WO2019151456A1 - 玉軸受及び軸受ユニット - Google Patents

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透 七澤
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日本精工株式会社
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    • F16C33/416—Massive or moulded comb cages, e.g. snap ball cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock comb cages made from plastic, e.g. injection moulded comb cages

Definitions

  • the present invention relates to a ball bearing and a bearing unit, for example, a ball bearing and a bearing unit used for supporting a swing arm of a hard disk drive.
  • a swing arm of a current hard disk drive (hereinafter also referred to as HDD) is generally supported by a pivot bearing unit 10 in which two small bearings shown in FIG. 1 are combined.
  • the pivot bearing unit 10 includes a shaft 12 erected on the base of the HDD, a sleeve 18 on which a swing arm is externally mounted, and a pair of ball bearings 14 disposed between the shaft 12 and the sleeve 18.
  • the sleeve 18 and the spacer 20 are integrally molded, and the sleeve may be omitted and the swing arm may be directly mounted on the outer ring 31 of the bearing.
  • the ball bearing 14 is a pair of races arranged to face each other so as to be relatively rotatable, and an inner ring 30 and an outer ring 31, a plurality of balls 32 provided between the inner ring 30 and the outer ring 31, and a plurality of balls 32. And a retainer 33 that holds the balls 32 at regular intervals in the circumferential direction, and is generally lubricated by grease enclosed in the bearing. Between the inner ring 30 and the outer ring 31, one or a pair of shield members 34 is provided on one side of the non-contact type for sealing the inside of the bearing. , Dust) is prevented from entering, and leakage of the grease composition sealed inside the bearing to the outside of the bearing is prevented.
  • the retainer 33 is a crown-shaped retainer made of synthetic resin, and a plurality of spherical pockets 41A each having an opening on one side in the axial direction are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • reference numeral 42 in FIG. 2 denotes an annular main body part
  • reference numeral 43 denotes a pillar part
  • reference numeral 44 denotes a claw part.
  • synthetic resin crown-type cages are generally used because of demands such as low torque and mass productivity.
  • the ball bearing 14 has an inner ring 30 fitted on the shaft 12 and an outer ring 31 fitted on the sleeve 18.
  • An annular spacer 20 disposed between the pair of ball bearings 14 is fitted to the inner peripheral portion of the sleeve 18. Thereby, a pair of ball bearing 14 is fixed to a predetermined position in the state where predetermined preload was given.
  • a pocket has a spherical first pocket surface formed on the outer ring side in the bearing radial direction and a cylindrical shape first formed on the inner ring side in the bearing radial direction.
  • a spherical first pocket surface formed on the outer ring side in the bearing radial direction
  • a cylindrical shape first formed on the inner ring side in the bearing radial direction There are known two-pocket surfaces that suppress the generation of oil particles (see, for example, Patent Document 1).
  • Oil particles are grease that is used to lubricate the bearings and is agitated inside the bearings due to rotation of the bearings, and some of the oil contained in the grease becomes fine droplets. These oil particles are scattered outside the bearings.
  • problems such as a decrease in performance, a read / write error, or a failure of the HDD may occur.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the ball 32 and the pocket 41A in the current general crown-shaped cage 33.
  • the ball 32 rolls on the wall on one side in the circumferential direction of the pocket 41A of the cage 33.
  • the contact state is shown.
  • bowl 32 is set so that rolling of the ball
  • the actual contact point P between the cage 33 and the ball 32 is on the pitch circle diameter (PCD) of the ball 32.
  • PCD pitch circle diameter
  • a gap cannot be secured between the edge (both edges in the radial direction) E of the pocket 41A and the ball 32, and the scraping of grease occurs at the edge E as the ball 32 rolls.
  • oil particles may be generated.
  • the cage of Patent Document 1 has room for improvement in terms of mass production cost.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a ball bearing and a bearing unit capable of reducing the generation of oil particles.
  • a ball bearing comprising an inner ring and an outer ring, a plurality of balls provided in a freely rolling manner between the inner ring and the outer ring, and a cage for holding the plurality of balls at equal intervals in the circumferential direction.
