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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-24
(45)【発行日】2024-08-01
(54)【発明の名称】転がり軸受の保持器および転がり軸受
(51)【国際特許分類】
F16C 33/38 20060101AFI20240725BHJP
F16C 19/06 20060101ALI20240725BHJP
F16C 33/32 20060101ALI20240725BHJP
【ＦＩ】
F16C33/38
F16C19/06
F16C33/32
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020077049
(22)【出願日】2020-04-24
(65)【公開番号】P2021173326
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2023-03-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087941
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
(74)【代理人】
【識別番号】100112829
【弁理士】
【氏名又は名称】堤 健郎
(74)【代理人】
【識別番号】100155963
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】100150566
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100154771
【弁理士】
【氏名又は名称】中田 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100142608
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 由佳
(74)【代理人】
【識別番号】100213470
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 真二
(72)【発明者】
【氏名】石田 光
(72)【発明者】
【氏名】辻 直明
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 千春
【審査官】藤村 聖子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－０９０４８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０４０９０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－００７２８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－３３２３７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｃ １９／００－１９／５６
Ｆ１６Ｃ ３３／３０－３３／６６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
環状体の円周方向複数箇所に転動体を保持するポケットが形成された転がり軸受の保持器であって、前記ポケットの中心を含み保持器軸心に垂直な平面で切断した断面内における、
前記環状体の外周面側の前記ポケットの開口縁と前記転動体との前記環状体の径方向のすきまである外径側の径方向案内すきまδ１が、前記転動体の直径の１～２％であり、
かつ前記環状体の内周面側の前記ポケットの開口縁と前記転動体との前記環状体の径方向のすきまである内径側の径方向案内すきまδ２が、前記外径側の径方向案内すきまδ１の１．５倍以上であり、前記転がり軸受にラジアル荷重が負荷されない非負荷域において前記転動体をポケット外径側転動体案内とし、前記転がり軸受にラジアル荷重が負荷される負荷域においては、前記転動体をポケット内径側転動体案内とし、
前記環状体の径方向寸法である帯幅が前記転動体の直径の４０～４５％である、
転がり軸受の保持器。
【請求項2】
請求項１に記載の転がり軸受の保持器において、前記ポケットのピッチ円径を前記転動体のピッチ円径よりも小さくした転がり軸受の保持器。
【請求項3】
請求項１に記載の転がり軸受の保持器において、前記外周面側の前記ポケットの開口縁を含むポケット案内面と、前記内周面側の前記ポケットの開口縁を含むポケット案内面とが、互いに異なる曲率の曲面で構成されている転がり軸受の保持器。
【請求項4】
