JP2015209863A - アンギュラ玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器形状の工夫によって軸受内の空気流を均質化するように制御し、グリースや基油の流れを循環させることができる玉軸受を提供する
【解決手段】外輪と、カウンタボアが形成された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の玉と、前記複数の玉を転動自在に収容する複数のポケットを有する環状の保持器と、前記外輪又は前記内輪の幅方向両端部に取り付けられたシールと、前記外輪、前記内輪、前記玉、前記保持器、および前記シールで形成される空間に配置されたグリースとを有するアンギュラ玉軸受であって、前記保持器からカウンタボアに向かって径方向に突出した突起が設けられ、前記保持器と前記内輪との径方向の隙間が、カウンタボア側及び反カウンタボア側において等しいことを特徴とするアンギュラ玉軸受。
【選択図】図１

Description

この発明は、幅方向両端に非接触シールが取り付けられ、内部にグリースが封入されて
いるアンギュラ玉軸受に関する。

近年、電動ターボチャージャ用のインペラとタービンとを連結しているシャフトを回転支持する軸受として、グリースが予め封入され、シールにより密封されているシール付きアンギュラ玉軸受が検討されている。オイル潤滑に伴う油路等を考慮する必要がなく、設置位置の自由度が向上するためである。この場合、標準的な軸受寸法を有するアンギュラ玉軸受では、シールによって囲まれる内輪と外輪との間の軸受空間に、例えば、空間容積の１５〜３０％程度のグリースが封入される。

従来、オイル潤滑の場合は、軸受内へのオイルの供給、軸受からのオイルの排出を容易とするために、例えば特許文献１では、内輪の肩部に、オイル排出端面側に向かってその径が大きくなるテーパが形成された構成が提案されている。かかる構成によれば、肩部近傍の潤滑剤や空気の流れの速度を潤滑剤排出側内輪端面に向けて順次大きくさせ、換言すればこれを付勢あるいは促進して、空気や潤滑剤を軸受の外部（排出側）に向けて流すような、いわば一種のポンプ作用が実現される。この結果、潤滑剤や空気が軸受の排出側から良好に排出され、また、過剰な潤滑剤や不要になった潤滑剤も効率よく排出されるために、高速回転下でも軸受の潤滑剤の撹拌抵抗による発熱を防止することができる。

また特許文献２には、玉軸受の内外輪間に形成された環状空間の中を軸方向に流体を通過させるために、保持器における流体の流れの上流側にあたる端部を、先端に行くに従って次第に厚さの薄くなる形状とすることが提案されている。かかる構成により、保持器の流体に対する抵抗が減少するとともに、環状空間への流体の浸入が容易となる。また、この保持器を用いた転がり軸受は、軸受の冷却と潤滑に必要な流体の流量を確保できるとともに、流体の流量不足による軸受の不具合の発生を防止することが可能となる。

特開平１１−２０１１７３号公報 特開２００６−１０５２２２号公報

特許文献１、２で提案されている玉軸受は、何れも軸受内でオイルまたは流体に一方向の流れを生じさせるものである。しかしながら、シール付きの軸受でグリース潤滑とした場合には、グリースが軸受外部に漏れるのを防止するために、一方向の流れを生じさせるのではなく、軸受内での空気の流れを均質化するように制御することが望ましい。

本発明は、上述した要求に鑑みてなされたものであり、その目的は保持器形状の工夫によって軸受内の空気流を均質化するように制御し、基油やグリースの流れを循環させることができる玉軸受を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
請求項１に係る発明は、
外輪と、
カウンタボアが形成された内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の玉と、
前記複数の玉を転動自在に収容する複数のポケットを有する環状の保持器と、
前記外輪又は前記内輪の幅方向両端部に取り付けられたシールと、
前記外輪、前記内輪、前記玉、前記保持器、および前記シールで形成される空間に配置されたグリースとを有するアンギュラ玉軸受であって、
前記保持器から前記カウンタボアに向かって径方向に突出した突起が設けられ、前記保持器と前記内輪との径方向の隙間が、カウンタボア側及び反カウンタボア側において等しいアンギュラ玉軸受。

請求項２に係る発明は、
請求項１に係る発明において、前記保持器の反カウンタボア側の前記内輪に対向する面は、前記カウンタボアの傾斜と等しいテーパ面とされているアンギュラ玉軸受。

本発明のアンギュラ玉軸受によれば、保持器と内輪との径方向の隙間が、カウンタボア側及び反カウンタボア側において等しいため、軸受内部の空気の流れが均質化され軸受内のグリースの動きが一方向とはならず、グリース漏れの発生を抑制できる。またグリースから染み出た基油が枯渇することが抑制され、軸受寿命を延長することが可能となる。

本発明の一実施形態のアンギュラ玉軸受を示す断面図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。図１に示すように、この実施形態のアンギュラ玉軸受１００は、外輪１、内輪２、玉３、保持器４、および非接触シール５、６で構成されている。

外輪１は円環状とされ、内周面には外輪軌道面１０と、この外輪軌道面１０の右方に位置し保持器４の外周面４３と接触することで保持器４を案内する為の一方の外輪内周面１１、及び外輪軌道面１０の左方に位置し、一方の外輪内周面１１よりも大径の他方の外輪内周面１２とが形成されている。

内輪２も円環状とされ、外周面には内輪軌道面２０が形成されている。内輪２の幅方向片側（図１の右側）の溝肩は落とされ、カウンタボア２１とされている。すなわち、内輪２の内輪軌道面２０を挟んだ両側は、カウンタボア２１と肩部２２になっている。なお、外輪１の幅寸法は内輪２の幅寸法より小さく、内輪２の肩部２２の幅方向端部が外輪１の幅方向端部より突出している。

