JP5131068B2

JP5131068B2 - 冠型保持器

Info

Publication number: JP5131068B2
Application number: JP2008186287A
Authority: JP
Inventors: 友之合田; 進一水田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-07-17
Also published as: JP2010025203A

Description

本発明は、玉軸受用の冠型保持器に関する。

一般的な玉軸受として、外輪と、内輪と、外輪軌道面および内輪軌道面を転動する複数の玉と、これら複数の玉を転動自在として保持している合成樹脂製の冠型保持器（以下、保持器ともいう）とを備えたものがある。図６（ａ）は、従来の保持器４０の一部を示した斜視図であり、図６（ｂ）は、玉軸受内に取り付けられた状態にある従来の保持器４０の断面図である。図６（ａ）において、この保持器４０には、複数の玉４１を転動自在に保持するために、ポケット４２が周方向に等間隔で複数形成されている。ポケット４２は軸方向一方側（図６（ａ）では上方側）に開口して形成されている。また、ポケット４２が形成されている部分には、対向する一対の爪部４３が設けられており、これら一対の爪部４３によってポケット４２内に配置した玉４１が抜け出ることを防止している。

玉軸受が回転すると、これに伴って保持器４０も回転し、保持器４０に遠心力が作用する。特に玉軸受の回転数が高く（例えば内径３０ｍｍの玉軸受で３万ｒｐｍ）、高温（例えば１００℃）の環境で使用される場合、例えば、エンジンの補機用として使用される場合、保持器４０は合成樹脂製であって、保持器４０の爪部４３側は、環状となっている基部４６に比べて剛性が低い形状となっているため、前記遠心力により、図６（ｂ）の破線で示しているように、爪部４３側は径方向外方（外輪４９側）へ変形する。これに対し玉４１は玉軸受内でピッチ円上に配置されたままであることから、前記変形によって、両側の爪部４３それぞれの内周部４４は玉４１に接近しさらにその先端部が局部的に接触し、両側の内周部４４によって、玉４１に形成されている油膜（潤滑油）が掻き取られるおそれがある。このため玉４１表面の潤滑油が不足し、玉軸受における潤滑状態が悪化し、玉軸受が焼き付くおそれがある。
そこで、特許文献１に示しているように、ポケットの開口側に環状の補強部材が取り付けられている保持器がある。

実開平６−１８４８号公報（図３参照）

特許文献１に記載の保持器によれば、遠心力に基づく保持器の変形を補強部材が抑え、保持器の一部が玉に局部的に接触するのを防止し、玉の潤滑油が掻き取られるのを防ぐことができる。しかし、補強部材が別途必要となっているため、保持器の部品点数が増加し、コスト高になるという問題点がある。

そこで、本発明は、剛性を高めるための別部材を取り付けなくても、遠心力に基づく変形によって玉に局部的に接触することを防止できる冠型保持器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための本発明の冠型保持器は、軸方向一方側に開口し、ピッチ円上に設けられた複数の玉を転動自在に保持するポケットが周方向に複数形成された玉軸受用の冠型保持器において、前記ポケットそれぞれは、当該ポケットの底となる底球面部と、この底球面部から開口側に相互が対向して形成されている一対の対向球面部と、を有し、前記ポケットそれぞれにおける前記一対の対向球面部の内の一方は、前記ピッチ円に対して径方向内寄りに形成され、前記一対の対向球面部の内の他方は、前記ピッチ円に対して径方向外寄りに形成され、遠心力によって変形した際に、前記他方の対向球面部の内周部が前記玉と非接触となるように当該他方の対向球面部側の保持器内周面から前記ピッチ円までの距離が設定されている。

本発明によれば、玉軸受が回転すると冠型保持器も回転し、遠心力によって冠型保持器が拡径するように変形する。これにより、玉のピッチ円に対して径方向内寄りに形成された一方の対向球面部の内周部は、玉に近づくように変位するが、ピッチ円に対して径方向外寄りに形成された他方の対向球面部の外周部は、玉から離れる方向に変位するので、対向する対向球面部の間隔が狭くなることを抑制することができる。そして、遠心力によって冠型保持器が変形した際に、他方の対向球面部の内周部は玉と非接触となる。このため、従来のように剛性を高めるための補強部材を別途設けなくても、冠型保持器の一部が玉に局部的に接触するのを防止することができ、当該接触による発熱、摩耗を防ぐことができる。

