WO2013081076A1 - 保持器および転がり軸受 - Google Patents

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WO2013081076A1
WO2013081076A1 PCT/JP2012/080993 JP2012080993W WO2013081076A1 WO 2013081076 A1 WO2013081076 A1 WO 2013081076A1 JP 2012080993 W JP2012080993 W JP 2012080993W WO 2013081076 A1 WO2013081076 A1 WO 2013081076A1
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WO
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cage
pocket
pockets
rolling element
drive
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Application number
PCT/JP2012/080993
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English (en)
French (fr)
Inventor
健太 剱持
水上　敦司
美昭 勝野
Original Assignee
日本精工株式会社
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Publication date
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Priority to EP12853848.5A priority patent/EP2787229B1/en
Priority to US14/131,820 priority patent/US8985859B2/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/3887—Details of individual pockets, e.g. shape or ball retaining means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/467—Details of individual pockets, e.g. shape or roller retaining means
    • F16C33/4676—Details of individual pockets, e.g. shape or roller retaining means of the stays separating adjacent cage pockets, e.g. guide means for the bearing-surface of the rollers
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/46—Gap sizes or clearances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Definitions

  • the present invention relates to a cage used for precision bearings that require high accuracy at high load and high speed rotation, and in particular, cages used for machine tool spindles, ball screw support bearings, railways, aviation and general industrial machines.
  • the present invention relates to a low-noise cage and a rolling bearing.
  • the cage retains the rolling elements by providing a gap between the rolling elements so that the rolling elements that rotate by the rotation of the inner ring and the outer ring do not contact each other.
  • the cage moves three-dimensionally within a range allowed by a gap provided between the inner ring and the outer ring.
  • Rolling bearings that are ideally formed with no difference between the inclination of the inner and outer rings and the diameter of the rolling elements have the characteristics that the rotation is stable and the rolling elements are evenly distributed.
  • precision bearings used for machine tool spindles and the like have high bearing component accuracy and good accuracy for assembly into the machine, so that the rolling elements are likely to be evenly distributed during operation.
  • the rolling elements are required to be evenly distributed so that the bearings can be stably operated when the eccentric load applied to the rolling bearings fluctuates, and the pockets of the cage are basically provided in an equal arrangement.
  • the cage is rotated by receiving driving force from rolling elements that revolve due to the rotation of the inner and outer rings.
  • the cage includes a rolling element guide type cage whose rotation is regulated by a rolling element through a pocket of the cage and whose rotation is guided, and an inner ring via an inner diameter or an outer diameter of the cage.
  • a raceway guide type cage in which the movement in the radial direction is restricted by the outer diameter of the outer ring or the inner diameter of the outer ring and the rotation is guided.
  • FIGS. 8 (a) and 8 (b) are diagrams showing an example of a rolling bearing 82 using a conventional inner ring guide type cage.
  • 8A is a transverse sectional view of the rolling bearing 82
  • FIG. 8B is a longitudinal sectional view of the rolling bearing 82.
  • the inner diameter of the retainer 81 is controlled so that the radial movement is regulated by the inner ring 84 and the rotation is guided smoothly.
  • a small gap 85 is provided between the outer diameter of the inner ring 84 and the inner ring 84.
  • the outer ring guide type cage is similarly restricted in radial movement by the outer ring, and a minute gap is provided between the outer diameter of the cage and the inner diameter of the outer ring.
  • the rolling element guide type retainer is configured such that each of the pockets and the rolling elements stored in the pockets are controlled so that the radial movement is regulated by the rolling elements through the pockets and the rotation is smoothly guided. A minute gap is provided between them. At this time, the amount of restriction of the movement of the cage in the radial direction is determined by comprehensively considering a minute gap between the pocket and the rolling element, each pocket, the position of the rolling element in each pocket, and the like.
  • the rolling element guide type retainer has a plurality of pockets where the guide points are provided, whereas the raceway guide type retainer has one guide point having an inner diameter or an outer diameter. For this reason, since the bearing ring guide type cage can regulate the radial movement of the cage with higher accuracy, it does not easily cause large runout in the bearing, and requires high precision at high loads and high speeds. Often used in bearings.
  • the cage 81 Since the cage 81 has a gap between the pocket 83 and the rolling element 86, the cage 81 is restrained by the rolling element 86 when the cage 81 is ideally rotated and the rolling elements 86 are equally arranged. It will not be done. However, when the balance of the cage 81 is lost due to an external force such as gravity or friction and the rolling element 86 moves relative to the bearing 82, the cage 81 may rotate while swinging. Therefore, in order to suppress the shake of the cage 81, a technique for restraining the cage 81 with the rolling elements 86 being unevenly distributed has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 in order to restrain the cage, the center of one pocket is slightly shifted from the pitch circle connecting the centers of the other pockets, and the rolling elements are equalized in the pockets arranged at equal intervals in the circumferential direction. The phase of the revolving motion of the rolling elements is disturbed so as not to be arranged.
  • a rolling element guide cage has been proposed in which a regulation pocket portion in which the axial pocket gap is narrowed and a spherical rolling element guide pocket portion having a slightly larger curvature than the rolling element sphere are arranged.
  • Patent Document 2 contact between the rolling element ball and the inner and outer rings is avoided by providing an end on the spherical surface of the rolling element guide pocket, and the axial movement of the cage is regulated by the regulation pocket. Movement of the cage in the circumferential direction is restricted by the moving body guide pocket.
  • the pocket 83 of the conventional cage is formed in the same shape and size, and the rolling element 86 changes its movement depending on the driving conditions such as the rotational speeds of the inner ring 84 and the outer ring 87, so the rolling element 86 holds it.
  • the position of the pocket 83 that applies the driving force to the device 81 cannot be specified.
  • the rolling element 86 When the bearing rotates normally, the rolling element 86 called a racing sound generates a continuous sound rolling on the track. Unless it is clearly loud, this race sound is usually not recognized as an abnormal sound. However, when the cage swings, the cage and the rolling element, or the cage and the raceway collide, and intermittent collision noise is generated. This collision sound is called a cage sound, and is recognized as an irritating sound, which causes a problem in precision machine tools and the like that require high accuracy, low vibration, and low noise.
  • the cage since the cage does not receive a driving force from other than the sphere, it is only necessary to balance the driving force received from the sphere.
  • the rolling element guide pocket is formed in a spherical hole having a slightly larger curvature than the sphere, the distance between the sphere and the wall surface of the rolling element guide pocket is equal in all directions of the spherical hole. For this reason, since the ball may come into contact with the wall surface other than the circumferential direction of the rolling element guide type retainer and give an extra force in the radial direction or the axial direction, the movement of the retainer tends to become unstable.
  • the rolling element guide pocket portion is formed in a spherical surface having a slightly larger curvature than the sphere, the sphere is received by the surface when the sphere contacts the circumferential wall surface, so that the cage receives from the sphere.
  • the driving force is distributed in the radial direction and the axial direction.
