JP2015194244A - 玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受内部へのオイルの流入を抑制することが可能となる玉軸受を提供する。【解決手段】外輪２と、内輪３と、複数の玉４と、環状の保持器１７とを備え、外輪２と内輪３との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受である。保持器１７は、オイル流入側に設けられている円環部５と、円環部５からオイル流出側へ延びている柱部７とを有している。円環部５の外周端部は、軸方向外側の端面１９と外周面とが交差する角部５２から成り、角部５２の先端の軸方向位置が、外輪２の側面３３ａの軸方向位置とほぼ等しい。【選択図】図１

Description

本発明は、オイルにより潤滑が行われる玉軸受に関する。

車両や工作機械等が備えている回転部の回転軸を支持するために、転がり軸受が用いられており、このような転がり軸受として玉軸受が知られている。

図８は、回転軸９４を支持する複列アンギュラ玉軸受９９の断面図である。この玉軸受９９は、外輪９８と、内輪９７と、複列の玉９６と、各列の玉９６を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器９５とを備えている。そして、この玉軸受９９は、周囲のオイルにより潤滑が行われる。このような玉軸受９９として、例えば特許文献１に記載のものがある。

特開２０１０−７７８８号公報

図８に示す玉軸受９９では、外輪９８の内周面９８ａが、軸方向一方側から他方側に向かって拡径していることから、回転軸９４と共に内輪９７が回転すると、外輪９８と内輪９７との間をオイルが軸方向一方側から他方側に向かって流れる作用（ポンプ作用）が生じる。このような玉軸受９９の回転に伴うポンプ作用により、軸受外部のオイルが、軸方向一方側から軸受内部に流入し、軸方向他方側から流出する。なお、図８において、このオイルの流れを二点鎖線の矢印で示している。

軸受内部を通過するオイルは玉軸受９９に撹拌抵抗を生じさせることから、通過するオイルが多くなると撹拌抵抗も増大し、この結果、玉軸受９９の回転トルクが増加し、回転性能を低下させる。
なお、前記のようなポンプ作用は、複列アンギュラ玉軸受以外に、単列のアンギュラ玉軸受においても発生し、更に、玉が内輪及び外輪にアンギュラ接触しなくても外輪の内周面や内輪の外周面の形状によって発生したり、保持器の回転によって発生したりすることもある。

なお、特許文献１に記載の玉軸受では、オイル流入側に位置する保持器の環状部を大きくすることで、内輪と外輪との間に形成される隙間を狭くし、オイルの流入を抑制している。

そこで、本発明は、他の技術的手段により、軸受内部へのオイルの流入を抑制することが可能となる玉軸受を提供することを目的とする。

本発明は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられている複数の玉と、前記複数の玉を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、を備え、前記外輪と前記内輪との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受であって、前記保持器は、オイル流入側に設けられている円環部と、前記円環部からオイル流出側へ延びている柱部とを有し、前記円環部の外周端部は、当該円環部の軸方向外側の端面と当該円環部の外周面とが交差する角部から成り、前記角部の先端の軸方向位置が、前記外輪の側面の軸方向位置とほぼ等しい。

本発明では、保持器が有するオイル流入側の円環部の外周端部は、この円環部の軸方向外側の端面と外周面とが交差する角部から成る。そして、玉軸受の回転に伴う遠心力により、オイルが円環部の軸方向外側の端面に沿って径方向外側に向けて流れ、角部を通過するときにその流れが剥離して、その角部の後ろ側（背面側）に低圧領域が生じる。
ここで、円環部の外周面と外輪の内周面との間の空間（外周隙間）には、オイル流路が形成されるが、本発明では、前記角部の先端の軸方向位置が、外輪の側面の軸方向位置とほぼ等しいので、前記低圧領域は、前記オイル流路の入り口部分（軸方向外側部分）に生じることになる。この結果、オイル流路の入り口部分（軸方向外側部分）から玉軸受の内部へ向かう方向には、オイルの流れが生じにくくなる。以上より、前記外周隙間を通じて玉軸受の内部へのオイルの流入を抑制することが可能となる。

本発明は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられている複数の玉と、前記複数の玉を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、を備え、前記外輪と前記内輪との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受であって、前記保持器は、オイル流入側に設けられている円環部と、前記円環部からオイル流出側へ延びている柱部とを有し、前記円環部の外周端部は、当該円環部の軸方向外側の端面と当該円環部の外周面とが交差する角部から成り、前記角部の先端の軸方向位置が、前記外輪の側面の軸方向位置よりも軸方向外側に設けられている。

本発明では、保持器が有するオイル流入側の円環部の外周端部は、この円環部の軸方向外側の端面と外周面とが交差する角部から成る。そして、玉軸受の回転に伴う遠心力により、オイルが円環部の軸方向外側の端面に沿って径方向外側に向けて流れ、角部を通過するときにその流れが剥離して、その角部の後ろ側（背面側）に低圧領域が生じる。
ここで、円環部の外周面と外輪の内周面との間の空間（外周隙間）には、オイル流路が形成されるが、本発明では、前記角部の先端の軸方向位置が、外輪の側面の軸方向位置よりも軸方向外側に設けられているので、角部を剥離したオイルは前記オイル流路の入り口部分（軸方向外側部分）に到達し難くなり、また、前記低圧領域は、前記オイル流路の入り口部分（軸方向外側部分）に生じることになる。この結果、オイル流路の入り口部分（軸方向外側部分）から玉軸受の内部へ向かう方向には、オイルの流れが生じにくくなる。以上より、前記外周隙間を通じて玉軸受の内部へのオイルの流入を抑制することが可能となる。

