JP7699528B2 - Sealed ball bearing - Google Patents
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Description
この発明は、内輪と外輪の間にシール部材が設けられたシール付玉軸受に関する。 This invention relates to a sealed ball bearing in which a seal member is provided between the inner and outer rings.
自動車や産業機械などの回転軸を支持する軸受として、玉軸受が多く用いられる。一般に、玉軸受は、内輪と、内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、内輪と外輪の間の環状空間内に設けられた複数の玉と、その複数の玉を保持する保持器とを有する。 Ball bearings are often used to support rotating shafts in automobiles, industrial machinery, and other equipment. In general, a ball bearing has an inner ring, an outer ring arranged coaxially and radially outward of the inner ring, a number of balls arranged in the annular space between the inner ring and the outer ring, and a cage that holds the balls.
保持器としては、例えば、特許文献1のように、玉の通過領域に隣接して周方向に延びる保持器円環部と、保持器円環部から周方向に隣り合う玉の間を軸方向に延びる片持ち梁状の保持器爪部とを有する保持器(いわゆる冠形保持器)が知られている。保持器爪部は、玉の表面に対向する玉案内面を有し、この玉案内面は、玉を抱え込むように玉の表面に沿った凹球面とされている。
As an example of a cage, as disclosed in
また、例えば、特許文献2のように、玉軸受の外部から内部に異物が侵入するのを防止したり、玉軸受の内部から外部に潤滑剤(潤滑油やグリースなど)が漏れたりするのを防止したりするため、内輪と外輪の間に形成される環状空間の軸方向の端部開口を、環状のシール部材で塞いだシール付玉軸受が使用されることがある。
For example, as in
近年、EV(バッテリー式電気自動車)やHEV(ハイブリッド電気自動車)等の電気自動車の分野では、電動モータの小型軽量化を図るために、電動モータの高速回転化が進められている。このような電動モータの回転が入力される回転軸を支持する玉軸受は、dmn値(玉のピッチ円直径dm(mm)×回転数n(min-1))が200万を超える条件で使用されることもある。 In recent years, in the field of electric vehicles such as EVs (battery electric vehicles) and HEVs (hybrid electric vehicles), efforts are being made to increase the speed of electric motors in order to reduce their size and weight. Ball bearings that support the rotating shaft to which the rotation of such electric motors is input are sometimes used under conditions where the dmn value (ball pitch circle diameter dm (mm) × rotation speed n (min -1 )) exceeds 2 million.
本願の発明者らは、EVやHEV等の高速回転する回転軸を支持する玉軸受に、冠形保持器を使用することを検討した。 The inventors of this application have considered using a crown cage in ball bearings that support rotating shafts that rotate at high speeds in EVs, HEVs, and other vehicles.
しかしながら、高速回転する玉軸受に冠形保持器を使用する場合、片持ち梁状の保持器爪部に作用する遠心力によって、保持器爪部を径方向外方に向かって傾ける方向のねじり変形が保持器円環部に生じ、その変形によって保持器爪部が玉に干渉するおそれがあることが分かった。保持器爪部が玉に干渉すると、玉軸受の発熱の原因となる。 However, it has been found that when a crown-shaped cage is used in a ball bearing that rotates at high speed, the centrifugal force acting on the cantilever-shaped cage claws causes twisting deformation in the cage ring that tilts the cage claws radially outward, and this deformation can cause the cage claws to interfere with the balls. If the cage claws interfere with the balls, this can cause the ball bearing to heat up.
特に、冠形保持器を使用する軸受が、シール付玉軸受でもある場合、冠形保持器の保持器円環部がシール部材に接触すれば、その接触部分の摺動抵抗によって異常発熱するおそれがあるので、保持器円環部がシール部材に接触しないように、保持器円環部の軸方向幅寸法を抑える必要がある。そのため、保持器円環部の剛性を高めることが難しく、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部にねじり変形が生じやすく、保持器爪部が玉に干渉しやすい。 In particular, when a bearing using a crown cage is also a sealed ball bearing, if the cage ring of the crown cage comes into contact with the seal member, there is a risk of abnormal heat generation due to the sliding resistance at the contact area, so it is necessary to reduce the axial width dimension of the cage ring so that the cage ring does not come into contact with the seal member. This makes it difficult to increase the rigidity of the cage ring, and the centrifugal force acting on the cage claws tends to cause torsional deformation in the cage ring, making it easy for the cage claws to interfere with the balls.
このように、冠形保持器をシール付玉軸受に使用した場合、そのシール付玉軸受を高速回転の用途に使用することが難しかった。また、軸受の設置部位のスペースが狭く、軸受の幅寸法を小さく抑える必要があるときに、冠形保持器がシール部材に接触するのを回避することが難しいことから、シール付玉軸受を採用することを断念し、シール部材を設けずに軸方向の両端が開放した開放型の玉軸受を採用せざるを得ないこともあった。 As such, when a crown cage was used in a sealed ball bearing, it was difficult to use the sealed ball bearing in high-speed rotation applications. Also, when the space where the bearing was to be installed was narrow and it was necessary to keep the width of the bearing small, it was difficult to prevent the crown cage from coming into contact with the seal member, so there were cases where it was necessary to abandon the use of a sealed ball bearing and use an open-type ball bearing with both axial ends open without a seal member.
この発明が解決しようとする課題は、高速回転での使用に好適なシール付玉軸受を提供することである。 The problem this invention aims to solve is to provide a sealed ball bearing suitable for use at high speeds.
上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成をシール付玉軸受に採用する。
内輪と、
前記内輪の径方向外側に同軸に設けられた外輪と、
前記内輪と前記外輪の間に形成される環状空間に組み込まれた複数の玉と、
前記環状空間の軸方向の一方の端部開口に設けた環状のシール部材と、
前記複数の玉を保持する保持器と、を備え、
前記保持器は、前記玉の通過領域と前記シール部材とで軸方向に挟まれる領域を周方向に延びる保持器円環部と、前記保持器円環部から周方向に隣り合う前記玉の間を軸方向に延びる片持ち梁状の保持器爪部とを有するシール付玉軸受において、
前記シール部材は、前記保持器と軸方向に対向するシール側摺動面を有し、
前記保持器は、前記シール側摺動面と軸方向に対向する保持器側摺動面を有し、
前記シール側摺動面と前記保持器側摺動面のうちの一方の摺動面には、周方向に間隔をおいて複数の軸方向突起が形成され、
前記各軸方向突起は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる摺接先端面を有し、
前記他方の摺動面には、軸受回転時に前記摺接先端面と摺接し、全周にわたって平滑な摺接平面が形成され、
前記摺接先端面と前記摺接平面は、軸受静止時に、径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度をもって非平行に対向する配置とされていることを特徴とするシール付玉軸受。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following structure in a sealed ball bearing.
With the inner circle,
an outer ring provided coaxially on the radially outer side of the inner ring;
A plurality of balls are mounted in an annular space formed between the inner ring and the outer ring;
an annular seal member provided at one end opening in the axial direction of the annular space;
a cage for holding the plurality of balls;
The cage has a cage ring portion extending in a circumferential direction through a region axially sandwiched between a ball passage region and the seal member, and a cantilever-shaped cage claw portion extending in the axial direction from the cage ring portion between adjacent balls in the circumferential direction,
the seal member has a seal-side sliding surface that faces the cage in the axial direction,
the cage has a cage-side sliding surface that faces the seal-side sliding surface in the axial direction,
a plurality of axial projections are formed at intervals in a circumferential direction on one of the seal-side sliding surface and the cage-side sliding surface;
Each of the axial projections has a sliding contact tip surface that extends linearly in the radial direction in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction,
The other sliding surface is in sliding contact with the sliding tip surface during rotation of the bearing, and a smooth sliding plane is formed over the entire circumference,
A sealed ball bearing characterized in that the sliding tip surface and the sliding plane are arranged to face each other non-parallel and at an angle in a direction in which the distance between them increases from the radial inner side to the radial outer side when the bearing is stationary.
