(57)【要約】【課題】  転動体、保持器および外輪の摩擦を小さくでき、発熱量も小さくできる深溝玉軸受を提供する。【解決手段】  保持器４は２枚の樹脂成形された環状体６、６から成る。２枚の環状体６、６の各々は、半球状のポケット面７ａを有する弧状のポケット壁部７と、そのポケット壁部７の端部から周方向に延びる結合板部８とが周方向に交互に設けられた形状を有する。２枚の環状体６、６はポケット面７ａ間に玉３を保持するポケット９を形成するように結合板部８同士を互いに連結して組合わされる。内輪２が回転するよう構成されている。深溝玉軸受は保持器４のポケット面７ａの外径側部分を玉３に接触させて保持器４を案内するよう構成されている。【選択図】        図１
2006090489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、前記内輪の外周側に配置された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の玉と、前記複数の玉のそれぞれを保持する保持器と、前記外輪の内周と前記内輪の外周との間に形成された環状空間の両端部に配置された密封板とを有する深溝玉軸受において、
前記保持器は２枚の樹脂成形された環状体から成り、前記２枚の環状体の各々は、半球状のポケット面を有する弧状のポケット壁部と、そのポケット壁部の端部から周方向に延びる結合板部とが周方向に交互に設けられた形状を有し、前記２枚の環状体は前記ポケット面間に前記玉を保持するポケットを形成するように前記結合板部同士を互いに連結して組合わされており、
前記内輪が回転するよう構成されており、かつ前記保持器の前記ポケット面の外径側部分を前記玉に接触させて前記保持器を案内するように構成されていることを特徴とする、深溝玉軸受。
【請求項２】
前記内輪がモータのロータとともに回転するよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の深溝玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深溝玉軸受に関し、より具体的には、モータのロータ支持用軸受として使われる際に軸受部温度上昇を抑制することによりさらに高速化、長寿命化が可能となり、かつモータの消費電力損失を低減することが可能なモータ用の深溝玉軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
深溝玉軸受は、たとえば特開２００３−３４３５６７号公報に開示されている。この公報に開示された深溝玉軸受は、保持器を転動体（玉）で案内する転動体案内方式である。しかしながら、保持器のポケット面の内径側部分を転動体に接触させて保持器を案内する方式（内径拘束方式）なのか、保持器のポケット面の外径側部分を転動体に接触させて保持器を案内する方式（外径拘束方式）なのか明確な記述はこの公報にはない。
【特許文献１】特開２００３−３４３５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般にモータ（ロータ支持）用軸受は内輪回転で使用される。また、モータ（ロータ支持）用軸受に使用される保持器は転動体案内方式の保持器で、かつ保持器のポケット面の内径側部分を転動体に接触させて保持器を案内する方式（内径拘束方式）が一般的である。
【０００４】
しかしながら上記の内輪回転と内径拘束方式との組合せでは、転動体、保持器および外輪の摩擦が大きくなり、発熱量が多くなる問題がある。以下、その発熱量が多くなるメカニズムについて説明する。
【０００５】
一般に保持器は、ポケット面のうち軸受負荷圏中にあり回転方向に先行する部分が転動体と滑り接触をして当該転動体から駆動力を得て回転する。
【０００６】
図１１に示すように仮に保持器４を内径拘束方式とした場合、保持器４の駆動部Ａ１において転動体３ａから保持器４に働く力Ｆ１ａは、保持器駆動力を有しない転動体３ｂを保持器４を介して静止している外輪１に押し付けることになる。このとき、保持器４の拘束部Ｂ１は転動体３ｂの自転に対してブレーキとして働くため、外輪１に押し付けられた転動体３ｂは保持器４の回転に対してブレーキ（Ｆ１ｂ）として働く。この結果、保持器４には正逆方向の力Ｆ１ａおよびＦ１ｂが働き、駆動部Ａ１に働く力が拘束部Ｂ１でのブレーキ力に打ち勝つため、駆動部Ａ１での駆動力はさらに大きくなる。こうして駆動部Ａ１、拘束部Ｂ１での摩擦力が高まるため、発熱量が多くなる。
【０００７】
また、転動体３ｂは静止している外輪１に押し付けられるため、回転輪である内輪２と非接触になり、内輪２から転動体自転のためのモーメントを受けることができない。したがって、外輪１と拘束部Ｂ１とによって、自転および公転にブレーキをかけられた転動体３ｂとの摩擦力により発熱も懸念される。
