JP2000291663A

JP2000291663A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2000291663A
Application number: JP11102751A
Authority: JP
Inventors: Hironori Suzuki; 弘典鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】転がり軸受に用いられる保持器において、保
持器音の誘発を防止することが可能な保持器を提供す
る。【解決手段】全体が円環状に形成されると共に円周方
向の複数個所にポケット１７が設けられ、当該ポケット
１７が玉１を保持することが可能な曲面からなる形状を
有する保持器１０を備えた転がり軸受である。本発明
は、保持器１０が有するポケット１７の内壁の形状が、
当該ポケットの収容する玉１の表面の形状と相似形でな
いことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転動体を収容保持
可能なポケットを円周方向内複数個所に形成した保持器
を備えた転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種回転機械装置の軸受部など、回転部
分を支持するため、転がり軸受が使用されることがあ
り、その中で玉軸受が特に好適である。そして、前記玉
軸受用保持器として、樹脂材料や金属から成る、冠形、
波形又はもみ抜き形の保持器が用いられている。かかる
保持器は、当該保持器が収納保持する玉とほぼ相似形
状、かつ、その曲率半径が当該玉のそれよりも若干大き
な球面の形状からなる複数のポケットを備える。複数の
前記玉が前記ポケットにそれぞれ組み込まれることによ
って、当該玉は軸受の円周方向に対して等配される。

【０００３】図８に、従来型の冠形の保持器の一例を示
す。当該保持器８０は、例えば、ハードディスクドライ
ブ（ＨＤＤ）等の部品となる玉軸受に用いられるもの
で、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材
料から形成される。図示される保持器８０は、円環状の
主部８６の円周方向内の複数個所に、玉１を転動自在に
収容するポケット８７が設けられている。この保持器８
０の場合、ポケット８７の各々は、その内面が球面８１
の形状を有している。当該球面の曲率半径Ｒ８１は、前
記玉の半径よりも若干大きい。

【０００４】前記玉軸受を組み立てる場合には、各ポケ
ット８７を構成する一対ずつの弾性片の先端縁同士の間
隔を弾性的に押し広げながら、これら一対の弾性片の間
に前記玉の各々を押し込む。保持器８０は、このように
して各ポケット８７内に前記玉を収納することにより、
これら各玉を、前記玉軸受の外輪軌道と内輪軌道との間
に、転動自在に保持する。

【０００５】前記玉軸受の使用時には、前記玉の転動に
伴って、当該玉軸受の外輪と内輪とが自在に相対回転す
る。この際、前記玉は自転しながら前記内輪の周囲を公
転する。また、保持器８７は、前記玉の公転速度と同じ
速度で、前記内輪の周囲を回転する。

【０００６】前記外輪の内壁と前記内輪の外周面との間
には、潤滑油を充填又は連続的に供給して、前記相対回
転が円滑に行なえるようにし、前記玉軸受に振動や騒音
が生じないようにするとともに、焼き付きなどの故障を
防止する。なお、一部の転がり軸受では、シールやシー
ルド板などの密封部材により、外輪の内壁と内輪の外周
面との間の空間の両端開口を塞ぎ、この空間から潤滑油
が漏洩したり、あるいは、この空間内に異物が侵入した
りすることを防止する場合もある。

【０００７】上述したような冠型の保持器を組み込んだ
玉軸受の場合、必要量の潤滑油を充填又は供給しても、
当該保持器に振動が誘発され、それによって、当該保持
器を組み込んだ転がり軸受に、保持器音と呼ばれる騒音
や振動が発生する場合がある。このような保持器の振動
は、玉に対する保持器の動き量が大きい事に起因して、
又は、転動体である玉と保持器との間の滑り摩擦に基づ
いて発生する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以下、前記保持器音の
発生理由について、図９を参照しながら説明する。図９
（ａ）には、図８に示された保持器８０に玉を組み込
み、それらの一部分を図８において側面から観察した場
合を示す。よって、図９において縦の一点鎖線は、玉軸
受の回転軸の延びる方向に平行である。玉１が断面円弧
形状のポケット８７に収容されている。ポケット８７は
単一の球面８１からなる。玉１の中心ＣＢ及びポケット
８７の中心Ｃ８７は同一である。玉１が収容される関係
上、ポケット８７の曲率半径Ｒ８１は、玉１の外表面の
曲率半径ＲＢよりも僅かに大きい。図９（ｂ）に示され
るのは、図９（ａ）の保持器８０を玉軸受に組み込むと
ともに潤滑油を充填し、その上で当該玉軸受を回転させ
た場合である（保持器及び玉の観察方向は同じ）。前記
玉軸受が回転すれば、玉１がポケット８７に対して偏っ
た位置を取り（ポケット８７の片側に寄り）、当該図の
ようになる。

