JP2009281399A - 深溝玉軸受用保持器及び深溝玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】組立て時及び高速回転時の係合部材の破損、摩耗、変形を抑制することが可能な深溝玉軸受用保持器及び深溝玉軸受を提供する。
【解決手段】深溝玉軸受用保持器は、それぞれ円環部３１、４１と、所定の間隔で配設された柱部３２、４２とを備えた合成樹脂製の第１及び第２の素子３０、４０と固定片５０からなる。第１の素子３０は、柱部３２に軸方向に貫通し、周方向一方に段部３７が形成された貫通孔３４を備え、第２の素子４０は、柱部４２の先端面４５に軸方向に突出した突起部４４を有し、突起部４４は段部３７と係合可能な鉤部４７を備える。第１の素子３０の段部３７と第２の素子４０の鉤部４７が係合した状態において、貫通孔３４の周方向他方には突起部４４との隙間を埋める固定片５０が挿入される。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、自動車のトランスミッションにおいて、高速運転される深溝玉軸受に用いられる深溝玉軸受用保持器及びこの深溝玉軸受用保持器が組み込まれた深溝玉軸受に関する。

一般に深溝玉軸受で使用される樹脂製保持器としては、例えば、図８に示す冠型保持器と呼ばれる保持器１０１がある。この保持器１０１は、合成樹脂の射出成形により形成されており、円環状のリム部１０２と、リム部１０２の軸方向端面に円周方向に所定の間隔を存して複数配置される柱部１０３と、柱部１０３、１０３間に互いに隣り合うように形成され、複数の玉を円周方向に略等間隔で転動可能に保持するポケット部１０４と、ポケット部１０４の内周面の円周方向両端部に形成される一対の爪部１０５ａ、１０５ｂと、一対の爪部１０５ａ、１０５ｂの各先端間に形成される開口部１０６と、を備える。そして、開口部１０６から玉を一対の爪部１０５ａ、１０５ｂを押し広げつつポケット部１０４に押し込むことによって、ポケット部１０４内に玉が微小なすきまを介して転動可能に保持される。

しかしながら、従来の深溝玉軸受に組み込まれているこの冠型保持器１０１は、玉案内方式の保持器であり、近年の高速回転化への対応により、ポケット内径側端部が玉１０７と接触し摩耗することで、図９に示すように、保持器開口部側の軸方向端部１０８に保持器１０１の回転による遠心力が働き、リム側の軸方向端部１０９を捩れ軸とした弾性あるいは塑性変形による捩れ変形が生じ、保持器外径面が外輪内径面と接触して保持器が摩耗したり、異状発熱やトルク増大などの問題が生じるおそれがあった。

この問題に対処するものとして、特許文献１には、図１０に示す保持器本体２０２のポケット開口側側面に、環状の蓋体２０３を連結することで合成を高めた保持器２０１が開示されている。保持器本体２０２と蓋体２０３との連結手段としては、保持器本体２０２の爪２０５、２０５間に連結脚２０６を形成し、その連結脚２０６に先端面で開口する係合凹部２０７を設け、蓋体２０３には係合軸部２０８を設け、その係合軸部２０８を係合凹部２０７に挿入する方法を採用することで両部材を連結している。

また、特許文献２には、図１１に示す同一形状の２枚の環状体３０２，３０３に係合爪３０４と係合孔３０５の双方を設けることで、２枚の環状体３０２，３０３を一体に固定する波型保持器３０１が開示されている。
実開平６−１６４８号公報 特開２００３−３４３５７号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の構造では、保持器をガタつきなく組み立てるには、少なくとも一方の部材を弾性変形させつつ他方の部材に押し込む必要がある。すなわち、上記特許文献１では係合凹部２０７を拡径して係合軸部２０８を挿入する必要があり、特許上記文献２では係合爪部３０４をつぶすように係合孔３０５に挿入する必要がある。したがって、弾性変形量を大きくすると、組み立て時に破損しやすくなり、また弾性変形量を小さいと係合力が低下してしまう。

また、軸受を高速回転させると、保持器２０１，３０１の振動により係合部が摩耗したり、遠心力や熱の影響で係合部材に変形や破損が発生するおそれがある。係合部材が破損したり係合力が低下すると、保持器２０１，３０１が分離し玉を保持できなくなるため軸受としての機能を損なう。

