(57)【要約】【課題】  玉と保持器ポケット内面との接触部の接触面圧を下げ、接触面積を増加させると共に、保持器ポケットの軸方向すきまを必要十分に確保することができる転がり軸受および保持器を提供する。【解決手段】  保持器４は、軸方向の両側に設けられる環状部分４ａと、これら環状部分４ａを繋ぐ複数の柱部４ｂとを有するリング状である。前記複数の柱部４ｂは、環状部分４ａの円周方向複数箇所から軸方向に延びてそれぞれ設けられて互いの間に玉３を保持するポケットＰｔを形成している。保持器４は、複数の前記ポケットＰｔが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられる。さらに各ポケットＰｔの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部５とし、この直線部５に繋がるポケットＰｔの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部６とした形状である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外輪の軌道面間に介在した複数の玉を保持するリング状の保持器を備えた転がり軸受において、
前記保持器は、各玉をそれぞれ保持する複数のポケットが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記保持器は少なくともポケットの内面が自己潤滑性を有する材料から成る転がり軸受。
【請求項３】
請求項１において、前記保持器は金属材料または樹脂材料から成り、この保持器の少なくとも前記ポケット内面に、自己潤滑性を有する被膜をコーティングしたものである転がり軸受。
【請求項４】
請求項３において、前記自己潤滑性を有する被膜を保持器全体にコーティングしたものである転がり軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記玉がセラミックスから成る転がり軸受。
【請求項６】
玉軸受に用いられ円周方向の複数箇所に玉を保持するポケットを設けたリング状の保持器であって、
この保持器は、複数のポケットが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であることを特徴とする保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受および保持器に関し、例えば、ロケットエンジンターボポンプ用軸受等で自己潤滑性を有する保持器等に適用される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図７に示すように、玉５０と保持器ポケット５１内面との接触部の接触面圧を下げ、前記接触部の接触面積を増加させ、保持器５２から玉５０の転走面への自己潤滑剤の供給を増大し、保持器ポケット５１内面の玉５０との接触面の摩耗を減少させる技術が提案されている（特許文献１）。この技術では、各ポケット５１の径方向に見た形状に関して、保持器ポケット５１の円周方向両側部が、真円形状からなる円弧部５３とし、保持器ポケット５１の円周方向中央部が、前記円周方向に延びる直線部５４としたいわゆる「平円形状」である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１８０８３９号公報
【特許文献２】実開平５−６２７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の従来技術では、保持器ポケット５１の円周方向両側部を、真円形状からなる円弧部５３としたため、ポケット５１の半径は、ポケット５１の軸方向すきまδ１の値により制約を受ける。すなわち、玉５０と保持器ポケット５１内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させるためには、保持器ポケット５１における円弧部５３の真円の半径を、玉５０の半径に近づける程有利である。しかし、保持器ポケット５１の円周方向両側部が真円形状からなるため、保持器ポケット５１の軸方向すきまδ１が小さくなり、保持器５２に無理な力を生じる要因となる。
本件出願人は、図８に示すように、保持器ポケット形状をポケット５１の径方向に見て楕円形状とする技術を提案しているが、このポケット５１の楕円形状は、保持器ポケット５１の円周方向すきまδ２と軸方向すきまδ１とにより決まるため、玉５０と保持器ポケット５１内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させるための自由度が無い。
【０００５】
この発明の目的は、玉と保持器ポケット内面との接触部の接触面圧を下げ、接触面積を増加させると共に、保持器ポケットの軸方向すきまを必要十分に確保することができる転がり軸受および保持器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の転がり軸受は、内外輪の軌道面間に介在した複数の玉を保持するリング状の保持器を備えた転がり軸受において、前記保持器は、各玉をそれぞれ保持する複数のポケットが円周方向に並んで「軸方向の中間」に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であることを特徴とする。
前記「軸方向の中間」は、必ずしも保持器の軸方向中央位置に限定されるものではない。
【０００７】
