JP2000320548A - 転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受

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JP2000320548A JP11132449A JP13244999A JP2000320548A JP 2000320548 A JP2000320548 A JP 2000320548A JP 11132449 A JP11132449 A JP 11132449A JP 13244999 A JP13244999 A JP 13244999A JP 2000320548 A JP2000320548 A JP 2000320548A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】セパレータを有する転がり軸受において、転動
体の転動動作を安定化させて、転がり特性を向上するこ
と。 【解決手段】セパレータ５を転動不可能な形状としたう
えで、転動体３の転動動作に伴いセパレータ５が周方向
に移動させられるときに、セパレータ５を外輪２の両肩
部と環状板４，４の段部４ｂ，４ｂとによってガイドさ
れながら周方向に滑らせるようにしている。これによ
り、転動体３の転動時に転動体３がセパレータ５と当接
しても、セパレータ５が制動要素として働きにくくなる
ので、転動体３の転動動作が阻害されずに済む。しか
も、セパレータ５が軸方向ならびに径方向に変位しにく
くなって姿勢が安定するので、その周方向移動が円滑と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、転動体間に配置さ
れるセパレータを有する転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の転がり軸受において、例
えば玉軸受の場合、転動体よりもわずかに小径な玉や、
その径方向の大きさが転動体よりも小さな略円柱状の間
隔体を転動体間の軌道溝内に配置させていた。
【０００３】しかしながら、このような玉や間隔体など
のセパレータでは、組み込みの関係より、軌道輪にセパ
レータの入れ溝を形成する必要があり、高コスト化をも
たらす。
【０００４】これに対して、セパレータを円柱形状また
は鼓形状とし、それを内・外輪間の肩部で案内させる形
態としたもの（例えば特開平８−４７７３号公報）が知
られている。
【０００５】なお、転がり軸受について、真空雰囲気ま
たは高温雰囲気などグリースや油などの潤滑剤を使用で
きない環境で使用する場合、前述したセパレータを固体
潤滑剤で形成することがある。この固体潤滑剤として
は、例えばグラファイトや二硫化タングステン、二硫化
モリブデンなどの層状物質、金、銀、鉛などの軟質金属
材、ＰＴＦＥやポリイミドなどの高分子樹脂材などが挙
げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記公報例では、転動
体の転動動作に伴い、セパレータも転動することになる
が、すべての転動体の回転方向と、すべてのセパレータ
の回転方向とが同一であるために、転動体の転動動作を
阻害するなど、転がり特性を劣化させることが指摘され
る。
【０００７】というのは、転動体が、その転動方向下流
側に位置するセパレータや、転動方向上流側に位置する
セパレータに対して当接すると、転動体とセパレータと
の当接部分では、それらの回転方向が互いに逆向きとな
るために、セパレータが制動要素として働くようになる
からである。
【０００８】このような事情に鑑み、本発明は、セパレ
ータを有する転がり軸受において、転動体の転動動作を
安定化させて、転がり特性を向上することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
転がり軸受は、内外輪間に配置される複数の転動体の１
個おきまたは複数個おきに配置されるほぼ角柱形のセパ
レータを有しており、前記セパレータの軸方向変位を前
記外輪または内輪の両肩部に取り付けられた２つの環状
板で規制するとともに径方向変位を前記外輪または内輪
の両肩部で規制している。
【００１０】請求項２の発明にかかる転がり軸受は、上
記請求項１において、前記セパレータの軸方向幅が、前
記両環状板の離隔間隔の８０％以上、１００％未満に設
定されている。
【００１１】請求項３の発明にかかる転がり軸受は、上
記請求項１または２において、前記セパレータの径方向
厚みが、前記内輪の両肩部または外輪の両肩部から前記
両環状板の段部までの離隔間隔の８０％以上、１００％
未満に設定されている。
【００１２】請求項４の発明にかかる転がり軸受は、上
