JP2010276052A - 玉軸受用保持器および玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 保持器のポケットの内面と玉との接触抵抗を起因とするトルクを容易に低減させる。
【解決手段】 全体を円環状に形成してその円周方向複数箇所にそれぞれが外径側と内径側とに開口したポケット１５ｃを有し、ポケット１５ｃで玉１４を転動自在に保持する冠形状の玉軸受用保持器１５であって、ポケット１５ｃの内面１５ｄに、玉１４との接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径位置から回転軸方向へずらす凹凸部としての溝１５ｅを設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、玉を転動自在に保持する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。

各種装置を構成する回転軸などの回転部分を、ハウジングなどの固定部分に対して回転自在に支持するために、図６に示すような玉軸受１が広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の玉軸受１は、同図に示すように外径面に内側転走面２ａが形成された内輪２と、その内輪２の外側に配置され、内径面に外側転走面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樹脂製の保持器５とで主要部が構成されている。この外輪３あるいは内輪２のいずれか一方がハウジングなどの固定部分に装着され、他方が回転軸などの回転部分に装着される。

この内輪２と外輪３との間に配された冠形状の保持器５は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、円環状をなす主部５ａと、その主部５ａの軸方向片面に互いに間隔をあけて円周方向等配で一体的に突設された一対ずつの弾性片５ｂとで構成され、これら一対ずつの弾性片５ｂの間に凹設されて外径側と内径側とに開口したポケット５ｃを備え、そのポケット５ｃで玉４を転動自在に保持する。

また、内輪２と外輪３の軸方向両側には、図６に示すようにその内輪２と外輪３との間の環状空間を密封するためのシール部材６が配置されている。このシール部材６は、芯金６ａとその芯金６ａに一体的に加硫接着された弾性体６ｂとからなり、その基端部が外輪３の内径端部に装着され、先端部が内輪２の外径端部に接触するシールリップ６ｃが形成されている。なお、図示の玉軸受１では、シール部材６の基端部が装着された外輪２が固定側であり、シールリップ６ｃが接触する内輪２が回転側である。

この玉軸受１の運転中、シール部材６の先端のシールリップ６ｃが内輪２の外径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、軸受内部からグリース等の潤滑剤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。

特開２００１−２４１４４８号公報

ところで、前述した玉軸受用保持器５では、玉４を転動自在に保持するためのポケット５ｃの内面５ｄが玉４の外径形状に沿う単一の部分凹球面で形成されており、図７（ｂ）に示すようにポケット５ｃの内面５ｄと玉４との接触位置は玉４の回転軸Ｌに対する最大径ｒの位置Ｐとなっている。

近年、自動車用途の玉軸受１においては、燃費向上などの環境問題からもトルク低減が求められている。この玉軸受１におけるトルクは、保持器５のポケット５ｃの内面５ｄと玉４との接触抵抗が一つの決定要素として存在する。このことから、従来の玉軸受用保持器５では、ポケット５ｃの内面５ｄと玉４との接触位置が玉４の回転軸Ｌに対する最大径ｒの位置Ｐとなっているため、ポケット５ｃの内面５ｄと玉４との接触抵抗も最大となり、玉軸受１のトルクを低減させることが困難であった。

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、ポケットの内面と玉との接触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、全体を円環状に形成してその円周方向複数箇所にそれぞれが外径側と内径側とに開口したポケットを有し、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、ポケットの内面に、玉との接触位置を玉の回転軸に対する玉の最大径位置から回転軸方向へずらす凹凸部を設けたことを特徴とする。

本発明では、ポケットの内面に、玉との接触位置を玉の回転軸に対する玉の最大径位置から回転軸方向へずらす凹凸部を設けたことにより、そのポケットの内面に形成された凹凸部と玉との接触抵抗を、ポケットの内面と玉との接触位置が玉の回転軸に対する玉の最大径位置となる場合よりも小さくすることができる。その結果、このポケットの内面と玉との接触抵抗を起因とするトルクを容易に低減させることができる。

本発明における凹凸部としては、径方向に沿って形成された溝が有効である。この場合、ポケットの内面と玉との接触位置は、ポケットの内面の溝エッジ部となり、その接触位置を玉の回転軸に対する玉の最大径位置から回転軸方向へずらすことで、玉との接触抵抗を小さくすることによりトルクの低減が図れる。