  • the retainer has a plurality of pockets for holding the ball, and the plurality of pockets includes at least two types of pockets including a first pocket and a second pocket, and the ball and the first pocket
  • a ball bearing characterized in that a clearance on the inner peripheral surface side of the cage in the inner peripheral surface of the two pockets is larger than a clearance on the inner peripheral surface side of the cage in the inner peripheral surface of the first pocket.
  • the plurality of pockets of the cage are composed of at least two types of pockets including the first pocket and the second pocket, and the clearance between the ball and the inner circumferential surface of the second pocket on the inner circumferential surface side of the cage is increased. Since the clearance between the inner peripheral surface of the ball and the first pocket is larger than the clearance on the inner peripheral surface side of the cage, scraping of grease by the cage can be suppressed, and the generation of oil particles can be reduced.
  • the present invention relates to an improvement of a crown type cage, and each configuration of a ball bearing in which the crown type cage is incorporated and each configuration of a pivot bearing unit including the ball bearing are shown in FIG. It is the same as that shown.
  • the basic configuration of the crown type cage is the same as that shown in FIG.
  • the crown-shaped cage 33 ⁇ / b> A of the present embodiment includes an annular main body 42, and a plurality of axial bodies extending in the axial direction from the main body 42 and provided at predetermined intervals in the circumferential direction. Claw portions 44 are formed on both sides in the circumferential direction on one side in the axial direction of the column portion 43.
  • the crown-shaped cage 33A of the present embodiment is a resin cage made of a polyamide-based resin such as polyamide 66 and reinforcing fibers such as 10 mass% glass fiber.
  • the crown-shaped cage 33A is a ball guide cage.
  • the first pocket 41A which is the first type of pocket shown in FIG. 3, and the grease 2 shown in FIG.
  • a second pocket 41B which is a type of pocket
  • the plurality of pockets holding the balls are composed of at least two types of pockets.
  • the kind of pocket is not limited to two kinds, You may increase the kind of 2nd pocket and may make it 3 or more types.
  • the first pocket 41A is a general spherical pocket shown in FIG.
  • the radius of curvature of the inner peripheral surface of the first pocket 41A is preferably 1.02 to 1.06 times the radius of the ball 32 in order to suppress the amount of movement of the cage 33A in the radial direction.
  • the second pocket 41 ⁇ / b> B has a shape in which a gap is ensured between the edge portion E on both sides in the radial direction of the second pocket 41 ⁇ / b> B and the ball 32 when the cage 33 ⁇ / b> A and the ball 32 come into contact with each other. Is formed. That is, the clearance on the inner peripheral surface side of the cage on the inner peripheral surface of the ball 32 and the second pocket 41B is set larger than the clearance on the inner peripheral surface side of the cage on the inner peripheral surface of the ball 32 and the first pocket 41A. Yes. And in this invention, since the clearance gap is ensured between the edge part E and the ball
  • the specific shape of the second pocket 41B is preferably concave, and the radius of curvature of the inner peripheral surface of the second pocket 41B is set larger than the radius of the ball 32 (see FIG. 5). ),
  • the inner peripheral surface of the second pocket 41B is formed of a plurality of curved surfaces instead of a single curved surface (see FIG. 6), and the curvature radius of at least a part of the inner peripheral surface of the second pocket 41B is set to the first pocket 41A. And setting the inner peripheral surface of the second pocket 41B to an elliptical shape having a major axis in the radial direction of the cage, etc. be able to.
  • the inner peripheral surface of the second pocket 41B is configured by a single curved surface, and the radius of curvature of the inner peripheral surface of the second pocket 41B is set larger than the radius of the ball 32.
  • the radius of curvature of the inner peripheral surface of the second pocket 41B is preferably larger than 1.06 times the radius of the ball 32 in order to secure a gap between the edge portion E and the ball 32.
  • the inner peripheral surface of the second pocket 41B is on the radial center side of the cage 33A as shown in FIG.
  • the first curved surface C1 positioned at the first curved surface
  • the second curved surface C2 positioned radially outward from the first curved surface C1
  • the third curved surface C3 positioned radially inner than the first curved surface C1.
  • the radius of curvature of the first curved surface C1 is preferably set to 1.02 to 1.06 times the radius of the ball 32
  • the radius of curvature of the second curved surface C2 and the third curved surface C3 is that of the first curved surface C1.
