JP2017122494A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】両抱きタイプの保持器を備えた転がり軸受において内輪と転動体との間を好適に潤滑する。【解決手段】内輪１１と、外輪１２と、内輪１１の軌道１１ａと外輪１２の軌道１２ａと間に転動自在に配置された複数の転動体１３と、複数の転動体１３の周方向の間隔を保持する保持器１４とを備え、保持器１４が、軸方向両側に配置された一対の円環状の環状部２１と、周方向に間隔をあけて配置され一対の環状部２１の間に架設された複数の柱部２２とを備え、一対の環状部２１と柱部２２との間に転動体１３を収容するためのポケット３０が形成されている転がり軸受であって、ポケット３０が、筒形状に形成された筒状部と、前記筒状部の径方向外端部に設けられ、前記筒状部の内側面と前記転動体との間に形成される空間を径方向外側から覆う凸部と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、保持器を備えた転がり軸受に関する。

転がり軸受の内輪及び外輪の間に配置された転動体を保持する保持器として、いわゆる片抱きタイプの保持器が知られている。片抱きタイプの保持器は、玉を収容するためのポケットが周方向に等間隔で複数形成されており、各ポケットは軸方向一方側に開口した形状となっている。
片抱きタイプの保持器を備えた転がり軸受は、高速回転下で使用すると遠心力によって保持器の軸方向一方側、つまりポケットの開口側が開くように変形し、保持器と玉とが干渉して転がり軸受の回転トルクが増大したり、温度の上昇が大きくなったりするおそれがある。

そのため、高速回転の条件下では、より変形し難い両抱きタイプの保持器が主に用いられている（例えば、特許文献１参照）。この保持器は、軸方向両側に配置された一対の円環部と、周方向に間隔をあけて配置され一対の円環部の間に架設された複数の柱部とを有し、一対の円環部と柱部との間に転動体を収容するためのポケットが形成されている。

特許第４９４６８８１号公報

しかし、両抱きタイプの保持器を高速回転で使用すると、遠心力によって保持器のポケット内の潤滑油が径方向外側へ流出し易くなり、保持器よりも径方向内側にある内輪と転動体との間の潤滑状態が悪化する可能性がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、両抱きタイプの保持器を備えた転がり軸受において内輪と転動体との間を好適に潤滑することを目的とする。

（１） 本発明は、外周面に軌道を有する内輪と、内周面に軌道を有する外輪と、前記内輪の軌道と前記外輪の軌道との間に転動自在に配置された複数の転動体と、前記複数の転動体の周方向の間隔を保持する保持器とを備え、前記保持器が、軸方向両側に配置された一対の円環状の環状部と、周方向に間隔をあけて配置され前記一対の環状部の間に架設された複数の柱部とを備え、前記一対の環状部と前記柱部との間に前記転動体を収容するためのポケットが形成されている転がり軸受であって、前記ポケットが、筒形状に形成された筒状部と、前記筒状部の径方向外端部に設けられ、前記筒状部の内側面と前記転動体との間に形成される空間を径方向外側から覆う凸部と、を有していることを特徴とする。

上記構成の転がり軸受によれば、ポケットの筒状部の内側面と転動体との間に形成された空間に流入した潤滑油は、凸部によって径方向外側への流出が抑制される。そのため、当該空間内に潤滑油を好適に保持することができ、転動体が当該空間内の潤滑油に触れることによって内輪と転動体との間を好適に潤滑することができる。

前記筒状部は、前記転動体に接触することによって前記転動体の軸方向及び周方向の移動を制限する接触部と、前記転動体に常に非接触でありかつ潤滑油を溜めるための油溜め空間を前記転動体との間に形成する油溜め部と、を有していることが好ましい。
このような構成によって、筒状部の内側面における油溜め部と転動体との間には常に油溜め空間が形成されるため、内輪と転動体との間の潤滑性能を高めることができる。

前記凸部の径方向内側面は、前記転動体へ向かうに従い径方向外側へ傾斜する傾斜面に形成されていることが好ましい。
このような構成によって、筒状部の内側面と転動体との間の空間に溜められた潤滑油は、保持器の回転による遠心力で径方向外側へ流出されるときに、凸部の径方向内側面によって転動体側へ導かれる。そのため、転動体へ向けて積極的に潤滑油を供給することができ、転動体へ供給された潤滑油によって内輪と転動体との間の潤滑を行うことができる。

前記転動体は玉であることが好ましい。この場合、前記筒状部は、径方向視で多角形の筒形状に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、筒状部の内側面のうち互いに隣接する内側面が交差するコーナー部の近傍に広い空間を形成することができ、潤滑油の保持容量を高めることができる。

