(57)【要約】【課題】玉軸受の小ボールの摩擦抵抗および転動時の音圧を低減させる。【解決手段】内面が球面状の案内面１３に形成された凹所１１を有するハウジング１０と、凹所１１に収容される大ボール４０と、凹所１１に収容された大ボール４０と案内面１３との間に配置され、大ボール４０を回転自在に支持する複数の小ボール３０と、凹所１１の開口周縁部を塞ぐ円環状の蓋部材５０と、凹所１１内に、案内面１３に沿って揺動可能に配置され、複数の小ボール３０を互いに非接触の状態で回転自在に保持するリテーナ２０とを備える。小ボール３０どうしが接触しない状態で回転自在にリテーナ２０で保持し、なおかつリテーナ２０を案内面１３に沿って揺動可能とすることにより、大ボール４０の自転に伴う小ボール３０の転動時の摩擦抵抗を低減させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面が球面状の案内面に形成された凹所を有するハウジングと、
前記凹所に収容される大ボールと、
前記凹所に収容された前記大ボールと前記案内面との間に配置され、大ボールを回転自在に支持する複数の小ボールと、
前記凹所の開口周縁部を塞ぐ円環状の蓋部材と、
前記凹所内に、前記案内面に沿って揺動可能に配置され、複数の前記小ボールを互いに非接触の状態で回転自在に保持するリテーナと、
を備えることを特徴とする玉軸受。
【請求項２】
前記リテーナは、前記案内面の周方向に沿った円環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受。
【請求項３】
前記小ボールは、前記リテーナの円周方向に等間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の玉軸受。
【請求項４】
前記リテーナは複数の単位リテーナで構成され、これら単位リテーナに、少なくとも１つの前記小ボールが保持されていることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受。
【請求項５】
前記単位リテーナは円板状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の玉軸受。
【請求項６】
前記単位リテーナの中心に前記小ボールが保持されていることを特徴とする請求項４または５に記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングの凹所に収容した大ボールを複数の転動する小ボールで自転可能に支持する形式の玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の移動体を全方位に円滑に移動可能に支持するための玉軸受が提供されている（特許文献１〜３）。この種の玉軸受は、ハウジングに形成した凹所の球面状の内面に複数の小ボールが転動自在に配列され、大ボールが、小ボールに接触し、かつ一部が凹所の開口から突出する状態に凹所内に収容され、大ボールの自転と小ボールの転動がともに起こって移動体を全方位に移動可能に支持する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開８−１２８４４４号公報
【特許文献２】特開２０００−２１１７１７号公報
【特許文献３】特開平７−１６４０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の玉軸受にあっては、凹所の内面に小ボールが密に配列されているため小ボールどうしが接触し、これによって摩擦抵抗が生じて大ボールが円滑に自転し難くなったり、転動する小ボールの接触音の音圧が大きかったりする問題が起こっていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、小ボールの摩擦抵抗および転動時の音圧を低減させることができる玉軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の玉軸受は、内面が球面状の案内面に形成された凹所を有するハウジングと、前記凹所に収容される大ボールと、前記凹所に収容された前記大ボールと前記案内面との間に配置され、大ボールを回転自在に支持する複数の小ボールと、前記凹所の開口周縁部を塞ぐ円環状の蓋部材と、前記凹所内に、前記案内面に沿って揺動可能に配置され、複数の前記小ボールを互いに非接触の状態で回転自在に保持するリテーナとを備えることを特徴とする玉軸受。
【０００７】
本発明の玉軸受においては、複数の小ボールが互いに非接触の状態でリテーナに保持されているため、小ボールどうしの接触による摩擦抵抗が生じない。また、小ボールを保持するリテーナは凹所内で拘束されず揺動可能となっているため、リテーナが揺動することで小ボールとリテーナ間の摩擦抵抗も生じにくい。これらのことから小ボールおよびリテーナは大ボールの自転に応じて自由に動きやすく、このため、小ボールの摩擦抵抗および転動時の音圧が低減する。
【０００８】
本発明では、前記リテーナは、前記案内面の周方向に沿った円環状に形成されている形態を含む。この形態においては、前記小ボールがリテーナの円周方向に等間隔をおいて配置されている形態が挙げられる。
【０００９】
また、本発明では、前記リテーナは複数の単位リテーナで構成され、これら単位リテーナに、少なくとも１つの前記小ボールが保持されている形態を含む。この形態においては、単位リテーナが円板状に形成されている形態や、単位リテーナの中心に小ボールが保持されている形態が挙げられる。
