JP2010025199A

JP2010025199A - 冠型保持器

Info

Publication number: JP2010025199A
Application number: JP2008186168A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Aida; 友之合田; Mitsuru Ueda; 満上田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】潤滑油不足を解消することができ、玉を良好な状態で保持することができる冠型保持器を提供する。
【解決手段】玉軸受の複数の玉３を転動自在に保持すべく、軸方向一方側に開口しているポケット７が周方向に複数形成されている。ポケット７の内面９の少なくとも内周側部分に、潤滑油を溜めるための凹部７が複数形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、玉軸受用の冠型保持器に関する。

一般的な玉軸受として、外輪と、内輪と、外輪軌道面および内輪軌道面を転動する複数の玉と、これら複数の玉を転動自在として保持している合成樹脂製の冠型保持器（以下、保持器ともいう）とを備えたものがある。図６（ａ）は、従来の保持器４０の一部を示した斜視図であり、図６（ｂ）は、玉軸受内に取り付けられた状態にある従来の保持器４０の断面図である。図６（ａ）において、この保持器４０には、複数の玉４１を転動自在に保持するために、ポケット４２が周方向に等間隔で複数形成されている。ポケット４２は軸方向一方側（図６（ａ）では上方側）に開口して形成されている。また、ポケット４２が形成されている部分には、対向する対の爪部４３が設けられており、これら対の爪部４３によってポケット４２内に配置した玉４１が抜け出ることを防止している。

玉軸受が回転すると、これに伴って保持器４０も回転し、保持器４０に遠心力が作用する。特に玉軸受の回転数が高く（例えば内径３０ｍｍの玉軸受で３万ｒｐｍ）、高温（例えば１００℃）の環境で使用される場合、例えば、エンジンの補機用として使用される場合、保持器４０は合成樹脂製であって、保持器４０の爪部４３側は、環状となっている基部４６に比べて剛性が低い形状となっているため、前記遠心力により、図６（ｂ）の破線で示しているように、爪部４３側は径方向外方（外輪４９側）へ変形する。これに対し玉４１は玉軸受内でピッチ円上に配置されたままであることから、前記変形によって、両側の爪部４３それぞれの内周部４４は玉４１に接近しさらに局部的に接触し、両側の内周部４４によって、玉４１に形成されている油膜（潤滑油）が掻き取られるおそれがある。このため玉４１表面の潤滑油が不足し、玉軸受における潤滑状態が悪化し、玉軸受が焼き付くおそれがある。
そこで、このような問題点を解消するために、保持器のポケットを内径側へ向かって漸次広くなるように形成したものがある（特許文献１参照）。

特開２００１−１１６０５１号公報（図２参照）

特許文献１に記載の保持器によれば、潤滑油が内径側からポケットへ入りやすい構成となるが、玉を、主に保持器の外周側の部分で保持するため、当該外周側の部分が偏って摩耗するおそれがあり、また、ポケットの内面は、玉の外周面（球面）に沿った形状でないことから、保持器全体として玉を保持する機能が弱いという問題点がある。

そこで、本発明は、潤滑油不足を解消することができ、玉を良好な状態で保持することができる冠型保持器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための本発明の冠型保持器は、玉軸受の複数の玉を転動自在に保持すべく、軸方向一方側に開口しているポケットが周方向に複数形成された冠型保持器において、前記ポケットの内面の少なくとも内周側部分に、潤滑油を溜めるための凹部が複数形成されている。

本発明によれば、玉軸受が回転すると冠型保持器も回転し、冠型保持器に遠心力が作用する。この遠心力によって冠型保持器が変形することで、ポケットの内面の内の内周側部分が玉に接触したとしても、当該内周側部分に形成された凹部に潤滑油を溜めることができるので、この凹部内に溜められた潤滑油が玉との間に供給され、玉における潤滑油切れを防止することができる。さらに、前記遠心力によって、ポケットの内周側部分と玉とが接触したとしても、当該内周側部分に凹部が形成されていることから、玉との接触面積を減らすことができ、摩擦抵抗の増加を防止することができる。このように、玉との間の潤滑油切れを防止することができると共に、玉との間で生じる摩擦抵抗の増加を防止することができるので、玉を良好な状態で保持することができる。

