JP2003239986A

JP2003239986A - 玉軸受

Info

Publication number: JP2003239986A
Application number: JP2002035451A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Sugimori; 庸一郎杉森; Takashi Ogawa; 隆司小川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】保持器音の低減、低振動化、低トルク化及び
音響耐久性の改善を図った玉軸受を提供する。【解決手段】内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周
面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との
間に転動自在に設けた複数個の玉と、複数個の玉を転動
自在に保持する保持器とを備え、外輪軌道と内輪軌道と
の間の空間内にグリースを封入した玉軸受において、前
記保持器のポケット内周面が、前記玉の曲率半径よりも
僅かに大きな曲率半径の球状凹面からなる球面部と、前
記球面部よりも大きな曲率半径を有し、かつ前記球面部
の端縁から前記各ポケットの開口側端縁に向けて滑らか
に連続する曲面部とから構成されるとともに、前記内輪
軌道の断面形状の曲率半径及び前記外輪軌道の断面形状
の曲率半径が、前記転動体の外径の５１．０〜６０．０
％未満であり、かつ前記外輪軌道の断面形状の曲率半径
が前記内輪軌道の断面形状の曲率半径以上である玉軸
受。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般産業用に使用
される各種モータ用玉軸受に関し、特に保持器音の低
減、低振動化、低トルク化及び音響耐久性の改善を図っ
た玉軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般産業用として、例えば空気調整装置
（以下、「エアコンディショナー」と称する）用の駆動
用モータ装置が挙げられる。このエアコンディショナー
は近年、高性能化や多機能化が進み、例えばインバータ
制御により、高速運転により急速冷却して短時間で室内
温度を下げた後は、低速運転で部屋の温度を一定に維持
することが行われている。それに伴って低速運転時に
は、空気の吹き出し音や、モータの回転音等を抑えた低
騒音運転が要求されている。しかし、低速運転時には装
置内部の冷却効率が低下してモータに組み込まれた転が
り軸受の温度は１００〜１２０℃前後まで上昇すること
があり、また潤滑による油膜厚の確保が難しくなり、軸
受に封入したグリースが劣化しやすくなる。そして、劣
化が進行すると騒音が発生する。

【０００３】また、エアコンディショナーに使用される
室外機においては、冬季等の低温環境における運転起動
時の軸受初期音響（保持器音）が問題になることがあ
る。

【０００４】一方で、上記した高性能化・多機能化と同
時に環境規制にも配慮し、モータからの発熱を抑制する
ために小型化、低出力化が促進されている。このため、
これらの用途に使用される転がり軸受では、トルク特性
が重要な機能として求められている。転がり軸受の動摩
擦トルクは、転がり接触面の微少滑りによる摩擦、軸受
内の滑り接触部における滑り摩擦、グリースの粘性抵抗
が原因で発生する。このうちグリースの粘性抵抗は、基
油の動粘度およびグリースのちょう度に影響を受けるこ
とが知られている。従って、基油の動粘度は流体潤滑膜
が形成された際の油のせん断抵抗によるため、この動粘
度の低減が転がり軸受の動摩擦トルクを低減させる上で
大きな解決策となる。また、グリースのちょう度は軸受
回転時、軸受内部でせん断を受ける際のチャネリング性
に関わるため、このちょう度を低減することも効果的で
ある。

【０００５】しかしながら、基油の動粘度を低減させる
と、上記したように、エアコンディショナーのモータで
は、インバータ制御により比較的低速で運転されること
があるために油膜厚の確保が難しくなる。また、一般に
動粘度が低い油は耐熱性が低く、音響耐久性に問題が出
てくる。一方、グリースのちょう度を低減させることは
増ちょう剤の配合量の増加を招くため、グリース中の基
油の量が相対的に少なくなり、またグリースの機械的せ
ん断の抵抗力が高まるため、結果として軸受潤滑面への
基油の供給量が減り、潤滑性を長期にわたり安定に維持
することができなくなる。

【０００６】このように基油動粘度及びグリースちょう
度の低減には限度があり、上記した用途の転がり軸受で
は、４０℃における基油動粘度が１０〜５００mm²／
ｓ、グリースのちょう度がＮＬＧＩNｏ.２〜３グレー
ド、もしくは増ちょう剤配合量として５〜２０質量％の
範囲のグリースが適当とされている。また、特に低騒音
特性、即ち音響耐久性が要求されるモータでは、基油とし
て、極性基含有潤滑油もしくは、この極性基含有潤滑油
と無極性潤滑油との混合油を用い、これに脂肪酸リチウ
ム塩を増ちょう剤として配合したグリースが使用されて
いる。極性基含有潤滑油としては、エステル油やエーテ
ル油が一般的に使用される。エステル油やエーテル油
は、無極性潤滑油（例えば鉱油）に比べて耐熱性が高
く、その分子構造中に極性基を有しており、この極性基
が金属表面への吸着性を高めて摩耗特性を良好にし、音
響耐久性を向上させる作用を有する。

