JP2023089366A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる転がり軸受を提供する。【解決手段】内周に外輪軌道面２ａを有する外輪２と、外周に内輪軌道面３ａを有する内輪３と、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとの間に介在する複数のボール４と、ボール４を保持する複数のポケット部８を有する保持器５と、を備え、保持器５が、環状の基部６と、基部６の軸線方向端面の周方向に一定の間隔で位置し、軸線方向に延びる複数の一対の爪部７とによって構成される。複数のポケット部８は、曲率中心位置Ｃａ及び曲率半径Ｄａのうち少なくとも一つが異なる第１球面８ａから第４球面８ｄを有し、複数の球面によってボール４を保持し、複数の球面とボール４とが接触する複数の第１接触点Ｐ１、第２接触点Ｐ２の間隔がボール４の直径に対して２０パーセント以上４０パーセント未満である。【選択図】図５

Description

本発明は転がり軸受に関する。

車輪、機械装置の回転軸等を支持するための転がり軸受として深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、ころ軸受等の転がり軸受が広く用いられている。転がり軸受は、主に外輪、前記外輪の内方に位置する内輪、複数の転動体及び保持器から構成されている。前記転がり軸受は、外輪の内周面及び内輪の外周面に形成されている軌道面間に複数の転動体が収容されている。また、前記転がり軸受は、複数の転動体同士を一定のピッチで保持する保持器によって回転自在に保持されている。前記転がり軸受の内部には、外輪、内輪、転動体及び保持器の間の摩擦及び摩耗の低減のために潤滑剤であるグリースが封入されていることがある。このような転がり軸受の保持器において、転動体を保持するポケット部の径方向端部にグリースを取り込み易くする円筒面部（面取り部）を径方向端部に有するものがある。例えば特許文献１のごとくである。

特許文献１に記載の転がり軸受の保持器は、一対の弾性片と環状部材の凹部とによって構成されるポケットの内面に、転動体の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する球面部と、この球面部の端縁から連続する円筒面部とを設けている。前記ポケットは、球面部によって転動体における周方向の側面の一部、径方向外方の側面の一部、径方向内方の側面の一部を覆う。前記保持器は、円筒面部によってポケットにおける径方向の開口面積が増大するので、ポケット内への潤滑剤の取り込みが円滑に行うことができる。これにより、特許文献１に記載の転がり軸受は、転動体と保持器との円滑な回転を促進し、転動体と保持器との衝突音の低減を図っている。

特開平１１－１２５２５６号公報

特許文献１に記載の転がり軸受は、保持器が有するポケットの内面の球面部に転動体の転動面が接触している。前記球面部の曲率半径と転動体の転動面の曲率半径とが異なっている場合、前記球面部は、点接触によって転動体を支持している。このような前記転動体を点接触で支持している保持器は、転動体の回転速度が速くなるにつれて支持点での相対速度が増大する。また、前記保持器は、転動体の回転速度が速くなるにつれて潤滑剤であるグリースまたは潤滑油が遠心力によりポケットから拡散される。これにより、特許文献１に記載の転がり軸受は、高速回転時に保持器の摩耗、発熱及等が生じる可能性があった。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる転がり軸受の提供を目的とする。

本発明に係る転がり軸受は、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記外輪の内方に位置し、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、円環状の基部の軸方向端面に円周方向に所定の間隔で突出する一対の爪部及び前記一対の爪部間に設けられた半円状の凹部から構成されるポケット部を備える保持器と、を有する転がり軸受である。前記保持器のポケット部は、前記転動体が接触する隣り合う複数の曲面を内周面に有し、前記隣り合う複数の曲面のそれぞれの曲率中心位置及び曲率半径のうち少なくとも一つが異なり、前記隣り合う曲面における前記転動体との接触点の前記軸線方向の間隔が前記転動体の直径に対して２０パーセント以上４０パーセント未満である。

転動体の外表面の周速は、外表面の任意の位置から自転軸までの垂線の長さによって決まる。本発明の転がり軸受の保持器は、ポケット部が有する複数の曲面のうち隣り合う曲面に転動体が接触する。前記保持器は、転動体が接触する隣り合う曲面における接触点の間隔を転動体の直径に対して２０パーセント以上４０パーセント未満になるように曲面が位置している。よって、前記保持器は、転動体の周速が最大になる転動体上の軌道が前記隣り合う曲面における接触点の間に位置する。よって、前記接触点には、前記転動体の周速が最大になる軌道が通過しない。また、前記保持器は、転動体が爪部に乗り上げないように接触点の最大間隔が設定されている。よって、前記保持器は、複数の接触点で転動体を支持することで接触点の面圧を低減しつつ、接触点での転動体の周速が抑制される。更に、前記保持器は、隣り合う曲面によって転動体を保持することにより保持器と転動体との間に隙間が構成されるので、潤滑剤が接触点の周囲から掻き出されない。これにより、高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

