JP2016196945A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 低速運動に用いられる固体潤滑方式の転がり軸受において、潤滑剤の供給能力を向上させることができる。【解決手段】 外周面に軌道面４が形成された内輪２と、内周面に軌道面５が形成された外輪３と、前記内輪２と外輪３の軌道面４，５との間に組み込まれる複数の転動体６と、前記内輪２及び外輪３の間に組み込まれ、前記内輪２又は外輪３に沿って案内される案内面を有する保持器７を備えた転がり軸受において、前記保持器９は、部分的に、前記案内面に内輪２又は外輪３に当接する制動突部１０を有する。【選択図】 図３

Description

この発明は、固体潤滑方式の転がり軸受に関し、特に、低速揺動運動を行なう装置に好適に使用される転がり軸受に関する。

内輪の外周面と外輪の内周面とにそれぞれ形成された軌道面の間に、玉やころなどの転動体を組み込み、各転動体相互の間の間隔を保つ保持器を備えた転がり軸受の潤滑方式は、軸受の用途や目的に応じて適宜好適なものが採用されている。例えば、宇宙空間など極低温真空環境での使用を目的とする場合には、固体潤滑方式が採用されることが多い。

固体潤滑方式の転がり軸受は、軸受構成部品の摩擦を生じる表面、例えば、内外輪の軌道面や転動体の表面等に、二硫化モリブデンなどの層状物質からなる固体潤滑被膜を形成し、これに加え、潤滑剤が付与された保持器から転動体を介して潤滑剤を軌道輪に供給する構成を採用する。

しかし、この固体潤滑方式の転がり軸受が、低速運動の用途に使用される場合には、保持器と転動体の接触圧力が小さくなるため、保持器から転動体を介しての内輪及び外輪への潤滑剤の供給量が低下する。このため、固体潤滑方式の転がり軸受としての潤滑性能が不十分になるおそれがあるという問題があった。

そこで、この発明は、特に低速揺動運動に用いられる固体潤滑方式の転がり軸受において、潤滑剤の供給能力を向上させることができる転がり軸受を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するため、この発明の転がり軸受においては、外周面に軌道面が形成された内輪と、内周面に軌道面が形成された外輪と、前記内輪と外輪の軌道面との間に組み込まれる複数の転動体と、前記内輪及び外輪の間に形成される保持器案内隙間に組み込まれ、前記内輪又は外輪に沿って案内される案内面を有する保持器を備えた転がり軸受において、
前記保持器は、部分的に、前記案内面に内輪又は外輪に当接する制動突部を有することを特徴とする。

また、前記制動突部は、前記案内面に固定される制動部材により構成することができる。

上記構成において、前記保持器は、前記案内面に軸方向に伸びる取付溝を有し、前記制動部材は、前記内輪と外輪の隙間から前記取付溝内に軸方向に圧入されることで、前記制動部材を保持器案内面に固定することができる。また、取付溝は、軸方向に溝幅が異なるテーパー形状とすることによって、制動部材の固定を確実にすることができる。

また、制動部材は、運転時に内輪又は外輪と摩擦するものであるため、樹脂材料などの摺動性のある材料で構成することが好ましい。

前記保持器は、弾性材料で構成され前記周方向に伸びる挿入孔が軸方向側面に設けられた主部材と、前記挿入孔よりも大径の挿入部材とを有し、前記挿入孔に挿入部材を圧入することによって、前記主部材が軸方向に拡張して制動突部を形成することができる。

また、前記挿入部材を、軸方向に径が異なるテーパー形状に構成することで、径に応じて主部材の拡張部分を決定することができ、また、挿入部材の脱落を防止することができる。

この発明は、保持器は、部分的に、内輪又は外輪に当接する制動突部を設けることで、接触摩擦による制動を保持器に与える。これにより、保持器のポケット面に転動体が接触する接触圧力を大きくすることで、保持器から転動体への固体潤滑剤の移着性を上げ、潤滑剤の供給性能を向上させることができる。特に低速運動さらには低速揺動運動を行なう用途の転がり軸受において、潤滑剤の供給性能を向上させることができる。

