JP4188666B2

JP4188666B2 - 転がり軸受用樹脂保持器

Info

Publication number: JP4188666B2
Application number: JP2002332212A
Authority: JP
Inventors: 健一郎内藤; 裕明鈴木; 研吾平松
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: CN1501005A; JP2004162879A; US20040141672A1; DE10353098B4; DE10353098A1; CN100357622C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外径寸法と内径寸法の差である厚さが外径寸法に比べて非常に小さい超薄肉形玉軸受や、一般の深溝玉軸受等に適用される転がり軸受用樹脂保持器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の保持器では、転動体の外径よりわずかに大きな曲率半径を有する単一曲面ポケットで構成されており、ポケットと転動体の衝突による保持器音の発生をできる限り抑制する目的で、さらには保持器の動き量を抑制する目的で、ポケット面と転動体の隙間は小さく設定してある。
また、先行技術として次のような各工夫を施した保持器が提案されている。
特許文献１の例は、ポケット開口周縁部の少なくとも一部に面取を施し、その面取を断面形状が円弧となる曲面としている。面取断面形状の曲率半径は、転動体外径の１〜２０％としている。
特許文献２の例は、転動体の回転進行方向に対向するポケット開口周縁部の先端が面取されたものとしている。
特許文献３の例は、ポケット開口周縁部（回転方向に対し交差する方向）に凹入部（面取を含む）を設けた保持器としている。
特許文献４の例は、ポケット軸線方向面に転動体と接触しない凹部を設けた保持器としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−８２４２４号公報
【特許文献２】
特開平１０−１９０４６号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６６５４０号公報
【特許文献４】
特開２００２−９８１５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の保持器では、上記のようにポケットと転動体の衝突による保持器音の発生、および保持器の動き量を抑制する目的で、ポケット面と転動体の隙間を小さく設定してあるが、この隙間が小さいと、ポケットと転動体の間への潤滑剤流入が妨げられる。そのため、保持器と転動体との間の滑り接触部分の潤滑性が悪化し、この部分の摩擦による振動、騒音が発生し易くなる。
また、軸受運転中、ポケット周縁部により、自転する転動体に付着している潤滑剤が掻き取られるため、転動体とポケット内面の潤滑性が悪化し、この部分の摩擦による振動、騒音が発生し易くなる。
上記先行技術に、ポケット周縁部に面取を設け、ポケット内面部に潤滑剤が入り易くしたもの、或いはポケット周縁部に凹入部を設け、ポケット内面部に潤滑剤が入り易くしたものなどがあるが、さらに潤滑剤の流入性向上の効果が得られるものが要望されている。
【０００５】
この発明の目的は、ポケット内面と玉の間における潤滑を改善し、この部分の摩擦から発生する振動、騒音を抑制することができる転がり軸受用樹脂保持器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の転がり軸受用樹脂保持器は、リング状または円弧状の保持器本体の周方向複数箇所に転動体である玉を保持するポケットが、内径面および外径面に開口して形成された転がり軸受用樹脂保持器において、
上記ポケットの内面における径方向の両側部を上記玉が接する球面状の玉保持面とし、上記内面の径方向の中間部を上記玉が非接触となる周方向逃がし面とし、上記ポケットの上記玉保持面における玉との接触可能性のある全ての縁部、または略全ての縁部に面取り部を設けたことを特徴とする。