【０００９】玉１の位置が、図９（ｂ）のような状態に
ある場合、玉１とポケット８７の表面とが接触する部分
付近では、当然のことながら、図９（ａ）に示されるよ
うな隙間がなくなり、当該隙間に元々存在していた潤滑
油は掻き出される。また、この保持器８０の場合は、玉
１の中心とポケット８７の中心とが同一で互いに球形で
あるので、玉１の表面及びポケット８７の内壁の形状が
相似形となる。この相似形の形状の結果、図９（ｂ）に
示されるように、玉１とポケット８７との間に形成され
るラビリンスＬ８８の空間量が僅かとなり、潤滑油をポ
ケット８７の外部へ掻き出す効果が大きくなる。玉１と
ポケット８７との間に十分な量の潤滑油が取り込まれな
くなると、保持器８０及び玉１の接触部分の摩擦による
振動を十分に抑制できなくなり、保持器音を誘発する。
ポケット８７の曲率半径Ｒ８１を大きくとれば、ラビリ
ンスＬ８８が大きくなるが、今度は前記玉の走行する方
向に対しても潤滑油が多く取り込まれることとなり、回
転に対する潤滑油の抵抗が大きくなってしまう。その結
果、やはり振動が起こり保持器音が発生する。

【００１０】上記に鑑みて本発明の目的は、上述された
保持器音を抑止することが可能な転がり軸受を提供する
ことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、請求項１
〜３に記載される発明によって提供される転がり軸受に
よって解決される。すなわち、（１）転動体を収容保
持可能なポケットを円周方向内複数個所に形成した保持
器を備えた転がり軸受において、前記転がり軸受の回転
軸と前記転動体の中心とを通過する直線を含みながら当
該回転軸の延びる方向にひろがる平面を対称面として対
向する当該ポケットの内壁同士が、お互いに中心の異な
る球面から形成されることを特徴とする転がり軸受、
（２）転動体を収容保持可能なポケットを円周方向内
複数個所に形成した保持器を備えた転がり軸受におい
て、前記転がり軸受の回転軸と前記転動体の中心とを通
過する直線を含みながら当該回転軸の延びる方向にひろ
がる平面を対称面として対向する当該ポケットのそれぞ
れの内壁が、複数の球面から形成されることを特徴とす
る転がり軸受、（３）転動体を収容保持可能なポケッ
トを円周方向内複数個所に形成した保持器を備えた転が
り軸受において、前記ポケットの軸方向球面と径方向球
面とが、お互いに異なることを特徴とする転がり軸受、
を提供することによって解決される。

【００１２】本願の請求項１及び２による転がり軸受に
備えられる保持器のポケットの内壁部は、当該ポケット
が収容する玉とは相似でない形状を有している。したが
って、前述のラビリンスＬの回転軸方向に対する空間量
を従来型の保持器の場合に比べて大きく取ることが可能
である。ラビリンスＬの空間量を大きくとることができ
れば、当該ラビリンスＬ内に、より多くの潤滑油を含有
することが可能となり、保持器及び転動体の接触部分の
摩擦振動を十分に抑制することができる。その結果、従
来型の保持器の問題点であった、保持器音の誘発を防止
することができる。

【００１３】本願の請求項３による転がり軸受に備えら
れる保持器のポケットの内壁部は、転動体の走行方向に
対するラビリンスを比較的小さくする作用を有する。し
たがって、前記転がり軸受内の円周方向すなわち回転方
向に位置する球面付近における潤滑油の掻き取り効果を
向上させ、かつ、その掻き取られた潤滑油分を、比較的
大きなラビリンスを有した軸方向に位置する当該球面の
方面に取り込ませることができる。その結果、前記転動
体の公転方向に対しての潤滑油による抵抗を少なくで
き、保持器音の発生原因の１つである潤滑油抵抗による
振動をも抑止することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施形態を詳細に説明する。

【００１５】本明細書中において、「軸方向球面」と
は、軸受全体を側方から観察した場合における保持器の
ポケットの内壁の断面形状を指し、それに従うと、以下
に説明する図１〜図４中の縦の一点鎖線は、軸受の回転
軸線の方向に平行な線であり、横の一点鎖線は前記軸受
の円周方向に平行な線である。更に、「径方向球面」と
は、軸受全体を前方又は後方から観察した場合における
保持器のポケットの内壁の断面形状を指し、それに従う
と、以下に説明する図５〜図７中の縦の一点鎖線は、軸
受の径の方向に平行な線であり、円弧上の一点鎖線は前
記軸受の円周方向に平行な線である。また、前記ポケッ
トの内壁に関して「対向する」とは、当該ポケットの内
壁が、前記軸受の回転軸と前記玉の中心とを通過する直
線を含みながら当該回転軸の延びる方向にひろがる平面
を対称面として対向するということである。

