JPH1082424A

JPH1082424A - 転がり軸受用保持器

Info

Publication number: JPH1082424A
Application number: JP25585696A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Muto; 泰之武藤; Setsu Kawaguchi; 摂河口; Hidekazu Takahashi; 英一高橋; Kenji Osumi; 憲治大隅; Magozo Hamamoto; 孫三浜本; Hideki Koizumi; 秀樹小泉; Tatsunobu Momono; 達信桃野; Toshihisa Ohata; 俊久大畑; Manda Noda; 万朶野田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ポケット８の内周面と玉５の転動面との間の
隙間１６に潤滑剤を取り込み易くして、保持器音の発生
を抑える。【解決手段】ポケット８の開口周縁部１４、１４に、
バレル加工或は射出成形により面取り１７、１７を形成
する。この面取り１７、１７の存在に基づき、玉５の転
動に伴って隙間１６内に入り込もうとする潤滑剤が、上
記開口周縁部１４、１４で掻き取られにくくなる。そし
て、上記隙間１６内に十分な潤滑剤を取り込める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の転がり軸受用保持器
は、各種回転機械装置に使用される転がり軸受を構成す
る保持器の改良に関し、この保持器と転動体との滑り接
触部分の潤滑を十分に確保して、転がり軸受の振動と騒
音とを低減する。

【０００２】

【従来の技術】各種回転機械装置の軸受部等、各種回転
部分を支持する為の転がり軸受として、例えば図６に示
す様な玉軸受が広く使用されている。この玉軸受は、外
周面に内輪軌道１を有する内輪２と内周面に外輪軌道３
を有する外輪４とを互いに同心に配置し、上記内輪軌道
１と外輪軌道３との間に複数個の玉５、５を転動自在に
設けて成る。図示の例の場合、上記内輪軌道１と外輪軌
道３とは、共に深溝型としている。又、上記複数個の玉
５、５は、保持器６に設けたポケット８、８内に、転動
自在に保持している。

【０００３】上記図６に示した玉軸受を構成する保持器
６は、波形プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれが
金属板材をプレス成形する事により得られる、波形で円
環状に形成された１対の素子９、９を組み合わせて成
る。これら両素子９、９は、それぞれの円周方向複数箇
所に、ポケット８、８を構成する為の凹部８ａ、８ａを
形成している。そして、この１対の素子９、９同士を上
記凹部８ａ、８ａから外れた部分で突き合わせ、これら
各部分を複数のリベット１０により結合固定して、円環
状で円周方向複数箇所にポケット８、８を有する保持器
６としている。上記各凹部８ａ、８ａの内面中間部は、
上記各玉５、５の外面の曲率半径よりも僅かに大きな曲
率半径を有する、断面円弧状の保持凹面１１としてい
る。この為、１対の素子９、９を突き合わせると、上記
凹部８ａ、８ａが組み合わされてポケット８、８を構成
する。

【０００４】又、図７に示した、冠型保持器と呼ばれる
保持器６ａは、合成樹脂等により造られた円環状の主部
７の円周方向複数箇所に、玉５、５（図６）を転動自在
に保持するポケット８、８を設けている。この様な冠型
の保持器６ａの場合、上記各ポケット８、８は、上記主
部７に互いに間隔をあけて配置された１対の弾性片１
２、１２の片側面と、上記主部７の軸方向（図７の上下
方向）片面（図７の上面）でこの１対の弾性片１２、１
２の間部分に設けられた球面状の凹面部１３、１３とか
ら構成される。この凹面部１３、１３の曲率半径は、上
記玉５の外面の曲率半径よりも僅かに大きい。これら弾
性片１２、１２の片側面と凹面部１３、１３とが保持凹
面を構成する。

