ラジアル玉軸受
【課題】二個の環状樹脂部品を結合した波形保持器を備えたラジアル玉軸受の低速回転時における保持器安定性を犠牲にすることなく、高速回転時の異常発熱を防止する。
【解決手段】ポケット５の円周方向両側に波形保持器４のラジアル方向案内用の案内面８を形成し、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）から保持器外径側の領域内に、軸受停止時からアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面９を形成し、これよりも保持器内径側に、遠心力による保持器変形で低速用玉受け面に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面１０を形成し、その変形による両側の低速用玉受け面９のアキシアル方向変位量ΔＸの合計が軸受停止時のアキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）に相当する軸受回転速度を超えてもアキシアル方向のポケットすきまが高速用玉受け面１０で定まり、両玉受け面９、１０が玉３を圧迫しないようにした。
【解決手段】ポケット５の円周方向両側に波形保持器４のラジアル方向案内用の案内面８を形成し、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）から保持器外径側の領域内に、軸受停止時からアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面９を形成し、これよりも保持器内径側に、遠心力による保持器変形で低速用玉受け面に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面１０を形成し、その変形による両側の低速用玉受け面９のアキシアル方向変位量ΔＸの合計が軸受停止時のアキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）に相当する軸受回転速度を超えてもアキシアル方向のポケットすきまが高速用玉受け面１０で定まり、両玉受け面９、１０が玉３を圧迫しないようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波形保持器を備えたラジアル玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
深溝玉軸受に代表されるラジアル玉軸受では、内外の軌道部材間に玉を組み込んだ状態で波形保持器を装着する組立てが実施されている。波形保持器として、二個の波形の環状部品を結合することにより各ポケットの形成と共に各ポケットに玉を収める形式のものがある。特に、高速回転、低騒音が求められる波形保持器では、二個の環状部品として、合成樹脂の射出成形で形成された環状樹脂部品が採用されている。一般に、波形保持器は、円周方向に連続する円環部をもたないため、駆動力を伝える玉によりラジアル方向に案内される転動体案内方式になっている。
【０００３】
従来、図８（ａ）、（ｂ）に例示するように、各環状樹脂部品８１、８２のうち、アキシアル方向に対向する湾曲状部８３、８３は、概ね玉８４に沿うように形成され、そのポケット内側には、波形保持器をラジアル方向に案内する玉が滑り接触し、かつポケットすきまを全方向に定めるためのポケット内面８５が形成されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ポケット内面８５は、玉８４との間に僅かなポケットすきまを全面的に設定した球面状に形成されている。ｄｎ値［軸受内径（ｍｍ）×回転速度（min-1）の積］３０万を超える運転条件では、ポケット内面８５と玉８４との滑り接触に伴う発熱と摩耗により、グリースの劣化を早めたり、ポケットすきまが大きくなって保持器音が増したりする。また、ラジアル荷重の負荷域で玉８４がポケット内面８５を回転方向に押し、非負荷域でポケット内面８５が玉８４を回転方向に押す際、ポケット内面８５と玉８４が強く滑り接触して摩擦熱による軸受の温度上昇が急になったりする。これら問題の解決策として、ポケットの円周方向両側にグリース溜り部８６を形成することもある。グリース溜り部８６は、ポケット内面８５からポケット外側へ凹入するように形成されている（特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４３５７１号公報
【特許文献２】特開２００６−２２６４４７号公報
【特許文献３】特開２００６−２２６４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ｄｎ値３０万前後を許容回転速度とするラジアル玉軸受であれば、環状樹脂部品の採用を基本に潤滑条件の工夫を適宜に施すことで発熱を防止できるが、ｄｎ値１００万を越える運転を目指すことになると、遠心力に対して環状樹脂部品の剛性不足が生じ、玉と波形保持器との接触関係が狂って異常発熱を招く恐れがある。剛性不足を見越してポケット内面８５の球径を大きくすると、低速回転時の保持器安定性が悪化する。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、二個の環状樹脂部品を結合した波形保持器を備えたラジアル玉軸受の低速回転時の保持器安定性を犠牲にすることなく、高速回転時の異常発熱を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、この発明は、内外の軌道部材間に介在する複数の玉と、二個の波形の環状樹脂部品を結合することにより各ポケットの形成と共に各ポケットに前記玉を収める波形保持器とを備えたラジアル玉軸受において、前記ポケットの円周方向両側に、前記玉との接触で前記波形保持器をラジアル方向に案内するための案内面が形成されており、前記ポケットのアキシアル方向両側には、軸受停止時に前記複数の玉の中心線（ＰＣＤ）から保持器外径側の領域内に存在し、かつ軸受停止時からアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面と、軸受停止時に前記複数の玉の中心線（ＰＣＤ）よりも保持器内径側の領域内に存在し、かつ軸受回転速度に応じた前記波形保持器の変形で前記低速用玉受け面に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面とが形成されている構成を採用したものである。
この発明において、ポケットは、１個の玉を収めるための波形保持器の空所をいう。また、円周方向は、軸受中心軸回りの円周方向をいう。また、波形保持器の幾何的な中心軸は、軸受中心軸と同軸である。また、ラジアルの概念は、軸受中心軸に垂直な向きをいう。また、アキシアルの概念は、軸受中心軸に沿った向きをいう。また、軸受停止時は、波形保持器、内外の軌道部材及び玉が熱平衡状態となってこれらの寸法が安定し、かつ内外の軌道部材及び玉が停止している時点をいう。また、複数の玉の中心線は、内外の軌道溝間で波形保持器に複数保持された１列の玉が円周方向等配位置に並ぶときの各玉の中心を含む円周をいう。また、アキシアル方向のポケットすきまは、ある軸受回転速度において（軸受停止時を含む）、ポケット内で玉が自由にアキシアル方向に変位可能な量に相当するポケット内面と玉との間のすきまをいい、０以上の１値に定まるパラメータである。
【０００９】
波形保持器は案内面に接触する玉で駆動される転動体案内方式なので、波形保持器の回転速度は軸受の玉の公転速度に相当し、軸受運転中、その回転速度に応じた遠心力が波形保持器に作用する。本発明者は、有限要素法を用い、二個の環状樹脂部品を結合した波形保持器の回転速度を様々に変更し、遠心力による波形保持器の変形を検討した。解析モデルの波形保持器は、次の（１）〜（３）を前提としたものである。
（１）保持器幅は、ポケット中心線（すなわち、ＰＣＤ上に位置する玉中心と軸受中心軸とを結ぶラジアル方向の直線）を含むアキシアル平面上であって、複数の玉の中心を含む円筒面と交わる箇所において最も大きい。保持器幅及びポケットの幅は、前記アキシアル平面から円周方向に離れるに連れて狭くなる。
（２）円周方向に一列で等配されたポケットの数に対応する円周方向の回転対称性を有する。
（３）各ポケットの円周方向両側に、波形保持器を玉との接触でラジアル方向に案内するための案内面が形成され、各ポケットのアキシアル方向両側に、アキシアル方向のポケットすきまを定めるための玉受け面が形成されている。波形保持器がどちらに回転しても、波形保持器のラジアル方向案内、アキシアル方向のポケットすきまを同じにするため、案内面及び玉受け面は、前記アキシアル平面、及びポケット中心線を含むラジアル平面を鏡面とした対称形に形成され、玉受け面は前記円筒面を鏡面とした対称形に形成されている。
【００１０】
図５（ａ）、（ｂ）に、波形保持器の一例である解析モデルの抽出部分を示す。この抽出では、前記アキシアル平面を境界とした。同図（ａ）、（ｂ）中の二点鎖線は、遠心力非作用時（停止状態）における波形保持器の外形を示す。また、同図（ａ）、（ｂ）中の実線は、ｄｎ値１００万に相当する遠心力作用時（回転状態）における波形保持器の外形と、エレメント分割のメッシュとを示す。同図（ａ）中の段階的な濃淡分けは、ラジアル方向変位の分布を示す。同図（ｂ）中の段階的な濃淡分けは、アキシアル方向変位の分布を示す。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、解析モデルの案内面Ｓ１は、ＰＣＤ上に球中心をもった球面状で、隣り合うポケット間で円周方向に連続している繋ぎ部と、ポケットの幅を繋ぎ部から拡大する湾曲状部の繋ぎ部側とに形成されている。湾曲状部は、ラジアル方向厚さで保持器回転に対する剛性を高めるため、ＰＣＤから保持器外径側及び内径側に存在し、そのポケット内側に玉受け面Ｓ２が形成されている。玉受け面Ｓ２は、アキシアル方向のポケットすきまを全軸受回転域で定める球面状の壁面となっている。解析モデルの環状樹脂部品の素材として、ポリアミド（ＰＡ）にガラス繊維を拡散させた繊維強化樹脂を仮定した。
【００１１】
同図（ａ）から分かるように、遠心力が作用すると、波形保持器は、全体として拡径し、円周方向に延びる。これに伴って、湾曲状部は、同図（ｂ）から分かるように、円周方向に引っ張られて真直ぐに近づく変形を生じる。その結果、湾曲状部のうち、前記アキシアル平面上（図中の保持器断面上）のところは、アキシアル方向にポケット中心線の方へ最も大きく変位する。この変位の大きさは、前記アキシアル平面から円周方向に離れるに連れて次第に小さくなる。湾曲状部のラジアル方向の変位量は、前記アキシアル平面から円周方向に離れても大差がない。したがって、湾曲状部は、ポケット中心線を含む任意の平面上で考えると、その平面での前記ラジアル方向及びアキシアル方向の各変位量から定まる傾きの直線に沿って変位する。図６は、様々な回転速度で解析し、前記アキシアル平面上で生じる前記アキシアル方向及びラジアル方向の変位量が回転速度の変化に応じてどのように変化するかを求め、それぞれの回転速度でアキシアル方向変位量に対するラジアル方向変位量をプロットしたグラフを示す。同図から分かるように、回転速度の大きさに応じたラジアル方向変位量は、アキシアル方向変位量に比例する。前記アキシアル平面以外の他の平面上では、前記ラジアル方向及びアキシアル方向の各変位量が同図の値と異なるが、遠心力の大きさに比例する点は同じに考えられる。したがって、湾曲状部と交わり、かつポケット中心線を含む任意の平面上で考えると、湾曲状部は、一方向の直線に沿った向きにのみ変位し、遠心力の大きさに応じて当該直線に沿った方向の変位量が変化する、と考えられる。図５（ａ）、（ｂ）のそれぞれで二点鎖線と実線の保持器外形を比較すれば、玉受け面Ｓ２と、結合構造を含む繋ぎ部に応力が分散する案内面Ｓ１との間で、ラジアル方向変位量に大差はないが、アキシアル方向変位量に顕著な差が存在する。ｄｎ値１００万以上のとき、湾曲状部の剛性不足は避けられず、前記円筒面よりも保持器内径側の領域は、前記アキシアル方向及びラジアル方向の変位が相俟って、特に玉側へ接近し、前記アキシアル平面上付近にある玉受け面Ｓ２の保持器内径側でアキシアル方向のポケットすきまが定まり、遠心力による波形保持器の変形に伴ってアキシアル方向のポケットすきまが特に減少し易いことが分かる。一方、繋ぎ部ないし湾曲状部の繋ぎ部近傍に形成された案内面Ｓ１は、アキシアル方向の剛性が高いため、アキシアル方向に殆ど変位せず、ここで玉がアキシアル方向に圧迫される心配はない。図５、図６から把握された変位傾向は、回転対称性をもって各湾曲状部が円周方向に引っ張られることに由来するので、この解析モデルだけでなく、前記（１）〜（３）の前提をもった一般的な波形保持器でも同様に成立すると考えられる。高速回転時を前提に従来の球状ポケット内面の球径を大きく設定すると、軸受の低速回転時のポケットすきまが不要に大きくなって波形保持器が安定せず、保持器音が発生し易くなってしまう。
【００１２】
上記解析で得た知見を踏まえ、この発明は、軸受回転が高速でも玉をアキシアル方向に圧迫する心配がないポケット円周方向両側には、波形保持器のラジアル方向の案内を行うための案内面を形成し、ポケットのアキシアル方向両側には、軸受停止時からアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面と、低速用玉受け面に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面とを形成した。両玉受け面は、アキシアル方向のポケットすきまを定める部分なので、アキシアル方向両側の湾曲状部に形成される。したがって、上記解析結果で述べたように、軸受回転速度に応じた波形保持器の変形で湾曲状部がラジアル方向及びアキシアル方向に変位すると、両玉受け面も、同じく変位することになる。軸受停止時にＰＣＤから保持器外径側の領域内であれば、低速用玉受け面を、予め、玉の曲率と前記ラジアル方向変位とを利用して低速用玉受け面と玉の接近を防いだり、低速用玉受け面の面形状と前記ラジアル方向変位とを利用して同じく接近を防いだりするよう形成しておくことが可能である。また、軸受停止時にＰＣＤよりも保持器内径側となる領域は、前記変形により、玉に対してラジアル方向及びアキシアル方向に接近するが、この変形を考慮し、高速用玉受け面を、軸受停止時に同側の低速用玉受け面よりも玉から離れ、軸受回転速度が増すと、前記ラジアル方向変位及びアキシアル方向変位によって同側の低速用玉受け面よりも玉とアキシアル方向に近くなり、低速用玉受け面に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定めるように予め形成しておくことが可能である。このように波形保持器に特有の変形性、すなわち両玉受け面の変位性を利用すれば、低速用玉受け面で定める軸受停止時からのアキシアル方向のポケットすきまは、高速用玉受け面と別に自由な大きさに設定可能なので、低速回転時に波形保持器の安定性を犠牲にすることはない。また、低速用玉受け面で対応できなくなる高速回転時には、低速用玉受け面に代わって高速用玉受け面でアキシアル方向のポケットすきまを定めるので、両側の高速用玉受け面は勿論、両側の低速用玉受け面が玉をアキシアル方向に圧迫することもなく、異常発熱を防止することができる。