記請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記セパレー
タの外輪側の面が、凸状円弧面とされ、この凸状円弧面
の曲率半径が、外輪の肩部の曲率半径よりも小さく設定
される。
【００１３】請求項５の発明にかかる転がり軸受は、上
記請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記セパレー
タの内輪側の面が、平坦面または凹状円弧面とされ、凹
状円弧面とする場合、その曲率半径が、内輪の肩部の曲
率半径よりも大きく設定されている。
【００１４】請求項６の発明にかかる転がり軸受は、上
記請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記セパレー
タが、固体潤滑剤で形成されている。
【００１５】請求項７の発明にかかる転がり軸受は、上
記請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記環状板
が、その内周縁または外周縁が内輪または外輪に対して
取り付けられるとともに、その外周縁または内周縁が外
輪または内輪に対して微小隙間を介して対向される非接
触タイプシールとされる。
【００１６】請求項８の発明にかかる転がり軸受は、上
記請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記環状板
が、その内周縁または外周縁が内輪または外輪に対して
取り付けられるとともに、その外周縁または内周縁に外
輪または内輪に対して接触する弾性体を有する接触タイ
プシールとされる。
【００１７】請求項９の発明にかかる転がり軸受は、上
記請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記転動体が
球体とされ、前記セパレータにおいて周方向と直交する
側面に、前記転動体の一部と合致する部分球面状の窪み
が設けられている。
【００１８】以上、要するに、本発明では、セパレータ
を転動不可能な形状としたうえで、転動体の転動動作に
伴いセパレータが周方向に移動させられるときに、セパ
レータを内輪または外輪の両肩部と環状板によってガイ
ドされながら円滑に滑る。
【００１９】これにより、転動体の転動時に転動体がセ
パレータと当接しても、セパレータが制動要素として働
きにくくなるので、転動体の転動動作が阻害されずに済
む。しかも、セパレータが軸方向ならびに径方向に変位
しにくくなって姿勢が安定するので、その周方向移動が
円滑となる。
【００２０】特に、請求項２および３の発明では、セパ
レータの軸方向変位量や径方向変位量が極力少なくな
る。
【００２１】また、請求項４および５の発明では、セパ
レータの端部と内輪または外輪との間の２次元的な接触
を防ぐことができ、セパレータのロックや欠けを防止す
ることができる。また、セパレータの滑り抵抗の変動が
軽減され、軸受の円滑な回転を創出する。
【００２２】また、請求項６の発明では、セパレータが
自己潤滑性を有するから、セパレータの滑り抵抗が軽減
される。
【００２３】また、請求項７および８の発明では、軸受
内部が密閉されるから、セパレータが、転動体、内輪ま
たは外輪の肩部ならびに環状板の段部に対して当接する
ことによって発生する摩耗粉が軸受外部に漏洩すること
を防止できるようになるとともに、外部の塵埃や水分な
どが軸受内部に侵入することを防止できるようになる。
【００２４】また、請求項９の発明では、転動体とセパ
レータの窪みとの調心作用によりセパレータの軸方向位
置ならびに径方向位置が規制され、潤滑性能も向上す
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。
【００２６】図１ないし図４に本発明の一実施形態を示
している。図１は、転がり軸受においてシールド板を取
り外した状態の上半分を示す側面図、図２は、図１の転
がり軸受の縦断面図、図３は、図１の実施形態における
セパレータの斜視図、図４は、図１の転がり軸受の組立
手順を示す説明図である。
【００２７】図示例の転がり軸受は、深溝玉軸受であ
り、各々、例えばＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃで形成され
る内輪１と、外輪２と、複数の玉３と、例えばＪＩＳ規
格ＳＵＳ３０４で形成される環状板としての２つのシー
ルド板４，４と、複数の固体潤滑剤製のセパレータ５と
を備えている。
【００２８】内輪１の外周面および外輪２の内周面に
は、軌道溝がそれぞれ形成されており、また、外輪２の
内周面両肩部には、径方向外向きに凹む周溝がそれぞれ
形成されている。
【００２９】玉３は、内・外輪１，２の軌道溝間に介装
されている。
【００３０】シールド板４は、一般的にＺ板と呼ばれる