この構成によると、ポケットの周方向逃がし面は玉と接触せず、この隙間に潤滑剤が保持されることになり、この保持された潤滑剤が軸受運転時に玉とポケットの玉保持面との滑り接触部に供給される。このため、上記滑り接触部における潤滑を良好な状態に保つことが可能になる。また、ポケットの玉保持面における玉との接触可能性のある略全ての縁部に面取り部が設けられているため、玉の表面に付着したグリース等の潤滑剤がポケットの開口周縁で掻き取られ難くなり、ポケット内の必要箇所に潤滑剤を取り込み易くなる。その結果、ポケットと玉との滑り接触部を良好な潤滑状態に保つことが可能となり、この滑り接触部から発生する振動、騒音が抑制される。
【０００７】
この発明において、上記保持器本体の軸方向の片面における各ポケットの形成箇所に、上記玉を抱く一対の凸部を有し、これら凸部の内面がポケットの内面の一部を構成するものとする。いわゆる冠型の保持器とする。上記凸部は、例えば玉の球面に沿う爪状のものとされる。
このように凸部を設けた場合、保持器本体の軸方向厚さを厚くすることなく、ポケット内面の周方向長さを長く確保することができ、ポケット内に玉を安定良く保持できる。
この発明において、上記ポケットの内面における保持器回転方向に対して交差する部分に、保持器径方向に延びる凹面状の油溜りを設ける。この油溜りを、以下「交差部油溜り」と呼ぶ。
この構成の場合は、交差部油溜りに保持される潤滑剤も、軸受運転時に、玉とポケットの玉保持面との滑り接触部に供給されることになる。そのため、上記滑り接触部における潤滑をさらに良好に保つことができる。
【０００８】
この発明において、ポケットの内面における、上記一対の凸部で挟まれる軸方向開口と反対側の部分である底部に、凹面状の底部油溜りを設けても良い。この底部油溜りは、例えば保持器径方向に延びるものとする。
この構成の場合は、底部油溜りに保持される潤滑剤も、軸受運転時に、玉とポケットの玉保持面との滑り接触部に供給されることになり、この部分における潤滑をさらに良好に保つことができ、ポケットと玉との滑り接触部から発生する振動、騒音をより一層抑制することができる。
【０００９】
この発明において、保持器本体における各ポケットの周辺部分の径方向厚さに対して、保持器本体の一般部分の径方向厚さを薄くする。すなわち、上記保持器本体における各ポケットの周辺部分を、保持器本体の一般部分の径方向厚さよりも厚くなる厚肉部分に形成する。この厚肉部分における上記一般部分から突出した箇所のポケットの内面となる面は上記玉保持面とする。
このように構成した場合には、大径の薄肉軸受に適用した場合、特に複数の円弧状のセグメント片を連結して環状に構成されるタイプの保持器において懸念される外輪内径面あるいは内輪外径面と保持器との間における接触が原因で発生する擦れ音を抑制することが可能となる。また、外輪内径面、または内輪外径面と保持器との間に形成される空間にグリース等の潤滑剤が保持されることにより、ポケット内部へ潤滑剤が送り込まれ易くなる。そのため、玉外径面と保持器ポケット面との間の滑り接触部における潤滑を良好な状態に保つことができ、この部分における振動、騒音を抑制することが可能となる。
【００１０】
この発明において、上記厚肉部分は、上記凸部の先端からポケットの開口縁に沿って延びていて、上記凸部の基端よりもポケット底部側へ続いていてもよい。
また、この発明の転がり軸受用樹脂保持器は、複数個の円弧状のセグメント片からなり、各セグメント片が、両端に、互いに嵌合可能な形状の結合部を有し、隣合うセグメント片の対応する結合部を結合することでリング状とされていてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この転がり軸受用樹脂保持器は、その一部を図１に斜視図で示すように、リング状または円弧状の保持器本体１の周方向複数箇所に転動体である玉２（図２）を保持するポケット３が、保持器本体１の内径面および外径面に開口して形成されたものである。保持器本体１の軸方向（Ｂ方向）の片面における各ポケット３の形成箇所に、上記玉２を抱く一対の凸部４，４を有し、これら凸部４の内面がポケット３の内面の一部を構成する。これら凸部４，４は、玉の球面に沿う爪状のものとされている。
【００１２】