請求項１に記載の転がり軸受の保持器において、前記外周面側の前記ポケットの開口縁を含むポケット案内面が曲面で構成され、前記内周面側の前記ポケットの開口縁を含むポケット案内面が平面で構成されている転がり軸受の保持器。
【請求項5】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の転がり軸受の保持器において、前記保持器は、互いに軸方向に重なる二枚の環状体で構成され、各環状体は、円周方向に所定の間隔で並びそれぞれが前記ポケットの内壁面を構成する複数のポケット壁部と、円周方向に隣り合う前記ポケット壁部同士を連結する複数の結合板部とを有する転がり軸受の保持器。
【請求項6】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の転がり軸受の保持器において、前記保持器は、前記ポケットが前記環状体の軸方向一側面に開口された冠形状である転がり軸受の保持器。
【請求項7】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の転がり軸受の保持器を備えた転がり軸受。
【請求項8】
請求項７に記載の転がり軸受において、前記転動体がセラミックボールである転がり軸受。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、転がり軸受の保持器および転がり軸受に関し、例えば、合成樹脂製保持器等に適用され、保持器に起因する異音を抑制することができる技術に関する。
【背景技術】
【0002】
転がり軸受に使用する合成樹脂製保持器が提案されている（特許文献１）。
この合成樹脂製保持器は、軸方向に対向する二枚の環状体からなり、前記二枚の環状体の間に玉を収容する複数のポケットが周方向に間隔をおいて形成されている。この合成樹脂製保持器はいわゆる転動体案内形式であり、軌道輪案内形式の保持器に比べて保持器の内周面、外周面の過度の昇温および摩耗を防止得る。
この合成樹脂製保持器は、軸方向に対向する二枚の環状体からなり、前記二枚の環状体の間に玉を収容する複数のポケットが周方向に間隔をおいて形成されている。この合成樹脂製保持器はいわゆる転動体案内形式であり、軌道輪案内形式の保持器に比べて保持器の内周面、外周面の過度の昇温および摩耗を防止得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１３－７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
図１５に示すように、転がり軸受１００の内外輪１０４，１０５間にラジアル荷重Ｆｒが負荷され、ｄｎ値（ｄｎ値＝内径ｄ×回転速度ｎ）＝２０万以下の低速回転で運転した場合、転がり軸受１００に負荷域ＬＤと非負荷域ＮＬが発生し、保持器１０１は振れ回りおよび径方向の変形を繰り返しながら回転する。
【0005】
この場合、従来の樹脂製波型保持器は、図１６および図１７に示すように、ポケット１０２と転動体１０３との転動体１０３の径方向すきまδａが内径側（図１７の「Ｂ」側）よりも外径側（図１７の「Ａ」側）が大きく、ポケット１０２の内径側で転動体１０３に接する転動体案内となる。このため、図１５および図１８に示すように、非負荷域ＮＬの転動体１０３が保持器ポケット内径案内面１０２ａから径方向の力Ｆ１を受け、外輪を振動させ異音を発生することがある。
【0006】
この発明の目的は、保持器に起因する異音を抑制することができる転がり軸受の保持器および転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の転がり軸受の保持器は、環状体の円周方向複数箇所に転動体を保持するポケットが形成された転がり軸受の保持器であって、
前記ポケットの中心を含み保持器軸心に垂直な平面で切断した断面内における、
前記環状体の外周面側の前記ポケットの開口縁と前記転動体との前記環状体の径方向のすきまである外径側の径方向案内すきまδ１が、前記転動体の直径の１～２％であり、
かつ前記環状体の内周面側の前記ポケットの開口縁と前記転動体との前記環状体の径方向のすきまである内径側の径方向案内すきまδ２が、前記外径側の径方向案内すきまδ１の１．５倍以上であり、
前記環状体の径方向寸法である帯幅が前記転動体の直径の４０～４５％である。
前記転動体の直径の１～２％とは、転動体の直径の１％を超え２％未満である。
前記転動体の直径の４０～４５％とは、転動体の直径の４０％を超え４５％未満である。
前記各径方向案内すきまδ１，δ２は、前記保持器と前記転動体との位置関係が、複数箇所の前記ポケットの配列円の中心と複数個の前記転動体の配列円の中心とが一致する位置関係である状態におけるすきまである。
前記ポケットの中心を含み保持器軸心に垂直な平面で切断した断面内における、
