(57)【要約】【課題】玉及び保持器の動き量の低減を図ると共に、保持器ポケット面と玉、及び玉と内外輪軌道間の潤滑を良好にして極低温条件下における軸受の低騒音化及び耐久性の向上を図る。【解決手段】内輪１と外輪２との間に複数の玉３が冠形保持器１０を介して周方向に転動可能に配設された玉軸受において、前記冠形保持器１０は、前記玉３を保持するポケット１５の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄが該玉３の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも小さく、且つ軸方向に沿う断面形状における外径面が軸線と平行でない形状を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に転動可能に配設される複数の玉を周方向に略等間隔に保持するポケットを備えた玉軸受用冠型保持器において、
前記ポケットの中心を通るＰ．Ｃ．Ｄ（ピッチ円直径）が前記玉の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄ（ピッチ円直径）よりも小さく、且つ軸方向に沿う断面形状における外径面が軸線と平行でない形状を有することを特徴とする玉軸受用冠型保持器。
【請求項２】
内輪と外輪との間に転動可能に配設される複数の玉を周方向に略等間隔に保持するポケットを備えた玉軸受用冠型保持器において、
前記ポケットの中心を通るＰ．Ｃ．Ｄ（ピッチ円直径）が前記玉の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄ（ピッチ円直径）よりも大きく、且つ軸方向に沿う断面形状における内径面が軸線と平行でない形状を有することを特徴とする玉軸受用冠型保持器。
【請求項３】
内輪と外輪との間に複数の玉が冠形保持器を介して周方向に転動可能に配設された玉軸受において、
前記冠形保持器として、請求項１又は２記載の冠形保持器を用いたことを特徴とする玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エアコンファンモータ等の小型モータの回転支持部、或いは自動車用プーリ、ファン等の回転支持部に組み込まれる玉軸受の冠形保持器及び該保持器を備えた玉軸受に関し、特に、極低温条件下において使用するのに好適な玉軸受の冠形保持器及び該保持器を備えた玉軸受の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
玉軸受は、図９に示すように、内輪１と外輪２との間に複数の玉３が冠形保持器４を介して周方向に転動可能に配設されており、冠形保持器４には前記複数の玉３を周方向に略等間隔に保持するポケット５が設けられている。
ところで、自動車用エアコンファンモータ等の小型モータの回転支持部や自動車用プーリ、ファン等の回転支持部に組み込まれる玉軸受は極低温条件下（例えば−２０°Ｃ〜−４０°Ｃ）においても使用されることがあり、特に回転初期において玉、及び冠形保持器の振動が発生することがある。
【０００３】
これは、極低温条件下において、軸受に封入されるグリースの流動性が常温時に比して著しく低下し、冠形保持器のポケットと玉との潤滑が枯渇しやすくなるため、両者の摩擦により玉及び冠形保持器が振動するものと考えられている。
このような振動を防止する対策として、従来においては、次の二つが考えられている。
【０００４】
第１の対策は、グリースの温度特性（温度による粘度、ちょう度の変化）をコントロールし、極低温条件下においても、温度特性の変化しないグリースを封入する。
第２の対策は、玉及び冠形保持器の動き量を減らすため、図１０に示すように、冠型保持器４のポケット５と玉３との隙間を小さくする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１の対策では、流動性のよいグリースは軸受内部から外部への漏れや、高温時の潤滑性が問題となり、対策には限界がある。
一方、上記第２の対策では、冠型保持器４のポケット５と玉３との隙間を小さくして冠形保持器４及び玉３の動き量を抑制すると、軸受を回転した場合、図１０を参照して、自転（図中矢印で示す）する玉３に付着したグリースが保持器ポケットエッヂ全面において掻取られ、保持器ポケット５面と玉３、及び玉３と内外輪１，２軌道間の潤滑は望まれない。このため、保持器４に関しては摩擦による微小な振動が発生するとともに、玉３と内外輪１，２軌道溝間に関しては潤滑不良による耐久性に問題が生じる。
【０００６】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、玉及び保持器の動き量の低減を図るとともに、保持器ポケット面と玉、及び玉と内外輪軌道間の潤滑を良好とすることにより、極低温条件下における軸受の低騒音化及び耐久性の向上を図ることができる冠形保持器及び該保持器を備えた玉軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内輪と外輪との間に転動可能に配設される複数の玉を周方向に略等間隔に保持するポケットを備えた玉軸受用冠型保持器において、
