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公開番号2025121133
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-19
出願番号2024016383
出願日2024-02-06
発明の名称転がり軸受
出願人NTN株式会社
代理人個人,個人
主分類F16C 33/38 20060101AFI20250812BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】高速ホワール現象の発生を防止可能な転がり軸受を低コストに実現する。
【解決手段】保持器5が、軸受運転時に外輪3の円環状案内面Saにより案内される円環状の被案内面Sbを有し、各ポケット6が、開口寸法Wが径方向に沿って一定の円形孔で構成された転がり軸受1において、ポケット6として大ポケット6Aと小ポケット6Bとを設ける。案内面Saと被案内面Sbとの間の径方向すきまGa2の設計値をδ、軸受運転時の径方向すきまGa2の大きさをδ₀、中立状態にある保持器5の大ポケット6A及び小ポケット6Bとボール4との間にそれぞれ形成される周方向すきまGb1,Gb2の大きさをε₁及びε₂としたとき、ε₂<δ₀<ε₁なる不等式、及び0mm<(δ-δ₀)<0.5mmなる不等式が成立し、かつ、保持器可動領域10が、軸受運転時の径方向すきまGa2の大きさδ₀を直径とする円を外接円とした非真円形状をなす。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
径方向に対向配置された状態で複数の転動体を介して相対回転する一対の軌道輪と、前記転動体を個別に収容した複数のポケットを周方向に間隔を空けて形成した円環状の保持器と、を備え、
前記一対の軌道輪のうちの一方が円環状の案内面を有すると共に、前記保持器が、前記案内面と径方向で対向する円環状の被案内面を有し、
各ポケットが、開口寸法が径方向に沿って一定の円形孔からなる転がり軸受において、
前記複数のポケットのうち少なくとも一つのポケットを大ポケットで構成すると共に、残りのポケットを前記大ポケットよりも開口寸法が小さい小ポケットで構成し、
前記案内面と前記被案内面との間に形成される径方向すきまの設計値をδとし、軸受運転時の前記径方向すきまの大きさをδ
０
とし、中立状態にある前記保持器の大ポケット形成面及び小ポケット形成面が前記転動体との間にそれぞれ形成する周方向すきまの大きさをε
１
及びε
２
としたとき、ε
２
＜δ
０
＜ε
１
なる不等式、及び０ｍｍ＜（δ－δ
０
）＜０．５ｍｍなる不等式が成立し、かつ、
前記保持器が前記一対の軌道輪及び前記転動体と接触せずに存在可能な位置を二次元座標上に無数にプロットすることで得られる散布図の外縁部を繋ぐ線で囲まれた領域を保持器可動領域と定義したとき、この保持器可動領域が、軸受運転時の前記径方向すきまの大きさδ
０
を直径とする円を外接円とした非真円形状をなすことを特徴とする転がり軸受。
続きを表示（約 170 文字）【請求項２】
前記保持器可動領域と前記外接円との接触部が、前記外接円の周方向に長さを持つ円弧状をなし、この円弧状接触部が、前記外接円の周方向に間隔を空けて複数設けられている請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記円弧状接触部が、前記外接円の周方向に３つ以上等間隔で設けられている請求項２に記載の転がり軸受。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
図９（ａ）に、転がり軸受１００の概略横断面図を示す。同図に示す転がり軸受１００は、径方向に対向配置された状態で複数の転動体（ここでは、ボール）１０３を介して中心軸回りに相対回転する一対の軌道輪（内輪１０１及び外輪１０２）と、複数の転動体１０３を周方向に間隔を空けて保持する環状の保持器１０４とを備える。保持器１０４は、転がり軸受に重力や回転力等が作用しない無負荷状態で、内輪１０１の外周面１０１ａ及び外輪１０２の内周面１０２ａとの間にそれぞれ径方向すきま１１１，１１２を、また、開口寸法が径方向に沿って一定の円形の孔からなるポケット１０５に収容される転動体１０３との間に周方向すきま１１３を形成するように一対の軌道輪間に組み込まれている。上記の径方向すきま１１１，１１２は「案内すきま」とも称され、上記の周方向すきま１１３は「ポケットすきま」とも称される。
【０００３】