  • the curvature radius of the 2nd curved surface C2 and the 3rd curved surface C3 may be the same, and may mutually differ.
  • the second curved surface C2 on the outer diameter side and the third curved surface C3 on the inner diameter side are set to have a radius of curvature larger than the radius of the ball 32, the edge portion E of the second pocket 41B and the ball 32 A clearance can be secured between the edges E and the balls 32 can be prevented from contacting each other.
  • the pitch circle diameter (PCD) of the pocket of the cage and the pitch circle diameter (PCD) of the ball are designed concentrically, so that there is a gap between the pocket edge and the ball. Is set based on the concentric case.
  • the pitch circle diameter (PCD) of the pocket of the cage and the pitch circle diameter (PCD) of the balls are arranged concentrically.
  • the ball 32 advances in the rotation direction (the arrow direction in FIG. 7), and the ball 32 comes into contact with the inner peripheral surface of the second pocket 41 ⁇ / b> B.
  • the clearance dimension in the circumferential direction from the edge portion E to the surface of the ball 32 in that state is X
  • the pitch direction diameter (PCD) of the designed cage pocket is used as the radial direction of the cage.
  • L be the distance in the radial direction to the end.
  • the gap dimension X and the distance L are defined on the inner diameter side and the outer diameter side, respectively.
  • the radial width of the cage which is the thickness between the inner and outer peripheral surfaces of the cage, is the diameter of the ball from the viewpoint of minimum required strength and prevention of interference with the inner and outer rings. It is desirable to be within 60% to 90%.
  • the length of the gap dimension X is at least on the side where the gap dimension X is larger than the distance L obtained from the radial width of the cage.
  • the distance L is preferably 1.8% ⁇ X / L. It is more desirable to satisfy the above conditions on both the inner diameter side and the outer diameter side. Further, in order to make the amount of movement of the cage in the radial direction a necessary range, it is desirable that X / L ⁇ 5.0%.
  • first pocket 41A is arranged at three places and the second pocket 41B is arranged at ten places.
  • the number of first pockets 41A and second pockets 41B is not limited and can be set arbitrarily.
  • the number of the first pockets 41A is preferably two or more for the stability of the cage, and more preferably three or more. However, in order to reduce oil particles, the number of the first pockets 41A should be less than half of all the pockets. Preferably, the number is 4 or less, more preferably 3 or less. Further, the first pocket 41A is preferably arranged at equal intervals in the circumferential direction of the cage or as much as possible in order to suppress the amount of movement of the cage 33A in the radial direction.
  • the crown-shaped cage 33A includes the first pocket 41A and the second pocket 41B, so that the amount of movement in the radial direction of the cage 33A is suppressed and more than a normal cage. Oil particles can be reduced.
  • the amount of movement of the cage in the radial direction will be larger than that of a normal cage.
  • the cage may collide with the outer ring or the inner ring, which may affect the performance of the bearing such as torque and sound.
  • the collision of the cage with the grease with the outer ring or the inner ring becomes a cause of generation of new oil particles. For this reason, it is necessary to arrange the first pocket 41A as appropriate to suppress the radial movement amount of the cage 33A.
  • the clearance between the inner peripheral surface of the ball 32 and the second pocket 41B on the inner peripheral surface side of the cage is the ball 32 and the first pocket 41A. Since it is larger than the clearance on the inner peripheral surface side of the cage, the scraping of grease by the cage 33A can be suppressed, and the generation of oil particles can be reduced. Further, since the first pockets 41A, which are spherical pockets, are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the cage 33A, the amount of movement of the cage 33A in the radial direction can be suppressed.
  • the relationship between the gap dimension X and the distance L described above is set to 1.8% ⁇ X / L ⁇ 5.0%.
  • production can be reduced and the moving amount
  • a pivot bearing unit incorporating a cage having a first pocket and a second pocket (example of the present invention) and a pivot incorporating a cage having only the first pocket (conventional example)
  • a bearing unit was prepared, and an oil particle confirmation test was performed for each.
  • the first pocket was set to have the same radius of curvature as that of the conventional pocket.
  • X / L was enlarged by setting the 2nd pocket to a larger curvature radius than the 1st pocket.

