在2016年3月15日提出的日本專利申請2016-050495的公開，包括其說明書、附圖及摘要作為參照而全部包含于此。

本發(fā)明涉及球軸承。

背景技術(shù)：

與圓錐滾子軸承等滾子軸承相比，球軸承是低轉(zhuǎn)矩(低旋轉(zhuǎn)阻力)的軸承，但是近年來要求進(jìn)一步的低轉(zhuǎn)矩化。球軸承具有內(nèi)圈、外圈、多個滾珠及環(huán)狀的保持架。保持架具有將設(shè)置在內(nèi)圈與外圈之間的多個滾珠分隔的作為分隔器的功能。通過保持架降低軸承的旋轉(zhuǎn)阻力，而且抑制滾珠的磨損。

如圖8所示，球軸承用的保持架90具有環(huán)狀部91和多個柱部92。環(huán)狀部91設(shè)置在滾珠93的軸向一側(cè)。柱部92從環(huán)狀部91向軸向另一側(cè)延伸設(shè)置。在環(huán)狀部91的軸向另一側(cè)的在周向上相鄰的一對柱部92、92之間成為收容滾珠93的兜孔94。

在以往的球軸承(參照日本特開2014-70669號公報)中，采用保持架90由滾珠93導(dǎo)引(引導(dǎo))的被稱為滾動體引導(dǎo)件的結(jié)構(gòu)。即，保持架90通過滾珠93來定位。為了實(shí)現(xiàn)滾動體引導(dǎo)件，兜孔94具有兜孔面95，該兜孔面95是具有沿著比滾珠93的直徑稍大的直徑的假想的球面的形狀。為了防止保持架90的脫落，各柱部92具有向軸向另一側(cè)更突出的爪部97。各爪部97的內(nèi)側(cè)面96包含于具有沿著球面的形狀的所述兜孔面95的一部分。

為了采用滾動體引導(dǎo)件的結(jié)構(gòu)，保持架90需要抱持滾珠93。因此，如上所述，兜孔面95具有沿著直徑比滾珠93稍大的假想的球面的形狀。爪部97從各柱部92向軸向另一側(cè)較大地突出。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，保持架90變大，與滾珠93相對的兜孔面95也變寬。

當(dāng)球軸承旋轉(zhuǎn)時，存在于滾珠93與兜孔面95之間及其周圍的潤滑脂被剪切。如上所述，如果與滾珠93相對的兜孔面95寬，則以該剪切為起因的阻力(剪切阻力)也變大。由此，存在球軸承的旋轉(zhuǎn)阻力(旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩)變大并且潤滑脂的壽命變短這樣的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是在球軸承中，盡可能地降低內(nèi)圈與外圈之間形成的環(huán)狀空間設(shè)置的潤滑脂的剪切，降低旋轉(zhuǎn)阻力。

本發(fā)明的一方式的球軸承的結(jié)構(gòu)上的特征在于，具備：內(nèi)圈，在外周形成有內(nèi)滾道槽；外圈，在內(nèi)周形成有外滾道槽；多個滾珠，設(shè)置于所述內(nèi)滾道槽與所述外滾道槽之間；及環(huán)狀的保持架，保持所述多個滾珠，所述保持架具有位于所述滾珠的軸向一側(cè)的環(huán)狀部和從該環(huán)狀部向軸向另一側(cè)延伸設(shè)置的多個柱部，在所述環(huán)狀部的軸向另一側(cè)的在周向上相鄰的一對所述柱部之間是用于收容所述滾珠的兜孔，所述滾珠在從所述柱部的軸向另一側(cè)的端部更靠軸向另一側(cè)的范圍上露出，所述滾珠從所述端部露出的所述范圍的軸向尺寸為該滾珠的直徑的30％以上且50％以下。

附圖說明

前述及后述的本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)通過下面的具體實(shí)施方式的說明并參照附圖而明確，其中，相同的標(biāo)號表示相同的部件。

