JP7270409B2 - ball bearing - Google Patents
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Description
この発明は、樹脂製の保持器を備える玉軸受に関する。 The present invention relates to a ball bearing provided with a resin retainer.
EV(電気自動車)やPHEV(プラグインハイブリッド電気自動車)においては、エンジン駆動車と遜色のない駆動力を得るため、駆動源である電動モータの高速回転化が進んでいる。この高速回転の軸を支持するため、高速回転での運転に適した玉軸受が使用されている。 In EVs (electric vehicles) and PHEVs (plug-in hybrid electric vehicles), in order to obtain driving force comparable to that of engine-driven vehicles, electric motors, which are driving sources, are increasing in rotation speed. In order to support this high-speed rotating shaft, ball bearings suitable for high-speed operation are used.
高速回転対応の玉軸受には、樹脂製保持器が採用されている場合がある。特に、軸受の組み立て性やコストなどを重視する場合には、冠形保持器が採用されている。一般に、冠形保持器は、保持器の内周、外周及び軸方向一方の側面に開口した複数のポケット部を有する。ポケット部は、玉を包み込むような凹曲面状に形成されている。保持器の軸方向一方の側面におけるポケット部の開口幅は、玉の直径よりも小さく設定されている。内外の軌道面間に配置された複数の玉に対し、保持器の軸方向一方の側面におけるポケット部の開口縁を軸方向一方に向かって押し付けることにより、前述の開口幅を広げる弾性変形を保持器に生じさせ、その開口から玉がポケット部に収められる。弾性復元したポケット部は、軸方向他方に向かって玉と係合可能な状態となる。その係合により、保持器の軸方向他方への移動が規制される。 Some ball bearings designed for high-speed rotation use a resin retainer. In particular, crown-type retainers are used when the assemblability and cost of the bearing are important. In general, crown-shaped retainers have a plurality of pocket portions that are open on the inner periphery, the outer periphery, and one side surface in the axial direction of the retainer. The pocket portion is formed in a concave curved surface shape that wraps around the ball. The opening width of the pocket portion on one side surface in the axial direction of the retainer is set smaller than the diameter of the ball. The elastic deformation that widens the width of the opening is maintained by pressing the opening edge of the pocket portion on one axial side of the retainer toward one axial direction against the plurality of balls arranged between the inner and outer raceway surfaces. The ball is placed in the pocket through the opening of the vessel. The elastically restored pocket portion becomes engageable with the ball toward the other axial direction. The engagement restricts the movement of the retainer in the other axial direction.
一般的な冠形保持器の場合、高速回転時の遠心力による変形が問題になる。すなわち、保持器のうち、ポケット部を形成するように軸方向一方へ延びる突出部分は、片持ち梁になっているため、遠心力によってポケット部が軸方向一方に向かって半径方向外方へ傾き、これに伴い、保持器の環状部が捩れる。このため、ポケット部が玉や外輪に干渉して、摩耗粉の発生、異常発熱、短寿命化の懸念がある。 In the case of a general crown-shaped retainer, deformation due to centrifugal force during high-speed rotation is a problem. That is, since the protruding portion of the retainer extending in one axial direction to form the pocket portion is a cantilever beam, the pocket portion is inclined radially outward in one axial direction due to centrifugal force. , the annular portion of the retainer is twisted accordingly. For this reason, there is concern that the pocket portion will interfere with the balls and the outer ring, resulting in the generation of abrasion powder, abnormal heat generation, and shortened service life.
このような遠心力の影響を抑制するため、特許文献1の冠形保持器では、円周方向に隣り合うポケット部間に位置する中間部において軸方向の厚さを薄くすることにより、ポケット部の軸方向の深さを確保しつつ、ポケット部を形成する突出部分の軽量化を図っている。また、その中間部での軸方向の厚さをポケット部の底での軸方向の厚さよりも厚くすることにより、保持器としての強度を確保するようにしている。
In order to suppress the influence of such centrifugal force, in the crown-shaped retainer of
また、特許文献2の保持器では、冠形の保持器本体と、保持器本体における突出部分の先端に取り付けられた金属製の変形防止部材とで保持器を構成し、遠心力によって突出部分が半径方向外方へ傾くことを防止している。
Further, in the retainer disclosed in
また、特許文献3の冠形保持器では、ポケット部を形成する突出部分の外径を軸方向中間部から先端に向かって次第に小さくすることにより、軽量化を図って遠心力の影響を受け難くしている。さらに、玉のピッチ円直径よりも半径方向内方に寄った位置で玉とポケット部とを接触させる設定により、半径方向内方へ向う玉からの力を保持器に作用させて、高速回転時の保持器の変形を抑えるようにしている。
Further, in the crown-shaped retainer disclosed in
しかしながら、特許文献1のように、ポケット部と玉の係合によって保持器の軸方向他方への移動を規制する場合、ポケット部を玉の中心よりも軸方向一方へ十分に余裕をもって延ばす必要がある。このため、ポケット部の先端部が遠心力の影響を受け易く、遠心力による保持器の変形を抑制することに限界がある。
However, when the movement of the retainer in the other axial direction is restricted by the engagement of the pocket portions and the balls as in
また、特許文献2のように冠形保持器本体に変形防止部材を取り付けて遠心力に抵抗させると、組立工程の追加、別部品費用等を要し、コスト高になる。さらに、変形防止部材が脱落する懸念が生じる。
In addition, if a deformation prevention member is attached to the crown-shaped retainer main body to resist centrifugal force as in
また、特許文献3のように、ポケット部を形成する突出部分の外径を軸方向の中間位置から先端まで次第に小さくすると、遠心力の影響を弱めることは可能だが、ポケット部と玉の係合によって保持器の軸方向他方への移動を規制する点は特許文献1と同様である。また、半径方向内方へ向う玉からの力をポケット部に作用させて遠心力による保持器の変形を抑制する場合、遠心力の影響で保持器が変形を起こすと、ポケット部の先端部における半径方向内方側が玉と強く接触することに直結し、その接触部で異常摩耗が進む懸念がある。
Further, as in
また、EVやPHEVの電動モータの高速回転化は尚も進んでおり、電動モータの回転軸を支持する玉軸受においてはdmn(玉のピッチ円直径×毎分当りの回転数)値が200万を超える可能性がある。このような高速回転で実用可能な玉軸受を目指す場合、遠心力対策によって異常発熱を防ぐだけでなく、通常の発熱対策も重要になるので、保持器と玉間での潤滑油のせん断抵抗ですらも問題になり得る。これは、保持器の温度を120℃以下に保てる場合、比較的安価なエンジニアリングプラスチックを採用できるのに対し、120℃を超える場合、樹脂の耐熱性を考慮して比較的高価なスーパーエンジニアリングプラスチックを採用しなければならなくなるためである。 Electric motors for EVs and PHEVs continue to rotate at high speeds, and the ball bearings that support the rotating shafts of electric motors have a dmn value of 2,000,000. may exceed. When aiming for a ball bearing that can be used in such high-speed rotation, it is important not only to prevent abnormal heat generation by countering centrifugal force, but also to prevent normal heat generation, so the shear resistance of the lubricant between the cage and the balls is important. can also be a problem. If the temperature of the cage can be maintained at 120°C or less, relatively inexpensive engineering plastics can be used. This is because it will have to be adopted.
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、樹脂製保持器のポケット部が軸方向一方の側面に開口した形状である玉軸受において、コスト増を抑えつつ、遠心力による保持器の変形を抑えると共に、ポケット部と玉間での潤滑油のせん断抵抗を抑えることにある。 In view of the above background, the problem to be solved by the present invention is to provide a ball bearing in which the pocket portion of the resin retainer is open on one side surface in the axial direction, while suppressing an increase in cost, and To suppress the deformation of a ball and to suppress the shear resistance of lubricating oil between a pocket part and a ball.