  • the present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to preliminarily limit pockets that receive driving force from rolling elements, so that the driving force applied to the cage is always kept constant and held. This is to reduce the cage noise by suppressing the swing of the vessel.
  • cage The cage according to (1), characterized by being a raceway guide type.
  • the cage according to (1) or (2), wherein the rolling elements are balls.
  • the cage according to any one of (1) to (3), wherein the plurality of pockets have substantially the same volume.
  • An axial gap between the cage and the rolling element in at least three of the drive pockets arranged so that a phase interval from each other is less than 180 degrees is defined between the remaining pockets in the cage.
  • the axial clearance between the cage and the rolling element in at least three non-drive pockets arranged so that the phase interval from each other is less than 180 degrees is the remaining pocket in the cage.
  • the pocket for receiving the driving force from the rolling elements is limited, the driving force applied to the cage is constant, the swinging of the cage is suppressed, and the cage noise can be reduced.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the holder
  • (a) is a perspective view
  • (b) is a cross-sectional view
  • (c) is the cross-sectional view which expanded the principal part
  • (d) is main. It is a figure equivalent to the circumferential direction cross section which expanded the part.
  • (A)-(l) is a figure which shows the example of the shape of the pocket of the circumferential direction of the holder
  • 1st Embodiment is an example in case the drive pocket which drives a holder
  • the second embodiment is an example in which three pockets for driving the cage are randomly arranged.
  • the third embodiment is an example in which three drive pockets for driving the cage are arranged in a concentrated manner.
  • the fourth embodiment is an example in which three pockets for driving the cage are arranged at equal intervals.
  • 5th Embodiment is an example in case two pockets which drive a holder
  • the sixth embodiment is an example in which two pockets for driving the cage are arranged in a concentrated manner.
  • FIGS. 1A to 1D are views showing a cage according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a perspective view of a cage according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG.1 (b) is a cross-sectional view of the holder
  • FIG.1 (c) is the cross-sectional view which expanded the principal part of the holder
  • FIG.1 (d) is for demonstrating the method of control of the axial movement of a holder
  • the cage 11 of the present invention is a bearing ring guide type cage used for a rolling bearing.
  • the cage 11 is a plastic material (glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, etc.) such as phenol resin, nylon resin, polyether ether ketone resin (PEEK), polyphenylene sulfide resin (PPS), which are generally used as cage materials.
  • the material of the cage 11 is not limited to these, and any material that can be processed into a general cage shape may be used.
  • the opening width 16 on the inner ring side of the driving pocket 14 and the opening width 17 on the outer ring side are equal, and the opening width 18 on the inner ring side and the opening width 19 on the outer ring side of the non-driving pocket 15 are equal.
  • the wall surfaces of the drive pocket 14 and the non-drive pocket 15 are formed in a straight shape with respect to the direction perpendicular to the revolution direction of the rolling element 20.
  • the straight shape means a shape in which the wall surface of each pocket that the rolling element can contact during operation is parallel to a straight line connecting the rolling element center and the bearing center.
  • the clearance 22 between the rolling element 20 and the pocket in the circumferential direction of the driving pocket 14 is formed smaller than the clearance 23 between the rolling element 20 and the pocket in the circumferential direction of the non-driving pocket 15. . Therefore, the opening width 16 and the opening width 17 of the driving pocket 14 are smaller than the opening width 18 and the opening width 19 of the non-driving pocket 15.
  • the rolling element 20 incorporated in the non-driving pocket 15 freely moves in the non-driving pocket 15 formed widely in the revolution direction according to the rotation of the outer ring and the inner ring.
  • the gap 22 in the circumferential direction of the drive pocket 14 is formed smaller than the gap 23 in the circumferential direction of the non-drive pocket 15. Therefore, the rolling element 20 stored in the drive pocket 14 comes into contact with the wall surface of the drive pocket 14 formed in a straight shape with respect to the direction perpendicular to the revolution direction, and gives a driving force to the cage 11.
  • the axial movement of the cage 11 is a value obtained by subtracting the axial length of the rolling element 20 from the pocket length 21 in the axial direction of the annular body 12. That is, it is determined by the clearance 24 in the axial direction of the driving pocket 14 and the clearance 25 in the axial direction of the non-driving pocket 15 with respect to the rolling element 20.
  • the axial gap 25 of one non-driving pocket 15 is made smaller than the gap 24 between the other non-driving pocket 15 and the driving pocket 14 to restrict axial movement.
  • the gap 24 in the axial direction of the drive pocket 14 may be reduced and regulated, or both may be combined.
  • three or more pockets that regulate the amount of axial movement of the cage 11 are set so that the phase interval is less than 180 degrees. It is desirable to provide it.
  • FIGS. 2 (a) to (l) are diagrams showing examples of the shape of the pockets in the circumferential direction of the cage of the present invention.
  • the shape of the pocket is a circle, an ellipse, a rounded square, etc., but the rolling elements can rotate and revolve freely under the rotation of the inner and outer rings. If there is, the shape is not particularly limited.
  • 2A to 2L at least one drive pocket 14 is provided.
  • a clearance 22 between the rolling element 20 and the pocket in the rotation direction (circumferential direction) of the drive pocket 14 is formed smaller than a clearance 23 between the rolling element 20 and the pocket in the rotation direction of the other non-driving pocket 15.
  • FIG. 2 (a) is a diagram showing an example of a combination of an ellipse pocket and a circle as in FIG.
  • FIG. 2B is a diagram showing an example of a combination of rounded square and rounded rectangular pockets.
  • FIG. 2C is a diagram showing an example of a combination of rounded squares and oval pockets.
  • FIG. 2D shows an example of a combination of a circle and a rounded rectangular pocket.
  • FIG. 2E is a diagram showing an example of a combination of a circle and an ellipse pocket.
  • FIG. 2F shows an example of a combination of an ellipse and a circular pocket.
  • FIG. 2G is a diagram illustrating an example of a combination of pockets according to an arrangement direction of pockets having an oval cross section.
  • FIG. 2 (h) is a diagram illustrating an example of a combination of large and small circular pockets.
  • FIG. 2I shows an example of a combination of a circle and an oval pocket.
  • FIG. 2 (j) is a diagram showing an example of a combination of pockets according to the arrangement direction of pockets having a rounded rectangular cross section.
  • FIG. 2 (k) is a diagram illustrating an example of a combination of oval pockets having different gaps in the rotation direction.
  • FIG. 2 (l) is a diagram showing an example of a combination of rectangular pockets having different gaps in the rotation direction.
  • the rounded rectangular and rounded square pockets in FIG. 2 (b) can incorporate cylindrical rolling elements or needle rolling elements. When the rolling element 20 is a ball, a circle and a rounded corner square, or an ellipse and a rounded corner pocket may be used in combination.
  • a circular pocket having a short circumferential length gives a driving force to the cage 11 as the driving pocket 14.
  • the rounded square pocket gives the driving force to the cage 11 as the driving pocket 14.
