JP2012184833A - 玉軸受用保持器および玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】グリース潤滑でトルク低減効果が得られる玉軸受用保持器及び玉軸受を提供する。
【解決手段】保持器５は、二枚の環状体１０，１０の対向面１１，１１にボール４を収容する半球状のポケット１２，１２を形成し、対向面１１，１を衝合させて二枚の環状体１０，１０を結合させたものである。一方の環状体１０に外径側凸部１３を形成すると共に内径側凹部１４を形成し、かつ、他方の環状体１０の内径側凸部１５を形成すると共に外径側凹部１６を形成する。外径側凸部１３を外径側凹部１６に挿入すると共に内径側凸部１５を内径側凹部１４に挿入することにより外径側凸部１３と内径側凸部１５を軸方向で係合させる。外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１５ａを、外径側凸部１３および内径側凸部１５の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させる。ポケットＰＣＤを、ポケット１２に収納されるボールＰＣＤよりも小さく設定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボールを転動自在に保持する玉軸受用保持器、およびその保持器を外輪および内輪間に組み込んだ玉軸受に関する。

例えば、発動機を有する車両のトランスミッションのギヤ支持軸には、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受などの各種の玉軸受が広く使用されている。

一般に、玉軸受は、図２７に示すように、内輪５１と、外輪５２と、この内輪５１と外輪５２との間に介装されるボール５３と、このボール５３を保持する保持器５４とを備える。そして、この外輪５２あるいは内輪５１のいずれか一方がハウジングなどの固定部分に装着され、他方が回転軸などの回転部分に装着される。

保持器には樹脂冠型保持器を使用する場合がある。この樹脂冠型保持器５４は、耐摩耗性や潤滑性等に優れた樹脂からなり、図２８に示すように、環状の保持器本体５５の軸方向一端面５６に周方向に沿って所定ピッチで配設される凹部７を形成するとともに、この凹部５７の周方向に対向する開口端から突出する一対の爪部５８、５８を設けて、凹部６７と一対の爪部５８、５８とでボール５３が収納されるポケット５９を形成したものである。

ところで、電動車両やハイブリッド車両においては、高速のモータ回転が入力されるため、回転軸などの回転部分は高回転となる傾向にある。その結果、潤滑不足、トルク（発熱）、遠心力による保持器の変形などが問題となる。

しかしながら、前記図２７に示すような保持器では、ボールを片側（軸方向一端側）のみから保持する形状である。このため、大きな遠心力が負荷された場合、不均等な変形によりボールが脱落するおそれがあった。そこで、従来では、軸方向に向き合う２枚の環状体の対向面にボールを収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、前記対向面を衝合させて２枚の環状体を結合させた保持器がある。

また、トルク（発熱）対策や軸受の表裏を無くすために、保持器形状を軸方向に対称とするのが好ましい。このため、分割した保持器を合わせて結合する構造が不可欠となる。このため、従来では、２個の環状体を相互に結合するための保持器構造が種々提案されている（特許文献１〜特許文献５）。

特開２００６−２２６４３０号公報 特開２００６−２２６４４７号公報 特開２００６−２２６４４８号公報 特開２００８−６４２２１号公報 特開２００９−２８１３９９号公報

ところが、グリース潤滑では、ボールと軌道面の間にグリースが介在すると、そのせん断抵抗によりトルクが増加する。このため、前記特許文献１〜特許文献５のように、環状体形状を軸方向に対称とした構造のみでは、トルク（発熱）対策が不十分である。

ところで、図１２に示す樹脂冠型保持器５４では、図２９に示すように、ポケット７のＰＣＤ（Ｐ_ＰＣＤ）と、ポケット５９に収納されるボール５３のＰＣＤ（Ｂ_ＰＣＤ）とが同一に設定される。また、ポケット径（Ｄ_Ｐ）よりもボール径（Ｄ_Ｂ）が小さい。

このため、ポケット５９とボール５３とは、図３０に示す関係となる。すなわち、内径側のポケットエッジ部６５及び外径側のポケットエッジ部６６とボール５３との隙間が生じ、ポケットエッジ部６５、６６でボールに付着したグリースを掻き取りにくく、ボール４と内輪の転走面との間、及びボールと外輪の転走面との間にグリースが介在されやすくなり、トルクが増加するおそれがある。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、グリース潤滑であっても、高速回転に有効な玉軸受用保持器及び玉軸受を提供しようとするものである。

