JP2009019766A - 転がり軸受用保持器及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器音を低減することができると共に、転動体とポケット間の摩擦が増大するのを防止して、良好な潤滑性を長期間維持することができる転がり軸受用保持器及び転がり軸受を提供すること。
【解決手段】円環状若しくは円筒状で、転動体３を保持するための複数のポケット７が円周方向にわたって略等間隔に形成された保持器４であって、各ポケット７間（又はポケット７の軸方向両側面）には、転動体３がポケット７内面に衝突した際の衝撃を吸収するための溝１５等から成る緩衝構造が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、家電製品や各種機械装置の冷却用ファンモータ等、低騒音、低振動、低トルク、メンテナンスフリーであることが要求される装置の軸受部に使用される転がり軸受用保持器、及び転がり軸受に関する。

従来より、各種機械装置の軸受部等において、回転軸を支持するための軸受装置として、転がり軸受が広く使用されている。

保持器を備えた転がり軸受の使用時は、複数個の転動体の転動に伴って内輪と外輪の相対回転が自在となっている。この時、複数の転動体は自転しつつ、内輪の周囲を保持器と共に公転する。

内外輪の各軌道面と転動体との間部分には、グリースその他の潤滑油等の潤滑剤を充填若しくは連続的に供給して、相対回転が円滑に行われるようにしている。そして、転がり軸受に振動や騒音が生じないようにすると共に、焼付き等の故障を防止している。

なお、一部の転がり軸受では、シール板（又はシールド板）等の密封部材により内輪の外周面と外輪の内周面との間の両端開口を塞ぎ、この空間から潤滑剤が漏洩したり、この空間に塵芥等の異物が進入するのを防止する場合もある。

しかし、上記保持器を組み込んだ転がり軸受の場合、必要量の潤滑剤を充填若しくは供給しても、この保持器に振動が誘発され、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。

保持器音の発生要因の一つとして、保持器のポケットと転動体との間に隙間があって、保持器の転動体に対する動き量が大きいため、転動体がポケットに衝突する際の滑り摩擦に起因して衝撃振動が引き起こされることが知られている。

このような保持器音の発生を抑える対策として、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、ポケットの内面と転動体の転動面との間の隙間を小さくすることにより、転動体に対する保持器の動き量を小さくすることが行われている。
特開２００２−１３０２９２号公報 特開２００２−１５５９５３号公報

しかしながら、従来の上記転がり軸受用保持器においては、ポケットの内面と転動体の転動面との間の隙間を小さくすると、保持器音は低減することはできるが、保持器の動き量を抑制し過ぎた場合に、保持器と転動体との間の摩擦力が増大して、転がり軸受の回転トルクが大きくなったり、発熱や損傷が発生したりして短寿命となる可能性があった。

そこで、本発明は、上述した従来の不具合を解消して、保持器音を低減することができると共に、転動体と保持器ポケット間の摩擦が増大するのを防止して、良好な潤滑性を長期間維持することができる転がり軸受用保持器及び転がり軸受を提供することを課題としている。

上記課題を達成するために、本発明では、全体が円環状若しくは円筒状で、転動体を保持するための複数のポケットを、円周方向にわたって略等間隔に形成した転がり軸受用保持器において、隣り合う前記ポケット間、又はポケットの軸方向両側面には、前記転動体がポケット内面に衝突した際の衝撃を吸収するための緩衝構造が形成されていることを特徴としている。

また、本発明によれば、このような転がり軸受用保持器を組み込んだ転がり軸受が提供される。

また、本発明の転がり軸受用保持器では、前記緩衝構造内には、前記衝撃を受ける度に徐々に滲み出す潤滑剤を含有した潤滑剤供給部材が配設されていることが好ましい。また、本発明の転がり軸受用保持器において、隣り合う前記ポケット間の前記緩衝構造は、複数の溝、貫通した長穴、窪み、貫通穴、又は軸方向に貫通した穴であることが好ましく、また前記潤滑剤供給部材は、含有ポリマー潤滑剤であることが好ましい。