圖1是表示本發(fā)明的球軸承的一實(shí)施方式的剖視圖。

圖2是表示保持架的一部分的立體圖。

圖3是內(nèi)圈、外圈及保持架的剖視圖。

圖4是內(nèi)圈、外圈、滾珠及保持架的一部分的從軸向觀察的圖。

圖5是滾珠處于收容于兜孔的狀態(tài)的保持架的從徑向外側(cè)觀察的說明圖。

圖6是表示軸承的包含中心線的截面的保持架及其周圍的形狀的說明圖。

圖7是保持架的剖視圖。

圖8是表示以往的球軸承的保持架的立體圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的球軸承的一實(shí)施方式的剖視圖。該球軸承1具備內(nèi)圈2、外圈3、多個滾珠4、環(huán)狀的保持架5。外圈3設(shè)置在內(nèi)圈2的徑向外側(cè)。滾珠4介于上述內(nèi)圈2與外圈3之間。保持架5保持滾珠4。

圖1所示的球軸承1在軸向兩側(cè)還具備密封裝置6。通過上述密封裝置6，防止設(shè)置滾珠4及保持架5的軸承內(nèi)部的潤滑脂向外部的泄漏。密封裝置6還具備防止外部的異物向軸承內(nèi)部侵入的功能。

內(nèi)圈2是環(huán)狀的構(gòu)件，在其外周形成有供滾珠4滾動的內(nèi)滾道槽21。在圖1所示的縱截面中，內(nèi)滾道槽21具有比滾珠4的半徑稍大的半徑的凹圓弧形狀。內(nèi)圈2在內(nèi)滾道槽21的軸向一側(cè)具有第一肩部22，且在內(nèi)滾道槽21的軸向另一側(cè)具有第二肩部23。

外圈3是環(huán)狀的構(gòu)件，在其內(nèi)周形成有供滾珠4滾動的外滾道槽31。在圖1所示的縱截面中，外滾道槽31具有比滾珠4的半徑稍大的半徑的凹圓弧形狀。外圈3在外滾道槽31的軸向一側(cè)具有第一肩部32，且在外滾道槽31的軸向另一側(cè)具有第二肩部33。在外圈3的軸向兩側(cè)部各自的內(nèi)周面形成有凹槽39。在該凹槽39安裝有密封裝置6。本實(shí)施方式的球軸承1是深槽球軸承。

滾珠4在內(nèi)滾道槽21與外滾道槽31之間介有多個。當(dāng)球軸承1(內(nèi)圈2)旋轉(zhuǎn)時，滾珠4在內(nèi)滾道槽21及外滾道槽31上滾動。滾珠4在內(nèi)滾道槽21中的最深點(diǎn)(區(qū)域s3)處接觸，在外滾道槽31中的最深點(diǎn)(區(qū)域s1)處接觸。滾珠4是使用軸承鋼等形成的鋼制的構(gòu)件。內(nèi)圈2及外圈3是使用軸承鋼或機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼等形成的鋼制的構(gòu)件。

圖2是表示保持架5的一部分的立體圖。保持架5具有環(huán)狀部11和多個柱部13，是所謂冠形的保持架。環(huán)狀部11位于滾珠4的軸向一側(cè)。柱部13從該環(huán)狀部11向軸向另一側(cè)延伸設(shè)置。保持架5具有從環(huán)狀部11向軸向另一側(cè)延伸設(shè)置的多個引導(dǎo)部14。環(huán)狀部11是圓環(huán)形狀的部分，位于內(nèi)圈2(參照圖1)的肩部22與外圈3的肩部32之間。柱部13全部為相同形狀。引導(dǎo)部14也全部為相同形狀。引導(dǎo)部14分別設(shè)置在各柱部13的徑向內(nèi)側(cè)。保持架5為樹脂制(合成樹脂制)，通過注塑成形來制造。環(huán)狀部11、柱部13、引導(dǎo)部14一體成形，保持架5由單一構(gòu)件構(gòu)成。

