(57)【要約】【課題】  保持器１８と玉５との滑り接触部分の潤滑を十分に確保して、玉軸受の振動と騒音とを低減する。【解決手段】  各ポケット８の開口周縁部に面取り１７を施す。この面取り１７を、断面形状が円弧形である曲面とし、この面取り１７の断面形状の曲率半径を、上記玉５の外径の１〜２０％とする。この構成により、上記転がり接触部に潤滑油を取り込み易くして、上記課題を解決する。【選択図】  図１
2004162921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の転動体を転動自在に保持すべく、全体を円環状に形成され、円周方向複数個所にポケットが設けられている転がり軸受用保持器に於いて、少なくとも上記各ポケットの開口周縁部の一部に面取りが施されている事を特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項２】
転動体が玉であり、面取りが断面形状が円弧形である曲面であり、この面取りの断面形状の曲率半径が上記玉の外径の１〜２０％である、請求項１に記載した転がり軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種回転機械装置に使用される転がり軸受を構成する保持器の改良に関し、この保持器と転動体との滑り接触部分の潤滑を十分に確保して、転がり軸受の振動と騒音とを低減する転がり軸受用保持器の実現を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
各種回転機械装置の軸受部等、各種回転部分を支持する為の転がり軸受として、例えば図６に示す様な玉軸受が広く使用されている。この玉軸受は、外周面に内輪軌道１を有する内輪２と内周面に外輪軌道３を有する外輪４とを互いに同心に配置し、上記内輪軌道１と外輪軌道３との間に複数個の玉５、５を転動自在に設けて成る。図示の例の場合、上記内輪軌道１と外輪軌道３とは、共に深溝型としている。又、上記複数個の玉５、５は、保持器６に設けたポケット８、８内に、転動自在に保持している。
【０００３】
上記図６に示した玉軸受を構成する保持器６は、波形プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれが金属板材をプレス成形する事により得られる、波形で円環状に形成された１対の素子９、９を組み合わせて成る。これら両素子９、９は、それぞれの円周方向複数箇所に、ポケット８、８を構成する為の凹部８ａ、８ａを形成している。そして、この１対の素子９、９同士を上記凹部８ａ、８ａから外れた部分で突き合わせ、これら各部分を複数のリベット１０により結合固定して、円環状で円周方向複数箇所にポケット８、８を有する保持器６としている。上記各凹部８ａ、８ａの内面中間部は、上記各玉５、５の外面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する、断面円弧状の保持凹面１１としている。この為、１対の素子９、９を突き合わせると、上記凹部８ａ、８ａが組み合わされてポケット８、８を構成する。
【０００４】
又、図７に示した、冠型保持器と呼ばれる保持器６ａは、合成樹脂等により造られた円環状の主部７の円周方向複数箇所に、玉５、５（図６）を転動自在に保持するポケット８、８を設けている。この様な冠型の保持器６ａの場合、上記各ポケット８、８は、上記主部７に互いに間隔をあけて配置された１対の弾性片１２、１２の片側面と、上記主部７の軸方向（図７の上下方向）片面（図７の上面）でこの１対の弾性片１２、１２の間部分に設けられた球面状の凹面部１３、１３とから構成される。この凹面部１３、１３の曲率半径は、上記玉５の外面の曲率半径よりも僅かに大きい。これら弾性片１２、１２の片側面と凹面部１３、１３とが保持凹面を構成する。
【０００５】
玉軸受を組み立てる場合には上記各玉５、５を、各ポケット８、８を構成する１対ずつの弾性片１２、１２の先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げつつ、これら１対の弾性片１２、１２の間に押し込む。上記保持器６ａは、この様にして上記各ポケット８、８内に玉５、５を抱き込む事により、これら各玉５、５を、前記内輪軌道１と外輪軌道３（図６）との間に、転動自在に保持する。
【０００６】
前述した保持器６或は上述した保持器６ａを備えた玉軸受の使用時には、上記複数個の玉５、５の転動に伴って、上記内輪２と外輪４との相対回転を自在とする。この際上記複数の玉５、５は、自転しつつ上記内輪２の周囲を公転する。又、上記保持器６、６ａは、上記玉５、５の公転速度と同じ速度で、上記内輪２の周囲を回転する。
【０００７】
上記内輪２の外周面と外輪４の内周面との間部分には、グリースその他の潤滑油等の潤滑剤を充填若しくは連続的に供給して、上記相対回転が円滑に行なわれる様にする。そして、玉軸受に振動や騒音が生じない様にすると共に、焼き付き等の故障を防止する。尚、一部の玉軸受では、シール板やシールド板等の密封部材により、内輪２外周面と外輪４内周面との間の空間の両端開口を塞ぎ、この空間から潤滑剤が漏洩したり、或はこの空間内に塵芥等の異物が進入するのを防止する場合もある。但し、前記図６にはこの様な密封部材を持たない玉軸受を示している。
【０００８】
上述した様な保持器６、６ａを組み込んだ玉軸受の場合、必要量の潤滑剤を充填若しくは供給しても、この保持器６、６ａに振動が誘発され、当該保持器６、６ａを組み込んだ玉軸受に、保持器音と呼ばれる騒音や振動が発生する場合がある。この様な保持器６、６ａの振動は、保持器６、６ａの玉５、５に対する動き量が大きい事に起因して、転動体である玉５、５と保持器６、６ａとの間の滑り摩擦に基づいて発生する。この様な保持器音の発生を抑える為に従来から、ポケット８、８の内面と玉５、５の転動面との間の隙間を小さくして、玉５、５に対する保持器６、６ａの動き量を小さくし、保持器音の発生を抑える事が行なわれている。
