潤滑剤としての機能を有する二硫化タングステンが添加されてなる材料である。添加されている固体潤滑剤（二硫化タングステン）により、転がり軸受１０の各部における潤滑が行われる。なお、前記固体潤滑剤としては、二硫化タングステンの他、二硫化モリブデン、グラファイト等の層状物質、金、銀、鉛、すず、インジウム等の軟質金属、ＰＴＦＥ、ポリイミド等の合成樹脂を用いることができる。

保持器１４が有している爪部４０について説明する。図２及び図３において、爪部４０は、第一分割体３１の第一連結部２６に一体となって設けられている。本実施形態では、全ての柱部２２それぞれに一つのセパレータ１５が取り付けられていることから、爪部４０は全ての第一連結部２６に設けられている。

図４は、第一分割体３１と第二分割体３２との間に設けられているセパレータ１５の説明図であり、径方向外側から見た図である。爪部４０は、第一連結部２６の径方向外側部２６Ａ（図３参照）と連続している基部４１と、この基部４１から軸方向に延びてセパレータ１５及び第二連結部２８を径方向外側から覆う中間部４２と、この中間部４２から径方向内側に向かって折り曲げられて第二連結部２８の側面２９に当接している先部４３とを有している。

図３に示すように、爪部４０は、塑性変形させることで断面Ｌ字形から断面逆Ｕ字形となっている。つまり、第一連結部２６と一体である爪部４０をかしめることによって、この爪部４０により、第二連結部２８及びセパレータ１５を第一連結部２６との間で挟んだ状態として、セパレータ１５を保持器１４に固定することができる。爪部４０は、全ての柱部２２に設けられており、一つの柱部２２に一つのセパレータ１５が固定される。

セパレータ１５は、爪部４０の中間部４２に接触することで、径方向外側への変位が規制される。また、セパレータ１５は、一対の連結部２６，２８によって軸方向に挟まれた状態となり、このセパレータ１５の軸方向の変位が規制される。

玉１３とセパレータ１５との間には、僅かな周方向隙間が設けられているが、図４に示すように、セパレータ１５は、周方向一方側の端面１６で玉１３と接触可能であり、また、周方向他方側の端面１７で玉１３と接触可能である。この接触により、玉１３における潤滑が可能となる。また、保持器１４は、前記のとおり転動体案内のものであるが、僅かに径方向に移動可能であり、保持器１４に固定されているセパレータ１５は、内輪軌道面１１Ａ（図３参照）に接触可能となる。この接触により、内輪軌道面１１Ａにおける潤滑が可能となる。すなわち、セパレータ１５は、周方向両側の玉１３，１３及び内輪軌道面１１Ａに対してのみ摺接する構成となる。

図１において、転がり軸受１０が回転すると（例えば、内輪１１が回転すると）、各玉１３は、軌道面１１Ａ，１２Ａを転動することで保持器１４のポケット部２１内において自転しながら軸受中心線Ｃの周りを公転する。このように玉１３が回転（自転しながら公転）すると、玉１３に接触するセパレータ１５の周方向一方側にはセパレータ１５を外輪１２側へ変位させようとする力が作用し、また、このセパレータ１５の周方向他方側にはセパレータ１５を内輪１１側へ変位させるようとする力が作用する。しかし、本実施形態では、図２〜図４に示すように、セパレータ１５は爪部４０によって挟まれた状態となって保持器１４に保持されている。このため、セパレータ１５は自由に変位することが不可能であり、前記のような力が作用しても、セパレータ１５の周方向一方側が外輪１２に接触不能であり、セパレータ１５の周方向他方側が内輪１１に接触不能であり、従来のようにセパレータ１５によって転がり軸受１０の回転が妨げられるのを防ぐことができる。
また、セパレータ１５は、両側の玉１３及び内輪軌道面１１Ａに対して接触可能であるが、この接触によってセパレータ１５が摩耗しても、そのセパレータ１５は保持器１４に挟まれた状態が維持されていることから、セパレータ１５が自由に変位するのを防ぐことができる。