このようにすると、軸受回転時、シール側摺動面と保持器側摺動面のうちの一方の摺動面に形成された軸方向突起の摺接先端面が、他方の摺動面に形成された全周にわたって平滑な摺接平面に摺接するときに、軸方向突起の摺接先端面が径方向に直線状に延びる形状を有するので、軸方向突起で潤滑油が掻き分けられにくく、潤滑油が軸方向突起の摺接部に引き込まれやすい。そのため、軸方向突起の摺接先端面と摺接平面との間に、くさび膜効果による油膜が形成され、その油膜によって摺接先端面と摺接平面の間が流体潤滑状態となり、保持器とシール部材の間の接触抵抗をきわめて小さく抑えることができる。 In this way, when the sliding tip surface of the axial protrusion formed on one of the sliding surfaces of the seal side sliding surface and the cage side sliding surface slides against the smooth sliding plane formed over the entire circumference on the other sliding surface during rotation of the bearing, the sliding tip surface of the axial protrusion has a shape that extends linearly in the radial direction, so the axial protrusion is less likely to push aside the lubricating oil and the lubricating oil is more likely to be drawn into the sliding portion of the axial protrusion. As a result, an oil film is formed between the sliding tip surface of the axial protrusion and the sliding plane due to the wedge film effect, and this oil film creates a fluid lubrication state between the sliding tip surface and the sliding plane, making it possible to keep the contact resistance between the cage and the seal member extremely small.
また、摺接先端面と摺接平面は、軸受静止時に径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度をもって非平行に対向する配置とされているので、軸受が高速回転するときに、摺接先端面と摺接平面との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。すなわち、軸受静止時に摺接先端面と摺接平面とが平行に対向する構成を採用した場合を想定すると、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって保持器側摺動面が傾き、摺接先端面と摺接平面とが非平行となるので、摺接先端面と摺接平面の間にくさび膜効果による油膜が形成されにくくなるという問題がある。この問題に対し、軸受静止時に摺接先端面と摺接平面とが径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度をもって非平行に対向する構成を採用すると、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって、摺接先端面と摺接平面とが平行に近づくので、摺接先端面と摺接平面との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。 In addition, the sliding tip surface and the sliding plane are arranged to face each other non-parallel at an angle in the direction in which the distance widens from the radial inside to the radial outside when the bearing is stationary, so that when the bearing rotates at high speed, it is possible to stably form an oil film between the sliding tip surface and the sliding plane due to the wedge film effect. In other words, assuming a configuration in which the sliding tip surface and the sliding plane face each other in parallel when the bearing is stationary, when the bearing rotates at high speed, the cage ring portion is deformed by the centrifugal force acting on the cage claw portion, and this deformation tilts the cage side sliding surface, making the sliding tip surface and the sliding plane non-parallel, which creates the problem that it is difficult to form an oil film between the sliding tip surface and the sliding plane due to the wedge film effect. To address this issue, a configuration is adopted in which the sliding tip surface and the sliding plane face each other non-parallel and at an angle in the direction in which the distance between them increases from the radial inside to the radial outside when the bearing is stationary. When the bearing rotates at high speed, the centrifugal force acting on the cage claws causes the cage annular portion to deform, and this deformation brings the sliding tip surface and the sliding plane closer to parallel, making it possible to stably form an oil film between the sliding tip surface and the sliding plane due to the wedge film effect.
軸受静止時に前記摺接先端面と前記摺接平面とがなす角度は、0.5°以上6°以下の範囲に設定することができる。 The angle between the sliding tip surface and the sliding plane when the bearing is stationary can be set in the range of 0.5° to 6°.
前記保持器爪部の軸方向長さが、前記玉の半径よりも大きく設定され、
前記保持器爪部は、前記玉と周方向に対向するポケット側面を有する場合、
前記ポケット側面の、前記玉を周方向に受け止める部分は、遠心力で前記保持器爪部が径方向外方に移動したときに前記ポケット側面が前記玉に干渉しないように平面形状とされている構成を採用すると好ましい。
The axial length of the cage claw portion is set to be greater than the radius of the ball,
When the cage claw portion has a pocket side surface that faces the ball in the circumferential direction,
It is preferable that the portion of the pocket side surface that receives the ball circumferentially be configured to have a flat shape so that the pocket side surface does not interfere with the ball when the retainer claw portion moves radially outward due to centrifugal force.
このようにすると、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって保持器爪部が径方向外方に移動したときに、保持器爪部のポケット側面が玉に干渉して異常発熱するのを防止することができる。 In this way, when the bearing rotates at high speed, the centrifugal force acting on the cage claws causes the cage annular portion to deform, and when this deformation causes the cage claws to move radially outward, it is possible to prevent the pocket side of the cage claws from interfering with the balls and generating abnormal heat.
前記ポケット側面は、軸受中心を通って径方向に延びる直線に沿った平面を採用することができる。 The pocket side surface can be a plane that runs along a straight line that passes through the bearing center and extends radially.
また、前記ポケット側面としては、軸受中心と前記保持器爪部の周方向中心とを結ぶ直線を間に挟んで周方向に対向する平行な直線に沿った平面を採用することができる。 The pocket side surface can be a plane that runs along parallel straight lines that face each other in the circumferential direction, sandwiching a straight line that connects the bearing center and the circumferential center of the retainer claw portion.
このようにすると、保持器爪部が軸受中心と保持器爪部の周方向中心とを結ぶ直線に沿って径方向に移動しても、玉とポケット側面の距離が変化しないので、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって保持器爪部が径方向外方に移動したときにも、保持器による玉の保持が安定したものとなる。 In this way, even if the retainer claw portion moves radially along the straight line connecting the bearing center and the circumferential center of the retainer claw portion, the distance between the balls and the pocket side surface does not change. Therefore, when the bearing rotates at high speed, the centrifugal force acting on the retainer claw portion causes the retainer annular portion to deform, and even when this deformation causes the retainer claw portion to move radially outward, the retainer maintains stable retention of the balls.
前記保持器円環部は、前記玉と軸方向に対向するポケット底面を有し、
前記ポケット底面は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる形状であり、
前記ポケット側面と前記ポケット底面は、径方向から見たときに凹円弧状に接続している構成を採用することができる。
the cage annular portion has a pocket bottom surface that faces the balls in the axial direction,
The pocket bottom surface has a shape that extends linearly in the radial direction in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction,
A configuration can be adopted in which the pocket side surface and the pocket bottom surface are connected to each other in a concave arc shape when viewed in a radial direction.
このようにすると、ポケット側面とポケット底面とが凹円弧状に接続しているので、保持器爪部の軸方向の先端部分の質量を小さく抑えながら、保持器爪部の軸方向の根元部分の断面積を確保することができる。そのため、保持器爪部に作用する遠心力による保持器爪部の撓みを効果的に抑えることが可能となる。 In this way, the pocket side and bottom are connected in a concave arc shape, so the mass of the axial tip portion of the retainer claw can be kept small while ensuring a sufficient cross-sectional area of the axial root portion of the retainer claw. This makes it possible to effectively suppress deflection of the retainer claw due to centrifugal force acting on the retainer claw.
前記ポケット底面の径方向内側の端部に、前記玉と非接触で軸方向内側に隆起する肉盛り部を形成すると好ましい。 It is preferable to form a padding portion at the radially inner end of the bottom surface of the pocket that protrudes axially inward without coming into contact with the ball.
このようにすると、遠心力の影響により保持器円環部が破損するのを効果的に防止することが可能となる。すなわち、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部がねじり変形するとき、保持器円環部のうち、周方向に隣り合う保持器爪部の中間に対応する位置の径方向内側の部分(ポケット底面の径方向内側の端部)に応力集中が生じやすい。そこで、ポケット底面の径方向内側の端部に、軸方向内側に隆起する肉盛り部を形成すると、遠心力によって生じる応力集中により保持器円環部が破損するのを効果的に防止することが可能となる。 In this way, it is possible to effectively prevent the retainer annular portion from being damaged by the influence of centrifugal force. In other words, when the retainer annular portion is torsionally deformed by the centrifugal force acting on the retainer claw portions, stress concentration is likely to occur in the radially inner portion of the retainer annular portion at a position corresponding to the middle of the circumferentially adjacent retainer claw portions (the radially inner end of the pocket bottom surface). Therefore, by forming a padding portion that protrudes axially inward at the radially inner end of the pocket bottom surface, it is possible to effectively prevent the retainer annular portion from being damaged by stress concentration caused by centrifugal force.