本発明の玉軸受用保持器は、軸方向に向き合う二枚の環状体の対向面にボールを収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、前記対向面を衝合させて二枚の環状体を結合させた玉軸受用保持器であって、一方の環状体の隣り合うポケット間の外径側を軸方向に延出させて外径側凸部を形成すると共に内径側を凹ませて内径側凹部を形成し、かつ、他方の環状体の隣り合うポケット間の内径側を軸方向に延出させて内径側凸部を形成すると共に外径側を凹ませて外径側凹部を形成し、前記外径側凸部を外径側凹部に挿入すると共に前記内径側凸部を内径側凹部に挿入することにより前記外径側凸部と内径側凸部を軸方向で係合させ、前記外径側凸部と内径側凸部との係合面を、外径側凸部および内径側凸部の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させ、ポケットのＰＣＤを、ポケットに収納されるボールのＰＣＤよりも小さく設定したものである。

本発明の第１の玉軸受用保持器によれば、外径側凸部と内径側凸部を軸方向で係合させることにより、その外径側凸部と内径側凸部との係合面に沿って摩擦力が発生する。また、外径側凸部と内径側凸部との係合面を、外径側凸部および内径側凸部の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させたことにより、外径側凸部と内径側凸部との係合面の法線方向に発生した反力の軸方向成分が現出する。この外径側凸部と内径側凸部との係合面に沿って発生する摩擦力と、その係合面の法線方向に発生する反力の軸方向成分との相乗作用により、高回転により大きな遠心力が負荷された場合であっても、二枚の環状体が軸方向に分離することを確実に防止することができる。

本発明の第１の玉軸受用保持器によれば、ポケットのＰＣＤを、ポケットに収納されるボールのＰＣＤよりも小さく設定したことによって、ポケットをボールに対して内径側に位置させることができる。これによって、外径側のポケットエッジ部がボールに近接した状態（ボールをポケットの外径側で抱え込む状態）となって、ボールに付着したグリースを掻き取ることができる。

前記ポケットのＰＣＤが、ボールのＰＣＤの０．９〜０．９９である場合において、ポケット径がボール径の１．０６倍以下であるのが好ましい。１．０６倍を超えると、ポケット径が大きくなりすぎてガタが生じるおそれがある。

前記ポケットのＰＣＤが、ボールのＰＣＤの０．９〜０．９９である場合において、ポケット径がボール径の１．０３倍以上であるのが好ましい。１．０３倍未満では、ポケット径が小さくなりすぎてボールとポケットとの間の隙間が小さくなって、異常摩耗や応力が大となるおそれがある。

保持器外径面側に、ボールとの接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部を設けるようにするのが好ましい。このように、掻き取り構造部を設けたことによって、ボールに付着するグリースのボールからの掻き取りが可能となる。このため、グリース潤滑下で使用されるのが好ましい。

本発明の第２の玉軸受用保持器は、軸方向に向き合う二枚の環状体の対向面にボールを収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、前記対向面を衝合させて二枚の環状体を結合させた玉軸受用保持器であって、一方の環状体の隣り合うポケット間の外径側を軸方向に延出させて外径側凸部を形成すると共に内径側を凹ませて内径側凹部を形成し、かつ、他方の環状体の隣り合うポケット間の内径側を軸方向に延出させて内径側凸部を形成すると共に外径側を凹ませて外径側凹部を形成し、前記外径側凸部を外径側凹部に挿入すると共に前記内径側凸部を内径側凹部に挿入することにより前記外径側凸部と内径側凸部を軸方向で係合させ、前記外径側凸部と内径側凸部との係合面を、外径側凸部および内径側凸部の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させ、ポケットのＰＣＤと、ポケットに収納されるボールのＰＣＤとを同一とするとともに、ポケット内面の曲率径とボール径とを同一とし、かつ、ポケット内面を楕円球面形状としたものである。

本発明の第２の玉軸受用保持器によれば、第１の玉軸受用保持器と同様、外径側凸部と内径側凸部との係合面に沿って発生する摩擦力と、その係合面の法線方向に発生する反力の軸方向成分との相乗作用により、高回転により大きな遠心力が負荷された場合であっても、二枚の環状体が軸方向に分離することを確実に防止することができる。

また、ポケットＰＣＤと、ポケットに収納されるボールＰＣＤとを同一とするとともに、ポケット径とボール径とを同一とした場合、ポケットとボールとの間に隙間が生じない。しかしながら、ポケット内面を球面とせずに、楕円球面形状とすることによって、ポケットとボールとの間に隙間を確保できるとともに、ポケットエッジ部によるグリースの掻き取りが可能となる。