【００１６】図１〜図４に示されるのは、それぞれ、本
願の請求項１及び２に従って提供される転がり軸受の保
持器の一例である。また、いずれの保持器においても、
当該保持器によって保持される玉１は同一であり、当該
玉の中心はＣＢ、当該玉の半径はＲＢである。加えて、
本発明の特徴部分以外の構成は、従来型の転がり軸受と
同一である。図１〜図４の保持器は、全て断面が示され
ており、図の明瞭化のために、いずれの図においても、
潤滑油は省略されて図示されていない。

【００１７】図１に示される保持器１０は、請求項１に
対応する転がり軸受に備えられる保持器であり、また、
本願発明の第１実施形態である。保持器１０は、ポケッ
ト１７を有する。ポケット１７の内壁は、対向する球面
１１及び１２からなる。ただし、図１の球面は軸方向球
面が示されている。図１（ａ）に示されるように、球面
１１及び１２は、同一の曲率半径Ｒ１１及びＲ１２を有
している。しかしながら、球面１１の径中心はＣ１１、
球面１２の径中心はＣ１２であり、かつ、径中心Ｃ１
１，Ｃ１２は、それぞれ玉１の中心ＣＢに対して、保持
器１０の組み込まれる軸受の円周方向（図１においては
左右方向）にずれている。加えて、Ｒ１１＞ＲＢであ
る。そして、玉１が片寄った場合が図１（ｂ）に示され
る。この図１（ｂ）と、従来型を示した図９（ｂ）とを
見比べれば明らかなように、従来よりも比較的大きなラ
ビリンスＬ１８及びＬ１９が得られている。

【００１８】図２に示される保持器２０は、請求項２に
対応する転がり軸受に備えられる保持器であり、また、
本願発明の第２実施形態である。保持器２０はポケット
２７を有する。ポケット２７は、２つの球面２１及び２
２を有している。ただし、図２の球面は軸方向球面が示
されている。図２（ａ）に示されるように、球面２１は
曲率半径Ｒ２１を有し、球面２２は曲率半径Ｒ２２を有
する。更に、球面２１の径中心はＣ２１、球面２２の径
中心はＣ２２であり、それぞれが、玉１の中心ＣＢに対
して、保持器２０の組み込まれる軸受の軸方向（図３に
おいては上下方向）に偏移している。加えて、（Ｒ２１
＝Ｒ２２）＞ＲＢである。したがって、第２実施形態に
おいては、軸受の回転軸と玉１の中心とを通過する直線
を含みながら当該回転軸の延びる方向にひろがる平面を
境目としてポケットを２分して考えると、ポケット２７
の内壁が複数の球面の組、すなわち球面２１及び２２の
組からなる。対向する球面同士は互いに同じ径中心Ｃ２
１又はＣ２２を有する。そして、玉１が片寄った場合が
図２（ｂ）に示される。図２（ｂ）と、従来型が示され
る図９（ｂ）とを見比べれば明らかなように、比較的大
きなラビリンスＬ２８が得られている。

【００１９】図３に示される保持器３０は、請求項１及
び２に対応する転がり軸受に備えられる保持器であり、
また、本願発明の第３実施形態である。保持器３０はポ
ケット３７を有する。ポケット３７の内壁は、３つの球
面３１，３２及び３３からなる。ただし、図３の球面は
軸方向球面が示されている。加えて、球面３１，３３と
球面３２との境目は図中横の一点鎖線である。図３
（ａ）に示されるように、球面３２及び３３は曲率半径
Ｒ３１を有し、球面３２は曲率半径Ｒ３２を有する。更
に、球面３１の径中心はＣ３１、球面３３の径中心はＣ
３３であり、それぞれ玉１の中心ＣＢに対して、保持器
３０の組み込まれる軸受の円周方向（図３おいては左右
方向）にずれている。また、球面３１の径中心はＣ３２
であり、玉１の中心ＣＢと同一である。加えて、（Ｒ３
１＝Ｒ３３）＞Ｒ３２＞ＲＢである。したがって、第３
実施形態においては、軸受の回転軸と玉１の中心とを通
過する直線を含みながら当該回転軸の延びる方向にひろ
がる平面を境目としてポケットを２分して考えると、ポ
ケット３７の一方の内壁が複数の球面の組、すなわち球
面３１及び３２の組又は球面３３及び３２の組からなっ
ている。更に、それら球面のうち、対向している球面３
１及び球面３３は、互いに異なる中心を有する。そして
玉１が片寄った場合が図３（ｂ）に示される。図３
（ｂ）と、従来型が示される図９（ｂ）を見比べれば明
らかなように、ラビリンスＬ３９とともに、比較的大き
なラビリンスＬ３８が得られている。