【０００８】
モータ用軸受には通常グリース封入タイプが使用されるため、発熱量が大きくなるとグリースの劣化が生じ、軸受寿命（モータ寿命）が短くなる。また、回転速度が高くなるほど発熱量も大きくなるため、上記問題が顕著となる。
【０００９】
さらに、軸受発熱は軸受内部の摩擦による発熱と考えることができ、発熱量が大きい場合は、軸受内部の摩擦力も大きい。摩擦力が大きいということは軸受回転トルクが大きいことと等しく、モータの消費電力損失が大きくなるという問題もある。
【００１０】
それゆえ本発明の目的は、転動体、保持器および外輪の摩擦を小さくでき、発熱量も小さくできる深溝玉軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の深溝玉軸受は、内輪と、その内輪の外周側に配置された外輪と、内輪と外輪との間に配置された複数の玉と、複数の玉のそれぞれを保持する保持器と、外輪の内周と内輪の外周との間に形成された環状空間の両端部に配置された密封板とを有する深溝玉軸受において、保持器は２枚の樹脂成形された環状体から成り、２枚の環状体の各々は、半球状のポケット面を有する弧状のポケット壁部と、そのポケット壁部の端部から周方向に延びる結合板部とが周方向に交互に設けられた形状を有し、２枚の環状体はポケット面間に玉を保持するポケットを形成するように結合板部同士を互いに連結して組合わされており、内輪が回転するよう構成されており、かつ保持器のポケット面の外径側部分を玉に接触させて保持器を案内するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の深溝玉軸受によれば、保持器のポケット面の外径側部分を転動体に接触させて保持器を案内する外径拘束方式とすることにより、保持器と転動体、転動体と起動輪との各部品間の摺動を減少し、その摩擦熱を低減することができる。これにより回転時の軸受部温度上昇を低減することが可能となり、さらに高速化および長寿命化が可能となり、かつ消費電力損失を低減することが可能となる。
【００１３】
上記の深溝玉軸受において好ましくは、内輪がモータのロータとともに回転するよう構成されている。
【００１４】
これにより、回転速度の高速化および長寿命化が可能で、かつ消費電力損失の低減も可能なモータを得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明の深溝玉軸受によれば、転動体、保持器および外輪の摩擦を小さくでき、発熱量も小さくでき、回転速度の高速化および長寿命化が可能となり、かつ消費電力損失を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態における深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。図２は、図１の深溝玉軸受の保持器の構成を示す概略斜視図である。また図３は図１に示す保持器の一部分を示す横断平面図であり、図４は図３の縦断正面図である。
【００１８】
図１を参照して、深溝玉軸受は、外輪１と、内輪２と、複数の玉３と、保持器４と、密封板５とを有している。外輪１は、内輪２の外周側に配置されている。外輪１と内輪２との間には複数の玉３が配置されている。複数の玉３のそれぞれは保持器４により保持されている。外輪１の内周と内輪２の外周との間に形成された環状空間の軸方向両端の開口は、外輪１の内周両端部に取付けられたシールド板などの密封板５により閉鎖されており、その密封板５間に潤滑用グリースが封入されている。なお内輪１はモータのロータとともに回転するように構成されており、ロータに接続された軸５０に嵌められている。
【００１９】
図２〜図４を参照して、保持器４は、２枚の環状体６、６から成る。２枚の環状体６、６の各々は、弧状のポケット壁部７と、そのポケット壁部７の端部から周方向に延びる結合板部８とが周方向に交互に形成された波形の形状を有し、かつ合成樹脂の成形品から成っている。
【００２０】
合成樹脂材料として、ＰＡ６６あるいはＰＡ４６等のポリアミド樹脂やポリフェニルサルファイド樹脂等の滑り性の良好な合成樹脂が採用され、必要に応じて、グラスファイバ等の繊維強化材が混入される。
【００２１】
ポケット壁部７の内周には玉３の外周に沿う半球状のポケット面７ａが形成され、そのポケット面７ａの両端部に円弧面７ｂが設けられている。
【００２２】