この構成によると、保持器のポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部としたため、玉と保持器のポケット内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させることができる。さらに保持器のポケットの円周方向中央部を、前記円周方向に延びる直線部としたため、ポケットの軸方向すきまを必要十分に確保することができる。したがって、保持器に無理な力を生じないようにすることができる。
【０００８】
前記保持器は少なくともポケットの内面が自己潤滑性を有する材料から成るものであっても良い。軸受運転時に、玉の自転・公転運動により保持器のポケット内面が玉と接触する。このとき自己潤滑性を有する材料の一部が玉の表面、内外輪の軌道面に転着し、潤滑作用をなす。よって、軸受寿命を延ばすことが可能となる。
【０００９】
前記保持器は金属材料または樹脂材料から成り、この保持器の少なくとも前記ポケット内面に、自己潤滑性を有する被膜をコーティングしたものであっても良い。この場合、保持器全体が自己潤滑性を有する材料から成るものよりも材料費の低減を図ることができる。
前記自己潤滑性を有する被膜を保持器全体にコーティングしたものであっても良い。保持器の一部に被膜をコーティングする場合、コーティングしない部分をマスキングする等の手間を要するが、保持器全体に被膜をコーティングする場合、製造工数の低減を図ることができる。
【００１０】
前記玉がセラミックスから成るものであっても良い。この場合、軸受鋼から成る玉よりも軽量化を図り、より高速運転を行うことが可能となる。
【００１１】
この発明の保持器は、玉軸受に用いられ円周方向の複数箇所に玉を保持するポケットを設けたリング状の保持器であって、この保持器は、複数のポケットが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であることを特徴とする。
前記保持器のポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部としたため、玉と保持器のポケット内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させることができる。さらに保持器のポケットの円周方向中央部を、前記円周方向に延びる直線部としたため、ポケットの軸方向すきまを必要十分に確保することができる。したがって、保持器に無理な力を生じないようにすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の転がり軸受は、内外輪の軌道面間に介在した複数の玉を保持するリング状の保持器を備えた転がり軸受において、前記保持器は、各玉をそれぞれ保持する複数のポケットが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられ、前記各ポケットの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部とし、この直線部に繋がる前記ポケットの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部とした形状であるため、玉と保持器ポケット内面との接触部の接触面圧を下げ、接触面積を増加させると共に、保持器ポケットの軸方向すきまを必要十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施形態に係る転がり軸受の断面図である。
【図２】（Ａ）は、同転がり軸受の保持器の断面図、（Ｂ）は同保持器をポケットの径方向に見た一部破断した図である。
【図３】同保持器の各ポケットを径方向に見た形状を拡大して表す図である。
【図４】同保持器のポケット内面と玉との接触面圧及び接触面積を説明する図である。
【図５】従来例の保持器のポケット内面と玉との接触面圧及び接触面積を説明する図である。
【図６】他の従来例の保持器のポケット内面と玉との接触面圧及び接触面積を説明する図である。
【図７】従来例の保持器の各ポケットを径方向に見た形状を拡大して表す図である。
【図８】他の従来例の各ポケットを径方向に見た形状を拡大して表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。
この実施形態に係る転がり軸受は、図１に示すように、内輪１と外輪２の軌道面１ａ，２ａ間に複数の玉３が介在し、これら複数の玉３を保持する保持器４を備えたものである。この転がり軸受は、アンギュラ玉軸受とされ、外輪２の正面側内径に、カウンタボアとなるテーパ面２ｂが形成されている。このテーパ面２ｂは、軌道面２ａ側から正面側端面に向かうに従って大径となるテーパ形状に形成されている。
内外輪１，２は軸受鋼やステンレス鋼等から成り、各玉３はセラミックスから成り、保持器４は金属材料または樹脂材料から成る。保持器材料を前記樹脂材料とする場合に、例えば、ガラス繊維強化型ポリアミド樹脂等が使用される。ただし、これら軸受構成部品は、前記材料に限定されるものではなく、軸受の使用条件等に応じて種々の材料を適用し得る。
【００１５】
保持器４について説明する。
図１に示すように、保持器４の案内方式は、例えば内輪案内方式とされる。図２、図３に示すように、この保持器４は、軸方向の両側に設けられる環状部分４ａと、これら両側の環状部分４ａを繋ぐ複数の柱部４ｂとを有するリング状である。前記複数の柱部４ｂは、環状部分４ａの円周方向複数箇所から軸方向に延びてそれぞれ設けられて互いの間に玉３を保持するポケットＰｔを形成している。なお図２、図３において、円周方向を矢符Ａ１にて表記し、軸方向をＡ２にて表記する。
