JP2012031914A - 玉軸受用保持器および玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑材の剪断抵抗を起因とするトルクを容易に低減させる。
【解決手段】 円環状をなす主部５ａと、その主部５ａの軸方向片面の円周方向に互いに間隔をあけて軸方向に突設された複数対の爪部５ｂとからなり、各対の爪部５ｂ間に凹設されて外径側と内径側とに開口した凹状のポケット５ｃを備え、そのポケット５ｃで玉４を転動自在に保持する冠形状の玉軸受用保持器５であって、ポケット５ｃのエッジ部５ｄ，５ｅを、玉４との線接触により潤滑材を掻き取る掻き取り機構とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、玉を転動自在に保持する合成樹脂製の玉軸受用保持器、およびその保持器を外輪および内輪間に組み込んだ玉軸受に関する。

自動車の電装部品や補機部品、例えばファンカップリング装置、オルタネータ、アイドラプーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、電動ファンモータ等に組み込まれる転がり軸受としては、エンジン出力で回転駆動する回転軸を静止部材に回転自在に支持するために、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受などの密封型玉軸受が広く使用されている。

この種の玉軸受は、外周面に内側転走面が形成された内輪と、その内輪の外側に配置され、内周面に外側転走面が形成された外輪と、内輪の内側転走面と外輪の外側転走面との間に転動自在に介在された複数の玉と、内輪と外輪との間に配され、各玉を円周方向等間隔に保持する保持器と、内輪と外輪間に形成された環状空間に配され、その環状空間を密封するシール部とで主要部が構成されている。

この玉軸受では、外輪あるいは内輪のいずれか一方がハウジングなどの静止部材に装着され、他方がエンジン出力で回転駆動する回転軸に装着される。また、内外輪間の環状空間にグリース等の潤滑材を封入することにより、保持器のポケット内で玉がスムーズに転動するようにしている。

この玉軸受に組み込まれる保持器としては、その形状を軸方向で対称としたものが種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。これら特許文献１，２に開示された保持器は、軸方向に向き合う二枚の環状体の対向面に玉を収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、環状体のそれぞれの対向面を衝合させて二枚の環状体を、隣り合うポケット間でリベットにより結合させた構造を備えている。

特開平９−３１７７７５号公報 特開２００３−１３９６２号公報

近年では、自動車用途の玉軸受において、燃費向上などの環境問題からも低トルク化が求められている。この種の玉軸受におけるトルクの中で、保持器と玉との間で発生するトルクは、保持器によるグリース等の潤滑材の剪断抵抗が多くの割合を占めている。

ところで、前述の特許文献１，２に開示された保持器では、ポケットに凹部を形成し、その凹部を潤滑材溜まりとして機能させる構造を備えている。このように、凹部を潤滑材溜まりとして機能させることにより、保持器と玉との間の潤滑状態の向上を図り、軸受性能を向上させると共に軸受の長寿命化を図るようにしている。

しかしながら、これら特許文献１，２に開示された保持器では、前述したようにポケットの凹部を潤滑材溜まりとして機能させることから、玉軸受への潤滑材の封入量が多くなると、ポケットの凹部に潤滑材が溜まり易くなる。その結果、潤滑材の剪断抵抗が大きくなり、この潤滑材の剪断抵抗により保持器と玉との間に発生するトルクを低減させることが困難となる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、潤滑材の剪断抵抗を起因とするトルクを容易に低減させ得る玉軸受用保持器および玉軸受を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、円環状をなす主部と、その主部の軸方向片面の円周方向に互いに間隔をあけて軸方向に突設された複数対の爪部とからなり、各対の爪部間に凹設されて外径側と内径側とに開口した凹状のポケットを備え、そのポケットで玉を転動自在に保持する冠形状の玉軸受用保持器であって、ポケットのエッジ部を、玉との線接触により潤滑材を掻き取る掻き取り機構としたことを特徴とする。なお、本発明における主部および爪部は、保持器の軽量化が図れる点で合成樹脂製であることが有効である。ここで、ポケットの「エッジ部」とは、主部および爪部の外径面あるいは内径面とそれに隣接するポケットの内面との境界部分を意味する。

本発明では、ポケットのエッジ部に設けられた掻き取り機構が、ポケット内で転動する玉との線接触により潤滑材を掻き取る機能を発揮する。これにより、ポケットと玉との間に存在する余剰の潤滑材を速やかに除去することができる。その結果、潤滑材の剪断抵抗を小さくすることができ、その潤滑材の剪断抵抗により保持器と玉との間に発生するトルクを低減させることが容易となる。

