【手続補正書】
【提出日】平成16年1月29日(2004.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
尚、従来の一般的な玉軸受１の場合には、上記各玉６の直径をＤb とし、上記外輪軌道２の断面形状の曲率半径をＲo ´とし、上記内輪軌道４の断面形状の曲率半径をＲi ´とした場合に、０．５０＜Ｒo ´／Ｄb ≦０．５３、０．５０＜Ｒi ´／Ｄb ≦０．５２であった。又、上記外輪３の外径をＤとし、上記内輪５の内径をｄとし、上記各玉６のピッチ円直径（P.C.D.）をＤp ´とした場合に、Ｄp ´≒（Ｄ＋ｄ）／２としていた。言い換えれば、Ｄp ´／｛（Ｄ＋ｄ）／２｝≒１として、上記各玉６を、玉軸受１の直径方向に関し、上記外輪３の外周面と上記内輪５の内周面とのほぼ中央部に配置していた。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【作用】
上述の様に構成する本発明の玉軸受によれば、十分な耐久性を確保しつつ、外輪の外径を特に小さくする事なく、十分な低トルク化を図れる。
即ち、（１）（２）式を満たす事により、各玉の転動面と外輪軌道及び内輪軌道との当接部に形成される接触楕円を小さくし、回転時にこの接触楕円部分で生じる転がり抵抗、スピンを小さくして、低トルク化を図れる。尚、Ｒo ／Ｄb 、Ｒi ／Ｄb の値が０．６５を越えて大きくなると、上記接触楕円の面積が小さくなり過ぎて、上記各軌道の転がり疲れ寿命の確保が難しくなる他、外輪軌道に関してはブリネル圧痕が生じ易くなる。この為、上記各比Ｒo ／Ｄb 、Ｒi ／Ｄb の上限値を０．６５にした。
又、（４）式を満たすべく、複数の玉の位置を玉軸受の内径側に配置する事により、これら各玉を転動させる為に要するモーメントを小さくして、低トルク化を図れる。
この様に、低トルク化を図る場合でも、上記（３）式を満たすべく、上記各玉の直径Ｄb を確保する事により、これら各玉の転動面と外輪軌道との当接部の接触楕円が過度に小さくなる事を防止して、この外輪軌道にブリネル圧痕が生じる事を防止できる。
更に、上記（５）式を満たすべく、上記各玉の直径Ｄb との関係でこれら各玉のピッチ円直径ＤP を確保する事により、上記内輪を回転軸等に締り嵌めで外嵌した場合にも、この内輪に発生する円周応力が過度に大きくなる事を防止して、上記内輪に亀裂等の損傷が発生する事を防止できる。
尚、上記（５）式中のＤi は、ＪＩＳに規定する嵌め合いの基準のｊｓ５と、内輪に必要とする強度とに基づいて決定する。即ち、ｊｓ５によれば、内輪の締め代の上限値は、内径が６〜１０mmの内輪の場合で１１μｍ、同じく１０〜１８mmの場合で１２μｍである。又、軸受鋼の最大応力は一般的には１３７．２ＭPa（１４kgf/mm2 ）以下にすべく、内輪の溝底の厚さに影響する内輪軌道の直径Ｄi を規定するが、内輪の材料、熱処理の変更等により、最大２９４ＭPa（３０kgf/mm2 ）までは上記溝底の厚さを薄くする事が可能である。そこで、上記内輪軌道の直径Ｄi を、上記締め代により上記内輪を回転軸等に外嵌固定した場合で、最大円周応力が２９４ＭPa（３０kgf/mm2 ）となる値とした。
尚、各玉の直径Ｄb と内輪軌道の断面形状の曲率半径Ｒi との比、Ｒi ／Ｄb に関しては、空気調和装置の送風機等のファンモータの様に、１００００min-1 （r.p.m.）以下で使用する場合には０．５２＜Ｒi ／Ｄb ≦０．６５とするが、電気掃除機の吸引機等のファンモータの様に、２００００min-1 以上で使用する場合には０．５３＜Ｒi ／Ｄb ≦０．６５とする事が好ましい。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上述した様な玉軸受１ａにより、例えば電気掃除機の吸引機用のファンモータの回転軸を支持する場合には、上記外輪３ａを固定のハウジングに内嵌固定し、上記内輪５ａを回転軸に外嵌固定する。尚、本発明の対象となる玉軸受１ａは、家庭用電気掃除機或は家庭用空気調和装置の送風機の回転軸をハウジングに支持する為の、低負荷高速回転で使用されるものをその対象としている。より具体的には、その大きさは、外輪３ａの外径Ｄが１５〜４０mm程度、内輪５ａの内径ｄが６〜１８mm程度、幅Ｂが５〜１２mm程度のものが対象となる。