  • an elliptical pocket arranged so that the length in the circumferential direction is short gives a driving force to the cage 11 as the driving pocket 14.
  • an elliptical pocket arranged so as to be long in the axial direction and short in the circumferential direction provides a driving force to the cage 11 as the driving pocket 14.
  • a circular pocket having a long axial length serves as a driving pocket 14 and applies a driving force to the cage 11.
  • a rounded rectangular pocket arranged so as to be long in the axial direction and short in the circumferential direction provides a driving force to the cage 11 as the driving pocket 14.
  • an oval pocket with a small clearance in the rotational direction gives a driving force to the cage 11 as the driving pocket 14.
  • rectangular pockets with small gaps in the rotational direction provide driving force to the cage 11 as drive pockets 14, respectively.
  • the wall surfaces of the pockets are all curved surfaces
  • the wall surfaces of the pockets are all flat surfaces.
  • the wall surface of the drive pocket 14 is a flat surface
  • the wall surface of the non-drive pocket 15 is a curved surface.
  • the wall surface of the drive pocket 14 is a curved surface and the non-drive pocket 15 The wall surface is flat.
  • the wall surfaces of the driving pocket 14 and the non-driving pocket 15 may be either a curved surface or a flat surface as long as the relationship between the circumferential gaps is satisfied, or both of them may be mixed.
  • the wall surface of the pocket is a flat surface
  • only the contact portion with the rolling element may be a flat surface
  • the corner portion that does not contact the rolling element 20 may be either a curved surface or a flat surface, and the shape is not limited.
  • the pocket whose wall surface is a curved surface may be a circle or an ellipse having a constant radius as shown in FIG. 2A, or an ellipse whose radius is not constant as shown in FIGS. Good.
  • the radius of curvature of the curved surface is larger than the radius of curvature of the rolling element (sphere) so that the rolling element contacts the pocket at only one point.
  • the non-drive pocket 15 regulates the amount of movement of the cage 11 in the axial direction.
  • the cage 11 also plays a role of retaining lubricating oil for the rolling elements 20.
  • the lubricating oil is released by its centrifugal force, the lubricating oil of the rolling element 20 is depleted, and surface roughness of the rolling surface 86 of the bearing 82 is promoted. Doing so may increase the bearing torque and generate noise. Therefore, it is preferable that the rolling element 20 comes into contact with the pocket at any point.
  • the amount of axial movement of the cage 11 is regulated by the non-driving pocket 15.
  • the present invention is not limited to this, and the amount of axial movement of the cage 11 may be regulated by the drive pocket 14 as shown in FIG. 2 (h), and the cage 11 is held by a combination of the drive pocket 14 and the non-drive pocket 15.
  • the amount of axial movement of the vessel 11 may be regulated.
  • each pocket is arbitrary as long as the relationship of the gaps in the circumferential direction is maintained.
  • an imbalance may occur depending on their arrangement. Therefore, as shown in FIGS. 2C and 2D, one of the driving pocket 14 and the non-driving pocket 15 has a curved surface, and the other has a flat shape, or the driving pocket 14 as shown in FIGS. It is possible to eliminate the imbalance by adjusting the volume of each pocket substantially equal by setting the 14 axial pocket gaps large. In the example shown in FIGS.
  • the driving pocket 14 and the non-driving pocket 15 have the same axial clearance, but each pocket can be made different by making the axial clearance different.
  • the volume may be adjusted.
  • the pocket imbalance can also be eliminated by providing a relief shape or the like in a portion (such as a corner of the pocket) that is not in contact with the rolling element, particularly in a rectangular pocket.
  • the pocket imbalance may be eliminated by increasing / decreasing the weight of the portion located in the opposite phase of the portion where the imbalance occurs.
  • the part where the weight is increased or decreased is not limited to the pocket.
  • the weight can be increased or decreased by providing convex portions, concave portions, or holes in the column portions adjacent to the circumferential direction of the pocket or the annular portions located on both sides in the axial direction of the pocket.
  • Table 1 shows the test results for the presence or absence of cage sound generation for the cage according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional cage.
  • Table 2 also shows the test results for the presence or absence of cage sound generation for the cage according to the first embodiment of the present invention and the conventional cage.
  • the outer diameter of 55 mm, an inner diameter of 30 mm, using the retainer 11 by oil-air lubrication has four rows back combining bearing width 13 mm, after sufficient driving operation by position preloading and belt, at 5000 min -1 and 10000min The occurrence of cage sound at -1 o'clock was observed.
  • one drive pocket 14 is provided in which the clearance in the revolution direction of the rolling element 20 is smaller than the 14 non-drive pockets 15 of the cage 11. ing.
  • the number of rolling elements to which the rolling element 20 transmits the driving force to the cage 11 is limited to one in advance, and the rotational balance of the cage 11 is stabilized, and the cage 11 violates the inner ring or outer ring raceway. It was guided without any problem and the cage sound could be eliminated.
  • the rolling element 20 since the wall surfaces of the driving pocket 14 and the non-driving pocket 15 are straight in the direction perpendicular to the revolution direction of the rolling element 20, the rolling element 20 has the wall surface of the driving pocket 14 and the non-driving pocket 15 and the rolling element. Contact at 20 revolution direction points. Thereby, the holder
  • FIG. Like the cage 11, the rotation of the cage 11 with only one drive pocket 14 is most stable.
  • the number of the rolling elements 20 that transmit the driving force to the cage 11 is limited to one in advance, no tensile stress or compressive stress is generated between the driving pocket 14 and the non-driving pocket 15, and The transmitted driving force is almost constant, and the cage material is not easily damaged by fatigue.
  • the rolling element 20 is smoothly filled with the lubricating oil by the drive pocket 14 even in a bearing using grease lubrication.
  • a thin claw for holding a barre may be provided as a protruding portion. Accordingly, it is possible to prevent the rolling elements 20 from falling off when the cage 11 is assembled or when the bearing is incorporated into the shaft and the housing.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the cage according to the second embodiment of the present invention, and the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the center of the 15 pockets is arranged on the annular circle body 32 on the pitch circle connecting the centers of the 15 pockets. They are arranged at equal intervals.
  • three driving pockets 14 are arranged at random positions on the annular main body 32, and twelve non-driving pockets 15 are arranged at the remaining positions.
  • the rolling elements 20 that transmit the driving force to the cage 31 can be arranged at a plurality of predetermined positions.
  • the driving force applied to the cage 31 can be balanced.
  • a plurality of driving pockets 14 are provided, the driving force applied to the cage 31 can be increased.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a cage according to a third embodiment of the present invention, and the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the centers of the 15 pockets are equally spaced on the pitch circle connecting the centers of the 15 pockets.
  • the driving pockets 14 and the remaining twelve non-driving pockets 15 are continuously arranged on the annular main body 42.