本発明の転がり軸受は、以下の構成を含むことが好ましい。前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記隣り合う複数の曲面における前記転動体との接触点の前記軸線方向の間隔が前記転動体の直径に対して２０パーセント以上４０パーセント未満である。

このように構成することで、本発明の転がり軸受の保持器は、転動体が転動する際、ポケット部が有する複数の曲面のうち隣り合う曲面に転動体が接触する。前記保持器は、転動体が転動する際に転動体が接触する隣り合う曲面における接触点の間隔を転動体の直径に対して２６２０パーセント以上４０パーセント未満になるように曲面が位置している。よって、前記保持器は、転動体の周速が最大になる転動体上の軌道が前記隣り合う曲面における接触点の間に位置する。これにより、高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

本発明の転がり軸受は、以下の構成を含むことが好ましい。前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面における前記転動体との接触点の前記軸線方向の間隔は、前記外輪及び前記内輪が停止している際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面における前記転動体との接触点の間隔であって、前記基部の周方向の間隔よりも広い。

このように構成することで、本発明の転がり軸受の保持器は、転動体が停止している際に前記転動体が接触する前記複数の隣り合う曲面における前記転動体の接触点の間隔であって、前記基部の周方向の間隔を、転動体が転動する際に前記転動体が接触する前記複数隣り合う曲面における前記転動体の接触点の軸方向の間隔よりも狭くすることで、前記軸方向の間隔をより広くすることができる。これにより、接触点での前記転動体の周速がより抑制される。更に、転動体が転動する際の接触点間における保持器と転動体との隙間が大きくなるので回転時に潤滑剤が接触点の周囲から掻き出されない。これにより、高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

本発明の転がり軸受は、以下の構成を含むことが好ましい。前記曲面は、球面、円筒面及び楕円面のうち少なくとも一つを含む。このように構成することで、保持器は、転がり軸受の形状、運転条件等に応じた適切な接触位置を設定することができる。これにより、高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

本発明の転がり軸受は、以下の構成を含むことが好ましい。前記ポケット部は、前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面が前記軸線方向に隣り合って位置する。このように構成することで、前記転がり軸受の保持器は、転動体が転動する際、転動体が接触する曲面の接触点によって転動体の周速が最大となる転動体の外表面上の軌道を挟むように曲面を位置させやすい。これにより、高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

本発明の転がり軸受は、以下の構成を含むことが好ましい。前記ポケット部は、前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面の境界である接続線が径方向外方に向かうにつれて前記爪部の先端に近づく方向に延び、且つ前記軸線に垂直な平面に対して1度以上３０度以下の角度を有する。このように構成することで、予圧によって転動体の自転軸が傾いている転がり軸受において、保持器は、傾いた自転軸を挟んだ両側にそれぞれ曲率中心または曲率半径が異なる曲面が隣り合って位置している。よって、前記保持器は、転動体が周方向に転動する際、転動体の自転軸が傾いていても自転軸を挟んで隣り合う曲面に転動体がそれぞれ接触する。前記保持器には、転動体からの力が接触点に分散して加わる。これにより、高速回転時において前記保持器に加わる前記転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

本発明の転がり軸受は、以下の構成を含むことが好ましい。前記ポケット部は、前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面が径方向に隣り合って位置する。このように構成することで、転がり軸受の保持器は、転動体が周方向に転動する際、軸線方向に並ぶ複数の接触点だけでなく径方向に並ぶ複数の接触点によって転動体を支持する。また、前記保持器は、隣り合う曲面同士の接続線が増えることにより潤滑剤が掻き出されにくい。これにより、高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

本発明の転がり軸受は、以下の構成を含むことが好ましい。前記ポケット部は、前記隣り合う複数の曲面の境界に沿って延びる溝を有する。前記保持器は、接触点と接触点との間に溝によって潤滑剤が溜まる空間が構成される。前記保持器は、接触点の近傍に潤滑剤を保持することで接触点での潤滑状態を向上させる。これにより、高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

本発明の転がり軸受は、高速回転時において保持器に加わる転動体からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る転がり軸受の構成を示す軸線方向断面図である。 図２は、本発明の実施形態１に係る転がり軸受におけるボールを保持する保持器の斜視図である。 図３は、本発明の実施形態１に係る転がり軸受におけるボールを保持する保持器の部分斜視図である。 図４は、図３におけるＡ矢視断面図である。 図５は、本発明の実施形態１に係る転がり軸受が周方向一側に回転した場合においてボールを保持する保持器の径方向厚みの略中央での断面図である。 図６は、図５におけるＢ部分の拡大図である。 図７は、本発明の実施形態１に係る転がり軸受における保持器の別実施形態での保持器の径方向厚みの略中央での断面図である。 図８は、本発明の実施形態２に係る転がり軸受におけるボールを保持する保持器の部分斜視図である。 図９は、図８におけるＣ矢視断面図である。 図１０は、本発明の実施形態３に係る転がり軸受におけるボールを保持する保持器の部分斜視図である。 図１１は、本発明の実施形態３に係る転がり軸受におけるボールを保持する保持器の爪部の部分平断面面図である。