【０００７】一方、上記用途に使用される転がり軸受と
して、例えば図１に示すような玉軸受が知られている。
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とを同心に配置し、内
輪軌道１と外輪軌道３との間に、複数個の玉５、５を転
動自在に設けてなる。図示の例の場合、内輪軌道１と外
輪軌道３とは、共に深溝型としている。また、玉５、５
は、保持器６に設けたポケット７、７内に、転動自在に
保持されている。

【０００８】また、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
により造られる、波形で円環状に形成された１対の素子
８、８を組み合わせてなる。これら両素子８、８は、そ
れぞれの円周方向複数個所に、各ポケット７、７を構成
するための、略半円筒状の凹部９、９を形成している。
そして、この１対の素子８、８同士をこれら各凹部９、
９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
数個所にポケット７、７を有する保持器６としている。
また、各凹部９、９の内面中間部は、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
円弧状の球状凹面としている。この為、１対の素子８、
８を突き合わせると、上記凹部９、９が組み合わされて
ポケット７、７を構成する。

【０００９】上記玉軸受は、使用時には、玉５、５の転
動に伴って、内輪２と外輪４との相対回転が自在とな
る。その際、玉５、５は、自転しつつ内輪２の周囲を公
転する。また、保持器６は、各玉５、５の公転速度と同
じ速度で、内輪２の周囲を回転する。

【００１０】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もし
くは連続的に供給して、上記の相対回転が円滑に行なわ
れるようにしてある。そして、玉軸受に振動や騒音が生
じないようにするとともに、焼き付き等の故障を防止す
る。尚、エアコンディショナー用玉軸受では、シール板
やシールド板等の密封部材により、内輪２の外周面と外
輪４の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、あるい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、図１に
はこの様な密封部材を持たない玉軸受を示している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した玉
軸受の場合、必要量の潤滑剤を充填若しくは供給して
も、保持器６に振動が誘発されて玉軸受には保持器音と
呼ばれる騒音や振動が発生する場合がある。このような
保持器６の振動は、保持器６の玉５、５に対する動き量
が大きいことに起因して、各玉５、５と保持器６との間
の滑り摩擦に基づいて発生する。そこで、従来では、ポ
ケット７、７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の動き量を小さ
くすることで保持器音の発生を抑えることが行なわれて
いる。

【００１２】しかしながら、単に玉５、５に対する保持
器６の動き量を小さくしても、潤滑剤の供給が不十分な
場合のように運転条件が厳しい場合には、保持器６のポ
ケット７、７の内周面形状に起因して保持器音が発生す
る事がある。即ち、図１に示した従来の保持器６では、
ポケット７、７の内周面が、ほぼその全幅に亙って玉
５、５の転動面と摺接し得るため、これら内周面と転動
面との間に作用する摩擦力が大きくなる。この点につい
て、図７及び図８を参照してより詳しく説明する。

【００１３】先ず、図１に示した従来構造の場合、ポケ
ット７、７の内周面は、図７及び図８に斜格子で示すよ
うに、凹部９、９の大部分がその全幅に亙って、玉５、
５（図１，図１０）の転動面の曲率半径よりも僅かに大
きな曲率半径を有する保持案内面として機能する球面部
１５、１５になっている。このように、ポケット７、７
の内周面がその全幅に亙って保持案内面として機能する
球面部１５になっていると、これら各ポケット７、７の
内周面と各玉５、５の転動面との摩擦面積が広くなり、
保持器６と玉５、５との滑り接触部分で発生する摩擦振
動が大きくなって、振動や騒音を誘発する。また、各ポ
ケット７、７がその全幅に亙って単一球面である球面部
１５、１５となっていた場合には、これら各ポケットの
球面部１５、１５の中心Ｏ₁₅（図１０）と、各ポケット
７、７内に保持した玉５、５の中心Ｏ₅ （図１０、図１
１）とがずれた場合には、玉５、５の転動面に付着した
潤滑剤が掻き取られて、上記振動や騒音が著しくなる。
この点について、図１に示したような波形プレス保持器
を例にして、図９〜図１１を参照して詳しく説明する。

【００１４】従来の保持器６は、各ポケット７、７を構
成する球面部１５の曲率半径Ｒ₁₅が、図９に示すよう
に、玉５の曲率半径Ｒ₅ より僅かに大きな（Ｒ₁₅＞Ｒ
₅ ）、単一球面であった。また、保持器６の幅方向に関
する各ポケット７、７の内寸の１／２である、これら各
ポケット７、７の深さＤ₇ は、図１０に誇張して示すよ
うに、球面部１５の曲率半径Ｒ₁₅よりも少しだけ小さく
していた。

