CN101305193A - 树脂制保持器和滚动轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明提供树脂制保持器和滚动轴承。树脂制冠形保持器(4)具有:树脂制的环状主部(10);设置在环状主部(10)的轴向一端面的多个凹槽(11);以及同心地安装在环状主部(10)的轴向另一端面上的环状的加强部件(12)。该加强部件(12)呈沿着环状主部(10)的环状,并且,在与轴向平行的平面中的截面形状为矩形。加强部件(12)埋入在环状主部(10)的轴向另一端面形成的凹部中而与其成为一体,加强部件(12)的外径面(12a)、内径面(12b)和凹槽侧的面(12c)被环状主部(10)覆盖,凹槽侧的相反侧的面(12d)露出。该树脂制冠形保持器(4)通过将加强部件(12)作为嵌入件的嵌入成形来制造,环状主部(10)和加强部件(12)在嵌入成形时一体化。
Description
技术领域
本发明涉及树脂制保持器。并且,本发明涉及具有树脂制保持器的滚动轴承。
背景技术
近年来,由于球轴承的旋转速度的高速化不断发展,所以,保持器弹性变形而与外圈、密封件、遮护板接触所引起的发热、滚珠的PCD和保持器的凹槽的PCD错开所引起的发热、以及振摆回转等成为问题。
关于保持器的局部变形,由有限元法解析(FEM解析)的结果可知,由于在凹槽的底部产生的翘曲,凹槽以变宽的方式变形(参照图9)。并且,关于保持器的整体变形,可知向径向外方变形(参照图10)。
为了抑制这种变形,提高凹槽底部的刚性、特别是提高以径向为轴的截面惯性矩是有效的。如果在保持器中安装金属板则能够提高刚性,但是,仅通过简单地安装,金属板可能与内圈、外圈和滚珠接触而成为发热和磨损的原因。并且,在高速旋转条件下,金属板剥落的可能性也变大。
发明内容
因此,本发明的课题在于,解决上述这种现有技术所具有的问题,提供即使在高速旋转下使用,也难以产生变形、发热和磨损的树脂制保持器。并且,本发明的课题还在于,提供即使在高速旋转下使用,也难以产生发热和磨损的滚动轴承。
为了解决上述课题,本发明由如下结构构成。即,本发明的第一方面的径向球轴承用树脂制冠形保持器具有:树脂制的环状主部;设置在所述环状主部的轴向一端面的多个凹槽;以及同心地安装在所述环状主部的轴向另一端面上的沿着所述环状主部的环状的加强部件,其特征在于,该径向球轴承用树脂制冠形保持器满足下述四个条件:
条件1:所述加强部件在与轴向平行的平面中的截面形状为矩形。
条件2:所述加强部件埋入在所述环状主部的轴向另一端面形成的凹部中而与其成为一体。
条件3:所述径向球轴承用树脂制冠形保持器通过将所述加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,所述环状主部和所述加强部件在嵌入成形时被一体化,或者,通过粘接剂或压入而将所述加强部件一体地固定在通过注射模塑成形来制造的所述环状主部上。
条件4:设所述环状主部的外径面和所述加强部件的外径面之间的径向距离为F,所述环状主部的内径面和所述加强部件的内径面之间的径向距离为G,所述凹槽的底面和所述加强部件的凹槽侧的面之间的轴向距离为E,E、F和G大于0,所述加强部件的外径面、内径面和凹槽侧的面被所述环状主部覆盖,凹槽侧的相反侧的面露出。
并且,本发明的第一方面的径向球轴承用树脂制冠形保持器具有:树脂制的环状主部;设置在所述环状主部的轴向一端面的多个凹槽;以及同心地安装在所述环状主部的轴向另一端面上的沿着所述环状主部的环状的加强部件,该径向球轴承用树脂制冠形保持器也可以构成为满足下述四个条件:
条件5:所述加强部件在与轴向平行的平面中的截面形状为矩形。
条件6:所述加强部件安装在所述环状主部的轴向另一端面上而与其成为一体;外径面、内径面和凹槽侧的相反侧的面不被所述环状主部覆盖而露出。
条件7:所述径向球轴承用树脂制冠形保持器通过将所述加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,所述环状主部和所述加强部件在嵌入成形时被一体化,或者,通过粘接剂或压入而将所述加强部件一体地固定在通过注射模塑成形来制造的所述环状主部上。
条件8:设所述环状主部的外径面和所述加强部件的外径面之间的径向距离为F,所述环状主部的内径面和所述加强部件的内径面之间的径向距离为G,所述凹槽的底面和所述加强部件的凹槽侧的面之间的轴向距离为E,E、F和G为0以上。
其中,优选E、F和G大于0。并且,优选在所述加强部件的表面实施喷丸硬化或化学转化处理而形成凹凸,表面粗糙度Ra为0.3μm以上,更优选为0.8μm以上。但是,如果所述加强部件的表面的表面粗糙度Ra大于6.4μm,则存在容易附着异物(尘土)等的问题,因此不是优选的。
进而,所述加强部件的所述凹槽侧的面也可以为凹面。另外,关于所述加强部件的轴向的位于凹槽侧的相反侧的部分,优选成为内径面和外径面之间的宽度从凹槽侧朝向凹槽侧的相反侧逐渐减小的锥状。进而,所述加强部件可以利用金属板通过冲压加工制造,该情况下,优选使冲压方向下侧部分朝向所述凹槽进行配置。然而,优选除去在制造所述加强部件时产生的毛刺等。
这种第一方面的径向球轴承用树脂制冠形保持器适合作为角接触球轴承或双列球轴承的保持器。即,在具有内圈、外圈、滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚动体以及在所述内圈和所述外圈之间保持所述滚动体的保持器的角接触球轴承中,优选所述保持器为第一方面的径向球轴承用树脂制冠形保持器。并且,在具有内圈、外圈、滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚动体以及在所述内圈和所述外圈之间保持所述滚动体的保持器的双列球轴承中,优选所述保持器为第一方面的径向球轴承用树脂制冠形保持器。
接着,本发明的第二方面的球轴承用冠形保持器具有:圆环状的主部;以及弹性片,其在所述主部的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,该球轴承用冠形保持器为合成树脂制,在所述弹性片之间形成有将滚动体保持为可以滚动的凹槽部,其特征在于,在所述球轴承用冠形保持器中埋设有加强环,该加强环由刚性比所述球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的金属板构成,所述加强环具有:与所述主部的轴向端面大致平行地埋设的环状圆板部;以及从所述环状圆板部的外周缘部或内周缘部向所述弹性片的突出方向延伸设置的圆筒部。
这里,优选在所述环状圆板部上,沿圆周方向至少在3处设置有向所述弹性片的突出方向的反方向延伸的突起部。并且,优选通过粘接剂来结合所述球轴承用冠形保持器的合成树脂和所述加强环。
并且,本发明的第二方面的球轴承用冠形保持器具有:圆环状的主部;以及弹性片,其在所述主部的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,该球轴承用冠形保持器为合成树脂制,在所述弹性片之间形成有将滚动体保持为可以滚动的凹槽部,该球轴承用冠形保持器也可以构成为,在所述球轴承用冠形保持器中,在所述主部的轴向端面上通过粘接剂紧固有加强环,该加强环由刚性比所述球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的环状金属板构成。
进而,本发明的第二方面的球轴承用冠形保持器具有:圆环状的主部;以及弹性片,其在所述主部的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,该球轴承用冠形保持器为合成树脂制,在所述弹性片之间形成有将滚动体保持为可以滚动的凹槽部,该球轴承用冠形保持器也可以构成为,在所述球轴承用冠形保持器的所述主部中埋设有加强环,该加强环由刚性比所述球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的环状金属板构成,所述球轴承用冠形保持器的合成树脂和所述加强环通过粘接剂结合。
此时,优选所述粘接剂含有酚醛树脂系粘接剂和环氧树脂系粘接剂中的至少一种。
这种第二方面的球轴承用冠形保持器能够通过下述制造方法来制造,即,该方法具有如下工序:向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的环状金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序。并且,也能够通过下述制造方法来制造,即,该方法具有如下工序:向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的环状金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序;以及通过二次加热使所述粘接剂硬化的工序。
并且,这种第二方面的球轴承用冠形保持器适合作为球轴承的保持器。即,在经由环状的保持器将多个滚珠以可在圆周方向滚动的方式配设在外圈和内圈之间的球轴承中,优选使用第二方面的球轴承用冠形保持器作为所述保持器。
进而,本发明的第三方面的冠形保持器具有:合成树脂制的圆环状的主部;以及多个凹槽,其一体地形成在所述主部的轴向一面,将滚珠一个一个滚动自如地保持在沿圆周方向相互隔开间隔地配置的一对弹性片之间,并且,通过粘接剂将金属板接合在所述主部的轴向另一面,其特征在于,所述金属板由具有超过碳钢的线膨胀系数的金属材料构成。
这里,优选所述粘接剂为从酚醛树脂系粘接剂和环氧树脂系粘接剂中选择的至少一种。
这种第三方面的冠形保持器能够通过下述制造方法来制造,即,该方法具有如下工序:向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序。并且,也能够通过下述制造方法来制造,即,该方法具有如下工序:向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序;以及通过二次加热使粘接剂硬化的工序。
