JP2011185385A - 転がり軸受およびその冠形保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂材料等よりも強度が高く、射出成形が可能で且つ軸受組立時の転動体挿入も容易に実施可能な転がり軸受およびその冠形保持器を提供する。
【解決手段】転がり軸受は、密閉型の深溝玉軸受であり、内輪と、外輪と、複数の玉４と、冠形保持器５と、内外輪間の軸受空間を塞ぐシール部材とを有する。冠形保持器５において、ポケットＰｔＡにおける一対の爪８，８の軸方向突出量ｄＡを、ポケットＰｔＢにおける一対の爪８，８の軸方向突出量ｄＢよりも低くした爪８，８を設けた。また保持器５は、鉄よりも軽い金属材料を射出成形して成る射出成形品とした。
【選択図】図２

Description

この発明は、転がり軸受およびその冠形保持器に関し、例えば、マグネシウム合金で射出成形および使用可能な冠形保持器およびその冠形保持器を用いた転がり軸受に関する。

鉄板保持器や、ナイロン（ＰＡ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等のエンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチックを母材として繊維強化した樹脂保持器がある（例えば、特許文献１）。

鉄板保持器や黄銅製保持器は、金属製であることから強度に優れるが、前記鉄板保持器は、主にプレス加工で製造されることから、３次元的に複雑な形状の保持器を製造することは難しく、また組立も２部品を接合する必要があり煩雑である（例えば、特許文献２）。前記黄銅製保持器も経済的に製造する場合は、単純な揉みぬき形状とされる場合が多く、鉄板保持器、黄銅製保持器共に工業的に製造可能な形状上の制約がある。これら保持器は、樹脂保持器と比べると比重が大きく重いため、軽量性が求められる高速回転下での使用にあまり適さない（特許文献３参照）。このようなことから、例えば、高速回転が求められる工作機械主軸用の転がり軸受には、樹脂保持器が用いられるようになってきている。また、断続運転下では、加速時および減速時の保持器の質量に比例するエネルギーの損失が発生することから、省エネルギー化の強く求められる事務機や自動車等の移動媒体用途でも、保持器は軽いことが望まれる。

一方、樹脂保持器は射出成形で製造可能なことから、形状上の制約も少なく、軽量である。しかしながら、保持器材に用いられる樹脂材料は、要求される剛性や強度を満足するために、通常、繊維等の補強材が添加されているため、射出成形品では流動配向に伴う成形収縮量や機械特性の異方性や、ウエルド部の強度が問題となる場合がある。

特許第２６２８６７４号公報 特開平８−１０３８４０号公報、図１（Ｃ），（Ｄ） 特開２００５−１２７４９３号公報 特公昭６３−２３２３９号公報

前記樹脂材料よりも強度が高いマグネシウム合金から成る保持器を適用することが考えられる。しかし、マグネシウム合金を図１６に示す従来形状の冠形保持器１００に適用する場合、前記マグネシウム合金は樹脂材料よりも耐変形性に劣る脆性的な材料であり、金型取り出し時に大きな変形を要するいわゆるムリ抜き部を伴うため、射出成形での製作が難しい。

この発明の目的は、樹脂材料等よりも強度が高く、射出成形が可能で且つ軸受組立時の転動体挿入も容易に実施可能な転がり軸受およびその冠形保持器を提供することである。

この発明における第１の発明の転がり軸受は、内外輪間に介在する複数の玉が保持器に保持された転がり軸受において、前記保持器は、環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状であり、前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を各ポケットに対して設け、いずれかのポケットにおける一対の爪の軸方向突出量を、他のポケットにおける一対の爪の軸方向突出量よりも低くした前記爪を設けたことを特徴とする。

この構成によると、保持器において、いずれかのポケットにおける一対の爪の軸方向突出量を、他のポケットにおける一対の爪の軸方向突出量よりも低くした爪を設けたため、樹脂材料等よりも強度が高い、例えば、マグネシウム合金等を適用し得る。このようなマグネシウム合金等を適用した冠形保持器であっても、一対の爪の軸方向突出量を前記のように低くすることで、射出成形時に金型から容易に取り出すことができ、組立時の玉のポケットへのはめ込みが容易となる。
したがって、樹脂材料保持器と比較して、強度・耐熱性が高い保持器とすることができる。鉄板材料保持器と比較して、形状の自由度が高く、組立性に優れ、軽量な保持器とすることができる。それ故、省エネルギー化に寄与することができ、高速回転にも使用することができ、且つ、製造コストの低減を図ることができる転がり軸受を実現し得る。