（実施形態１）
以下に、図１と図２とを用いて、本発明に係る転がり軸受の一実施形態である転がり軸受１について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る転がり軸受１の構成を示す軸線方向断面図である。図２は、転がり軸受１におけるボール４を保持する保持器５の斜視図である。

図１に示すように、転がり軸受１は、深溝玉軸受である。転がり軸受１は、外輪２、内輪３、保持器５、複数の転動体であるボール４を有する。ここで、軸線方向とは、転がり軸受１の回転軸に沿った方向または保持器５の基部６の軸線方向を示す。径方向とは、転がり軸受１の軸線または保持器５の基部６の軸線に垂直な方向を表す。周方向とは、転がり軸受１または保持器５の回転方向に沿った方向を表す。径方向内方とは、任意の位置を基準として径方向における軸線に近い側を表す。径方向外方とは、任意の位置を基準として径方向における軸線に遠い側を表す。

外輪２は、内輪３に対して相対回転する部材である。外輪２は、円筒状の部材である。外輪２は、例えば、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２等の軸受鋼または浸炭鋼等から構成される。また、外輪２は、熱処理によって５８～６２ＨＲＣ程度の硬化処理が施されている。外輪２の内周面は、複数の転動体が転動する周方向に環状の外輪軌道面２ａを有する。外輪軌道面２ａは、軸線方向断面視で径方向外方に円弧上に凹む溝である。

内輪３は、外輪２に対して相対回転する部材である。内輪３は、円筒状の部材である。内輪３は、例えば、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２等の軸受鋼または浸炭鋼等から構成される。また、内輪３は、熱処理によって５８～６２ＨＲＣ程度の硬化処理が施されている。内輪３の外周面は、複数の転動体が転動する周方向に環状の内輪軌道面３ａを有する。内輪軌道面３ａは、軸線方向断面視で径方向内方に円弧上に凹む溝である。内輪３は、外輪２の径方向の内方に位置している。また、内輪３は、内輪軌道面３ａが外輪２の外輪軌道面２ａと向かい合っている。

転動体であるボール４は、外輪２と内輪３とを互いに回転可能に支持する部材である。ボール４は、球体である。ボール４は、例えば、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２からなる鋼球、ステンレス鋼球（ＳＵＳ４４０Ｃ）、セラミック球（Ｓｉ３Ｎ４）等から構成されている。ボール４は、材質により熱処理によって６０～６４ＨＲＣ程度の硬化処理が施されている。ボール４は、外輪２の外輪軌道面２ａと内輪３の内輪軌道面３ａとの間に周方向に並んで複数収容されている。複数のボール４は、外輪軌道面２ａ及び内輪軌道面３ａ上を転動可能に構成されている。よって、複数のボール４は、内輪３に対して外輪２を周方向に回転可能に支持している。また、複数のボール４は、外輪２に対して内輪３を周方向に回転可能に支持している。

図１と図２に示すように、保持器５は、ボール４を保持するものである。保持器５は、例えば、耐油性、耐摩耗性、潤滑性に優れた樹脂材料であるポリアミド４６（ＰＡ４６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド９Ｔ(ＰＡ９Ｔ)、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等から構成されている。また、補強材として、樹脂の中にグラスファイバ（ＧＦ）、カーボンファイバ（ＣＦ）が混練されてもよい。保持器５は、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとの間に収容されている複数のボール４を周方向に一定の間隔で保持する。また、保持器５は、複数のボール４の転動によって外輪２と内輪３との間で軸線を回転軸として周方向に回転可能に保持されている。この際、保持器５の軸線は、外輪２または内輪３の軸線と一致している。外輪２と内輪３との間には、摩擦を低減するための潤滑剤であるグリースが注入されていてもよい。

このように構成される転がり軸受１は、外輪２または内輪３のうち一方を固定輪、他方を回転輪として軸受の機能を発揮するように構成されている。転がり軸受１は、外輪２と内輪３とのうち少なくとも一方にトルクが加わると外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとの間に介在しているボール４が転動して外輪２と内輪３とが軸線を回転中心として相対回転する。合わせて、複数のボール４と保持器５とは、ボール４の外輪軌道面２ａまたは内輪軌道面３ａ上の移動（いわゆる公転）に伴って軸線を中心として回転する。この際、複数のボール４は、外輪２とボール４との接触点およびボール４と内輪３との接触点を通る円周を含む平面に垂直でボール４の中心を通る直線を回転軸として回転（いわゆる自転）する。

