JP2003065325A

JP2003065325A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2003065325A
Application number: JP2001260293A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Aoki; 護青木; Hiroshi Ishiwada; 博石和田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】動摩擦トルクの低減要求を満足し得る軸受装置
を提供することである。【解決手段】冠形保持器を組込んだ玉軸受１を、軸６に
固定して備え、その玉軸受１は、初期接触角を５°以上
とし、かつ保持器ポケット開口側５ａの内輪２と保持器
ポケット反開口側５ｂの外輪３に予圧を付与した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばモータ軸の
支持に用いられる軸受装置の動摩擦トルクの低減に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】各種回転部分を支持するために、例えば
特開平１０−１５９８５５号公報等に記載されているよ
うな玉軸受を広く使用している（図７参照）。この玉軸
受は内周面に外輪軌道を有する外輪３と、外周面に内輪
軌道を有する内輪２と、これら外輪３と内輪２の間に相
対回転自在に配置された冠形保持器５と、この冠形保持
器５に設けた複数のポケット５ｄ内にそれぞれ転動自在
に保持された玉４を備えて成る。上記外輪３の両端部内
周面にはそれぞれ円環状のシールド板９の外周縁９ａを
係止し、両シールド板９，９によって上記玉設置部分に
存在するグリースが外部に漏洩したり、あるいは外部に
浮遊する塵埃がこの設置部分に侵入したりするのを防止
している。そして上述した通り、複数個の玉４は保持器
５により転動自在に保持されており、この保持器５とし
ては、例えば図６に示すような冠形保持器と呼ばれるも
のが従来から使用されている。この保持器５には玉４を
転動自在に保持するために玉４と同数の球状凹面のポケ
ット５ｄを持ち、球状凹面の曲率半径は上記玉４の曲率
半径よりも僅かに大きくしている。尚、この軸受を各種
回転装置の支持に使用する場合には、二つの軸受１，１
を組み合わせて使用するのが一般的である。また、これ
ら軸受を高速回転条件で用いる場合には、軸受内の機械
的滑りを抑制するために玉と軌道面の接する、接触角を
小さくすることが有効であるとされていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
各種回転装置の回転速度が上がるにつれて、動摩擦トル
クの低減に対する要求が大きくなってきているが、前記
したように接触角を小さくすることだけでは、軸受の高
速回転化に伴う動摩擦トルクの抑制には充分ではない。
すなわち、高速回転により、軸受内のグリースの流動が
多くなるため、特に遠心力によって外輪内径側に移動し
たグリースが保持器外径部との間で攪拌されることで攪
拌あるいは剪断抵抗が大きくなり、結果的に動摩擦トル
クが大きくなるという欠点があった。本発明は従来技術
の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、動摩擦トルクの低減要求を満
足し得る軸受装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明がなした技術的手段は、内周面に外輪軌道を有
する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、これら
外輪と内輪の間に相対回転自在に配置された冠形保持器
と、この冠形保持器に設けた複数のポケット内にそれぞ
れ転動自在に保持された玉を備えた玉軸受を軸に固定し
てなる軸受装置において、玉と軌道面の接する初期接触
角を５°以上とし、かつ保持器ポケット開口側の内輪と
保持器ポケット反開口側の外輪に予圧を付与したことで
ある。また、軸に二個の軸受を固定するものである場
合、二個の軸受における各保持器は、夫々のポケット反
開口側同士が向き合うように組み込まれている。また
は、夫々のポケット開口側同士が向き合うように組み込
まれている。また、軸受の両端に密封板を設け、軸方向
一端面と軸方向他端面との間に、保持器組込み方向を判
別可能とする差異を設けることもできる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明軸受装置の一実施形
態を図に基づいて説明する。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されるものではな
い。

【０００６】図１は本発明の第一実施形態を示してい
る。この装置は二個の転がり玉軸受１，１を、各軸受
１，１の内輪２，２をシャフト(軸)６の外周に固定して
備えると共に予圧が付与されて組み合わされている。転
がり玉軸受１は、内周面に外輪軌道３ａを有する外輪３
と、外周面に内輪軌道２ａを有する内輪２と、これら外
輪３と内輪２の間に相対回転自在に配置された冠形保持
器５と、この冠形保持器５に設けた複数のポケット５ｄ
内にそれぞれ転動自在に保持された玉４を備えてなる。
上記外輪３の両端部内周面にはそれぞれ円環状の密封板
（本実施形態ではシールド板）９の外周縁９ａを係止
し、両シールド板９，９によって上記玉設置部分に存在
するグリースが外部に漏洩したり、あるいは外部に浮遊
する塵埃がこの設置部分に侵入したりするのを防止して
いる。なお、密封板９の構成については特に限定解釈さ
れず、本発明の範囲内で設計変更可能であり、また必要
に応じて備えることが出来る。また、製品の輸送時にお
ける耐揺動性の向上を図るべく、軸受１に封入される潤
滑剤は溝封入（内輪軌道２ａ、外輪軌道３ａへの封入）
とする。冠形保持器５は、例えば図６に示すように、円
環状の主部５ｃと、該主部５ｃの軸方向片面に設けられ
た複数のポケット５ｄとを備え、該ポケット５ｄが主部
５ｃの軸方向片面に互いに間隔をあけて配置された一対
の爪（弾性片ともいう）５ｅ同士の間に設けられてい
る。