【００１３】
なお、この発明において、前記案内面は、波形保持器を案内面と玉との接触で所望のラジアル方向案内性になるよう任意の面形状に形成することができ、球面状に限らず、平面状にしても良い。
【００１４】
前記低速用玉受け面の面形状として、前記低速用玉受け面と交わり、かつポケット中心線を含む任意の平面上で考えて、前記変形によって前記低速用玉受け面が一方向の直線に沿った向きにのみ変位する当該直線と、前記低速用玉受け面の任意の箇所に対する接線とをアキシアル方向に対する傾き角度で比較したとき（ただし、この傾き角度は保持器外径側かつポケット中心線側の鋭角での大きさとする）、前記接線の傾き角度が前記直線以下に形成されている面形状を採用することができる。ここで、ポケット中心線は、ＰＣＤ上に位置する玉中心と、軸受中心軸とを結ぶラジアル方向の直線をいう。
【００１５】
上記解析結果で述べたように、前記任意の平面上で考えると、低速用玉受け面は、遠心力の大きさに応じてアキシアル方向に対して傾いた一方向の直線に沿った方向に変位する。この直線の傾き角度と低速用玉受け面の任意の箇所での接線の傾き角度とを、保持器外径側かつポケット中心線側の鋭角で比較したとき、接線の傾き角度がこの直線以下であれば、玉に対する前記ラジアル方向変位と接線の傾きのアキシアル方向成分とにより、低速用玉受け面を前記アキシアル方向変位量以上に玉からアキシアル方向に逃すことができる。したがって、波形保持器が遠心力でどれだけ変形しても、低速用玉受け面による玉の圧迫をも防止することができる。
【００１６】
特に、前記任意の平面上で考えて、低速用玉受け面が前記一方向の直線に沿うように形成されていることが好ましい。前記接線の傾き角度と直線の傾き角度が等しくなるので、前記波形保持器の変形が生じても、当該平面上で低速用玉受け面と玉との間でラジアル方向すきま及びアキシアル方向すきまの最小値を同じに保つことができる。したがって、一定のアキシアル方向のポケットすきまで軸受回転を継続することが可能な低速回転域を軸受停止時から設定することができる。
【００１７】
軸受停止時、アキシアル方向両側の前記高速用玉受け面と前記玉との間のアキシアル方向すきまの最小値は、玉直径の３％〜２５％であり、前記低速用玉受け面で定めるアキシアル方向のポケットすきまは、玉直径の０．１％〜５％であることが好ましい。軸受停止時、前記アキシアル方向すきまの最小値を玉直径の３％以上にすれば、ｄｎ値１００万を許容回転速度にすることができる。２５％以下にすれば、高速用玉受け面でアキシアル方向のポケットすきまを定める高速回転時の保持器音を防止すると共に、湾曲状部外側が密封板に接触することや湾曲状部での減肉を避けるためである。図７に、許容ｄｎ値と、前記アキシアル方向すきま（玉直径比）との関係を求めたグラフを示す。同図は、数値解析から、前記アキシアル方向変位量が最大になる前記アキシアル平面上で、軸受停止時、前記湾曲状部の前記保持器内径側の領域と玉との間のアキシアル方向すきまの最小値（玉直径比）がどれだけあれば、前記ラジアル方向変位及びアキシアル方向変位を生じた当該両側の領域と玉との間にアキシアル方向のポケットすきまを確保可能な軸受回転速度がどう変化するかを算出したものであり、縦軸の許容ｄｎ値は、その確保可能な軸受回転速度（上限）を示し、横軸のアキシアル方向すきまは、その軸受停止時のアキシアル方向すきまの最小値を示す。同図から、許容ｄｎ値１００万のときに、アキシアル方向すきまの最小値が玉直径の３％未満になっているので、３％以上あれば、ｄｎ値１００万の高速回転時に高速用玉受け面でアキシアル方向のポケットすきまを得ることができる、と分かる。また、低速用玉受け面で定めるアキシアル方向のポケットすきま玉直径の０．１％以上にしたのは、低速用玉受け面の設計、形成を容易にするためであり、５％以下としたのは、軸受回転開始から保持器音を防止するためである。
【００１８】
特に上記玉直径に対する比率を採用する場合、前記高速用玉受け面は、前記低速用玉受け面からポケット中心線に沿って連続する保持器壁面からなり、前記低速用玉受け面は、前記玉の表面のうち、ポケット中心線に直角な向きで玉中心を通る直線から玉中心回りに前記外方の軌道部材の方へとった傾き角度で１０°〜４０°の領域に位置する部分のみと接触し得るように形成されていることが好ましい。低速用玉受け面からポケット中心線に沿って連続する保持器壁面で高速用玉受け面を成せば、低速用玉受け面よりも保持器内径側の部分で、湾曲状部の肉厚減少を抑えられる。低速用玉受け面を前記１０°未満の玉表面域と接触可能にすると、低速用玉受け面と、ポケット中心線に沿った高速用玉受け面との間でポケット中心線からの距離差が少なく、幾何的関係から上記玉直径の比率の設定が困難になる。低速用玉受け面を前記４０°以上の玉表面域と接触可能にすると、低速用玉受け面が外方の軌道部材に近くなり過ぎ、外方の軌道部材と干渉する恐れがある。
【００１９】
前記案内面は、前記複数の玉の中心線（ＰＣＤ）よりも保持器内径側の領域に形成されているとよい。上記解析結果で述べたように、軸受回転速度に応じて保持器全体が拡径すると、案内面は、ラジアル方向変位を外方の軌道部材の方へ生じることになる。ＰＣＤよりも保持器内径側の領域は、前記ラジアル方向変位で玉に近づく。この領域には、高速回転時に適切な円周方向のポケットすきまに設定して案内面を形成することができるので、保持器音防止を図ることができる。
【００２０】
具体的には、前記案内面は、ポケット中心から円周方向に対面する案内面の方へ寄った位置に球中心をもった球面状に形成されており、ポケット中心線を含む平面の当該中心線回りの回転角度で考えて、０°−１８０°位置を当該平面が軸受中心軸に直角になるところとしたとき、前記案内面が０°〜４５°の領域内及び１３５°〜１８０°の領域内に形成されていることが好ましい。ここで、ポケット中心は、ＰＣＤ上かつポケット中心線上の位置をいう。案内面の球面状の中心をポケット中心から円周方向に対面する案内面の方へオフセットすれば、軸受停止時、ＰＣＤよりも保持器内径側において、当該案内面と玉との間の円周方向のすきまを、保持器内径に近づくに連れて次第に大きくすることができる。これにより、軸受回転速度に応じて保持器全体が拡径しても、円周方向のポケットすきまが変化することを防止することができる。ＰＣＤ上に球中心をもった案内面は、円周方向に公転する玉が負荷域、非負荷域に出入りする際、波形保持器がアキシアル方向に振れを生じると、斜めから衝突する玉を受けることになる。案内面を０°〜４５°の領域内及び１３５°〜１８０°の領域内に留めておけば、玉が円周方向に対して４５°以上の傾きをもった方向から案内面に衝突することが防止されるので、アキシアル方向に優勢な分力発生を抑え、環状樹脂部品同士の合わせ目の開きを防止することができる。
【００２１】
特に、前記案内面の曲率半径が玉の表面の曲率半径の１．１倍以上であることが好ましい。案内面の曲率半径を玉の表面の曲率半径の１．０３倍にしたとき、波形保持器の耐久試験において、二個の環状樹脂部品の合わせ目が開くことが確認された。これは、案内面の曲率半径と玉の表面の曲率半径とが近い程、衝突する玉と案内面との衝突による弾性接触域がポケット中心線回りの方向に拡大し易く、アキシアル方向の分力が大きくなり易いためと考えられる。１．１倍以上であれば、合わせ目の開きを防止することができる。なお、案内面の曲率半径は、接触圧力を抑えるため、２倍以下にすることが好ましい。
【００２２】
この発明においても、波形保持器のうち、ポケットに面する部分に、グリース溜りとなる凹部を形成することにより、凹部から潤滑油をポケットの内側に供給し、案内面、低速用玉受け面等の摩耗を防止することができる。
【００２３】
特に、前記凹部を、前記低速用玉受け面から軸受中心軸の方に向って開放する溝部から構成すれば、凹部に溜まったグリースが遠心力でポケット外へ飛ばされることを低速用玉受け面で防止することができる。また、低速用玉受け面と玉との間の狭いすきまにも凹部に溜まったグリースから潤滑油が入り易い。凹部内のグリースが減ったとしても、凹部が軸受中心軸の方に向って開放する形状なので、内方の軌道部材と波形保持器間のすきまから、凹部の開放端を経てグリースが補給される。
【００２４】
この発明に係るラジアル玉軸受は、ｄｎ値１００万の高速回転に対応できるので、電動モータの回転軸を支持するのに採用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
上述のように、この発明は、二個の環状樹脂部品を結合した波形保持器を転動体案内方式で備えるラジアル玉軸受において、上記構成を採用することにより、低速回転時における保持器安定性を犠牲にすることなく、高速回転時の異常発熱を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は、第１実施形態をアキシアル平面で切断した断面図、（ｂ）は、第１実施形態の波形保持器を外径側から示す部分平面図
【図２】（ａ）は、第１実施形態の波形保持器の環状樹脂部品の部分正面図、（ｂ）は、前記環状樹脂部品の部分斜視図
【図３】（ａ）は、第２実施形態の波形保持器の環状樹脂部品の部分正面図、（ｂ）は、前記（ａ）のポケット中心線を含むアキシアル平面で切断した断面図
【図４】（ａ）は、この発明に係るラジアル玉軸受を採用した電動モータの模式図
【図５】（ａ）は、解析モデルの遠心力によるラジアル方向の変形を示す部分斜視図、（ｂ）は、解析モデルの遠心力によるアキシアル方向の変形を示す部分平面図
【図６】解析モデルの第二案内面域のラジアル方向変位とアキシアル方向変位との関係を示すグラフ
【図７】解析モデルの許容ｄｎ値と、アキシアル方向のポケットすきまとの関係を示すグラフ
【図８】（ａ）は、従来例の深溝玉軸受の断面図、（ｂ）は、前記従来例の波形保持器の環状樹脂部品の部分正面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明に係る実施形態を添付図面に基づいて説明する。第１実施形態に係るラジアル玉軸受は、図１（ａ）に示すように、内方の軌道部材１と外方の軌道部材２間に介在する複数の玉３と、転動体案内方式の波形保持器４とを備えている。内外の軌道部材１、２は、それぞれ内輪、外輪からなる。軸受形式は、深溝玉軸受となっている。波形保持器４は、二個の波形の環状樹脂部品４ａ、４ａを結合することにより各ポケット５の形成と共に各ポケット５に玉３を収めるようになっている。
【００２８】
二個の環状樹脂部品４ａ、４ａは、それぞれに同形に射出成形されている。環状樹脂部品４ａは、円周方向に所定ピッチで繋ぎ部６と湾曲状部７が交互に形成されている。繋ぎ部６に係合爪６ａ、係合孔６ｂが形成されている。環状樹脂部品４ａ、４ａの結合は、互いの係合爪６ａ、係合孔６ｂによる。これら係合爪６ａ、係合孔６ｂは特許文献２、３と同じものであり、ｄｎ値１２０万まで実用に耐え得る。
【００２９】
環状樹脂部品４ａ、４ａの素材は、繊維強化樹脂となっている。母材には、ポリアミド（ＰＡ）が採用されている。強化繊維には、ガラス繊維が採用されている。他の母材、強化繊維を用いることもできる。母材、強化繊維は、熱可塑性ポリイミド樹脂（ＴＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、炭素繊維等の樹脂保持器用のものを採用することができる。
【００３０】
図１（ａ）は、波形保持器４のポケット中心線Ｃｐを含むアキシアル平面上を図示している。図１（ｂ）は、ポケット５を、ポケット中心線Ｃｐに沿った方向に外方の軌道部材側から示している。同図中にポケット中心線Ｃｐを含むアキシアル平面Ｓａ、ラジアル平面Ｓｒを一点鎖線で示す。図２（ａ）は、片側の環状樹脂部品４ａの結合面側をアキシアル方向から図示し、係合爪６ａ、係合孔６ｂの部分を除き、波形保持器４のポケット中心線Ｃｐを含むラジアル平面上の形態を示している。同図中に、内外の軌道溝間に組み込んだ玉３を、円周方向に等配される位置において二点鎖線で示す。同図に示すように、ポケット中心線Ｃｐは、ＰＣＤ上に位置する玉３の玉中心Ｏ１と、軸受中心軸Ｃｒとを結ぶラジアル方向の直線をいう。図２（ｂ）は、片側の環状樹脂部品４ａに形成されたポケット５の半分部を結合面側かつ外方の軌道部材２側の斜めから示している。図１（ａ）、図２（ａ）中に、軸受中心軸を筒軸としたＰＣＤと同径の円筒面Ｓｃを一点鎖線で示す。図１（ａ）〜図２（ｂ）において、実線で描いた波形保持器４は、室温で軸受停止時、軸受中心軸と同軸に配置したときを示し、実線又は二点鎖線で描いた玉３の外形は、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１を置いたときを示している。図１（ａ）において二点鎖線で描いた波形保持器４の外形は、特定の軸受回転速度での外形を示している。
【００３１】
図１（ａ）〜図２（ｂ）に示すように、波形保持器４の内外径に亘って貫通するポケット５は、円周方向に一対の繋ぎ部６と、アキシアル方向に一対の湾曲状部７とで形成されている。係合爪６ａ、係合孔６ｂで一体化された繋ぎ部６は、波形保持器４のうち、円周方向に隣り合うポケット５間で円周方向に連続している。波形保持器４の幅及びラジアル方向厚さは、繋ぎ部６のところで一定になっている。一対の湾曲状部７は、ポケット５の幅を一対の繋ぎ部６から拡大している。ポケット５の幅は、湾曲状部７と交わり、かつ軸受中心軸Ｃｒを筒軸にもった任意の円筒面上において、アキシアル方向に対向する湾曲状部７間の任意の二箇所のうち、最もアキシアル方向に離れて対向する二点間のアキシアル方向距離をいう。湾曲状部７のポケット外側の壁面は、面取り部を除き、前記任意の円筒面上で、ポケット中心線Ｃｐ上に曲率中心をもった同一円弧状になっている。波形保持器４の幅は、湾曲状部７に交わるアキシアル平面Ｓａ上で最大になっている。湾曲状部７のラジアル方向厚さは繋ぎ部６と同じに形成されている。
