JP3035766B2 - 玉軸受用保持器および玉軸受 - Google Patents
玉軸受用保持器および玉軸受Info
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Description
や電磁クラッチなどの自動車部品、ハードディスクやフ
ァンモータや掃除機などの電気部品に使用される玉軸受
に用いられる保持器およびこの保持器を用いた玉軸受に
関する。
ックや金属からなる冠形、波形またはもみ抜き形のもの
が用いられている。このような保持器は、ボールと相似
形状でかつボールの曲率半径よりも若干大きな曲率半径
を有する凹球面状ポケット面を持った複数のポケットを
備えている。
保持器では、玉軸受の寿命を向上させるために高粘度潤
滑剤を使用した場合や、高速回転用の玉軸受に用いた場
合に、玉軸受の回転時に異音が発生するという問題があ
った。
原因を突き止めるために、種々実験、研究を重ねた結
果、次の理由により上記異音が発生することが判明し
た。すなわち、玉軸受の回転輪が固定輪に対して回転し
た場合、ボールと保持器のポケット面とは滑り接触する
ことになるが、図24に示すように、回転輪(42)の回転
方向前側の部分において、自転しながら公転するボール
(40)の表面がポケット面(41)を押してボール(40)の表面
とポケット面(41)との間隔(C) は回転輪(42)側から固定
輪(43)側にかけてほぼ一定となる。そして、この間隔
(C) が一定の間隔よりも小さくなると、高粘度潤滑剤を
使用した場合や、高速回転時には、ボール(40)とポケッ
ト面(41)との間に存在する潤滑剤の粘性抵抗が大きくな
って、滑り接触に対する抵抗力が増大し、異音が発生す
ることが判明した。
抵抗力が大きくなることにより玉軸受の高トルク化につ
ながるという問題もあった。さらに、滑り接触に対する
抵抗力が大きくなることに起因して潤滑剤が高温にな
り、潤滑剤の寿命が低下するという問題もあった。
軸受用保持器およびこの保持器を用いた玉軸受を提供す
ることにある。
保持器は、ボールと相似形状の凹球面状ポケット面を有
する複数のポケットを備えている玉軸受用保持器であっ
て、すべてのポケットのうちの少なくとも1つのポケッ
トのポケット面における内外周の縁部のうちいずれかの
縁部に、ポケット内方に突出した突起が形成されている
ものである。
ケットの最奥部に1つの突起が形成されていることがあ
る。
き形であって、ポケットの軸方向の一端部に1つの突起
が形成されていることがある。
中心を通りかつ軸線と平行な平面を挟んで両側部分にそ
れぞれ1つずつの突起が形成されていることがある。
に、保持器によって円周等配に保持される複数のボール
が配設された玉軸受において、保持器がボールと相似形
状の凹球面状ポケット面を有する複数のポケットを備え
ており、すべてのポケットのうちの少なくとも1つのポ
ケットのポケット面における内外軌道輪のうちの固定輪
側の縁部に、ポケット内方に突出した突起が形成されて
いるものである。
うちの少なくとも1つのポケットのポケット面における
内外周の縁部のうちいずれかの縁部に、ポケット内方に
突出した突起が形成されていると、上記突起が形成され
ている周縁部側に固定輪がくるように、この保持器を用
いて玉軸受を組立てれば、この玉軸受の回転輪が固定輪
に対して回転した場合、回転輪の回転方向前側の部分に
おいて、ポケット面の回転輪側の縁部がボールに接触す