【０００５】玉軸受を組み立てる場合には上記各玉５、
５を、各ポケット８、８を構成する１対ずつの弾性片１
２、１２の先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げつつ、
これら１対の弾性片１２、１２の間に押し込む。上記保
持器６ａは、この様にして上記各ポケット８、８内に玉
５、５を抱き込む事により、これら各玉５、５を、前記
内輪軌道１と外輪軌道３（図６）との間に、転動自在に
保持する。

【０００６】前述した保持器６或は上述した保持器６ａ
を備えた玉軸受の使用時には、上記複数個の玉５、５の
転動に伴って、上記内輪２と外輪４との相対回転を自在
とする。この際上記複数の玉５、５は、自転しつつ上記
内輪２の周囲を公転する。又、上記保持器６、６ａは、
上記玉５、５の公転速度と同じ速度で、上記内輪２の周
囲を回転する。

【０００７】上記内輪２の外周面と外輪４の内周面との
間部分には、グリースその他の潤滑油等の潤滑剤を充填
若しくは連続的に供給して、上記相対回転が円滑に行な
われる様にする。そして、玉軸受に振動や騒音が生じな
い様にすると共に、焼き付き等の故障を防止する。尚、
一部の玉軸受では、シール板やシールド板等の密封部材
により、内輪２外周面と外輪４内周面との間の空間の両
端開口を塞ぎ、この空間から潤滑剤が漏洩したり、或は
この空間内に塵芥等の異物が進入するのを防止する場合
もある。但し、前記図６にはこの様な密封部材を持たな
い玉軸受を示している。

【０００８】上述した様な保持器６、６ａを組み込んだ
玉軸受の場合、必要量の潤滑剤を充填若しくは供給して
も、この保持器６、６ａに振動が誘発され、当該保持器
６、６ａを組み込んだ玉軸受に、保持器音と呼ばれる騒
音や振動が発生する場合がある。この様な保持器６、６
ａの振動は、保持器６、６ａの玉５、５に対する動き量
が大きい事に起因して、転動体である玉５、５と保持器
６、６ａとの間の滑り摩擦に基づいて発生する。この様
な保持器音の発生を抑える為に従来から、ポケット８、
８の内面と玉５、５の転動面との間の隙間を小さくし
て、玉５、５に対する保持器６、６ａの動き量を小さく
し、保持器音の発生を抑える事が行なわれている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単に玉
５、５に対する保持器６、６ａの動き量を小さくしただ
けでは、上記保持器６、６ａのポケット８、８の内周面
形状に起因して保持器音が発生する。この理由に就い
て、図８〜９により説明する。保持器６、６ａのポケッ
ト８の開口周縁部１４、１４には、図８〜９に示す様
に、鋭い（曲率が大きい）角部１５、１５が存在し、こ
の角部１５、１５部分が潤滑剤の流れに対する抵抗とな
る。即ち、金属板をプレス成形する事により造る波形の
保持器６も、或は合成樹脂を射出成形する事により造る
冠型の保持器６ａも、上記各ポケット８、８の開口周縁
部には、バリ等による鋭いエッヂが存在する為、上記各
角部１５、１５の曲率は非常に大きい。

【００１０】従って、保持器音を抑制すべくポケット８
の内面と玉５の転動面との間の隙間を小さくすると、玉
５の転動面と保持凹面１１（図６に示した保持器６の場
合。図７に示した保持器６ａに於いては弾性片１２、１
２の片側面及び凹面部１３部分。）との間の隙間１６に
潤滑剤が流入しにくくなる。即ち、上記玉５の転動に伴
って周囲空間からこの隙間１６内に入り込もうとする潤
滑剤は、上記各角部１５、１５に掻き取られて、上記隙
間１６内に入り込みにくくなる。この為、上記保持凹面
１１と玉５の転動面との間の隙間１６に十分な量の潤滑
剤が取り込まれなくなって、保持器６、６ａと玉５、５
との滑り接触部分の摩擦振動を十分に抑制できなくな
り、振動や騒音を誘発する。本発明の転がり軸受用保持
器は、この様な不都合を解消すべく考えたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受用保
持器は、前述した従来の転がり軸受用保持器と同様に、
複数の転動体を転動自在に保持すべく、全体を円環状に
形成され、円周方向複数個所にポケットが設けられてい
る。特に、本発明の転がり軸受用保持器に於いては、少
なくとも上記各ポケットの開口周縁部の一部に面取りが
施されている。又、好ましくは、転動体を玉とし、面取
りを断面形状が円弧形である曲面とし、この面取りの断
面形状の曲率半径を上記玉の外径の１〜２０％とする。
更に好ましくは、上記面取りの断面形状の曲率半径を上
記玉の外径の２〜１６％とし、より好ましくは、上記面
取りの断面形状の曲率半径を上記玉の外径の５〜１５％
とする。