Abstract

オイルパーティクルの発生を減少することができる玉軸受及び軸受ユニットを提供する。玉軸受（１４）は、内輪（３０）及び外輪（３１）と、内輪（３０）と外輪（３１）との間に転動自在に設けられる複数の玉（３２）と、複数の玉（３２）を周方向に等間隔に保持する保持器（３３Ａ）と、を備え、保持器（３３Ａ）は、玉（３２）を保持するための複数のポケットを有し、複数のポケットは、第１ポケット（４１Ａ）と第２ポケット（４１Ｂ）からなり、玉（３２）と第２ポケット（４１Ｂ）の内周面における保持器内外周面側のすき間が、玉（３２）と第１ポケット（４１Ａ）の内周面における保持器内外周面側のすき間よりも大きい。

Description

玉軸受及び軸受ユニット
　本発明は、玉軸受及び軸受ユニットに関し、例えば、ハードディスクドライブのスイングアームの支持などに使用される玉軸受及び軸受ユニットに関する。
　現在のハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤとも言う。）のスイングアームは、一般的に、図１に示す小型軸受を２個組み合わせたピボット軸受ユニット１０によって支持されている。
　ピボット軸受ユニット１０は、ＨＤＤのベースに立設される軸１２と、スイングアームが外装されるスリーブ１８と、これらの軸１２とスリーブ１８との間に配置される一対の玉軸受１４と、を備える。スリーブ１８と間座２０は一体で成型される場合も多く、また、スリーブを省略して軸受の外輪３１に直接スイングアームを外装する場合もある。
　玉軸受１４は、相対回転可能に対向して配置される一対の軌道輪として、内輪３０及び外輪３１と、内輪３０と外輪３１との間に転動自在に設けられる複数の玉３２と、複数の玉３２を周方向に等間隔に保持する保持器３３と、を備え、一般的に、軸受内部に封入されたグリースによって潤滑が行われている。そして、内輪３０と外輪３１との間には、軸受内部を密封するための非接触型の片側に一枚又は両側に一対のシールド部材３４が設けられ、これにより、軸受外部からの異物（例えば、塵埃）の侵入が防止されると共に、軸受内部に封入されたグリース組成物の軸受外部への漏洩が防止されている。
　保持器３３は、図２に示すように、合成樹脂製の冠型保持器であり、軸方向一方側に開口部をそれぞれ備える複数の球面ポケット４１Ａが周方向に所定の間隔で形成されている。また、図２中の符号４２は円環状の本体部、符号４３は柱部、符号４４は爪部である。なお、現在、低トルク、量産性などの要求から、一般的に、合成樹脂製の冠型保持器が使用されている。
　そして、玉軸受１４は、内輪３０が軸１２に外嵌されると共に、外輪３１がスリーブ１８に内嵌されている。また、スリーブ１８の内周部には、一対の玉軸受１４間に配置される環状の間座２０が嵌合されている。これにより、一対の玉軸受１４が所定の予圧を付与された状態で所定位置に固定される。
　また、従来の玉軸受用の冠型保持器として、ポケットが、軸受径方向における外輪側に形成される球面形状の第１ポケット面と、軸受径方向における内輪側に形成される円筒形状の第２ポケット面と、を有し、これにより、オイルパーティクルの発生を抑えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
日本国特開２０１６－１８０４３６号公報
　ところで、近年、ＨＤＤの高速化・高密度化に伴い、ＨＤＤ内部により高い清浄度が求められるようになり、軸受から発生するオイルパーティクルが問題となる可能性がある。オイルパーティクルとは、軸受の潤滑に使用されるグリースが軸受の回転によって軸受内部で撹拌され、グリースに含まれる油分の一部が微細な飛沫となったもので、このオイルパーティクルが軸受外部に飛散し、ＨＤＤ内部の磁気ディスク、読取ヘッドなどに付着してしまうと、性能の低下、読み書きエラー、ＨＤＤの故障などの不具合が生じる可能性がある。
　また、図３は、現在の一般的な冠型保持器３３における玉３２とポケット４１Ａの部分の断面図であり、玉３２が転動し、保持器３３のポケット４１Ａの周方向片側の壁に接触している状態を示している。そして、特許文献１の図６に示されているような、現在の一般的な球面ポケットを有する保持器の場合、ポケット４１Ａの直径は、玉３２の転動を阻害しないように、玉３２の直径よりもごく僅かに大きく設定されている。
　従って、ポケット４１Ａの直径と玉３２の直径がほぼ同じ大きさであるため、実際の保持器３３と玉３２との接触点Ｐは、玉３２のピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）上の一点であるが、ポケット４１Ａのエッジ部（径方向両端縁）Ｅと玉３２との間にすき間が確保できず、玉３２の転動に伴い、このエッジ部Ｅにおいてグリースの掻き取りが発生し、オイルパーティクルが発生する可能性がある。