るとともに、ポケット面とボールとの間の隙間は回転輪
側から固定輪側に向かって徐々に大きくなる。したがっ
て、ポケットの外部においてボールに付着していた潤滑
剤は、回転輪の回転方向前側の部分において、ポケット
面の回転輪側の縁部によりその一部がかき落とされ、さ
らに上記隙間内に入り込んだ潤滑剤はこの隙間を速やか
に通過して固定輪側に出ていく。その結果、ボールの表
面とポケット面との間隔が回転輪側から固定輪側にかけ
てほぼ一定となりかつ両者間に潤滑剤が存在している従
来のものに比べて、ボールがポケット面に対して潤滑剤
を介して滑り接触するときの抵抗力が小さくなる。
の最奥部に1つの突起が形成されていると、この1つの
突起によって、回転輪がいずれの方向に回転した場合に
も異音の発生を防止できる。ポケットの最奥部からずれ
た場所に突起が形成されていると、回転輪がいずれか一
方向へ回転した場合にだけしか異音の発生を防止するこ
とはできない。
あって、ポケットの軸方向の一端部に1つの突起が形成
されていると、この1つの突起によって、回転輪がいず
れの方向に回転した場合にも異音の発生を防止できる。
軸方向の一端部からずれた場所に突起が形成されている
と、回転輪がいずれか一方向へ回転した場合にだけしか
異音の発生を防止することはできない。
を通りかつ軸線と平行な平面を挟んで両側部分にそれぞ
れ1つずつの突起が形成されていると、これらの突起に
よって、回転輪がいずれの方向に回転した場合にも異音
の発生を防止できる。
状の凹球面状ポケット面を有する複数のポケットを備え
ており、すべてのポケットのうちの少なくとも1つのポ
ケットのポケット面における内外軌道輪のうちの固定輪
側の縁部に、ポケット内方に突出した突起が形成されて
いると、内外軌道輪のうちの回転輪が固定輪に対して回
転した場合、回転輪の回転方向前側の部分において、ポ
ケット面の回転輪側の縁部がボールに接触するととも
に、ポケット面とボールとの間の隙間は回転輪側から固
定輪側に向かって徐々に大きくなる。したがって、ポケ
ットの外部においてボールに付着していた潤滑剤は、回
転輪の回転方向前側の部分において、ポケット面の回転
輪側の縁部によりその一部がかき落とされ、さらに上記
隙間内に入り込んだ潤滑剤はこの隙間を速やかに通過し
て固定輪側に出ていく。その結果、ボールの表面とポケ
ット面との間隔が回転輪側から固定輪側にかけてほぼ一
定となりかつ両者間に潤滑剤が存在している従来のもの
に比べて、ボールがポケット面に対して潤滑剤を介して
滑り接触するときの抵抗力が小さくなる。
説明する。なお、全図面を通じて同一物および同一部分
には同一符号を付す。
よる保持器は冠形であり、この発明による玉軸受は内輪
回転形である。
示し、図3〜図5はこの保持器を用いたこの発明による
玉軸受を示す。
は、固定輪である外輪(2) と、回転輪である内輪(3)
と、内外両輪(3)(2)間に配置された、たとえばナイロン
66などからなるプラスチック射出成形品製冠形保持器
(4) と、保持器(4) に保持されて、内外両輪(3)(2)間に
配置された複数のボール(5) とよりなる。
は、ボール(5) と相似形状でかつボール(5) の曲率半径
よりも若干大きな曲率半径を有する凹球面状ポケット面
(6)を持った複数のポケット(7) を備えている。すべて
のポケット(7) のうちの周方向に間隔をおいた複数のポ