【００１２】

【作用】上述の様に構成される本発明の転がり軸受用保
持器が、複数の転動体を転動自在に保持する際の作用自
体は、前述した従来の転がり軸受用保持器の場合と同様
である。特に、本発明の転がり軸受用保持器の場合に
は、潤滑剤がポケットの内面と転動体の転動面との間の
隙間に取り込まれ易くなり、滑り接触部分の潤滑状態が
良好になる。即ち、各ポケットの開口周縁部に形成され
た面取りの存在に基づき、ポケット内部に潤滑剤が流入
するのが妨げられず、上記潤滑剤がポケット内部に流入
し易くなる。この為、保持器音と呼ばれる振動・騒音が
発生しにくくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の第
１例を示している。本例は、本発明を前記図７に示した
冠型保持器に適用したものである。この保持器１８は、
前述した従来の保持器６ａ（図７）と同様に、合成樹脂
製で円環状の主部７と、この主部７の円周方向複数個所
に設けられ、その内側に転動体である玉５を１個ずつ転
動自在に保持する複数個のポケット８とを備えている。
各ポケット８は、上記主部７に互いに間隔をあけて配置
された１対の弾性片１２、１２（図７参照）と、上記主
部７の軸方向片面（図１の上面）でこの１対の弾性片１
２、１２の間部分に設けられた凹面部１３とから構成し
ている。これら凹面部１３及び各弾性片１２の片側面
は、当該保持器１８が保持すべき玉５の転動面の曲率半
径ｒよりも僅かに大きい曲率半径Ｒ₁₃を有する球状凹面
としている。これら凹面部１３及び１対の弾性片１２、
１２の片側面が、上記玉５を転動自在に保持する為の保
持凹面を構成する。更に、本発明の保持器１８の場合に
は、図１に一点鎖線で囲んで示した、各ポケット８の開
口周縁部１４、１４に、バレル加工等により、断面円弧
状の面取り１７、１７を、上記開口周縁部１４、１４の
全長に亙って施している。

【００１４】上述の様に構成される本発明の転がり軸受
用保持器が、複数の玉５を転動自在に保持する際の作用
自体は、前述した従来の転がり軸受用保持器の場合と同
様である。特に、本発明の転がり軸受用保持器の場合に
は、上記玉５の転動に伴って周囲空間からこの玉５の転
動面と１対の弾性片１２、１２の片側面及び凹面部１３
との間の隙間１６内に入り込もうとする潤滑剤が、上記
開口周縁部１４、１４部分であまり掻き取られる事な
く、上記隙間１６内に効率良く入り込む。この為、上記
１対の弾性片１２、１２の片側面及び凹面部１３と玉５
の転動面との間の隙間１６に十分な量の潤滑剤が取り込
まれ、しかもこの隙間１６内に潤滑剤を長時間に亙り保
持できる。この結果、保持器１８と玉５との滑り接触部
分の摩擦振動を十分に抑制できて、保持器音と呼ばれる
振動や騒音を誘発する可能性が低くなる。

