(57)【要約】【課題】静粛で内外輪間でのトルク伝達性能に優れ、しかも一層低トルクの玉軸受を提供可能とする。【解決手段】周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部９を有する一対の環状部材８，８を結合することにより、対向する半球状膨出部９，９でボール６を保持するポケット１１を形成した保持器７であって、各ポケット１１のボール対向面１２に反ボール側に窪んだ凹状のボール非接触部１４を設けたものにおいて、ボール非接触部１４は、ボール対向面１２のうち、ボール６のピッチ円ＰＣＤと、ボール対向面１２の周方向中央部を通って径方向に延びる直線Ｌとの交点Ｐを含む所定領域Ａ外に設けられ、かつ、外径側の端部が環状部材８の外径面８ａに開口している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部を有する一対の環状部材を結合することにより、対向する前記半球状膨出部でボールを保持するポケットを形成した保持器であって、各ポケットのボール対向面に反ボール側に窪んだ凹状のボール非接触部を設けたものにおいて、
前記ボール非接触部は、前記ボール対向面のうち、前記ボールのピッチ円と、前記ボール対向面の周方向中央部を通って径方向に延びる直線との交点を含む所定領域外に設けられ、かつ、外径側の端部が前記環状部材の外径面に開口していることを特徴とする保持器。
【請求項２】
前記ボール非接触部は、内径側から外径側に向けて前記ボールとの離間距離が徐々に拡大する断面くさび状をなすことを特徴とする請求項１に記載の保持器。
【請求項３】
前記ボール非接触部の内径側の端部が、前記環状部材の内径面に開口していることを特徴とする請求項１又は２に記載の保持器。
【請求項４】
前記ボール非接触部が、周方向に離間した二箇所に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の保持器。
【請求項５】
前記半球状膨出部に反ボール側に突出する凸部を設けることにより、前記ボール非接触部を形成した請求項１〜４の何れか一項に記載の保持器。
【請求項６】
前記一対の環状部材が、プレス成形品、鋳造成形品、機械加工品および射出成形品の群から選択される何れかである請求項１〜５の何れか一項に記載の保持器。
【請求項７】
複数のボールを介して相対回転する内輪および外輪と、前記内輪と前記外輪の間に配置され、前記複数のボールを保持する請求項１〜６の何れか一項に記載の保持器とを備える深溝玉軸受。
【請求項８】
トランスミッションに組み込んで使用される請求項７に記載の深溝玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持器およびこれを備える深溝玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、転がり軸受の一種である深溝玉軸受（以下、単に「玉軸受」ともいう）は、複数のボールを介して相対回転する内輪および外輪と、内外輪間に配置され、ボールを周方向所定間隔で保持する保持器とを備える。
【０００３】
玉軸受用の保持器１００としては、例えば、図１０に示すように、周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部１０２を有する一対の環状部材１０１，１０１をリベット等の締結具１０４で結合することにより、対向する半球状膨出部１０２，１０２でボールを保持するポケット１０３を形成した、いわゆる波型保持器が使用される場合が多い。
【０００４】
ところで、特に、トランスミッションをはじめとする自動車の駆動系に組み込まれる玉軸受においては、自動車の低燃費化を推進するために低トルク化を強く求められている。玉軸受においては、種々の要因によってトルクが発生するが、保持器を要因として発生するトルクは、ボールが転動するのに伴ってボールとポケットの間に形成される油膜がせん断されることで生じるせん断抵抗と、ボールとポケットの間の微小なすきま（ポケットすきま）を潤滑油等の潤滑剤が通過する際に生じる抵抗とが多くの割合を占めている。
【０００５】
