JP5493514B2

JP5493514B2 - アンギュラ玉軸受及びアンギュラ玉軸受用セパレータ

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Publication number: JP5493514B2
Application number: JP2009158023A
Authority: JP
Inventors: 康一奥田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: JP2011012769A

Description

本発明は、アンギュラ玉軸受及びアンギュラ玉軸受用セパレータに関する。

転がり軸受の潤滑方法としてグリース潤滑や油潤滑等が知られているが、これらは真空下や高温下等の特殊な環境には適していない。そのため、これらの環境で使用される転がり軸受には専ら固体潤滑剤が用いられている。
固体潤滑剤を用いる技術として、下記特許文献１には、内輪と、外輪と、内外輪の間に周方向に配置される複数の玉と、複数の玉に対しその周方向の間に介装される複数のブロック状のセパレータとを備え、このセパレータを固体潤滑剤により形成した転がり軸受が開示されている。

特開２００５−３１７８号公報

特許文献１の転がり軸受は、内輪と外輪との間の環状空間の軸方向両側にシールド板が設けられており、このシールド板によってセパレータの軸方向外方への離脱が防止されている。しかし、このようなシールド板を備えていない転がり軸受には特許文献１のセパレータを採用することはできない。特に、アンギュラ玉軸受はシールド板を備えていないものが大半であるので、ほとんどの場合、特許文献１のセパレータを採用することができない。

また、複数のセパレータは個々に分離して配置されているので、姿勢が不安定になりやすく、セパレータが傾くことによってその角部が内外輪等に衝突したり、引っ掛かったりすると、摩擦により回転トルクが増大し、騒音も大きくなるという問題がある。このような問題は回転数が大きくなるほど顕著となるため、実用上、許容回転数を低く抑える必要が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、シールド板の有無に関わらずアンギュラ玉軸受に対するセパレータの使用を可能にし、さらにセパレータの姿勢を安定させることにより、騒音や回転トルクの低減、許容回転数の増大を図ったアンギュラ玉軸受及びこれに用いるセパレータを提供することを目的とする。

本発明のアンギュラ玉軸受は、外輪軌道面を内周に有している外輪と、前記外輪軌道面の径方向内方に対向する内輪軌道面を外周に有している内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置された複数の玉とを備えているアンギュラ玉軸受であって、
固体潤滑剤からなり、複数の玉の相互間に配置された複数のセパレータを備えており、
このセパレータは、前記外輪及び前記内輪の一方における軸方向の一方側に形成されたカウンタボア面と、当該カウンタボア面に径方向に相対する、前記外輪及び前記内輪の他方における軸方向の前記一方側に形成された肩面とによって案内される被案内部と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間において複数の前記玉同士を離間するとともに、前記カウンタボア面と前記肩面との最小間隔よりも大きい径方向寸法を有するセパレート部と、を備え、
前記セパレート部は、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面によって案内される周面を有し、
前記カウンタボア面とこれに隣接する軌道面との境界部に、軌道面の底部よりも径方向に突出するかかり代が形成され、
前記セパレータ部における周面と被案内部の径方向端面との境界部には、前記かかり代が挿入される凹部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明のアンギュラ玉軸受用のセパレータは、アンギュラ玉軸受における複数の玉の相互間にそれぞれ配置されるセパレータであって、
固体潤滑剤により形成されており、前記アンギュラ玉軸受の外輪及び内輪の一方における軸方向の一方側に形成されたカウンタボア面と、当該カウンタボア面に径方向に相対する、前記外輪及び前記内輪の他方における軸方向の前記一方側に形成された肩面とによって案内される被案内部と、前記アンギュラ玉軸受の外輪軌道面と内輪軌道面との間において複数の前記玉同士を離間するとともに、前記カウンタボア面と前記肩面との最小間隔よりも大きい径方向寸法を有するセパレート部と、を備え、
前記セパレート部は、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面によって案内される周面を有し、
前記カウンタボア面とこれに隣接する軌道面との境界部に、軌道面の底部よりも径方向に突出するかかり代が形成され、
前記セパレータ部における周面と被案内部の径方向端面との境界部には、前記かかり代が挿入される凹部が形成されていることを特徴とする。