【０００９】
しかしながら、単に玉５、５に対する保持器６、６ａの動き量を小さくしただけでは、上記保持器６、６ａのポケット８、８の内周面形状に起因して保持器音が発生する。この理由に就いて、図８〜９により説明する。保持器６、６ａのポケット８の開口周縁部１４、１４には、図８〜９に示す様に、鋭い（曲率が大きい）角部１５、１５が存在し、この角部１５、１５部分が潤滑剤の流れに対する抵抗となる。即ち、金属板をプレス成形する事により造る波形の保持器６も、或は合成樹脂を射出成形する事により造る冠型の保持器６ａも、上記各ポケット８、８の開口周縁部には、バリ等による鋭いエッヂが存在する為、上記各角部１５、１５の曲率は非常に大きい。
【００１０】
従って、保持器音を抑制すべくポケット８の内面と玉５の転動面との間の隙間を小さくすると、玉５の転動面と保持凹面１１（図６に示した保持器６の場合。図７に示した保持器６ａに於いては弾性片１２、１２の片側面及び凹面部１３部分。）との間の隙間１６に潤滑剤が流入しにくくなる。即ち、上記玉５の転動に伴って周囲空間からこの隙間１６内に入り込もうとする潤滑剤は、上記各角部１５、１５に掻き取られて、上記隙間１６内に入り込みにくくなる。この為、上記保持凹面１１と玉５の転動面との間の隙間１６に十分な量の潤滑剤が取り込まれなくなって、保持器６、６ａと玉５、５との滑り接触部分の摩擦振動を十分に抑制できなくなり、振動や騒音を誘発する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、保持器と転動体との滑り接触部分の潤滑を十分に確保して、転がり軸受の振動と騒音とを低減できる転がり軸受用保持器を実現すべく考えたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の転がり軸受用保持器は、前述した従来の転がり軸受用保持器と同様に、複数の転動体を転動自在に保持すべく、全体を円環状に形成され、円周方向複数個所にポケットが設けられている。
特に、本発明の転がり軸受用保持器に於いては、少なくとも上記各ポケットの開口周縁部の一部に面取りが施されている。
【発明の効果】
【００１３】
上述の様に構成される本発明の転がり軸受用保持器が、複数の転動体を転動自在に保持する際の作用自体は、前述した従来の転がり軸受用保持器の場合と同様である。
特に、本発明の転がり軸受用保持器の場合には、潤滑剤がポケットの内面と転動体の転動面との間の隙間に取り込まれ易くなり、転動体の転動面と保持器のポケットの内周面との滑り接触部分の潤滑状態が良好になる。即ち、各ポケットの開口周縁部に形成された面取りの存在に基づき、ポケット内部に潤滑剤が流入するのが妨げられず、上記潤滑剤がポケット内部に流入し易くなる。この為、保持器音と呼ばれる振動・騒音が発生しにくくなる。
この結果、本発明の転がり軸受用保持器を用いて構成した転がり軸受は、保持器音の発生が抑制され、低振動、低騒音の転がり軸受を得られる。更に、本発明の転がり軸受用保持器の場合、転動体の転動面と保持器のポケットの内周面との滑り接触部分の摩擦が低減する為、保持器の耐摩耗性の向上も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施する場合に好ましくは、転動体を玉とし、面取りを断面形状が円弧形である曲面とし、この面取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の１〜２０％とする。
更に好ましくは、上記面取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の２〜１６％とする。より好ましくは、上記面取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の５〜１５％とする。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１を示している。本実施例は、本発明を前記図７に示した冠型保持器に適用したものである。この保持器１８は、前述した従来の保持器６ａ（図７）と同様に、合成樹脂製で円環状の主部７と、この主部７の円周方向複数個所に設けられ、その内側に転動体である玉５を１個ずつ転動自在に保持する複数個のポケット８とを備えている。各ポケット８は、上記主部７に互いに間隔をあけて配置された１対の弾性片１２、１２（図７参照）と、上記主部７の軸方向片面（図１の上面）でこの１対の弾性片１２、１２の間部分に設けられた凹面部１３とから構成している。これら凹面部１３及び各弾性片１２の片側面は、当該保持器１８が保持すべき玉５の転動面の曲率半径ｒよりも僅かに大きい曲率半径Ｒ13を有する球状凹面としている。これら凹面部１３及び１対の弾性片１２、１２の片側面が、上記玉５を転動自在に保持する為の保持凹面を構成する。更に、本実施例の保持器１８の場合には、図１に一点鎖線で囲んで示した、各ポケット８の開口周縁部１４、１４に、バレル加工等により、断面円弧状の面取り１７、１７を、上記開口周縁部１４、１４の全長に亙って施している。
【００１６】
上述の様に構成される本実施例の転がり軸受用保持器が、複数の玉５を転動自在に保持する際の作用自体は、前述した従来の転がり軸受用保持器の場合と同様である。特に、本実施例の転がり軸受用保持器の場合には、上記玉５の転動に伴って周囲空間からこの玉５の転動面と１対の弾性片１２、１２の片側面及び凹面部１３との間の隙間１６内に入り込もうとする潤滑剤が、上記開口周縁部１４、１４部分であまり掻き取られる事なく、上記隙間１６内に効率良く入り込む。この為、上記１対の弾性片１２、１２の片側面及び凹面部１３と玉５の転動面との間の隙間１６に十分な量の潤滑剤が取り込まれ、しかもこの隙間１６内に潤滑剤を長時間に亙り保持できる。この結果、保持器１８と玉５との滑り接触部分の摩擦振動を十分に抑制できて、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