環状体の対向面側の内径部及び／又は外径部にグリース溜りを設けたり、環状体の反対向面側の内径部及び／又は外径部にグリース溜りを設けたりできる。このように、グリース溜りを設けることによって、このグリース溜りにグリースが溜まって転動体（ボール）の転走面へのグリースの流動を減らすことができる。これによって、グリースの攪拌抵抗を低減できる。

外径面の周方向溝を設けるようにしてもよい。この場合であっても、周方向溝にグリースが溜まって転動体（ボール）の転走面へのグリースの流動を減らすことができる。

切削加工にて成形されているものであっても、射出加工にて成形されているものであってもよい。

本発明の玉軸受は、内輪と、外輪と、この内輪と外輪との間に介装されるボールと、このボールを保持する保持器とを備えた玉軸受において、前記保持器に前記玉軸受用保持器を用いたものである。

本発明の第１及び第２の玉軸受用保持器は、外径側凸部と内径側凸部を軸方向で係合させることにより、その外径側凸部と内径側凸部との係合面に沿って発生する摩擦力と、外径側凸部と内径側凸部との係合面を、外径側凸部および内径側凸部の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させたことにより、外径側凸部と内径側凸部との係合面の法線方向に発生する反力の軸方向成分との相乗作用により、高回転により大きな遠心力が負荷された場合であっても、二枚の環状体が軸方向に分離することを確実に防止することができる。

その結果、部品点数や組立工数を増加させることなく、十分な強度を確保しつつ、二枚
の環状体が分離することを確実に防止し得る玉軸受用保持器を提供することができ、電動
車両やハイブリッド車両において使用される高回転軸受に好適な自動車用途の玉軸受を提
供できる。

特に、第１の玉軸受用保持器では、外径側のポケットエッジ部がボールに近接した状態（ボールをポケットの外径側で抱え込む状態）となって、ボールに付着したグリースを掻き取ることができるので、グリース潤滑でトルク低減効果を得ることができる。

前記ポケットのＰＣＤが、ボールのＰＣＤの０．９〜０．９９である場合において、ポケット径がボール径の１．０６倍以下であるのが好ましく、また、前記ポケットのＰＣＤが、ボールのＰＣＤの０．９〜０．９９である場合において、ポケット径がボール径の１．０３倍以上であるのが好ましい。ボール径の１．０６以下であれば、ガタを少なくできて、高精度の回転を得ることができる。１．０３倍以上であれば、異常摩耗や応力が大となるおそれがなく、長期にわたって安定した回転を得ることができる。

第２の玉軸受用保持器では、ポケットとボールとの間に隙間を確保でき、ボールの転動が安定し、しかも、ポケットエッジ部によるグリースの掻き取りが可能となり、グリース潤滑でトルク低減効果を得ることができる。

グリース溜りを設けることによって、グリースの攪拌抵抗を低減でき、より一層低トルク化を達成できる。

本発明の玉軸受は、部品点数や組立工数を増加させることなく、十分な強度を確保しつつ、二枚の環状体が分離することを安定して防止でき、しかも、グリース潤滑でトルク低減効果を得ることができる玉軸受となる。このため、電動車両やハイブリッド車両において使用される高回転軸受に好適な自動車用途の玉軸受に最適となる。

本発明の実施形態を示す保持器の分解状態を示し、（ａ）は展開した状態の簡略正面図であり、（ｂ）は簡略断面図である。 環状体を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。 組立前の一対の環状体の斜視図である。 組立前の一対の環状体の展開図である。 前記図４のＡ−Ａ線断面図である。 前記図４のＢ−Ｂ線断面図である。 組立後の一対の環状体の展開図である。 前記図７のＣ−Ｃ線断面図である。 前記図７のＤ−Ｄ線断面図である。 前記保持器を用いた玉軸受の断面図である。 ボールとポケットとの関係を示す要部平面図である。 ボールＰＣＤとポケットＰＣＤとの関係を示す簡略図である。 ボールとポケットとの関係を示す拡大図である。 ボールとポケットとの関係を示す拡大図である。 前記図１４の要部拡大図である。 環状体の対向面側にグリース溜りを設けた保持器を示す展開図である。 環状体の対向面側の内径側にグリース溜りを設けた保持器の要部簡略平面図である。 環状体の対向面側の外径側にグリース溜りを設けた保持器の要部簡略平面図である。 環状体の反対向面側にグリース溜りを設けた保持器を示す展開図である。 環状体の反対向面側に内径側にグリース溜りが設けられた保持器の要部簡略平面図である。 環状体の反対向面側に外径側にグリース溜りが設けられた保持器の要部簡略平面図である。 外径面に周方向溝が設けられた環状体を示し、（ａ）は展開図であり、（ｂ）は断面図である。 ポケットＰＣＤとボールＰＣＤとが同一の保持器を示す要部平面図である。 ボール径とポケット内面の曲率径とが同一の保持器を示す要部拡大平面図である。 ボール径とポケット内面の曲率径とが同一の保持器を示す要部拡大平面図である。 前記図２５の要部拡大図である。 従来の玉軸受の断面図である。 従来の玉軸受に用いられた保持器の斜視図である。 ポケットＰＣＤとボールＰＣＤとが同一の保持器を示す要部平面図である。 前記２９の保持器の簡略要部拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