　また、特許文献１の保持器は、量産コストの面で改善の余地がある。
　そして、オイルパーティクルを減少させる方法は様々検討されてきたが、必要な清浄度レベルは年々高度化しており、オイルパーティクルの減少に関して改善の余地がある。
　本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オイルパーティクルの発生を減少することができる玉軸受及び軸受ユニットを提供することにある。
　本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内輪及び外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に設けられる複数の玉と、前記複数の玉を周方向に等間隔に保持する保持器と、を備える玉軸受であって、前記保持器は、前記玉を保持するための複数のポケットを有し、前記複数のポケットは、第１ポケット及び第２ポケットを含む少なくとも２種類のポケットからなり、前記玉と前記第２ポケットの内周面における保持器内外周面側のすき間が、前記玉と前記第１ポケットの内周面における保持器内外周面側のすき間よりも大きいことを特徴とする玉軸受。
（２）前記第１ポケットの内周面の曲率半径は、前記玉の半径の１．０２倍～１．０６倍であることを特徴とする請求項１の玉軸受。
（３）（１）又は（２）に記載の玉軸受が組み込まれたことを特徴とする軸受ユニット。
　本発明によれば、保持器の複数のポケットが、第１ポケット及び第２ポケットを含む少なくとも２種類のポケットからなり、玉と第２ポケットの内周面における保持器内外周面側のすき間が、玉と第１ポケットの内周面における保持器内外周面側のすき間よりも大きいため、保持器によるグリースの掻き取りを抑制して、オイルパーティクルの発生を減少することができる。
ピボット軸受ユニットを示す半断面図である。 冠型保持器を示す斜視図である。 一般的な冠型保持器における玉とポケットの部分の断面図である。 本発明に係る玉軸受に組み込まれる冠型保持器の平面図である。 本発明に係る冠型保持器における玉と第２ポケットの部分の断面図である。 第２ポケットの内周面を複数の曲面で構成する場合を説明する断面図である。 第２ポケットのエッジ部と玉との間のすき間の考え方を説明する断面図である。 オイルパーティクル確認試験の結果を示すグラフである。
　以下、本発明に係る玉軸受及び軸受ユニットの一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
　なお、本発明は、冠型保持器の改良に関し、冠型保持器が組み込まれる玉軸受の各構成、及びその玉軸受を備えるピボット軸受ユニットの各構成は、冠型保持器以外、図１で示したものと同様である。また、冠型保持器の基本的な構成は、図２に示したものと同様である。
　本実施形態の冠型保持器３３Ａは、図２及び図４に示すように、円環状の本体部４２と、本体部４２から軸方向にそれぞれ延び、周方向に所定の間隔で設けられる複数の柱部４３と、を有し、柱部４３の軸方向一方側には、円周方向両側に爪部４４，４４が形成されている。
　なお、本実施形態の冠型保持器３３Ａは、ポリアミド６６などのポリアミド系樹脂と１０ｍａｓｓ％のガラス繊維などの強化繊維からなる樹脂製保持器である。また、冠型保持器３３Ａは、玉案内保持器である。
　そして、本実施形態では、図４に示すように、１つの保持器の中に、図３に示す１種類目のポケットである第１ポケット４１Ａと図５に示すグリースの掻き取りを防止する２種類目のポケットである第２ポケット４１Ｂが採用されている。つまり、玉を保持する複数のポケットは、少なくとも２種類のポケットからなる。なお、ポケットの種類は、２種類に限定されず、第２ポケットの種類を増やして、３種類以上にしてもよい。
　第１ポケット４１Ａは、上述した図３に示す一般的な球面ポケットである。
　また、第１ポケット４１Ａの内周面の曲率半径は、保持器３３Ａの径方向の動き量を抑制するため、玉３２の半径の１．０２倍～１．０６倍であることが好ましい。
　第２ポケット４１Ｂは、図５に示すように、保持器３３Ａと玉３２が接触したときに、第２ポケット４１Ｂの径方向両側のエッジ部Ｅと玉３２との間にすき間が確保される形状に形成されている。つまり、玉３２と第２ポケット４１Ｂの内周面における保持器内外周面側のすき間が、玉３２と第１ポケット４１Ａの内周面における保持器内外周面側のすき間よりも大きく設定されている。そして、本発明では、第２ポケット４１Ｂは、エッジ部Ｅと玉３２との間にすき間が確保されるため、グリースの掻き取りが抑制され、オイルパーティクルの発生を減少させるように機能する。
