JPWO2016013571A1 - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

本発明によれば、保持器の軽量化を図ると同時に保持器自体の剛性も確保し、超高速回転時でも回転トルクの増大を抑制することのできる転がり軸受が提供される。転がり軸受は、内輪と、外輪と、複数の転動体と、内輪および外輪の間で転動体を保持するための保持器とを有する。本発明によれば、保持器は、環状の基部と、基部から軸方向に延びる、基部の円周方向に沿って配列された複数の台座部と、各台座部から軸方向にさらに延びるように台座部の円周方向の両側に設けられた２つの爪部と、複数の転動体を保持する複数のポケット部であって、それぞれが、隣接する台座部の間、および隣接する台座部の互いに向き合う爪部の間に形成される内面を含むポケット部とを有する。台座部は、基部の内径面より内径の大きい内径面を有し、また転動体のピッチ円直径が、台座部の前記内径面の内径よりも大きいことを特徴とする。

Description

本発明は転がり軸受に関するものであり、特に内輪、外輪、複数の転動体、および内輪と外輪の間で転動体を保持するための保持器を有する転がり軸受に関するものである。

玉軸受やころ軸受のような転がり軸受では、一般に、軸受の内外輪の軌道面間を転動する転動体（ボールやころ）を保持する保持器が用いられる。かかる保持器として、環状体に放射状に開けられた保持穴を有する保持器や、特許文献１および２に記載されたような軸方向に開口したポケットを有する冠型樹脂保持器など、種々の保持器が知られている。

ところで、軸受には、回転トルクを減少させてトルク効率を向上させる要請がある。一方、冠型樹脂保持器を有する軸受が高速回転すると、ポケットの開口部に隣接する保持器の爪部の先端が遠心力により半径方向外側に広がるように変形する。

爪部が変形した場合の問題点として、爪部が外輪の軌道面に接触して摩擦を生じ、回転トルクの損失を招くことが挙げられる。また、ポケットの内面が転動体に沿った曲面（および／または球面）である場合、この内面（より正確には、内面の内径側縁部）が転動体と接触して回転トルクが増大するという問題もある。

特許文献１には、転がり軸受の合成樹脂製の保持器が開示されている。特許文献１によれば、軽量化を達成しつつ軸受の高速回転にも耐え得るように、環状の基部（環状体）の底面から、爪部とともにポケットを形成するアキシャル部まで延びる貫通孔が設けられている。これにより保持器の重量を低減できるため、高速回転時の爪部の変形を抑制できると記載されている。

特許文献２には、玉軸受の保持器であって、ポケットの底部側に位置する環状体の外径側周縁にフランジを形成した構成の保持器が開示されている。特許文献２には、ポケットの底壁部分の断面積が増え、ねじりこわさが増大するため、遠心力による変形を抑制することができると記載されている。

特表２００９−５３６９９８号公報 特開２００９−００８２７４号公報

上記のように、保持器の爪部の変形を抑制するために種々の検討がなされているが、爪部の剛性を高めたとしても、ｄｍＮ値が５０万以上の超高速回転時には、アキシャル部および爪部は遠心力によって外側に開くように変形して、ポケットの内面の縁部が転動体に接触してしまう。したがって特許文献１の技術においても、超高速回転時にはやはりアキシャル部および爪部が変形してポケットの内面の縁部が転動体に接触するため、回転トルクは増大する。特許文献２の技術でも全く同様である。

なお特許文献１の技術では、爪部およびアキシャル部の外径側を削除して薄くしている。また特許文献２の技術では、上述したように環状体の外径側周縁にフランジを形成しているが、結果的な形状は爪部およびアキシャル部の外径側を削除した場合とほぼ同じである。このような形状を有する保持器のポケットに転動体を組み付ける場合、爪部は内径側に弾性変形しにくいため、隣のポケット側に（周方向に）変形させることによって転動体を押し込むことになる。しかし、隣のポケットにすでに転動体が組み付けられていると、逃げ先がないために爪部が変形できず、組み付けにくいという問題があった。

また特許文献２に記載されるようにフランジを形成すると、環状の基部の厚みがアキシャル部よりも大きくなり、結果として保持器の重量が増加する。保持器の重量増は高速回転時に回転トルクが増大する１つの原因にもなる。一方、回転トルクを抑制するために保持器の各部分の寸法を一様にまたは部分的に小さく（薄く）して重量を減らすと、保持器自体の剛性が下がり、軸受の耐久性の低下につながる。

さらに、軸受が高速回転した場合、軸受内に封入されたグリスなどの潤滑剤は遠心力によって外輪の内側に移動する。特に特許文献１に記載される保持器の構造の場合、保持器の環状体底面側からアキシャル部外径側に向かって、したがって外輪の外側へと潤滑剤がより一層移動し易い。そのため、内輪の軌道上において肝心のポケットに保持されるべき潤滑剤の量が減少し、焼き付きなどが発生し易いという問題がある。