この発明における第２の発明の転がり軸受は、内外輪間に介在する複数の玉が保持器に保持された転がり軸受において、前記保持器は、環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状であり、前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を、前記複数箇所のうちの一部のポケットのみに設けたことを特徴とする。

この構成によると、保持器において、特に複数箇所のうちの一部のポケットのみに一対の爪を設け、前記ポケット以外のポケットには爪を設けない構成とした。このため、マグネシウム合金等を適用した冠形保持器であっても、射出成形時に金型から容易に取り出すことができ、第１の発明の保持器よりも組立時の玉のポケットへのはめ込みがさらに容易となる。
したがって、樹脂材料保持器と比較して、強度・耐熱性が高い保持器とすることができる。また鉄板材料保持器と比較して、形状の自由度が高く、組立性に優れ、軽量な保持器とでき、それ故、省エネルギー化に寄与することができ、高速回転にも使用することができ、且つ、製造コストの更なる低減を図れる転がり軸受を実現し得る。

前記保持器は、鉄よりも軽い金属材料を射出成形して成る射出成形品であっても良い。この場合、従来の鉄板材料保持器と比較して、形状の自由度が高く、組立性に優れ、軽量な保持器とすることができる。
前記爪は、軸方向先端に向かうに従って、円周方向の肉厚が薄くなる先狭まり形状としても良い。この場合、爪の先端部を従来の爪よりも弾性変形し易くできる。これにより、従来の保持器よりも玉のポケットへのはめ込みが容易となり、製造工数の低減を図れる。この場合、従来の保持器よりも爪の先端部の肉厚が薄くなるが、樹脂材料等よりも強度の高いマグネシウム合金等を適用し得るため、このような爪の先端部の肉厚が薄くなる保持器を実用可能とできる。

前記保持器のいずれかのポケットを、保持器軸方向を含む平面に対し対称に設けても良い。これにより、軸受内で保持器が傾いたり、位置ずれを起こしたりすることを防ぐことができる。したがって、軸受の高速回転化をより図れる。
前記保持器における複数箇所のポケットのうち一部のポケットを、径方向に沿う円筒形状としても良い。従来の保持器のポケットは、全て球面形状となっている。この発明では、径方向に沿う円筒形状としたポケットを採用したため、転がり軸受のおける一部の玉を円周方向にのみ拘束することが可能となる。これにより、保持器−玉間の摩擦抵抗を従来技術のものより低減させることができる。

前記保持器のいずれかのポケットは、外径側に向かうに従って内径が広がるテーパ形状部を含むものとしても良い。軸受運転時つまり保持器に遠心力が働くとき、保持器のポケットに対し玉が前記テーパ形状部に沿って外径側に相対的に変位する。これにより前記保持器の内径側の開口部付近で玉を拘束することができる。

前記爪を、前記環状体の一側面の径方向寸法よりも短く形成しても良い。この場合、保持器材料の削減、保持器質量の低減、グリースの引きずりトルクの低減の効果を得られる。
前記爪を、前記環状体の一側面における径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、外径側に片寄らせて設けても良い。この場合、軸受運転時、グリースが保持器の内径側部分で掻きとられることがないので、特に、外輪回転時のグリース漏れを防止することができる。

前記爪を、前記環状体の一側面における径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、内径側に片寄らせて設けても良い。この場合、高速回転時に遠心力で爪が変形しても、玉を案内することができる。
前記爪を、前記環状体の一側面における径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、保持器ピッチ円直径部分のみに設けても良い。この場合、保持器ピッチ円直径の位置で爪が玉を拘束することで、他の保持器ピッチ円直径以外の位置で玉を拘束するものに比べて、玉とポケットのすきまを大きくしても同等の拘束性が得られ、グリースの引きずりトルクの低減の効果に繋がる。

前記爪を、前記環状体の一側面における径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、外径側および内径側のみに設けても良い。この場合、軸受運転中に玉と保持器のすきまが小さくなっても、トルクが増加する主原因となる部分、すなわち環状体の一側面における外径側と内径側との間の部分を、削除しているため、軸受運転時のトルク低減効果が得られる。

前記環状体のうち、ポケットが設けられていない側面である他側面が、ポケット間に凹みを有する波形形状とされたものであっても良い。この場合、保持器材料、保持器重量の低減を図れる。
前記保持器の全体を、玉ピッチ円よりも内径側に設けても良い。この場合、軸受が高速回転したときに、保持器を外径側に変形することを許容できるため、高速回転に適する。