前記保持器爪部の径方向外側面には、前記保持器爪部の先端から前記保持器円環部に向かって軸方向に延びる外径側油溝が形成され、
前記保持器爪部の径方向内側面には、前記保持器爪部の先端から前記保持器円環部に向かって軸方向に延びる内径側油溝が形成され、
前記保持器爪部は、前記外径側油溝と前記内径側油溝とによって軸方向に直交する断面形状が径方向外方と径方向内方とに開放するH形状とされている構成を採用すると好ましい。
an outer diameter side oil groove is formed on a radially outer surface of the retainer claw portion, the outer diameter side oil groove extending in an axial direction from a tip of the retainer claw portion toward the retainer annular portion;
an inner diameter side oil groove is formed on a radially inner surface of the retainer claw portion, the inner diameter side oil groove extending in an axial direction from a tip of the retainer claw portion toward the retainer annular portion;
It is preferable that the retainer claw portion is configured so that a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction is an H-shape formed by the outer diameter side oil groove and the inner diameter side oil groove, the cross-sectional shape being open radially outward and radially inward.
このようにすると、保持器爪部の径方向外側面に形成された外径側油溝と、保持器爪部の径方向内側面に形成された内径側油溝とによって、保持器爪部の断面形状がH形状となるので、保持器爪部の断面二次モーメント(曲げモーメントに対する保持器爪部の変形しにくさ)を確保しながら、保持器爪部の質量を抑えることができる。そのため、軸受が高速回転するときに保持器爪部が受ける遠心力によって生じる保持器円環部のねじり変形と保持器爪部自体の撓み変形とを小さく抑えることが可能となる。 In this way, the cross-sectional shape of the retainer claw portion is H-shaped due to the outer diameter side oil groove formed on the radial outer surface of the retainer claw portion and the inner diameter side oil groove formed on the radial inner surface of the retainer claw portion, so the mass of the retainer claw portion can be reduced while ensuring the second moment of area of the retainer claw portion (resistance of the retainer claw portion to deformation due to bending moment). This makes it possible to minimize the torsional deformation of the retainer annular portion and the bending deformation of the retainer claw portion itself caused by the centrifugal force received by the retainer claw portion when the bearing rotates at high speed.
前記外径側油溝は、外径側油溝の溝底面の位置が前記保持器爪部の先端側から根元側に向かって径方向外側に次第に変化するように形成され、
前記保持器円環部には、前記保持器爪部の根元から径方向外方に立ち上がる平面状の立ち上がり面が形成されている構成を採用すると好ましい。
the outer diameter side oil groove is formed such that a position of a groove bottom surface of the outer diameter side oil groove gradually changes radially outward from a tip side to a base side of the retainer claw portion,
It is preferable to adopt a configuration in which the cage annular portion is formed with a planar rising surface rising radially outward from the base of the cage claw portion.
このようにすると、外径側油溝の溝底面の位置が保持器爪部の先端側から根元側に向かって径方向外側に次第に変化するように外径側油溝が形成されているので、軸受回転時、外径側油溝内の潤滑油が、ポンピング効果によって保持器爪部の先端側から根元側に向かって移動する。そして、保持器爪部の先端側から根元側に向かって外径側油溝内を移動した潤滑油は、保持器爪部の根元から径方向外方に立ち上がる立ち上がり面によって軸方向内側に戻される。この作用が繰り返されることで、軸受内の潤滑油を効率的に循環させることが可能となる。 In this way, the outer diameter oil groove is formed so that the position of the groove bottom surface gradually changes radially outward from the tip side to the base side of the retainer claw portion. Therefore, when the bearing rotates, the lubricating oil in the outer diameter oil groove moves from the tip side to the base side of the retainer claw portion due to the pumping effect. The lubricating oil that moves in the outer diameter oil groove from the tip side to the base side of the retainer claw portion is then returned axially inward by the rising surface that rises radially outward from the base of the retainer claw portion. By repeating this action, it becomes possible to efficiently circulate the lubricating oil in the bearing.
前記保持器円環部の外周を軸方向に貫通する外径側貫通溝が、前記保持器爪部に対応する周方向位置に形成されている構成を採用することができる。 A configuration can be adopted in which an outer diameter through groove that axially penetrates the outer periphery of the retainer annular portion is formed at a circumferential position corresponding to the retainer claw portion.
このようにすると、潤滑油が外径側貫通溝を通って、保持器円環部よりも軸方向内側の領域と保持器円環部よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすくなり、軸受内部での潤滑油の循環を促進することができる。また、外径側貫通溝は、保持器円環部のうち保持器爪部に対応する周方向位置(すなわち、保持器円環部のうち保持器爪部によって剛性が確保された位置)に形成されているので、外径側貫通溝を形成することによる保持器円環部の剛性低下を効果的に防止することが可能である。 In this way, the lubricating oil can easily pass through the outer diameter through groove between the area axially inside the retainer annular portion and the area axially outside the retainer annular portion, promoting circulation of the lubricating oil inside the bearing. In addition, since the outer diameter through groove is formed at a circumferential position of the retainer annular portion that corresponds to the retainer claw portion (i.e., a position of the retainer annular portion where rigidity is ensured by the retainer claw portion), it is possible to effectively prevent a decrease in rigidity of the retainer annular portion due to the formation of the outer diameter through groove.
さらに、周方向に隣り合う前記外径側貫通溝同士の間に、前記保持器円環部の外周を軸方向に延び、前記保持器円環部の軸方向外側には開放し、前記保持器円環部の軸方向内側には非貫通の軸方向溝が形成されている構成を採用すること好ましい。 Furthermore, it is preferable to adopt a configuration in which a non-penetrating axial groove is formed between the outer diameter side through grooves adjacent in the circumferential direction, extending in the axial direction around the outer periphery of the retainer annular portion, opening to the axially outer side of the retainer annular portion, and on the axially inner side of the retainer annular portion.
このようにすると、潤滑油が軸方向溝を通って、保持器円環部よりも軸方向内側の領域と保持器円環部よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすくなり、軸受内部での潤滑油の循環を促進することができる。また、軸方向溝は、保持器円環部の軸方向内側には非貫通に形成されているので、応力集中による保持器円環部の破損を効果的に防止することが可能である。すなわち、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部がねじり変形するとき、保持器円環部の外周の軸方向内側に応力集中が生じやすい。そこで、保持器円環部の外周の軸方向溝を、軸方向内側には非貫通となるように形成することで、応力集中による保持器円環部の破損を効果的に防止することが可能となる。 In this way, the lubricating oil can easily pass through the axial grooves and travel between the area axially inside the retainer annular portion and the area axially outside the retainer annular portion, promoting the circulation of the lubricating oil inside the bearing. In addition, since the axial grooves are formed so as not to penetrate the axial inside of the retainer annular portion, it is possible to effectively prevent damage to the retainer annular portion due to stress concentration. In other words, when the retainer annular portion is torsionally deformed by the centrifugal force acting on the retainer claw portion, stress concentration is likely to occur on the axial inside of the outer periphery of the retainer annular portion. Therefore, by forming the axial grooves on the outer periphery of the retainer annular portion so as not to penetrate the axial inside, it is possible to effectively prevent damage to the retainer annular portion due to stress concentration.
前記軸方向溝の軸方向長さは、前記保持器円環部の軸方向幅の2/3以下に設定すると好ましい。 It is preferable that the axial length of the axial groove be set to 2/3 or less of the axial width of the retainer ring portion.
このようにすると、保持器円環部の外周に軸方向溝を形成することによる保持器円環部の剛性低下を効果的に防止し、応力集中による保持器円環部の破損を効果的に防止することが可能となる。 In this way, it is possible to effectively prevent a decrease in the rigidity of the retainer ring portion due to the formation of axial grooves on the outer periphery of the retainer ring portion, and to effectively prevent damage to the retainer ring portion due to stress concentration.
前記保持器円環部の内周を軸方向に貫通する内径側貫通溝が、前記保持器爪部に対応する周方向位置に形成されている構成を採用することができる。 A configuration can be adopted in which an inner diameter through groove that penetrates the inner circumference of the retainer annular portion in the axial direction is formed at a circumferential position corresponding to the retainer claw portion.