周知の非接触タイプシールであり、径方向に沿う環状板
部４ａと、環状板部４ａの外周に所要角度傾いて形成さ
れるテーパ状段部４ｂと、テーパ状段部４ｂの外周に丸
く屈曲形成されるループ部４ｃと、環状板部４ａの内周
にそれと直交するよう屈曲形成される円環鍔部４ｄとを
有している。このシールド板４は、そのループ部４ｃが
外輪２の周溝に対して係入させられるとともに、円環鍔
部４ｄが内輪１の外周面の両肩部に対して微小隙間を介
して対向させられている。
【００３１】セパレータ５は、内・外輪１，２の対向空
間において周方向で隣り合う玉３の１個おきに１つずつ
介装されている。
【００３２】この実施形態での転がり軸受は、グリース
や油などの潤滑剤を用いずに、セパレータ５を固体潤滑
剤で形成し、回転動作に伴うセパレータ５と、玉３との
接触によって潤滑剤をセパレータ５から玉３の表面や内
・外輪１，２の軌道などの転がり接触部に転移させて、
それらの潤滑を行わせるようになっている。
【００３３】なお、前述の固体潤滑剤としては、例えば
グラファイトや二硫化タングステン、二硫化モリブデン
などの層状物質、金、銀、鉛などの軟質金属材、ＰＴＦ
Ｅやポリイミドなどの高分子樹脂材やこれらを主成分と
する複合材などが挙げられる。
【００３４】そして、この実施形態では、前述したセパ
レータ５について、転動（回転）不可能となるような形
状で、かつ、内輪１の両肩部とシールド板４，４にガイ
ドされて周方向に移動されるような形状に設計している
ことに特徴がある。
【００３５】具体的に、セパレータ５は、ほぼ角柱形に
形成されていて、その外輪２側の面５ａが凸状円弧面と
され、また、内輪１側の面５ｂが平坦面とされている。
なお、前記凸状円弧面５ａの曲率半径Ｒ１は、外輪２の
肩部の曲率半径Ｄ１よりも小さく設定されている。な
お、玉３とセパレータ５の当たり面は玉中心と軸受中心
とを結ぶ線に対し、ほぼ平行となるように形成するのが
望ましい。
【００３６】そして、セパレータ５の軸方向幅Ｗは、２
つのシールド板４，４の離隔間隔Ｌ１よりも僅かに小さ
くされているとともに、径方向厚みＨを、内輪１の肩部
から外輪２の底部までの離隔間隔Ｌ２よりも僅かに小さ
く設定されている。なお、前記軸方向幅Ｗは、前記離隔
間隔Ｌ１の８０％以上、１００％未満に設定するのが好
ましく、また、前記径方向厚みＨは、前記離隔間隔Ｌ２
の８０％以上、１００％未満に設定するのが好ましい。
【００３７】また、セパレータ５の凸状円弧面５ａにお
いて軸方向両側には、シールド板４のテーパ状段部４ｂ
の傾き形状に対応する面取り５ｃ，５ｃが形成されてお
り、さらに、セパレータ５の平坦な面５ｂにおいて軸方
向両側には、シールド板４の円環鍔部４ｄに対応する段
部５ｄ，５ｄが形成されている。このように、セパレー
タ５の軸方向両側部分の形状について、シールド板４の
環状板部４ａとテーパ状段部４ｂと円環鍔部４ｄとで作
る横向き凹み形状とほぼ合致する横向き凸形状にするこ
とで、セパレータ５とシールド板４とを極力近接配置さ
せることを可能にしている。また、これにより、シール
ド板４をセパレータ５の動きをガイドするレールとして
活用できるようにしている。なお、段部５ｄはシールド
板４と干渉しない形状であれば、例えばＣ面取りなどで
もよい。
【００３８】次に、上記転がり軸受の動作を説明する。
仮に、外輪２を固定とし、内輪１を回転させると、玉３
それぞれが周方向一方に転動し、この玉３の転動に伴い
セパレータ５が同方向に押される。このとき、セパレー
タ５は、内輪１の両肩部とシールド板４，４にガイドさ
れるから、転動せずに滑りながら移動させられる。
【００３９】このような動作中において、玉３がセパレ
ータ５に対して接触するけれども、セパレータ５が回転
していないので、従来例のようにセパレータ５が制動要
素として働きにくくなり、玉３の転動動作が阻害されず
に済む。
【００４０】また、セパレータ５を、内輪１の両肩部と
シールド板４，４のテーパ状段部４ｂ，４ｂもしくは外
輪２の両肩部にガイドさせているから、セパレータ５が
軸方向ならびに径方向に変位しにくくなって姿勢が安定
するようになり、その周方向移動が円滑になる。
【００４１】さらに、セパレータ５の外輪２側の面５ａ
を外輪２の肩部の曲率半径よりも小さい凸状円弧面とす
るとともに、セパレータ５の内輪１側の面５ｂを内輪１
の肩部の曲率半径よりも大きい平坦面としているから、
セパレータ５と内輪１との接触面積や、セパレータ５と
シールド板４のテーパ状段部４ｂとの接触面積がそれぞ
れ小さくなり、セパレータ５の滑り抵抗が軽減されるな
ど、回転トルク軽減に貢献できるようになる。
【００４２】以上説明したようなことから、この実施形
態での転がり軸受では、玉３の転動動作が安定化するこ
とになって、転がり特性が向上する結果となる。