さらに、保持器の形状としては、従来の冠型保持器や波型保持器の場合、保持器の軸方向側に凹凸があるため軸受回転時に潤滑油の攪拌抵抗が大きくなり、軸受トルクが増大するという問題が発生する。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、組立て時及び高速回転時の係合部材の破損、摩耗、変形を抑制することが可能な深溝玉軸受用保持器及び深溝玉軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）円環部と、所定の間隔で配設された柱部とを備え、玉を保持するポケットが形成された深溝玉軸受用保持器であって、
前記柱部に軸方向に貫通し周方向一方に段部を備える貫通孔が形成された第１の素子と、
前記柱部の先端面に軸方向に突出した突起部を有し、前記突起部に前記段部と係合可能な鉤部を備えた第２の素子と、
前記第１の素子の前記段部と前記第２の素子の前記鉤部が係合した状態において、前記貫通孔の周方向他方に挿入された前記突起部との隙間を埋める固定片と、からなることを特徴とする深溝玉軸受用保持器。
（２）前記突起部を前記貫通孔に挿入する際、前記第１及び第２の素子のポケット面の位相が前記ポケットが形成される互いの位相からずれるように構成されたことを特徴とする（１）に記載の深溝玉軸受用保持器。
（３）上記ポケットが球面形状をなし、前記玉の径方向の位置決めを、前記玉と前記ポケットとの係合により行なうことを特徴とする（１）又は（２）に記載の深溝玉軸受用保持器。
（４）外輪と内輪を軌道輪として、保持器により複数個の玉を転動自在に保持している深溝玉軸受において、
前記保持器が、（１）〜（３）のいずれかに記載の深溝玉軸受用保持器であることを特徴とする深溝玉軸受。
（５）油潤滑で使用され、
前記外輪の両側面には、径方向に延びるシールド板が設置され、
前記シールド板の先端部と前記内輪との間には開口部を有することを特徴とする（４）に記載の深溝玉軸受。

本発明の深溝玉軸受用冠型保持器及び深溝玉軸受によれば、合成樹脂製の組み合わせ保持器にて、係合部である第２素子の鉤部と被係合部である第１素子の段部とを係合するに際し、係合部の弾性変形量を小さく又はなくすことができる。また、両素子が係合した状態において、貫通孔には突起部との隙間を埋める固定片が挿入され、固定片により両素子を一体に固定することで、両素子の係合力を高めることができる。これにより、軸受使用時における係合部の摩耗、変形、破断を抑制することができる。

以下、本発明に係る深溝玉軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である深溝玉軸受の要部縦断面図である。
図１に示すように、深溝玉軸受１０は、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、これら外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に設けられた複数の玉１３と、外輪１１の内周面と内輪１２の外周面との間に設けられて複数の玉１３を転動可能に保持する合成樹脂製の保持器２０と、外輪１１の内周面の軸方向両端部に設けられた溝１１ｂに固定された金属製のシールド板１４と、を備える。

図２に示す保持器２０は、第１素子３０と第２素子４０を軸方向に組み合わせてなる組み合わせ保持器であり、軸方向両側に円環部３１、４１を備え、円環部３１、４１の円周方向に間隔をあけて複数箇所から円環部３１、４１を互いに連接する複数の柱部２２と、を備える、いわゆる梯子型の保持器である。円周方向に隣り合う柱部２２、２２の対向面は、玉の転動面よりも僅かに大きい曲率半径を有する部分球状ポケット２５が形成され、保持器２０は玉１３とポケット２５の係合により軸方向及び径方向の位置決めがなされ、回転時に玉１３により案内される玉案内方式となっている。

保持器２０は樹脂により形成され、樹脂材料として、ポリアミド４６やポリアミド６６などのポリアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェレンサルサイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）などが例示される。また、上記樹脂に、例えば、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維状充填材を１０〜５０ｗｔ％程度適宜添加することによって、保持器２０の剛性および寸法精度を向上させることができる。