以上の各構成によれば、セパレータは、カウンタボア面とこれに相対する肩面とによって案内される被案内部を有しているので、セパレータの姿勢を安定させることができ、当該セパレータの角部等が内外輪に衝突したり引っ掛かったりするのを防止することができる。そのため、アンギュラ玉軸受の回転トルクや騒音を低減し、許容回転数を高めることが可能となる。また、セパレータのセパレート部は、カウンタボア面と肩面との最小間隔よりも大きい径方向寸法を有しているので、内輪軌道面と外輪軌道面との間から抜け出してしまうこともない。したがって、シールド板を備えていなくても内輪及び外輪の間からセパレータが離脱せず、玉の周方向間隔を好適に維持しつつ、適切な潤滑を行うことができる。

前記セパレータのセパレート部は、内輪軌道面及び外輪軌道面によって案内される周面を有しているので、被案内部とセパレート部との双方を外輪及び内輪によって案内することができ、セパレータの姿勢をより安定させることができる。

前記セパレータは、前記外輪及び前記内輪の前記一方における軸方向の他方側に形成された肩面と、当該肩面に径方向に相対する、前記外輪及び前記内輪の前記他方における軸方向の前記他方側に形成されたカウンタボア面又は肩面とによって案内される副被案内部を更に備えていてもよい。
この構成によって、セパレート部の軸方向両側において被案内部と副被案内部とが外輪及び内輪によって案内されることによって、セパレータの姿勢をより安定させることができる。

本発明によれば、アンギュラ玉軸受に使用するセパレータの姿勢を安定させ、騒音及び回転トルクの低減、許容回転数の増大等を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るアンギュラ玉軸受を軸心に直交する平面で切断した断面図である。図１に示されるアンギュラ玉軸受を軸心を通る平面で切断した断面図である。図１に示されるアンギュラ玉軸受のセパレータの斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係るアンギュラ玉軸受を軸心を通る平面で切断した断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るアンギュラ玉軸受を軸心を通る平面で切断した断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンギュラ玉軸受を軸心に直交する平面で切断した断面図、図２は、同アンギュラ玉軸受１０を軸心を通る平面で切断した断面図である。
アンギュラ玉軸受１０は、内輪１１と、内輪１１の径方向外側に同心状に配置された外輪１２と、内輪１１と外輪１２との間に介在している転動体としての複数の玉１３と、複数の玉１３の各間に対してそれぞれ設けられた複数のセパレータ１４とを備えている。

内輪１１は、例えばＳＵＳ４４０等のマルテンサイト系ステンレス鋼を用いて形成された環状部材であり、外周面には複数の玉１３が転動する凹曲面状の内輪軌道面１１ａが形成されている。内輪軌道面１１ａの軸方向両側には内輪肩部１６，１７が設けられ、この内輪肩部１６，１７の外周面１６ａ，１７ａ（以下、「内輪肩面」という）は、アンギュラ玉軸受１０の軸心に対して略平行な円筒面に形成されている。

外輪１２も内輪１１と同様、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いて形成された環状部材であり、その内周面には複数の玉１３が転動する凹曲面状の外輪軌道面１２ａが形成されている。外輪軌道面１２ａの軸方向一方側（図２の右側）には、肩部の一部又は全部を取り除いた形態のカウンタボア１８が設けられ、このカウンタボア１８の内周面１８ａ（以下、「カウンタボア面」という）は、アンギュラ玉軸受１０の軸方向外方ほど径大化する円錐面に形成されている。また、カウンタボア面１８ａは、その最小内径が外輪軌道面１２ａの最大外径よりも小さく形成されており、これによって内輪軌道面１１ａと外輪軌道面１２ａとの間の玉１３がカウンタボア１８側へ抜け落ちないように「かかり代」ｔが設けられている。

一方、外輪軌道面１２ａの軸方向他方側（図２の左側）には外輪肩部１９が設けられ、この外輪肩部１９の内周面１９ａ（以下、「外輪肩面１９ａ」という）は、アンギュラ玉軸受１０の軸心に対して略平行な円筒面に形成されている。

複数の玉１３は、例えばＳＵＳ４４０等のマルテンサイト系ステンレス鋼を用いて形成された部材であり、内外輪１１，１２それぞれに形成された軌道面１１ａ，１２ａの間に転動自在に介在している。

