JP2008232420A - ラジアル玉軸受用保持器及びラジアル玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器のポケットと玉との間で潤滑剤の膜切れを抑え、保持器からの騒音を抑制し、回転トルクを小さくできるようにしたラジアル玉軸受用保持器及びラジアル玉軸受を提供する。
【解決手段】このラジアル玉軸受用保持器２０は、ラジアル玉軸受の軌道面間に配置される複数の玉を転動自在に保持するために全体を円環状に形成して円周方向の複数箇所にポケット１８を設け、ポケットの凹面部に曲線状の溝３０を設けたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラジアル玉軸受の軌道面間に配置される複数の玉を転動自在に保持するラジアル玉軸受用保持器及びラジアル玉軸受に関する。

ラジアル玉軸受は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が、このラジアル玉軸受の従来例の概略的構成を図４に示す（下記特許文献１，２，３参照）。図４のラジアル玉軸受１０は、外周面に内輪軌道面１を形成した内輪２と、内周面に外輪軌道面３を形成した外輪４とを同心的に配置し、内輪軌道面１と外輪軌道面３との間に複数個の玉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５に図４の保持器６の斜視図を示す。

図５に示すように、保持器６は、円環状の冠型に構成されており、樹脂から射出成形により製造され、従来の金属からプレス成形で製造された波型保持器の代わりに用いられるようになっている（下記特許文献１，２，３参照）。図５の冠型保持器６は、円環状の主部１７の円周方向の複数個所に玉５（図４）を転動自在に保持するように設けられたポケット１８と、ポケット１８の両側に設けられた弾性変形可能な爪状の一対の弾性片（爪状部）１６ａ、１６ｂと、を複数組有する。各ポケット１８は、主部１７に互いに間隔をあけて配置された一対の弾性片１６ａ、１６ｂの片側面と、一対の弾性片１６ａと１６ｂとの間に設けられた凹面部１９と、からほぼ全体が球面状に構成されている。各ポケット１８の図の上部には一対の弾性片１６ａ、１６ｂ間に開口部Ｔが形成される。

図５の冠型保持器６を用いて図４のようなラジアル玉軸受を組み立てる場合、玉５を、ポケット１８の一対の弾性片１６ａ、１６ｂの先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げて弾性片１６ａ、１６ｂの間の開口部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６は各ポケット１８内に各玉５を抱き込むことで、玉５を内輪軌道面１と外輪軌道面３との間（図４）で転動自在に保持する。

上述のように、従来のラジアル玉軸受の保持器は、金属製の波型保持器やポケットが単一の球面で成形された樹脂製の円環状の冠型保持器が使われることが一般的であった。
特許第３７４４６６３号公報 特許第３０３５７６６号公報 特開２００５−１３３８９３号公報

図４のようなラジアル玉軸受は軸受内部に潤滑剤が充填されて使用されるが、この使用中に図４，図５の保持器６の各ポケット１８と玉５との間に潤滑剤が供給されて潤滑剤の膜が形成される。しかし、ポケット１８と玉５との間に潤滑剤が充分に供給されず潤滑剤の膜の形成が不充分になって、いわゆる油膜切れが生じてしまうと、保持器から騒音が発生したり、回転トルクが大きくなってしまうという問題が生じてしまう。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、保持器のポケットと玉との間での潤滑剤の膜切れを抑え、保持器からの騒音を抑制し、回転トルクを小さくできるようにしたラジアル玉軸受用保持器及びラジアル玉軸受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、本発明によるラジアル玉軸受用保持器は、ラジアル玉軸受の軌道面間に配置される複数の玉を転動自在に保持するために全体を円環状に形成して円周方向の複数箇所にポケットを設けたラジアル玉軸受用保持器であって、前記ポケットの凹面部に曲線状の溝を設けたことを特徴とする。

このラジアル玉軸受用保持器によれば、ラジアル玉軸受に用いられたとき、ポケットの凹面部に設けられた曲線状の溝により潤滑剤溜まりの効果を得ることができるので、保持器のポケットと玉との間での潤滑剤の膜切れを抑え、保持器からの騒音を抑制し、回転トルクを小さくできる。

