球轴承的制作方法

在2016年3月15日提出的日本专利申请2016-050495的公开，包括其说明书、附图及摘要作为参照而全部包含于此。

本发明涉及球轴承。

背景技术：

与圆锥滚子轴承等滚子轴承相比，球轴承是低转矩(低旋转阻力)的轴承，但是近年来要求进一步的低转矩化。球轴承具有内圈、外圈、多个滚珠及环状的保持架。保持架具有将设置在内圈与外圈之间的多个滚珠分隔的作为分隔器的功能。通过保持架降低轴承的旋转阻力，而且抑制滚珠的磨损。

如图8所示，球轴承用的保持架90具有环状部91和多个柱部92。环状部91设置在滚珠93的轴向一侧。柱部92从环状部91向轴向另一侧延伸设置。在环状部91的轴向另一侧的在周向上相邻的一对柱部92、92之间成为收容滚珠93的兜孔94。

在以往的球轴承(参照日本特开2014-70669号公报)中，采用保持架90由滚珠93导引(引导)的被称为滚动体引导件的结构。即，保持架90通过滚珠93来定位。为了实现滚动体引导件，兜孔94具有兜孔面95，该兜孔面95是具有沿着比滚珠93的直径稍大的直径的假想的球面的形状。为了防止保持架90的脱落，各柱部92具有向轴向另一侧更突出的爪部97。各爪部97的内侧面96包含于具有沿着球面的形状的所述兜孔面95的一部分。

为了采用滚动体引导件的结构，保持架90需要抱持滚珠93。因此，如上所述，兜孔面95具有沿着直径比滚珠93稍大的假想的球面的形状。爪部97从各柱部92向轴向另一侧较大地突出。根据该结构，保持架90变大，与滚珠93相对的兜孔面95也变宽。

当球轴承旋转时，存在于滚珠93与兜孔面95之间及其周围的润滑脂被剪切。如上所述，如果与滚珠93相对的兜孔面95宽，则以该剪切为起因的阻力(剪切阻力)也变大。由此，存在球轴承的旋转阻力(旋转转矩)变大并且润滑脂的寿命变短这样的问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一是在球轴承中，尽可能地降低内圈与外圈之间形成的环状空间设置的润滑脂的剪切，降低旋转阻力。

本发明的一方式的球轴承的结构上的特征在于，具备：内圈，在外周形成有内滚道槽；外圈，在内周形成有外滚道槽；多个滚珠，设置于所述内滚道槽与所述外滚道槽之间；及环状的保持架，保持所述多个滚珠，所述保持架具有位于所述滚珠的轴向一侧的环状部和从该环状部向轴向另一侧延伸设置的多个柱部，在所述环状部的轴向另一侧的在周向上相邻的一对所述柱部之间是用于收容所述滚珠的兜孔，所述滚珠在从所述柱部的轴向另一侧的端部更靠轴向另一侧的范围上露出，所述滚珠从所述端部露出的所述范围的轴向尺寸为该滚珠的直径的30％以上且50％以下。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1是表示本发明的球轴承的一实施方式的剖视图。

图2是表示保持架的一部分的立体图。

图3是内圈、外圈及保持架的剖视图。

图4是内圈、外圈、滚珠及保持架的一部分的从轴向观察的图。

图5是滚珠处于收容于兜孔的状态的保持架的从径向外侧观察的说明图。

图6是表示轴承的包含中心线的截面的保持架及其周围的形状的说明图。

图7是保持架的剖视图。

图8是表示以往的球轴承的保持架的立体图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的球轴承的一实施方式的剖视图。该球轴承1具备内圈2、外圈3、多个滚珠4、环状的保持架5。外圈3设置在内圈2的径向外侧。滚珠4介于上述内圈2与外圈3之间。保持架5保持滚珠4。

图1所示的球轴承1在轴向两侧还具备密封装置6。通过上述密封装置6，防止设置滚珠4及保持架5的轴承内部的润滑脂向外部的泄漏。密封装置6还具备防止外部的异物向轴承内部侵入的功能。

内圈2是环状的构件，在其外周形成有供滚珠4滚动的内滚道槽21。在图1所示的纵截面中，内滚道槽21具有比滚珠4的半径稍大的半径的凹圆弧形状。内圈2在内滚道槽21的轴向一侧具有第一肩部22，且在内滚道槽21的轴向另一侧具有第二肩部23。

