JP3682611B2 - 玉軸受用波形保持器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、玉軸受用の波形保持器、特に2サイクルエンジンのクランクシャフト等のように潤滑条件の厳しい環境で使用される玉軸受の波形保持器であって焼付の生じにくい構造とした玉軸受用波形保持器に関する。
【0002】
【従来の技術】
玉軸受用の波形保持器は、円周方向等配に軸方向に膨出する玉保持部を形成した環状保持板二枚を対向接合して玉を配置するポケットを形成してある。通常、波形保持器のポケット内面は使用する玉の曲率半径の数%程度大きい曲率半径となるように形成されて玉を保持している。
即ち、図4の斜視図に示すように、従来の波形保持器21は、円周方向等間隔に玉保持部23,23,・・・を形成した二枚の環状保持板22,22を、これら玉保持部23と玉保持部23とがポケット26を形成するよう対向させ、平坦部(接合部)24,24を接合してリベット7で固定して製作する。ポケット26に玉を配置したこの波形保持器21は、内輪と外輪(いずれも図示省略)との間に形成される環状空間に配置される。
【0003】
従来の玉軸受用の波形保持器としては、振動や騒音を防止するためポケットを形成する玉保持部を、保持器の半径方向に短径を有する回転楕円に形成した玉軸受用保持器(実公昭40−14764号)や、玉の円滑な回転を確保するため玉保持部を形成する二枚の環状保持板同士が相対的に若干平行遊動できるように組まれた玉軸受用保持器(実公昭53−42681号)、或いは図7に示すように、軸方向に膨出させた玉保持部33,33の一部に円筒状範囲34,34,34,34を形成したポケット36を有する玉軸受用の波形保持器31(特開平3−172613号)等が提案されている。
【0004】
図5(A)は、上記した従来の玉軸受用の波形保持器21を、軸受のピッチ円方向に沿って切断した状態の断面図である。この場合、玉軸受は、その軌道輪(内輪若しくは外輪)が相対回転するとき玉5及び保持器21も同時に回転(公転)するが、玉5は、回転方向(進行方向)の前面側と波形保持器21のポケット26の内壁面で接触しながら回転(公転及び自転)することになる。即ち、波形保持器21が公転運動するとき、玉5は、軸線Z回りに自転しながら波形保持器21のポケット26の進行方向の内壁面26a,26bで接触している。この接触部分は、図5(A)のA−A矢視方向から見た場合、図5(B)に示すような形状となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記するように、玉5とポケット26の内壁面とが接触し、図6に示すように、玉5が軸線Z回りに自転すれば、自転時の角速度をω(一定)とし且つ玉5の任意の表面から軸線Zまでの半径(垂直距離)をrとすると、その玉表面の周速度vは、v=ω・r、であるから、該玉5は、回転半径が最も大きくなる位置の近傍で波形保持器21のポケット内面と接触していることになる。即ち、玉5は最大自転周速を有する位置P,Pのいずれかの近傍でポケットの内壁面と接触していることになり、焼付の問題が発生しやすい状態になっている。
尚、上記する図7に示すような波形保持器31では玉を半径方向にはガイドできない。即ち、内・外輪間に配置された玉を保持するこのような保持器は半径方向には自由に移動することになり、回転時、保持器の所謂みそ擦り運動が激しくなり異常振動や異常摩耗(焼付)が生じやすくなり、また高速時回転が安定しない傾向にあるという問題がある。
【0006】
この発明は上記する課題に着目してなされたものであり、玉と保持器との焼付が生じにくく潤滑剤の保持も長く保持でき、軸受寿命を長寿命とすることのできる玉軸受用波形保持器を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
即ち、この発明はじょうきする課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、軸方向に膨出する玉保持部と平坦部とを円周方向に所定間隔に形成した二枚の環状保持板が、各玉保持部を対向させるように組み合わされて玉を保持するポケットを形成してなる玉軸受用波形保持器において、前記両環状保持板に形成したそれぞれの玉保持部を玉より大きな曲率半径を有する第1の球面状凹部にて形成するとともに、該第1の球面状凹部の底部に、第1の球面状凹部の曲率半径より小さい曲率半径を有する第2の球面状凹部を形成し、第1及び第2の球面状凹部の環状の境界にて玉と接触させるようにしたことを特徴とする。
【0008】
また、請求項2に記載の発明は、前記第1の球面状凹部を前記平坦部に連なる前後の球面状凹部から形成し、これら前後の球面状凹部の各曲率中心を玉を配置する中心を通る円周方向線上で該中心より若干前記平坦部側にずらせた位置とし、前記第1の球面状凹部の前記前後の球面状凹部が連なる底部に、前記第2の球面状凹部を形成し、第1及び第2の球面状凹部の環状の境界にて玉と接触させるようにしたことを特徴とする。