セパレータ１４は、自己潤滑複合材を用いて形成され、上述のように、内輪１１と外輪１２との間の環状空間において周方向で互いに隣り合う玉１３の間に配置されている。また、このセパレータ１４は、外輪１２，内輪１１，及び玉１３とは別に単体で成形されたブロック状の成形体である。セパレータ１４に用いられている自己潤滑複合材は、バインダとしての金属や樹脂に、固体潤滑剤としての機能を有する二硫化タングステンが添加されてなる材料であり、添加されている固体潤滑剤である二硫化タングステンにより、アンギュラ玉軸受１０における各部の潤滑が行われる。なお、自己潤滑複合材に添加される固体潤滑剤としては、上記の二硫化タングステンの他、二硫化モリブデン、グラファイト等の層状物質、金、銀、鉛、すず、インジウム等の軟質金属、ＰＴＦＥ、ポリイミド等の合成樹脂を用いることができる。

図３は、セパレータ１４の斜視図である。図２及び図３に示すように、セパレータ１４は、セパレート部２１と、第１被案内部２２と、第２被案内部２３との３つの部位から構成されている。具体的に、セパレータ１４は、内輪軌道面１１ａと外輪軌道面１２ａとの間に配置され、実質的に周方向に隣接する玉１３同士を離間するセパレート部２１と、このセパレート部２１の軸方向一方側（図２の右側）において、互いに対向するカウンタボア面１８ａと内輪肩面１６ａとの間に配置され、当該カウンタボア面１８ａ及び内輪肩面１６ａによって周方向の移動が案内される第１被案内部２２と、セパレート部２１の軸方向他方側（図２の左側）において、互いに対向する外輪肩面１９ａと内輪肩面１７ａとの間に配置され、当該外輪肩面１９ａ及び内輪肩面１７ａによって周方向の移動が案内される第２被案内部（副被案内部）２３とを有している。

セパレート部２１は略円柱形状に形成され、その円弧形状の外周面２１ａ，２１ｂが内輪軌道面１１ａ及び外輪軌道面１２ａに対して僅かな隙間（案内隙間）をあけて対向している。図２に示すように、セパレート部２１の直径Ｄは、玉１３の直径よりも若干小さいが、カウンタボア面１８ａと内輪肩面１６ａとの最小間隔Ｗよりも大きい寸法に形成されている。

第１被案内部２２は、カウンタボア面１８ａに略沿った傾斜でカウンタボア面１８ａに摺接可能に対向する第１外側被案内面２２ｂと、内輪肩面１６ａに略沿った状態で内輪肩面１６ａに対向する第１内側被案内面２２ａとを有し、断面変形四角形状に形成されている。
一方、第２被案内部２３は、外輪肩面１９ａに略沿った状態で外輪肩面１９ａに摺接可能に対向する第２外側被案内面２３ｂと、内輪肩面１７ａに略沿った状態で内輪肩面１７ａに対向する第２内側被案内面２３ａとを有し、断面長方形状に形成されている。

第１被案内部２２は、第１外側被案内面２２ｂ及び第１内側被案内面２２ａがそれぞれカウンタボア面１８ａ及び内輪肩面１６ａに摺接することによって案内され、第２被案内部２３は、第２外側被案内面２３ｂ及び第２内側被案内面２３ａがそれぞれ外輪肩面１９ａ及び内輪肩面１７ａに摺接することによって案内される。また、セパレート部２１の周面２１ａ，２１ｂは、内輪軌道面１１ａ及び外輪軌道面１２ａに摺接することによって案内される。

そのため、セパレータ１４は周方向（図１の矢印ａ参照）に関しても軸方向（図２の矢印ｂ参照）に関しても大きく傾くことはなく、姿勢の安定が図られており、セパレータ１４の姿勢が不安定になることに起因して、摩擦により回転トルクが増大したり、騒音が発生したりするのを防止することができ、アンギュラ玉軸受１０の許容回転数を高めることも可能となる。

また、このセパレート部２１の直径Ｄはカウンタボア面１８ａと内輪肩面１６ａとの最小間隔Ｗよりも大きく形成されているので、セパレート部２１は、当該間隔Ｗからカウンタボア１８側へ抜け出すことがなく、内輪軌道面１１ａと外輪軌道面１２ａとの間に常時適切に収まるようになっている。したがって、内輪１１と外輪１２との環状空間がシールド板等によって閉鎖されていなくても、適切な位置にセパレータ１４を位置づけることができる。さらに、適切な位置にセパレータ１４が位置づけられることによって、第１被案内部２２、第２被案内部２３、及びセパレート部２１による被案内作用も確実になされ、よりセパレータ１４の姿勢を安定させることができる。

さらに、固形潤滑剤を包含するセパレータ１４は、セパレート部２１、第１被案内部２２、及び第２被案内部２３から構成され、内輪１１及び外輪１２に対して対向する範囲が増大しているので、潤滑性能も向上することができる。