本発明によれば、ポケットの対向する対向球面部の間隔が狭くなることを抑制することができるので、冠型保持器の一部が玉に局部的に接触するのを防止することができ、当該接触による発熱、摩耗を防ぐことができる。この結果、従来のように冠型保持器の部品点数が増加しコスト高となってしまうのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の冠型保持器が取り付けられた状態にある玉軸受の断面図である。この玉軸受は、外輪１と、この外輪１と同心上に設けられている内輪２と、外輪１および内輪２の間に設けられた複数の玉３と、これら複数の玉３を等間隔で保持する冠型保持器４（以下、保持器４という）とを備えている。
外輪１の内周面に外輪軌道面１１が形成されており、内輪２の外周面に内輪軌道面１２が形成されている。複数の玉３それぞれの中心は、玉軸受の軸心Ｃを中心とする一つのピッチ円Ｐ上に配置されており、これらの玉３は、外輪軌道面１１および内輪軌道面１２を転動する。そして、保持器４は、ピッチ円Ｐ上にあるこれら複数の玉３を転動自在として保持している。なお、玉３は全て同じものである。

図２は保持器４の斜視図である。図１および図２に示しているように、保持器４には、複数（図例では１０個）の前記玉３を転動自在に保持するポケット７が周方向に複数（図例では１０個）形成されており、ポケット７は、軸方向の一方側（図１および図２では左側）に開口している。保持器４の全体形状は環状となっていて、いわゆる冠型として構成されている。また、保持器４は合成樹脂製である。複数の玉３それぞれを、ポケット７内に押し入れる際に、玉３によってポケット７の開口端１８ａ，１８ｂの間が弾性的に押し広げられる。

保持器４は、円環状の基部６と本体部８とを有している。本体部８は、ポケット７が形成されている部分であり、基部６は、外輪１と内輪２との間に設けられている複数の玉３よりも軸方向の他方側（図１および図２では右側）に配置されている部分である。本体部８は、柱部１４を周方向に複数有していて、各柱部１４は環状の基部６から軸方向の一方側（図２では左側）へ突出している。そして、周方向に隣り合う柱部１４間が前記ポケット７となる。柱部１４それぞれの軸方向の一方側には、一対の爪部１７ａ，１７ａ（１７ｂ，１７ｂ）が当該一方側へさらに突出して設けられている。そして、ポケット７を挟んで対向する爪部１７ａ，１７ｂが、当該ポケット７内に配置した玉３が抜け出ることを防止する。爪部１７ａ，１７ｂの内面側の先端がポケット開口端１８ａ，１８ｂとなる。

図３は、ポケット７およびその周辺部の説明図である。ポケット７それぞれは、当該ポケット７の底となる底球面部２１と、この底球面部２１から開口側へ延びるようにして形成されている一対の対向球面部２２，２３とを有している。一対の対向球面部２２，２３は、相互が対向するように形成されている。底球面部２１および対向球面部２２，２３によって、一つのポケット内面９が構成されていて、ポケット内面９は、一点Ｃ０を中心とし、玉３の曲率半径ｒ１よりも若干大きな曲率半径ｒ２を有する球面に沿った形状である。つまり、一対の対向球面部２２，２３及び底球面部２１は、互いに同心の球面を形成している。保持器４が回転していない状態で、ポケット７の前記一点（ポケット７の中心点）Ｃ０は、ピッチ円Ｐ上に配設されポケット７ａに転動自在として収容させた玉３の中心点と一致する。

なお、ポケット内面９の内の前記底球面部２１は、保持器４を軸方向から見て（図３では上から下へ見て）ポケット開口端１８ａ，１８ｂ間に見える範囲であり、残りの両側部分それぞれが対向球面部２２，２３である。つまり、図３において、点ｍ１と点ｍ２間が底球面部２１であり、点ｍ１からポケット開口端１８ａまでが一方の対向球面部２２であり、点ｍ２からポケット開口端１８ｂまでが他方の対向球面部２３である。

