JP2003343567A - 深溝玉軸受 - Google Patents

深溝玉軸受

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JP2003343567A JP2002152599A JP2002152599A JP2003343567A JP 2003343567 A JP2003343567 A JP 2003343567A JP 2002152599 A JP2002152599 A JP 2002152599A JP 2002152599 A JP2002152599 A JP 2002152599A JP 2003343567 A JP2003343567 A JP 2003343567A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転させても発熱の少ない深溝玉軸受を
提供することである。 【解決手段】 外輪と内輪間にボール３を組込み、その
ボール３を保持する保持器４を２枚の樹脂成形された環
状体６で形成する。各環状体６を弧状のポケット壁部７
とその端部から周方向に延びる結合板部８とが周方向に
交互に設けられた波形とし、その波形環状体６をポケッ
ト壁部７が対向するよう組合わせ、互に衝合する結合板
部８を結合することにより保持器４を形成して、高速回
転時の遠心力による保持器４の変形を防止し、ポケット
面７ａがボール３に強く接触したり、保持器４が密封板
に接触するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、外輪と内輪間に
組込まれた複数のボールを合成樹脂から成る保持器で保
持した深溝玉軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、モータ用の軸受には、密封形グ
リース封入タイプの深溝玉軸受が使用されている。
【０００３】高速回転で使用されるモータにおいては、
ボールを保持する保持器に大きな遠心力が作用するた
め、普通、金属板から成る波形保持器が採用される。
【０００４】ところで、鉄板波形保持器は、製作に手間
がかかると共に、ボールに対する保持器の衝突によって
比較的大きい衝突音（保持器音）が発生する場合があ
る。
【０００５】そこで、近年、製作が容易で軽量な自己潤
滑性を有する合成樹脂製の保持器が採用されるようにな
ってきている。
【０００６】上記合成樹脂製保持器として、図７
（Ｉ）、（II）に示したものが知られている。図７
（Ｉ）に示す保持器は冠形保持器と称せられ、保持器本
体２０の一側面に対向一対の爪２１を周方向に等間隔に
設け、その対向一対の爪２１間にポケット２２を形成し
ている。
【０００７】また、図７（II）に示す保持器において
は、図７（Ｉ）に示す保持器と同一の構成にすると共
に、ポケット２２の内周対向位置に保持器径方向に延び
る溝状のグリース溜り２４を形成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図７
（Ｉ）、（II）に示す冠形保持器においては、軸受内径
と回転数の積（軸受内径×回転数）で表されるｄｎ値が
３５万を超える高速回転域において、遠心力による変形
が発生し、ポケット２２の内面がボール２４に強く接触
したり、あるいは、軸受のグリースの漏洩を防止する密
封板に干渉して、その接触部での摩擦による発熱により
軸受が急激に温度上昇すると共に、回転抵抗が大きくな
るという問題があった。
【０００９】また、ポケット２２の開口部２２ａからボ
ール２５を組込むため、開口部２２ａはボール２５の球
径の約８０％以上が必要となる。このため、保持器の軸
方向の動き量を小さな値に管理することが困難であり、
保持器の軸方向の動き量が比較的大きく、ボールに対す
る衝突時に、比較的大きな衝突音（保持器音）を発生さ
せるという問題もある。
【００１０】ここで、図７（II）に示すように、ポケッ
ト２２の内面にグリース溜り２４を設けると、そのグリ
ース溜り２４にグリースを保持させることができるた
め、ボールとポケット２２の内面の接触部を良好に潤滑
することができるが、上記グリース溜り２４は保持器の
成形後における離型の際のアンダーカットとなり、爪２
１の変形を考慮すると０．２ｍｍ程度が限度であって、
深さの深いグリース溜り２４を形成することができず、
グリースの保持量を多くできず、保持量に限界がある。
【００１１】この発明の課題は、高速回転時の遠心力に
よって合成樹脂製の保持器が変形するのを防止するよう
