(57)【要約】【課題】現行の軸受材料で軸受寸法を大きくすることなく、高剛性化、高負荷容量化を図ることができる良好な転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受１は、内外輪１１，１２の軌道面１１ａ，１２ａ間に介装されて内外輪１１，１２の周方向に配列された複数の転動体１３と、これら複数の転動体１３を周方向に沿って等間隔に保持する保持器１４と、内外輪１１，１２間の環状空間１５の軸方向両端をシールするシール部材１６とを備えている。転動体１３は、球体Ｐの上下部分を平行に切断して上下面に円形の平面部１３ａ，１３ｂを形成し、残る球面１３ｃを転がり接触面とされる。保持器１４は、それぞれ自転中心軸Ｌと軸受中心軸Ｋのなす角が等しくなるように組み込まれた各転動体１３の平面部１３ａ，１３ｂに接触して該転動体１３を周方向にのみ転動させる案内平面部１４ａ，１４ｂを有している。【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、これら内外輪間に介装された複数の転動体と、これら転動体を周方向に沿って等間隔に保持する保持器と、を備えた転がり軸受であって、
前記転動体が、球状体の少なくとも上下何れかの部分を切断して形成された平面部を有すると共に、前記保持器が、それぞれ自転中心軸と軸受中心軸のなす角が等しくなるように組み込まれた前記転動体の平面部に接触して該転動体を周方向にのみ転動させる案内平面部を有していることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、電気、情報、鉄鋼などの産業分野における各種機械に用いられる高剛性、高負荷容量の転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、工作機械や産業機械等のさまざまな分野の各種機械類、或いは、自動車に搭載されるエンジン等の原動機の補機類の小型、軽量化が進められており、それに伴い、それらに使用される転がり軸受の小型化、高剛性化及び高負荷容量化が求められている。
【０００３】
これらの要求に対して、例えば、転動体にファインセラミクスを使用することで、高速回転と高荷重とが共に加わる軸受の長寿命化を図ったグリース封入玉軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、一対の軌道輪間に複数の転動体が組み込まれ、各軌道輪は転動体の半径より大径状の二つの軌道を夫々有し、各転動体は転がり接触面となる外径が軸方向にも曲率を持ち、周方向に隣り合う転動体が夫々交互に交差状に配されると共に、各転動体の外径が常に相対する一方の軌道輪の軌道と他方の軌道輪の軌道にて二点接触している、所謂クロスボール軸受が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２４４６２４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３５７５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように転動体にセラミクスを用いた玉軸受の場合には、高コストになるという問題がある。
また、上述した従来のクロスボール軸受は、例えば一組の相対面を有する上下切断状玉（玉の上下部分を切断して相対面を形成した構造のものを云う。）が、この相対面に垂直な自転中心軸が夫々交差状となるように夫々の転動体が組み込まれるので、その分、軸受の幅が大きくなる。その上、転動体が傾転しないように保持する保持器の形状が複雑になり、コスト高になる等の問題がある。
【０００６】
更に、高剛性、高負荷容量の転がり軸受を実現するために、単純に転動体の外径を大きくすることが考えられるが、単純に外径を大きくすると、転動体や転動体を保持する保持器がシール部材に干渉する等の問題がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、現行の軸受材料で軸受寸法を大きくすることなく、高剛性化、高負荷容量化を図ることができる良好な転がり軸受を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、内輪と、外輪と、これら内外輪間に介装された複数の転動体と、これら転動体を周方向に沿って等間隔に保持する保持器と、を備えた転がり軸受であって、
前記転動体が、球状体の少なくとも上下何れかの部分を切断して形成された平面部を有すると共に、前記保持器が、それぞれ自転中心軸と軸受中心軸のなす角が等しくなるように組み込まれた前記転動体の平面部に接触して該転動体を周方向にのみ転動させる案内平面部を有していることを特徴とする転がり軸受により達成される。