そこで、本出願人は、下記の特許文献１において、各ポケットのボール対向面（半球状膨出部の内面）に反ボール側に窪んだ凹状のボール非接触部を設け、ポケットとボールの接触面積を、ボール非接触部を設けないときにおけるポケットとボールの接触面積よりも１５〜３０％低減させた保持器を提案している。このようなボール非接触部を設けておけば、ポケットすきまのすきま幅が部分的に拡大することから、ポケットすきまを潤滑剤が通過する際の抵抗を低減できることに加え、ポケット（ボール対向面）とボールの間に形成される油膜のせん断抵抗を低減できる（∵油膜のせん断抵抗は、油膜厚さに反比例して大きくなる）。特に、ボール非接触部を設けたことによるポケットとボールの接触面積の低減量を上記範囲に設定したことにより、上記各種抵抗の低減を通じて軸受トルクを効果的に低減しつつ、ボール、ひいては玉軸受の良好な作動性を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９９８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者が検証したところ、特許文献１の構成を有する保持器では、ボール対向面のうち、ボールの接触頻度が高い領域にボール非接触部が設けられているため、軸受運転時に異音が発生し易く、また、内外輪間で適切にトルク伝達が行われない場合があることが判明した。さらに、近年、自動車の低燃費化競争が益々激しさを増していることなどから、玉軸受を一層低トルク化する必要が生じている。
【０００８】
上記の実情に鑑み、本発明の課題は、軸受トルクを一層低減することができ、しかも静粛で内外輪間でのトルク伝達性能に優れた玉軸受を実現することのできる保持器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部を有する一対の環状部材を結合することにより、対向する半球状膨出部でボールを保持するポケットを形成した保持器であって、各ポケットのボール対向面に反ボール側に窪んだ凹状のボール非接触部を設けたものにおいて、ボール非接触部は、ボール対向面のうち、ボールのピッチ円と、ボール対向面の周方向中央部を通って径方向に延びる直線との交点を含む所定領域外に設けられ、かつ、外径側の端部が環状部材の外径面に開口していることを特徴とする。なお、本発明でいう「周方向」および「径方向」とは、それぞれ、本発明に係る保持器が組み込まれる玉軸受（深溝玉軸受）の周方向および径方向である。また「外径側」とは、上記径方向において軸受中心から外側に向かう方向であり、「内径側」とは、上記径方向において軸受中心側に向かう方向のことである。
【００１０】
本発明では、ボール非接触部を、ボール対向面のうち、ボールのピッチ円と、ボール対向面の周方向中央部を通って径方向に延びる直線との交点を含む所定領域（一言で言えば、ボール対向面の略中央部）の外側、要するに、ボールの接触頻度が少ない領域に設けたことから、ボール非接触部を設けたことによるトルク低減効果を有効に享受しつつ、ポケット内でのボールのがたつきに起因した衝突音（異音）の発生、さらには内外輪間でのトルク伝達性能の低下を可及的に防止することができる。また、ボール非接触部の外径側の端部を、環状部材（半球状膨出部）の外径面に開口させているので、ポケットとボールの間に介在する潤滑剤を円滑に保持器外に排出することができる。これにより、特にボールによる油膜のせん断抵抗を一層低減し、軸受トルクを一層低減することができる。以上より、本発明によれば、一層低トルクで、静粛かつ内外輪間でのトルク伝達性能に優れた玉軸受を実現することが可能となる。
【００１１】
上記構成において、ボール非接触部を、内径側から外径側に向けてボールとの離間距離が徐々に拡大する断面くさび状に形成しておけば、軸受の運転時にポケットとボールの間に介在する潤滑剤に遠心力が作用するのに伴って、上記潤滑剤を一層円滑に保持器外に排出することができる。これにより、ポケットとボールの間に余剰の潤滑剤が介在することによる高トルク化を抑制することができる。また、ボールの周速は外径側ほど高くなるので、ボール非接触部を上記のような断面くさび状に形成しておけば、ボールによる油膜のせん断抵抗を低減する上でも有利となる。
【００１２】
ボール非接触部の内径側の端部は、ボール対向面の範囲内で終端させることができる他、環状部材の内径面に開口させることもできる。また、ボール非接触部は、周方向に離間した二箇所に設けることができる。
【００１３】
ボール非接触部は、例えば、半球状膨出部に反ボール側に突出する凸部を設けることによりボール対向面に生じた凹部で形成することができる。
【００１４】
以上の構成において、一対の環状部材は、例えば、金属板にプレス加工を施すことで成形されるプレス成形品、鋳造成形品、金属又は樹脂に切削等の機械加工を施すことで作製される機械加工品、および樹脂又は金属の射出成形品の群から選択される何れかとすることができる。
