JP2008057762A

JP2008057762A - 玉軸受

Info

Publication number: JP2008057762A
Application number: JP2006239086A
Authority: JP
Inventors: Aiko Suzuki; 愛子鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】軸受運転時、軸受幅方向中心に対する保持器の傾きが生じた場合でも、軌道輪に対する保持器の案内面のエッジ当たりを防止し、耐摩耗性を向上する。
【解決手段】保持器２０に転動自在に保持された複数の玉３０を、一対の軌道輪１１，１２間に組み込まれてなる玉軸受１０において、前記保持器２０には、曲面で構成された凸状の案内面２１ａを有するフランジ部２１が、一方の軌道輪１２側に突設されており、該フランジ部２１は、前記案内面２１ａが一方の軌道輪１２に案内されることにより、保持器２０を一方の軌道輪１２に案内させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、保持器に転動自在に保持された複数の玉を、一対の軌道輪間に組み込まれてなる玉軸受に関し、詳しくは軌道輪案内の保持器において、軌道輪に対する保持器の案内面のエッジ当たりを防止するための保持器の構造に関する。

一般に広く用いられる玉軸受は、外輪及び内輪間に、保持器に転動自在に保持された複数の玉を組み込まれてなる転がり軸受である。近年、軽量化、低騒音化、高速化等の要求に伴って、転がり軸受の保持器として、合成樹脂製のものが多用されている。

その例として、特許文献１及び特許文献２にはそれぞれ、高速域で有効な軌道輪案内の合成樹脂製保持器を用いた玉軸受が開示されている。

図６は、特許文献１で開示されている玉軸受を示す断面図である。

図６を参照すると、玉軸受１００を構成する保持器１０１は、耐熱性を有する合成樹脂製で冠型に構成されており、外径面を外輪１０２の内径面に近接され、外輪案内により回転自在に支持されている。保持器１０１は、玉１０３を保持する各ポケットが熱膨張により拡がった場合でも、外輪１０２の内径面に案内されて回転し、ラジアル方向の変位を外輪１０２の内径面によって阻止される。したがって、高速回転、高温環境下で使用される場合でも、保持器１０１の振動が増大することはない。

図７は、特許文献２で開示されている玉軸受を示す断面図である。

図７を参照すると、玉軸受１１０は、内外輪１１１，１１２間に環状保持器１１３を組み込まれるとともに、環状保持器１１３のポケット１１４に玉１１５をそれぞれ収納してなる。環状保持器１１３は、外輪１１２に案内されており、外輪１１２に対する径方向隙間（案内隙間）αを、玉１１５に対するポケット１１４の内壁面の軸方向隙間（ポケット隙間）β以下（案内隙間α≦ポケット隙間β）に設定されている。なお、図７中、α１＋α２＝案内隙間αであり、β１＋β２＝ポケット隙間βである。これにより、環状保持器１１３は、偏心回転した場合でも、ポケット１１４の内壁面と玉１１５との干渉を抑制され、挙動を安定される。

上述した特許文献１及び特許文献２に記載されたような軌道輪（外輪）案内の保持器１０１，１１３を用いた玉軸受１００，１１０では、保持器１０１，１１３の外周面と外輪１０２，１１２との隙間が小さいため、潤滑油が軸受内から排出され難く、良好な潤滑性が得られないという問題があった。また、軸受運転時、軸受幅方向中心に対する保持器１０１，１１３の傾きが生じた場合に、保持器１０１，１１３の外周面と外輪１０２，１１２の軌道面端部との間でエッジロードが発生し、摩擦が大きくなって保持器振動及び保持器音が増大するという問題があった。

そこで、特許文献３には、図８及び図９に示すように、軌道輪（外輪１２２）案内の保持器１２３に被案内面１２６を形成することにより、潤滑性の向上及び保持器振動の低減を図った転がり軸受１２０が記載されている。

図８は、特許文献３で開示されている転がり軸受を示す断面図であり、図９は、図８の転がり軸受の保持器の要部平面図である。

図８及び図９を参照すると、転がり軸受１２０は、内外輪１２１，１２２間に保持器１２３を組み込まれるとともに、保持器１２３のポケット１２４に複数の玉１２５をそれぞれ収容保持してなる。保持器１２３は、外径側に形成された被案内面１２６を、外輪１２２の内周面における幅Ｗ１の軌道面１２２ａから外れた案内面１２２ｂに近接されて案内される。