【実施例２】
【００１７】
図２は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、保持器１８ａにポケット８を構成すべく、主部７に互いに間隔をあけて配置した１対の弾性片１２、１２の間部分に設けた凹面部１３の両側部分（各ポケット８の底部）に、それぞれ面取り１７ａ、１７ａを設けている。この様な本実施例の場合も、これら各面取り１７ａ、１７ａを通じて玉の転動面とポケット８の凹面部１３との間の隙間内に潤滑剤が効率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
【実施例３】
【００１８】
図３は、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、ポケット８の両端開口部に円筒部１９、１９を形成し、これら各円筒部１９、１９の内端縁と、上記ポケット８の中央部に形成した球面状の凹面部１３の両端縁とを、それぞれ面取り１７ｂ、１７ｂにより連続させている。これら各面取り１７ｂ、１７ｂを設けたポケット８を有する保持器１８ｂは、合成樹脂の射出成形により形成する。上記各面取り１７ｂ、１７ｂは、この射出成形時に形成するが、場合によっては、射出成形後、バレル加工により、上記各面取り１７ｂ、１７ｂを形成しても良い。更には、射出成形時に形成した面取り１７ｂ、１７ｂの形状を、バレル加工により仕上げる事もできる。
【００１９】
何れにしても上記各面取り１７ｂ、１７ｂは、それぞれ断面形状が円弧形である曲面とする。そして、これら各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径を、上記ポケット８に保持した玉５の外径の１〜２０％とする。更に好ましくは、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の２〜１６％とし、より好ましくは、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の５〜１５％とする。この様な本実施例の場合も、上記各面取り１７ｂ、１７ｂを通じて玉５の転動面とポケット８の凹面部１３との間の隙間１６内に潤滑剤が効率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
【実施例４】
【００２０】
図４は、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合には、ポケット８の両端開口部に、このポケット８の開口周縁部に向かうに従って内径が大きくなる摺鉢状の傾斜面２０、２０を形成し、これら各傾斜面２０、２０の内端縁と、上記ポケット８の中央部に形成した球面状の凹面部１３の両端縁とを、それぞれ面取り１７ｃ、１７ｃにより連続させている。これら各面取り１７ｃ、１７ｃを設けたポケット８を有する保持器１８ｃは、上述した実施例３の場合と同様に、合成樹脂の射出成形により形成する。上記各面取り１７ｃ、１７ｃは、この射出成形時に形成するが、場合によっては、射出成形後、バレル加工により、上記各面取り１７ｃ、１７ｃを形成しても良い。更には、射出成形時に形成した面取り１７ｃ、１７ｃの形状を、バレル加工により仕上げる事もできる。
【００２１】
何れにしても上記各面取り１７ｃ、１７ｃは、それぞれ断面形状が円弧形である曲面とする。そして、これら各面取り１７ｃ、１７ｃの断面形状の曲率半径を、上記ポケット８に保持した玉５の外径の１〜２０％とする。更に好ましくは、上記各面取り１７ｃ、１７ｃの断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の２〜１６％とし、より好ましくは、上記各面取り１７ｃ、１７ｃの断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の５〜１５％とする。この様な本実施例の場合も、上記各面取り１７ｃ、１７ｃを通じて玉５の転動面とポケット８の保持凹面１３との間の隙間１６内に潤滑剤が効率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
【実施例５】
【００２２】
本発明の効果を確認する為、本発明者が行なった第一、第二の実験に就いて説明する。先ず、第一の実験を行なうに当り、図７に示す様な冠型の保持器６ａを、ポリアミド６６により射出成形し、射出成形したままでポケット８の開口周縁部に角部が存在するもの１種類（比較例）と、バレル加工により図１に示す様な面取り１７、１７を形成したもの５種類（実施例１〜５）と、切削加工により図２に示す様な面取り１７ａ、１７ａを形成したもの１種類（実施例６）との、７種類の試料を用意した。各試料は、それぞれ同じものを１０個又は２０個用意し、それぞれを玉軸受中に組み込んで運転し、保持器音の発生の有無を観察した。尚、実施例６の様な面取り１７ａ、１７ａを工業的に形成する場合は、切削によらず、射出成形時に形成する。
【００２３】
尚、実施例１〜５に関するバレル加工の条件、並びに総ての試料に関する運転条件は、次の通りである。
(1) バレル加工の条件
共通する条件
３mmの三角形のアルミナ粒子を砥粒として使用し、回転式バレル又は遊星旋回式バレル加工機により加工。
実施例ごとに異なる条件
実施例１：加工時間＝１時間
実施例２：加工時間＝５時間
実施例３：加工時間＝１２時間
実施例４：加工時間＝４８時間
実施例５：加工時間＝７２時間
(2) 玉軸受の運転条件
潤滑条件：グリース充填
回転速度：４０００r.p.m.