【００１５】次に、図２は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、保持器１８ａにポケ
ット８を構成すべく、主部７に互いに間隔をあけて配置
した１対の弾性片１２、１２の間部分に設けた凹面部１
３の両側部分（各ポケット８の底部）に、それぞれ面取
り１７ａ、１７ａを設けている。この様な本例の場合
も、これら各面取り１７ａ、１７ａを通じて玉の転動面
とポケット８の凹面部１３との間の隙間内に潤滑剤が効
率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動や騒音
を誘発する可能性が低くなる。

【００１６】次に、図３は、本発明の実施の形態の第３
例を示している。本例の場合には、ポケット８の両端開
口部に円筒部１９、１９を形成し、これら各円筒部１
９、１９の内端縁と、上記ポケット８の中央部に形成し
た球面状の凹面部１３の両端縁とを、それぞれ面取り１
７ｂ、１７ｂにより連続させている。この面取り１７
ｂ、１７ｂを設けたポケット８を有する保持器１８ｂ
は、合成樹脂の射出成形により形成する。上記各面取り
１７ｂ、１７ｂは、この射出成形時に形成するが、場合
によっては、射出成形後、バレル加工により、上記面取
り１７ｂ、１７ｂを形成しても良い。更には、射出成形
時に形成した面取り１７ｂ、１７ｂの形状を、バレル加
工により仕上げる事もできる。

【００１７】何れにしても上記各面取り１７ｂ、１７ｂ
は、それぞれ断面形状が円弧形である曲面とする。そし
て、この面取りの断面形状の曲率半径を、上記ポケット
８に保持した玉５の外径の１〜２０％とする。更に好ま
しくは、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率
半径を上記玉の外径の２〜１６％とし、より好ましく
は、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径
を上記玉の外径の５〜１５％とする。この様な本例の場
合も、上記各面取り１７ｂ、１７ｂを通じて玉５の転動
面とポケット８の凹面部１３との間の隙間内に潤滑剤が
効率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動や騒
音を誘発する可能性が低くなる。

【００１８】次に、図４は、本発明の実施の形態の第４
例を示している。本例の場合には、ポケット８の両端開
口部に、このポケット８の開口周縁部に向かうに従って
内径が大きくなる摺鉢状の傾斜面２０、２０を形成し、
これら各傾斜面２０、２０の内端縁と、上記ポケット８
の中央部に形成した球面状の凹面部１３の両端縁とを、
それぞれ面取り１７ｃ、１７ｃにより連続させている。
この面取り１７ｃ、１７ｃを設けたポケット８を有する
保持器１８ｃは、上述した第３例の場合と同様に、合成
樹脂の射出成形により形成する。上記各面取り１７ｃ、
１７ｃは、この射出成形時に形成するが、場合によって
は、射出成形後、バレル加工により、上記面取り１７
ｃ、１７ｃを形成しても良い。更には、射出成形時に形
成した面取り１７ｃ、１７ｃの形状を、バレル加工によ
り仕上げる事もできる。

【００１９】何れにしても上記各面取り１７ｃ、１７ｃ
は、それぞれ断面形状が円弧形である曲面とする。そし
て、この面取りの断面形状の曲率半径を、上記ポケット
８に保持した玉５の外径の１〜２０％とする。更に好ま
しくは、上記各面取り１７ｃ、１７ｃの断面形状の曲率
半径を上記玉５の外径の２〜１６％とし、より好ましく
は、上記各面取り１７ｃ、１７ｃの断面形状の曲率半径
を上記玉５の外径の５〜１５％とする。この様な本例の
場合も、上記各面取り１７ｃ、１７ｃを通じて玉５の転
動面とポケット８の保持凹面１３との間の隙間内に潤滑
剤が効率良く取り込まれる為、保持器音と呼ばれる振動
や騒音を誘発する可能性が低くなる。