【００１５】
複数のボールを介して相対回転する外輪および内輪と、外輪と内輪の間に配置され、複数のボールを保持する保持器とを備えた深溝玉軸受において、本発明に係る保持器を用いれば、本発明に係る保持器が有する上記の特徴により、一層低トルクの深溝玉軸受を実現することができる。従って、この深溝玉軸受を、例えば自動車のトランスミッションに組み込んで使用すれば、自動車の低燃費化に貢献することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上より、本発明によれば、軸受トルクを一層低減することができ、しかも静粛で内外輪間でのトルク伝達性能に優れた玉軸受を実現することのできる保持器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る保持器を備えた深溝玉軸受の断面図である。
【図２】図１に示す保持器を外径側から見たときの部分平面図である。
【図３】図１に示す保持器を構成する一方側の環状部材の部分斜視図であって、（ａ）図は、同環状部材を内径側から見たときの部分斜視図、（ｂ）図は、同環状部材を外径側から見たときの部分斜視図である。
【図４】図１に示す保持器を構成する一方側の環状部材を内径側から見たときの部分展開平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る保持器であって、ポケットにボールを組み込んだ保持器の部分斜視図である。
【図６】図５に示す保持器を構成する一方側の環状部材の部分斜視図であって、（ａ）図は、同環状部材を内径側から見たときの部分斜視図、（ｂ）図は、同環状部材を外径側から見たときの部分斜視図である。
【図７】図５に示す保持器を構成する一方側の環状部材を内径側から見たときの部分展開平面図である。
【図８】（ａ）図は、玉軸受のトルク測定試験の実施時に採用した第１の潤滑条件を説明するための概要図、（ｂ）図は、同トルク測定試験の実施時に採用した第２の潤滑条件を説明するための概要図である。
【図９】（ａ）図は、図８（ａ）に示す潤滑条件で玉軸受を運転したときのトルク測定結果を示す図、（ｂ）図は、図８（ｂ）に示す潤滑条件で玉軸受を運転したときのトルク測定結果を示す図である。
【図１０】従来の玉軸受用保持器の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る保持器を備えた深溝玉軸受（以下「玉軸受」という）の部分断面図である。この玉軸受１は、例えば、自動車の駆動系を構成するトランスミッションに組み込んで使用されるものであって、内周に円弧状の外側軌道面３を有する外輪２と、外周に円弧状の内側軌道面５を有する内輪４と、外側軌道面３と内側軌道面５の間に転動自在に配された複数のボール６と、ボール６を周方向所定間隔で保持する保持器７とを備える。この玉軸受１の内部潤滑は、例えば、図示しない給油機構から供給される潤滑油により、あるいは玉軸受１の一部を潤滑油中に浸漬させた状態で玉軸受１を運転することにより行われる。
【００２０】
保持器７は、図２に示すように、周方向に沿って所定間隔で配設された半球状膨出部９と、隣り合う半球状膨出部９を接続する接続部１０とを一体に有する一対の環状部材８，８を、リベット等の締結具Ｃで結合することにより形成されたいわゆる波型保持器である。両環状部材８，８は、一方の環状部材８の接続部１０を他方の環状部材８の接続部１０に突き合わせた状態で締結具Ｃにより結合される。そのため、両環状部材８，８が結合された状態では、一方の環状部材８の半球状膨出部９と他方の環状部材８の半球状膨出部９とが互いに対向して、ボール６を保持するポケット１１を形成する。
【００２１】
各半球状膨出部９の内面（各ポケット１１のボール対向面１２）には、反ボール側に窪んだ凹状のボール非接触部１４が設けられている。ボール非接触部１４は、図４に示すように、ボール対向面１２のうち、ボール６のピッチ円ＰＣＤと、ボール対向面１２の周方向中央部を通って径方向（図４において紙面上下方向）に延びる直線Ｌとの交点Ｐを含む所定領域Ａの外側に設けられ、かつ、その外径側の端部は、環状部材８の外径面８ａ（半球状膨出部９の外径面）に開口している。なお、ボール非接触部１４の内径側の端部は、環状部材８の内径面８ｂに開口しておらず、ボール対向面１２の範囲内で終端している。本実施形態のボール非接触部１４は、ボール対向面１２の周方向略中央部に配置され、内径側の端部が相対的に外径側で終端した第１部分と、該第１部分の周方向両側に配置され、内径側の端部が相対的に内径側で終端した一対の第２部分とで構成された略凹字状をなし、その全体がピッチ円ＰＣＤよりも外径側に配置されている。