上記ポケット３の内面における保持器径方向（Ａ方向）の両側部は、上記玉２が接する球面状の玉保持面５，５とされている。図１において、矢印Ａに付した「内」，「外」の文字は保持器径方向Ａにおける内径側と外径側の向きをそれぞれ示す。この玉保持面５は、玉２の転動面と同心で、この転動面よりも僅かに大きな曲率半径とされている。また上記内面の径方向の中間部は、玉２が非接触となる周方向逃がし面６とされている。周方向逃がし面６は、玉保持面５に対して形成した周方向に延びる浅溝の底面となっている。具体的には、この周方向逃がし面６は、玉２の転動面と同心で、この転動面よりも僅かに大きな曲率半径を有する球面状の凹曲面とされ、または円筒面状の凹曲面とされている。ポケット３の両側の玉保持面５における玉２との接触可能性のある全ての縁部には、図３および図５に示すように面取り部７が設けてある。
【００１３】
ポケット３の内面における保持器回転方向（すなわち保持器円周方向）に対して交差する方向となる一部分には、保持器本体１の径方向（Ａ方向）に延びる凹面状の油溜りである交差部油溜り８が設けられている。交差部油溜り８は、例えば玉２の配列のピッチ円と略一致する保持器軸方向位置の軸方向両側に跨がるように設けられる。図４は、その交差部油溜り８の部分で断面して示す保持器の部分断面図である。この交差部油溜り８は、ポケット３内に転動自在に保持される玉２の転動面と同心で、玉保持面５の曲面よりも僅かに大きな曲率半径を有する曲面状の凹曲面か、または円筒面状もしくは四角筒面状などの凹面とされる。図示の例では、交差部油溜り８は底面が円筒面状とされ、かつ保持器を径方向に見て、図５のように開口側が広がり底面側が狭まる台形状となっている。
【００１４】
上記ポケット３は、保持器軸方向（Ｂ方向）の片方に、上記のように一対の凸部４，４で挟まれる軸方向開口３ａ（図５）を有するものとされるが、ポケット３の内面における上記軸方向開口３ａと反対側の部分である底部には、凹面状の底部油溜り９が設けられている。この底部油溜り９は、保持器径方向（Ａ方向）に延びる形状となっている。この底部油溜り９は、玉２がポケット３の最下部にある状態で、玉２と接する面となる深さを最低限有するものとされるが、さらにそれ以上に玉２が接触しない方向へ深く形成して良い。この深さ条件を満たした上で、上記底部油溜り９は、円筒面状、四角筒面状、あるいは玉２の転動面と同心で上記周方向逃がし面６の曲面よりも僅かに大きな曲率半径を有する球面状の凹曲面などとされる。図示の例では、底部油溜り９は、四角筒面状の溝に形成されている。
【００１５】
保持器本体１の厚さは、図２に平面図で示すように、保持器本体１における各ポケット３の周辺部分の径方向厚さＷ１に対して、保持器本体１の一般部分の径方向厚さＷ２を薄くしてある。換言すれば、保持器本体１における各ポケット３の周辺部分が、保持器本体１の一般部分の径方向厚さＷ２よりも厚くなる厚肉部分１ａに形成され、この厚肉部分１ａによって保持器内面の必要な径方向幅が確保されている。保持器本体１の一般部分は、保持器本体１における各ポケット３の周辺部分を除く部分のことである。保持器本体１の一般部分は、例えば全周にわたり均一厚さとされている。厚肉部分１ａは、ポケット３の底部付近には設けられておらず、円周方向に対向する２箇所に別れて形成されている。厚肉部分１ａは、上記凸部４の先端からポケット３の開口縁に沿って延びていて、凸部４の基端よりもポケット底部側へ続いている。
【００１６】
この構成の転がり軸受用樹脂保持器によると、ポケット３の内面における径方向（Ａ方向）の両側部が玉２の接する球面状の玉保持面５とされ、径方向の中間部は玉２が非接触となる周方向逃がし面６とされているので、この周方向逃がし面６と玉２との隙間に潤滑剤が保持されることにより、この潤滑剤が軸受運転時に、玉２と玉保持面５との滑り接触部に供給され、この部分における潤滑を良好な状態に保つことが可能となる。
また、ポケット３の玉保持面５における玉２との接触可能性のある略全ての縁部に面取り部７を設けたため、玉２の表面に付着したグリース等の潤滑剤がポケット３の玉保持面５の縁部で掻き取られ難くなり、ポケット３内の必要箇所に潤滑剤を取り込み易くなる。
【００１７】
さらに、ポケット３の内面における保持器回転方向に対して交差する方向の一部分に、保持器径方向（Ａ方向）に延びる凹面状の交差部油溜り８が設けられているので、この交差部油溜り８に保持される潤滑剤が、軸受運転時に、玉２と玉保持面５との滑り接触部に供給され、この部分における潤滑を良好に保つことが可能となる。
【００１８】
ポケット３の内面における底部には、保持器径方向（Ａ方向）に延びる凹面状の底部油溜り９が設けられているので、この底部油溜り９に保持される潤滑剤が、軸受運転時に、玉２と玉保持面５との滑り接触部に供給され、この部分における潤滑をさらに良好に保つことができる。
