特開 2022-74470 玉軸受用保持器及び玉軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022074470

(43)【公開日】2022-05-18

(54)【発明の名称】玉軸受用保持器及び玉軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/41 20060101AFI20220511BHJP

   F16C 19/06 20060101ALI20220511BHJP

【ＦＩ】

F16C33/41

F16C19/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020184546

(22)【出願日】2020-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】特許業務法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阪口 雅

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA02

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA25

3J701BA44

3J701EA36

3J701EA37

3J701FA31

3J701GA24

(57)【要約】

【課題】高速回転時に発生する遠心力に起因する摩耗や発熱を抑制することが可能な樹脂製の玉軸受用保持器、及びこの保持器を用いた玉軸受を提供する。
【解決手段】円環状に形成された円環部５１と、円環部５１から軸方向に突出した複数の突部５２とを有し、複数の突部５２のうち円環部５１の周方向に隣り合う一対の突部５２の間の空間が球状の玉４を保持するポケット５０とされた樹脂製の保持器５において、一対の突部５２のうち一方の突部５２と他方の突部５２とが、円環部５１の径方向における異なる位置で玉４を支持する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円環状に形成された円環部と、前記円環部から軸方向に突出した複数の突部とを有し、前記複数の突部のうち前記円環部の周方向に隣り合う一対の突部の間の空間が球状の玉を保持するポケットとされた樹脂製の玉軸受用保持器であって、
前記一対の突部のうち一方の突部と他方の突部とが、前記円環部の径方向における異なる位置で前記玉を支持する、
玉軸受用保持器。

【請求項2】

前記一方の突部は、複数の前記ポケットにそれぞれ保持される前記玉のピッチ円よりも径方向外側で前記玉を支持し、
前記他方の突部は、前記ピッチ円よりも径方向内側で前記玉を支持する、
請求項１に記載の玉軸受用保持器。

【請求項3】

前記複数の突部は、前記ピッチ円よりも径方向外側に配置された複数の外側突部と、前記ピッチ円よりも径方向内側に配置された複数の内側突部とからなり、前記複数の外側突部と前記複数の内側突部とが周方向に交互に配置されており、
前記複数の外側突部のそれぞれの周方向両端面ならびに前記複数の内側突部のそれぞれの周方向両端面が、前記ポケットの内面として形成されている、
請求項２に記載の玉軸受用保持器。

【請求項4】

内周に外側軌道面を有する外輪と、外周に前記外側軌道面と径方向に対向する内側軌道面を有する内輪と、前記外側軌道面と前記内側軌道面との間に配置された複数の玉と、前記複数の玉を保持する保持器とを備え、
前記保持器が請求項１乃至３の何れか１項に記載された玉軸受用保持器である、
玉軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、玉軸受用保持器及び玉軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば電動自動車や所謂ハイブリッド車の駆動源として用いられる電動モータのモータシャフトを支持する軸受には、樹脂製の保持器に保持された複数の球状の玉が転動体として用いられた玉軸受が広く使用されている。近年では、自動車の駆動用の電動モータの回転速度が従来にも増して高速化する傾向にあり、高速回転時に発生する遠心力による保持器の変形によって保持器の一部が玉に押し付けられ、当該押し付けられる部分において摩耗や発熱が生じてしまうことが懸念されている。なお、この課題については、非特許文献１に詳述されている。特許文献１，２には、高速回転時に発生する遠心力を受けても保持器が大きく変形しないよう、金属製の補強部材によって保持器の強度を高めることが記載されている。

【0003】

特許文献１に記載された冠型保持器は、円環状の主部と、主部の周方向に沿って所定の間隔で軸方向に突出する複数の弾性片とが樹脂により一体成型され、主部の軸方向端面に金属板からなるリング状の補強部材が接着剤によって固着されている。

【0004】

特許文献２に記載された冠型保持器は、円環状の主部と、主部の周方向に沿って所定の間隔で軸方向に突出する複数の爪部とが樹脂により一体成型され、隣り合う一対の爪部の間の凹部が玉を保持するポケットとなっており、このポケットの内面に沿うように延びるＣ字形状の金属製補強部材が爪部内に埋設されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－１１７６０９号公報