図４は玉３および保持器４を軸方向から見た説明図であり、図５（ａ）は図４の一部を拡大して説明する説明図である。なお、図４は、図３の矢印ＩＶにおける断面図（点Ｃ０を含む断面）である。ポケット７それぞれにおける前記対向球面部２２，２３の内の一方（図５（ａ）の左側の対向球面部２２）は、玉３のピッチ円Ｐに対して径方向内寄りに形成されていて、前記対向球面部２２，２３の内の他方（図５（ａ）の右側の対向球面部２３）は、玉３のピッチ円Ｐに対して径方向外寄りに形成されている。

この保持器４の内の、一方の前記対向球面部２２が形成されている部分（第一の柱部１４ａ）に関して、玉３のピッチ円Ｐから当該部分の外周面３１までの距離ａ１は、ピッチ円Ｐから当該部分の内周面３２までの距離ａ２よりも小さく設定されている（ａ１＜ａ２）。これに対し、他方の前記対向球面部２３が形成されている部分（第二の柱部１４ｂ）に関して、玉３のピッチ円Ｐから当該部分の外周面３３までの距離ｂ１は、ピッチ円Ｐから当該部分の内周面３４までの距離ｂ２よりも大きく設定されている（ｂ１＞ｂ２）。そして、距離ｂ２＜距離ａ２となるように設定されている。なお、第一の柱部１４ａと第二の柱部１４ｂとの厚さ（径方向寸法）は同じである。この構成により、一方の対向球面部２２が、玉３のピッチ円Ｐに対して径方向内寄りに形成され、他方の対向球面部２３が、玉３のピッチ円Ｐに対して径方向外寄りに形成される。このように構成した保持器４によれば、一方の対向球面部２２と玉３との接触部（接触点）と、他方の対向球面部２３と当該玉３との接触部（接触点）とを、玉３のピッチ円Ｐに対して径方向内側と径方向外側とに異ならせて配置することができる。

また、前記のとおり距離ａ１＜距離ａ２かつ距離ｂ１＞距離ｂ２とするにあたり、第一の柱部１４ａの外周面３１をピッチ円Ｐよりも径方向外側とし、第二の柱部１４ｂの内周面３４をピッチ円Ｐよりも径方向内側（ａ１＞０、ｂ２＞０）とし、距離ｂ２＜距離ａ２となるように設定されているが、外周面３１と内周面３４との内の一方又は双方をピッチ円Ｐと一致させてもよい（ａ１＝０、ｂ２＝０）。このように、第二柱部１４ｂの内周面３４からピッチ円Ｐまでの距離ｂ２は（距離ａ２よりも）小さくなるように設定されている。このように構成することで、保持器４が遠心力によって変形した際に、対向球面部２３の内周部２３ａ（爪部１７ｂの内周側端部）が玉３と非接触となるように構成することができる。例えば距離ｂ２＝０と設定すれば内周部２３ａが玉３と接触することはない。

なお、図５（ｂ）は従来の保持器４０を説明している説明図であり、本発明に係る図５（ａ）と対比するための図である。従来の保持器４０では、一方の対向球面部４７が形成されている部分５０ａ、および、当該対向球面部４７に対向する他方の対向球面部４８が形成されている部分５０ｂの双方に関して、玉４１のピッチ円Ｐから外周面４０ａまでの距離ｄ１と、当該ピッチ円Ｐから保持器４０の内周面４０ｂまでの距離ｄ２とは、同じであり（ｄ１＝ｄ２）、対向している一対の対向球面部４７，４８は、玉４１のピッチ円Ｐに対して径方向で同じ位置に形成されている。

この従来の保持器４０の場合、玉軸受が回転すると、これに伴って保持器４０も回転し、保持器４０には遠心力が作用し拡径するように変形する。この際、玉４１はピッチ円Ｐ上に配置されたままであるため、前記のとおり、保持器４０の内のピッチ円Ｐよりも内周部（図６（ｂ）の爪部４３の内の内周部）４４は、玉４１に近づくように変位する。これにより、ポケット４２両側の内周部４４が玉４１に接近しさらに接触し、玉４１に形成されている油膜（潤滑油）が掻き取られるおそれがある。この場合、玉軸受における潤滑状態が悪化し、玉軸受が焼き付くおそれがある。