【００３２】
ポケット５の円周方向両側には、玉３との接触で波形保持器４をラジアル方向に案内するための案内面８が形成されている。軸受回転速度に応じて波形保持器４が変形すると、この変形は、繋ぎ部６、湾曲状部７の玉３に対するラジアル方向変位、湾曲状部７の玉３に対するアキシアル方向変位となる。ポケット５のアキシアル方向両側には、軸受停止時から特定の低回転速度までアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面９と、前記特定の低回転速度以上の軸受回転速度のときにアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面１０とが形成されている。
【００３３】
波形保持器４は、玉３により案内されるので、円周方向に一列で等配されたポケット５の数に対応する円周方向の回転対称性を有し、遠心力による保持器変形も同じ回転対称性をもって生じる。ポケット５は、アキシアル平面Ｓａ及びラジアル平面Ｓｒのそれぞれを鏡面とした対称形になっている。同図では、ラジアル平面Ｓｒを境とした半分を示している。
【００３４】
図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、案内面８は、ＰＣＤ上に球中心Ｏ２をもった球面状に形成されている。低速用玉受け面９は、軸受停止時、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）から保持器外径側の領域内に存在し、軸受中心軸Ｃｒを筒軸にもった任意の円筒面上で低速用玉受け面９の断面形状を考えると、アキシアル平面Ｓａ上でラジアル平面Ｓｒから最もアキシアル方向に距離をとり、平面Ｓａから円周方向に離れるに連れて次第にラジアル平面Ｓｒに接近する中凹状を成し、ポケット中心線Ｃｐを含む任意の平面上で低速用玉受け面９の断面形状を考えると、保持器外径側に向ってポケット中心線Ｃｐ側に傾いた直線状を成すように形成されている。高速用玉受け面１０は、軸受停止時、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）よりも保持器内径側に存在し、ポケット中心線Ｃｐを筒軸にもつ円筒面状を成し、ポケット中心線Ｃｐを含む任意の平面上で考えると、低速用玉受け面９よりもポケット中心線Ｃｐに直交する方向に距離をとった位置に形成されている。以下、図１（ｂ）中に示すように、ポケット中心線Ｃｐを含む平面の中心線Ｃｐ回りの回転角度で考えて、０°−１８０°位置を当該平面が軸受中心軸に直角になるところ（ラジアル平面Ｓｒ上）とし、特に言及しない限り、角度の数値は、この回転角度での値を意味する。図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、円周方向片側の案内面８は、０°〜３０°に亘って形成されている。これと円周方向に対面する案内面８は、１５０°〜１８０°に亘って同様に形成されている。低速用玉受け面９は、６０°〜１２０°に亘って形成されている。高速用玉受け面１０も６０°〜１２０°に亘って形成されている。案内面８、低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０以外のポケット５の内面部分は、高速用玉受け面１０と同一の円筒面状になっている。
【００３５】
案内面８は、軸受停止時から転動体案内の限界速度までの間に、軸受中心軸に対する波形保持器４の偏心量制限を行う玉３と接触する箇所の集合からなる。転動体案内の限界速度は、遠心力の作用で波形保持器４の変形が進行し、波形保持器４の外径が円周方向二等配箇所で外方の軌道部材２の内径に接触する（干渉）時点の軸受回転速度と考えてよい。
【００３６】
特定方向のポケットすきまは、ある時点の保持器形状の各ポケットにおいて、ポケット内で玉が自由に特定方向に変位可能な量に相当するパラメータなので、ある時点では０以上の１値しかとり得ない。低速用玉受け面９は、軸受停止時から特定の低回転速度までの間に、玉３が相対的にポケット５内で自由に動いてアキシアル方向片側に最も片寄ったときに接触するポケット内面箇所の集合からなる。高速用玉受け面１０は、前記特定の低回転速度以上の軸受回転速度のときに、玉３が相対的にポケット５内で自由に動いてアキシアル方向片側に最も片寄ったときに接触するポケット内面箇所の集合からなる。
【００３７】
図示において、案内面８を成す球面状壁面、低速用玉受け面９を成す中凹状の傾斜壁面、高速用玉受け面１０を成す円筒面状壁面のそれぞれは、前記の集合のみで形成されているのでなく、玉３との接触、衝突時の負荷分散、ポケット５内での玉３の円滑な変位、成型容易化等のために余裕をもって前記の集合を同一面に含むように形成されている。
【００３８】
軸受停止時から転動体案内の限界速度まで、円周方向のポケットすきまは、ラジアル平面Ｓｒ上に玉中心Ｏ１をおいて、片側の案内面８に接触する玉３が反対側の案内面８に接触するまで円周方向に変位する量に設定されている。ＰＣＤ上に球中心Ｏ２をもった案内面８がラジアル平面Ｓｒ上に存在するため、円周方向のポケットすきまを定める玉３との接触点は、軸受回転速度に応じて案内面８のラジアル平面Ｓｒ上を移ることになる。
【００３９】
案内面８の球中心Ｏ２は、ポケット中心（ポケット中心線Ｃｐ上にある玉中心Ｏ１）から円周方向に対面する案内面８の方に寄った位置にある（オフセット）。軸受停止時の案内面８と、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３との間の円周方向のすきまは、前記オフセットの位置設定に基き、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）よりも保持器内径側の領域内において保持器内径に近づくに連れて次第に大きくなり、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）から保持器外径側の領域内において保持器外径に近づくに連れて次第に小さくなっている。軸受停止時の円周方向のポケットすきまは、Ａ−玉直径の値を２倍した長さに設定されている。Ａは、ポケット中心線Ｃｐに直交する玉直径線の端と円周方向に対向する案内面８、８の二点間の円周方向幅である。軸受回転速度が増す程、遠心力の作用で案内面８が玉３に対して保持器外径側へラジアル方向変位を生じ、やがて、円周方向のポケットすきまは、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）よりも保持器内径側の領域内の案内面８部分で定まるようになる。前記円周方向のすきまの変化付けにより、軸受回転速度に応じて円周方向のポケットすきまの変化が防止されるので、保持器案内性の安定化を図り、保持器音の防止を図ることができる。なお、軸受停止時の円周方向のポケットすきまがＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）上での円周方向のすきまの２倍であっても保持器案内性や保持器音防止等を十分に得られる場合、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）から保持器外径側の領域で案内面を省略することもできる。
【００４０】
前記軸受停止時の円周方向のポケットすきま、及びＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）よりも保持器内径側の領域内の案内面８部分で定まる円周方向のポケットすきまは、玉直径の１％〜１０％の範囲内に収まることが好ましい。玉直径の１０％以下としたのは、保持器音防止に効果的な範囲だからである。玉直径の１％以上としたのは、遠心力で波形保持器が変形し、円周方向のポケットすきまが狭くなり過ぎることを防止するためである。
【００４１】
図１（ｂ）に示すように、案内面８は、０°〜３０°まで、１５０°〜１８０°までに限って形成されているので、円周方向に公転する玉３がアキシアル方向に近い向き（４５°を超え、１３５°未満の方向）から案内面８に衝突することがない。これにより、アキシアル方向に優勢な分力の発生を防ぎ、環状樹脂部品４ａ、４ａの合わせ目の開きを防止することができる。なお、案内面８を４５°まで形成し、また、対面する案内面８を１３５°から形成する限り、当該分力の発生を防止することができるので、適宜に設定すればよい。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、案内面８の曲率半径Ｒは、球中心Ｏ２の設定により、玉３の表面の曲率半径の１．１倍以上であるように設定されている。玉３の表面の曲率半径は、玉中心Ｏ１からの玉半径である。案内面８の曲率半径Ｒと玉３の表面の曲率半径の比が１．１倍未満だと、アキシアル方向の分力が生じ易くなり、環状樹脂部品４ａ、４ａの合わせ目の開きを防止する上で好ましくない。この比が大きくなると、玉３と案内面８との接触楕円が小さくなり、接触圧力が高くなり過ぎるので、摩耗を防止する上で、この比は２倍以下にすることが好ましい。
【００４３】
前記低速用玉受け面９で定めるアキシアル方向のポケットすきまは、アキシアル平面Ｓａ上に玉中心Ｏ１をおいて、片側の低速用玉受け面９に接触する玉３が反対側の低速用玉受け面９に接触するまでアキシアル方向に変位する量に相当する。軸受停止時のアキシアル方向のポケットすきまは、δ１の２倍になっている。δ１は、軸受停止時、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３と、低速用玉受け面９との間のアキシアル方向すきまの最小値である。
【００４４】
ある軸受回転速度における湾曲状部７のアキシアル方向変位量は、アキシアル平面Ｓａ上で最大になり、アキシアル平面Ｓａから円周方向に離れる程に小さくなり、ラジアル方向変位量は円周方向に略一定になる。低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０でも同じ変位量になる。ある軸受回転速度における低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０の最大のアキシアル方向変位量ΔＸは、アキシアル平面Ｓａ上で生じ、軸受停止時と比して、低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０がアキシアル方向にポケット中心線Ｃｐに接近した変位量に相当する。
【００４５】
軸受回転速度に比例して波形保持器４に作用する遠心力が大きくなると、低速用玉受け面９は、軸受停止時の実線の位置から、直線Ｌに沿った方向に外方の軌道部材２の方へ変位し、遠心力が小さくなると、直線Ｌに沿った方向に軌道部材１の方（軸受中心軸の方）へ変位する。すなわち、図１（ａ）、（ｂ）のアキシアル平面Ｓａ上で考えると、低速用玉受け面９は、遠心力の大きさに応じた保持器変形によって一方向の直線Ｌに沿った向きにのみ変位する。
【００４６】
その直線Ｌの傾き角度θを保持器外径側かつポケット中心線Ｃｐ側の鋭角での大きさとし、軸受停止時と比して低速用玉受け面９が保持器外径側へラジアル方向に変位したラジアル方向変位量をΔＹとしたとき、θ、前記ΔＸ、ΔＹの関係は、θ＝ｔａｎ−１（ΔＹ／ΔＸ）となる。
【００４７】
アキシアル平面Ｓａ上における前記低速用玉受け面９の直線状は、直線Ｌの傾き角度θと同じ傾き角度をもち、直線Ｌに沿うように形成されている。すなわち、アキシアル平面Ｓａ上において、低速用玉受け面９の任意の箇所に対する接線は、全て直線Ｌに相当する。同図上における実線の低速用玉受け面９と二点鎖線の低速用玉受け面９とを比べれば明らかなように、全ての接線と直線Ｌとが同じ傾きなので、低速用玉受け面９が直線Ｌに沿ったいずれの方に変位したとしても、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３と、低速用玉受け面９との間における最短距離は変化せず、したがって、低速用玉受け面９と玉３との間のアキシアル方向すきまの最小値もδ１から変化しない。
【００４８】
ポケット中心線Ｃｐを含む他の平面、例えば６０°、１２０°の平面上において、低速用玉受け面９及び高速用玉受け面１０のアキシアル方向変位量は、最大のアキシアル方向変位量ΔＸよりも小さくなるが、ラジアル方向変位量はΔＹと殆ど変わらない（図５（ａ）、（ｂ）参照）。したがって、他の平面上における一方向の直線の傾き角度は、図１（ａ）の直線Ｌの傾き角度θを超える（ラジアル方向に近い向きになる）点で異なるだけである。低速用玉受け面９は、他の平面上で考えても、任意の箇所での接線の傾き角度が当該平面上における一方向の直線の傾き角度以下になる面形状なので、当該他の平面上でも、ラジアル方向変位量に応じて玉３からアキシアル方向へ十分に逃げることになる。このため、軸受回転速度を問わず、玉３と低速用玉受け面９との間のアキシアル方向すきまの最小値をアキシアル平面Ｓａ上で定めることができる。
【００４９】
高速用玉受け面１０で定まるアキシアル方向のポケットすきまは、アキシアル平面Ｓａ上に玉中心Ｏ１をおいて、片側の高速用玉受け面１０に接触する玉３が反対側の高速用玉受け面１０に接触するまでアキシアル方向に変位する量に相当する。図１（ａ）中に二点鎖線で描いた波形保持器４の外形は、最大のアキシアル方向変位量ΔＸがδ１の大きさに相当する軸受回転速度での外形を示している。図示の軸受回転速度でのアキシアル方向のポケットすきまは、δ２の２倍になっている。δ２は、図示の軸受回転速度のとき、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３と、この軸受回転速度での高速用玉受け面１０との間のアキシアル方向すきまの最小値である。軸受停止時、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３と、高速用玉受け面１０との間のアキシアル方向すきまの最小値は、実線で描く円筒径Ｂ−玉直径の半分の大きさであり、δ１＋δ２に相当している。
【００５０】