【００１５】このような保持器６を組み込んだ玉軸受で
は、運転時に、各玉５の転動面と保持器６に設けた各ポ
ケット７の内周面とが当接し、これら各玉５は、自転し
つつこの保持器６と同一速度で公転する。しかし、各玉
５は、内輪軌道１及び外輪軌道３（図１）の形状誤差、
あるいは玉５自身の相互差及び玉軸受の傾き（内輪２と
外輪４との中心軸のずれ）等によって、全ての玉５の公
転速度が完全に一致する事はなく、玉５毎に微小な遅れ
や進みを生ずる。その結果、各玉５と保持器６との間
で、玉５が保持器６を公転方向に押す場合と、逆に保持
器６が玉５を押す場合とが生ずる。何れの場合も、玉５
の転動面はポケット７の内周面を構成する球面部１５と
接触する。即ち、これら各球面部１５の曲率半径Ｒ
₁₅は、各玉５の曲率半径Ｒ₅ よりも大きいので、保持器
６は、図１０に示すように、これら曲率半径Ｒ₁₅、Ｒ₅
の相違に基づく隙間分だけ半径方向に変位する。そし
て、この状態で、各玉５の転動面と各ポケット７を構成
する球面部１５とが摺接する。即ち、この状態では、図
１０及び図１１に示すように、各ポケット７を構成する
球面部１５と玉５の転動面とは、保持器６の幅方向（図
１０の上下方向、図１１の左右方向）の両側で、ポケッ
ト７の円周方向中央部から円周方向端部に向けてずれた
２点Ｐ₁ 、Ｐ₂ で摺接する。

【００１６】上記曲率半径Ｒ₁₅、Ｒ₅ の相違に基づく隙
間に基づき、保持器６のポケット７の中心Ｏ₇ が、図１
１に示すように、玉５の中心Ｏ₅ よりも内径側にずれた
場合には、玉５の転動面のうち、保持器６の外径寄り部
分と、ポケット７の内周面を構成する球面部１５の保持
器６の外径寄り部分とが摺接する。そのため、玉軸受を
潤滑するために供給され、各玉５の転動面に付着したグ
リースや油等の潤滑剤が球面部１５の端縁部で掻き取ら
れ、この潤滑剤が各ポケット７内に取り込まれずにポケ
ット７の外に押し出される。また、保持器６の円周方向
反対側では、玉５の転動面のうち、保持器６の内径寄り
部分と、ポケット７の内周面を構成する球面部１５の保
持器６の内径寄り部分とが摺接する現象が発生し、やは
り潤滑剤の取り込み不良が生じる。

【００１７】このような潤滑剤の取り込み不良が生じる
結果、各玉５の転動面と、保持器６のポケット７の内周
面を構成する球面部１５との摺接部の滑り摩擦係数が増
加する。その結果、保持器６を組み込んだ玉軸受の摩擦
トルクが変動したり、あるいは増加し、更には運転時に
摩擦音が発生したり、場合によってはこの摩擦音が著し
くなる等の問題を生じる。

【００１８】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、特に保持器音の低減、低振動化、低トルク
化及び音響耐久性の改善を図った玉軸受を提供すること
を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周
面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との
間に転動自在に設けた複数個の玉と、複数個の玉を転動
自在に保持する保持器とを備え、外輪軌道と内輪軌道と
の間の空間内にグリースを封入した玉軸受において、前
記保持器のポケット内周面が、前記玉の曲率半径よりも
僅かに大きな曲率半径の球状凹面からなる球面部と、前
記球面部よりも大きな曲率半径を有し、かつ前記球面部
の端縁から前記各ポケットの開口側端縁に向けて滑らか
に連続する曲面部とから構成されるとともに、前記内輪
軌道の断面形状の曲率半径及び前記外輪軌道の断面形状
の曲率半径が、前記転動体の外径の５１．０〜６０．０
％未満であり、かつ前記外輪軌道の断面形状の曲率半径
が前記内輪軌道の断面形状の曲率半径以上であることを
特徴とする玉軸受を提供する。

【００２０】

【作用】上述のように構成される保持器では、各ポケッ
トの内周面と玉の転動面とが球面部でのみ擦れ合い、曲
面部では擦れ合わない。また、曲面部と玉の転動面との
間には、球面部と玉の転動面との間に存在する隙間より
も大きな隙間が存在する。従って、各ポケットの内周面
と玉の転動面との摩擦面積が減少するだけでなく、球面
部と転動面との間に存在する隙間部分への潤滑剤の取り
込みが円滑に、効果的に行なわれる。これらの作用によ
り、保持器と玉との滑り接触部分に作用する摩擦を低減
し、この滑り接触部分で発生する摩擦振動を低減して、
振動や騒音の減少を図れる。

【００２１】また、内・外輪軌道の断面形状の曲率半径
を、玉の外径の５１．０〜６０．０％未満に規定したこ
とにより、玉の表面と内・外輪軌道面との接触部の弾性
変形量が少なくなる。即ち、ヘルツの接触楕円が小さく
なり、差動滑りが軽減され、軸受トルクの低減を図れ、
音響耐久性を改善できる。一方で、特に、内・外輪軌道
の断面形状の曲率半径を６０．０％以上にすると、接触
楕円部分での最大ヘルツ接触圧が過大となり、内・外輪
軌道の転がり疲れ寿命を低下させて、音響や剥離寿命の
面で不利となる。内・外輪軌道の断面形状の曲率半径の
好ましい範囲は玉外径の５１．５〜５８％未満である。
更に、外輪軌道の断面形状の曲率半径を内輪軌道の断面
形状の曲率半径以上とすることにより、玉の表面と内・
外輪軌道との接触面圧の差が小さくなり、振動低減、低
トルク化、音響耐久性により優れるようになる。