しかし、本発明によれば、玉軸受が回転すると保持器４も回転し、保持器４には遠心力が作用する（図４の矢印Ｒ参照）。この際、図５（ａ）において、玉３のピッチ円Ｐに対して径方向内寄りに形成された一方の対向球面部２２の内周部２２ａは、玉３に近づくように変位するが、ピッチ円Ｐに対して径方向外寄りに形成された他方の対向球面部２３の外周部２３ｂは、玉３から離れる方向に変位するので、対向する対向球面部２２，２３の間隔（ポケット７の玉３の収納空間）が狭くなることを抑制することができる。すなわち、本発明の構成によれば、ポケット内面９の直径Ｄ（図５（ａ）参照）が、遠心力による変形前後で変化することを抑えることができる。

このため、対向球面部２２の内周部２２ａが玉３に局部的に接触することを防止でき、玉３に形成されている油膜が掻き取られるのを防ぐことができる。したがって、玉軸受が高速で回転（例えば内径３０ｍｍの玉軸受で３万ｒｐｍ）し、高温（例えば１００℃）の環境で使用される場合であっても、従来のように玉軸受における潤滑状態が悪化することを防止することができ、保持器４が局部的に摩耗したり玉軸受が焼き付いたりするのを防ぐことができる。

また、図４に示しているように、玉３のピッチ円Ｐに対して径方向内寄りに形成された対向球面部２２を両側部に有する柱部１４ａと、ピッチ円Ｐに対して径方向外寄りに形成された対向球面部２３を両側部に有する柱部１４ｂとは、周方向に交互に設けられている。すなわち、径方向内寄りに形成された対向球面部２２を有する柱部１４ａと、径方向外寄りに形成された対向球面部２３を有する柱部１４ｂとは、ピッチ円Ｐを中心として内径側と外径側とに交互に配設されている。

また、本発明の冠型保持器は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであっても良い。本発明では、一方の対向球面部２２の内の少なくとも爪部１７ａの内面が、ピッチ円Ｐに対して径方向内寄りに形成されていて、他方の対向球面部２３の内の少なくとも爪部１７ｂの内面が、ピッチ円Ｐに対して径方向外寄りに形成されていて、遠心力によって変形した場合に、爪部１７ｂの先端において、前記他方の対向球面部２３の内周部２３ａが玉３と非接触となるようにピッチ円Ｐから保持器内周面３４までの距離ｂ２が小さく設定されていればよい。

本発明の冠型保持器が取り付けられた状態にある玉軸受の断面図である。保持器の斜視図である。ポケットおよびその周辺部の説明図である。玉および保持器を軸方向から見た説明図である。（ａ）は、玉および保持器の玉周辺部を示している本発明の説明図であり、（ｂ）は、従来の保持器を説明している説明図である。従来の保持器の説明図である。

符号の説明

３玉
４冠形保持器
７ポケット
２１底球面部
２２対向球面部
２３対向球面部
ｂ２保持器内周面からピッチ円までの距離
Ｐピッチ円

Claims

軸方向一方側に開口し、ピッチ円上に設けられた複数の玉を転動自在に保持するポケットが周方向に複数形成された玉軸受用の冠型保持器において、
前記ポケットそれぞれは、当該ポケットの底となる底球面部と、この底球面部から開口側に相互が対向して形成されている一対の対向球面部と、を有し、
前記ポケットそれぞれにおける前記一対の対向球面部の内の一方は、前記ピッチ円に対して径方向内寄りに形成され、前記一対の対向球面部の内の他方は、前記ピッチ円に対して径方向外寄りに形成され、
遠心力によって変形した際に、前記他方の対向球面部の内周部が前記玉と非接触となるように当該他方の対向球面部側の保持器内周面から前記ピッチ円までの距離が設定されていることを特徴とする冠型保持器。