  • the positions where the plurality of rolling elements 20 transmit the driving force to the holder 41 can be concentrated in one place. . Therefore, even when the bearing is subjected to radial load or moment load, or when the rolling elements are unevenly distributed due to poor mounting accuracy of the bearing, or when the weight of the cage 41 is large, all the drive pockets 14 are provided. Is likely to be given the same driving force. Thereby, operation
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a cage according to a fourth embodiment of the present invention, and the same components as those in the first embodiment are assigned the same numbers and the description thereof is omitted.
  • the centers of the 15 pockets are equally spaced on the pitch circle connecting the centers of the 15 pockets.
  • the drive pockets 14 are arranged at equal intervals in the annular main body 52, and 12 non-drive pockets 15 are arranged therebetween. Therefore, four non-drive pockets 15 are provided between the drive pocket 14 and the drive pocket 14.
  • the driving force transmitted to the cage 51 by the rolling elements 20 can be balanced, so that the centrifugal force can be reduced even when rotating at a particularly high speed. Maintains a balance by force and enables stable high-speed rotation.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a cage according to the fifth embodiment of the present invention, and the same components as those in the first embodiment are assigned the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • 2 centers are arranged so that the centers of the 16 pockets are equally spaced on the pitch circle connecting the centers of the 16 pockets.
  • the drive pockets 14 are arranged at equal intervals in the annular main body 62, and 14 non-drive pockets 15 are arranged therebetween. Accordingly, seven non-drive pockets 15 are arranged between the drive pocket 14 and the drive pocket 14.
  • the driving force transmitted to the retainer 51 by the rolling element 20 can be balanced. Maintains a balance by force and enables stable high-speed rotation.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a cage according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment are assigned the same numbers and the description thereof is omitted.
  • 2 centers are arranged so that the centers of the 16 pockets are equally spaced on the pitch circle connecting the centers of the 16 pockets.
  • the drive pockets 14 and the remaining 14 non-drive pockets 15 are continuously arranged on the annular main body 72.
  • the two driving pockets 14 are continuously provided in the holder 71, the positions where the plurality of rolling elements 20 transmit the driving force to the holder 71 can be concentrated in one place. . Therefore, even when the bearings receive a radial load or moment load, or when the bearings are improperly distributed due to poor mounting accuracy, all the driving pockets 14 give the same driving force. Therefore, the operation of the retainer 71 is stabilized.
  • three drive pockets 14 have been described.
  • two drive pockets 14 have been described.
  • the number of is not limited to these. In the present invention, the effect increases as the number of drive pockets decreases. However, if the number of rolling elements that apply driving force to the cage is small when the weight of the cage is large due to size or material, the rolling element 20 and the raceway There is a risk of slipping between them. Therefore, it may be preferable to provide a plurality of drive pockets 14. Four or more drive pockets 14 may be provided.
  • Non-drive pocket 16 Opening width 17 on the inner ring side of the drive pocket ... Opening width 18 on the outer ring side of the drive pocket ... Opening width 19 on the inner ring side of the non-drive pocket ... Outer ring of the non-drive pocket Side opening width 20 ... rolling element 21 ... length of pocket 22 in the axial direction of ring-shaped main body 12 ... pocket gap 23 in the circumferential direction of drive pocket ... of non-drive pocket Gaps 24 in the circumferential direction 24... Gaps 25 in the axial direction of the driving pocket 14... Gaps in the axial direction of the non-driving pocket 15