転がり軸受は、保持器１０４の案内形式によって軌道輪案内型と転動体案内型とに大別することができ、軌道輪案内型は、さらに外輪案内型と内輪案内型とに大別することができる。外輪案内型は、広義には、上記２つの径方向すきま１１１，１１２のうち径方向すきま１１２の方が小さいタイプである。外輪案内型の軸受には、中立位置に位置する保持器１０４（無負荷状態の保持器１０４）のポケット形成面１０５ａと転動体１０３との間に形成される周方向すきま１１３が径方向すきま１１２よりも大きいタイプと小さいタイプがあり、図９（ａ）（ｂ）は前者を示し、図１０（ａ）（ｂ）は後者を示している。図示は省略するが、内輪案内型は、広義には、上記２つの径方向すきま１１１，１１２のうち、径方向すきま１１１の方が小さいタイプである。また、同様に図示は省略するが、転動体案内型は、ポケット１０５の開口寸法が径方向に沿って一定ではなく、ポケット形成面１０５ａと転動体１０３の間に形成される径方向すきまが、２つの径方向すきま１１１、１１２よりも小さいタイプである。
【０００４】
ところで、内輪１０１と外輪１０２が相対回転する転がり軸受１００の作動時には、保持器１０４に高速ホワール現象とも称される異常な高速度での振れ回り（保持器自転周波数の数倍以上で振動する自励振動）が生じることがある。この高速ホワール現象は、転がり軸受１００の内径［ｍｍ］と回転数［ｒｐｍ］の積として求められるｄｎ値がおよそ１，５００，０００以下（ｄｎ≦１，５００，０００）の場合でも発生するとされており、高速ホワール現象が発生すると、異音、振動、トルクの増大、トルク変動、発熱などを引き起こすおそれがある。高速ホワール現象は、例えば、軌道輪の案内面と保持器１０４の被案内面との接触により生じる摩擦力や、保持器１０４のポケット形成面１０５ａと転動体１０３との接触により生じる摩擦力などを原因として発生すると言われている。
【０００５】
軌道輪の案内面と保持器１０４の被案内面との接触で生じる摩擦力を原因とする高速ホワール現象の発生メカニズムを、図９（ａ）（ｂ）に示す外輪案内型の転がり軸受１００を例にとって説明する。この場合、軌道輪の案内面とは外輪１０２の内周面１０２ａであり、保持器１０４の被案内面とは保持器１０４の外周面である。なお、図示は省略するが、内輪案内型の転がり軸受では、「軌道輪の案内面」＝「内輪の外周面」、「保持器の被案内面」＝「保持器の内周面」である。
【０００６】
まず、図９（ａ）に示すように、保持器１０４が軸心Ｏに対して０時（１２時）の方向に変位した際には、保持器１０４が外輪１０２の内周面１０２ａに対して０時位置で接触する。このとき、内輪１０１が時計回りに回転しているとすると、保持器１０４にはこれを９時の方向に変位させる方向の摩擦力Ｆが作用する。この摩擦力Ｆを受けて変位した保持器１０４が外輪１０２の内周面１０２ａに対して９時位置で接触すると、図９（ｂ）に示すように、保持器１０４にはこれを６時の方向に変位させる摩擦力Ｆが生じる。そして、内輪１０１の回転が継続され、上記事象（保持器１０４の変位及び外輪１０２の内周面１０２ａに対する接触）が繰り返されると、保持器１０４は、内輪１０１の回転方向とは反対の方向に高速で振れ回る。
【０００７】
また、保持器１０４のポケット形成面１０５ａと転動体１０３との接触で生じる摩擦力を原因とする高速ホワール現象の発生メカニズムを図１０（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１０（ａ）に示すように、保持器１０４が軸心Ｏに対して０時（１２時）の方向に変位すると、３時と９時の位置に配置された転動体１０３はポケット形成面１０５ａに対して６時位置で接触する。このとき、内輪１０１が時計回りに回転しているとすると、保持器１０４にはこれを３時の方向に変位させる摩擦力Ｆが生じる。この摩擦力Ｆを受けて保持器１０４が変位すると、図１０（ｂ）に示すように、０時及び６時の位置に配置された転動体１０３は、ポケット形成面１０５ａに対して９時位置で接触する。これに伴い、保持器１０５を６時の方向に変位させる摩擦力Ｆが生じる。以降、かかる事象が繰り返されることにより、保持器１０４は内輪１０１の回転方向と同方向に高速で振れ回る。
【０００８】
以上で言及したような保持器の高速ホワール現象に起因する異音・振動等の発生を防止するため、例えば下記の特許文献１に記載された転がり軸受においては、保持器に所定のアンバランス量を故意に与え、保持器を偏心状態（保持器の一部を軌道輪に常時接触させた状態）で回転させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１１－１９６５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載されている上記の技術手段を実現するには、まず、保持器を非点対称形状に形成する必要があることから、保持器を精度良く加工するのに手間が掛かる。また、転がり軸受に必要とされる耐久寿命を確保するには、保持器と軌道輪の常時接触部での摩耗を抑制する必要があることから、互いに接触する軌道輪と保持器の対向二面に精密研磨等の仕上げ加工を施し、上記二面を極めて精度良く仕上げる、などといった対策を講じる必要がある。そのため、特許文献１の技術手段を実現するには、コストが嵩むという課題がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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