以上の構成を有するアンギュラ玉軸受１０は、通常のアンギュラ玉軸受１０と同様の組立方法にて組み立てることができる。例えば、内輪１１に玉１３とセパレータ１４とを組み付けてサブアセンブリ化し、玉１３及びセパレータ１４の外周部に外輪１２を焼嵌によって嵌合させることによって組み立てることができる。
一方、本実施の形態のセパレータ１４は、深溝玉軸受には適用することができない。すなわち、深溝玉軸受は、内輪及び外輪の間に玉を組み込んでからセパレータを各玉の間に挿入することによって組み立てる必要があるが、本実施の形態のセパレータ１４は、セパレート部２１が内輪軌道面１１ａと外輪軌道面１２ａとの間に僅かな隙間を持った外径Ｄに形成されているので、内外輪間に玉を組み付けた後は、内輪軌道面と外輪軌道面との間に挿入することができない。従って、本発明は、焼嵌によって組み立てられるアンギュラ玉軸受１０に限定して適用することが可能である。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係るアンギュラ玉軸受１０を軸心を通る平面で切断した断面図である。本実施の形態では、セパレータ１４は、セパレート部２１と、このセパレート部２１の軸方向一方側に設けられた第１被案内部２２とから構成されており、上述した第１の実施の形態における第２被案内部２３が省略されている。したがって、本実施の形態では、第１被案内部２２がカウンタボア面１８ａ及び内輪肩面１６ａによって案内され、セパレート部２１が内輪軌道面１１ａ及び外輪軌道面１２ａによって案内されることでセパレータ１４の姿勢を安定させることができ、セパレート部２１によって内輪軌道面１１ａと外輪軌道面１２ａとの間からのセパレータ１４の離脱が防止されている。

本実施の形態では、第１の実施の形態における第２被案内部２３が省略されていることから、セパレータ１４の姿勢を安定させるという点では、第１の実施の形態のセパレータ１４の方が優れているが、本実施の形態のセパレータ１４は、第１の実施の形態のセパレータ１４よりも軽量且つ安価に製作することができるという利点がある。また、本実施の形態のようにセパレータ１４が第２被案内部２３を備えていなくとも、セパレータ１４の姿勢を安定させる効果は十分に得ることができる。

図５は、本発明の第３の実施の形態に係るアンギュラ玉軸受１０を軸心を通る平面で切断した断面図である。本実施の形態では、内輪１１の内輪軌道面１１ａの軸方向一方側（図５の左側）には内輪肩部は形成されておらず、その代わりにカウンタボア面２５ａを有するカウンタボア２５が形成されている。また、外輪１２の外輪軌道面１２ａの軸方向他方側（図５の右側）にはカウンタボアが形成されておらず、その代わりに外輪肩面２６ａを有する外輪肩部２６が形成されている。

セパレータ１４は、軸方向中央にセパレート部２１、軸方向一方側（図５の左側）に第３被案内部３２、軸方向他方側（図５の右側）に第４被案内部（副被案内部）３３をそれぞれ備えている。セパレート部２１は、第１，第２実施の形態において説明したものと同様である。

第３被案内部３２は、カウンタボア面２５ａに略沿った傾斜でカウンタボア面２５ａに摺接可能に対向し、当該カウンタボア面２５ａによって案内される第３内側被案内面３２ａと、外輪肩面１９ａに略沿った状態で外輪肩面１９ａに摺接可能に対向し、当該外輪肩面１９ａによって案内される第３外側被案内面３２ｂとを有している。

第４被案内部３３は、内輪肩面１６ａに略沿った状態で内輪肩面１６ａに摺接可能に対向し、当該内輪肩面１６ａによって案内される第４内側被案内面３３ａと、外輪肩面２６ａに略沿った状態で外輪肩面２６ａに摺接可能に対向し、当該外輪肩面２６ａによって案内される第４外側被案内面３３ｂとを有している。
したがって、本実施の形態においても、第１実施の形態と同様の作用効果を奏する。