このようにすると、潤滑油が内径側貫通溝を通って、保持器円環部よりも軸方向内側の領域と保持器円環部よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすくなり、軸受内部での潤滑油の循環を促進することができる。また、内径側貫通溝は、保持器円環部のうち保持器爪部に対応する周方向位置(すなわち、保持器円環部のうち保持器爪部によって剛性が確保された位置)に形成されているので、内径側貫通溝を形成することによる保持器円環部の剛性低下を効果的に防止することが可能である。 In this way, the lubricating oil can easily pass through the inner diameter through groove between the area axially inside the retainer annular portion and the area axially outside the retainer annular portion, promoting circulation of the lubricating oil inside the bearing. In addition, since the inner diameter through groove is formed at a circumferential position of the retainer annular portion that corresponds to the retainer claw portion (i.e., a position of the retainer annular portion where rigidity is ensured by the retainer claw portion), it is possible to effectively prevent a decrease in rigidity of the retainer annular portion due to the formation of the inner diameter through groove.
前記シール部材は、周方向に直交する断面視において前記シール側摺動面から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びるシール側傾斜面を有し、
前記保持器円環部は、周方向に直交する断面視において前記保持器側摺動面から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる保持器側傾斜面と、前記保持器側摺動面から径方向外側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる面取り部とを有し、
前記保持器側傾斜面と前記シール側傾斜面とがなす角度が10°以下に設定され、
前記面取り部と前記シール側摺動面とがなす角度が10°よりも大きく48°以下に設定されている構成を採用すると好ましい。
the seal member has a seal-side inclined surface that extends linearly from the seal-side sliding surface toward the radially inner side and is inclined axially inward in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction,
the retainer annular portion has, in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction, a retainer-side inclined surface extending linearly inclined axially inward from the retainer-side sliding surface toward the radially inward direction, and a chamfered portion extending linearly inclined axially inward from the retainer-side sliding surface toward the radially outward direction,
The angle between the retainer-side inclined surface and the seal-side inclined surface is set to 10° or less,
It is preferable to adopt a configuration in which the angle formed between the chamfered portion and the seal-side sliding surface is set to be greater than 10° and equal to or less than 48°.
このようにすると、保持器側摺動面とシール側摺動面の摺接部分よりも径方向内側に形成された保持器側傾斜面とシール側傾斜面とのなす角度が、保持器側摺動面とシール側摺動面の摺接部分よりも径方向外側に形成された面取り部とシール側摺動面とのなす角度よりも小さい。すなわち、保持器側摺動面とシール側摺動面の摺接部分に対して径方向内側において保持器とシール部材の間に形成される角度が、保持器側摺動面とシール側摺動面の摺接部分に対して径方向外側において保持器とシール部材の間に形成される角度よりも小さいものとなる。そのため、保持器とシール部材の間の軸方向に挟まれる領域において、保持器側傾斜面とシール側傾斜面の摺接部分よりも径方向内側から、保持器側傾斜面とシール側傾斜面の摺接部分よりも径方向外側に向かう潤滑油の流れが生じ、軸受内の潤滑を効率的に行なうことが可能となる。 In this way, the angle between the retainer side inclined surface formed radially inward from the sliding portion of the retainer side sliding surface and the seal side inclined surface is smaller than the angle between the seal side sliding surface and the chamfered portion formed radially outward from the sliding portion of the retainer side sliding surface and the seal side sliding surface. In other words, the angle formed between the retainer and the seal member radially inward from the sliding portion of the retainer side sliding surface and the seal side sliding surface is smaller than the angle formed between the retainer and the seal member radially outward from the sliding portion of the retainer side sliding surface and the seal side sliding surface. Therefore, in the region sandwiched in the axial direction between the retainer and the seal member, a flow of lubricating oil occurs from the radial inner side of the sliding portion of the retainer side inclined surface and the seal side inclined surface to the radial outer side of the sliding portion of the retainer side inclined surface and the seal side inclined surface, making it possible to efficiently lubricate the inside of the bearing.
前記保持器爪部の先端に、前記外径側油溝および内径側油溝の周方向両側の溝肩をそれぞれ周方向に貫通する切欠きが形成されている構成を採用すると好ましい。 It is preferable to adopt a configuration in which a notch is formed at the tip of the retainer claw portion, which penetrates the groove shoulders on both sides of the outer diameter side oil groove and the inner diameter side oil groove in the circumferential direction.
このようにすると、玉に対する周方向からの潤滑油の供給量を増加させ、玉の潤滑性能を向上させることが可能となる。 This increases the amount of lubricating oil supplied to the balls from the circumferential direction, improving the lubrication performance of the balls.
前記保持器は、樹脂製保持器を採用することができる。 The retainer may be made of resin.
上記構成のシール付玉軸受は、電気自動車の電動モータの軸受またはその電動モータの回転を減速する電気自動車用トランスミッションの軸受として使用すると特に好適である。 The sealed ball bearing of the above configuration is particularly suitable for use as a bearing for an electric motor in an electric vehicle or as a bearing for an electric vehicle transmission that reduces the rotation of the electric motor.
この発明のシール付玉軸受は、軸受回転時、シール側摺動面と保持器側摺動面のうちの一方の摺動面に形成された軸方向突起の摺接先端面が、他方の摺動面に形成された全周にわたって平滑な摺接平面に摺接するときに、軸方向突起の摺接先端面が径方向に直線状に延びる形状を有するので、軸方向突起で潤滑油が掻き分けられにくく、潤滑油が軸方向突起の摺接部に引き込まれやすい。そのため、軸方向突起の摺接先端面と摺接平面との間に、くさび膜効果による油膜が形成され、その油膜によって摺接先端面と摺接平面の間が流体潤滑状態となり、保持器とシール部材の間の接触抵抗をきわめて小さく抑えることができる。 When the sealed ball bearing of this invention rotates, the sliding tip surface of the axial protrusion formed on one of the seal side sliding surface and the cage side sliding surface slides against the smooth sliding plane formed over the entire circumference on the other sliding surface. Because the sliding tip surface of the axial protrusion has a shape that extends linearly in the radial direction, the axial protrusion is less likely to push aside the lubricating oil, and the lubricating oil is more likely to be drawn into the sliding portion of the axial protrusion. As a result, an oil film is formed between the sliding tip surface of the axial protrusion and the sliding plane due to the wedge film effect, and this oil film creates a fluid lubrication state between the sliding tip surface and the sliding plane, making it possible to keep the contact resistance between the cage and the seal member extremely small.
また、摺接先端面と摺接平面は、軸受静止時に径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度をもって非平行に対向する配置とされているので、軸受が高速回転するときに、摺接先端面と摺接平面との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。すなわち、軸受が高速回転するときに、保持器爪部に作用する遠心力によって保持器円環部が変形し、その変形によって、摺接先端面と摺接平面とが平行に近づくので、摺接先端面と摺接平面との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。 In addition, the sliding tip surface and the sliding plane are arranged to face each other non-parallel and at an angle in the direction in which the distance widens from the radial inside to the radial outside when the bearing is stationary, so that when the bearing rotates at high speed, an oil film can be stably formed between the sliding tip surface and the sliding plane due to the wedge film effect. In other words, when the bearing rotates at high speed, the cage annular portion is deformed by the centrifugal force acting on the cage claw portion, and this deformation causes the sliding tip surface and the sliding plane to approach parallelism, so that an oil film can be stably formed between the sliding tip surface and the sliding plane due to the wedge film effect.