前記環状体のうち、円周方向に隣接するポケット間に設けられる円環部の径方向寸法を、前記ポケットの径方向寸法よりも小さくしても良い。この場合、保持器がねじれやすくなり、転がり軸受への保持器の組込み性が良好となる。したがって、製造工数の低減を図れる。
前記環状体の一側面に、スリット状の凹み部を設けても良い。この場合、保持器の爪を広がり易くすることができ、よってポケットへ玉を容易にはめ込むことができる。

前記保持器に、固体潤滑剤を組み込んだものであっても良い。
前記保持器は、マグネシウム合金を射出成形して成る射出成形品であっても良い。この場合、樹脂材料保持器と比較して、強度・耐熱性が高い保持器とすることができる。鉄板材料保持器と比較して、形状の自由度が高く、組立性に優れ、軽量な保持器とすることができる。

前記玉がセラミックスから成るものであっても良い。軸受に組み込む玉として、例えば、窒化珪素、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスの焼結体から成る玉を用いる。これにより、一般的に用いられている鋼球を組み込んだ軸受よりも、高速化することが可能となる。セラミックスから成る玉は鋼球よりも軽く、硬いため、特に本発明のいずれかの保持器と併用することで、より安定した高速回転を行うことが可能となる。

前記転がり軸受が、モータロータを支持する軸受であっても良い。
前記転がり軸受が、ロボット関節用軸受に用いられるものであっても良い。
前記転がり軸受が、ハードディスクドライブピボット用軸受に用いられるものであっても良い。

この発明における第１の発明の冠形保持器は、環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状の保持器において、前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を各ポケットに対して設け、いずれかのポケットにおける一対の爪の軸方向突出量を、他のポケットにおける一対の爪の軸方向突出量よりも低くした前記爪を設けたことを特徴とする。

この構成によると、いずれかのポケットにおける一対の爪の軸方向突出量を、他のポケットにおける一対の爪の軸方向突出量よりも低くした爪を設けたため、樹脂材料等よりも強度が高い、例えば、マグネシウム合金等を適用し得る。このようなマグネシウム合金等を適用した冠形保持器であっても、一対の爪の軸方向突出量を前記のように低くすることで、射出成形時に金型から容易に取り出すことができ、組立時の玉のポケットへのはめ込みが容易となる。

この発明における第２の発明の冠形保持器は、環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状の保持器において、前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を、前記複数箇所のうちの一部のポケットのみに設けたことを特徴とする。
この構成によると、特に複数箇所のうちの一部のポケットのみに一対の爪を設け、前記ポケット以外のポケットには爪を設けない構成としたため、マグネシウム合金等を適用した冠形保持器であっても、射出成形時に金型から容易に取り出すことができ、第１の発明の保持器よりも組立時の玉のポケットへのはめ込みがさらに容易となる。

この発明における第１の発明の転がり軸受は、内外輪間に介在する複数の玉が保持器に保持された転がり軸受において、前記保持器は、環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状であり、前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を各ポケットに対して設け、いずれかのポケットにおける一対の爪の軸方向突出量を、他のポケットにおける一対の爪の軸方向突出量よりも低くした前記爪を設けたため、樹脂材料等よりも強度が高く、射出成形が可能で且つ軸受組立時の転動体挿入も容易に実施可能とできる。

この発明における第２の発明の転がり軸受は、内外輪間に介在する複数の玉が保持器に保持された転がり軸受において、前記保持器は、環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状であり、前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を、前記複数箇所のうちの一部のポケットのみに設けたため、樹脂材料等よりも強度が高く、射出成形が可能で且つ軸受組立時の転動体挿入も容易に実施可能とできる。

この発明の一実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 （Ａ）は同転がり軸受の保持器の斜視図、（Ｂ）は同保持器をピッチ円を含む円筒面で切断して展開した断面図である。 （Ａ）はこの発明の他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の斜視図、（Ｂ）は同保持器をピッチ円を含む円筒面で切断して展開した断面図である。 （Ａ）は、この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器（ポケット８個の例）の平面図、（Ｂ）は、この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器（ポケット７個の例）の平面図である。 （Ａ）は、この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の要部の拡大図、（Ｂ）は、従来の保持器の要部の拡大図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の斜視図である。 （Ａ）は、この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の斜視図、（Ｂ）は、この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の要部断面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の要部断面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器のポケットを軸方向から見た拡大平面図、（Ｂ）はこの発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器のポケットを軸方向から見た拡大平面図、（Ｃ）は球面形状のポケットを有する保持器の前記ポケットを軸方向から見た拡大平面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器を軸方向から見た図、（Ｂ）は従来の保持器を軸方向から見た図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の平面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る転がり軸受の保持器の要部断面図である。 （Ａ）は従来の冠形保持器の斜視図、（Ｂ）は同冠形保持器をピッチ円を含む円筒面で切断して見た断面図である。