在環(huán)狀部11的軸向另一側(cè)的在周向上相鄰的一對柱部13、13之間成為收容滾珠4的兜孔15。兜孔15在軸向另一側(cè)開口。兜孔15沿著周向形成多個。保持架5能夠沿周向空出間隔地保持多個滾珠4。

圖1所示的密封裝置6是環(huán)狀的屏蔽板。通過將密封裝置6的外周部(徑向外側(cè)的部分)與外圈3的凹槽39嵌合而將密封裝置6安裝于外圈3。密封裝置6的內(nèi)周部(徑向內(nèi)側(cè)的部分)具有間隙地與內(nèi)圈2(肩部22、23)相對，通過其內(nèi)周部構(gòu)成迷宮密封。雖然未圖示，但是密封裝置6可以是具有環(huán)狀的芯體和橡膠構(gòu)件的密封，該橡膠構(gòu)件固定于該芯體且具有與內(nèi)圈2滑動接觸的唇部。

圖3是內(nèi)圈2、外圈3及保持架5的剖視圖。在圖3中，為拆卸了密封裝置6的狀態(tài)。保持架5如上所述具備環(huán)狀部11、柱部13、引導(dǎo)部14。如圖2及圖3所示，柱部13是用于與滾珠4接觸的部分。引導(dǎo)部14是用于與內(nèi)滾道槽21接觸的部分。

如圖3所示，柱部13是從環(huán)狀部11的徑向外側(cè)部11b朝向軸向另一側(cè)呈直線性地延伸的部分。引導(dǎo)部14是從環(huán)狀部11的徑向內(nèi)側(cè)部11a朝向軸向另一側(cè)延伸的部分。雖然未圖示，但引導(dǎo)部14也可以是從柱部13的軸向一側(cè)的部分(基部)分支而向徑向內(nèi)側(cè)突出的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，引導(dǎo)部14具有朝向內(nèi)滾道槽21側(cè)而向徑向內(nèi)側(cè)突出的突出部14b。在引導(dǎo)部14與柱部13之間形成有缺損部16。缺損部16是通過使柱部13的一部分在截面中呈凹形狀地切缺而形成的部分。

圖4是內(nèi)圈2、外圈3、滾珠4及保持架5的一部分的從軸向觀察的圖。圖5是滾珠4處于收容于兜孔15的狀態(tài)的保持架5的從徑向外側(cè)觀察的說明圖。兜孔15在軸向另一側(cè)開口(參照圖5)，在軸向另一側(cè)的開口區(qū)域具有一對平坦面17、17。上述平坦面17、17以比滾珠4的直徑d稍大的間隔e沿周向相對設(shè)置。兜孔15與滾珠4在周向上相對地接近，滾珠4與兜孔15接觸的點(diǎn)(接觸點(diǎn))44位于平坦面17上。在圖4及圖5中，滾珠4能夠與平坦面17接觸的點(diǎn)(接觸點(diǎn))設(shè)為標(biāo)號44。如圖4所示，各平坦面17成為隨著從與滾珠4接觸的接觸點(diǎn)44朝向內(nèi)圈2側(cè)而與該滾珠4的間隔變寬的面。兜孔15具有環(huán)狀部11具有的滾珠4側(cè)的面11c(參照圖5)和該面11c與平坦面17之間的圓弧面51。