前記環状体の外周面側の前記ポケットの開口縁と前記転動体との前記環状体の径方向のすきまである外径側の径方向案内すきまδ１が、前記転動体の直径の１～２％であり、
かつ前記環状体の内周面側の前記ポケットの開口縁と前記転動体との前記環状体の径方向のすきまである内径側の径方向案内すきまδ２が、前記外径側の径方向案内すきまδ１の１．５倍以上であり、
前記環状体の径方向寸法である帯幅が前記転動体の直径の４０～４５％である。
前記転動体の直径の１～２％とは、転動体の直径の１％を超え２％未満である。
前記転動体の直径の４０～４５％とは、転動体の直径の４０％を超え４５％未満である。
前記各径方向案内すきまδ１，δ２は、前記保持器と前記転動体との位置関係が、複数箇所の前記ポケットの配列円の中心と複数個の前記転動体の配列円の中心とが一致する位置関係である状態におけるすきまである。
【0008】
保持器を転動体案内とする場合に、外径側の径方向案内すきまδ１を転動体の直径の１％以下にすると、保持器の案内すきまが過小となり、保持器が昇温する。外径側の径方向案内すきまδ１が転動体の直径の２％以上の場合、保持器の案内すきまが大きく、保持器が振れ回り、保持器音が大きくなる。
保持器の帯幅が転動体の直径の４０％以下の場合は保持器の剛性が低下し、保持器が異常となるかまたは保持器の振動が大きくなる。帯幅が転動体の直径の４５％以上の場合、転がり軸受の動空間容積が増加し、静止空間容積に保持されるグリースが減少するため、転がり軸受の寿命の低下を招く。また、ポケットと転動体との間でグリースせん断抵抗が増加するため、保持器の振動または昇温が大きくなる。
保持器の帯幅が転動体の直径の４０％以下の場合は保持器の剛性が低下し、保持器が異常となるかまたは保持器の振動が大きくなる。帯幅が転動体の直径の４５％以上の場合、転がり軸受の動空間容積が増加し、静止空間容積に保持されるグリースが減少するため、転がり軸受の寿命の低下を招く。また、ポケットと転動体との間でグリースせん断抵抗が増加するため、保持器の振動または昇温が大きくなる。
【0009】
この構成によると、保持器の帯幅を転動体の直径の４０％を超え４５％未満にすることで保持器の剛性を高め得る。これと共に、外径側の径方向案内すきまδ１を転動体の直径の１％を超え２％未満、内径側の径方向案内すきまδ２を外径側の径方向案内すきまδ１の１．５倍以上とする。これにより、転動体はポケット外径側転動体案内となり、非負荷域の転動体は保持器から径方向の力を受けない。したがって、転動体が転がり軸受の外輪を振動させず、保持器に起因する異音を抑制することができる。
【0010】
前記ポケットのピッチ円径を前記転動体のピッチ円径よりも小さくしてもよい。このように保持器のポケットと転動体との位置関係を定めることで、転動体を容易にポケット外径側転動体案内とすることができる。
【0011】
前記外周面側の前記ポケットの開口縁を含むポケット案内面と、前記内周面側の前記ポケットの開口縁を含むポケット案内面とが、互いに異なる曲率の曲面で構成されていてもよい。このように複数のポケット案内面で各径方向案内すきまδ１，δ２を定める場合、ポケットのピッチ円径を転動体のピッチ円径よりも小さい構成等とする場合よりも、シール等の他の軸受構成部品に対して保持器を非干渉とする設計を容易化できる。
【0012】
前記外周面側の前記ポケットの開口縁を含むポケット案内面が曲面で構成され、前記内周面側の前記ポケットの開口縁を含むポケット案内面が平面で構成されていてもよい。
このように複数のポケット案内面で各径方向案内すきまδ１，δ２を定める場合、ポケットのピッチ円径を転動体のピッチ円径よりも小さい構成等とする場合よりも、シール等の他の軸受構成部品に対して非干渉とする設計を容易化できる。
このように複数のポケット案内面で各径方向案内すきまδ１，δ２を定める場合、ポケットのピッチ円径を転動体のピッチ円径よりも小さい構成等とする場合よりも、シール等の他の軸受構成部品に対して非干渉とする設計を容易化できる。
【0013】
前記保持器は、互いに軸方向に重なる二枚の環状体で構成され、各環状体は、円周方向に所定の間隔で並びそれぞれが前記ポケットの内壁面を構成する複数のポケット壁部と、円周方向に隣り合う前記ポケット壁部同士を連結する複数の結合板部とを有してもよい。この場合、二枚の環状体を互いに対向させ、いずれか一方の環状体に対して他方の環状体を軸方向に押し込む簡単な動作によって、保持器を組み立てることができる。
【0014】
前記保持器は、前記ポケットが前記環状体の軸方向一側面に開口された冠形状であってもよい。この場合、二枚の環状体で構成される保持器よりも部品点数を低減でき、保持器構造を簡単化することができる。
【0015】
