(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介装された複数のボールと、前記複数のボールを保持して回転輪とともに回転するリテーナとからなり、アキシャル方向に予圧が与えられた状態で使用されるラジアルボールベアリングのリテーナであって、軸方向の一方側に開口するＣ字状に形成されて前記ボールを転動自在に保持するポケットを有し、このポケットの開口側の両端部の内面は、ボールが接触する単一の円筒内面もしくは円錐内面の部分で形成され、ポケットの底面は球面状に形成され、これら内面と底面との間に形成される境界線を含む平面は、前記ボールと内輪および外輪との接触点を結ぶ線に平行であり、ポケットの開口側の両端部の内面のみ、またはこの内面とポケットの底面とによって、前記ボールが保持されていることを特徴とするラジアルボールベアリングのリテーナ。
【請求項２】
前記外輪または前記内輪のいずれか一方が回転方向を一方向に定められている回転輪であり、前記ポケットの底面に、前記ボールの自転によって前記リテーナの外周面または内周面に潤滑油を導く溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のラジアルボールベアリングのリテーナ。
【請求項３】
前記溝によって導かれた潤滑油を受け、かつ、その潤滑油を前記リテーナの回転方向後方側に隣接するポケットの開口付近に導く潤滑油流路が、溝によって導かれる潤滑油の流動方向に応じて前記外周面または前記内周面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のラジアルボールベアリングのリテーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報機器や音響機器等に搭載されるスピンドルモータや各種汎用モータの回転軸を支持する精密軸受として広く用いられているラジアルボールベアリングのリテーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のラジアルボールベアリングは、外輪の内側に内輪が配され、これら軌道輪の対向面にそれぞれ形成された転走溝に複数のボールが嵌め込まれ、これらボールがリテーナにより等間隔に保持された状態でころがり運動する構造が一般的であり、すべり摩擦が格段に少ないことから、各種機械の回転部分に多用されている。このようなラジアルボールベアリングにあっては、内部にグリス等の潤滑油を封入したものが一般的であり、その潤滑油は、リテーナのポケット内でボールが自転することによって外輪と内輪の転走溝間を移動し、常にボールの転動面に供給される。
【０００３】
ところで、ラジアルボールベアリングは、通常、ボールの振動の規制、回転精度や剛性の向上等を目的として、アキシャル方向に予圧を与えた状態で使用される。図１０はその状態を示しており、この場合、外輪１０が固定され、回転する内輪２０に対し図１０中左側（Ｘ２方向）から予圧が与えられている。このように予圧が与えられると、ラジアル隙間の存在によって外輪１０と内輪２０は軸方向に相対的にずれ、このため接触角αが生じ、ボール３０は点Ａで外輪１０と接触し、点Ｂで内輪２０と接触する。そして、図１０でＸ１方向から見た場合に内輪２０が時計方向に回転すると、ボール３０は、ＡＢに直交するＣＤを軸として矢印Ｒ１方向に自転しながら、内輪２０と同方向に回転するリテーナ５０とともに公転する。なお点Ｏはボール３０の中心である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示したように、予圧が与えられることによりボールの自転軸がベアリングの軸方向に対して傾斜した状態では、ボールの自転によって外輪と内輪の転走溝間を移動する潤滑油が、リテーナのポケット内面を通過する際に剪断力を受ける。このため、リテーナによって潤滑油の円滑な移動が妨げられるとともに、潤滑油の撹拌抵抗が増大し、このため、ベアリングの回転トルクが増大するといった問題が発生する。回転トルクの増大は、発熱や回転むらの原因となり、モータに組み込まれた場合には消費電力の増大を招くので、改善せねばならない課題である。