玉３は、外輪軌道面１０と内輪軌道面２０との間に、軸受周方向に複数個配置されている。

保持器４は断面が略Ｌ字状の円環状体からなり、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）と炭素繊維からなる樹脂組成物（炭素繊維の含有率が３０質量％）を溶融成形することで得られたものである。保持器４には、径方向に貫通した穴として形成されている、玉３を収容する為の複数個のポケット４１が、周方向にほぼ等間隔で設けられている。このポケット４１に収容されることで、玉３は周方向にほぼ等しい間隔をもって配置される。

保持器４のカウンタボア２１側には、カウンタボア２１に向かって径方向に突出し周方向に延びた突起４２が形成されている。また保持器４の内周面４４は、突起４２と隣接する側から反カウンタボア側の先端に向かうに従い次第に径が大きくなるようなテーパ面とされている。そして、この内周面４４の傾きは、カウンタボア２１の傾きとほぼ同じ、即ち、内周面４４とカウンタボア２１とは平行とされているのが好ましい。

この場合、玉３の右方側においての突起４２の右端とカウンタボア２１との間の隙間ｓ１と、玉３の左方側においての保持器内周面４４左端と内輪外周面２２との間の隙間ｓ２とを同一にすると、隙間ｓ１から玉３に向かう通路Ｐ１と、隙間ｓ２から玉３に向かう通路Ｐ２とを互いに対称形にすることができる。すなわち、玉３の右方の突起４２の内周側先端の平坦面と傾斜を持ったカウンタボア２１とで形成される通路Ｐ１と、玉３の左方の保持器内周面４４と内輪外周面２２との間で形成される他方の通路Ｐ２とを対称形にできるので、この通路Ｐ１、Ｐ２を通る空気量をほぼ同じ量に調整することができるようになっている。

非接触シール５、６は金属板のプレス加工により形成され、外輪１の幅方向両端部に形成された取付溝１５、１６に取付けられている。これにより、内輪２、外輪１、玉３、保持器４、およびシール５、６で形成される空間内に配置されたグリースＧが、外に漏出するのを防止するようになっている。

次に作動について説明する。

本実施形態のアンギュラ玉軸受１００は、内輪２がシャフト（不図示）に取り付けられ外輪１がハウジング（不図示）に固定される、いわゆる内輪回転で使用される。内輪回転に伴って、この内輪２と転がり接触している玉３、及びこの玉３をポケット４１に収容している保持器４も追随して回転する。保持器４の回転数が大きくなると、軸受内部に封入されたグリースＧは、玉３と保持器４で生じる遠心力により押し出される。同様に軸受内部の空気も玉３と保持器４により攪拌され空気流が発生する。この流れは、内輪２と玉３の接触域近傍の空気が遠心力によって外輪１側に押し出される際、内輪２近傍で気圧の低下が発生し、この部分にカウンタボア側、反カウンタボア側双方の内輪２側から空気が流入することで生じる流れである。

このとき、玉３の右方に形成されている、突起４２の右端とカウンタボア２１との間の隙間ｓ１と、玉３の左方において形成されている、保持器内周面４４の左端と内輪外周面２２との間の隙間ｓ２とが同一とされていると、玉３の右方に形成されている、突起４２の内周側先端の平坦面と傾斜を持ったカウンタボア２１との間の一方の通路Ｐ１が、玉３の左方に形成されている、保持器内周面４４と内輪外周面２２との間の他方の通路Ｐ２とが互いに対称形状となっている。このため、通路Ｐ１、Ｐ２を通る空気量をほぼ同じ量に調整することができるようになっている。従って、空気の流れを一方向ではなく、軸受内で矢印で示すように均質化することができる。

なお、一方の隙間と他方の隙間、保持器内周面とカウンタボアの傾き、は必ずしも完全に一致させる必要はなく、玉の右方及び左方に形成された通路を通過する空気量をほぼ同じに出来るようになっていればよい。

これにより、グリースの動きが一方向になって、シールから漏れてしまったり、グリースから染み出る基油が一方向に流れてしまって枯渇してしてしまうことがなく、軸受寿命を向上させることができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、外輪にカウンタボアが形成され、保持器の外周側にカウンタボア側に径方向に突出した突起が形成されていてもよい。

１ 外輪
１０ 外輪軌道面
１１ 一方の外輪内周面
１２ 他方の外輪内周面
２ 内輪
２０ 内輪軌道面
２１ カウンタボア
２２ 肩部
３ 玉
４ 保持器
４２ 突起
４３ 保持器外周面
４４ 保持器内周面
５ 非接触シール
６ 非接触シール
１００ アンギュラ玉軸受
ｓ１ 一方の隙間
ｓ２ 他方の隙間
Ｐ１ 一方の通路
Ｐ２ 他方の通路

Claims (2)

1. 外輪と、
   カウンタボアが形成された内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の玉と、
   前記複数の玉を転動自在に収容する複数のポケットを有する環状の保持器と、
   前記外輪又は前記内輪の幅方向両端部に取り付けられたシールと、
   前記外輪、前記内輪、前記玉、前記保持器、および前記シールで形成される空間に配置されたグリースとを有するアンギュラ玉軸受であって、
   前記保持器から前記カウンタボアに向かって径方向に突出した突起が設けられ、前記保持器と前記内輪との径方向の隙間が、カウンタボア側及び反カウンタボア側において等しいことを特徴とするアンギュラ玉軸受。
2. 前記保持器の反カウンタボア側の前記内輪に対向する面は、前記カウンタボアの傾斜と等しいテーパ面とされていることを特徴とする請求項１記載のアンギュラ玉軸受。
   

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