【００２２】
また、本実施形態のボール非接触部１４は、図１に示すように、内径側から外径側に向けてボール６との離間距離（軸方向における離間距離）が徐々に拡大する断面くさび状に形成されている。
【００２３】
以上の構成を有する環状部材８は、金属板にプレス加工を施すことで成形されたプレス成形品とされる。すなわち、半球状膨出部９やボール非接触部１４等、環状部材８の各部は、金属板にプレス加工を施すことで成形されており、ボール非接触部１４は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、プレス加工に伴って反ボール側に突出する凸部１３を有する半球状膨出部９が成形されることにより、ボール対向面１２に生じた凹状部で構成される。なお、環状部材８の成形用金属板としては、例えば、ＳＰＣＣやＳＰＣＤ等に代表される冷間圧延鋼の板材を使用することができる。
【００２４】
以上で説明したように、本発明に係る保持器７においては、ボール非接触部１４を、ボール対向面１２のうち、ボール６のピッチ円ＰＣＤと、ボール対向面１２の周方向中央部を通って径方向に延びる直線Ｌとの交点Ｐを含む所定領域Ａの外側、要するに、ボール６の接触頻度が少ない領域（実質的にゼロの領域）に設けたことから、ボール非接触部１４を設けたことによりトルク低減効果を有効に享受しつつ、ポケット１１内でのボール６のがたつきに起因した異音の発生、さらには外輪２と内輪４の間におけるトルク伝達性能の低下を可及的に防止することができる。
【００２５】
また、半球状膨出部９に設けたボール非接触部１４の外径側の端部を、環状部材８の外径面８ａに開口させているので、図示しない給油機構から供給されてポケット１１とボール６の間に介在する潤滑油を円滑に保持器７外に排出することができる。また、本実施形態では、ボール非接触部１４を、内径側から外径側に向けてボール６との離間距離が徐々に拡大する断面くさび状に形成しているので、玉軸受１の運転に伴って軸受各部に作用する遠心力により、ポケット１１とボール６の間に介在する潤滑油を保持器７の外側に一層円滑に排出することができる。さらに、本実施形態では、ボール非接触部１４を、上記のような断面くさび状に形成し、かつその全体をボール６のピッチ円ＰＣＤよりも外径側に配置しているので、周速の早い位置における油膜のせん断抵抗を低減することができる。これらの相乗効果により、玉軸受１の大幅なトルク低減を図ることができる。
【００２６】
以上より、本発明に係る保持器７を用いれば、静粛かつ両輪２，４間でのトルク伝達性能に優れ、しかも大幅なトルク低減が図られた玉軸受１を実現することができる。従って、この玉軸受１を自動車の駆動系で使用すれば、当該自動車の低燃費化に貢献することができる。
【００２７】
図５に、本発明の第２実施形態に係る玉軸受用の保持器７の部分斜視図を示す。また、図６（ａ）（ｂ）に、同保持器７を構成する一方側の環状部材８の部分斜視図を示し、図７に、同環状部材８を内径側から見たときの部分展開平面図を示す。
【００２８】
第２実施形態に係る保持器７が、以上で説明した第１実施形態に係る保持器７と異なる主な点は、各ボール対向面１２に設けるべきボール非接触部１４を、ボール対向面１２内の周方向に離間した二箇所（より詳細には、ボール対向面１２のうち、ボール６のピッチ円ＰＣＤと、ボール対向面１２の周方向中央部を通って径方向に延びる直線Ｌとの交点Ｐを含む所定領域Ａの周方向両側）に設けると共に、各ボール非接触部１４の外径側および内径側の端部を、それぞれ、環状部材８の外径面８ａおよび内径面８ｂに開口させた点にある。図示例では、各ボール非接触部１４を、径方向に対して湾曲した円弧状に形成している。
【００２９】
この場合でも、上記態様でボール非接触部１４を設けたことにより、トルク低減効果を有効に享受しつつ、ポケット１１内でのボール６のがたつきに起因した異音の発生、さらには両輪２，４間におけるトルク伝達性能の低下を可及的に防止することができる。また、ボール非接触部１４の外径側および内径側の端部のそれぞれを、環状部材８の外径面８ａおよび内径面８ｂに開口させているので、ポケット１１とボール６の間における潤滑油の流通性を高め、これを通じてトルク低減を図ることができる。
【００３０】