【特許文献2】特開２０１９－１６８０１９号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】“ＥＶ対応で怒涛の軸受高速化、発熱少ない保持器で大手が三者三様”、［online］、日経クロステック、［令和２年１０月７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/00001/04505/＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１，２に記載された冠型保持器では、金属製の補強部材を用いるため、保持器の重量が増大すると共に製造コストも増大してしまう。そこで、本発明は、金属製の補強部材を用いなくとも、高速回転時に発生する遠心力に起因する摩耗や発熱を抑制することが可能な樹脂製の玉軸受用保持器、及びこの保持器を用いた玉軸受を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記の目的を達成するため、円環状に形成された円環部と、前記円環部から軸方向に突出した複数の突部とを有し、前記複数の突部のうち前記円環部の周方向に隣り合う一対の突部の間の空間が球状の玉を保持するポケットとされた樹脂製の玉軸受用保持器であって、前記一対の突部のうち一方の突部と他方の突部とが、前記円環部の径方向における異なる位置で前記玉を支持する、玉軸受用保持器を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る玉軸受用保持器及び玉軸受によれば、高速回転時に発生する遠心力に起因する摩耗や発熱を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係る玉軸受を示し、（ａ）は軸方向一方側から見た全体図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図2】実施の形態に係る保持器を示す斜視図である。

【図3】実施の形態に係る保持器に保持された一つの玉の周辺部における玉軸受の径方向断面であり、（ａ）は内輪が非回転であるときの状態を、（ｂ）は内輪が回転して保持器に遠心力が作用したときの状態を、それぞれ示す。

【図4】比較例に係る保持器を示す斜視図である。

【図5】比較例に係る保持器に保持された一つの玉の周辺部における玉軸受の径方向断面であり、（ａ）は内輪が非回転であるときの状態を、（ｂ）は内輪が回転して保持器に遠心力が作用したときの状態を、それぞれ示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

【0012】

図１は、本発明の実施の形態に係る玉軸受を示し、（ａ）は軸方向一方側から見た全体図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。この玉軸受１は、例えば電動自動車やハイブリッド車において駆動源として用いられる電動モータのモータシャフトを支持するために用いられる。

【0013】

玉軸受１は、内周に外側軌道面２ａを有する外輪２と、外周に外側軌道面２ａと径方向に対向する内側軌道面３ａを有する内輪３と、外側軌道面２ａと内側軌道面３ａとの間に配置された転動体である複数の玉４と、複数の玉４を保持する樹脂製の保持器５とを備えている。外輪２と内輪３との間には、グリース等の潤滑材（不図示）が供給され、この潤滑材によって各部材間の摩耗や発熱が抑制される。

【0014】

外輪２、内輪３、及び玉４は、軸受鋼等の鋼材からなる。外輪２は、例えば電動モータのハウジングに固定され、内輪３には電動モータのモータシャフトが挿通される。玉４は球状であり、外輪２に対して内輪３が回転軸線Ｏを中心として回転すると、複数の玉４が外側軌道面２ａ及び内側軌道面３ａを転動する。外側軌道面２ａ及び内側軌道面３ａは、図１（ｂ）に示す断面において円弧状に形成されている。以下、回転軸線Ｏに平行な方向を軸方向という。

【0015】

保持器５は、その全体が合成樹脂材料からなり、射出成型により一体成型されている。この合成樹脂材料としては、例えば６６ナイロンあるいは４６ナイロン、もしくはポリアミド樹脂やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を用いることができる。また、保持器５は、複数の玉４をそれぞれ転動可能に保持する複数のポケット５０が形成され、外輪２と内輪３との間に配置されている。次に、図２及び図３を参照し、保持器５の構成について詳細に説明する。