ラジアル荷重：１００kgf 
雰囲気温度：０℃
【００２４】
上記した条件で保持器音の発生の有無を観察したところ、比較例に関しては、１０個の試料全部に就いて保持器音の発生が観察された。又、実施例１〜５に関しては、それぞれ２０個ずつの試料全部に就いて、保持器音の発生が観察されなかった。更に、実施例６に関しては、１０個の試料全部に就いて、保持器音の発生が観察されなかった。そして、これらの実験により、本発明が保持器音の低減に効果がある事が確認された。
【００２５】
次に、面取りの曲率半径が保持器音の発生に及ぼす影響に就いて知る為に行なった、第二の実験に就いて説明する。
この第二の実験は、図３に示した実施例３の様な保持器１８ｂを使用し、玉５の外径（直径）に対する面取り１７ｂ、１７ｂの曲率半径の割合を種々変化させて、この割合が運転時に発生する保持器音に及ぼす影響に就いて測定した。試験条件は次の通りである。
(1) 使用した軸受：呼び番号が６２０２である深溝型玉軸受（外径３５mm、内径１５mm、幅１１mm）
使用した保持器：外径２５．５mm、内径２１．５mm、幅５．８０mmで、玉案内される冠型保持器
凹面部１３の中心角θ（図３参照）：４６度
(2) 運転条件
潤滑条件：動粘度が１００cst のエーテルウレア系グリースを、充填可能な空間に、容積割合で４０％充填
回転速度：４０００r.p.m.
ラジアル荷重：１００kgf 
スラスト荷重：５０kgf 
雰囲気温湿度：０℃、２０％
【００２６】
上述した条件で、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの曲率半径と運転時に発生する保持器音の大きさとの関係を求めたところ、図５に示す様な結果を得られた。この図５に於いて、横軸は上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径と上記ポケット８に保持した玉５の外径との比率を、縦軸は図７に示す様な従来の保持器６ａを用いて構成された玉軸受が発生する騒音レベルを０ｄＢとして、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの曲率半径を変化させた保持器を用いた時の玉軸受の騒音レベルの差を、それぞれ表している。
この図５から明らかな通り、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径を、上記ポケット８に保持した玉５の外径の１％以上とすれば、一応保持器音を低減させる効果を得られる。更に好ましくは、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の２〜１６％とすれば、保持器音の低減効果が顕著になる。より好ましくは、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の４〜１５％とすれば、上記保持器音の低減効果が、より一層顕著になる。
【００２７】
尚、上記曲率半径の違いは、保持器音の大きさに影響する他、加工性にも影響する。即ち、下限側の規制は、金型加工の容易性につながり、上限側の規制は、バレル加工時間の節約により、加工コストの節減につながる。又、上記各面取り１７ｂ、１７ｂ部分を所望の曲率半径とする為の加工方法は、従来から知られている何れの加工方法を採用しても良い。但し、合成樹脂製保持器の場合には、加工コストの面から、金型で加工するのが好ましい。又、金属製保持器の場合には、やはり加工コストの面からバレル加工により加工する事が好ましい。尚、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径が、上記ポケット８に保持した玉５の外径の２０％よりも大きくなると、玉５の保持力が弱くなり、保持器の動き量が大きくなったり、玉５がポケット８から抜けたりする弊害が生じる。この為、上記曲率半径が玉５の外径の２０％を越えるものは、正常な軸受の運転を可能とする保持器としては不適当で、この様な保持器を組み込んだ転がり軸受の設計は困難である。従って、上記曲率半径は、玉５の外径の２０％以下とする必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
尚、上述の各実施例は、本発明を玉軸受を構成する冠型の保持器に適用した例に就いて説明した。但し、本発明は、上記玉軸受用の冠型保持器に限らず、転がり軸受用の保持器であれば、波形保持器、更にはころ軸受用の保持器等にも適用する事ができる。又、本発明は、転動体に対する保持器の変位量を僅小にする為、転動面とポケット内面との間の隙間を僅小にした構造は勿論、この隙間が通常の寸法を有する構造でも効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１を示す、保持器の一部を玉を保持した状態で示す拡大断面図。
【図２】同実施例２を示す、保持器の部分拡大斜視図。
【図３】同実施例３を示す、保持器の拡大断面図。
【図４】同実施例４を示す、保持器の拡大断面図。
【図５】面取りの曲率半径と運転時に発生する保持器音の大きさとの関係を示す線図。
【図６】従来から知られている玉軸受の１例を示す部分切断斜視図。
【図７】従来から知られている保持器の別例を示す斜視図。
【図８】図６に示した保持器に玉を保持した状態を示す拡大断面図。
【図９】図７に示した保持器に玉を保持した状態を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１    内輪軌道
２    内輪
３    外輪軌道
４    外輪
５    玉
６、６ａ  保持器
７    主部
８    ポケット
８ａ  凹部
９    素子
１０    リベット
１１    保持凹面
１２    弾性片
１３    凹面部
１４    開口周縁部
１５    角部
１６    隙間
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  面取り
