JP2005133893A - 冠型保持器及び該保持器を組み込んだ玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器の半径方向の動き量を抑制すると共に、保持器の剛性を確保することにより保持器爪先端部の変形を抑え、極低温時における異音を防止可能な冠型保持器及び玉軸受を提供する。
【解決手段】冠型保持器において、保持器ポケット６のポケット面６ａにおける内径側縁６ｂ寄りに係り部７を突設し、該係り部によって保持器５の半径方向の動きを抑制し、この保持器５におけるポケット底の断面積をＴ、転動体の断面積をＤ、保持器材質の曲げ弾性率をＧとしたときの剛性パラメータＴＧ／Ｄを、２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａの範囲として保持器の変形を防ぎ、極低温時における異音の発生を抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばエアコンファンモータ等の一般電化製品に組み込まれるモータ、或いは自動車部品用小型モータなどの回転支持部分を構成する玉軸受に関し、特に、極低温条件下において使用するのに好適な玉軸受の改良に関するものである。

転がり玉軸受は、内輪と外輪の間に冠型保持器を介して複数個の玉（転動体）が周方向に転動可能に配置されており、図１２に示すように、冠型保持器１００には前記複数の玉を周方向に等間隔に配置するポケット２００が設けられている。
ところで、自動車用エアコンファンモータ等の小型モータや自動車用プーリ、ファンなどの回転支持部に組み込まれる転がり玉軸受は、極低温条件下（例えば−２０度〜−４０度）においても使用されることがある。このように極低温条件下において使用される場合、特に回転初期において異音が発生することがある。これは、極低温条件下において、軸受に封入されるグリースの流動性が常温に比して著しく低下し、冠型保持器ポケット面と玉との潤滑が枯渇し、両者の摩擦により冠型保持器が半径方向に振動するものと考えられる。

従来このような問題の改善策として、保持器の半径方向の動き量を抑制する手段が講じられている。
従来の対策（１）
保持器ポケットの内径側縁、外径側縁の少なくともいずれか一方の一部に保持器の半径方向の動きを抑制する係り部を設けることにより、半径方向の動き量を抑制するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来の対策（２）
保持器ポケットを通るＰ．Ｃ．Ｄ．（Pitch Circle Diameter ピッチ円直径ともいう。）が玉のＰ．Ｃ．Ｄ．に対して大きく或いは小さくすることで、半径方向の動き量を抑制するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−１５８９５１号公報 実開昭５８−１９５１１８号公報

しかしながら、前記（１）又は（２）の従来の対策では、極低温時に玉から保持器が変形を伴うほどの力が与えられた場合、保持器の材質や形状によっては、ポケット爪先端部が開き、本来の効果が得られない場合がある。
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、保持器の半径方向の動き量を抑制すると共に、保持器の剛性を確保することにより保持器爪先端部の変形を抑え、極低温時における異音を防止可能な冠型保持器及び玉軸受を提供することを目的とする。

上記課題を解決し目的を達成するために、本発明がなした技術的手段は、円環状に形成されると共に、円周方向の複数箇所に転動体を収容保持するポケットを設け、該ポケットは、転動体の直径より大きなポケット面を有すると共に、各ポケットの軸方向の一方側に前記転動体の直径より開口幅の小さい開口部を設けた冠型保持器において、該保持器ポケットの内径側縁側、外径側縁側の少なくともいずれか一方で保持器の半径方向の動きを抑制する形態を有し、且つ前記保持器ポケット底の断面積をＴ、転動体の断面積をＤ、保持器材質の曲げ弾性率をＧとしたとき、剛性パラメータＴＧ／Ｄが２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａの範囲であることを特徴とする冠型保持器としたことである。