【００２２】更に、本発明の転がり軸受では、外輪と内
輪との相対回転時に、外輪軌道及び内輪軌道と玉の軌道
面との間に作用する摩擦を低減させて、転がり軸受の内
部での発熱を抑えることができる。その結果、内部に封
入したグリース組成物の劣化を抑制して、玉軸受の音響
耐久性向上が図れる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
玉軸受を詳細に説明する。

【００２４】本発明において、玉軸受の構造には、後述
される保持器の形状以外は制限が無く、例えば図１に示
した構造とすることができる。上述したように、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とを同心に配置し、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
在に設けてなる。また、内輪軌道１及び外輪軌道３は共
に深溝型としており、玉５、５は保持器６に設けたポケ
ット７、７内に転動自在に保持されている。保持器６
は、波形プレス保持器と呼ばれるもので、金属板材をプ
レス成形により波形で円環状に形成した一対の素子８，
８を組み合わせてなる。両素子８，８は、それぞれの円
周方向複数個所に、各ポケット７，７を構成するための
略半円筒状の凹部９，９を形成している。そして、この
１対の素子８，８同士をこれら各凹部９，９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個所にポケッ
ト７，７を有する保持器６としている。

【００２５】本発明において、保持器６の内面形状は、
玉５の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径の球状凹面
からなる球面部と、球面部よりも大きな曲率半径を有
し、かつ球面部の端縁からポケット７の開口側端縁に向
けて滑らかに連続する曲面部とを有する。

【００２６】即ち、図２は保持器６を幅方向に沿って示
す断面図であるが、各ポケット７の内周面は、中央部分
の球面部１５と、その両端縁から連続して延在する曲面
部１８とから形成されている。球面部１５は、各ポケッ
ト７の内周面のほぼ全長に亙って形成され、玉５の転動
面の曲率半径Ｒ₅ よりも僅かに大きな曲率半径Ｒ₁₅を有
する球状凹面である。また、曲面部１８は、球面部１５
の幅方向両端縁から連続して各ポケット７の開口端縁部
にまで達しており、球面部１５よりも大きな曲率半径Ｒ
₁₈（Ｒ₁₈＞Ｒ₁₅＞Ｒ₅ ）を有する。また、曲面部１８、
１８の内端縁と球面部１５の幅方向端縁とは、滑らかに
連続している。即ち、球面部１５の両端縁に於ける接線
方向と、曲面部１８、１８の内端縁に於ける接線方向と
は、互いに一致して形成されている。尚、球面部１５及
び曲面部１８、１８の円弧長さＬ ₁₅、Ｌ₁₈は設計的に定
めるが、例えば次の様な範囲内に規制することが好まし
い。Ｌ₁₅＝Ｒ₁₅・θ₁₅＝２Ｒ₅ ×（５〜１５％）Ｌ₁₈＝Ｒ₁₈・θ₁₈＝２Ｒ₅ ×（５〜１５％）

【００２７】また、上記各ポケット７を保持器６の径方
向から見た形状は、図３に誇張して示すように、円形よ
りもラグビーボール状に少し潰れた形状としている。即
ち、前述の図９に示した従来構造と同様に、各ポケット
７の深さＤ₇ を、球面部１５の曲率半径Ｒ₁₅よりも小さ
くしている。特に本発明の場合には、これらＤ₇と曲率
半径Ｒ₁₅との差（Ｒ₁₅−Ｄ₇ ）を、前述した従来構造の
場合よりも大きくしている。従って、本例の場合には、
各ポケット７を構成する球面部１５と玉５の転動面とが
摺接する点Ｐ₁ が、図３に示すように、ポケット７の幅
方向中央部から幅方向端部に向けて比較的大きくずれた
位置に存在する。即ち、接点角度α（玉５の中心と点Ｐ
₁ とを結ぶ直線と、保持器６の円周方向を表す線との交
差角度）が、前述の図９に示した従来構造の場合よりも
大きい。尚、この接点角度αは、保持器６を組み込む玉
軸受の接触角（通常１０〜２０°）よりも大きい値とす
る（最大９０°）。従って、各玉５の転走面と、ポケッ
ト７の内周面との間には、図３に示すように、比較的大
きな隙間１９が存在することになる。

【００２８】上述のように構成される保持器６では、各
ポケット７の内周面と玉５の転動面とは、球面部１５で
のみ擦れ合い、曲面部１８、１８では擦れ合わない。従
って、各ポケット７の内周面と玉５の転動面との摩擦面
積が減少し、保持器６と玉５との滑り接触部分で発生す
る摩擦振動が低減されて、振動や騒音が減少する。ま
た、球面部１５を挟む状態で形成した１対の曲面部１
８、１８と玉５の転動面との間には、図２に示すよう
に、くさび状隙間１７ａ、１７ａが存在する。そのた
め、玉軸受の運転時に、玉５の転動面に付着した潤滑剤
は、くさび状隙間１７ａ、１７ａから球面部１５と転動
面との間に存在する隙間部分に円滑に取り込まれる。し
かも、曲面部１８、１８は、各ポケット７の内径側、外
径側、両開口部の全長に亙って設けており、くさび状空
間１７ａ、１７ａも、これら両開口部の全長に亙って存
在するので、球面部１５と玉５の転動面との間に存在す
る隙間部分への潤滑剤の取り込みが効果的に行なわれ
る。これらにより、保持器６と玉５との滑り接触部分に
作用する摩擦をより低減し、この滑り接触部分で発生す
る摩擦振動を低減して、振動や騒音の減少が図られる。