図３には、組み合わせ保持器の各構成要素の分解斜視図を示す。
保持器２０は円環状の第１素子３０と第２素子４０と複数の略直方体状の固定片５０からなり、第１素子３０及び第２素子４０はそれぞれ、円環部３１、４１と所定の間隔で配設され柱部２２を構成する柱部３２、４２とを備える。また、周方向に隣接する柱部３２、３２（４２，４２）間には、玉１３の外周にならう複数の半球状のポケット面３３（４３）を有している。

第１素子３０の各柱部３２と各柱部３２と連続する円環部３１には軸方向に貫通する貫通孔３４が設けられ、貫通孔３４を形成する周方向一方の壁部３６に段部３７が形成されている。したがって、第１素子３０の柱部先端側の開口面積よりも円環部側の開口面積の方が大きくなっている。

第２素子４０の各柱部４２の先端面４５には、周方向一方に偏寄した位置から軸方向に垂直に突き出した突起部４４が設けられ、突起部４４の先端にはその偏寄した方向と同じ方向に壁部４６から僅かに突出した鉤部４７が形成されている。突起部４４の周方向長さは、貫通孔３４の周方向長さより小さく、鉤部４７の周方向長さｔ（図４参照）は、段部３７の周方向長さと実質的に同じ長さとなっており、鉤部４７は、第２素子４０の突起部４４を第１素子３０の貫通孔３４に挿入後両素子３０、４０の位相を僅かにずらすことで、貫通孔３４の段部３７と係合するように構成されている。

固定片５０は、後述するように第２素子４０の鉤部４７と第１素子３０の段部３７が係合する際に、突起部４４の鉤部４７が形成された壁部４６とは反対側の壁部４８と貫通孔３４の段部３７が形成された壁部３６とは反対側の壁部３８との間に生じる周方向の隙間に埋設されるように、周方向及び径方向の長さや軸方向の長さが設定されている。なお、固定片５０は、第１素子３０及び第２素子４０との熱膨張差をなくすために、これらと同じ上述した樹脂材料により形成することが望ましい。

このように構成された第１素子３０、第２素子４０、固定片５０からなる保持器２０は、貫通孔３４、突起部４４、固定片５０の軸方向長さが実質的に等しく固定片５０の埋設時には、保持器２０の軸方向端面は実質的に面一となっており、また、貫通孔３４、突起部４４、固定片５０の径方向長さも実質的に等しく 貫通孔３４には周方向及び径方向において隙間なく突起部４４及び固定片５０が装着されるように構成されている。

次に図４を参照して、保持器２０の組み付け方法を説明する。
図４（ａ）に示すように、第１素子３０と第２素子４０を互いのポケット面３３、４３が対向するように配置し、少なくともいずれか一方を軸方向に移動して図４（ｂ）のように第１素子３０の柱部先端面３５と第２素子４０の柱部先端面４５を衝合させる。このとき、突起部４４の鉤部４７が設けられた側の壁部４６と貫通孔３３の段部３７が形成された側の壁部３６との間には、少なくとも鉤部４７の周方向長さｔの分だけ隙間が形成され、ポケット面３３、４３の位相がポケット２５が形成される互いの位相からずれている。続いて、第１素子３０と第２素子４０の少なくともいずれか一方を周方向に相対回転させて突起部４４の鉤部４７と貫通孔３４の段部３７を係合させ、図４（ｃ）のように第１素子３０と第２素子４０を軸方向に位置決めする。このとき、第１素子３０と第２素子４０のポケット面３３、４３の位相が合ってポケット２５が形成されるとともに、第１素子３０の壁部３８と突起部４４の壁部４８との間には周方向に所定の隙間が形成される。続いて、図４（ｄ）に示すように、その隙間に固定片５０を軸方向に沿って圧入し装着する。これにより、図４（ｅ）に示すように、第１素子３０と第２素子４０が周方向に位置決めされ、両素子３０、４０はガタつきなく一体に組み合わされる。

シールド板１４は、例えば、ＳＰＣＣ等の金属板材をプレス加工して、略円環状に形成したものであり、その外周部１４ａは、外輪１１の内周面の軸方向端部に設けられた溝１１ｂに圧入・固定され、その内周部１４ｂは、内輪１２の外周面と隙間を空けて配置されている。尚、シールド板１４は、金属製の芯材をゴム、合成樹脂等の弾性材で被覆して全体円環状に形成してもよい。