　また、第２ポケット４１Ｂの具体的な形状としては、凹面状となっていることが好ましく、第２ポケット４１Ｂの内周面の曲率半径を玉３２の半径よりも大きく設定すること（図５参照）、第２ポケット４１Ｂの内周面を単一な曲面ではなく複数の曲面で構成すること（図６参照）、第２ポケット４１Ｂの内周面の少なくとも１部の曲率半径を第１ポケット４１Ａの内周面の曲率半径よりも大きく設定すること（図５及び図６参照）、及び第２ポケット４１Ｂの内周面を保持器の径方向に長軸を持つ楕円形状にすることなどを挙げることができる。
　例えば、図５に示すように、第２ポケット４１Ｂの内周面を単一な曲面で構成し、第２ポケット４１Ｂの内周面の曲率半径を玉３２の半径よりも大きく設定することですき間を確保する場合、第２ポケット４１Ｂの内周面の曲率半径は、エッジ部Ｅと玉３２との間にすき間を確保するため、玉３２の半径の１．０６倍よりも大きくすることが好ましく、保持器の安定性のためには、１．１０倍以下にすることが好ましい。
　また、第２ポケット４１Ｂの内周面を複数の曲面で構成することですき間を確保する場合、図６に示すように、第２ポケット４１Ｂの内周面は、保持器３３Ａの径方向中心側に位置する第１曲面Ｃ１と、第１曲面Ｃ１よりも径方向外側に位置する第２曲面Ｃ２と、第１曲面Ｃ１よりも径方向内側に位置する第３曲面Ｃ３と、を有する。第１曲面Ｃ１の曲率半径は、玉３２の半径の１．０２倍～１．０６倍に設定されることが好ましく、第２曲面Ｃ２と第３曲面Ｃ３の曲率半径は、第１曲面Ｃ１の曲率半径よりも大きく設定されている。また、第２曲面Ｃ２と第３曲面Ｃ３の曲率半径は、同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。そして、この場合、外径側の第２曲面Ｃ２と内径側の第３曲面Ｃ３を、玉３２の半径よりも大きい曲率半径に設定するため、第２ポケット４１Ｂのエッジ部Ｅと玉３２との間にすき間を確保し、エッジ部Ｅと玉３２の接触を避けることができる。
　次に、図７を参照して、第２ポケット４１Ｂのエッジ部Ｅと玉３２との間のすき間について説明する。一般的に保持器のポケットのピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）と玉のピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）は同心で設計されるため、ポケットのエッジ部と玉とのすき間は、同心の場合を基準に設定する。なお、図７では、保持器のポケットのピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）と玉のピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）は同心に配置されている。
　そして、図７に示すように、軸受が回転する際、回転方向（図７の矢印方向）に玉３２が進行し、それに伴い、第２ポケット４１Ｂの内周面と玉３２が接触する。ここで、その状態におけるエッジ部Ｅから玉３２の表面までの周方向のすき間寸法をＸとし、設計上の保持器のポケットのピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）から保持器の径方向端までの径方向の距離をＬとする。すき間寸法Ｘと距離Ｌは、内径側と外径側でそれぞれ定義されるが、すき間寸法Ｘが大きい方を設計上の基準とする。
　なお、保持器の内周面と外周面との間の肉厚である保持器の径方向の幅は、最低必要とされる強度、内外輪との干渉の防止などの観点から玉の直径の６０％～９０％に収めることが望ましい。
　そして、オイルパーティクルの発生量を少なくするためには、すき間寸法Ｘの長さは、上記保持器の径方向の幅から求められる距離Ｌに対し、少なくともすき間寸法Ｘが大きい側で、すき間寸法Ｘと距離Ｌの関係が１．８％≦Ｘ／Ｌとなることが望ましい。また、内径側と外径側の両方で上記条件を満たす方がより望ましい。また、保持器の径方向の動き量を必要な範囲とするためには、Ｘ／Ｌ≦５．０％とすることが望ましい。
　また、本実施形態では、第１ポケット４１Ａは３箇所、第２ポケット４１Ｂは１０箇所配置されている。なお、第１ポケット４１Ａと第２ポケット４１Ｂの数に限定はなく、任意に設定可能である。