进而,本发明的第四方面的滚动轴承经由保持器将多个滚动体滚动自如地保持在内圈和外圈之间,其特征在于,所述滚动体为陶瓷制,并且,所述保持器为如下的合成树脂制冠形保持器:将金属板制的整体为圆环状的加强环包埋在内部或者粘接在底部。
进而,本发明的第五方面的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器具有:圆环状的主部;多个弹性片,其以在圆周方向上相互隔开间隔且向轴向突出的状态形成在该主部的轴向一侧面;以及多个凹槽,其是由在圆周方向上相邻的各一对弹性片的相互对置的面和在上述主部的轴向一面被这两个弹性片夹持的部分所围成的部分,将各自的内表面形成为局部球面状的凹面,所述径向球轴承用合成树脂制冠形保持器通过对合成树脂进行注射模塑成形来制造,其特征在于,该冠形保持器是在注射模塑成形时,在上述主部的内侧包埋加强环而形成的,该加强环为金属板制且整体制造为圆环状,将径向中央部作为在与轴向正交的方向上存在的平板部,将靠近内径的部分作为向上述轴向一侧面侧折弯的内径侧折弯部,将靠近外径的部分作为向上述轴向一侧面侧折弯的外径侧折弯部。
此时,也可以在加强环的一部分且在关于主部的轴向而与各凹槽对准的部分分别形成有通孔。
并且,本发明的第五方面的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器具有:圆环状的主部;多个弹性片,其以在圆周方向上相互隔开间隔且向轴向突出的状态形成在该主部的轴向一侧面;以及多个凹槽,其是由在圆周方向上相邻的各一对弹性片的相互对置的面和在上述主部的轴向一面被这两个弹性片夹持的部分所围成的部分,将各自的内表面形成为局部球面状的凹面,所述径向球轴承用合成树脂制冠形保持器通过对合成树脂进行注射模塑成形来制造,该径向球轴承用合成树脂制冠形保持器也可以构成为,在注射模塑成形时,在上述主部的内侧包埋加强环,该加强环为金属板制且整体制造为圆环状,在关于上述主部的轴向而与上述各凹槽对准的部分分别形成有通孔。
在第五方面的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器中,也可以在加强环的一部分,且在关于主部的轴向而与包含各弹性片的基部在内的圆周方向上相邻的凹槽彼此的中间部分对准的部分,分别形成有在圆周方向上较长的透孔,通过该透孔,在上述中间部分的内侧形成有减轻重量凹部。
这种第五方面的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器适合作为径向球轴承的保持器。即,在具备在内周面具有外圈滚道的外圈、在外周面具有内圈滚道的内圈、滚动自如地设置在这些外圈滚道和内圈滚道之间的多个滚珠以及保持这些各滚珠的保持器的径向球轴承中,优选该保持器为第五方面的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器。
进而,本发明的第六方面的合成树脂制保持器具有:合成树脂制的圆环状的基部;和设置在该基部的轴向一面的多组凹槽,各凹槽将滚动体一个一个滚动自如地保持在一对弹性片之间,该一对弹性片与所述基部一体地形成,并沿圆周方向相互隔开间隔地配置,其特征在于,在所述基部和弹性片的注射模塑成形时,在所述基部上嵌入由弹性系数比所述合成树脂的弹性系数大的合成树脂构成并成型为圆环状的加强部件,由此沿所述基部的整周不分离地设置加强部件。
这里,优选所述加强部件在所述基部的轴向另一面上成形为平板状,沿所述基部的整周不分离地添设。并且,优选强化纤维和强化粒子的含有量为基部和弹性片<加强部件。这种第六方面的合成树脂制保持器适合作为滚动轴承的保持器。
进而,本发明的第七方面的球轴承用保持器呈环状连接有多个树脂制的凹槽部件,该凹槽部件具有由圆形的空地构成且将滚动体保持为滚动自如的凹槽,该球轴承用保持器通过将由具有比所述树脂高的弹性变形能力的金属或树脂构成的加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,其特征在于,对于所述凹槽部件,其轴向一端面侧的凹槽底部和轴向另一端面侧的凹槽顶部分别在周方向上分开,所述凹槽底部的分开部分利用所述加强部件连接,通过该加强部件的弹性变形,所述凹槽顶部的分开部分可开闭。
并且,第七方面的球轴承用保持器呈环状连接有多个树脂制的凹槽部件,该凹槽部件具有由圆形的空地构成且将滚动体保持为滚动自如的凹槽,该球轴承用保持器通过将由具有比所述树脂高的弹性变形能力的金属或树脂构成的加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,该球轴承用保持器也可以构成为,多个所述凹槽部件分别利用所述加强部件的一部分连接,并且,对于所述凹槽部件,其轴向一端面侧的凹槽底部和轴向另一端面侧的凹槽顶部分别在周方向上分开,所述凹槽底部的分开部分利用所述加强部件的其他部分连接,通过所述加强部件中连接所述凹槽部件彼此的部分和连接所述凹槽底部的分开部分的部分的弹性变形,所述凹槽顶部的分开部分可开闭。
在这种第七方面的球轴承用保持器中,优选该球轴承用保持器具有连接闭合状态的所述凹槽顶部的分开部分的连接单元。并且,优选所述连接单元的至少一部分由所述加强部件构成。
进而,第七方面的球轴承用保持器呈环状连接有多个树脂制的凹槽部件,该凹槽部件具有由圆形的空地构成且将滚动体保持为滚动自如的凹槽,该球轴承用保持器也可以构成为,对于所述凹槽部件,其轴向一端面侧的凹槽底部可弹性变形,并且,轴向另一端面侧的凹槽顶部在周方向上分开,所述凹槽顶部的分开部分可通过所述凹槽底部的弹性变形而开闭。在这种球轴承用保持器中,优选该球轴承用保持器具有连接闭合状态的所述凹槽顶部的分开部分的连接单元。
这种第七方面的球轴承用保持器适合作为球轴承的保持器。即,在具有内圈、外圈、滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚珠以及在所述内圈和所述外圈之间保持所述滚珠的保持器的球轴承中,优选所述保持器为第七方面的球轴承用保持器。
进而,本发明的第八方面的树脂制冠形保持器具有:树脂制的环状主部;和设置在该环状主部的轴向一端面的多个凹槽,其特征在于,在所述凹槽的内表面设置有可收纳润滑剂的润滑剂积存部。
这里,优选所述润滑剂积存部设置在所述凹槽的底部附近。并且,也可以在所述环状主部的轴向另一端面上安装有沿着所述环状主部的环状的加强部件。进而,第八方面的树脂制冠形保持器优选通过将所述加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,所述环状主部和所述加强部件成为一体。
这种第八方面的树脂制冠形保持器适合作为径向球轴承的保持器。即,在具有内圈、外圈、滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚珠以及在所述内圈和所述外圈之间保持所述滚珠的保持器的径向球轴承中,优选所述保持器为第八方面的树脂制冠形保持器。此时,优选所述树脂制冠形保持器为滚珠引导方式的保持器。
附图说明
图1是示出本发明的第一方面的角接触球轴承的结构的局部纵剖面图。
图2是示出本发明的第一方面的树脂制冠形保持器的结构的局部剖面图。
图3是示出本发明的第一方面的树脂制冠形保持器的变形例的局部剖面图。
图4是示出本发明的第一方面的树脂制冠形保持器的其他变形例的局部剖面图。
图5是示出本发明的第一方面的树脂制冠形保持器的其他变形例的局部剖面图。
图6是示出本发明的第一方面的树脂制冠形保持器的其他变形例的局部剖面图。
图7是示出本发明的第一方面的树脂制冠形保持器的其他变形例的局部剖面图。
图8是示出本发明的第一方面的双列球轴承的结构的局部纵剖面图。
图9是说明保持器的局部变形的情况的图。
图10是说明保持器的整体变形的情况的图。
图11是用于说明本发明的第二方面的球轴承用冠形保持器和球轴承的第1实施方式的剖面图。
图12是示出图11所示的球轴承用冠形保持器的圆周方向的一部分的主要部分放大立体图。
图13是示出埋设在图12所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的圆周方向的一部分的主要部分放大立体图。
图14是用于说明图13所示的加强环的变形例的主要部分放大立体图。
图15是图14所示的加强环的剖面图。
图16是用于说明本发明的第二方面的球轴承用冠形保持器和球轴承的第2实施方式的剖面图。
图17是示出图16所示的球轴承用冠形保持器的圆周方向的一部分的主要部分放大立体图。
图18是示出埋设在图17所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的圆周方向的一部分的主要部分放大立体图。
图19是用于说明图18所示的加强环的变形例的主要部分放大立体图。
图20是用于说明本发明的第二方面的球轴承用冠形保持器和球轴承的第3实施方式的主要部分剖面图。
图21是图20所示的球轴承用冠形保持器的整体立体图。
图22是示出紧固在图21所示的球轴承用冠形保持器上的加强环的第1变形例的主要部分剖面图。
图23是示出图22所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
图24是示出紧固在图21所示的球轴承用冠形保持器上的加强环的第2变形例的主要部分剖面图。
图25是示出图24所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
图26是示出紧固在图21所示的球轴承用冠形保持器上的加强环的第3变形例的主要部分剖面图。
图27是示出图26所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
图28是示出紧固在图21所示的球轴承用冠形保持器上的加强环的第4变形例的主要部分剖面图。
图29是示出图28所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
图30是用于说明本发明的第二方面的球轴承用冠形保持器和球轴承的第4实施方式的主要部分剖面图。
图31是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的圆周方向的一部分的图。
