(57)【要約】【課題】転動体の表面が接触する接触点をポケット端縁部を避けた前記球状曲面にし、ポケットと転動体との接触荷重を抑制し、保持器の耐久性を向上できる玉軸受を提供する。【解決手段】内周面に外輪軌道１１を有する外輪１２と、外周面に内輪軌道１３を有する内輪１４と、外輪軌道１１と内輪軌道１３との間に転動自在に設けた複数個の転動体１５と、これら複数個の転動体１５を転動自在に保持する複数のポケット２１を有する波型プレス保持器２０とを備えた玉軸受において、波型プレス保持器２０のポケット２１は、内周面２１ａ及びその幅方向の両端にポケット端縁部２１ｃを有し、かつ前記ポケット２１の内周面２１ａは、前記転動体１５の曲率半径より大きな曲率半径を有する球状曲面であり、前記転動体１５の表面が接触する接触点Ｐ１，Ｐ２を前記ポケット端縁部２１ｃを避けた球状曲面にしたことを特徴とする。【選択図】  図２
2008281066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、これら複数個の転動体を転動自在に保持する複数のポケットを有する波型プレス保持器とを備えた玉軸受において、
前記波型プレス保持器のポケットは、内周面及びその幅方向の両端にポケット端縁部を有し、前記ポケットの内周面は、前記転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する球状曲面であり、前記転動体の表面が接触する接触点を前記ポケット端縁部を避けた前記球状曲面にしたことを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
前記波型プレス保持器のポケット内周面で、前記転動体の表面が接触する接触点は、下記の式（１）（２）で求められる、前記ポケット溝底からポケット端縁部までの高さをｈｉ、前記ポケット溝底から前記接触点までの高さをｈｐとしたとき、ｈｐ＜ｈｉとなることを特徴とする請求項１記載の玉軸受。
【数１】
2008281066.tif 000005
但し、Ｈ：ポケット深さ
Ｒ：転動体の外表面の曲率半径
Ｒ１：ポケットの内周面の曲率半径
Ｗ：ポケット幅
【請求項３】
前記波型プレス保持器は、前記転動体案内であることを特徴とする請求項１または２記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用に使用される各種モータ等の回転軸受部に用いられる玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般産業用に使用される各種モータ等の回転軸受部に用いられる玉軸受は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体とから構成されている。そして、前記複数個の転動体は、複数のポケットを有する波型プレス保持器によって転動自在に保持されている。
【０００３】
すなわち、図５に示すように、玉軸受は、内周面に外輪軌道１１を有する外輪１２と外周面に内輪軌道１３を有する内輪１４とが同心的に配置され、外輪軌道１１と内輪軌道１３との間には複数個の転動体１５が転動自在に配置されている。これら複数個の転動体１５を転動自在に保持する波型プレス構造の保持器１６には複数のポケット１７が設けられている。
【０００４】
保持器１６は、金属板材をプレス成形によって形成され、一対のリング部材１８をリベット１９で結合することにより構成されている。一対のリング部材１８の円周方向には前記複数のポケット１７が等間隔に設けられている。各ポケット１７は球状の転動体１５を保持するように、転動体１５の外表面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する断面円弧状の球状凹面１７ａに形成され、転動体１５を包むように保持している。
【０００５】
すなわち、ポケット１７の球状凹面１７ａと転動体１５との間にはポケット隙間が形成され、転動体１５の回転に伴い転動体１５の表面と球状凹面１７ａがグリースや油等の潤滑膜を介して接触し、この隙間を介して転動体１５とポケット１７は相対運動しながら回転する。
【０００６】
このような玉軸受の保持器において、転動体を転動自在に保持するポケットの内面を、転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する球状凹面の球面部とし、この球面部の端縁からポケットの開口端縁部に達して円筒面部とから構成したものも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、同様の玉軸受の保持器において、転動体を転動自在に保持するポケットの内面を、転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する球状凹面の球面部と、この球面部より大きな曲率半径を有し、かつ球面部の端縁からポケットの開口端縁部に向けて滑らかに連続する曲面部とから構成したものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