さらに、前記ポケットの軸方向両側面の緩衝構造は、軸方向に貫通した穴であり、この緩衝構造内には、高減衰のゴム材が封入されているのが好ましい。

以上のように、本発明では、保持器の隣り合うポケット間に緩衝構造を設けたので、ポケットと転動体が衝突して生じる衝撃振動を緩衝構造が吸振するため、従来のように、転がり軸受の回転トルクが大きくなったり、発熱したりすることなく、保持器音の発生、及び保持器の破損を抑制することができる。

さらに、請求項２以下の発明では、前記緩衝構造に加え、前記緩衝構造内に、前記衝撃を受ける度に徐々に滲み出す潤滑剤を含有した潤滑剤供給部材を設けたので、前記衝撃振動によって緩衝構造内の潤滑剤供給部材に衝撃が加わる度に、徐々に潤滑剤が滲み出て、転動体とポケット間の潤滑が促進されるという潤滑剤供給機能により、軸受の良好な潤滑性を長期間維持することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１実施の形態］
図１は、本発明の第１実施の形態の転がり軸受である円筒ころ軸受を示す軸方向断面図である。図２は、第１実施の形態の転がり軸受用保持器の部分図、図３は、第１実施の形態の変形例を示す転がり軸受用保持器の部分図である。

本発明の第１実施形態の転がり軸受１０は、図１に示すように、内輪１の軌道面１ａと、外輪２の軌道面２ａとの間に、複数の円筒状のころ３から成る転動体が転動自在に介装され、ころ３は、保持器４により各々所定間隔に保持されるようになっている。本実施の形態において、外輪２の軸方向両端には内向き鍔部２ｃ、２ｄが形成され、また内輪１の軸方向の一端には外向き鍔部１ｃが形成されている。

保持器４は、本実施の形態の場合、合成樹脂製の、円筒状部材であり、図２には外周面が展開して示してある。なお、内周面も同様な構造であるので、以下外周面についてのみ図示し説明する。保持器４の周方向に等間隔に設けた各ポケット７に、ころ３が転動自在に保持されている。隣り合うポケット７、７の間部分には、長さの異なる溝１５を、保持器幅方向（軸方向）に複数本設けている。これらは、ポケット７の内面に加わる衝撃を吸収する緩衝構造となっている。溝１５は、保持器４の厚さ方向に貫通していない構造であって、貫通した長穴であっても良い。

溝（又は長穴）１５には、潤滑剤供給部材１１が配設されている。潤滑剤供給部材１１としては、含有ポリマー潤滑剤、スポンジ等の空穴を有する部材に油を含浸させたオイルリザーバ等を用いる。要するに、潤滑剤供給部材１１としては、潤滑剤を含有していて、外力を受けた時に、潤滑剤が滲み出ることが可能な素材であれば良い。

上記構成において、転がり軸受使用時に、ポケット７と転動体３とが衝突した際に、ポケット７の内面方向に力が作用して、溝（又は長穴）１５が板ばねのように撓むことになる。これは、溝１５を設けた分だけ保持器幅方向の断面積が小さくなり、弾性定数が小さくなるので、保持器が変形し易くなったことが考えられる。これにより、ポケット７ところ３の衝突によって生じる衝撃振動が吸振され、保持器音の発生が抑制される。

一方、上記のように溝（又は長穴）１５が板ばねのように撓むのに伴って、ここに配設されている潤滑剤供給部材１１にも衝撃が加わって、その減衰定数が大きくなる。このように、潤滑剤供給部材１１に衝撃が加わると、その度に徐々に潤滑剤が滲み出るようになって、ころ３とポケット７間の潤滑が促進される。

したがって、このような外部からの圧力によって潤滑剤が滲み出るという、潤滑剤供給部材１１の潤滑剤供給機能により、軸受の良好な潤滑性を長期間維持することができる。

このように、本発明の第１実施形態による保持器４の緩衝構造は、弾性定数が減少して衝撃を吸収するという緩衝機能と、減衰定数が増加して潤滑剤が滲み出るという潤滑剤供給機能の両方を有する構造となっており、衝撃時に、この緩衝機能と潤滑剤供給機能が同時に行われるという特徴を持っている。