尚、前記球状体とは、完全な球体（真球）に限らず、自転中心軸方向の直径とそれと直交する方向の直径とが若干異なる球体も含むものとする。
【０００９】
上記構成の転がり軸受によれば、転動体が、球状体の少なくとも上下何れかの部分を切断して形成された平面部を有しており、これら転動体を等間隔に保持する保持器が、それぞれ自転中心軸と軸受中心軸のなす角が等しくなるように組み込まれた転動体の平面部に接触して該転動体を周方向にのみ転動させる案内平面部を有している。
そこで、前記平面部が軸受の幅方向端部側に位置することにより、軸受の幅寸法を拡大することなく転動体の転がり接触面となる球面の外径を大きくして、転がり軸受の高剛性化及び高負荷容量化を図ることができる。
【００１０】
又、前記転動体は、単純に球体の外径を大きくしただけでなく、球状体の少なくとも上下何れかの部分に平面部を形成し、それぞれの平面部に垂直な自転中心軸と軸受中心軸のなす角が等しくなるように組み込まれているので、前記転動体が平面部を有している分だけ軸受の幅寸法を球体を組み込んだ場合より小さく抑えることができ、転動体や転動体を保持する保持器がシール部材等に干渉する虞を無くせる。
【００１１】
又、それぞれの自転中心軸と軸受中心軸のなす角が等しくなるように転動体を組み込んでいるので、各転動体の平面部の位置が全て揃う。
そこで、これら転動体の平面部に接触して案内する保持器の案内平面部も全て同じに位置に形成すれば良くなり、従来のクロスボール軸受のように、転動体が傾転しないように保持する保持器の形状が複雑にならない上、軸受幅も拡大しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る転がり軸受を詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施態様に係る転がり軸受の要部断面図であり、図２及び図３は図１に示した転動体の斜視図及び正面図である。
【００１３】
本第１実施形態に係る転がり軸受１は、図１に示すように、内輪１１と、外輪１２と、これら内外輪１１，１２の軌道面１１ａ，１２ａ間に介装されて内外輪１１，１２の周方向に配列された複数の転動体１３と、これら複数の転動体１３を周方向に沿って等間隔に保持する保持器１４と、前記内外輪１１，１２間の環状空間１５の軸方向両端をシールするシール部材１６とを備えている。
【００１４】
前記転動体１３は、図２及び図３に示すように、球状体である球体Ｐの上下部分を平行に切断して上下面に円形の平面部１３ａ，１３ｂを形成し、残る球面１３ｃを転がり接触面とした転動体である。
そして、前記転動体１３は、これら平面部１３ａ，１３ｂの中心を通る垂直な中心線を自転中心軸Ｌとして、前記内外輪１１，１２の軌道面１１ａ，１２ａ間に挟まれて転動する。ここで、前記軌道面１１ａ，１２ａは、転動体１３における球面１３ｃの半径より大径に設定され、該転動体１３の球面（転動面）１３ｃは、軌道面１１ａ，１２ａにそれぞれ一点接触している。
【００１５】
前記保持器１４は、図１に示すように、それぞれ自転中心軸Ｌと軸受中心軸Ｋのなす角が等しくなるように組み込まれた前記各転動体１３の平面部１３ａ，１３ｂに接触して該転動体１３を周方向にのみ転動させる案内平面部１４ａ，１４ｂを有している。
本第１実施形態の場合、前記各転動体１３の自転中心軸Ｌは、軸受中心軸Ｋと平行に設定されており、前記保持器１４の案内平面部１４ａ，１４ｂは、軸受中心軸Ｋと直交する平面として形成されている。
【００１６】
即ち、本第１実施形態の転がり軸受１は、転動体１３が、球体Ｐそのものではなく、上下部分を平行に切断して形成された平面部１３ａ，１３ｂを有すると共に、前記保持器１４が、それぞれ自転中心軸Ｌと軸受中心軸Ｋのなす角が等しくなるように組み込まれた前記転動体１３の平面部１３ａ，１３ｂに接触して該転動体１３を周方向にのみ転動させる案内平面部１４ａ，１４ｂを有している。
そこで、前記平面部１３ａ，１３ｂが、軸受の幅方向両端側に位置することにより、軸受の幅寸法を拡大することなく転動体１３の転がり接触面となる球面１３ｃの外径を大きくして、転がり軸受１の高剛性化及び高負荷容量化を図ることができる。
【００１７】
又、前記転動体１３は、単純に球体Ｐの外径を大きくしただけでなく、球体Ｐの上下部分を平行に切断して上下面に平面部１３ａ，１３ｂを形成し、それぞれの平面部１３ａ，１３ｂに垂直な自転中心軸Ｌと軸受中心軸Ｋのなす角が等しくなるように組み込まれているので、前記転動体１３が平面部を有している分だけ軸受の幅寸法を球体Ｐを組み込んだ場合より小さく抑えることができ、転動体１３や転動体１３を保持する保持器１４がシール部材１６に干渉する虞を無くせる。
