(57)【要約】【課題】複数の転動体を回転可能に保持する保持機構の耐久性を高めることが可能な転がり軸受を提供する。【解決手段】玉軸受１は、軌道面２ａを有する内輪２と、軌道面２ａに対向する軌道面３ａを有する外輪３と、軌道面２ａと軌道面３ａとの間に配置された複数の転動体４と、複数の転動体４を回転可能に保持する保持機構５とを備え、保持機構５は、互いに隣り合う転動体４の間に介在して転動体４同士の所定の間隔を保つ複数のリテーナ片５０からなり、リテーナ片５０は、内輪２及び外輪３の周方向に沿って互いに相対移動可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軌道面を有する第１の軌道輪と、
前記第１の軌道面に対向する第２の軌道面を有する第２の軌道輪と、
前記第１の軌道面と前記第２の軌道面との間に配置された複数の転動体と、
前記複数の転動体を回転可能に保持する保持機構とを備え、
前記保持機構は、互いに隣り合う前記転動体の間に介在して前記転動体同士の所定の間隔を保つ複数の間隔保持部材からなり、
前記複数の間隔保持部材は、前記第１及び第２の軌道輪の周方向に沿って互いに相対移動可能である
転がり軸受。
【請求項２】
前記保持機構は、周方向に隣り合う２つの前記間隔保持部材の間に、前記転動体の一部を前記転動体の転動方向に対して直交する方向に露出させる隙間が形成されている、
請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記間隔保持部材は、前記第１及び第２の軌道輪の周方向の両端部に前記転動体の一部を収容する円弧状の収容空間を形成する円弧部を有すると共に、前記円弧部の内面が前記転動体の外面に対向する球面状に形成され、
前記円弧部における前記第１及び第２の軌道輪の径方向の端部が前記転動体の外面に接触することにより、前記間隔保持部材の前記径方向への移動が規制されている、
請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内輪と外輪の間に複数の転動体を配置し、内輪と外輪との相対回転を円滑にした転がり軸受が知られている。この種の転がり軸受では、複数の転動体を環状の保持器によって転動可能に保持している（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１の図１及び図４ならびに特許文献２に記載のものでは、保持器が一対の環状部材をリベットによって結合して構成されている。また、特許文献１の図１に記載のものでは、保持器が単一の環状部材からなり、この環状部材の一側面に転動体を収容するポケットが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６８４６４２号公報
【特許文献２】特開２００９−１７４６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
保持器は、内輪と外輪との相対回転に伴って転動体を保持する保持空間の内面と転動体の外面とが接触し、転動体から周方向に圧縮される方向の力、及び周方向に伸長される方向の力を受ける。保持器が周方向に伸長される方向の力を受けると、保持器の強度が低い部位（例えばリベットを挿通させる孔の付近）において亀裂が発生しやすくなり、耐久性が低下する。従って、保持器において亀裂等が発生しない範囲に軸受の荷重を制限する必要があった。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の転動体を回転可能に保持する保持機構の耐久性を高めることが可能な転がり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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［３］の転がり軸受を提供する。
【０００８】
［１］第１の軌道面を有する第１の軌道輪と、前記第１の軌道面に対向する第２の軌道面を有する第２の軌道輪と、前記第１の軌道面と前記第２の軌道面との間に配置された複数の転動体と、前記複数の転動体を回転可能に保持する保持機構とを備え、前記保持機構は、互いに隣り合う前記転動体の間に介在して前記転動体同士の所定の間隔を保つ複数の間隔保持部材からなり、前記複数の間隔保持部材は、前記第１及び第２の軌道輪の周方向に沿って互いに相対移動可能である転がり軸受。