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Abstract

　内輪と外輪の間に組み込まれた複数の転動体２０を、その中心が転動体２０の公転方向に等間隔に設けられた複数のポケットで保持する保持器１１は、保持器１１内の他の非駆動ポケット１５と比較して保持器１１と転動体２０の公転方向の隙間２２を小さく形成した駆動ポケット１４を少なくとも１つ設ける。これにより、保持器１１に与えられる駆動力が常に一定に保たれ、保持器１１の振れ回りを抑えて保持器音を低減することができる。

Description

保持器および転がり軸受
　本発明は、高荷重および高速回転において高い精度が要求される精密軸受に用いられる保持器であって、特に、工作機械スピンドル、ボールねじサポート軸受、鉄道、航空および一般産業機械に用いられる保持器音の小さい保持器および転がり軸受に関する。
　保持器は、内輪と外輪の回転を受けて自転する転動体が互いに接触しないように、転動体との間に隙間を設けて転動体を格納する。保持器は、内輪または外輪との間に設けられた隙間が許す範囲内で３次元的に動く。
　内輪および外輪の傾きや、転動体の径に相互差等がなく理想的に形成された転がり軸受には、回転が安定し転動体が等配になるという特性がある。特に、工作機械スピンドル等に使用される精密軸受は、軸受の部品精度が高く、機械への組み込み精度も良いため、運転中に転動体が等配になり易い。一方で、転がり軸受にかかる偏荷重が変動した場合に軸受を安定して稼動させるためにも転動体の等配は必要であり、保持器のポケットは基本的に等配置で設けられる。
　保持器は、内輪と外輪の回転を受けて公転する転動体から駆動力を受けて回転する。また、保持器には、保持器のポケットを介して転動体によって半径方向の動きが規制されて回転が案内される転動体案内型の保持器と、保持器の内径または外径を介して内輪の外径または外輪の内径によって半径方向の動きが規制されて回転が案内される軌道輪案内型の保持器がある。
　図８（ａ）（ｂ）は、従来の内輪案内型の保持器を用いた転がり軸受８２の例を示す図である。図８（ａ）は、転がり軸受８２の横断面図、図８（ｂ）は、転がり軸受８２の縦断面図である。図８（ａ）（ｂ）に示すように、内輪案内型の保持器８１においては、内輪８４によって半径方向の動きが規制され、かつ回転が円滑に案内されるように、保持器８１の内径と内輪８４の外径の間に微小隙間８５が設けられる。図示しないが、外輪案内型の保持器も同様に、外輪によって半径方向の動きが規制され、保持器の外径と外輪の内径の間に微小隙間が設けられる。
　転動体案内型の保持器は、そのポケットを介して転動体によって半径方向の動きが規制され、かつ回転が円滑に案内されるように、各ポケットと、それらポケットに格納された転動体との間に微小隙間が設けられる。このとき、保持器の半径方向の動きの規制量は、ポケットと転動体の微小隙間、各ポケットおよび各ポケット内の転動体の位置などを総合して決定される。
　転動体案内型の保持器は、案内箇所が複数個のポケットであるのに対し、軌道輪案内型の保持器は、案内箇所が内径または外径の１箇所である。そのため、軌道輪案内型の保持器は、保持器の半径方向の動きをより高精度に規制できるところから、軸受内で大きな振れ回りが生じ難く、高荷重および高速回転において高い精密さが要求される軸受に多用される。
　保持器８１はポケット８３と転動体８６の間で隙間を持っているため、理想的に保持器８１が回転し転動体８６が等配されているときは、保持器８１は転動体８６によって拘束されることがない。しかしながら、重力や摩擦といった外力で、保持器８１のバランスが崩れて軸受８２に対して転動体８６が相対的に動くと、保持器８１が振れながら回転することがある。したがって、保持器８１の振れを抑制するため、転動体８６を不等配として保持器８１を拘束する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１では、保持器を拘束するために、１つのポケットの中心を他のポケットの中心を結ぶピッチ円上から少しずらし、円周方向に等間隔に配置されたポケット内で転動体が等配にならないように、転動体の公転運動の位相を乱してある。
　また、軸方向のポケット隙間を狭く加工した規制ポケット部と、転動体である球より僅かに大きい曲率を有する球面の転動体案内ポケット部が配置された、転動体案内の保持器が提案されている（例えば、特許文献２）。特許文献２では、転動体である球と内輪および外輪との接触を転動体案内ポケット部の球面に端部を設けて避けるとともに、規制ポケット部によって保持器の軸方向の移動を規制し、転動体案内ポケット部によって保持器の円周方向の移動を規制している。
日本国実開平５－８６０２３号公報 日本国実開平１－１５３８１７号公報
　しかしながら、従来の保持器のポケット８３は、形状とサイズが同一に形成されており、転動体８６は内輪８４および外輪８７の回転速度などの運転状況によっても動きを変えるため、転動体８６が保持器８１に駆動力を与えるポケット８３の位置は特定できない。
　転動体８６によって保持器８１に不用意な拘束力が加わると、保持器８１と転動体８６の間の摩擦が増大し、転動体８６の自転が規制されるため、摩擦トルクが増大する。摩擦トルクが増大することで、さらに、転動体８６と軌道輪間の接触圧が増大し、油膜状態に悪影響を及ぼす。その結果、転動体軌道輪の摩耗および振動が大きくなり、軸受８２の寿命低下等を引き起こす。
　軸受は、正常に回転した場合、レース音と呼ばれる転動体８６が軌道を転がる連続音を発生させる。明らかに大きい場合を除き、通常、このレース音は異常音として認識されることはない。しかし、保持器に振れ回りが生じた場合、保持器と転動体、または保持器と軌道輪が衝突し、断続的な衝突音が発生する。この衝突音は保持器音と呼ばれ、耳障りな音として認識されるため、高精度、低振動、および低騒音が要求される精密工作用機械等では問題となる。
　特許文献１は、転動体が一定水準以上で等配にならないように一つのポケットの中心を他のポケットの中心に対して半径方向にずらしている。転動体が不等配になると、軸受剛性および回転精度が低下して、振動が大きくなる。また、ポケット８３の形状がストレートな保持器には、この技術は適用できない。
　また、グリース潤滑を使用した軸受においては、転動体８６が保持器８１のポケット８３と接触することなく自転を続けると、遠心力により潤滑油が離脱して転動体８６の潤滑油が枯渇し、軸受８２の転動面８６の面荒れが促進することで、軸受トルクの増加や、騒音が発生する虞がある。また、転動体８６が保持器８１のポケット８３と接触することがないという問題もある。
　特許文献２のような転動体案内型の保持器では、保持器は球以外から駆動力を受けることがないので、球から受ける駆動力のバランスを取ることができればよい。しかしながら、転動体案内ポケット部は球より僅かに大きい曲率の球面穴に形成されているので、球と転動体案内ポケット部の壁面との距離が球面穴の総ての方向において等しくなる。そのため、球が転動体案内型保持器の円周方向以外の壁面に接触して半径方向または軸方向に余分な力を与えることもあるため、保持器の動きが不安定になりやすい。また、転動体案内ポケット部は球より僅かに大きい曲率の球面に形成されているので、球が円周方向の壁面に接触する場合には球が面で受け止められるため、球から保持器が受ける駆動力は半径方向および軸方向に分散する。
　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、転動体から駆動力を受けるポケットを予め限定することで、保持器に与えられる駆動力を常に一定に保ち、保持器の振れ回りを抑えて保持器音を低減させることである。
　本発明は、上記の目的を達成するため、以下の特徴を有する。
（１）　内輪と外輪の間に組み込まれた複数の転動体を、その中心が前記転動体の公転方向に等間隔に設けられた複数のポケットで保持する保持器であって、
　前記保持器内の他のポケットと比較して前記保持器と前記転動体の公転方向の隙間が小さく形成された駆動ポケットを少なくとも１つ設け、前記他のポケットが非駆動ポケットであることを特徴とする保持器。
（２）　軌道輪案内型であることを特徴とする（１）に記載の保持器。
（３）　前記転動体が玉であることを特徴とする（１）または（２）に記載の保持器。
（４）　前記複数のポケットの体積が略同等であることを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載の保持器。