【0016】

図２は、保持器５を示す斜視図である。図３は、複数の玉４のうち一つの玉４の周辺部における玉軸受１の径方向断面であり、（ａ）は内輪３が非回転であるときの状態を、（ｂ）は内輪３が回転して保持器５に遠心力が作用したときの状態を、それぞれ示す。図３（ａ）及び（ｂ）に示す断面は、複数の玉４の中心点Ｃを含んで軸方向に直交する断面である。また、図３（ａ）及び（ｂ）では、複数の玉４のピッチ円ＰＣを二点鎖線で示している。ピッチ円ＰＣは、複数の玉４のそれぞれの中心点を連結してできる仮想円である。

【0017】

保持器５は、円環状に形成された円環部５１と、円環部５１から軸方向に突出した複数の突部５２とを一体に有する樹脂製の冠型保持器であり、複数の突部５２のうち円環部５１の周方向に隣り合う一対の突部５２の間の空間が玉４を保持するポケット５０となっている。本実施の形態では、保持器５が１０個の突部５２を有しており、これらの突部５２の間に１０個のポケット５０が周方向等間隔に設けられている。

【0018】

複数の突部５２は、複数の外側突部５３と複数の内側突部５４とからなる。すなわち、突部５２は、外側突部５３及び内側突部５４の総称である。本実施の形態では、５個の外側突部５３と、同じく５個の内側突部５４とが、円環部５１の周方向に沿って交互に設けられている。複数の外側突部５３は、ピッチ円ＰＣよりも径方向外側に配置され、複数の内側突部５４は、ピッチ円ＰＣよりも径方向内側に配置されている。

【0019】

複数の外側突部５３のそれぞれの周方向両端面５３ａならびに複数の内側突部５４のそれぞれの周方向両端面５４ａは、ポケット５０の内面として形成されている。複数の玉４は、それぞれ外側突部５３の周方向端面５３ａと内側突部５４の周方向端面５４ａとの間に配置されている。外側突部５３の周方向端面５３ａ及び内側突部５４の周方向端面５４ａは、玉４の表面に沿うように湾曲した凹曲面である。

【0020】

また、外側突部５３は、円環部５１に連続して設けられた外側胴部５３１と、外側胴部５３１の周方向両端部から軸方向に突出して設けられた一対の外側爪部５３２とを有している。一対の外側爪部５３２は、外側胴部５３１における円環部５１とは反対側の軸方向端面５３１ａから軸方向に突出している。同様に、内側突部５４は、円環部５１に連続して設けられた内側胴部５４１と、内側胴部５４１の周方向両端部から軸方向に突出して設けられた一対の内側爪部５４２とを有している。一対の内側爪部５４２は、内側胴部５４１における円環部５１とは反対側の軸方向端面５４１ａから軸方向に突出している。

【0021】

軸方向における外側胴部５３１の長さ（ポケット５０の軸方向最奥部５０ａと軸方向端面５３１ａとの間の軸方向の距離）は、玉４の半径よりも長く形成されている。また、軸方向における内側胴部５４１の長さ（ポケット５０の軸方向最奥部５０ａと軸方向端面５４１ａとの間の軸方向の距離）は、玉４の半径よりも長く形成されている。外側爪部５３２及び内側爪部５４２は、玉４の表面に沿うように突出し、ポケット５０からの玉４の離脱を抑止している。

【0022】

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポケット５０を形成する一対の突部５２である外側突部５３及び内側突部５４は、円環部５１の径方向における異なる位置で玉４を支持する。より具体的には、外側突部５３がピッチ円ＰＣよりも径方向外側で玉４を支持し、内側突部５４がピッチ円ＰＣよりも径方向内側で玉４を支持する。また、外側突部５３は、ピッチ円ＰＣよりも径方向内側では玉４を支持せず、内側突部５４は、ピッチ円ＰＣよりも径方向外側では玉４を支持しない。