【０００７】上述の通り、転がり玉軸受としては特に限
定されず一般的な構成を採っているが、本実施形態で
は、二個の軸受１，１における各保持器５，５のポケッ
ト反開口側５ｂ，５ｂが向かい合うように配設されてい
る点、および保持器ポケット開口側５ａ，５ａに位置す
る内輪端面２ｂ，２ｂと保持器ポケット反開口側５ｂ，
５ｂに位置する外輪端面３ｂ，３ｂに予圧が付与されて
いる点、玉と軌道面の接する初期接触角を１５°として
いる点に特徴的な構成がある。すなわち本実施形態で
は、軸受１，１の外輪３，３間には間座７が配されてお
り、保持器ポケット開口側５ａ，５ａに位置する内輪端
面２ｂ，２ｂに予圧Ｆ_ａ０を付与することで、外輪端面
３ｂ，３ｂには保持器ポケット反開口側５ｂ，５ｂから
予圧が付与され、そして初期接触角を１５°としている
（図１・図４（ａ）参照）。この初期接触角は、後述す
る実験結果に示すように５°以上であればよいが、３０
°以内とするのが好ましい。内輪２、外輪３、玉４、密
封板（シール又はシールド）９の構造や軸受のすきま等
は特に限定解釈されず任意であるため詳細な説明は省略
する。また、予圧を付与する方法やその量も特に限定さ
れず、適宜最適な量を設定すれば良く限定されない。こ
のような冠形保持器５を組み込んだ玉軸受１において、
保持器ポケット開口側５ａに位置する内輪端面２ｂと保
持器ポケット反開口側５ｂに位置する外輪端面３ｂに予
圧を付与し、かつ初期接触角を５°以上とすることによ
って動摩擦トルクが低くその変動も少ない軸受装置が設
計可能となる。

【０００８】図２は本発明軸受装置の第二実施形態を示
す。本実施形態では二個の軸受１，１における各保持器
５，５のポケット開口側５ａ，５ａが向かい合うように
配設されている点、および保持器ポケット開口側５ａ，
５ａに位置する内輪端面２ｃ，２ｃと保持器ポケット反
開口側５ｂ，５ｂに位置する外輪端面３ｃ，３ｃに予圧
が付与されている点が第一実施形態と相違する特徴的な
構成要素である。初期接触角は第一実施形態と同様に１
５°とする。本実施形態によれば、軸受１，１の内輪
２，２間には間座７を配し、保持器ポケット反開口側５
ｂ，５ｂから外輪３，３に予圧Ｆ_ａ０を付与すること
で、内輪２，２には保持器ポケット開口側５ａ，５ａか
ら予圧が付与される（図２参照）。なお、予圧付与の方
向や方法、また、保持器５のポケット径寸法に関しては
第一実施形態と同様であり、その他、内輪２、外輪３、
玉４、密封板９などのその他の構造は、および本装置に
よる作用効果は、上述した第一実施形態と同様であるた
め第一実施形態を援用して詳細な説明は省略する。

【０００９】ここで、本発明の効果を確認するために行
った実験について説明する。軸受：内径５ｍｍ、外径１３ｍｍ、幅４ｍｍ（JIS695
相当）回転数：１００００ｍｉｎ^−１予圧：２０Ｎ時間：回転始動５分後の動摩擦トルク値を測定実験は、軸受のすきまを変えることで初期接触角を５°
〜３０°に変化させた場合について、予圧方向を変え、
動摩擦トルクを測定した。