引導(dǎo)部14是用于將保持架5進(jìn)行徑向上的定位的部分。即，如圖3所示，在內(nèi)圈2與保持架5處于同心狀的情況下，引導(dǎo)部14的一部分處于具有間隙而與內(nèi)滾道槽21相對的配置。然而，通過保持架5沿徑向位移而引導(dǎo)部14的一部分(接觸部18)能夠從徑向與內(nèi)滾道槽21接觸。尤其是該引導(dǎo)部14在內(nèi)滾道槽21中的滾珠4接觸的區(qū)域s3(以下，稱為接觸區(qū)域s3)以外的非接觸區(qū)域s2進(jìn)行接觸。此外，引導(dǎo)部14在內(nèi)滾道槽21中的所述非接觸區(qū)域s2中，僅在一個部位進(jìn)行接觸。非接觸區(qū)域s2處于比滾珠4接觸的所述區(qū)域s3靠近肩部22側(cè)的位置。所述接觸區(qū)域s3是軸向載荷未作用于軸承整體的狀態(tài)下滾珠4所接觸的區(qū)域。所述非接觸區(qū)域s2是軸向載荷未作用于軸承整體的狀態(tài)下滾珠4成為非接觸的區(qū)域。軸向載荷未作用于軸承整體的狀態(tài)成為外滾道槽31的軸向上的中心、內(nèi)滾道槽21的軸向上的中心、及滾珠4的中心分別位于與球軸承1的中心線正交的一個面上的狀態(tài)。通過該結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)部14能夠進(jìn)行保持架5的徑向上的定位。引導(dǎo)部14中的與內(nèi)滾道槽21接觸的部分稱為接觸部18。

內(nèi)滾道槽21具有凹圓弧形狀。引導(dǎo)部14的(包含接觸部18)一部分位于該內(nèi)滾道槽21內(nèi)。因此，當(dāng)保持架5向軸向一側(cè)位移時，引導(dǎo)部14的一部分(接觸部18)能夠從軸向與內(nèi)滾道槽21(非接觸區(qū)域s2)接觸。由此，引導(dǎo)部14能夠限制保持架5向軸向一側(cè)的移動而進(jìn)行保持架5的定位。當(dāng)保持架5向軸向另一側(cè)位移時，保持架5的環(huán)狀部11(參照圖1)具有的滾珠4側(cè)的面11c能夠從軸向與滾珠4接觸。由此，環(huán)狀部11能夠限制保持架5向軸向另一側(cè)的移動而進(jìn)行保持架5的定位。該環(huán)狀部11具有的面11c也包含于兜孔15的一部分。

圖6是表示球軸承1的包含中心線c的截面的保持架5及其周圍的形狀的說明圖。在圖6中，假定所述截面上包含滾珠4的中心時的滾珠4由假想線(雙點(diǎn)劃線)表示。如圖5及圖6所示，滾珠4在從保持架5的柱部13的軸向另一側(cè)的端部19更靠軸向另一側(cè)的范圍a1上露出。滾珠4從該端部19露出的所述范圍a1的軸向尺寸l1成為滾珠4的直徑d的30％以上且50％以下(d×30/100≤l1≤d×50/100)。該軸向尺寸l1為滾珠4的直徑d的30％以上且50％以下這樣的結(jié)構(gòu)以滾珠4在兜孔15中收容于正規(guī)的位置的狀態(tài)(即，以使形成在滾珠4與兜孔15之間的間隙符合設(shè)計值那樣配置滾珠4和兜孔15的狀態(tài))為前提。該狀態(tài)成為滾珠4的中心與兜孔15的中心一致的狀態(tài)。滾珠4從保持架5的所述端部19在軸向上露出的范圍a1比以往寬。

根據(jù)具備該結(jié)構(gòu)的球軸承1，保持架5保持滾珠4的范圍在軸向上變小(變窄)。由此，能夠盡可能地降低在滾珠4與保持架5之間產(chǎn)生的潤滑脂的剪切。其結(jié)果是，在球軸承1旋轉(zhuǎn)的情況下，能夠抑制以潤滑脂的剪切為起因的阻力。由此，能夠降低球軸承1的旋轉(zhuǎn)阻力(旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩)。也能夠使所述軸向尺寸l1為滾珠4的直徑d的35％以上。這種情況下，降低潤滑脂的剪切的作用進(jìn)一步提高。滾珠4露出的所述范圍a1的軸向尺寸l1小于滾珠4的直徑d的30％時，降低潤滑脂的剪切的作用下降，剪切產(chǎn)生的阻力與以往相等。如果軸向尺寸l1超過滾珠4的直徑d的50％，則滾珠4與兜孔15接觸時保持架5要從滾珠4脫落的力作用于保持架5，因此不優(yōu)選。

