JP2004286093A

JP2004286093A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2004286093A
Application number: JP2003077124A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kamamoto; 繁夫鎌本
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP4453804B2

Abstract

【課題】保持器と転動体との間に生じる純すべりによる摩擦抵抗を減少させることにより、摩擦トルクの小さい転がり軸受を提供する。
【解決手段】保持器４のポケット４ａの内面を、転動体３の転動時における速度分布が最大となる位置以外において当該転動体３に接触するよう、例えば速度分布が最大となる位置以外に凸部４ｂを形成することにより、ポケット４ａの内面と転動体３との間の摩擦抵抗を減少させる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転がり軸受に関し、更に詳しくは、玉軸受や円すいころ軸受等、転動体の転動時における転走面の速度分布が、軸受の回転軸方向に一様とはならない転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転がり軸受においては、一般に、内輪と外輪の間に、複数の転動体を保持器により周方向に一定の間隔で保持した状態で配置した構造を採る。保持器のポケット形状は、通常、転動体の輪郭と同等で大きさは一回り大きくされる。
【０００３】
すなわち、円すいころ軸受においては、円すい台形状をした円すいころを収容すべく、ポケット形状は台形とされる。また、保持器のポケット間に介在する柱部の軸受幅方向の中央部分に、周方向への幅寸法が狭くなるように凹部を形成することにより、凹部の形成部位において円すいころとの間に常に隙間が形成されるようにし、この隙間を通って潤滑油が内輪と外輪とを結ぶ方向に流れるようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、玉軸受においては、球形の玉を収容すべく、ポケット形状はもみ抜き保持器ではその内面が円筒面とされ（例えば特許文献２参照）、冠形保持器では同じく球面とされる（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
そして、円すいころ軸受および玉軸受のいずれにおいても、ポケットの内面と転動体の転走面との間には、転動体の回転を可能とすべく所定の隙間が設けられる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３３６７６８号公報（第２−３頁，図３，図７）
【特許文献２】
特開２００２−２３５７５０号公報（第３頁，図３）
【特許文献３】
特開平１１−１９３８２１号公報（第２頁，図２〜図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、転がり軸受の低トルク化の要求が高くなってきており、転動体と保持器とのすべりによる摩擦抵抗に起因する摩擦トルクも無視できなくなってきている。ここで、保持器を無くすと、当然のことながら保持器−転動体間に生じる摩擦抵抗が無くなるものの、この場合、転動体どうしが、その表面（転走面）速度が同速度で逆向きに接触するためにその接触部位に油膜が形成されず、却って摩擦トルクの増大が引き起こされるばかりでなく、転動体表面の摩耗が生じてしまう。すなわち、保持器を用いることにより、転動体との間に純すべりが生じるものの、転動体表面の摩耗や軸受としての摩擦トルクはより改善される。
【０００８】
本発明の目的は、保持器を用いた転がり軸受で、かつ、転動体の転動時における転走面（表面）の速度分布が、軸受の回転軸方向に一様でない転がり軸受について、保持器と転動体との間に生じる純すべりによる摩擦抵抗（潤滑剤のせん断抵抗）を低減し、もって転がり軸受の回転トルクを低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の転がり軸受は、内輪と外輪の間に、複数の転動体がそれぞれ保持器のポケットに収容された状態で当該内輪および外輪に対して転動自在に組み込まれているとともに、各転動体の転動時における転走面の速度分布が、軸受の回転軸方向に一様でない転がり軸受において、上記保持器の各ポケットの内面が、各転動体の転動時にその転走面の速度分布が最大となる位置以外の所定位置においてのみ当該転走面に対して接触する形状に形成されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１０】
ここで、本発明を適用することのできる具体的な転がり軸受としては、例えば玉軸受および円すいころ軸受を挙げることができ、玉軸受の場合、保持器の各ポケットの内面形状が、軸方向中心を挟んでその両側に凸部を有する形状であり、玉の表面がポケット内面に対してその凸部にのみ当接しつつ転動する構成（請求項２）を採用することができる。