最大のアキシアル方向変位量ΔＸ＜δ２を満たす軸受回転速度まで、アキシアル方向のポケットすきまは、両側の低速用玉受け面９のみでδ１の２倍に定まる。ΔＸ＝δ２を満たす軸受回転速度のとき、アキシアル方向のポケットすきまは、両側の低速用玉受け面９、両側の高速用玉受け面１０で同じに定まる。ΔＸ＞δ２を満たす軸受回転速度のとき、アキシアル方向のポケットすきまは、両側の低速用玉受け面９に代わって両側の高速用玉受け面１０のみで定まる。低速用玉受け面９でアキシアル方向のポケットすきまが定まる限界の軸受回転速度（前記特定の低回転速度）は、ΔＸ＝δ２の軸受回転速度のときである。ΔＸ＝δ１に相当する軸受回転速度、すなわち、両側の低速用玉受け面９に生じるアキシアル方向変位量ΔＸの合計（片側の２倍）が軸受停止時のアキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）に相当する軸受回転速度のとき、アキシアル方向のポケットすきまは、両側の高速用玉受け面１０でδ２の２倍に定まる。この軸受回転速度を超えた軸受回転速度でも、アキシアル方向のポケットすきまは、高速用玉受け面１０のみで定まり、低速用玉受け面９と玉３との間にはδ１が残っている。
【００５１】
したがって、第１実施形態によれば、軸受停止時から前記特定の低速回転時まで、アキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）は、低速用玉受け面９で保持器音防止等に有効な値に設定でき、低速回転中における波形保持器４の安定性を犠牲にすることはない。また、アキシアル方向のポケットすきまが高速用玉受け面１０で定まる高速回転時、両側の低速用玉受け面９と玉３との間には、アキシアル方向のすきま（δ１の２倍）が残るので、両側の高速用玉受け面１０、低速用玉受け面９が玉３を圧迫することはなく、異常発熱を防止することができる。低速用玉受け面９でアキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）を定める低速回転域では、δ１が変化しないため、保持器安定性を一定に保つことができる。高速用玉受け面１０で定めるアキシアル方向のポケットすきまは、δ１よりも小さく定めるので、高速回転時の波形保持器４の安定性を低速回転時よりも高めることができる。
【００５２】
なお、転動体案内の限界速度でもΔＸが（δ１＋δ２）に相当する大きさにならず、両側の高速用玉受け面１０でアキシアル方向のポケットすきまを定めることができるので、波形保持器４と外方の軌道部材２間のラジアル方向すきまを最大限に活かして許容回転速度を高めることができる。
【００５３】
低速用玉受け面９で定めるアキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）は、玉直径の０．１％〜５％に形成すればよい。上述のようにδ１が変化しないため、図示の実線の状態においてδ１を０に形成することも可能である。直線Ｌを数値解析、試作等を参考に求める精度の限界、成形誤差等を考慮すると、アキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）を玉直径の０．１％以上に形成することが好ましい。また、前記特定の低回転速度までの間、波形保持器４がアキシアル方向に振れることを防止し、保持器安定回転や保持器音防止を図るため、アキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）を玉直径の５％以下にすることが好ましい。前記特定の低回転速度は、ｄｎ値３０万以下に設定することができる。
【００５４】
また、アキシアル方向両側の高速用玉受け面１０と玉３との間のアキシアル方向すきま（Ｂ−玉直径）の最小値は、円筒径Ｂ−玉直径で求まり、δ１＋δ２の２倍に相当する。この値を玉直径の３％以上にすると、図７のグラフで示したように、ｄｎ値１００万の高速回転時でも、高速用玉受け面１０で定めるアキシアル方向のポケットすきまを確保することができる。玉直径の２５％以下にすると、湾曲状部７が密封板（図示省略）に接触することや湾曲状部７のアキシアル方向肉厚の減少を抑えることができる。
【００５５】
上記玉直径に対する比率で規定した各アキシアル方向のポケットすきまは、ガラス繊維を拡散させたＰＡを素材とした環状樹脂部品を前提としているが、同程度の機械的強度の素材であれば、そのまま適用することができ、環状樹脂部品の素材の機械的強度によって適切な値に変更すればよい。
【００５６】
図１（ａ）、（ｂ）の例のように、高速用玉受け面１０がポケット中心線Ｃｐに沿って低速用玉受け面９から連続する保持器壁面からなると、肉厚減少を抑えつつ、高速用玉受け面１０でのアキシアル方向のポケットすきまを大きく形成することが容易である。
【００５７】
図１（ａ）中の二点鎖線の保持器外形から明らかなように、低速用玉受け面９は、図示の実線の軸受停止時から高速回転時、特に転動体案内方式の限界まで玉３と接触可能な広がりをもって形成されている。低速用玉受け面９は、玉３の表面のうち、ポケット中心線Ｃｐに直角な向きで玉中心Ｏ１を通る直線（同図中の円筒面Ｓｃの線に相当）から玉中心Ｏ１回りに軌道部材２の方へとった傾き角度で１０°〜４０°と滑り接触し得るように形成されている。４０°以内にしたのは、低速用玉受け面９と外方の軌道部材２との干渉を可能な限り、避けるためである。また、低速用玉受け面９は、回転停止状態でも、玉３の表面のうち、アキシアル方向に対する玉中心Ｏ１回りの傾き角度で外方の軌道部材２の方へ１０°以上の領域に位置する部分のみと滑り接触し得るように形成されている。１０°以上にしたのは、低速用玉受け面９の傾き角度θが直線Ｌに基くので選択の自由性に乏しく、円筒面Ｓｃに近づけて形成すると、上記玉直径に対する比率でδ１を形成しつつ、ポケット中心線Ｃｐに沿った高速用玉受け面１０と連続させることができないためである。なお、低速用玉受け面９を保持器外径から形成したのも、同じ理由からである。
【００５８】
湾曲状部７のポケット外側の面形状、繋ぎ部６の結合構造といった波形保持器４の外形は、各ポケット５の内面において前記ラジアル方向変位量ΔＹとアキシアル方向変位量ΔＸとの比例関係が成立する限り、図示例に限定されず、適宜に決定することができる。前記案内面８、低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０、これら以外のポケット内面部分は、軸受停止時から高速回転時まで波形保持器４のラジアル方向の案内に支障がなく、軸受停止時から高速回転時までの間で区切ってアキシアル方向のポケットすきまを別々に０以上の値に定めることができる限り、任意の数の面、面形状、配置で形成することができる。
【００５９】
例えば、高速回転時、低速用玉受け面９でのアキシアル方向すきまの最小値をδ１以上に確保することを目的とするならば、低速用玉受け面９の前記接線の傾き角度を直線Ｌより小さくすることも可能であり、この場合、高速回転時の低速用玉受け面９でのアキシアル方向すきまの最小値をδ１よりも拡げることができる。
【００６０】
また、低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０は、前記特定の低速回転時以下の軸受回転速度のときにアキシアル方向のポケットすきまが低速用玉受け面９で定まり、高速回転時にアキシアル方向のポケットすきまが高速用玉受け面１０で定まり、かつ低速用玉受け面９と玉３との間にすきまが残る限り、前記中凹状、前記円筒面状以外にも適宜の面形状にすることができる。具体例を挙げると、低速用玉受け面９は、ポケット中心線Ｃｐを中心線とし、直線Ｌを母線とする円錐面状にすることができる。この場合、アキシアル平面Ｓａ上における直線Ｌを求めるだけで済むので、低速用玉受け面９の設計が簡単になる。また、高速用玉受け面１０は、ポケット中心線Ｃｐを中心線とし、低速用玉受け面９の保持器内径側の辺から拡がる円錐面状に形成することができる。
【００６１】
また、前記の環状樹脂部品４ａの材料で、ｄｎ値１２０万以下の高速回転を目標にする場合、この前提で想定される繋ぎ部の幅、湾曲状部での保持器幅、玉直径の対応性を考えると、案内面８のアキシアル方向幅は、前記アキシアル方向変位を無視できる繋ぎ部６の幅内（３０°以下の領域内、１５０°以上の領域内）に収めることが可能である。なお、この場合、案内面８を４５°以下、１３５°以上の角度範囲内に形成する限り、アキシアル方向変位を無視することが可能と考えられる。
【００６２】
また、図示例は、案内面８と低速用玉受け面９との間をポケット中心線Ｃｐ回りの方向に離すことにより、これらの間に玉３と接触し得ないすきまを形成し、ポケット５内外への潤滑剤の出入りを良くしているが、潤滑や環状樹脂部品の合わせ目割れの懸念がない場合、すきまの部分に案内面８や低速用玉受け面９を適宜の面形状、角度範囲で追加することも可能である。
【００６３】
また、案内面は、図５の当て面Ｓ３や特許文献３に開示されているように案内面の中央部を平面状の玉当て面に形成したり、特許文献２に開示されているように、グリース溜りとなる凹部を繋ぎ部から湾曲状部にかけて形成したりすることができる。
【００６４】
この発明の第２実施形態を図３（ａ）、（ｂ）に基いて説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に述べ、同一に考えられる構成の説明を省略する。第２実施形態は、波形保持器のうち、ポケットに面する部分に、グリース溜りとなる凹部１１が形成されている。凹部１１内に溜まったグリースから潤滑油が低速用玉受け面９に供給されるので、ここの摩耗を防止することができる。グリース溜りは、ポケット中心線Ｃｐ回りの方向で考えて案内面８と低速用玉受け面９間のところに形成することもできる。
【００６５】
凹部１１は、低速用玉受け面９から軸受中心軸Ｃｒの方に向って開放する溝部からなる。凹部１１の溝部閉塞端は、低速用玉受け面９の端からアキシアル方向に段差をもっているため、溜まったグリースが遠心力で飛ばされることを防止することができる。凹部１１は、ポケット中心線Ｃｐを含むアキシアル平面上を溝幅中央としてポケット中心線Ｃｐに沿って真直ぐに形成されている。これは、遠心力によって、凹部１１内に溜まったグリースから潤滑油を低速用玉受け面９へ供給すること、及び凹部１１の溝部開放端から潤滑油やグリースを凹部１１内へ補給することを良好にするためである。
【００６６】
図４にこの発明に係るラジアル玉軸受を採用した電動モータの一例を示す。図示例は、ステータ４０、ロータ４１によって駆動される回転軸４２をモータケーシング４３に対して支持するラジアル玉軸受４４、４４として、この発明に係るラジアル玉軸受が採用されている。ラジアル玉軸受４４は、グリース潤滑で使用される小形軸受が一般的であり、環状樹脂部品を結合した波形保持器の採用に好適である。この発明に係るラジアル玉軸受４４を採用すれば、係合爪６ａ等の限界であるｄｎ値１２０万まで回転軸４２の高速回転に対応することができる。
【００６７】
この発明の技術的範囲は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基く技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６８】
１ 内方の軌道部材
２ 外方の軌道部材
３ 玉
４ 波形保持器
４ａ 環状樹脂部品
５ ポケット
６ 繋ぎ部
７ 湾曲状部
８ 案内面
９ 低速用玉受け面
１０ 高速用玉受け面
１１ 凹部
４２ 回転軸
４４ ラジアル玉軸受
Ｃｐ ポケット中心線
Ｃｒ 軸受中心軸
Ｌ 直線
Ｏ１ 玉中心
Ｏ２ 球中心
ＰＣＤ 複数の玉の中心線
Ｒ 曲率半径
Ｓａ アキシアル平面
Ｓｃ 円筒面
Ｓｒ ラジアル平面
ΔＸ アキシアル方向変位量
ΔＹ ラジアル方向変位量
θ 傾き角度
δ１、δ２ アキシアル方向すきま
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波形保持器を備えたラジアル玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
深溝玉軸受に代表されるラジアル玉軸受では、内外の軌道部材間に玉を組み込んだ状態で波形保持器を装着する組立てが実施されている。波形保持器として、二個の波形の環状部品を結合することにより各ポケットの形成と共に各ポケットに玉を収める形式のものがある。特に、高速回転、低騒音が求められる波形保持器では、二個の環状部品として、合成樹脂の射出成形で形成された環状樹脂部品が採用されている。一般に、波形保持器は、円周方向に連続する円環部をもたないため、駆動力を伝える玉によりラジアル方向に案内される転動体案内方式になっている。
【０００３】
従来、図８（ａ）、（ｂ）に例示するように、各環状樹脂部品８１、８２のうち、アキシアル方向に対向する湾曲状部８３、８３は、概ね玉８４に沿うように形成され、そのポケット内側には、波形保持器をラジアル方向に案内する玉が滑り接触し、かつポケットすきまを全方向に定めるためのポケット内面８５が形成されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ポケット内面８５は、玉８４との間に僅かなポケットすきまを全面的に設定した球面状に形成されている。ｄｎ値［軸受内径（ｍｍ）×回転速度（min-1）の積］３０万を超える運転条件では、ポケット内面８５と玉８４との滑り接触に伴う発熱と摩耗により、グリースの劣化を早めたり、ポケットすきまが大きくなって保持器音が増したりする。また、ラジアル荷重の負荷域で玉８４がポケット内面８５を回転方向に押し、非負荷域でポケット内面８５が玉８４を回転方向に押す際、ポケット内面８５と玉８４が強く滑り接触して摩擦熱による軸受の温度上昇が急になったりする。これら問題の解決策として、ポケットの円周方向両側にグリース溜り部８６を形成することもある。グリース溜り部８６は、ポケット内面８５からポケット外側へ凹入するように形成されている（特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４３５７１号公報
【特許文献２】特開２００６−２２６４４７号公報