如圖6所示，柱部13以與滾珠4接觸的接觸點(diǎn)44為基準(zhǔn)而在外圈3側(cè)及內(nèi)圈2側(cè)分別存在于滾珠4的直徑d的15％以下的范圍內(nèi)。即，以柱部13(平坦面17)中的滾珠4的接觸點(diǎn)44為基準(zhǔn)(中心)，相當(dāng)于滾珠4的直徑d的15％而位于外圈3側(cè)(徑向外側(cè))的假想線l2與相當(dāng)于滾珠4的直徑d的15％而位于內(nèi)圈2側(cè)(徑向內(nèi)側(cè))的假想線l3之間的范圍在圖6中由“a2”表示。在該范圍a2內(nèi)存在柱部13。關(guān)于該結(jié)構(gòu)，也以滾珠4在兜孔15內(nèi)收容于正規(guī)的位置的狀態(tài)為前提。通過該結(jié)構(gòu)，滾珠4在徑向上從保持架5(柱部13)露出的范圍比以往變寬。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，保持架5保持滾珠4的范圍在徑向上也變小。由此，能夠更有效地抑制以潤滑脂的剪切為起因的阻力。其結(jié)果是，能夠?qū)τ谇蜉S承1的旋轉(zhuǎn)阻力的降低作出貢獻(xiàn)。

如以上所述，柱部13在軸向及徑向上變小，由此能夠使包含該柱部13的保持架5(比以往)減小。如果保持架5變小，則保持架5對存在于內(nèi)圈2與外圈3之間的潤滑脂進(jìn)行攪拌的區(qū)域減小，因此能夠?qū)崿F(xiàn)低轉(zhuǎn)矩化。通過減小保持架5，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化、低成本化。而且，在本實(shí)施方式中，滾珠4能夠與柱部13(平坦面17)進(jìn)行點(diǎn)接觸。由此，滾珠4與保持架5之間的接觸面積進(jìn)一步減小，能夠抑制以潤滑脂的剪切為起因的阻力。

在本實(shí)施方式中，保持架5的引導(dǎo)部14與內(nèi)圈2的一部分(內(nèi)滾道槽21)接觸，由此成為將保持架5定位的結(jié)構(gòu)。即，保持架5成為由內(nèi)圈2導(dǎo)引的結(jié)構(gòu)。因此，即使如上所述保持架5保持滾珠4的范圍變小，也能夠防止保持架5相對于介于內(nèi)圈2與外圈3之間的滾珠4的脫落。

引導(dǎo)部14是在內(nèi)滾道槽21處進(jìn)行接觸的結(jié)構(gòu)。因此，以保持架5為整體而偏向內(nèi)圈2側(cè)設(shè)置的情況變得容易。由此，能夠減小由于保持架5剪切潤滑脂而產(chǎn)生的阻力。即，當(dāng)球軸承1旋轉(zhuǎn)時，形成在內(nèi)圈2與外圈3之間的環(huán)狀空間存在的潤滑脂通過離心力而容易向外圈3側(cè)聚集。因此，通過將保持架5偏向內(nèi)圈2側(cè)設(shè)置，保持架5難以剪切潤滑脂。由此，能夠減小以潤滑脂的剪切為起因的阻力。

如上所述，保持架5由內(nèi)圈2導(dǎo)引，由此兜孔15與滾珠4脫落的可能性低。因此，在兜孔15中(參照圖5)，在周向上相對的一對平坦面17、17之間成為兜孔15的開口。并且，該開口(一對平坦面17、17的間隔e)可以大于滾珠4的直徑d。由此，能夠進(jìn)一步提高抑制以滾珠4與保持架5(兜孔15的開口側(cè))之間的潤滑脂的剪切為起因的阻力的功能。