次に、図３と図４とを用いて、保持器５について詳細に説明する。図３は、転がり軸受１におけるボール４を保持する保持器５の部分斜視図である。図４は、図３におけるＡ矢視断面図である。

図３と図４に示すように、保持器５は、基部６、複数の一対の爪部７及び基部６と複数の一対の爪部７とから構成される複数のポケット部８を有する冠型の保持器である。保持器５には、複数のポケット部８内にそれぞれボール４が収容されている。保持器５は、複数のボール４を周方向に等間隔で保持する。

基部６は、爪部７を支持する。基部６は、円環状の部材である。基部６の軸線方向両端面のうち、一方の端面である先端面６ａ（図４参照）には、一対の爪部７が複数位置している。一対の爪部７は、先端面６ａから軸線方向に突出している。一対の爪部７は、周方向一側の爪部７ａと周方向他側の爪部７ｂとを有している。周方向一側の爪部７ａは、先端に向かうにつれて周方向他側に向かう、周方向他側の爪部７ｂは、先端に向かうにつれて周方向一側に向かう。複数の一対の爪部７は、周方向に沿って一定の間隔で位置している。よって、一対の爪部７と一対の爪部７との間は、基部６の先端面６ａを構成している。

保持器５は、複数の一対の爪部７と複数の一対の爪部７の間の基部６によってボール４を保持する複数のポケット部８を構成している。基部６は、一対の爪部７の間にポケット部の一部を構成する凹部を有している。基部６の凹部は、径方向に見て半円状の凹みである。一対の爪部７は、基部６の凹部の周方向両端部から軸線方向に延びている。ポケット部８は、基部６の凹部と一対の爪部７において互いに対向する側面とから構成される内周面によってボール４を保持する。ポケット部８は、内周面にボール４に接触する凹んだ曲面である第１球面８ａ、第２球面８ｂ、第３球面８ｃ及び第４球面８ｄを有している。複数のポケット部８は、一対の爪部７によってボール４に対する軸線方向の移動及び周方向の移動を抑制している。

第１球面８ａは、一対の爪部７における周方向一側の爪部７ａの周方向他側の側面に位置する曲面である。第１球面８ａは、曲率中心Ｃａ、曲率半径Ｄａの球面の一部である。第２球面８ｂは、一対の爪部７の間の基部６における凹部の周方向一側の側面に位置する曲面である。第２球面８ｂは、曲率中心Ｃｂ、曲率半径Ｄｂの球面の一部である。第２球面８ｂの爪部７側端は、第１球面８ａの基部６側端に接続している。第３球面８ｃは、一対の爪部７の間の基部６における周方向他側の側面に位置する曲面である。第３球面８ｃは、曲率中心Ｃｃ、曲率半径Ｄｃの球面の一部である。第３球面８ｃの基部６側端は、第２球面８ｂの基部６側端に接続している。第４球面８ｄは、一対の爪部７における周方向他側の側面に位置する爪部７ａの周方向一側の曲面である。第４球面８ｄは、曲率中心Ｃｄ、曲率半径Ｄｄの球面の一部である。第４球面８ｄの基部６側端は、第３球面８ｃの爪部７側端に接続している。

本実施形態において、ポケット部８は、軸線方向において爪部７側に位置する曲面として第１球面８ａと第４球面８ｄとを有している。ポケット部８は、軸線方向に見て基部６側に位置する曲面として、第２球面８ｂと第３球面８ｃとを有している。また、ポケット部８の周方向一側の側面には、第１球面８ａと第２球面８ｂとが軸線方向に隣り合って位置している。ポケット部８の周方向他側の側面には、第３球面８ｃと第４球面８ｄとが軸線方向に隣り合って位置している。よって、ポケット部８内のボール４は、周方向一側に転動する際、ポケット部８の周方向一側の側面に軸線方向に隣り合って位置する第１球面８ａと第２球面８ｂとに接触する。また、ポケット部８内のボール４は、周方向他側に転動する際、ポケット部８の周方向他側の側面に軸線方向に隣り合って位置する第３球面８ｃと第４球面８ｄとに接触する。