上記ラジアル玉軸受用保持器において前記曲線状の溝の少なくとも一端が前記円環状の保持器の外周部と内周部の少なくともいずれか一方に交差していることが好ましく、この溝の一端からポケットと玉との間に潤滑剤を供給できるので、潤滑剤の膜切れを効果的に抑えることができる。

また、前記曲線状の溝は、前記ポケットの開口部と略対向する前記凹面部の底面またはその近傍にスパイラル状に形成されていることが好ましく、このスパイラル状の溝を通して凹面部の底面の略中心まで潤滑剤を供給できるので、潤滑剤の膜切れを効果的に抑えることができる。

また、前記曲線状の溝は、前記開口部に向けて大径状に形成され、前記溝の両端で前記円環状の保持器の外周部と内周部に交差していることが好ましく、この開口部に向けて大径状に形成された溝の両端からポケットと玉との間に潤滑剤を供給できるので、潤滑剤の膜切れを効果的に抑えることができる。

この場合、前記大径状に形成された溝は同心円状に複数本形成されていることが好ましい。

本発明によるラジアル玉軸受は、外周面に内輪軌道面を有する内輪と内周面に外輪軌道面を有する外輪とを互いに同心に配置し、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に、上述のラジアル玉軸受用保持器を用いて複数の玉を保持したことを特徴とする。

このラジアル玉軸受によれば、上述のラジアル玉軸受用保持器を用いているので、保持器のポケットの凹面部に設けられた曲線状の溝により潤滑剤溜まりの効果を得ることができる。このため、保持器のポケットと玉との間での潤滑剤の膜切れを抑え、保持器からの騒音を抑制し、回転トルクを小さくできる。

上記ラジアル玉軸受において前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面の少なくとも一方の溝半径（ｒ’）と前記玉の直径（Ｄ）との半径比（ｒ’／Ｄ）が５２％以下であることが好ましい。これにより、内輪軌道面及び／又は外輪軌道面において玉と接触する面積が大きくなり、軌道面の溝上の応力が小さくなるので、軸受の高負荷化を実現できる。

また、軸受内部に潤滑剤としてグリースを充填し、前記グリースの調度が２００乃至２８０の範囲内にあることが好ましい。

本発明のラジアル玉軸受用保持器及びラジアル玉軸受によれば、保持器のポケットと玉との間での潤滑剤の膜切れを抑え、保持器からの騒音を抑制し、回転トルクを小さくできる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

〈第１の実施の形態〉
図１は第１の実施の形態による円環状の冠型保持器を示す斜視図である。図２は図１の冠型保持器の要部を上面からみた図である。図３は図１の冠型保持器の要部を半径方向から見た図である。

図１〜図３の本実施の形態による保持器２０は、全体を円環状に形成して円周方向に複数のポケット１８を設けた冠型保持器であり、全体形状が図５の保持器と略同一であり、図４のようなラジアル玉軸受に用いられるので、図５と対応する部分には同じ符号を付してその説明を省略する。

図１に示すように保持器２０は、外周部２７と内周部２８との間の円環状の主部１７の円周方向に等間隔に形成された複数のポケット１８を備え、図３のように、玉５を保持し拘束するためにポケット１８の全体形状を、図の下方の底部が玉５の中心Ｏを中心とした半径ｒ１（ｒ１＞ｒ（ｒ：玉５の半径））を有する球状凹面部２１であり、開口部Ｔのある上方部分が玉５の中心Ｏを中心とした半径ｒ２（ｒ２＞ｒ）を有する球状凹面部２３，２３であり、球状凹面部２１と球状凹面部２３，２３との各中間部分が玉５の転動中心軸ｖを中心としたアキシャル円筒状凹面部２２，２２であるように構成したものである。

なお、図３の破線のように、球状凹面部２１について半径ｒ１の中心を玉５の中心ＯからＯ１にずらして半径ｒ１を大きくするとともに、球状凹面部２３について半径ｒ２の中心を玉５の中心ＯからＯ２にずらして半径ｒ２を大きくしてもよい。