また、潤滑剤供給部材１１の充填位置が、保持器４のポケット７間に限定されているため、潤滑剤供給部材１１によって転動体３の動きが妨げられることはなく、従来の含有ポリマー潤滑剤を封入した転がり軸受（フルパック形）に比べて低トルクである。

ところで、上記潤滑剤供給部材１１は、従来から、例えば、ジャイロ用転がり軸受等のオイルリザーバとして用いられているものでも良い。これは、人工衛星に搭載されているもので、徐々に潤滑剤が滲み出して、長期間にわたって転がり軸受を潤滑するものである。

本発明は、緩衝構造と潤滑剤供給部材を組み合わせることにより、転動体がポケットに衝突した場合に、その衝突に起因して潤滑剤供給部材から潤滑剤が供給される点が特徴となっている。

なお、上記第１実施の形態においては、溝（又は長穴）１５は５本ずつ設け、その形状パターンは、真中の溝が最も短くなるようにしたが、これに限らず、図３に示すように、真中の溝が最も長くなるようにしても良い。

図２に示す溝１５形状パターンの場合は、使用時に、ポケット７近傍が大きく変形するのに対して、図３の形状パターンの場合は、ポケット７間の中央部の変形が大きくなるので、転動体が均一に動きながら衝突する荷重が大きい場合は図３のパターンを、転動体の動きが均一ではなく、特定の転動体の衝突荷重が大きくなる場合は図２のパターンを採用するのが望ましい。

このように、溝（又は長穴）１５の長さは、各々異ならせても良いが、全てが同じ長さでも良いし、連続して変化する必要はなく、長いものと短いものを交互に組み合わせた構成であっても良い。

［第２実施の形態］
次に、本発明の第２実施の形態について図４を参照して説明する。なお、第２実施の形態において、保持器以外の軸受構造は、上述した第１実施の形態と同じであるので、第２実施の形態については、図１及びその説明を、第２実施形態について流用して説明に代え、以下では転がり軸受用保持器のみについて、図４を参照して説明する。図４は、本発明の第２実施の形態の転がり軸受用保持器の部分図である。

第２実施の形態は、図４に示すように、転がり軸受の保持器４のポケット７間に形成する緩衝構造として、複数個の円形の窪み、又は穴１６を設けている。窪みは貫通していないもの、穴は貫通しているものとして区別している。この窪み（又は穴）１６には、潤滑剤供給部材１１が配設されている。

この構成においても、上記第１実施の形態と同様の作用・効果を期待することができる。

上記第１実施の形態と同様に、溝（又は長穴）１５の長さに対応して、保持器幅方向に設ける窪み（又は穴）１６の個数を適宜設定することにより、弾性定数を調整することができる。その個数の選択も、上記溝（又は長穴）１５と同じ考え方を採用することができる。この実施の形態では、保持器４円周方向で窪み（又は穴）１６の個数が異なるが、同じ個数であっても良い。

［第３実施の形態］
第３実施の形態は、転動体として玉を用いた転がり軸受に関するが、ころに代えて玉が使用され、従って内外輪は軌道溝が断面円弧状である点で上記実施の形態と異なるのみであるので図示を省略し、以下、第３実施の形態の保持器について図５を参照して説明する。図５は、本発明の第３実施の形態を示す玉軸受用保持器の外周面の展開部分図である。本実施の形態についても、保持器内周面の構造は外周面と同様であるので、図示及び説明を省略する。

第３実施の形態は、図５に示すように、玉軸受の保持器１４であって、その円周方向に等間隔に設けた円形のポケット１７に、各々玉１３が転動自在に保持されている。この保持器１４の隣り合うポケット１７、１７間に形成する緩衝構造として、第１実施の形態と同様の溝、又は長穴３５を設けているが、ポケット１７の円形に対応した曲線としている。溝は貫通していないもの、長穴は貫通しているものとして区別している。この溝（又は長穴）３５には、潤滑剤供給部材２１が配設されている。