外圈3是环状的构件，在其内周形成有供滚珠4滚动的外滚道槽31。在图1所示的纵截面中，外滚道槽31具有比滚珠4的半径稍大的半径的凹圆弧形状。外圈3在外滚道槽31的轴向一侧具有第一肩部32，且在外滚道槽31的轴向另一侧具有第二肩部33。在外圈3的轴向两侧部各自的内周面形成有凹槽39。在该凹槽39安装有密封装置6。本实施方式的球轴承1是深槽球轴承。

滚珠4在内滚道槽21与外滚道槽31之间介有多个。当球轴承1(内圈2)旋转时，滚珠4在内滚道槽21及外滚道槽31上滚动。滚珠4在内滚道槽21中的最深点(区域s3)处接触，在外滚道槽31中的最深点(区域s1)处接触。滚珠4是使用轴承钢等形成的钢制的构件。内圈2及外圈3是使用轴承钢或机械结构用钢等形成的钢制的构件。

图2是表示保持架5的一部分的立体图。保持架5具有环状部11和多个柱部13，是所谓冠形的保持架。环状部11位于滚珠4的轴向一侧。柱部13从该环状部11向轴向另一侧延伸设置。保持架5具有从环状部11向轴向另一侧延伸设置的多个引导部14。环状部11是圆环形状的部分，位于内圈2(参照图1)的肩部22与外圈3的肩部32之间。柱部13全部为相同形状。引导部14也全部为相同形状。引导部14分别设置在各柱部13的径向内侧。保持架5为树脂制(合成树脂制)，通过注塑成形来制造。环状部11、柱部13、引导部14一体成形，保持架5由单一构件构成。

在环状部11的轴向另一侧的在周向上相邻的一对柱部13、13之间成为收容滚珠4的兜孔15。兜孔15在轴向另一侧开口。兜孔15沿着周向形成多个。保持架5能够沿周向空出间隔地保持多个滚珠4。

图1所示的密封装置6是环状的屏蔽板。通过将密封装置6的外周部(径向外侧的部分)与外圈3的凹槽39嵌合而将密封装置6安装于外圈3。密封装置6的内周部(径向内侧的部分)具有间隙地与内圈2(肩部22、23)相对，通过其内周部构成迷宫密封。虽然未图示，但是密封装置6可以是具有环状的芯体和橡胶构件的密封，该橡胶构件固定于该芯体且具有与内圈2滑动接触的唇部。

图3是内圈2、外圈3及保持架5的剖视图。在图3中，为拆卸了密封装置6的状态。保持架5如上所述具备环状部11、柱部13、引导部14。如图2及图3所示，柱部13是用于与滚珠4接触的部分。引导部14是用于与内滚道槽21接触的部分。

如图3所示，柱部13是从环状部11的径向外侧部11b朝向轴向另一侧呈直线性地延伸的部分。引导部14是从环状部11的径向内侧部11a朝向轴向另一侧延伸的部分。虽然未图示，但引导部14也可以是从柱部13的轴向一侧的部分(基部)分支而向径向内侧突出的结构。如图3所示，引导部14具有朝向内滚道槽21侧而向径向内侧突出的突出部14b。在引导部14与柱部13之间形成有缺损部16。缺损部16是通过使柱部13的一部分在截面中呈凹形状地切缺而形成的部分。

图4是内圈2、外圈3、滚珠4及保持架5的一部分的从轴向观察的图。图5是滚珠4处于收容于兜孔15的状态的保持架5的从径向外侧观察的说明图。兜孔15在轴向另一侧开口(参照图5)，在轴向另一侧的开口区域具有一对平坦面17、17。上述平坦面17、17以比滚珠4的直径d稍大的间隔e沿周向相对设置。兜孔15与滚珠4在周向上相对地接近，滚珠4与兜孔15接触的点(接触点)44位于平坦面17上。在图4及图5中，滚珠4能够与平坦面17接触的点(接触点)设为标号44。如图4所示，各平坦面17成为随着从与滚珠4接触的接触点44朝向内圈2侧而与该滚珠4的间隔变宽的面。兜孔15具有环状部11具有的滚珠4侧的面11c(参照图5)和该面11c与平坦面17之间的圆弧面51。