また、前記円環部の軸方向外側の端面は、径方向外側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜する外側傾斜面を有しているのが好ましい。
この場合、円環部の外側傾斜面に沿って流れ角部を剥離したオイルは、前記オイル流路の入り口部分（軸方向外側部分）に到達し難くなり、玉軸受の内部へのオイルの流入を抑制することが可能となる。
また、この場合において、前記円環部の外周端部は、当該円環部の外周面と前記外側傾斜面とが鋭角に交差する角部から成るのが好ましい。
この場合、角部をオイルが通過するときに流れが剥離しやすくなり、前記低圧領域を安定して発生させることが可能となる。

また、前記外輪は、内周側に、前記玉が転動する軌道面が形成されている環状本体部と、前記円環部の外周面と対向する位置に前記環状本体部から突出して設けられている突起部と、を有しているのが好ましい。
この場合、保持器の成形が容易となる場合がある。なお、この突起部が設けられている場合、前記のとおり、角部の先端と軸方向位置について比較の対象となる外輪の側面は、突起部の軸方向外側の側面となる。

また、前記円環部の外周面及び当該外周面に対向する前記外輪の一部の内周面は、前記保持器及び前記外輪の軸線を中心線とする円筒面を有しているのが好ましい。
この場合、円環部の外周面と外輪の一部の内周面との間の空間（外周隙間）には、円筒形状のオイル流路が形成される。そして、本発明では、前記のとおり、角部の先端の軸方向位置が、外輪の側面の軸方向位置とほぼ等しい又は外輪の側面の軸方向位置よりも軸方向外側に設けられているので、前記低圧領域は、円筒形状である前記オイル流路の入り口部分（軸方向外側部分）に生じることになる。
ここで、この円筒形状のオイル流路を構成する円環部の外周面は、保持器の軸線を中心線とする円筒面であるため、この円筒面上のオイルは、遠心力により径方向外側に流れるが、軸方向には流れにくい構成となる。そして、前記のとおり、低圧領域は、円筒形状であるオイル流路の入り口部分（軸方向外側部分）に生じる。この結果、円筒形状のオイル流路の入り口部分（軸方向外側部分）から玉軸受の内部へ向かう方向には、オイルの流れがより一層生じにくくなる。

また、前記円環部の内周端部の軸方向位置は、前記内輪の側面の軸方向位置よりも軸方向内側に設けられているのが好ましい。
玉軸受の回転に伴って遠心力により径方向外向きの速度成分を有するオイルが、内輪の側面に沿って流れ、この側面から離脱すると、そのオイルの一部は軸方向内側に向かって流れるが、前記構成によれば、保持器が有するオイル流入側の円環部の内周端部の軸方向位置が、内輪の側面の軸方向位置よりも軸方向内側に設けられているので、前記一部のオイルを、円環部の軸方向外側の端面に沿って流すことができる。このため、オイルを径方向外側へ導くことができ、軸受内部へのオイルの流入を抑制することが可能となる。
また、オイルの流れが保持器に衝突して阻害されると、その衝突する領域で圧力が高まり、この圧力が高まった領域のオイルが、比較的圧力の低い内輪の外周面と円環部の内周面との間の円筒空間を通じて、玉軸受の内部側へ流れやすくなる。しかし、前記構成によれば、円環部の軸方向外側の端面に沿ってオイルを流すことができることから、オイルの流れが保持器（円環部）によって阻害されにくくなり、この結果、玉軸受の内部側へのオイルの流れの発生を抑制することが可能となる。

また、本発明は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられている複数の玉と、前記複数の玉を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、を備え、前記外輪と前記内輪との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受であって、前記保持器は、オイル流入側に設けられている円環部と、前記円環部からオイル流出側へ延びている柱部とを有し、前記円環部の内周端部の軸方向位置は、前記内輪の側面の軸方向位置よりも軸方向内側に設けられている。

玉軸受の回転に伴って遠心力により径方向外向きの速度成分を有するオイルが、内輪の側面に沿って流れ、この側面から離脱すると、そのオイルの一部は軸方向内側に向かって流れるが、本発明によれば、保持器が有するオイル流入側の円環部の内周端部の軸方向位置が、内輪の側面の軸方向位置よりも軸方向内側に設けられているので、前記一部のオイルを、円環部の軸方向外側の端面に沿って流すことができる。このため、オイルを径方向外側へ導くことができ、軸受内部へのオイルの流入を抑制することが可能となる。
また、オイルの流れが保持器に衝突して阻害されると、その衝突する領域で圧力が高まり、この圧力が高まった領域のオイルが、比較的圧力の低い内輪の外周面と円環部の内周面との間の円筒空間を通じて玉軸受の内部側へ流れやすくなる。しかし、本発明によれば、円環部の軸方向外側の端面に沿ってオイルを流すことができることから、オイルの流れが保持器（円環部）によって阻害されにくくなり、この結果、玉軸受の内部側へのオイルの流れの発生を抑制することが可能となる。

また、前記各玉軸受において、前記円環部の軸方向外側の端面は、径方向外側に向かうにしたがって軸方向内側に傾斜する内側傾斜面を有しているのが好ましい。
この場合、玉軸受の回転に伴って遠心力により径方向外向きの速度成分を有するオイルが、内輪の側面に沿って流れ、この側面から離脱すると、そのオイルの一部は軸方向内側に向かって流れるが、前記構成によれば、保持器が有するオイル流入側の円環部の軸方向外側の端面は、径方向外側に向かうにしたがって軸方向内側に傾斜する内側傾斜面を有するので、前記一部のオイルを、円環部の当該内側傾斜面に沿って流すことができ、径方向外側へ導くことができ、軸受内部へのオイルの流入を抑制することが可能となる。