この実施形態の玉軸受１は、図１０に示すように、外径面に内側転走面２ａが形成された内輪２と、その内輪２の外側に配置され、内径面に外側転走面３ａが形成された外輪３と、内輪２の内側転走面２ａと外輪３の外側転走面３ａとの間に転動自在に介在された複数のボール４と、内輪２と外輪３との間に配され、各ボール４を円周方向等間隔に保持する保持器５とで主要部が構成されている。この外輪３あるいは内輪２のいずれか一方がハウジングなどの固定部分に装着され、他方が回転軸などの回転部分に装着される。

この玉軸受１は、電動車両やハイブリッド車両において使用される高回転軸受として好適であり、潤滑不足、トルク（発熱）、遠心力による保持器５の変形を抑制することを目的とした軽量の合成樹脂製の保持器５を備えている。この種の保持器５は、図１〜図９に示すように、軸方向に向き合う二枚の環状体１０の対向面１１にボール４を収容する半球状のポケット１２を周方向の複数箇所に形成し、環状体１０のそれぞれの対向面１１を衝合させて二枚の環状体１０を結合させた対称形状を有する。この実施形態の保持器５は、これら二枚の環状体１０を結合させるための手段として、以下の結合構造を具備する。

図１と図３と図４は結合前の二枚の環状体１０を示し、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う断面で、図６は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面である。一方の環状体１０（図４および図５の左側参照）の隣り合うポケット１２間の外径側を軸方向に延出させて外径側凸部１３を形成すると共に内径側を凹ませて内径側凹部１４を形成し、かつ、他方の環状体１０（図２および図３の右側参照）の隣り合うポケット１２間の内径側を軸方向に延出させて内径側凸部１５を形成すると共に外径側を凹ませて外径側凹部１６を形成する。

この構造において、外径側凸部１３を外径側凹部１６に挿入すると共に内径側凸部１５を内径側凹部１４に挿入することにより、外径側凸部１３と内径側凸部１５を軸方向で係合させる。また、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａを、外径側凸部１３および内径側凸部１５の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させている。

また、一方の環状体１０（図４および図６の左側参照）の外径側凸部１３および内径側凹部１４と周方向に隣接させて外径側凹部１６および内径側凸部１５を形成し、他方の環状体１０（図４および図６の右側参照）の内径側凸部１５および外径側凹部１６と周方向に隣接させて内径側凹部１４および外径側凸部１３を形成した構造としている。このような構造を採用したことにより、一つの金型で製作した一種の環状体１０を使用して一方の環状体１０と他方の環状体１０とすることができ、製品コストの低減が図れる。

図７は結合後の二枚の環状体１０を示し、図８は図７のＣ−Ｃ線に沿う断面で、図９は図７のＤ−Ｄ線に沿う断面である。同図に示すように、二枚の環状体１０のそれぞれの対向面１１を衝合させ、外径側凸部１３と内径側凸部１５を所定の締め代でもって軸方向で係合させることにより、その外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａに沿って摩擦力が発生する。また、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａを、外径側凸部１３および内径側凸部１５の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させたことにより、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａの法線方向に発生した反力の軸方向成分が現出する。

この外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａに沿って発生する摩擦力と、その係合面１３ａ，１５ａの法線方向に発生する反力の軸方向成分との相乗作用により、高回転により大きな遠心力が負荷された場合であっても、二枚の環状体１０が軸方向に分離することを確実に防止することができる。

この実施形態では、外径側凸部１３と内径側凸部１５とを周方向の三箇所以上に形成する。このように外径側凸部１３と内径側凸部１５とを三箇所以上に形成することにより、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａでの結合力を確保することが容易となって二枚の環状体１０が軸方向に分離することを未然に防止することができる。