したがって本発明の１つの目的は、保持器の軽量化を図ると同時に保持器自体の剛性も確保し、超高速回転時でも回転トルクの増大を抑制することのできる転がり軸受を提供することである。

本発明の他の目的は、超高速回転時でも潤滑剤をストック（貯蔵）することのできる保持器を備え、それにより使用中の潤滑剤切れを防止することのできる転がり軸受を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明によれば、内輪と、外輪と、複数の転動体と、内輪および外輪の間で転動体を保持するための保持器とを有し、保持器が、環状の基部と、基部の円周方向に沿って配列された、基部から軸方向に延びる複数の台座部と、各台座部から軸方向にさらに延びるように台座部の円周方向の両側に設けられた２つの爪部と、複数の転動体を保持する複数のポケット部であって、各ポケット部が、隣接する台座部の間、および隣接する台座部の互いに向き合う爪部の間に形成された内面を含むポケット部とを有する転がり軸受において、台座部が、基部の内径面より内径の大きい内径面を有し、また転動体のピッチ円直径が、台座部の内径面の内径よりも大きいことを特徴とする転がり軸受が提供される。

環状の基部は台座部と軸方向反対側に底面を有しており、保持器は、この底面と台座部の内径面との間で貫通する孔部を有していることが好ましい。

あるいは保持器は、底面から台座部の内部まで延びる止まり孔を有していてもよい。

本発明によれば、保持器の台座部が基部の内径面より内径の大きい内径面を有しているので、すなわち基部の半径方向厚さが台座部の半径方向厚さより大きいので、保持器の剛性が確保され、ｄｍＮ値が５０万以上の超高速回転時であっても遠心力によって台座部が半径方向外側に開くよう変形することが防がれる。またこの構造ではポケットの内径側縁部とボールとの間に大きな隙間ができるため、保持器に過大な遠心力が発生しても当該ポケットとボールの接触または接触応力が抑制され、ひいては回転トルクの増大が抑制される。さらに、このような構造では軸受の内輪と保持器の内径面（台座部）の間により広い空間が確保されるため、この空間に比較的多くの潤滑剤を封入できて、その潤滑剤が外輪側へ移動することを防ぐので、軸受の焼き付きが防止される。

また本発明によれば、転動体のピッチ円直径が台座部の内径面の内径よりも大きいので、ｄｍＮ値が５０万以上の超高速回転時でも、ポケットを形成する台座部の内面（曲面）の縁部によって、転動体（例えばボール）は、台座部および爪部が遠心力によって外側に開くのを防止する。

底面と台座部の内径面との間で貫通するように保持器に設けた孔部は、保持器ひいては軸受の軽量化に寄与する。またそのような孔部はグリースホルダ（一定量の潤滑剤が貯蔵できる空間）として機能するので、潤滑剤が拡散することを防止するとともに、ｄｍＮ値が５０万以上の超高速回転時にも一定量の潤滑剤を保持し、ポケットへ潤滑剤を安定的に供給できる。そのため、使用中の潤滑剤切れを防止することを可能にするとともに、潤滑剤の過多による撹拌抵抗の低減も可能にし、回転トルクの増大を抑制することにも寄与する。さらに、万一の潤滑剤不足時には潤滑剤の供給場所としても機能し、軸受の焼き付き防止にも寄与する。
なお、上述したｄｍＮ値は当業者には周知の指標であり、転動体のピッチ円直径ｄｍ（ｍｍ）と回転数Ｎ（ｒｐｍ）を積算することによって求められる。

あるいは底面から台座部の内部まで延びる止まり孔を保持器に設けた場合には、保持器の各部分の外径寸法を薄くすることなく軽量化を図ることができ、同時に保持器自体の剛性も確保することができる。

本発明の一実施形態による転がり軸受の要部を示す拡大断面図である。 本発明の他の実施形態による転がり軸受の要部を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態による、貫通孔部を備えた保持器の全体斜視図である。 図３に示す保持器の平面図である。 図４の線Ａ−Ａに沿った、保持器の拡大断面図である。 本発明の他の実施形態による、止まり孔を備えた保持器の全体斜視図である。 図６に示す保持器の平面図である。 図７の線Ｂ−Ｂに沿った、保持器の拡大断面図である。 本発明における保持器とボールの位置関係を示す模式平面図である。 比較例における保持器とボールの位置関係を示す模式平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態による転がり軸受の要部を示す拡大断面図である。図１に示す転がり軸受（この場合は玉軸受）１００は、外周側に軌道面１１２を有する内輪１１０と、内周側に軌道面１２２を有する外輪１２０と、内外輪の軌道面間を転動する複数の転動体（この場合はボール）１３０とを有している。内輪１１０と外輪１２０の間には、複数のボール１３０の周方向間隔を保つための保持器１５０が設けられる。また、玉軸受１００の各側面には、グリスの漏れを防ぐように内輪１１０と外輪１２０の間にオイルシール１４０が取り付けられる。オイルシール１４０の外径側端部１４０ａは、外輪１２０の内周に形成されたオイルシール装着溝１２０ａに嵌合される。オイルシール１４０の内周側端部にはリップ１４０ｂが形成され、これは、内輪１１０の外周に形成されたシール溝１１０ａに接触している。