軸受内部へのオイルの流入を抑制することが可能となり、この結果、オイルの撹拌抵抗が小さくなり、回転中のトルクを低減した玉軸受が得られる。

本発明の玉軸受を説明する断面図である。 図１に示す玉軸受の要部拡大図である。 内周隙間における流量特性を計算した結果のグラフである。 玉軸受の変形例を説明する要部拡大図である。 円筒空間を通過するオイルの量（流量）を計算した結果のグラフである。 外輪の側面と内周円筒面との間に、アール面が形成されている場合の説明図である。 本発明の他の形態の玉軸受を説明する断面図である。 従来の玉軸受の断面図である。

〔玉軸受の全体構成〕
本発明の実施形態を、図１を用いて説明する。
この玉軸受１は、複列アンギュラ玉軸受であり、内周に外側軌道面１６ａ,１６ｂを有する外輪２と、外周に内側軌道面１１ａ,１１ｂを有する内輪３と、軸方向一方側（図１では右側）の外側軌道面１６ａと内側軌道面１１ａとの間に転動自在に配置された複数の玉４と、軸方向他方側（図１では左側）の外側軌道面１６ｂと内側軌道面１１ｂとの間に転動自在に配置された複数の玉４と、軸方向一方側の列に含まれる複数の玉４を円周方向に等しい間隔で保持する保持器１７と、軸方向他方側の列に含まれる複数の玉４を円周方向に等しい間隔で保持する保持器１８とを有している。なお、以下に説明する各形態において、外輪２、内輪３及び保持器１７,１８は、共通する軸線Ｃを中心線とする環状（円筒状）である。

外輪２は、外周面２３が円筒形状に形成されていて、軸方向両端に、大端面２１と小端面２２が軸線Ｃと直角な平面として形成されている。外側軌道面１６ａ,１６ｂは円弧形状であって、軸方向一方側の外側軌道面１６ａは、軸線Ｃと同軸に形成された肩部の内周円筒面３１に連続している。外側軌道面１６ａは外側軌道面１６ｂよりも直径が小さく、外輪２の内周面は、全体として軸方向一方側から軸方向他方側へ向かって拡径した形状を有している。また、外側軌道面１６ａ,１６ｂはそれぞれ、軸方向一方側から他方側に向かって拡径した形状を有している。

また、本実施形態では、外輪２は、内周側に、玉４が転動する外側軌道面１６ａ，１６ｂが形成されている環状本体部３２と、この環状本体部３２の軸方向一方側の端部から径方向内側に向かって突出して設けられている突起部３３とを有している。
外輪２は、軸受鋼を用いて製作されていて、焼入れ硬化処理をした後、各面がそれぞれ研削加工によって仕上げられている。

内輪３は、内周面２５が円筒形状に形成されていて、軸方向両端に、大端面２６と小端面２７がそれぞれ軸線Ｃと直角な平面で形成されている。内輪３の軸方向一方側の端部外周には軸線Ｃと同軸の円筒面２４が形成されている。内側軌道面１１ａ，１１ｂは円弧形状であって、軸方向一方側の内側軌道面１１ａは、円筒面２４と連続している。内側軌道面１１ａは内側軌道面１１ｂよりも直径が小さく、内輪３の外周面は、全体として軸方向一方側から軸方向他方側へ向かって拡径した形状を有している。
内輪３は、軸受鋼を用いて製作されていて、焼入れ硬化処理をした後、各面がそれぞれ研削加工によって仕上げられている。

本実施形態の保持器１７,１８は、それぞれ、小径の円環部５と、大径の円環部６と、周方向に等間隔に配置され円環部５，６を連結している複数の柱部７とを有している。保持器１７,１８は、例えば、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド等の合成樹脂を射出成形することによって製作される。円環部５，６の間であって周方向に隣接する柱部７と柱部７との間の空間が、玉４を１個ずつ保持するポケットとなる。保持器１７,１８の径方向及び軸方向についての位置決めは、ポケットが玉４に接触することで行われる。
こうして、保持器１７,１８は複数の玉４と近接することによって位置決めされているが、玉４が自在に転動できるためには、保持器１７,１８と玉４との間に、ある程度の隙間が必要である。このため、玉軸受１が回転する際に保持器１７,１８と内外輪２，３とが接触しないように、これらの間にはそれぞれ、ある程度の大きさに設定された隙間が設けられている。

そして、内輪３が回転して玉４が公転運動をすると、保持器１７はこの玉４に案内されて公転し、内輪３と同軸で回転する。
また、この玉軸受１では、前記のとおり、外輪２の内周面が、軸方向一方側から他方側に向かって拡径している。このため、後にも説明するが、玉軸受１（内輪３）が回転すると、外輪２と内輪３との間に形成されている環状空間をオイルが軸方向一方側から他方側に向かって流れる作用（ポンプ作用）が生じる。このような玉軸受１の回転に伴うポンプ作用により、軸受外部のオイルが、軸方向一方側から、外輪２と内輪３との間の軸受内部に流入し、軸方向他方側から流出する。つまり、オイルが軸受内部を通過する。

〔軸方向一方側の保持器１７の構成〕
軸方向一方側（図１において右側）の保持器１７が有する小径側の円環部５の形状を、図２により説明する。なお、この円環部５は、前記ポンプ作用によるオイル流入側の円環部となる。そして、柱部７は、このオイル流入側に設けられている円環部５からオイル流出側へ延びている部分となる。また、軸方向他方側（図１において左側）の保持器１８については、従来と同様の構成とすることができる。

図２において、円環部５の外周には外周円筒面５１が形成されており、この外周円筒面５１は柱部７の外周面と連続している。外周円筒面５１は、外輪２の内周に形成された内周円筒面３１と同軸に配置され、更に、本実施形態の外輪２は突起部３３を有していることから、この突起部３３の内周面３４とも同軸に配置されている。なお、この内周面３４は、軸線Ｃと同軸の円筒面からなる。また、この突起部３３は、円環部５の外周円筒面５１（外周面）と対向する位置に環状本体部３２から突出して設けられている。このため、外周円筒面５１と突起部３３の内周面３４が所定の隙間を有して径方向に対向しており、これら外周円筒面５１と内周面３４との間に、軸線Ｃと平行な円筒空間Ｒが形成されている。