【００１１】
また、円すいころ軸受の場合には、保持器の各ポケットの内面形状が、小端側に凸部を有する形状であり、円すいころの転走面がポケット内面に対してその凸部にのみ当接しつつ転動する構成（請求項３）を採用することができる。
【００１２】
本発明は、転がり軸受の回転時においては、保持器のポケット内面と転動体との間が流体潤滑状態にあるとして、そこの流体摩擦を低減することによって所期の目的を達成しようとするものである。
【００１３】
すなわち、流体摩擦は、流体の粘性によって生じるせん断抵抗であり、流体の粘度と案内面相対速度（従ってこの場合においてポケット内面と転動体の転走面との相対速度）に比例し、膜厚に反比例する。従って、ポケット内面と転動体の転走面との接触部の相対速度を小さくすることによって、当該ポケット内周面と転動体転走面間の摩擦抵抗を小さくし、ひいては軸受の回転トルクを低減することができる。
【００１４】
更に、上記相対速度が最大とならない箇所では、転動体の回転軸から上記接触部までの距離も短くなるため、当該接触部で生じる摩擦力に起因する転動体の回転トルクも小さくなり、もって軸受全体の回転トルクは更に低減する。
【００１５】
そこで本発明においては、保持器のポケット内面形状を、転動体の転動時における転走面が、その速度分布が最大となる位置以外の位置においてのみポケット内面に対して接触するような形状に形成する。これにより、従来の転動体と保持器との摩擦抵抗が従来に比して減少し、軸受の回転トルクの低減を達成することができる。
【００１６】
ここで、玉軸受および円すいころ軸受について具体的に説明すると、従来の軸受の回転時における転動体と保持器のポケット内面との接触部位は、玉軸受の場合には、通常、図８（Ａ）のように、玉Ｂの転走面（表面）は保持器のポケットＰの内面に対して軸受軸方向中心部、つまりポケットＰに対する相対速度が最大の位置において接触しつつ転動し、円すいころ軸受の場合には、通常、同図（Ｂ）に示すように、円すいころＲの転走面はポケットＰに対して全面が接触しつつ転動する。
【００１７】
これに対し、本発明においては、玉軸受の場合には実施の形態である図３に示すように、玉３はポケット４ａの内面に対する相対速度が最大となる軸方向中心に対してその両側にΔだけずれた位置に形成された突起４ｂに接触しつつ転動し、ポケット内面に対する相対速度が従来に比して低くなるとともに、玉の回転軸から接触部までの距離が短くなるため、その分摩擦トルク（回転トルク）が減少する。
【００１８】
また、円すいころ軸受の場合には、同じく実施の形態である図７に示すように、円すいころ１３はポケット１４ａに対する転走面の相対速度が最も小さくなる小端側において突起１４ｂに接触しつつ転動し、同様にポケット内面に対する相対速度が従来に比して低くなるとともに、円すいこすの回転軸から接触部までの距離が短くなるため、その分摩擦トルク（回転トルク）が減少する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を玉軸受に適用した実施の形態の軸平行断面図であり、図２はその保持器４の一部を切り欠いた斜視図である。また、図３はポケット４ａの近傍の拡大正面図を示している。
【００２０】
内輪１と外輪２の間に、転動体としての複数の玉３が保持器４に保持されることによって周方向に一定ピッチのもとに転動自在に配置されている。保持器４は、周方向に一定の間隔で複数のポケット４ａが形成されている。この各ポケット４ａの内面に、８つの突起４ｂが形成されている。各突起４ｂは、図３に示すように、ポケット４ａの軸受の回転軸軸方向（幅方向）の中心Ｃに対して所定の距離Δだけ左右にずれた４箇所に、かつ、その各箇所において（内外輪の）半径方向外側と内側の合計８箇所に設けられている。そして、軸受の任意の向きへの回転時には、この図３に示す通り、玉３は進行方向の４つの突起４ｂにのみ接触しつつ転動する。
【００２１】
以上の実施の形態によると、軸受の回転軸方向中心Ｃにおいてポケット４ａの内面に玉３がすべり接触しつつ転動していた従来の玉軸受に比して、玉３とポケット４ａの内面との相対速度が小さくなり、これにより玉３と保持器４との摩擦抵抗が小さくなるとともに、玉３回転軸から接触部までの距離が短くなるため、その分摩擦トルクが小さくなる。その結果、玉軸受としての回転トルクを低減させることができる。
【００２２】
なお、以上の実施の形態においては、ポケット４の内面に８つの突起４ｂを設けたが、これらの突起に代えて、半径方向外側と内側の突起どうしを繋ぐような突条を４本設けても、同等の作用効果を奏することができる。また、ポケット内面の内外輪の半径方向外側と内側の両方に突起を設ける例を示したが、片側のみ、または半径方向の中心部のみに設けてもよい。保持器の半径方向厚みや形状に応じて、トルクが小さくなるよう適宜個数の突起を設ければよい。
【００２３】
本発明を適用できる玉軸受の保持器の種類は特に限定されることなく、もみ抜き保持器や打ち抜き保持器等のほか、冠形保持器等についても等しく適用することができる。すなわち、図４に冠形保持器の要部拡大図を示すように、冠形保持器４１に形成された球面をしたポケット４１ａの内面に、上記した例と同様に軸方向中心Ｃを挟んでその両側に８箇所の突起４１ｂを設けるか、あるいは４本の突条を設け、その突起４１ｂないしは突条にのみ接触しつつ玉３が転動するように構成すればよい。