【特許文献３】特開２００６−２２６４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ｄｎ値３０万前後を許容回転速度とするラジアル玉軸受であれば、環状樹脂部品の採用を基本に潤滑条件の工夫を適宜に施すことで発熱を防止できるが、ｄｎ値１００万を越える運転を目指すことになると、遠心力に対して環状樹脂部品の剛性不足が生じ、玉と波形保持器との接触関係が狂って異常発熱を招く恐れがある。剛性不足を見越してポケット内面８５の球径を大きくすると、低速回転時の保持器安定性が悪化する。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、二個の環状樹脂部品を結合した波形保持器を備えたラジアル玉軸受の低速回転時の保持器安定性を犠牲にすることなく、高速回転時の異常発熱を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、この発明は、内外の軌道部材間に介在する複数の玉と、二個の波形の環状樹脂部品を結合することにより各ポケットの形成と共に各ポケットに前記玉を収める波形保持器とを備えたラジアル玉軸受において、前記ポケットの円周方向両側に、前記玉との接触で前記波形保持器をラジアル方向に案内するための案内面が形成されており、前記ポケットのアキシアル方向両側には、軸受停止時に前記複数の玉の中心線（ＰＣＤ）から保持器外径側の領域内に存在し、かつ軸受停止時からアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面と、軸受停止時に前記複数の玉の中心線（ＰＣＤ）よりも保持器内径側の領域内に存在し、かつ軸受回転速度に応じた前記波形保持器の変形で前記低速用玉受け面に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面とが形成されている構成を採用したものである。
この発明において、ポケットは、１個の玉を収めるための波形保持器の空所をいう。また、円周方向は、軸受中心軸回りの円周方向をいう。また、波形保持器の幾何的な中心軸は、軸受中心軸と同軸である。また、ラジアルの概念は、軸受中心軸に垂直な向きをいう。また、アキシアルの概念は、軸受中心軸に沿った向きをいう。また、軸受停止時は、波形保持器、内外の軌道部材及び玉が熱平衡状態となってこれらの寸法が安定し、かつ内外の軌道部材及び玉が停止している時点をいう。また、複数の玉の中心線は、内外の軌道溝間で波形保持器に複数保持された１列の玉が円周方向等配位置に並ぶときの各玉の中心を含む円周をいう。また、アキシアル方向のポケットすきまは、ある軸受回転速度において（軸受停止時を含む）、ポケット内で玉が自由にアキシアル方向に変位可能な量に相当するポケット内面と玉との間のすきまをいい、０以上の１値に定まるパラメータである。
【０００９】
波形保持器は案内面に接触する玉で駆動される転動体案内方式なので、波形保持器の回転速度は軸受の玉の公転速度に相当し、軸受運転中、その回転速度に応じた遠心力が波形保持器に作用する。本発明者は、有限要素法を用い、二個の環状樹脂部品を結合した波形保持器の回転速度を様々に変更し、遠心力による波形保持器の変形を検討した。解析モデルの波形保持器は、次の（１）〜（３）を前提としたものである。
（１）保持器幅は、ポケット中心線（すなわち、ＰＣＤ上に位置する玉中心と軸受中心軸とを結ぶラジアル方向の直線）を含むアキシアル平面上であって、複数の玉の中心を含む円筒面と交わる箇所において最も大きい。保持器幅及びポケットの幅は、前記アキシアル平面から円周方向に離れるに連れて狭くなる。
（２）円周方向に一列で等配されたポケットの数に対応する円周方向の回転対称性を有する。
（３）各ポケットの円周方向両側に、波形保持器を玉との接触でラジアル方向に案内するための案内面が形成され、各ポケットのアキシアル方向両側に、アキシアル方向のポケットすきまを定めるための玉受け面が形成されている。波形保持器がどちらに回転しても、波形保持器のラジアル方向案内、アキシアル方向のポケットすきまを同じにするため、案内面及び玉受け面は、前記アキシアル平面、及びポケット中心線を含むラジアル平面を鏡面とした対称形に形成され、玉受け面は前記円筒面を鏡面とした対称形に形成されている。
【００１０】
図５（ａ）、（ｂ）に、波形保持器の一例である解析モデルの抽出部分を示す。この抽出では、前記アキシアル平面を境界とした。同図（ａ）、（ｂ）中の二点鎖線は、遠心力非作用時（停止状態）における波形保持器の外形を示す。また、同図（ａ）、（ｂ）中の実線は、ｄｎ値１００万に相当する遠心力作用時（回転状態）における波形保持器の外形と、エレメント分割のメッシュとを示す。同図（ａ）中の段階的な濃淡分けは、ラジアル方向変位の分布を示す。同図（ｂ）中の段階的な濃淡分けは、アキシアル方向変位の分布を示す。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、解析モデルの案内面Ｓ１は、ＰＣＤ上に球中心をもった球面状で、隣り合うポケット間で円周方向に連続している繋ぎ部と、ポケットの幅を繋ぎ部から拡大する湾曲状部の繋ぎ部側とに形成されている。湾曲状部は、ラジアル方向厚さで保持器回転に対する剛性を高めるため、ＰＣＤから保持器外径側及び内径側に存在し、そのポケット内側に玉受け面Ｓ２が形成されている。玉受け面Ｓ２は、アキシアル方向のポケットすきまを全軸受回転域で定める球面状の壁面となっている。解析モデルの環状樹脂部品の素材として、ポリアミド（ＰＡ）にガラス繊維を拡散させた繊維強化樹脂を仮定した。
【００１１】
同図（ａ）から分かるように、遠心力が作用すると、波形保持器は、全体として拡径し、円周方向に延びる。これに伴って、湾曲状部は、同図（ｂ）から分かるように、円周方向に引っ張られて真直ぐに近づく変形を生じる。その結果、湾曲状部のうち、前記アキシアル平面上（図中の保持器断面上）のところは、アキシアル方向にポケット中心線の方へ最も大きく変位する。この変位の大きさは、前記アキシアル平面から円周方向に離れるに連れて次第に小さくなる。湾曲状部のラジアル方向の変位量は、前記アキシアル平面から円周方向に離れても大差がない。したがって、湾曲状部は、ポケット中心線を含む任意の平面上で考えると、その平面での前記ラジアル方向及びアキシアル方向の各変位量から定まる傾きの直線に沿って変位する。図６は、様々な回転速度で解析し、前記アキシアル平面上で生じる前記アキシアル方向及びラジアル方向の変位量が回転速度の変化に応じてどのように変化するかを求め、それぞれの回転速度でアキシアル方向変位量に対するラジアル方向変位量をプロットしたグラフを示す。同図から分かるように、回転速度の大きさに応じたラジアル方向変位量は、アキシアル方向変位量に比例する。前記アキシアル平面以外の他の平面上では、前記ラジアル方向及びアキシアル方向の各変位量が同図の値と異なるが、遠心力の大きさに比例する点は同じに考えられる。したがって、湾曲状部と交わり、かつポケット中心線を含む任意の平面上で考えると、湾曲状部は、一方向の直線に沿った向きにのみ変位し、遠心力の大きさに応じて当該直線に沿った方向の変位量が変化する、と考えられる。図５（ａ）、（ｂ）のそれぞれで二点鎖線と実線の保持器外形を比較すれば、玉受け面Ｓ２と、結合構造を含む繋ぎ部に応力が分散する案内面Ｓ１との間で、ラジアル方向変位量に大差はないが、アキシアル方向変位量に顕著な差が存在する。ｄｎ値１００万以上のとき、湾曲状部の剛性不足は避けられず、前記円筒面よりも保持器内径側の領域は、前記アキシアル方向及びラジアル方向の変位が相俟って、特に玉側へ接近し、前記アキシアル平面上付近にある玉受け面Ｓ２の保持器内径側でアキシアル方向のポケットすきまが定まり、遠心力による波形保持器の変形に伴ってアキシアル方向のポケットすきまが特に減少し易いことが分かる。一方、繋ぎ部ないし湾曲状部の繋ぎ部近傍に形成された案内面Ｓ１は、アキシアル方向の剛性が高いため、アキシアル方向に殆ど変位せず、ここで玉がアキシアル方向に圧迫される心配はない。図５、図６から把握された変位傾向は、回転対称性をもって各湾曲状部が円周方向に引っ張られることに由来するので、この解析モデルだけでなく、前記（１）〜（３）の前提をもった一般的な波形保持器でも同様に成立すると考えられる。高速回転時を前提に従来の球状ポケット内面の球径を大きく設定すると、軸受の低速回転時のポケットすきまが不要に大きくなって波形保持器が安定せず、保持器音が発生し易くなってしまう。
【００１２】
上記解析で得た知見を踏まえ、この発明は、軸受回転が高速でも玉をアキシアル方向に圧迫する心配がないポケット円周方向両側には、波形保持器のラジアル方向の案内を行うための案内面を形成し、ポケットのアキシアル方向両側には、軸受停止時からアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面と、低速用玉受け面に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面とを形成した。両玉受け面は、アキシアル方向のポケットすきまを定める部分なので、アキシアル方向両側の湾曲状部に形成される。したがって、上記解析結果で述べたように、軸受回転速度に応じた波形保持器の変形で湾曲状部がラジアル方向及びアキシアル方向に変位すると、両玉受け面も、同じく変位することになる。軸受停止時にＰＣＤから保持器外径側の領域内であれば、低速用玉受け面を、予め、玉の曲率と前記ラジアル方向変位とを利用して低速用玉受け面と玉の接近を防いだり、低速用玉受け面の面形状と前記ラジアル方向変位とを利用して同じく接近を防いだりするよう形成しておくことが可能である。また、軸受停止時にＰＣＤよりも保持器内径側となる領域は、前記変形により、玉に対してラジアル方向及びアキシアル方向に接近するが、この変形を考慮し、高速用玉受け面を、軸受停止時に同側の低速用玉受け面よりも玉から離れ、軸受回転速度が増すと、前記ラジアル方向変位及びアキシアル方向変位によって同側の低速用玉受け面よりも玉とアキシアル方向に近くなり、低速用玉受け面に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定めるように予め形成しておくことが可能である。このように波形保持器に特有の変形性、すなわち両玉受け面の変位性を利用すれば、低速用玉受け面で定める軸受停止時からのアキシアル方向のポケットすきまは、高速用玉受け面と別に自由な大きさに設定可能なので、低速回転時に波形保持器の安定性を犠牲にすることはない。また、低速用玉受け面で対応できなくなる高速回転時には、低速用玉受け面に代わって高速用玉受け面でアキシアル方向のポケットすきまを定めるので、両側の高速用玉受け面は勿論、両側の低速用玉受け面が玉をアキシアル方向に圧迫することもなく、異常発熱を防止することができる。
【００１３】
なお、この発明において、前記案内面は、波形保持器を案内面と玉との接触で所望のラジアル方向案内性になるよう任意の面形状に形成することができ、球面状に限らず、平面状にしても良い。
【００１４】
前記低速用玉受け面の面形状として、前記低速用玉受け面と交わり、かつポケット中心線を含む任意の平面上で考えて、前記変形によって前記低速用玉受け面が一方向の直線に沿った向きにのみ変位する当該直線と、前記低速用玉受け面の任意の箇所に対する接線とをアキシアル方向に対する傾き角度で比較したとき（ただし、この傾き角度は保持器外径側かつポケット中心線側の鋭角での大きさとする）、前記接線の傾き角度が前記直線以下に形成されている面形状を採用することができる。ここで、ポケット中心線は、ＰＣＤ上に位置する玉中心と、軸受中心軸とを結ぶラジアル方向の直線をいう。
【００１５】
上記解析結果で述べたように、前記任意の平面上で考えると、低速用玉受け面は、遠心力の大きさに応じてアキシアル方向に対して傾いた一方向の直線に沿った方向に変位する。この直線の傾き角度と低速用玉受け面の任意の箇所での接線の傾き角度とを、保持器外径側かつポケット中心線側の鋭角で比較したとき、接線の傾き角度がこの直線以下であれば、玉に対する前記ラジアル方向変位と接線の傾きのアキシアル方向成分とにより、低速用玉受け面を前記アキシアル方向変位量以上に玉からアキシアル方向に逃すことができる。したがって、波形保持器が遠心力でどれだけ変形しても、低速用玉受け面による玉の圧迫をも防止することができる。
【００１６】
特に、前記任意の平面上で考えて、低速用玉受け面が前記一方向の直線に沿うように形成されていることが好ましい。前記接線の傾き角度と直線の傾き角度が等しくなるので、前記波形保持器の変形が生じても、当該平面上で低速用玉受け面と玉との間でラジアル方向すきま及びアキシアル方向すきまの最小値を同じに保つことができる。したがって、一定のアキシアル方向のポケットすきまで軸受回転を継続することが可能な低速回転域を軸受停止時から設定することができる。
【００１７】
軸受停止時、アキシアル方向両側の前記高速用玉受け面と前記玉との間のアキシアル方向すきまの最小値は、玉直径の３％〜２５％であり、前記低速用玉受け面で定めるアキシアル方向のポケットすきまは、玉直径の０．１％〜５％であることが好ましい。軸受停止時、前記アキシアル方向すきまの最小値を玉直径の３％以上にすれば、ｄｎ値１００万を許容回転速度にすることができる。２５％以下にすれば、高速用玉受け面でアキシアル方向のポケットすきまを定める高速回転時の保持器音を防止すると共に、湾曲状部外側が密封板に接触することや湾曲状部での減肉を避けるためである。図７に、許容ｄｎ値と、前記アキシアル方向すきま（玉直径比）との関係を求めたグラフを示す。同図は、数値解析から、前記アキシアル方向変位量が最大になる前記アキシアル平面上で、軸受停止時、前記湾曲状部の前記保持器内径側の領域と玉との間のアキシアル方向すきまの最小値（玉直径比）がどれだけあれば、前記ラジアル方向変位及びアキシアル方向変位を生じた当該両側の領域と玉との間にアキシアル方向のポケットすきまを確保可能な軸受回転速度がどう変化するかを算出したものであり、縦軸の許容ｄｎ値は、その確保可能な軸受回転速度（上限）を示し、横軸のアキシアル方向すきまは、その軸受停止時のアキシアル方向すきまの最小値を示す。同図から、許容ｄｎ値１００万のときに、アキシアル方向すきまの最小値が玉直径の３％未満になっているので、３％以上あれば、ｄｎ値１００万の高速回転時に高速用玉受け面でアキシアル方向のポケットすきまを得ることができる、と分かる。また、低速用玉受け面で定めるアキシアル方向のポケットすきま玉直径の０．１％以上にしたのは、低速用玉受け面の設計、形成を容易にするためであり、５％以下としたのは、軸受回転開始から保持器音を防止するためである。
【００１８】
特に上記玉直径に対する比率を採用する場合、前記高速用玉受け面は、前記低速用玉受け面からポケット中心線に沿って連続する保持器壁面からなり、前記低速用玉受け面は、前記玉の表面のうち、ポケット中心線に直角な向きで玉中心を通る直線から玉中心回りに前記外方の軌道部材の方へとった傾き角度で１０°〜４０°の領域に位置する部分のみと接触し得るように形成されていることが好ましい。低速用玉受け面からポケット中心線に沿って連続する保持器壁面で高速用玉受け面を成せば、低速用玉受け面よりも保持器内径側の部分で、湾曲状部の肉厚減少を抑えられる。低速用玉受け面を前記１０°未満の玉表面域と接触可能にすると、低速用玉受け面と、ポケット中心線に沿った高速用玉受け面との間でポケット中心線からの距離差が少なく、幾何的関係から上記玉直径の比率の設定が困難になる。低速用玉受け面を前記４０°以上の玉表面域と接触可能にすると、低速用玉受け面が外方の軌道部材に近くなり過ぎ、外方の軌道部材と干渉する恐れがある。