また、前記ポケットの内面は、保持する前記玉を中心とし当該玉の半径よりも大きい半径を有する球面に沿って形成され、かつ、当該ポケットの内面は、前記玉の内の径方向外側の半球部の一部と対向する外周側球面と、当該玉の径方向内側の半球部の一部と対向する内周側球面とを有し、当該内周側球面の面積は当該外周側球面の面積よりも狭くなっているのが好ましい。
前記のとおり遠心力によって冠型保持器が変形すると、従来の保持器では、ポケットの内面の内周側部分は、玉と接近する方向へ変形するが、本発明によれば、内周側球面の面積を外周側球面の面積よりも狭くしているので、前記遠心力によって玉と接近する部分を減らすことができ、内周側球面によって潤滑油が掻き取られにくくすることができる。さらに、狭くする内周側球面に対して外周側球面を広くしていることで、ポケットの内面の総面積を確保しつつ、ポケットの内面は、保持する玉を中心としかつ当該玉よりも半径が大きい曲面に沿って形成されているので、玉をポケット内面の全体で保持することができ、玉を保持する機能の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、ポケットの内面の内周側部分に形成された凹部により、玉との間の潤滑油切れを防止することができると共に、玉との間で生じる摩擦抵抗の増加を防止することができるので、玉を良好な状態で保持することができる。この結果、玉軸受および冠型保持器の寿命が短くなることを防ぐことができる。

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は本発明の冠型保持器が取り付けられた状態にある玉軸受の断面図である。この玉軸受は、外輪１と、この外輪１と同心上に設けられている内輪２と、外輪１および内輪２の間に設けられた複数の玉３と、これら複数の玉３を等間隔で保持する冠型保持器４（以下、保持器４という）とを備えている。
外輪１の内周面に外輪軌道面１１が形成されており、内輪２の外周面に内輪軌道面１２が形成されている。複数の玉３それぞれの中心は、玉軸受の軸心Ｃを中心とする一つのピッチ円Ｐ上に配置されており、これらの玉３は、外輪軌道面１１および内輪軌道面１２を転動する。そして、保持器４は、ピッチ円Ｐ上にあるこれら複数の玉３を転動自在として保持している。なお、玉３は全て同じものである。

図２は保持器４の斜視図である。図１および図２に示しているように、保持器４には、複数（図例では１０個）の前記玉３を転動自在に保持するポケット７が周方向に複数（図例では１０個）形成されており、ポケット７は、軸方向の一方側（図１および図２では左側）に開口している。保持器４の全体形状は環状となっていて、いわゆる冠型として構成されている。また、保持器４は合成樹脂製である。複数の玉３それぞれを、ポケット７内に押し入れる際に、玉３によってポケット７の開口端１８ａ，１８ｂの間が弾性的に押し広げられる。

保持器４は、円環状の基部６と本体部８とを有している。本体部８は、ポケット７が形成されている部分であり、基部６は、外輪１と内輪２との間に設けられている複数の玉３よりも軸方向の他方側（図１および図２では右側）に配置されている部分である。本体部８は、柱部１４を周方向に複数有していて、各柱部１４は環状の基部６から軸方向の一方側（図２では左側）へ突出している。そして、周方向に隣り合う柱部１４間が前記ポケット７となる。柱部１４それぞれの軸方向の一方側には、対の爪部１７ａ，１７ａ（１７ｂ，１７ｂ）が当該一方側へさらに突出して設けられている。そして、ポケット７を挟んで対向する爪部１７ａ，１７ｂが、当該ポケット７内に配置した玉３が抜け出ることを防止する。爪部１７ａ，１７ｂの内面側の先端がポケット開口端１８ａ，１８ｂとなる。