图32是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的第1变形例的主要部分剖面图。
图33是示出图32所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
图34是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的第2变形例的主要部分剖面图。
图35是示出图34所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
图36是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的第3变形例的主要部分剖面图。
图37是示出图36所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
图38是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的第4变形例的主要部分剖面图。
图39是示出图38所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
图40是示出组装有现有的球轴承用冠形保持器的球轴承的剖面图。
图41是示出现有的球轴承用冠形保持器的立体图。
图42是示出现有的球轴承用冠形保持器的圆周方向的一部分的立体图。
图43是示出组装有现有的其他球轴承用冠形保持器的球轴承的剖面图。
图44是示出组装有现有的其他球轴承用冠形保持器的球轴承的剖面图。
图45是示出组装有现有的其他球轴承用冠形保持器的球轴承的剖面图。
图46是示出本发明的第三方面的冠形保持器的一例的图,(a)是示出冠形保持器的整体立体图,(b)是示出按照图48组装到球轴承中的状态的主要部分剖面图,(c)是示出加强环的一部分的俯视图。
图47是示出本发明的第三方面的冠形保持器的其他例的图,(a)是示出冠形保持器整体的立体图,(b)是示出按照图48组装到球轴承中的状态的主要部分剖面图,(c)是示出加强环的一部分的俯视图。
图48是示出具有冠形保持器的球轴承的一例的剖面图。
图49是示出现有的冠形保持器的一例的整体立体图。
图50是示出现有以及本发明的冠形保持器的一例的整体立体图。
图51是示出组装到本发明的第四方面的滚动轴承中的合成树脂制冠形保持器的一例的局部立体图。
图52是示出组装到本发明的第四方面的滚动轴承中的合成树脂制冠形保持器的其他例的局部立体图。
图53是示出包埋在图52所示的合成树脂制冠形保持器中的加强环的局部立体图。
图54是切断图52的右端部并从箭头A方向观察的局部放大立体图。
图55是从图54的下侧观察的局部放大立体图。
图56是从图54的右侧观察的局部放大立体图。
图57是示出深沟球轴承的一例的剖面图。
图58是示出现有的合成树脂制冠形保持器的一例的整体立体图。
图59是示出本发明的第五方面的实施方式的1例的保持器的局部立体图。
图60是示出包埋在该保持器中的加强环的局部立体图。
图61是切断图59的右上端部并从箭头A方向观察的局部放大立体图。
图62是从图61的下侧观察的局部放大立体图。
图63是从图61的右侧观察的局部放大立体图。
图64是组装了作为本发明的对象的合成树脂制冠形保持器的径向球轴承的剖面图。
图65是示出现有已知的合成树脂制冠形保持器的第1例的立体图。
图66是示出现有已知的合成树脂制冠形保持器的第2例的局部立体图。
图67是本发明的第六方面的第1实施方式的合成树脂制冠形保持器的局部立体图。
图68是本发明的第六方面的第2实施方式的合成树脂制冠形保持器的局部立体图。
图69是现有例的滚动轴承的剖面图。
图70是装配在图69所示的滚动轴承中的合成树脂制冠形保持器的立体图。
图71是另一现有例的合成树脂制冠形保持器的局部分解立体图。
图72是又一现有例的合成树脂制冠形保持器的分解立体图。
图73是图72所示的合成树脂制冠形保持器的局部放大剖面图。
图74是示出本发明的第七方面的球轴承的一个实施方式的结构的纵剖面图。
图75是组装到图74的球轴承中的保持器的立体图。
图76是分解示出构成图75的保持器的凹槽部件和加强部件的分解立体图。
图77是示出凹槽顶部的分开部分为打开状态的凹槽部件的图。
图78是示出连接单元的一例的图。
图79是说明加强部件的变形例的保持器的立体图。
图80是分解示出构成图79的保持器的凹槽部件和加强部件的分解立体图。
图81是示出本发明的第八方面的径向球轴承的一个实施方式的结构的纵剖面图。
图82是组装到图81的径向球轴承中的树脂制冠形保持器的局部立体图。
图83是示出本实施方式的变形例的树脂制冠形保持器的局部立体图。
图84是示出本实施方式的另一变形例的树脂制冠形保持器的局部立体图。
具体实施方式
[第一方面的实施方式]
一边参照附图一边详细说明本发明的第一方面的实施方式。图1是示出第一方面的一个实施方式即角接触球轴承的结构的局部纵剖面图,图2是示出树脂制冠形保持器的结构的局部剖面图。
图1的角接触球轴承具有:内圈1;外圈2;滚动自如地配置在内圈1和外圈2之间的多个滚珠(滚动体)3;以及将滚珠3保持在内圈1和外圈2之间的树脂制冠形保持器4。而且,利用润滑脂、润滑油等润滑剂进行润滑。
该树脂制冠形保持器4具有:树脂制的环状主部10;设置在环状主部10的轴向一端面的多个凹槽11;以及同心地安装在环状主部10的轴向另一端面的环状的加强部件12。该加强部件12为沿着环状主部10的环状,并且在与轴向平行的平面中的截面形状为矩形。并且,加强部件12埋入在环状主部10的轴向另一端面形成的凹部中而与其成为一体,加强部件12的外径面12a、内径面12b以及凹槽侧的面12c被环状主部10(树脂)覆盖,凹槽侧的相反侧的面12d露出。
即,若设环状主部10的外径面10a和加强部件12的外径面12a之间的径向距离为F,环状主部10的内径面10b和加强部件12的内径面12b之间的径向距离为G,凹槽11的底面和加强部件12的凹槽侧的面12c之间的轴向距离为E,则E、F和G大于0。
树脂制冠形保持器4的制造方法没有特别限定,可以通过将加强部件12作为嵌入件的嵌入成形来制造。该情况下,环状主部10和加强部件12在嵌入成形时被一体化。并且,也可以在预先通过注射模塑成形来制造的环状主部10中固定加强部件12而一体化。该情况下,通过基于粘接剂的粘接、压入等惯用的紧固方法来固定环状主部10和加强部件12。
这种具有加强部件12的树脂制冠形保持器4的刚性高而难以变形。并且,加强部件12几乎不与内圈1、外圈2和滚珠3接触而产生发热和磨损。进而,加强部件12也几乎不会从环状主部10剥落。由此,能够在高速旋转下毫无问题地使用角接触球轴承。
另外,树脂制冠形保持器4也可以是图3那样的结构。即,在环状主部10的轴向另一端面不形成凹部,而是在所述轴向另一端面上固定加强部件12的结构。由此,外径面12a、内径面12b以及凹槽侧的相反侧的面12d不被环状主部10覆盖而露出。该情况下,所述的E、F和G为0以上。在这种结构的情况下,也可以与所述图2的结构的树脂制冠形保持器4同样地制造。
在图2、3的任一结构的情况下,E、F和G进一步优选满足下述条件。即,E为0.1×D以上或0.1mm以上,F和G为0.02×C以上或0.1mm以上。这里,C为环状主部10的外径面10a和内径面10b之间的径向距离,D为凹槽11的底面和加强部件12的凹槽侧的相反侧的面12d之间的轴向距离。如果满足这种条件,则加强部件12更加难以接触内圈1、外圈2和滚珠3。
并且,优选在加强部件12的表面实施喷丸硬化或化学转化处理来形成微小的凹凸。这样,加强部件12更加难以从环状主部10剥落。加强部件12的表面的表面粗糙度Ra优选为0.3μm以上,更优选为0.8μm以上。但是,如果加强部件12的表面的表面粗糙度Ra大于6.4μm,则存在容易附着异物(尘土)等问题,所以不是优选的。
进而,加强部件12的凹槽侧的面12c也可以为凹面。这样,树脂制冠形保持器4的刚性提高,并且滚珠3和加强部件12更加难以接触。并且,由于凹槽11的底面和加强部件12的凹槽侧的面12c之间的轴向距离增大,所以,加强部件12更加难以从环状主部10剥落。凹面可以是图4那样的截面为大致U字状的凹面,也可以是图5那样的截面为大致V字状的凹面。
进而,关于加强部件12的轴向的凹槽侧的相反侧的部分,优选成为内径面12b和外径面12a之间的宽度(径向距离)A从凹槽侧朝向凹槽侧的相反侧逐渐变小的锥状(参照图6)。这样,加强部件12更加难以从环状主部10剥落。
进而,加强部件12可以利用金属板通过冲压加工制造,该情况下,优选将冲压方向下侧部分朝向凹槽11进行配置。冲压加工时可能产生毛刺,所产生的毛刺14从加强部件12的端部沿冲压方向突出。在将形成有这种毛刺的部分作为凹槽侧的相反侧配置时,毛刺容易与内圈1、外圈2和滚珠3接触,但是,如果将形成有毛刺14的部分朝向凹槽11配置,则毛刺14位于凹槽11的底面和加强部件12的凹槽侧的面12c之间,所以,毛刺14几乎不与内圈1、外圈2和滚珠3接触。然而,也可以在加工加强部件12时,预先除去毛刺14。
另外,本实施方式示出了第一方面的一例,第一方面不限于本实施方式。例如,在本实施方式中,作为滚动轴承例示角接触球轴承进行了说明,但是,第一方面能够应用于其他种类的各种径向球轴承。例如,深沟球轴承、自动调心球轴承、双列球轴承。但是,在这些径向球轴承中,角接触球轴承和双列球轴承(参照图8)特别适合。
并且,为了提高加强部件12的刚性,厚度B(加强部件12的凹槽侧的面12c和凹槽侧的相反侧的面12d之间的轴向距离)大为好。为了增大加强部件12的厚度B,加强部件12的凹槽侧的相反侧的面12d不用环状主部10(树脂)覆盖。
进而,加强部件12的材质只要能够充分提高树脂制冠形保持器4的刚性,则没有特别限定,可以列举SPCC材料、不锈钢、纤维强化树脂等。但是,优选其硬度为Hv100以上,更优选为Hv120以上。并且,加强部件12的硬度优选比注射模塑成形(嵌入成形)等的模具的硬度低。特别是在成形图2~7所示的加强部件12露出的树脂制冠形保持器4的情况下,加强部件12的硬度比模具的硬度低时,对模具的不良影响小。具体而言,优选为Hv1200以下。