【００２０】尚、上述の各例は、本発明を玉軸受を構成
する冠型の保持器に適用した例に就いて説明した。但
し、本発明は、上記玉軸受用の冠型保持器に限らず、転
がり軸受用の保持器であれば、波形保持器、更にはころ
軸受用の保持器等にも適用する事ができる。又、本発明
は、転動体に対する保持器の変位量を僅小にする為、転
動面とポケット内面との間の隙間を僅小にした構造は勿
論、この隙間が通常の寸法を有する構造でも効果を得ら
れる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の効果を確認する為、本発明者
が行なった第一、第二の実験に就いて説明する。先ず、
第一の実験を行なうに当り、図７に示す様な冠型の保持
器６ａを、ポリアミド６６により射出成形し、射出成形
したままでポケット８の開口周縁部に角部が存在するも
の１種類（比較例）と、バレル加工により図１に示す様
な面取り１７、１７を形成したもの５種類（実施例１〜
５）と、切削加工により図２に示す様な面取り１７ａ、
１７ａを形成したもの１種類（実施例６）との、７種類
の試料を用意した。各試料は、それぞれ同じものを１０
個又は２０個用意し、それぞれを玉軸受中に組み込んで
運転し、保持器音の発生の有無を観察した。尚、実施例
６の様な面取り１７ａ、１７ａを工業的に形成する場合
は、切削によらず、射出成形時に形成する。

【００２２】尚、実施例１〜５に関するバレル加工の条
件、並びに総ての試料に関する運転条件は、次の通りで
ある。バレル加工の条件共通する条件３mmの三角形のアルミナ粒子を砥粒として使用し、回転
式バレル又は遊星旋回式バレル加工機により加工。実施例ごとに異なる条件実施例１：加工時間＝１時間実施例２：加工時間＝５時間実施例３：加工時間＝１２時間実施例４：加工時間＝４８時間実施例５：加工時間＝７２時間玉軸受の運転条件潤滑条件：グリース充填回転速度：４０００ｒ．ｐ．ｍ．ラジアル荷重：１００ｋｇｆ雰囲気温度：０℃

【００２３】上記した条件で保持器音の発生の有無を観
察したところ、比較例に関しては、１０個の試料全部に
就いて保持器音の発生が観察された。又、実施例１〜５
に関しては、それぞれ２０個ずつの試料全部に就いて、
保持器音の発生が観察されなかった。更に、実施例６に
関しては、１０個の試料全部に就いて、保持器音の発生
が観察されなかった。そして、これらの実験により、本
発明が保持器音の低減に効果がある事が確認された。

【００２４】次に、面取りの曲率半径が保持器音の発生
に及ぼす影響に就いて知る為に行なった、第二の実験に
就いて説明する。この第二の実験は、図３に示した実施
の形態の第３例の様な保持器１８ｂを使用し、玉５の外
径（直径）に対する面取り１７ｂ、１７ｂの曲率半径の
割合を種々変化させて、この割合が運転時に発生する保
持器音に及ぼす影響に就いて測定した。試験条件は次の
通りである。使用した軸受：呼び番号が６２０２である深溝型玉
軸受（外径３５mm、内径１５mm、幅１１mm）使用した保持器：外径２５．５mm、内径２１．５mm、幅
５．８０mmで、玉案内される冠型保持器凹面部１３の中心角θ（図３参照）：４６度運転条件潤滑条件：動粘度が１００cst のエーテルウレア系グリ
ースを、充填可能な空間に、容積割合で４０％充填回転速度：４０００r.p.m. ラジアル荷重：１００kgf スラスト荷重：５０kgf 雰囲気温湿度：０℃、２０％