なお、外径側凸部１３と内径側凸部１５とを周方向の一箇所あるいは二箇所に形成するだけでは、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａでの結合力を確保することが困難となる。

この実施形態の結合構造では、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａの傾斜角度θ（図５および図６参照）を５°以上とする必要がある。このように傾斜角度θを設定することにより、高回転により大きな遠心力が負荷された時の係合面１３ａ，１５ａの変形を抑制することが容易となり、係合面１３ａ，１５ａに反力の軸方向成分を確実に作用させることができて二枚の環状体１０の結合力を確保することが容易となる。

なお、係合面１３ａ，１５ａの傾斜角度θが５°よりも小さいと、高回転により大きな遠心力が負荷された場合、係合面１３ａ，１５ａの変形を抑制することが困難となり、係合面１３ａ，１５ａに反力の軸方向成分を確実に作用させることが難しくなる。

また、この結合構造では、図８および図９に示すように、内径側凸部１５を外径側凸部１３よりも厚肉にしている（ｔＩＮ＞ｔＯＵＴ）。このように内径側凸部１５を外径側凸部１３よりも厚肉にすることにより、高回転により大きな遠心力が負荷された際、外径側凸部１３よりも厚肉にした内径側凸部１５の質量が外径側凸部１３よりも大きいことから、その内径側凸部１５が外径側凸部１３よりも大きく変形する。

ここで、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａは、外径側凸部１３および内径側凸部１５の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜していることから、内径側凸部１５の変形は、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａでの結合力を高めるように作用する。

この玉軸受１の組み立てにおいては、外輪３と内輪２との間にボール４を周方向等間隔に介在させた状態でその軸方向外側から二枚の環状体１０を組み付ける。その場合、外輪３および内輪２により環状体１０の外径側凸部１３および内径側凸部１５を目視しずらく、外径側凸部１３と内径側凸部１５とを係合させることが困難となる可能性がある。

そこで、外径側凸部１３と内径側凸部１５との相対位置を識別するための指標１７を、軸方向に向き合う二枚の環状体１０の反対向面１８にそれぞれ設ける。これにより、玉軸受１の組み立て時、外輪３と内輪２との間にボール４を介在させた状態でその軸方向外側から環状体１０を組み付けるに際して、軸方向に向き合う二枚の環状体１０の反対向面１８に設けられた指標１７に基づいて、外輪３および内輪２により目視し難い外径側凸部１３と内径側凸部１５の相対位置を合わせることが容易となり、保持器５の組み付け性の向上が図れる。なお、指標１７としては、二枚の環状体１０の反対向面１８に突起や凹みなどを形成したり、あるいは着色などによるマークを付すことにより実現可能である。この実施形態では、図３、図４および図７に示すように凹みとしている。

この実施形態では、一方の環状体１０（図４の左側参照）のポケット１２の周方向端部を軸方向に延出させて舌片部１９を形成すると共に、他方の環状体１０（図４の右側参照）のポケット１２の周方向端部に舌片部１９を収容する切り欠き部２０を形成している。このような構造とすることにより、高回転により大きな遠心力が負荷された場合、一方の環状体１０と他方の環状体１０が相互に軸方向外側へ離隔してポケット１２が開こうとしても、舌片部１９によりボール４をポケット１２内に収容した状態を維持することが容易となる（図７参照）。

なお、ポケット１２の一方の周方向端部に舌片部１９を形成すると共に他方の周方向端部に切り欠き部２０を形成する。これにより、一つの金型で製作した一種の環状体１０を使用して一方の環状体１０と他方の環状体１０とすることができ、製品コストの低減が図れる。

二枚の環状体１０は、この種の一般的に使用される耐摩耗性や潤滑性等に優れた樹脂、例えばポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の合成樹脂で形成することができる。さらには、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、あるいはポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂をベースとして、強度向上と寸法安定性のために、ガラス繊維を添加したものも採用することができる。

しかしながら、本発明においては、保持器５の保持器材料として、引張伸び，引張強さ，耐衝撃性，耐摩耗性，潤滑性等に優れたポリアミド樹脂を用いるのが好ましい。ポリアミド樹脂としては、ＰＡ６６（ポリアミド６６）であったり、ＰＡ４６（ポリアミド４６）であったり、ＰＡ９Ｔ（ポリアミド９Ｔ）であったり、ＰＡ１１（ポリアミド１１）であったり、ＰＡ６（ポリアミド６）であったりする。このように、本発明では、保持器材料として、引張伸び，引張強さ，耐衝撃性，耐摩耗性，潤滑性等に優れたポリアミド樹脂を用いることができ、高品質な保持器を提供できる。なお、外輪３、内輪２、ボール４は、例えば軸受鋼、浸炭鋼等の金属で形成される。