进而,构成环状主部10的树脂的种类没有特别限定,但是脂肪族聚酰胺树脂、芳香族聚酰胺树脂、聚醚醚酮、聚对苯撑硫(polyparaphenylenesulphide)等是优选的。
进而,粘接环状主部10和加强部件12的粘接剂的种类没有特别限定,但是苯酚系粘接剂是优选的。
在本实施方式中,加强部件12的一个面即凹槽侧的相反侧的面12d露出,例如在嵌入成形时,通过将该凹槽侧的相反侧的面12d作为保证尺寸精度的基准面之一,从而能够提高环状主部10和加强部件12的同心度。在高速旋转条件、特别是dmn值(轴承的内径和外径的平均值(单位为mm)与旋转速度(单位为min-1)的积)为100万以上或110万以上的区域中,若所述同心度差,作为树脂制冠形保持器4整体的旋转中心和加强部件12的旋转中心的偏差大,则认为会在树脂制冠形保持器4的环状主部10上产生不适当的应力,或者产生异常振动。并且,在本实施方式中,由于没有比较复杂的弯曲加工和复杂的穿孔加工,所以,能够以低成本来制造尺寸精度良好的加强部件12。
即,优选图2和图4~7所示的由树脂覆盖加强部件12的外径面12a和内径面12b的树脂制冠形保持器4。特别地,在高速旋转条件下,优选这些树脂制冠形保持器4。图3的树脂制冠形保持器4的加强部件12露出的部分多,散热性比较良好,因此,作为树脂制冠形保持器4整体的散热性也良好,树脂制冠形保持器4上温度分布少,难以产生变形。并且,图2~7的树脂制冠形保持器4在嵌入成形时,能够使加强部件12和环状主部10之间的同心度等的尺寸精度良好且能够以低成本来成形。
[第二方面的实施方式]
本发明的第二方面涉及例如在汽车或机床等各种旋转机械装置中,在高温环境下高速运转的球轴承中使用的球轴承用冠形保持器、球轴承用冠形保持器的制造方法以及组装有该球轴承用冠形保持器的球轴承。
作为支承各种旋转机械装置的旋转部分的球轴承,例如广泛使用图40所示的球轴承280。该球轴承280具有:在内周面具有外圈滚道面281a的外圈281;在外周面具有内圈滚道面282a的内圈282;以及经由保持器284以可在圆周方向上滚动的方式配设在外圈滚道面281a和内圈滚道面282a之间的多个滚珠283。另外,在图示的例子中,外圈滚道面281a和内圈滚道面282a都为深沟型。
如图41所示,保持器284是冠形保持器,在圆环状的主部285的轴向一面侧,以在圆周方向上相互隔开间隔并向轴向突出的方式形成有多个弹性片286、286。进而,在圆周方向上相邻的弹性片286、286之间,形成将滚珠283保持为可以滚动的凹槽部287。
并且,保持器284通过合成树脂的注射模塑成形来形成,作为该合成树脂,例如使用在聚酰胺66、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)等中分别含有玻璃纤维等加强材料的合成树脂,但是,在使用温度超过160℃的情况下,有时也使用在耐热性优异的聚酰胺46中含有玻璃纤维等加强材料的合成树脂。
并且,作为防止保持器284由于高速旋转时的离心力而变形的技术,如图42所示,提出了在主部285中添设金属板288的技术(例如参照日本国专利公开公报平成8年第145061号)。通过在注射模塑成形主部285时,使合成树脂流入形成于金属板288上的孔289中,来牢固地结合主部285和金属板288。通过金属板288来提高主部285的刚性,从而能够防止弹性片286由于离心力而向径向外方变形。
进而,作为防止保持器284由于高速旋转时的离心力而变形的其他技术,如图43所示,提出了在主部285内埋设刚性比保持器284的合成树脂的刚性高的圆板状的加强环290的技术(例如参照日本国专利公开公报2000年第161365号)。在该加强环290上,沿圆周方向在多处形成有孔291,存在于加强环290的轴向两侧的合成树脂通过该孔291而一体地结合。由此,提高了保持器284的刚性,能够防止弹性片286由于离心力而向径向外方变形。另外,图44是在保持器284的外周部附近埋设有圆筒状的加强环292的例子,图45是在保持器284的内周部附近埋设有圆筒状的加强环292的例子。
但是,近年来,由于汽车或机床等各种旋转机械装置的性能提高和小型化,球轴承的使用条件日益严峻。例如,旋转速度的增大、设置空间的减少以及使用温度的上升倾向等使用条件迅速变化。因此,容易产生由高速旋转时的离心力和温度上升引起的保持器的热变形、以及由干扰引起的保持器的振动变形。但是,在上述两个专利公开公报所记载的保持器中,仅是在保持器的主部上机械地结合加强环的结构,所以,难以充分提高主部的扭转刚性。因此,在使轴承在高温环境下高速运转时,保持器的弹性片的前端缘有可能向径向外方变位而与外圈的内周面干涉。
本发明是为了消除这种不良情况而完成的,其目的在于,提供能够提高保持器的刚性,即使在高温环境下高速运转时,也能够抑制由离心力和热引起的变形以及由干扰引起的振动变形的球轴承用冠形保持器、球轴承用冠形保持器的制造方法以及球轴承。
本发明的上述目的通过下述结构来达成。
(1)一种球轴承用冠形保持器,其具有:圆环状的主部;以及弹性片,其在主部的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,该球轴承用冠形保持器为合成树脂制,在弹性片之间形成有将滚动体保持为可以滚动的凹槽部,其特征在于,在球轴承用冠形保持器中埋设有加强环,该加强环由刚性比球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的金属板构成,加强环具有:与主部的轴向端面大致平行地埋设的环状圆板部;以及从环状圆板部的外周缘部或内周缘部向弹性片的突出方向延伸设置的圆筒部。
(2)根据(1)所述的球轴承用冠形保持器,其特征在于,在环状圆板部上,沿圆周方向至少在3处设置有向弹性片的突出方向的反方向延伸的突起部。
(3)根据(1)或(2)所述的球轴承用冠形保持器,其特征在于,通过粘接剂来结合球轴承用冠形保持器的合成树脂和加强环。
(4)一种球轴承用冠形保持器,其具有:圆环状的主部;以及弹性片,其在主部的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,该球轴承用冠形保持器为合成树脂制,在弹性片之间形成有将滚动体保持为可以滚动的凹槽部,其特征在于,在球轴承用冠形保持器中,在主部的轴向端面上通过粘接剂紧固有加强环,该加强环由刚性比球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的环状金属板构成。
(5)一种球轴承用冠形保持器,其具有:圆环状的主部;以及弹性片,其在主部的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,该球轴承用冠形保持器为合成树脂制,在弹性片之间形成有将滚动体保持为可以滚动的凹槽部,其特征在于,在球轴承用冠形保持器的主部中埋设有加强环,该加强环由刚性比球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的环状金属板构成,球轴承用冠形保持器的合成树脂和加强环通过粘接剂结合。
(6)根据(3)~(5)中的任一项所述的球轴承用冠形保持器,其特征在于,粘接剂含有酚醛树脂系粘接剂和环氧树脂系粘接剂中的至少一种。
(7)一种球轴承用冠形保持器的制造方法,是(3)~(6)中的任一项所述的球轴承用冠形保持器的制造方法,其特征在于,该球轴承用冠形保持器的制造方法具有以下工序:向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的环状金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序。
(8)一种球轴承用冠形保持器的制造方法,是(3)~(6)中的任一项所述的球轴承用冠形保持器的制造方法,其特征在于,该球轴承用冠形保持器的制造方法具有以下工序:向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的环状金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序;以及通过二次加热使所述粘接剂硬化的工序。
(9)一种球轴承,其经由环状的保持器将多个滚珠以可在圆周方向滚动的方式配设在外圈和内圈之间,其特征在于,使用(1)~(6)中的任一项所述的球轴承用冠形保持器作为保持器。
根据本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承,由于在球轴承用冠形保持器中埋设有加强环,该加强环由刚性比球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的金属板构成,加强环具有:与主部的轴向端面大致平行地埋设的环状圆板部;以及从环状圆板部的外周缘部或内周缘部向弹性片的突出方向延伸设置的圆筒部,所以,通过截面为大致L字状的加强环,能够提高球轴承用冠形保持器的刚性,特别是能够提高主部的弯曲刚性和扭转刚性。由此,即使使球轴承在高温环境下高速运转时,也能够抑制由离心力和热引起的球轴承用冠形保持器的变形、以及由干扰引起的球轴承用冠形保持器的振动变形,因此,能够避免球轴承用冠形保持器的弹性片与外圈的内周面干涉而使球轴承用冠形保持器破损,能够良好地维持球轴承的性能,进而能够良好地维持旋转机械装置的性能。
并且,根据本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承,由于在环状圆板部上,沿圆周方向至少在3处设置有向弹性片的突出方向的反方向延伸的突起部,所以,在注射模塑成形时,能够确保环状圆板部和成形模具面之间的空间,因此,能够容易地在球轴承用冠形保持器中埋设加强环。