前記保持器の半径方向の動きを抑制する形態としては、次のａ乃至ｃの形態を一例として挙げる事ができる。
ａ．保持器ポケットのポケット面における内径側縁寄りと外径側縁寄りの少なくともいずれか一方の所望箇所に突設した係り部により保持器の半径方向の動きを抑制する。この係り部は、保持器軸心に向かって閉じる方向に円すい形を有するか、或いは保持器軸心に向かって開く方向に円すい形を有するものとした。また、係り部は、保持器ポケット面の内径側縁寄りと外径側縁寄りのいずれか一方に設けた複数個の突起によって構成されていても良い。
ｂ．保持器ポケットを通るＰ．Ｃ．Ｄ．が、転動体のＰ．Ｃ．Ｄ．に対して大きく或いは小さく構成したことにより保持器の半径方向の動きを抑制する。
ｃ．保持器ポケットの内径側縁寄りのポケット面と外径側縁寄りのポケット面の少なくともいずれか一方の所望領域を円すい面としたことにより保持器の半径方向の動きを抑制する。

少なくとも、相対回転可能に配設した一対の軌道輪と、該軌道輪間に保持器を介して組み込まれる複数個の転動体で構成される転がり玉軸受において、前記保持器が、上記ａ乃至ｃのいずれかに記載の構成を有する冠型保持器であることを特徴とする転がり玉軸受としたことである。

本発明の冠型保持器によれば、保持器ポケットの内径側縁側、外径側縁側の少なくともいずれか一方で保持器の半径方向の動きを抑制することができる。
また、該保持器ポケット底の断面積をＴ、転動体断面積をＤ、保持器材質の曲げ弾性率をＧとしたとき、剛性パラメータＴＧ／Ｄが２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａの範囲とする構成にすることにより剛性が確保され、保持器（保持器爪先端部）の変形を抑制することができる。
これらの作用により、極低温時の異音の防止が可能となる。

本発明によれば、保持器の半径方向動き量は、前記ポケットの内径側縁側、外径側縁側の少なくとも何れか一方で抑制される。
また、極低温条件下での回転の場合、保持器には、玉から変形を伴うほどの力が与えられることがあり、その場合、玉から前記ポケットの内径側縁あるいは外径側縁に力が加わり、ポケットの爪先端が開き易くなる。本発明では、保持器ポケット底の断面積をＴ、転動体断面積をＤ、保持器材質の曲げ弾性率をＧとしたときの剛性パラメータＴＧ／Ｄを２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａの範囲内としたことにより、保持器の剛性を確保することができたため、保持器の変形を抑制することができる。これらの作用により、極低温時の異音の防止が可能な軸受を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１乃至図４は実施例１、図５は実施例２、図６は実施例３、図７は実施例４、図８は実施例５、図９は実施例６、図１０は実施例７、図１１は実施例８を夫々示す。
なお、本明細書にて説明する各実施例は、本発明の一実施例にすぎず何等これらに限定して解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。

図１は、例えばエアコンファンモータ等の一般電化製品に組み込まれるモータ、或いは自動車部品用小型モータ等の回転支持部分を構成する本発明の転がり軸受の一実施形態を示す。なお、本実施形態の転がり軸受は、その配設箇所に限定はされないが、特に、極低温条件下において使用される。
転がり軸受１は、相対回転可能に配設した一対の軌道輪（外輪２と内輪３）と、該軌道輪２，３間に組み込まれる複数個の転動体（玉）４と、該転動体４を収容保持する冠型保持器５とで構成されている。転がり軸受１は、少なくとも前記構成からなるものであればよく、密封板などその他の構成を追加・変更等することは本発明の範囲内で可能である。
本発明は、冠型保持器５に特徴的な構成を有し、その他の構成、例えば外輪２、内輪３、転動体４等については特に限定解釈されないため、以下冠型保持器５についての説明に留め、その他の構成についての説明は省略する。

図２に示すように、冠型保持器５は、円環状に形成されると共に、円周方向の複数箇所に転動体４を収容保持するポケット６を設けて構成されている。
ポケット６は、外径面５ａと内径面５ｂにわたり貫通せしめて転動体４の直径（玉径）Ｄａより大きなポケット面６ａを有するよう形成すると共に、各ポケット６の保持器軸方向の一方側に転動体４の直径（玉径）Ｄａより開口幅の小さい開口部６ｅを設けて構成されている。
ポケット６は、例えば、貫通方向（保持器軸心Ｏから半径方向ともいう）ｈに円筒形のポケット面６ａを有する。なお、ポケット面６ａ形状は図示形状に何等限定されるものではなく、例えば転動体の直径より僅かに大きな球面（例えば単一球面）のポケット面としてもよく、本発明の範囲内で他の形状を選択可能である。

