JP2011247341A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構造によって保持器の振動を抑制することにより、低騒音化、長寿命化が図れる転がり軸受を提供する。
【解決手段】本発明の転がり軸受に用いられる内輪案内形式の保持器２において、内輪外周面４ａにより案内される保持器内周面２ａの中心は、円筒ころ５が収容されるポケット６のピッチ円の中心に対して偏心している。その偏心量δは、保持器内周面２ａと内輪外周面４ａとの間の直径案内隙間をＣｇとし、ポケット６内での円筒ころ５の周方向の最大変位量をＣｐとしたとき、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２であることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は転がり軸受に関し、特に、工作機械主軸や航空機等に用いられるような高速回転仕様に好適な軸受や、ファンモータや自動車等に用いられるような静音性が要求される軸受に関する。

転がり軸受は、一般に、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器と、を備える。転がり軸受の回転に伴い運動方向と直交する方向に摩擦力が生じると、特に保持器上に転動体が等配されている場合、保持器が回転数の数倍から数十倍で不規則に振動する自励振動が発生する場合がある。このような自励振動は騒音の原因となるため、静音性が要求されるファンモータや自動車等に使用される軸受においては好ましくない。また、軸受が工作機械主軸や航空機等に使用され、高速回転が要求される場合には、このような振動により保持器にかかる荷重が増大する結果、保持器の破損が生じるおそれがある。また、軸受が工作機械主軸等に使用される場合、加工精度に影響を与えるおそれもある。

このような保持器の振動を低減するため、従来、保持器の一部に凹部や孔、くぼみ部等を形成することによって、保持器の幾何学的中心と質量中心とを偏心させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３３７３１５号公報

特許文献１記載の方法によれば、保持器の幾何学的中心と質量中心とを偏心させることによって保持器が外輪または内輪に押し付けられるので、保持器の振動を低減することができる。しかしながら、この方法では、保持器の幾何学的中心と質量中心とを偏心させるために保持器に凹部や孔、くぼみ等を形成するため、構造が複雑化し、工数が増え、コストが増大してしまうという問題がある。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、単純な構造によって保持器の振動を低減し、低騒音化、長寿命化が図れる転がり軸受を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、前記複数の転動体を保持するための複数のポケットを有すると共に前記内輪の外周面または前記外輪の内周面により案内される案内面を有する保持器と、を備える転がり軸受であって、
前記案内面の中心が、前記ポケットのピッチ円の中心に対して偏心していることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記案内面は、前記内輪の外周面により案内される前記保持器の内周面であり、
前記案内面と前記内輪の外周面との間の直径案内隙間をＣｇとし、前記転動体の前記ポケット内での周方向の最大変位量をＣｐとしたときＣｇ＞Ｃｐであり、前記ポケットのピッチ円の中心に対する前記案内面の中心の偏心量δが、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２であることを特徴とする上記（１）に記載の転がり軸受。
（３）前記案内面は、前記外輪の内周面により案内される前記保持器の外周面であり、
前記案内面と前記外輪の内周面との間の直径案内隙間をＣｇとし、前記転動体の前記ポケット内での周方向の最大変位量をＣｐとしたときＣｇ＞Ｃｐであり、前記ポケットのピッチ円の中心に対する前記案内面の中心の偏心量δが、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２であることを特徴とする上記（１）に記載の転がり軸受。
（４）前記保持器の内周面の中心と前記保持器の外周面の中心とが偏心していることを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載の転がり軸受。

本発明の転がり軸受によれば、保持器の案内面の中心を保持器のポケットのピッチ円の中心に対して偏心させ、その偏心量δを、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２とすることにより、軸受の回転に伴い発生する遠心力によって内輪または外輪の案内面に対して保持器の案内面を安定的に押し付けることができる。これにより、保持器の自励振動等の不安定な振動を低減することができるので、保持器音を低減させると共に保持器の長寿命化を実現することができる。また、構造が単純であるので、コストを増大させることなく、容易に製造することができる。