ケット(7) のポケット面(6) における外輪(2) 側の縁部
の最奥部に、それぞれポケット(7) 内方に突出した1つ
の突起(8) が一体に形成されている。
外輪(2) 側を底辺とする三角形状であり、突起(8) の高
さは外輪(2) 側から内輪(3) 側に向かって徐々に低くな
っている。また、突起(8) の表面は円錐面状となってい
る。そして、ボール(5) が内外両輪(3)(2)の軌道みぞ(3
a)(2a)内に保持されているので、突起(8) の働きによっ
て、保持器(4) が、突起(8) のない場合(図3の2点鎖
線参照)に比べて軸方向にずれた状態(図3の実線参
照)となる。
に示すように、玉軸受(1) の使用時に内輪(3) が矢印X
で示す方向に回転すると、内輪(3) の回転方向前側(図
4左側)の部分において、すべてのポケット(7) のポケ
ット面(6) の内輪(3) 側の縁部がボール(5) に接触する
とともに、ポケット面(6) とボール(5) との隙間は内輪
(3) 側から外輪(2) 側に向かって徐々に大きくなる。し
たがって、ポケット(7) の外部においてボール(5) に付
着していた潤滑剤は、内輪(3) の回転方向前側の部分に
おいて、ポケット面(6) の内輪(3) 側の縁部によりその
一部がかき落とされ、さらに上記隙間内に入り込んだ潤
滑剤はこの隙間を速やかに通過して外輪(2) 側に出てい
く。その結果、ボール(5) がポケット面(6) に対して潤
滑剤を介して滑り接触するときの抵抗力が小さくなり、
異音の発生が防止される。また、滑り接触に対する抵抗
力が小さくなるので、玉軸受(1) の低トルク化が可能に
なる。さらに、滑り接触に対する抵抗力が小さくなるの
で、潤滑剤の高温化が防止され、その寿命がのびる。
たポケット(7) の位置および数は適宜変更可能である。
なお、1つのポケット(7) だけに1つの突起(8) が形成
されている場合、この突起(8) は摩耗しやすく、突起
(8) が摩耗すると異音発生防止効果がなくなるので、複
数のポケット(7) に突起(8) を形成しておくことが好ま
しい。
すべてのポケット(7) のうちの周方向に間隔をおいた複
数のポケット(7) のポケット面(6) における回転輪、す
なわち内輪(3) 側の縁部の最奥部に、それぞれポケット
(7) 内方に突出した1つの突起(50)が形成されている場
合の部分横断面図を示す。図6において、内輪(3) が矢
印Xで示す方向に回転すると、内輪(3) の回転方向前側
(図6左側)の部分において、すべてのポケット(7) の
ポケット面(6) の外輪(2) 側の縁部がボール(5) に接触
するとともに、ポケット面(6) とボール(5) との隙間は
外輪(2) 側から内輪(3) 側に向かって徐々に大きくな
る。したがって、ポケット(7) の外部においてボール
(5) に付着していた潤滑剤は、容易に上記隙間内に入り
込むが、ポケット(7) のポケット面(6) の外輪(2) 側の
縁部がボール(5) に接触しているために、潤滑剤が上記
隙間内に閉じ込められた状態となる。その結果、ボール
(5) がポケット面(6) に対して潤滑剤を介して滑り接触
するときの抵抗力が大きくなるとともに、保持器(4) が
剪断抵抗を受け易くなり、異音が発生する。
ズ6303の玉軸受を使用して行ったものである。な
お、突起(8) の高さは0.24mm、突起(8) の外輪
(2) 側の端部における周方向の幅(図2W参照)は1.