上記の課題を達成するため、この発明は、外方の軌道面を有する外方の軌道輪と、内方の軌道面を有する内方の軌道輪と、前記外方の軌道面と前記内方の軌道面との間に配置された複数の玉と、前記複数の玉を円周方向に均等に配置する樹脂製保持器と、を備え、前記保持器が、前記玉の円周方向位置を保つポケット部を円周方向の複数箇所に有し、前記ポケット部が、前記保持器の軸方向一方の側面に開口した形状である玉軸受において、前記外方の軌道輪と前記内方の軌道輪のうちのいずれか一方の軌道輪に取り付けられた係止部材をさらに備え、前記係止部材が、前記保持器の軸方向他方への移動を規制できるように当該保持器に対して軸方向他方に配置された対向部を有し、前記ポケット部の軸方向の深さをHとし、前記玉の直径をdとしたとき、Hとdの関係が、0.15d≦H≦0.65dに設定されており、前記一方の軌道輪が、当該軌道輪の前記軌道面よりも軸方向他方の位置で半径方向に深さをもって円周方向全周に連続するシール溝部を有し、前記係止部材が、金属板製の芯金と、当該芯金に付けられたエラストマとによって形成され、かつ前記シール溝部に取り付けられたシールからなる構成を採用した。 In order to achieve the above object, the present invention provides an outer raceway ring having an outer raceway surface, an inner raceway ring having an inner raceway surface, the outer raceway surface and the inner raceway surface. a plurality of balls arranged between the raceway surface of the ball and a resin retainer for evenly arranging the plurality of balls in a circumferential direction, wherein the retainer determines the circumferential positions of the balls In a ball bearing having pocket portions at a plurality of locations in the circumferential direction, the pocket portions opening to one side surface of the retainer in the axial direction, the outer bearing ring and the inner raceway further comprising a locking member attached to the bearing ring of one of the rings, the locking member axially relative to the cage so as to restrict movement of the cage in the other axial direction; It has a facing portion disposed on the other side, and when the depth in the axial direction of the pocket portion is H and the diameter of the ball is d, the relationship between H and d is 0.15d≤H≤0.65d. and the one raceway ring has a seal groove portion that is radially deep at a position on the other side in the axial direction of the raceway surface of the raceway ring and continues along the entire circumference in the circumferential direction, and A configuration is adopted in which the stop member is formed of a metal plate-made core bar and an elastomer attached to the core bar, and is composed of a seal attached to the seal groove.
上記構成によれば、一方の軌道輪に取り付けられた係止部材の対向部と保持器との係合で保持器の軸方向他方への移動を規制することが可能である。このため、ポケット部の軸方向の深さHと玉の直径dとの関係をH≦0.65dに設定することが可能である。ここで、H≦0.65dにすると、前述の突出部分を軸方向に短くして軽量になるので、高速回転時、保持器が遠心力の影響を受けにくくなり、遠心力による保持器の変形を抑えると共に、ポケット部と玉間でのせん断抵抗を抑えることができる。また、H>0.65dに設定すると、ポケット部と玉の係合のみで保持器の軸方向他方への移動を規制可能な従来例と同様のポケット部の深さになるため、係止部材の対向部による規制を採用する意義がなくなる。また、H<0.15dに設定すると、ポケット部で玉の円周方向位置を保つことが困難になる。シール溝部を有する軌道輪や、金属板製の芯金とエラストマとによって形成され、シール溝部に対する圧入によって取り付けられるシールは、いずれもシール付玉軸受において一般的な構造のものである。このため、公知のシール付玉軸受用の軌道輪とシールの仕様に基づいて一方の軌道輪、係止部材を実現し、コスト増を抑えることができる。 According to the above configuration, it is possible to restrict the movement of the retainer in the other axial direction by engaging the retainer with the facing portion of the locking member attached to one bearing ring. Therefore, it is possible to set the relationship between the axial depth H of the pocket portion and the diameter d of the ball to H≦0.65d. Here, if H≤0.65d, the protruding portion is shortened in the axial direction and the weight is reduced, so that the retainer is less susceptible to centrifugal force during high-speed rotation, and deformation of the retainer due to centrifugal force occurs. can be suppressed, and the shear resistance between the pocket portion and the ball can be suppressed. Further, when H>0.65d, the depth of the pocket portion is the same as that of the conventional example that can restrict the movement of the retainer in the other axial direction only by the engagement between the pocket portion and the ball. There is no meaning in adopting the regulation by the facing portion of the . Also, if H<0.15d, it becomes difficult to maintain the circumferential position of the ball at the pocket portion. A bearing ring having a seal groove and a seal formed of a metal plate core and an elastomer and attached by press-fitting into the seal groove all have common structures in sealed ball bearings. Therefore, one bearing ring and locking member can be realized based on the specifications of a bearing ring and a seal for a known sealed ball bearing, and an increase in cost can be suppressed.
好ましくは、前記ポケット部の深さHと前記玉の直径dの関係がH<0.5dに設定されているとよい。このようにすると、遠心力による保持器の変形や前述のせん断抵抗をより抑えることができる。また、H<0.5dの場合、ポケット部に従来のような玉を抱える爪がなく、保持器を所定の位置に置くだけで各ポケット部に玉を入れることができる。 Preferably, the relationship between the depth H of the pocket portion and the diameter d of the ball is set to H<0.5d. By doing so, deformation of the retainer due to centrifugal force and the aforementioned shear resistance can be further suppressed. In the case of H<0.5d, there are no claws for holding the balls in the pocket portions as in the conventional case, and the balls can be put in the respective pocket portions simply by placing the retainer at a predetermined position.
また、前記係止部材と前記保持器との間に軸方向のクリアランスが設定されており、前記係止部材の前記対向部と前記保持器のうちのいずれか一方が、他方との間に円周方向に向かって軸方向に狭くなる空間を形成する二つ以上の突起を有し、これら突起が、円周方向に間隔をおいて並ぶように配置されているとよい。このようにすると、保持器と係止部材間に軸方向のクリアランスを取っているので、係止部材の対向部と保持器の対向する二側面間に潤滑油が入り込み、油膜の形成が起こる。また、その二側面間において一方の側面の突起が他方の側面との間に形成するくさび状の空間の狭くなる方へ潤滑油を引き摺ると、動圧を発生させるくさび効果が生じるので、その油膜の形成を促進し、保持器と対向部の摩耗を防止することができる。突起の数が多い程、保持器と係止部材間の相対的な周速差が大きくなる場合、円周方向に間隔をおいて並ぶ各突起が高速に周回しながら潤滑油を引き摺るため、他方の側面で円周方向に油膜が連続する状態に保たれ、各突起と他方の側面間のくさび効果が途絶えることなく生じ、これにより、突起と他方の側面を完全に分離させる油膜の厚さを実現することも可能になる。すなわち、前述の周速差が所定以上になると、保持器と係止部材間の摩擦状態を流体潤滑状態にすることが可能になる。その流体潤滑状態では、係止部材の対向部と保持器の油膜を介した非接触の係合によって保持器の軸方向他方への移動が規制されるので、前述の摩耗を良好に防止することができる。 Further, an axial clearance is set between the locking member and the retainer, and one of the opposing portion of the locking member and the retainer is circularly spaced between the other. It is preferable to have two or more protrusions forming a space that narrows in the axial direction in the circumferential direction, and that the protrusions are arranged so as to be spaced apart in the circumferential direction. With this configuration, since an axial clearance is provided between the retainer and the locking member, lubricating oil enters between the facing portion of the locking member and the two opposing side surfaces of the retainer to form an oil film. In addition, if the lubricating oil is dragged in the narrower direction of the wedge-shaped space formed between the projections on one side and the other side between the two sides, a wedge effect that generates dynamic pressure is generated, so that the oil film can be promoted, and wear of the retainer and the opposing portion can be prevented. When the relative peripheral speed difference between the retainer and the locking member increases as the number of protrusions increases, the protrusions arranged at intervals in the circumferential direction circulate at high speed and drag the lubricating oil. A continuous oil film is maintained in the circumferential direction on the side of the , creating a continuous wedging effect between each projection and the other side, thereby increasing the thickness of the oil film that completely separates the projection from the other side. can also be realized. That is, when the peripheral speed difference is equal to or greater than a predetermined value, the friction state between the retainer and the engaging member can be changed to the fluid lubrication state. In the fluid-lubricated state, the movement of the retainer in the other axial direction is regulated by the non-contact engagement between the opposing portion of the locking member and the retainer through the oil film, so that the wear described above can be effectively prevented. can be done.