　また、第１ポケット４１Ａの数は、保持器の安定性のためには、２箇所以上が好ましく、３箇所以上がより好ましいが、オイルパーティクルを減少させるためには、全ポケットの半数以下とすることが好ましく、４箇所以下とすることがより好ましく、３箇所以下とすることが更に好ましい。また、第１ポケット４１Ａの配置は、保持器３３Ａの径方向の動き量を抑制するため、保持器の周方向に等間隔又は可能な限り等間隔に配置した方が好ましい。
　このように構成された玉軸受１４では、冠型保持器３３Ａが第１ポケット４１Ａ及び第２ポケット４１Ｂを備えるため、保持器３３Ａの径方向の動き量を抑制しつつ、通常の保持器よりもオイルパーティクルを減少することができる。ところで、冠型保持器３３Ａの全ポケットを第２ポケット４１Ｂの形状にする場合、通常の保持器と比較して、保持器の径方向の動き量が大きくなると予想され、保持器の径方向の動き量が大きくなると、保持器が外輪や内輪に衝突し、軸受のトルク、音響などの性能に影響を与える可能性がある。また、グリースの付着した保持器が外輪や内輪に衝突することは新たなオイルパーティクルの発生要因となる。このため、第１ポケット４１Ａを適宜配置して、保持器３３Ａの径方向の動き量を抑制する必要がある。
　以上説明したように、本実施形態の玉軸受１４及び軸受ユニット１０によれば、玉３２と第２ポケット４１Ｂの内周面における保持器内外周面側のすき間が、玉３２と第１ポケット４１Ａの内周面における保持器内外周面側のすき間よりも大きいため、保持器３３Ａによるグリースの掻き取りを抑制して、オイルパーティクルの発生を減少することができる。また、球面ポケットである第１ポケット４１Ａを、保持器３３Ａの周方向に略等間隔に配置するため、保持器３３Ａの径方向の動き量を抑制することができる。
　また、本実施形態の玉軸受１４及び軸受ユニット１０によれば、上記したすき間寸法Ｘと距離Ｌの関係を１．８％≦Ｘ／Ｌ≦５．０％に設定することにより、オイルパーティクルの発生を減少することができると共に、保持器３３Ａの径方向の動き量を必要な範囲に収めることができる。
　なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
　本発明の作用効果を確認するため、第１ポケット及び第２ポケットを備える保持器（本発明例）を組み込んだピボット軸受ユニットと、第１ポケットのみを備える保持器（従来例）を組み込んだピボット軸受ユニットと、を用意して、それぞれに対してオイルパーティクル確認試験を行った。
　本発明例では、１３個のポケットのうち３箇所を上記第１ポケットとし、１０箇所を上記第２ポケットとした。また、上記したすき間寸法Ｘと距離Ｌの関係は、第１ポケットをＸ／Ｌ＝１．３％に設定し、第２ポケットをＸ／Ｌ＝２．５％に設定した。また、第１ポケットは、従来例のポケットと同じ曲率半径に設定した。また、第２ポケットは、第１ポケットよりも大きい曲率半径に設定することでＸ／Ｌを大きくした。
　そして、本試験では、ピボット軸受ユニットを一定時間往復動させた後に、前記ピボット軸受ユニットから発生し、測定器にて検出されたオイルパーティクルの総数を確認した。試験結果を図８に示す。
　図８から明らかなように、従来例ではオイルパーティクルが約２４５０個検出されたのに対して、本発明例ではオイルパーティクルが約１５００個検出された。従って、第２ポケットのエッジ部と玉との間にすき間を確保する本発明の有効性が実証された。
　なお、本出願は、２０１８年２月１日出願の日本特許出願（特願２０１８－０１６２７７）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
　　１０　　ピボット軸受ユニット
　　１２　　軸
　　１４　　玉軸受
　　１８　　スリーブ
　　２０　　間座
　　３０　　内輪
　　３１　　外輪
　　３２　　玉
　　３３Ａ　冠型保持器
　　３４　　シールド部材
　　４１Ａ　第１ポケット
　　４１Ｂ　第２ポケット
　　４２　　本体部
　　４３　　柱部
　　４４　　爪部
　　Ｅ　　　エッジ部
　　Ｐ　　　接触点

Claims (3)

  1. 　内輪及び外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に設けられる複数の玉と、前記複数の玉を周方向に等間隔に保持する保持器と、を備える玉軸受であって、
    　前記保持器は、前記玉を保持するための複数のポケットを有し、
    　前記複数のポケットは、第１ポケット及び第２ポケットを含む少なくとも２種類のポケットからなり、
    　前記玉と前記第２ポケットの内周面における保持器内外周面側のすき間が、前記玉と前記第１ポケットの内周面における保持器内外周面側のすき間よりも大きいことを特徴とする玉軸受。