この発明の転がり軸受は、前述のいずれかに記載の転がり軸受用の保持器を備えたものである。この場合、この発明の転がり軸受用の保持器につき前述した各効果が得られる。
【0016】
前記転動体がセラミックボールであってもよい。この場合、例えば軸受鋼等から成る鋼球よりも比重を小さくして転がり軸受の高速化を図ることができるうえ耐熱性を高めることができる。
【発明の効果】
【0017】
この発明の転がり軸受の保持器は、環状体の円周方向複数箇所に転動体を保持するポケットが形成された転がり軸受の保持器であって、前記ポケットの中心を含み保持器軸心に垂直な平面で切断した断面内における、前記環状体の外周面側の前記ポケットの開口縁と前記転動体との前記環状体の径方向のすきまである外径側の径方向案内すきまδ１が、前記転動体の直径の１～２％であり、かつ前記環状体の内周面側の前記ポケットの開口縁と前記転動体との前記環状体の径方向のすきまである内径側の径方向案内すきまδ２が、前記外径側の径方向案内すきまδ１の１．５倍以上であり、前記環状体の径方向寸法である帯幅が前記転動体の直径の４０～４５％である。このため、保持器に起因する異音を抑制することができる。
【0018】
この発明の転がり軸受は、前述のいずれかに記載の転がり軸受の保持器を備えたため、保持器に起因する異音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】この発明の実施形態に係る保持器を備えた転がり軸受の断面図である。
【図2】同保持器の斜視図である。
【図3A】同保持器の拡大断面図である。
【図4】同保持器を、ポケットの中心を含み保持器軸心に垂直な平面で切断した断面図である。
【図6】非負荷域における同保持器と転動体との位置関係を部分的に拡大して示す断面図である。
【図7】負荷域における同保持器と転動体との位置関係を部分的に拡大して示す断面図である。
【図8】同保持器および従来保持器を音響試験する試験機の断面図である。
【図9】同保持器の音響試験結果を示す図である。
【図10】従来保持器の音響試験結果を示す図である。
【図11】この発明の他の実施形態に係る保持器のポケット付近を部分的に拡大して示す断面図である。
【図12】この発明のさらに他の実施形態に係る保持器のポケット付近を部分的に拡大して示す断面図である。
【図13】この発明のさらに他の実施形態に係る保持器を備えた転がり軸受の断面図である。
【図14】同保持器の斜視図である。
【図15】異音発生のメカニズムを説明する図である。
【図16】従来保持器を、ポケットの中心を含み保持器軸心に垂直な平面で切断した断面図である。
【図18】非負荷域における従来保持器と転動体との位置関係を部分的に拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
［第１の実施形態］
この発明の実施形態に係る保持器および転がり軸受を図１ないし図９と共に説明する。
＜転がり軸受について＞
この転がり軸受は、例えば、モータ用転がり軸受として用いられる。但し、この転がり軸受をモータ以外の用途に適用することも可能である。
図１に示すように、この例の転がり軸受１は、深溝玉軸受であって、内輪２と、外輪３と、内外輪２，３の転走面２ａ，３ａ間に介在する複数の転動体である玉５と、各玉５を保持する保持器６とを備え、さらに非接触シールである密閉板４を備えている。玉５は、鋼球またはセラミックボールである。
この発明の実施形態に係る保持器および転がり軸受を図１ないし図９と共に説明する。
＜転がり軸受について＞
この転がり軸受は、例えば、モータ用転がり軸受として用いられる。但し、この転がり軸受をモータ以外の用途に適用することも可能である。
図１に示すように、この例の転がり軸受１は、深溝玉軸受であって、内輪２と、外輪３と、内外輪２，３の転走面２ａ，３ａ間に介在する複数の転動体である玉５と、各玉５を保持する保持器６とを備え、さらに非接触シールである密閉板４を備えている。玉５は、鋼球またはセラミックボールである。
【0021】
内輪２の外周と外輪３の内周間に環状空間が形成され、この環状空間の軸方向両端の開口が密閉板４，４により閉鎖されている。閉鎖された環状空間に潤滑用のグリースが封入されている。外輪３の内周面にシール取付溝が形成され、内輪２の外周面に内輪シール溝が形成されている。密閉板４は、鋼板等から円板状に形成される。密閉板４の外端がシール取付溝に取付けられ、密閉板４の内端が内輪シール溝に所定の隙間を隔てて挿入されて内輪２に対して非接触とされている。
【0022】
＜保持器６について＞
図２および図３Ａに示すように、保持器６は、転動体案内形式であり、互いに軸方向に重なる二枚の合成樹脂製の環状体１０，１０で構成されている。図１、図４に示すように、保持器６は、二枚の環状体１０，１０を結合した状態において、環状体１０，１０の各外周面が同径の円筒面を成し、環状体１０，１０の各内周面が同径の円筒面を成す。