ここで、シールド板１４の内径は、保持器２０の内径と同一であって、玉のピッチ円直径より小径に設定され、シールド板１４の内周部１４ｂと内輪１２の外周面との間には、潤滑油の供給口又は排出口となる開口部が確保される。

上述のように構成された深溝玉軸受は、軸方向いずれか一方を潤滑油の供給側、他方を排出側に配置され、例えば、ハウジングに外輪１１が内嵌され、回転軸に内輪１２が外嵌されて、深溝玉軸受１０は自動車の変速機等の装置に組み込まれ、内輪１２と外輪１１との相対回転を自在とする。この際、各玉１３は、自転しつつ、内輪１２の周囲を公転する。また、保持器２０は各玉１３の公転速度と同じ速度で、内輪１２の周囲を回転する。

また、ハウジングと回転軸との間の空間は、潤滑油を供給・排出するための供給路及び排出路として作用する。そして、潤滑油が、潤滑油タンク（図示せず）から供給路を介して深溝玉軸受１０の側方から供給されると、潤滑油は、シールド板１４の内周部１４ｂと内輪１２の外周面との開口部から深溝玉軸受１０の内部に流入し、深溝玉軸受１０の回転に伴って攪拌される。

このとき、深溝玉軸受１０に供給された潤滑油は、遠心力により外径側に飛ばされ、外輪１１の両端部に設置したシールド板１４にて塞ぎ止められ、深溝玉軸受１０の内部は油浴状態となる。潤滑油は、外輪１１、内輪１２、玉１３、及び保持器２０の摺動面を潤滑した後、供給側の開口部とは反対側の開口部から排出路に排出される。

このように構成された深溝玉軸受１０は、合成樹脂製の保持器を使用しているため、保持器の慣性質量を十分に小さくでき、その分だけ、軸受の軽量化や回転速度の高速化を図ることができる。

また、保持器２０は第１素子３０と第２素子４０を少なくとも突起部４４の鉤部４７の周方向長さｔの分だけずらして突起部４４を貫通孔３４に挿入するため、突起部４４の弾性変形量を小さく、又はなくすことができる。

また、突起部４４を貫通孔３４に挿入した後、突起部４４の壁部４８と貫通孔３３の壁部３８の周方向隙間を埋める固定片５０を装着するため、両素子３０、４０の係合力を高めることができる。したがって、保持器２０の組み付け時及び高速回転時の係合部の破損を防止することができる。

さらに、保持器２０はいわゆる梯子型形状であるため、冠型や波型の保持器と比べて軸方向端面の凹凸が少なく、軸受回転時の攪拌抵抗を低減し、軸受トルクを低減することができる。

さらに、シールド板１４と内輪１２との間には、潤滑油の供給口又は排出口となる開口部を有しており、潤滑油の給排出性を損なうことがないため、潤滑油が滞留し続けることがなく、深溝玉軸受１０の昇温を抑制することができる。

さらに、シールド板１４を外輪１１の両側面に設け、シールド板１４の内径寸法を保持器の内径と同一とすることで、保持器２０と玉１３、及び保持器２０と外輪１１の摺動部には常に潤滑油が存在するため、摺動部の潤滑性が向上し、摩耗抑制や摩擦力低減の効果がある。

（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態である深溝玉軸受に組み込まれる保持器の説明図である。第２実施形態の深溝玉軸受は保持器の形状が異なる以外は第１実施形態の深溝玉軸受と同様であるため、保持器のみを図示して説明する。なお、図中、第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

保持器２０は、固定片５０’の一方の周方向端面に端面から突出する２つの爪部５１，５１を軸方向に並設し、固定片５０’の爪部５１，５１と対向する突起部４４の壁部４８に爪部５１，５１と噛み合う凹部４９、４９を並設している。これにより、固定片５０’と第２素子４０を確実に係合させることができ、固定片５０’が隙間から脱落するのを防止することができる。なお、爪部５１の形状や個数等は適宜変更することができる。

また、第１、第２実施形態において、固定片５０、５０’を第１素子３０と第２素子４０の隙間に圧入して装着したが、装着方法は圧入に限らず、接着により装着してもよい。さらに、固定片５０、５０’は全ての貫通孔３４に装着しなくてもよい。