进而,根据本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承,由于通过粘接剂来结合球轴承用冠形保持器的合成树脂和加强环,所以,能够提高具有不同的线膨胀系数和弹性系数的球轴承用冠形保持器的合成树脂和加强环之间的结合强度,因此,能够提高球轴承用冠形保持器的刚性,特别是能够提高主部的弯曲刚性和扭转刚性。由此,即使使球轴承在高温环境下高速运转时,也能够抑制由离心力和热引起的球轴承用冠形保持器的变形、以及由于扰引起的球轴承用冠形保持器的振动变形,因此,能够避免球轴承用冠形保持器的弹性片与外圈的内周面干涉而使球轴承用冠形保持器破损,能够良好地维持球轴承的性能,进而能够良好地维持旋转机械装置的性能。
下面,参照附图详细说明本发明的第二方面的球轴承用冠形保持器和球轴承的各实施方式。
(第1实施方式)
首先,参照图11~图15说明本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承的第1实施方式。
图11是用于说明本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承的第1实施方式的剖面图,图12是示出图11所示的球轴承用冠形保持器的圆周方向的一部分的主要部分放大立体图,图13是示出埋设在图12所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的圆周方向的一部分的主要部分放大立体图,图14是用于说明图13所示的加强环的变形例的主要部分放大立体图,图15是图14所示的加强环的剖面图。
本实施方式的球轴承210如图11所示,是在外圈211和内圈212之间配设有作为滚动体的多个滚珠213的深沟球轴承,多个滚珠213经由本实施方式的球轴承用冠形保持器214被保持成在圆周方向大致等间隔且可以滚动。
球轴承用冠形保持器214由合成树脂构成,如图12所示,其具有:圆环状的主部221;以及弹性片222,其在该主部221的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,在该弹性片222之间形成有将滚动体即滚珠213保持为可以滚动的凹槽部223。而且,在球轴承用冠形保持器214的主部221中埋设有加强环224。另外,加强环224在合成树脂(例如尼龙46等)的注射模塑成形时嵌入到成形模具内。
加强环224由刚性比球轴承用冠形保持器214的合成树脂的刚性高的金属板(例如SPCC:标称厚度为0.25mm以下)构成,如图13所示,加强环224具有:与主部221的轴向端面大致平行地埋设的环状圆板部225;以及圆筒部226,其从该环状圆板部225的外周缘部向弹性片222的突出方向延伸设置,埋设在除去各凹槽部223以外的部分中。并且,在环状圆板部225上,沿圆周方向在3处设置有从其内周缘部向弹性片222的突出方向的反方向延伸的突起部227。另外,圆筒部226的轴向宽度沿着保持器220的主部221和凹槽部223的形状而变化。
并且,在环状圆板部225上,以在圆周方向存在预定间隔的方式在多处形成有连通孔228,该连通孔228用于一体地结合存在于环状圆板部225的轴向两侧的球轴承用冠形保持器214的合成树脂,在圆筒部226中,以在圆周方向存在预定间隔的方式在多处形成有结合孔229,在注射模塑成形时,在该结合孔229中填充球轴承用冠形保持器214的合成树脂,成形后,该结合孔229与该合成树脂结合。进而,通过这些连通孔228和结合孔229,球轴承用冠形保持器214的合成树脂和加强环224一体地结合。
而且,在本实施方式中,在注射模塑成形时,在加强环224上浸渍涂敷用丁酮进行了4倍稀释的苯酚系粘接剂(例如メタロツク(注册商标)N-15等),在140℃下烧结20分钟,然后在150℃的成形模具中嵌入该加强环224后注塑合成树脂,由此,成形通过粘接剂来结合球轴承用冠形保持器214的合成树脂和加强环224后的球轴承用冠形保持器214。
因此,根据本实施方式的球轴承用冠形保持器214和球轴承210,在球轴承用冠形保持器214中埋设有加强环224,该加强环224由刚性比球轴承用冠形保持器214的合成树脂的刚性高的金属板构成,加强环224具有:与主部221的轴向端面大致平行地埋设的环状圆板部225;以及从环状圆板部225的外周缘部向弹性片222的突出方向延伸设置的圆筒部226。因此,通过截面为大致L字状的加强环224,能够提高球轴承用冠形保持器214的刚性,特别是能够提高主部221的弯曲刚性和扭转刚性。由此,即使在高温环境下高速运转时,也能够抑制由离心力和热引起的球轴承用冠形保持器214的变形、以及由干扰引起的球轴承用冠形保持器214的振动变形,因此,能够避免球轴承用冠形保持器214的弹性片222与外圈211的内周面干涉而使球轴承用冠形保持器214破损,能够良好地维持球轴承210的性能,进而能够良好地维持旋转机械装置的性能。
并且,根据本实施方式的球轴承用冠形保持器214和球轴承210,由于在环状圆板部225上,沿圆周方向至少在3处设置有向弹性片222的突出方向的反方向延伸的突起部227,所以,在注射模塑成形时,在环状圆板部225和成形模具面之间能够确保空间,因此,能够容易地在球轴承用冠形保持器214中埋设加强环224。
并且,根据本实施方式的球轴承用冠形保持器214和球轴承210,由于加强环224的截面为大致L字状,所以,即使是薄的金属板也能够确保高的刚性,因此,能够实现球轴承用冠形保持器214的轻量化。
进而,根据本实施方式的球轴承用冠形保持器214和球轴承210,由于通过粘接剂来结合球轴承用冠形保持器214的合成树脂和加强环224,所以,能够提高具有不同的线膨胀系数和弹性系数的球轴承用冠形保持器214的合成树脂和加强环224之间的结合强度。由此,能够进一步提高球轴承用冠形保持器214的刚性。
另外,作为本实施方式的变形例,如图14和图15所示,对于加强环224,也可以在加强环224的弯曲部分即环状圆板部225和圆筒部226之间设置肋230。由此,能够抑制环状圆板部225和圆筒部226的回弹(spring back),并且,能够提高弯曲部分的强度。并且,在注射模塑成形时,合成树脂流入肋230的背面侧的空洞部230a中,所以,能够进一步提高球轴承用冠形保持器214的合成树脂与加强环224的结合强度。
(第2实施方式)
接着,参照图16~图19说明本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承的第2实施方式。另外,在图中对与第1实施方式同一或同等的部分附加同一标号,并省略或简化其说明。
图16是用于说明本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承的第2实施方式的剖面图,图17是示出图16所示的球轴承用冠形保持器的圆周方向的一部分的主要部分放大立体图,图18是示出埋设在图17所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的圆周方向的一部分的主要部分放大立体图,图19是用于说明图18所示的加强环的变形例的主要部分放大立体图。
本实施方式的球轴承用冠形保持器240如图16和图17所示,在圆周方向相互相邻的各凹槽部223之间的主部221上分别设置有凹部241。该凹部241形成在主部221的位于弹性片222的形成位置的相反侧的轴向端部,凹部241以与凹槽部223的内周面之间的壁厚均等的方式形成为大致梯形形状。
另外,在树脂成形时,基于为了抑制树脂壁厚不均等所引起的变形而使保持器各部位的壁厚接近均等以及保持器的轻量化等原因,来设置该凹部241。
并且,球轴承用冠形保持器240具有埋设于主部221和凹槽部223的下部的加强环244。如图18所示,该加强环244具有:与主部221的轴向端面大致平行地埋设的环状圆板部245;以及圆筒部246,其从该环状圆板部245的外周缘部向弹性片222的突出方向延伸设置,且埋设在凹槽部223的下部位置。环状圆板部245的径向宽度在圆周方向上变化,以避开主部221的凹部241,并且,圆筒部246的轴向宽度在圆周方向上大致恒定。
其他结构和作用效果与上述第1实施方式相同。
另外,作为本实施方式的变形例,如图19所示,对于加强环244,也可以在加强环244的弯曲部分即环状圆板部245和圆筒部246之间设置肋250。由此,能够抑制环状圆板部245和圆筒部246的回弹,并且,能够提高弯曲部分的强度。并且,在注射模塑成形时,合成树脂流入肋250的背面侧的空洞部230a(参照图15)中,所以,能够进一步提高球轴承用冠形保持器240的合成树脂与加强环244的结合强度。
另外,在上述第1和第2实施方式中,例示了从环状圆板部的外周缘部向弹性片的突出方向延伸设置圆筒部的情况,但是,也可以从环状圆板部的内周缘部向弹性片的突出方向延伸设置圆筒部。
(第3实施方式)
接着,参照图20~图29说明本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承的第3实施方式。另外,在图中对与第1实施方式同一或同等的部分附加同一标号,并省略或简化其说明。
图20是用于说明本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承的第3实施方式的主要部分剖面图,图21是图20所示的球轴承用冠形保持器的整体立体图。并且,图22是示出紧固在图21所示的球轴承用冠形保持器上的加强环的第1变形例的主要部分剖面图,图23是示出图22所示的加强环的圆周方向的一部分的图。进而,图24是示出紧固在图21所示的球轴承用冠形保持器上的加强环的第2变形例的主要部分剖面图,图25是示出图24所示的加强环的圆周方向的一部分的图。另外,图26是示出紧固在图21所示的球轴承用冠形保持器上的加强环的第3变形例的主要部分剖面图,图27是示出图26所示的加强环的圆周方向的一部分的图。另外,图28是示出紧固在图21所示的球轴承用冠形保持器上的加强环的第4变形例的主要部分剖面图,图29是示出图28所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
本实施方式的球轴承用冠形保持器260如图20和图21所示,在主部221的位于弹性片222的形成位置的相反侧的轴向端面上,通过粘接剂紧固有加强环261,该加强环261由刚性比球轴承用冠形保持器260的合成树脂的刚性高的环状金属板构成。