第１球面８ａの曲率中心Ｃａ、第２球面８ｂの曲率中心Ｃｂ、第３球面８ｃの曲率中心Ｃｃ及び第４球面８ｄの曲率中心Ｃｄは、全て異なる位置である。よって、第１球面８ａと第２球面８ｂとのそれぞれの境界の接続部分には、第１接続線Ｊ１が構成される。第２球面８ｂと第３球面８ｃとのそれぞれの境界の接続部分には、第２接続線Ｊ２が構成される。第３球面８ｃと第４球面８ｄとのそれぞれの境界の接続部分には、第３接続線Ｊ３が構成される。また、第１球面８ａの曲率半径Ｄａ、第２球面８ｂの曲率半径Ｄｂ、第３球面８ｃの曲率半径Ｄｃ及び第４球面８ｄの曲率半径Ｄｄは、全てボール４の曲率半径Ｄよりも大きい。よって、第１球面８ａ、第２球面８ｂ、第３球面８ｃ及び第４球面８ｄは、ボール４の外表面の曲面と一致しない。つまり、第１球面８ａ、第２球面８ｂ、第３球面８ｃ及び第４球面８ｄは、各曲面においてボール４の外表面と点接触する。

次に、図５と図６とを用いて、転がり軸受１が周方向一側に回転している場合におけるボール４と保持器５との状態を説明する。図５は、転がり軸受１が周方向一側に回転した場合においてボール４を保持する保持器５の径方向厚みの略中央での断面図である。図６は、図５におけるＢ部分の拡大図である。図７は、転がり軸受１における保持器５の別実施形態での保持器５の径方向厚みの略中央での断面図である。

転がり軸受１は、外輪２または内輪３の軸線を回転軸として、外輪２または内輪３のいずれか一方が他方に対して周方向一側に回転するものとする（図１参照）。複数のボール４は、外輪２または内輪３の周方向一側への回転により、外輪軌道面２ａ上または内輪軌道面３ａ上を周方向一側に転動する。なお、転がり軸受１が周方向他側に回転している場合におけるボール４と保持器５との状態についての説明は、転がり軸受１が周方向一側に回転している場合と略同一であるため省略する。

図５と図６とに示すように、保持器５のポケット部８内に収容されているボール４は、ポケット部８内において周方向一側に転動する。ポケット部８内で自転するボール４の周速は、ボール４の中心Ｃを通過し、且つボール４の自転軸Ｒに垂直な線とボール４の外表面との交点がボール４の外表面上を通過する軌道Ｔにおいて最大になる。通常、ボールの自転軸Ｒは、保持器５の軸線に対して略平行である。状況により、ボール４の自転軸Ｒは、保持器５の軸線に対して第１自転軸角θ１だけ傾くことがある。その場合、ボール４の周速が最大になる軌道Ｔは、軸線に垂直な方向に対して第１自転軸角θ１だけ傾いている。

周方向一側に転動した際、ボール４は、ポケット部８の周方向一側に位置し、軸線方向に隣り合う第１球面８ａと第２球面８ｂとに接触する。保持器５は、ポケット部８内において第１球面８ａ上の第１接触点Ｐ１と第２球面８ｂ上の第２接触点Ｐ２との２か所がボール４の外表面に接触する。第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２との軸線方向の間隔である軸線方向長さＬ１は、第１球面８ａの曲率中心Ｃａ及び曲率半径Ｄａと第２球面８ｂの曲率中心Ｃｂ及び曲率半径Ｄｂとによってボール４の直径に対して２０パーセントよりも大きく４０パーセント未満になるように調整されている(図４参照)。軸線方向長さＬ１は、ボール４が爪部７に乗り上げないようにボール４の直径に対して４０パーセントの長さである最大間隔Ｌ２未満に設定されている。

また、外輪２及び内輪３が停止している際、ボール４の外表面は、隣り合う曲面である第２球面８ｂと第３球面８ｃとに接触している。外輪２及び内輪３が周方向一側に転動した際の第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２との軸線方向長さＬ１は、第２球面８ｂにおけるボール４の接触点と第３球面８ｃにおけるボール４の接触点との周方向の間隔である周方向長さＬ３よりも長い。周方向長さＬ３を軸線方向長さＬ１よりも短くすることで、軸線方向長さＬ１をより長くすることができる。これにより、接触点でのボール４の周速がより抑制される。更に、ボール４が転動する際の接触点間における保持器５とボール４との隙間Ｇが大きくなるので回転時に潤滑剤が接触点の周囲から掻き出されない。これにより、高速回転時において保持器５に加わるボール４からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

軌道Ｔが第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２との間に位置する場合、第１接触点Ｐ１または第２接触点Ｐ２におけるボール４の周速は、最大周速よりも小さくなる。軌道Ｔは、ボール４の自転軸Ｒが第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２との間に位置する。よって、第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２には、軌道Ｔが重ならない。また、第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２との軸線方向長さＬ１がボール４の直径に対して４０パーセント未満である最大間隔Ｌ２未満の場合、ボール４は、保持器５の一対の爪部７に乗り上げない。

