JP2008169936A

JP2008169936A - 深溝玉軸受

Info

Publication number: JP2008169936A
Application number: JP2007004518A
Authority: JP
Inventors: Aiko Suzuki; 愛子鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】高速回転時および低速回転時の両方で発熱を抑制することができる深溝玉軸受を提供する。
【解決手段】相対回転可能に対向して配置された内輪２及び外輪３と、該内輪の外径面２１に形成された外輪軌道溝３ａと該外輪の内径面３１に形成された内輪軌道溝２ａとの間に転動自在に組み込まれた複数の転動体４と、外輪の内径面２１と内輪の外径面３１との間で転動体を案内する保持器５とを備えた深溝玉軸受１において、保持器は、深溝玉軸受の高速回転時に保持器が受ける遠心膨張及び熱膨張によって保持器の案内が玉案内から外輪案内に移行する隙間に設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、玉軸受に関し、特に、自動車のトランスミッションや産業機械の変速機等の回転部分に使用される深溝玉軸受に関する。

従来から、自動車のトランスミッションや産業機械の変速機等の回転部分には、外輪および内輪、該内輪と外輪の対向面間に配される転動体と、該内輪間で該転動体を案内する保持器とで構成された深溝玉軸受が一般的に多く使用されている。
また、保持器は、その保持器内径面と内輪外径面および保持器外径面と外輪内径面との間には、それぞれ所定の隙間を保持するように設計されるとともに、転動体の径よりも僅かに大径に形成されたポケットを備え、該ポケットに転動体を収容している。
また、近年の軽量化、低騒音化および高速化等の要望に伴い、樹脂で成形された保持器が使用される場合が多くなってきている。

ところが、樹脂で成形された保持器が使用された深溝玉軸受を高速回転させた場合には、保持器には、回転による熱と遠心力が作用して変形が発生する場合があった。
そのようにして保持器が変形した場合には、保持器の外径面が外輪内径面と接触したり、転動体が保持器のポケットに食い込んだりした結果、保持器が発熱して焼き付いたり破断する危険性が高かった。

そこで、深溝玉軸受が高速回転をしている時の温度上昇による保持器の変形を抑制することを目的として、例えば特許文献１では、樹脂製保持器のポケット形状を径方向に円筒形にするとともに、保持器の外径が外輪の内径に接触した状態で転動体が転動する構成としている。特許文献１の構成によれば、ポケットの形状を円筒形にしたことにより、深溝玉軸受の高速回転時であっても転動体がポケット内を移動することが可能となり、転動体がポケットに食い込んでいくことが防止される。従って、深みぞ玉軸受の発熱を抑制することができるが、低速回転時にも保持器外径面が外輪内径面に接触しているので、保持器と外輪との間に油膜が形成されにくくなり、保持器と外輪との間にすべり発熱が生じ易くなる。その結果、低速回転時に温度上昇しやすいという問題があった。
特開平８−４２５７４公報

本発明の目的は、高速回転時および低速回転時の両方で発熱を抑制することができる深溝玉軸受を提供することである。

上記の問題点を解決するために本発明が成した技術的手段は、相対回転可能に対向して配置された内輪及び外輪と、該内輪の外径面に形成された外輪軌道溝と該外輪の内径面に形成された内輪軌道溝との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、外輪の内径面と内輪の外径面との間で転動体を案内する保持器とを備えた深溝玉軸受において、保持器は、深溝玉軸受の高速回転時に保持器が受ける遠心膨張及び熱膨張によって保持器の案内が玉案内から外輪案内に移行する隙間に設定されていることを特徴とする深溝玉軸受としたことである。

本発明によれば、高速回転時および低速回転時の両方で発熱を抑制することができる深溝玉軸受を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る深溝玉軸受について、添付図面に基づいて説明する。
深溝玉軸受１は、相対回転可能に対向して配置された内輪２及び外輪３と、該内輪２と外輪３の対向面２１，３１にそれぞれ内輪軌道溝２ａと外輪軌道溝３ａが形成され、
内輪軌道溝２ａと外輪軌道溝３ａとの間に転動自在に組み込まれた転動体４としての複数の玉と、その外輪３の内径面３１と内輪２の外径面２１との間で前記複数の玉４を案内する保持器５とを備える（図１参照）。