另外,在本实施方式的球轴承用冠形保持器260中,加强环261不埋设在球轴承用冠形保持器260的主部221中。通过形成为这种结构,与在主部221中埋设加强环261的情况相比,能够增加加强环261的板厚。这是因为,在主部221中埋设加强环261的情况下,在嵌入成形时,在加强环261的轴向两侧需要供熔融树脂流动用的一定厚度以上的空间(主部221的合成树脂部的厚度),但是,在本实施方式中,仅在加强环261的轴向一侧(被粘接的一侧)需要该空间。因此,以相同尺寸的球轴承用冠形保持器进行比较时,本实施方式的球轴承用冠形保持器260与埋设了加强环的结构相比,加强环的厚度能够增加该空间差的量,能够进一步提高主部221的扭转刚性。
因此,根据本实施方式的球轴承用冠形保持器260和球轴承210,由于在主部221的位于弹性片222的形成位置的相反侧的轴向端面上,通过粘接剂紧固并结合加强环261,所以,能够提高具有不同的线膨胀系数和弹性系数的球轴承用冠形保持器260的合成树脂和加强环261之间的结合强度、以及球轴承用冠形保持器260的刚性,特别是能够提高主部221的弯曲刚性和扭转刚性。由此,即使使球轴承210在高温环境下高速运转时,也能够抑制由离心力和热引起的球轴承用冠形保持器260的变形、以及由干扰引起的球轴承用冠形保持器260的振动变形,因此,能够避免球轴承用冠形保持器260的弹性片222与外圈211的内周面干涉而使球轴承用冠形保持器260破损,能够良好地维持球轴承210的性能,进而能够良好地维持旋转机械装置的性能。
其他结构和作用效果与上述第1实施方式相同。
另外,作为本实施方式的第1变形例,如图22和图23所示,也可以将加强环261的内外周两侧部向轴向折弯而形成折弯部261a,来进一步提高保持器260的刚性。该情况下,由于加强环261的径向宽度变窄,所以,使球轴承用冠形保持器260的合成树脂绕入加强环261的内外周两侧部,由此,能够进一步提高球轴承用冠形保持器260和加强环261的粘接接合的可靠性。
并且,作为本实施方式的第2变形例,如图24所示,也可以在球轴承用冠形保持器260的圆周方向上相互相邻的各凹槽部223之间的主部221中,在该主部221的位于弹性片222的形成位置的相反侧的轴向端部分别设置凹部241,如图24和图25所示,也可以在加强环261上,沿圆周方向大致等间隔地在多处设置孔262,该孔262供设置在凹部241的形成用模具上的突起部穿过。另外,在嵌入成形时,孔262利用设置在模具上的突起部,发挥固定(定位)加强环261的功能。并且,凹部241以与凹槽部223的内周面之间的壁厚均等的方式形成为大致梯形形状,在嵌入成形时,基于为了抑制树脂壁厚不均等所引起的变形而使保持器各部位的壁厚接近均等以及保持器的轻量化等原因,来设置该凹部241。
另外,作为本实施方式的第3变形例,如图26和图27所示,也可以在加强环261上,沿圆周方向大致等间隔地在多处设置孔263,该孔263用于使球轴承用冠形保持器260的合成树脂进入其中。通过形成为这种结构,在球轴承用冠形保持器260的合成树脂和加强环261的基于粘接剂的化学结合以外,还附加有基于合成树脂进入孔263中的机械结合,因此,能够进一步提高球轴承用冠形保持器260的合成树脂和加强环261的粘接接合的可靠性。
进而,作为本实施方式的第4变形例,如图28和图29所示,也可以组合本实施方式的第1变形例~第3变形例。即,将加强环261的内外周两侧部向轴向折弯而形成折弯部261a,并且,在加强环261上,沿圆周方向大致等间隔地在多处设置供设置于凹部241的形成用模具上的突起部穿过的孔262,并且,在加强环261上,沿圆周方向大致等间隔地在多处设置用于使球轴承用冠形保持器260的合成树脂进入其中的孔263。
(第4实施方式)
接着,参照图30~图39说明本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承的第4实施方式。另外,在图中对与第1实施方式同一或同等的部分附加同一标号,并省略或简化其说明。
图30是用于说明本发明的球轴承用冠形保持器和球轴承的第4实施方式的主要部分剖面图,图31是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的圆周方向的一部分的图。并且,图32是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的第1变形例的主要部分剖面图,图33是示出图32所示的加强环的圆周方向的一部分的图。另外,图34是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的第2变形例的主要部分剖面图,图35是示出图34所示的加强环的圆周方向的一部分的图。另外,图36是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的第3变形例的主要部分剖面图,图37是示出图36所示的加强环的圆周方向的一部分的图。另外,图38是示出埋设在图30所示的球轴承用冠形保持器中的加强环的第4变形例的主要部分剖面图,图39是示出图38所示的加强环的圆周方向的一部分的图。
本实施方式的球轴承用冠形保持器270如图30和图31所示,在圆周方向上相互相邻的各凹槽部223之间的主部221中,在该主部221的位于弹性片222的形成位置的相反侧的轴向端部分别设置凹部241。该凹部241以与凹槽部223的内周面之间的壁厚均等的方式形成为大致梯形形状。另外,在树脂成形时,基于为了抑制树脂壁厚不均等所引起的变形而使保持器各部位的壁厚接近均等、以及保持器的轻量化等原因,来设置凹部241。
并且,本实施方式的球轴承用冠形保持器270在主部221的位于弹性片222的形成位置的相反侧的轴向端部埋设有加强环271,该加强环271由刚性比球轴承用冠形保持器270的合成树脂的刚性高的环状金属板构成,球轴承用冠形保持器270的合成树脂和加强环271通过粘接剂结合。
并且,在加强环271上,沿圆周方向大致等间隔地在多处设置孔272,该孔272供设置在凹部241的形成用模具上的突起部穿过,在嵌入成形时,该孔272利用设置在模具上的突起部,发挥固定(定位)加强环271的功能。
在本实施方式的球轴承用冠形保持器270中,在球轴承用冠形保持器270的主部221中埋设有加强环271,这是为了提高球轴承用冠形保持器270和加强环271的粘接的可靠性。在实际使用方面,粘接剂劣化这种现象是本质上不可避免的现象,但是,通过控制热、水分、药品(润滑脂、润滑油等)、氧气等外在要因的影响程度,可以推迟粘接剂劣化的进行。即,通过在球轴承用冠形保持器270的主部221中埋设加强环271,从而成为劣化进行的要因的外在影响难以波及到形成在加强环271的表面上的粘接剂层,因此,能够更长期地维持良好的粘接状态。
因此,根据本实施方式的球轴承用冠形保持器270和球轴承210,在主部221的位于弹性片222的形成位置的相反侧的轴向端部埋设有加强环271,该加强环271由刚性比球轴承用冠形保持器270的合成树脂的刚性高的环状金属板构成,球轴承用冠形保持器270的合成树脂和加强环271通过粘接剂结合。因此,能够提高具有不同的线膨胀系数和弹性系数的球轴承用冠形保持器270的合成树脂和加强环271之间的结合强度以及球轴承用冠形保持器270的刚性,特别是能够提高主部221的弯曲刚性和扭转刚性。由此,即使使球轴承210在高温环境下高速运转时,也能够抑制由离心力和热引起的球轴承用冠形保持器270的变形、以及由干扰引起的球轴承用冠形保持器270的振动变形,因此,能够避免球轴承用冠形保持器270的弹性片222与外圈211的内周面干涉而使球轴承用冠形保持器270破损,能够良好地维持球轴承210的性能,进而能够良好地维持旋转机械装置的性能。
其他结构和作用效果与上述第1实施方式相同。
另外,作为本实施方式的第1变形例,如图32和图33所示,也可以将加强环271的内外周两侧部向轴向折弯而形成弯曲部271a,来进一步提高保持器270的刚性。
并且,作为本实施方式的第2变形例,如图34和图35所示,也可以代替长孔形状的凹部241而在主部221上设置圆形状的凹部241a,并且,代替长孔形状的孔272而在加强环271上设置圆形状的孔272a,该孔272a供设置在凹部241a的形成用模具上的突起部穿过。
并且,作为本实施方式的第3变形例,如图36和图37所示,也可以在加强环271上,沿圆周方向大致等间隔地在多处设置孔272,该孔272供设置在凹部241的形成用模具上的突起部穿过,并且,在加强环271上,沿圆周方向大致等间隔地在多处设置孔273,该孔273用于使球轴承用冠形保持器270的合成树脂进入其中。由此,能够进一步提高球轴承用冠形保持器270的合成树脂和加强环271的粘接接合的可靠性。
进而,作为本实施方式的第4变形例,如图38和图39所示,也可以组合本实施方式的第1变形例和第3变形例。即,将加强环271的内外周两侧部向轴向折弯而形成折弯部271a,并且,在加强环271上,沿圆周方向大致等间隔地在多处设置孔272,该孔272供设置在凹部241的形成用模具上的突起部穿过,并且,在加强环271上,沿圆周方向大致等间隔地在多处设置孔273,该孔273用于使球轴承用冠形保持器270的合成树脂进入其中。
(球轴承用冠形保持器的制造方法)
接着,说明上述第1~第4实施方式的球轴承用冠形保持器的制造方法。
本实施方式的球轴承用冠形保持器如下制造:以将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的加强环(金属板)作为芯,进行球轴承用冠形保持器的合成树脂的嵌入成形,然后,通过二次加热使粘接剂完全硬化,将加强环和球轴承用冠形保持器的主部一体地粘接接合。并且,加强环的材质没有特别限定,例如能够例示碳钢板(SPCC、SECC等)、不锈钢板、各种电镀钢板、表面处理钢板等。在粘接剂的防锈性不充分的情况下、在实施调质处理等时而暴露于易生锈的环境中的情况下、或者在各种情况下需要考虑锈的情况下,优选使用不锈钢板、电镀钢板、表面处理钢板。另外,在本实施方式的制造方法中,通过二次加热使粘接剂硬化,但是,也可以仅具有以将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的加强环作为芯、对球轴承用冠形保持器的合成树脂进行嵌入成形的工序,而不进行二次加热使粘接剂硬化。