本発明における凹凸部としては、径方向に沿って形成されたリブが有効である。この場合、ポケットの内面と玉との接触位置は、ポケットの内面に形成されたリブとなり、その接触位置を玉の回転軸に対する玉の最大径位置から回転軸方向へずらすことで、玉との接触抵抗を小さくすることによりトルクの低減が図れる。

なお、リブは、径方向に沿って二条で形成されていることが望ましい。このようにすれば、玉がポケットの内面と軸方向で二点接触することになり、玉を転動自在に保持する上で玉の姿勢を安定させることができる。

本発明における凹凸部としては、径方向に沿って配設された複数の突起が有効である。この場合、ポケットの内面と玉との接触位置は、ポケットの内面に形成された突起となり、その接触位置を玉の回転軸に対する玉の最大径位置から回転軸方向へずらすことで、玉との接触抵抗を小さくすることによりトルクの低減が図れる。

なお、突起は、径方向に沿って二列で形成されていることが望ましい。このようにすれば、玉がポケットの内面と軸方向で二点接触することになり、玉を転動自在に保持する上で玉の姿勢を安定させることができる。

また、本発明における凹凸部は、ポケットの内面の少なくとも円周方向片側に形成されていればよい。凹凸部をポケットの円周方向片側に形成すれば、その円周方向片側での玉との接触位置を玉の回転軸に対する玉の最大径位置から回転軸方向へずらすことで、玉との接触抵抗を小さくすることによりトルクの低減が図れる。また、凹凸部をポケットの円周方向両側に形成すれば、その円周方向両側での玉との接触位置を玉の回転軸に対する玉の最大径位置から回転軸方向へずらすことで、玉との接触抵抗を円周方向片側の場合よりもさらに小さくすることにより、より一層のトルクの低減が図れる。

本発明における凹凸部は、切削加工あるいは射出成形により形成することが望ましい。このように切削加工あるいは射出成形により凹凸部を形成すれば、その凹凸部を容易に形成することができてコスト低減が図れる。

本発明におけるポケットの内面に、内径側のポケット開口縁から外径側へ延びる凹みを形成することが望ましい。このようにすれば、玉に付着しているグリースを保持器の内径面で掻き取る量が減少する。これにより、内輪の外径部へのグリース付着を防止することができるので、内輪のシール溝へのグリースの流動を防止でき、結果として玉軸受からのグリース漏れを防止できる。

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、前記外輪と内輪との間に介在する玉とを付加すれば、玉軸受を構成することができる。

本発明によれば、ポケットの内面に、玉との接触位置を玉の回転軸に対する玉の最大径位置から回転軸方向へずらす凹凸部を設けたことにより、そのポケットの内面に形成された凹凸部と玉との接触抵抗を、ポケットの内面と玉との接触位置が玉の回転軸に対する玉の最大径位置となる場合よりも小さくすることができる。その結果、このポケットの内面と玉との接触抵抗を起因とするトルクを容易に低減させることができる。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提供できる。

本発明の実施形態で、玉軸受用保持器および玉軸受を示す断面図である。 本発明の実施形態で、（ａ）はポケットの内面に溝を形成した玉軸受用保持器を示す部分斜視図、（ｂ）は（ａ）の玉軸受用保持器を示す部分展開図である。 本発明の他の実施形態で、（ａ）はポケットの内面にリブを形成した玉軸受用保持器を示す部分斜視図、（ｂ）は（ａ）の玉軸受用保持器を示す部分展開図である。 本発明の他の実施形態で、（ａ）はポケットの内面に突起を形成した玉軸受用保持器を示す部分斜視図、（ｂ）は（ａ）の玉軸受用保持器を示す部分展開図である。 ポケットの内面に、内径側のポケット開口縁から外径側へ延びる凹みを設けた玉軸受用保持器を示す部分斜視図である。 従来の玉軸受用保持器および玉軸受を示す断面図である。 従来の玉軸受用保持器で、（ａ）はポケットが形成された玉軸受用保持器を示す部分斜視図、（ｂ）は（ａ）の玉軸受用保持器を示す部分展開図である。