例えば、前記係止部材の前記対向部が前記二つ以上の突起を有し、これら突起が前記エラストマによって形成されているとよい。このようにすると、エラストマの成型時に突起も形成することができ、芯金に突起をプレス加工する場合よりも突起の寸法精度を良くすることができる。 For example, the facing portion of the locking member may have the two or more protrusions, and these protrusions may be formed of the elastomer. In this way, the projections can be formed during the molding of the elastomer, and the dimensional accuracy of the projections can be improved as compared with the case where the projections are press-worked on the metal core.
前記外方の軌道輪と前記内方の軌道輪のうち、前記一方の軌道輪と反対の他方の軌道輪が、円周方向に沿って全周に連なるシール摺動面を有し、前記係止部材が、前記シール摺動面に対して円周方向に摺動できるように前記エラストマによって形成されたシールリップを有し、当該シールリップが、前記シール摺動面との間に円周方向に向かって軸方向に狭くなる空間を形成する二つ以上の弾性突起を含み、これら弾性突起が、円周方向に間隔をおいて並んでおり、円周方向に隣り合う前記弾性突起間が、軸受内部と軸受外部間に亘って連通する油通路になっているとよい。このようにすると、軸受回転に伴い、シールリップの各弾性突起が油通路内の潤滑油をシール摺動面との間に形成するくさび状の空間の狭くなる方へ引き摺ると、くさび効果が生じるので、油膜の形成を促進することができ、係止部材と他方の軌道輪間の周速差が所定以上になると、シールリップとシール摺動面間の摩擦状態を流体潤滑状態にすることが可能になる。ひいては、シールリップの摩耗を抑え、非接触形のシールを係止部材として採用した場合と同等レベルまでシールトルクを低減し、玉軸受の高速回転にも対応することができる。また、油通路を通過可能な異物の粒径を弾性突起の突出高さに基づいて定めることが可能なため、所定粒径の異物侵入を防ぐこともできる。 Of the outer bearing ring and the inner bearing ring, the one bearing ring and the other bearing ring opposite to the one bearing ring have a seal sliding surface extending along the entire circumference in the circumferential direction, and A stop member has a seal lip formed by the elastomer so as to slide circumferentially against the seal sliding surface, and the seal lip is circumferentially disposed between the seal sliding surface and the seal sliding surface. two or more elastic projections forming a space that axially narrows toward the elastic projections, the elastic projections being spaced apart in the circumferential direction, and the distance between the circumferentially adjacent elastic projections being: It is preferable that the oil passage communicates between the inside of the bearing and the outside of the bearing. In this way, as the bearing rotates, each elastic projection of the seal lip drags the lubricating oil in the oil passage toward the narrow wedge-shaped space formed between the seal sliding surface and the wedge effect. Therefore, the formation of an oil film can be accelerated, and when the circumferential speed difference between the locking member and the other raceway ring exceeds a predetermined value, the frictional state between the seal lip and the seal sliding surface can be brought into a fluid lubrication state. be possible. As a result, wear of the seal lip can be suppressed, seal torque can be reduced to the same level as when a non-contact type seal is employed as the locking member, and high-speed rotation of the ball bearing can be handled. Further, since the particle size of foreign matter that can pass through the oil passage can be determined based on the projection height of the elastic protrusion, it is possible to prevent foreign matter having a predetermined particle size from entering.
前記保持器が、エンジニアリングプラスチックによって形成されているとよい。前述のように遠心力による保持器の変形を抑えて異常発熱を防ぐと共にせん断抵抗による発熱を抑えることが可能なため、エンジニアリングプラスチックに比して高価なスーパーエンジニアリングプラスチックの使用を避けて、保持器の製造コストを抑制することができる。 The retainer may be made of engineering plastic. As mentioned above, it is possible to suppress deformation of the cage due to centrifugal force and prevent abnormal heat generation, as well as heat generation due to shear resistance. manufacturing cost can be suppressed.
上述のように、この発明は、上記構成の採用により、遠心力による保持器の変形を抑えると共に、ポケット部と玉間での潤滑油のせん断抵抗を抑えることができる。 As described above, the present invention can suppress the deformation of the retainer due to the centrifugal force and suppress the shear resistance of the lubricating oil between the pocket portion and the balls by adopting the above configuration.
この発明に係る玉軸受の一例としての第一実施形態を図1~図7に基づいて説明する。 A first embodiment as an example of a ball bearing according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.
図1に示す玉軸受10は、外方の軌道輪1と、外方の軌道輪1に対して同軸に配置された内方の軌道輪2と、これら軌道輪1、2間に配置された保持器3と、保持器3によって円周方向に所定のピッチで並ぶように配置された複数の玉4と、を備える。
A
ここで、保持器の回転中心線に沿った方向のことを「軸方向」という。また、その保持器の回転中心線回りに一周する円周に沿った方向のことを「円周方向」という。また、その保持器の回転中心線に直交する方向のことを「半径方向」という。また、軸方向一方と他方の概念は、その保持器を基準に考えた方向である。また、内径又は外径は、保持器の回転中心線と同心の仮想内接円又は仮想外接円の直径を意味する。図1において、左右方向は軸方向に相当し、軸方向一方を左方とし、軸方向他方を右方とする。また、図1において、半径方向は上下方向に相当し、上方向は半径方向外方に相当し、下方向は半径方向内方に相当する。 Here, the direction along the rotation center line of the retainer is called the "axial direction". Also, the direction along the circumference of the cage around the rotation center line is referred to as the "circumferential direction". A direction orthogonal to the rotation center line of the retainer is called a "radial direction". Also, the concept of one axial direction and the other axial direction is the direction considered with respect to the retainer. Also, the inner diameter or outer diameter means the diameter of a virtual inscribed circle or virtual circumscribed circle concentric with the rotation center line of the retainer. In FIG. 1, the left-right direction corresponds to the axial direction, with one axial direction being left and the other axial direction being right. In FIG. 1, the radial direction corresponds to the vertical direction, the upward direction corresponds to radially outward, and the downward direction corresponds to radially inward.