保持器２０は、図１，図３のように、開口部Ｔ近傍の弾性片１６ａ，１６ｂの各上部から小突起状に小突起部２９ａ，２９ｂが突き出ている。

図１〜図３のように、保持器２０の各ポケット１８の凹面部には、曲線状の溝３０が形成されている。曲線状の溝３０は、図２のハッチングで示すように、図１，図３の開口部Ｔと略対向する底面側の球状凹面部２１の中心部２１ａ（図３の玉５の転動中心軸ｖが通る）近傍にスパイラル状に形成されて底面の中心部２１ａ近傍から開口部Ｔ側に向けて次第に大径になるスパイラル状溝３１と、球状凹面部２１の上部から開口部Ｔに向けて球状凹面部２１，アキシャル円筒状凹面部２２，球状凹面部２３に形成された複数の大径状溝３２と、から構成される。

スパイラル状溝３１は、中心部２１ａ近傍から次第に大径になるようにスパイラル状になって、その端部３１ａで保持器２０の内周部２８に達して交差し、溝３１が端部３１ａで内周部２８の周面に露出する。このため、ポケット１８と玉５との間のスパイラル状溝３１に内周部２８から端部３１ａを通して底面の中心部２１ａ近傍まで潤滑剤の供給が可能となり、また、スパイラル状溝３１に潤滑剤を溜めておく潤滑剤溜まりの効果を得ることができる。

また、複数の大径状溝３２は、中心部２１ａを略中心とする同心円状に構成されており、その両端部３２ａ，３２ｂが保持器２０の外周部２７及び内周部２８に達して交差し、溝３２が両端部３２ａ，３２ｂで外周部２７及び内周部２８の各周面に露出する。このため、ポケット１８と玉５との間の各大径状溝３２に外周部２７及び内周部２８から両端部３２ａ，３２ｂを通して潤滑剤の供給が可能となり、また、大径状溝３２に潤滑剤を溜めておく潤滑剤溜まりの効果を得ることができる。

なお、大径状溝３２は、図２のポケット１８のスパイラル状溝３１の端部３１ａから更にスパイラル状に延びた延長線上の溝としてもよく、この場合も、各大径状溝３２は略同心円状の溝となる。

なお、図１〜図３のような曲線状の溝３０が形成されたポケット１８を有する保持器２０は、成形金型を用いて樹脂から射出成形で成形することができ、成形金型のポケット１８に対応する部分に溝３０に対応する小突起部を形成することで、ポケット１８に曲線状の溝３０を形成できる。

図１〜図３の保持器２０は図４と同様のラジアル玉軸受に用いることができ、かかるラジアル玉軸受において、内輪軌道面１と外輪軌道面３との間に保持器２０を用いて複数の玉５を複数のポケット１８に保持し、軸受内部にグリース等の潤滑剤が充填される。

以上のように、図１〜図３の保持器２０を図４と同様のラジアル玉軸受に用いることで、保持器２０のポケット１８の凹面部２１，２２，２３に設けられた曲線状の溝３０のスパイラル状溝３１及び大径状溝３２において、それらの端部３１ａ，３２ａ，３２ｂから潤滑剤が供給でき、玉５とポケット１８との間に潤滑剤を供給し易くなるとともに潤滑剤溜まりの効果を得ることができる。このため、ポケット１８と玉５との間で潤滑剤の膜の形成が軸受回転中に途切れてしまう潤滑剤の膜切れを効果的に抑えることができ、保持器２０から発生する騒音を抑制でき、回転トルクを小さくできる。

また、大径状溝３２では両端部３２ａ、３２ｂが外周部２７及び内周部２８の各周面に露出するので、軸受の回転方向に係わらず効率的に潤滑剤を供給することができる。

〈第２の実施の形態〉
図７は第２の実施の形態によるラジアル玉軸受（半径比が５２％以下の場合の各軌道輪と玉を示す）の断面図（ａ）及び従来のラジアル玉軸受（半径比が５２％を超えた場合の各軌道輪と玉を示す）の断面図（ｂ）である。なお、図７では、説明の便宜上、保持器の図示を省略している。