本発明の第１実施形態に係る円筒ころ軸受の断面図である。 図１の要部拡大図である。 第１実施形態の変形例に使用される保持器を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 本発明の第２実施形態に係る転がり軸受の要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る転がり軸受に使用される保持器を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。

以下、本発明に係る転がり軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る転がり軸受を図１に基づいて説明する。図１は第１実施形態に係る円筒ころ軸受１の断面図を示す。
図１に示されるように、円筒ころ軸受１は、外輪３と、内輪４と、転動体である複数の円筒ころ５と、外輪３と内輪４との間に配置された保持器２と、を備えている。保持器２には複数のポケット６が形成されており、各ポケット６には、複数の円筒ころ５が転動自在に保持されている。

図２は、第１実施形態の円筒ころ軸受１の要部拡大図である。尚、図２においては、説明を簡略化するために外輪３の図示を省略している。
第１実施形態において、保持器２は内輪案内形式であり、保持器内周面２ａが内輪外周面４ａにより案内されている。すなわち、保持器内周面２ａが保持器２の案内面として機能している。ここで、保持器内周面２ａと内輪外周面４ａとの間の直径案内隙間（すなわち、内輪４の案内面外径と保持器２の案内面内径の差）をＣｇとする。本発明では、案内面である保持器内周面２ａの中心Ｏｇが、保持器２の中心Ｏ（ポケット６のピッチ円の中心Ｏｐおよび保持器外周面２ｂの中心Ｏｎ）に対して偏心量δだけ偏心している。したがって、図中の左側において、保持器内周面２ａと内輪外周面４ａとの間の隙間がＣｇ／２−δであり、偏心させていない場合と比較して偏心量δだけ狭くなっている。また、図中の右側においては、保持器内周面２ａと内輪外周面４ａとの間の隙間がＣｇ／２＋δであり、偏心させていない場合と比較して偏心量δだけ広くなっている。

また、ポケット６内での円筒ころ５の周方向の最大変位量（すなわち、図３においてポケット面２ｃ，２ｃ内での円筒ころ５の周方向の最大変位量）をＣｐとすると、Ｃｇ＞Ｃｐである。また、案内面である保持器内周面２ａの中心Ｏｇが保持器２の中心Ｏ（ポケット６のピッチ円の中心Ｏｐおよび保持器外周面２ｂの中心Ｏｎ）に対して偏心する偏心量δは、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２となっている。

保持器内周面２ａの中心Ｏｇが保持器２の中心Ｏに対して偏心する偏心量δが、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２である場合には、保持器２が偏心方向に動くと、保持器２のポケット面２ｃと円筒ころ５とが接触するよりも先に、案内面である保持器内周面２ａと内輪外周面４ａとが接触する。これにより、保持器２の径方向の動き量が規制されると共に、円筒ころ軸受１の回転に従って生じる遠心力によって保持器内周面２ａが内輪外周面４ａに安定的に押し付けられ、保持器２の自励振動等の不安定な振動を低減することができる。

尚、偏心量δが、ポケット６の形状、ポケット６と円筒ころ５との間の隙間（ポケット隙間）、および円筒ころ５の数に基づいて定まる所定の値よりも更に大きい場合には、ポケット隙間が減少して保持器２が拘束される状態になる。このような場合、軸受組立時には保持器２を弾性変形させなければならず、また静止状態でも保持器２に常に力がかかることになり、保持器２が壊れやすくなる。したがって、偏心量δの上限値は、例えば（Ｃｇ＋Ｃｐ）／２であることが好ましい。

このように、本発明の第１実施形態に係る円筒ころ軸受１によれば、円筒ころ軸受１の回転に従って生じる遠心力によって保持器内周面２ａが内輪外周面４ａに安定的に押し付けられ、保持器の自励振動等の不安定な振動を低減することができるので、保持器音を低減させると共に保持器の長寿命化を実現することができる。また、本実施形態では、保持器内周面２ａの中心Ｏｇを保持器２の中心Ｏに対して偏心させるのみであり、構造が単純であるので、コストを増大させることなく、容易に製造することができる。