保持器１２３の被案内面１２６には、外輪１２２の案内面１２２ｂに近接される被案内部１２７、周方向凹部１２８及び凹状スキャロップ溝１２９が設けられる。

周方向凹部１２８は、軸方向に幅Ｗ２を以って周方向に沿って形成されており、周方向凹部１２８の幅Ｗ２は、外輪１２２の軌道面１２２ａの幅Ｗ１より大きい。これにより、被案内部１２７は、軸受運転時、外輪１２２の軌道面１２２ａの端部１２２ｃとは接触せず、エッジロードの発生が抑制され、磨耗が低減されるとともに、保持器振動が抑制され、保持器音が防止される。

凹状スキャロップ溝１２９は、被案内部１２７に周方向に沿って形成され、周方向凹部１２８を保持器端面１２３ａに連通させる。凹状スキャロップ溝１２９は、遠心力により外輪１２２側に移動した余分な油を軸受外部に排出し、短時間で低トルクとするとともに、トルク変動を抑制する。これにより、保持器振動が抑制される。
特開２００２―２９５４８０号公報（第４頁、第１図）特開２００２―２３５７５０号公報（第３頁、第１図）特開２００５―９０６５７号公報（第４〜６頁、第１図）

上述した特許文献３に記載の転がり軸受１２０では、保持器１２３の周方向凹部１２８の幅Ｗ２が、外輪１２２の軌道面１２２ａの幅Ｗ１より大きいことにより、軸受運転時、軸受幅方向中心に対する保持器１２３の傾きが生じた場合でも、保持器１２３の被案内部１２７が、外輪１２２の軌道面１２２ａの端部１２２ｃとは接触せず、当該部位におけるエッジロードの発生が抑制される。

しかし、保持器１２３が軸受幅方向中心に対して傾いた状態では、保持器１２３の被案内部１２７は、外輪１２２の軌道面１２２ａの端部１２２ｃとは接触しないものの、外輪１２２の案内面１２２ｂに対してエッジ当たりしてしまうという問題があった。そして、エッジ当たりにより、磨耗が著しく進行してしまい、耐久性が大幅に低下してしまうという問題があった。
また、保持器１２３の被案内部１２７は、平面で構成されており、特に潤滑油の供給量が少ない場合には、外輪１２２の案内面１２２ｂとの間で潤滑不足に陥り易く、磨耗を生じてしまうという問題もあった。

ここで、図１０及び図１１には、上述した特許文献３に記載の保持器１２３と同一構造の保持器を組み込まれた従来の玉軸受を示す。
すなわち、図１０及び図１１を参照すると、玉軸受１３０の保持器１３１は、軸受幅方向中心に対して傾いた状態（図１０に示す状態→図１１に示す状態）では、フランジ部１３２の案内面１３２ａを外輪１３３の内周面にエッジ当たり（図１１中、楕円Ｄ内参照）してしまう。

また、図１０及び図１１に示す保持器１３１は、外輪１３３に対して軸方向両側で案内されるが、図１２〜図１４には、外輪に対して軸方向片側で案内される保持器の例を示す。
すなわち、図１２〜図１４を参照すると、玉軸受１４０の保持器１４１は、外輪１４２の内周面に近接される案内面１４３ａを有するフランジ部１４３を、図１２中の右側のみに形成されており、外輪１４２に軸方向片側（図１２中、右側）で案内される。

このような玉軸受１４０においても、上述した特許文献３に記載の図８及び図９に示す転がり軸受１２０の保持器１２３、図１０及び図１１に示す玉軸受１３０の保持器１３１と同様に、外輪１４２の内周面に対するフランジ部１４３の案内面１４３ａのエッジ当たり（図１４に示す状態）、及びフランジ部１４３の案内面１４３ａと外輪１４２の内周面との間での潤滑不足を生じてしまうという問題があった。

特に、近年の自動車等においては、回転部分の高速化が進んでおり、回転部分に使用される軸受の回転数も高くなっているため、上述した問題が顕在化しつつある。

本発明は、軸受運転時、保持器の公転に伴って軸受幅方向中心に対する保持器の傾きが生じた場合でも、軌道輪に対する保持器のフランジ部の案内面のエッジ当たりを防止することができ、耐摩耗性を向上することができる玉軸受を提供することを目的としている。