【００２４】
次に、本発明を円すいころ軸受に適用した実施の形態について説明する。図５はその実施の形態の軸平行断面図であり、図６はその保持器１４の正面図で、図７はそのポケット１４ａの拡大正面図である。
【００２５】
円すいころ軸受は、内輪１１と外輪１２の間に、複数の円すいころ１３が保持器１４に保持されることによって周方向に一定のピッチで転動自在に配置されている。
【００２６】
保持器１４は例えばプレス保持器であって、周方向に一定のピッチで複数のポケット１４ａが形成されている。各ポケット１４ａは、円すいころ１３を収容すべく台形状をしている。そして、この各ポケット１４ａの内面には、その斜面部分の小端側に、内側に突出する２つの突起１４ｂ，１４ｂが形成されている。また、この実施の形態においては、ポケット１４ａの小端面および大端面、つまり台形の上底および下底に相当する部分の中央部にも、それぞれ内側に突出する突起１４ｃ，１４ｄが形成されている。
【００２７】
以上の実施の形態によると、軸受が任意の向きへの回転時に、各円すいころ１３はその転走面はの小端側においてのみ突起１４ｂに接触し、また、大端面または小端面が突起１４ｃまたは１４ｄにのみ接触しつつ転動する。これにより、転走面の全面がポケット内面に接触しつつ、かつ、大端面または小端面がポケット内面の大端面または小端面に線接触しつつ転動していた従来の円すいころ軸受に比して、円すいころ１３とポケット１４ａの内面との接触部の相対速度が低くなる結果、円すいころ１３と保持器１４間の摩擦抵抗が減少するとともに、回転軸と接触部の距離（転走面，端面とも）が短くなるため、ころの回転トルクが減少し、もって軸受としての回転トルクを低減させることができる。
【００２８】
なお、以上の各実施の形態においてはポケット内面に突起ないしは突条を形成したが、本発明は、このような突起や突条の形状等は任意であり、更には、明確な突起等ではなく、ポケット内面にうねりを形成して該当箇所が他の箇所に比して膨出しているような凸部であってもよいことは勿論である。
【００２９】
また、軸受が一方向にのみ回転するような用途には、突起や突条などの凸部はその一方向への回転時に転動体が接触する側にのみ形成すればよいことは言うまでもない。更に、ポケット内面の内外輪の半径方向中央部のみに突起を設けた例を示したが、半径方向複数部分に設けてもよい。保持器の半径方向厚みや形状に応じて、回転トルクが小さくなるように適宜数の突起を設ければよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、転動体が保持器のポケットに対して相対速度の低い位置で接触しつつ転動するので、転動体と保持器間の摩擦抵抗が小さくなり、転がり軸受としての摩擦トルクを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を玉軸受に適用した実施の形態の軸平行断面図である。
【図２】図１の実施の形態における保持器４の一部を切り欠いた斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の保持器４のポケット４ａの近傍の拡大正面図である。
【図４】本発明を冠形保持器を用いた玉軸受に適用した実施の形態のポケットの拡大正面図である。
【図５】本発明を円すいころ軸受に適用した実施の形態の軸平行断面図である。
【図６】図５における保持器１４の正面図である。
【図７】図５の実施の形態のポケット１４ａの近傍の拡大正面図である。
【図８】従来の転がり軸受の転動時における転動体と保持器との接触部位の説明図で、（Ａ）は玉軸受場合、（Ｂ）は円すいころ軸受の場合の説明図である。
【符号の説明】
１，１１内輪
２，１２外輪
３玉
４，１４保持器
４ａ，１４ａポケット
４ｂ，１４ｂ突起
１３円すいころ

Claims

内輪と外輪の間に、複数の転動体がそれぞれ保持器のポケットに収容された状態で当該内輪および外輪に対して転動自在に組み込まれているとともに、各転動体の転動時における転走面の速度分布が、軸受の回転軸方向に一様でない転がり軸受において、
上記保持器の各ポケットの内面が、各転動体の転動時にその転走面の速度分布が最大となる位置以外の所定位置においてのみ当該転走面に対して接触する形状に形成されていることを特徴とする転がり軸受。
転がり軸受が玉軸受であって、保持器の各ポケットの内面形状が、軸方向中心を挟んでその両側に凸部を有する形状であり、玉の表面がポケット内面に対してその凸部にのみ当接しつつ転動することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
転がり軸受が円すいころ軸受であって，保持器の各ポケットの内面形状が、小端側に凸部を有する形状であり、円すいころの転走面がポケット内面に対してその凸部にのみ当接しつつ転動することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。