爪部４０によるセパレータ１５の拘束力（締結力）は、セパレータ１５を内輪１１側及び外輪１２側へ変位させるようとする前記力よりも大きくなっている。つまり、爪部４０によってセパレータ１５を両側の連結部２６，２８が挟むことで、これらセパレータ１５と連結部２６，２８との間には摩擦力が生じており、この摩擦力は、セパレータ１５を変位させるようとする前記力よりも大きくなっている。なお、セパレータ１５の前記拘束力には、前記摩擦力の他に、爪部４０の中間部４２がセパレータ１５に径方向から当接することによる支持力も含まれ、これにより、セパレータ１５は変位（回転）し難くなっている。

このように、本実施形態の保持器１４は、セパレータ１５を取り付けるための爪部４０を有しており、この爪部４０は、セパレータ１５を径方向外側から覆うと共に、柱部２２において軸方向にセパレータ１５を挟んで取り付けるための機能を有している。この構成によれば、保持器１４の柱部２２においてセパレータ１５を保持することができ、セパレータ１５の自由な変位を拘束することができ、セパレータ１５が原因となって転がり軸受１０の回転が妨げられるのを長期にわたって抑制することが可能となる。

なお、図示しないが、セパレータの自由な変位を拘束するために、軸受の軸方向両側に設けられているシールド板にセパレータを摺接させる転がり軸受がある。しかし、前記シールド板は潤滑が不要な部材である。つまり、従来では、セパレータの固体潤滑剤を無駄に使用してしまう。これに対して、本実施形態の転がり軸受１０の場合、セパレータ１５は、潤滑が必要となる玉１３及び内輪軌道面１１Ａに対してのみ摺接することから、固体潤滑剤の無駄な使用を防ぐことができる。

また、本実施形態では、保持器１４は、軸方向一方側の第一分割体３１と軸方向他方側の第二分割体３２とを有しており、第一分割体３１の内の柱部２２を構成する第一連結部２６と、第二分割体３２の内の柱部２２を構成する第二連結部２８との間にセパレータ１５が介在している。そして、爪部４０は、第一連結部２６と第二連結部２８とでセパレータ１５を軸方向に締め付けた状態とすることで、セパレータ１５を柱部２２に取り付けている。

このようなセパレータ１５の取り付けは、前記のとおり爪部４０（図３参照）を塑性変形させる（かしめを行う）ことで実現される。このため、保持器１４は柱部２２においてセパレータ１５を容易に保持することが可能となる。また、爪部４０によって、セパレータ１５を保持器１４に取り付けることができると共に、第一分割体３１と第二分割体３２とを一体化することが可能となる。

本実施形態では、爪部４０は、第一分割体３１の一部と連続して設けられている。このため、爪部４０は保持器１４と一体であり、転がり軸受１０が機器に装着されて転がり軸受１０が回転している状態で、爪部４０が保持器１４から脱落することはない。

また、転がり軸受１０の組み立ての際、内輪１１と外輪１２との間に周方向に沿って複数の玉１３及び複数のセパレータ１５を介在させた状態で、第一分割体３１を軸方向一方側から、第二分割体３２を軸方向他方側から接近させ、そして両者を突き合わせる。爪部４０は塑性変形可能であることから、この爪部４０を折り曲げてセパレータ１５を固定するとともに保持器１４を構成することが可能であり、組み立てが容易となる。
また、セパレータ１５は、爪部４０によって連結部２６，２８の間に挟まれる構成であればよいため、セパレータ１５を簡単な形状とすることができる。

図５は、他の形態の転がり軸受１０の一部を示す断面図である。前記実施形態では、図３に示すように、爪部４０はセパレータ１５を径方向外側から、つまり外輪１２側から覆う構成となっている。これに対して図５に示す形態では、爪部４０はセパレータ１５を径方向内側から、つまり内輪１１側から覆う構成となっている。図５に示す保持器１４は、爪部４０を有しており、この爪部４０は、セパレータ１５を径方向内側から覆うと共に、柱部２２において軸方向にセパレータ１５を挟んで取り付けることができる。