よって、ポケット部８は、第１球面８ａの曲率中心Ｃａ及び曲率半径Ｄａと第２球面８ｂの曲率中心Ｃｂ及び曲率半径Ｄｂとの調整によって第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２との軸線方向長さＬ１がボール４の直径に対して２０パーセントよりも大きく４０パーセント未満になるように設定することで第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２とにおける転動体の周速が抑制される。第３球面８ｃにおける図示しない第３接触点Ｐ３と第４球面８ｄにおける図示しない第４接触点Ｐ４との軸線方向長さについても同様である。

また、ポケット部８は、ボール４を支持している第１接触点Ｐ１と第２接触点Ｐ２とのそれぞれの境界に沿う第１接続線Ｊ１が位置している。ボール４と第１接続線Ｊ１との間には、隙間Ｇが生じている。ボール４と第１接続線Ｊ１との隙間Ｇには、グリースまたは潤滑油が保持される。よって、ポケット部８は、ボール４が高速回転してもボール４と第１接続線Ｊ１との隙間Ｇからグリースまたは潤滑油が掻き出されない。これにより、高速回転時において保持器５に加わるボール４からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

なお、図７に示すように、保持器５は、第１球面８ａと第２球面８ｂとのそれぞれの境界の接続部分、第２球面８ｂと第３球面８ｃとのそれぞれの境界の接続部分及び第３球面８ｃと第４球面８ｄとのそれぞれの境界の接続部分に溝８ｅをそれぞれ設けてもよい。保持器５は、各溝８ｅにグリースが保持される。よって、ポケット部８は、ボール４が高速回転しても第１球面８ａ及び第２球面８ｂよりも凹んだ溝８ｅからグリースが掻き出されない。これにより、高速回転時において潤滑性を維持することができる。

（実施形態２）
以下に、図８と図９とを用いて、本発明に係る転がり軸受の例示的な実施形態２である転がり軸受１Ａについて説明する。図８は、転がり軸受１Ａにおけるボール４を保持する保持器５Ａの部分斜視図である。図９は、図８におけるＣ矢視断面図である。以下の説明において、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。

図８と図９とに示すように、転がり軸受１Ａは、保持器５Ａを有する。保持器５Ａは、基部６、複数の一対の爪部７及びポケット部８Ａを有する。ポケット部８Ａは、一対の爪部７において互いに対向する側面と、一対の爪部７の間に位置する基部６の凹部とにボール４を保持するための凹んだ曲面である第１球面８Ａａ、第２球面８Ａｂ、第３球面８Ａｃ及び第４球面８Ａｄを有している。

第１球面８Ａａは、一対の爪部７における周方向一側の爪部７ａの周方向他側の側面に位置する曲面である。第２球面８Ａｂは、一対の爪部７の間の基部６における凹部の周方向一側の側面に位置する曲面である。第２球面８Ａｂの爪部７側端は、第１球面８Ａａの基部６側端に接続している。第３球面８Ａｃは、一対の爪部７の間の基部６における凹部の周方向他側の側面に位置する曲面である。第３球面８Ａｃの基部６側端は、第２球面８Ａｂの基部６側端に接続している。第４球面８Ａｄは、一対の爪部７における周方向他側の爪部７ａの周方向一側の側面に位置する曲面である。第４球面８Ａｄの基部６側端は、第３球面８Ａｃの爪部７側端に接続している。第１球面８Ａａと第２球面８Ａｂとのそれぞれの境界の接続部分には、第１接続線ＪＡ１が構成される。第２球面８Ａｂと第３球面８Ａｃとのそれぞれの境界の接続部分には、第２接続線ＪＡ２が構成される。第３球面８Ａｃと第４球面８Ａｄとのそれぞれの境界の接続部分には、第３接続線ＪＡ３が構成される。

転がり軸受１において、ボール４に予圧が加わっている場合、ボール４の自転軸Ｒは、第２自転軸角θ２として軸線方向断面視において軸線の垂線に対して1度から最大３０度傾く。ポケット部８Ａは、第１接続線ＪＡ１がボール４の自転軸Ｒに沿うように第１球面８Ａａと第２球面８Ａｂとを有している。第１接続線ＪＡ１は、第２自転軸角θ２の自転軸Ｒに沿うように径方向外方に向かうにつれて爪部７の先端に近づく方向に延びている。第３接続線ＪＡ３についても同様である。つまり、ポケット部８Ａは、ボール４の自転軸Ｒを挟んだ両側にそれぞれ曲率中心または曲率半径が異なる第１球面８Ａａと第２球面８Ａｂとが軸線方向に隣り合って位置している。よって、保持器５Ａは、ボール４が周方向一側に転動する際、ボール４の自転軸Ｒが傾いていても自転軸Ｒを軸方向に挟んで隣り合う第１球面８Ａａと第２球面８Ａｂとにボール４がそれぞれ接触する。保持器５Ａには、ボール４からの力が第１球面８Ａａと第２球面８Ａｂとの接触点に分散して加わる。これにより、高速回転時において保持器５Ａに加わるボール４からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