図１〜図３の保持器２０は複数の玉５を各ポケット１８に保持してラジアル玉軸受に組み込まれる。すなわち、図７（ａ）に示すように、本実施の形態によるラジアル玉軸受５０は、外輪軌道面５１を有する外輪４と、内輪軌道面５２を有する内輪２と、複数個の玉５と、各玉５を各ポケット１８内に転動自在に均等位置に保持する保持器２０と、を備え、内輪軌道面５２と外輪軌道面５１との間に複数個の玉５を転動自在に配置したものである。

また、図７（ａ）のラジアル玉軸受５０において、内輪２の内輪軌道面５２は、溝半径ｒ５２を有する溝状となっており、溝半径ｒ５２と玉５の直径Ｄとの半径比 （ｒ５２／Ｄ）が５２％以下である。同様に、外輪４の外輪軌道面５１は、溝半径ｒ５１を有する溝状となっており、溝半径ｒ５１と玉５の直径Ｄとの半径比 （ｒ５１／Ｄ）が５２％以下である。

上述のように、本実施の形態によるラジアル玉軸受５０では、内輪２の内輪軌道面５２の溝半径ｒ５２及び外輪４の外輪軌道面５１の溝半径ｒ５１と玉５の直径との各半径比（ｒ５２／Ｄ，ｒ５１／Ｄ）を、図７（ｂ）のような従来の場合に適用される５２％よりも小さくすることで、玉５が接触する軌道面５１，５２の溝上の応力を小さくしている。

すなわち、図７（ｂ）の場合は内輪軌道面１の溝半径ｒ１１と玉５の直径Ｄとの半径比 （ｒ１１／Ｄ）が５２％を超え、同様に外輪軌道面３の溝半径ｒ１３と玉５の直径Ｄとの半径比 （ｒ１３／Ｄ）が５２％を超える。このため、各軌道面１，３において玉５と接触する面積が小さくなることから、各軌道面１，３の溝上の応力が大きくなってしまうのに対し、本実施の形態の図７（ａ）によれば、各半径比（ｒ５２／Ｄ，ｒ５１／Ｄ）が５２％以下であり、内輪軌道面５２及び外輪軌道面５１において玉５と接触する面積が大きくなることから、軌道面５１，５２の溝上の応力が小さくなる。このため、本実施の形態のラジアル玉軸受５０は、適用される軸受装置において高い負荷が可能となって高負荷化を達成できる。

なお、上述の各半径比（ｒ５２／Ｄ，ｒ５１／Ｄ）は、５０％以上であることが好ましい。

図７（ａ）のラジアル玉軸受５０は、その軸受内部に潤滑剤が充填されて使用されるが、潤滑剤としてグリースを用いることが好ましく、この場合、グリースの調度（グリースの粘度を示す指標）が２００乃至２８０の範囲内にあることが好ましい。このように比較的硬いグリースを潤滑剤として使用する場合、保持器のポケット形状が単一の球面状である場合、軸受使用中にグリースがポケットから一度外に押し出されると、なかなかポケット内に戻り難く、保持器において潤滑不良が発生し易くなってしまうが、本実施の形態のラジアル玉軸受５０によれば、図３のように保持器２０のポケット１８と玉５との間において、球状凹面部２１と円筒状凹面部２２，２２との境界近傍及び円筒状凹面部２２，２２と球状凹面部２３，２３との境界近傍にグリース溜まり部Ａ，Ｂがそれぞれ形成され、グリースがスパイラル状溝３１及び大径状溝３２さらにグリース溜まり部Ａ，Ｂに保持され、ポケット１８から外に押し出され難くなり、また、外に押し出されてもポケット１８内に戻り易くなるから、グリースによる潤滑性能を発揮し維持することができる。