この玉軸受に充填されるグリースは、基油、増ちょう剤及び添加剤から成る半固体状の潤滑剤である。潤滑グリースを構成する基油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブデン、ポリ-α-オレフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等、一般に潤滑グリースの基油として使用されている油であれば特に限定することなく使用できる。

増ちょう剤としては、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独または２種類以上組み合せて用いてもよい。

潤滑グリース用の公知の添加剤としては、例えば極圧剤、アミン系、フェノール系等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤等が挙げられる。これらを単独または２種類以上組み合せて添加できる。

保持器５においては、ポケット１２のＰＣＤを、ポケット１２に収納されるボール４のＰＣＤよりも小さく設定したものである。すなわち、図１１と図１２に示すように、ポケットＰＣＤをＰ_ＰＣＤとし、ボールＰＣＤをＢ_ＰＣＤとした場合に、Ｐ_ＰＣＤ＜Ｂ_ＰＣＤとなる。この場合、ポケット１２のＰＣＤが、ボールＰＣＤの０．９〜０．９９である場合（Ｐ_ＰＣＤ＝０．９Ｂ_ＰＣＤ〜０．９９Ｂ_ＰＣＤである場合）において、ポケット径Ｄ_Ｐをボール径Ｄ_Ｂの１．０６倍以下とし、ポケット径Ｄ_Ｐをボール径Ｄ_Ｂの１．０３倍以上とする。

ここで、図１２に示すように、ポケットＰＣＤとは、保持器ポケットのＲ中心（Ｒｐ）と軸受の中心までの長さ(半径)の２倍の長さ（直径）のことである。また、ボールＰＣＤとは、ボールのＲ中心（ＲＢ）と軸受の中心までの長さ（半径）の２倍の長さ（直径）のことである。ボール４とポケット１２との関係を前記のように構成することによって、図１２に示すように、ポケット１２をボール４に対して内径側に位置させることができる。これによって、外径側のポケットエッジ部４１がボール４に近接した状態（ボール４をポケットの外径側で抱え込む状態）となって、ボール４に付着したグリースを掻き取ることができる。なお、内径側のポケットエッジ部４２がボール４と離間した状態となって、ボール４に付着したグリースを掻き取りにくくなっている。なお、図１２の矢印はボール４の回転方向を示している。

ところで、図１３に示すように、ポケット内面の曲率径をボール径よりも大きく設定すると、図１４と図１５に示すように、外径側のポケットエッジ部４１とボール４との間に隙間Ｓができる。このため、グリースを掻き取りにくいものとなる。すなわち、ポケット内面の曲率半径をＲ１とし、ボール４の半径をＲ_Ｂとしたときに、Ｒ_Ｂ＜Ｒ１となる。つまし、ポケット内面の曲率直径をＤ１とし、ボール４の直径をＤ_Ｂとしたときに、Ｄ_Ｂ＜Ｄ１となる。

そこで、本発明では、ポケット１２のＰＣＤを、ポケット１２に収納されるボール４のＰＣＤよりも小さく設定して、外径側のポケットエッジ部４１がボール４に近接した状態（ボール４をポケットの外径側で抱え込む状態）となって、ボール４に付着したグリースを掻き取ることができるようにしている。

このように、ボール４に付着したグリースを掻き取るようにするのが好ましいので、図２に示すように、ボール４との接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部５０を設けるのが好ましい。この場合の掻き取り構造部５０は、外径側の舌片部１９の外径縁部を環状体１１の外径面１１ａよりも僅かに外径側へ突出させる。これによって、舌片部１９の外径側の内周エッジにて、ボール４に付着したグリースを掻き取る掻き取り構造部を構成できる。

本発明では、外径側凸部１３と内径側凸部１５を軸方向で係合させることにより、その外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａに沿って発生する摩擦力と、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａを、外径側凸部１３および内径側凸部１５の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させたことにより、外径側凸部１３と内径側凸部１５との係合面１３ａ，１５ａの法線方向に発生する反力の軸方向成分との相乗作用により、高回転により大きな遠心力が負荷された場合であっても、二枚の環状体１０，１０が軸方向に分離することを確実に防止することができる。

その結果、部品点数や組立工数を増加させることなく、十分な強度を確保しつつ、二枚
の環状体１０，１０が分離することを確実に防止し得る玉軸受用保持器を提供することができ、電動車両やハイブリッド車両において使用される高回転軸受に好適な自動車用途の玉軸受を提供できる。