この発明の一実施形態を図１おおよび図２と共に説明する。図１に示すように、この実施形態に係る転がり軸受１は、密閉型の深溝玉軸受であり、内輪２と、外輪３と、複数の玉４と、保持器５と、内外輪２，３間の軸受空間を塞ぐシール部材６，６とを有する。なお、深溝玉軸受において、いずれか一方または両方のシール部材６を省略することも可能である。図１ではシール部材６として接触シールが示されているが、非接触シールであっても良い。また、金属板からなるシール部材６を設けても良い。外輪３は内周に軌道面３ａを有し、内輪２はこの軌道面３ａに対向する軌道面２ａを有する。これら軌道面２ａ，３ａ間に複数の玉４を介在させ、保持器５が複数の玉４を保持している。前記軸受空間にグリースが封入される。玉４は例えば鋼球から成る。

保持器５について説明する。
図１、図２に示すように、保持器５は、環状体７の一側面７ａに一部が開放されて内部に玉４を保持するポケットＰｔを、前記環状体７の円周方向複数箇所に有する冠形状である。この保持器５は、例えば、マグネシウム合金を射出成形して形成されている。また、この保持器５は各ポケットＰｔの内面を単調な同一曲率から成る球面とし、各ポケットＰｔに玉４がはめ込まれることにより、軸方向、径方向、および円周方向への拘束がなされる転動体案内形式に構成されている。

前記環状体７の前記ポケットＰｔの開放側の側面におけるポケットＰｔの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出する一対の爪８，８を、各ポケットＰｔに対して設けている。これら一対の爪８，８は、円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットＰｔの一部を構成する。換言すれば、一対の爪８，８の内面は、ポケット底面をなす球面と同一の曲率中心位置で且つ同一曲率半径の球面に沿って形成されている。環状体７のうち円周方向に隣合うポケットＰｔ，Ｐｔ間の円環部９が、前記保持器５を環状に繋ぐ連結部となる。環状体７のうち、ポケットＰｔが設けられていないポケット背面側の他側面７ｂは、軸方向に垂直な平面に沿って設けられている。

図２（Ｂ）のＡ部に示すポケットＰｔの一対の爪８，８の軸方向突出量ｄＡは、円周方向に隣接するポケットＰｔの爪８，８の軸方向突出量ｄＢよりも低くなっている。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記保持器５は、このような軸方向突出量が低い爪８，８を有するポケットＰｔＡと、このポケットＰｔＡの爪８，８の軸方向突出量よりも相対的に高い軸方向突出量の爪８，８を有するポケットＰｔＢとが、円周方向に交互に設けられる。なお、ポケットＰｔＢの爪８，８の軸方向突出量は、従来のものと同等である。ポケットＰｔＡにおける爪８，８は、環状体７の一側面７ａにおける内径側部分から外径側部分にわたって設けられ、ポケットＰｔＢにおける爪８，８も、環状体７の一側面７ａにおける内径側部分から外径側部分にわたって設けられる。

また、ポケットＰｔＡにおけるポケット底面と、環状体７の他側面７ｂとの間の肉厚ｔ１は、ポケットＰｔＢにおけるポケット底面と、環状体７の他側面７ｂとの間の肉厚ｔ２と同一厚さとなるように形成されている。ポケットＰｔＡの曲率中心位置と、ポケットＰｔＢの曲率中心位置とは、環状体７における同一の軸方向位置に定められ、ポケットＰｔＡ，ＰｔＢの曲率半径は同一に定められる。よって、ポケットＰｔＡ，ＰｔＢは千鳥なく形成される。