また、前記転動体が玉である場合、前記筒状部は、円筒形状に形成されていてもよい。
このような構成によって、筒状部の内側面の全周に転動体を接触させることができるので、転動体の保持能力を高めることが可能となり、さらに筒状部の内側面と転動体との間の空間も広く形成することができる。

本発明によれば、両抱きタイプの保持器を備えた転がり軸受において内輪と転動体との間を好適に潤滑することができる。

第１の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 転がり軸受の保持器及び転動体を径方向外側から見た図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 第２の実施形態に係る転がり軸受における図３に相当する断面図である。 第３の実施形態に係る転がり軸受における図３に相当する断面図である。

以下、転がり軸受の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。図２は、転がり軸受の保持器及び転動体を径方向外側から見た図である。
図１において、転がり軸受１０は、内輪１１と、外輪１２と、複数の転動体１３と、保持器１４とを備えている。

内輪１１は、円環状に形成されている。内輪１１の外周面には軌道１１ａが形成されている。
外輪１２は、円環状に形成され、内輪１１の径方向外側に内輪１１と同心状に配置されている。外輪１２の内周面には軌道１２ａが形成されている。内輪１１の軌道１１ａと外輪１２の軌道１２ａとは径方向に対向して配置されている。

転動体１３は、内輪１１の軌道１１ａと外輪１２の軌道１２ａとの間に転動自在に配置されている。本実施形態の転動体１３は玉である。複数の転動体１３は、周方向に間隔をあけて配置されている。
保持器１４は、複数の転動体１３の周方向の間隔を保持する。保持器１４は、合成樹脂により形成され、一対の環状部２１と、複数の柱部２２とを備えている。

一対の環状部２１は、それぞれ円環状に形成されている。一対の環状部２１は、保持器１４の軸方向両側に互いに同心状に配置されている。
図２に示すように、複数の柱部２２は、周方向に等間隔に配置されている。各柱部２２の軸方向一端部は一方の環状部２１に接続され、軸方向他端部は他方の環状部２１に接続されている。したがって、各柱部２２は、一対の環状部２１の間に架設されている。

一対の環状部２１と周方向に隣接する柱部２２との間には、ポケット３０が形成されている。したがって、保持器１４には、周方向に間隔をあけて複数のポケット３０が設けられている。各ポケット３０には、転動体１３としての玉が収容されている。
なお、本実施形態の保持器１４は、２つの分割体１４Ａ，１４Ｂが保持器１４の軸方向中央部において結合されることによって形成されている。一方の分割体１４Ａは、一方の環状部２１と、柱部２２の軸方向一方側の半分とを一体に備えている。他方の分割体１４Ｂは、他方の環状部２１と、柱部２２の軸方向他方側の半分とを一体に備えている。そして、各分割体１４Ａ，１４Ｂの柱部２２同士を突き合わせて結合することで、保持器１４が形成される。

保持器１４のポケット３０は、収容された転動体１３の軸方向及び周方向の移動を制限する。また、ポケット３０は、保持器１４に対する径方向外側への移動をも制限する。以下、転動体１３の移動を制限するための構造を含め、ポケット３０の具体的構造について説明する。
図３は、図１のＡ−Ａ線断面図、図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図、図５は、図２のＣ−Ｃ線断面図である。

各ポケット３０は、筒状部３１と、筒状部３１の径方向外端部に設けられた凸部３２とを備えている。筒状部３１は、図２及び図３に示すように、径方向視で四角形、より具体的には正方形の筒形状に形成されている。筒状部３１は、周方向に沿って配置された一対の第１の内側面４１と、軸方向に沿って配置された一対の第２の内側面４２とを有している。第１の内側面４１及び第２の内側面４２はいずれも平坦な面に形成されている。

一対の第１の内側面４１の間隔、及び、一対の第２の内側面４２の間隔は、転動体１３の直径よりもわずかに大きく形成されている。したがって、少なくとも一方の第１の内側面４１と転動体１３との間、及び少なくとも一方の第２の内側面４２と転動体１３との間には隙間（空間）が形成され、ポケット３０内で転動体１３は自由に転動することができる。また、転動体１３は、軸方向の両端が第１の内側面４１に接触することによって軸方向の移動が制限される。また、転動体１３は、周方向の両端が第２の内側面４２に接触することによって周方向の移動が制限される。したがって、第１及び第２の内側面４１，４２は、転動体１３が接触することによって当該転動体１３の軸方向又は周方向の移動を制限する接触部４３を有している。本実施形態の転動体１３は玉であるので、転動体１３は、第１及び第２の内側面４１，４２とに点接触し、第１及び第２の内側面４１，４２における転動体１３の接触点が接触部４３を構成している。