また、ポケットＰＣＤを、ポケット１２に収納されるボールＰＣＤよりも小さく設定したことによって、ポケット１２をボール４に対して内径側に位置させることができる。これによって、外径側のポケットエッジ部４１がボール４に近接した状態（ボール４をポケット１２の外径側で抱え込む状態）となって、ボール４に付着したグリースを掻き取ることができ、グリース潤滑でトルク低減効果を得ることができる。特に、図２に示すような掻き取り構造部５０を設けることによって、グリースの安定した掻き取りが可能となる。なお、外径側のポケットエッジ部４２がボール４と離間した状態となって、掻き取りにくくなっているので、グリース漏れがし難い状態となる。

前記ポケットＰＣＤが、ボールＰＣＤの０．９〜０．９９である場合において、ポケット径がボール径の１．０６倍以下であるのが好ましく、また、前記ポケットＰＣＤが、ボールＰＣＤの０．９〜０．９９である場合において、ポケット径Ｄ_Ｐがボール径Ｄ_Ｂの１．０３倍以上であるのが好ましい。ボール径Ｄ_Ｂの１．０６以下であれば、ガタを少なくできて、高精度の回転を得ることができる。１．０３倍以上であれば、異常摩耗や応力が大となるおそれがなく、長期にわたって安定した回転を得ることができる。

このように、本発明では、グリース潤滑でトルク低減効果を得ることができ、高速回転に有効な保持器を備えた玉軸受を提供することができる。

ところで、保持器５には、図１６に示すように、ポケットエッジ部４１(図１２参照)にて掻き取れたグリースを溜めるグリース溜り４５を設けるのが好ましい。グリース溜り４５は凹部からなり、図では対向面側に、周方向に隣合うポケット１２間に設けたものである。この場合、図１７に示すように内径側に設けても、図１８に示すように外径側に設けてもよい。

また、図１９に示すように、反対向面側に、グリース溜り４５を設けるようにしてもよい。この場合も、図２０に示すように内径側に設けても、図２１に示すように外径側に設けてもよい。

このように、グリース溜り４５を設けけることによって、このグリース溜り４５にグリースが溜まって転動体（ボール）４の転走面２ａ、３ａへのグリースの流動を減らすことができる。これによって、グリースの攪拌抵抗を低減でき、より一層低トルク化を達成できる。

図２２では、環状体１０の外径面１０ａに周方向溝４６を設けたものである。この場合の周方向溝４６は断面三角形状をなし、ポケット１２に対応する位置に配設されている。このような周方向溝４６を設けたことによって、周方向溝４６にグリースが溜まって転動体（ボール）４の転走面２ａ、３ａへのグリースの流動を減らすことができる。これによって、グリースの攪拌抵抗を低減でき、より一層低トルク化を達成できる。

ところで、このグリース溜り４５や周方向溝４６の大きさとしては、保持器自体の大きさ、使用する材質等に応じて、種々変更することができる。この場合、大きすぎれば、強度的に劣ることになり、小さすぎれば、グリース溜り量が少なく、転走面２ａ、３ａへのグリース流動を減らすことができない。このため、強度的に劣らず、しかもグリース流動を減らすことができる範囲で種々変更することができる。

ところで、図２３に示す保持器においては、ポケットＰＣＤと、ポケットに収納されるボールＰＣＤとを同一とするとともに、図２４と図２５に示すように、ポケット内面の曲率径とボール径とを同一としている。すなわち、ポケットＰＣＤをＰ_ＰＣＤとし、ボールＰＣＤをＢ_ＰＣＤとした場合に、Ｐ_ＰＣＤ＝Ｂ_ＰＣＤとなる。また、ポケット内面の曲率半径をＲ１とし、ボールの半径をＲ_Ｂとし、Ｒ＝Ｒ_Ｂとなる（ポケット内面の曲率直径Ｄ１とし、ボールの直径Ｄ_Ｂとし、Ｄ１＝Ｄ_Ｂとなる）。

しかしながら、このように、Ｐ_ＰＣＤ＝Ｂ_ＰＣＤとするとともに、Ｄ１＝Ｄ_Ｂとすれば、図２６に示すように、ボール外径とポケット内面との間に隙間が形成されない。このように隙間が形成されなければ、ボール４の転動性に劣ることになる。そこで、この場合、ポケット内面を楕円球面形状とする。