【0023】

図３（ａ）に示すように、保持器５に遠心力が作用せず、保持器５が外輪２及び内輪３と同軸上に配置され、かつ玉４の中心点Ｃがポケット５０の中心位置と一致したとき、外側突部５３の周方向端面５３ａと玉４との間、及び内側突部５４の周方向端面５４ａと玉４との間には、それぞれ僅かな隙間が形成される。外側突部５３の周方向端面５３ａは、ピッチ円ＰＣよりも径方向外側で玉４の表面と向かい合い、内側突部５３４の周方向端面５４ａは、ピッチ円ＰＣよりも径方向内側で玉４の表面と向かい合う。

【0024】

一方、内輪３が図３（ｂ）に示す矢印Ｄ方向に回転し、保持器５に遠心力が作用して保持器５が拡径すると、内側突部５４の周方向端面５４ａにおける径方向内側の角部５４ｂが玉４に接触する。これにより、玉４が保持器５に対して相対的に外側突部５３側に向かうように押されるが、外側突部５３は遠心力を受けて径方向外方に変位するので、外側突部５３と内側突部５４との間に玉４が挟み込まれることなく、玉４が円滑に回転する。また、角部５４ｂが玉４に接触しても、玉４が外側突部５３側に逃げるので、角部５４ｂが玉４に強く押し付けられることがなく、角部５４ｂの摩耗や発熱が抑制される。

【0025】

［比較例］
次に、比較例に係る保持器６について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、保持器６を示す斜視図である。図５は、保持器６に保持された玉４の一つを外輪２及び内輪３と共に示す断面図であり、（ａ）は内輪３が非回転であるときの状態を、（ｂ）は内輪３が回転して保持器６に遠心力が作用したときの状態を、それぞれ示す。

【0026】

保持器６は、樹脂製の冠型保持器であり、円環状に形成された円環部６１と、円環部６１から軸方向に突出した複数の突部６２とを一体に有している。それぞれの突部６２は、円環部６１に連続して設けられた胴部６２１と、胴部６２１の周方向両端部から軸方向に突出して設けられた一対の爪部６２２とを有している。一対の爪部６２２は、胴部６２１における軸方向端面６２１ａから軸方向に突出している。

【0027】

複数の突部６２のうち円環部６１の周方向に隣り合う一対の突部６２の間の空間は、複数の玉４をそれぞれ保持する複数のポケット６０となっている。複数の突部６２のそれぞれの周方向両端面６２ａは、ポケット６０の内面であると共に、玉４の表面に沿うように湾曲した凹曲面である。図５（ａ）及び（ｂ）に示す断面では、突部６２の周方向端面６２ａが円弧状である。

【0028】

図５（ａ）に示すように、保持器６に遠心力が作用せず、保持器６が外輪２及び内輪３と同軸上に配置され、かつ玉４の中心点Ｃがポケット６０の中心位置と一致したとき、突部６２の周方向端面６２ａと玉４との間には僅かな隙間が形成される。一方、内輪３が図５（ｂ）に示す矢印Ｄ方向に回転し、保持器６に遠心力が作用して拡径すると、ポケット６０を挟む一対の突部６２のそれぞれの周方向端面６２ａにおける径方向内側の角部６２ｂが玉４に接触する。これにより、角部６２ｂが遠心力によって玉４に押し付けられるので、玉４の回転によって角部６２ｂに摩耗や発熱が生じてしまう。

【0029】

（実施の形態の効果）
実施の形態に係る保持器５を用いた玉軸受１では、比較例に係る保持器６を用いた場合に比較して、遠心力が作用したときに発生する玉４との間で発生する摩耗や発熱が抑制される。これにより、例えば玉軸受１が電動自動車やハイブリッド車の駆動源としての電動モータのモータシャフトを支持するために用いられ、内輪３がモータシャフトと共に外輪２に対して高速で回転した場合でも、保持器５の耐久性を確保できると共に、玉４を円滑に回転させることができるので、回転抵抗による動力損失を抑制することが可能となる。

【0030】

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0031】

１…玉軸受 ２…外輪
３…内輪 ４…玉
５…保持器 ５０…ポケット
５１…円環部 ５２…突部
５３…外側突部 ５３ａ…周方向端面
５４…内側突部 ５４ａ…周方向端面
５４ｂ…角部 ＰＣ…ピッチ円

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】