図２および図３Ａに示すように、保持器６は、転動体案内形式であり、互いに軸方向に重なる二枚の合成樹脂製の環状体１０，１０で構成されている。図１、図４に示すように、保持器６は、二枚の環状体１０，１０を結合した状態において、環状体１０，１０の各外周面が同径の円筒面を成し、環状体１０，１０の各内周面が同径の円筒面を成す。
【0023】
図３Ａ，Ｂに示すように、各環状体１０は、合成樹脂を例えば射出成形して形成される。二枚の環状体１０，１０は、互いに同一形状であり同一の金型で成形可能である。前記合成樹脂としては、例えば、ポリアミド（例えばＰＡ４６）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を採用し得る。各環状体１０を形成する合成樹脂には、強度を高めるために、ガラス繊維またはカーボン繊維またはアラミド繊維等が添加されている。
【0024】
各環状体１０は、複数の半円筒状のポケット壁部１３と、複数の結合板部１４とを有する。複数の半円筒状のポケット壁部１３は、円周方向に一定の間隔で並びそれぞれが玉５を保持するポケット１２の内壁面を構成する。複数の結合板部１４は、円周方向に隣合うポケット壁部１３同士を連結する。
【0025】
結合板部１４は、二枚の環状体１０，１０を結合したときに面接触する合わせ面１５を有する。結合板部１４における合わせ面１５の中央付近には、軸方向に突出する結合爪１６と、他方の環状体１０の結合爪１６が挿入される結合孔１７とが形成されている。
結合爪１６の軸方向先端部に鉤部１９が形成され、一方の環状体１０の鉤部１９は、他方の環状体１０の結合孔１７の内面に形成された段部１８に係合する。この係合により結合爪１６が結合孔１７から抜け止めされ、二枚の環状体１０，１０が互いに結合される。
結合爪１６の軸方向先端部に鉤部１９が形成され、一方の環状体１０の鉤部１９は、他方の環状体１０の結合孔１７の内面に形成された段部１８に係合する。この係合により結合爪１６が結合孔１７から抜け止めされ、二枚の環状体１０，１０が互いに結合される。
【0026】
結合板部１４は、突出壁部２０および収容凹部２１を有する。突出壁部２０は、一方の環状体１０の合わせ面１５における円周方向一端に、軸方向に突出するように設けられている。収容凹部２１は、一方の環状体１０の合わせ面１５における円周方向他端に設けられ、他方の環状体１０の突出壁部２０を収容する。結合板部１４が前述の突出壁部２０および収容凹部２１を有することによって、二枚の環状体１０，１０を結合したときの環状体１０，１０の合わせ目が、ポケット１２の軸方向中央からずれた位置にくるようになっている。これにより、軸受運転時、玉５の遅れまたは進みにより玉５が結合板部１４に接触するとき、二枚の環状体１０，１０の合わせ目の位置に玉５が接触することを防止し得る。したがって、玉５を安定して保持することが可能となる。
【0027】
二枚の環状体１０，１０を結合した状態において、突出壁部２０および収容凹部２１は、突出壁部２０と収容凹部２１の間に周方向および軸方向の隙間２２，２３が生じる大きさとされている。これにより、環状体１０を射出成形した後の収縮差により突出壁部２０と収容凹部２１が干渉するのを防止することができ、二枚の環状体１０，１０の結合板部１４における合わせ面１５同士を確実に密着させ得る。
【0028】
各ポケット１２の円周方向両端部には、玉５の外周に沿う部分凹球面２５がそれぞれ形成されている。部分凹球面２５は、玉５を間に挟んで玉５の進行方向の前後に対向して形成されている。部分凹球面２５の曲率半径は玉５の半径よりも僅かに大きく設定されている。
【0029】
図４は、この保持器６を、ポケット１２の中心Ｐ１２を含み保持器軸心Ｌ１（図２）に垂直な平面で切断した断面図である。図５は図４のポケット１２付近の部分拡大図である。前記ポケット１２の中心Ｐ１２とは、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、二枚の環状体１０，１０を互いに結合した状態で、各ポケット壁部１３の軸心Ｌ２と、各ポケット１２の円周方向両端部における部分凹球面２５，２５の各中心部を通る線Ｌ３と、が交わる点である。
図４および図５に示す前記断面内における、環状体１０の外周面側のポケット１２の開口縁１０ａと玉５との環状体１０の径方向のすきまである外径側の径方向案内すきまδ１が、玉５の直径ｄ５の１～２％（１％を超え２％未満）である。複数箇所のポケット１２の配列円の中心Ｃｐと複数個の玉５の配列円の中心Ｃｂとが一致する保持器６と玉５との位置関係において、外周面側のポケット１２の開口縁１０ａと、このポケット１２に挿入された玉５との間の環状体１０における径方向の距離が、前記外径側の径方向案内すきまδ１に相当する。