ポケット６は、図２,３に示すように、内径側縁６ｂ寄りのポケット面６ａの一部に、保持器半径方向ｒ（図３参照）の動きを抑制する係り部７を設けている。
係り部７は、例えばポケット６の相対向する爪６ｄ，６ｄの先端近傍の内径側縁６ｂ寄りのポケット面６ａの所望範囲に、保持器５の軸心Ｏに向かって閉じる方向に円すい形に突出形成されている（図２,３参照）。
図２,３中、７ａは円すい面を示す。
円すい面７ａを有する係り部７の大きさ・形状・配設数量などは、図示例に特に限定されず任意に設定可能である。すなわち、本実施形態では、ポケット６の相対向する爪６ｄ，６ｄの先端近傍の内径側縁６ｂ寄りのポケット面６ａに、所望範囲にわたり相対向して一対の係り部７，７を形成しているが、複数個ずつ相対向して形成しても良く、また上記係り部７を内径側縁６ｂ寄りと外径側縁６ｃ寄りの双方のポケット面６ａに形成してもよい。

本実施例では、保持器５の剛性を確保するために、保持器ポケット底（保持器ポケット底６ｆの最も薄い位置８）の断面積をＴ、転動体４の断面積をＤ、保持器材質の曲げ弾性率をＧとしたときの剛性パラメータＴＧ／Ｄを、２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａの範囲内とした。前記、断面積Ｔは、図２・図６及び図７にて、付号８で示す保持器ポケット底６ｆの最も薄い位置での断面積（図２のＡ−Ａ線で断面した面の面積）である。

ここで、保持器５の剛性値について検討する。
保持器５の材料（例えば、６６ナイロンにガラス繊維を含有させたもの、４６ナイロンにガラス繊維を含有させたものなど）や、保持器ポケット底断面積を変えて、剛性パラメータＴＧ／Ｄを２３０ＭＰａ、２４０ＭＰａ、２６０ＭＰａ、２９０ＭＰａ、３００ＭＰａと変化させた数種の保持器を試作し、低温時の異音発生率を比較した。
図４にその結果を示す。ここでの評価条件は、保持器５の構成が上述の通り異なるのみで、その他は以下の通りである。
試験軸受：内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ、エステル系合成油を封入
雰囲気温度：−４０度
回転条件：１８００min^−１（内輪回転）、軸方向予圧９．８Ｎ

評価の結果、剛性パラメータＴＧ／Ｄが２６０ＭＰａ以上の場合に、異音発生率が非常に低くなることが図４からも分かる。なお、更に剛性パラメータＴＧ／Ｄを大きくし、３５０ＭＰａを越すと、保持器成型時の金型のアキシアルドローにおける保持器爪の変形或いは割れが生じ得る虞があるため、ある程度の弾性域を設ける必要がある。
したがって本実施例では、保持器５全体の半径方向ｒの動きは前記ポケット６の係り部７で抑制されると共に、剛性パラメータＴＧ／Ｄを２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａとすることで保持器の変形を防ぎ、極低温時における異音の発生を抑制することができる。

本実施例では、保持器５の剛性パラメータＴＧ／Ｄを変更する為、材料、断面積を変更しているが、本発明はこれに何ら限定されない。
本発明では、保持器５の剛性パラメータＴＧ／Ｄを２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａとしているが、高速の条件（例えば５万回転）では、玉４から保持器５に加わる力と共に、遠心力の影響から保持器５の変形が更に加速されるため、より好ましくは２８０ＭＰａ以上とすると良い（２８０ＭＰａ〜３５０ＭＰａ）。