保持器５は、本実施形態では、前記内輪２と外輪３の間に挿入可能な円環状に形成された基部５１と、当該基部５１の周方向に所定の間隔で複数設けられたポケットＰとで構成され、そのポケットＰの内周面５２は、転動体４の転動面４１の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径に形成されるとともに平面視Ｃ字型に形成されて軸方向に開口した、いわゆる冠型保持器を使用している。なお、ポケットＰの開口はポケットＰの両側から軸方向に延出した一対の爪部Ｐ１，Ｐ２によって、転動体４の径Ｂよりも狭い開口幅ＰＡに形成されている（図２参照）。

転動体４は保持器５のポケットＰの内周面５２に囲まれた空間に収容され、転動体４の転動面４１はポケットＰの内周面５２で支持される。これにより転動体４は周方向に所定の間隔で保持される。
ポケットＰの内周面５２は、本実施形態では、軸受の径方向に直状の円筒形に形成されている。これにより、転動体４は軸受の径方向に保持されることがないので、内外輪間で保持器５が径方向に移動した場合であっても、転動体４がポケットＰに食い込んでいくことを防止できる。なお、保持器５の径方向への移動時に転動体４がポケットＰに食い込まない限りにおいて、ポケットＰの内周面５２は円筒形に形成されていなくても良い。
さらに本実施形態では、保持器５の外径面５３と外輪３の内径面３１との間の隙間（案内隙間）δ１，δ２，δ３と、転動体４の転動面４１とポケットＰの内周面５２との間の円周方向隙間Δ１，Δ２，Δ３は、深溝玉軸受１の静止時にはδ１＞Δ１の関係となるように設定され、低速回転時にはδ２＞Δ２の関係となるように設定され、深溝玉軸受１の高速回転時にはδ３＜Δ３の関係となるように設定されている。

また、保持器５は樹脂材料で形成されている。その樹脂材料として、例えば、４６ナイロンや６６ナイロンなどのポリアミド系樹脂や、ポリブチレンテレフタレートやポリフェレンサルサイド（ＰＰＳ）や、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）や、熱可塑性ポリイミドや、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）などが挙げられる。また、上記した樹脂に１０〜５０ｗｔ％の繊維状充填材（例えば、ガラス繊維や炭素繊維など）を適宜添加することにより、保持器の合成及び寸法精度を向上させることができる。

このように形成した保持器５を組み込んだ深溝玉軸受１の運動状態を以下に説明する。
深溝玉軸受１の静止時には、保持器５の外径面５３と外輪３の内径面３１との間には隙間（案内隙間）δ１を有し、転動体４の転動面４１とポケットＰの内周面５２との間には円周方向隙間Δ１を有する。このとき、案内隙間δ１と円周方向隙間Δ１との関係はδ１＞Δ１となっている。

次に、深溝玉軸受１の低速回転時には、保持器５は転動体４によって案内される状態である。この場合において、保持器５は、回転による熱と遠心力が作用して徐々に熱膨張と変形を始めるので、保持器５の外径面５３は徐々に外輪３の内径面３１へと近づく。また、保持器５の外径面５３と外輪３の内径面３１との間には隙間（案内隙間）δ２を有し、転動体４の転動面４１とポケットＰの内周面５２との間には円周方向隙間Δ２を有する。このとき、案内隙間δ２は静止時の案内隙間δ２よりも狭くなっているものの、案内隙間δ２と円周方向隙間Δ２との関係は依然としてδ２＞Δ２となっている。