以上説明した構成によると、保持器５において、ポケットＰｔＡにおける一対の爪８，８の軸方向突出量ｄＡを、ポケットＰｔＢにおける一対の爪８，８の軸方向突出量ｄＢよりも低くした爪８，８を設けたため、樹脂材料等よりも強度が高い、前記マグネシウム合金を適用し得る。このようなマグネシウム合金を適用した冠形保持器であっても、ポケットＰｔＡの爪８，８の軸方向突出量ｄＡを前記のようにポケットＰｔＢの爪８，８に対して相対的に低くすることで、射出成形時に金型から容易に取り出すことができ、組立時の玉４のポケットＰｔへのはめ込みが容易となる。
したがって、樹脂材料保持器と比較して、強度・耐熱性が高い保持器とすることができる。鉄板材料保持器と比較して、形状の自由度が高く、組立性に優れ、軽量な保持器５とすることができる。それ故、省エネルギー化に寄与することができ、高速回転にも使用することができ、且つ、製造コストの低減を図ることができる転がり軸受を実現し得る。

この発明の他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
図３に示すように、冠形保持器において、ポケットＰｔの一部を構成する一対の爪８，８を、前記複数箇所のうちの一部のポケットＰｔのみに設けても良い。この保持器５Ａは、爪８，８が設けられていないポケットＰｔＡ１と、軸方向突出量が従来のものと同等の爪８，８を有するポケットＰｔＢとが、円周方向に交互に設けられる。その他図２の保持器と同様の構成となっている。
この図３の構成によると、冠形保持器において、ポケットＰｔＢのみに一対の爪８，８を設け、その他のポケットＰｔＡ１には爪８，８を設けない構成としたため、マグネシウム合金等を適用した冠形保持器であっても、射出成形時に金型から容易に取り出すことができ、図２の保持器５よりも組立時の玉４のポケットＰｔへのはめ込みがさらに容易となる。その他前述の構成と同様の効果を奏する。

図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、冠形保持器において、軸方向突出量が低い爪８，８を有するポケットＰｔＡを、保持器軸方向を含む平面Ｌ１に対し対称に設けても良い。図４（Ａ）の例では、ポケットＰｔが合計８個の冠形保持器５Ｂを示し、図４（Ｂ）の例では、ポケットＰｔが合計７個の冠形保持器５Ｂを示している。こられの構成によると、軸受内で保持器が不所望に傾いたり、位置ずれを起こしたりすることを防ぐことができる。したがって、軸受の高速回転化をより図れる。

図５（Ａ）に示すように、冠形保持器において、前記爪８は、軸方向先端に向かうに従って、円周方向の肉厚が薄くなる先狭まり形状としても良い。この例では、ポケットＰｔＡにおける一対の爪８，８を前記先狭まり形状つまり先細り形状にする。これと共に、前記ポケットＰｔＡの爪８，８の軸方向突出量ｄＡよりも大きい軸方向突出量ｄＢの爪８，８を含むポケットＰｔＢの前記爪８，８を前記先狭まり形状にしている。この場合、爪８，８の先端部を、図５（Ｂ）の従来の爪８よりも弾性変形し易くできる。これにより、従来の保持器よりも玉４のポケットＰｔへのはめ込みが容易となり、製造工数の低減を図れる。この場合、従来の保持器よりも爪８の先端部の肉厚が薄くなるが、樹脂材料等よりも強度の高いマグネシウム合金等を適用し得るため、このような爪８の先端部の肉厚が薄くなる保持器５Ｃを実用可能とできる。

図６の冠形保持器５Ｄは、図３の構成において、爪８，８が設けられていないポケットＰｔＡ１の内面を、径方向に沿う円筒形状Ｄ１とし、爪８，８が設けられている前記ポケットＰｔＢの内面を球面形状としている。ポケットＰｔＢで転動体案内されるため、ポケットＰｔＡ１の内面を径方向に沿う円筒形状Ｄ１にし得る。この場合、転がり軸受における一部の玉、つまりポケットＰｔＡ１にはめ込まれる玉を、円周方向にのみ拘束することが可能となる。これにより、保持器−玉間の摩擦抵抗を従来技術のものより低減させることができる。
上記とは逆に、爪８，８が設けられていない前記ポケットＰｔＡ１の内面を球面形状とし、爪８，８が設けられている前記ポケットＰｔＢの内面を径方向に沿う円筒形状としても良い。この場合、ポケットＰｔＢの爪８，８によって保持器５Ａを軸方向に拘束し、ポケットＰｔＡ１の球面によって保持器５Ａを径方向および周方向に拘束することができる。