図1に、この発明の実施形態にかかるシール付玉軸受1を示す。このシール付玉軸受1は、内輪2と、内輪2の径方向外側に同軸に設けられた外輪3と、内輪2と外輪3の間に形成される環状空間4内に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉5と、複数の玉5の周方向の間隔を保持する樹脂製保持器6(以下単に「保持器6」という)と、環状空間4の軸方向の両側の端部開口のうち一方の端部開口(図では右側の端部開口)を塞ぐ環状のシール部材7と、他方の端部開口(図では左側の端部開口)を塞ぐ環状のシール部材8とを有する。環状空間4には、グリース等の潤滑剤(図示せず)が封入されている。
Figure 1 shows a sealed
内輪2の外周には、玉5が転がり接触する内輪軌道溝9と、内輪軌道溝9の軸方向外側に位置する一対の内輪溝肩部10と、内輪溝肩部10の軸方向外側に位置する一対の摺動凹部11とが形成されている。内輪軌道溝9は、玉5の表面に沿った凹円弧状の断面をもつ円弧溝であり、内輪2の外周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。一対の内輪溝肩部10は、内輪軌道溝9を軸方向に挟む両側を周方向に延びる土手状の部分である。摺動凹部11は、内輪溝肩部10の軸方向外側に隣接して形成された周方向に延びる凹部である。一対の摺動凹部11の内面には、シール部材7,8がそれぞれ摺接している。
On the outer periphery of the
外輪3の内周には、玉5が転がり接触する外輪軌道溝12と、外輪軌道溝12の軸方向外側に位置する一対の外輪溝肩部13と、外輪溝肩部13の軸方向外側に位置する一対のシール固定溝14とが形成されている。外輪軌道溝12は、玉5の表面に沿った凹円弧状の断面をもつ円弧溝であり、外輪3の内周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。一対の外輪溝肩部13は、外輪軌道溝12を軸方向に挟む両側を周方向に延びる土手状の部分である。シール固定溝14は、外輪溝肩部13の軸方向外側に隣接して形成された周方向に延びる溝である。シール固定溝14には、シール部材7,8がそれぞれ嵌合して固定されている。
On the inner circumference of the
玉5は、外輪軌道溝12と内輪軌道溝9との間で径方向に挟み込まれている。このシール付玉軸受1は、深溝玉軸受である。すなわち、外輪軌道溝12の軸方向幅寸法は、玉5の直径の半分よりも大きく、内輪軌道溝9の軸方向幅寸法は、玉5の直径の半分よりも大きい。
The
図4に示すように、シール部材7は、環状の芯金15と、芯金15に固定して設けられたゴム材16(例えばニトリルゴム、アクリルゴムなど)とからなる環状の部材である。ゴム材16は、加硫インサート成形によって芯金15に固定されている。すなわち、ゴム材16の加硫成形の金型内に芯金15を配置した状態でゴム材16を加硫成形することで、ゴム材16が芯金15の表面に接着して固定されている。
As shown in FIG. 4, the sealing
シール部材7は、シール固定溝14に嵌合する嵌合部17と、嵌合部17から径方向内方に延びる円環板部18と、摺動凹部11の内面に摺接するシールリップ19とを有する。嵌合部17は、シール部材7の外径側端部に設けられている。シールリップ19は、シール部材7の内径側端部に設けられている。摺動凹部11の内面のシールリップ19が摺接する面は、軸方向に沿って一定の外径をもつ円筒面である。
The
保持器6は、玉5の通過領域とシール部材7とで軸方向に挟まれる領域を周方向に延びる保持器円環部20(図5参照)と、保持器円環部20から周方向に隣り合う玉5の間を軸方向に延びる保持器爪部21とを有する。保持器円環部20と保持器爪部21は、樹脂組成物によって継ぎ目の無い一体に形成されている。保持器円環部20と保持器爪部21とを形成する樹脂組成物は、樹脂材のみからなるものを使用することも可能であるが、ここでは、樹脂材に繊維強化材を添加したものが使用されている。
The
樹脂組成物のベースとなる樹脂材としては、ポリアミド(PA)またはスーパーエンジニアリングプラスチックを採用することができる。ポリアミドとしては、ポリアミド46(PA46)、ポリアミド66(PA66)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(PA9T)等を使用することができる。また、スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)を採用することができる。樹脂材に添加する繊維強化材としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等を採用することができる。 Polyamide (PA) or super engineering plastics can be used as the base resin material for the resin composition. As polyamides, polyamide 46 (PA46), polyamide 66 (PA66), polynonamethylene terephthalamide (PA9T), etc. can be used. As super engineering plastics, polyether ether ketone (PEEK) and polyphenylene sulfide (PPS) can be used. As fiber reinforcing materials to be added to the resin material, glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, etc. can be used.
保持器爪部21は、軸方向の一端を保持器円環部20に固定された固定端(保持器爪部21の根元)とし、軸方向の他端を自由端(保持器爪部21の先端)とする片持ち梁状に形成されている。保持器爪部21の軸方向長さは、玉5の半径よりも大きく設定されている。保持器爪部21は、保持器円環部20に近い側(根元側)から遠い側(先端側)に向かって径方向厚さが次第に小さくなる先細形状となっている。
The
図2に示すように、保持器爪部21は、玉5と周方向に対向するポケット側面22を有する。ポケット側面22の玉5を周方向に受け止める部分は、遠心力で保持器爪部21が径方向外方に移動したときにポケット側面22が玉5に干渉しないように平面形状とされている。ポケット側面22は、図9に示すように、軸方向から見たときに、軸受中心Oを通って径方向に延びる直線L1に沿った平面(すなわち、ポケット側面22の延長線上に軸受中心Oが位置するように径方向に延びる平面)である。
As shown in Fig. 2, the
図3に示すように、ポケット側面22の、玉5を周方向に受け止める部分は、玉5を受け止めたときに軸方向分力を生じないように、径方向から見て、周方向の傾斜をもたず軸方向にまっすぐ延びるストレート形状となっている。保持器円環部20は、玉5と軸方向に対向するポケット底面23を有する。ポケット側面22とポケット底面23は、径方向から見たときに凹円弧状に接続している。
As shown in FIG. 3, the portion of the
図5に示すように、ポケット底面23は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる形状とされている。ポケット底面23の径方向内側の端部には、軸方向内側に隆起する肉盛り部24が一体に形成されている。肉盛り部24は、玉5との接触が生じない範囲で径方向内側に突出した形状を有する。
As shown in FIG. 5, the
保持器6は、内輪2との接触により径方向の位置決めがなされる内輪案内方式の保持器である。保持器円環部20の内周には、内輪2の外周の内輪溝肩部10に案内される保持器被案内面42が形成されている。保持器被案内面42は、内輪溝肩部10に摺接して支持される円環面である。
The
図4に示すように、保持器爪部21の径方向外側面25には、保持器爪部21の先端から保持器円環部20に向かって軸方向に延びる外径側油溝26が形成されている。また、保持器爪部21の径方向内側面27には、保持器爪部21の先端から保持器円環部20に向かって軸方向に延びる内径側油溝28が形成されている。そして、保持器爪部21は、この外径側油溝26と内径側油溝28とによって、軸方向に直交する断面形状が、径方向外方と径方向内方とに開放するH形状とされている。
As shown in FIG. 4, an outer
外径側油溝26は、外径側油溝26の溝底面の位置が保持器爪部21の先端側から根元側に向かって径方向外側に次第に変化するように形成されている。また、内径側油溝28は、内径側油溝28の溝底面の位置が保持器爪部21の先端側から根元側に向かって径方向内側に次第に変化するように形成されている。保持器円環部20には、保持器爪部21の根元から径方向外方に立ち上がる平面状の立ち上がり面29が形成されている。立ち上がり面29は、軸方向に直交する平面であり、外径側油溝26の内面の保持器爪部21の根元側の端部と段差をもって交差している。また、図6に示すように、立ち上がり面29は、保持器爪部21の径方向外側面25(外径側油溝26が形成されていない面)の保持器爪部21の根元側の端部に対しても、段差をもって交差している。
The outer
図2、図4に示すように、保持器円環部20の外周には、保持器爪部21に対応する周方向位置に、保持器円環部20の外周を軸方向に貫通する外径側貫通溝30が形成されている。同様に、保持器円環部20の内周にも、保持器爪部21に対応する周方向位置に、保持器円環部20の内周を軸方向に貫通する内径側貫通溝31が形成されている。内径側貫通溝31は、保持器爪部21の内径側油溝28と連通している。
As shown in Figures 2 and 4, an outer diameter side through
