特開 2024-85426 保持器および玉軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085426

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】保持器および玉軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/41 20060101AFI20240620BHJP

   F16C 33/66 20060101ALI20240620BHJP

   F16C 19/16 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

F16C33/41

F16C33/66 Z

F16C19/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021041079

(22)【出願日】2021-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】白畑 哲志

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 暢啓

(72)【発明者】

【氏名】矢澤 永一

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA03

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA25

3J701BA44

3J701CA14

3J701DA14

3J701EA31

3J701FA38

3J701FA60

3J701GA24

3J701GA60

(57)【要約】

【課題】高速回転および高速の揺動運動においてグリースが玉と軌道面の間や玉と保持器ポケットの間に入り込むことに起因するトルクの上昇やトルク変動を低減することができる合成樹脂製冠形保持器を提供する。
【解決手段】第一のポケット１４_１の第一の保持爪１２_１の背面と、隣接する第二のポケット１４_２の第二の保持爪１２_２の背面とが対向し、第一の保持爪１２_１と第二の保持爪１２_２との間に平坦部１５が形成され、平坦部１５の内周側には第一の保持爪１２_１に連結された内側グリース飛散防止壁１６が周方向に沿って形成され、平坦部１５の外周側には第二の保持爪１２２と連結された外側グリース飛散防止壁１７が周方向に沿って形成され、内側グリース飛散防止壁１６は、第二の保持爪１２_２と離間して内側スリット１６ａを形成し、外側グリース飛散防止壁１７は、第一の保持爪１２_１と離間して外側スリット１７ａを形成している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円環形状の基部から軸方向に延びる一対の保持爪の間に玉が嵌合されるポケットが周方向に沿って複数形成されている合成樹脂製冠形保持器であって、
それぞれの前記保持爪は 前記ポケットの周方向外側を臨む背面を有し、
第一の前記ポケットの第一の前記保持爪の背面と、第一の前記ポケットに隣接する第二の前記ポケットの第二の前記保持爪の背面とが対向し、
第一の前記保持爪と第二の前記保持爪との間にグリース受容面が形成され、前記グリース受容面の内周側には第一の前記保持爪に連結された内側グリース飛散防止壁が周方向に沿って形成され、
前記グリース受容面の外周側には第二の前記保持爪と連結された外側グリース飛散防止壁が周方向に沿って形成され、
前記内側グリース飛散防止壁の少なくとも一部は、第二の前記保持爪と離間して内側スリットを形成し、
前記外側グリース飛散防止壁の少なくとも一部は、第一の前記保持爪と離間して外側スリットを形成している合成樹脂製冠形保持器。

【請求項2】

内輪と外輪と、前記内輪および前記外輪の間に配置される複数の玉と、前記玉を保持する請求項１に記載の保持器とを備えた玉軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低トルク、低トルク変動、およびグリース潤滑性が要求されるミニチュア玉軸受や小径玉軸受に用いて好適な保持器およびこの保持器を用いた玉軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から使用されている保持器には、樹脂により一体成形された冠形のものがある。冠形保持器では、環状の保持器本体の上面に一対の保持爪が周方向に一定間隔で配置され、その一対の保持爪間に玉を保持するためのポケットが形成されている。また、連続する二つのポケットの背面同士が対向する保持爪の間に、保持爪の立上がり基準面となる平坦部が形成される。この平坦部と保持爪の背面によってグリースポケットが形成される。このような構成からなる保持器を用いた玉軸受では、玉を避けて平坦部にグリースが充填される。これは、運転中に玉と軌道面や玉とポケット内周面との間にグリースが噛みこまれることに起因とする回転トルクの上昇および変動を防止するためである。

【0003】

しかしながら、近年の家電モータや歯科用ハンドピースなどは高速化が進んでいるため、従来の冠形保持器では、軸受の回転が１０，０００ｒｐｍ程度の高速になると、遠心力によりグリースが外径方向に飛散し、回転トルクの変動を生じさせるという問題があった。その問題点を解決するために、保持器外径面に沿うグリース飛散防止壁を設けた保持器が提案されている（例えば特許文献１および２）。また、ハードディスク駆動装置におけるヘッドアクチュエータ用軸受装置の玉軸受のように、高速で始動と停止を繰り返す揺動運動を強いられる場合は、慣性力によって玉軸受に封入されたグリースが漏れやすくなる。