【0009】
或いは、請求項3に記載の発明は、前記第1の球面状凹部のピッチ円方向に沿って切断した断面形状を、軸方向に短径を有し円周方向に長径を有する半楕円状に形成したことを特徴とする。
【0010】
或いはまた、請求項4に記載の発明は、前記第2の球面状凹部の曲率中心を、玉を配置するポケット中心を通る軸方向軸線上で該ポケット中心より第1の球面状凹部の底部側に若干ずらせたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の具体的実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1はこの発明の玉軸受用波形保持器を構成する片側の環状保持板の斜視図であり、図2はこの環状保持板の周方向の中央断面図であり、図3はこの発明の玉軸受用波形保持器のポケットに玉を配置した状態で円周方向に切断した断面図である。
【0012】
この波形保持器1を構成する環状保持板2の片側には、円周方向一定間隔に軸方向に膨出する玉保持部3,3,・・・と平坦部4,4,・・とが形成される。該玉保持部3には第1の球面状凹部3aが形成されると共に、該第1の球面状凹部3a内には、更に、小さな第2の球面状凹部3bが形成されている。これらの第1の球面状凹部3a及び第2の球面状凹部3bは玉5を配置するためのポケット6となる。
【0013】
また、前記玉保持部3に形成される第1の球面状凹部3aの曲率中心は2つ設けてもよい。即ち、図2に示すように、一方はポケット6の中心O0 より若干周方向後側(説明の都合上、一方を後側、他方を前側とする)方向にd1 ずらせた位置O1 とし、他方はポケット6の中心O0 より若干前側方向にd1 ずらせた位置O2 としてある。また、この前後の第1の球面状凹部3aの曲率半径Ra は玉5の曲率半径R0 と同等若しくは若干大小のいずれでもよい。尚、前記環状保持板2に形成した第1の球面状凹部3aから平坦部4にかけては滑らかなRとなるように加工してある。
更に、第1の球面状凹部3aを前後の球面状凹部から形成しているが、必要により、1つの球面状凹部から形成してもよく、この場合の曲率中心はポケット6の曲率中心O0 を通る軸方向軸線上を若干ずらされ、曲率半径Ra を玉5の曲率半径R0 より大きくしてある。
【0014】
次に、前記環状保持板2に形成する第1の球面状凹部3aの底部に形成される小さな第2の球面状凹部3bの曲率中心は、図2に示すように、玉5を配置するポケット中心O0 を通る軸方向軸線上を第1の球面状凹部3aの底部側にd2 ずらせた位置O3 にある。そして、その球面状凹部3bの内側の曲率半径Rb は、玉5の曲率半径より若干小さくしてある。
また、前記第1の球面状凹部3a及び第2の球面状凹部3bの形状は、片側の環状保持板2について説明したが、該環状保持板2と接合させる他方の環状保持板の第1の球面状凹部やその底部の第2の球面状凹部についても全く同様である。これにより、玉5は第1の球面状凹部3aと第2の球面状凹部3bの連結縁部にて接触させられる。
【0015】
この発明の玉軸受用波形保持器1は、上記構成とした環状保持板2の一対を対向接合させ、玉保持部3,3・・で玉5を配置するポケット6を形成すると共に、接合した平坦部4,4,・・に穿設した孔8,8,・・にリベット7を入れて圧潰固定して形成する。この場合、環状保持板2に形成する第1の球面状凹部3aや該第1の球面状凹部3aの中の底部に形成する第2の球面状凹部3b及び平坦部4はプレス加工によるため製作は容易である。
【0016】
図3は、上記構成とした波形保持器、即ち、円周方向等間隔に形成した第1の球状凹部3aの内部に、更に第2の球面状凹部3bを形成した環状保持板2の平坦部4を接合(合掌)させて形成した波形保持器1のポケット6に玉5を配置し中央のピッチ円の周方向に沿って切断した状態を示している。
この図から分かるように、波形保持器2のポケット6に配置された玉5は、環状保持板2に形成した玉保持部3の第1の球面状凹部3aと、該第1の球面状凹部3aの底部に形成された第2の球面状凹部3bとの環状の境界9,9で支持されていることになる。この場合、具体的には該環状の境界9と玉5が回転するときの軸線Zとの角度θはかなり小さくなり、即ち、この波形保持器1を使用する玉軸受の軌道輪が回転するとき、玉5が自転する際、図6に示すように、玉5の自転時の周速度の最も大きな位置P,Pの近傍で波形保持器1のポケット6の内周面で接触するのではなく、自転時の周速度が最も小さくなる位置Q,Qの近傍で波形保持器1のポケット6の内周面で接触していることになる。従って、玉5は自転時速度の低い位置で保持器1のポケット6内周面と接触しているため焼付は生じにくくなる。