本発明の上記目的は、下記構成により達成される。

（１）保持器に転動自在に保持された複数の玉を、一対の軌道輪間に組み込まれてなる玉軸受において、
前記保持器には、曲面で構成された凸状の案内面を有するフランジ部が、一方の軌道輪側に突設されており、該フランジ部は、前記案内面が一方の軌道輪に案内されることにより、保持器を一方の軌道輪に案内させることを特徴とする玉軸受。

（２）前記保持器は、合成樹脂製であることを特徴とする前記（１）記載の玉軸受。

前記（１）記載の玉軸受では、保持器のフランジ部の案内面が、曲面で構成された凸状であるので、軸受運転時、保持器の公転に伴ってフランジ部の案内面が一方の軌道輪との間に摩擦を生じた際、保持器と玉との間及び保持器と軌道輪との間の隙間に起因して、軸受幅方向中心に対する保持器の傾きが生じた場合でも、一方の軌道輪に対するフランジ部の案内面のエッジ当たりが防止される。また、保持器のフランジ部と一方の軌道輪との隙間が増大され、潤滑油が軸受内部に浸入し易くなる。

前記（２）記載の玉軸受では、保持器の材質が合成樹脂であるので、低摩擦化が図られるとともに、質量が低減され、保持器に調芯作用が生じる。調芯作用により、保持器が振れ回った場合でも、案内面と軌道輪との接触に伴う衝撃力が低減される。また、磨耗進行に伴う熱処理硬化層剥離に起因する破損が防止され、磨耗による２次的損傷が防止される。

合成樹脂材料としては、低摩擦、自己潤滑性、強度、耐熱性を考慮し、例えばポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタール、ポリブチレン、ポリオキシメチレン、ポリテトラフルオロエチレン、エコノールが好適に用いられるが、これらに限定されない。

本発明の玉軸受によれば、軸受運転時、保持器の公転に伴って軸受幅方向中心に対する保持器の傾きが生じた場合でも、軌道輪に対する保持器の案内面のエッジ当たりを防止することができ、耐摩耗性を向上することができる。
本発明により得られる玉軸受は、自動車、産業機械等に用いられ、特に自動車用トランスミッションの回転部分支持用として、高耐久性を要求される場合に好適に用いられる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である玉軸受を示す断面図であリ、図２は、図１の玉軸受の要部拡大断面図である。また、図３は、図２に示す状態から、軸受幅方向中心に対する保持器の傾きが生じた状態を示す要部拡大断面図である。

図１〜図３を参照すると、玉軸受１０は、内輪１１の外周面に形成された内輪軌道面１１ａ及び外輪１２の内周面に形成された外輪軌道面１２ａ間に、保持器２０に転動自在に保持された複数の玉１３を、周方向に所定の間隔をあけて組み込まれてなる。

保持器２０は、合成樹脂製であり、軸方向片側（図１中、右側）で軌道輪案内される。すなわち、保持器２０の外周面における図１中の右端部には、フランジ部２１が、外輪１２側に突設される。フランジ部２１は、曲面で構成された凸状（本実施形態では半円形断面形状）の案内面２１ａを、外輪１２の内周面１２ｂに案内されることにより、保持器２０を外輪１２に案内する。

保持器２０のフランジ部２１の案内面２１ａは、半円形断面形状であることにより、軸受１０運転時、保持器２０の公転に伴ってフランジ部２１の案内面２１ａが外輪１２の内周面１２ｂとの間に摩擦を生じた際、保持器２０と玉１３との間及び保持器２０と内外輪１１，１２との間の隙間に起因して、図３に示すように、軸受幅方向中心に対する保持器２０の傾きが生じた場合でも、外輪１２の内周面１２ｂに対するフランジ部２１の案内面２１ａのエッジ当たりを防止する。

また、保持器２０のフランジ部２１の半球面形状の案内面２１ａは、外輪１２の内周面１２ｂとの隙間を図２に示すように増大させ、図２中の矢印Ａで浸入経路を示すように、潤滑油を軸受１０内部に浸入し易くする。

図４は、本発明の第２実施形態である玉軸受を示す断面図である。また、図５は、図４の玉軸受において、軸受幅方向中心に対する保持器の傾きが生じた状態を示す断面図であり、（ａ）は軸受幅方向中心に対して左側に、（ｂ）は軸受幅方向中心に対して右側にそれぞれ傾きが生じた状態を示す。