【００１６】
保持器４は、複数の前記ポケットＰｔが円周方向に並んで軸方向の中間に設けられる。さらに前記各ポケットＰｔの径方向に見た形状が、円周方向中央部を前記円周方向に延びる直線部５とし、この直線部５に繋がるポケットＰｔの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部６とした形状である。ポケットＰｔは、任意の半径方向位置の円筒面で断面とした断面形状が、前記直線部５と楕円部６とでなる直筒形の形状とされ、ポケット中心が保持器半径方向に延びる。図３に示すように、保持器４のポケットＰｔの軸方向中間位置で且つポケットＰｔの円周方向中間位置に玉３が配置されるとき、前記直線部５と前記玉３との軸方向最短距離が「ポケットの軸方向すきまδ１」となり、前記楕円部６における円周方向両側位置Ｐ１と、前記玉３との円周方向距離が「ポケットの円周方向すきまδ２」となる。換言すれば、保持器４のポケットＰｔに対する玉３の最大の軸方向変位量を「２」で除した値がポケットＰｔの軸方向すきまδ１となり、保持器４のポケットＰｔに対する玉３の最大の円周方向変位量を「２」で除した値がポケットＰｔの円周方向すきまδ２となる。
【００１７】
図２（Ａ）に示すように、保持器４は、矢符Ａ２にて表記する軸方向を含む平面で、この保持器４における円周方向の任意の位置を切断して見た断面が、内輪外径面１ｂ（図１）に案内される内周面４ｉと、この内周面４ｉから外径側に均一肉厚に形成された外周面４Ｄと、これら内外周面４ｉ，４Ｄの両端を繋ぐ端面４ｈ，４ｈとでなる円筒形状となる。
【００１８】
図２（Ａ）、図３に示すように、この保持器全体には、自己潤滑性を有する被膜７がコーティングされている。この被膜７は、保持器４の各ポケットＰｔの玉案内面に、玉３が直接接触するのを防止するものである。被膜７の材料としては、樹脂、軟質金属、および固体潤滑材の少なくともいずれかを含む混合体を主成分としたものであっても良い。被膜７の材料として用いる樹脂は合成樹脂であっても良い。
この場合の合成樹脂としては、耐油性を有し、被膜７としたときに被膜強度が強く、耐摩耗性に優れた材料であれば、特に限定されない。そのような合成樹脂の例としては、ＰＴＦＥ、ナイロン、ポリイミド等が挙げられる。
被膜７の材料として軟質金属を用いる場合、その軟質金属は、銅、銀、金、インジウムのいずれかであるのが好ましい。また、被膜７の材料として、固体潤滑材を用いる場合、その固体潤滑材の主成分は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイトのいずれかであるのが好ましい。
【００１９】
ここで、玉と保持器のポケット内面との接触面圧および接触面積を、従来技術の保持器と本実施形態にかかる保持器とで比較する。
図５の「平円形状」の従来保持器について、被膜７が摩耗したときにできる玉３とポケット内面との干渉部分８（つまり玉に移着可能な固体潤滑層「図５ハッチングで表す層」）における、玉３とポケット内面との接触長さＬおよび干渉面積を基準として各々１００％とする。この場合、図６の楕円形状ポケットを有する従来保持器では、接触長さＬ＝１３８．１％、干渉面積１２０．７％であるのに対し、図４に示す本実施形態の保持器４では、接触長さ１７６．７％、干渉面積２０７．６％の量とすることができる。
【００２０】
以上説明した転がり軸受によると、保持器４のポケットＰｔの円周方向両側部を、長軸が前記円周方向となる半楕円形状からなる楕円部６としたため、玉３と保持器４のポケット内面との接触面圧を下げ、接触面積を増加させることができる。さらに保持器４のポケットＰｔの円周方向中央部を、円周方向に延びる直線部５としたため、ポケットＰｔの軸方向すきまδ１を必要十分に確保することができる。したがって、保持器４に無理な力を生じないようにすることができ、従来の保持器よりも保持器寿命を延ばすことが可能となる。
【００２１】
保持器４は金属材料または樹脂材料から成り、自己潤滑性を有する被膜７を保持器全体にコーティングしたものであるため、保持器全体が自己潤滑性を有する材料から成るものよりも材料費の低減を図ることができる。また、保持器全体に被膜７をコーティングする場合、コーティングしない部分をマスキングする等の手間が不要となり、製造工数の低減を図ることができる。玉３がセラミックスから成るものである場合、軸受鋼等から成る玉よりも軽量化を図り、より高速運転を行うことが可能となる。
【００２２】
保持器の案内方式は、転動体案内方式または外輪案内方式としても良い。
転がり軸受は、アンギュラ玉軸受に限定されるものではなく、深溝玉軸受としても良い。この深溝玉軸受に組込む保持器は、軸方向に分割された保持器分割体から成るいわゆる二つ割りの分割構造とし、円周方向一定間隔おきに設けたピン等により組立てられたものとしても良い。その他の保持器構成は、前述の実施形態の保持器と同様とする。
自己潤滑性を有する被膜を、保持器の少なくともポケット内面を含む一部のみにコーティングしても良い。また、保持器自体が、自己潤滑性を有する材料から成るものであっても良い。
【符号の説明】
【００２３】
１…内輪
２…外輪
１ａ，２ａ…軌道面
３…玉
４…保持器
５…直線部
６…楕円部
７…被膜
Ｐｔ…ポケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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