この構成においても、上記第１実施の形態と同様の作用・効果を期待することができる。

上記第１実施の形態と同様に、溝（又は長穴）３５の長さを適宜設定することにより弾性定数を調整することができ、その点では、上記溝（又は長穴）１５と同じ考え方を採用することができる。この実施の形態では、溝（又は長穴）３５は曲線としたが、直線であっても良い。

以上、第１〜第３実施の形態で示した保持器４，１４は、樹脂製のものに限らず、銅合金や低炭素鋼等の金属製のもみ抜き保持器であっても良いし、ＳＰＣＣ等を用いたプレス保持器であっても良い。

［第４実施の形態］
次に、第４実施の形態について図６ないし図８を参照して説明する。図６は、本発明の第４実施の形態の転がり軸受を示す軸方向断面図である。図７は、本発明の第４実施の形態を示す転がり軸受用冠形保持器の部分斜視図、図８は、第４実施の形態の変形例を示す部分斜視図である。

図６において、転がり軸受１１０は、外周面に内輪軌道１０１ａを有する内輪１０１と、内周面に外輪軌道１０２ａを有する外輪１０２とを同心に配置し、内輪軌道１０１ａと外輪軌道１０２ａとの間に複数個の転動体である玉１０３を転動自在に設けている。この例では、内輪軌道１０１ａと外輪軌道１０２ａとは共に深溝型としている。また、上記複数個の玉１０３は、保持器１０４に設けたポケット１０７内に転動自在に保持されている。

保持器１０４として、本実施の形態では冠型保持器が使用されている。冠型保持器１０４は合成樹脂から成っており、図７に示すように、円環状の主部１１２の円周方向の複数箇所に玉１０３を転動自在に保持するためのポケット１０７を形成している。各ポケット１０７は、主部１１２に互いに間隔を空けて向かい合い配置された一対の弾性片１１３、１１３の向かい合う凹面と、主部１１２の軸方向片側で、一対の弾性片１１３，１１３の間部分に設けられた球面状の凹面部１１４とから構成されている。このような冠型保持器１０４の場合、一対の弾性片１１３、１１３の向かい合う凹面と凹面部１１４とは部分球状で、曲率半径は、玉１０３の曲率半径よりもわずかに大きく設定されている。

上記のような保持器１０４を有する玉軸受を組み立てる場合には、玉１０３を、各ポケット１０７を成す一対の弾性片１１３、１１３の先端縁の間隔を弾性的に押し広げつつ、当該一対の弾性片１１３、１１３の間に押し込む。このようにして、保持器１０４は、各ポケット１０７内に玉１０３を抱き込むことにより、各玉１０４を外輪軌道１０２ａと内輪軌道１０１ａとの間に転動自在に保持することになる。

この保持器１０４を備えた玉軸受の使用時は、複数個の玉１０３の転動に伴って内輪１０１と外輪１０２の相対回転が自在となっている。この時、複数の玉１０３は自転しつつ、内輪１０１の周囲を保持器１０４と共に公転する。

内外輪１０１、１０２の各軌道面１０１ａ、１０２ａと玉１０３との間部分には、グリースその他の潤滑油等の潤滑剤を充填若しくは連続的に供給して、相対回転が円滑に行われるようにする。そして、玉軸受に振動や騒音が生じないようにすると共に、焼付き等の故障を防止する。

本実施の形態の玉軸受では、図６に示すように、シール板（又はシールド板）１０８等の密封部材により内輪１０１外周面と外輪１０２内周面との間の両端開口を塞ぎ、この空間から潤滑剤が漏洩したり、この空間に塵芥等の異物が進入するのを防止している。