【００１９】
このように、ポケット３の内面に、玉保持面５以外の各種の凹面（周方向逃がし面６，交差部油溜り８，底部油溜り９）を併設しており、しかもポケット３の玉保持面５の周縁に面取り部７を設けているので、潤滑剤をポケット３内に効果的に取り込み易くなり、ポケット３と玉２との間における滑り接触部の潤滑を良好な状態に保つことができ、接触面から発生する振動、騒音を抑制することができる。
【００２０】
さらに、保持器本体１の厚さは、各ポケット３の周辺部分の径方向厚さＷ１に対して、一般部分の径方向厚さＷ２を薄くしたため、大径で薄肉の軸受に適用した場合に、外輪内径面あるいは内輪外径面と保持器との間における接触が原因で発生する擦れ音を抑制することができる。特に、図６に示すように、複数の円弧状のセグメント片１Ａを連結して環状に構成されるタイプの保持器において、懸念される上記擦れ音を効果的に抑制することができる。上記のように一般部分の厚さＷ２を薄くしたため、外輪内径面あるいは内輪外径面と保持器との間に形成される空間にグリース等の潤滑剤が保持されることになって、ポケット３の内部へ潤滑剤が送り込まれ易くなる。このため、玉２の転動面と保持器のポケット３の内面との滑り接触部における潤滑をより良好な状態に保つことができ、この部分における振動、騒音をより一層抑制することができる。
【００２１】
また、保持器本体１の軸方向（Ｂ方向）の片面における各ポケット３の形成箇所に、上記玉２を抱く一対の凸部４，４を有し、これら凸部４の内面がポケット３の内面の一部を構成するものとしているので、保持器本体１の軸方向厚さを厚くすることなく、ポケット３の内面の周方向長さを長く確保することができ、ポケット３内に玉２を安定良く保持できる。
【００２２】
なお、上記実施形態は保持器本体１を非分割のリング状としたものであるが、保持器は、例えば図６に示すような円弧状のセグメント片１Ａを複数個連結して環状に構成するものであっても良い。各セグメント片１Ａは、上記実施形態におけるリング状の保持器を円周方向に並ぶ複数個の円弧状部分に分割したものであり、両端に、互いに嵌合可能な形状の結合部２１，２２が設けられている。これら結合部２１，２２は、円周方向に隣合うセグメント片１Ａを互いに結合するセグメント結合部である。隣合うセグメント片１Ａの対応する結合部２１，２２を結合することで、リング状の保持器となる。
【００２３】
両端の結合部２１，２２のうち、一端の結合部２１は、結合部本体２１ａから円周方向に突出した嵌合突部２１ｂを有し、他端の結合部２２は、結合部本体２２ａの端面に、嵌合凹部２２ｂが形成されている。嵌合突部２１ｂは、結合部本体２１ａから突出した首部に続いて、この首部よりも大きな頭部が形成されたものとされ、その頭部の形状は、保持器径方向に見て、例えば円形状とされている。嵌合凹部２２ｂは、嵌合突部２１ｂの全体が径方向に挿脱可能に嵌合する形状である。
【００２４】
図７は図６（Ａ）の一点鎖線で囲んだVII 部分を拡大して示す。結合部２１，２２は、次の各構成▲１▼〜▲３▼を有するものとしてある。
▲１▼．結合部２１，２２の中心Ｏ１（凸面結合部２１では嵌合突部２１ｂの中心、凹面結合部２２では嵌合凹部２２ｂ（図６）の中心）とポケット３の中心Ｏの軸方向位置を合わせてある。すなわち、結合部２１，２２の中心Ｏ１から保持器本体１の凸部４の突出側と反対側の軸方向面１ｂまでの距離ＰＫは、ポケット３の中心Ｏから上記軸方向面１ｂまでの距離ＰＰと一致させてある。
▲２▼．結合部２１，２２の最も厚い箇所の径方向厚さＴＫは、保持器本体１の一般部分の径方向厚さＷ２よりも厚くする。（なお、この形式の保持器は、軸受幅面から挿入して組み込まれるため、厚さＴＫの上限は、軸受の内輪３１（図８）と外輪３２間の隙間高さＨＳ未満とされる。また、結合部２１，２２の径方向厚さＴＫとなる部分の軸方向幅ＨＴは、内外輪３１，３２の転走溝幅ＧＷと干渉しない範囲とする必要があり、干渉しない範囲で略最大の値とすることが好ましい。）
▲３▼．結合部２１，２２の軸方向幅寸法ＨＢは、保持器の他の軸方向最大幅部分（凸部４の突出した部分）の幅寸法よりも広くする。この軸方向幅寸法ＨＢは、例えば、保持器の軸受への挿入後に、保持器周辺構造物との干渉がない最大幅とする。
【００２５】