【００１０】図３に比較試験の結果を示す。なお、図３
中で表した予圧方向Ａ，Ｂについて、その概略図をそれ
ぞれ図４（ａ），（ｂ）に示す。「Ａ方向予圧」とは、
図１，２に示した本実施形態のように、内輪２の保持器
ポケット開口側５ａと外輪３の保持器ポケット反開口側
５ｂから付与される予圧をいい、「Ｂ方向予圧」とは、
これとは逆に、内輪２の保持器ポケット反開口側５ｂと
外輪３の保持器ポケット開口側５ａから付与される予圧
をいう。この結果から、Ｂ方向に予圧を付与した場合に
は、初期接触角が小さくなるに従い、動摩擦トルクが減
少することが判る。逆に、Ａ方向に予圧を付与した場合
には初期接触角が１０°程度までは動摩擦トルクがＢ方
向に予圧を付与した場合に比べ非常に小さくなるが、こ
の値を境にして急激に動摩擦トルクが増大し、Ｂ方向予
圧と同程度になることが判る。５°以下では、Ａ方向予
圧の場合とＢ方向予圧の場合とで差がなくなる。すなわ
ち、初期接触角５°以上、好ましくは動摩擦トルクが充
分に低い値となる７°程度以上とし、かつ予圧方向を図
１、図２で表した方向（Ａ方向）とするのが良い。尚、
本試験では初期接触角を最大で３０°までとしている
が、初期接触角が大きすぎると玉が軌道面を乗り上げる
荷重が低下して軸受本来の機能を損ってしまう恐れが生
じるため、予圧荷重が大きい場合や予圧以外にアキシア
ル方向外力が加わることが想定される場合には、玉が軌
道面を乗り上げる角度を超えない範囲にする必要があ
る。例えば、本試験に用いたＪＩＳ６９５相当の軸受の
場合には初期接触角を２０°以下にするのが良い。

【００１１】また、各実施形態では玉軸受二個の組合せ
としているが、組合せの個数は二個に限定されるもので
なく、玉軸受一個でも同様の効果が得られ、二個を超え
る場合も同様である。

【００１２】さらに、本発明は予圧方向と保持器装置の
方向性が重要な構成に成るが、軸受両端面に予め密封板
９が装着されている場合には保持器５の方向性が外観か
らは判別できない。そのため、保持器５の装着方向が判
るように、図５に示すように、軸方向（図５（ａ）の左
右方向）の一端面１ａと他端面１ｂとの間に、上記保持
器５の組込み方向を判別可能とする形態（差異）を設け
ている。

【００１３】この様に両端面１ａ，１ｂ同士の間に差異
を設けるには、例えば次の構成が代表例として挙げられ
る。図５に示す様に、内輪２と外輪３の一方又は双方の
片端面２ｂ，３ｂにのみ保持器組込み方向を示すマーク
１０，１０を付する事が考えられる。このマーク１０，
１０は、例えば図５（ｂ）に示すように保持器ポケット
開口側５ａの軸受内輪端面２ｂと外輪端面３ｂに付す
る。このように保持器ポケット開口側５ａの軸受内輪端
面２ｂと外輪端面３ｂにマーク１０，１０を付すること
で、該マーク１０，１０の付されている端面が保持器ポ
ケット開口側５ａを示すこととなる。なお、このマーク
１０は、図示例とは逆に、保持器５のポケット反開口側
５ｂの軸受内輪端面２ｃと外輪端面３ｃに付することも
でき、このようにすることで、保持器５の組込み開始位
置側を示すこととなり、必然的にマークのない端面側が
保持器ポケット開口側５ａであることが確認できる。マ
ーク１０の一例として図５に示した×印は単なる例示に
すぎずこれに限定されるものではなく、任意に選択可能
である。マーク１０は、刻設してもよく、また平面状・
突状に設けるものとしてもよく、さらにその数量・位置
も任意である。また、マーク１０は、いずれか一方の密
封板９に設けることも出来る。

【００１４】また、密封板９，９の色彩を、材質等を変
えることにより軸受一端側と他端側とで変える事によっ
ても、保持器５の組込み方向を外観で判別自在とするこ
ともできる。例えば、双方の密封板９，９の色や模様を
変えたり、また、一方の密封板を合成樹脂やゴム製と
し、他方の密封板を鋼材とすることでも判別可能であ
る。また、合成樹脂製とする場合、透明の材質を用いれ
ば密封板を透かして保持器の組込み方向が確認できる。
また、上述のように密封板９を軸受１の両端に装着する
のではなく、密封板９を軸受端面のいずれか一方にのみ
装着するものとすれば、保持器５の組込み方向を外観か
ら判別可能とすることもできる。すなわち、保持器５の
ポケット反開口側５ｂに位置する軸受端面若しくは保持
器５のポケット開口側５ａに位置する軸受端面にのみ密
封板９を装着するものとすれば、密封板９装着側が保持
器ポケット開口側５ａ（若しくは保持器ポケット反開口
側５ｂ）となり、保持器５の組込み方向が容易に判別可
能となる。更に、上記内輪２と外輪３の一方又は双方の
軸方向端縁部に切り欠き等の凹凸を形成して差異を設け
る事としても保持器組込み方向の判別が可能である。こ
れによれば、モータ軸に軸受を組み付ける為の自動機
が、上記切り欠き等の凹凸により保持器５の組込み方向
を判別しつつ、所定方向に組み付ける様に構成する事も
できる。