另外,优选在加强环的粘接接合对象面上设置微小的凹凸,以提高与粘接剂的接合力。这是因为,在加强环的粘接接合对象面上设置凹凸时,粘接剂进入该凹凸中,通过锚固(anchor)效果使接合变得牢固。另外,在加强环的粘接接合对象面上设置凹凸的方法没有特别限定,例如能够例示机械处理方法(喷砂处理等)和化学处理方法(磷酸盐化学转化处理等)等。
在嵌入成形时,粘接剂通过熔融的高压合成树脂成为半硬化状态,直到解吸而不流失的程度,通过来自熔融树脂的热、或再加上成形后的二次加热,而成为完全硬化状态。作为可使用的粘接剂,考虑到耐热性、耐药品性、处理性,优选可利用溶剂稀释的进行接近两个阶段的硬化反应的酚醛树脂系粘接剂和环氧树脂系粘接剂等。另外,例如通过对涂敷在加强环上的粘接剂加热等进行某种程度的硬化反应,来达成所谓的半硬化状态。
粘接剂层的厚度优选为1~40μm,更优选为2~30μm。在粘接剂的厚度过薄的情况下,难以稳定地确保功能上充分的粘接力。另一方面,在粘接剂层的厚度过厚的情况下,难以同时确保在嵌入成形时不流出的程度的半硬化状态和功能上充分的粘接力。
另外,关于粘接剂层的厚度,通过调整所使用的粘接剂成分分散液的浓度、涂敷方法和涂敷次数,能够获得所期望的厚度。关于涂敷方法,只要能够至少涂敷在加强环的粘接接合对象面上,则没有特别限定,可以从浸渍、刷涂、喷涂等涂敷方法中适当选择。
为了确保球轴承用冠形保持器的合成树脂和加强环的粘接强度,优选在加强环的粘接对象面的整个表面涂敷粘接剂。但是,只要能够充分地维持粘接强度,考虑到粘接剂涂敷的作业性和成本等,也可以构成为仅在必要的部位局部地涂敷。另一方面,在加强环的整个表面涂敷粘接剂的情况下,在表面上形成的粘接剂层也能够获得抑制金属板的氧化和腐蚀的效果。
作为球轴承用冠形保持器的合成树脂,优选可以进行注射模塑成形且从使用环境来看具有耐热性的合成树脂,例如能够例示聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺610、聚酰胺612等脂肪族聚酰胺树脂、聚酰胺9T、聚酰胺6T、聚酰胺MXD6等芳香族聚酰胺树脂、具有环的非晶性聚酰胺树脂中的单独或混合多个而成的合成树脂(以上全部统称为聚酰胺树脂);以及聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂等,但是,考虑与粘接剂的反应性和成本,优选聚酰胺树脂。
并且,以提高球轴承用冠形保持器的强度为目的,优选在所使用的合成树脂中添加玻璃纤维、碳纤维、晶须等纤维状填充材料、或碳酸钙等球状填充材料。作为填充量,优选为10~60质量%,更优选为20~50质量%。填充材料的填充量过少的情况下,无法获得满意的加强效果。另一方面,填充材料的填充量过多的情况下,成形性差。
[实施例]
接着,列举实施例进一步说明本发明,但是,本发明不会由此受到任何限制。
使用实施例1、2、3、4和比较例1、2的球轴承用冠形保持器,进行轴承旋转试验。
首先,说明球轴承用冠形保持器的制作。
在实施例1~4中结合球轴承用冠形保持器和加强环的粘接剂使用如下的粘接剂:进一步利用丁酮适当稀释以线型酚醛树脂为主要成分的固态成分为30质量%的酚醛树脂系粘接剂(东洋化学研究所制メタロツク(注册商标)N-15),以获得所期望的厚度的粘接剂层。进而,通过浸渍而在由圆环状的金属板构成的加强环(SECC,厚度为0.5mm)的整个表面上涂敷粘接剂,然后,为了使溶剂蒸发而在室温下干燥30~60分钟。另外,在干燥完成后的状态下,利用电磁膜厚计测定的粘接剂层的厚度为6~10μm左右。
然后,将加强环在120℃的恒温槽内放置30分钟,直到所涂敷的粘接剂成为在嵌入成形时不流出的程度的半硬化状态。接着,将粘接剂为半硬化状态的加强环放置在模具中,将其作为芯来对合成树脂进行嵌入成形。然后,为了使取出的成形体的粘接剂完全硬化,在150℃的恒温槽内放置1小时,得到球轴承用冠形保持器。
另一方面,在比较例1、2中,不使用粘接剂,将由圆环状的金属板构成的加强环(SECC,厚度为0.5mm)原样放置在模具中,将其作为芯来对合成树脂进行嵌入成形,由此得到球轴承用冠形保持器。
实施例1的球轴承用冠形保持器与图20和图21的结构相同,实施例2和比较例1的球轴承用冠形保持器与图28和图29的结构相同。并且,实施例3的球轴承用冠形保持器与图30和图31的结构相同,实施例4和比较例2的球轴承用冠形保持器与图38和图39的结构相同。另外,实施例1~4和比较例1、2都是外径×内径×宽为90mm×50mm×20mm的深沟球轴承用冠形保持器。并且,实施例1~4和比较例1、2都使用混合有25质量%的玻璃纤维的聚酰胺46,作为球轴承用冠形保持器的合成树脂。
对于轴承旋转试验,对组装了实施例1~4和比较例1、2的球轴承用冠形保持器的深沟球轴承赋予载荷(径向载荷:980N,轴向载荷:980N),同时利用润滑脂润滑来进行。试验为在恒定的旋转速度下旋转20小时的连续旋转试验,从结束旋转试验后的深沟球轴承中取下冠形保持器,确认冠形保持器的弹性片的前端部外周和外圈内周面有没有接触。在确认不到接触的情况下,准备新的试验用深沟球轴承,增加旋转速度,进行同样的旋转试验。逐渐增加旋转速度反复进行该旋转试验,直到能够确认到冠形保持器的弹性片的前端部外周和外圈内周面接触。
表1和表2示出试验结果。另外,在表1中,在实施例1、2和比较例1中,设比较例1的旋转速度为1,利用比(最大旋转速度比)来相对地表现不产生冠形保持器的弹性片的前端部外周和轴承外圈内周面的接触的最大旋转速度。并且,在表2中,在实施例3、4和比较例2中,设比较例2的旋转速度为1,利用比(最大旋转速度比)来相对地表现不产生冠形保持器的弹性片的前端部外周和轴承外圈内周面接触的最大旋转速度。
[表1]
实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | |
通过轴承旋转试验得到的不产生保持器和外圈的接触的最大旋转速度比(设比较例1为1.0) | 2.0 | 2.6 | 1.0 |
[表2]
实施例3 | 实施例4 | 比较例2 | |
通过轴承旋转试验得到的不产生保持器和外圈的接触的最大旋转速度比(设比较例2为1.0) | 2.2 | 2.7 | 1.0 |
由表1和表2可知,对于组装了通过粘接剂来结合加强环和球轴承用冠形保持器的实施例1~4的冠形保持器的深沟球轴承,与组装了没有利用粘接剂来结合加强环和球轴承用冠形保持器的比较例1、2的冠形保持器的深沟球轴承相比,即使以高的旋转速度运转,也能够不产生冠形保持器的弹性片的前端部外周和外圈内周面的接触地进行旋转。
根据以上的评价结果可知,根据本发明的球轴承用冠形保持器及其制造方法,由于通过粘接剂来牢固地结合保持器主部和由环状金属板构成的加强环,所以,即使在严峻的环境下使用球轴承,也能够防止由伴随运转而施加的离心力引起的冠形保持器的变形,能够使组装了该冠形保持器的球轴承高速旋转。
[第三方面的实施方式]
本发明的第三方面涉及将构成球轴承的多个滚珠保持为滚动自如的冠形保持器及其制造方法。
为了支承各种旋转部分,例如广泛使用图48所示的球轴承301。图示的球轴承301构成为,将在内周面具有外圈滚道302的外圈303和在外周面具有内圈滚道304的内圈305同心地配置,通过保持器307将多个滚动体即滚珠306、306滚动自如地设置在这些外圈滚道302和内圈滚道304之间。并且,在外圈304的两端部内周面上分别卡定圆圈状的遮护板320、320的外周缘,通过两个遮护板320、320,来防止存在于滚珠306、306的设置部分的润滑脂向外部泄漏,或者在外部漂浮的灰尘进入该设置部分。
并且,保持器307被称为冠形保持器,通过对合成树脂、或者含有玻璃纤维或碳纤维等加强纤维的合成树脂进行注射模塑成形而一体地形成。作为合成树脂,一般使用聚酰胺66,但是,在使用温度超过160℃的用途中,一般使用耐热性优异的聚酰胺46。并且,有时也使用聚苯硫醚树脂和聚醚醚酮树脂。
图49示出整体立体图,该冠形保持器307具有:圆环状的主部309;和凹槽308、308,其在该主部309的轴向(图中的上下方向)一面(图中的上面),沿着圆周方向将滚珠滚动自如地保持在多处。各凹槽308、308包括:一对弹性片310、310的一侧面,其相互隔开间隔地配置在主部309的轴向一面;和圆球状的凹面部311、311,其是主部309的轴向一面,设置在一对弹性片310、310的中间部分。凹面部311、311的内表面以及与该凹面部311、311连续的各弹性片310、310的圆周方向侧面形成为其曲率半径比滚珠306的滚道面的半径稍大的具有单一的曲率中心的部分球面状的凹面,能够将滚珠306滚动自如地保持在各凹槽308、308中。并且,有时各面也形成为圆筒面。
在组装球轴承301的情况下,将构成各凹槽308、308的一对弹性片310、310的前端缘彼此的间隔弹性地扩张,同时将各滚珠306、306压入这一对弹性片310、310之间。冠形保持器307通过这样在各凹槽308、308内抱入滚珠306、306,从而将各滚珠306、306滚动自如地保持在内圈滚道304和外圈滚道302之间。
在使用具有这种冠形保持器307的球轴承301时,伴随滚珠306、306的滚动,外圈303和内圈305可相对旋转。此时,滚珠306、306在自转的同时在内圈305的周围公转。并且,冠形保持器307以与滚珠306、306的公转速度相同的速度在内圈305的周围旋转。
但是,近年来,组装了球轴承301的各种旋转机械装置的性能提高,外圈303和内圈305的相对旋转速度、进而冠形保持器307的旋转速度提高。其结果,施加给冠形保持器307的离心力增大,构成冠形保持器307的弹性片310、310的弹性变形无法忽略。即,由于这些各弹性片310、310分别以悬臂式支承在圆环状的主部309的轴向一面上,所以,若冠形保持器307的旋转速度提高,离心力增大,则会引起各弹性片310、310的前端向直径方向外侧变位的弹性变形。该弹性变形时,不仅各弹性片310、310,主部309也以扭转的方式弹性变形。