【０００５】
よって本発明は、ボールの自転によって移動する潤滑油の剪断を抑えることにより潤滑特性の向上が図られ、その結果として回転トルクの軽減が可能なラジアルボールベアリングのリテーナを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介装された複数のボールと、前記複数のボールを保持して回転輪とともに回転するリテーナとからなり、アキシャル方向に予圧が与えられた状態で使用されるラジアルボールベアリングのリテーナであって、軸方向の一方側に開口するＣ字状に形成されて前記ボールを転動自在に保持するポケットを有し、このポケットの開口側の両端部の内面は、ボールが接触する単一の円筒内面もしくは円錐内面の部分で形成され、ポケットの底面は球面状に形成され、これら内面と底面との間に形成される境界線を含む平面は、前記ボールと内輪および外輪との接触点を結ぶ線に平行であり、ポケットの開口側の両端部の内面のみ、またはこの内面とポケットの底面とによって、前記ボールが保持されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明のリテーナによれば、ボールの自転によって外輪と内輪の間を移動する潤滑油は、ボールが接触するポケットの開口側の端部の内面から剪断を受けにくく、円滑に移動する。すなわち、潤滑油に対する剪断力が低減し、その結果、回転トルクの軽減やベアリングの寿命の向上が図られる。
【０００８】
本発明のリテーナは、ベアリングに装着された状態で、ポケットの開口が軸方向の一方側に開口するが、その開口方向（装着方向に相当する）は、回転輪に対する予圧方向か、反予圧方向かのいずれかである。すなわちリテーナは、ポケットの開口を予圧方向に向けるか、あるいは予圧と反対方向に向けて装着される。ちなみに、図１０で示したベアリングでは、内輪が予圧を受け、ポケットの開口方向が内輪の予圧方向に向いている。予圧方向によってボールの自転軸は２通りとなり、このボールの自転軸とポケットの開口方向との組み合わせに応じて、本発明のポケットの開口側の端部の内面は、ボールが接触するように円筒内面状もしくは円錐内面状に形成される。言い換えると、回転輪に対する予圧方向とポケットの開口方向との相関により、この内面の形成位置ならびに湾曲方向は限定される。
【０００９】
本発明では、外輪または内輪のいずれか一方が回転方向を一方向に定められている回転輪であり、ポケットの底面に、ボールの自転によってリテーナの外周面または内周面に潤滑油を導く溝が形成されている形態を含む。この形態によると、溝が形成されていることにより、ボールの自転によって潤滑油が自転方向により流れやすいので、その潤滑油に剪断が生じにくくなり、潤滑特性がより向上する。
【００１０】
また、本発明では、ポケットの底面に形成された上記溝によって導かれた潤滑油を受け、かつ、その潤滑油をリテーナの回転方向後方側に隣接するポケットの開口付近に導く潤滑油流路が、溝によって導かれる潤滑油の流動方向に応じて外周面または内周面に形成されている形態を含む。この形態によると、ボールの自転により溝を流動してリテーナの外周面または内周面に導かれた潤滑油は、潤滑油流路で受けられ、さらに、リテーナの回転によってその回転方向後方側に向かって潤滑油流路を流動し、隣接するポケットの開口付近に供給される。すなわち、ポケットの底面から、そのポケットに隣接するポケットの開口付近に潤滑油を供給する作用が、順次リレーして繰り返される。ポケットの底面は潤滑油が貯留しやすく、かたや開口側の内面には潤滑油が供給されにくいので、このような形態を採用することによって潤滑油をまんべんなくポケット内面にいきわたらせることができ、よって潤滑特性の向上が図られる。なお、本発明の潤滑油流路は、フィン等により構成することができる。
【００１１】