【００１０】
リテーナが複数の単位リテーナで構成される形態によれば、大ボールの自転が単位リテーナの揺動を惹起し、単位リテーナが一方向に揺動して蓋部材に当接した場合、その単位リテーナが後続する他の単位リテーナに押されて移動していくといったように、複数の単位リテーナに循環動作を生じさせることが可能となる。このように単位リテーナが循環すると単位リテーナは蓋部材があっても拘束されることなく揺動が可能となり、小ボールの摩擦抵抗および転動時の音圧の低減を効果的に得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小ボールの摩擦抵抗および転動時の音圧を低減させることができる玉軸受が提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る玉軸受の斜視図である。
【図２】同玉軸受の平面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】同玉軸受の分解組み立て図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る玉軸受の斜視図である。
【図６】同玉軸受の平面図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】同玉軸受の分解組み立て図である。
【図９】第２実施形態の変形例であって、単位リテーナを多数備える玉軸受の斜視図である。
【図１０】同玉軸受の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（１）第１実施形態
図１〜図４は、本発明の第１実施形態に係る玉軸受１をそれぞれ示しており、図１は斜視図、図２は平面図、図３は図２のIII−III断面図、図４は分解組み立て図である。
【００１４】
第１実施形態の玉軸受１は、凹所１１を有するハウジング１０と、ハウジング１０の凹所１１に収容されるリテーナ２０、小ボール３０および大ボール４０と、蓋部材５０とを備えている。ハウジング１０は円筒状の外形を有しており、軸方向の一端面側に凹所１１が開口している。凹所１１はハウジング１０の一端面側の中央に形成されており、凹所１１の周囲には、円環状の縁部１２が形成されている。凹所１１の内面は、半球面状の案内面１３として構成されている。
【００１５】
リテーナ２０は、案内面１３の周方向に沿った円環状であって低背円錐筒状に形成されたものであり、図３に示すように凹所１１内に案内面１３に沿って同軸的に配置されると、凹所１１の深さの半分程度から下方に位置し、かつ凹所１１の底部には達しない状態に収容される。リテーナ２０の上縁を形成する外径は凹所１１の開口縁１４の径よりも小さく、また、内径は適宜に設定されている。リテーナ２０の外周面（下面）は案内面１３に倣った湾曲面に形成されており、その外周面が案内面１３を摺動することで、リテーナ２０は案内面１３に沿って自身の円周方向に回転可能、かつ全方位に揺動可能となっている。
【００１６】
リテーナ２０には、複数の円形状の孔２１が円周方向に等間隔をおいて形成されており、これら孔２１に小ボール３０が１つずつ回転自在に収容されている。この実施形態では、小ボール３０は３つに設定されている。リテーナ２０の肉厚は小ボール３０の直径よりも幾分小さく設定されており、したがって各孔２１に小ボール３０が収容されると、小ボール３０の一部がリテーナ２０の内周面（上面）から突出するようになっている。なお、リテーナ２０の外周面からも小ボール３０の一部が突出するように構成して、リテーナ２０の外周面が案内面１３に沿って非接触な状態で移動（揺動）できるようにしてもよい。
【００１７】
大ボール４０は凹所１１の開口１５の径よりも幾分小さく、凹所１１内に、小ボール３０に乗って接触した状態に収容される。すなわち、小ボール３０は凹所１１に収容された大ボール４０と案内面１３との間に配置される。大ボール４０はこの収容状態で凹所１１とほぼ同心状となるが、その中心は、凹所１１の開口１４よりも若干凹所１１側に位置する。そして大ボール４０は、縁部１２に複数のねじ５１で固定され開口周縁部（大ボール４０と開口縁１４との間）を覆う円環状の板材からなる蓋部材５０によって、凹所１１から抜けることが防止された状態とされている。このようにしてハウジング１０内に収容された大ボール４０は、一部が凹所１１の開口１５から突出し、かつ全方位に自転可能となっている。リテーナ２０の内周面は、大ボール４０の表面がリテーナ２０の内周面に接触しないように、大ボール４０の表面に倣った湾曲面に形成されている。
【００１８】
なお、上記各構成要素の材料は特に限定されないが、例えば、小ボール３０および大ボール４０は鋼球等の金属や樹脂、あるいはセラミック等が用いられ、リテーナ２０は樹脂により構成される。また、小ボール３０の数は３つであるが、これに限定はされず、３つ以上の数であれば適用可能であり、リテーナ２０の円周方向に等間隔をおいて配置されることがバランスの点から好ましい。
【００１９】
第１実施形態の玉軸受１は、例えば物品の搬送路にハウジング１０が埋め込まれ、大ボール４０が上方に突出する状態として多数が配列され、物品が大ボール４０上を転がるようにして搬送される搬送用支持体として用いられる。あるいは、ステータの内部に球体状のロータが収容された球面モータにおいて、大ボール４０でロータを回転可能に支持するようにステータに複数配置するといった形態で採用することもできる。