【００１９】
前記案内面は、前記複数の玉の中心線（ＰＣＤ）よりも保持器内径側の領域に形成されているとよい。上記解析結果で述べたように、軸受回転速度に応じて保持器全体が拡径すると、案内面は、ラジアル方向変位を外方の軌道部材の方へ生じることになる。ＰＣＤよりも保持器内径側の領域は、前記ラジアル方向変位で玉に近づく。この領域には、高速回転時に適切な円周方向のポケットすきまに設定して案内面を形成することができるので、保持器音防止を図ることができる。
【００２０】
具体的には、前記案内面は、ポケット中心から円周方向に対面する案内面の方へ寄った位置に球中心をもった球面状に形成されており、ポケット中心線を含む平面の当該中心線回りの回転角度で考えて、０°−１８０°位置を当該平面が軸受中心軸に直角になるところとしたとき、前記案内面が０°〜４５°の領域内及び１３５°〜１８０°の領域内に形成されていることが好ましい。ここで、ポケット中心は、ＰＣＤ上かつポケット中心線上の位置をいう。案内面の球面状の中心をポケット中心から円周方向に対面する案内面の方へオフセットすれば、軸受停止時、ＰＣＤよりも保持器内径側において、当該案内面と玉との間の円周方向のすきまを、保持器内径に近づくに連れて次第に大きくすることができる。これにより、軸受回転速度に応じて保持器全体が拡径しても、円周方向のポケットすきまが変化することを防止することができる。ＰＣＤ上に球中心をもった案内面は、円周方向に公転する玉が負荷域、非負荷域に出入りする際、波形保持器がアキシアル方向に振れを生じると、斜めから衝突する玉を受けることになる。案内面を０°〜４５°の領域内及び１３５°〜１８０°の領域内に留めておけば、玉が円周方向に対して４５°以上の傾きをもった方向から案内面に衝突することが防止されるので、アキシアル方向に優勢な分力発生を抑え、環状樹脂部品同士の合わせ目の開きを防止することができる。
【００２１】
特に、前記案内面の曲率半径が玉の表面の曲率半径の１．１倍以上であることが好ましい。案内面の曲率半径を玉の表面の曲率半径の１．０３倍にしたとき、波形保持器の耐久試験において、二個の環状樹脂部品の合わせ目が開くことが確認された。これは、案内面の曲率半径と玉の表面の曲率半径とが近い程、衝突する玉と案内面との衝突による弾性接触域がポケット中心線回りの方向に拡大し易く、アキシアル方向の分力が大きくなり易いためと考えられる。１．１倍以上であれば、合わせ目の開きを防止することができる。なお、案内面の曲率半径は、接触圧力を抑えるため、２倍以下にすることが好ましい。
【００２２】
この発明においても、波形保持器のうち、ポケットに面する部分に、グリース溜りとなる凹部を形成することにより、凹部から潤滑油をポケットの内側に供給し、案内面、低速用玉受け面等の摩耗を防止することができる。
【００２３】
特に、前記凹部を、前記低速用玉受け面から軸受中心軸の方に向って開放する溝部から構成すれば、凹部に溜まったグリースが遠心力でポケット外へ飛ばされることを低速用玉受け面で防止することができる。また、低速用玉受け面と玉との間の狭いすきまにも凹部に溜まったグリースから潤滑油が入り易い。凹部内のグリースが減ったとしても、凹部が軸受中心軸の方に向って開放する形状なので、内方の軌道部材と波形保持器間のすきまから、凹部の開放端を経てグリースが補給される。
【００２４】
この発明に係るラジアル玉軸受は、ｄｎ値１００万の高速回転に対応できるので、電動モータの回転軸を支持するのに採用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
上述のように、この発明は、二個の環状樹脂部品を結合した波形保持器を転動体案内方式で備えるラジアル玉軸受において、上記構成を採用することにより、低速回転時における保持器安定性を犠牲にすることなく、高速回転時の異常発熱を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は、第１実施形態をアキシアル平面で切断した断面図、（ｂ）は、第１実施形態の波形保持器を外径側から示す部分平面図
【図２】（ａ）は、第１実施形態の波形保持器の環状樹脂部品の部分正面図、（ｂ）は、前記環状樹脂部品の部分斜視図
【図３】（ａ）は、第２実施形態の波形保持器の環状樹脂部品の部分正面図、（ｂ）は、前記（ａ）のポケット中心線を含むアキシアル平面で切断した断面図
【図４】（ａ）は、この発明に係るラジアル玉軸受を採用した電動モータの模式図
【図５】（ａ）は、解析モデルの遠心力によるラジアル方向の変形を示す部分斜視図、（ｂ）は、解析モデルの遠心力によるアキシアル方向の変形を示す部分平面図
【図６】解析モデルの第二案内面域のラジアル方向変位とアキシアル方向変位との関係を示すグラフ
【図７】解析モデルの許容ｄｎ値と、アキシアル方向のポケットすきまとの関係を示すグラフ
【図８】（ａ）は、従来例の深溝玉軸受の断面図、（ｂ）は、前記従来例の波形保持器の環状樹脂部品の部分正面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明に係る実施形態を添付図面に基づいて説明する。第１実施形態に係るラジアル玉軸受は、図１（ａ）に示すように、内方の軌道部材１と外方の軌道部材２間に介在する複数の玉３と、転動体案内方式の波形保持器４とを備えている。内外の軌道部材１、２は、それぞれ内輪、外輪からなる。軸受形式は、深溝玉軸受となっている。波形保持器４は、二個の波形の環状樹脂部品４ａ、４ａを結合することにより各ポケット５の形成と共に各ポケット５に玉３を収めるようになっている。
【００２８】
二個の環状樹脂部品４ａ、４ａは、それぞれに同形に射出成形されている。環状樹脂部品４ａは、円周方向に所定ピッチで繋ぎ部６と湾曲状部７が交互に形成されている。繋ぎ部６に係合爪６ａ、係合孔６ｂが形成されている。環状樹脂部品４ａ、４ａの結合は、互いの係合爪６ａ、係合孔６ｂによる。これら係合爪６ａ、係合孔６ｂは特許文献２、３と同じものであり、ｄｎ値１２０万まで実用に耐え得る。
【００２９】
環状樹脂部品４ａ、４ａの素材は、繊維強化樹脂となっている。母材には、ポリアミド（ＰＡ）が採用されている。強化繊維には、ガラス繊維が採用されている。他の母材、強化繊維を用いることもできる。母材、強化繊維は、熱可塑性ポリイミド樹脂（ＴＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、炭素繊維等の樹脂保持器用のものを採用することができる。
【００３０】
図１（ａ）は、波形保持器４のポケット中心線Ｃｐを含むアキシアル平面上を図示している。図１（ｂ）は、ポケット５を、ポケット中心線Ｃｐに沿った方向に外方の軌道部材側から示している。同図中にポケット中心線Ｃｐを含むアキシアル平面Ｓａ、ラジアル平面Ｓｒを一点鎖線で示す。図２（ａ）は、片側の環状樹脂部品４ａの結合面側をアキシアル方向から図示し、係合爪６ａ、係合孔６ｂの部分を除き、波形保持器４のポケット中心線Ｃｐを含むラジアル平面上の形態を示している。同図中に、内外の軌道溝間に組み込んだ玉３を、円周方向に等配される位置において二点鎖線で示す。同図に示すように、ポケット中心線Ｃｐは、ＰＣＤ上に位置する玉３の玉中心Ｏ１と、軸受中心軸Ｃｒとを結ぶラジアル方向の直線をいう。図２（ｂ）は、片側の環状樹脂部品４ａに形成されたポケット５の半分部を結合面側かつ外方の軌道部材２側の斜めから示している。図１（ａ）、図２（ａ）中に、軸受中心軸を筒軸としたＰＣＤと同径の円筒面Ｓｃを一点鎖線で示す。図１（ａ）〜図２（ｂ）において、実線で描いた波形保持器４は、室温で軸受停止時、軸受中心軸と同軸に配置したときを示し、実線又は二点鎖線で描いた玉３の外形は、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１を置いたときを示している。図１（ａ）において二点鎖線で描いた波形保持器４の外形は、特定の軸受回転速度での外形を示している。
【００３１】
図１（ａ）〜図２（ｂ）に示すように、波形保持器４の内外径に亘って貫通するポケット５は、円周方向に一対の繋ぎ部６と、アキシアル方向に一対の湾曲状部７とで形成されている。係合爪６ａ、係合孔６ｂで一体化された繋ぎ部６は、波形保持器４のうち、円周方向に隣り合うポケット５間で円周方向に連続している。波形保持器４の幅及びラジアル方向厚さは、繋ぎ部６のところで一定になっている。一対の湾曲状部７は、ポケット５の幅を一対の繋ぎ部６から拡大している。ポケット５の幅は、湾曲状部７と交わり、かつ軸受中心軸Ｃｒを筒軸にもった任意の円筒面上において、アキシアル方向に対向する湾曲状部７間の任意の二箇所のうち、最もアキシアル方向に離れて対向する二点間のアキシアル方向距離をいう。湾曲状部７のポケット外側の壁面は、面取り部を除き、前記任意の円筒面上で、ポケット中心線Ｃｐ上に曲率中心をもった同一円弧状になっている。波形保持器４の幅は、湾曲状部７に交わるアキシアル平面Ｓａ上で最大になっている。湾曲状部７のラジアル方向厚さは繋ぎ部６と同じに形成されている。
【００３２】
ポケット５の円周方向両側には、玉３との接触で波形保持器４をラジアル方向に案内するための案内面８が形成されている。軸受回転速度に応じて波形保持器４が変形すると、この変形は、繋ぎ部６、湾曲状部７の玉３に対するラジアル方向変位、湾曲状部７の玉３に対するアキシアル方向変位となる。ポケット５のアキシアル方向両側には、軸受停止時から特定の低回転速度までアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面９と、前記特定の低回転速度以上の軸受回転速度のときにアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面１０とが形成されている。
【００３３】
波形保持器４は、玉３により案内されるので、円周方向に一列で等配されたポケット５の数に対応する円周方向の回転対称性を有し、遠心力による保持器変形も同じ回転対称性をもって生じる。ポケット５は、アキシアル平面Ｓａ及びラジアル平面Ｓｒのそれぞれを鏡面とした対称形になっている。同図では、ラジアル平面Ｓｒを境とした半分を示している。
【００３４】
図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、案内面８は、ＰＣＤ上に球中心Ｏ２をもった球面状に形成されている。低速用玉受け面９は、軸受停止時、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）から保持器外径側の領域内に存在し、軸受中心軸Ｃｒを筒軸にもった任意の円筒面上で低速用玉受け面９の断面形状を考えると、アキシアル平面Ｓａ上でラジアル平面Ｓｒから最もアキシアル方向に距離をとり、平面Ｓａから円周方向に離れるに連れて次第にラジアル平面Ｓｒに接近する中凹状を成し、ポケット中心線Ｃｐを含む任意の平面上で低速用玉受け面９の断面形状を考えると、保持器外径側に向ってポケット中心線Ｃｐ側に傾いた直線状を成すように形成されている。高速用玉受け面１０は、軸受停止時、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）よりも保持器内径側に存在し、ポケット中心線Ｃｐを筒軸にもつ円筒面状を成し、ポケット中心線Ｃｐを含む任意の平面上で考えると、低速用玉受け面９よりもポケット中心線Ｃｐに直交する方向に距離をとった位置に形成されている。以下、図１（ｂ）中に示すように、ポケット中心線Ｃｐを含む平面の中心線Ｃｐ回りの回転角度で考えて、０°−１８０°位置を当該平面が軸受中心軸に直角になるところ（ラジアル平面Ｓｒ上）とし、特に言及しない限り、角度の数値は、この回転角度での値を意味する。図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、円周方向片側の案内面８は、０°〜３０°に亘って形成されている。これと円周方向に対面する案内面８は、１５０°〜１８０°に亘って同様に形成されている。低速用玉受け面９は、６０°〜１２０°に亘って形成されている。高速用玉受け面１０も６０°〜１２０°に亘って形成されている。案内面８、低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０以外のポケット５の内面部分は、高速用玉受け面１０と同一の円筒面状になっている。
【００３５】
案内面８は、軸受停止時から転動体案内の限界速度までの間に、軸受中心軸に対する波形保持器４の偏心量制限を行う玉３と接触する箇所の集合からなる。転動体案内の限界速度は、遠心力の作用で波形保持器４の変形が進行し、波形保持器４の外径が円周方向二等配箇所で外方の軌道部材２の内径に接触する（干渉）時点の軸受回転速度と考えてよい。
【００３６】
特定方向のポケットすきまは、ある時点の保持器形状の各ポケットにおいて、ポケット内で玉が自由に特定方向に変位可能な量に相当するパラメータなので、ある時点では０以上の１値しかとり得ない。低速用玉受け面９は、軸受停止時から特定の低回転速度までの間に、玉３が相対的にポケット５内で自由に動いてアキシアル方向片側に最も片寄ったときに接触するポケット内面箇所の集合からなる。高速用玉受け面１０は、前記特定の低回転速度以上の軸受回転速度のときに、玉３が相対的にポケット５内で自由に動いてアキシアル方向片側に最も片寄ったときに接触するポケット内面箇所の集合からなる。
【００３７】
図示において、案内面８を成す球面状壁面、低速用玉受け面９を成す中凹状の傾斜壁面、高速用玉受け面１０を成す円筒面状壁面のそれぞれは、前記の集合のみで形成されているのでなく、玉３との接触、衝突時の負荷分散、ポケット５内での玉３の円滑な変位、成型容易化等のために余裕をもって前記の集合を同一面に含むように形成されている。
【００３８】
軸受停止時から転動体案内の限界速度まで、円周方向のポケットすきまは、ラジアル平面Ｓｒ上に玉中心Ｏ１をおいて、片側の案内面８に接触する玉３が反対側の案内面８に接触するまで円周方向に変位する量に設定されている。ＰＣＤ上に球中心Ｏ２をもった案内面８がラジアル平面Ｓｒ上に存在するため、円周方向のポケットすきまを定める玉３との接触点は、軸受回転速度に応じて案内面８のラジアル平面Ｓｒ上を移ることになる。