【００２９】しかも、図３に示すように、玉５の転走面
とポケット７の内周面との間に、比較的大きな隙間１９
が存在する。玉５の転動面のうち、特に転走面に付着し
た潤滑剤は、この隙間１９を通過して殆ど掻き取られる
ことなく、この転走面と内輪軌道１及び外輪軌道３（図
１）との当接部に送り込まれる。このため、この当接部
に十分な量の潤滑剤を送り込んで、玉軸受の潤滑性を良
好にし、この玉軸受の耐久性向上が図られる。

【００３０】保持器６はまた、図４に示すように、ポケ
ット７の内周面を構成すべく、球面部１５の両側に設け
た１対の曲面部１８、１８の断面形状を直線状とするこ
ともできる。即ち、これら各曲面部１８、１８を円錐状
凹面とし、断面形状の曲率半径を無限大（∞）としてい
る。その他の構成及び作用は、上述した例と同様であ
る。

【００３１】また、本発明の玉軸受では、内輪軌道１の
断面形状の曲率半径及び外輪軌道３の断面形状の曲率半
径を、玉５の外径の５１．０〜６０．０％未満に規定さ
れている。これにより、内輪軌道１及び外輪軌道３と玉
５の表面との接触部における弾性変形量が少なくなり、
ヘルツの接触楕円が小さくなって差動滑りが軽減され、
軸受トルクの低減を図ることができ、音響耐久性も改善
できる。これに対し、内輪軌道１及び外輪軌道３の断面
形状の曲率半径を６０．０％以上になると、接触楕円部
分での最大ヘルツ接触圧が過大となり、内輪軌道１及び
外輪軌道３の転がり疲れ寿命が低下し、音響や剥離寿命
の面で不利となる。内輪軌道１及び外輪軌道３の断面形
状の曲率半径の特に好ましい範囲は、玉５の外径の５
１．５〜５８％未満である。

【００３２】更に、外輪軌道３の断面形状の曲率半径を
内輪軌道１の断面形状の曲率半径以上にすることによ
り、内輪軌道１及び外輪軌道３と玉５の表面との接触面
圧の差が小さくなり、振動低減、低トルク化、音響耐久
性により優れるようになる。

【００３３】また、上記の玉軸受には、グリースを充填
して内輪２と外輪４との相対回転が円滑に行われ、振動
や騒音が発生しないようにする。そのために、図示は省
略するが、外輪４の両端部内周面に円環状のシール板や
シールド板などの密封板を装着してグリースの漏洩及び
外部からの異物の侵入を防止する。更に、内輪２、外輪
４、玉５、保持器６の表面に、金属製部品の防錆や寿命
の延長等を目的として潤滑油を薄く塗布しておくことが
好ましい。

【００３４】充填されるグリースには特に制限はない
が、特に低騒音特性、即ち音響耐久性が要求される場合
には、基油として、極性基含有潤滑油もしくは極性基含
有潤滑油と無極性潤滑油との混合油を用いることが好ま
しい。

【００３５】極性基含有潤滑油としては、エステル構造
を有する潤滑油またはエーテル構造を有する潤滑油が好
適である。エステル構造を有する潤滑油としては、特に
制限はないが、二塩基酸と分岐アルコールとの反応から
得られるジエステル油、炭酸エステル油、芳香族系三塩
基酸と分岐アルコールとの反応から得られる芳香族エス
テル油、一塩基酸と多価アルコールとの反応から得られ
るポリオールエステル油等を好適に挙げることができ
る。これらは、単独でも複数種を併用してもよい。以下
にそれぞれの好ましい具体例を例示する。

【００３６】ジエステル油としては、ジオクチルアジペ
ート（ＤＯＡ）、ジイソブチルアジペート（ＤＩＢ
Ａ）、ジブチルアジペート（ＤＢＡ）、ジオクチルアジ
ペート（ＤＯＺ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）、ジ
オクチルセバケート（ＤＯＳ）、メチル・アセチルリシ
ノレート（ＭＡＲ−Ｎ）等が挙げられる。

【００３７】芳香族エステル油としては、トリオクチル
トリメリテート（ＴＯＴＭ）、トリデシルトリメリテー
ト（ＴＤＴＭ）、テトラオクチルピロメリテート（ＴＯ
ＰＭ）等が挙げられる。