円環部５の軸方向外側の端面１９は、その径方向外寄りの領域に、径方向外側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜する外側傾斜面４５を有している。この外側傾斜面４５は、軸線Ｃを含む断面において、外周円筒面５１と鋭角で交差する円すい面となっている。このため、円環部５の外周端部は、外側傾斜面４５と外周円筒面５１とが鋭角に交差する角部５２から成る。

そして、この角部５２の先端の軸方向位置が、この先端の径方向外側の近い位置に存在する外輪２の側面の軸方向位置と概ね一致している。本実施形態では、前記のとおり、外輪２が突起部３３を有していることから、角部５２の先端の径方向外側の近い位置に存在する外輪２の側面は、突起部３３の軸方向外側の側面３３ａとなる。つまり、この玉軸受１は、角部５２の先端の軸方向位置が、外輪２が有する突起部３３の側面３３ａの軸方向位置とほぼ等しくなるようにして構成されている。この円環部５（外側傾斜面４５）と外輪２との位置関係についてはあとで詳述する。
なお、外輪２が突起部３３を有していない場合、図示しないが（図２を参考に説明すると）、角部５２の先端の径方向外側の近い位置に存在する外輪２の側面は、外輪２の軸方向端面である大端面２１となる。したがって、この場合の玉軸受１は、角部５２の先端の軸方向位置が、外輪２の大端面２１の軸方向位置とほぼ等しくなるようにして構成される。

また、円環部５の軸方向外側の端面１９は、その径方向内寄りの領域に、径方向外側に向かうにしたがって軸方向内側に傾斜する内側傾斜面４６を有している。この内側傾斜面４６は、軸線Ｃを含む断面において、円筒状である円環部５の内周面５３と鋭角で交差する円すい面となっている。このため、円環部５の内周端部は、内側傾斜面４６と内周面５３とが鋭角に交差する角部５５から成る。
そして、この円環部５の内周端部、つまり、前記角部５５の先端は、軸方向の配置に関して、内輪３の側面である小端面２７よりも軸方向内側の位置に設けられており、かつ、この角部５５は、径方向の配置に関して、内輪３の外周面の内の円筒面２４の近傍に設けられている。

以上より、円環部５の軸方向外側の端面１９は、その径方向内寄りの領域に、円環部５の内周端部（角部５５）から径方向外側に向かって軸方向内側に傾斜する内側傾斜面４６を有している。この内側傾斜面４６は、角部５５を始点とする傾斜面からなる。そして、この内側傾斜面４６から傾斜角度を９０度以上変えて、この内側傾斜面４６から連続する前記外側傾斜面４５を、その径方向外寄りの領域に有している。この外側傾斜面４５は、角部５２を終点とする傾斜面からなる。

〔オイルの流れについて〕
次に、内輪３が回転する際のオイルの流れを、図２により説明する。なお、以下の説明では、玉軸受１について、内輪３の小端面２７の側（軸方向一方側）を「小径側」と称し、内輪３の大端面２６（図１参照）の側（軸方向他方側）を「大径側」と称して説明する。

内輪３が回転すると、玉４が存在する軸受内部のオイル（更に詳細には、隣り合う玉４と玉４の間に存在するオイル）は、遠心力によって外側軌道面１６ａ側へ移動する。外側軌道面１６ａ（図１参照）は、軸方向一方側から他方側に向かって拡径した円弧形状であるために、遠心力により外側軌道面１６ａ側へ移動したオイルは、この外側軌道面１６ａに沿って大径側に移動する。こうして玉軸受１には、その小径側から大径側にオイルが流れる作用、いわゆるポンプ作用が生じる。
軸受内部を貫通する油量が多い場合、玉４がオイルを撹拌することによる撹拌抵抗によって回転トルクが増大し、この玉軸受１を装着した装置の動力損失が増加する。

上記のようにポンプ作用が生じることで、オイルは、玉軸受１の小径側における外輪２と内輪３との間の開口部から軸受内部に流入する。そして、この開口部には、図２に示すように、保持器１７の小径側の円環部５が位置している。したがって、軸受内部を貫通する油量を低減するためには、この円環部５の外周側と内周側の双方からのオイルの流入量を低減すればよい。

〔円環部５の内周側からのオイルの流入〕
円環部５の内周側は、内輪３の外周との間が狭くされており、ラビリンスが形成されている。このため、円環部５と内輪３との隙間の大きさがある程度の範囲内にあれば、円環部５の内周側からのオイルの流入量を低減することができる。
さらに、本実施形態の玉軸受１は、円環部５の内周側におけるオイルの流入を抑制（流入量を低減）するために、前記ラビリンスによる機能の他、次に説明する機能も備えている。

すなわち、図２に示す本実施形態では、円環部５の内周端部の角部５５の先端が、内輪３の小端面２７よりも軸方向内側の位置であって、かつ内輪３の円筒面２４の近傍に設けられている。さらに、この円環部５の軸方向外側の端面１９は、径方向内寄りの領域に前記角部５５から径方向外側に向かって軸方向内側に傾斜する内側傾斜面４６を有している。

したがって、内輪３の回転に伴って遠心力により径方向外向きの速度成分を有するオイルが、内輪３の小端面２７に沿って流れ、この小端面２７から離脱すると、そのオイルの一部は軸方向内側に向かって流れるが、本実施形態の前記構成によれば、前記一部のオイルを、内側傾斜面４６に沿って流すことができ、径方向外側へ導く（整流する）ことができる。このため、軸受内部へのオイルの流入を抑制することが可能となる。