【００１８】
また、それぞれの自転中心軸Ｌと軸受中心軸Ｋのなす角が等しくなるように転動体１３を組み込んでいるので、各転動体１３の平面部１３ａ，１３ｂの位置が全て揃うことになる。
そこで、これら転動体１３の平面部１３ａ，１３ｂに接触して案内する保持器１４の案内平面部１４ａ，１４ｂも全て同じに位置に同じ向きで形成すればよくなり、従来のクロスボール軸受のように、保持器１４の形状が複雑にならず、軸受幅の増大も抑えられる。
【００１９】
例えば、前記転がり軸受１の幅寸法を一般的な玉軸受（転動体が球体の転がり軸受）と同等に維持しながら、転動体１３の球面１３ｃの外径を大きくすることができ、高剛性、高負荷容量を図ることができる。
因みに、一般的な玉軸受の場合、図１３に示すように、転動体である玉の直径をＤａ、軌道輪の断面高さをＨ、軌道輪の幅をＢとした場合、Ｄａ／Ｈ、Ｄａ／Ｂは０．６５程度が使用限度となっているが、本実施形態の転がり軸受１では、Ｄａ／Ｈ、Ｄａ／Ｂを０．０６〜０．７５程度とすることができ、高負荷容量の転がり軸受とすることができる。
【００２０】
次に、本発明の転がり軸受を他の異なる形式の転がり軸受に適用した場合の各実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態に係る添付図では、シール部材は省略してある。また、同じ機能を持つ構成部材については、形状等が若干違う場合にも図１と同符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２１】
図４は本発明の第２実施形態に係る転がり軸受の要部断面図である。
本第２実施形態の転がり軸受２は、本発明の転がり軸受をマグネト玉軸受に適用したものであり、外輪１２にはカウンタボア１２ｃが形成されている。
【００２２】
図５は本発明の第３実施形態に係る転がり軸受の要部断面図である。
本第３実施形態の転がり軸受３は、本発明の転がり軸受をアンギュラ玉軸受に適用したものであり、転動体１３の傾きに応じた角度で保持器１４の案内平面部１４ａ，１４ｂが形成されている。
【００２３】
図６は本発明の第４実施形態の転がり軸受の要部断面図である。
本第４実施形態の転がり軸受４は、図１に示した第１実施形態の転がり軸受１の変形例であり、内輪１１の軌道面１１ａを二つの球面で構成し、転動体１３の球面１３ｃと内輪１１の軌道面１１ａとの接触を二点接触としたものである。
【００２４】
図７は本発明の第５実施形態の転がり軸受の要部断面図である。
本第５実施形態の転がり軸受５は、図６の第４実施形態の転がり軸受４の変形例であり、外輪１２の軌道面１２ａを二つの球面で構成し、転動体１３の球面１３ｃと外輪１２の軌道面１２ａとの接触も二点接触としたものである。
即ち、上述した第４及び第５実施形態の転がり軸受４及び５のように、三点接触や四点接触等の多点接触転がり軸受とすることで、アキシアル荷重を受けることができる。
【００２５】
図８は本発明の第６実施形態の転がり軸受の要部断面図である。
本第６実施形態の転がり軸受６は、転動体１３を複列に配列して、高荷重に耐える複列軸受としたものである。
なお、本発明の転がり軸受は、非常に大きな耐高荷重が必要とされる特殊環境下等で使用する場合には、コスト上昇を招くこととなるが、前記転動体１３の材質をセラミクスとすることを否定するものではない。
【００２６】
図９〜図１２は上記各実施形態の転がり軸受１〜６で使用される保持器１４の例を示しており、各図は保持器の外径側から見た部分平面図である。
図９に示した保持器１４Ａは、金属製の一体型保持器であり、転動体１３を収容するポケット部の対向側縁に、案内平面部１４ａ，１４ｂを有している。
【００２７】
図１０に示した保持器１４Ｂは、冠型のプラスチック保持器であり、ポケット部の内奥縁に案内平面部１４ａを有している。このプラスチック保持器１４Ｂを図８に示した複列の転がり軸受６に使用する場合は、各列の転動体１３の外側から取り付けて使用するのがよい。
【００２８】
図１１に示した保持器１４Ｃは、所定形状に打抜き形成した一対の鋼板をピンで一体化した鋼板プレス保持器であり、転動体１３を収容するポケット部の対向側縁に、案内平面部１４ａ，１４ｂを有している。
図１２に示した保持器１４Ｄは、金属材から削り出した一対の分割体をピンで一体化したもみ抜き保持器であり、転動体１３を収容するポケット部の対向側縁に、案内平面部１４ａ，１４ｂを有している。
【００２９】
尚、本発明の転がり軸受は、上述した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうることは云うまでもない。