図３は、保持器４のポケット７およびその周辺部を、ポケット７の開口部側から見た拡大図であり、図４はその断面図（図３のＩＶ矢視の断面図）である。ポケット７の内面（以下、ポケット内面９という）は、一点Ｃ０を中心とし、玉３の曲率半径ｒ１よりも若干大きな曲率半径ｒ２を有する球面に沿った形状である。保持器４が回転していない状態で、ポケット７の前記一点（ポケット７の中心点）Ｃ０は、ピッチ円Ｐ上に配設され、ポケット７に転動自在として収容させた玉３の中心点と一致する。

図４において、本発明の保持器４では、各ポケット内面９の少なくとも内周側部分に凹部１０が複数形成されている。ポケット内面９について、および、凹部１０の位置について具体的に説明すると、各ポケット内面９は、その全ての範囲において、（前記のとおり）保持する玉３を中心としかつ当該玉３の半径よりも僅かに大きい半径を有する球面に沿って形成されている。そして、このポケット内面９は、玉３の内のピッチ円Ｐよりも外周側（径方向外側）の半球部３ａの一部と対向する外周側球面２１と、当該玉３のピッチ円Ｐよりも内周側（径方向内側）の半球部３ｂの一部と対向する内周側球面２２とを有している。これら外周側球面２１および内周側球面２２によって、一つのポケット内面９が構成されている。そして、このポケット内面９の内の内周側球面２２に、前記凹部１０が形成されている。

凹部１０は、ポケット内面９の内周側縁部に並んで形成されている。各凹部１０は、玉３（半球部３ｂ）に向かって開口している凹溝からなり、溝方向は保持器４の外周側へ向かう方向である。凹部（凹溝）１０の内径側端部１０ｂは、保持器内周面３１で開口しているが、凹部（凹溝）１０の外径側端部１０ａは、前記外周側球面２１まで達しておらず、前記内周側球面２２の範囲内に存在している。また、図４において、複数の凹部１０が内周側球面２２に並んで設けられているが、この内周側球面２２の内の少なくとも前記爪部１７ａ（１７ｂ）の内面に、凹部１０は形成されていればよい。なお、図４の形態では、柱部１４の内面にも、凹部１０が形成されている。

また、本発明の保持器４は、当該保持器４の板厚中心線Ｑ（図３参照）が、玉３のピッチ円Ｐに対して外周側に位置ずれしている。すなわち、図３において、玉３のピッチ円Ｐから保持器内周面３１までの距離ａは、ピッチ円Ｐから保持器外周面３２までの距離ｂよりも小さく設定されている（ａ＜ｂ）。この構成により、ポケット内面９の内の内周側球面２２の面積は、外周側球面２１の面積よりも狭くなり、また、ポケット開口端１８ａ，１８ｂにおいて、内径側の開口寸法Ｅは、外径側の開口寸法Ｆよりも大きくなっている（Ｅ＞Ｆ）。

この実施の形態によれば、玉軸受が回転すると保持器４も回転し、保持器４に遠心力が作用する。この遠心力によって、保持器４が外周側へ変形することでポケット内面９の内周側球面２２が玉３に接触したとしても、当該内周側球面２２に形成された凹部１０に、玉軸受内に供給されている潤滑油（グリース）を溜めることができるので、この凹部１０内に溜められた潤滑油が玉３との間に供給され、玉３における潤滑油切れを防止することができる。さらに、前記遠心力によって、ポケット内面９の内周側球面２２と玉３とが接触したとしても、当該内周側球面２２には凹部１０が形成されていることから、玉３との接触面積を減らすことができ、摩擦抵抗の増加を防止することができる。このように、玉３との間の潤滑油切れを防止することができると共に、玉３との間で生じる摩擦抵抗の増加を防止することができるので、玉３を良好な状態で保持することができる。