さらに、同様の玉軸受の保持器において、転動体を転動自在に保持するぽけっとにおける転動体の中心からラジアル方向に離れた位置に曲率中心が位置する凹面に形成し、転動体の中心と前記曲率中心との間の距離をピッチ円直径の０．２〜２％に構成したものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００９】
前記特許文献１〜３によれば、保持器のポケット面と転動体との間にポケット隙間が形成され、転動体の回転に伴い転動体の表面とポケット面がグリースや油等の潤滑膜を介して接触する。従って、ポケットの内面と転動体との間の滑り摩擦を低減することができ、低騒音、低振動で、耐久性のある玉軸受を提供できる。
【００１０】
特許文献１〜３に示すような玉軸受における転動体を保持するポケット部の設計は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ポケット深さＨと、曲率半径Ｒ１  を基に行われる。この設計による保持器１６のポケット形状に応じて転動体１５と保持器１６の干渉が決定され、転動体１５の公転に案内される形で保持器１６は回転する。一般的に、保持器１６のポケット隙間が広すぎると、保持器１６の挙動が大きくなり（振れ回りを生じて）振動・騒音の悪化に繋がり、逆に狭すぎると、転動体１５と保持器１６の接触部における摩擦が大きくなり、トルクの増加に繋がる。
【００１１】
特許文献３は、保持器の運動に関して振動・騒音問題を解消したもので、保持器のポケット形状を形成する凹面の曲率中心を転動体のピッチ円上からずらすことで、ポケット部の形状を変化させたものがある。また、低トルク化の技術としては、より低粘度の潤滑剤を使用する方法やポケット隙間を大きくとる方法が挙げられている。
【特許文献１】特開平１１−１２５２５６号公報の図８〜図１０、図１７〜図１９
【特許文献２】特開２００３−２３９９８６号公報の図２〜図４
【特許文献３】特開２００５−３１０５号公報の図１、図２、図１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、通常、玉軸受には用途に応じて荷重が負荷される。すなわち、図７は、外輪１２を固定し、内輪１４にラジアル荷重、アキシアル荷重が負荷された玉軸受がミスアライメントを生じている様子を描いたものである。外輪１２と内輪１４と間にミスアライメントが生じ、さらにその影響は、転動体１５を通して保持器にも及ぼし、ミスアライメントが大きい場合には、保持器１６が破損する虞がある。
【００１３】
このように、例えば、玉軸受が傾いた状態で組み込まれている場合などにおける使用条件においては、転動体の挙動が不安定となって、玉軸受内における転動体の位置に不等配が生じることで、保持器がポケット隙間以上に半径方向へ大きく変形するため、転動体と保持器の干渉部に大きな接触力が働き、保持器が破損する虞がある。
【００１４】
本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ポケットの内周面を転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する球状曲面とし、転動体の表面が接触する接触点をポケット端縁部を避けた前記球状曲面にし、ポケットと転動体との接触荷重を抑制し、保持器の耐久性を向上できる玉軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けた複数個の転動体と、これら複数個の転動体を転動自在に保持する複数のポケットを有する波型プレス保持器とを備えた玉軸受において、前記波型プレス保持器のポケットは、内周面及びその幅方向の両端にポケット端縁部を有し、かつ前記ポケットの内周面は、前記転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する球状曲面であり、前記転動体の表面が接触する接触点を前記ポケット端縁部を避けた前記球状曲面にしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２は、請求項１の前記波型プレス保持器のポケット内周面で、前記転動体の表面が接触する接触点は、下記の式（１）（２）で求められる、前記ポケット溝底からポケット端縁部までの高さをｈｉ、前記ポケット溝底から前記接触点までの高さをｈｐとしたとき、ｈｐ＜ｈｉとなることを特徴とする。
【数２】
2008281066.tif 000003
【００１７】
但し、Ｈ：ポケット深さ
Ｒ：転動体の外表面の曲率半径
Ｒ１：ポケットの内周面の曲率半径
Ｗ：ポケット幅
請求項３は、請求項１または２の前記波型プレス保持器は、前記転動体案内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ポケットの内周面を転動体の曲率半径より大きな曲率半径を有する球状曲面とし、転動体の表面が接触する接触点をポケット端縁部を避けた前記球状曲面にすることにより、ポケットと転動体との接触荷重を抑制し、保持器の耐久性を向上できる。さらに、ポケット端縁部による接触部分の潤滑剤の掻き出しを抑制することで、この部分における潤滑剤不足による摩擦に増大を抑え、玉軸受の騒音・振動を抑制することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１〜図４は第１の実施形態を示すもので、従来と同一構成部分は同一番号を付して説明する。玉軸受の基本的構造は従来と同一であり、内周面に外輪軌道１１を有する外輪１２と外周面に内輪軌道１３を有する内輪１４とが同心的に配置され、外輪軌道１１と内輪軌道１３との間には複数個の転動体１５が転動自在に配置されている。