本発明の第１実施形態の転がり軸受の断面図である。 図１の転がり軸受に用いられる保持器の構成を示す斜視図である。 図１の転がり軸受の部分拡大側面図である。 図１の転がり軸受に用いられる保持器の外表面の構成を模式的に示す部分拡大図である。 図１の転がり軸受の組み立て工程を示す説明図であり、内輪、外輪、玉、保持器を組み上げた状態を示す部分拡大側面図である。 本発明の第２実施形態の転がり軸受の断面図である。 図６の転がり軸受に用いられる保持器の構成を示す斜視図である。 図６の転がり軸受の構成を示す部分拡大側面である。 図６の転がり軸受の組み立て工程を示す説明図であり、内輪、外輪、玉、保持器を組み上げた状態を示す部分拡大側面図である。 図６の転がり軸受に用いられる保持器の外表面の構成を模式的に示す部分拡大図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
以下、この発明の第１実施形態に係る転がり軸受を添付図面に基づいて説明する。本実施形態にかかる転がり軸受は、宇宙空間などの極低温環境下での使用に適用した転がり軸受であり、例えば、人工衛星などに用いられる。

この転がり軸受１は、図１に示すように、外周面２ａに軌道４を有する内輪２と、内周面３ａに軌道５を有する外輪３と、内輪２の軌道４と外輪３の軌道５の間に介在された複数の転動体である玉６と、この複数の玉６を周方向に間隔をおいて保持する保持器７とを備えるラジアル深溝玉軸受である。

内輪２、外輪３、及び玉６は、通常の軸受材料を使用することができ、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いることができる。なお、玉６としては、セラミックスボールであってもよい。セラミックスを使用する場合、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化珪素（ＳＩＣ）、アルミナ（ＡＩ₂Ｏ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、サイアロン等が挙げられる。

保持器７は、金属又は合成樹脂で構成され、図２に示すように、玉６が１つずつ収容される複数のポケット８を有し、図示例では２０個のポケット８が円周方向等間隔に設けられる。玉６は、各ポケット８のポケット面８ａで接触支持されて、ポケット８内に保持される。本実施形態にかかる転がり軸受１に使用される保持器７は、径方向の位置が外輪３の内周面３ａによって案内される外輪案内方式の保持器となっている。

図示を省略しているが、この転がり軸受１の潤滑は、固体潤滑方式であり、保持器７のポケット面８ａに固体潤滑剤又はこれを含んだ複合体による固体潤滑層が設けられる。固体潤滑剤としては、グラファイト、二硫化タングステン又は二硫化モリブデンが使用される。また、保持器には、図示しない潤滑剤供給機構から適量の潤滑剤が供給され、運転時において、ポケット面８ａに接触する玉６を介して内輪２及び外輪３の軌道面４，５に供給される。

保持器７は、内輪２及び外輪３の間に形成される保持器案内隙間Ｓの寸法よりも小さい径方向寸法Ｔを有するリング状に構成された保持器主部材９と、保持器の案内面である保持器主部材９の外表面９ａのポケット８の間に突設された制動突部１０を備えている。

また、保持器の表面９ａには、自己潤滑性材料で構成された自己潤滑性被膜が設けられている。自己潤滑性材料としては、例えば、ＰＴＦＥ等が例示できる。

制動突部１０は、保持器主部材９とは別部材の制動部材１０ａが保持器主部材９の外表面に取り付けられることにより構成されている。また、制動突部１０は、後述するように、保持器７を内輪２及び外輪３と組み上げたあとに、保持器主部材９の外表面に取り付けられることが好ましい。

保持器主部材９の表面には、制動部材１０ａを固定するための取付溝１１が設けられている。取付溝１１は、図２及び図４に示すように、保持器主部材９の軸方向の全長にわたって設けられており、隣り合う２つのポケット８の中間部分に設けられている。軸方向に溝幅が異なる中央部分が幅広のテーパー形状に構成されている。

取付溝１１の溝幅は、保持器７のポケット６間の間隔に応じて適宜設計することができる。上記のように取付溝１１をテーパー形状にすることにより、圧入しろとしてのテーパーの程度を大きくし、制動部材１０ａの脱落を抑制することができる。また、取付溝１１の溝深さは、後述する運転時に制動突部１０が外輪３に摺動することに伴い、制動部材１０ａに加わる摩擦力に対抗して、制動部材１０ａをしっかりと固定できるように構成されていればよい。

なお、後述するように、取付溝１１は、必ずしも保持器主部材９の軸方向の全長にわたって設けられる必要はない。ただし、制動部材１０ａの取付のために、少なくとも一方の周縁に到達するように構成されていることが好ましい。また、テーパー形状は、図４に示すような構成に限定されるものではなく、くさび形、長円形など軸方向に溝幅が異なり、後述する制動部材１０ａの圧入後に脱落が抑制できる形状であれば広く適用可能である。