図5、図6に示すように、保持器円環部20の外周には、周方向に隣り合う外径側貫通溝30同士の間に、保持器円環部20の外周を軸方向に延びる軸方向溝32が形成されている。軸方向溝32は、保持器円環部20の軸方向外側には開放し、保持器円環部20の軸方向内側には非貫通となるように形成されている。すなわち、軸方向溝32は、保持器円環部20の外周のうち、軸方向中間部から軸方向外端までの部分にのみ形成され、保持器円環部20の外周の軸方向内側の端部には形成されていない。軸方向溝32の軸方向長さは、保持器円環部20の軸方向幅の2/3以下に設定されている。
As shown in Figures 5 and 6,
図3、図4に示すように、保持器爪部21の先端には、外径側油溝26および内径側油溝28の周方向両側の溝肩をそれぞれ周方向に貫通する切欠き33が形成されている。この切欠き33を設けると、玉5に対する周方向からの潤滑油の供給量を増加させ、玉5の潤滑性能を向上させることが可能となる。
As shown in Figures 3 and 4, a
図4に示すように、シール部材7は、保持器6と軸方向に対向するシール側摺動面34を有する。シール側摺動面34は、シール部材7の円環板部18の軸方向内側に全周にわたって形成された環状面である。シール側摺動面34は、芯金15の表面ではなく、ゴム材16の表面に形成されている。また、保持器6は、シール側摺動面34と軸方向に対向する保持器側摺動面35を有する。保持器側摺動面35は、保持器円環部20の軸方向外側に全周にわたって形成された環状面である。
As shown in FIG. 4, the
図3に示すように、シール側摺動面34には、周方向に一定の間隔をおいて複数の軸方向突起36が形成されている。図では、軸方向突起36の存在を分かりやすくするために、軸方向突起36の軸方向高さを誇張して示しているが、軸方向突起36の軸方向高さは、0.5mm以下と極めて小さい。
As shown in FIG. 3, a number of
図7(a)に示すように、各軸方向突起36は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる摺接先端面37を有する。すなわち、軸方向突起36は、同一高さの頂部が径方向に連続して延びる形状を有し、その頂部によって摺接先端面37が形成されている。図8に示すように、軸方向突起36は、径方向に直交する断面形状が軸方向に凸の円弧状となるように形成されている。軸方向突起36は、径方向に直交する断面形状が軸方向に凸の台形状となるように形成してもよい。
As shown in FIG. 7(a), each
一方、図7(a)、図8に示すように、保持器側摺動面35には、全周にわたって平滑な摺接平面38が形成されている。図7(a)に示すように、摺接先端面37と摺接平面38は、軸受静止時に、径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度αをもって非平行に対向する配置とされている。ここで、軸受静止時に摺接先端面37と摺接平面38とがなす角度αは、0.5°以上6°以下(好ましくは1°以上~5°以下)の範囲に設定されている。
On the other hand, as shown in Figures 7(a) and 8, a smooth sliding
図4に示すように、軸方向突起36は、玉5のピッチ円(複数の玉5の中心を結ぶ仮想の円)に重なる位置かそれよりも径方向外側に配置されている。ここで、軸方向突起36が、玉5のピッチ円に重なる位置に配置されるとは、玉5のピッチ円を通る仮想の円筒面が軸方向突起36の位置を通過する位置関係にあることをいい、軸方向突起36が、玉5のピッチ円よりも径方向外側に配置されるとは、軸方向突起36の全体が、玉5のピッチ円を通る仮想の円筒面よりも径方向外側にある位置関係をいう。図では、軸方向突起36は、玉5のピッチ円よりも径方向外側に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
図7(a)に示すように、シール部材7は、周方向に直交する断面視において、シール側摺動面34から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びるシール側傾斜面39を有する。保持器円環部20は、周方向に直交する断面視において、保持器側摺動面35から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる保持器側傾斜面40と、保持器側摺動面35から径方向外側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる面取り部41とを有する。
As shown in FIG. 7(a), the
保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39は、径方向外側から径方向内側に向かって間隔が広がる方向に角度βをもって軸方向に対向している。保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39のなす角度βは、10°以下に設定されている。面取り部41とシール側摺動面34は、径方向内側から径方向外側に向かって次第に軸方向の間隔が広がるように角度γをもって軸方向に対向している。面取り部41とシール側摺動面34のなす角度γは、10°よりも大きく48°以下に設定されている。
The retainer side inclined
上記のシール付玉軸受1は、図11に示すように、EV(バッテリー式電気自動車)やHEV(ハイブリッド電気自動車)等の電気自動車の電動モータの回転を減速する電気自動車用トランスミッション50の軸受として使用することが可能である。この電気自動車用トランスミッション50の軸受は、車両走行中、低速域から高速域まで幅広い回転数で回転し、軸受が最も高速で回転するときは、dmn値(玉5のピッチ円直径(mm)×回転数(min-1))が200万を超える条件で使用される。
The above-mentioned sealed
図11に示すトランスミッション50は、電動モータ51のステータ52と、電動モータ51のロータ53と、ロータ53に連結された回転軸54と、回転軸54を回転可能に支持するシール付玉軸受1と、回転軸54と平行に配置された第2回転軸55および第3回転軸56と、回転軸54の回転を第2回転軸55に伝達する第1ギヤ列57と、第2回転軸55の回転を第3回転軸56に伝達する第2ギヤ列58とを有する。ステータ52は環状の静止部材であり、そのステータ52の内側に回転部材としてのロータ53が配置されている。ステータ52に通電すると、ステータ52とロータ53の間に働く電磁力によってロータ53が回転し、そのロータ53の回転が回転軸54に入力される。
The
この実施形態のシール付玉軸受1は、図7(b)、図8に示すように、軸受回転時、シール側摺動面34に形成された軸方向突起36の摺接先端面37が、保持器側摺動面35に形成された全周にわたって平滑な摺接平面38に摺接するときに、軸方向突起36の摺接先端面37が、図7(b)に示すように径方向に直線状に延びる形状(同じ高さが径方向に連続する形状)を有するので、軸受回転時に、軸方向突起36で潤滑油が掻き分けられにくく、潤滑油が軸方向突起36の摺接部に引き込まれやすい。そのため、図8に示すように、軸方向突起36の摺接先端面37と摺接平面38との間に、くさび膜効果による油膜が形成され、その油膜によって摺接先端面37と摺接平面38の間が流体潤滑状態となり、保持器6とシール部材7の間の接触抵抗をきわめて小さく抑えることができる。そのため、保持器6とシール部材7の接触部分の摺動抵抗によって異常発熱するのを防止することができる。
In the sealed
ここで、摺動面間の潤滑状態は、境界潤滑状態と流体潤滑状態とに区別される。境界潤滑状態は、各摺動面に吸着した潤滑油の数層の分子層(10-5~10-6mm程度)からなる油膜で摺動面を潤滑し、摺動面の細かい凹凸の直接接触が生じている状態をいい、一方、流体潤滑状態は、くさび膜効果によって摺動面間に油膜(例えば10-3~10-1mm程度)を形成し、その油膜によって摺動面同士の直接接触が生じていない状態(油膜を介した間接的な接触のみが生じている状態)をいう。くさび膜効果が発生し流体潤滑状態になると、摺動抵抗がほぼゼロになる。 Here, the lubrication state between the sliding surfaces is divided into boundary lubrication state and fluid lubrication state. The boundary lubrication state refers to a state in which the sliding surfaces are lubricated with an oil film consisting of several molecular layers (about 10 -5 to 10 -6 mm) of lubricating oil adsorbed on each sliding surface, and the fine unevenness of the sliding surfaces directly contact each other. On the other hand, the fluid lubrication state refers to a state in which an oil film (for example, about 10 -3 to 10 -1 mm) is formed between the sliding surfaces due to the wedge film effect, and the sliding surfaces do not directly contact each other due to the oil film (only indirect contact through the oil film occurs). When the wedge film effect occurs and the state of fluid lubrication is reached, the sliding resistance becomes almost zero.