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  保持器
１９  円筒部
２０  傾斜面
【図１】
2004162921.tif 000003
【図２】
2004162921.tif 000004
【図３】
2004162921.tif 000005
【図４】
2004162921.tif 000006
【図５】
2004162921.tif 000007
【図６】
2004162921.tif 000008
【図７】
2004162921.tif 000009
【図８】
2004162921.tif 000010
【図９】
2004162921.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月5日(2004.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、これら各転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、この保持器は、全体を円環状に形成され、円周方向複数個所にポケットが設けられているものである転がり軸受に於いて、これら各ポケットの両端開口部に円筒部が形成されており、これら各円筒部の内端縁と、これら各ポケットの中央部に形成した球面状の凹面部の両端縁とを、それぞれ面取りにより連続させている事を特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、これら各転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、この保持器は、全体を円環状に形成され、円周方向複数個所にポケットが設けられているものである転がり軸受に於いて、これら各ポケットの両端開口部に、これら各ポケットの開口周縁部に向かうに従って内径が大きくなる摺鉢状の傾斜面が形成されており、これら各傾斜面の内端縁と、上記各ポケットの中央部に形成した球面状の凹面部の両端縁とを、それぞれ面取りにより連続させている事を特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
転動体が玉であり、保持器の径方向に関する位置決めは、この玉との係合に基づく玉案内により図られており、面取りが断面形状が円弧形である曲面であり、この面取りの断面形状の曲率半径が上記玉の外径の１〜２０％である、請求項１〜２の何れかに記載した転がり軸受。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種回転機械装置に使用される転がり軸受の改良に関し、保持器と転動体との滑り接触部分の潤滑を十分に確保して、転がり軸受の振動と騒音とを低減できる転がり軸受の実現を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
各種回転機械装置の軸受部等、各種回転部分を支持する為の転がり軸受として、例えば図４に示す様な玉軸受が広く使用されている。この玉軸受は、外周面に内輪軌道１を有する内輪２と内周面に外輪軌道３を有する外輪４とを互いに同心に配置し、上記内輪軌道１と外輪軌道３との間に複数個の玉５、５を転動自在に設けて成る。図示の例の場合、上記内輪軌道１と外輪軌道３とは、共に深溝型としている。又、上記複数個の玉５、５は、保持器６に設けたポケット８、８内に、転動自在に保持している。
【０００３】
上記図４に示した玉軸受を構成する保持器６は、波形プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれが金属板材をプレス成形する事により得られる、波形で円環状に形成された１対の素子９、９を組み合わせて成る。これら両素子９、９は、それぞれの円周方向複数箇所に、ポケット８、８を構成する為の凹部８ａ、８ａを形成している。そして、この１対の素子９、９同士を上記凹部８ａ、８ａから外れた部分で突き合わせ、これら各部分を複数のリベット１０により結合固定して、円環状で円周方向複数箇所にポケット８、８を有する保持器６としている。上記各凹部８ａ、８ａの内面中間部は、上記各玉５、５の外面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する、断面円弧状の保持凹面１１としている。この為、１対の素子９、９を突き合わせると、上記凹部８ａ、８ａが組み合わされてポケット８、８を構成する。
【０００４】
又、図５に示した、冠型保持器と呼ばれる保持器６ａは、合成樹脂等により造られた円環状の主部７の円周方向複数箇所に、玉５、５（図４参照）を転動自在に保持するポケット８、８を設けている。この様な冠型の保持器６ａの場合、上記各ポケット８、８は、上記主部７に互いに間隔をあけて配置された１対の弾性片１２、１２の片側面と、上記主部７の軸方向（図５の上下方向）片面（図５の上面）でこの１対の弾性片１２、１２の間部分に設けられた球面状の凹面部１３、１３とから構成される。この凹面部１３、１３の曲率半径は、上記玉５の外面の曲率半径よりも僅かに大きい。これら弾性片１２、１２の片側面と凹面部１３、１３とが保持凹面を構成する。
【０００５】
玉軸受を組み立てる場合には上記各玉５、５を、各ポケット８、８を構成する１対ずつの弾性片１２、１２の先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げつつ、これら１対の弾性片１２、１２の間に押し込む。上記保持器６ａは、この様にして上記各ポケット８、８内に玉５、５を抱き込む事により、これら各玉５、５を、前記内輪軌道１と外輪軌道３（図４参照）との間に、転動自在に保持する。
【０００６】
前述した保持器６或は上述した保持器６ａを備えた玉軸受の使用時には、上記複数個の玉５、５の転動に伴って、上記内輪２と外輪４との相対回転を自在とする。この相対回転の際、上記複数の玉５、５は、自転しつつ上記内輪２の周囲を公転する。又、上記保持器６、６ａは、上記玉５、５の公転速度と同じ速度で、上記内輪２の周囲を回転する。