図７（Ａ）に示すように、ポケットＰｔＢの爪８，８を、環状体７の一側面７ａにおける径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、外径側に片寄らせて設けても良い。同図の冠形保持器５Ｅは、例えば、図３の構成において、前記ポケットＰｔＢの爪８，８を環状体７の一側面７ａにおける外径側部分のみに設けている。この場合、軸受運転時、グリースが保持器の内径側部分で掻きとられることがないので、特に、外輪回転時のグリース漏れを防止することができる。
図７（Ｂ）に示すように、ポケットＰｔＢの爪８，８を、環状体７の一側面７ａにおける径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、内径側に片寄らせて設けても良い。同図の冠形保持器５Ｆは、例えば、図３の構成において、前記ポケットＰｔＢの爪８，８を環状体７の一側面７ａにおける内径側部分のみに設けている。この場合、高速回転時に遠心力で爪８，８が変形しても玉を案内することができる。

図８の冠形保持器５Ｇは、例えば、図３の構成において、前記ポケットＰｔＢの爪８，８を、環状体７の一側面７ａにおける保持器ピッチ円直径ＰＣＤ部分のみに設けている。この場合、他の保持器ピッチ円直径以外の位置で玉を拘束するものに比べて、玉とポケットＰｔのすきまを大きくしても同等の拘束性が得られ、グリースの引きずりトルクの低減に繋がる。
図９の冠形保持器５Ｈは、図８とは逆に、前記ポケットＰｔＢの爪８，８を、環状体７の一側面７ａにおける外径側および内径側のみに設けている。つまり、ポケットＰｔＢにおいて、環状体７の一側面７ａにおける保持器ピッチ円直径ＰＣＤ部分のみ、爪８，８が設けられていない形状となっている。この場合、軸受運転中に玉と保持器のすきまが小さくなっても、トルクが増加する主原因となる部分、すなわち環状体７の一側面７ａにおける外径側部分と内径側部分との間の部分を、削除しているため、軸受運転時のトルク低減効果が得られる。

図１０の冠形保持器５Ｊは、環状体７のうち、ポケットＰｔが設けられていないポケット側面である他側面が、ポケットＰｔＡ１，ポケットＰｔＢ間に凹み１０を有する波形形状とされている。環状体７の前記他側面のうち、ポケットＰｔＡ１およびポケットＰｔＢがある箇所１４は、同ポケットＰｔＡ１，ポケットＰｔＢの内面に対し一定の肉厚を成す球面形状に形成されている。環状体７の前記他側面において、これら円周方向に繋がる凹み１０および箇所１４が波形形状となっている。換言すれば、冠形保持器において、環状体７の特に前記他側面を、鉄板波形保持器のような波形形状に射出成形している。この場合、保持器材料、保持器重量の低減を図れる。図１０の例では、環状体７の他側面７ｂにおいて、内径面から外径面にわたって凹み１０を設けているが、保持器の強度を考えた場合は、その凹み量は少ないことが望ましい。内輪外径面へのグリース付着の抑制には、内輪外径面と保持器の内径面との距離を長くすることも有効であることから、例えば、ポケットＰｔＡ１，ポケットＰｔＢ間の内径側のみ凹み１０を設け、外径側に従来のような壁面を残す段差形状としても良い。

図１１の冠形保持器５Ｋは、図３の構成において、環状体７の一側面７ａに固体潤滑剤１１を組み込んだものである。前記固体潤滑剤１１として、例えば、超高分子ポリエチレン等の合成樹脂材にグリースを含有させた熱硬化型グリース（例えば「ポリルーブ」（登録商標）等を用いることができる。熱硬化型グリースは、例えば、ポリエチレン１〜９５重量％、好ましくは３０重量％以上と、石鹸または非石鹸増ちょうの潤滑グリース９９〜５重量％との混合物を加熱して固形化したものである。（特許文献４参照）。
前記固体潤滑剤１１は、ポケットＰｔＡ１の一部を構成するように環状体７の一側面７ａに設けられ、且つ、ポケットＰｔＢの爪８，８の先端部に面一状に形成されている。射出成形後の環状体７に、このような固体潤滑剤１１を組み込むことができる。軸受運転時、前記固体潤滑剤１１による潤滑効果を得ることができる。
固体潤滑剤１１として、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、ポリテトラフルオロエチレン等を、前記と同様に環状体７の少なくとも一側面７ａに設けても良い。