このように、ポケット内面を球面とせずに、楕円球面形状とすることによって、ポケット１２とボール４との間に隙間を確保でき、ボールの転動が安定する。しかも、ポケットエッジ部によるグリースの掻き取りが可能となり、グリース潤滑でトルク低減効果を得ることができる。

保持器５として、炭素鋼、ばね鋼、ステンレス鋼等の金属製であってもよい。金属製の保持器５では切削加工等によって成形される。前記実施形態のように、樹脂製の保持器５では射出成形等にて成形される。このように、本発明の保持器５として、種々の材質で構成でき、用いる材質に応じて、種々の成形方法を採用できる。

本発明の玉軸受は、部品点数や組立工数を増加させることなく、十分な強度を確保しつつ、二枚の環状体が分離することを安定して防止でき、しかも、グリース潤滑でトルク低減効果を得ることができる玉軸受となる。このため、電動車両やハイブリッド車両において使用される高回転軸受に好適な自動車用途の玉軸受に最適となる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ボール４を保持するためのポケット１２の数として、その数は任意に増減できる。また、グリース溜り４５を設ける場合、保持器内径側又は保持器外径側のいずれの側に設けたとしても、周方向に隣合うポケット１２間に設けることになるが、全ポケット１２間に設けても、任意のポケット１２間に設けてもよい。

２ 内輪
４ ボール
５ 保持器
１０ 環状体
１１ 対向面
１２ ポケット
１３ 外径側凸部
１４ 内径側凹部
１５ 内径側凸部
１５ａ 係合面
１６ 外径側凹部
４５ グリース溜り
５０ 掻き取り構造

Claims (11)

1. 軸方向に向き合う二枚の環状体の対向面にボールを収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、前記対向面を衝合させて二枚の環状体を結合させた玉軸受用保持器であって、
   一方の環状体の隣り合うポケット間の外径側を軸方向に延出させて外径側凸部を形成すると共に内径側を凹ませて内径側凹部を形成し、かつ、他方の環状体の隣り合うポケット間の内径側を軸方向に延出させて内径側凸部を形成すると共に外径側を凹ませて外径側凹部を形成し、前記外径側凸部を外径側凹部に挿入すると共に前記内径側凸部を内径側凹部に挿入することにより前記外径側凸部と内径側凸部を軸方向で係合させ、前記外径側凸部と内径側凸部との係合面を、外径側凸部および内径側凸部の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させ、ポケットのＰＣＤを、ポケットに収納されるボールのＰＣＤよりも小さく設定したことを特徴とする玉軸受用保持器。
2. 前記ポケットのＰＣＤが、ボールのＰＣＤの０．９〜０．９９である場合において、ポケット径がボール径の１．０６倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受用保持器。
3. 前記ポケットのＰＣＤが、ボールのＰＣＤの０．９〜０．９９である場合において、ポケット径がボール径の１．０３倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受用保持器。
4. 保持器外径面側に、ボールとの接触乃至近接によってグリースを掻き取る掻き取り構造部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
5. 軸方向に向き合う二枚の環状体の対向面にボールを収容する半球状のポケットを周方向の複数箇所に形成し、前記対向面を衝合させて二枚の環状体を結合させた玉軸受用保持器であって、
   一方の環状体の隣り合うポケット間の外径側を軸方向に延出させて外径側凸部を形成すると共に内径側を凹ませて内径側凹部を形成し、かつ、他方の環状体の隣り合うポケット間の内径側を軸方向に延出させて内径側凸部を形成すると共に外径側を凹ませて外径側凹部を形成し、前記外径側凸部を外径側凹部に挿入すると共に前記内径側凸部を内径側凹部に挿入することにより前記外径側凸部と内径側凸部を軸方向で係合させ、前記外径側凸部と内径側凸部との係合面を、外径側凸部および内径側凸部の基端側よりも先端側が厚肉となるように軸方向に対して傾斜させ、ポケットのＰＣＤと、ポケットに収納されるボールのＰＣＤとを同一とするとともに、ポケット内面の曲率径とボール径とを同一とし、かつ、ポケット内面を楕円球面形状としたことを特徴とする玉軸受用保持器。
6. 環状体の対向面側の内径部及び／又は外径部にグリース溜りを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
7. 環状体の反対向面側の内径部及び／又は外径部にグリース溜りを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
8. 外径面の周方向溝を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
9. 切削加工にて成形されていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
10. 射出加工にて成形されていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
11. 内輪と、外輪と、この内輪と外輪との間に介装されるボールと、このボールを保持する保持器とを備えた玉軸受において、前記保持器に前記請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器を用いたことを特徴とする玉軸受。

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