【００２１】
前記転動体１５を転動自在に保持する本発明の波型プレス保持器２０のポケット２１は図１及び図２に示すように構成されている。すなわち、図１（ａ）〜（ｃ）において、波型プレス保持器２０の幅方向をｘ方向、周方向をｙ方向、径方向をｚ方向として表示すると、波型プレス保持器２０のポケット２１の内周面２１ａは、転動体１５の外表面の曲率半径Ｒよりも僅かに大きな曲率半径Ｒ１  の球状凹面に形成されている。
【００２２】
図２は、玉軸受の運動に伴い、転動体１５が波型プレス保持器２０のポケット２１の上方に変位し、転動体１５がポケット２１における内周面２１ａの接触点Ｐ１，Ｐ２で接触した様子を示すものである。同図において、ポケット溝底２１ｂからポケット端縁部２１ｃまでの高さをｈｉ、ポケット溝底２１ｂから接触点Ｐ１，Ｐ２までの高さをｈｐとしたとき、ｈｐ＜ｈｉとなるように設定し、転動体１５がポケット端縁部２１ｃに接触（角当たり）するのを回避している。
【００２３】
なお、前記ｈｐ及びｈｉは、次の式（１）（２）で求めることができる。
【数３】
2008281066.tif 000004
【００２４】
但し、Ｈ：ポケット深さ
Ｒ：転動体の外表面の曲率半径
Ｒ１：ポケットの内周面の曲率半径
Ｗ：ポケット幅
である。
【００２５】
次に、本発明を用いた解析例を示す。図３は本解析で対象とした玉軸受の正面図であり、外輪１２と内輪１４との間には８個の転動体１５が転動自在に配置されており、各転動体１５は波型プレス保持器２０のポケット２１で保持されている。また、同玉軸受は図７で示すように、ミスアライメントを生じるようなラジアル、アキシアル方向からなる複合的な荷重が負荷されているものとする。さらに、解析条件として各ポケット内周面２１ａは完全にＲ１となる曲率半径を有しているものとする。そして、図４は玉軸受の波型プレス保持器荷重計算結果を示し、従来の保持器で、ｈｐとｈｉとの関係が、ｈｐ＞ｈｉとなり、転動体１５がポケット２１の端縁部に角当たりする場合の解析例を破線曲線で示し、これに対し、本発明の一例として、ｈｐ＝０．９８ｈｉとなるようにした解析結果を実線曲線で示す。
【００２６】
従来のｈｐとｈｉとの関係が、ｈｐ＞ｈｉ（破線曲線）のとき、本発明のｈｐ＜ｈｉ（実線曲線）のときも、転動体１５の方位角０°と１８０°付近において大きな接触荷重が生じているものの、ｈｐ＜ｈｉとして転動体１５がポケット２１の端縁部２１ｃへの角当たりを回避することで、転動体１５の方位角０°と１８０°の両付近での集中荷重が抑制され、波型プレス保持器２０の破損を防止できる。すなわち、実線曲線で示すように、極端な接触力の集中がなくなったことが判る。従って、耐久性のある玉軸受を提供できる。
【００２７】
さらに、転動体１５の表面が接触する接触点Ｐ１，Ｐ２をポケット端縁部２１ｃを避けた内周面２１ａにすることにより、ポケット２１と転動体１５との接触荷重を抑制し、波型プレス保持器２０の耐久性を向上できる。さらに、ポケット端縁部２１ｃによる接触部分の潤滑剤の掻き出しを抑制することで、この部分における潤滑剤不足による摩擦の増大を抑え、玉軸受の騒音・振動を抑制することができる。
【００２８】
なお、図4の解析例では、ｈｐ＝０．９８ｈｉとしたが、玉軸受の寸法、使用用途に応じてパラメータを変化させ、ｈｐ＜ｈｉとなるように設計を行うことにより、転動体１５と保持器との間に生じる集中荷重が抑制され、波型プレス保持器２０の破損を防止できる。
【００２９】
なお、本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態における玉軸受の波型プレス保持器のポケット部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線に沿い、ポケットの片側のみの断面図。
【図２】同実施形態の波型プレス保持器のポケットと転動体との接触状態を示す図。
【図３】同実施形態の玉軸受の正面図。
【図４】本発明の第１の実施形態における波型プレス保持器と転動体との接触荷重と従来の波型プレス保持器と転動体との接触荷重との数値解析結果を示すグラフ図。
【図５】従来の玉軸受の一部切欠した斜視図。
【図６】従来の玉軸受の保持器のポケット部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ線に沿い、ポケットの片側のみの断面図。
【図７】従来の玉軸受の外輪を固定し、内輪にラジアル荷重、アキシアル荷重が負荷された玉軸受がミスアライメントを生じている様子を示す縦断側面図。
【符号の説明】
【００３１】
１１…外輪軌道、１２…外輪、１３…内輪軌道、１４…内輪、１５…転動体、２０…波型プレス保持器、２１…ポケット、２１ａ…内周面、２１ｃ…ポケット端縁部
【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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