制動部材１０ａは、取付溝１１に対応したテーパー形状に構成され、摺動性能に優れた合成樹脂などが用いられる。また、制動部材１０ａは、保持器の外周面から突出した状態となるように、取付溝１１に取り付けられ制動突部１０を構成する。制動突部１０は、外輪３の内周面３ａに接触するように構成されており、運転時に、外輪３の内周面３ａに接触して、保持器７の回転を制動する。制動突部１０の外輪３の内周面３ａへの接触圧や接触面積は、特に限定されるものではないが、転がり軸受の用途に応じて摩擦抵抗が用途の支障にならない程度に設計することが好ましい。

また、制動突部１０は、保持器のすべてのポケット８の間に設けられている必要はなく、任意の位置に任意の個数で設けてもよい。ただし、上記の通り、保持器７の回転を制動するという機能の点から、制動突部１０は、環状の保持器７に対して、中心対象となるような位置に設けられていることが望ましく、その個数は必要とする接触面積に応じて任意に設計することができる。

保持器７の回転が制動されることにより、玉６の回転に対して保持器７の回転が遅れるため、運転時において、玉６が保持器のポケット面８ａに接触しやすい状態となる。このため、保持器７のポケット面８ａに玉６が接触する接触圧力が大きくなり、特に低速出の揺動運動に用いられる軸受において、保持器７から玉６への固体潤滑剤の移着性が向上する。また、玉６に移着した潤滑剤は、内輪２及び外輪３の軌道面４，５に送られることになるため、転がり軸受全体としての潤滑剤の供給性能を向上させることができる。

本実施形態にかかる転がり軸受１は上記した構成であり、その組み立て手順としては、最初に内輪２，外輪３、玉６を保持する保持具７を組み込む。なお、図５に示すように、このとき、取付溝１１に制動部材１０ａは取り付けないようにして組み上げることが好ましい。

上記の通り、保持器７の外周面には、軸方向に伸びる取付溝１１が保持器の幅方向全長にわたって設けられているため、組み上げられた軸受には、図５に示すように、軸方向端面からみて取付溝１１が露出した状態になっている。この状態の軸受に、制動部材１０ａを軸方向に沿って取付溝１１に圧入し、制動部材１０ａを保持器７に取り付ける。

上述のように、取付溝１１は、軸方向に溝幅が異なるテーパー形状に構成されているため、圧入後に制動部材１０ａが脱落しにくくなっている。なお、取付溝１１のテーパーの程度が小さく、十分な圧入しろを取ることができない場合は、接着剤などを用いて固定してもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる転がり軸受の構成を示す断面図を図２に示す。第２実施明帯にかかる転がり軸受１ｂは、前述した第１実施形態の転がり軸受１と保持器の構成において異なる。本実施形態にかかる転がり軸受１ｂに用いられている保持器１３は、合成樹脂などの弾性材料で構成され、図７に示すように、玉６が１つずつ収容される複数のポケット８を有し、図示例では２０個のポケット８が円周方向等間隔に設けられる。玉６は、各ポケット８のポケット面８ａで接触支持されて、ポケット８内に保持される。本実施形態にかかる転がり軸受１に使用される保持器７は、径方向の位置が、外輪３の内周面３ａによって案内される外輪案内方式の保持器となっている。

図示を省略しているが、この転がり軸受１の潤滑は、固体潤滑方式であり、保持器７のポケット面８ａに固体潤滑剤又はこれを含んだ複合体による固体潤滑層が設けられる。固体潤滑剤としては、グラファイト、二硫化タングステン又は二硫化モリブデンが使用される。また、保持器には、図示しない潤滑剤供給機構から適量の潤滑剤が供給され、運転時において、ポケット面８ａに接触する玉６を介して内輪２及び外輪３の軌道面４，５に供給される。

保持器７は、内輪２及び外輪３の間に形成される保持器案内隙間Ｓの寸法よりも小さい径方向寸法Ｔを有するリング状に構成された保持器主部材１４と、保持器主部材９の外表面のポケット８の間に突設された制動突部１５を備えている。

制動突部１５は、後述する挿入部材１６の圧入により、保持器主部材１４の表面が外周面側に部分的に突出するように変形して構成されている。

保持器主部材１４の軸方向側面には、挿入部材１６を挿入するための挿入孔１７が設けられている。挿入孔１７は、図６及び図１０に示すように、保持器主部材１４の軸方向に伸びる孔であり、本実施形態では、一方の側面１４ａに開口する有底孔に構成され、隣り合う２つのポケット８の中間部分に設けられている。挿入孔１７は、軸方向に孔径が異なるように中央部分が大径のテーパー形状に構成されている。

挿入孔１７の孔径は、保持器１３のポケット６間の間隔に応じて適宜設計することができる。上記のように取付溝１１をテーパー形状にすることにより、圧入しろとしてのテーパーの程度を大きくし、保持器主部材１４の変形の程度を調整することができる。