【００２５】上述した条件で、上記各面取り１７ｂ、１
７ｂの曲率半径と運転時に発生する保持器音の大きさと
の関係を求めたところ、図５に示す様な結果を得られ
た。この図５に於いて、横軸は上記各面取り１７ｂ、１
７ｂの断面形状の曲率半径と上記ポケット８に保持した
玉５の外径との比率を、縦軸は図７に示す様な従来の保
持器６ａを用いて構成された玉軸受が発生する騒音レベ
ルを０ｄＢとして、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの曲率
半径を変化させた保持器を用いた時の玉軸受の騒音レベ
ルの差を、それぞれ表している。この図５から明らかな
通り、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半
径を、上記ポケット８に保持した玉５の外径の１％以上
とすれば、一応保持器音を低減させる効果を得られる。
更に好ましくは、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形
状の曲率半径を上記玉５の外径の２〜１６％とすれば、
保持器音の低減効果が顕著になる。より好ましくは、上
記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲率半径を上記
玉５の外径の４〜１５％とすれば、上記保持器音の低減
効果が、より一層顕著になる。

【００２６】尚、上記曲率半径の違いは、保持器音の大
きさに影響する他、加工性にも影響する。即ち、下限側
の規制は、金型加工の容易性につながり、上限側の規制
は、バレル加工時間の節約により、加工コストの節減に
つながる。又、上記各面取り１７ｂ、１７ｂ部分を所望
の曲率半径とする為の加工方法は、従来から知られてい
る何れの加工方法を採用しても良い。但し、合成樹脂製
保持器の場合には、加工コストの面から、金型で加工す
るのが好ましい。又、金属製保持器の場合には、やはり
加工コストの面からバレル加工により加工する事が好ま
しい。尚、上記各面取り１７ｂ、１７ｂの断面形状の曲
率半径が、上記ポケット８に保持した玉５の外径の２０
％よりも大きくなると、玉５の保持力が弱くなり、保持
器の動き量が大きくなったり、玉５がポケット８から抜
けたりする弊害が生じる。この為、上記曲率半径が玉５
の外径の２０％を越えるものは、正常な軸受の運転を可
能とする保持器としては不適当で、この様な保持器を組
み込んだ転がり軸受の設計は困難である。従って、上記
曲率半径は、玉５の外径の２０％以下とする必要があ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明の転がり軸受用保持器は、以上に
述べた通り構成され作用する為、転動体の転動面と保持
器のポケットの内周面との滑り接触部分の潤滑状態が良
好になる。この結果、本発明の転がり軸受用保持器を用
いて構成した転がり軸受は、保持器音の発生が抑制さ
れ、低振動、低騒音の転がり軸受を得られる。更に、本
発明の転がり軸受用保持器の場合、転動体の転動面と保
持器のポケットの内周面との滑り接触部分の摩擦が低減
する為、保持器の耐摩耗性の向上も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、保持器の
一部を玉を保持した状態で示す拡大断面図。

【図２】同第２例を示す、保持器の部分拡大斜視図。

【図３】同第３例を示す、保持器の拡大断面図。

【図４】同第４例を示す、保持器の拡大断面図。

【図５】面取りの曲率半径と運転時に発生する保持器音
の大きさとの関係を示す線図。

【図６】従来から知られている玉軸受の１例を示す部分
切断斜視図。

【図７】従来から知られている保持器の別例を示す斜視
図。

【図８】図６に示した保持器に玉を保持した状態を示す
拡大断面図。

【図９】図７に示した保持器に玉を保持した状態を示す
拡大断面図。

【符号の説明】

１内輪軌道２内輪３外輪軌道４外輪５玉６、６ａ保持器７主部８ポケット８ａ凹部９素子１０リベット１１保持凹面１２弾性片１３凹面部１４開口周縁部１５角部１６隙間１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ面取り１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ保持器１９円筒部２０傾斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大隅憲治神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者浜本孫三神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者小泉秀樹神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者桃野達信神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者大畑俊久神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者野田万朶神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の転動体を転動自在に保持すべく、
全体を円環状に形成され、円周方向複数個所にポケット
が設けられている転がり軸受用保持器に於いて、少なく
とも上記各ポケットの開口周縁部の一部に面取りが施さ
れている事を特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項２】転動体が玉であり、面取りが断面形状が
円弧形である曲面であり、この面取りの断面形状の曲率
半径が上記玉の外径の１〜２０％である、請求項１に記
載した転がり軸受用保持器。