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図３の保持器のポケット１８及びその周囲の構成を、図６の保持器２０Ａのようにしてもよい。すなわち、図６のように、ポケット１８の凹面部のほぼ全体を、半径ｒ３（ｒ３＞ｒ）の単一の球状凹面部２５とし、球状凹面部２５に図２のような曲線状の溝３０を形成する。また、弾性片１６ａ，１６ｂから突き出た図３の小突起部を省略してもよい。

なお、曲線状の溝３０は比較的幅狭で浅く構成されてよいが、溝３０の幅及び深さの少なくともいずれかを変更することで、潤滑剤溜まりの容量を調整することができる。

また、図２の曲線状の溝３０は、底面付近においては、例えば、スパイラル状溝３１ではなく、略同心円状に略弧状や略長円状等の溝から構成されてもよい。

第１の実施の形態による円環状の冠型保持器を示す斜視図である。 図１の冠型保持器の要部を上面からみた図である。 図１の冠型保持器の要部を半径方向から見た図である。 従来のラジアル玉軸受の内部構成を概略的に示すために一部を破断した斜視図である。 図４のラジアル玉軸受に配置可能な従来の樹脂製の冠型保持器を示す斜視図である。 図３のポケット形状を変えた別の冠型保持器の要部を半径方向から見た図である。 第２の実施の形態によるラジアル玉軸受（半径比が５２％以下の場合の各軌道輪と玉を示す）の断面図（ａ）及び従来のラジアル玉軸受（半径比が５２％を超えた場合の各軌道輪と玉を示す）の断面図（ｂ）である。

符号の説明

２ 内輪
４ 外輪
５ 玉
５０ ラジアル玉軸受
５１ 外輪軌道面
５２ 内輪軌道面
１８ ポケット
１９ 凹面部
２０，２０Ａ ラジアル玉軸受用保持器、保持器
２１ 球状凹面部
２１ａ 中心部
２２ アキシャル円筒状凹面部
２３ 球状凹面部
２５ 球状凹面
２７ 外周部
２８ 内周部
３０ 曲線状の溝
３１ スパイラル状溝
３１ａ スパイラル状溝の端部
３２ 大径状溝
３２ａ，３２ｂ 両端部
Ｔ 開口部
ｖ 転動中心軸
Ｄ 玉５の直径
ｒ５２ 内輪軌道面５２の溝半径
ｒ５１ 外輪軌道面５１の溝半径
Ａ，Ｂ グリース溜まり部

Claims (8)

1. ラジアル玉軸受の軌道面間に配置される複数の玉を転動自在に保持するために全体を円環状に形成して円周方向の複数箇所にポケットを設けたラジアル玉軸受用保持器であって、
   前記ポケットの凹面部に曲線状の溝を設けたことを特徴とするラジアル玉軸受用保持器。
2. 前記曲線状の溝の少なくとも一端が前記円環状の保持器の外周部と内周部の少なくともいずれか一方に交差している請求項１に記載のラジアル玉軸受用保持器。
3. 前記曲線状の溝は、前記ポケットの開口部と略対向する前記凹面部の底面またはその近傍にスパイラル状に形成されている請求項１または２に記載のラジアル玉軸受用保持器。
4. 前記曲線状の溝は、前記開口部に向けて大径状に形成され、前記溝の両端で前記円環状の保持器の外周部と内周部に交差している請求項１，２または３に記載のラジアル玉軸受用保持器。
5. 前記大径状に形成された溝は同心円状に複数本形成されている請求項４に記載のラジアル玉軸受用保持器。
6. 外周面に内輪軌道面を有する内輪と内周面に外輪軌道面を有する外輪とを互いに同心に配置し、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受用保持器を用いて複数の玉を保持したことを特徴とするラジアル玉軸受。
7. 前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面の少なくとも一方の溝半径（ｒ’）と前記玉の直径（Ｄ）との半径比（ｒ’／Ｄ）が５２％以下である請求項６に記載のラジアル玉軸受。
8. 軸受内部に潤滑剤としてグリースを充填し、
   前記グリースの調度が２００乃至２８０の範囲内にある請求項６または７に記載のラジアル玉軸受。

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