【０００７】
上記内輪２の外周面と外輪４の内周面との間部分には、グリースその他の潤滑油等の潤滑剤を充填若しくは連続的に供給して、上記相対回転が円滑に行なわれる様にする。そして、玉軸受に振動や騒音が生じない様にすると共に、焼き付き等の故障を防止する。尚、一部の玉軸受では、シール板やシールド板等の密封部材により、上記内輪２の外周面と外輪４の内周面との間の空間の両端開口を塞ぎ、この空間から潤滑剤が漏洩したり、或はこの空間内に塵芥等の異物が進入するのを防止する場合もある。但し、前記図４にはこの様な密封部材を持たない玉軸受を示している。
【０００８】
上述した様な保持器６、６ａを組み込んだ玉軸受の場合、必要量の潤滑剤を充填若しくは供給しても、この保持器６、６ａに振動が誘発され、当該保持器６、６ａを組み込んだ玉軸受に、保持器音と呼ばれる騒音や振動が発生する場合がある。この様な保持器６、６ａの振動は、保持器６、６ａの玉５、５に対する動き量が大きい事に起因して、転動体である玉５、５と保持器６、６ａとの間の滑り摩擦に基づいて発生する。この様な保持器音の発生を抑える為に従来から、ポケット８、８の内面と玉５、５の転動面との間の隙間を小さくして、玉５、５に対する保持器６、６ａの動き量を小さくし、保持器音の発生を抑える事が行なわれている。
【０００９】
しかしながら、単に玉５、５に対する保持器６、６ａの動き量を小さくしただけでは、上記保持器６、６ａのポケット８、８の内周面形状に起因して保持器音が発生する。この理由に就いて、図６〜７により説明する。保持器６、６ａのポケット８の開口周縁部１４、１４には、図６〜７に示す様に、鋭い（曲率が大きい）角部１５、１５が存在し、この角部１５、１５部分が潤滑剤の流れに対する抵抗となる。即ち、金属板をプレス成形する事により造る波形の保持器６も、或は合成樹脂を射出成形する事により造る冠型の保持器６ａも、上記各ポケット８、８の開口周縁部１４、１４には、バリ等による鋭いエッヂが存在する為、上記各角部１５、１５の曲率は非常に大きい。
【００１０】
従って、保持器音を抑制すべくポケット８の内面と玉５の転動面との間の隙間を小さくすると、玉５の転動面と保持凹面１１（図４に示した保持器６の場合。図５に示した保持器６ａに於いては弾性片１２、１２の片側面及び凹面部１３部分。）との間の隙間１６に潤滑剤が流入しにくくなる。即ち、上記玉５の転動に伴って周囲空間からこの隙間１６内に入り込もうとする潤滑剤は、上記各角部１５、１５に掻き取られて、上記隙間１６内に入り込みにくくなる。この為、上記保持凹面１１と玉５の転動面との間の隙間１６に十分な量の潤滑剤が取り込まれなくなって、保持器６、６ａと玉５、５との滑り接触部分の摩擦振動を十分に抑制できなくなり、振動や騒音を誘発する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、保持器と転動体との滑り接触部分の潤滑を十分に確保して、転がり軸受の振動と騒音とを低減すべく考えたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の転がり軸受は何れも、前述した従来の転がり軸受と同様に、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、これら各転動体を転動自在に保持する保持器とを備える。そして、この保持器は、複数の転動体を転動自在に保持すべく、全体を円環状に形成され、円周方向複数個所にポケットが設けられている。
特に、請求項１に記載した転がり軸受に於いては、上記各ポケットの両端開口部に円筒部が形成されており、これら各円筒部の内端縁と、これら各ポケットの中央部に形成した球面状の凹面部の両端縁とを、それぞれ面取りにより連続させている。
又、請求項２に記載した転がり軸受に於いては、上記各ポケットの両端開口部に、これら各ポケットの開口周縁部に向かうに従って内径が大きくなる摺鉢状の傾斜面が形成されており、これら各傾斜面の内端縁と、上記各ポケットの中央部に形成した球面状の凹面部の両端縁とを、それぞれ面取りにより連続させている。
【発明の効果】
【００１３】
上述の様に構成される本発明の転がり軸受に組み込まれた保持器が、複数の転動体を転動自在に保持する際の作用自体は、前述した従来の転がり軸受に組み込まれた保持器の場合と同様である。
特に、本発明の転がり軸受の場合には、潤滑剤がポケットの内面と転動体の転動面との間の隙間に取り込まれ易くなり、転動体の転動面と保持器のポケットの内周面との滑り接触部分の潤滑状態が良好になる。即ち、各ポケットの開口周縁部に形成された面取りの存在に基づき、ポケット内部に潤滑剤が流入するのが妨げられず、上記潤滑剤がポケット内部に流入し易くなる。この為、保持器音と呼ばれる振動・騒音が発生しにくくなる。
この結果、本発明の転がり軸受は、保持器音の発生が抑制され、低振動、低騒音の転がり軸受を得られる。更に、本発明の転がり軸受の場合、転動体の転動面と保持器のポケットの内周面との滑り接触部分の摩擦が低減する為、保持器の耐摩耗性の向上も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施する場合に好ましくは、転動体を玉とし、保持器の径方向に関する位置決めを、この玉との係合に基づく玉案内により図る。又、面取りを断面形状が円弧形である曲面とし、この面取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の１〜２０％とする。
更に好ましくは、上記面取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の２〜１６％とする。より好ましくは、上記面取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の５〜１５％とする。
【実施例１】
【００１５】