（変形例）
図３は、第１実施形態の変形例において使用される保持器２を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。図３（ａ）（ｂ）で示される保持器２は、深溝玉軸受に使用されるものであり、複数のポケット６のそれぞれに、転動体である玉が配置される。保持器２は内輪案内形式であり、保持器内周面２ａが内輪外周面により案内される。すなわち、保持器内周面２ａが保持器２の案内面として機能している。
図３（ｂ）に示すように、保持器２は、案内面である保持器内周面２ａの中心Ｏｇが保持器２の中心Ｏに対して偏心量δだけ偏心するように形成されている。ここで、保持器２の中心Ｏは、保持器２の複数のポケット６の中心を結んだピッチ円２ｐの中心Ｏｐであり、本変形例においても保持器２の非案内面である保持器外周面２ｂの中心Ｏｎと一致している。

このように、本変形例においても、案内面である保持器内周面２ａの中心Ｏｇが、ポケット６のピッチ円２ｐの中心Ｏｐに対して偏心しているので、深溝玉軸受の回転に従って生じる遠心力によって保持器内周面２ａが内輪外周面に安定的に押し付けられ、保持器の自励振動等の不安定な振動を低減することができる。したがって、保持器音を低減させると共に保持器の長寿命化を実現することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受を図４に基づいて説明する。図４は第２実施形態に係る円筒ころ軸受の断面の要部拡大図である。第２実施形態の円筒ころ軸受１は、保持器が外輪案内形式である他は、第１実施形態の円筒ころ軸受と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。尚、図４においては、説明を簡略化するために内輪４の図示を省略している。

図４に示す第２実施形態において、保持器２は外輪案内形式であり、保持器外周面２ｂが外輪内周面３ａにより案内されている。すなわち、保持器外周面２ｂが保持器２の案内面として機能している。図４に示すように、本実施形態においては、案内面である保持器外周面２ｂの中心Ｏｇが、保持器２の中心Ｏに対して偏心量δだけ偏心している。尚、保持器２の非案内面である保持器内周面２ａの中心Ｏｎは、ポケット６のピッチ円の中心Ｏｐ（保持器２の中心Ｏ）と一致している。

ここで、案内面である保持器外周面２ｂと外輪内周面３ａとの間の直径案内隙間（すなわち、外輪３の案内面内径と保持器２の案内面外径の差）をＣｇとする。図中の右側において、保持器外周面２ｂと外輪内周面３ａとの間の隙間はＣｇ／２−δであり、偏心させていない場合と比較して、偏心量δだけ狭くなっている。また、図中の左側において、保持器外周面２ｂと外輪内周面３ａとの間の隙間はＣｇ／２＋δであり、偏心させていない場合と比較して、偏心量δだけ広くなっている。

ここで、ポケット６内での円筒ころ５の周方向の最大変位量をＣｐとすると、Ｃｇ＞Ｃｐであり、案内面である保持器外周面２ｂの中心Ｏｇが保持器２の中心Ｏ（ポケット６のピッチ円の中心Ｏｐ）に対して偏心する偏心量δは、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２となっている。これにより、円筒ころ軸受１の回転に従って生じる遠心力によって保持器外周面２ｂが外輪内周面３ａに安定的に押し付けられ、保持器の自励振動等の不安定な振動を低減することができるので、保持器音を低減させると共に保持器の長寿命化を実現することができる。また、本実施形態では、保持器外周面２ｂの中心Ｏｇを保持器２の中心Ｏに対して偏心させるのみであり、構造が単純であるので、コストを増大させることなく、容易に製造することができる。尚、偏心量δの上限値は、例えば（Ｃｇ＋Ｃｐ）／２であることが好ましい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図５に基づいて説明する。図５は第３実施形態において使用される保持器２を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。第３実施形態においても、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