上記▲１▼〜▲３▼の構成とした作用を説明する。
▲１▼の構成にした場合、玉の遅れ進みによるセグメント結合部２１，２２へのモーメント荷重の発生を防ぎ、モーメント荷重によるセグメント片１Ａの軸方向（Ｂ方向）のふらつき及び変形が抑制されるため、より高速かつ低騒音の軸受運転が可能となる。
▲２▼，▲３▼の構成とした場合、セグメント結合部２１，２２の剛性が上がり、軸受運転時の玉の遅れ進みによる結合部２１，２２の変形を抑制でき、異音発生やトルク上昇を防止できる。なお、通常、セグメントタイプの保持器では、玉の遅れ進みによる結合部の変形により、保持器側面形状が真円から多角形へと変形して回転しているが、ボールが保持器ポケット内で拘束され、異音発生やトルク上昇を引き起こす。上記▲２▼，▲３▼を構成とすると、このような問題が解消される。
【００２６】
【発明の効果】
この発明の転がり軸受用樹脂保持器は、ポケットの内面における径方向の両側部を玉が接する球面状の玉保持面とし、上記内面の径方向の中間部を上記玉が非接触となる周方向逃がし面とし、上記ポケットの上記玉保持面における玉との接触可能性のある略全ての縁部に面取り部を設けたため、ポケット内面と玉の間における潤滑を改善し、この部分の摩擦から発生する振動、騒音をより効果的に抑制することができる。
特に、保持器回転方向に対して交差する部分や、ポケット底部等、複数箇所に油溜りを設け、上記周方向逃がし面および上記面取り部と併設したため、潤滑油がより一層効果的に取り込まれ易くなり、ポケットと玉とにおける滑り接触部の潤滑をより一層良好な状態に保つことができて、接触部から発生する振動、騒音をより効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る転がり軸受用樹脂保持器の一部を示す斜視図である。
【図２】同保持器の一部を保持器軸方向から見た平面図である。
【図３】図２の一部の拡大平面図である。
【図４】同保持器の要部水平断面図である。
【図５】同保持器の一部を保持器径方向から見た正面図である。
【図６】（Ａ）は同保持器をセグメント形式とした例の保持器内径側から見た正面図、（Ｂ）は同裏面図、（Ｄ）は同保持器を直線状に延ばして示す平面図である。
【図７】（Ａ）は図６（Ａ）の鎖線で囲んだVII 部分の拡大図、（Ｂ）は同図（Ａ）のｂ−ｂ矢視断面図、（Ｃ）は同図（Ａ）の右側面図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）の平面図である。
【図８】同保持器を用いた軸受構造例の断面図である。
【符号の説明】
１…保持器本体
１ａ…厚肉部分
２…玉
３…ポケット
３ａ…軸方向開口
４…凸部
５…玉保持面
６…周方向逃がし面
７…面取り部
８…交差部油溜り
９…底部油溜り

Claims

リング状または円弧状の保持器本体の周方向複数箇所に転動体である玉を保持するポケットが、内径面および外径面に開口して形成された転がり軸受用樹脂保持器において、
上記保持器本体の軸方向の片面における各ポケットの形成箇所に、上記玉を抱く一対の凸部を有し、これら凸部の内面がポケットの内面の一部を構成し、上記ポケットの内面における径方向の両側部を上記玉が接する球面状の玉保持面とし、上記内面の径方向の中間部を上記玉が非接触となる周方向逃がし面とし、上記ポケットの上記玉保持面における玉との接触可能性のある略全ての縁部に面取り部を設け、上記ポケットの内面における保持器回転方向に対して交差する部分に、保持器径方向に延びる凹面状の交差部油溜りを設け、上記ポケットの内面における、上記一対の凸部で挟まれる軸方向開口と反対側の部分である底部に、凹面状の底部油溜りを設け、上記保持器本体における各ポケットの周辺部分を、保持器本体の一般部分の径方向厚さよりも厚くなる厚肉部分に形成し、この厚肉部分における上記一般部分から突出した箇所のポケットの内面となる面を上記玉保持面とした、ことを特徴とする転がり軸受用樹脂保持器。
請求項１において、上記厚肉部分は、上記凸部の先端からポケットの開口縁に沿って延びていて、上記凸部の基端よりもポケット底部側へ続いている転がり軸受用樹脂保持器。
請求項１または請求項２において、複数個の円弧状のセグメント片からなり、各セグメント片が、両端に、互いに嵌合可能な形状の結合部を有し、隣合うセグメント片の対応する結合部を結合することでリング状とされた転がり軸受用樹脂保持器。