【００３９】
案内面８の球中心Ｏ２は、ポケット中心（ポケット中心線Ｃｐ上にある玉中心Ｏ１）から円周方向に対面する案内面８の方に寄った位置にある（オフセット）。軸受停止時の案内面８と、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３との間の円周方向のすきまは、前記オフセットの位置設定に基き、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）よりも保持器内径側の領域内において保持器内径に近づくに連れて次第に大きくなり、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）から保持器外径側の領域内において保持器外径に近づくに連れて次第に小さくなっている。軸受停止時の円周方向のポケットすきまは、Ａ−玉直径の値を２倍した長さに設定されている。Ａは、ポケット中心線Ｃｐに直交する玉直径線の端と円周方向に対向する案内面８、８の二点間の円周方向幅である。軸受回転速度が増す程、遠心力の作用で案内面８が玉３に対して保持器外径側へラジアル方向変位を生じ、やがて、円周方向のポケットすきまは、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）よりも保持器内径側の領域内の案内面８部分で定まるようになる。前記円周方向のすきまの変化付けにより、軸受回転速度に応じて円周方向のポケットすきまの変化が防止されるので、保持器案内性の安定化を図り、保持器音の防止を図ることができる。なお、軸受停止時の円周方向のポケットすきまがＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）上での円周方向のすきまの２倍であっても保持器案内性や保持器音防止等を十分に得られる場合、ＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）から保持器外径側の領域で案内面を省略することもできる。
【００４０】
前記軸受停止時の円周方向のポケットすきま、及びＰＣＤ（円筒面Ｓｃ）よりも保持器内径側の領域内の案内面８部分で定まる円周方向のポケットすきまは、玉直径の１％〜１０％の範囲内に収まることが好ましい。玉直径の１０％以下としたのは、保持器音防止に効果的な範囲だからである。玉直径の１％以上としたのは、遠心力で波形保持器が変形し、円周方向のポケットすきまが狭くなり過ぎることを防止するためである。
【００４１】
図１（ｂ）に示すように、案内面８は、０°〜３０°まで、１５０°〜１８０°までに限って形成されているので、円周方向に公転する玉３がアキシアル方向に近い向き（４５°を超え、１３５°未満の方向）から案内面８に衝突することがない。これにより、アキシアル方向に優勢な分力の発生を防ぎ、環状樹脂部品４ａ、４ａの合わせ目の開きを防止することができる。なお、案内面８を４５°まで形成し、また、対面する案内面８を１３５°から形成する限り、当該分力の発生を防止することができるので、適宜に設定すればよい。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、案内面８の曲率半径Ｒは、球中心Ｏ２の設定により、玉３の表面の曲率半径の１．１倍以上であるように設定されている。玉３の表面の曲率半径は、玉中心Ｏ１からの玉半径である。案内面８の曲率半径Ｒと玉３の表面の曲率半径の比が１．１倍未満だと、アキシアル方向の分力が生じ易くなり、環状樹脂部品４ａ、４ａの合わせ目の開きを防止する上で好ましくない。この比が大きくなると、玉３と案内面８との接触楕円が小さくなり、接触圧力が高くなり過ぎるので、摩耗を防止する上で、この比は２倍以下にすることが好ましい。
【００４３】
前記低速用玉受け面９で定めるアキシアル方向のポケットすきまは、アキシアル平面Ｓａ上に玉中心Ｏ１をおいて、片側の低速用玉受け面９に接触する玉３が反対側の低速用玉受け面９に接触するまでアキシアル方向に変位する量に相当する。軸受停止時のアキシアル方向のポケットすきまは、δ１の２倍になっている。δ１は、軸受停止時、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３と、低速用玉受け面９との間のアキシアル方向すきまの最小値である。
【００４４】
ある軸受回転速度における湾曲状部７のアキシアル方向変位量は、アキシアル平面Ｓａ上で最大になり、アキシアル平面Ｓａから円周方向に離れる程に小さくなり、ラジアル方向変位量は円周方向に略一定になる。低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０でも同じ変位量になる。ある軸受回転速度における低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０の最大のアキシアル方向変位量ΔＸは、アキシアル平面Ｓａ上で生じ、軸受停止時と比して、低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０がアキシアル方向にポケット中心線Ｃｐに接近した変位量に相当する。
【００４５】
軸受回転速度に比例して波形保持器４に作用する遠心力が大きくなると、低速用玉受け面９は、軸受停止時の実線の位置から、直線Ｌに沿った方向に外方の軌道部材２の方へ変位し、遠心力が小さくなると、直線Ｌに沿った方向に軌道部材１の方（軸受中心軸の方）へ変位する。すなわち、図１（ａ）、（ｂ）のアキシアル平面Ｓａ上で考えると、低速用玉受け面９は、遠心力の大きさに応じた保持器変形によって一方向の直線Ｌに沿った向きにのみ変位する。
【００４６】
その直線Ｌの傾き角度θを保持器外径側かつポケット中心線Ｃｐ側の鋭角での大きさとし、軸受停止時と比して低速用玉受け面９が保持器外径側へラジアル方向に変位したラジアル方向変位量をΔＹとしたとき、θ、前記ΔＸ、ΔＹの関係は、θ＝ｔａｎ−１（ΔＹ／ΔＸ）となる。
【００４７】
アキシアル平面Ｓａ上における前記低速用玉受け面９の直線状は、直線Ｌの傾き角度θと同じ傾き角度をもち、直線Ｌに沿うように形成されている。すなわち、アキシアル平面Ｓａ上において、低速用玉受け面９の任意の箇所に対する接線は、全て直線Ｌに相当する。同図上における実線の低速用玉受け面９と二点鎖線の低速用玉受け面９とを比べれば明らかなように、全ての接線と直線Ｌとが同じ傾きなので、低速用玉受け面９が直線Ｌに沿ったいずれの方に変位したとしても、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３と、低速用玉受け面９との間における最短距離は変化せず、したがって、低速用玉受け面９と玉３との間のアキシアル方向すきまの最小値もδ１から変化しない。
【００４８】
ポケット中心線Ｃｐを含む他の平面、例えば６０°、１２０°の平面上において、低速用玉受け面９及び高速用玉受け面１０のアキシアル方向変位量は、最大のアキシアル方向変位量ΔＸよりも小さくなるが、ラジアル方向変位量はΔＹと殆ど変わらない（図５（ａ）、（ｂ）参照）。したがって、他の平面上における一方向の直線の傾き角度は、図１（ａ）の直線Ｌの傾き角度θを超える（ラジアル方向に近い向きになる）点で異なるだけである。低速用玉受け面９は、他の平面上で考えても、任意の箇所での接線の傾き角度が当該平面上における一方向の直線の傾き角度以下になる面形状なので、当該他の平面上でも、ラジアル方向変位量に応じて玉３からアキシアル方向へ十分に逃げることになる。このため、軸受回転速度を問わず、玉３と低速用玉受け面９との間のアキシアル方向すきまの最小値をアキシアル平面Ｓａ上で定めることができる。
【００４９】
高速用玉受け面１０で定まるアキシアル方向のポケットすきまは、アキシアル平面Ｓａ上に玉中心Ｏ１をおいて、片側の高速用玉受け面１０に接触する玉３が反対側の高速用玉受け面１０に接触するまでアキシアル方向に変位する量に相当する。図１（ａ）中に二点鎖線で描いた波形保持器４の外形は、最大のアキシアル方向変位量ΔＸがδ１の大きさに相当する軸受回転速度での外形を示している。図示の軸受回転速度でのアキシアル方向のポケットすきまは、δ２の２倍になっている。δ２は、図示の軸受回転速度のとき、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３と、この軸受回転速度での高速用玉受け面１０との間のアキシアル方向すきまの最小値である。軸受停止時、ポケット中心線Ｃｐ上に玉中心Ｏ１をおいた玉３と、高速用玉受け面１０との間のアキシアル方向すきまの最小値は、実線で描く円筒径Ｂ−玉直径の半分の大きさであり、δ１＋δ２に相当している。
【００５０】
最大のアキシアル方向変位量ΔＸ＜δ２を満たす軸受回転速度まで、アキシアル方向のポケットすきまは、両側の低速用玉受け面９のみでδ１の２倍に定まる。ΔＸ＝δ２を満たす軸受回転速度のとき、アキシアル方向のポケットすきまは、両側の低速用玉受け面９、両側の高速用玉受け面１０で同じに定まる。ΔＸ＞δ２を満たす軸受回転速度のとき、アキシアル方向のポケットすきまは、両側の低速用玉受け面９に代わって両側の高速用玉受け面１０のみで定まる。低速用玉受け面９でアキシアル方向のポケットすきまが定まる限界の軸受回転速度（前記特定の低回転速度）は、ΔＸ＝δ２の軸受回転速度のときである。ΔＸ＝δ１に相当する軸受回転速度、すなわち、両側の低速用玉受け面９に生じるアキシアル方向変位量ΔＸの合計（片側の２倍）が軸受停止時のアキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）に相当する軸受回転速度のとき、アキシアル方向のポケットすきまは、両側の高速用玉受け面１０でδ２の２倍に定まる。この軸受回転速度を超えた軸受回転速度でも、アキシアル方向のポケットすきまは、高速用玉受け面１０のみで定まり、低速用玉受け面９と玉３との間にはδ１が残っている。
【００５１】
したがって、第１実施形態によれば、軸受停止時から前記特定の低速回転時まで、アキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）は、低速用玉受け面９で保持器音防止等に有効な値に設定でき、低速回転中における波形保持器４の安定性を犠牲にすることはない。また、アキシアル方向のポケットすきまが高速用玉受け面１０で定まる高速回転時、両側の低速用玉受け面９と玉３との間には、アキシアル方向のすきま（δ１の２倍）が残るので、両側の高速用玉受け面１０、低速用玉受け面９が玉３を圧迫することはなく、異常発熱を防止することができる。低速用玉受け面９でアキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）を定める低速回転域では、δ１が変化しないため、保持器安定性を一定に保つことができる。高速用玉受け面１０で定めるアキシアル方向のポケットすきまは、δ１よりも小さく定めるので、高速回転時の波形保持器４の安定性を低速回転時よりも高めることができる。
【００５２】
なお、転動体案内の限界速度でもΔＸが（δ１＋δ２）に相当する大きさにならず、両側の高速用玉受け面１０でアキシアル方向のポケットすきまを定めることができるので、波形保持器４と外方の軌道部材２間のラジアル方向すきまを最大限に活かして許容回転速度を高めることができる。
【００５３】
低速用玉受け面９で定めるアキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）は、玉直径の０．１％〜５％に形成すればよい。上述のようにδ１が変化しないため、図示の実線の状態においてδ１を０に形成することも可能である。直線Ｌを数値解析、試作等を参考に求める精度の限界、成形誤差等を考慮すると、アキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）を玉直径の０．１％以上に形成することが好ましい。また、前記特定の低回転速度までの間、波形保持器４がアキシアル方向に振れることを防止し、保持器安定回転や保持器音防止を図るため、アキシアル方向のポケットすきま（δ１の２倍）を玉直径の５％以下にすることが好ましい。前記特定の低回転速度は、ｄｎ値３０万以下に設定することができる。
【００５４】
また、アキシアル方向両側の高速用玉受け面１０と玉３との間のアキシアル方向すきま（Ｂ−玉直径）の最小値は、円筒径Ｂ−玉直径で求まり、δ１＋δ２の２倍に相当する。この値を玉直径の３％以上にすると、図７のグラフで示したように、ｄｎ値１００万の高速回転時でも、高速用玉受け面１０で定めるアキシアル方向のポケットすきまを確保することができる。玉直径の２５％以下にすると、湾曲状部７が密封板（図示省略）に接触することや湾曲状部７のアキシアル方向肉厚の減少を抑えることができる。
【００５５】
上記玉直径に対する比率で規定した各アキシアル方向のポケットすきまは、ガラス繊維を拡散させたＰＡを素材とした環状樹脂部品を前提としているが、同程度の機械的強度の素材であれば、そのまま適用することができ、環状樹脂部品の素材の機械的強度によって適切な値に変更すればよい。
【００５６】
図１（ａ）、（ｂ）の例のように、高速用玉受け面１０がポケット中心線Ｃｐに沿って低速用玉受け面９から連続する保持器壁面からなると、肉厚減少を抑えつつ、高速用玉受け面１０でのアキシアル方向のポケットすきまを大きく形成することが容易である。
【００５７】
図１（ａ）中の二点鎖線の保持器外形から明らかなように、低速用玉受け面９は、図示の実線の軸受停止時から高速回転時、特に転動体案内方式の限界まで玉３と接触可能な広がりをもって形成されている。低速用玉受け面９は、玉３の表面のうち、ポケット中心線Ｃｐに直角な向きで玉中心Ｏ１を通る直線（同図中の円筒面Ｓｃの線に相当）から玉中心Ｏ１回りに軌道部材２の方へとった傾き角度で１０°〜４０°と滑り接触し得るように形成されている。４０°以内にしたのは、低速用玉受け面９と外方の軌道部材２との干渉を可能な限り、避けるためである。また、低速用玉受け面９は、回転停止状態でも、玉３の表面のうち、アキシアル方向に対する玉中心Ｏ１回りの傾き角度で外方の軌道部材２の方へ１０°以上の領域に位置する部分のみと滑り接触し得るように形成されている。１０°以上にしたのは、低速用玉受け面９の傾き角度θが直線Ｌに基くので選択の自由性に乏しく、円筒面Ｓｃに近づけて形成すると、上記玉直径に対する比率でδ１を形成しつつ、ポケット中心線Ｃｐに沿った高速用玉受け面１０と連続させることができないためである。なお、低速用玉受け面９を保持器外径から形成したのも、同じ理由からである。