なお、詳細な図示は省略しているが、第２実施形態のボール非接触部１４は、その全域における深さ寸法（ボール６との離間距離）が均一の凹状部で構成しても良いし、上述した第１実施形態と同様に、内径側から外径側に向けてボール６との離間距離が徐々に拡大する断面くさび状に形成しても良い。
【００３１】
以上、本発明の実施形態に係る保持器７およびこれを備えた玉軸受１について説明を行ったが、これらには、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【００３２】
例えば、保持器７を構成する一対の環状部材８，８は、金属板のプレス成形品とする以外にも、例えば、鋳造成形品、金属又は樹脂に切削等の機械加工を施すことで作製される機械加工品、あるいは、樹脂又は金属の射出成形品とすることもできる。環状部材８を樹脂の射出成形品とする場合、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）の群から選択される何れか一種をベース樹脂とする樹脂材料を使用して環状部材８を射出成形することができ、いかなるベース樹脂を使用するかは、要求特性に応じて適宜選択することができる。
【００３３】
また、以上では、シール部（シール機能）を有さない、いわゆる開放型の玉軸受１に本発明に係る保持器７を用いる場合について説明したが、本発明に係る保持器７は、いわゆる密封型の玉軸受に適用することも可能である。図示は省略するが、密封型の玉軸受とは、ボール６の軸方向両側にシール部材（接触型又は非接触型の何れであっても良い）を取り付け固定し、両シール部材間に画成される環状空間に潤滑油や潤滑グリース等の潤滑剤を充填・封入したものである。
【００３４】
本発明は前述した実施形態に何ら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内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【実施例】
【００３５】
本発明の有用性を実証するため、本発明の構成を有する保持器を組み込んだ開放型の玉軸受（以下「実施例」ともいう）と、本発明の構成を有さない保持器を組み込んだ開放型の玉軸受（以下「比較例ともいう」とを準備し、これらを３０℃の温度環境下において、下記の（１）（２）に示す潤滑条件で運転したときのトルクを測定した。ここでは、実施例として、図１−４に示す第１実施形態の保持器を組み込んだ玉軸受を使用し、比較例として、特許文献１の図４（ａ）に開示された構成を有する保持器を組み込んだ玉軸受を使用した。なお、トルク測定に際しては、５００Ｎのラジアル荷重を負荷した状態で実施例および比較例に係る玉軸受を運転した。
（１）軸線を水平方向に沿って配置した縦姿勢の玉軸受のうち、保持器の最も下側に配置される領域の下側半分を潤滑油に浸漬［図８（ａ）参照］。
（２）軸線を水平方向に沿って配置した縦姿勢の玉軸受のうち、保持器の最も下側に配置される領域の全体を潤滑油に浸漬［図８（ｂ）参照］。
【００３６】
上記の潤滑条件（１）で実施例および比較例に係る深溝玉軸受を運転した場合のトルク測定結果を図９（ａ）に示し、上記の潤滑条件（２）で実施例および比較例に係る深溝玉軸受を運転した場合のトルク測定結果を図９（ｂ）に示す。
【００３７】
図９（ａ）に示すとおり、上記の潤滑条件（１）を採用した場合、回転速度が２０００ｒｐｍ以下の場合には、実施例と比較例とでトルクに実質的な差はないが、回転速度が２０００ｒｐｍ以上になると実施例の方が低トルクとなる。また、図９（ｂ）に示すとおり、上記の潤滑条件（２）を採用した場合、回転速度が１０００ｒｐｍでも比較例に比べて実施例の方が低トルクであり、回転速度が上がるにつれ、実施例と比較例とのトルク差が大きくなる。このようなトルク測定結果から、本発明の構成を採用した場合、玉軸受の運転時には、ポケット１１とボール６の間に介在する潤滑油を円滑に（効率良く）保持器７外に排出することができるため、低トルクの玉軸受を実現する上で有益であることがわかる。
【符号の説明】
【００３８】
１    玉軸受（深溝玉軸受）
２    外輪
４    内輪
６    ボール
７    保持器
８    環状部材
９    半球状膨出部
１１  ポケット
１２  ボール対向面
１３  凸部
１４  ボール非接触部
Ａ    所定領域
Ｌ    直線
Ｐ    交点
【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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