また、このシール付玉軸受1は、図7(a)に示すように、軸受静止時に、摺接先端面37と摺接平面38が径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度αをもって非平行に対向する配置とされているので、軸受が高速回転するときに、摺接先端面37と摺接平面38との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。
As shown in FIG. 7(a), when the bearing is stationary, the sliding
すなわち、仮に、軸受静止時に、図7(a)に示す摺接先端面37と摺接平面38とが平行に対向する構成を採用した場合を想定すると、軸受が高速回転するときに、図4に示す保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって保持器側摺動面35が傾き、摺接先端面37と摺接平面38とが非平行となるので、摺接先端面37が摺接平面38にエッジ当たりし、摺接先端面37と摺接平面38の間にくさび膜効果による油膜が形成されにくくなるという問題がある。この問題に対し、上記実施形態のシール付玉軸受1は、図7(a)に示すように、軸受静止時に、摺接先端面37と摺接平面38とが径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度αをもって非平行に対向する構成を採用しているので、軸受が高速回転するときに、図4に示す保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって、図7(b)に示すように、摺接先端面37と摺接平面38とが平行に近づくので、摺接先端面37と摺接平面38との間に、安定してくさび膜効果による油膜を形成することが可能である。
In other words, if we assume that a configuration is adopted in which the sliding
また、このシール付玉軸受1は、図2、図9に示すように、ポケット側面22が、軸受中心Oを通って径方向に延びる直線L1に沿った平面とされているので、軸受が高速回転するときに、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって保持器爪部21が径方向外方に移動したときに、保持器爪部21のポケット側面22が玉5に干渉して異常発熱するのを防止することができる。
Furthermore, as shown in Figures 2 and 9, in this sealed
図10に示すように、ポケット側面22は、軸受中心Oと保持器爪部21の周方向中心とを結ぶ直線L2を間に挟んで周方向に対向する平行な直線L3に沿った平面を採用してもよい。このようにしても、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって保持器爪部21が径方向外方に移動したときに、保持器爪部21のポケット側面22が玉5(図2参照)に干渉して異常発熱するのを防止することができる。
10, the
また、図10に示すポケット側面22を採用すると、保持器爪部21が軸受中心Oと保持器爪部21の周方向中心とを結ぶ直線L2に沿って径方向に移動したときに、玉5(図2参照)とポケット側面22の距離が変化しない。そのため、軸受が高速回転するときに、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20が変形し、その変形によって保持器爪部21が径方向外方に移動したときにも、保持器6による玉5の保持が安定したものとなる。
10 is used, the distance between the balls 5 (see FIG. 2) and the
また、上記実施形態のシール付玉軸受1は、図3に示すように、ポケット側面22とポケット底面23が凹円弧状に接続しているので、保持器爪部21の軸方向の先端部分の質量を小さく抑えながら、保持器爪部21の軸方向の根元部分の断面積を確保することができる。そのため、保持器爪部21に作用する遠心力による保持器爪部21の撓みを効果的に抑えることが可能となる。
In addition, as shown in FIG. 3, in the sealed
また、このシール付玉軸受1は、図5、図6に示すように、ポケット底面23の径方向内側の端部に肉盛り部24を形成しているので、遠心力の影響により保持器円環部20が破損するのを効果的に防止することが可能である。すなわち、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20がねじり変形するとき、保持器円環部20のうち、周方向に隣り合う保持器爪部21の中間に対応する位置の径方向内側の部分(ポケット底面23の径方向内側の端部)に応力集中が生じやすい。そこで、上記実施形態のように、ポケット底面23の径方向内側の端部に、軸方向内側に隆起する肉盛り部24を形成すると、遠心力によって生じる応力集中により保持器円環部20が破損するのを効果的に防止することが可能である。
In addition, as shown in Figs. 5 and 6, this sealed
また、このシール付玉軸受1は、図4に示すように、保持器爪部21の径方向外側面25に形成された外径側油溝26と、保持器爪部21の径方向内側面27に形成された内径側油溝28とによって、保持器爪部21の断面形状がH形状となるので、保持器爪部21の断面二次モーメント(曲げモーメントに対する保持器爪部21の変形しにくさ)を確保しながら、保持器爪部21の質量を抑えることが可能となっている。そのため、軸受が高速回転するときに保持器爪部21が受ける遠心力によって生じる保持器円環部20のねじり変形と保持器爪部21自体の撓み変形とを小さく抑えることができる。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the
また、このシール付玉軸受1は、図4に示すように、外径側油溝26の溝底面の位置が保持器爪部21の先端側から根元側に向かって径方向外側に次第に変化するように外径側油溝26が形成されているので、軸受回転時、外径側油溝26内の潤滑油が、ポンピング効果によって保持器爪部21の先端側から根元側に向かって移動する。そして、保持器爪部21の先端側から根元側に向かって外径側油溝26内を移動した潤滑油は、保持器爪部21の根元から径方向外方に立ち上がる立ち上がり面29によって軸方向内側に戻される。この作用が繰り返されることで、軸受内の潤滑油を効率的に循環させることが可能となっている。
As shown in FIG. 4, the outer
また、このシール付玉軸受1は、図4に示すように、保持器円環部20の外周を軸方向に貫通する外径側貫通溝30と、保持器円環部20の内周を軸方向に貫通する内径側貫通溝31とを有するので、潤滑油が外径側貫通溝30と内径側貫通溝31を通って、保持器円環部20よりも軸方向内側の領域と保持器円環部20よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすく、軸受内部での潤滑油の循環を促進することが可能である。
As shown in FIG. 4, this sealed
また、外径側貫通溝30と内径側貫通溝31は、図2、図6に示すように、保持器円環部20のうち保持器爪部21に対応する周方向位置(すなわち、保持器円環部20のうち保持器爪部21によって剛性が確保された位置)に形成されているので、外径側貫通溝30と内径側貫通溝31を形成することによる保持器円環部20の剛性低下を効果的に防止することが可能である。
In addition, as shown in Figures 2 and 6, the outer diameter side through
また、このシール付玉軸受1は、図5に示すように、保持器円環部20の外周に軸方向溝32が形成されているので、潤滑油が軸方向溝32を通って、保持器円環部20よりも軸方向内側の領域と保持器円環部20よりも軸方向外側の領域との間を行き来しやすくなり、軸受内部での潤滑油の循環を促進することができる。
In addition, as shown in FIG. 5, this sealed
また、図6に示すように、軸方向溝32は、保持器円環部20の軸方向内側には非貫通に形成されているので、応力集中による保持器円環部20の破損を効果的に防止することが可能である。すなわち、保持器爪部21に作用する遠心力によって保持器円環部20がねじり変形するとき、保持器円環部20の外周の軸方向内側に応力集中が生じやすい。そこで、保持器円環部20の外周の軸方向溝32を、軸方向内側には非貫通となるように形成することで、応力集中による保持器円環部20の破損を効果的に防止することが可能となる。
As shown in FIG. 6, the
また、このシール付玉軸受1は、図5に示す軸方向溝32の軸方向長さを、保持器円環部20の軸方向幅の2/3以下に設定しているので、保持器円環部20の外周に軸方向溝32を形成することによる保持器円環部20の剛性低下を効果的に防止することができ、応力集中による保持器円環部20の破損を効果的に防止することが可能である。
In addition, in this sealed
また、このシール付玉軸受1は、図7(a)に示すように、保持器側摺動面35とシール側摺動面34の摺接部分よりも径方向内側に形成された保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39とのなす角度βが、保持器側摺動面35とシール側摺動面34の摺接部分よりも径方向外側に形成された面取り部41とシール側摺動面34とのなす角度γよりも小さい。すなわち、保持器側摺動面35とシール側摺動面34の摺接部分に対して径方向内側において保持器6とシール部材7の間に形成される角度βが、保持器側摺動面35とシール側摺動面34の摺接部分に対して径方向外側において保持器6とシール部材7の間に形成される角度γよりも小さい。そのため、保持器6とシール部材7の間の軸方向に挟まれる領域において、保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39の摺接部分よりも径方向内側から、保持器側傾斜面40とシール側傾斜面39の摺接部分よりも径方向外側に向かう潤滑油の流れが生じ、軸受内の潤滑を効率的に行なうことが可能である。
7(a), the angle β between the retainer side inclined
上記実施形態では、シール側摺動面34に、摺接先端面37をもつ軸方向突起36を形成し、保持器側摺動面35に、摺接先端面37が摺接する摺接平面38を形成したものを例に挙げて説明したが、シール側摺動面34と保持器側摺動面35の構成を逆にしてもよい。すなわち、保持器側摺動面35に、摺接先端面37をもつ軸方向突起36を形成し、シール側摺動面34に、摺接先端面37が摺接する摺接平面38を形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, an
上記実施形態では、保持器6として、樹脂組成物のみで形成した樹脂製保持器を例に挙げて説明したが、保持器円環部20と保持器爪部21を樹脂組成物で成形する際に、保持器円環部20の部分に金属製の環状の芯金をインサート成形した樹脂製保持器を採用することも可能である。また、保持器円環部20と保持器爪部21を軟鋼で一体に形成した軟鋼製保持器を採用することも可能である。
In the above embodiment, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
1 シール付玉軸受
2 内輪
3 外輪
4 環状空間
5 玉
6 保持器
7 シール部材
20 保持器円環部
21 保持器爪部
22 ポケット側面
23 ポケット底面
24 肉盛り部
25 径方向外側面
26 外径側油溝
27 径方向内側面
28 内径側油溝
29 立ち上がり面
30 外径側貫通溝
31 内径側貫通溝
32 軸方向溝
33 切欠き
34 シール側摺動面
35 保持器側摺動面
36 軸方向突起
37 摺接先端面
38 摺接平面
39 シール側傾斜面
40 保持器側傾斜面
41 面取り部
50 電気自動車用トランスミッション
51 電動モータ
α,β,γ 角度
L1,L2,L3 直線
O 軸受中心
Claims (17)
前記内輪(2)の径方向外側に同軸に設けられた外輪(3)と、
前記内輪(2)と前記外輪(3)の間に形成される環状空間(4)に組み込まれた複数の玉(5)と、
前記環状空間(4)の軸方向の一方の端部開口に設けた環状のシール部材(7)と、
前記複数の玉(5)を保持する保持器(6)と、を備え、
前記保持器(6)は、前記玉(5)の通過領域と前記シール部材(7)とで軸方向に挟まれる領域を周方向に延びる保持器円環部(20)と、前記保持器円環部(20)から周方向に隣り合う前記玉(5)の間を軸方向に延びる片持ち梁状の保持器爪部(21)とを有するシール付玉軸受において、
前記シール部材(7)は、前記保持器(6)と軸方向に対向するシール側摺動面(34)を有し、
前記保持器(6)は、前記シール側摺動面(34)と軸方向に対向する保持器側摺動面(35)を有し、
前記シール側摺動面(34)と前記保持器側摺動面(35)のうちの一方の摺動面には、周方向に間隔をおいて複数の軸方向突起(36)が形成され、
前記各軸方向突起(36)は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる摺接先端面(37)を有し、
前記他方の摺動面には、軸受回転時に前記摺接先端面(37)と摺接し、全周にわたって平滑な摺接平面(38)が形成され、