この第４実施の形態においては、図７に示すように、保持器１０４の隣り合うポケット１０７、１０７間に形成する緩衝構造として、内周面及び外周面には、第３実施の形態と同様の溝、又は長穴１３５を設けており、ポケット１０７の円形に対応した曲線としている。溝は保持器の厚さを貫通していないもの、長穴は貫通しているものとして区別している。この溝（又は長穴）１３５には、潤滑剤供給部材１１１が配設されている。図７及び図８では、保持器１０４の内周面のみが図示されているが、外周面についても同様な構造であるので、図示及び説明を省略している。

この構成においても、上記第１ないし第３実施の形態と同様の作用・効果を期待することができる。

なお、上記第１実施の形態と同様に、溝（又は長穴）１３５の長さを適宜設定することにより弾性定数を調整することができ、その点では、上記溝（又は長穴）１５と同じ考え方を採用することができる。この実施の形態では、溝（又は長穴）１３５は曲線としたが、直線であっても良い。

また、図８に示すように、冠型保持器１０４において、隣り合うポケット１０７間に溝（又は長穴）１３５を設ける代わりに、台形状の凹部１１８を形成して、ここに潤滑剤供給部材１１１を配設した構成としても良い。この場合、潤滑剤供給部材１１１として、潤滑剤を含浸させたスポンジを用いても良い。

［第５実施の形態］
次に、本発明の第５実施の形態について図９ないし図１２を参照して説明する。第５実施の形態の保持器以外の軸受構造は、第１実施の形態と同じであるので、重複する説明は省略する。図９は、本発明の第５実施の形態の転がり軸受用保持器を示す部分斜視図、図１０は、図９の転がり軸受用保持器を示す上面図、図１１は、図９の転がり軸受用保持器の変形例を示す部分図、図１２は、図９の転がり軸受用保持器の別の変形例を示す部分斜視図である。

第５実施の形態は、図９及び図１０に示すように、転がり軸受の保持器４における緩衝構造として、ポケット７の軸方向（矢印Ａ）両側面の内部に、円筒形状の円筒穴１８を設けている。この円筒穴１８に、保持器４よりも粘弾性の高い（あるいは柔軟性が高い）緩衝材１９を充填している。

この衝撃吸収構造により、保持器４の振動によりポケット７と転動体３（図２等参照）とが衝突して衝撃振動が保持器４に伝わっても、衝撃吸収構造により早期に振動を減衰させて、保持器音の発生を抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、保持器４のポケット７軸方向両側面の内部に設ける穴に円筒穴１８を採用したが、これに限定されず、保持器４の成形性に影響を与えない程度の形状であればどんな形状でも良く、例えば、矩形穴、楕円穴等でも良い。

また、この円筒穴１８等から成る衝撃吸収構造の配置と個数については、保持器４のポケット７軸方向両側面に限定されるものではなく、保持器４に作用する衝撃を吸収できる位置であれば何れの場所であっても良い。例えば、図１１に示すように、保持器４の隣り合うポケット７間の柱部分４ａに設けたり、保持器４のポケット７軸方向両側面に２箇所、あるいはポケット７に１個間隔で設けても良い。

この第５実施の形態では、円筒穴１８に粘弾性の高い緩衝材１９を充填するが、この緩衝材として、高減衰のゴム、あるいは含有ポリマー潤滑剤等を封入するのが好ましい。この高減衰のゴムを封入した場合は、保持器４に過大な振動が発生した場合や、転動体３の進み遅れ等によりポケット７と転動体３間に非常に大きな力が加わり、保持器４に引張力又は圧縮力が作用しても、保持器４に作用する力を吸収拡散し、保持器４が破損するのを抑制することができる。

上記含有ポリマー潤滑剤は、外部からの圧力によって潤滑剤が染み出す潤滑剤供給機能を持っているが、この含有ポリマー潤滑剤を円筒穴１８に封入した場合は、潤滑剤供給機能と粘弾性により、衝撃振動が加わる度に徐々に潤滑剤が供給されて長期間の潤滑が可能となる上、衝撃振動を吸収することもできる。