【０００９】
［２］前記保持機構は、周方向に隣り合う２つの前記間隔保持部材の間に、前記転動体の一部を前記転動体の転動方向に対して直交する方向に露出させる隙間が形成されている、前記［１］に記載の転がり軸受。
【００１０】
［３］前記間隔保持部材は、前記第１及び第２の軌道輪の周方向の両端部に前記転動体の一部を収容する円弧状の収容空間を形成する円弧部を有すると共に、前記円弧部の内面が前記転動体の外面に対向する球面状に形成され、前記円弧部における前記第１及び第２の軌道輪の径方向の端部が前記転動体の外面に接触することにより、前記間隔保持部材の前記径方向への移動が規制されている、前記［１］又は［２］に記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、転がり軸受の複数の転動体を回転可能に保持する保持機構の耐久性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る玉軸受を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面で内輪及び外輪を切断した玉軸受の断面図である。
【図３】リテーナ片を示す斜視図である。
【図４】複数のリテーナ片及び複数の玉が等間隔に並んだ状態を回転軸線から見た状態を示す模式図である。
【図５】リテーナ片の円弧部の先端面及び円弧部の先端面を含む面で第１の収容空間に収容された玉を切断した断面及びその周辺部を示す断面図である。
【図６】内輪が図面の下方へ向かう荷重を受けて回転する場合の軌道面における荷重分布の例を示す説明図である。
【図７】比較例に係る保持器を用いた玉軸受を示し、（ａ）は回転軸線に直交する断面で内輪及び外輪を切断した玉軸受の断面図、（ｂ）は保持器及び玉を回転軸線から見た状態を示す模式図である。
【図８】比較例に係る玉軸受において内輪が図面の下方へ向かう荷重を受けて回転する場合の軌道面の荷重分布を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る玉軸受を示す断面図である。
【００１４】
この玉軸受１は、本発明の転がり軸受の一構成例であり、第１の軌道輪としての内輪２と、第２の軌道輪としての外輪３と、複数の転動体としての複数の玉４と、複数の玉４を回転可能に保持する保持機構５とを備えて構成されている。
【００１５】
内輪２及び外輪３は、例えば軸受鋼からなる環状の部材であり、回転軸線Ｏを中心軸として同軸上で相対回転可能である。内輪２は、その外周面に、周方向に沿って延びる軌道面２ａを有している。外輪３は、その内周面に、内輪２の軌道面２ａに対向する軌道面３ａを有している。軌道面２ａ及び軌道面３ａは、内輪２及び外輪３の厚さ方向（径方向）に窪む円弧状に形成されている。
【００１６】
玉４は、例えば軸受鋼からなる球状の部材であり、軌道面２ａ及び軌道面３ａの曲率半径に適合する球径を有し、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に転動可能に配置されている。保持機構５は、複数の玉４を回転可能に保持している。
【００１７】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面で内輪２及び外輪３を切断した玉軸受１の断面図である。
【００１８】
保持機構５は、複数の間隔保持部材としての複数のリテーナ片５０からなる。リテーナ片５０は、互いに隣り合う玉４の間に介在し、玉４同士の所定の間隔を保っている。本実施の形態では、玉軸受１が８つの玉４を備え、保持機構５が玉４と同数（８つ）のリテーナ片５０から構成されている。
【００１９】
複数のリテーナ片５０は、それぞれが単独の部材からなり、内輪２及び外輪３の周方向に沿って互いに相対移動可能である。すなわち、複数のリテーナ片５０は、互いの周方向の間隔を可変として、内輪２と外輪３との間に配置されている。それぞれのリテーナ片５０は、内輪２及び外輪３の軸方向から見た場合に円弧状を呈し、複数のリテーナ片５０が全体として環状となるように、保持機構５が構成されている。