外方の軌道輪1は、外方の軌道面1aを含む内周を有する環状の軸受部品である。内方の軌道輪2は、内方の軌道面2aを含む外周を有する環状の軸受部品である。外方の軌道面1aと内方の軌道面2aは、それぞれ断面円弧状の軌道溝からなる。図示では、深溝玉軸受用かつシール軸受用の軌道輪1、2を例示している。
The
一般に、外方の軌道輪1と内方の軌道輪2の一方が、回転軸(図示省略)と一体に回転するように固定され、他方が、回転軸に対して静止するハウジング(図示省略)に固定される。図示例では、dmn220万で運転可能な玉軸受を想定している。このため、玉軸受10は、潤滑油(図示省略、以下、同じ)で軸受内部を潤滑する油潤滑方式で使用される。このような高速運転の用途として、例えば、図2に概念的に示すように、モータ5の回転軸5aをハウジング6に対して回転自在に支持する場合が挙げられる。モータ5は、例えば、自動車の駆動源となる電動モータである。
In general, one of the
図1、図3に示すように、複数の玉4は、外方の軌道面1aと内方の軌道面2aとの間に配置されている。保持器3は、複数の玉4を円周方向に均等に配置する。
As shown in FIGS. 1 and 3, the plurality of
保持器3は、図4に示すように、玉4の円周方向位置を保つポケット部3aを円周方向の複数箇所に有し、かつ複数の玉4の公転に伴って複数のポケット部3aと一体に円周方向に回転できるように連なった軸受構成要素の全体をいう。
As shown in FIG. 4, the
保持器3は、樹脂製のものである。ここで、樹脂製とは、保持器3の全体が樹脂によって形成されていることを意味する。その樹脂の概念には、一種単独のもの、二種以上を混ぜたもの、一種以上の樹脂を母材として補強材(例えばガラス繊維、炭素繊維等)を混在させたもの(いわゆる繊維強化樹脂)が包まれる。高速回転に適した玉軸受にする場合、繊維強化樹脂を採用することが好ましい。
The
保持器3では、前述の樹脂として、エンジニアリングプラスチックが採用されている。エンジニアリングプラスチックは、一般に、耐熱性が100℃以上120℃以下であり、強度が50MPa以上、曲げ弾性率が2.4GPa以上であるプラチックのことをいう。
The
エンジニアリングプラスチックの主なものとして、例えば、ポリアミド(PA,PA6,PA9,PA46,PA66)、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等が挙げられ、繊維強化樹脂としては、(PA46又は66+ガラス繊維)や(PA9T+炭素繊維)が挙げられる。 Main engineering plastics include, for example, polyamides (PA, PA6, PA9, PA46, PA66), polyacetal (POM), polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT), and the like. (PA46 or 66 + glass fiber) and (PA9T + carbon fiber).
保持器3の全体は、軸方向に二分割の金型を用いた射出成形によって一体に形成されている。
The
図1、図4に示すように、ポケット部3aは、玉4を収めるための空間を形成する凹面部であって、保持器3の軸方向一方の側面に開口した形状である。複数のポケット部3aは、円周方向に一定ピッチで配置されている。玉4は、一般的な冠形保持器と同様に、保持器3の軸方向一方の側面の開口からポケット部3aに収められる。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
図4、図5に示すように、保持器3の外周と内周には、それぞれ複数のポケット部3aよりも軸方向他方の位置に円筒面3b,3cが形成されている。外周側の円筒面3bは、保持器3の外径を規定する。内周側の円筒面3cは、保持器3の内径を規定する。保持器3の外周のうち、円周方向に隣り合うポケット部3a間の部分の外径面は、外周側の円筒面3bと同径の円弧面状になっている。保持器3の内周のうち、円周方向に隣り合うポケット部3a間の部分の内径面は、内周側の円筒面3cと同径の円弧面状になっている。
As shown in FIGS. 4 and 5,
図4に示すように、保持器3の軸方向一方の側面のうち、円周方向に隣り合うポケット部3aの先端間の部分は、円周方向に沿って連続する円弧面状の幅面3dになっている。ここで、幅面は、ある部材の幅(軸方向の全長)を規定する一端の表面部のことをいう。
As shown in FIG. 4, on one side surface of the
保持器3の軸方向他方の側面は、図1、図5に示すように、円筒面3b,3cの軸方向他方の周縁間に亘る表面部分からなる。外周側の円筒面3bの軸方向他方の周縁から傾斜面3eが形成されている。傾斜面3eは、半径方向内方に向かって軸方向他方に一定の傾きを有する。傾斜面3eから半径方向及び円周方向に沿う平坦面3fが形成されている。平坦面3fは、全周に一定の半径方向幅で連なっている。内周側の円筒面3cの軸方向他方の周縁から平坦面3fまで傾斜面3gが形成されている。傾斜面3gは、半径方向外方に向かって軸方向他方に一定の傾斜角を有する。
As shown in FIGS. 1 and 5, the other side surface of the
図1、図4に示すように、ポケット部3aは、保持器3の外周及び内周にも開口した形状である。そのポケット部3aのうち、玉4と当接可能な部分は、玉4に沿う凹球面状になっている。すなわち、玉4は、円周方向の両方、軸方向他方、半径方向内方及び外方に向かってポケット部3aと対向する。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
ポケット部3aと玉4との間にポケットすきまが設定されている。保持器3は、ポケットすきまの範囲内で複数の玉4に対して自由に移動することができる。遠心力によって保持器3が変形し、ポケットすきまが負になると、ポケット部3aが玉4に干渉し、これらが異常に強く接触することになる。ポケットすきまを大きくすれば、その干渉は起こり難くなるが、音響特性が悪化する。すなわち、玉軸受の高速回転時、玉軸受の荷重負荷領域に出入りする際の玉4の進み遅れが原因で玉4がポケット部3aに当接する。この当接によって玉4の円周方向位置が保たれるが、ポケットすきまが大き過ぎると、その当接の際の衝突音が問題になる。高速回転時の音響特性を実用的なレベルにするため、ポケットすきまを0.2mm以下に設定することが好ましい。
A pocket clearance is set between the
ここで、図1に示すように、ポケット部3aの軸方向の深さをHとし、玉4の直径(玉径)をdとする。深さHは、ポケット部3aの先端に接する仮想ラジアル平面と、当該ポケット部3aの底に接する仮想ラジアル平面間の距離に相当する。ここで、仮想ラジアル平面は、保持器3の回転中心線に直交する仮想平面である。ポケット部3aの先端は、ポケット部3aのうち、最も軸方向一方に位置する部分である。ポケット部3aの底は、ポケット部3aのうち、最も軸方向他方に位置する部分である。なお、深さHは、保持器3のうち、ポケット部3aを形成するように軸方向一方へ突き出た突出部分の軸方向長さに一致している。
Here, as shown in FIG. 1, the axial depth of the
玉軸受の高速回転時、前述のように玉4の進み遅れが原因で玉4がポケット部3aに円周方向に当接したとき、玉4がポケット部3aを乗り越えることが起こってはならない。このような事態を防止するため、0.15d≦Hに設定されている。
During high-speed rotation of the ball bearing, when the
一方、ポケット部3aの深さHを小さくする程、ポケット部3aを半径方向、円周方向に小さくし、また、遠心力の影響を受けにくい保持器形状にすることが可能になる。このことは、保持器3のリング部の半径方向長さを短くすることでポケット部3aと玉4間の対向範囲を小さくし、この間における潤滑油のせん断抵抗を抑制することにも有利である。すなわち、H/dが小さいほど、玉4とポケット部3aとの対向面積が小さくなり、その結果、玉4とポケット部3a間の潤滑油のせん断抵抗が小さくなるため、保持器3の回転トルクを低減することが可能になる。また、せん断抵抗を小さくすると、保持器3付近での発熱量も抑えられるため、本実施形態のような高速回転対応に好適である。
On the other hand, as the depth H of the
様々なH/dにおいて、玉によるポケット部の乗り越えや、遠心力による保持器変形について評価した結果を表1に星取表で示す。 Table 1 shows the results of evaluating the ball overriding the pocket and the deformation of the cage due to centrifugal force at various H/d.