尚、上記内輪５ａの内径ｄが６mm未満の場合にも、本発明の対象となり得るが、この場合に上記（５）式中のＤi は、上記内径ｄが５mmの場合に締め代が６μｍ、同じく４mmの場合に締め代が２μｍ、３mmの場合に締め代が１μｍの３点を滑らかに連続させる曲線により表される条件で、最大円周応力が２９４ＭPa（３０kgf/mm2 ）となる内輪軌道の直径とする。即ち、縦軸と横軸との一方に上記内径ｄを、他方に上記締め代を、それぞれ表した直交座標にプロットされた上記３点を滑らかに連続させる曲線に基づいて、当該内径ｄに対応する締め代を求め、求められた締め代に基づいて上記最大円周応力が２９４ＭPaとなる内輪軌道の直径を上記Ｄi とする。上記内径ｄが６mm未満の場合、上記外径Ｄも１５mm未満、幅Ｂも５mm未満となる事がある。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上述の様に構成する本発明の玉軸受１ａによれば、十分な耐久性を確保しつつ、外輪の外径Ｄを特に小さくする事なく、十分な低トルク化を図れる。この点に就いて、図２を参照しつつ説明する。尚、この図２は、上記ｘ＝Ｄb ／｛（Ｄ−ｄ）／２｝を横軸に、同じくｙ＝Ｄp ／｛（Ｄ＋ｄ）／２｝を縦軸に、それぞれ記載したもので、３本の直線イ、ロ、ハにより三方を囲まれ、斜格子を付した三角形部分が、本発明の技術的範囲を示している。尚、この三角形部分よりも下側に位置する直線ニは、上記内輪５ａの肉厚が、前記内輪軌道４ａ部分で０となる部分を示している。従って、この直線ニよりも下側では、玉軸受が成立しない。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
又、本発明の玉軸受の場合には、（４）式を満たすべく、上記玉軸受１ａの直径方向に関する、前記外輪３ａの厚さを、上記内輪５ａの厚さよりも大きくし、上記各玉６の位置（ピッチ円直径Ｄp ）を上記玉軸受１ａの内径側に配置している。即ち、上記図２の直線イよりも同図の下側で、上記玉軸受１ａを造る事により、上記各玉６を転動させる為に要するモーメントを小さくして、低トルク化を図っている。この様に、低トルク化を図る場合でも、上記外輪３ａの外径Ｄを従来構造に比べて小さくする必要はないので、この外輪３ａを内嵌固定すべきハウジングの内径を変える必要はなく、従来から使用していたハウジングをそのまま使用できる。尚、上記外輪３ａの外径Ｄを小さくする事なく、上記ピッチ円直径Ｄp を小さくして低トルク化を図る為に、上記（４）式の様にｙ＜１．０としているが、この低トルク化を十分に図る為には、好ましくはこのｙの値を０．９５以下、更に好ましくは０．９以下にする。このｙの下限値は、上記図２の直線ハで規制される。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上述の様な１８種類の試料のうち、先ず実施例１〜５と比較例１〜３との、合計８種類の試料を用い、図４に示す様な実験装置９により第一の実験を行ない、各玉６のピッチ円直径Ｄp が玉軸受の回転トルクに及ぼす影響に就いて確認した。上記実験装置９は、互いに同心に配置した回転軸１０とハウジング１１とを備える。上記回転トルクの測定時には、これら回転軸１０の外周面とハウジング１１の内周面との間に、同一諸元の玉軸受１ａ、１ａを組み付けて、上記回転軸１０を回転させ、上記ハウジング１１の外周面に固定したアーム１２の先端部に加わるトルクを、荷重センサ１３により測定した。尚、何れの試料に就いても、玉軸受１ａ、１ａ内には潤滑の為のグリースを封入し、両端部は非接触型のシールドリング８、８（図１参照）により密封した。又、試験条件は、常温、大気中とした。又、上記各玉軸受１ａ、１ａには、ばね１４により、４９Ｎ（５kgf ）の予圧を付与した。上記回転軸１０の回転速度（dmｎ＝ピッチ円直径と毎分回転数との積）は、４０万〜９０万の間で変化させ、試験開始から１０分経過後のトルクを測定した。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