前記ポケットの中心を通るＰ．Ｃ．Ｄ（ピッチ円直径）が前記玉の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄ（ピッチ円直径）よりも小さく、且つ軸方向に沿う断面形状における外径面が軸線と平行でない形状を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、内輪と外輪との間に転動可能に配設される複数の玉を周方向に略等間隔に保持するポケットを備えた玉軸受用冠型保持器において、
前記ポケットの中心を通るＰ．Ｃ．Ｄ（ピッチ円直径）が前記玉の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄ（ピッチ円直径）よりも大きく、且つ軸方向に沿う断面形状における内径面が軸線と平行でない形状を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、内輪と外輪との間に複数の玉が冠形保持器を介して周方向に転動可能に配設された玉軸受において、
前記冠形保持器として、請求項１又は２記載の冠形保持器を用いたことを特徴とする。
上記各構成によれば、冠形保持器のポケットの中心を通るＰ．Ｃ．Ｄと玉の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを違え、該保持器による玉の拘束を強くして玉及び前記保持器の動き量の低減を図るとともに、冠形保持器の軸方向に沿う断面形状における外径面又は内径面を軸線と平行でない形状とすることにより、前記拘束力を部分的に低減して保持器ポケットエッヂ全面による潤滑剤の掻取りを抑制し、これにより、保持器ポケット面と玉、及び玉と内外輪軌道間の潤滑を良好にして極低温条件下における軸受の低騒音化及び耐久性の向上を図る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である冠形保持器の軸方向に沿う断面形状を示す説明的断面図、図２〜図７は本発明の他の実施の形態を説明するための図である。
まず、本発明の第１の実施の形態である冠形保持器から説明すると、この冠形保持器１０は、図１に示すように、保持器ポケット１５の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを玉３の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも小さくし、且つ前記保持器１０の軸方向に沿う断面形状における外径面を軸線と平行でない形状にすべく、該外径面をポケット１５の爪側からポケット１５の底側の内径側に向かって斜めに切除している（網かけ部）。なお、図中の横線部は保持器ポケット１５による玉３の拘束力分布を簡易的に表示したものである。
【００１１】
したがって、保持器１０による玉３の拘束力はポケット１５の爪先端側で強くなり、保持器１０及び玉３の動き量が抑制される。また、保持器ポケット１５の爪先端付近で拘束力が強いことで玉３に付着したグリースが掻取られるが、拘束力の弱い保持器ポケット１５の底面側ではグリースの掻取りが抑制されて保持器ポケットエッヂ全面によるグリースの掻取りが防止され、これにより、玉３と保持器ポケット１５面の潤滑、及び内外輪１，２軌道溝と玉３との潤滑が良好となって、極低温条件下における軸受の低騒音化及び耐久性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本実施の形態では、保持器ポケット１５の爪先側で玉３を拘束しているが、低温時に比べ高温時に該爪先は膨張して玉３の拘束力が穏やかとなるため、例えば、高温時の耐久性に関しても優位性がある、
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施の形態である冠形保持器を説明する。
【００１３】
この冠形保持器２０は、保持器ポケット２５の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを玉３の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも小さくし、且つ前記保持器２０の軸方向に沿う断面形状における外径面を軸線と平行でない形状にすべく、該外径面をポケット２５の底側からポケット２５の爪側の内径側に向かって斜めに切除している（網かけ部）。なお、図中の横線部は保持器ポケット２５による玉３の拘束力分布を簡易的に表示したものである。この場合、保持器２０及び玉２の動きを抑制する拘束力はポケット２５底側が大きくなり、玉３に付着したグリースの掻取りは、ポケット２５の爪先側が抑制される。
【００１４】
また、本実施の形態では、保持器２０による玉３の拘束がポケット２５の底面付近で強くなるため、温度特性による拘束力の変化が少なく、広い温度領域での使用が可能である。また、保持器２０の組込み性にも優位性がある。その他の  作用効果については上記第１の実施の形態と同様であるので省略する。