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。

図１に示す実施形態の玉軸受１１は、外径面に内側転走面１２ａが形成された内輪１２と、その内輪１２の外側に配置され、内径面に外側転走面１３ａが形成された外輪１３と、内輪１２の内側転走面１２ａと外輪１３の外側転走面１３ａとの間に転動自在に介在された複数の玉１４と、内輪１２と外輪１３との間に配され、各玉１４を円周方向等間隔に保持する樹脂製の保持器１５とで主要部が構成されている。この外輪１３あるいは内輪１２のいずれか一方がハウジングなどの固定部分に装着され、他方が回転軸などの回転部分に装着される。

この内輪１２と外輪１３との間に配された冠形状の保持器１５は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、円環状をなす主部１５ａと、その主部１５ａの軸方向片面に互いに間隔をあけて円周方向等配で一体的に突設された一対ずつの弾性片１５ｂとで構成され、これら一対ずつの弾性片１５ｂの間に凹設されて外径側と内径側とに開口したポケット１５ｃを備え、そのポケット１５ｃで玉１４を転動自在に保持する。

また、内輪１２と外輪１３の軸方向両側には、図１に示すようにその内輪１２と外輪１３との間の環状空間を密封するためのシール部材１６が配置されている。このシール部材１６は、芯金１６ａとその芯金１６ａに一体的に加硫接着された弾性体１６ｂとからなり、その基端部が外輪１３の内径端部に装着され、先端部が内輪１２の外径端部に接触するシールリップ１６ｃが形成されている。なお、図示の玉軸受１１では、シール部材１６の基端部が装着された外輪１３が固定側であり、シールリップ１６ｃが接触する内輪１２が回転側である。

この玉軸受１１の運転中、シール部材１６の先端のシールリップ１６ｃが内輪１２の外径端部に摺接した状態を維持しながら、内輪１２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、軸受内部からグリース等の潤滑剤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。

以上で説明した玉軸受１１の保持器１５では、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗を起因とするトルクの低減を図るため、ポケット１５ｃの内面１５ｄに、玉１４との接触位置を玉１４の回転軸に対する玉１４の最大径位置から回転軸方向へずらす凹凸部を設けている。

図２（ａ）（ｂ）に示す実施形態では、前述した玉１４との接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐ（図８参照）から回転軸方向へずらす凹凸部として、凹状の溝１５ｅを径方向に沿って形成している。この場合、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触位置Ｐ₁は、ポケット１５ｃの内面１５ｄの溝エッジ部となり、その接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらすことになる。

ここで、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗Ｒは、摩擦係数をμ、遠心力をＦ、玉１４の重量をｍ、玉１４の回転軸Ｌに対する回転半径をｒ、角速度をωとした場合、Ｒ＝μＦ＝μ・ｍｒω²となる。従って、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらすことにより、玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐ（接触位置）での回転半径ｒよりも、玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらした場合の接触位置Ｐ₁での回転半径ｒ₁が小さくなる（ｒ＞ｒ₁）。つまり、Ｒ＝μ・ｍｒω²＞Ｒ₁＝μ・ｍｒ₁ω²となり、回転半径の縮小によって遠心力が小さくなり、接触抵抗が低減する。

以上のことから、ポケット１５ｃの内面１５ｄに溝１５ｅを径方向に沿って形成することにより、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらすことで、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗を、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触位置が玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐとなる場合よりも小さくすることができる。その結果、このポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗を起因とするトルクの低減を図ることが容易となる。

以上の実施形態では、玉１４との接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらす凹凸部として、凹状の溝１５ｅを径方向に沿って形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、以下に詳述する他の実施形態でも可能である。

図３（ａ）（ｂ）に示す実施形態では、玉１４との接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらす凹凸部として、突条のリブ１５ｆを径方向に沿って形成している。この場合、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触位置Ｐ₁は、ポケット１５ｃの内面１５ｄに形成されたリブ１５ｆとなり、その接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらす。これにより、玉１４の回転半径が縮小して遠心力が小さくなることで、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗を、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触位置が玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐとなる場合よりも小さくすることができる。その結果、このポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗を起因とするトルクの低減を図ることが容易となる。

なお、リブ１５ｆは、径方向に沿って二条で形成されている。これにより、玉１４がポケット１５ｃの内面１５ｄと軸方向で二点接触することになり、玉１４を転動自在に保持する上で玉１４の姿勢を安定させることができる。