（５）　互いからの位相間隔が１８０度未満となるように配置された少なくとも３つの前記駆動ポケットにおける前記保持器と前記転動体との軸方向の隙間が、前記保持器内の残りのポケットと比較して小さく形成されていることにより、前記保持器の軸方向動き量が規制されることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載の保持器。
（６）　互いからの位相間隔が１８０度未満となるように配置された少なくとも３つの前記非駆動ポケットにおける前記保持器と前記転動体との軸方向の隙間が、前記保持器内の残りのポケットと比較して小さく形成されていることにより、前記保持器の軸方向動き量が規制されることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載の保持器。
（７）　互いからの位相間隔が１８０度未満となるように配置された少なくとも３つの前記ポケットにおける前記保持器と前記転動体との軸方向の隙間が、前記保持器内の残りのポケットと比較して小さく形成されていることにより、前記保持器の軸方向動き量が規制され、前記少なくとも３つの前記ポケットが、前記駆動ポケットと前記非駆動ポケットとの組み合わせであることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載の保持器。
（８）　（１）～（７）のいずれかに記載の保持器を使用することを特徴とする転がり軸受。
　本発明によれば、転動体から駆動力を受けるポケットが限定されたことにより、保持器に与えられる駆動力が一定となり、保持器の振れ回りが抑制され、保持器音が低減できる。
本発明の第１の実施形態の保持器を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は横断面図、（ｃ）は主要部を拡大した横断面図、（ｄ）は主要部を拡大した円周方向断面に相当する図である。 （ａ）～（ｌ）は、本発明の保持器の円周方向のポケットの形状の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の保持器の横断面図である。 本発明の第３の実施形態の保持器の横断面図である。 本発明の第４の実施形態の保持器の横断面図である。 本発明の第５の実施形態の保持器の横断面図である。 本発明の第６の実施形態の保持器の横断面図である。 従来の軌道輪案内型の保持器を用いた転がり軸受の例を示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
　以下、図面を用いて、本発明の保持器および転がり軸受の実施形態について説明する。第１の実施形態は、保持器を駆動する駆動ポケットが１個の場合の例である。第２の実施形態は、保持器を駆動するポケットがランダムに３個配置される場合の例である。第３の実施形態は、保持器を駆動する駆動ポケットが集中して３個配置される場合の例である。第４の実施形態は、保持器を駆動するポケットが等間隔に３個配置される場合の例である。また、第５の実施形態は、保持器を駆動するポケットが等間隔に２個配置される場合の例である。第６の実施形態は、保持器を駆動するポケットが集中して２個配置される場合の例である。
　図１（ａ）～（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る保持器を示す図である。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る保持器の斜視図である。図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の保持器の横断面図である。図１（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の保持器の主要部を拡大した横断面図である。図１（ｄ）は、保持器の軸方向の動きの規制の仕方を説明するためのものであり、本発明の第１の実施形態の保持器の主要部を拡大した円周方向断面に相当する図である。
　図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本発明の保持器１１は転がり軸受に使用される軌道輪案内型の保持器である。保持器１１の円環形状の本体１２において、各ポケットの中心を結ぶピッチ円１３上の各ポケットの中心が等間隔になるように1個の駆動ポケット１４と１４個の非駆動ポケット１５が設けられている。保持器１１は、保持器材料として一般的に使用されるフェノール樹脂、ナイロン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）などのプラスチック材料（ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの強化材入りを含む）や、銅合金、ステンレス、鉄（メッキ、コーティング、化成処理などの表面処理が施されたものを含む）などの金属材料から形成されることが好ましい。しかしながら、保持器１１の材料はこれらに限定されず、一般的な保持器形状に加工可能な材料であればよい。
　駆動ポケット１４の内輪側の開口幅１６と外輪側の開口幅１７は等しく、非駆動ポケット１５の内輪側の開口幅１８と外輪側の開口幅１９は等しい。このように、駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５の壁面は、転動体２０の公転方向と垂直な方向に対してストレートな形状に形成される。ここで、ストレートな形状は、運転中に転動体が接触し得る各ポケットの壁面が、転動体中心と軸受中心とを結ぶ直線に対して平行となる形状を意味する。
　図１（ｃ）に示すように、駆動ポケット１４の円周方向における転動体２０とポケットの隙間２２は、非駆動ポケット１５の円周方向における転動体２０とポケットの隙間２３より小さく形成される。そのため、駆動ポケット１４の開口幅１６および開口幅１７は、非駆動ポケット１５の開口幅１８および開口幅１９より小さい。非駆動ポケット１５に組み込まれた転動体２０は、公転方向に広く形成された非駆動ポケット１５の中を外輪と内輪の回転に従って自由に移動する。
　上記したように、駆動ポケット１４の円周方向における隙間２２は、非駆動ポケット１５の円周方向における隙間２３より小さく形成される。そのため、駆動ポケット１４に格納された転動体２０は、その公転方向と垂直な方向に対してストレートな形状に形成された駆動ポケット１４の壁面と接触し、保持器１１へ駆動力を与える。
　図１（ｄ）に示すように、保持器１１の軸方向の動きは、円環形状の本体１２の軸方向におけるポケットの長さ２１から転動体２０の軸方向の長さを引いた値、すなわち転動体２０に対する駆動ポケット１４の軸方向における隙間２４および非駆動ポケット１５の軸方向における隙間２５で決定される。
　保持器１１では、1個の非駆動ポケット１５の軸方向の隙間２５を他の非駆動ポケット１５および駆動ポケット１４の隙間２４より小さくして軸方向の動きを規制している。しかしながら、駆動ポケット１４の軸方向の隙間２４を小さくして規制してもよいし、両方を組み合わせてもよい。
　尚、転動体２０の公転軸に対する保持器１１の回転軸の傾きを抑制するため、保持器１１の軸方向動き量を規制するポケットを、それぞれ位相間隔が１８０度未満となるように３つ以上設けることが望ましい。
　図２（ａ）～（ｌ）は、本発明の保持器の円周方向のポケットの形状の例を示す図である。図２（ａ）～（ｌ）に示すように、ポケットの形状は、円、長円および角丸四角などであるが、内輪および外輪の回転を受けて転動体が自由に自転および公転可能であれば、形状は特に限定されない。図２（ａ）～（ｌ）においては、駆動ポケット１４が少なくとも１個設けられている。駆動ポケット１４の回転方向（円周方向）における転動体２０とポケットの隙間２２は、他の非駆動ポケット１５の回転方向における転動体２０とポケットの隙間２３より小さく形成されている。
　図２（ａ）は、図１と同様に円との長円のポケットの組み合わせの例を示す図である。また、図２（ｂ）は角丸正方形と角丸長方形のポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｃ）は角丸正方形と長円のポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｄ）は円と角丸長方形のポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｅ）は円と楕円のポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｆ）は楕円と円のポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｇ）は、断面が長円のポケットの配置方向によるポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｈ）は、大小の円のポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｉ）は円と長円のポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｊ）は断面が角丸長方形のポケットの配置方向によるポケットの組み合わせの例を示す図である。また、図２（ｋ）は、回転方向の隙間の異なる長円のポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｌ）は、回転方向の隙間の異なる長方形のポケットの組み合わせの例を示す図である。図２（ｂ）の角丸長方形と角丸正方形のポケットは、円筒転動体または針状転動体を組み込むことができる。転動体２０が玉の場合には、円と角丸四角、長円と角丸四角のポケットを組み合わせて用いてもよい。