【００３８】ポリオールエステル油としては、以下に示
す多価アルコールと一塩基酸とを適宜反応させて得られ
るものなどが挙げられる。多価アルコールと反応させる
一塩基酸は、単独でも複数種を併用してもよい。更に、
多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合酸とのオリ
ゴエステルであるコンプレックスエステルとして用いて
もよい。多価アルコールとしては、トリメチロールプロ
パン（ＴＭＰ）、ペンタエリスリトール（ＰＥ）、ジペ
ンタエリスリトール（ＤＰＥ）、ネオペンチルグリコー
ル（ＮＰＧ）、２−メチル−２−プロピル−１，３−プ
ロパンジオール（ＭＰＰＤ）などが挙げられる。一塩基
酸としては、主にＣ₄〜Ｃ₁₆の一価脂肪酸が用いられ、
具体的には酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、エ
ナント酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、
ラウリン酸、ミステリン酸、パルミチン酸、牛脂脂肪
酸、スレアリン酸、カプロレイン酸、パルミトレイン
酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アス
クレピン酸、バクセン酸、ソルビン酸、リノール酸、リ
ノレン酸、サビニン酸、リシノール酸等が挙げられる。

【００３９】炭酸エステル油としては、直鎖または分岐
アルキル基のＣ₆〜Ｃ₃₀が挙げられる。

【００４０】また、エーテル構造を有する潤滑油として
は、例えば（ジ）アルキルジフェニルエーテル油、
（ジ）アルキルポリフェニルエーテル油、ポリアルキレ
ングリコール油等を挙げることができる。

【００４１】上記各極性基含有潤滑油は、単独で用いて
もよいし、複数種を併用してもよい。また、トルク特性
および音響耐久性を考慮すると、中でもポリオールエス
テル油、芳香族エステル油が好ましい。

【００４２】一方、無極性潤滑油としては、鉱油、合成
炭化水素油、あるいはこれらの混合油を用いることがで
きる。鉱油の例としては、パラフィン系鉱油、ナフテン
系鉱油等を挙げることができる。また、合成炭化水素油
の例としては、ポリ−α−オレフィン油等を挙げること
ができる。中でも、音響耐久性を考慮すると、合成炭化
水素油が好ましい。

【００４３】極性基含有潤滑油と無極性潤滑油との混合
油とする場合、極性基含有潤滑油が基油全量の５〜７０
質量％、特に１０〜７０質量％を占めるように配合する
ことが好ましい。特に、極性基含有潤滑油の配合量が５
質量％未満では、音響耐久性およびトルク低減に十分な
効果が得られない。また、基油の動粘度は、従来と同様
の１０〜５００ｍｍ²／ｓ（４０℃）の範囲で構わず、
混合油の場合も同様である。

【００４４】また、音響耐久性が特に要求されない場合
には、基油として、フッ素系潤滑油やシリコン系潤滑油
を用いることもできる。

【００４５】増ちょう剤は、特に制限されるものではな
く、金属石けん系及び非金属石けん系増ちょう剤を何れ
も使用できる。

【００４６】金属石けん系増ちょう剤としては、１価及
び／または２価の有機脂肪酸または有機ヒドロキシ脂肪
酸と、金属水酸化物とを反応させて得られる有機脂肪酸
金属塩または有機ヒドロキシ脂肪酸金属塩が好ましい。
有機脂肪酸としては、特に限定されないが、ラウリン酸
（Ｃ₁₂）、ミスチリン酸（Ｃ₁₄）、パルミチン酸
（Ｃ ₁₆）、マルガン酸（Ｃ₁₇）、ステアリン酸
（Ｃ₁₈）、アラキジン酸（Ｃ₂₀）、ベヘン酸（Ｃ₂₂）、
リグノセリン酸（Ｃ₂₄）、牛脂脂肪酸等が挙げられる。
また、有機ヒドロキシ脂肪酸としては、９−ヒドロキシ
ステアリン酸、１０−ヒドロキシステアリン酸、１２−
ヒドロキシステアリン酸、９，１０−ジヒドロキシステ
アリン酸、リシノール酸、リシノエライジン酸等が挙げ
られる。一方、金属水酸化物としては、アルミニウム、
バリウム、カルシウム、リチウム、ナトリウム等の水酸
化物が挙げられる。

【００４７】上記有機脂肪酸または有機ヒドロキシ脂肪
酸と、金属水酸化物との組み合わせは特に限定されるも
のではないが、ステアリン酸、牛脂脂肪酸またはヒドロ
キシステアリン酸（特に１２−ヒドロキシステアリン
酸）と、水酸化リチウムとの組み合わせが、軸受性能に
優れることから好ましい。また、必要に応じて複数種を
併用することもできる。

【００４８】非金属石けん系増ちょう剤としては、ウレ
ア系増ちょう剤やフッ素系増ちょう剤等を使用すること
ができる。

【００４９】尚、これら増ちょう剤の配合量は従来のグ
リースと同様の５〜２０質量％で構わない。

【００５０】また、グリースには、上記した基油及び増
ちょう剤以外に、カルボン酸またはカルボン酸塩を添加
することが好ましい。カルボン酸またはカルボン酸塩を
添加することにより、吸着膜を形成して、表面摩擦特性
を改善し、軸受トルク低減を更に効果的なものとする。
そして、音響耐久性の改善となる。尚、カルボン酸とし
ては、例えばオレイン酸、ナフテン酸、コハク酸等を挙
げることができる。コハク酸化合物としては、アルケニ
ルコハク酸が好ましく、コハク酸誘導体としては、例え
ばアルキルコハク酸エステル、アルキルコハク酸エーテ
ル、アルケニルコハク酸エステル、アルケニルコハク酸
エーテル等を挙げることができる。また、その添加量
は、全体としてグリース全量の１０質量％以下とするの
が適当である。