【0004】

特許文献１に開示された樹脂製冠形保持器においては、高速回転時の遠心力によるグリースの漏れを抑制するために、背面が対向するポケットの保持爪部の間にグリース飛散防止壁を設け、その壁の周方向中央にスリットを設けている。グリース飛散防止壁はスリットを有するため、封入されたグリースから潤滑に必要な量の基油を保持器内径側に流出させることができ、長期にわたって潤滑性を維持することができるとされている。特許文献２に開示された樹脂製冠形保持器においては、ポケットの背面で対向する保持爪部の中間にグリース飛散防止壁を設け、壁の両端にスリットを形成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開平４－３６１２３号公報

【特許文献2】実開平６－２８３４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示された保持器では、グリースを充填するときに平坦部の中央を狙ってグリースをディスペンサーから吐出するので、そのときの勢いで中間部のスリットからグリースが漏れて外輪にグリースが付着してしまう場合がある。また、内径側に壁が無いので、平坦部上に乗りきれなかったグリースが保持器内径側にはみ出る場合がある。また、特許文献２に開示された保持器では、グリース飛散防止壁の両端にスリットがあるため隙間箇所が多すぎて、高速回転時の遠心力または高速揺動時の慣性力によってグリースが過剰に漏れて外輪に付着してしまうことがある。また、特許文献１および特許文献２に共通する問題として、玉軸受の内径側にグリース飛散防止壁が無いため、平坦部上に乗りきれなかったグリースが保持器内径側にはみ出る虞がある。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、グリースポケットからのグリースの飛散を抑制することができ、これにより、高速回転および高速の揺動運動においてグリースが玉と軌道面の間や玉と保持器ポケットの間に入り込むことに起因するトルクの上昇やトルク変動を低減することができ、さらに、グリース充填時に内輪や外輪にグリースが付着することを防止することができる保持器および玉軸受を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、円環形状の基部から軸方向に延びる一対の保持爪の間に玉が嵌合されるポケットが周方向に沿って複数形成されている合成樹脂製冠形保持器であって、それぞれの前記保持爪は 前記ポケットの周方向外側を臨む背面を有し、第一の前記ポケットの第一の前記保持爪の背面と、第一の前記ポケットに隣接する第二の前記ポケットの第二の前記保持爪の背面とが対向し、第一の前記保持爪と第二の前記保持爪との間にグリース受容面が形成され、前記グリース受容面の内周側には第一の前記保持爪に連結された内側グリース飛散防止壁が周方向に沿って形成され、前記グリース受容面の外周側には第二の前記保持爪と連結された外側グリース飛散防止壁が周方向に沿って形成され、前記内側グリース飛散防止壁の少なくとも一部は、第二の前記保持爪と離間して内側スリットを形成し、前記外側グリース飛散防止壁の少なくとも一部は、第一の前記保持爪と離間して外側スリットを形成している合成樹脂製冠形保持器である。

【0009】

本発明にあっては、保持器の内周側と外周側に、中間部にスリットがない内側グリース飛散防止壁と外側グリース飛散防止壁を設けたので、グリース受容面と内側グリース飛散防止壁と外側グリース飛散防止壁とで形成されるグリース貯留部にグリースを充填する際に、グリースがグリース貯留部の外に漏れることを抑制することができる。また、外側グリース飛散防止壁が高速回転時の遠心力によってグリースが外輪側に飛散するのを防止することは勿論のこと、各グリース貯留部には、内周側と外周側に１ケ所ずつだけスリットが設けられているので、高速回転してもグリースがグリース貯留部から飛散することなく、スリットから適切な量の潤滑油が玉と軌道面へ供給される。したがって、本発明では、高速の揺動または高速回転してもグリースが玉と軌道面の間や玉とポケットの間に入り込むことに起因するトルクの上昇やトルク変動を低減することができ、また、グリース充填時に内輪や外輪にグリースが付着することを抑制することができる。

【0010】

また、本発明は、内輪と外輪と、前記内輪および前記外輪の間に配置される複数の玉と、前記玉を保持する上記構成の保持器とを備えた玉軸受である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、高速の揺動または高速回転してもグリースが玉と軌道面の間や玉と保持器ポケットの間に入り込むことに起因するトルクの上昇やトルク変動を低減することができ、また、グリース充填時に内輪や外輪にグリースが付着することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態の保持器を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態の保持器を示す平面図である。

【図3】本発明の実施形態の玉軸受を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

１．保持器の構成
図１および図２に示すように、本発明の保持器１０は、円環形状の基部１１と、基部１１から軸方向上方に向かって延在する一対の保持爪１２の間に、玉１３が嵌合されるポケット１４が周方向に沿って複数形成されている合成樹脂製冠形保持器である。ポケット１４の内周は、玉１３の外径よりも僅かに大径な球面状をなしている。

