(57)【要約】【課題】保持器の案内に由来するトルク変動の影響をなくし、保持器振動を抑制することによって保持器音を防止する。【解決手段】円環状に形成されると共に、外輪３と内輪１の間に組み込まれる複数個の玉５を、周方向に形成されている複数個のポケット１３に収容保持し、外径側の周面である被案内面１５を、外輪の内周面の一部で、かつ軌道面１１から外れた部分に形成した案内面２５に近接させて案内される自己潤滑転がり軸受用保持器において、保持器７の被案内面１５は、外輪の内周面の案内面２５と近接する被案内部１７と、該被案内部と直径を異ならせ、軸方向に一定の幅を持って周方向に形成された周方向凹部１９と、前記被案内部の周方向に形成され、前記周方向凹部１９と保持器端面２３とを連通する凹状スキャロップ溝２１とを備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状に形成されると共に、外輪と内輪の間に組み込まれる複数個の転動体を、周方向に形成されている複数個のポケットに収容保持し、外径側若しくは内径側の周面である被案内面を、外輪の内周面と内輪の外周面の何れかの周面の一部で、かつ軌道面から外れた部分に形成した案内面に近接させて案内される自己潤滑転がり軸受用保持器において、
保持器の被案内面は、外輪の内周面若しくは内輪の外周面の案内面と近接する被案内部と、
該被案内部と直径を異ならせ、軸方向に一定の幅を持って周方向に形成された周方向凹部と、
前記被案内部の周方向の少なくとも一部に形成され、前記周方向凹部と保持器端面とを連通する切欠き溝とを備えてなる
ことを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項２】
被案内部が、周方向凹部の両側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項３】
被案内部が、周方向凹部の片側にのみ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項４】
被案内部が、保持器外径面側に形成されていることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の転がり軸受用保持器。
【請求項５】
被案内部が、保持器内径面側に形成されていることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の転がり軸受用保持器。
【請求項６】
切欠き溝は、ポケットと保持器端面とを連通していることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項７】
周方向凹部の幅は、外輪又は内輪の軌道面両端の幅よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項８】
多孔質材からなることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項９】
あらかじめ潤滑油が含浸されていることを特徴とする請求項８に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項１０】
外輪と、内輪と、これら外輪と内輪との間に転動自在に組み込まれた転動体と、この転動体を前記外輪と内輪との間に保持する円環状の保持器とを備え、
前記保持器の外径側若しくは内径側の周面である被案内面を、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面の何れかの周面の一部で、かつ軌道から外れた部分に形成した案内面に近接させることにより保持器の案内を図った自己潤滑転がり軸受において、
前記保持器が、請求項１乃至９のいずれかに記載の保持器であることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己潤滑転がり軸受に組み込まれる転がり軸受用保持器、及び該保持器を用いた回転機械用の転がり軸受の改良に関するものであって、例えば、人工衛星姿勢制御用フライホイール用転がり軸受やジャイロスコープ用転がり軸受、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）用転がり軸受、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ：Video Tape Recorder）等に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、人工衛星姿勢制御用フライホール用転がり軸受やジャイロスコープ用転がり軸受、ＨＤＤ用転がり軸受やＶＴＲ用転がり軸受は、低トルクとトルク変動のいずれか一方若しくは双方を最小に抑えるといった要求を満足させる為に、潤滑油量を最小限に絞り且つ安定して潤滑油を供給する必要がある。