図５に本実施例２を示す。本実施例では、上述した実施例１の係り部７の他の形態について説明する。
本実施例では、ポケット６の相対向する爪６ｄ，６ｄの先端近傍の外径側縁６ｃ寄りのポケット面６ａの所望範囲に係り部７を突設し、該係り部７が、保持器５の軸心Ｏに向かって開く方向に円すい形に突出形成するものとした。
この場合、保持器５全体の半径方向ｒの動きは、前記保持器ポケット６の係り部７で抑制される。また、本実施例においても、円すい面７ａを有する係り部７の大きさ・形状・配設数量などは、図示例に特に限定されず任意に設定可能である。すなわち、本実施形態では、ポケット６の相対向する爪６ｄ，６ｄの先端近傍の外径側縁６ｃ寄りのポケット面６ａに、所望範囲にわたり相対向して一対の係り部７，７を形成しているが、複数個ずつ相対向して形成しても良い。
その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

図６に本実施例３を示す。本実施例では、実施例１にて説明した係り部７の他の形態について説明する。
本実施例では、保持器ポケット６の内径側縁６ｂ寄りのポケット面６ａに複数の小径ドーム状突起を設け、該突起をもって係り部７とした実施の一例である。なお、突起からなる係り部７の大きさ・形状・配設数量などは、図示例に特に限定されず任意に設定可能である。
この場合、保持器５全体の半径方向ｒの動きは、保持器ポケット６の内径側縁６ｂ寄りのポケット面６ａに備えた突起からなる係り部７で抑制される。
その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

図７に本実施例４を示す。本実施例では、実施例３にて説明した係り部７の他の実施例について説明する。
本実施例では、保持器ポケット６の外径側縁６ｃ寄りのポケット面６ａに、係り部７となる複数の小径ドーム状突起を設けた実施の一例である。
本実施例によれば、保持器半径方向ｒの動きは、外径側縁６ｃ寄りのポケット面６ａに備えた複数の小径ドーム状突起からなる係り部７で抑制される。
その他の構成及び作用効果については、実施例３と同様である。

図８に本実施例５を示す。
本実施例は、玉径よりも僅かに大きな単一球面のポケット面６ａを有するポケット６の場合、係り部７を設ける構成に代えて、ポケット６の中心を通るＰ.Ｃ.Ｄ.を、玉４のＰ.Ｃ.Ｄ.に対して大きくさせる構成（偏心構成）を採用することで、保持器半径方向ｒの動きを抑制したものである。
すなわち、本実施例ではポケット６のＰ.Ｃ.Ｄ.を、玉４のＰ.Ｃ.Ｄ.に対し、保持器外径ｄ２側に偏在させている。この場合、保持器５全体の半径方向ｒの動きは、保持器ポケット６の内径側縁６ｂで抑制される。
なお、ポケット６のＰ.Ｃ.Ｄ.を玉４のＰ.Ｃ.Ｄ.に対し、保持器外径ｄ２側に偏在させるにあたり、その偏在の程度は特に限定されず、本発明の範囲内で設計変更可能である。また、保持器５の剛性パラメータＴＧ／Ｄは、前記実施例と同様に２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａとする。
その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

図９に本実施例６を示す。本実施例では、上述した実施例５の他の形態について説明する。
本実施例では、玉径よりも僅かに大きな単一球面のポケット面６ａを有するポケット６の場合において、ポケット６の中心を通るＰ.Ｃ.Ｄ.を、玉４のＰ.Ｃ.Ｄ.に対して小さくさせる構成（偏心構成）を採用することで、保持器半径方向ｒの動きを抑制した実施の一例である。すなわち、本実施例ではポケット６のＰ.Ｃ.Ｄ.を、玉４のＰ.Ｃ.Ｄ.に対し、保持器内径ｄ１側に偏在させている。
その他の構成及び作用効果については、実施例５と同様である。

図１０に本実施例７を示す。
本実施例では、保持器５の各ポケット６が、保持器５の軸心Ｏから半径方向ｒに向かって円筒形のポケット面６ａと、保持器内径側縁６ｂ寄りで保持器５の軸心Ｏに向かって閉じる方向に円すい形のポケット面６ａ-1で構成され、保持器５の剛性パラメータＴＧ／Ｄを２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａとした例である。
この場合、保持器５全体の半径方向ｒの動きは、保持器ポケット６の内径側縁６ｂ寄りの円すい形のポケット面６ａ-1で抑制される。なお、円すい形のポケット面６ａ-1の傾斜角度や形成領域は図示例に限定されず本発明の範囲内で設計変更可能である。
その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