【００１５】シール付転がり軸受の製造過程で、保持器
組込み方向に応じて上記両端面同士の間に差異を設ける
事は、特に面倒な作業を行なう事なく、容易且つ確実に
行なえる。上述の様に構成されるシール付玉軸受の場合
には、保持器組込み方向が外観から簡易かつ確実に判別
可能であるため、保持器組込み方向に応じてそれぞれの
軸受の組み付け方向の規制を確実に行なえる。上述の転
がり軸受１構成を採用すれば、軸受１の密封板９や軌道
輪（内輪２・外輪３）に、保持器５の組込み方向が外観
から判別できるように判別のための種々の差異を設けた
ため、例えば両端１ａ，１ｂに密封板９，９を装着した
軸受であっても、容易に外観から保持器５の方向性を知
ることができる。従って、簡単かつ確実に保持器ポケッ
ト開口側５ａの内輪２に予圧Ｆ_ａ０を付与させることが
できるため、回転トルクやその変動、回転に同期しない
振動を低減させることが可能となる。

【００１６】例えば図１の軸受装置によれば、図５に示
したマーク１０が、図１において、軸方向上側の軸受１
にあっては内輪２と外輪３の一端面（図にて上方の端
面）２ｂ，３ｃに、そして下側の軸受１にあっては内輪
２と外輪３の一端面（図にて下方の端面）２ｂ，３ｃに
それぞれ付され、マーク１０，１０同士が対向していな
い状態で組み合わされている。また、図２の軸受装置に
よれば、図５に示したマーク１０が、図２において、軸
方向上側の軸受１にあっては内輪２と外輪３の一端面
（図にて下方の端面）２ｃ，３ｂに、そして下側の軸受
１にあっては内輪２と外輪３の一端面（図にて上方の端
面）２ｃ，３ｂにそれぞれ付され、マーク１０，１０同
士が対向している状態で組み合わされている。

【００１７】

【発明の効果】軸受装置の回転に伴い、軸受中のグリー
スに流動が生じるが、軸受に予圧荷重を付与すると、そ
の流れは軸方向左右で不均等になる。つまり、グリース
は玉と内輪あるいは外輪との反接触点側に集まることが
判っているが、本発明によると、保持器ポケット開口側
の内輪と保持器ポケット反開口側の外輪に予圧を付与
し、更に初期接触角を５°以上としたため、流動したグ
リースが空間容積の小さい保持器背面側の外輪内径側に
堆積しずらいため、保持器背面側外径との間で攪拌に伴
う抵抗が生じずらい。そのため、この軸受装置の動摩擦
トルクの増大を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明軸受装置の第一実施形態を示す概略断面
図。

【図２】第二実施形態を示す概略断面図。

【図３】本発明の効果を示した実験結果のグラフ。

【図４】予圧方向を示す概略図で、（ａ）はＡ方向予
圧、（ｂ）はＢ方向予圧の場合を示す。

【図５】保持器の組込み方向を判別可能とする差異を設
けた図で、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は正面図。

【図６】冠形保持器の斜視図。

【図７】従来技術の断面図。

【符号の説明】

１：玉軸受２：内輪３：外輪４：玉５：冠形保持器６：軸９：密封板１０：マーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面
に内輪軌道を有する内輪と、これら外輪と内輪の間に相
対回転自在に配置された冠形保持器と、この冠形保持器
に設けた複数のポケット内にそれぞれ転動自在に保持さ
れた玉を備えた玉軸受を軸に固定してなる軸受装置にお
いて、玉と軌道面の接する初期接触角を５°以上とし、
かつ保持器ポケット開口側の内輪と保持器ポケット反開
口側の外輪に予圧を付与したことを特徴とする軸受装
置。
【請求項２】軸に二個の玉軸受を固定してなり、該二個
の玉軸受における各保持器は、夫々のポケット反開口側
同士が向き合うように組み込まれていることを特徴とす
る請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】軸に二個の玉軸受を固定してなり、該二個
の玉軸受における各保持器は、夫々のポケット開口側同
士が向き合うように組み込まれていることを特徴とする
請求項１に記載の軸受装置。
【請求項４】玉軸受の両端に密封板を設け、軸方向一端
面と軸方向他端面との間に、保持器組込み方向を判別可
能とする差異を設けたことを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の軸受装置。