【００４３】この他、セパレータ５を固体潤滑剤のなか
でもグラファイトや二硫化タングステン，二硫化モリブ
デンなどの層状物質を主成分とする脆弱な材料で形成し
た場合でも、セパレータ５そのものの挙動が安定するか
ら、破損しにくくなる。
【００４４】また、セパレータ５を内・外輪１，２間の
軌道溝に入れる形態とせずに、内輪１の肩部とシールド
板４のテーパ状段部４ｂとで案内させる形態にすること
により、内・外輪１，２に入れ溝などを形成せずに済ま
せているとともに、シールド板４についても汎用品を使
用できるようにセパレータ５の形状を工夫しているか
ら、セパレータ５を除いて、転がり軸受の構成要素のす
べてを汎用品とすることができるなど、製造コストの低
減が図られている。
【００４５】なお、本発明は上記実施形態のみに限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００４６】（１） 上記実施形態では、セパレータ５
の軸方向変位量を規制するためにシールド板４，４を利
用した例を挙げたが、このシールド板４，４の種類や形
状については特に限定されないし、また、接触タイプシ
ールとしてもよい。
【００４７】（２） 上記実施形態では、セパレータ５
を玉３の１個おきに配設する例を挙げたが、複数個おき
に配設する形態としてもよい。
【００４８】（３） 上記実施形態では、転がり軸受を
深溝玉軸受とした例を挙げたが、種々な形式の転がり軸
受に本発明を適用できる。
【００４９】（４） 上記実施形態では、セパレータ５
を固体潤滑剤で形成した例を挙げたが、金属材、自己潤
滑性に乏しい合成樹脂材などで形成してもよい。その場
合、セパレータ５に固体潤滑膜を形成するか、あるいは
内・外輪１，２の軌道溝および玉３の少なくともいずれ
か一つに対して固体潤滑膜を形成することで対処でき
る。この他、セパレータ５について、焼結金属や多孔質
合成樹脂などの多孔質部材で形成してもよい。
【００５０】（５） 上記実施形態では、セパレータ５
において、内輪１側の面５ｂを平坦面とした例を挙げた
が、この面５ｂを凹状円弧面に形成してもよい。但し、
前記凹状円弧面５ｂの曲率半径は、内輪１の肩部の曲率
半径よりも大きく設定するのが好ましい。
【００５１】（６） 図４に他の実施形態を示してい
る。図示例では、セパレータ５の外輪２側の面５ａが、
外輪１の肩部と同心状の凸状円弧面に形成されていると
ともに、セパレータ５の内輪１側の面５ｂが、内輪１の
肩部と同心状の凹状円弧面に形成されている。
【００５２】（７） 上記各実施形態で説明したセパレ
ータ５において周方向と直交する側面に、玉３の一部と
合致する部分球面状の窪みを設けてもよい。この場合、
窪みと玉３との調心作用によりセパレータ５の軸方向位
置ならびに径方向位置が規制されることになるから、セ
パレータ５の姿勢ならびに挙動を安定にするうえでさら
に有利となる。具体的に、図４で示したセパレータ５に
窪み５ｅを設けた例を、図５および図６に示している。
【００５３】（８） 上記各実施形態において、セパレ
ータ５のすべての角部を面取りしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】請求項１ないし９の発明では、転動体の
転動時に転動体がセパレータと当接しても、セパレータ
が制動要素として働きにくくなるので、転動体の転動動
作が阻害されずに済む。しかも、セパレータが軸方向な
らびに径方向に変位しにくくなって姿勢が安定するの
で、その周方向移動が円滑となる。そのために、転動体
の転動動作が安定化することになって、転がり特性が向
上する結果となる。
【００５５】特に、請求項２および３の発明では、セパ
レータの軸方向変位量や径方向変位量が極力少なくなる
から、セパレータの姿勢を安定にするうえで有利とな
る。
【００５６】また、請求項４および５の発明では、セパ
レータの端部と内輪または外輪との間の２次元的な接触
を防ぐことができ、セパレータのロックや欠けを防止す
ることができる。また、セパレータの滑り抵抗の変動が
軽減され、軸受の円滑な回転を創出する。
【００５７】また、請求項６の発明では、セパレータが
自己潤滑性を持つから、セパレータの滑り抵抗が軽減さ
れて、回転トルク軽減に貢献できるようになる。
【００５８】また、請求項７および８の発明では、軸受
内部が密閉されるから、セパレータが、転動体、内輪ま
たは外輪の肩部ならびに環状板の段部に対して当接する
ことによって発生する摩耗粉が軸受外部に漏洩すること
を防止できるようになるとともに、外部の塵埃や水分な
どが軸受内部に侵入することを防止できるようになるか
ら、軸受寿命の向上に貢献できる。
【００５９】また、請求項９の発明では、転動体とセパ
レータの窪みとの調心作用によりセパレータの軸方向位