仮に、オイルの流れが円環部５に衝突して阻害されると、その衝突する領域で圧力が高まり、この圧力が高まった領域のオイルが、比較的圧力の低い内輪３の円筒面２４と円環部５の内周面５３との間の円筒空間Ｐ２（内周隙間）を通じて、軸受内部へ流れやすくなる。
しかし、本実施形態の構成によれば、円環部５の軸方向外側の端面（内側傾斜面４６）に沿ってオイルを流すことができることから、オイルの流れが円環部５によって阻害されにくくなり、この結果、軸受内部へのオイルの流れの発生を抑制することが可能となる。つまり、円環部５の内周側におけるオイルの流入を抑制（流入量を低減）することが可能となる。

ここで、保持器１７の角部５５の先端と内輪３の小端面２７との軸方向の位置関係、及び、内側傾斜面４６の傾斜角度に関して、図３により説明する。図３は、保持器１７の円環部５と内輪３との間に形成される円筒空間Ｐ２（内周隙間）におけるオイルの流量特性を計算した結果のグラフである。この図３には、内輪３の小端面２７に対する角部５５の先端の軸方向位置を変えて数値解析した結果が示されている。図３の横軸は、内輪３の小端面２７に対する角部５５の先端の軸方向位置を示しており、小端面２７と角部５５の先端との軸方向位置が一致する場合を０としており、角部５５の先端が小端面２７よりも軸方向内側（図３の略図では左側）に位置する方向を＋方向としている。図３の縦軸は、円筒空間Ｐ２を通過するオイルの量（流量）である。

図３の実線のグラフは、内側傾斜面４６の傾斜角度α（図３の略図参照）が、１５°である場合の解析結果を示している。これに対して、図３の破線のグラフは、傾斜角度αが０°である場合の解析結果を示している。なお、この数値解析では、内輪回転数：５０００／ｍｉｎ、オイルの油温：８０℃、円筒空間Ｐ２の径方向の隙間：０．５ｍｍとしている。また、外輪２は固定され、内輪３の回転により保持器１７が公転する条件である。

この図３から明らかなように、内側傾斜面４６を傾斜させる場合（α＝１５°）の方が、円筒空間Ｐ２を通過するオイルの流量が減少する。つまり、内側傾斜面４６を傾斜させることで、この内側傾斜面４６に沿ってオイルが流れやすくなり、円筒空間Ｐ２側へのオイルの流入が抑制される。

また、角部５５の先端が小端面２７から軸方向に離れることで円筒空間Ｐ２を通過するオイルの流量が減少する。特に、角部５５の軸方向位置が、小端面２７から軸方向に沿って０より大きく１ｍｍ以下の範囲で離れる形態が好ましい。これは、小端面２７に沿って流れるオイルが小端面２７の外周端部から剥離することで、その流れの裏側に負圧領域が形成されるが、角部５５の先端の軸方向位置が０より大きく１ｍｍ以下の範囲で比較的小端面２７に接近している場合、前記負圧領域が円筒空間Ｐ２の入口部（図３の略図では右側部）に形成されるためであると推測される。この結果、円筒空間Ｐ２では、相対的に圧力が高くなる中央部（図３の略図では左側部）から、圧力が低くなる入口部（負圧領域）側へと向かう流れが発生し、軸方向外側から円筒空間Ｐ２へとオイルが浸入するのを、より効果的に抑制することができると考えられる。なお、角部５５の先端が小端面２７から軸方向に離れれば離れるほど、小端面２７に沿って流れるオイルが円筒空間Ｐ２に届きにくくなるので、円筒空間Ｐ２を通過するオイルの流量は減少する。

以上より、内側傾斜面４６は、径方向外側に向かって軸方向内側に傾斜しており、また、角部５５の先端は、小端面２７から０より大きく１ｍｍ以下の範囲で軸方向内側の位置に設けられているのが好ましい。なお、玉軸受１の縦断面において軸線Ｃに直交する仮想面と内側傾斜面４６とのなす角度α（図３の略図参照）は、１０°〜３０°とするのが好ましく、このときに流量を低減する効果が大きい。

〔円環部５の外周側からのオイルの流入〕
次に、円環部５の外周側からのオイルの流入について説明する。
図２において、玉軸受１の内部では、保持器１７と外輪２の内周面との間のオイルが、遠心力により外輪２の内周面に沿って小径側から大径側に向かって流れる。このため従来では、保持器１７の小径側端部において保持器１７（円環部５）と外輪２との間にあるオイルは、外輪２の内周面に沿うオイルの流れに吸引されて、軸受内部に誘導される。このため、玉軸受１を貫通する油量を十分に減少させることが困難であった。

そこで、本実施形態では（図２参照）、円環部５の外周と外輪２の内周との間が狭くされており、ラビリンスが形成されている。このため、円環部５と外輪２との隙間の大きさがある程度の範囲内にあれば、円環部５の外周側からのオイルの流入量を低減することができる。

円環部５の外周に軸線Ｃと平行な外周円筒面５１が形成されており、同じく軸線Ｃと平行な円筒面からなる突起部３３の内周面３４と、この外周円筒面５１との間に円筒空間Ｒが形成されている。つまり、本実施形態では、円環部５の外周面（外周円筒面５１）、及び、この外周面（５１）に対向する突起部３３の内周面３４は、保持器１７及び外輪２の軸線Ｃを中心線とする円筒面となっているので、これら外周面（外周円筒面５１）と内周面３４との間に、円筒空間Ｒが形成されている。
そして、この突起部３３の内周面３４は、軸線Ｃと平行な母線で形成された円筒面であるため、円筒空間Ｒのオイルに遠心力が作用しても、小径側から大径側への積極的なオイルの流動が生じない。