【0014】

合成樹脂としては、ポリアミド（ナイロン６６、ナイロン４６等）、ポリアセタールやポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの熱可塑性樹脂をガラス繊維や炭素繊維で強化したものを用いることができる。そして、そのような合成樹脂を好適には大量生産に適した射出成形によって保持器１０に成形される。

【0015】

ポケット１４を形成する一対の保持爪１２のそれぞれは、ポケット１４の周方向外側を臨む背面１２ａを有する。背面１２ａは、ポケット１４の内周と同様に球面状をなしている。ここで、一つのポケット１４と一つの保持爪１２を第１ポケット１４１および第１保持爪１２１と称し、その隣に位置するポケット１４を第２ポケット１４２および第２保持爪１２２と称して以下の説明に用いる。

【0016】

第１ポケット１４１の第１保持爪１２１の背面１２ａは、第１ポケット１４１の隣に位置する第２ポケット１４２の第２保持爪１２２の背面と周方向に対向している。そして第１ポケット１４１の第１保持爪１２１と第２ポケット１４２の第２保持爪１２２との間には平坦部（グリース受容面）１５が形成されている。この平坦部１５の軸方向位置は、第１、第２ポケット１４１，１４２の中心の軸方向位置とほぼ同じである。

【0017】

平坦部１５の内周側には、第１ポケット１４_１の第１保持爪１２_１と連結された内側グリース飛散防止壁１６が周方向に沿って形成されている。また、平坦部１５の外周側には第２ポケット１４２の第２保持爪１２２と連結された外側グリース飛散防止壁１７が周方向に沿って形成されている。これら平坦部１５、内側グリース飛散防止壁１６、および外側グリース飛散防止壁１７によってグリース貯留部１８が形成されている。内側グリース飛散防止壁１６は第２保持爪１２２と離間して内側スリット１６ａを形成し、外側グリース飛散防止壁１７は第１保持爪１２１と離間して外側スリット１７ａを形成している。内側および外側スリット１６ａ，１７ａは、グリース貯留部１８に充填されるグリースから溶出する潤滑油を玉２３と軌道面へ供給する出口となる。

【0018】

上記構成の保持器１０において、平坦部１５と内側グリース飛散防止壁１６と外側グリース飛散防止壁１７とで形成されるグリース貯留部１８にグリースを充填する際には、平坦部１５の中央を狙ってグリースをディスペンサーから吐出する。上記構成の保持器１０にあっては、保持器１０の内周側と外周側に、中間部にスリットがない内側グリース飛散防止壁１６と外側グリース飛散防止壁１７を設けているので、グリースがグリース貯留部１８の外に漏れることを抑制することができる。

【0019】

また、外側グリース飛散防止壁１７が高速回転時の遠心力によってグリースが外輪側に飛散するのを防止することは勿論のこと、各グリース貯留部１８には、内周側と外周側に１ケ所ずつだけ内側スリット１６ａおよび外側スリット１７ａが設けられているので、高速回転してもグリースがグリース貯留部１８から飛散することなく、内側スリット１６ａおよび外側スリット１７ａから適切な量の潤滑油が玉２３と軌道面へ供給される。したがって、本発明では、高速の揺動や高速回転してもグリースが玉２３と軌道面の間や玉２３とポケット１４の間に入り込むことに起因するトルクの上昇やトルク変動を低減することができ、また、グリース充填時に内輪や外輪にグリースが付着することを抑制することができる。

【0020】

特に、上記実施形態にあっては、グリース貯留部１８の内周側と外周側で半径方向に重ならないように内側スリット１６ａおよび外側スリット１７ａを１カ所ずつ設けているので、グリースの飛散を抑制するとともに潤滑油が玉１３や軌道面に適切に供給される。これによりグリース攪拌抵抗に起因する回転トルクの上昇や変動が抑制される。

【0021】

また、平坦部１５の軸方向位置をポケット１４の中心の軸方向位置とほぼ同じにしたので、グリース貯留部１８の容積が大きくなっている。したがって、より多くのグリースをグリース貯留部１８に注入することができ、玉軸受の長寿命化につながる。なお、平坦部１５の軸方向位置をポケット１４の中心の軸方向位置よりも低くして、すなわち、平坦部１５を基部１１の底面に近付けて、グリース貯留部１８の容積をより大きくしてグリースの充填量をさらに増やすことも可能である。