図４及び図５を参照すると、玉軸受３０において、保持器４０は、軸方向両側（図４中、左右両側）で軌道輪案内される。すなわち、保持器４０の外周面における図４中の左右両端部にはそれぞれ、フランジ部４１が、外輪３１側に突設される。各フランジ部４１はそれぞれ、半円形断面形状に形成された案内面４１ａを、外輪３１の内周面３１ａに案内されることにより、保持器４０を外輪３１に案内する。

各フランジ部４１の案内面４１ａがそれぞれ、半円形断面形状に形成されることにより、軸受幅方向中心に対する保持器４０の傾きが生じた場合、すなわち図５（ａ）に示すように保持器４０が軸受幅方向中心に対して左側に傾いた場合、及び図５（ｂ）に示すように保持器４０が軸受幅方向中心に対して右側に傾いた場合のいずれでも、外輪３１の内周面３１ａに対するフランジ部４１の案内面４１ａのエッジ当たりが防止される（図５（ａ）中の楕円Ｂ内、図５（ｂ）中の楕円Ｃ内参照）。
その他の構成及び作用については、上記第１実施形態と同様である。

以上のように上記各実施形態によれば、玉軸受１０，３０において、保持器２０，４０のフランジ部２１，４１の案内面２１ａ，４１ａが、半円形断面状に形成される。
したがって、軸受１０，３０運転時、保持器２０，４０の公転に伴ってフランジ部２１，４１の案内面２１ａ，４１ａが外輪１２，３１との間に摩擦を生じた際、保持器２０，４０と玉１３との間及び保持器２０，４０と内外輪１１，１２，３１との間の隙間に起因して、軸受幅方向中心に対する保持器２０，４０の傾きが生じた場合でも、外輪１２，３１の内周面に対する保持器２０，４０のフランジ部２１，４１の案内面２１ａ，４１ａのエッジ当たりを防止することができる。これにより、保持器２０，４０及び外輪１２，３１の耐摩耗性を向上することができ、高い軸受耐久性を確保することができる。

また、保持器２０，４０のフランジ部２１，４１と外輪１２，３１の内周面１２ｂ，３１ａとの間の隙間を増大させることができ、潤滑油を図２中の矢印Ａで示すような経路から軸受１０，３０内部に浸入し易くすることができる。これにより、軸受１０，３０内部への潤滑油の供給量を増大することができ、低摩擦化を図ることができる。

なお、上記各実施形態では、保持器２０，４０のフランジ部２１，４１の案内面２１ａ，４１ａが、半円形断面形状に形成されるが、これに限らず、曲面で構成された凸状であればよく、例えば曲率の異なる複数の曲面の組み合わせで案内面を構成することもできる。

本発明の第１実施形態である玉軸受を示す断面図である。図１の玉軸受の要部拡大断面図である。図２に示す状態から、軸受幅方向中心に対する保持器の傾きが生じた状態を示す要部拡大断面図である。本発明の第２実施形態である玉軸受を示す断面図である。図４の玉軸受において、軸受幅方向中心に対する保持器の傾きが生じた状態を示す断面図である。特許文献１で開示されている玉軸受を示す断面図である。特許文献２で開示されている玉軸受を示す断面図である。特許文献３で開示されている転がり軸受を示す断面図である。図８の転がり軸受の保持器の要部平面図である。従来の玉軸受を示す断面図である。図１０の玉軸受の保持器が傾いた状態を示す要部断面図である。従来の玉軸受の他の例を示す断面図である。図１２の玉軸受の要部拡大断面図である。図１２の玉軸受の保持器が傾いた状態を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１０玉軸受
１１内輪
１１ａ内輪軌道面
１２外輪
１２ａ外輪軌道面
１２ｂ内周面
１３玉
２０保持器
２１フランジ部
２１ａ案内面

Claims

保持器に転動自在に保持された複数の玉を、一対の軌道輪間に組み込まれてなる玉軸受において、
前記保持器には、曲面で構成された凸状の案内面を有するフランジ部が、一方の軌道輪側に突設されており、該フランジ部は、前記案内面が一方の軌道輪に案内されることにより、保持器を一方の軌道輪に案内させることを特徴とする玉軸受。
前記保持器は、合成樹脂製であることを特徴とする請求項１記載の玉軸受。