図４（ａ）（ｂ）に示す実施形態では、玉１４との接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらす凹凸部として、複数の突起１５ｇを径方向に沿って配設している。この場合、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触位置Ｐ₁は、ポケット１５ｃの内面１５ｄに形成された突起１５ｇとなり、その接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらす。これにより、玉１４の回転半径が縮小して遠心力が小さくなることで、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗を、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触位置が玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐとなる場合よりも小さくすることができる。その結果、このポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗を起因とするトルクの低減を図ることが容易となる。

なお、突起１５ｇは、径方向に沿って二列で形成されている。これにより、玉１４がポケット１５ｃの内面１５ｄと軸方向で二点接触することになり、玉１４を転動自在に保持する上で玉１４の姿勢を安定させることができる。

以上で説明した各実施形態では、凹凸部としての溝１５ｅ、リブ１５ｆおよび突起１５ｇをポケット１５ｃの内面１５ｄの円周方向両側に設けた場合について説明したが、溝１５ｅ、リブ１５ｆおよび突起１５ｇをポケット１５ｃの内面１５ｄの円周方向片側のみに形成するようにしてもよい。

このように、溝１５ｅ、リブ１５ｆおよび突起１５ｇをポケット１５ｃの内面１５ｄの円周方向片側のみに形成した場合であっても、その円周方向片側での玉１４との接触位置Ｐ₁を玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐから回転軸方向へずらすことで、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗を、ポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触位置が玉１４の回転軸Ｌに対する玉１４の最大径ｒの位置Ｐとなる場合よりも小さくすることができる。その結果、このポケット１５ｃの内面１５ｄと玉１４との接触抵抗を起因とするトルクの低減を図ることが容易となる。

前述の各実施形態で説明した凹凸部としての溝１５ｅ、リブ１５ｆおよび突起１５ｇは、保持器１５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、あるいは、保持器１５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により溝１５ｅ、リブ１５ｆおよび突起１５ｇを形成することにより、それら溝１５ｅ、リブ１５ｆおよび突起１５ｇを容易に形成することができてコスト低減が図れる。

また、図５は、図２（ａ）（ｂ）に示す実施形態における保持器１５のポケット１５ｃの内面１５ｄに、内径側のポケット開口縁から外径側へ延びる凹み１５ｈを形成した実施形態を示す。この実施形態のようにポケット１５ｃの内面１５ｄに、内径側のポケット開口縁から外径側へ延びる凹み１５ｈを形成することにより、玉１４に付着しているグリースを保持器１５の内径面で掻き取る量が減少する。これにより、内輪１２の外径部へのグリース付着を防止することができるので、内輪１２のシール溝へのグリースの流動を防止でき、結果として玉軸受１１からのグリース漏れを防止できる。

なお、図５に示す実施形態は、図２（ａ）（ｂ）に示す実施形態に適用した場合について説明したが、図３（ａ）（ｂ）および図４（ａ）（ｂ）に示す他の実施形態にも適用可能である。

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。

１１ 玉軸受
１２ 内輪
１３ 外輪
１４ 玉
１５ 保持器
１５ｃ ポケット
１５ｄ ポケットの内面
１５ｅ 凹凸部（溝）
１５ｆ 凹凸部（リブ）
１５ｇ 凹凸部（突起）
１５ｈ 凹み
Ｌ 回転軸
Ｐ 最大径位置
Ｐ₁ 接触位置

Claims (11)

1. 全体を円環状に形成してその円周方向複数箇所にそれぞれが外径側と内径側とに開口したポケットを有し、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、前記ポケットの内面に、前記玉との接触位置を玉の回転軸に対する玉の最大径位置から回転軸方向へずらす凹凸部を設けたことを特徴とする玉軸受用保持器。
2. 前記凹凸部は、径方向に沿って形成された溝である請求項１に記載の玉軸受用保持器。
3. 前記凹凸部は、径方向に沿って形成されたリブである請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器。
4. 前記リブは、径方向に沿って二条で形成されている請求項３に記載の玉軸受用保持器。
5. 前記凹凸部は、径方向に沿って配設された複数の突起である請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器。
6. 前記突起は、径方向に沿って二列で形成されている請求項５に記載の玉軸受用保持器。
7. 前記凹凸部は、ポケットの内面の少なくとも円周方向片側に形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器。
8. 前記凹凸部は、切削加工により形成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器。
9. 前記凹凸部は、射出成形により形成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の玉軸受用保持器。
10. 前記ポケットの内面に、内径側のポケット開口縁から外径側へ延びる凹みを形成した請求項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た玉軸受。

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