そこで、軸受の外内輪に微量の潤滑油を塗布するオイルプレーティング処理を施したり、潤滑油を含浸させた保持器と外内輪軌道面に塗布した潤滑油によって潤滑される自己潤滑型の転がり軸受が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２３８５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、オイルプレーティングのような微量潤滑方式が適用される使用箇所では、発熱が小さいことから負荷される荷重自体も小さい。また、組合せ軸受で使用する場合、予圧も小さく設定される。
このような場合、転動体が軌道輪から充分な荷重を伝達されていないため、転動体が外乱によって影響を受け易く、不安定な状態にある。
従って、保持器が不規則な運動を開始した場合、転動体によってこの保持器の運動を抑止できず、不規則な運動、すなわち保持器振動が発生する。
一方で転動体も保持器から不規則な力を受けるため、軌道輪との間で滑りが発生する。
その結果、トルク変動と共に金属音を伴った音が発生し易くなる。
上述のような保持器の不規則な運動を生じさせる直接の原因としては、油の飛散に伴う衝突、案内面及びポケット面の摩擦力の変化があり、これらがきっかけとなって上述のような転動体との間での複雑な相互作用を生み出していた。
【０００４】
ところで、外径側若しくは内径側の周面である被案内面を、外輪の内周面と内輪の外周面の何れかの周面の一部で、かつ軌道から外れた部分に形成した案内面に近接させる軌道輪案内形式の保持器の場合、転動体が回転し、軌道輪から余分な油が排除される際、軌道輪の案内面と保持器の被案内面との間のすきまが小さいため、油は簡単に軸受から排除されにくいといった課題があった。
また、上述したように保持器が不規則な運動をする際に、軌道輪が傾いた場合、軌道輪の案内面端部と保持器の被案内面との間でエッジロードが発生し易く、その結果、案内面での摩擦力が大きくなり、保持器が一層不規則運動をすることになるといった課題があった。
【０００５】
本発明は、従来技術の有する課題を解決するためになされたもので、保持器の案内に由来するトルク変動の影響をなくし、保持器振動を抑制することによって保持器音を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明がなした技術的手段は、円環状に形成されると共に、外輪と内輪の間に組み込まれる複数個の転動体を、周方向に形成されている複数個のポケットに収容保持し、外径側若しくは内径側の周面である被案内面を、外輪の内周面と内輪の外周面の何れかの周面の一部で、かつ軌道から外れた部分に形成した案内面に近接させて案内される自己潤滑転がり軸受用保持器において、保持器の被案内面は、外輪の内周面若しくは内輪の外周面と近接する被案内部と、該被案内部と直径を異ならせ、軸方向に一定の幅を持って周方向に形成された周方向凹部と、前記被案内部の周方向の少なくとも一部に形成され、前記周方向凹部と保持器端面とを連通する切欠き溝とを備えてなることを特徴とする転がり軸受用保持器にある。
【０００７】
前記被案内部は、周方向凹部の両側に形成されるか、周方向凹部の片側にのみ形成される。
また前記被案内部は、保持器の外径面側と内径面側のいずれかに形成される。
前記切欠き溝は、ポケットと保持器端面とを連通させてもよい。
前記周方向凹部の幅は、外輪又は内輪の軌道面両端の幅よりも大きく形成されているものとしてもよい。
また、保持器材料は多孔質材とすることができる。また、保持器にはあらかじめ潤滑油を含浸させるものとしてもよい。
【０００８】
前記保持器は、保持器の外径側若しくは内径側の周面である被案内面を、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面の何れかの周面の一部で、かつ軌道から外れた部分に形成した案内面に近接させて案内される保持器として自己潤滑転がり軸受に組み込むことにより、その効果が顕著に発揮される。
【０００９】
このような保持器を組み込んだ転がり軸受は、保持器被案内面における両端側若しくは片側に設けた被案内部とは直径を異ならせ、軸方向に一定の幅を持たせた周方向凹部によって、被案内部と軌道輪案内面端部のエッジとの接触を防止する。
保持器被案内面における被案内部の円周方向の少なくとも一箇所には、転動体を保持するポケットと保持器端面とを連通する有限の幅と深さを持った切欠き溝（凹状スキャロップ溝ともいう）を設けているため、潤滑に余分な油は、軸受外部に排出されやすくなる。
従って、短時間で低トルクになるとともに、トルク変動を抑制することが可能となる。