【００５１】更に、グリースには、その好ましい特性を
損なわない限り、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化
剤、油性剤、極圧剤、摩耗防止剤、粘度指数向上剤等を
単独または２種以上組み合わせて添加することができ
る。これらは何れも公知のもので構わない。例えば、酸
化防止剤としては、アミン系、フェノール系、イオウ
系、ジチオリン酸亜鉛等を使用できる。防錆剤として
は、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォ
ネート、ソルビタンエステル等を使用できる。金属不活
性化剤としては、ベンゾトリアゾールや亜鉛酸ソーダ等
を使用できる。油性剤としては、脂肪酸、植物油等を使
用できる。粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレー
ト、ポリイソブチレン、ポリスチレン等を使用できる。
これらの添加剤は、単独または２種以上組み合わせて添
加することができ、その添加量は全体としてグリース全
量の２０質量％以下とすることが好ましい。

【００５２】

【実施例】本発明を実施例及び比較例に基づいて、更に
説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるもの
ではない。

【００５３】（実施例１〜１２、比較例１〜９）表１、
表２及び表３に、実施例１〜１２、比較例１〜９のグリ
ース組成及び性状を示した。尚、増ちょう剤と基油の総
量を９５０ｇとし、これに添加剤（カルボン酸、酸化防
止剤、防錆剤、金属不活性剤等）５０ｇを加えて総量１
０００ｇのグリース組成物としてある。また、基油の動
粘度（４０℃）を同表に併記した。

【００５４】そして、各グリース組成物を試験軸受に充
填し、（１）軸受動トルク試験、（２）軸受保持器音測
定及び（３）軸受音響耐久試験に供した。尚、実施例１
〜１２及び比較例２，５，８では、図２に示した球面部
と曲面部とを備えた波形プレス保持器（表中、保持器形
状の欄に「発明品」と付記）を使用し、比較例１、３，
４，６，７，９では図７に示した従来の波形プレス保持
器（表中、保持器形状の欄に「従来品」と付記）を用い
た。また、内輪軌道及び外輪軌道の各断面形状の曲率半
径を同表に付記した。

【００５５】（１）軸受動トルク試験図５に示す測定装置３０を用いて軸受動トルク測定を行
った。この測定装置３０において、試験軸受３１は２個
一組で、エアースピンドル３２に連結する軸３３に予圧
用ウエーブワッシャ３４を用いて装着される。また、試
験軸受３１は駆動スピンドル３２とともに水平に置か
れ、糸３５を介して荷重変換機３６が吊るされており、
荷重変換機３６の出力がＸ−Ｙレコーダ３７により記録
される。

【００５６】試験は、試験軸受３１として、上記した各
波形プレス保持器を備えた内径φ１５mm、外径φ３５m
m、幅１１mmの非接触ゴムシール付き玉軸受を用い、こ
れに実施例１〜１２、比較例１〜９の各グリース組成物
を０．７ｇ封入し、アキシアル荷重３９．２Ｎとし、１
４００ｍｉｎ^-1で内輪回転させて動トルクを測定した。
測定時の温度は室温とした。測定結果を前記表１、表２
中に動トルクとして示した。尚、表１、表２及び表３に
おいて、×印は、従来エアコンファンモータ用に使用さ
れているグリース組成物が封入された玉軸受の動トルク
を１００％（基準値）とした時に、試験軸受３１の動ト
ルクが８０％以上であること、△印は基準値の６０％以
上で８０％未満であること、○印は基準値の４０％以上
で６０％未満であること、◎印は基準値の４０％未満で
あることをそれぞれ表わしている。軸受動トルク試験
は、○印、即ち基準値の６０％未満の場合を合格とし
た。表１〜表３から、実施例６が合格と不合格との境界
レベルであるものの、他の全ての実施例、並びに比較１
〜３及び７〜９において、良好なトルク特性が得られる
ことがわかる。

【００５７】（２）軸受保持器音測定試験は、試験軸受３１として、上記の各波形プレス保持
器を備えた内径φ１５mm、外径φ３５mm、幅１１mmの非
接触ゴムシール付き玉軸受を用い、これに実施例１〜１
２、比較例１〜９の各グリース組成物を０．７ｇ封入
し、アキシアル荷重３９．２Ｎとし、１８００ｍｉｎ^-1
で内輪回転させ、周波数分析器を用いて０℃及び＋２０
℃における保持器音を測定した。測定結果を表１、表２
及び表３中に保持器音として示した。尚、表１、表２に
おいて、○印は保持器音の発生なし、△印は保持器音や
やあり、×印は保持器音が大きいことをそれぞれ表わし
ている。表１〜表３から、実施例３，６，１２におい
て、０℃での試験で極く僅かに保持器音が発生したもの
の、その他の全実施例、並びに比較例１〜３では、保持
器音が発生しないことがわかる。