ところで、ボールの自転方向は、回転輪に与える予圧方向が一定とした場合であっても、回転輪が外輪か内輪かに加え、その回転輪の回転方向によって異なるので、これに応じて、上記溝による潤滑油の流動方向はリテーナの外周面方向か内周面方向のいずれかとなる。従って、この溝および上記潤滑油流路は、回転輪の種類（外輪か内輪）と回転輪の回転方向の組み合わせに応じて適宜に形成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（１）第１実施形態
図１は、第１実施形態に係るリテーナが適用された深溝型のラジアルボールベアリング（以下、ベアリングと略称する）を示している。図１中符号１０は外輪、２０は内輪であり、これら外輪１０および内輪２０の相対向する軌道面、すなわち外輪１０の内周面と内輪２０の外周面には、それぞれ転走溝１１，２１が形成され、これら転走溝１１，２１に所定数のボール３０が嵌め込まれている。各転走溝１１，２１の断面はボール３０の径よりも若干大きな径の円弧状である。そして、各ボール３０は、リテーナ４０のポケット４１に嵌め込まれることにより、等間隔に、かつ転動自在に保持されている。
【００１３】
リテーナ４０は樹脂製クラウン型であって、図３に示すように、主体をなすリング４２に、周方向に等間隔をおいて複数のポケット４１が形成されたものである。ポケット４１は軸方向の一方側に開口するＣ字状を呈しており、開口側に形成された弾性変形可能な一対の爪４３と、リング４２に形成された凹所とにより形成されている。ポケット４１の底面はボール３０の径よりも若干大きな球面状であり、ポケット４１に嵌め込まれたボール３０は、その中心がリテーナ４０の肉厚のほぼ中央に位置した状態で転動自在に保持される。一対の爪４３の先端には、ポケット４１内へのボール３０の導入を容易とするガイド面４３ａが形成されている。ボール３０は、一対の爪４３のガイド面４３ａにボール３０を当てた状態から、ボール３０をポケット４１内に押し込んで爪４３の間隔を押し広げ、さらに押し込むことにより、ポケット４１内に嵌め込まれる。
【００１４】
上記ベアリングは、図１および図２に示すように、アキシャル方向に予圧が与えられた状態で使用される。この場合、外輪１０が回転輪に設定され、外輪１０には図１および図２でＸ１方向に予圧が与えられる。また、外輪１０は、図１および図２でＸ１方向から見た場合、時計方向に回転する。リテーナ４０は、予圧の付与方向とは反対方向（図２で左側）から装着され、ポケット４１は予圧方向とは反対側（図２で右側）に開口している。このように予圧が与えられると、ラジアル隙間の存在によって外輪１０と内輪２０は軸方向に相対的にずれ、このため、図２に示すように接触角αが生じ、点Ｏを中心とするボール３０は点Ａで外輪１０と接触し、点Ｂで内輪２０と接触する。そして、外輪１０が回転すると、ボール３０は、ＡＢに直交するＣＤを軸として矢印Ｒ２方向に自転しながら、外輪１０と同方向に回転するリテーナ４０とともに公転する。
【００１５】
上記ベアリングにはグリス等の潤滑油が封入され、必要に応じてリング状のシールが装着される。このシールは、外輪１０の内周面に装着される。封入された潤滑油は、リテーナ４０のポケット４１内でボール３０が自転することによって外輪１０と内輪２０の転走溝１１，２１間を移動し、常にボール３０の転動面に供給される。
【００１６】
さて、上記リテーナ４０のポケット４１における開口側の両端部の内面には、図２〜図４に示すように、ボール３０の開口側内面４４が形成されている。これら開口側内面４４は、上記のように外輪１０に予圧が与えられて接触角αが生じた状態でのボール３０の自転方向に沿って湾曲している。また、ポケット４１における２つの開口側内面４４は、球面状の三次曲面をなすポケット４１の底面とは異なって、単一の円錐内面の三次曲面に形成されている。これら開口側内面４４は所定の幅を有し、自転するボール３０は、図５に示すように、２つの開口側内面４４に接触し、さらにポケット４１の球面状の底面に接触する。ボール３０はこのようにポケット４１の底面と２つの開口側内面４４によって３点支持された状態で自転する。２つの開口側内面４４は、上記のようにボール３０の自転方向に沿って湾曲していることから、リテーナ４０の肉厚方向に対して傾斜しており、２つの開口側内面４４と球面状のポケット４１の底面との境界を形成する傾斜した稜線（境界線）を含む平面は、図２に示した外輪１０および内輪２０に対する接触点ＡＢを結ぶ線と平行である。