【００２０】
図３は、リテーナ片５０を示す斜視図である。図４は、複数のリテーナ片５０及び複数の玉４が等間隔に並んだ状態を回転軸線Ｏから見た状態を示す模式図である。
【００２１】
リテーナ片５０は、複数の玉４の中心Ｃを含む回転軸線Ｏに対して垂直な仮想面Ｐｖに対して対称形状に形成された第１部材５１及び第２部材５２を有し、第１部材５１と第２部材５２とをリベット５３によって結合して構成されている。
【００２２】
第１部材５１は、周方向（回転軸線Ｏに対する周方向）の一端部及び他端部に円弧部５１１，５１２を有している。円弧部５１１と円弧部５１２は、周方向の中央部における連結部５１０によって一体に連結されている。連結部５１０には、リベット５３を挿通させる挿通孔５１０ａが形成されている。
【００２３】
第２部材５２は、第１部材５１の円弧部５１１，５１２に径方向に向かい合う円弧部５２１，５２２と、円弧部５２１及び円弧部５２２を連結する連結部５２０とを一体に有している。連結部５２０には、第１部材５１の挿通孔５１０ａと共にリベット５３を挿通させる挿通孔５２０ａが形成されている。
【００２４】
リベット５３は、挿通孔５１０ａ及び挿通孔５２０ａを挿通する軸部５３０の両端部に頭部５３１，５３２が形成され、第１部材５１と第２部材５２とを相対移動不能に結合している。
【００２５】
リテーナ片５０は、周方向の両端部に玉４の一部を収容する円弧状の第１及び第２の収容空間５０ａ，５０ｂを有している。第１部材５１の円弧部５１１及び第２部材５２の円弧部５２１は、リテーナ片５０の第１の収容空間５０ａを形成する。第１部材５１の円弧部５１２及び第２部材５２の円弧部５２２は、リテーナ片５０の第２の収容空間５０ｂを形成する。
【００２６】
円弧部５１１の内面５１１ａは、玉４の球面４ａに対応する曲率を有する球面状に形成されている。本実施の形態では、内面５１１ａの曲率が玉４の球面４ａの曲率よりも僅かに大きく形成されている。図４に示すように、玉４の中心Ｃに対する内面５１１ａの先端部（連結部５１０側の根元部とは反対側の端部）と仮想面Ｐｖとの間の角度θは９０°以下であり、角度θの望ましい範囲は４０〜８５°（４０°≦θ≦８５°）である。この角度θのより望ましい範囲は、５０〜７０°（５０°≦θ≦７０°）である。図４に示す例では、この角度θが６５°に設定されている。
【００２７】
円弧部５１２の内面５１２ａ及び円弧部５２１，５２２の内面５２１ａ，５２２ａも、円弧部５１１の内面５１１ａと同様に形成されている。円弧部５１１の内面５１１ａ及び円弧部５２１の内面５２１ａによって形成される第１の収容空間５０ａは、玉４の一部を回転可能に収容する。また、円弧部５１２の内面５１２ａ及び円弧部５２２の内面５２２ａによって形成される第２の収容空間５０ｂは他の玉４の一部を回転可能に収容する。
【００２８】
また、角度θは、９０°以下であるので、図４に示すように、周方向に隣り合う一対のリテーナ片５０のうち一方をリテーナ片５０Ａとし、他方をリテーナ片５０Ｂとすると、リテーナ片５０Ａの円弧部５１１の先端面５１１ｂとリテーナ片５０Ｂの円弧部５１２の先端面５１２ｂとの間、及びリテーナ片５０Ａの円弧部５２１の先端面５２１ｂとリテーナ片５０Ｂの円弧部５２２の先端面５２２ｂとの間には、周方向の隙間５ａ，５ｂが形成される。この隙間５ａ，５ｂは、図２に示すように、玉４の球面４ａを回転軸線Ｏに沿った方向の両側に臨ませる。すなわち、玉４の中心Ｃにおける回転軸線Ｏに平行な方向の両側にはリテーナ片５０の構成部材が存在せず、周方向に隣り合う２つのリテーナ片５０の間には、玉４の一部をその転動方向に対して直交する方向に露出させる隙間５ａ，５ｂが形成されている。
【００２９】
図５は、リテーナ片５０の円弧部５１１の先端面５１１ｂ及び円弧部５２１の先端面５２１ｂを含む面で第１の収容空間５０ａに収容された玉４を切断した断面及びその周辺部を示す断面図である。
【００３０】
図５（ａ）は、リテーナ片５０が内輪２と外輪３との間の中央部に位置した状態を示す。この状態では、玉４の球面（外面）４ａと、球面４ａに対向する円弧部５１１の内面５１１ａ及び円弧部５２１の内面５２１ａとの間の間隔がほぼ一定である。
【００３１】