この様にして行なった実験の結果を、図５に示す。この図５のうち、（Ａ）は、ｙ＝Ｄp ／｛（Ｄ＋ｄ）／２｝の値及び玉数のみを変えた、実施例３と比較例１との、回転速度とトルクとの関係を示している。又、（Ｂ）は、やはりｙ＝Ｄp ／｛（Ｄ＋ｄ）／２｝の値及び玉数のみを変えた、実施例１、４と比較例２との、回転速度とトルクとの関係を示している。更に、（Ｃ）は、やはりｙ＝Ｄp ／｛（Ｄ＋ｄ）／２｝の値及び玉数のみを変えた、実施例２、５と比較例３との、回転速度とトルクとの関係を示している。又、図５（Ａ）〜（Ｃ）では、それぞれの比較例の９０万dmｎの時の回転トルクを１とし、他の場合のトルクをそれとの比率で表した。
同様の実験を、次の表１、２に示す様に、玉軸受の大きさを変えて行ない、玉軸受の大きさに拘らず、ピッチ円直径を小さくする事が、回転トルクの低減に繋がる事を確認した。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
この様にして行なった実験の結果を、図６に示す。この図６のうち、（Ａ）は、上記各軌道の曲率半径Ｒo 、Ｒi と玉の直径Ｄb との比のみを変えた、実施例６〜８と比較例４〜５との、回転速度が９０万dmｎでのトルクの大きさを示している。又、（Ｂ）は、やはり上記各Ｒo 、Ｒi と玉の直径Ｄb との比のみを変えた、実施例９〜１１と比較例６〜７との、回転速度が９０万dmｎでのトルクの大きさを示している。これら図６（Ａ）（Ｂ）も、それぞれ最もトルクが大きい比較例の９０万dmｎの時の回転トルクを１とし、他の場合のトルクとそれとの比率で示している。これら図６（Ａ）（Ｂ）から明らかな通り、上記各軌道の曲率半径Ｒo 、Ｒi と玉の直径Ｄb との比の値を大きくする事により、トルクを小さくできる。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
次の表３に、軌道の断面形状の曲率半径がトルクの値に及ぼす影響をより具体的な数値として表している。この表３にその結果を示した実験は、外輪３ａの外径Ｄが２２mm、内輪５ａの内径ｄが８mm、幅Ｂが７mmである深溝型の玉軸受を使用して行なった。グリースの充填率は３０％とし、回転速度は１８００min-1 とした。又、外輪軌道２ａの曲率半径に関しては、Ｒo ／Ｄb ＝０．５３で変化させず、内輪軌道４ａの曲率半径に関してのみ、Ｒi ／Ｄb を０．５１と０．５２との２通りに変化させた。この表３に示したトルクの値の単位も、 mＮ・cmである。
この様な表３からも、各軌道の曲率半径Ｒo 、Ｒi と玉の直径Ｄb との比の値を大きくする事により、トルクを小さくできる事が分かる。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
又、ピッチ円直径Ｄp が異なるが、アンデロン値が一致する玉軸受を、実際にモータに組み込んだ場合に発生する騒音の値を知る為の実験も行なった。実験は、外輪３ａの外径Ｄが３２mm、内輪５ａの内径ｄが１５mm、幅Ｂが９mmである深溝型の玉軸受を使用して行なった。この条件の下で、玉のピッチ円直径Ｄp が２１．５mmであるものと、同じく２３mmであるものとの２種類の試料を、それぞれ複数個ずつ用意し、それぞれのアンデロン値（High−Band）を測定した後、各玉軸受をモータに組み込んだ状態で発生する騒音を測定した。その結果を、図７に示す。