表1において、項目「乗り越え」は、前述の乗り越えの防止性能についての評価結果を示し、項目「遠心力の影響」は、遠心力によるポケット部変形の抑制性能についての評価結果を示し、項目「せん断抵抗」は、玉とポケット部間の潤滑油のせん断抵抗についての評価結果を示し、項目「総合評価」は、玉軸受の高速運転への好適性についての評価結果を示す。これら各項目おいて「◎」は極めて良好、「○」は良好、「×」は悪い、をそれぞれ意味する。 In Table 1, the item "climbing over" shows the evaluation results of the above-mentioned climbing prevention performance, the item "influence of centrifugal force" shows the evaluation results of the performance of suppressing pocket deformation due to centrifugal force, and the item " The item "Shear resistance" indicates the evaluation result of the shear resistance of the lubricating oil between the ball and the pocket portion, and the item "Comprehensive evaluation" indicates the evaluation result of the suitability of the ball bearing for high-speed operation. In each of these items, "⊚" means very good, "◯" means good, and "X" means bad.
表1に示すように、H>0.65dに設定する場合、従来の冠形保持器と同様、ポケット部と玉の係合のみで保持器の軸方向他方への移動を規制できるようなポケット部形状にすることは可能であるが、エンジニアリングプラスチック製の保持器を採用すると、dmn値で200万を超えるような高速回転においてポケット部が玉に干渉する懸念が特に高くなる。 As shown in Table 1, when H>0.65d, the pockets are such that the movement of the cage in the other axial direction can be restricted only by the engagement between the pocket portions and the balls, as in the case of the conventional crown-shaped cage. However, if an engineering plastic retainer is used, there is a particular concern that the pockets will interfere with the balls at high-speed rotation where the dmn value exceeds 2,000,000.
また、H≦0.65dに設定すると、保持器3のうち、ポケット部3aを形成するための突出部分の軸方向長さを短くし、この突出部分の軽量化を図り、保持器3が遠心力の影響を受けにくくすることができる。
Further, when H≦0.65d is set, the axial length of the protruding portion for forming the
図示例の保持器3では、H<0.5dに設定されている。より具体的には、H=0.25d以下に設定されている。
In the illustrated
H≦0.5dである場合、前述の射出成形において、ポケット部3aがアンダーカットにならず、離型時にポケット部3aの形状が歪むことはない。このため、ポケット部3aの寸法精度が良好になる。
When H≤0.5d, the
H<0.5dの場合、保持器3の軸方向一方の側面におけるポケット部3aの開口幅を玉4の直径dよりも小さくしなければならない。このため、ポケット部3aが軸方向他方に向かって玉4と係合することはできない。0.5d<H≦0.65dに設定し、ポケット部の形状を軸方向他方に向かって玉4と当接可能な形状にしたとしても、掛かりの浅い当接になる。このため、玉軸受が高速回転する場合、その当接のみで保持器3の軸方向他方への移動を規制することに不安がある。特に、H<0.5dの場合、玉4がポケット部3aに当接するとき、その当接方向が軸方向他方に近くなり、玉4からポケット部3aを軸方向他方に押す分力が大きくなる。各玉4からの軸方向他方の分力が合わさった誘起スラスト荷重が保持器3に負荷されるため、保持器3が軸方向他方へ移動させられる。
If H<0.5d, the opening width of the
そこで、内外の軌道輪1、2の一方に対して保持器3が軸方向他方に向かって係合可能な後述の構造を採用し、その係合を利用して保持器3の軸方向他方への移動を規制することにより、深さHと玉径dの関係をH≦0.65dに設定できるようにしている。
Therefore, a structure described later is employed in which the
具体的には、図1、図3に示すように、玉軸受10は、外方の軌道輪1に取り付けられた係止部材7をさらに備える。外方の軌道輪1は、当該軌道輪1の軌道面1aよりも軸方向他方の位置にシール溝部1bを有する。シール溝部1bは、半径方向に深さをもって円周方向全周に連続する。シール溝部1bは、軌道面1aを形成する肩部と、軌道輪1の軸方向他方側の幅面との間に位置し、全周で図示の断面形状を有する。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 3 , the
係止部材7は、シール溝部1bに取り付けられたシールからなる。係止部材7は、金属板製の芯金7aと、芯金7aに付けられたエラストマ7bとによって形成されている。図示の係止部材7は、内方の軌道輪2と接触しない、いわゆる非接触形のものである。
The locking
係止部材7は、シール溝部1bに保持された基端部7cと、環状溝部2bとの間にラビリンスシールを形成するシールリップ7dと、保持器3に対して軸方向他方に配置された対向部7eとを有する。
The locking
芯金7aは、円周方向に連なる環状のものである。芯金7aは、一般に、冷間圧延鋼板をプレス加工することによって形成される。芯金7aは、半径方向及び円周方向に沿って全周に亘る円環板部と、円環板部のシール溝1b側から軸方向一方へ曲がった基端部と、円環板部の環状溝部2b側から軸方向一方へ曲がった先端部とを有する。芯金7aの基端部は、外方の軌道輪1と軸方向に対向する位置で軸方向に沿っている。芯金7aの先端部は、保持器3と軸方向に対向する位置で半径方向に対して軸方向一方へ傾斜している。芯金7aの基端部や先端部は、誘起スラスト荷重に対する対向部7eの耐変形性を向上させ、保持器3の軸方向他方への移動を規制する際の対向部7eの傾きを抑制することに有効である。
The cored
エラストマ7bは、ゴム弾性を有するポリマ(重合体)である。エラストマ7bとしては、例えば、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、アクリルゴム(ACM)等の合成ゴムが挙げられる。一般に、これら合成ゴムは、金型を用いた加硫成形によって芯金7aに接着される。
The
基端部7cは、エラストマ7bによって、芯金7aの基端部を内包するように形成されている。基端部7cは、シール溝部1bに圧入されることにより、軸方向の両方に移動できないようにシール溝部1bに保持されている。この保持により、係止部材7がシール溝部1bに取り付けられている。
The
シールリップ7dは、エラストマ7bによって、芯金7aの先端部との接着面から環状溝部2bの内側へ延びるように形成されている。
The
対向部7eは、保持器3の軸方向他方の側面と軸方向に対向する部位であって、保持器3の軸方向他方への移動を規制できるように芯金7aの円環板部の大部分及び先端部を含んでいる。対向部7eの軸方向一方の側面は、エラストマ7bによって、基端部7cとシールリップ7dを繋ぐように、かつ芯金7aの円環板部の軸方向一方の側面を覆うように形成されている。
The facing
図1に示すように、保持器3と係止部材7との間に半径方向および軸方向のクリアランスが設定されている。このため、係止部材7と保持器3との間には軸受内部の潤滑油が供給される。保持器3が高速回転する場合、保持器3に連れ回される潤滑油が、遠心力の作用で外方の軌道輪1側へ送られるので、係止部材7と保持器3との間に潤滑油が向かい易くなる。
As shown in FIG. 1, radial and axial clearances are set between the
保持器3は、転動体案内型であってもよいし、軌道輪案内型であってもよい。保持器3と外方の軌道輪1間、保持器3と内方の軌道輪2間、保持器3と係止部材7間の各間でポケットすきまに比して大きなクリアランスを設定すれば、保持器3は、複数の玉4によって半径方向に案内される転動体案内型のものとなる。図示例のような転動体案内型の場合、係止部材7と保持器3間の半径方向のクリアランスが前述のポケットすきまよりも大きいため、玉4で案内される保持器3が係止部材7を半径方向に強く押すことはなく、また、保持器3と両軌道輪1,2との間に隙間を確保し、係止部材7と保持器3間への潤滑油の流入経路を確保することもできる。
The
係止部材7の対向部7eは、図3、図6に示すように、軸方向一方に向かって高さをもった二つ以上の突起7fを有する。これら突起7fは、円周方向に間隔をおいて並ぶように配置されている。突起7fは、軸方向に一定の高さをもって、半径方向に真っ直ぐ延びている。