図５（ｂ）は、リテーナ片５０が内輪２側に変位した状態を示す。この状態では、円弧部５１１の内面５１１ａの外輪３側の端部５１１ａ１、及び円弧部５２１の内面５２１ａの外輪３側の端部５２１ａ１が玉４の球面４ａに接触し、リテーナ片５０のさらなる内輪２側への変位が規制されている。
【００３２】
図５（ｃ）は、リテーナ片５０が外輪３側に変位した状態を示す。この状態では、円弧部５１１の内面５１１ａの内輪２側の端部５１１ａ２、及び円弧部５２１の内面５２１ａの内輪２側の端部５２１ａ２が玉４の球面４ａに接触し、リテーナ片５０のさらなる外輪３側への変位が規制されている。
【００３３】
このように、リテーナ片５０は、円弧部５１１，５２１の内面５１１ａ，５２１ａにおける内輪２及び外輪３の径方向の端部５１１ａ１，５２１ａ１，５１１ａ２，５２１ａ２が玉４の球面４ａに接触することにより、内輪２側及び外輪３側への移動、すなわち内輪２及び外輪３の径方向への移動が規制されている。
【００３４】
なお、図５では、リテーナ片５０の第１の収容空間５０ａ及び第２の収容空間５０ｂのうち、第１の収容空間５０ａにおける玉４とリテーナ片５０との相対移動の規制について説明したが、第２の収容空間５０ｂについても同様に、円弧部５１２，５２２の内面５１２ａ，５２２ａにおける径方向の端部が玉４の球面４ａに接触することにより、リテーナ片５０の玉４に対する径方向の移動が規制されている。
【００３５】
これにより、保持機構５は、リテーナ片５０の内輪２側又は外輪３側への変位を規制するための専用の部材を有することなく、第１及び第２の収容空間５０ａ，５０ｂにおける内面５１２ａ，５１２ｂ，５２２ａ，５２２ｂと玉４の球面４ａとの接触により、リテーナ片５０の変位が規制されている。
【００３６】
（実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態によれば、主として、玉軸受１の回転抵抗を抑制してトルク損失を低減できる第１の効果、及び玉軸受１の耐久性を高めることができる第２の効果が得られる。以下、これらの効果について具体的に説明する。
【００３７】
（トルク損失低減効果）
本実施の形態によれば、図２及び図４に示すように、周方向に隣り合う一対のリテーナ片５０の間に隙間５ａ，５ｂが形成され、この隙間５ａ，５ｂにあたる領域では、玉４とリテーナ片５０とが摺動しない。例えば、外輪３が非回転部材に固定されると共に内輪２が軸状の回転部材の外周面に固定され、内輪２が外輪３に対して図２の矢印Ａ方向に回転する場合、玉４は矢印Ｂのように回転するが、この回転に伴ってリテーナ片５０と玉４とが摺動する面積が、隙間５ａ，５ｂに相当する面積分減少する。これにより、玉軸受１の回転抵抗が抑制され、トルク損失を低減することができる。
【００３８】
（耐久性向上効果）
図６は、内輪２がその内側に挿通された軸状の回転部材から図面の下方へ向かう荷重を受けて回転する場合において、軌道面３ａが玉４から受ける荷重分布の例を示す説明図である。この図では、軌道面３ａの各部において玉４から受ける荷重の大きさを、軌道面３ａから荷重分布の外縁Ｌｏまでの距離として表現している。また、軌道面３ａが玉４からの荷重を受ける範囲を荷重範囲Ｌａとして示す。
【００３９】
内輪２が矢印Ａ方向に回転すると、玉４は内輪２の軌道面２ａ及び外輪３の軌道面３ａを転動して荷重範囲Ｌａ内に進入し、また荷重範囲Ｌａ内からその外部に移動する。玉４が荷重範囲Ｌａに進入する際には、玉４がリテーナ片５０によって押し込まれるようにして転動する。また、玉４が荷重範囲Ｌａの外部に移動する際には、玉４が軌道面２ａ及び軌道面３ａから受ける荷重によって荷重範囲Ｌａから弾き出されるように移動する。このように、玉４が荷重範囲Ｌａ内に進入する場合、及び玉４が荷重範囲Ｌａの外部に移動する場合の何れの場合にも、リテーナ片５０は玉４から周方向に圧縮される方向の力を受けるが、リテーナ片５０はこの方向の力に対しては強度が高いため、亀裂や破断等が発生することはない。
【００４０】
図７は、比較例として示す保持器６を用いた玉軸受１Ａを示し、（ａ）は回転軸線Ｏに直交する断面で内輪２及び外輪３を切断した玉軸受１Ａの断面図、（ｂ）は保持器６及び玉４を回転軸線Ｏから見た状態を示す模式図である。図７において、図１〜図６に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