【００２０】図４に示される保持器４０は、請求項１及
び２に対応する転がり軸受に備えられる保持器であり、
また、本願発明の第４実施形態である。保持器４０はポ
ケット４７を有する。ポケット４７は、４つの球面４
１，４２，４３及び４４からなる。ただし、図４の球面
は軸方向球面が示されている。図４（ａ）に示されるよ
うに、球面４１，４２，４３，４４はそれぞれ曲率半径
Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ４４を有し、Ｒ４１＝Ｒ４
２＝Ｒ４３＝Ｒ４４である。更に、球面４１，４２，４
３，４４の径中心はそれぞれＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３，
Ｃ４４であり、これらの径中心Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ４３
及びＣ４４は、玉１の径中心ＣＢに対して、円周方向及
び軸方向にずれている。したがって、第４実施形態にお
いては、軸受の回転軸と玉１の中心とを通過する直線を
含みながら当該回転軸の延びる方向にひろがる平面を境
目としてポケットを２分して考えると、ポケット４７の
内壁が複数の球面の組、すなわち球面４１及び４２の組
又は球面４３及び４４の組からなり、対向する球面同士
が異なる中心を有する。そして、玉１が片寄った場合が
図４（ｂ）に示される。図４（ｂ）と、従来型が示され
る図９（ｂ）とを見比べれば明らかなように、比較的大
きなラビリンスＬ４８及びＬ４９が得られている。

【００２１】以上の第１〜第４実施形態を提供すること
で得られる好適な作用は、回転軸方向に対するラビリン
スＬの空間量を従来型に比べて大きくとれるので、当該
ラビリンス内に、より多くの潤滑油を含有することが可
能となり、保持器１０，２０，３０，４０及び玉１の接
触部分の摩擦振動を十分に抑制することができるという
ことである。

【００２２】次に、図５〜図７を参照して、本願の請求
項３に対応する実施形態を説明する。本明細書中におい
ては、この実施形態は全て、前述した第１〜第４実施形
態と同時に実施される。ただし、請求項３に対応する実
施形態が前記第１〜第４実施形態と同時に実施される必
要性はなく、単独で実施されてもよい。図５〜図７に示
される保持器は全て、前述の保持器１０，２０，３０，
４０のいずれか１つであり、その観察方向はポケットの
球面が径方向球面として示される方向である。

【００２３】図５に示される保持器１０，２０，３０，
４０は、ポケットの球面５１を有する。ただし、球面５
１は径方向球面であり、曲率半径Ｒ５１を有し、その径
中心Ｃ５１は玉１の中心ＣＢと同一である。加えて、仮
に保持器１０，２０，３０，４０のポケットの軸方向球
面のそれぞれを総括して５９とし、その曲率半径をＲ５
９とおくと、この実施形態は、Ｒ５９＞Ｒ５１＞ＲＢと
いう条件が成り立つように構成される。

【００２４】図６に示される保持器１０，２０，３０，
４０は、ポケットの球面６１及び６２を有する。ただ
し、球面６１及び６２は径方向球面であり、それぞれ曲
率半径Ｒ６１及び曲率半径Ｒ６２を有し、それらの径中
心Ｃ６１及びＣ６２は玉１の中心から円周方向（すなわ
ち図６において円弧方向）にずれている。加えて、仮に
保持器１０，２０，３０，４０のポケットの軸方向球面
のそれぞれを総括して６９とし、その曲率半径Ｒ６９と
おくと、この実施形態はＲ６９＞（Ｒ６１＝Ｒ６２）＞
ＲＢ又はＲ６９＞ＲＢ＞（Ｒ６１＝Ｒ６２）という条件
が成り立つように構成される。