また保持器振動に起因する案内面及びポケット面の油膜が早期に均一となるため、異常な保持器振動が抑制され、保持器音が発生しにくくなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の転がり軸受は、トルク変動が少なく安定したトルクを維持することができ、軸受摩耗、焼付き等の不具合も生じ難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
保持器の案内に由来するトルク変動の影響をなくし、保持器振動を抑制することによって保持器音を防止するという本発明の目的を、新規な保持器構造を提供することにより実現した。
以下本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、本発明の一実施形態にすぎず何等これに限定して解釈されるものではなく、本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。
【００１２】
図１及び図４は、本実施形態の転がり軸受を、夫々径方向に切って見た状態を示す断面図である。
本実施形態の転がり軸受は、例えば軸受の外内輪に微量の潤滑油を塗布するオイルプレーティング処理を施したり、潤滑油を含浸させた保持器と外内輪軌道面に塗布した潤滑油によって潤滑される自己潤滑型の転がり軸受で、例えば、図１や図４に示すように、いわゆる単列のアンギュラ玉軸受がその一例として挙げられる。なお、本発明は図示例に何等限定されるものではなく適宜他の形状等を選択可能である。
転がり軸受は、外周面に軌道面９が形成された内輪１と、内周面に軌道面１１が形成された外輪３と、内輪１と外輪３の軌道面９，１１間に組み込まれる転動体である複数の玉５と、玉５を収容すると共に、玉相互間の間隔を保持する複数個のポケット１３を周方向に等間隔で設けた円環状の保持器７とを有して構成されている。
そして、保持器７は、本実施形態では、外径側若しくは内径側の周面である被案内面１５を、外輪３の内周面と内輪１の外周面の何れかの周面の一部で、かつ軌道面９や１１から外れた部分に形成した案内面２５に近接させることにより案内される、軌道輪案内形式の保持器である（図示例は保持器外径側に被案内面１５が形成されている。）。
本発明は、このような保持器７の構成にその特徴的な新規有用部分を有するため、保持器構成については詳細に説明し、それ以外の軸受構成にあっては簡単に説明する。
【実施例１】
【００１３】
実施例１を、図１乃至図３に基づいて説明する。
【００１４】
内輪１は、図１に示すように、略矩形の断面を有するリング状に形成されている。そして、内輪１の外周面の軸方向において中央部には、その周方向にわたって延在する溝状の軌道面９が形成されている。
そして、本実施形態では、例えば、軌道面９を軸方向に挟んだ側はいわゆるカウンターボア２７となっている形態を採用している。すなわち、軌道面９の溝深さは他方に比べて浅く設定されている。また内輪１の内周面は、軸方向にわたって略一定の内径に形成され、この内径は、支持対象である軸の外径に応じて設定される。
一方、外輪３は、略矩形の断面を有するリング状に形成されて内輪１と略同心に配置され、その内周面の軸方向において中央部には、その周方向にわたって延在する溝状の軌道面１１が形成されている。
そして、本実施形態では、軌道面１１を軸方向に挟んで、軌道面１１の縁から外輪３の端部まで、同一の径に形成されている案内面２５，２５が存している。また外輪３の外周面は、軸方向にわたって略一定の外径に形成され、この外径は、軸受を収容する支持対象である、例えばハウジングの内径に応じて設定される。
前記内外輪１，３の軌道面９，１１は、例えば、夫々玉５の表面に適合して形成された円弧状の溝断面を有する。
なお、内輪１と外輪３とは、軸方向の長さが略等しく、また、両端を略揃えて配置されている。
【００１５】
保持器７は、例えば本実施形態では、矩形断面を有する円環状（リング状）に形成されている。保持器７の軸方向長さは、内輪１及び外輪３の軸方向長さよりも短く、その結果保持器７は、軸受の両端面において、内輪１及び外輪３の端面から奥まって組み込まれている。
そして、保持器７の内径面から外径面まで貫通して、その内部に玉５を収容する複数個のポケット１３が形成されている。
ポケット１３は、保持器７の周方向にわたって、玉５の個数に応じて複数個形成され、これによって各玉列の周方向における間隔を規制している。
また、本実施形態のポケット１３は、例えば保持器７をその径方向外側からみたときに円形に形成されている。
この保持器７は、内輪１の外周面と外輪３の内周面との間に挟まれて配置され、内輪１および外輪３と略同心に配置されている。
【００１６】
本実施形態では、図１に示すように、外輪３の内周面の軌道面１１の軸方向両側に存している案内面２５，２５に、保持器７の被案内面１５（外径面）を近接させて案内する外輪の両肩案内形式である。
保持器７の被案内面１５は、外輪３の案内面２５と近接する被案内部１７と、該被案内部１７と直径を異ならせ、軸方向に一定の幅を持って周方向に形成された凹溝状の周方向凹部１９と、前記被案内部１７の周方向の少なくとも一部に形成され、前記周方向凹部１９と保持器端面２３とを連通する切欠き溝（凹状スキャロップ溝）２１とを備えている。