さらに、この第５実施の形態の円筒穴１８の構成を発展させて、図１２に示すように、保持器４の外周面、あるいは内周面から円筒穴１８に至るまでの軸方向(矢印Ａ)のスリット２０を設けた構成にすることもできる。円筒穴１８に封入する高減衰のゴム等の緩衝材１９は、このスリット２０にまで充填する。

これにより、保持器４に対してねじり力が加わった場合にも、スリット２０によって力を分散させることができる。

なお、上記第５実施の形態では、ころ軸受用保持器について説明したが、これに限定されず、本発明は、転がり軸受用保持器であれば、ころ軸受用保持器以外のどの保持器にも適用することができる。

以上、本発明の第５実施の形態を変形例を含めて説明したが、何れの場合でも、転がり軸受を回転させた際に、転動体の回転を妨げない程度のポケット隙間を確保しつつ、従来の保持器のように、保持器と転動体の間の摩擦力が増大して、転がり軸受の回転トルクが大きくなったり、発熱や保持器破損が発生して短寿命になったりすることなく、保持器音や保持器破損の発生を抑制する効果を得ることができる。

本発明の第１実施の形態である転がり軸受を示す軸方向断面図である。 本発明の第１実施の形態を示す転がり軸受用保持器の展開部分図である。 第１実施の形態の変形例を示す転がり軸受用保持器の展開部分図である。 本発明の第２実施の形態の転がり軸受用保持器の展開部分図である。 本発明の第３実施の形態を示す玉軸受用保持器の展開部分図である。 本発明の第４実施の形態である転がり軸受を示す軸方向断面図である。 本発明の第４実施の形態の転がり軸受用冠型保持器の部分斜視図である。 第４実施の形態の変形例を示す部分斜視図である。 本発明の第５実施の形態の転がり軸受用保持器を示す部分斜視図である。 図９の転がり軸受用保持器を示す上面図である。 図９の転がり軸受用保持器の変形例を示す部分図である。 図９の転がり軸受用保持器の別の変形例を示す部分斜視図である。

符号の説明

１、１０１ 内輪
１ａ、１０１ａ 内輪軌道
２、１０２ 外輪
２ａ、１０２ａ 外輪軌道
３、 ころ
１３、１０３ 玉
４、１４、１０４ 保持器
７、１７、１０ ポケット
１０ ころ軸受
１１０ 玉軸受
１１、１１１ 潤滑剤供給部材
１１２ 主部
１１３ 弾性片
１１４ 曲面部
１５ 溝（又は長穴）
１６ 窪み（又は穴）
１８ 円筒穴
１９ 緩衝材
２０ スリット
３５、１３５ 曲線の溝（又は長穴）
１１８ 凹部

Claims (7)

1. 全体が円環状若しくは円筒状で、転動体を保持するための複数のポケットを円周方向にわたって略等間隔に形成した転がり軸受用保持器において、
   隣り合う前記ポケット間、又はポケットの軸方向両側面には、前記転動体がポケット内面に衝突した際の衝撃を吸収するための緩衝構造が形成されていることを特徴とする転がり軸受用保持器。
2. 前記緩衝構造内には、前記衝撃を受ける度に徐々に滲み出す潤滑剤を含有した潤滑剤供給部材が配設されていることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
3. 前記隣り合うポケット間の緩衝構造は、複数の溝、貫通した長穴、窪み、貫通穴、又は軸方向に貫通した穴であることを特徴とする請求項１又は２記載の転がり軸受用保持器。
4. 前記ポケットの軸方向両側面の緩衝構造は、軸方向に貫通した穴であることを特徴とする請求項１又は２記載の転がり軸受用保持器。
5. 前記軸方向に貫通した穴、又は前記ポケットの軸方向両側面の緩衝構造内には、高減衰のゴム材が封入されていることを特徴とする請求項３、又は４記載の転がり軸受用保持器。
6. 前記潤滑剤供給部材は、含有ポリマー潤滑剤であることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受用保持器。
7. 請求項１、２、３、又は４記載の転がり軸受用保持器が組み込まれていることを特徴とする転がり軸受。

Images