前記摺接先端面(37)と前記摺接平面(38)は、軸受静止時に、径方向内側から径方向外側に向かって間隔が広がる方向に角度(α)をもって非平行に対向する配置とされていることを特徴とするシール付玉軸受。 Inner circle (2) and
an outer ring (3) provided coaxially on the radially outer side of the inner ring (2);
A plurality of balls (5) are assembled in an annular space (4) formed between the inner ring (2) and the outer ring (3);
an annular seal member (7) provided at one axial end opening of the annular space (4);
A cage (6) for holding the plurality of balls (5),
The retainer (6) has a retainer annular portion (20) extending in the circumferential direction in a region sandwiched in the axial direction between a passage area of the balls (5) and the seal member (7), and a cantilever-shaped retainer claw portion (21) extending in the axial direction from the retainer annular portion (20) between adjacent balls (5) in the circumferential direction,
The seal member (7) has a seal-side sliding surface (34) that faces the cage (6) in the axial direction,
The cage (6) has a cage-side sliding surface (35) that faces the seal-side sliding surface (34) in the axial direction,
One of the seal-side sliding surface (34) and the cage-side sliding surface (35) has a plurality of axial projections (36) formed at intervals in the circumferential direction,
Each of the axial projections (36) has a sliding contact tip surface (37) that extends linearly in the radial direction in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction,
The other sliding surface is in sliding contact with the sliding tip surface (37) during rotation of the bearing, and a smooth sliding plane (38) is formed over the entire circumference.
The sliding tip surface (37) and the sliding plane (38) are arranged to face each other non-parallel at an angle (α) in a direction in which the distance between them increases from the radial inner side toward the radial outer side when the bearing is stationary.
前記保持器爪部(21)は、前記玉(5)と周方向に対向するポケット側面(22)を有し、
前記ポケット側面(22)の、前記玉(5)を周方向に受け止める部分は、遠心力で前記保持器爪部(21)が径方向外方に移動したときに前記ポケット側面(22)が前記玉(5)に干渉しないように平面形状とされている請求項1または2に記載のシール付玉軸受。 The axial length of the retainer claw portion (21) is set to be greater than the radius of the ball (5),
The cage claw portion (21) has a pocket side surface (22) that faces the ball (5) in the circumferential direction,
3. A sealed ball bearing as described in claim 1 or 2, wherein the portion of the pocket side surface (22) that receives the ball (5) in the circumferential direction is made flat so that the pocket side surface (22) does not interfere with the ball (5) when the retainer claw portion (21) moves radially outward due to centrifugal force.
前記ポケット底面(23)は、周方向に直交する断面視において径方向に直線状に延びる形状であり、
前記ポケット側面(22)と前記ポケット底面(23)は、径方向から見たときに凹円弧状に接続している請求項3から5のいずれかに記載のシール付玉軸受。 The cage annular portion (20) has a pocket bottom surface (23) that faces the balls (5) in the axial direction,
The pocket bottom surface (23) has a shape that extends linearly in the radial direction in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction,
6. The sealed ball bearing according to claim 3, wherein the pocket side surface (22) and the pocket bottom surface (23) are connected in a concave arc shape when viewed in a radial direction.
前記保持器爪部(21)の径方向内側面(27)には、前記保持器爪部(21)の先端から前記保持器円環部(20)に向かって軸方向に延びる内径側油溝(28)が形成され、
前記保持器爪部(21)は、前記外径側油溝(26)と前記内径側油溝(28)とによって軸方向に直交する断面形状が径方向外方と径方向内方とに開放するH形状とされている請求項1から7のいずれかに記載のシール付玉軸受。 An outer diameter side oil groove (26) is formed on a radial outer surface (25) of the retainer claw portion (21) and extends in the axial direction from a tip of the retainer claw portion (21) toward the retainer annular portion (20),
an inner diameter side oil groove (28) is formed on a radially inner surface (27) of the retainer claw portion (21) and extends in the axial direction from a tip of the retainer claw portion (21) toward the retainer annular portion (20);
8. A sealed ball bearing as claimed in any one of claims 1 to 7, wherein the retainer claw portion (21) has an H-shaped cross-sectional shape perpendicular to the axial direction, the cross-sectional shape being formed by the outer diameter side oil groove (26) and the inner diameter side oil groove (28) such that the cross-sectional shape is open radially outward and radially inward.
前記保持器円環部(20)には、前記保持器爪部(21)の根元から径方向外方に立ち上がる平面状の立ち上がり面(29)が形成されている請求項8に記載のシール付玉軸受。 the outer diameter side oil groove (26) is formed such that the position of the groove bottom surface of the outer diameter side oil groove (26) gradually changes radially outward from the tip side toward the base side of the retainer claw portion (21),
9. The sealed ball bearing according to claim 8, wherein the retainer annular portion (20) is formed with a flat rising surface (29) rising radially outward from the base of the retainer claw portion (21).
前記保持器円環部(20)は、周方向に直交する断面視において前記保持器側摺動面(35)から径方向内側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる保持器側傾斜面(40)と、前記保持器側摺動面(35)から径方向外側に向かって軸方向内側に傾斜した直線状に延びる面取り部(41)とを有し、
前記保持器側傾斜面(40)と前記シール側傾斜面(39)とがなす角度(β)が10°以下に設定され、
前記面取り部(41)と前記シール側摺動面(34)とがなす角度(γ)が10°よりも大きく48°以下に設定されている請求項1から13のいずれかに記載のシール付玉軸受。 The seal member (7) has a seal-side inclined surface (39) that extends linearly from the seal-side sliding surface (34) toward the radially inner side and is inclined axially inward in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction,
The retainer annular portion (20) has a retainer-side inclined surface (40) extending linearly from the retainer-side sliding surface (35) toward the radially inward direction and inclined axially inward in a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction, and a chamfered portion (41) extending linearly from the retainer-side sliding surface (35) toward the radially outward direction and inclined axially inward,
The angle (β) between the retainer side inclined surface (40) and the seal side inclined surface (39) is set to 10° or less,
14. A sealed ball bearing according to claim 1, wherein the angle (γ) between the chamfered portion (41) and the seal-side sliding surface (34) is set to be greater than 10° and equal to or less than 48°.
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