【0022】

従来の冠形保持器では、そのように平坦部１５の軸方向位置を低くすると保持器の保持爪の剛性が低下して変形しやすくなり、その結果、高速回転に適さなくなるという問題が生じる。しかしながら、本発明では、内周側と外周側の両方に保持爪１２と連結された内側および外側グリース飛散防止壁１６，１７を設けたので、保持爪１２の剛性低下を防ぐことができる。また、内側および外側グリース飛散防止壁１６，１７の一端は保持爪１２と離間させて内側および外側スリット１６ａ，１７ａを設けたので、グリースによる潤滑も妨げることがない。そのため、本実施形態の保持器１０は、高速回転でも使用することができ、また、より多くのグリースを保持できるので玉軸受の長寿命化にも貢献する。

【0023】

２．変更例
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように種々の変更が可能である。

【0024】

ｉ）平坦部１５に代えて軸方向にくぼむか突出するグリース受容面を形成することができる。
ii）平坦部１５に凹部または凸部を一つまたは複数設けて、グリース受容面に対するグリースの付着力を向上させることができる。また、複数の凹部はディンプルを形成することができる。
iii）ポケット１４の内周は円筒曲面であってもよい。
iv）保持爪１２の背面１２ａは、軸方向に屹立する平坦面であってもよい。

【0025】

３．玉軸受の構成
図３は本発明の実施形態の玉軸受２０を示す断面図である。この図に示す玉軸受２０は、外輪２１の軌道面２１ａと内輪２２の軌道面２２ａとの間に、上記実施形態の保持器１０によって等間隔に玉２３が保持されて構成されている。

【0026】

保持器１０の材質はナイロン６６で射出成型によって成形されている。内輪２２、外輪２１、および玉２３の材質はマルテンサイトステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）とされ、熱処理によって表面硬さはＨＲＣ５８以上に高められている。

【0027】

玉軸受２０の軸受空間には基油として４０℃における基油動粘度が２５ｍｍ²／ｓ以上１００ｍｍ²／ｓ以下の合成油に、増ちょう剤としてウレア系化合物を添加したグリースがポケット１４間のグリース貯留部１８に充填され、軸受空間は非接触ゴムシール（図示せず）で密封されている。ウレアグリースは耐熱性に優れているので、玉軸受２０の温度が上昇する高速回転や高速の揺動運動の使用に適している。ウレア化合物はジウレアまたはポリウレアが望ましい。合成油としては、エステル油、エーテル油、合成炭化水素油、シリコーン油、フッ素油等が挙げられる。これらの合成油は単独または混合して用いてもよい。合成油の替わりに、または合成油に混合して、鉱油を基油として用いることもできる。玉軸受２０の内輪２２の内径は、たとえば３ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることができる。しかしながら、このサイズに限定されるわけではない。

【0028】

上記構成の玉軸受２０は、保持器１０のグリース貯留部１８に設けられた内側および外側グリース飛散防止壁１６，１７と、内側および外側スリット１６ａ，１７ａにより、グリースが内輪２２や外輪２１に付着するのを抑制しつつ、内側および外側スリット１６ａ，１７ａから適切に潤滑油が供給されるので、低トルクであるとともに長寿命である。このような玉軸受２０はおおよそ１０，０００ｒｐｍ以上１００，０００ｒｐｍ以下、dmN値でいえば１２０万程度までの高速回転時においても遠心力によるグリースの飛散が抑制され、安定したトルクで回転することができる。同様に、高速の揺動運動時においても慣性力によるグリースの飛散が抑制され、揺動範囲内での変動が少なく、低トルクで安定して作動することができる。したがって、上記構成の玉軸受２０は、家庭用電気掃除機のクリーナモータや電動工具、ファンモータ、歯科用ハンドピースなど各種高速回転機器や高速で揺動運動を行うハードディスク駆動装置のヘッドアクチュエータに組み込んで用いることに適している。

【産業上の利用可能性】

【0029】

本発明の保持器および玉軸受は、家庭用電気掃除機のクリーナモータや電動工具、ファンモータ、歯科用ハンドピースなどの各種高速回転機器および高速で揺動運動を行うハードディスク駆動装置のヘッドアクチュエータに組み込んで好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0030】

１０…保持器、１１…基部、１２…保持爪、１３…玉、１４…ポケット、１２ａ…背面、１５…平坦部（グリース受容面）、１６…内側グリース飛散防止壁、１７…外側グリース飛散防止壁、１８…グリース貯留部、１６ａ…内側スリット，１７ａ…外側スリット、２０…玉軸受、２１…外輪、２１ａ…軌道面、２２…内輪、２２ａ…軌道面、２３…玉。

【図1】

【図2】

【図3】