上記２枚の環状体６、６はポケット面７ａが対向するように組み合わされ、かつ互いに衝合する結合板部８を連結することによって結合一体化されている。その環状体６、６の連結によって対向するポケット面７ａ間にポケット９が形成されると共に、対向する円弧面７ｂ間に保持器径方向に延びる溝状のグリース溜り１０が形成される。
【００２３】
２枚の環状体６、６の連結に際し、ここでは、互いに衝合する結合板部８にピン孔１１が形成されており、そのピン孔１１に挿入されたリベット１２の先端が加締められている。
【００２４】
本実施の形態において特に注目すべきは、上記の深溝玉軸受は、外径拘束方式であり、保持器４のポケット面７ａの外径側部分を玉３に接触させて保持器４を案内するように構成されていることである。
【００２５】
本実施の形態によれば、外径拘束方式が採用されているため、転動体、保持器および外輪の摩擦が小さくなり、発熱量を少なくすることができる。以下、その発熱量が少なくなるメカニズムについて説明する。
【００２６】
図５は、本発明の一実施の形態における深溝玉軸受において発熱量が少なくなることを説明するための図である。図５を参照して、内輪回転において、外径拘束方式の転動体案内保持器４を使用した場合、駆動部Ａ１において転動体３ａから保持器４に働く力Ｆ２ａは、保持器駆動力を有しない転動体３ｃを、保持器４を介して回転輪である内輪２に押し付けることになる。内輪２は回転しているため、転動体３ｃは内輪２に押し付けられることにより積極的に自転を始める。
【００２７】
また、転動体３ｃが保持器４で内輪２に押し付けられることにより、転動体３ｃの自転にブレーキがかけられた場合、転動体３ｃは内輪２と一緒に公転しようとする。この結果、いずれの場合でもこの摩擦力は保持器４の公転に寄与する方向に働く（Ｆ２ｂ）。この場合、前述の内径拘束方式と異なり、保持器４には正方向力のみが働き、拘束部Ｂ１および駆動部Ａ１での摩擦力が少なくなる。したがって、内径拘束方式と比べ発熱量が少なくなる。
【００２８】
以上より、保持器４の内径面４１と外径面４２とが内輪２の外周面２ａや外輪１の内周面１ａに接触しないように保持器４を設計し、保持器４の回転を転動体３のみによって案内する転動体案内方式を使用し、外径拘束方式を採用し、さらに内輪回転とすることにより、深溝玉軸受の発熱量を少なくすることができる。
【００２９】
次に、外径拘束方式とするための設計方法の例を以下に挙げる。
【００３０】
（例１）
図６を参照して、転動体３のピッチ円直径（ＰＣＤ：Pitch Circle Diameter）Ｄｒと保持器ポケット９のピッチ円直径Ｄｐをほぼ同等とし、かつ双方のピッチ円直径を境として、これよりも外径側の保持器４の肉厚Ａを内径側の保持器４の肉厚Ｂよりも大きくすることにより（Ａ＞Ｂ）、転動体３とポケット面７ａとの間の距離（半径方向）は外径部Ｃと内径部ＤとにおいてＣ＜Ｄとなる。このように設計することにより、当該軸受を外径拘束方式とすることができる。
【００３１】
（例２）
図７を参照して、保持器ポケット９のピッチ円直径Ｄｐを転動体３のピッチ円直径Ｄｒよりも小さくし、かつ転動体３のピッチ円直径Ｄｒを境として、その外径側の保持器４の肉厚Ｅと内径側の保持器４の肉厚Ｆとをほぼ等しくすることにより、転動体３とポケット面７ａとの間の上記半径方向距離は外径部Ｇと内径部ＨとにおいてＧ＜Ｈとなる。このように設計することにより、当該軸受を外径拘束方式とすることができる。
【００３２】
また本実施の形態の深溝玉軸受は、以下の効果も奏する。
【００３３】
図２および図３を参照して、保持器４を形成する２枚の合成樹脂製環状体６を弧状のポケット壁部７と結合板部８とが周方向に交互に連続する波形とすることによって、強度的に強い環状体６を得ることができる。このため、２枚の環状体６を結合一体化することによって、剛性の高い保持器４を形成することができ、軸受が高速回転しても遠心力によって保持器４が変形することはない。
【００３４】
したがって、軸受の高速回転時に、ポケット面７ａが玉３に強く接触したり、あるいは、保持器４が密封板５（図１）に干渉することがなく、接触部での摩擦による発熱を防止し、軸受の温度上昇を抑制することができる。また、軸受の回転抵抗も増大することがなく、外輪１と内輪２とをきわめて円滑に相対回転することができる。
【００３５】
さらに、ポケット面７ａの両端部に円弧面７ｂ（図３、図４）を形成し、軸方向で対向する円弧面７ｂ間にグリース溜り１０を形成することにより、そのグリース溜り１０に封入されるグリースによって玉３とポケット面７ａの接触部を良好に潤滑することができる。
【００３６】
グリース溜り１０を形成する円弧面７ｂはポケット面７ａの両端部に設けられているため、環状体６はアンダーカットのない成形品となり、型開きされた成形型から成形後の環状体６を容易に取り出すことができる。