As shown in FIGS. 3 and 6, the opposing
突起7fは、図7に示すように、平坦面3fとの間に円周方向に向かって軸方向に狭くなるくさび状の空間を形成する。前述のくさび状は、図7の断面視において、突起7fに対する接線と、平坦面3fとが成すくさび角度に基づいて規定される。突起7fは、円周方向に沿った任意の断面において半円状になっている。このため、くさび角度は、突起7fの先端(突起7fの中で最も軸方向に高い位置)に近くなる程、小さくなる。このようにくさび角度を次第に小さくする突起7fの形状であれば、突起7fが平坦面3fに向かって尖った先端をもたない。このため、玉軸受の高速回転時、誘起スラスト荷重によって突起7fの先端が油膜に押し付けられても、油膜切れを防止することができる。
As shown in FIG. 7, the
前述の軸方向のクリアランスcは、突起7fの先端と、平坦面3fとの間で設定されている。図1、図6、図7に示す係止部材7の軸方向一方の側面のうち、突起7f以外の部分は、保持器3と軸方向に接触できない。
The aforementioned axial clearance c is set between the tip of the
玉軸受の回転時、隣り合う突起7f間の隙間には、潤滑油が入り込み、保持器3の回転に伴い、突起7fが平坦面3fに対して摺動する。前述の隙間に存在する潤滑油は、突起7fによって当該突起7fと平坦面3fとの間に引き摺り込まれる。この際、前述のくさび状の空間の狭小側に向かって潤滑油が引き摺り込まれて動圧が発生し、油膜の圧力が高まるくさび効果が生じる。この効果により、油膜の形成が促進され、突起7fと平坦面3f間の油膜が厚くなる。また、多くの突起7fが高速に周回すると、平坦面3f上には全周に連続する油膜が形成され、各突起7fによるくさび効果が途絶えることなく生じる。このため、保持器3と係止部材7間の周速差が所定以上のとき、各突起7fと平坦面3fを完全に分離させる油膜が形成される。したがって、保持器3と係止部材7間の摩擦状態が流体潤滑状態になる。
When the ball bearing rotates, lubricating oil enters the gaps between
その流体潤滑状態の実現には、保持器3と係止部材7間の周速差も重要であるから、外方の軌道輪1が静止輪である場合に突起7fが特に有効となる。例えば、図2に示すモータ5の回転軸5aが800rpmのときに保持器3と係止部材7間の摩擦状態が流体潤滑状態となれば、電動モータ5の駆動開始後、速やかに突起7fと平坦面3fの摩耗が実質的に起こらない状態となる。突起7fは、所定の潤滑油、油温、周速差において流体潤滑状態を実現可能な態様に設ければよく、突起間のピッチ、突起の軸方向高さ、突起の断面形状等は図示のものに限定されない。
Since the peripheral speed difference between the
図1に示す保持器3が誘起スラスト荷重を負荷されて、前述のクリアランスc以上に軸方向他方へ移動しようとすると、図7に示す平坦面3fは、非流体潤滑状態の場合、軸方向他方に向かって各突起7fに接触し、流体潤滑状態の場合、油膜を介して非接触に各突起7fと係合することになる。この係合により、それ以上の保持器3(図1も参照のこと。)の軸方向他方への移動が阻止されるので、保持器3の軸方向他方への抜けが起こらない。
When the
勿論、軸方向のクリアランスcは、突起7fと平坦面3fが係合する状態のときに、ポケット部3aで玉4の円周方向位置を保てる範囲内の値に設定されている。また、クリアランスcは、前述の流体潤滑状態を実現可能にするため、1.5μmよりも十分に大きく設定されている。
Of course, the axial clearance c is set to a value within a range in which the circumferential position of the
玉軸受10は、上述のようなものであり、外方の軌道輪1と内方の軌道輪2のうちのいずれか一方の軌道輪としての外方の軌道輪1に取り付けられた係止部材7を備え、その係止部材7が保持器3の軸方向他方への移動を規制できるように保持器3に対して軸方向他方に配置された対向部7eを有するので、保持器3の軸方向他方への移動を保持器3と係止部材7の対向部7eとの係合で規制することができる。このため、保持器3の軸方向一方の側面で開口した形状であるポケット部3aの軸方向の深さHと、玉4の直径dとの関係をH≦0.65dに設定することが可能である。そして、玉軸受10は、H≦0.65dに設定されているので、ポケット部3aを形成するための突出部分を短くして軽量化し、遠心力による保持器3の変形を抑えると共に、ポケット部3aと玉4間でのせん断抵抗を抑えることができる。また、玉軸受10は、0.15d≦Hに設定されているので、ポケット部3aで玉4の円周方向位置を保つ保持器3本来の機能を確保することもできる。
The
また、玉軸受10は、一方の軌道輪としての外方の軌道輪1が当該軌道輪1の軌道面1aよりも軸方向他方の位置で半径方向に深さをもって円周方向全周に連続するシール溝部1bを有し、係止部材7が金属板製の芯金7aと、芯金7aに付けられたエラストマ7bとによって形成され、かつシール溝部1bに取り付けられたシールからなるので、公知のシール付玉軸受用の軌道輪とシールの仕様に基づいて一方の軌道輪1、係止部材7を実現し、コスト増を抑えることができる。また、保持器3に対して軸方向他方に係止部材7を配置するだけなので、一般的なシール付深溝玉軸受の軸方向に関するレイアウトに影響がなく、玉軸受10の組立ラインと組立工程は、従来の冠形保持器を備える玉軸受と同じにすることができる。
Further, in the
なお、玉軸受10は、シールを兼ねる係止部材7を採用しているので、軸受外部から軸受内部への潤滑油の過剰流入を抑えるために係止部材7を活用し、玉4による潤滑油の攪拌抵抗を抑えて、玉軸受10の回転トルク低減や通常時の発熱対策を図ることもできる。
Since the
特に、玉軸受10は、H<0.5dに設定されているので、遠心力による保持器3の変形や前述のせん断抵抗をより抑えることができ、射出成形品である場合にはポケット部3aの寸法精度が良好になる。
In particular, since the
また、玉軸受10は、H<0.5dに設定されているので、従来の冠形保持器のような爪部をもたず、保持器3の各ポケット部3aに玉4を収める際、ポケット部3aに玉4を押し込むことなく、軌道輪1、2間に配置された複数の玉4に保持器3を所定の位置に置くだけで済み、ポケット部3aの玉入れが容易である。所定の位置に置かれた保持器3は、係止部材7をシール溝部1bに圧入して外方の軌道輪1に取り付けると、もはや脱落できない状態となる。これらのことから、玉軸受10は、組立て性が良好なものとなる。
Further, since the
また、玉軸受10は、係止部材7と保持器3との間に軸方向のクリアランスcが設定され、係止部材7の対向部7eと保持器3のうちのいずれか一方としての対向部7eが、他方としての保持器3との間に円周方向に向かって軸方向に狭くなる空間を形成する二つ以上の突起7fを有し、これら突起7fが円周方向に間隔をおいて並ぶように配置されているので、係止部材7の対向部7eと保持器3の対向する二側面間に潤滑油が入り込み、突起7fが保持器3との間に形成するくさび状の空間の狭くなる方へ潤滑油を引き摺ると、くさび効果が生じる。このため、玉軸受10は、対向部7eと保持器3の対向する二側面間で油膜の形成を促進し、保持器3と対向部7eの摩耗を防止することができる。
Further, in the
特に、保持器3と係止部材7の周速差が所定以上になると、円周方向に間隔をおいて並ぶ各突起7fが高速に周回しながら潤滑油を引き摺るため、保持器3の平坦面3fで円周方向に油膜が連続する状態に保たれ、くさび効果が途絶えることなく生じて、保持器3と係止部材7間の摩擦状態が流体潤滑状態になり、対向部7eと保持器3の油膜を介した非接触の係合によって保持器3の軸方向他方への移動が規制される。このため、玉軸受10は、高速回転時でも前述の摩耗を良好に防止することができる。
In particular, when the circumferential speed difference between the
また、玉軸受10は、係止部材7の対向部7eが各突起7fを有し、これら突起7fがエラストマ7bによって形成されているので、エラストマ7bの成型時に突起7fも形成することができ、芯金に突起をプレス加工する場合よりも突起7fの寸法精度を良くすることができる。
Further, in the
また、玉軸受10は、保持器3がエンジニアリングプラスチックによって形成されているので、高価なスーパーエンジニアリングプラスチックの使用を避けて、保持器の製造コストを抑制することができる。
Moreover, since the
第一実施形態では、一般的な非接触形のシールの仕様に基づく係止部材7を採用したが、接触形のシールの仕様に基づく係止部材を採用することも可能である。その一例としての第二実施形態を図8~図11に示す。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。
In the first embodiment, the locking
図8に示すように、一方の軌道輪1と反対の他方の軌道輪としての内方の軌道輪20は、円周方向に沿って全周に連なるシール摺動面20aを有する。シール摺動面20aは、内方の軌道面2aよりも軸方向他方の位置にあって、内方の軌道輪2の軸方向他方の外周面取りに連なる円筒面状に形成されている。
As shown in FIG. 8, an
係止部材21は、シール摺動面20aに対して円周方向に摺動可能に形成されたシールリップ21aを有する。シールリップ21aとシール摺動面20aとの間には締め代が設定されている。