図４および図５に示す前記断面内における、環状体１０の外周面側のポケット１２の開口縁１０ａと玉５との環状体１０の径方向のすきまである外径側の径方向案内すきまδ１が、玉５の直径ｄ５の１～２％（１％を超え２％未満）である。複数箇所のポケット１２の配列円の中心Ｃｐと複数個の玉５の配列円の中心Ｃｂとが一致する保持器６と玉５との位置関係において、外周面側のポケット１２の開口縁１０ａと、このポケット１２に挿入された玉５との間の環状体１０における径方向の距離が、前記外径側の径方向案内すきまδ１に相当する。
【0030】
さらに前記断面内における、環状体１０の内周面側のポケット１２の開口縁１０ｂと玉５との環状体１０の径方向のすきまである内径側の径方向案内すきまδ２が、外径側の径方向案内すきまδ１の１．５倍以上である。複数箇所のポケット１２の配列円の中心Ｃｐと複数個の玉５の配列円の中心Ｃｂとが一致する保持器６と玉５との位置関係において、内周面側のポケット１２の開口縁１０ｂと、このポケット１２に挿入された玉５との間の環状体１０における径方向の距離が、前記内径側の径方向案内すきまδ２に相当する。
【0031】
このように外径側の径方向案内すきまδ１、内径側の径方向案内すきまδ２を定めることで、玉５をポケット外径側転動体案内としている。具体的には、保持器６のポケット１２と玉５との位置関係につき、ポケットＰＣＤであるポケット１２のピッチ円径ＰＣＤ１２をボールＰＣＤである玉５のピッチ円径ＰＣＤ５よりも小さい位置関係とすることで、ラジアル荷重が負荷されない非負荷域において玉５をポケット外径側転動体案内としている（図６）。なおラジアル荷重が負荷される負荷域においては、玉５をポケット内径側転動体案内としている（図７）。さらに環状体１０の径方向寸法である帯幅Ｈが玉５の直径ｄ５の４０～４５％（４０％を超え４５％未満）である。
【0032】
＜音響試験＞
本実施形態に係る保持器を備えた転がり軸受と、従来保持器を備えた転がり軸受と、を比較する音響試験を図８に示す試験機３０により実施した。
＜試験条件＞
試験する転がり軸受の呼び番号：６３１２
回転速度：３０００ｍｉｎ－１
荷重：ラジアル荷重Ｆｒ＝４０００Ｎ
確認項目：聴覚による異音の有無
本実施形態に係る保持器を備えた転がり軸受と、従来保持器を備えた転がり軸受と、を比較する音響試験を図８に示す試験機３０により実施した。
＜試験条件＞
試験する転がり軸受の呼び番号：６３１２
回転速度：３０００ｍｉｎ－１
荷重：ラジアル荷重Ｆｒ＝４０００Ｎ
確認項目：聴覚による異音の有無
【0033】
試験機３０は、ハウジングＨｓに二個の転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ２を介して駆動軸３１が回転支持され、この駆動軸３１の長手方向一端部がベルトを介して図示外のモータの駆動により軸心Ｃ１回りに回転駆動可能に構成されている。前記二個の転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ２のうち、前記モータに近い図８右側の転がり軸受ＢＲ１を試験する転がり軸受とし、反モータ側の図８左側の転がり軸受ＢＲ２を支持軸受としている。前記モータの駆動により駆動軸３１および各転がり軸受ＢＲ１，ＢＲ２の内輪を回転させ、ベルト荷重にてラジアル荷重を転がり軸受ＢＲ１に負荷させる。
【0034】
＜音響試験結果＞
【表1】
【0035】
【0036】
＜作用効果＞
保持器を転動体案内とする場合に、外径側の径方向案内すきまδ１を転動体の直径の１％以下にすると、保持器の案内すきまが過小となり、保持器が昇温する。外径側の径方向案内すきまδ１が転動体の直径の２％以上の場合、保持器の案内すきまが大きく、保持器が振れ回り、保持器音が大きくなる。
保持器の帯幅が転動体の直径の４０％以下の場合は保持器の剛性が低下し、保持器が異常となるかまたは保持器の振動が大きくなる。帯幅が転動体の直径の４５％以上の場合、転がり軸受の動空間容積が増加し、静止空間容積に保持されるグリースが減少するため、転がり軸受の寿命の低下を招く。また、ポケットと転動体との間でグリースせん断抵抗が増加するため、保持器の振動または昇温が大きくなる。
保持器を転動体案内とする場合に、外径側の径方向案内すきまδ１を転動体の直径の１％以下にすると、保持器の案内すきまが過小となり、保持器が昇温する。外径側の径方向案内すきまδ１が転動体の直径の２％以上の場合、保持器の案内すきまが大きく、保持器が振れ回り、保持器音が大きくなる。
保持器の帯幅が転動体の直径の４０％以下の場合は保持器の剛性が低下し、保持器が異常となるかまたは保持器の振動が大きくなる。帯幅が転動体の直径の４５％以上の場合、転がり軸受の動空間容積が増加し、静止空間容積に保持されるグリースが減少するため、転がり軸受の寿命の低下を招く。また、ポケットと転動体との間でグリースせん断抵抗が増加するため、保持器の振動または昇温が大きくなる。