本発明における掻き取り機構は、ポケットのエッジ部の爪部のみとすることが望ましい。このようにポケットのエッジ部の爪部のみを掻き取り機構とすれば、潤滑材を過剰に掻き取って潤滑材不足となることを未然に防止することができる。なお、本発明では、ポケットのエッジ部の爪部のみを掻き取り機構とするだけでなく、ポケットのエッジ部の全体を掻き取り機構としてもよい。

本発明における掻き取り機構は、ポケットの外径側エッジ部とした構造が望ましい。このようにすれば、ポケットの外径側エッジ部での潤滑材の掻き取りにより、余剰の潤滑材を除去することができる。この掻き取り機構は、ポケットの内径側エッジ部とすることも可能である。この場合、ポケットの内径側エッジ部での潤滑材の掻き取りにより、余剰の潤滑材を除去することができる。さらに、この掻き取り機構は、ポケットの外径側エッジ部および内径側エッジ部の両方としてもよい。このようにすれば、ポケットの外径側エッジ部と内径側エッジ部での潤滑材の掻き取りにより、余剰の潤滑材をより一層効果的に除去することができる。

本発明において、主部に、潤滑材溜まりとなる減肉部を設けた構造が望ましい。このようにすれば、玉軸受の内外輪間に形成された環状空間の容積を増加させることができ、玉軸受の内圧上昇による潤滑材漏れを抑制することができる。なお、この減肉部は、主部の外径側あるいは内径側のいずれかに形成することが可能であり、主部の外径側および内径側の両方に形成すれば、潤滑材漏れをより一層効果的に抑制することができる。

以上の構成を具備した保持器に、互いに相対回転する外輪および内輪と、外輪と内輪との間に介在する玉と、外輪と内輪間に形成された環状空間に配され、その環状空間を密封するシール部とを付加すれば、密封型玉軸受を構成することができる。

本発明によれば、掻き取り機構としたポケットのエッジ部が、ポケット内で転動する玉との線接触により潤滑材を掻き取る機能を発揮することにより、ポケットと玉との間に存在する余剰の潤滑材を速やかに除去することができる。その結果、潤滑材の剪断抵抗を小さくすることができ、その潤滑材の剪断抵抗により保持器と玉との間に発生するトルクを低減させることが容易となる。これにより、近年における燃費向上などの環境問題に適合した自動車用途の玉軸受を容易に提供できる。

本発明の実施形態で、（Ａ）はポケットに玉を収容した冠形状の保持器を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態で、ポケットの外径側エッジ部および内径側エッジ部の両方を掻き取り機構とした保持器を示す部分拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態で、ポケットの外径側エッジ部のみを掻き取り機構とした保持器を示す部分拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態で、ポケットの内径側エッジ部のみを掻き取り機構とした保持器を示す部分拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態で、ポケットの外径側エッジ部および内径側エッジ部の両方の爪部のみを掻き取り機構とした保持器を示す部分拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態で、主部の外径側および内径側の両方に減肉部を設けた保持器を示す部分拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態で、主部の外径側のみに減肉部を設けた保持器を示す部分拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態で、主部の内径側のみに減肉部を設けた保持器を示す部分拡大斜視図である。 本発明の各実施形態で、保持器を組み込んだ密封型玉軸受を示す部分断面図である。

本発明に係る玉軸受用保持器および玉軸受の実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態では、自動車の電装部品や補機部品、例えばファンカップリング装置、オルタネータ、アイドラプーリ、カーエアコン用電磁クラッチ、電動ファンモータ等に組み込まれ、エンジン出力で回転駆動する回転軸を静止部材に回転自在に支持する深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受などの密封型玉軸受を例示する。

この実施形態の玉軸受１は、図９に示すように、外周面に内側転走面２ａが形成された内輪２と、その内輪２の外側に配置され、内周面に外側転走面３ａが形成された外輪３と、内輪２の内側転走面２ａと外輪３の外側転走面３ａとの間に転動自在に介在された複数の玉４と、内輪２と外輪３との間に配され、各玉４を円周方向等間隔に保持する合成樹脂製の保持器５と、内輪２と外輪３間の軸方向両側に配され、その内輪２と外輪３間に形成された環状空間７を密封するシール部６とで主要部が構成されている。このシール部６により密封された環状空間７にグリース等の潤滑材を封入することにより、保持器５のポケット内で玉４がスムーズに転動するようにしている。

この実施形態では、外輪３がハウジングなどの静止部材に装着され、内輪２がエンジン出力で回転駆動する回転軸に装着される。シール部６は、固定側である外輪３の内径端部に装着された芯金６ａと、その芯金６ａに一体的に加硫接着されたシール部材６ｂとからなり、そのシール部材６ｂはゴム等の弾性部材で構成され、その先端部に内輪２の外径端部に接触するシールリップ６ｃを有する。なお、この実施形態では内輪回転タイプを例示しているが、内輪２がハウジングなどの静止部材に装着され、外輪３が回転軸に装着された外輪回転タイプにも適用可能である。