【００２０】
この実施形態の玉軸受１においては、大ボール４０が被支持部材（上記物品やロータなど）から荷重を受けながら自転して、その被支持部材を支持する。大ボール４０が自転するに伴い、各小ボール３０が孔２１内において転動し、大ボール４０は円滑に自転する。
【００２１】
ここで、複数の小ボール３０はリテーナ２０の孔２１内に１つずつ回転自在に保持されて互いに非接触の状態となっている。このため、回転する小ボール３０どうしが接触することによる摩擦抵抗が生じない。また、小ボール３０を保持するリテーナ２０は凹所１１内で拘束されず揺動可能となっているため、リテーナ２０は大ボール４０の自転に応じて凹所１１内を案内面１３に沿って揺動する。このため、小ボール３０とリテーナ２０間の摩擦抵抗も生じにくい。これらのことから小ボール３０およびリテーナ２０は大ボール４０の自転に応じて案内面１３上を自由に動きやすく、このため、小ボール３０の摩擦抵抗および転動時の音圧が低減する。
【００２２】
（２）第２実施形態
次に、図５〜図８を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
これら図に示す第２実施形態の玉軸受２も、第１実施形態と同様に、内面が球面状の案内面１３とされた凹所１１を有するハウジング１０と、ハウジング１０の凹所１１に収容されるリテーナ、小ボール３０および大ボール４０と、蓋部材５０とを備えているが、第１実施形態とは、リテーナが複数の円板状の単位リテーナ２５で構成され、各単位リテーナ２５の中心に小ボール３０が保持されている点が異なっている。
【００２３】
単位リテーナ２５は凹所１１の案内面１３に沿って湾曲した円板状に形成されたもので、凹所１１内に、円周方向に若干の間隔をおいて複数（この場合３つ）が案内面１３に沿って摺動可能に配列されている。これら単位リテーナ２５の中心には円形状の孔２６が形成されており、この孔２６に、小ボール３０が回転自在に保持されている。単位リテーナ２５の肉厚は小ボール３０の直径よりも幾分小さく設定されており、小ボール３０の一部が単位リテーナ２５の内周面（上面）から突出している。単位リテーナ２５の外周面（下面）は案内面１３に倣った湾曲面に形成されており、その外周面が案内面１３を摺動することで、単位リテーナ２５は小ボール３０を中心に回転可能、かつ案内面１３に沿って全方位に揺動可能となっている。なお、単位リテーナ２５の外周面からも小ボール３０の一部が突出するように構成することにより、単位リテーナ２５の外周面が案内面１３に沿って非接触な状態で移動（揺動）できるようにしてもよい。
【００２４】
大ボール４０は、凹所１１内に、小ボール３０に乗って接触した状態に収容され、その収容状態が蓋部材５０で保持される。このようにハウジング１０内に収容された大ボール４０は、一部が凹所１１の開口１５から突出し、かつ全方位に自転可能となっている。単位リテーナ２５の内周面は、自転する大ボール４０の表面が接触しないように、大ボール４０の表面に倣った湾曲面に形成されている。
【００２５】
第２実施形態の玉軸受２も、第１実施形態と同様に小ボール３０が単位リテーナ２５に保持されていて小ボール３０どうしが接触しないことや、単位リテーナ２５が揺動することによって、小ボール３０の摩擦抵抗および転動時の音圧が低減するという効果が得られる。
【００２６】
これに加え第２実施形態では、大ボール４０が図７において矢印Ａ方向に自転した場合、この大ボール４０の自転に伴って単位リテーナ２５も同方向に少しずつ案内面１３をせり上がるように揺動する動きが惹起される。するとその単位リテーナ２５はやがて蓋部材５０の下面に当接して揺動が規制されようとするが、後続する他の単位リテーナ２５に押されて蓋部材５０の下面に当接する単位リテーナ２５は開口縁１４の周方向に逃げるように移動する。
【００２７】
このような動作が連続的に起こることにより、複数の単位リテーナ２５が場所を入れ替わるようにして案内面１３に沿って揺動する循環動作が生じる。単位リテーナ２５が次々と循環すると単位リテーナ２５は蓋部材５０があっても拘束されることなく揺動し、これによって小ボール３０の摩擦抵抗および転動時の音圧の低減を効果的に得ることができる。単位リテーナ２５の循環動作は単位リテーナ２５が円板状であって、小ボール３０を中心に自転し、かつ自身が案内面１３に沿って揺動可能であることにより起こる。
【００２８】
なお、複数の単位リテーナ２５でリテーナを構成する場合には、単位リテーナ２５の数は図５〜図８に示すように最低でも３つとされるが、その数はある程度多い方が循環動作が生じやすいため、好ましくは６個以上、より好ましくは９個以上とされる。図９および図１０は、単位リテーナ２５が９個以上（図示例では１７個）具備された変形例の玉軸受３を示しており、この場合には数の多さに応じて単位リテーナ２５の径は小さくなっており、単位リテーナ２５は互いに接触するように密な状態に凹所１１に収容されている。このように単位リテーナ２５が多いと、上記循環動作がより安定して生じるといった利点がある。
【符号の説明】
【００２９】
１，２，３…玉軸受、１０…ハウジング、１１…凹所、１３…案内面、２０…リテーナ、２５…単位リテーナ、３０…小ボール、４０…大ボール、５０…蓋部材。
【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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