にして、ポケット面とボール、保持器と密封板の干渉に
よる温度上昇を抑制することができるようにすると共
に、保持器の動き量を抑え、ボールとの衝突音を抑制で
きるようにした深溝玉軸受を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、外輪と内輪との間に複数の
ボールと、そのボールを保持する保持器とを組込み、前
記外輪の内周と内輪の外周間に形成された環状空間の両
端開口部に密封板を設けた深溝玉軸受において、前記保
持器が、２枚の樹脂成形された環状体から成り、各環状
体は、半球状のポケット面を内周に有する弧状のポケッ
ト壁部と、そのポケット壁部の端部から周方向に延びる
結合板部とが周方向に交互に設けられた波形とされ、そ
の波形環状体をポケット面間にボールを保持するポケッ
トが形成されるよう組合わせて結合板部を互に連結した
構成を採用したのである。
【００１３】上記のように、２枚の樹脂成形された環状
体を弧状のポケット壁部と結合板部が周方向に交互に連
続する波形とすることによって、強度的に強い環状体を
得ることができ、その波形環状体を結合板部で結合する
ことにより、剛性の高い保持器を得ることができる。
【００１４】このため、軸受が高速回転されても保持器
が遠心力によって変形することはなく、ポケット面がボ
ールに強く接触し、あるいは保持器が軸受内のグリース
漏洩を防止する密封板に接触するのを防止することがで
き、接触部での発熱による軸受の温度上昇を抑制するこ
とができる。
【００１５】また、保持器のポケット面とボールの接触
圧はほぼ一定し、しかも保持器が密封板に干渉すること
がないため、軸受の回転抵抗が増大することもなく、外
輪と内輪とを常に円滑に相対回転させることができる。
【００１６】この発明に係る深溝玉軸受において、前記
ポケットを形成する一対のポケット面の対向端部間に保
持器径方向に延びる溝状のグリース溜りを形成すること
により、そのグリース溜りに封入するグリースによって
ポケット面とボールの接触部を良好に潤滑することがで
きる。
【００１７】また、ポケット面の対向端部間にグリース
溜りを形成することにより、環状体の成形に影響を与え
ることがなく、容積の大きなグリース溜りの形成を可能
とすることができる。
【００１８】ここで、グリース溜りの形成に際し、ポケ
ット面の両端部を円弧面とし、その円弧面の対向部間を
グリース溜りとしてもよく、あるいは、ポケット面の両
端部に凹部を設け、その凹部間をグリース溜りとしても
よい。
【００１９】また、この発明に係る深溝玉軸受におい
て、保持器の軸方向、径方向および周方向の動き量をボ
ール径比の０．２〜１．０％とすることによって、保持
器の移動によってその保持器がボールに衝突する際の衝
突力が小さく、保持器音の発生防止に効果を挙げること
ができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１乃至図６に基づいて説明する。図１に示すように深溝
玉軸受は、外輪１と、内輪２と、その両輪１、２間に組
込まれた複数のボール３およびそのボール３を保持する
保持器４を有している。
【００２１】外輪１の内周と内輪２の外周間に形成され
た環状空間の軸方向両端の開口は、外輪１の内周両端部
に取付けられたシールド板等の密封板５により閉鎖さ
れ、その密封板５間に潤滑用グリースが封入されてい
る。
【００２２】図２乃至図４に示すように、保持器４は、
２枚の環状体６、６から成る。各環状体６は、弧状のポ
ケット壁部７と、そのポケット壁部７の端部から周方向
に延びる結合板部８とが周方向に交互に形成された波形
とされ、合成樹脂の成形品から成っている。
【００２３】合成樹脂材料として、ＰＡ６６あるいはＰ
Ａ４６等のポリアミド樹脂やポリフェニルサルファイド
樹脂等の滑り性の良好な合成樹脂が採用され、必要に応
じて、グラスファイバ等の繊維強化材が混入される。
【００２４】前記ポケット壁部７の内周にはボール３の
外周に沿う半球状のポケット面７ａが形成され、そのポ
ケット面７ａの両端部に円弧面７ｂが設けられている。
【００２５】上記２枚の環状体６、６はポケット面７ａ
が対向する組み合わせとされ、互に衝合する結合板部８
を連結することによって結合一体化されている。その環
状体６、６の連結によって対向するポケット面７ａ間に
ポケット９が形成されると共に、対向する円弧面７ｂ間
に保持器径方向に延びる溝状のグリース溜り１０が形成
される。
【００２６】２枚の環状体６、６の連結に際し、ここで
は、互に衝合する結合板部８にピン孔１１を形成し、そ