　図２（ａ）（ｄ）（ｅ）（ｈ）に示された例では円周方向の長さが短い円のポケットが、駆動ポケット１４として、保持器１１へ駆動力を与える。図２（ｂ）（ｃ）に示された例では角丸正方形のポケットが、駆動ポケット１４として、保持器１１へ駆動力を与える。図２（ｆ）に示された例では円周方向の長さが短いように配置された楕円のポケットが、駆動ポケット１４として、保持器１１へ駆動力を与える。図２（ｇ）に示された例では軸方向に長く円周方向に短いように配置された長円のポケットが、駆動ポケット１４として、保持器１１へ駆動力を与える。図２（ｉ）に示された例では軸方向の長さが長い円のポケットが、駆動ポケット１４として、保持器１１へ駆動力を与える。図２（ｊ）に示された例では軸方向に長く円周方向に短いように配置された角丸長方形のポケットが、駆動ポケット１４として、保持器１１へ駆動力を与える。また、図２（ｋ）に示された例では、回転方向の隙間が小さい長円のポケットが、駆動ポケット１４として、保持器１１へ駆動力を与える。図２（ｌ）に示された例では、回転方向の隙間が小さい長方形のポケットが、それぞれ駆動ポケット１４として、保持器１１へ駆動力を与える。
　図２（ａ）においては、ポケットの壁面は全て曲面であり、図２（ｂ）においては、ポケットの壁面は全て平面である。また、図２（ｃ）においては、駆動ポケット１４の壁面が平面、非駆動ポケット１５の壁面が曲面であり、図２（ｄ）においては、駆動ポケット１４の壁面が曲面、非駆動ポケット１５の壁面が平面である。このように、駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５の壁面は、円周方向の隙間の関係が満たされている限りにおいて、曲面、平面のどちらでもよく、その両方が混在していてもよい。ポケットの壁面が平面である場合であっても、転動体との接触部のみが平面であればよく、転動体２０と接触しない隅部は、曲面でも平面でもどちらでもよく、形状は問わない。壁面が曲面であるポケットは、図２（ａ）のように曲面部が半径一定の円や長円でもよいし、図２（ｅ）（ｆ）のように半径が一定でない楕円であってもよい。尚、ポケットの壁面が曲面である場合には、ポケットに対して転動体が一点のみで接触するように、当該曲面の曲率半径が転動体（球）の曲率半径より大きいことが望ましい。
　図２（ｇ）においては、非駆動ポケット１５が、保持器１１の軸方向動き量を規制している。特にグリース潤滑を使用した転がり軸受においては、保持器１１は転動体２０への潤滑油を保持する役割も担っている。しかしながら、転動体２０がポケットと接触せずに自転すると、自身の遠心力により潤滑油が離脱してしまい、転動体２０の潤滑油が枯渇し、軸受８２の転動面８６の面荒れが促進することで、軸受トルクの増加や、騒音が発生する虞がある。したがって、転動体２０はいずれかの箇所でポケットと接触することが好ましいので、非駆動ポケット１５により保持器１１の軸方向動き量を規制することが好ましい。しかしながら、これに限定されず、図２（ｈ）に示されるように駆動ポケット１４により保持器１１の軸方向動き量を規制してもよく、また駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５の組み合わせにより保持器１１の軸方向動き量を規制してもよい。
　また、本実施形態においては、各ポケットは、円周方向の隙間の関係が保たれていれば、形状は自由である。しかしながら、本実施形態のように駆動ポケット１４と非駆動ポケット１５の形状が異なる場合、それらの配置によってはアンバランスが発生し得る。そのため、図２（ｃ）（ｄ）のように駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５の形状を一方は曲面、他方は平面としたり、図２（ｇ）（ｉ）（ｊ）のように駆動ポケット１４の軸方向ポケット隙間を大きく設定したりすることにより、各ポケットの体積を略同等に調整することで、アンバランスを解消することが可能である。また、図２（ｋ）（ｌ）に示される例においては、駆動ポケット１４と非駆動ポケット１５とで軸方向隙間が同等となっているが、軸方向隙間をも異ならせることにより、各ポケットの体積の調整を行ってもよい。また、図示はしていないが、特に長方形のポケットにおいて、転動体と接触しない部位（ポケットの隅部等）に逃がし形状等を設けることによっても、ポケットのアンバランスを解消することができる。また、ポケットのアンバランスの解消は、アンバランスが生じた部位の逆位相に位置する部位における重量を増減させることによって行ってもよい。重量を増減させる部位はポケットに限定されない。例えばポケットの周方向に隣接する柱部や、ポケットの軸方向両側に位置する円環部に凸部や凹部または孔を設けることによって、重量を増減させることができる。
　表１は、図１に示す本発明の第１の実施形態に係る保持器と従来の保持器について、保持器音発生の有無の試験結果を示す。本試験では、外径１１０ｍｍ、内径７０ｍｍ、幅２０ｍｍの軸受を２列背面組み合わせにしたグリース潤滑による保持器１１を使用し、定位置予圧およびベルトによる十分な駆動運転後、３０００ｍｉｎ－１時および５０００ｍｉｎ－１時の保持器音の発生状況を観察した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　円周方向のポケット幅を同一に形成した従来の保持器では、保持器音の発生が確認された。しかしながら、本発明の第１実施形態に係る保持器１１では、保持器音は確認されず、低騒音での運転が可能になった。
　表２もまた、本発明の第１の実施形態に係る保持器と従来の保持器について、保持器音発生の有無の試験結果を示す。本試験では、外径５５ｍｍ、内径３０ｍｍ、幅１３ｍｍの軸受を４列背面組み合わせにしたオイルエア潤滑による保持器１１を使用し、定位置予圧およびベルトによる十分な駆動運転後、５０００ｍｉｎ－１時および１００００ｍｉｎ－１時の保持器音の発生状況を観察した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　円周方向のポケット幅を同一に形成した従来の保持器では、保持器音の発生が確認された。しかしながら、本発明の第１実施形態に係る保持器１１では、保持器音は確認されず、低騒音での運転が可能になった。
　以上、詳細に説明したように、第１の実施形態では、保持器１１の１４個の非駆動ポケット１５と比較して転動体２０の公転方向の隙間を小さく形成した駆動ポケット１４を１個設けている。これにより、保持器１１に転動体２０が駆動力を伝達する転動体が予め１個に限定されて、保持器１１の回転バランスが安定し、保持器１１は、内輪または外輪の軌道輪に暴れなく案内され、保持器音を無くすことができた。
　また、駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５の壁面が、転動体２０の公転方向と垂直な方向にストレートな形状であることにより、転動体２０は駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５の壁面と転動体２０の公転方向の点で接触する。これにより、転動体２０の公転方向におけるポケットの隙間２２が小さい駆動ポケット１４によって、保持器１１をより確実に駆動することができる。保持器１１のように、駆動ポケット１４を１つに限定した保持器１１の回転が最も安定する。
　また、保持器１１に駆動力を伝達する転動体２０が予め1個に限定されるので、駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５間に引張応力や圧縮応力が発生することがなく、保持器３１に伝達される駆動力はほぼ一定となり、保持器材料の疲れ破損が生じ難い。
　また、保持器１１を駆動する駆動ポケット１４が確実に１個設けられるので、グリース潤滑を使用した軸受においても駆動ポケット１４によって潤滑油が転動体２０に円滑に充填される。
　なお、転動体２０の公転方向と垂直な方向にストレートな形状にした駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５の壁面の軸方向の両端、すなわち駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５の壁面と保持器１１内径面の交点近傍、または駆動ポケット１４および非駆動ポケット１５の壁面と保持器１１外径面の交点近傍のいずれか一方または両方に、回転時に転動体２０と当たらないような寸法に形成した凸状の出張り部としてバレ留め用の薄いつめを設けてもよい。これにより、保持器１１の組立時や軸受を軸およびハウジングに組み込む際に転動体２０の脱落を防止することができる。