あわせて本実施形態では、円環部５の端面１９が有する外側傾斜面４５は、径方向外側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜するとともに、角部５２の先端の軸方向位置が、外輪２が有する突起部３３の側面３３ａの軸方向位置とほぼ等しい位置に設けられている。
または、図４の変形例に示すように、円環部５の端面１９が有する外側傾斜面４５は、径方向外側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜するとともに、角部５２の先端の軸方向位置が、外輪２が有する突起部３３の側面３３ａよりも軸方向外側（軸方向一方側）に設けられている。

このため、図２及び図４の各形態において、例えば、円環部５の端面１９に跳ね掛けられたオイルや、この円環部５の端面１９が有する内側傾斜面４６及び外側傾斜面４５に沿って流れてきたオイルが、遠心力によって角部５２から径方向外側に飛ばされた際に、その飛散する方向は、外輪２の突起部３３の側面３３ａから離れる向きとなるので、このオイルが円筒空間Ｒに流入するのを防ぐことが出来る。

さらに、図２及び図４の各形態において、円環部５の端面１９に沿って径方向外側へ流動するオイルは、角部５２で端面１９から剥離して、角部５２の裏側（図２，４の場合、角部５２の左側）に圧力が低下した領域（低圧領域）を生成する。角部５２の軸方向位置が、突起部３３の側面３３ａの軸方向位置とほぼ等しい位置、又は、側面３３ａよりも軸方向外側に設けられているため、この低圧領域は、円筒空間Ｒの角部５２側の開口部に形成される。

オイルは高圧側から低圧側に向けて流動するので、円筒空間Ｒに存在するオイルは、比較的高圧側となる軸受内部から、突起部３３の側面３３ａ側に向けて流動する。この結果、円筒空間Ｒのオイルが、軸受内部に吸引されるのを低減でき、円環部５の外周側からのオイルの流入を抑制できる。

前記低圧領域の大きさは、保持器１７の回転数やオイルの温度などによって変化する。玉軸受１が使用される条件として、内輪回転数：５０００／ｍｉｎ、オイルの油温：８０℃、円筒空間Ｒの径方向の隙間：０．６５ｍｍの条件、及び、外輪２は固定され、内輪３の回転により保持器１７は玉４と共に公転する条件で、外輪２の側面（突起部３３の側面３３ａ）に対する保持器１７の角部５２の先端の軸方向位置を変えて数値解析した結果を図５のグラフに示す。図５の縦軸は、円筒空間Ｒを通過するオイルの量（流量）である。このグラフは、下側（横軸）に示すように、保持器端面位置（角部５２の先端の位置）が外輪２の側面３３ａの軸方向位置と一致するときを０として、保持器端面位置（角部５２の先端の位置）が側面３３ａよりも、軸方向外側に突出する方向を＋方向としている。図５によれば、側面３３ａから角部５２が軸方向に突出する大きさは、０〜１ｍｍ程度の領域が最も適正である。

また、上記の条件下で、軸線Ｃを含む断面において、角部５２の角度θ（図４参照）を変えて計算した結果、θは４５°〜７５°の場合に、流量を低減する効果が大きいことを確認できた。

以上の説明によって理解できるように、図２（及び図４）に示す形態を有する玉軸受１は、保持器１７の外周側において、オイルが流動する隙間をオイルの低圧領域で塞ぐことによって軸受内部へのオイルの流入量を抑制することができる。このため、小径側から大径側に軸受内部を貫通して流れるオイルの量を低減できる。この結果、オイルの撹拌抵抗を小さく抑えて、回転中のトルクを低減した玉軸受を提供することができる。

また、前記のとおり（図２参照）、角部５２の先端の軸方向位置が、外輪２の突起部３３の側面３３ａの軸方向位置とほぼ等しい位置に設けられている場合において、この「ほぼ等しい位置」の具体例として、図５により説明したとおり、側面３３ａから角部５２の先端が軸方向外側に突出する大きさ（突出寸法ともいう）が、１ｍｍ以下である形態が、適正であることを説明した。しかし、この軸方向外側に突出する大きさは、１ｍｍを越える場合であっても、図５に示すように、約２．６ｍｍ以下では、円環部５の外周側から玉軸受１の内部側へのオイルの流入を抑制することができる。つまり、この突出寸法が２．６ｍｍ以下の場合も、前記「ほぼ等しい位置」に含まれてもよい。なお、前記「ほぼ等しい位置」には、突出寸法が０（ゼロ）、つまり、大端面２１と角部５２との軸方向位置が完全に一致する場合も、当然含まれる。

更に、前記「ほぼ等しい位置」には、図６に示すように、角部５２の先端の位置が、外輪２の側面３３ａよりも僅かに軸方向内側（玉４が存在する軸受内部側）となる場合も含まれる。つまり、突出方向が−方向（マイナス方向）となる場合も含まれる。
このように、突出方向が−方向となる場合における前記「ほぼ等しい位置」の具体例としては、例えば、−０．４ｍｍ以上であり０ｍｍ未満である。この場合においても、円環部５の外周側から軸受内部へのオイルの流入を抑制することができる（図５参照）。つまり、突出寸法が、−０．４ｍｍ以上であり０ｍｍ未満となる場合についても、前記「ほぼ等しい位置」に含まれてよい。

また、図６に示すように、外輪２の一部である突起部３３の側面３３ａと、この突起部３３の内周面３４との間に、アール面６０が形成されている場合、このアール面６０の内周面３４側の始点６０ａよりも軸方向外側に、角部５２の先端が位置している形態についても、角部５２の先端の軸方向位置が、外輪２の側面３３ａの軸方向位置と「ほぼ等しい位置」に設けられている場合に含まれてよい。すなわち、側面３３ａからアール面６０の前記始点６０ａまでの軸方向範囲に、角部５２の先端が位置している場合、前記「ほぼ等しい位置」に含まれる。なお、アール面６０の代わりに、図６の二点鎖線で示すように、面取り６０が付されている場合、この面取り６０の内周面３４側の始点６０ａよりも軸方向外側に、角部５２の先端が位置している形態についても、前記「ほぼ等しい位置」に含まれる。なお、アール面６０の半径（面取り６０の大きさ）は、０．５ｍｍ以下程度とすることができる。