図１は、請求項１、３に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例は、本発明を前記図５に示した冠型保持器に適用したものである。この保持器１８は、前述した従来の保持器６ａ（図５参照）と同様に、合成樹脂製で円環状の主部７と、この主部７の円周方向複数個所に設けられ、その内側に転動体である玉５を１個ずつ転動自在に保持する複数個のポケット８とを備えている。これら各ポケット８は、上記主部７に互いに間隔をあけて配置された１対の弾性片１２、１２（図５参照）と、上記主部７の軸方向片面（図１の上面）でこの１対の弾性片１２、１２の間部分に設けられた凹面部１３とから構成している。これら凹面部１３及び各弾性片１２の片側面は、当該保持器１８が保持すべき玉５の転動面の曲率半径ｒよりも僅かに大きい曲率半径Ｒ13を有する球状凹面としている。これら凹面部１３及び１対の弾性片１２、１２の片側面が、上記玉５を転動自在に保持する為の保持凹面を構成する。更に、本実施例の保持器１８の場合には、上記各ポケット８の両端開口部に円筒部１９、１９を形成し、これら各円筒部１９、１９の内端縁と、これら各ポケット８の中央部に形成した球面状の凹面部１３の両端縁とを、それぞれ面取り１７、１７により連続させている。これら各面取り１７、１７を設けたポケット８を有する保持器１８は、合成樹脂の射出成形により形成する。これら各面取り１７、１７は、この射出成形時に形成するが、場合によっては、射出成形後、バレル加工により、これら各面取り１７、１７を形成しても良い。更には、射出成形時に形成した面取り１７、１７の形状を、バレル加工により仕上げる事もできる。
【００１６】
上述の様に構成される保持器を組み込んだ本実施例の転がり軸受で、この保持器が、複数の玉５を転動自在に保持する際の作用自体は、前述した従来の転がり軸受に組み込んだ保持器の場合と同様である。特に、本実施例の転がり軸受に組み込んだ保持器の場合には、上記玉５の転動に伴って周囲空間からこの玉５の転動面と１対の弾性片１２、１２の片側面及び凹面部１３との間の隙間１６内に入り込もうとする潤滑剤が、開口周縁部１４、１４部分であまり掻き取られる事なく、上記隙間１６内に効率良く入り込む。この為、上記１対の弾性片１２、１２の片側面及び凹面部１３と玉５の転動面との間の隙間１６に十分な量の潤滑剤が取り込まれ、しかもこの隙間１６内に潤滑剤を長時間に亙り保持できる。この結果、保持器１８と玉５との滑り接触部分の摩擦振動を十分に抑制できて、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
何れにしても上記各面取り１７、１７は、それぞれ断面形状が円弧形である曲面とする。そして、これら各面取り１７、１７の断面形状の曲率半径を、上記ポケット８に保持した玉５の外径の１〜２０％とする。更に好ましくは、上記各面取り１７、１７の断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の２〜１６％とし、より好ましくは、上記各面取り１７、１７の断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の５〜１５％とする。この様な本実施例の場合、上述の様に上記各面取り１７、１７を通じて玉５の転動面とポケット８の凹面部１３との間の隙間１６内に潤滑剤が効率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
【実施例２】
【００１７】
図２は、請求項２、３に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、ポケット８の両端開口部に、このポケット８の開口周縁部に向かうに従って内径が大きくなる摺鉢状の傾斜面２０、２０を形成し、これら各傾斜面２０、２０の内端縁と、上記ポケット８の中央部に形成した球面状の凹面部１３の両端縁とを、それぞれ面取り１７ａ、１７ａにより連続させている。これら各面取り１７ａ、１７ａを設けたポケット８を有する保持器１８ａは、上述した実施例１の場合と同様に、合成樹脂の射出成形により形成する。上記各面取り１７ａ、１７ａは、この射出成形時に形成するが、場合によっては、射出成形後、バレル加工により、上記各面取り１７ａ、１７ａを形成しても良い。更には、射出成形時に形成した面取り１７ａ、１７ａの形状を、バレル加工により仕上げる事もできる。
何れにしても上記各面取り１７ａ、１７ａは、それぞれ断面形状が円弧形である曲面とする。そして、これら各面取り１７ａ、１７ａの断面形状の曲率半径を、上記ポケット８に保持した玉５の外径の１〜２０％とする。更に好ましくは、上記各面取り１７ａ、１７ａの断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の２〜１６％とし、より好ましくは、上記各面取り１７ａ、１７ａの断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の５〜１５％とする。この様な本実施例の場合も、上記各面取り１７ａ、１７ａを通じて玉５の転動面とポケット８の保持凹面１３との間の隙間１６内に潤滑剤が効率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【実施例３】
【００２５】
面取りの曲率半径が保持器音の発生に及ぼす影響に就いて知る為に行なった、実験に就いて説明する。
この実験は、図１に示した実施例１の様な保持器１８を使用し、玉５の外径（直径）に対する面取り１７、１７の曲率半径の割合を種々変化させて、この割合が運転時に発生する保持器音に及ぼす影響に就いて測定した。試験条件は次の通りである。
(1) 使用した軸受：呼び番号が６２０２である深溝型玉軸受（外径３５mm、内径１５mm、幅１１mm）
使用した保持器：外径２５．５mm、内径２１．５mm、幅５．８０mmで、玉案内される冠型保持器
凹面部１３の中心角θ（図１参照）：４６度
(2) 運転条件
潤滑条件：動粘度が１００cst のエーテルウレア系グリースを、充填可能な空間に、容積割合で４０％充填
回転速度：４０００r.p.m.