（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態である深溝玉軸受の要部縦断面図である。第３実施形態の深溝玉軸受は内輪の形状及びシールド板の長さが異なる以外は第１実施形態の深溝玉軸受と同様である。なお、図中、第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

図６に示す第３実施形態の深溝玉軸受１０Ａは、潤滑油の供給口又は排出口となる開口部を確保するため、シールド板１４の内径は、保持器２０の内径と同一とする代わりに、内輪１２の軸方向両端部を切り欠いてテーパ面１２ｂを形成し、開口面積を大きくしている。これにより、潤滑油の給排出性を損なうことがないため、潤滑油が滞留し続けることがなく、深溝玉軸受１０Ａの昇温を抑制することができる。

（第４実施形態）
図７は本発明の第４実施形態である深溝玉軸受の要部縦断面図である。第４実施形態の深溝玉軸受は内輪の形状及びシールド板の長さが異なる以外は第１実施形態の深溝玉軸受と同様である。なお、図中、第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

図７に示す第４実施形態の深溝玉軸受１０Ｂは、潤滑油の供給口又は排出口となる開口部を確保するため、シールド板１４の内径は、保持器２０の内径と同一とする代わりに、内輪１２の軸方向両端部を切り欠いて段部１２ｃを形成し、開口面積を大きくしている。これにより、潤滑油の給排出性を損なうことがないため、潤滑油が滞留し続けることがなく、深溝玉軸受１０の昇温を抑制することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明の第１実施形態である深溝玉軸受の要部縦断面図である。 図１の深溝玉軸受に組み込まれる保持器の全体斜視図である。 図２の保持器の各構成要素の分解斜視図である。 保持器の組み付け方法を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態である深溝玉軸受に組み込まれる保持器の説明図である。 本発明の第３実施形態である深溝玉軸受の要部縦断面図である。 本発明の第４実施形態である深溝玉軸受の要部縦断面図である。 従来の転がり軸受用冠型保持器を示す斜視図である。 従来の転がり軸受用冠型保持器が組み込まれた転がり軸受の不具合を説明するための要部断面図である。 特許文献１に記載の転がり軸受用保持器の要部断面図である。 特許文献２に記載の組み合わせ保持器の要部断面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ，１０Ｂ 転がり軸受
１１ 外輪
１２ 内輪
１３ 玉
１４ シールド板
２０ 保持器
２５ ポケット
３０ 第１素子
３３ ポケット面
３４ 貫通孔
３７ 段部
４０ 第２素子
４３ ポケット面
４４ 突起部
４７ 鉤部
５０ 固定片

Claims (5)

1. 円環部と、所定の間隔で配設された柱部とを備え、玉を保持するポケットが形成された深溝玉軸受用保持器であって、
   前記柱部に軸方向に貫通し周方向一方に段部を備える貫通孔が形成された第１の素子と、
   前記柱部の先端面に軸方向に突出した突起部を有し、前記突起部に前記段部と係合可能な鉤部を備えた第２の素子と、
   前記第１の素子の前記段部と前記第２の素子の前記鉤部が係合した状態において、前記貫通孔の周方向他方に挿入された前記突起部との隙間を埋める固定片と、からなることを特徴とする深溝玉軸受用保持器。
2. 前記第２の素子の前記突起部を前記第１の素子の前記貫通孔に挿入する際、前記第１及び第２の素子のポケット面の位相が前記ポケットが形成される互いの位相からずれるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の深溝玉軸受用保持器。
3. 前記ポケットが球面形状をなし、前記玉の径方向の位置決めを、前記玉と前記ポケットとの係合により行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の深溝玉軸受用保持器。
4. 外輪と内輪を軌道輪として、保持器により複数個の玉を転動自在に保持している深溝玉軸受において、
   前記保持器が、請求項１〜３のいずれか１項に記載の深溝玉軸受用保持器であることを特徴とする深溝玉軸受。
5. 油潤滑で使用され、
   前記外輪の両端部には、径方向に延びるシールド板が設置され、
   前記シールド板の先端部と前記内輪との間には開口部を有することを特徴とする請求項４に記載の深溝玉軸受。

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