47mm、突起(8)の径方向の長さ(図2L参照)は
0.55mmとしておいた。そして、潤滑剤としてちょ
う度220〜250(25℃、60W)のいわゆる高粘
度グリースを使用し、1800rpmで内輪(3) を回転
させ、音響検査機により音響特性を調べた。その結果を
図7に示す。
体的実験例1と同様の玉軸受を使用し、同じ条件で音響
特性を調べた。その結果を図8に示す。
アル隙間+3μmとした形番6204の玉軸受を使用し
て行ったものである。なお、突起(8) の高さは0.27
mm、突起(8) の外輪(2) 側の端部における周方向の幅
(図2W参照)は1.60mm、突起(8) の径方向の長
さ(図2L参照)は0.60mmとしておいた。潤滑剤
としては、アルキルジフェニルエーテルからなる基油
(40℃の粘度98.0mm2 /s、100℃の粘度1
1.95mm2 /s)と、ジウレアからなる増ちょう剤
13.8wt%とよりなるグリースを使用した。そして、
内輪(3) を内輪駆動軸に取付けるとともに外輪(2) をフ
リーとし、さらに保持器(4)を回転しないように治具で
保持しておいて、モータにより回転トルク計を介して内
輪駆動軸を2000rpmで回転させた。このとき、内
輪(3) に加えられた回転力がボール(5) を自転させ、ボ
ールの公転力が保持器(4) のボールポケット面(6) を押
すことになるが、保持器(4) は回転しないように保持さ
れているので、ボール(5) は保持器(4) のポケット面
(6) を押しながらその位置で自転し、その回転力で外輪
(2) を回転させることになる。そこで、外輪(2) を駆動
させるのに要する仕事と、ボール(5) とポケット面(6)
との間の摩擦力に消費される仕事の合計を回転トルクと
して計測した。その結果を図9に示す。
(6) の状況を観察したところ、グリースの摺動模様が線
状となってついており、ボールがポケット内で点支持ま
たは線支持のような状態となってボールとポケット面と
の間に適度な隙間が存在していたことが分かる。
体的実験例2と同様の玉軸受を使用し、同じ条件で回転
トルクを計測した。その結果も図9に示す。
を観察したところ、グリースは少なくなっており、ボー
ルが広い面積でポケット面に面接触していたことが分か
る。
的実験例2と同様の玉軸受を使用し、同じ条件で回転ト
ルクを計測した。その結果を図10に示す。
体的実験例3と同様の玉軸受を使用し、同じ条件で回転
トルクを計測した。その結果も図10に示す。
的実験例2と同様の玉軸受を使用し、同じ条件で回転ト
ルクを計測した。その結果を図11に示す。
体的実験例4と同様の玉軸受を使用し、同じ条件で回転
トルクを計測した。その結果も図11に示す。
実験例2と同様にして内輪(3) を回転させ、各回転数に
おける回転トルクを計測した。その結果を表1および図
12に示す。
体的実験例5と同様の玉軸受を使用し、同じ条件で回転
トルクを計測した。その結果も表1および図12に示
す。
(rpm)を示す。
の発明による保持器は、たとえばナイロン66などから
なるプラスチック射出成形品製でかつ冠形である。ま
た、この実施例において、この発明による保持器は内輪
回転形の玉軸受に用いられるものである。
のすべてのポケット(7) のうちの周方向に間隔をおいた
複数のポケット(7) のポケット面(6) における外輪(2)
側の縁部のポケット(7) 開口側の両端部に、それぞれポ
ケット(7) 内方に突出した突起(11)が形成されている。
すなわち、ポケット面(6) の外輪(2) 側の縁部における
ポケット(7) の中心を通りかつ軸線と平行な平面を挟ん
で両側部分にそれぞれ1つずつの突起(11)が形成されて
いる。
合も、実施例1の保持器(4) を用いた玉軸受(1) の場合
と同様にして、異音の発生が防止される。
(11)がポケット(7) 開口側の両端部に形成されている場
合、保持器(10)を射出成形するさいの型抜きが若干困難
である。
たポケット(7) の位置および数は適宜変更可能である。
の発明による保持器は、たとえばナイロン66などから
なるプラスチック射出成形品製でかつ冠形である。ま
た、この実施例において、この発明による保持器は内輪