図６（ａ）に示しているように、従来の保持器４０では、ポケット内面の内周側部分は、径方向外側を向く部分５０を広く有しているため、遠心力によって保持器４０が拡径するように変形すると、この径方向外側を向く部分５０は玉４１と接近するが（接触しようとするが）、本発明の前記実施形態によれば（図３参照）、内周側球面２２の面積を外周側球面２１の面積よりも狭くしていることで、径方向外側を向く部分は狭く（ほとんど無く）、遠心力によって玉３と接近する部分を減らすことができ、ポケット７の内周側球面２２によって潤滑油が掻き取られにくくすることができる。
さらに、狭くする内周側球面２２に対して外周側球面２１を広くしていることで、ポケット内面９の総面積を確保しつつ、ポケット内面９は、保持する玉３を中心としかつ当該玉３よりも半径が僅かに大きい曲面に沿って形成されているので、玉３をポケット内面９の全体で保持することができ、玉を保持する機能の低下を防ぐことができる。

以上より、玉軸受が高速で回転（例えば内径３０ｍｍの玉軸受で３万ｒｐｍ）し、高温（例えば１００℃）の環境で使用される場合であっても、従来のように（図６参照）、対の爪部４３の内周部４４が玉４１に局部的に接触し、玉４１に形成されている油膜が掻き取られ、玉軸受における潤滑状態が悪化することを防止することができる。この結果、本発明によれば、保持器４が局部的に摩耗したり玉軸受が焼き付いたりするのを防止することができ、玉軸受および保持器４の寿命が短くなることを防ぐことができる。

また、本発明の冠型保持器は、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良い。本発明では、ポケット内面９の内周側部分（内周側球面２２）に凹部１０が複数形成されている場合を説明したが、この凹部１０は、ポケット内面９の少なくとも内周側部分（内周側球面２２の一部）に形成されていればよく、（図示しないが）凹部１０（凹溝）は、内周側球面２２から外周側球面２１の一部にまで延びて形成されていれもよい。この場合、（図３と図４を参考にして説明すると）凹部（凹溝）１０の内径側端部１０ｂは、前記実施形態と同様に、保持器内周面３１で開口しており、外径側端部１０ａは、前記保持器外周面３２まで達しておらず、前記外周側球面２１の途中部に存在している。

また、前記凹部１０を凹溝によって構成する以外として、図５に示しているように、凹部１０をスリットによって構成してもよい。つまり、スリットである凹部１０は、保持器内周面３１で開口していると共に、爪部１７ａ（１７ｂ）をポケット７の内外で貫通している。なお、図５では、ポケット内面９の内の爪部１７ａ（１７ｂ）の内面に形成されている凹部１０が、スリットによって構成されていて、ポケット内面９の内の柱部１４の内面に形成されている凹部１０は、凹溝によって構成されている。

本発明の冠型保持器が取り付けられた状態にある玉軸受の断面図である。保持器の斜視図である。保持器のポケットおよびその周辺部を、ポケットの開口部側から見た拡大図である。図３のＩＶ矢視の断面図である。他の実施形態の冠型保持器の断面図である。従来の保持器の説明図である。

符号の説明

３玉
３ａ径方向外側の半球部
３ｂ径方向内側の半球部
４冠形保持器
７ポケット
９ポケット内面
１０凹部
２１外周側球面
２２内周側球面

Claims

玉軸受の複数の玉を転動自在に保持すべく、軸方向一方側に開口しているポケットが周方向に複数形成された冠型保持器において、
前記ポケットの内面の少なくとも内周側部分に、潤滑油を溜めるための凹部が複数形成されていることを特徴とする冠型保持器。
前記ポケットの内面は、保持する前記玉を中心とし当該玉の半径よりも大きい半径を有する球面に沿って形成され、かつ、当該ポケットの内面は、前記玉の内の径方向外側の半球部の一部と対向する外周側球面と、当該玉の径方向内側の半球部の一部と対向する内周側球面とを有し、当該内周側球面の面積は当該外周側球面の面積よりも狭くなっている請求項１に記載の冠型保持器。