また、図２（図４）に示す形態では、円環部５の軸方向外側の端面１９が、内周端部の角部５５から径方向外側に向かうにしたがって軸方向内側に傾斜する内側傾斜面４６と、この内側傾斜面４６から傾斜方向を変えて軸方向外側に傾斜する外側傾斜面４５とを有することで、保持器１７の小径側の円環部５が軸方向に拡大するのを防ぐことができ、この結果、玉軸受１の軸方向寸法が大きくなるのを防止することが可能となる。
すなわち、仮に、円環部５の軸方向外側の端面１９の径方向外寄りの領域が、外側傾斜面４５ではなく、軸線Ｃに直交する「円環面」である場合、その円環部５の外周側の角部５２の軸方向位置を、外輪２の側面３３ａの軸方向位置とほぼ等しい位置（又は側面３３ａよりも軸方向外側の位置）に設け、前記「円環面」と内側傾斜面４６とを繋げると、その円環部５の内周側の角部５５を、本実施形態よりも、軸方向外側に位置させる必要があり、これにより、円環部５の断面形状は径方向内側に向かうにしたがって軸方向に拡大する。そして、本実施形態と同様に、この角部５５よりも軸方向外側に内輪３の小端面２７を位置させると、この内輪３の小端面２７の位置は、外輪２の大端面２１よりも大きく軸方向外側へ飛び出した形態となり、この結果、玉軸受の軸方向寸法が大きくなってしまう。
しかし、本実施形態では、前記のとおり、円環部５の軸方向外側の端面１９は、傾斜方向が異なる内側傾斜面４６と外側傾斜面４５とを有することで、内輪３の小端面２７と、外輪２の大端面２１とを、軸方向についてほぼ同じ位置とすることができ、玉軸受１の軸方向寸法が大きくなるのを防止することが可能となる。

〔他の形態の玉軸受１に関して〕
図７は、他の形態の玉軸受１を示す断面図である。この玉軸受１は、玉４が単列であるアンギュラ玉軸受である。この玉軸受１は、外輪２と、内輪３と、外輪２と内輪３との間に設けられている複数の玉４と、複数の玉４を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器１７とを備えている。
なお、図１に示す保持器１７は、一対の円環部５，６と複数の柱部７とを有する構成であるが、図７に示す保持器１７は、軸方向一方側にのみ円環部５を有しており、この円環部５から軸方向他方側へ柱部７が延びて設けられており、いわゆる冠型の保持器である。

また、この玉軸受１においても、外輪２の内周面が軸方向一方側から他方側に向かって拡径している部分を有していることから、外輪２と内輪３との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する構成となっている。
そこで、図１に示す玉軸受１と同様に、図７に示す玉軸受１においても、オイルが軸受内部に流入するのを抑制するために、保持器１７が有するオイル流入側となる円環部５の形状が、図１（図２）又は図４に示す保持器１７の円環部５と同じ形状となっている。

〔更に他の形態の玉軸受１に関して〕
図１及び図７に示す形態では、外輪２が軸方向一方側（オイル流入側）に突起部３３を有する場合について説明したが、突起部３３を省略したものであってもよい。この場合、円環部５は、図示したものよりも径方向に長く構成され、これにより、外輪２と内輪３との間に形成されるオイル流入側の環状空間を塞いでいる。
そして、この場合、保持器１７が有する円環部５の角部５２の先端の軸方向位置は、外輪２の大端面２１の軸方向位置とほぼ等しくなるようにして構成される。または、保持器１７が有する円環部５の角部５２の先端の軸方向位置は、外輪２の大端面２１の軸方向位置よりも軸方向外側に設けられる。

なお、図１に示す形態では、保持器１７は一対の円環部５，６を有している。この場合において、この保持器１７を、金型を用いた射出成形により製造する場合、その金型を、軸方向に移動させて分割する割金型とする。そして、この割金型を軸方向にスライドして成形品（保持器１７）を脱型するが、保持器１７の一方側の円環部５の外径が、他方側の円環部６の内径よりも大きい場合、前記のように軸方向にスライドさせる割型のみではなく、径方向にも移動可能とする割型も必要となる。そこで、図１に示す形態のように、一方側の円環部５の外径が、他方側の円環部６の内径よりも小さくなるように保持器１７は構成されている。この場合、円環部５は、径方向に短く構成される。そこで、この円環部５と外輪２との間に形成される隙間を小さくするために、外輪２は突起部３３を有するのが好ましい。

また、前記各形態では、玉４が外輪２及び内輪３にアンギュラ接触する玉軸受１について説明したが、更に他の形態として、玉４が外輪２及び内輪３にアンギュラ接触しない（接触角が０である）玉軸受１であっても、例えば、軸方向一方側と他方側とで外輪２と内輪３との間の径方向の間隔が相違する玉軸受１や、外輪２の肩部の直径が軸方向一方側と他方側とで相違するような玉軸受１においても、外輪２と内輪３との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する場合には、前記各形態の円環部５を備えた保持器１７を適用することができる。つまり、軸方向一方側と他方側とで非対称となる玉軸受１では、回転に伴う遠心力によりポンプ作用が生じ、これによりオイルが軸受内部に流入することから、このような玉軸受１において、前記各形態の円環部５を備えた保持器１７を適用することができる。更に、軸方向一方側と他方側とで外輪２及び内輪３の形状が対称となる玉軸受１であっても、その玉軸受１の回転により保持器１７が回転すると、その保持器１７（柱部７）がファンのように作用して、外輪２と内輪３との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出するような場合においても、前記各形態の円環部５を備えた保持器１７を適用することができる。