図１１に本実施例８を示す。本実施例では、上述した実施例７の他の形態について説明する。
本実施例では、保持器５の各ポケット６が、保持器５の軸心Ｏから半径方向ｒに向かって円筒形のポケット面６ａと、保持器外径側縁６ｃ寄りで保持器５の軸心Ｏに向かって開く方向に円すい形のポケット面６ａ-1で構成されている実施の一例である。
この場合、保持器５全体の半径方向ｒの動きは、保持器ポケット６の外径側縁６ｃ寄りの円すい形のポケット面６ａ-1で抑制される。なお、円すい形のポケット面６ａ-1の傾斜角度や形成領域は図示例に限定されず本発明の範囲内で設計変更可能である。
その他の構成及び作用効果については、実施例７と同様である。

本発明転がり軸受の一実施形態を一部切り欠いて示す全体斜視図。 本発明冠型保持器の実施例１を示す全体斜視図。 図２の一部断面概略図。 保持器の剛性パラメータと低温時の保持器音発生率の関係図。 実施例２の冠型保持器の一部を示す断面概略図。 実施例３の冠型保持器の一部を示す断面概略図。 実施例４の冠型保持器の一部を示す断面概略図。 実施例５の冠型保持器の一部を示す断面概略図。 実施例６の冠型保持器の一部を示す断面概略図。 実施例７の冠型保持器の一部を示す断面概略図。 実施例８の冠型保持器の一部を示す断面概略図。 従来の冠型保持器の一例を示す全体斜視図。

符号の説明

１：転がり軸受
２：外輪（軌道輪）
３：内輪（軌道輪）
４：転動体（玉）
５：冠型保持器
６：ポケット
６ａ：ポケット面
６ｂ：内径側縁
６ｃ：外径側縁
６ｆ：ポケット底
７：係り部
Ｏ：保持器軸心

Claims (6)

1. 円環状に形成されると共に、円周方向の複数箇所に転動体を収容保持するポケットを設け、該ポケットは、転動体の直径より大きなポケット面を有すると共に、各ポケットの軸方向の一方側に前記転動体の直径より開口幅の小さい開口部を設けた冠型保持器において、
   該保持器ポケットの内径側縁側と外径側縁側の少なくともいずれか一方で保持器の半径方向の動きを抑制する形態を有し、
   且つ前記保持器ポケット底の断面積をＴ、転動体の断面積をＤ、保持器材質の曲げ弾性率をＧとしたとき、剛性パラメータＴＧ／Ｄが２６０ＭＰａ〜３５０ＭＰａの範囲であることを特徴とする冠型保持器。
2. 保持器の半径方向の動きを抑制する形態は、保持器ポケットのポケット面における内径側縁寄りと外径側縁寄りの少なくともいずれか一方の所望箇所に突設した係り部であることを特徴とする請求項１に記載の冠型保持器。
3. 保持器半径方向の動きを抑制する係り部は、保持器軸心に向かって閉じる方向に円すい形を有するか、或いは保持器軸心に向かって開く方向に円すい形を有することを特徴とする請求項２に記載の冠型保持器。
4. 保持器の半径方向の動きを抑制する形態は、保持器ポケットを通るＰ．Ｃ．Ｄ．が、転動体のＰ．Ｃ．Ｄ．に対して大きく或いは小さく構成したことを特徴とする請求項１に記載の冠型保持器。
5. 保持器の半径方向の動きを抑制する形態は、保持器ポケットの内径側縁寄りのポケット面と外径側縁寄りのポケット面の少なくともいずれか一方の所望領域を円すい面としたことを特徴とする請求項１に記載の冠型保持器。
6. 少なくとも、相対回転可能に配設した一対の軌道輪と、該軌道輪間に保持器を介して組み込まれる複数個の転動体で構成され、
   前記保持器が、請求項１乃至５のいずれかに記載の冠型保持器であることを特徴とする玉軸受。
   

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