例えば、上記各実施形態では、転動体１３が両端に互いに平行な平面部１３ａ，１３ｂを有する場合を説明したが、本発明の転動体は、球状体の少なくとも上下何れかの部分を切断して形成された平面部を有すれば良く、平面部が片側だけにしかない場合でも良い。
【００３０】
また、本発明の転動体の両端に形成される円形の平面部の大きさが違っていてもよい。
更に、本発明の転動体は、完全な球体の少なくとも上下何れかの部分を切断して形成したものでなくても、例えば、図３に示した自転中心軸Ｌ方向の直径Ｄａ１とそれと直交する方向の直径Ｄａ２とが若干異なり、Ｄａ２／Ｄａ１≦１となる略球体（球状体）を基本形とし、その自転中心軸Ｌ方向の両端を切断して平面部１３ａ，１３ｂを形成した転動体を用いてもよい。
【００３１】
なお、上述した本発明の転がり軸受の用途例としては、自動車などに用いられる、金属、樹脂、ゴム等のベルトを使用した無段変速機、エアコン用コンプレッサ、オルタネータやベルト式ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅ）等において、ベルトをかけるプーリ軸の荷重を支持する軸受が挙げられる。また、自動車などに用いられるトロイダル型の無段変速機において、ラジアル荷重を受けながら軸の位置決めを行う軸受としても使用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり軸受によれば、転動体が、球状体の少なくとも上下何れかの部分を切断して形成された平面部を有しており、これら転動体を等間隔に保持する保持器が、それぞれ自転中心軸と軸受中心軸のなす角が等しくなるように組み込まれた転動体の平面部に接触して該転動体を周方向にのみ転動させる案内平面部を有している。
そこで、前記平面部が軸受の幅方向端部側に位置することにより、軸受の幅寸法を拡大することなく転動体の転がり接触面となる球面の外径を大きくして、転がり軸受の高剛性化及び高負荷容量化を図ることができる。
【００３３】
又、前記転動体は、単純に球体の外径を大きくしただけでなく、球状体の少なくとも上下何れかの部分に平面部を形成し、それぞれの平面部に垂直な自転中心軸と軸受中心軸のなす角が等しくなるように組み込まれているので、前記転動体が平面部を有している分だけ軸受の幅寸法を球体を組み込んだ場合より小さく抑えることができ、転動体や転動体を保持する保持器がシール部材等に干渉する虞を無くせる。
【００３４】
又、それぞれの自転中心軸と軸受中心軸のなす角が等しくなるように転動体を組み込んでいるので、各転動体の平面部の位置が全て揃う。
そこで、これら転動体の平面部に接触して案内する保持器の案内平面部も全て同じに位置に形成すれば良くなり、従来のクロスボール軸受のように、転動体が傾転しないように保持する保持器の形状が複雑にならない上、軸受幅も拡大しない。
従って、現行の軸受材料で軸受寸法を大きくすることなく、高剛性化、高負荷容量化を図ることができる良好な転がり軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る転がり軸受の要部断面図である。
【図２】図１に示した転動体の斜視図である。
【図３】図１に示した転動体の正面図である。
【図４】本発明の第２実施態様に係る転がり軸受の要部断面図である。
【図５】本発明の第３実施態様に係る転がり軸受の要部断面図である。
【図６】本発明の第４実施態様に係る転がり軸受の要部断面図である。
【図７】本発明の第５実施態様に係る転がり軸受の要部断面図である。
【図８】本発明の第６実施態様に係る転がり軸受の要部断面図である。
【図９】本発明の転がり軸受に係る保持器の部分平面図である。
【図１０】本発明の転がり軸受に係る他の保持器の部分平面図である。
【図１１】本発明の転がり軸受に係る他の保持器の部分平面図である。
【図１２】本発明の転がり軸受に係る他の保持器の部分平面図である。
【図１３】一般的な玉軸受の構成を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１  転がり軸受
１１  内輪
１２  外輪
１３  転動体
１３ａ，１３ｂ  平面部
１４  保持器
１４ａ，１４ｂ  案内平面部
１６  シール部材
【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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【図１２】
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【図１３】
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