この玉軸受１の運転中、シール部材６ｂの先端のシールリップ６ｃが内輪２の外周端部に摺接した状態を維持しながら、内輪２が回転する。これにより、水やダスト等の異物が軸受内部に侵入したり、あるいは、軸受内部から潤滑材が外部へ漏れたりすることを未然に防止するようにしている。

以上の構成からなる玉軸受１の内輪２と外輪３との間に配された冠形状の保持器５は、図１（Ａ）（Ｂ）および図２に示すように、円環状をなす主部５ａと、その主部５ａの軸方向片面の円周方向等配で互いに間隔をあけて軸方向に一体的に突設された複数対の爪部５ｂとで構成され、各対の爪部５ｂ間に凹設されて外径側と内径側とに開口した凹状のポケット５ｃを備え、そのポケット５ｃで玉４を転動自在に保持する。以上の構成からなる保持器５において、ポケット５ｃのエッジ部５ｄ，５ｅ、つまり、主部５ａおよび爪部５ｂの外径面５ｈあるいは内径面５ｉとそれに隣接するポケット５ｃの内面５ｊとの境界部分を、玉４との線接触により潤滑材を掻き取る掻き取り機構としている。

図１（Ａ）（Ｂ）および図２に示す実施形態では、ポケット５ｃの外径側エッジ部５ｄおよび内径側エッジ部５ｅの両方を掻き取り機構とした場合を例示する。この掻き取り機構では、ポケット５ｃの内面５ｊの外径側および内径側の曲率半径を玉４の外球面の曲率半径よりも小さくすることにより、外径側エッジ部５ｄおよび内径側エッジ部５ｅを玉４に線接触で当接させるようにしている。

なお、この実施形態では、ポケット５ｃの外径側エッジ部５ｄおよび内径側エッジ部５ｅの両方を掻き取り機構とした場合を例示しているが、図３に示すように、ポケット５ｃの外径側エッジ部５ｄのみを掻き取り機構としてもよい。この場合、ポケット５ｃの内面５ｊの外径側の曲率半径を玉４の外球面の曲率半径よりも小さくすることにより、外径側エッジ部５ｄのみを玉４に線接触で当接させ、ポケット５ｃの内面５ｊの外径側以外の曲率半径については玉４の外球面の曲率半径と同等にすればよい。

また、図４に示すように、ポケット５ｃの内径側エッジ部５ｅのみを掻き取り機構としてもよい。この場合、ポケット５ｃの内面５ｊの内径側の曲率半径を玉４の外球面の曲率半径よりも小さくすることにより、内径側エッジ部５ｅのみを玉４に線接触で当接させ、ポケット５ｃの内面５ｊの内径側以外の曲率半径については玉４の外球面の曲率半径と同等にすればよい。

これら図２〜図４に示す実施形態では、外径側エッジ部５ｄあるいは内径側エッジ部５ｅを外径面５ｈあるいは内径面５ｉの全周に亘って掻き取り機構として機能させた場合を例示しているが、図５に示すように、ポケット５ｃの外径側エッジ部５ｄおよび内径側エッジ部５ｅの爪部５ｂのみを掻き取り機構として機能させるようにしてもよい。この場合、ポケット５ｃの内面５ｊの爪部５ｂの外径側および内径側の曲率半径を玉４の外球面の曲率半径よりも小さくすることにより、外径側エッジ部５ｄおよび内径側エッジ部５ｅの爪部５ｂを玉４に線接触で当接させ、ポケット５ｃの内面５ｊの爪部５ｂの外径側および内径側以外の曲率半径については玉４の外球面の曲率半径と同等にすればよい。

なお、図５に示す実施形態では、ポケット５ｃの外径側エッジ部５ｄおよび内径側エッジ部５ｅの両方の爪部５ｂを掻き取り機構として機能させた場合を例示しているが、図３に示す実施形態と同様、ポケット５ｃの外径側エッジ部５ｄの爪部５ｂのみを掻き取り機構として機能させるようにしてもよい。この場合、ポケット５ｃの内面５ｊの爪部５ｂの外径側の曲率半径を玉４の外球面の曲率半径よりも小さくすることにより、外径側エッジ部５ｄの爪部５ｂを玉４に線接触で当接させ、ポケット５ｃの内面５ｊの爪部５ｂの外径側以外の曲率半径については玉４の外球面の曲率半径と同等にすればよい。