（実施形態３）
以下に、図１０と図１１とを用いて、本発明に係る転がり軸受の例示的な実施形態３である転がり軸受１Ｂについて説明する。図１０は、転がり軸受１Ｂにおけるボール４を保持する保持器５Ｂの部分斜視図である。図１１は、転がり軸受１Ｂにおけるボール４を保持する保持器５Ｂの爪部７の部分平断面面図である。

図１０と図１１とに示すように、転がり軸受１Ｂは、保持器５Ｂを有する。保持器５Ｂは、基部６、複数の一対の爪部７及びポケット部８Ｂを有する。ポケット部８Ｂは、一対の爪部７において互いに対向する側面と、一対の爪部７の間に位置する基部６の凹部とにボール４を保持するための凹んだ曲面である第１球面８Ｂａ、第２球面８Ｂｂ、第３球面８Ｂｃ、第４球面８Ｂｄ、第５球面８Ｂｅ、第６球面８Ｂｆ、第７球面８Ｂｇ、第８球面８Ｂｈを有している。

第１球面８Ｂａは、一対の爪部７における周方向一側の爪部７ａの周方向他側であって径方向外方の側面に位置する曲面である。第２球面８Ｂｂは、一対の爪部７の間の基部６における凹部の周方向一側であって径方向外方の側面に位置する曲面である。第３球面８Ｂｃは、一対の爪部７の間の基部６における凹部の周方向他側であって径方向外方の側面に位置する曲面である。第４球面８Ｂｄは、一対の爪部７における周方向他側の爪部７ａの周方向一側であって径方向外方の側面に位置する曲面である。

第５球面８Ｂｅは、一対の爪部７における周方向一側の爪部７ａの周方向他側であって径方向内方の側面に位置する曲面である。第６球面８Ｂｆは、一対の爪部７の間の基部６における凹部の周方向一側であって径方向内方の側面に位置する曲面である。第７球面８Ｂｇは、一対の爪部７の間の基部６における凹部の周方向他側であって径方向内方の側面に位置する曲面である。第８球面８Ｂｈは、一対の爪部７における周方向他側の爪部７ａの周方向一側であって径方向内方の側面に位置する曲面である。

第１球面８Ｂａと第５球面８Ｂｅとは、周方向一側の爪部７ａに径方向に並んで位置している。第２球面８Ｂｂと第６球面８Ｂｆとは、基部６における周方向一側に径方向に並んで位置している。第３球面８Ｂｃと第７球面８Ｂｇとは、基部６における周方向他側に径方向に並んで位置している。第４球面８Ｂｄと第８球面８Ｂｈとは、周方向他側の爪部７ｂに径方向に並んで位置している。

外輪２または内輪３の周方向一側への回転によりポケット部８Ｂ内において周方向一側に転動したボール４は、ポケット部８の周方向一側の爪部７ａに位置する第１球面８Ｂａと第５球面８Ｂｅ及び基部６における周方向一側に位置する第２球面８Ｂｂと第６球面８Ｂｆに接触する。保持器５は、ポケット部８内において第１球面８Ｂａ上の第１接触点Ｐ１、第２球面８Ｂｂ上の第２接触点Ｐ２、第５球面８Ｂｅ上の第３接触点Ｐ３及び第６球面８Ｂｆ上の第４接触点Ｐ４の４か所がボール４の外表面に接触することで、ボール４に対するポケット部８Ｂの位置が定まる。

このように構成することで、保持器５Ｂは、爪部７側の第１球面８Ｂａ上の第１接触点Ｐ１と基部６側の第２球面８Ｂｂ上の第２接触点Ｐ２とのように軸線方向に並ぶ複数の接触点だけでなく、径方向に並ぶ第１球面８Ｂａ上の第１接触点Ｐ１と第５球面８Ｂｅ上の第３接触点Ｐ３とによってボール４を支持する。よって、保持器５Ｂには、軸線方向の複数の接触点と径方向の複数の接触点とにボール４からの力が分散して加わる。また、保持器５は、隣り合う曲面同士の接続線の増加に伴い、ボール４と接続線との間に保持されるグリースが増加する。これにより、高速回転時において保持器５に加わるボール４からの負荷を低減し、且つ潤滑性を維持することができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、転がり軸受１、１Ａ、１Ｂは、深溝玉軸受として構成されている。しかしながら、転がり軸受は、外輪軌道面と内輪軌道面とに収容された複数のボールを保持器で保持する冠型の転がり軸受であればよい。転がり軸受は、例えば、アンギュラ玉軸受、車輪用軸受装置でもよい。