引导部14是用于将保持架5进行径向上的定位的部分。即，如图3所示，在内圈2与保持架5处于同心状的情况下，引导部14的一部分处于具有间隙而与内滚道槽21相对的配置。然而，通过保持架5沿径向位移而引导部14的一部分(接触部18)能够从径向与内滚道槽21接触。尤其是该引导部14在内滚道槽21中的滚珠4接触的区域s3(以下，称为接触区域s3)以外的非接触区域s2进行接触。此外，引导部14在内滚道槽21中的所述非接触区域s2中，仅在一个部位进行接触。非接触区域s2处于比滚珠4接触的所述区域s3靠近肩部22侧的位置。所述接触区域s3是轴向载荷未作用于轴承整体的状态下滚珠4所接触的区域。所述非接触区域s2是轴向载荷未作用于轴承整体的状态下滚珠4成为非接触的区域。轴向载荷未作用于轴承整体的状态成为外滚道槽31的轴向上的中心、内滚道槽21的轴向上的中心、及滚珠4的中心分别位于与球轴承1的中心线正交的一个面上的状态。通过该结构，引导部14能够进行保持架5的径向上的定位。引导部14中的与内滚道槽21接触的部分称为接触部18。

内滚道槽21具有凹圆弧形状。引导部14的(包含接触部18)一部分位于该内滚道槽21内。因此，当保持架5向轴向一侧位移时，引导部14的一部分(接触部18)能够从轴向与内滚道槽21(非接触区域s2)接触。由此，引导部14能够限制保持架5向轴向一侧的移动而进行保持架5的定位。当保持架5向轴向另一侧位移时，保持架5的环状部11(参照图1)具有的滚珠4侧的面11c能够从轴向与滚珠4接触。由此，环状部11能够限制保持架5向轴向另一侧的移动而进行保持架5的定位。该环状部11具有的面11c也包含于兜孔15的一部分。

图6是表示球轴承1的包含中心线c的截面的保持架5及其周围的形状的说明图。在图6中，假定所述截面上包含滚珠4的中心时的滚珠4由假想线(双点划线)表示。如图5及图6所示，滚珠4在从保持架5的柱部13的轴向另一侧的端部19更靠轴向另一侧的范围a1上露出。滚珠4从该端部19露出的所述范围a1的轴向尺寸l1成为滚珠4的直径d的30％以上且50％以下(d×30/100≤l1≤d×50/100)。该轴向尺寸l1为滚珠4的直径d的30％以上且50％以下这样的结构以滚珠4在兜孔15中收容于正规的位置的状态(即，以使形成在滚珠4与兜孔15之间的间隙符合设计值那样配置滚珠4和兜孔15的状态)为前提。该状态成为滚珠4的中心与兜孔15的中心一致的状态。滚珠4从保持架5的所述端部19在轴向上露出的范围a1比以往宽。

根据具备该结构的球轴承1，保持架5保持滚珠4的范围在轴向上变小(变窄)。由此，能够尽可能地降低在滚珠4与保持架5之间产生的润滑脂的剪切。其结果是，在球轴承1旋转的情况下，能够抑制以润滑脂的剪切为起因的阻力。由此，能够降低球轴承1的旋转阻力(旋转转矩)。也能够使所述轴向尺寸l1为滚珠4的直径d的35％以上。这种情况下，降低润滑脂的剪切的作用进一步提高。滚珠4露出的所述范围a1的轴向尺寸l1小于滚珠4的直径d的30％时，降低润滑脂的剪切的作用下降，剪切产生的阻力与以往相等。如果轴向尺寸l1超过滚珠4的直径d的50％，则滚珠4与兜孔15接触时保持架5要从滚珠4脱落的力作用于保持架5，因此不优选。

如图6所示，柱部13以与滚珠4接触的接触点44为基准而在外圈3侧及内圈2侧分别存在于滚珠4的直径d的15％以下的范围内。即，以柱部13(平坦面17)中的滚珠4的接触点44为基准(中心)，相当于滚珠4的直径d的15％而位于外圈3侧(径向外侧)的假想线l2与相当于滚珠4的直径d的15％而位于内圈2侧(径向内侧)的假想线l3之间的范围在图6中由“a2”表示。在该范围a2内存在柱部13。关于该结构，也以滚珠4在兜孔15内收容于正规的位置的状态为前提。通过该结构，滚珠4在径向上从保持架5(柱部13)露出的范围比以往变宽。根据该结构，保持架5保持滚珠4的范围在径向上也变小。由此，能够更有效地抑制以润滑脂的剪切为起因的阻力。其结果是，能够对于球轴承1的旋转阻力的降低作出贡献。