關(guān)于球軸承1的組裝，首先，在內(nèi)圈2與外圈3之間配置多個(全部的)滾珠4。然后，使保持架5從軸向一側(cè)接近于這些滾珠4，進(jìn)行組裝。然后，將潤滑脂設(shè)置在軸承內(nèi)部，將密封裝置6(參照圖1)安裝于外圈3。因此，如上所述，兜孔15的開口(一對平坦面17、17的間隔e)大于滾珠4的直徑d。由此，在組裝保持架5時，向兜孔15收容滾珠4的作業(yè)變得容易。

圖7是保持架5的剖視圖。如圖7所示，保持架5具有對保持架5進(jìn)行加強(qiáng)的加強(qiáng)部20。加強(qiáng)部20尤其是對引導(dǎo)部14進(jìn)行加強(qiáng)。引導(dǎo)部14是從環(huán)狀部11(或柱部13)與柱部13分支而構(gòu)成的部分。引導(dǎo)部14與柱部13相比厚度(徑向尺寸)變薄，與柱部13相比剛性降低。因此，在本實(shí)施方式中，在引導(dǎo)部14的基部14c設(shè)置加強(qiáng)部20。在圖7中，從環(huán)狀部11在引導(dǎo)部14朝向內(nèi)滾道槽21呈筆直狀伸長而形成時的基部14c的輪廓線由雙點(diǎn)劃線表示。即，該雙點(diǎn)劃線表示的方式是不具有加強(qiáng)部20的情況。加強(qiáng)部20是從引導(dǎo)部14的基部14c向內(nèi)圈2側(cè)及軸向一側(cè)鼓出的部分。這樣引導(dǎo)部14通過具有鼓出的部分而截面系數(shù)變大，剛性增加。為了將該保持架5組裝于內(nèi)圈2與外圈3之間，需要使引導(dǎo)部14發(fā)生彈性變形。此時，如果引導(dǎo)部14的剛性低，則在保持架5的組裝時，基部14c可能會損傷。然而，通過如本實(shí)施方式那樣設(shè)置加強(qiáng)部20，能夠防止這樣的損傷。

在所述實(shí)施方式中，說明了保持架5通過內(nèi)圈2定位的情況，但也可以是通過外圈3定位的球軸承。這種情況下，雖然未圖示，但是引導(dǎo)部14只要設(shè)置在比柱部13靠外圈3側(cè)處即可。即，參考圖1說明時，柱部13具有的引導(dǎo)部14在外圈滾道槽31處在滾珠4接觸的區(qū)域s1(以下，稱為接觸區(qū)域s1)以外的非接觸區(qū)域進(jìn)行接觸。由此，能夠成為進(jìn)行保持架5的定位的結(jié)構(gòu)。所述接觸區(qū)域s1是在軸向載荷未作用于軸承整體的狀態(tài)下滾珠4接觸的區(qū)域。而且，所述非接觸區(qū)域是在軸向載荷未作用于軸承整體的狀態(tài)下滾珠4進(jìn)行非接觸的區(qū)域。軸向載荷未作用于軸承整體的狀態(tài)成為外滾道槽31的軸向上的中心、內(nèi)滾道槽21的軸向上的中心、及滾珠4的中心分別位于與球軸承1的中心線正交的一個面上的狀態(tài)。

如以上所述公開的實(shí)施方式在全部的點(diǎn)上為例示而不受限制。即，本發(fā)明的球軸承并不局限于圖示的方式，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以是其他的方式的結(jié)構(gòu)。在所述實(shí)施方式中，說明了球軸承為深槽球軸承的情況，但也可以是角接觸球軸承。

根據(jù)本發(fā)明，能夠盡可能地降低在滾珠與保持架之間產(chǎn)生的潤滑脂的剪切，其結(jié)果是，能夠抑制以該剪切為起因的阻力，能夠降低球軸承的旋轉(zhuǎn)阻力。