なお、後述するように、挿入孔１７は、必ずしも保持器主部材１４の軸方向の全長にわたって設けてもよい。また、テーパー形状は、図６に示すような構成に限定されるものではなく、くさび形、長円形など軸方向に溝幅が異なり、後述する挿入部材１６の圧入後に脱落が抑制できる形状であれば広く適用可能である。

挿入部材１６は、挿入孔１７に対応したテーパー形状に構成される。また、挿入孔１７に挿入されて、保持器主部材１４を変形させるものであるため、保持器主部材１４より硬質の材料で構成され、少なくとも部分的に挿入状態における挿入孔１７の孔径よりも大きく構成される。

挿入部材１６が挿入孔１７に挿入されることによって、挿入孔１７の周囲が拡張され、保持器主部材１４が拡張する。この拡張は保持器主部材１４の案内面を突出させ、制度突部１５を構成する。制動突部１５は、外輪３の内周面３ａに接触するように構成されており、運転時に、外輪３の内周面３ａに接触して、保持器７の回転を制動する。制動突部１０の外輪３の内周面３ａへの接触圧や接触面積は、特に限定されるものではないが、転がり軸受の用途に応じて摩擦抵抗が用途の支障にならない程度に設計することが好ましい。

また、制動突部１５は、保持器１３のすべてのポケット８の間に設けられている必要はなく、任意の位置に任意の個数で設けてもよい。

保持器１３の回転が制動されることにより、玉６が保持器のポケット面８ａに接触しやすい状態となり、転がり軸受としての潤滑剤の供給性能を向上させることができる。

本実施形態にかかる転がり軸受１ｂは上記した構成であり、その組み立て手順としては、最初に内輪２，外輪３、玉６を保持する保持器１３を組み込む。なお、図９に示すように、このとき、挿入孔１７に挿入部材１６を圧入しない状態で組み上げることが好ましい。

保持器１３の側面１４ａに開口している挿入孔１６に、挿入部材１６を圧入し、制動突部１５を形成する。

上述のように、挿入孔１７は、軸方向に溝幅が異なるテーパー形状に構成されているため、圧入後に挿入部材１６が脱落しにくくなっている。なお、挿入孔１７のテーパーの程度が小さく、十分な圧入しろを取ることができない場合は、接着剤などを用いて固定してもよい。

なお、以上の実施形態は、玉軸受について述べたが、本発明は、玉軸受に限定されるものではなく、例えば、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受、自動調心玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受など、密封型の種々の転がり軸受に適用可能である。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１，１ｂ ：転がり軸受
２ ：内輪
２ａ ：内輪外周面
３ ：外輪
３ａ ：外輪内周面
４ ：内輪軌道
５ ：外輪軌道
６ ：玉
７，１３ ：保持器
８ ：ポケット
８ａ ：ポケット面
９，１４ ：保持器主部材
１０，１５：制動突部
１０ａ ：制動部材
１１ ：取付溝
１２ ：放射線遮断シート
１３ ：リップ部材
１６ ：挿入部材
１７ ：挿入孔

Claims (8)

1. 外周面に軌道面が形成された内輪と、内周面に軌道面が形成された外輪と、前記内輪と外輪の軌道面との間に組み込まれる複数の転動体と、前記内輪及び外輪の間に組み込まれ、前記内輪又は外輪に沿って案内される案内面を有する保持器を備えた転がり軸受において、
   前記保持器は、部分的に、前記案内面に内輪又は外輪に当接する制動突部を有することを特徴とする転がり軸受。
2. 前記制動突部は、前記案内面に固定される制動部材により構成されることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記保持器は、前記案内面に軸方向に伸びる取付溝を有し、前記制動部材は、前記内輪と外輪の隙間から前記取付溝内に軸方向に圧入固定されることを特徴とする、請求項２に記載の転がり軸受。
4. 前記取付溝は、軸方向に溝幅が異なるテーパー形状に構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の転がり軸受。
5. 前記制動部材は、樹脂材料で構成されていることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１つに記載の転がり軸受。
6. 前記保持器は、弾性材料で構成され前記周方向に伸びる挿入孔が軸方向側面に設けられた主部材と、前記挿入孔よりも大径の挿入部材とを有し、前記挿入孔に挿入部材を圧入することによって、前記主部材が軸方向に拡張して制動突部が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受。
7. 前記挿入部材は、軸方向に径が異なるテーパー形状に構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の転がり軸受。
8. 前記保持器は、表面に自己潤滑性材料が設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載の保持器。

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