図３〜５は、図１に示す保持器１５０を説明するための図である。保持器１５０は、玉軸受１００の軸心を中心とする円環状の基部１６０と、基部１６０から軸方向に延びる複数（この場合は９個）の台座部１７０と、各台座部１７０の先端の周方向両側から延びる爪部１８０とを有する樹脂製の一体成型部品である。隣接する台座部１７０、１７０の間、および隣接する台座部の対向する爪部１８０、１８０の間に内面１７１を有するポケット２００が形成され、それによりボール１３０が受け入れられる。図１および２に示すように、環状の基部１６０は一方のオイルシール１４０に隣接して配置され、台座部１７０および爪部１８０は、他方のオイルシール１４０に向かって延びるように配置される。ポケット２００の内面１７１は、より詳細には、ボール１３０の外面に沿った曲面または内球面であり、それによりボール１３０は円滑にすべり回転できるように保持される。

台座部１７０の内周側には内径面１７０ａが形成され、その内径Ｄｓは、基部１６０の最も内側に位置する内径面１６０ａの内径Ｄｂよりも大きいことが、特に図５から理解される。なお、この台座部１７０の内径面１７０ａが削除されたような形状は、モールド成形（射出成形）の金型によって成形することができ、あるいは成形後の切削によって形成することもできる。

また保持器１５０には、台座部１７０の反対側に位置する基部１６０の底面１６０ｂから台座部１７０の内径面１７０ａまで延びるように貫通孔部１７２が形成されている。貫通孔部１７２は、基部１６０の底面１６０ｂに開口する底面開口１７２ａと、台座部１７０の内径面１７０ａに開口する側面開口１７２ｂとを有するが、台座部１７０の外周側には隔壁１７２ｃが形成されているため、台座部１７０の外周側には開口していない。このように貫通孔部１７２を設けることにより、台座部１７０を軽量化して、保持器が回転することで発生する遠心力を軽減し、台座部１７０および爪部１８０の変形を抑制することができる。また台座部１７０は、貫通孔部１７２が形成されてもこの隔壁１７２ｃによって爪部１８０が外周方向に倒れないよう剛性が保たれるので、爪部１８０の変形がやはり抑制される。さらに、この構成によれば、軸受が超高速回転した場合でも、軸受内に封入されたグリスなどの潤滑剤が遠心力によって外輪の内側に移動しにくいので、潤滑剤がポケットに保持され、焼き付きの発生などを抑制することができる。

図９は、図１に示す転がり軸受１００における保持器１５０とボール１３０の位置関係を示す。図示されるように、ボール１３０が保持器１５０に組み付けられたとき、ボール１３０のピッチ円直径ＰＣＤが台座部１７０の内径面１７０ａの内径Ｄｓより大きくなるよう構成されている。これにより、高速回転時の遠心力Ｆによって半径方向外側へ動いたポケット２００の内周側縁部Ｃがボール１３０に接触するように構成することができるので、台座部１７０および爪部１８０がそれ以上半径方向外側に広がり、焼き付きを生じることが防止される。

一方、図１０に示す比較例の保持器１５０'の場合、ボール１３０のピッチ円直径ＰＣＤが台座部の内径面の内径Ｄｓ'より小さいので、高速回転時の遠心力Ｆによって半径方向外側へ動いたポケットの内周側縁部Ｃ'はボール１３０と接触せず、台座部１７０および爪部１８０がそれ以上半径方向外側に広がることを防止できない。

図２は、本発明の第２の実施形態による転がり軸受の要部を示す拡大断面図である。基本的な構成は図１に示す軸受１００と同様であるが、保持器１１５０のみが図１に示された保持器１５０とは異なる。

保持器１１５０について、図６〜８を用いてより詳細に説明する。保持器１１５０もまた、玉軸受１００の軸心を中心とする円環状の基部１１６０と、基部１１６０から軸方向に延びる複数（この場合は９個）の台座部１１７０と、各台座部１１７０の先端の周方向両側から延びる爪部１１８０とを有する樹脂製の一体成型部品である。隣接する台座部１１７０、１１７０の間、および隣接する台座部の対向する爪部１１８０、１１８０の間に内面１１７１を有するポケット１２００が形成され、それによりボール１３０が受け入れられる。図１および６に示すように、環状の基部１１６０は一方のオイルシール１４０に隣接して配置され、台座部１１７０および爪部１１８０は、他方のオイルシール１４０に向かって延びるように配置される。ポケット１２００の内面１１７１は、より詳細には、ボール１３０の外面に沿った曲面または内球面であり、それによりボール１３０は円滑にすべり回転できるように保持される。