上述の実施形態では、転がり軸受１、１Ａの保持器５、５Ａは、ポケット部８、８Ａ内に４つの球面を有している。また、転がり軸受１Ｂの保持器５Ｂは、ポケット部８Ｂ内に８つの球面を有している。しかしながら、転がり軸受の保持器は、球面または曲面の数を実施形態に限定するものではない。転がり軸受の保持器は、転動体が周方向に転動する際、前記転動体が接触する隣り合う球面または曲面を有する構成であればよい。

上述の実施形態では、保持器５、５Ａ、５Ｂは、樹脂によって構成されている。保持器を構成する樹脂は、ガラス転移温度が１２０度以上の合成樹脂であることが望ましい。これにより、保持器は、回転時の昇温による軟化が抑制される。よって、転がり軸受は、昇温時に遠心力によって保持器に弾性変形が生じても転動体と保持器との干渉を抑制することができる。

上述の実施形態では、保持器５、５Ａ、５Ｂは、樹脂によって構成されている。保持器は、射出成型によって形成されてもよい。この場合、保持器は、ウェルド部が基部に位置するように射出成形されることが望ましい。保持器は、爪部に比べて強度が高い基部にウェルド部が位置するので、ウェルド部による爪部の強度低下を抑制することができる。

上述の実施形態では、保持器５、５Ａ、５Ｂのポケット部８、８Ａ、８Ｂは、複数の曲率中心の位置または曲率半径のうち少なくとも一つが異なる球面によってボール４を保持している。しかしながら、ポケット部は、球面、円筒面及び楕円面のうち少なくとも一つを含む複数の曲面を有し、前記複数の球面によって転動体を保持する構成でもよい。ポケット部は、例えば、一対の爪部が円筒面からなる曲面を有し、基部が球面からなる曲面を有していてもよい。このように構成することで、保持器は、転がり軸受の予圧の有無、回転速度、運転環境、運転状態、転がり軸受の構造に応じた適切なポケット部の形状を有することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１、１Ａ、１Ｂ 転がり軸受
２ 外輪
２ａ 外輪軌道面
３ 内輪
３ａ 内輪軌道面
４ ボール
５、５Ａ、５ｂ 保持器
６ 基部
６ａ 先端面
６ｂ 基端面
７ 一対の爪部
８、８Ａ、８Ｂ ポケット部
８ａ、８Ａａ、８Ｂａ 第１球面
８ｂ、８Ａｂ、８Ｂｂ 第２球面
８ｃ、８Ａｃ、８Ｂｃ 第３球面
８ｄ、８Ａｄ、８Ｂｄ 第４球面
Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄ 曲率中心
Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ 曲率半径

Claims (8)

1. 内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記外輪の内方に位置し、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
   前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、
   円環状の基部の軸線方向端面に円周方向に所定の間隔で突出する一対の爪部及び前記一対の爪部間に設けられた半円状の凹部から構成されるポケット部を備える保持器と、を有する、転がり軸受であって、
   前記保持器のポケット部は、
   前記転動体が接触する隣り合う複数の曲面を内周面に有し、前記隣り合う複数の曲面のそれぞれの曲率中心位置及び曲率半径のうち少なくとも一つが異なり、前記隣り合う複数の曲面における前記転動体との接触点の前記軸線方向の間隔が前記転動体の直径に対して２６２０パーセント以上４０パーセント未満である、
   転がり軸受。
2. 請求項１に記載の転がり軸受において、
   前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記隣り合う複数の曲面における前記転動体との接触点の前記軸線方向の間隔が前記転動体の直径に対して２０パーセント以上４０パーセント未満である、
   転がり軸受。
3. 請求項１または請求項２に記載の転がり軸受において、
   前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面における前記転動体との接触点の前記軸線方向の間隔は、前記外輪及び前記内輪が停止している際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面における前記転動体との接触点の間隔であって、前記基部の周方向の間隔よりも広い、
   転がり軸受。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の転がり軸受において、
   前記曲面は、球面、円筒面及び楕円面のうち少なくとも一つを含む、
   転がり軸受。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の転がり軸受において、
   前記ポケット部は、
   前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面が前記軸線方向に隣り合って位置する、
   転がり軸受。
6. 請求項５に記載の転がり軸受において、
   前記ポケット部は、
   前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面の境界の接続線が径方向外方に向かうにつれて前記爪部の先端に近づく方向に延び、且つ前記軸線に垂直な平面に対して１度以上３０度以下の角度を有する、
   転がり軸受。
7. 請求項５に記載の転がり軸受において、
   前記ポケット部は、
   前記外輪または前記内輪が周方向に回転する際に前記転動体が接触する前記隣り合う複数の曲面が径方向に隣り合って位置する、
   転がり軸受。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の転がり軸受において、
   前記ポケット部は、
   前記隣り合う複数の曲面の境界に沿って延びる溝を有する、
   転がり軸受。

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