図１２（Ａ），（Ｂ）の冠形保持器５Ｌ，５Ｍは、いずれかのポケットＰｔが、外径側に向かうに従って内径が広がるテーパ形状部１２を含むものとしている。図１２（Ａ）では、ポケット全体がテーパ形状部１２となっているのに対し、図１２（Ｂ）では、いずれかのポケットＰｔにおいて、ポケットＰｔの内径側の一部にテーパ形状部１２が形成され、このテーパ形状部１２の外径側縁部に、円筒形状からなる円筒形状部１３が繋がっている。なお、参考として、球面形状のポケットＰｔを有する保持器を図１２（Ｃ）に示している。
ポケットＰｔにテーパ形状部１２を有する保持器５Ｌ，５Ｍによると、軸受運転時つまり保持器５Ｌ，５Ｍに遠心力が働くとき、保持器５Ｌ，５ＭのポケットＰｔに対し玉４が前記テーパ形状部１２に沿って外径側に相対的に変位する。これにより前記保持器５Ｌ，５Ｍの内径側の開口部付近で玉４を拘束することができる。

マグネシウム合金は樹脂材料よりも強度が高いため、保持器断面積を小さくすることができる。例えば図１３（Ａ）に示すように、冠形保持器５Ｎを、玉ピッチ円ＰＣＤよりも内径側に設けても良い。参考として従来の保持器５Ｚを軸方向から見た図を図１３（Ｂ）に示す。２５重量％ガラス繊維配合６６ナイロン樹脂の引張り強さが、１７０ＭＰａであるのに対し、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）の引張り強さは２３０ＭＰａである。
玉ピッチ円ＰＣＤよりも内径側に保持器５Ｎが存在すると、軸受が高速回転したときに、保持器５Ｎを外径側に変形することを許容できるため、高速回転に適する。

図１４の冠形保持器５Ｐは、環状体７の円環部９のみを径方向に小さくしている。つまり、円周方向に隣接するポケットＰｔ，Ｐｔ間に設けられる円環部９の径方向寸法ｄ１を、ポケットＰｔの径方向寸法ｄ２よりも小さくしている。この場合、保持器５Ｐがねじれやすくなり、転がり軸受への保持器５Ｐの組込み性が良好となる。したがって、製造工数の低減を図れる。

図１５の冠形保持器５Ｑは、前記と同様に組込み性を向上させるため、環状体７の一側面７ａにスリット状の凹み部ＳＬを設けている。凹み部ＳＬは、環状体７の円環部９における爪８付近に形成され、環状体７の一側面７ａから軸方向に延びる。また、円環部９の内径側部分から外径側部分にわたって設けられている。前記軸方向のスリット深さＳｈは、各ポケットＰｔのポケット底面Ｐ１よりも浅くなる位置に定められている。すなわち冠形保持器５Ｑの凹み部ＳＬがある位置を保持器軸心を含む平面で切断して見た断面積（スリット部保持器断面積）が、前記ポケット底面Ｐ１がある位置を前記平面で切断して見た断面積（ポケット底部断面積）より大きくすることが可能なスリット深さＳｈが好ましい。前記スリット部保持器断面積が前記ポケット底部断面積より大きければ、強度面、成形時の金型内への充填面で特に問題にならない。

鋼球から成る玉４に代えて、窒化珪素、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスの焼結体から成る玉４としても良い。この場合、一般的に用いられている鋼球を組み込んだ軸受よりも、高速化することが可能となる。セラミックスから成る玉は鋼球よりも軽く、硬いため、特に本発明のいずれかの保持器と併用することで、より安定した高速回転を行うことが可能となる。
セラミックス焼結材としては、特に軸受寿命および軽量化の観点から、耐疲労剥離性に優れる窒化珪素系材料（密度３．５ｇ／ｃｍ^３以下）が好ましい。
組み込む窒化珪素系セラミックス製転動体として、燃焼合成法から製造されるサイアロンセラミックス球を用いることで、通常の窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）からなるセラミックス球よりも、省エネルギーで製造することが可能で且つ組成によって例えば密度３．１〜３．３ｇ／ｃｍ^３程度により軽量化することが可能となる。このため、軸受製造における環境負荷をより抑えることができる。前記サイアロンの化学組成はＳｉ_６−ＺＡＬ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚで一般的には示される。

樹脂材料よりも強度が高いマグネシウム合金から成る保持器を、転がり軸受に組み込むことが可能となるので、高速用途に適したものとできる。転動体としてセラミックスの焼結体から成る玉を適用することで、軸受に絶縁性を持たせることができる。特に高速モータに適する。
保持器材料は、マグネシウム合金だけに限定されるものではない。保持器は、マグネシウム合金以外で鉄よりも軽い金属材料を射出成形して成る射出成形品であっても良い。
保持器重量が鉄板保持器の重量よりも小さいので、揺動条件での使用に適している。特に、ロボットの関節部分の軸受や、ハードディスクドライブピボット、高精度のフィードバック制御を行っているアプリケーションに適する。