【0017】
また、図3からもあきらかなように、回転時の進行方向の波形保持器1のポケット6内の前部、即ち、玉5と環状保持板2,2の接合部近傍は、玉5と接触することはなく、一定の空間10が形成され、該空間10は『潤滑剤溜まり』となる。更に、環状保持板2に形成される第1の球面状凹部3aの内部に形成される小さな第2の球面状凹部3b内の空間11も玉5とは接触しないため、該空間11も『潤滑剤溜まり』となる。従って、上記したように形成した環状保持板2,2を対向させるように組み合わせて形成される波形保持器1はその潤滑剤の保持状態が極めてよくなり、耐焼付性が大幅に向上する。
【0018】
尚、この発明の玉軸受用波形保持器1の他の実施の形態として、玉5を保持させるポケット6を形成する玉保持部3の第1の球面状凹部3aは、前記環状保持板2のピッチ円周方向に沿って切断した場合、その断面形状が軸方向に短径を有し周方向に長径とした半楕円状の球面状凹部としてもよい。そして該第1の球面状凹部3aの内部(底部)側に、その曲率半径が玉5の半径より若干小さな曲率半径とし、且つその曲率中心が、該玉を配置するポケット中心O0 より若干軸線方向側にd2 だけずらせた位置とした第2の球面状凹部3bを形成してもよい。
【0019】
【発明の効果】
以上、詳述したように、従来保持器のポケット内周面では、玉の自転速度の最も大きな位置で接触していたため焼付が生じやすいという問題があったが、この発明の玉軸受用波形保持器によれば、玉の自転速度の最も低い位置の近傍で接触させることになるため焼付は生じにくくなる。更に、保持器を構成する環状保持板に形成される第1の球面状凹部の内部に更に形成される第2の球面状凹部と、保持器のポケットの前部と玉との間に形成される空間が共に潤滑剤溜まりとなるため潤滑剤の保持状態が極めてよくなり耐焼付性を大幅に向上させ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の玉軸受用波形保持器を構成する片側の環状保持板の斜視図である。
【図2】 この発明の玉軸受用波形保持器を構成する環状保持板の周方向の中央断面図である。
【図3】 この発明の玉軸受用波形保持器のポケットに玉を配置し中央の円周方向に沿って切断した状態の断面図である。
【図4】 従来の玉軸受用波形保持器の斜視図である。
【図5】 図5(A)は、従来の玉軸受用の波形保持器の中央の円周方向に沿って切断した状態の断面図であり、図5(B)は図5(A)のA−A矢視図であって保持器と玉との接触部分を示す図である。
【図6】 玉軸受用の波形保持器のポケットに配置される玉の自転状態を示す図である。
【図7】 従来の波形保持器の一部斜視図である。
【符号の説明】
1 波形保持器
2 環状保持板
3 玉保持部
3a 第1の球面状凹部
3b 第2の球面状凹部
4 平坦部
5 玉
6 ポケット
7 リベット
9 第1の球面状凹部と第2の球面状凹部の環状の境界
10,11 空間(潤滑剤溜まり)
Claims (4)
- 軸方向に膨出する玉保持部と平坦部とを円周方向に所定間隔に形成した二枚の環状保持板が、各玉保持部を対向させるように組み合わされて玉を保持するポケットを形成してなる玉軸受用波形保持器において、
前記両環状保持板に形成したそれぞれの玉保持部を玉より大きな曲率半径を有する第1の球面状凹部にて形成するとともに、該第1の球面状凹部の底部に、第1の球面状凹部の曲率半径より小さい曲率半径を有する第2の球面状凹部を形成し、第1及び第2の球面状凹部の環状の境界にて玉と接触させるようにしたことを特徴とする玉軸受用波形保持器。 - 前記第1の球面状凹部を前記平坦部に連なる前後の球面状凹部から形成し、これら前後の球面状凹部の各曲率中心を玉を配置する中心を通る円周方向線上で該中心より若干前記平坦部側にずらせた位置とし、前記第1の球面状凹部の前記前後の球面状凹部が連なる底部に、前記第2の球面状凹部を形成し、第1及び第2の球面状凹部の環状の境界にて玉と接触させるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の玉軸受用波形保持器。
- 前記第1の球面状凹部のピッチ円方向に沿って切断した断面形状を、軸方向に短径を有し円周方向に長径を有する半楕円状に形成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の玉軸受用波形保持器。
- 前記第2の球面状凹部の曲率中心を、玉を配置するポケット中心を通る軸方向軸線上で該ポケット中心より第1の球面状凹部の底部側に若干ずらせたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の玉軸受用波形保持器。
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