保持器６は、環状の第１部材６１及び環状の第２部材６２を有し、第１部材６１と第２部材６２とを複数のリベット６３によって結合して構成されている。第１部材６１及び第２部材６２は、玉４を回転可能に保持する半円状の複数（玉４と同数）の保持部６１１，６２１と、保持部６１１，６２１同士の間を連結する連結部６１０，６２０とを一体に有している。保持部６１１，６２１は、その内面６１１ａ，６２１ａが球面状であり、玉４を転動可能に保持する収容空間６０ａを形成する。
【００４２】
連結部６１０，６２０には、リベット６３の軸部６３０を挿通させる挿通孔６１０ａ，６２０ａが形成され、リベット６３の両端部に形成された頭部６３１，６３２によって第１部材６１と第２部材６２とが結合されている。
【００４３】
図８は、玉軸受１Ａの内輪２がその内側に挿通された軸状の回転部材から図面の下方へ向かう荷重を受けて回転する場合において、軌道面３ａが玉４から受ける荷重分布の例を示す説明図である。
【００４４】
玉軸受１Ａにおいて、玉４が荷重範囲Ｌａに進入する際には、玉４が保持器６によって押し込まれるようにして転動する。この場合、保持器６は、玉４から周方向に圧縮される方向の力を受けるが、保持器６はこの方向の力に対しては強度が高いため、保持器６に亀裂や破断等が発生することはない。
【００４５】
一方、玉４が荷重範囲Ｌａの外部に移動する際には、荷重範囲Ｌａから弾き出されるようにして玉４が移動する。この際、保持器６は、玉４が保持部６１１，６２１の内面６１１ａ，６２１ａに当接することにより、周方向に引き伸ばされる方向の力を受ける。保持器６が引き伸ばされる方向の力を受けると、その力は保持器６の最弱部位である連結部６１０，６２０の挿通孔６１０ａ，６２０ａの周辺部に集中して作用し、保持器６が荷重に対して十分な強度を有していない場合には、連結部６１０，６２０に亀裂が発生し、その状態での使用を継続すると破断するおそれがある。従って、本実施の形態に係る玉軸受１と同等の耐久性を確保するためには、各部の寸法を大型化する等の必要がある。
【００４６】
すなわち、本実施の形態に係る玉軸受１によれば、環状の保持器６によって玉４を保持する玉軸受１Ａに比較して、大型化を抑制しながら耐久性を高めることができる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。
【００４８】
例えば、上記実施の形態では、球状の玉４を転動体とする玉軸受１に本発明を適用した場合について説明したが、転動体として円柱状又は円筒状のころを用いてもよい。また、軸方向の力を受けるスラスト玉軸受やスラスト円筒ころ軸受等に本発明を適用することも可能である。
【００４９】
また、上記実施の形態では、リテーナ片５０の第１部材５１及び第２部材５２をリベット５３によって結合した場合について説明したが、これに限らず、例えば溶接によって第１部材５１と第２部材５２とを結合してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１，１Ａ…玉軸受、２…内輪、２ａ…軌道面、３…外輪、３ａ…軌道面、４…玉、４ａ…球面、５…保持機構、５ａ，５ｂ…隙間、６…保持器、５０，５０Ａ，５０Ｂ…リテーナ片、５０ａ…第１の収容空間、５０ｂ…第２の収容空間、５１…第１部材、５２…第２部材、５３…リベット、６０ａ…収容空間、６１…第１部材、６２…第２部材、６３…リベット、５１０…連結部、５１０ａ…挿通孔、５１１，５１２…円弧部、５１１ａ，５１２ａ…内面、５１１ａ１，５１１ａ２…端部、５１１ｂ，５１２ｂ…先端面、５２０…連結部、５２０ａ…挿通孔、５２１，５２２…円弧部、５２１ａ，５２２ａ…内面、５２１ａ１，５２１ａ２…端部、５２１ｂ，５２２ｂ…先端面、５３０…軸部、５３１，５３２…頭部、６１０，６２０…連結部、６１０ａ，６２０ａ…挿通孔、６１１，６２１…保持部、６１１ａ，６２１ａ…内面、６３０…軸部、Ｃ…中心、Ｏ…回転軸線、Ｐｖ…仮想面、Ｌａ…荷重範囲、Ｌｏ…荷重分布の外縁、θ…角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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