図８に示すように、台座部１１７０の内周側には内径面１１７０ａが形成され、その内径Ｄｓが、基部１１６０の最も内側に位置する内径面１１６０ａの内径Ｄｂよりも大きい点は、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態ではさらに、台座部１１７０の外周側の外径面１１７０ｃの外径Ｄｓｏが、基部１１６０の最も外側に位置する外径面１１６０ｃの外径Ｄｂｏよりも小さくなるよう、保持器１１５０の外周部の途中から爪部１１８０の先端までを削除されている。なお、この台座部１１７０の内径面１１７０ａおよび外径面１１７０ｃが削除されたような形状は、モールド成形（射出成形）の金型によって成形することができ、あるいは成形後の切削によって形成することもできる。

また図８に示すように、台座部１１７０の内周側の根本部分（基部１１６０側）には、傾斜面または傾斜曲面１１７０ｂが形成されており、台座部１１７０の内径面１１７０ａは基部１１６０の内径面１１６０ａまで徐々に同じ直径となるよう接続されている。この構成により、台座部１１７０の剛性をさらに高め、遠心力による変形を抑制することができる。

なお、爪部１１８０は根本部分から先端まで同じ厚み（半径方向厚さ）である。これは、爪部１１８０の変形がボール１３０によって抑制されるため、先細りにする必要がないためである。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、特に爪部１１８０の外径側に面取り（テーパー）を施してもよい。外輪１２０の軌道面１２２に接触する心配はないものの、これにより軽量化によって変形を抑制する効果を得ることができる。

また第２の実施形態による保持器１１５０には、基部１１６０の底面１１６０ｂに開口１１７２ａを有する止まり孔１１７２が形成されている。このように止まり孔１１７２を設けることにより、台座部１１７０を軽量化して遠心力を軽減し、台座部１１７０および爪部１１８０の変形を抑制することができ、また台座部１１７０は、内径側および外径側の両方に壁部を有することになるので、剛性が保たれ、爪部１１８０の変形が抑制される。さらに、この構成によれば、軸受が高速回転した場合でも、軸受内に封入されたグリスなどの潤滑剤が遠心力によって外輪の内側に移動しにくいので、潤滑剤がポケットに保持され、焼き付きの発生などを抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明はこれらに限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇で各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属することが理解されよう。

１００ 転がり軸受、玉軸受
１１０ 内輪
１１０ａ シール溝
１１２ 軌道面
１２０ 外輪
１２０ａ オイルシール装着溝
１２２ 軌道面
１３０ 転動体、ボール
１５０ 保持器
１４０ オイルシール
１４０ａ 外径側端部
１４０ｂ リップ
１６０ 円環状の基部
１６０ａ 内径面
１６０ｂ 底面
１７０ 台座部
１７０ａ 内径面
１７１ 内面
１７２ 貫通孔部
１７２ａ 底面開口
１７２ｂ 側面開口
１７２ｃ 隔壁
１８０ 爪部
２００ ポケット
１１５０ 保持器
１１６０ 円環状の基部
１１６０ａ 内径面
１１６０ｂ 底面
１１７０ 台座部
１１７０ａ 内径面
１１７０ｂ 傾斜面、傾斜曲面
１１７１ 内面
１１７２ 止まり孔
１１７２ａ 開口
１１８０ 爪部
１２００ ポケット

Claims (3)

1. 内輪と、外輪と、複数の転動体と、前記内輪および前記外輪の間で前記転動体を保持するための保持器とを有する転がり軸受であって、
   前記保持器が、環状の基部と、前記基部から軸方向に延びる複数の台座部であって、前記基部の円周方向に沿って配列された複数の台座部と、前記各台座部から軸方向にさらに延びるように前記台座部の円周方向の両側に設けられた２つの爪部と、前記複数の転動体を保持する複数のポケット部であって、前記各ポケット部が、隣接する前記台座部の間、および隣接する前記台座部の互いに向き合う前記爪部の間に形成される内面を含むポケット部とを有する転がり軸受において、
   前記台座部が、前記基部の内径面より内径の大きい内径面を有し、また前記転動体のピッチ円直径が、前記台座部の前記内径面の内径よりも大きいことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記基部は、前記台座部と軸方向反対側に底面を有し、前記保持器が、前記底面と前記台座部の前記内径面との間で貫通する孔部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記基部は、前記台座部と軸方向反対側に底面を有し、前記保持器が、前記底面から前記台座部の内部まで延びる止まり孔をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。