また、図１に示す複列アンギュラ玉軸受１においても、図７に示す玉軸受１が有するような冠型の保持器１７を適用しても、また、これとは反対に、図７に示す玉軸受１においても、図１に示す玉軸受１が有するような一対の円環部５，６を有する保持器１７を適用してもよい。

また、本発明の玉軸受１は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。前記各形態では、円環部５の外周端部の角部５２は、鋭角である場合を説明したが、その他として、例えば角部５２の位置が外輪２の側面３３ａからプラス方向に突出する場合は特に、角部５２は、９０度であってもよい。

〔付記〕
前記各形態の玉軸受１（保持器１７）が備えている特徴点は、個々においても成立する。すなわち、
（１）玉軸受は、
外輪２と、内輪３と、前記外輪２と前記内輪３との間に設けられている複数の玉４と、前記複数の玉４を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器１７と、を備え、前記外輪２と前記内輪３との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受１であって、
前記保持器１７は、オイル流入側に設けられている円環部５と、前記円環部５からオイル流出側へ延びている柱部７とを有し、
前記円環部５の軸方向外側の端面１９は、径方向外側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜する外側傾斜面４５を有している。

そして、前記（１）の玉軸受の場合、
前記円環部５の外周端部は、当該円環部５の外周面（５１）と前記外側傾斜面４５とが鋭角に交差する角部５２から成るのが好ましい。

（２）また、別の玉軸受は、
外輪２と、内輪３と、前記外輪２と前記内輪３との間に設けられている複数の玉４と、前記複数の玉４を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器１７と、を備え、前記外輪２と前記内輪３との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受１であって、
前記保持器１７は、オイル流入側に設けられている円環部５と、前記円環部５からオイル流出側へ延びている柱部７とを有し、
前記外輪２は、内周側に、前記玉４が転動する軌道面１６ａが形成されている環状本体部３２と、前記円環部５の外周面（５１）と対向する位置に前記環状本体部３２から突出して設けられている突起部３３と、を有している。
このように突起部３３を有することで、外輪２（突起部３３）と保持器１７の円環部５との間に形成される隙間を小さくすることが可能となる。

（３）また、別の玉軸受は、
外輪２と、内輪３と、前記外輪２と前記内輪３との間に設けられている複数の玉４と、前記複数の玉４を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器１７と、を備え、前記外輪２と前記内輪３との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受１であって、
前記保持器１７は、オイル流入側に設けられている円環部５と、前記円環部５からオイル流出側へ延びている柱部７とを有し、
前記円環部５の軸方向外側の端面１９は、径方向外側に向かうにしたがって軸方向内側に傾斜する内側傾斜面４６を有している。

１：玉軸受 ２：外輪 ３：内輪 ４：玉
５：円環部 ７：柱部 １６ａ,１６ｂ：外側軌道面
１７：保持器 １９：端面 ２７：小端面（側面）
３２：環状本体部 ３３：突起部 ３３ａ：側面
４５：外側傾斜面 ４６：内側傾斜面 ５１：外周円筒面（外周面）
５２：角部

Claims (9)

1. 外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられている複数の玉と、前記複数の玉を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、を備え、前記外輪と前記内輪との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受であって、
   前記保持器は、オイル流入側に設けられている円環部と、前記円環部からオイル流出側へ延びている柱部とを有し、
   前記円環部の外周端部は、当該円環部の軸方向外側の端面と当該円環部の外周面とが交差する角部から成り、
   前記角部の先端の軸方向位置が、前記外輪の側面の軸方向位置とほぼ等しいことを特徴とする玉軸受。
2. 外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられている複数の玉と、前記複数の玉を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、を備え、前記外輪と前記内輪との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受であって、
   前記保持器は、オイル流入側に設けられている円環部と、前記円環部からオイル流出側へ延びている柱部とを有し、
   前記円環部の外周端部は、当該円環部の軸方向外側の端面と当該円環部の外周面とが交差する角部から成り、
   前記角部の先端の軸方向位置が、前記外輪の側面の軸方向位置よりも軸方向外側に設けられていることを特徴とする玉軸受。
3. 前記円環部の軸方向外側の端面は、径方向外側に向かうにしたがって軸方向外側に傾斜する外側傾斜面を有している請求項１又は２に記載の玉軸受。
4. 前記円環部の外周端部は、当該円環部の外周面と前記外側傾斜面とが鋭角に交差する角部から成る請求項３に記載の玉軸受。
5. 前記外輪は、内周側に、前記玉が転動する軌道面が形成されている環状本体部と、前記円環部の外周面と対向する位置に前記環状本体部から突出して設けられている突起部と、を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の玉軸受。
6. 前記円環部の外周面及び当該外周面に対向する前記外輪の一部の内周面は、前記保持器及び前記外輪の軸線を中心線とする円筒面を有している請求項１〜５のいずれか一項に記載の玉軸受。
7. 前記円環部の内周端部の軸方向位置は、前記内輪の側面の軸方向位置よりも軸方向内側に設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の玉軸受。
8. 外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられている複数の玉と、前記複数の玉を周方向に間隔をあけて保持する環状の保持器と、を備え、前記外輪と前記内輪との間にオイルが軸方向一方側から流入し軸方向他方側から流出する玉軸受であって、
   前記保持器は、オイル流入側に設けられている円環部と、前記円環部からオイル流出側へ延びている柱部とを有し、
   前記円環部の内周端部の軸方向位置は、前記内輪の側面の軸方向位置よりも軸方向内側に設けられていることを特徴とする玉軸受。
9. 前記円環部の軸方向外側の端面は、径方向外側に向かうにしたがって軸方向内側に傾斜する内側傾斜面を有している請求項７又は８に記載の玉軸受。

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