【００１７】
図６に示すように、回転輪である外輪１０は、図１および図２でＸ１方向から見た場合に時計方向であるＲ３方向に回転し、リテーナ４０もこの方向に回転する。そして、ボール３０は外輪１０の回転に伴ってＲ４方向に自転する。リテーナ４０のポケット４１の底面には、ボール３０の自転方向Ｒ４に沿って湾曲する溝４６が、ポケット４１の内周面から外周面にわたって形成されている。この溝４６の内周面側の端部はポケット４１の最下部に位置し、そこから、外周面に向かうに従ってしだいに幅が広くなりながら湾曲しており、ポケット４１の最下部に存在する潤滑油は、ボール３０の自転によって溝４６を流動し、外周面側に導かれる。
【００１８】
また、図３および図６に示すように、リテーナ４０のリング４２の外周面であって隣り合うポケット４１間には、直角三角形状のフィン４５が一体成形されている。このフィン４５の斜面４５ａ（潤滑油流路）は、ベアリングが作動した状態におけるリテーナ４０の回転方向Ｒ３（これは外輪１０の回転方向と同じ）の先方側のポケット４１の最下部近傍から後方側のポケット４１の開口側に向かって緩やかな凹状の湾曲面に形成されている。また、この斜面４５ａにおけるポケット４１の最下部側の出発点は尖鋭であり、隣りのポケット４１の開口側に向かうに従ってしだいに幅が広くなっている。ボール３０の自転によって上記溝４６から外周面に導かれた潤滑油は、フィン４５の斜面４５ａで受けられ、リテーナ４０が回転することにより斜面４５ａを伝って後方側のポケット４１の開口付近に供給される。
【００１９】
上記第１実施形態のリテーナ４０によれば、ボール３０の自転によって外輪１０と内輪２０の間を移動する潤滑油は、ボール３０が接触する上記開口側内面４４がボール３０の自転方向に沿って湾曲しているため、この開口側内面４４から剪断を受けにくく円滑に移動する。すなわち、潤滑油に対する剪断力が低減し、その結果、回転トルクの軽減やベアリングの寿命の向上が図られる。
【００２０】
また、ポケット４１の底面に形成された溝４６によって、その底面に存する潤滑油がボール３０の自転方向に流動するので、潤滑油に剪断が生じにくくなり、潤滑特性がより向上する。そして、溝４６から外周面に導かれた潤滑油は、フィン４５の斜面４５ａで受けられ、さらに、リテーナ４０の回転によってその回転方向後方側に向かって斜面４５ａを流動し、隣接するポケット４１の開口付近に供給される。すなわち、ポケット４１の底面から、そのポケット４１の隣りのポケット４１の開口付近に潤滑油を供給する作用が順次リレーして繰り返される。ポケット４１の底面は潤滑油が貯留しやすく、かたや開口側の内面には潤滑油が供給されにくいので、このような形態を採用することによって潤滑油をまんべんなくポケット４１の内面にいきわたらせることができ、よって潤滑特性の向上が図られる。
【００２１】
上記第１実施形態のリテーナ４０は、図２に示したように、外輪１０がＸ１方向に予圧されたベアリングに対して開口を反予圧方向に向けて装着されるタイプのものであり、予圧方向の違いに伴うボール３０の自転軸の違いや、開口をどちらに向けるかに応じて、開口側内面４４の形成位置や方向は異なってくる。
【００２２】
また、ポケット４１の底面に形成する溝４６とフィン４５との組み合わせは、外輪１０が回転輪で、その外輪１０が、図１および図２でＸ１方向から見た場合に時計方向（図６でＲ３方向）に回転する形式のベアリングのみに適用されるものである。以下に、アキシャル方向に予圧が与えられることにより、外輪１０と内輪２０が図１および図２に示すように軸方向にずれた状態で、Ｘ１方向から見た場合に外輪１０が反時計方向に回転する場合（第２実施形態）と、内輪２０が回転輪とされ、その回転方向が時計方向（第３実施形態）と反時計方向（第４実施形態）である場合につき、溝４６およびフィン４５の形態の違いを説明する。
【００２３】
（２）第２実施形態