  2. 　前記第１ポケットの内周面の曲率半径は、前記玉の半径の１．０２倍～１．０６倍であることを特徴とする請求項１の玉軸受。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の玉軸受が組み込まれたことを特徴とする軸受ユニット。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023157429A1 (ja) * 2022-02-17 2023-08-24 日本精工株式会社 保持器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005061434A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Nsk Ltd 多点接触玉軸受
JP3122529U (ja) * 2005-04-04 2006-06-15 アクティエボラゲット エスケーエフ 軸受用の保持装置、軸受およびハーモニック減速機
JP2009138863A (ja) * 2007-12-07 2009-06-25 Jtekt Corp 軸受用保持器
JP2015010715A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 アクティエボラゲット・エスコーエッフ 軸受、特に自動車の電気的ステアリングシステムの軸受のためのケージ
JP2017166523A (ja) * 2016-03-14 2017-09-21 日本精工株式会社 玉軸受及びピボット軸受ユニット

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004019921A (ja) * 2002-06-20 2004-01-22 Ntn Corp 超薄肉形転がり軸受
JP5615649B2 (ja) * 2010-09-28 2014-10-29 Ntn株式会社 玉軸受
US9011016B2 (en) * 2012-07-12 2015-04-21 Aktiebolaget Skf Rolling bearing cage, rolling bearing and electric steering system of a motor vehicle
FR2996889B1 (fr) * 2012-10-12 2015-04-24 Skf Ab Cage pour roulement, notamment pour roulement de direction electrique de vehicule automobile
FR2998631B1 (fr) * 2012-11-27 2015-09-04 Skf Ab Cage pour roulement, notamment pour roulement de direction electrique de vehicule automobile
JP2016180436A (ja) 2015-03-23 2016-10-13 日本精工株式会社 冠型保持器、及び、玉軸受、並びに、軸受ユニット
JP6841067B2 (ja) * 2017-02-06 2021-03-10 株式会社ジェイテクト 玉軸受

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005061434A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Nsk Ltd 多点接触玉軸受
JP3122529U (ja) * 2005-04-04 2006-06-15 アクティエボラゲット エスケーエフ 軸受用の保持装置、軸受およびハーモニック減速機
JP2009138863A (ja) * 2007-12-07 2009-06-25 Jtekt Corp 軸受用保持器
JP2015010715A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 アクティエボラゲット・エスコーエッフ 軸受、特に自動車の電気的ステアリングシステムの軸受のためのケージ
JP2017166523A (ja) * 2016-03-14 2017-09-21 日本精工株式会社 玉軸受及びピボット軸受ユニット

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023157429A1 (ja) * 2022-02-17 2023-08-24 日本精工株式会社 保持器

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