【００５８】（３）軸受音響耐久試験図６に示すモータ実機耐久試験機を用いて、軸受音響耐
久試験を行った。このモータ実機耐久試験機は、ハウジ
ング２０内に入れた２個一対の試験軸受２１を、コイル
２２を介してＤＣ電源２３の動力にて回転させるもので
ある。試験軸受２１として、上記の各波形プレス保持器
を備えた内径φ１５ｍｍ、外径φ３５ｍｍ、幅１１ｍｍ
の非接触金属シール付き玉軸受を用いた。これに実施例
１〜１２、比較例１〜９の各グリース組成物を０．７ｇ
封入した。試験軸受２１は、各グリース組成物毎に８個
ずつ用意し、上記モータ実機耐久試験機に装着（アキシ
アル荷重約３９．２Ｎ）した。そして、モータ実機耐久
試験機を１２０℃に調整された恒温槽中に収納し、３０
０ｍｉｎ^-1及び５６００ｍｉｎ^-1で、１０００時間内輪
回転させた。１０００時間後に試験軸受２１を取り出
し、下記評価基準により軸受の音響特性を調べた。

【００５９】軸受の音響測定は、アンデロンメータを用
いて行い、各グリース組成物を封入した直後の軸受アン
デロン値と、１０００時間内輪回転後の軸受アンデロン
値とを比較して音響特性の判定を行った。判定結果を、
表１、２及び表３に音響特性として示した。表１、表２
及び表３において、○印は音響特性の低下なし、△印は
音響特性の低下ややあり、×印は音響特性の低下あり、
をそれぞれ表わしている。表１、表２から、実施例３，
６，１２においては音響特性の低下がややあるものの、
各実施例とも満足できる音響特性が得られることがわか
る。これに対し，比較例は全て音響特性に劣っている。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【表２】

【００６２】

【表３】

【００６３】上記より、実施例の玉軸受は何れも、働ト
ルク、保持器音及び音響特性について、総合的に良好な
結果を示すことが確認された。特に、音響特性におい
て、比較例と比べて顕著な差が見られる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の玉軸受に
よれば、保持器のポケット内周面を特定形状とし、更に
内・外輪軌道の断面形状の曲率半径と玉外径との寸法関
係を特定することにより、ポケットの内面と玉の表面と
の間の滑り摩擦を低減して振動や騒音の減少が図られ、
かつ玉の表面と内・外輪軌道面との接触部おける弾性変
形量が少なくなり、即ちヘルツの接触楕円が小さくな
り、差動滑りが軽減され、軸受トルクの低減が図られ，
音響耐久性の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の玉軸受の一例を示す、部分切断斜視図
である。

【図２】本発明の玉軸受に組み込む保持器の一例を示す
断面図である。

【図３】図２のＤＤ断面図である。

【図４】本発明の玉軸受に組み込む保持器の他の例を示
す断面図である。

【図５】実施例において、軸受トルク試験を行うために
使用した測定装置を示す構成概略図である。

【図６】実施例において、軸受音響耐久試験を行うため
に使用した測定装置を示す構成概略図である。

【図７】従来の保持器の一例を示す部分拡大分解斜視図
である。

【図８】図７のＥＥ断面図である。

【図９】図８の上半分に相当する図である。

【図１０】図９のＧＧ断面図である。

【図１１】図１０のＨＨ断面図であり、玉に対して保持
器が内径側に変位した状態を示す図である。

【符号の説明】

１内輪軌道２内輪３外輪軌道４外輪５玉６保持器７ポケット８素子９凹部 15 球面部 18 曲面部 20 ハウジング 21 試験軸受 22 コイル 23 ＤＣ電源 30 トルク試験用測定装置 31 試験軸受 32 駆動スピンドル 33 軸 34 予圧用ウエーブワッシャ 35 糸 36 荷重変換器 37 Ｘ−Ｙレコーダ

フロントページの続きＦターム(参考） 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62 BA21 BA37 BA45 BA51 BA53 BA54 BA55 DA09 FA01 FA31 GA24 GA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周
面に内輪軌道を有する内輪と、外輪軌道と内輪軌道との
間に転動自在に設けた複数個の玉と、複数個の玉を転動
自在に保持する保持器とを備え、外輪軌道と内輪軌道と
の間の空間内にグリースを封入した玉軸受において、前
記保持器のポケット内周面が、前記玉の曲率半径よりも
僅かに大きな曲率半径の球状凹面からなる球面部と、前
記球面部よりも大きな曲率半径を有し、かつ前記球面部
の端縁から前記各ポケットの開口側端縁に向けて滑らか
に連続する曲面部とから構成されるとともに、前記内輪
軌道の断面形状の曲率半径及び前記外輪軌道の断面形状
の曲率半径が、前記転動体の外径の５１．０〜６０．０
％未満であり、かつ前記外輪軌道の断面形状の曲率半径
が前記内輪軌道の断面形状の曲率半径以上であることを
特徴とする玉軸受。
【請求項２】前記保持器の曲面部の曲率半径が、無限
大であることを特徴とする請求項１記載の玉軸受。