図７は、外輪１０と内輪２０が図１および図２に示すように軸方向にずれた状態で、Ｘ１方向から見て外輪１０が反時計方向（Ｒ５方向）に回転する場合のリテーナ４０を示している。この場合のボール３０の自転方向はＲ６方向であり、その自転方向に沿ってポケット４１の底面に溝４６が形成され、潤滑油はこの溝４６を流動して外周面に導かれる。そして、リテーナ４０の外周面には、その潤滑油を受けてリテーナ４０の回転方向後方側のポケット４１の開口付近に導く斜面４５ａを有するフィン４５が形成されている。
【００２４】
（３）第３実施形態
図８は、回転輪が内輪２０であって、その内輪２０が図１および図２でＸ１方向から見て時計方向（Ｒ３方向）に回転する場合のリテーナ４０を示している。この場合、予圧は図１および図２に示すように内輪２０に対してＸ２方向に与えられる。ボール３０の自転方向はＲ６方向であり、その自転方向に沿ってポケット４１の底面に溝４６が形成され、潤滑油はこの溝４６を流動して内周面に導かれる。そして、リテーナ４０の内周面に、溝４６からの潤滑油を受けてリテーナ４０の回転方向後方側のポケット４１の開口付近に導く斜面４５ａを有するフィン４５が形成されている。
【００２５】
（４）第４実施形態
図９は、回転輪である内輪２０が、上記第３実施形態とは逆の反時計方向（Ｒ５方向）に回転する場合のリテーナ４０を示している。この場合、ボール３０の自転方向はＲ４方向であり、その自転方向に沿ってリテーナ４０のポケット４１の底面に溝４６が形成され、潤滑油はこの溝４６を流動して内周面に導かれる。そして、リテーナ４０の内周面に、溝４６からの潤滑油を受けてリテーナ４０の回転方向後方側のポケット４１の開口付近に導く斜面４５ａを有するフィン４５が形成されている。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリテーナによれば、ボールを転動自在に保持するポケットの開口側の両端部の内面が、ボールが接触する単一の円筒内面もしくは円錐内面の部分で形成され、ポケットの底面は球面状に形成され、これら内面と底面との間に形成される境界線を含む平面は、このボールと内輪および外輪との接触点を結ぶ線に平行であり、ポケットの開口側の端部の内面のみ、または内面と底面とによって、ボールが保持されるので、ボールの自転によって外輪と内輪の間を移動する潤滑油の剪断が抑えられ、その結果、ベアリングの回転トルクの軽減ならびに寿命の向上が図られるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態のリテーナが適用されたラジアルボールベアリングの断面図である。
【図２】  図１の要部拡大図である。
【図３】  第１実施形態のリテーナの斜視図である。
【図４】  第１実施形態のリテーナのポケット内面を示す斜視図である。
【図５】  第１実施形態のリテーナのポケットにボールが保持された状態を示す断面図である。
【図６】  第１実施形態のリテーナの側面図である。
【図７】  第２実施形態のリテーナの側面図である。
【図８】  第３実施形態のリテーナの側面図である。
【図９】  第４実施形態のリテーナの側面図である。
【図１０】  一般的なラジアルボールベアリングの作動状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…外輪、２０…内輪、３０…ボール、４０…リテーナ、４１…ポケット、
４４…開口側内面、４５ａ…フィンの斜面（潤滑油流路）、４６…溝、α…接触角。
【図１】
0004055938.tif 000002
【図２】
0004055938.tif 000003
【図３】
0004055938.tif 000004
【図４】
0004055938.tif 000005
【図５】
0004055938.tif 000006
【図６】
0004055938.tif 000007
【図７】
0004055938.tif 000008
【図８】
0004055938.tif 000009
【図９】
0004055938.tif 000010
【図１０】
0004055938.tif 000011