のピン孔１１に挿入したリベット１２の先端を加締める
ようにしている。
【００２７】上記のように、保持器４を形成する２枚の
合成樹脂製環状体６を弧状のポケット壁部７と結合板部
８が周方向に交互に連続する波形とすることによって、
強度的に強い環状体６を得ることができる。このため、
２枚の環状体６を結合一体化することによって、剛性の
高い保持器４を形成することができ、軸受が高速回転し
ても遠心力によって保持器４が変形することはない。
【００２８】したがって、軸受の高速回転時に、ポケッ
ト面７ａがボール３に強く接触したり、あるいは、保持
器４が密封板５に干渉することがなく、接触部での摩擦
による発熱を防止し、軸受の温度上昇を抑制することが
できる。また、軸受の回転抵抗も増大することがなく、
外輪１と内輪２とをきわめて円滑に相対回転することが
できる。
【００２９】さらに、ポケット面７ａの両端部に円弧面
７ｂを形成し、軸方向で対向する円弧面７ｂ間にグリー
ス溜り１０を形成することにより、そのグリース溜り１
０に封入されるグリースによってボール３とポケット面
７ａの接触部を良好に潤滑することができる。
【００３０】グリース溜り１０を形成する円弧面７ｂは
ポケット面７ａの両端部に設けられているため、環状体
６はアンダーカットのない成形品となり、型開きされた
成形型から成形後の環状体６を容易に取り出すことがで
きる。
【００３１】ここで、ポケット９を形成するポケット面
７ａは成形によって形成されているため、寸法精度の高
いポケット９を得ることができ、ボール３とポケット９
間のポケットすきま１３の管理が容易である。
【００３２】保持器４は上記ポケットすきま１３の範囲
内において、軸方向、径方向および円周方向に移動可能
であり、そのすきま量δが適正な範囲を超えると、保持
器４の移動時に、その保持器４はボール３に強く衝突し
て保持器音が発生する。その保持器音の発生を抑制する
ため、上記すきま量δは、（すきま量／ボール径）×１
００で表されるボール径比の１．０％以下、好ましく
は、０．６％以下とするのが好ましい。
【００３３】一方、すきま量δが小さくなり過ぎると、
成形精度のバラツキおよび保持器４の組立て時の組立て
誤差によってボール３に円滑な回転が得られないことに
なるため、すきま量δの下限値は０．２％以上とするの
が好ましい。
【００３４】図５は、保持器４の他の例を示す。この保
持器４は、ポケット面７ａの両端部に凹部１４を形成
し、軸方向で対向する凹部１４間にグリース溜り１０を
形成している点で図２に示す保持器４と相違する。
【００３５】このため、図２に示す保持器４と同一部分
には同一の符号を付して説明する。
【００３６】図５に示すように、凹部１４の形成によっ
てグリース溜り１０を形成することにより、容積の大き
なグリース溜り１０を形成することができ、ボール３と
ポケット面７ａの接触部を長期にわたって良好に潤滑す
ることができる。
【００３７】図５に示す保持器４においては、凹部１４
の隅における厚みｔ1 が薄くなり、図２に示す保持器４
に比較して強度的に不利になり、その保持器４に所定の
強度を確保するため、ポケット壁部７の厚みｔ2 を実績
のある図７（Ｉ）に示す冠形保持器のポケット壁部の厚
みｔ0 と同等の厚みとしている。また、凹部１４の隅に
おける厚みｔ1 および凹部１４の側面からピン孔１１ま
での厚みｔ3 をポケット壁部７の厚みｔ2 以上となるよ
う凹部１４の深さおよび幅を設定している。
【００３８】因みに、ポケットすきま１３のすきま量δ
を１．０％とした図５に示す合成樹脂製の波形保持器４
を深溝玉軸受内に組込んで、軸受内径と回転速度の積で
表されるｄｎ値を変化させつつ軸受外輪１の温度を測定
したところ、図６に示す結果を得た。その比較として、
図７（II）に示す合成樹脂製の冠形保持器を深溝玉軸受
内に組込んで外輪温度を測定した結果を同時に掲載す
る。
【００３９】また、動き量（ポケットすきま量）の異な
る４種類の波形保持器および動き量の異なる３種類の冠
形保持器を用意し、これらの各保持器を深溝玉軸受内に
組込んで保持器動き量と保持器音発生の評価試験を行な
ったところ、表１に示す結果を得た。
【００４０】なお、音響評価の○印は、保持器音の発生
が少ない深溝玉軸受であることを示し、×印は保持器音
の発生の多い深溝玉軸受であることを示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】いずれの試験も採用した深溝玉軸受は、軸
受外径９０ｍｍ、軸受内径４０ｍｍの深溝玉軸受であ
る。