また、図４に示す実施形態と同様、ポケット５ｃの内径側エッジ部５ｅの爪部５ｂのみを掻き取り機構として機能させるようにしてもよい。この場合、ポケット５ｃの内面５ｊの爪部５ｂの内径側の曲率半径を玉４の外球面の曲率半径よりも小さくすることにより、内径側エッジ部５ｅの爪部５ｂを玉４に線接触で当接させ、ポケット５ｃの内面５ｊの爪部５ｂの内径側以外の曲率半径については玉４の外球面の曲率半径と同等にすればよい。

以上の各実施形態では、掻き取り機構としたポケット５ｃのエッジ部５ｄ，５ｅが、ポケット５ｃ内で転動する玉４との線接触により潤滑材を掻き取る機能を発揮する。これにより、ポケット５ｃと玉４との間に存在する余剰の潤滑材を速やかに除去することができる。その結果、潤滑材の剪断抵抗を小さくすることができ、その潤滑材の剪断抵抗により保持器５と玉４との間に発生するトルクを低減させることが容易となる。

特に、ポケット５ｃの外径側エッジ部５ｄおよび内径側エッジ部５ｅの両方を掻き取り機構とした場合は、潤滑材を掻き取る機能を十分に発揮する。また、ポケット５ｃのエッジ部５ｄ，５ｅの爪部５ｂのみを掻き取り機構とした場合は、潤滑材を過剰に掻き取って潤滑材不足となることを未然に防止できる。

図６〜図８に示す実施形態は、保持器５の主部５ａに、潤滑材溜まりとなる減肉部５ｆ，５ｇを設けた構造を例示する。この減肉部５ｆ，５ｇは、保持器５を射出成形により製作した後に切削加工により形成することが可能であり、また、保持器５を射出成形により製作すると同時に形成することも可能である。このように切削加工あるいは射出成形で減肉部５ｆ，５ｇを形成することにより、減肉部５ｆ，５ｇを容易に形成することができてコスト低減が図れる。

図６に示す実施形態では、主部５ａの外径側および内径側の両方に減肉部５ｆ，５ｇを形成した場合を例示する。また、図７に示す実施形態では、主部５ａの外径側のみに減肉部５ｆを形成した場合を例示する。さらに、図８に示す実施形態では、主部５ａの内径側のみに減肉部５ｇを形成した場合を例示する。

このように、保持器５の主部５ａに、潤滑材溜まりとなる減肉部５ｆ，５ｇを設けたことにより、玉軸受１の内輪２と外輪３間に形成された環状空間７（図９参照）の容積を増加させることができ、玉軸受１の内圧上昇によりシール部６から潤滑材が漏れ出すことを抑制できる。特に、図６の実施形態のように、主部５ａの外径側および内径側の両方に減肉部５ｆ，５ｇを設けた構造とした場合、環状空間７の容積を大幅に増加させることができ、潤滑材の漏れを確実に抑制することができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 玉軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 玉
５ 保持器
５ａ 主部
５ｂ 爪部
５ｃ ポケット
５ｄ 外径側エッジ部
５ｅ 内径側エッジ部
５ｆ，５ｇ 減肉部

Claims (11)

1. 円環状をなす主部と、前記主部の軸方向片面の円周方向に互いに間隔をあけて軸方向に突設された複数対の爪部とからなり、各対の爪部間に凹設されて外径側と内径側とに開口した凹状のポケットを備え、前記ポケットで玉を転動自在に保持する冠形状の玉軸受用保持器であって、前記ポケットのエッジ部を、前記玉との線接触により潤滑材を掻き取る掻き取り機構としたことを特徴とする玉軸受用保持器。
2. 前記掻き取り機構は、ポケットのエッジ部の爪部のみとした請求項１に記載の玉軸受用保持器。
3. 前記掻き取り機構は、ポケットの外径側エッジ部とした請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器。
4. 前記掻き取り機構は、ポケットの内径側エッジ部とした請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器。
5. 前記掻き取り機構は、ポケットの外径側エッジ部および内径側エッジ部の両方とした請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器。
6. 前記主部に、潤滑材溜まりとなる減肉部を設けた請求項１〜５のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器。
7. 前記減肉部は、主部の外径側に形成されている請求項６に記載の玉軸受用保持器。
8. 前記減肉部は、主部の内径側に形成されている請求項６に記載の玉軸受用保持器。
9. 前記減肉部は、主部の外径側および内径側の両方に形成されている請求項６に記載の玉軸受用保持器。
10. 前記主部および爪部は合成樹脂製である請求項１〜９のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の保持器と、互いに相対回転する外輪および内輪と、前記外輪と内輪との間に介在する玉とを備え、前記外輪と内輪間に形成された環状空間に配され、その環状空間を密封するシール部を有する玉軸受。

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