次に、図３を参照して、本発明の第３の実施の形態である冠形保持器を説明する。
【００１５】
この冠形保持器３０は、保持器ポケット３５の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを玉３の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも大きくし、且つ前記保持器３０の軸方向に沿う断面形状における内径面を軸線と平行でない形状にすべく、該内径面をポケット３５の爪側からポケット３５の底側の外径側に向かって斜めに切除している（網かけ部）。なお、図中の横線部は保持器ポケット３５による玉３の拘束力分布を簡易的に表示したものである。この場合、保持器３０及び玉３の動きを抑制する拘束力はポケット３５の爪側が大きくなり、玉３に付着したグリースの掻取りは、ポケット３５の底側が抑制される。作用効果については上記第１の実施の形態と同様であるので省略する。
【００１６】
次に、図４を参照して、本発明の第４の実施の形態である冠形保持器を説明する。
この冠形保持器４０は、保持器ポケット４５の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを玉３の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも大きくし、且つ前記保持器４０の軸方向に沿う断面形状における内径面を軸線と平行でない形状にすべく、該内径面をポケット４５の底側からポケット４５の爪側の外径側に向かって斜めに切除している（網かけ部）。なお、図中の横線部は保持器ポケット４５による玉３の拘束力分布を簡易的に表示したものである。この場合、保持器４０及び玉３の動きを抑制する拘束力はポケット４５底側が大きくなり、玉３に付着したグリースの掻取りは、ポケット４５爪先側が抑制される。作用効果については上記第１の実施の形態と同様であるので省略する。
【００１７】
上述した第１〜第４の実施の形態では、高速回転時の保持器の遠心膨張による玉の拘束力の変化に優位性の違いがある。第１及び第２の実施の形態は、高速回転時には保持器による玉の拘束力が弱くなり、第３及び第４の実施の形態は保持器による玉の拘束力が逆に強くなる。従って、高速回転時の保持器による玉の拘束力を必要とする場合は後者を、高速回転時の保持器の耐久性を必要とする場合には前者を選択するのが有効である、
次に、図５〜図７を参照して、保持器ポケットの中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを玉の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも小さくした場合の、保持器外径面の形状に関する変形例を、第５〜第７の実施の形態として説明する。なお、作用効果については、上記実施の形態と同様であるので省略する。また、保持器ポケットの中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを玉の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも大きくした場合でも同様の作用効果が得られる。
【００１８】
まず、図５を参照して、本発明の第５の実施の形態である冠形保持器を説明すると、この冠形保持器５０は、保持器ポケット５５の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを玉３の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも小さくし、且つ前記保持器５０の軸方向に沿う断面形状における外径面を軸線と平行でない形状にすべく、該外径面のポケット５５の爪先端部付近を残し、その他の部分を切除している（網かけ部）。なお、図中の横線部は保持器ポケット５５による玉３の拘束力分布を簡易的に表示したものである。この場合、保持器５０２及び玉３の動きを抑制する拘束力はポケット５５爪先端部のみ強くなり、且つその他の保持器外径面でのグリースの掻取りも抑制される。
【００１９】
次に、図６を参照して、本発明の第６の実施の形態である冠形保持器を説明する。
この冠形保持器６０は、保持器ポケット６５の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを玉３の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも小さくし、且つ前記保持器６０の軸方向に沿う断面形状における外径面を軸線と平行でない形状にすべく、保持器外径面のポケット６５の中心付近を円弧形状に切除した例である（網かけ部）。なお、図中の横線部は保持器ポケット６５による玉３の拘束力分布を簡易的に表示したものである。この場合、保持器６０及び玉３の動きを抑制する拘束力はポケット６５の爪先端部とポケット６５の底側で強くなり、且つポケット６５の中心付近でのグリースの掻取りも抑制される。