【0037】
本実施形態の保持器６によると、保持器６の帯幅Ｈを玉５の直径ｄ５の４０％を超え４５％未満にすることで保持器６の剛性を高め得る。これと共に、外径側の径方向案内すきまδ１を玉５の直径ｄ５の１％を超え２％未満、内径側の径方向案内すきまδ２を外径側の径方向案内すきまδ１の１．５倍以上とする。これにより、玉５はポケット外径側転動体案内となり、非負荷域の玉５は保持器６から径方向の力を受けない。したがって、玉５が外輪３を振動させず、保持器６に起因する異音を抑制することができる。
【0038】
ポケットＰＣＤであるポケット１２のピッチ円径ＰＣＤ１２をボールＰＣＤである玉５のピッチ円径ＰＣＤ５よりも小さくすることで、玉５を容易にポケット外径側転動体案内とすることができる。
二枚の環状体１０，１０は同一形状であり同一の金型で成形可能であるため、金型の共通化を図れることから、製造コストを低減することができる。また二枚の環状体１０，１０を互いに対向させ、いずれか一方の環状体１０に対して他方の環状体１０を軸方向に押し込む簡単な動作によって、保持器６を組み立てることができる。
転動体がセラミックボールである場合、例えば軸受鋼等から成る鋼球よりも比重を小さくして転がり軸受１の高速化を図ることができるうえ耐熱性を高めることができる。
二枚の環状体１０，１０は同一形状であり同一の金型で成形可能であるため、金型の共通化を図れることから、製造コストを低減することができる。また二枚の環状体１０，１０を互いに対向させ、いずれか一方の環状体１０に対して他方の環状体１０を軸方向に押し込む簡単な動作によって、保持器６を組み立てることができる。
転動体がセラミックボールである場合、例えば軸受鋼等から成る鋼球よりも比重を小さくして転がり軸受１の高速化を図ることができるうえ耐熱性を高めることができる。
【0039】
＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【0040】
［第２の実施形態］：ポケット複合Ｒ形状
図１１に示すように、外周面側のポケット１２の開口縁１０ａを含む（開口縁１０ａが位置する）ポケット案内面３２と、内周面側のポケット１２の開口縁１０ｂを含む（開口縁１０ｂが位置する）ポケット案内面３３とが、互いに異なる曲率の曲面で構成されていてもよい。
図１１に示すように、外周面側のポケット１２の開口縁１０ａを含む（開口縁１０ａが位置する）ポケット案内面３２と、内周面側のポケット１２の開口縁１０ｂを含む（開口縁１０ｂが位置する）ポケット案内面３３とが、互いに異なる曲率の曲面で構成されていてもよい。
【0041】
この例では、保持器６のポケット１２と玉５との位置関係につき、ポケットＰＣＤとボールＰＣＤとが一致する位置関係としている。外周面側のポケット案内面３２の曲率半径Ｒ３２は、内周面側のポケット案内面３３の曲率半径Ｒ３３よりも若干小さい。さらに、外周面側のポケット案内面３２の曲率中心Ｃ２は、ポケット１２の中心よりも内径側でかつポケット案内面側の円周方向一方寄りに位置する。内周面側のポケット案内面３３の曲率中心Ｃ３は、ポケット１２の中心に位置する。内周面側のポケット案内面３３と外周面側のポケット案内面３２とは滑らかに繋がる。図示しないが、内周面側のポケット案内面３３と外周面側のポケット案内面３２とを繋ぐポケット案内面を形成してもよい。
【0042】
このように複数のポケット案内面３２，３３で各径方向案内すきまδ１，δ２を定める場合、ポケットのピッチ円径を転動体のピッチ円径よりも小さい構成等とする場合よりも、シール等の他の軸受構成部品に対して非干渉とする設計を容易化できる。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0043】
［第３の実施形態］：ポケット球Ｒ＋ストレート形状
図１２に示すように、外周面側のポケット１２の開口縁１０ａを含むポケット案内面３２が曲面で構成され、内周面側のポケット１２の開口縁１０ｂを含むポケット案内面３３が平面に構成されていてもよい。
図１２に示すように、外周面側のポケット１２の開口縁１０ａを含むポケット案内面３２が曲面で構成され、内周面側のポケット１２の開口縁１０ｂを含むポケット案内面３３が平面に構成されていてもよい。
【0044】
この例では、保持器６のポケット１２と玉５との位置関係につき、ポケットＰＣＤとボールＰＣＤとが一致する位置関係としている。外周面側のポケット案内面３２の曲率中心Ｃ２は、ポケットＰＣＤ上に位置し、且つ、ポケット１２の中心よりもポケット案内面側の円周方向一方寄りに位置する。