本発明は、上記実施の形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。例えば、外輪軌道面１２ａの軸方向一方側と、内輪軌道面１１ａの軸方向他方側とにそれぞれカウンタボアが形成されたアンギュラ玉軸受１０にも本発明を採用することができる。この場合、セパレート部２１の軸方向一方側に第１被案内部２２（図２参照）を設け、軸方向他方側に第３被案内部３２（図５参照）を設けたセパレータ１４を用いればよい。また、図１に示すように、セパレータ１４の径方向外面１４ｂ（図２における符号２２ｂ、２１ａ，２３ｂ）及び径方向内面１４ａ（図２における符号２２ａ，２１ａ，２３ａ）は、断面直線状に形成されているが、外輪１２の内周面及び内輪１１の外周面に略沿うように断面円弧状に形成されていてもよい。
また、図３に示すように、玉１３に接触するセパレート部２１の周方向端面には、２点鎖線で示すように玉１３の外周面の一部が入り込む部分球面状の凹入部２１ｃが形成されていてもよい。

１０：アンギュラ玉軸受、１１：内輪、１１ａ：内輪軌道面、１２：外輪、１２ａ：外輪軌道面、１３：玉、１４：セパレータ、１６：内輪肩部、１６ａ：内輪肩面、１７：内輪肩部、１７ａ：内輪肩面、１８：カウンタボア、１８ａ：カウンタボア面、１９：外輪肩部、１９ａ：外輪肩面、２１：セパレート部、２２：第１被案内部、２２ａ：第１内側被案内面、２２ｂ：第１外側被案内面、２３：第２被案内部（副被案内部）、２３ａ：第２内側被案内面、２３ｂ：第２外側被案内面、２５：カウンタボア、２５ａ：カウンタボア面、２６：外輪肩部、２６ａ：外輪肩面、３２：第３被案内部、３２ａ：第３内側被案内面、３２ｂ：第３外側被案内面、３３：第４被案内部（副被案内部）、３３ａ：第４内側被案内面、３３ｂ：第４外側被案内面

Claims

外輪軌道面を内周に有している外輪と、前記外輪軌道面の径方向内方に対向する内輪軌道面を外周に有している内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置された複数の玉とを備えているアンギュラ玉軸受であって、
固体潤滑剤からなり、複数の玉の相互間に配置された複数のセパレータを備えており、
このセパレータは、
前記外輪及び前記内輪の一方における軸方向の一方側に形成されたカウンタボア面と、当該カウンタボア面に径方向に相対する、前記外輪及び前記内輪の他方における軸方向の前記一方側に形成された肩面とによって案内される被案内部と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間において複数の前記玉同士を離間するとともに、前記カウンタボア面と前記肩面との最小間隔よりも大きい径方向寸法を有するセパレート部と、を備え、
前記セパレート部は、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面によって案内される周面を有し、
前記カウンタボア面とこれに隣接する軌道面との境界部に、当該軌道面の底部よりも径方向に突出するかかり代が形成され、
前記セパレータ部における周面と被案内部の径方向端面との境界部には、前記かかり代が挿入される凹部が形成されていることを特徴とするアンギュラ玉軸受。
前記セパレータは、
前記外輪及び前記内輪の前記一方における軸方向の他方側に形成された肩面と、当該肩面に径方向に相対する、前記外輪及び前記内輪の前記他方における軸方向の前記他方側に形成されたカウンタボア面又は肩面とによって案内される副被案内部を更に備えている請求項１に記載のアンギュラ玉軸受。
アンギュラ玉軸受における複数の玉の相互間にそれぞれ配置されるセパレータであって、
固体潤滑剤により形成されており、
前記アンギュラ玉軸受の外輪及び内輪の一方における軸方向の一方側に形成されたカウンタボア面と、当該カウンタボア面に径方向に相対する、前記外輪及び前記内輪の他方における軸方向の前記一方側に形成された肩面とによって案内される被案内部と、
前記アンギュラ玉軸受の外輪軌道面と内輪軌道面との間において複数の前記玉同士を離間するとともに、前記カウンタボア面と前記肩面との最小間隔よりも大きい径方向寸法を有するセパレート部と、を備え、
前記セパレート部は、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面によって案内される周面を有し、
前記カウンタボア面とこれに隣接する軌道面との境界部に、当該軌道面の底部よりも径方向に突出するかかり代が形成され、
前記セパレータ部における周面と被案内部の径方向端面との境界部には、前記かかり代が挿入される凹部が形成されていることを特徴とするアンギュラ玉軸受用セパレータ。
前記外輪及び前記内輪の前記一方における軸方向の他方側に形成された肩面と、当該肩面に径方向に相対する、前記外輪及び前記内輪の前記他方における軸方向の前記他方側に形成されたカウンタボア面又は肩面とによって案内される副被案内部を更に備えている請求項３に記載のアンギュラ玉軸受用セパレータ。