第１及び第２の内側面４１，４２は、接触部４３に転動体１３が接触していないとき、接触部４３を含めた全体が転動体１３と非接触となる。また、第１及び第２の内側面４１，４２は、接触部４３以外では常に転動体１３と非接触である。したがって、第１及び第２の内側面４１，４２と転動体１３との間には、常に空間（隙間）Ｓが形成される。この空間Ｓは、潤滑油を溜めるための油溜め空間として利用される。本実施形態では、第１及び第２の内側面４１，４２のうち常に転動体１３と非接触となる接触部４３以外の部分を、常に油溜め空間Ｓを形成する油溜め部４４という。

接触部４３に転動体１３が接触している場合、油溜め空間Ｓは、接触部４３の周囲に形成される。具体的には、図３に示すように、油溜め空間Ｓは、第１の内側面４１の接触部４３の周方向両側でかつ第２の内側面４２の接触部４３の軸方向両側の領域に形成される。また、図４に示すように、油溜め空間Ｓは、接触部４３の径方向両側の領域に形成される。第１及び第２の内側面４１，４２と転動体１３との間隔は、接触部４３から離れるほど大きくなるので、油溜め空間Ｓも接触部４３から離れるほど広くなる。したがって、本実施形態では、図３に示すように、接触部４３から最も離れた領域、すなわち第１及び第２の内側面４１,４２が互いに交差するコーナー部４５の近傍で、油溜め空間Ｓが最も広く形成されている。

図２に示すように、凸部３２は、筒状部３１の第１及び第２の内側面４１，４２からポケット３０の軸方向及び周方向の中央部に向けて延びている。そして、径方向視において、凸部３２の中央には円形状の開口３２ａが形成されている。開口３２ａの直径は、転動体１３の直径よりも小さい寸法に形成されている。そのため、開口３２ａの縁部は、径方向視で転動体１３の外周部に重複している。

図４及び図５に示すように、ポケット３０内に収容された転動体１３の径方向外端部は開口３２ａを通過し、保持器１４から径方向外側へ突出している。
凸部３２の先端、すなわち開口３２ａの端縁は、転動体１３の外周面の近傍に位置している。凸部３２は、筒状部３１の第１及び第２の内側面４１，４２と転動体１３との間に形成される油溜め空間Ｓを径方向外側から覆っている。したがって、凸部３２は、油溜め空間Ｓを覆う被覆部として機能している。特に、油溜め空間Ｓは、接触部４３から離れるほど広く形成されるため、凸部３２も、接触部４３から離れるほど第１及び第２の内側面４１，４２から大きく突出している。また、凸部３２の径方向内側面３２ｂは、転動体１３へ向かうに従い径方向外側へ傾斜する傾斜面に形成されている。

転がり軸受１０内を潤滑する潤滑油には、内輪１１や保持器１４の回転によって径方向外側へ向く遠心力が作用する。そのため、転がり軸受１０内の潤滑油は径方向外側へ排出されやすくなり、ポケット３０内の潤滑油も径方向外側へ排出されやすくなる。このような現象は、転がり軸受１０の回転が高速になるほど顕著となる。本実施形態の保持器１４は、ポケット３０を構成する筒状部３１の第１及び第２の内側面４１，４２と転動体１３との間に油溜め空間Ｓが形成されており、しかも油溜め空間Ｓの径方向外側が凸部３２によって覆われている。そのため、油溜め空間Ｓに流入した潤滑油は、凸部３２で遮られることによって径方向外側へ排出され難くなり、油溜め空間Ｓ内に保持されやすくなる。そのため、常に転動体１３が油溜め空間Ｓに溜まった潤滑油に触れた状態になり、転動体１３と内輪１１との間における潤滑状態も好適に維持することができる。

また、ポケット３０の筒状部３１は、径方向視で四角形状の筒状部３１を備えているので、筒状部３１のコーナー部４５の近傍において油溜め空間Ｓを広く形成することができる。そのため、ポケット３０内における潤滑油の保持容量を増大することができる。
凸部３２の径方向内側面３２ｂは、転動体１３へ向かうに従い径方向外側へ傾斜する傾斜面に形成されているので、油溜め空間Ｓ内の潤滑油は、保持器１４の回転による遠心力が作用したときに、凸部３２の径方向内側面３２ｂによって転動体１３側へ導かれる。そのため、転動体１３に対して積極的に潤滑油を供給することができ、転動体１３に供給された潤滑油によって内輪１１との間を好適に潤滑することができる。
また、凸部３２は、径方向視で転動体１３の外周部に重複して配置されているので、転動体１３の径方向外側への移動を制限し、転動体１３がポケット３０から径方向外側へ離脱するのを防止する機能も有する。