【００３７】
ここで、ポケット９を形成するポケット面７ａは成形によって形成されているため、寸法精度の高いポケット９を得ることができ、玉３とポケット９間のポケットすきま１３（図３）の管理が容易である。
【００３８】
次に、本実施の形態の深溝玉軸受の他の例について説明する。
【００３９】
図８は、本発明の一実施の形態における深溝玉軸受の他の例の構成を示す図１の保持器の一部分を示す横断平面図に対応する図である。図８を参照して、この例の構成は、保持器４がポケット面７ａの両端部に凹部１４を有し、軸方向で対向する凹部１４間にグリース溜り１０を形成している点で図１〜図４に示した構成と異なる。
【００４０】
これ以外の構成については上述した図１〜図４に示した構成とほぼ同じであるため同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
図８に示すように、凹部１４の形成によってグリース溜り１０を形成することにより、容積の大きなグリース溜り１０を形成することができ、玉３とポケット面７ａの接触部を長期にわたって良好に潤滑することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の効果を実証するために行なった比較試験の結果について説明する。
【００４３】
試験軸受として、本発明例の軸受Ａと比較例の軸受Ｂとを準備した。本発明例の軸受ＡはＪＩＳ（Japanese industrial standard）における呼び番号６３０８の外径拘束方式の深溝玉軸受とし、比較例の軸受ＢはＪＩＳにおける呼び番号６３０８の内径拘束方式（従来タイプ）の深溝玉軸受とした。
【００４４】
試験条件は、ラジアル荷重Ｆｒ＝５０ｋｇｆ、アキシャル荷重Ｆａ＝１０ｋｇｆ（バネ与圧）、回転速度ｎ＝３，０００〜１５，０００ｒｐｍの条件とし、回転輪を内輪とし、潤滑にグリース（ウレア系）を用いた。
【００４５】
この試験により得られた結果を図９および図１０に示す。図９は本発明例の軸受Ａ（外径拘束方式）の結果を示し、図１０は比較例の軸受Ｂ（内径拘束方式）の結果を示している。図９および図１０の結果より、軸回転数が１５０００ｍｉｎ-1であるときの温度安定時の温度上昇は、本発明例の軸受Ａ（外径拘束方式）で約３３℃であったのに対し、比較例の軸受Ｂ（内径拘束方式）で約５０℃となった。このことから、本発明例の軸受Ａでは、比較例の軸受Ｂよりも温度上昇が約２０℃も低くなり、低昇温効果が認められた。
【００４６】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の深溝玉軸受は、高速化、長寿命化および低消費電力損失が要求されるモータのロータ支持用軸受に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態における深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の深溝玉軸受の保持器の構成を示す概略斜視図である。
【図３】図１に示す保持器の一部分を示す横断平面図である。
【図４】図３の縦断正面図である。
【図５】本発明の一実施の形態における深溝玉軸受において発熱量が少なくなることを説明するための図である。
【図６】外径拘束方式とするための設計方法の例１を説明するための図である。
【図７】外径拘束方式とするための設計方法の例２を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施の形態における深溝玉軸受の他の例の構成を示す図１の保持器の一部分を示す横断平面図に対応する図である。
【図９】本発明例の軸受Ａ（外径拘束方式）の試験結果を示す図である。
【図１０】比較例の軸受Ｂ（内径拘束方式）の試験結果を示す図である。
【図１１】内輪回転と内径拘束方式との組合せにおいて発熱量が多くなるメカニズムを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  外輪、１ａ  内周面、２  内輪、２ａ  外周面、３，３ａ，３ｂ，３ｃ  玉（転動体）、４  保持器、５  密封板、６  環状体、７  ポケット壁部、７ａ  ポケット面、７ｂ  円弧面、８  結合板部、９  ポケット、１１  ピン孔、１２  リベット、１４  凹部、４１  内径面、４２  外径面、Ａ１  駆動部、Ｂ１  拘束部、Ｃ  外径部、Ｄ  内径部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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