このように複数のポケット案内面３２，３３で各径方向案内すきまδ１，δ２を定める場合、ポケットのピッチ円径を転動体のピッチ円径よりも小さい構成等とする場合よりも、シール等の他の軸受構成部品に対して非干渉とする設計を容易化できる。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
このように複数のポケット案内面３２，３３で各径方向案内すきまδ１，δ２を定める場合、ポケットのピッチ円径を転動体のピッチ円径よりも小さい構成等とする場合よりも、シール等の他の軸受構成部品に対して非干渉とする設計を容易化できる。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0045】
＜冠形保持器＞
図１３および図１４に示すように、保持器６Ａは、環状体１０の一側面に一部が開放されて内部に玉５を保持するポケット１２が環状体１０の円周方向複数箇所に設けられた冠形状であってもよい。この保持器６Ａは一つの環状体１０から構成され、この環状体１０の軸方向一側面にポケット１２が開口されて冠形状に形成されている。各ポケット１２のポケット壁部は部分球面状に形成されている。保持器６Ａのポケット開放側を軸受軸方向内方に向け、ポケット背面側がシール部材４Ａにやや離隔して対向するように配置される。各ポケット１２の開放側には、円周方向に対面する一対の爪状の先端部３４，３４が軸方向に突出して設けられている。
図１３および図１４に示すように、保持器６Ａは、環状体１０の一側面に一部が開放されて内部に玉５を保持するポケット１２が環状体１０の円周方向複数箇所に設けられた冠形状であってもよい。この保持器６Ａは一つの環状体１０から構成され、この環状体１０の軸方向一側面にポケット１２が開口されて冠形状に形成されている。各ポケット１２のポケット壁部は部分球面状に形成されている。保持器６Ａのポケット開放側を軸受軸方向内方に向け、ポケット背面側がシール部材４Ａにやや離隔して対向するように配置される。各ポケット１２の開放側には、円周方向に対面する一対の爪状の先端部３４，３４が軸方向に突出して設けられている。
【0046】
この保持器６Ａにおいても、保持器６Ａの帯幅Ｈを玉５の直径の４０％を超え４５％未満にすると共に、外径側の径方向案内すきまδ１（図５参照）を玉５の直径ｄ５の１％を超え２％未満、内径側の径方向案内すきまδ２（図５参照）を外径側の径方向案内すきまδ１の１．５倍以上とする。これにより、玉５はポケット外径側転動体案内となり、非負荷域の玉５は保持器６Ａから径方向の力を受けない。したがって、玉５が外輪３を振動させず、保持器６Ａに起因する異音を抑制することができる。この保持器６Ａは一つの環状体１０から構成されるため、二枚の環状体で構成される保持器よりも部品点数を低減でき、保持器構造を簡単化することができる。
図示しないが、環状体１０の軸方向一側面にポケット１２が開口され、且つ、一対の爪状の先端部３４，３４が形成されていない冠形保持器であってもよい。
図示しないが、環状体１０の軸方向一側面にポケット１２が開口され、且つ、一対の爪状の先端部３４，３４が形成されていない冠形保持器であってもよい。
【0047】
第一の実施形態における各環状体１０のポケット壁部１３は、半円筒状に限定されるものではなく、半球状であってもよい。
転がり軸受は、非接触シールだけでなく接触シールを適用することも可能である。またシール無しの開放形の転がり軸受としてもよい。
転がり軸受は、深溝玉軸受に限定されるものではなく、例えば、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受等の他の転がり軸受であってもよい。
いずれかの転がり軸受を工作機械、産業機械、車両等に適用することも可能である。
各環状体を３Ｄプリンターまたは機械加工により形成することも可能である。
転がり軸受は、非接触シールだけでなく接触シールを適用することも可能である。またシール無しの開放形の転がり軸受としてもよい。
転がり軸受は、深溝玉軸受に限定されるものではなく、例えば、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受等の他の転がり軸受であってもよい。
いずれかの転がり軸受を工作機械、産業機械、車両等に適用することも可能である。
各環状体を３Ｄプリンターまたは機械加工により形成することも可能である。
【0048】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0049】
１…転がり軸受、５…玉（転動体）、６，６Ａ…保持器、１０…環状体、１０ａ…外周面側のポケットの開口縁、１０ｂ…内周面側のポケットの開口縁、１２…ポケット、１３…ポケット壁部、１４…結合板部、３２，３３…ポケット案内面
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】