如以上所述，柱部13在轴向及径向上变小，由此能够使包含该柱部13的保持架5(比以往)减小。如果保持架5变小，则保持架5对存在于内圈2与外圈3之间的润滑脂进行搅拌的区域减小，因此能够实现低转矩化。通过减小保持架5，能够实现轻量化、低成本化。而且，在本实施方式中，滚珠4能够与柱部13(平坦面17)进行点接触。由此，滚珠4与保持架5之间的接触面积进一步减小，能够抑制以润滑脂的剪切为起因的阻力。

在本实施方式中，保持架5的引导部14与内圈2的一部分(内滚道槽21)接触，由此成为将保持架5定位的结构。即，保持架5成为由内圈2导引的结构。因此，即使如上所述保持架5保持滚珠4的范围变小，也能够防止保持架5相对于介于内圈2与外圈3之间的滚珠4的脱落。

引导部14是在内滚道槽21处进行接触的结构。因此，以保持架5为整体而偏向内圈2侧设置的情况变得容易。由此，能够减小由于保持架5剪切润滑脂而产生的阻力。即，当球轴承1旋转时，形成在内圈2与外圈3之间的环状空间存在的润滑脂通过离心力而容易向外圈3侧聚集。因此，通过将保持架5偏向内圈2侧设置，保持架5难以剪切润滑脂。由此，能够减小以润滑脂的剪切为起因的阻力。

如上所述，保持架5由内圈2导引，由此兜孔15与滚珠4脱落的可能性低。因此，在兜孔15中(参照图5)，在周向上相对的一对平坦面17、17之间成为兜孔15的开口。并且，该开口(一对平坦面17、17的间隔e)可以大于滚珠4的直径d。由此，能够进一步提高抑制以滚珠4与保持架5(兜孔15的开口侧)之间的润滑脂的剪切为起因的阻力的功能。

关于球轴承1的组装，首先，在内圈2与外圈3之间配置多个(全部的)滚珠4。然后，使保持架5从轴向一侧接近于这些滚珠4，进行组装。然后，将润滑脂设置在轴承内部，将密封装置6(参照图1)安装于外圈3。因此，如上所述，兜孔15的开口(一对平坦面17、17的间隔e)大于滚珠4的直径d。由此，在组装保持架5时，向兜孔15收容滚珠4的作业变得容易。

图7是保持架5的剖视图。如图7所示，保持架5具有对保持架5进行加强的加强部20。加强部20尤其是对引导部14进行加强。引导部14是从环状部11(或柱部13)与柱部13分支而构成的部分。引导部14与柱部13相比厚度(径向尺寸)变薄，与柱部13相比刚性降低。因此，在本实施方式中，在引导部14的基部14c设置加强部20。在图7中，从环状部11在引导部14朝向内滚道槽21呈笔直状伸长而形成时的基部14c的轮廓线由双点划线表示。即，该双点划线表示的方式是不具有加强部20的情况。加强部20是从引导部14的基部14c向内圈2侧及轴向一侧鼓出的部分。这样引导部14通过具有鼓出的部分而截面系数变大，刚性增加。为了将该保持架5组装于内圈2与外圈3之间，需要使引导部14发生弹性变形。此时，如果引导部14的刚性低，则在保持架5的组装时，基部14c可能会损伤。然而，通过如本实施方式那样设置加强部20，能够防止这样的损伤。

在所述实施方式中，说明了保持架5通过内圈2定位的情况，但也可以是通过外圈3定位的球轴承。这种情况下，虽然未图示，但是引导部14只要设置在比柱部13靠外圈3侧处即可。即，参考图1说明时，柱部13具有的引导部14在外圈滚道槽31处在滚珠4接触的区域s1(以下，称为接触区域s1)以外的非接触区域进行接触。由此，能够成为进行保持架5的定位的结构。所述接触区域s1是在轴向载荷未作用于轴承整体的状态下滚珠4接触的区域。而且，所述非接触区域是在轴向载荷未作用于轴承整体的状态下滚珠4进行非接触的区域。轴向载荷未作用于轴承整体的状态成为外滚道槽31的轴向上的中心、内滚道槽21的轴向上的中心、及滚珠4的中心分别位于与球轴承1的中心线正交的一个面上的状态。

如以上所述公开的实施方式在全部的点上为例示而不受限制。即，本发明的球轴承并不局限于图示的方式，在本发明的范围内可以是其他的方式的结构。在所述实施方式中，说明了球轴承为深槽球轴承的情况，但也可以是角接触球轴承。

根据本发明，能够尽可能地降低在滚珠与保持架之间产生的润滑脂的剪切，其结果是，能够抑制以该剪切为起因的阻力，能够降低球轴承的旋转阻力。