【００５８】
湾曲状部７のポケット外側の面形状、繋ぎ部６の結合構造といった波形保持器４の外形は、各ポケット５の内面において前記ラジアル方向変位量ΔＹとアキシアル方向変位量ΔＸとの比例関係が成立する限り、図示例に限定されず、適宜に決定することができる。前記案内面８、低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０、これら以外のポケット内面部分は、軸受停止時から高速回転時まで波形保持器４のラジアル方向の案内に支障がなく、軸受停止時から高速回転時までの間で区切ってアキシアル方向のポケットすきまを別々に０以上の値に定めることができる限り、任意の数の面、面形状、配置で形成することができる。
【００５９】
例えば、高速回転時、低速用玉受け面９でのアキシアル方向すきまの最小値をδ１以上に確保することを目的とするならば、低速用玉受け面９の前記接線の傾き角度を直線Ｌより小さくすることも可能であり、この場合、高速回転時の低速用玉受け面９でのアキシアル方向すきまの最小値をδ１よりも拡げることができる。
【００６０】
また、低速用玉受け面９、高速用玉受け面１０は、前記特定の低速回転時以下の軸受回転速度のときにアキシアル方向のポケットすきまが低速用玉受け面９で定まり、高速回転時にアキシアル方向のポケットすきまが高速用玉受け面１０で定まり、かつ低速用玉受け面９と玉３との間にすきまが残る限り、前記中凹状、前記円筒面状以外にも適宜の面形状にすることができる。具体例を挙げると、低速用玉受け面９は、ポケット中心線Ｃｐを中心線とし、直線Ｌを母線とする円錐面状にすることができる。この場合、アキシアル平面Ｓａ上における直線Ｌを求めるだけで済むので、低速用玉受け面９の設計が簡単になる。また、高速用玉受け面１０は、ポケット中心線Ｃｐを中心線とし、低速用玉受け面９の保持器内径側の辺から拡がる円錐面状に形成することができる。
【００６１】
また、前記の環状樹脂部品４ａの材料で、ｄｎ値１２０万以下の高速回転を目標にする場合、この前提で想定される繋ぎ部の幅、湾曲状部での保持器幅、玉直径の対応性を考えると、案内面８のアキシアル方向幅は、前記アキシアル方向変位を無視できる繋ぎ部６の幅内（３０°以下の領域内、１５０°以上の領域内）に収めることが可能である。なお、この場合、案内面８を４５°以下、１３５°以上の角度範囲内に形成する限り、アキシアル方向変位を無視することが可能と考えられる。
【００６２】
また、図示例は、案内面８と低速用玉受け面９との間をポケット中心線Ｃｐ回りの方向に離すことにより、これらの間に玉３と接触し得ないすきまを形成し、ポケット５内外への潤滑剤の出入りを良くしているが、潤滑や環状樹脂部品の合わせ目割れの懸念がない場合、すきまの部分に案内面８や低速用玉受け面９を適宜の面形状、角度範囲で追加することも可能である。
【００６３】
また、案内面は、図５の当て面Ｓ３や特許文献３に開示されているように案内面の中央部を平面状の玉当て面に形成したり、特許文献２に開示されているように、グリース溜りとなる凹部を繋ぎ部から湾曲状部にかけて形成したりすることができる。
【００６４】
この発明の第２実施形態を図３（ａ）、（ｂ）に基いて説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に述べ、同一に考えられる構成の説明を省略する。第２実施形態は、波形保持器のうち、ポケットに面する部分に、グリース溜りとなる凹部１１が形成されている。凹部１１内に溜まったグリースから潤滑油が低速用玉受け面９に供給されるので、ここの摩耗を防止することができる。グリース溜りは、ポケット中心線Ｃｐ回りの方向で考えて案内面８と低速用玉受け面９間のところに形成することもできる。
【００６５】
凹部１１は、低速用玉受け面９から軸受中心軸Ｃｒの方に向って開放する溝部からなる。凹部１１の溝部閉塞端は、低速用玉受け面９の端からアキシアル方向に段差をもっているため、溜まったグリースが遠心力で飛ばされることを防止することができる。凹部１１は、ポケット中心線Ｃｐを含むアキシアル平面上を溝幅中央としてポケット中心線Ｃｐに沿って真直ぐに形成されている。これは、遠心力によって、凹部１１内に溜まったグリースから潤滑油を低速用玉受け面９へ供給すること、及び凹部１１の溝部開放端から潤滑油やグリースを凹部１１内へ補給することを良好にするためである。
【００６６】
図４にこの発明に係るラジアル玉軸受を採用した電動モータの一例を示す。図示例は、ステータ４０、ロータ４１によって駆動される回転軸４２をモータケーシング４３に対して支持するラジアル玉軸受４４、４４として、この発明に係るラジアル玉軸受が採用されている。ラジアル玉軸受４４は、グリース潤滑で使用される小形軸受が一般的であり、環状樹脂部品を結合した波形保持器の採用に好適である。この発明に係るラジアル玉軸受４４を採用すれば、係合爪６ａ等の限界であるｄｎ値１２０万まで回転軸４２の高速回転に対応することができる。
【００６７】
この発明の技術的範囲は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基く技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６８】
１ 内方の軌道部材
２ 外方の軌道部材
３ 玉
４ 波形保持器
４ａ 環状樹脂部品
５ ポケット
６ 繋ぎ部
７ 湾曲状部
８ 案内面
９ 低速用玉受け面
１０ 高速用玉受け面
１１ 凹部
４２ 回転軸
４４ ラジアル玉軸受
Ｃｐ ポケット中心線
Ｃｒ 軸受中心軸
Ｌ 直線
Ｏ１ 玉中心
Ｏ２ 球中心
ＰＣＤ 複数の玉の中心線
Ｒ 曲率半径
Ｓａ アキシアル平面
Ｓｃ 円筒面
Ｓｒ ラジアル平面
ΔＸ アキシアル方向変位量
ΔＹ ラジアル方向変位量
θ 傾き角度
δ１、δ２ アキシアル方向すきま
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外の軌道部材（１，２）間に介在する複数の玉（３）と、二個の波形の環状樹脂部品（４ａ）を結合することにより各ポケット（５）の形成と共に各ポケット（５）に前記玉（３）を収める波形保持器（４）とを備えたラジアル玉軸受において、
前記ポケット（５）の円周方向両側に、前記玉（３）との接触で前記波形保持器（４）をラジアル方向に案内するための案内面（８）が形成されており、
前記ポケット（５）のアキシアル方向両側には、軸受停止時に前記複数の玉（３）の中心線（ＰＣＤ）から保持器外径側の領域内に存在し、かつ軸受停止時からアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面（９）と、軸受停止時に前記複数の玉（３）の中心線（ＰＣＤ）よりも保持器内径側の領域内に存在し、かつ軸受回転速度に応じた前記波形保持器（４）の変形で前記低速用玉受け面（９）に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面（１０）とが形成されていることを特徴とするラジアル玉軸受。
【請求項２】
前記低速用玉受け面（９）と交わり、かつポケット中心線（Ｃｐ）を含む任意の平面上で考えて、前記変形によって前記低速用玉受け面（９）が一方向の直線（Ｌ）に沿った向きにのみ変位する当該直線（Ｌ）と、前記低速用玉受け面（９）の任意の箇所に対する接線とをアキシアル方向に対する傾き角度（θ）で比較したとき（ただし、この傾き角度（θ）は保持器外径側かつポケット中心線（Ｃｐ）側の鋭角での大きさとする）、前記接線の傾き角度が前記直線（Ｌ）以下に形成されている請求項１に記載のラジアル玉軸受。
【請求項３】
前記任意の平面上で考えて、前記低速用玉受け面（９）が前記直線（Ｌ）に沿うように形成されている請求項２に記載のラジアル玉軸受。
【請求項４】
軸受停止時、アキシアル方向両側の前記高速用玉受け面（１０）と前記玉（３）との間のアキシアル方向すきまの最小値は、玉直径の３％〜２５％であり、
前記低速用玉受け面で定めるアキシアル方向のポケットすきまは、玉直径の０．１％〜５％である請求項２又は３に記載のラジアル玉軸受。
【請求項５】
前記高速用玉受け面（１０）は、前記低速用玉受け面（９）からポケット中心線（Ｃｐ）に沿って連続する保持器壁面からなり、
前記低速用玉受け面（９）は、前記玉（３）の表面のうち、ポケット中心線（Ｃｐ）に直角な向きで玉中心（Ｏ１）を通る直線から玉中心（Ｏ１）回りに前記外方の軌道部材（２）の方へとった傾き角度で１０°〜４０°の領域に位置する部分のみと接触し得るように形成されている請求項４に記載のラジアル玉軸受。
【請求項６】
前記案内面（８）は、前記複数の玉（３）の中心線（ＰＣＤ）よりも保持器内径側の領域に形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受。
【請求項７】
前記案内面（８）は、ポケット中心から円周方向に対面する案内面の方へ寄った位置に球中心（Ｏ２）をもった球面状に形成されており、
ポケット中心線（Ｃｐ）を含む平面の当該中心線（Ｃｐ）回りの回転角度で考えて、０°−１８０°位置を当該平面が軸受中心軸に直角になるところとしたとき、前記案内面（８）が０°〜４５°の領域内及び１３５°〜１８０°の領域内に形成されている請求項６に記載のラジアル玉軸受。
【請求項８】
前記案内面（８）の曲率半径（Ｒ）は、前記玉（３）の表面の曲率半径の１．１倍以上である請求項７に記載のラジアル玉軸受。
【請求項９】
前記波形保持器（４）のうち、前記ポケット（５）に面する部分に、グリース溜りとなる凹部（１１）が形成されている請求項１から８のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受。
【請求項１０】
前記凹部（１１）は、前記低速用玉受け面（９）から軸受中心軸（Ｃｒ）の方に向って開放する溝部からなる請求項９に記載のラジアル玉軸受。
【請求項１１】
電動モータの回転軸（４２）を支持する請求項１から１０のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受。
【請求項１】
内外の軌道部材（１，２）間に介在する複数の玉（３）と、二個の波形の環状樹脂部品（４ａ）を結合することにより各ポケット（５）の形成と共に各ポケット（５）に前記玉（３）を収める波形保持器（４）とを備えたラジアル玉軸受において、
前記ポケット（５）の円周方向両側に、前記玉（３）との接触で前記波形保持器（４）をラジアル方向に案内するための案内面（８）が形成されており、
前記ポケット（５）のアキシアル方向両側には、軸受停止時に前記複数の玉（３）の中心線（ＰＣＤ）から保持器外径側の領域内に存在し、かつ軸受停止時からアキシアル方向のポケットすきまを定める低速用玉受け面（９）と、軸受停止時に前記複数の玉（３）の中心線（ＰＣＤ）よりも保持器内径側の領域内に存在し、かつ軸受回転速度に応じた前記波形保持器（４）の変形で前記低速用玉受け面（９）に代わってアキシアル方向のポケットすきまを定める高速用玉受け面（１０）とが形成されていることを特徴とするラジアル玉軸受。
【請求項２】
前記低速用玉受け面（９）と交わり、かつポケット中心線（Ｃｐ）を含む任意の平面上で考えて、前記変形によって前記低速用玉受け面（９）が一方向の直線（Ｌ）に沿った向きにのみ変位する当該直線（Ｌ）と、前記低速用玉受け面（９）の任意の箇所に対する接線とをアキシアル方向に対する傾き角度（θ）で比較したとき（ただし、この傾き角度（θ）は保持器外径側かつポケット中心線（Ｃｐ）側の鋭角での大きさとする）、前記接線の傾き角度が前記直線（Ｌ）以下に形成されている請求項１に記載のラジアル玉軸受。
【請求項３】
前記任意の平面上で考えて、前記低速用玉受け面（９）が前記直線（Ｌ）に沿うように形成されている請求項２に記載のラジアル玉軸受。
【請求項４】
軸受停止時、アキシアル方向両側の前記高速用玉受け面（１０）と前記玉（３）との間のアキシアル方向すきまの最小値は、玉直径の３％〜２５％であり、
前記低速用玉受け面で定めるアキシアル方向のポケットすきまは、玉直径の０．１％〜５％である請求項２又は３に記載のラジアル玉軸受。
【請求項５】
前記高速用玉受け面（１０）は、前記低速用玉受け面（９）からポケット中心線（Ｃｐ）に沿って連続する保持器壁面からなり、
前記低速用玉受け面（９）は、前記玉（３）の表面のうち、ポケット中心線（Ｃｐ）に直角な向きで玉中心（Ｏ１）を通る直線から玉中心（Ｏ１）回りに前記外方の軌道部材（２）の方へとった傾き角度で１０°〜４０°の領域に位置する部分のみと接触し得るように形成されている請求項４に記載のラジアル玉軸受。
【請求項６】
前記案内面（８）は、前記複数の玉（３）の中心線（ＰＣＤ）よりも保持器内径側の領域に形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受。
【請求項７】
前記案内面（８）は、ポケット中心から円周方向に対面する案内面の方へ寄った位置に球中心（Ｏ２）をもった球面状に形成されており、
ポケット中心線（Ｃｐ）を含む平面の当該中心線（Ｃｐ）回りの回転角度で考えて、０°−１８０°位置を当該平面が軸受中心軸に直角になるところとしたとき、前記案内面（８）が０°〜４５°の領域内及び１３５°〜１８０°の領域内に形成されている請求項６に記載のラジアル玉軸受。
【請求項８】
前記案内面（８）の曲率半径（Ｒ）は、前記玉（３）の表面の曲率半径の１．１倍以上である請求項７に記載のラジアル玉軸受。
【請求項９】
前記波形保持器（４）のうち、前記ポケット（５）に面する部分に、グリース溜りとなる凹部（１１）が形成されている請求項１から８のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受。
【請求項１０】
前記凹部（１１）は、前記低速用玉受け面（９）から軸受中心軸（Ｃｒ）の方に向って開放する溝部からなる請求項９に記載のラジアル玉軸受。
【請求項１１】
電動モータの回転軸（４２）を支持する請求項１から１０のいずれか１項に記載のラジアル玉軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２９１７９（Ｐ２０１３−２９１７９Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６８３０（Ｐ２０１１−１６６８３０）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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