【００２５】図７に示される保持器１０，２０，３０，
４０は、ポケットの球面７１及び７２を有する。ただ
し、球面７１及び７２は径方向球面であり、それぞれ曲
率半径Ｒ７１及び曲率半径Ｒ７２を有し、それらの径中
心Ｃ６１及びＣ６２は玉１の中心から円周方向（すなわ
ち図７において円弧方向）及び径方向（すなわち図７に
おいて縦方向）にずれている。加えて、仮に保持器１
０，２０，３０，４０のポケットの軸方向球面のそれぞ
れを総括して７９とし、その曲率半径Ｒ７９とおくと、
この実施形態はＲ７９＞（Ｒ７１＝Ｒ７２）＞ＲＢ又は
Ｒ７９＞ＲＢ＞（Ｒ７１＝Ｒ７２）という条件が成り立
つように構成される。

【００２６】これら図５〜図７に示された実施形態に共
通する特徴は、径方向球面によるラビリンスが軸方向球
面によるラビリンスよりも比較的小さいということであ
る。したがって、請求項３にかかる発明を実施すること
によって、軸受のポケット１０，２０，３０，４０内の
円周方向すなわち回転方向に位置する球面付近における
潤滑油の掻き取り効果を向上させ、かつ、その掻き取ら
れた潤滑油分を、比較的大きなラビリンスを有した軸方
向に位置する当該球面の方面に取り込ませることができ
る。その結果、玉１が軸受の回転する方向に対し公転走
行する際に、第１〜第４実施形態を実施したときの作用
を有しながら、玉１の公転方向に対しての潤滑油による
抵抗を少なくでき、保持器音の発生原因の１つである潤
滑油抵抗による振動をも抑止することが可能となる。

【００２７】以上に説明された実施形態は、本発明を実
施するための一例であり、本発明はこれらの実施形態に
とらわれることなく実施可能である。

【００２８】

【発明の効果】上述されたように、本発明による転がり
軸受は、（１）転がり軸受の回転軸と転動体の中心と
を通過する直線を含みながら当該回転軸の延びる方向に
ひろがる平面を対称面として対向するポケットの内壁同
士が、お互いに中心の異なる球面から形成されること、
（２）転がり軸受の回転軸と転動体の中心とを通過す
る直線を含みながら当該回転軸の延びる方向にひろがる
平面を対称面として対向するポケットのそれぞれの内壁
が、複数の球面から形成されること、（３）当該ポケ
ットの軸方向球面と径方向球面とが、お互いに異なるこ
とを特徴とする。したがって、本発明によれば、保持器
音を抑止することが可能な転がり軸受を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる保持器を示す。
ポケットの球面は、軸方向球面を示す。

【図２】本発明の第２実施形態にかかる保持器を示す。
ポケットの球面は、軸方向球面を示す。

【図３】本発明の第３実施形態にかかる保持器を示す。
ポケットの球面は、軸方向球面を示す。

【図４】本発明の第４実施形態にかかる保持器を示す。
ポケットの球面は、軸方向球面を示す。

【図５】本発明の請求項３にかかる保持器を示す。ポケ
ットの球面は、径方向球面を示す。

【図６】本発明の請求項３にかかる保持器を示す。ポケ
ットの球面は、径方向球面を示す。

【図７】本発明の請求項３にかかる保持器を示す。ポケ
ットの球面は、径方向球面を示す。

【図８】従来型の玉軸受におけるポケットを示す。

【図９】従来型の玉軸受におけるポケットを示す。

【符号の説明】

１玉１０，２０，３０，４０保持器１７，２７，３７，４７ポケット１１，１２球面２１，２２球面３１，３２，３３４１，４２，４３，４４Ｒ球面の半径ＲＢ玉の半径Ｃ球面の中心ＣＢ玉の中心Ｌラビリンス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転動体を収容保持可能なポケットを円周
方向内複数個所に形成した保持器を備えた転がり軸受に
おいて、前記転がり軸受の回転軸と前記転動体の中心とを通過す
る直線を含みながら当該回転軸の延びる方向にひろがる
平面を対称面として対向する当該ポケットの内壁同士
が、お互いに中心の異なる球面から形成されることを特
徴とする転がり軸受。
【請求項２】転動体を収容保持可能なポケットを円周
方向内複数個所に形成した保持器を備えた転がり軸受に
おいて、前記転がり軸受の回転軸と前記転動体の中心とを通過す
る直線を含みながら当該回転軸の延びる方向にひろがる
平面を対称面として対向する当該ポケットのそれぞれの
内壁が、複数の球面から形成されることを特徴とする転
がり軸受。
【請求項３】転動体を収容保持可能なポケットを円周
方向内複数個所に形成した保持器を備えた転がり軸受に
おいて、前記ポケットの軸方向球面と径方向球面とが、お互いに
異なることを特徴とする転がり軸受。