置ならびに径方向位置が規制されるから、セパレータの
姿勢を安定にするうえでさらに有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の転がり軸受においてシー
ルド板を取り外した状態の上半分を示す側面図
【図２】図１の転がり軸受の縦断面図
【図３】図１の実施形態におけるセパレータの斜視図
【図４】本発明の他の実施形態で、図１に対応する図
【図５】本発明のさらに他の実施形態で、図１に対応す
る図
【図６】図５の実施形態におけるセパレータの斜視図
【符号の説明】
１ 内輪 ２ 外輪 ３ 玉 ４ シールド板 ４ａ シールド板の環状板部 ４ｂ シールド板のテーパ状段部 ５ セパレータ ５ａ セパレータの外輪側の凸状円弧面 ５ｂ セパレータの内輪側の平坦面 Ｗ セパレータの軸方向幅 Ｈ セパレータの径方向厚み Ｌ１ ２つのシールド板の離隔間隔 Ｌ２ 内輪肩部から外輪肩部までの離隔間隔 Ｒ１ 凸状円弧面の曲率半径 Ｄ１ 外輪２の肩部の曲率半径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林田 一徳 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 山川 和芳 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA33 AA42 AA54 AA62 BA11 BA13 BA20 BA73 EA53 EA54 EA55 EA75 EA80 FA31 FA60

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内外輪間に配置される複数の転動体の１個
    おきまたは複数個おきに配置されるほぼ角柱形のセパレ
    ータを有する転がり軸受において、 前記セパレータの軸方向変位を前記外輪または内輪の両
    肩部に取り付けられた２つの環状板で規制するとともに
    径方向変位を前記外輪または内輪の両肩部で規制したこ
    とを特徴とする転がり軸受。
  2. 【請求項２】請求項１の転がり軸受において、 前記セパレータの軸方向幅が、前記両環状板の離隔間隔
    の８０％以上、１００％未満に設定されている、ことを
    特徴とする転がり軸受。
  3. 【請求項３】請求項１または２の転がり軸受において、 前記セパレータの径方向厚みが、前記内輪の両肩部また
    は外輪の両肩部から前記両環状板の段部までの離隔間隔
    の８０％以上、１００％未満に設定されている、ことを
    特徴とする転がり軸受。
  4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかの転がり軸受
    において、 前記セパレータの外輪側の面が、凸状円弧面とされ、こ
    の凸状円弧面の曲率半径が、外輪の肩部の曲率半径より
    も小さく設定される、ことを特徴とする転がり軸受。
  5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかの転がり軸受
    において、 前記セパレータの内輪側の面が、平坦面または凹状円弧
    面とされ、凹状円弧面とする場合、その曲率半径が、内
    輪の肩部の曲率半径よりも大きく設定されている、こと
    を特徴とする転がり軸受。
  6. 【請求項６】請求項１ないし５のいずれかの転がり軸受
    において、 前記セパレータが、固体潤滑剤で形成されている、こと
    を特徴とする転がり軸受。
  7. 【請求項７】請求項１ないし６のいずれかの転がり軸受
    において、 前記環状板は、その内周縁または外周縁が内輪または外
    輪に対して取り付けられるとともに、その外周縁または
    内周縁が外輪または内輪に対して微小隙間を介して対向
    される非接触タイプシールとされる、ことを特徴とする
    転がり軸受。
  8. 【請求項８】請求項１ないし６のいずれかの転がり軸受
    において、 前記環状板は、その内周縁または外周縁が内輪または外
    輪に対して取り付けられるとともに、その外周縁または
    内周縁に外輪または内輪に対して接触する弾性体を有す
    る接触タイプシールとされる、ことを特徴とする転がり
    軸受。
  9. 【請求項９】請求項１ないし８のいずれかの転がり軸受
    において、 前記転動体が球体とされ、前記セパレータにおいて周方
    向と直交する側面に、前記転動体の一部と合致する部分
    球面状の窪みが設けられている、ことを特徴とする転が
    り軸受。
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