図５に示す保持器２は深溝玉軸受に使用されるものであって、図１〜３に示す保持器と同様に内輪案内形式であり、保持器内周面２ａが内輪外周面により案内される。本実施形態において、案内面である保持器内周面２ａ（保持器案内面）の中心Ｏｇは、ポケット６のピッチ円２ｐの中心Ｏｐに対して偏心している。さらに、本実施形態においては、非案内面である保持器外周面２ｂの中心もまたポケット６のピッチ円２ｐの中心から偏心している。

ここで、保持器内周面２ａの中心Ｏｇが中心Ｏｐに対して偏心する方向と、保持器外周面２ｂの中心Ｏｎが中心Ｏｐに対して偏心する方向とは逆方向である。従って、案内面である保持器内周面２ａの中心Ｏｇ、ポケット６のピッチ円２ｐの中心Ｏｐ、および非案内面である保持器外周面２ｂの中心Ｏｎは、この順で一直線上に並ぶことになる。

ここで、保持器内周面２ａと内輪外周面４ａとの間の直径案内隙間をＣｇとし、ポケット６内での円筒ころ５の周方向の最大変位量をＣｐとしたとき、Ｃｇ＞Ｃｐであり、ポケット６のピッチ円２ｐの中心Ｏｐに対する保持器内周面２ａの中心Ｏｇの偏心量δは、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２となっている。当該構成によれば、非案内面（保持器外周面２ｂ）の偏心によって、案内面である保持器内周面２ａを内輪外周面４ａにさらに押し付けることができるので、保持器の自励振動等の不安定な振動を低減することができ、保持器音を低減させると共に保持器の長寿命化を実現することができる。また、本実施形態においても構造が単純であるので、コストを増大させることなく、容易に製造することができる。尚、偏心量δの上限値は、例えば（Ｃｇ＋Ｃｐ）／２であることが好ましい。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。上記実施形態では、転がり軸受が円筒ころ軸受や深溝玉軸受であるものとして説明したが、本発明は、アンギュラ玉軸受等の任意の転がり軸受について好適に適用することができる。

１ 円筒ころ軸受
２ 保持器
２ａ 保持器内周面
２ｂ 保持器外周面
２ｃ ポケット面
２ｐ ポケットのピッチ円
３ 外輪
３ａ 外輪内周面
４ 内輪
４ａ 内輪外周面
５ 円筒ころ
６ ポケット
Ｏ 保持器の中心
Ｏｇ 保持器の案内面の中心
Ｏｎ 保持器の非案内面の中心
Ｏｐ ポケットのピッチ円の中心

Claims (4)

1. 外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、前記複数の転動体を保持するための複数のポケットを有すると共に前記内輪の外周面または前記外輪の内周面により案内される案内面を有する保持器と、を備える転がり軸受であって、
   前記案内面の中心が、前記ポケットのピッチ円の中心に対して偏心していることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記案内面は、前記内輪の外周面により案内される前記保持器の内周面であり、
   前記案内面と前記内輪の外周面との間の直径案内隙間をＣｇとし、前記転動体の前記ポケット内での周方向の最大変位量をＣｐとしたときＣｇ＞Ｃｐであり、前記ポケットのピッチ円の中心に対する前記案内面の中心の偏心量δが、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記案内面は、前記外輪の内周面により案内される前記保持器の外周面であり、
   前記案内面と前記外輪の内周面との間の直径案内隙間をＣｇとし、前記転動体の前記ポケット内での周方向の最大変位量をＣｐとしたときＣｇ＞Ｃｐであり、前記ポケットのピッチ円の中心に対する前記案内面の中心の偏心量δが、δ＞（Ｃｇ−Ｃｐ）／２であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
4. 前記保持器の内周面の中心と前記保持器の外周面の中心とが偏心していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の転がり軸受。

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