【００１７】
本実施形態では、保持器７の外径面にて、周方向全周にわたって幅Ｂ１を持って連続する周方向凹部１９の両側に、所望軸方向幅で周方向全周にわたって連続する左右の被案内部１７，１７が形成されている。また、本実施形態では、左右の被案内部１７，１７の軸方向幅は同一としているが必ずしも同一幅に限定されるものではなく、幅を異ならせてもよい。
前記周方向凹部１９の底部（表面）の直径Ｄ２は、被案内部１７表面の直径Ｄ１と比較し、小さく設定されている（Ｄ２＜Ｄ１）。
また周方向凹部１９の幅Ｂ１は、外輪軌道面１１の幅Ｂ３に対し大きく設定されている（Ｂ１＞Ｂ３）。
【００１８】
なお、周方向凹部１９の幅Ｂ１、外輪軌道面１１の幅Ｂ３の値は、Ｂ３＜Ｂ１を満たしていれば、値は特に限定されることなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
周方向凹部１９の底部（表面）の直径Ｄ２、被案内部１７の表面の直径Ｄ１の値は、Ｄ２＜Ｄ１を満たしていれば、値は特に限定しないが、玉径ＤＷに対し０．０１×ＤＷ≦｜Ｄ１−Ｄ２｜≦０．１５×ＤＷを満たすことが好ましい。尚、｜Ｄ１−Ｄ２｜はＤ１−Ｄ２の絶対値を意味する。
【００１９】
切欠き溝（凹状スキャロップ溝）２１は、本実施形態では、周方向に設けられている各ポケット１３の両側にて、ポケット１３と保持器端面２３との間を連続する深さＥ１で、幅２Ｂ２（２×Ｂ２）の円弧形状を持って夫々の被案内部１７に設けられている。
また、切欠き溝２１は、本実施形態によれば、ポケット１３の軸方向左右両側にて、ポケット１３と保持器端面２３とを連通させて備えられているため、余分な油を最も排出しやすいが、被案内部１７の周方向に少なくとも一箇所設けられていればよく、また、その配設箇所も特にポケット１３が設けられている箇所に限定はされず、本発明の範囲内で設計変更可能である。
前記切欠き溝２１の深さＥ１、幅２Ｂ２（２×Ｂ２）の値は特に指定しないが、余分な潤滑油を排出しやすくするために、０．２９≦Ｅ１／Ｂ２≦０．８８を満たすことが好ましい。
【００２０】
ここで、本実施形態の転がり軸受を回転させると、内輪１、外輪３及び玉５に塗布した油、また保持器７に含浸された油は、走行部を除いた空間に移動しながら接触部の油膜形成に必要な量で潤滑される。
そして、余分な油は、遠心力により外輪３側へ移動するが、外輪３の案内面２５に面する保持器７の被案内面１５に切欠き溝（凹状スキャロップ溝）２１があるため、その切欠き溝２１の空間からも軸受外部に排出され、かつ軌道面に戻りにくいことから、短時間で低トルクになるとともに、トルク変動を抑制することが可能となる。
なお、保持器７はあらかじめ潤滑油で飽和含浸されていれば、さらに望ましい。
【００２１】
また保持器７が傾いても、保持器外径面（被案内面１５）に外輪３の軌道面１１の幅Ｂ３と比較して大きい幅Ｂ１である周方向凹部１９が円周全周にわたって設けてあるため、保持器７の被案内部１７は外輪軌道面１１の端部１１ａ，１１ｂとは接触しない。
従って、エッジロードが発生せず、案内面の摩擦が低減されることから、保持器振動に対し有利な方向に働き、異常な保持器振動が抑制され、保持器音が発生し難くなる。
【００２２】
ここで、内輪１、外輪３及び玉５の材料と、保持器７の材料、潤滑油について説明する。
内輪１、外輪３及び玉５の材料としては、特に指定しないが、錆を防止し耐食性を高めるため、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４２０Ｃ）、またはステンレス鋼に表面窒化したものを用いても構わない。その他、耐熱、耐食合金（Ｍ５０、ＳＫＨ４等）でも構わない。また、玉４に窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等のセラミックスを用いても構わない。セラミックスの焼結助剤として、イットリア（Ｙ２О３）及びアルミナ（Ａｌ２О３）、その他、適宜、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉО２）を混合したものや、アルミナ（Ａｌ２О３）や炭化珪素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒО２）等を用いたものが挙げられる。
【００２３】
保持器７の材料としては、特に指定しないが、フェノール樹脂や多孔質材を用いても構わない。また合成樹脂を用いても構わない。この樹脂材としては、機械的強度に優れた熱可塑性樹脂中の、いわゆるエンジニアリングプラスチックや熱硬化性樹脂が好適である。