The locking
図9、図10に示すように、シールリップ21aは、シール摺動面20aとの間に円周方向に向かって軸方向に狭くなるくさび状の空間を形成する二つ以上の弾性突起21bを含む。これら弾性突起21bは、円周方向と直交する向きに延び、かつ円周方向に間隔をおいて並んでいる。なお、図10は、弾性突起21bの自然状態(成型時の転写形状に相当)のときの様子を示す。同図の状態のとき、弾性突起21bは、半径方向に真っ直ぐ延びている。図9に示すように、弾性突起21bの高さは、シールリップ21aの先端側に向かって次第に低くなっている。図9、図11に示すように、円周方向に隣り合う弾性突起21b間は、軸受内部と軸受外部間に亘って連通する油通路になっている。係止部材21は、これら弾性突起21bに限り、内方の軌道輪20に対して円周方向に摺動可能になっている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
弾性突起21bは、図11に示すように、シール摺動面20aとの間に円周方向に向かって軸方向に狭くなるくさび状の空間を形成する。前述のくさび状は、図11の断面視において、弾性突起21bに対する接線と、シール摺動面20aとが成すくさび角度に基づいて規定される。弾性突起21bは、円周方向に沿った任意の断面において半円状になっている。このため、くさび角度は、弾性突起21bの先端(弾性突起21bの中で最も軸方向に高い位置)に近くなる程、小さくなる。このようにくさび角度を次第に小さくする弾性突起21bの形状であれば、弾性突起21bがシール摺動面20aに向かって尖った先端をもたない。このため、玉軸受の高速回転時、シールリップ21aの緊迫力によって弾性突起21bの先端が油膜に押し付けられても、油膜切れを防止することができる。また、シールトルクへの影響が大きい摺動接触の面積を減らすことになる。なお、シールリップ21aのような流体潤滑対応のシール仕様は、特願2016-044050等において開示されている。
As shown in FIG. 11, the
軸受回転に伴い、シールリップ21aの各弾性突起21bが、油通路内の潤滑油をシール摺動面20aに対してくさび状の空間の狭くなる方へ引き摺ると、くさび効果が生じるので、油膜の形成が促進される。係止部材21と内方の軌道輪20間の周速差が所定以上になると、1回転当りの弾性突起21bの通過回数が多くなり、シール摺動面20aの全周に亘って油膜が連続する状態に保たれ、各弾性突起21bとの間のくさび効果が途絶えることなく生じ、シールリップ21aとシール摺動面20a間の摩擦状態が流体潤滑状態になる。したがって、第二実施形態に係る玉軸受は、シールリップ21aの摩耗を抑え、第一実施形態と同等レベルまでシールトルクを低減し、玉軸受の高速回転にも対応することができる。また、シールトルクの低減により高速回転時の発熱が抑えられるので、軸受内部の圧力変動も抑えられ、シール摺動面20aへのシールリップ21aの吸着も防止される。
As the bearing rotates, the
また、第二実施形態に係る玉軸受は、円周方向に隣り合う弾性突起21b間の油通路を通過可能な異物の粒径を弾性突起21bの突出高さに基づいて定めることが可能なため、所定粒径の異物の侵入を防ぐこともできる。
Further, in the ball bearing according to the second embodiment, the particle size of foreign matter that can pass through the oil passage between the
前述の各実施形態では、外方の軌道輪に係止部材を取り付ける例を示したが、内方の軌道輪に係止部材を取り付けてもよい。 In each of the above-described embodiments, an example in which the locking member is attached to the outer bearing ring was shown, but the locking member may be attached to the inner bearing ring.
また、各実施形態では、係止部材の対向部に突起を形成した例を示したが、保持器の軸方向他方の側面に二つ以上の突起を形成し、係止部材の対向部に円環面を形成してもよい。この場合、対向部の円環面をエラストマで形成すると、誘起スラスト力で保持器の突起が食い込み、シールトルクの増加が懸念されるので、芯金で円環面を形成するとよい。 Further, in each embodiment, an example in which projections are formed on the facing portion of the locking member is shown, but two or more projections are formed on the other side surface of the retainer in the axial direction, and the facing portion of the locking member is circular. It may also form an annulus. In this case, if the annular surface of the opposing portion is made of elastomer, the induced thrust force will bite the protrusions of the retainer, increasing the seal torque.
また、各実施形態では、係止部材の取り付け構造として、係止部材の基端部、シール溝部として一般的な形態のものを例示したが、これでは誘起スラスト荷重に抗して基端部を固定できない場合、これらは、誘起スラスト力に抵抗して保持器移動を規制可能な専用設計の形態に変更すればよい。すなわち、誘起スラスト荷重を受けるシール溝部の軸方向他方側が係止部材の基端部を他方の軌道輪(内方の軌道輪2)の方へ押す半径方向分力の発生を抑えれば、基端部をシール溝部から抜けにくくすることが可能である。例えば、シール溝部の軸方向他方側と係止部材の基端部における接触面は、半径方向に他方の軌道輪の方に向かって軸方向他方に向かう傾斜角度を10°以下の面にするとよい。この場合、シール溝部を回転砥石で削る際の削り屑の排出性を良くするため、シール溝部の軸方向一方側では、半径方向に他方の軌道輪の方に向かって軸方向一方に向かう傾斜角度をもたせ、この傾斜角度を前述の接触面の傾斜角度よりも大きく設定するとよい。 In addition, in each of the embodiments, as an attachment structure of the locking member, the base end portion of the locking member and the seal groove portion have a general form, but in this case, the base end portion is mounted against the induced thrust load. If they cannot be fixed, they can be modified into specially designed forms that can resist induced thrust forces and restrict cage movement. That is, if the generation of the radial component force that pushes the base end portion of the locking member toward the other bearing ring (the inner bearing ring 2) on the other side in the axial direction of the seal groove portion that receives the induced thrust load is suppressed, It is possible to make the end difficult to come off from the seal groove. For example, the contact surface between the other side of the seal groove in the axial direction and the base end portion of the locking member is preferably a surface with an inclination angle of 10° or less toward the other bearing ring in the radial direction toward the other side of the axial direction. . In this case, in order to improve the discharge of shavings when grinding the seal groove portion with a rotary grindstone, one side of the seal groove portion in the axial direction has an inclination angle toward the other bearing ring in the radial direction. , and this inclination angle should be set larger than the above-mentioned inclination angle of the contact surface.