なお、保持器５のポケットＰは外径方向に直状の円筒形に形成されているので、保持器５が外輪３の内径面３１へと近づくように変形した場合であっても、転動体４は保持器５との間には十分な案内隙間δ２を有しているので、保持器５のポケットＰは転動体４を外輪３側へ押し付けることがなく、転動体４がポケットＰに食い込むこともない。さらに、保持器５と外輪３との間には十分な円周方向隙間Δ２を有しているので、保持器５と外輪３との間のすべり摩擦や発熱を抑えることができ、これにより、深溝玉軸受１の低速回転時の温度上昇を低減することができる。

次に、深溝玉軸受１の高速回転時には、保持器５は外輪３によって案内される状態である。この場合において、保持器５は、回転による熱と遠心力が低速回転時よりもさらに大きく作用して、保持器５の熱膨張や変形が大きくなる。そして、保持器５の外径面５３と外輪３の内径面３１との間の隙間（案内隙間）δ３は次第に小さくなっていき、最終的には保持器５の外径面５３が外輪３の内径面３１に接することで、それ以上の保持器の変形が抑制される。また、保持器５の外径面５３と外輪３の内径面３１との間の隙間（案内隙間）δ３は０（ゼロ）となり、転動体４の転動面４１とポケットＰの内周面５２との間には円周方向隙間Δ３を有する。このとき、案内隙間δ３＝０であるので、案内隙間δ３と円周方向隙間Δ３との関係はδ３＜Δ３となっている。

保持器５のポケットＰは外径方向に直状の円筒形に形成されているので、保持器５が外輪３に案内される状態まで変形して、転動体４と保持器５との案内隙間δ３が無くなった場合であっても、保持器５のポケットＰは転動体４を外輪３側へ押し付けることがなく、転動体４がポケットＰに食い込むこともない。
さらに、保持器５と外輪３との間には十分な円周方向隙間Δ３を有しているので、保持器５と外輪３との間のすべり摩擦や発熱を抑えることができ、高速回転時の発熱が防止される。また、保持器５の外径面５３と外輪３の内径面３１の間には、実際には油膜が形成されるので、保持器５の外径面５３が外輪３の内径面３１から浮上して、保持器５と外輪３とのすべり発熱を抑制することができる。これにより、高速回転時の温度上昇を抑制することができる。

本実施形態に示す深溝玉軸受１は、軸受の低速回転時及び高速回転時において、それぞれの転動体４は保持器５との間の案内隙間δ１，δ２，δ３と保持器５と外輪３との間の円周方向隙間Δ１，Δ２，Δ３を保持器５の遠心力による変形と熱膨張量を考慮した隙間となるように設定したので、高速回転時から低速回転時までのすべての回転領域において温度上昇を抑制することができる。
なお、本実施形態では、保持器５はポケットＰが軸方向に開口した樹脂製の冠型保持器を使用したが、ポケットＰの内周面５２が軸受の径方向に直状の円筒形に形成されていれば他の樹脂製の保持器を使用しても良い。例えば、ポケットＰに軸方向の開口を持たない形状の保持器であっても良い。

深溝玉軸受の一例を示す側面図である。深溝玉軸受の構成を示す一部切断斜視図である。（ａ）は深溝玉軸受の静止状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ部分の一部拡大図である。（ａ）は深溝玉軸受の低速回転状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ部分の一部拡大図である。（ａ）は深溝玉軸受の高速回転状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲んだ部分の一部拡大図である。

符号の説明

１深溝玉軸受
２内輪
２１内輪外径面
２ａ内輪軌道溝
３外輪
３１外輪内径面
３ａ外輪軌道溝
４転動体
５保持器
５３保持器の外径面

Claims

相対回転可能に対向して配置された内輪及び外輪と、該内輪の外径面に形成された外輪軌道溝と該外輪の内径面に形成された内輪軌道溝との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、
外輪の内径面と内輪の外径面との間で転動体を案内するポケットを有する保持器とを備えた深溝玉軸受において、
保持器は、
深溝玉軸受の高速回転時に保持器が受ける遠心膨張及び熱膨張によって保持器の案内が玉案内から外輪案内に移行する隙間に設定されていることを特徴とする深溝玉軸受。