［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態に係る転がり軸受１０における図３に相当する断面図である。
本実施形態は、保持器１４に形成されたポケット３０の筒状部３１の第１及び第２の内側面４１，４２に、転動体１３の外周面に沿って円弧状に凹む凹部４１ａ，４２ａが形成されている。そして、接触部４３が凹部４１ａ，４２ａの内面により構成されている。

第１及び第２の内側面４１，４２のうち転動体１３との非接触部は、転動体１３との間に常に油溜め空間Ｓを形成する油溜め部４４とされる。油溜め空間Ｓは、凸部３２によって径方向外側から覆われている。
本実施形態においても、第１及び第２の内側面４１，４２が交差するコーナー部４５の近傍に比較的広い油溜め空間Ｓを形成することができるので、潤滑油の保持容量を高め、内輪１１と転動体１３との間の潤滑を良好に行うことができる。また、第１の実施形態と比較して、接触部４３がより広い領域に形成されるので、転動体１３との接触面圧を低下することができる。

なお、本実施形態において、凹部４１ａ，４２ａは、軸方向視及び周方向視においても転動体１３の外周面に沿って湾曲する形状、つまり、凹部の内面全体が転動体１３に接触する形状に形成されていてもよい。

［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る転がり軸受１０における図３に相当する断面図である。
本実施形態は、ポケット３０における筒状部３１の第１及び第２の内側面４１，４２に転動体１３の外周面に向けて突出する突起４１ｂ，４２ｂが形成されている。そして接触部４３が突起４１ｂ，４２ｂの先端に設けられている。

本実施形態では、転動体１３と第１及び第２の内側面４１，４２との間隔を広げることができ、より広い油溜め空間Ｓを形成することができる。したがって、ポケット３０内における潤滑油の保持容量を高めることができる。

なお、今回開示した実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内での全ての変更が含まれる。
例えば、ポケット３０の筒状部３１は、径方向視で四角形状に形成されていたが、四角形状以外の多角形状に形成されていてもよい。また、筒状部３１は、径方向視で円形状に形成されていてもよく、一定の直径を有する円筒形状に形成されていてもよい。筒状部３１が円筒形状である場合、筒状部３１の全周に転動体１３を接触させることができるので、転動体１３の保持能力を高めることができる。また、筒状部３１における接触部４３の径方向外側と内側とに広い空間を形成することができるので、潤滑油の保持容量も確保することができる。

転がり軸受１０の転動体１３は、玉に限らず、ころであってもよい。但し、高速回転下で用いられることが多い玉軸受に対して本発明を適用することがより効果的である。
上記実施形態では、凸部３２が径方向視において転動体１３の外周部全体に重複するように形成されていたが、少なくとも一部に重複するように形成されていてもよい。また、凸部３２は、ポケット３０の全周に限らず、部分的に形成されていてもよい。例えば、凸部３２は、筒状部３１のコーナー部４５に対応する部分のみに形成されていてもよい。

１０：転がり軸受、１１：内輪、１２：外輪、１３：転動体、１４：保持器、２１：環状部、２２：柱部、３０：ポケット、３１：筒状部、３２：凸部、３２ｂ：径方向内側面、４３：接触部、４４：油溜め部、Ｓ：油溜め空間

Claims (5)

1. 外周面に軌道を有する内輪と、内周面に軌道を有する外輪と、前記内輪の軌道と前記外輪の軌道との間に転動自在に配置された複数の転動体と、前記複数の転動体の周方向の間隔を保持する保持器とを備え、前記保持器が、軸方向両側に配置された一対の円環状の環状部と、周方向に間隔をあけて配置され前記一対の環状部の間に架設された複数の柱部とを備え、前記一対の環状部と前記柱部との間に前記転動体を収容するためのポケットが形成されている転がり軸受であって、
   前記ポケットが、筒形状に形成された筒状部と、前記筒状部の径方向外端部に設けられ、前記筒状部の内側面と前記転動体との間に形成される空間を径方向外側から覆う凸部と、を有していることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記筒状部が、前記転動体に接触することによって前記転動体の軸方向及び周方向の移動を制限する接触部と、前記転動体に常に非接触でありかつ潤滑油を溜めるための油溜め空間を前記転動体との間に形成する油溜め部とを有している、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記凸部の径方向内側面が、前記転動体へ向かうに従い径方向外側へ傾斜する傾斜面に形成されている、請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 前記転動体が玉であり、
   前記筒状部が、径方向視で多角形状に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
5. 前記転動体が玉であり、
   前記筒状部が、円筒形状に形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受。

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