また、各実施形態では、保持器を一つだけ備える玉軸受を例示したが、二つの保持器を備えてもよい。この場合、玉に対して両側に保持器を配置することになる。軌道輪1が両側にシール溝部1bを有するから、各保持器の規制用に二つの係止部材を取り付けることも可能である。玉を二つの保持器のポケット部に収めるには、ポケット部の深さHを0.5dよりも小さくし、玉の両側の保持器同士が互いに軸方向に突き合うことがないようにすればよい。
Moreover, in each embodiment, although the ball bearing provided with only one retainer was illustrated, you may provide two retainers. In this case, cages are arranged on both sides of the balls. Since the
また、各実施形態では、深溝玉軸受用の軌道輪として軌道面に対して両側の肩部が同高さである標準的なものを例示したが、両肩部間で高さの異なる軌道輪に変更してもよい。 In addition, in each embodiment, a standard bearing ring for a deep groove ball bearing is illustrated in which the shoulders on both sides of the raceway surface are at the same height. can be changed to
今回開示され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と考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. Therefore, the scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of equivalents of the scope of the claims.
1 外方の軌道輪(一方の軌道輪)
1a 外方の軌道面
1b シール溝部
2,20 内方の軌道輪(他方の軌道輪)
2a 内方の軌道面
3 保持器
3a ポケット部
4 玉
7,21 係止部材
7a 芯金
7b エラストマ
7d、21a シールリップ
7e 対向部
7f 突起
10 玉軸受
20a シール摺動面
21b 弾性突起
1 Outer ring (one ring)
1a
2a
Claims (4)
前記保持器が、前記玉の円周方向位置を保つポケット部を円周方向の複数箇所に有し、
前記ポケット部が、前記保持器の軸方向一方の側面に開口した形状である玉軸受において、
前記外方の軌道輪と前記内方の軌道輪のうちのいずれか一方の軌道輪に取り付けられた係止部材をさらに備え、
前記係止部材が、前記保持器の軸方向他方への移動を規制できるように当該保持器に対して軸方向他方に配置された対向部を有し、
前記ポケット部の軸方向の深さをHとし、前記玉の直径をdとしたとき、Hとdの関係が、0.15d≦H≦0.65dに設定されており、
前記一方の軌道輪が、当該軌道輪の前記軌道面よりも軸方向他方の位置で半径方向に深さをもって円周方向全周に連続するシール溝部を有し、
前記係止部材が、金属板製の芯金と、当該芯金に付けられたエラストマとによって形成され、かつ前記シール溝部に取り付けられたシールからなり、
前記係止部材と前記保持器との間に軸方向のクリアランスが設定されており、
前記係止部材の前記対向部と前記保持器のうちのいずれか一方が、他方との間に円周方向に向かって軸方向に狭くなる空間を形成する二つ以上の突起を有し、これら突起が、円周方向に間隔をおいて並ぶように配置されており、
前記芯金が、半径方向及び円周方向に沿って全周に亘る円環板部と、前記円環板部の前記シール溝部側から軸方向一方へ曲がった基端部と、前記円環板部の反一方の軌道輪側から軸方向一方へ曲がった先端部とを有し、
前記係止部材が、前記エラストマによって前記芯金の先端部との接着面から反一方の軌道輪側へ延びるように形成されたシールリップと、前記エラストマによって前記芯金の基端部を内包するように形成され前記シール溝部に保持された基端部とを有し、
前記係止部材の前記対向部が前記二つ以上の突起を有し、これら突起が、前記係止部材の基端部と前記シールリップとを繋ぎかつ前記芯金の円環板部の軸方向一方の側面を覆う前記エラストマによって形成されていることを特徴とする玉軸受。 an outer raceway ring having an outer raceway surface; an inner raceway ring having an inner raceway surface; a ball and a resin retainer for evenly arranging the plurality of balls in a circumferential direction,
The retainer has pocket portions at a plurality of locations in the circumferential direction for maintaining the circumferential positions of the balls,
In a ball bearing in which the pocket portion is open on one side surface in the axial direction of the retainer,
further comprising a locking member attached to one of the outer bearing ring and the inner bearing ring,
the locking member has a facing portion disposed on the other axial side with respect to the retainer so as to restrict the movement of the retainer in the other axial direction;
When the axial depth of the pocket portion is H and the diameter of the ball is d, the relationship between H and d is set to 0.15d≦H≦0.65d,
one of the bearing rings has a seal groove portion that is radially deep at a position on the other side in the axial direction relative to the raceway surface of the bearing ring and that continues along the entire circumference in the circumferential direction;
the locking member is formed of a metal plate-made core and an elastomer attached to the core, and comprises a seal attached to the seal groove,
an axial clearance is set between the locking member and the retainer;
Either one of the facing portion of the locking member and the retainer has two or more projections forming a space between the other and the other that narrows in the axial direction in the circumferential direction, The protrusions are arranged so as to be spaced apart in the circumferential direction,
The core metal includes an annular plate portion extending along the entire circumference along the radial direction and the circumferential direction, a base end portion of the annular plate portion bent in one axial direction from the seal groove portion side, and the annular plate. and a tip portion bent in one axial direction from the opposite side of the bearing ring of the portion,
The locking member includes a seal lip formed by the elastomer so as to extend from the bonding surface of the core bar to the opposite side of the bearing ring, and the elastomer to enclose the base end of the core bar. and a base end portion held in the seal groove portion formed as
The facing portion of the locking member has the two or more projections, and these projections connect the base end portion of the locking member and the seal lip and extend in the axial direction of the annular plate portion of the core bar. A ball bearing characterized in that it is formed by the elastomer covering one side surface .
前記係止部材が、前記シール摺動面に対して円周方向に摺動できるように前記エラストマによって形成されたシールリップを有し、当該シールリップが、前記シール摺動面との間に円周方向に向かって軸方向に狭くなる空間を形成する二つ以上の弾性突起を含み、これら弾性突起が、円周方向に間隔をおいて並んでおり、円周方向に隣り合う前記弾性突起間が、軸受内部と軸受外部間に亘って連通する油通路になっている請求項1又は2に記載の玉軸受。 Of the outer bearing ring and the inner bearing ring, the one bearing ring and the other bearing ring opposite to the one bearing ring have a seal sliding surface that extends along the entire circumference along the circumferential direction,
The locking member has a seal lip formed by the elastomer so as to be circumferentially slidable against the seal sliding surface, and the seal lip is circularly disposed between the seal sliding surface and the seal sliding surface. two or more elastic projections forming spaces that narrow axially in the circumferential direction, the elastic projections being spaced apart in the circumferential direction and between circumferentially adjacent elastic projections 3. The ball bearing according to claim 1 or 2, wherein is an oil passage communicating between the inside of the bearing and the outside of the bearing.
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