１…転がり軸受
２…内輪
３…外輪
４…玉
５…保持器
７…環状体
８…爪
９…円環部
１２…テーパ形状部
Ｐｔ…ポケット
ＳＬ…凹み部

Claims (24)

1. 内外輪間に介在する複数の玉が保持器に保持された転がり軸受において、
   前記保持器は、環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状であり、前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を各ポケットに対して設け、
   いずれかのポケットにおける一対の爪の軸方向突出量を、他のポケットにおける一対の爪の軸方向突出量よりも低くした前記爪を設けたことを特徴とする転がり軸受。
2. 内外輪間に介在する複数の玉が保持器に保持された転がり軸受において、
   前記保持器は、環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状であり、前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を、前記複数箇所のうちの一部のポケットのみに設けたことを特徴とする転がり軸受。
3. 請求項１または請求項２において、前記保持器は、鉄よりも軽い金属材料を射出成形して成る射出成形品である転がり軸受。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記爪は、軸方向先端に向かうに従って、円周方向の肉厚が薄くなる先狭まり形状とした転がり軸受。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記保持器のいずれかのポケットを、保持器軸方向を含む平面に対し対称に設けた転がり軸受。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記保持器における複数箇所のポケットのうち一部のポケットを、径方向に沿う円筒形状とした転がり軸受。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記保持器のいずれかのポケットは、外径側に向かうに従って内径が広がるテーパ形状部を含むものとした転がり軸受。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記爪を、前記環状体の一側面の径方向寸法よりも短く形成した転がり軸受。
9. 請求項８において、前記爪を、前記環状体の一側面における径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、外径側に片寄らせて設けた転がり軸受。
10. 請求項８において、前記爪を、前記環状体の一側面における径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、内径側に片寄らせて設けた転がり軸受。
11. 請求項８において、前記爪を、前記環状体の一側面における径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、保持器ピッチ円直径部分のみに設けた転がり軸受。
12. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記爪を、前記環状体の一側面における径方向幅のうちの一部の幅寸法とし、外径側および内径側のみに設けた転がり軸受。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項において、前記環状体のうち、ポケットが設けられていない側面である他側面が、ポケット間に凹みを有する波形形状とされた転がり軸受。
14. 請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、前記保持器の全体を、玉ピッチ円よりも内径側に設けた転がり軸受。
15. 請求項１ないし請求項１３のいずれか１項において、前記環状体のうち、円周方向に隣接するポケット間に設けられる円環部の径方向寸法を、前記ポケットの径方向寸法よりも小さくした転がり軸受。
16. 請求項１ないし請求項１５のいずれか１項において、前記環状体の一側面に、スリット状の凹み部を設けた転がり軸受。
17. 請求項１ないし請求項１６のいずれか１項において、前記保持器に、固体潤滑剤を組み込んだ転がり軸受。
18. 請求項１ないし請求項１７のいずれか１項において、前記保持器は、マグネシウム合金を射出成形して成る射出成形品である転がり軸受。
19. 請求項１ないし請求項１８のいずれか１項において、前記玉がセラミックスから成る転がり軸受。
20. 請求項１ないし請求項１９のいずれか１項において、前記転がり軸受が、モータロータを支持する軸受である転がり軸受。
21. 請求項１ないし請求項１９のいずれか１項において、前記転がり軸受が、ロボット関節用軸受に用いられる転がり軸受。
22. 請求項１ないし請求項１９のいずれか１項において、前記転がり軸受が、ハードディスクドライブピボット用軸受に用いられる転がり軸受。
23. 環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状の保持器において、
    前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を各ポケットに対して設け、
    いずれかのポケットにおける一対の爪の軸方向突出量を、他のポケットにおける一対の爪の軸方向突出量よりも低くした前記爪を設けたことを特徴とする冠形保持器。
24. 環状体の一側面に一部が開放されて内部に玉を保持するポケットを、前記環状体の円周方向複数箇所に有する冠形状の保持器において、
    前記環状体の前記ポケットの開放側の側面におけるポケットの円周方向の両端からそれぞれ軸方向に突出して円周方向に対向し、互いの間で前記ポケットの一部を構成する一対の爪を、前記複数箇所のうちの一部のポケットのみに設けたことを特徴とする冠形保持器。

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