回転形の玉軸受に用いられるものである。
のすべてのポケット(7) のうちの周方向に間隔をおいた
複数のポケット(7) のポケット面(6) における外輪(2)
側の縁部の最奥部とポケット(7) 開口側の両端部との間
の部分にそれぞれポケット(7) 内方に突出した突起(16)
が形成されている。すなわち、ポケット面(6) の外輪
(2) 側の縁部におけるポケット(7) の中心を通りかつ軸
線と平行な平面を挟んで両側部分にそれぞれ1つずつの
突起(16)が形成されている。突起(16)の形状は実施例1
の場合と同じである。
合も、実施例1の保持器(4) を用いた玉軸受(4) の場合
と同様にして、異音の発生が防止される。
たポケット(7) の位置および数は適宜変更可能である。
明による保持器は、たとえばナイロン66などからなる
プラスチック射出成形品製でかつ冠形であり、この発明
による玉軸受は外輪回転形である。
を示し、図19はこの保持器を用いた玉軸受を示す。
(20)のすべてのポケット(7) のうちの周方向に間隔をお
いた複数のポケット(7) のポケット面(6) における内輪
(3)側の縁部の最奥部に、それぞれポケット(7) 内方に
突出した1つの突起(21)が一体に形成されている。突起
(21)はポケット(7) の開口側から見て内輪(3) 側を底辺
とする三角形状であり、突起(21)の高さは内輪(3) 側か
ら外輪(2) 側に向かって徐々に低くなっている。また、
突起(21)の表面は円錐面状となっている。そして、図示
は省略したが、実施例1の場合と同様に、ボール(5) が
内外両輪(3)(2)の軌道みぞ(3a)(2a)内に保持されている
ので、突起(21)の働きによって、保持器(20)が、突起(2
1)のない場合に比べて軸方向にずれた状態となる。
うに、玉軸受(22)の使用時に外輪(2) が矢印Yで示す方
向に回転すると、外輪(2) の回転方向前側(図19左
側)の部分において、すべてのポケット(7) のポケット
面(6) の外輪(2) 側の縁部がボール(5) に接触するとと
もに、ポケット面(6) とボール(5) との隙間は外輪(2)
側から内輪(3) 側に向かって徐々に大きくなる。したが
って、ポケット(7) の外部においてボール(5) に付着し
ていた潤滑剤は、外輪(2) の回転方向前側の部分におい
て、ポケット面(6) の外輪(2) 側の縁部によりその一部
がかき落とされ、さらに上記隙間内に入り込んだ潤滑剤
はこの隙間を速やかに通過して内輪(3) 側に出ていく。
その結果、ボール(5) がポケット面(6) に対して潤滑剤
を介して滑り接触するときの抵抗力が小さくなり、異音
の発生が防止される。
ット面(6) における内輪(3) 側の縁部の最奥部に形成さ
れているが、これに代えて、外輪回転形の玉軸受に用い
られる保持器の場合にも、ポケット面(6) における内輪
(3) 側の縁部のポケット(7)開口側の両端部や、ポケッ
ト面(6) における内輪(3) 側の縁部の最奥部とポケット
(7) 開口側の両端部との間の部分に形成されることもあ
る。
形成したポケット(7) の位置および数は適宜変更可能で
ある。なお、1つのポケット(7) だけに1つの突起(21)
が形成されている場合、この突起(21)は摩耗しやすく、
突起(21)が摩耗すると異音発生防止効果がなくなるの
で、複数のポケット(7) に突起(21)を形成しておくこと
が好ましい。
の発明による保持器は、たとえばナイロン66などから
なるプラスチック射出成形品製でかつもみ抜き形であ
る。また、この実施例において、この発明による保持器
は内輪回転形のアンギュラ玉軸受に用いられるものであ
る。
は、ボール(5) と相似形状でかつボール(5) の曲率半径
よりも若干大きな曲率半径を有する凹球面状ポケット面
(27)を持った複数のポケット(26)を備えている。保持器
(25)のすべてのポケット(26)のうちの周方向に間隔をお
いた複数のポケット(26)のポケット面(27)における外輪
(2) 側の縁部の軸方向の一端部に、それぞれポケット(2
6)内方に突出した1つの突起(28)が形成されている。突
起(28)の形状は実施例1の場合と同じである。