【００４３】図６に示すグラフの結果から明らかなよう
に、冠形保持器を組込んだ深溝玉軸受はｄｎ値が３５万
を超えると急激に温度上昇したが、波形保持器を組込ん
だ深溝玉軸受は、ｄｎ値が３５万を超えても温度上昇の
少ないことが理解できる。
【００４４】また、表１に示す音響評価の試験結果から
明らかなように、ポケットすきま量を０．４％、０．６
％、１．０％とした波形保持器を組込んだ深溝玉軸受は
音響の発生の少ない深溝玉軸受であることが理解でき
る。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、この発明においては、外
輪と内輪間に組込まれた複数のボールを保持する保持器
を２枚の樹脂成形された波形環状体で形成したことによ
り、きわめて剛性の高い保持器を得ることができる。
【００４６】このため、軸受の高速回転時に保持器が遠
心力により変形してポケット面がボールに強く接触した
り、あるいは保持器が密封板に接触したりすることがな
く、発熱の少ない回転抵抗の小さい深溝玉軸受を得るこ
とができる。
【００４７】また、一対のポケット面の対向端部間にグ
リース溜りを形成したことにより、容積の大きいグリー
ス溜りの形成を可能とすることができ、ポケット面とボ
ールの接触部を長期にわたって良好に潤滑することがで
き、長寿命の深溝玉軸受を得ることができる。
【００４８】さらに、保持器の軸方向、径方向および周
方向の動き量をボール径比の０．２〜１．０％としたこ
とにより、保持器音の発生のきわめて少ない深溝玉軸受
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る深溝玉軸受の実施形態を示す断
面図
【図２】図１に示す保持器の一部分を示す横断平面図
【図３】図２の縦断正面図
【図４】図２の一部を拡大して示す断面図
【図５】保持器の他の例を示す横断平面図
【図６】ｄｎ値の変化による軸受外輪の温度測定結果を
示すグラフ
【図７】（Ｉ）、（II）は従来の保持器を示す断面図
【符号の説明】
１ 外輪 ２ 内輪 ３ ボール ４ 保持器 ５ 密封板 ６ 環状体 ７ ポケット壁部 ７ａ ポケット面 ７ｂ 円弧面 ８ 結合板部 ９ ポケット １０ グリース溜り １４ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片桐 力 三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌ ティエヌ株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA03 AA32 AA42 AA62 BA37 BA45 BA50 CA14 DA14 EA36 EA76 FA15 FA32 GA24

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外輪と内輪との間に複数のボールと、そ
    のボールを保持する保持器とを組込み、前記外輪の内周
    と内輪の外周間に形成された環状空間の両端開口部に密
    封板を設けた深溝玉軸受において、前記保持器が、２枚
    の樹脂成形された環状体から成り、各環状体は、半球状
    のポケット面を内周に有する弧状のポケット壁部と、そ
    のポケット壁部の端部から周方向に延びる結合板部とが
    周方向に交互に設けられた波形とされ、その波形環状体
    をポケット面間にボールを保持するポケットが形成され
    るよう組合わせて結合板部を互に連結したことを特徴と
    する深溝玉軸受。
  2. 【請求項２】 前記ポケットを形成する一対のポケット
    面の対向端部間に保持器径方向に延びる溝状のグリース
    溜りを形成したことを特徴とする請求項１に記載の深溝
    玉軸受。
  3. 【請求項３】 前記ポケット面の両端部を円弧面とし、
    その円弧面間にグリース溜りを形成した請求項２に記載
    の深溝玉軸受。
  4. 【請求項４】 前記ポケット面の両端部に凹部を設け、
    その凹部間にグリース溜りを形成した請求項２に記載の
    深溝玉軸受。
  5. 【請求項５】 前記保持器の軸方向、径方向および周方
    向の動き量をボール径比の０．２〜１．０％としたこと
    を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の深溝玉
    軸受。
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