ラジアル荷重：１００kgf 
スラスト荷重：５０kgf 
雰囲気温湿度：０℃、２０％
【００２６】
上述した条件で、上記各面取り１７、１７の曲率半径と運転時に発生する保持器音の大きさとの関係を求めたところ、図３に示す様な結果を得られた。この図３に於いて、横軸は上記各面取り１７、１７の断面形状の曲率半径と上記ポケット８に保持した玉５の外径との比率を、縦軸は図５に示す様な従来の保持器６ａを用いて構成された玉軸受が発生する騒音レベルを０ｄＢとして、上記各面取り１７、１７の曲率半径を変化させた保持器を用いた時の玉軸受の騒音レベルの差を、それぞれ表している。
この図３から明らかな通り、上記各面取り１７、１７の断面形状の曲率半径を、上記ポケット８に保持した玉５の外径の１％以上とすれば、一応保持器音を低減させる効果を得られる。更に好ましくは、上記各面取り１７、１７の断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の２〜１６％とすれば、保持器音の低減効果が顕著になる。より好ましくは、上記各面取り１７、１７の断面形状の曲率半径を上記玉５の外径の４〜１５％とすれば、上記保持器音の低減効果が、より一層顕著になる。
【００２７】
尚、上記曲率半径の違いは、保持器音の大きさに影響する他、加工性にも影響する。即ち、下限側の規制は、金型加工の容易性につながり、上限側の規制は、バレル加工時間の節約により、加工コストの節減につながる。又、上記各面取り１７、１７部分を所望の曲率半径とする為の加工方法は、従来から知られている何れの加工方法を採用しても良い。但し、合成樹脂製保持器の場合には、加工コストの面から、金型で加工するのが好ましい。又、金属製保持器の場合には、やはり加工コストの面からバレル加工により加工する事が好ましい。尚、上記各面取り１７、１７の断面形状の曲率半径が、上記ポケット８に保持した玉５の外径の２０％よりも大きくなると、玉５の保持力が弱くなり、保持器の動き量が大きくなったり、玉５がポケット８から抜けたりする弊害が生じる。この為、上記曲率半径が玉５の外径の２０％を越えるものは、正常な軸受の運転を可能とする保持器としては不適当で、この様な保持器を組み込んだ転がり軸受の設計は困難である。従って、上記曲率半径は、玉５の外径の２０％以下とする必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
尚、上述の各実施例は、本発明を、冠型保持器を備えた玉軸受に適用した例に就いて説明した。但し、本発明は、上記冠型保持器を備えた玉軸受に限らず、保持器を備えた転がり軸受であれば、波形保持器を備えた玉軸受、更にはころ軸受にも適用する事ができる。又、本発明は、転動体に対する保持器の変位量を僅小にする為、転動面とポケット内面との間の隙間を僅小にした構造は勿論、この隙間が通常の寸法を有する構造でも効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１を示す、保持器の一部を玉を保持した状態で示す拡大断面図。
【図２】同実施例２を示す、図１と同様の図。
【図３】面取りの曲率半径と運転時に発生する保持器音の大きさとの関係を示す線図。
【図４】従来から知られている玉軸受の１例を示す部分切断斜視図。
【図５】従来から知られている保持器の別例を示す斜視図。
【図６】図４に示した保持器に玉を保持した状態を示す拡大断面図。
【図７】図５に示した保持器に玉を保持した状態を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１    内輪軌道
２    内輪
３    外輪軌道
４    外輪
５    玉
６、６ａ  保持器
７    主部
８    ポケット
８ａ  凹部
９    素子
１０    リベット
１１    保持凹面
１２    弾性片
１３    凹面部
１４    開口周縁部
１５    角部
１６    隙間
１７、１７ａ  面取り
１８、１８ａ  保持器
１９  円筒部
２０  傾斜面
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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