【００２０】
次に、図７を参照して、本発明の第７の実施の形態である冠形保持器を説明する。
この冠形保持器７０は、保持器ポケット７５の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄを玉３の中心を通るＰ．Ｃ．Ｄよりも小さくし、且つ前記保持器７０の軸方向に沿う断面形状における外径面を軸線と平行でない形状にすべく、該外径面のポケット７５先端及び底面付近を内径側に向かって切除した例である（網かけ部）。なお、図中の横線部は保持器ポケット７５による玉３の拘束力分布を簡易的に表示したものである。この場合、保持器７０及び玉３の動きを抑制する拘束力はポケット７５中心付近で強くなり、且つポケット７５爪先端及び底面付近でのグリースの掻取りも抑制される、
本発明では、保持器の内径面或いは外径面を種々の形状とすることにより、保持器及び玉の拘束力とポケットエッヂによるグリース掻取りの割合を変化させることが可能であり、また、玉及び保持器ポケットのＰ．Ｃ．Ｄの寸法設定により、前記拘束力の大きさをコントロールすることができ、従って、保持器の外径面或いは内径面の形状は上記各実施の形態に限定されず、種々の形状を採用することができる。
【００２１】
また、上記各実施の形態では、保持器の内径面及び外径面のいずれかを異種形状としているが、保持器本体の剛性を確保する為に内外径面の両者を異種形状とすることも可能である。
更に、本発明の冠形保持器及び玉軸受の内外輪、玉、シール部材等の構成は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００２２】
【実施例】
図８に本発明の効果を確認する為に行った実験の結果を示す。
実験試料は内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、玉径３．９６９ｍｍ、玉数７個の玉軸受を用い、従来の冠形保持器（従来例）と上記第１の実施の形態の冠型保持器（本発明例）を組み込み、エステル系グリースを軸受内部空間容積の約３０％封入した軸受を−４０°Ｃ条件下にて１８００ｍｉｎ−１の内輪回転で回転し、回転初期（約３０秒後）の音響レベルを各１０個ずつ測定した。ここで、測定時間について、軸受回転の撹拌作用により、グリースの温度が上昇する為に測定を回転初期と限定した。
【００２３】
図８から、音響レベルは従来例の冠形保持器を組み込んだ玉軸受のレベルを１とすると、本発明例の冠形保持器を組み込んだ玉軸受は約１／３となり、また、聴覚においても本発明例については、異音は確認できず、本発明の効果が確認できた。
本実施例では、グリースの温度特性をコントロールすることにより、更なる効果を得ることが可能である。また、本実施例では、内輪回転としているが、外輪回転においても同様の効果を発揮する。
【００２４】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、玉及び保持器の動き量の低減を図ることができるのは勿論のこと、保持器ポケット面と玉、及び玉と内外輪軌道間の潤滑を良好とすることができるので、極低温条件下における軸受の低騒音化及び耐久性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である冠形保持器の軸方向に沿う断面形状を示す説明的断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である冠形保持器の軸方向に沿う断面形状を示す説明的断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である冠形保持器の軸方向に沿う断面形状を示す説明的断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態である冠形保持器の軸方向に沿う断面形状を示す説明的断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態である冠形保持器の軸方向に沿う断面形状を示す説明的断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態である冠形保持器の軸方向に沿う断面形状を示す説明的断面図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態である冠形保持器の軸方向に沿う断面形状を示す説明的断面図である。
【図８】本発明例と従来例とにおける音響レベル比の比較を示すグラフ図である。
【図９】従来の玉軸受の一例を示す要部断面図である。
【図１０】従来の冠形保持器の軸方向に沿う断面形状を示す説明的断面図である。
【符号の説明】
１…内輪
２…外輪
３…玉
１０…玉軸受用冠型保持器
１５…ポケット
【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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