そして、図５に示す保持器１４においても、図３に示す実施形態と同様に、セパレータ１５は、第一分割体３１の内の柱部２２を構成する第一連結部２６と、第二分割体３２の内の柱部２２を構成する第二連結部２８との間に介在しており、爪部４０は、これら第一連結部２６と第二連結部２８とでセパレータ１５を軸方向に締め付けた状態としている。これにより、セパレータ１５を柱部２２に取り付けることができる。
また、爪部４０は、第一連結部２６の径方向内側部２６Ｂと連続している基部４１と、この基部４１から軸方向に延びてセパレータ１５及び第二連結部２８を径方向内側から覆う中間部４２と、この中間部４２から径方向外側に向かって折り曲げられて第二連結部２８の側面２９に当接している先部４３とを有している。

以上より、前記各形態の転がり軸受１０によれば、保持器１４においてセパレータ１５の自由な変位を拘束することができ、セパレータ１５が原因となって転がり軸受の回転が妨げられるのを長期にわたって抑制することが可能となる。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の転がり軸受は、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、本実施形態のセパレータ１５は、正面視において台形のブロックであるが、その他の形状のブロックであってもよい。また、セパレータ１５は、玉１３と同数でなくてもよく、周方向に少なくとも一つ設けられていればよく、そのセパレータ１５が保持器１４に爪部４０によって取り付けられる。

前記実施形態では、保持器１４をいわゆる波形のものとしたが、他の形状を有するものであってもよく、例えば、いわゆるもみ抜き形の保持器であってもよい。なお、もみ抜き形の場合であっても、その保持器は第一分割体と第二分割体とに二分割されており、柱部を構成する一対の連結部の間にセパレータが挟まれる構成となる。そして、これら連結部とセパレータとが爪部によって一体化される。
また、前記実施形態では、転動体を玉１３として説明したが、転動体は他のものであってもよく、例えば円筒ころ等とすることが可能である。

１０：転がり軸受 １１：内輪 １２：外輪
１３：玉（転動体） １４：保持器 １５：セパレータ
２１：ポケット部 ２２：柱部 ２５：第一膨出部
２６：第一連結部 ２７：第二膨出部 ２８：第二連結部
３１：第一分割体 ３２：第二分割体 ４０：爪部
４１：基部 ４２：中間部 ４３：先部
Ｃ：軸受中心線

Claims (3)

1. 内輪と、当該内輪と同心状に設けられている外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられている複数の転動体と、周方向で隣り合う前記転動体間に設けられ固体潤滑剤を含むセパレータと、前記転動体を収容するポケット部と柱部とを周方向に沿って交互に有する環状の保持器と、を備え、
   前記保持器は、前記セパレータを径方向外側又は径方向内側から覆うと共に前記柱部において軸受中心線に平行な軸方向に当該セパレータを挟んで取り付けるための爪部を更に有していて、
   前記セパレータは、前記爪部の一部に接触することで径方向への変位が規制されていて、
   前記保持器は、軸方向一方側の第一分割体と軸方向他方側の第二分割体とを有し、
   前記セパレータは、前記第一分割体の内の前記柱部を構成する第一連結部と前記第二分割体の内の前記柱部を構成する第二連結部との間に介在しており、
   前記爪部は、前記第一連結部と前記第二連結部とで前記セパレータを前記軸方向に締め付けた状態とすることで、当該セパレータを前記柱部に取り付けている、転がり軸受。
2. 前記爪部は、前記第一連結部と連続している基部と、当該基部から延びて前記セパレータ及び前記第二連結部を径方向から覆う中間部と、当該中間部から径方向に折り曲げられて前記第二連結部の側面に当接している先部と、を有している、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記爪部は、前記セパレータを径方向外側から覆い、前記セパレータは、前記爪部の一部に接触することで径方向外側への変位が規制されていて、
   前記セパレータは、前記柱部から径方向内方に突出していて、前記内輪が有する内輪軌道面に接触可能である、請求項１又は２に記載の転がり軸受。

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