　図３は、本発明の第２の実施形態の保持器の横断面図であり、第１の実施形態と同じ部材には同じ番号を付与して説明を省略する。図３に示すように、本発明の第２の実施形態に係る保持器３１においては、円環形状の本体３２に、１５個のポケットの中心を結ぶピッチ円上で１５個のポケットの中心が等間隔になるように配置されている。そして、円環形状の本体３２のランダムな位置に３個の駆動ポケット１４が、残りの位置に１２個の非駆動ポケット１５が配置されている。
　第２の実施形態では、保持器３１に複数個の駆動ポケット１４が設けられるので、保持器３１に駆動力を伝達する転動体２０を予め決められた複数の位置に配置することができるため、保持器３１に加わる駆動力のバランスを取ることができる。また、駆動ポケット１４が複数設けられるので、保持器３１へ与える駆動力を大きくすることができる。これにより、保持器３１の質量が大きく、イナーシャが大きい場合に、トルク不足による加減速度時間の延長や、内輪または外輪の軌道輪と転動体２０との間で発生する滑りを防止できる。
　図４は、本発明の第３の実施形態の保持器の横断面図であり、第１の実施形態と同じ部材には同じ番号を付与して説明を省略する。図４に示すように、本発明の第２の実施形態に係る保持器４１においては、１５個のポケットの中心を結ぶピッチ円上で１５個のポケットの中心が等間隔になるように、３個の駆動ポケット１４と残り１２個の非駆動ポケット１５とが連続して円環形状の本体４２に配置されている。
　第３の実施形態では、保持器４１に３個の駆動ポケット１４が連続して設けられるので、複数の転動体２０が保持器４１に駆動力を伝達する位置を一箇所に集中することができる。そのため、軸受がラジアル荷重やモーメント荷重を受ける場合や軸受の取付け精度が悪い場合などにより転動体に不等配が発生した場合や、保持器４１の重量が大きい場合においても、全ての駆動ポケット１４が同等の駆動力を与えられる可能性が高まる。これにより、保持器４１の動作が安定する。
　図５は、本発明の第４の実施形態の保持器の横断面図であり、第１の実施形態と同じものは同じ番号を振り説明を省略する。図５に示すように、本発明の第４の実施形態に係る保持器５１においては、１５個のポケットの中心を結ぶピッチ円上で１５個のポケットの中心が等間隔になるように、３個の駆動ポケット１４が円環形状の本体５２に等間隔で配置され、その間に１２個の非駆動ポケット１５が配置されている。したがって、駆動ポケット１４と駆動ポケット１４の間に４個の非駆動ポケット１５が設けられる。
　第４の実施形態では、保持器５１に３個の駆動ポケット１４を等間隔で設けられるので、転動体２０が保持器５１に伝達する駆動力のバランスが取れるため、特に高速回転する場合でも遠心力によるバランスを保ち、安定した高速回転ができる。
　図６は、本発明の第５の実施形態の保持器の横断面図であり、第１の実施形態と同じものは同じ番号を振り説明を省略する。図６に示すように、本発明の第５の実施形態に係る保持器６１においては、１６個のポケットの中心を結ぶピッチ円上で１６個のポケットの中心が等間隔になるように、２個の駆動ポケット１４が円環形状の本体６２に等間隔で配置され、その間に１４個の非駆動ポケット１５が配置されている。したがって、駆動ポケット１４と駆動ポケット１４の間に７個の非駆動ポケット１５が配置されている。
　第５の実施形態では、保持器６１に２個の駆動ポケット１４が等間隔で設けられるので、転動体２０が保持器５１に伝達する駆動力のバランスが取れるため、特に高速回転する場合でも遠心力によるバランスを保ち、安定した高速回転ができる。
　図７は、本発明の第６の実施形態の保持器の横断面図である。第１の実施形態と同じものは同じ番号を振り説明を省略する。図７に示すように、本発明の第６の実施形態に係る保持器７１においては、１６個のポケットの中心を結ぶピッチ円上で１６個のポケットの中心が等間隔になるように、２個の駆動ポケット１４と残り１４個の非駆動ポケット１５が連続して円環形状の本体７２に配置されている。
　第６の実施形態では、保持器７１に２個の駆動ポケット１４が連続して設けられるので、複数の転動体２０が保持器７１に駆動力を伝達する位置を一箇所に集中することができる。そのため、軸受がラジアル荷重や、モーメント荷重を受ける場合や、軸受の取付け精度が悪い場合などにより、転動体に不等配が発生した場合においても、全ての駆動ポケット１４が同等の駆動力を与えられる可能性が高まるため、保持器７１の動作が安定する。
　なお、第２の実施形態から第４の実施形態では、駆動ポケット１４を３個として説明し、また第５、第６の実施形態では、駆動ポケット１４を２個として説明したが、駆動ポケット１４の数はこれらに限定されない。本発明では、駆動ポケットの数が少ないほど効果が高まるが、サイズや素材などにより保持器の重量が大きい場合に保持器に駆動力を与える転動体が少ないと、転動体２０と軌道輪との間ですべりが生じるおそれがある。そのため、複数の駆動ポケット１４を設けた方が好ましい場合もある。４個以上の駆動ポケット１４が設けられてもよい。
　以上、本発明の実施形態および実施例について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能である。本出願は２０１１年１１月２９日出願の日本出願（特願２０１１－２６０２９３）および２０１２年１１月２７日出願の日本特許出願（特願２０１２－２５８２６０）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１１、３１、４１、５１、６１、７１、８１・・・保持器
１２、３２、４２、５２、６２、７２、８２・・・本体
１３・・・ピッチ円
１４・・・駆動ポケット
１５・・・非駆動ポケット
１６・・・駆動ポケットの内輪側の開口幅
１７・・・駆動ポケットの外輪側の開口幅
１８・・・非駆動ポケットの内輪側の開口幅
１９・・・非駆動ポケットの外輪側の開口幅
２０・・・転動体
２１・・・円環形状の本体１２の軸方向におけるポケットの長さ
２２・・・駆動ポケットの円周方向におけるポケットの隙間
２３・・・非駆動ポケットの円周方向におけるポケットの隙間
２４・・・駆動ポケット１４の軸方向における隙間
２５・・・非駆動ポケット１５の軸方向における隙間

Claims (8)

  1. 　内輪と外輪の間に組み込まれた複数の転動体を、その中心が前記転動体の公転方向に等間隔に設けられた複数のポケットで保持する保持器であって、
    　前記保持器内の他のポケットと比較して前記保持器と前記転動体の公転方向の隙間が小さく形成された駆動ポケットを少なくとも１つ設け、前記他のポケットが非駆動ポケットであることを特徴とする保持器。
  2. 　軌道輪案内型であることを特徴とする請求項１に記載の保持器。
  3. 　前記転動体が玉であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保持器。
  4. 　前記複数のポケットの体積が略同等であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の保持器。
  5. 　互いからの位相間隔が１８０度未満となるように配置された少なくとも３つの前記駆動ポケットにおける前記保持器と前記転動体との軸方向の隙間が、前記保持器内の残りのポケットと比較して小さく形成されていることにより、前記保持器の軸方向動き量が規制されることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の保持器。
  6. 　互いからの位相間隔が１８０度未満となるように配置された少なくとも３つの前記非駆動ポケットにおける前記保持器と前記転動体との軸方向の隙間が、前記保持器内の残りのポケットと比較して小さく形成されていることにより、前記保持器の軸方向動き量が規制されることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の保持器。
  7. 　互いからの位相間隔が１８０度未満となるように配置された少なくとも３つの前記ポケットにおける前記保持器と前記転動体との軸方向の隙間が、前記保持器内の残りのポケットと比較して小さく形成されていることにより、前記保持器の軸方向動き量が規制され、
    　前記少なくとも３つの前記ポケットが、前記駆動ポケットと前記非駆動ポケットとの組み合わせであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の保持器。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の保持器を使用することを特徴とする転がり軸受。
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