合も、実施例1の保持器(4) を用いた玉軸受(1) の場合
と同様にして、異音の発生が防止される。
ト(26)の中心を通りかつ軸線と平行な平面を挟んで両側
部分にそれぞれ1つずつの突起が形成されることがあ
る。
たポケット(26)の位置および数は適宜変更可能である。
なお、1つのポケット(26)だけに1つの突起(28)が形成
されている場合、この突起(28)は摩耗しやすく、突起(2
8)が摩耗すると異音発生防止効果がなくなるので、複数
のポケット(26)に突起(28)を形成しておくことが好まし
い。
形保持器(25)は内輪回転形の玉軸受に用いられるもので
あるが、もみ抜き形保持器を外輪回転形の玉軸受に用い
る場合には、ポケット面(27)における内輪(3) 側の縁部
に突起が形成される。
の発明による保持器は、たとえばSPB鋼やSPC鋼な
どからなる金属プレス成形品製でかつ波形である。ま
た、この実施例において、この発明による保持器は内輪
回転形の玉軸受に用いられるものである。
は、ボール(5) と相似形状でかつボール(5) の曲率半径
よりも若干大きな曲率半径を有する凹球面状ポケット面
(32)を持った複数のポケット(31)を備えている。保持器
(30)のすべてのポケット(31)のうちの周方向に間隔をお
いた複数のポケット(31)のポケット面(32)における外輪
(2) 側の縁部の軸方向の一端部に、それぞれポケット(3
1)内方に突出した1つの突起(33)が形成されている。突
起(33)の形状は実施例1の場合と同じである。
合も、実施例1の保持器(4) を用いた玉軸受(1) の場合
と同様にして、異音の発生が防止される。
の中心を通りかつ軸線と平行な平面を挟んで両側部分に
それぞれ1つずつの突起が形成されていることがある。
たポケット(31)の位置および数は適宜変更可能である。
器(30)は内輪回転形の玉軸受に用いられるものである
が、波形保持器を外輪回転形の玉軸受に用いる場合に
は、ポケット面(32)における内輪(3) 側の縁部に突起が
形成される。
によれば、上述のように、ボールがポケット面に対して
滑り接触するときの抵抗力が小さくなるので、異音の発
生が防止される。また、滑り接触に対する抵抗力が小さ
くなるので、玉軸受の低トルク化が可能になる。さら
に、滑り接触に対する抵抗力が小さくなるので、潤滑剤
の高温化が防止され、潤滑剤の寿命がのびる。
である。
受の部分縦断面図である。
受の部分横断面図である。
ている保持器を用いた玉軸受の部分横断面図である。
った具体的実験例1の結果を示すグラフである。
すグラフである。
示すグラフである。
示すグラフである。
示すグラフである。
図である。
図である。
図である。
軸受の部分横断面図である。
切欠き斜視図である。
図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ボールと相似形状の凹球面状ポケット面
を有する複数のポケットを備えている玉軸受用保持器で
あって、 すべてのポケットのうちの少なくとも1つのポケットの
ポケット面における内外周の縁部のうちいずれかの縁部
に、ポケット内方に突出した突起が形成されている玉軸
受用保持器。 - 【請求項2】 冠形であって、ポケットの最奥部に1つ
の突起が形成されている請求項1記載の玉軸受用保持
器。 - 【請求項3】 波形またはもみ抜き形であって、ポケッ
トの軸方向の一端部に1つの突起が形成されている請求
項1記載の玉軸受用保持器。 - 【請求項4】 ポケットの中心を通りかつ軸線と平行な
平面を挟んで両側部分にそれぞれ1つずつの突起が形成
されている請求項1記載の玉軸受用保持器。 - 【請求項5】 内外軌道輪間に、保持器によって円周等
配に保持される複数のボールが配設された玉軸受におい
て、 保持器がボールと相似形状の凹球面状ポケット面を有す
る複数のポケットを備えており、すべてのポケットのう
ちの少なくとも1つのポケットのポケット面における内
外軌道輪のうちの固定輪側の縁部に、ポケット内方に突
出した突起が形成されている玉軸受。
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