例えば、エンジニアリングプラスチックとして、ナイロン６６樹脂、ナイロン４６樹脂、芳香族ナイロン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等がある。特に限定しないが、ポリアミド４６樹脂にガラス繊維を２５〜３０％含有したものが、高温高速における変形、損傷を防止する上で有効である。また回転条件においてはガラス繊維を１０〜２５％含有したポリアミド４６樹脂でも、また主原料にポリアミド６６樹脂を用いても構わない。
その他、熱可塑性樹脂として、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリルエーテルニトリル（ＰＥＮ）、熱可塑性ポリイミド樹脂（ＴＰＩ）、耐熱性樹脂としてポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）を用いても構わない。また、強化繊維として、カーボン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、ウィスカー、無機系材料（酸化珪素、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ等）或は有機系材料（ポリエチレン、ポリアリレート等）により繊維状に形成されるものが挙げられる。
【００２４】
潤滑油における基油の種類としては、エステル系、エーテル系、弗素系、シリコーン系、合成炭化水素系のどれを用いても構わない。弗素化ポリマー油、弗化ポリエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、ポリフェニルエーテル油、ポリオールエステル油、ポリアルファオレフィン油等、またはそれらの混合油を用いても構わない。
人工衛星姿勢制御フライホイール用軸受は、ノーメンテナンスのため、主として、組込時に外輪、内輪及び玉に塗布した潤滑油を用いて長期にわたり潤滑を行う。従って、低蒸気圧であり、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性に優れ、アウトガスの発生が少ない潤滑油を用いると良い。例えば合成炭化水素が好適であり、特にアルキル化したシクロペンタン系油が有効である。
【実施例２】
【００２５】
実施例２を、図４乃至図６に基づいて説明する。なお、実施例１と同一箇所についての説明は省略し、実施例１と相違する箇所のみの説明に留める。
【００２６】
実施例１の転がり軸受の保持器７は、外径面の軸方向両側に被案内部１７，１７を設け、該両被案内部１７，１７を外輪３の両側の案内面２５，２５に近接させて案内する外輪の両肩案内形式であるが、本実施例２では、外輪の片側案内形式とする実施の一例を挙げる。
例えば、外輪３は、その負荷側にカウンターボア２７を設けている。従って、本実施例２では肩おとし内輪１と肩おとし外輪３により構成されている。
保持器７は、少なくとも外輪３の案内面２５に近接して案内される被案内部１７を外径面の片側にのみ設けると共に、被案内部１７の表面の直径Ｄ１よりも底部（表面）の直径Ｄ２を小さくした段差状の周方向凹部１９を円周方向全周にわたって設けている。
また、前記被案内部１７には、ポケット１３から保持器端面２３にわたって連通する切欠き溝（凹状スキャロップ溝）２１を設けている。
本実施例２において、このような段差状の周方向凹部１９を設けたことにより、保持器７の被案内部１７が、外輪３の案内面２５側の軌道面端部１１ａと接触しないようにし、エッジロードを防止することができる。
【００２７】
なお、本発明は、保持器の案内形式は限定せず、外輪の内径面で案内する外輪案内形式、内輪の外径面で案内する内輪案内形式のいずれかを用いても構わない。なお、内輪案内形式の場合、被案内部、切欠き溝及び周方向凹部は、夫々保持器の内径側に設けるものとする。
また、外輪固定の内輪回転、内輪固定の外輪回転のいずれにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１の概略を一部省略して示す断面図。
【図２】実施例１の保持器を示し、（ａ）は一部省略して示す平面図、（ｂ）は一部省略して示す側面図。
【図３】実施例１の保持器を示し、（ａ）は一部省略して示す縦断正面図、（ｂ）は一部省略して示す縦断側面図。
【図４】実施例２の概略を一部省略して示す断面図。
【図５】実施例２の保持器を示し、（ａ）は一部省略して示す平面図、（ｂ）は一部省略して示す側面図。
【図６】実施例２の保持器を一部省略して示す縦断正面図。
【符号の説明】
【００２９】
１：内輪
３：外輪
５：玉
７：保持器
１５：保持器の被案内面
１７：被案内部
１９：周方向凹部（凹溝、段差）
２１：切欠き溝（凹状スキャロップ溝）
２３：保持器端面
【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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