进而,这种弹性变形的结果为,各弹性片310、310的前端部外周与外圈303的一部分内周面干涉(互相摩擦),外圈303和内圈305的相对旋转所需要的扭矩增大,进而,由伴随运转而产生的热引起的温度上升和异常噪音显著,极端的情况下还成为烧结等故障的原因。特别地,在旋转机械装置为在汽车的发动机室等高温条件下使用的装置(例如交流发电机等辅助机)的情况下,各弹性片310、310容易弹性变形,上述不良情况变得显著。
为了消除这种不良情况,如图50所示,开发出了在主部309的形成有凹槽308的面的相反侧的面(底面)上接合由圆环状的金属板构成的加强环312的冠形保持器307a。在该冠形保持器307a中,通过加强环312来提高主部309的扭转刚性,抑制离心力引起的弹性片310、310的前端部向径向外方变位的情况(参照日本国专利公开公报平成8年第145061号以及日本国专利公开公报2000年第161365号)。另外,在加强环312上,在与一对弹性片310、310的中间点相当的部位形成有圆孔313、313,将该加强环312作为芯来对合成树脂进行嵌入成形,由此在主部309的底面牢固地接合加强环312。
并且,为了进一步提高主部309和加强环312的接合的可靠性,本申请人先前提出了通过粘接剂使主部309和加强环312化学接合的冠形保持器(日本国专利申请:2006年第143098号说明书)。
但是,在接合了上述这种加强环312的冠形保持器307a中,由于加强环312为金属制,主部309为合成树脂制,所以,两者的热膨胀率之差大,在反复暴露于低温和高温的期间,由于伸缩量的差异,主部309和加强环312的接合状态逐渐恶化。由于成本、加工性、容易采购等原因,加强环312一般使用SPCC、SECC等碳钢,但是,碳钢的线膨胀系数为1.1~1.2×10-5K-1,在金属材料中较小,在高速旋转化的发展中有可能更加促进与主部309的接合状态的恶化。
本发明是鉴于上述状况而完成的,其目的在于,在接合了主部309和加强环312的结构的冠形保持器307a中,即使在反复暴露于低温和高温的环境下,也能够良好地维持主部309和加强环312的接合状态。
为了达成上述目的,本发明提供如下所示的冠形保持器及其制造方法。
(1)一种冠形保持器,其具有:合成树脂制的圆环状的主部;以及多个凹槽,其一体地形成在所述主部的轴向一面,将滚珠一个一个滚动自如地保持在沿圆周方向相互隔开间隔配置的一对弹性片之间,并且,在所述主部的轴向另一面上通过粘接剂来接合金属板,其特征在于,所述金属板由具有超过碳钢的线膨胀系数的金属材料构成。
(2)根据(1)所述的冠形保持器,其特征在于,所述粘接剂为从酚醛树脂系粘接剂和环氧树脂系粘接剂中选择的至少一种。
(3)一种冠形保持器的制造方法,是上述(1)或(2)所述的冠形保持器的制造方法,其特征在于,该冠形保持器的制造方法具有以下工序:向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的金属板的周围注入合成树脂来进行嵌入成形的工序。
(4)一种冠形保持器的制造方法,是上述(1)或(2)所述的冠形保持器的制造方法,其特征在于,该冠形保持器的制造方法具有以下工序:向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的金属板的周围注入合成树脂来进行嵌入成形的工序;以及通过二次加热使粘接剂硬化的工序。
本发明的冠形保持器利用线膨胀系数比碳钢的线膨胀系数大的金属材料来形成加强环,因此,与形成主部的合成树脂的热膨胀率的差比使用由碳钢构成的加强环的情况小,即使在反复暴露于低温和高温的环境下使用,也能够良好地维持主部和加强环的接合状态。
下面,参照附图详细说明本发明的第三方面。
本发明的冠形保持器通过粘接剂来接合由合成树脂构成的主部和加强环。
形成主部的合成树脂没有限制,从生产率来看优选可进行注射模塑成形的合成树脂,更优选具有耐热性的合成树脂。具体而言,可以使用聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺610、聚酰胺612等聚酰胺树脂、聚酰胺9T、聚酰胺6T、聚酰胺MXD6等芳香族聚酰胺树脂、具有环的非晶性聚酰胺树脂、或混合了这些树脂中的多个而成的树脂(以下,有时将它们统称为“聚酰胺树脂”)、以及聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂等。其中,考虑与粘接剂的反应性和成本,优选聚酰胺树脂。
并且,以提高强度为目的,也可以在合成树脂中混合玻璃纤维、碳纤维、晶须等纤维状填充材料、或碳酸钙等粒状填充材料。填充材料的混合量优选为整体的10~60质量%,更优选为20~50质量%。填充材料的混合量不足10质量%时,加强效果不充分,超过60质量%时,成形性差,特别地,无法获得适于注射模塑成形的流动性。
加强环由线膨胀系数超过碳钢的线膨胀系数的金属材料构成。碳钢的线膨胀系数为1.1~1.2×10-5K-1,只要是线膨胀系数超过该线膨胀系数的金属材料,则没有特别限制,但是优选使用例如奥氏体系不锈钢的SUS304(线膨胀系数:1.7×10-5K-1)、铝合金(线膨胀系数:2.3×10-5K-1)、镁合金(线膨胀系数:2.6×10-5K-1)。特别地,铝合金和镁合金具有碳钢的2倍以上的线膨胀系数,是优选的。
本发明的冠形保持器如下制造:将使粘接剂在半硬化状态下烧结在与主部的接合面上而成的加强环作为芯,对合成树脂进行嵌入成形,通过来自熔融的合成树脂的热或二次加热使粘接剂完全硬化。因此,需要在嵌入成形时,通过熔融的高压合成树脂使粘接剂成为不从加强环流失的程度的半硬化状态,要形成为这种半硬化状态,只要在加强环上涂敷了粘接剂之后,在比硬化温度低的温度下加热预定时间即可。或者,也可以在硬化温度下短时间加热。并且,考虑到涂敷性,优选可利用溶剂稀释的粘接剂。
本发明中优选的粘接剂如上所述,可利用溶剂稀释,进而,是在常温下不硬化而维持适度的半硬化状态、通过来自成形时熔融的合成树脂的热或二次加热而完全硬化的两阶段硬化型粘接剂,具体而言,能够列举酚醛树脂系粘接剂和环氧树脂系粘接剂。并且,酚醛树脂系粘接剂和环氧树脂系粘接剂也具有耐热性和耐药品性优异的优点。
并且,关于粘接剂的涂敷量,优选在成为半硬化状态前的干燥状态下的厚度为1~40μm,更优选为2~30μm。粘接剂的涂敷量不足1μm时,难以稳定地确保功能上充分的粘接力,超过40μm而变厚时,难以同时确保在嵌入成形时不流失的程度的半硬化状态和功能上充分的粘接力。
粘接剂的涂敷方法没有限制,根据粘接剂溶液或粘接剂分散液的浓度和粘性等,可以适当选择浸渍、刷涂、喷涂等,调整涂敷次数等进行涂敷,以成为上述涂敷量。并且,优选在加强环的接合面的整个表面涂敷粘接剂。由于加强环为金属制,所以,通过在粘接面整个表面涂敷粘接剂而由粘接剂层覆盖,也可以获得抑制氧化和腐蚀的效果。但是,只要能够确保和维持充分的粘接强度,考虑到粘接剂涂敷的作业性和成本,也可以仅在必要的部位局部地涂敷粘接剂。另一方面,优选对加强环的接合面实施凹凸加工或粗面化加工,粘接剂进入凹部或沟中,通过锚固效果使接合变得更加牢固。作为凹凸加工或粗面化加工,可以例示喷砂处理等机械方法、磷酸盐化学转化处理等化学处理。
另外,在本发明中,只要加强环由具有超过碳钢的线膨胀系数的金属材料构成,并通过粘接剂与主部接合,则主部和加强环各自的形状和结构没有限制。例如,可以是构成为图50所示那样的、接合了具有圆孔313的加强环312和具有由一对弹性片310、310形成的凹槽308的主部309的冠形保持器307。
除此之外,也可以形成为图46和图47所示的冠形保持器。另外,在图46和图47中,(a)是示出冠形保持器的整体立体图,(b)是示出按照图48组装到球轴承中的状态的主要部分剖面图,(c)是示出加强环的一部分的俯视图。
在图46所示的冠形保持器360中,如图46(a)所示,在圆环状的主部321的轴向一面,沿着圆周方向在多处形成有一对弹性片322、322,如图46(b)所示,通过一对弹性片322、322来形成凹槽,将滚珠313保持为滚动自如。另外,弹性片322、322和凹槽的各部分的形状和尺寸可以按照图49所示的冠形保持器307,这里省略说明。
加强环361是圆环状的平板,在图50所示的冠形保持器307的加强环312的形成有圆孔313的位置、即位于相邻的凹槽的中间的位置形成有长孔362。该长孔362用于在主部321的相邻的凹槽之间的内部形成被称为“减轻重量凹部”的空地(图46(b)中的标号341)。在树脂的注射模塑成形中,在所得到的成形品中存在壁厚大的部分时,可知在该部分因注射模塑成形后的温度降低而引起的收缩大,产生被称为“缩孔”的凹陷,而引发其周围的变形,在冠形保持器中存在这种变形时,凹槽内表面和滚动体表面的接触状态不良。因此,通过形成减轻重量凹部341,壁厚变薄,能够防止产生“缩孔”。
为了制作这种在主部321中具有减轻重量凹部341的冠形保持器360,将加强环361作为芯来对合成树脂进行嵌入成形,此时,在加强环361的长孔362中贯穿与减轻重量凹部341的形状对应的型芯突起。将型芯突起与模具一体形成,并使其贯穿在加强环361的长孔341中,由此来限制加强环361的位置,精度良好地成形主部321和加强环361。另外,虽然省略了图示,但是,减轻重量凹部341的形状优选为,随着从长孔侧朝向弹性片侧,其圆周方向长度逐渐减小的大致山型的形状。
在图47所示的冠形保持器370中,如图47(a)所示,主部321与图46所示的冠形保持器360同样,构成为将滚珠313滚动自如地保持在由一对弹性片322形成的凹槽中(参照图47(b))。
另一方面,如图47(c)所示,加强环371具有折弯部371a,该折弯部371a是将圆环状的平板部的内外周两周缘朝向保持器的主部侧(图中的上方)弯曲而成的,进而,在平面部中,形成有与图46所示的加强环361相同的长孔372,在相邻的长孔372的中间地点、即与凹槽的最深部的正下方对应的位置形成有圆孔373。另外,根据主部321的壁厚来适当设定平板部的宽度和折弯部371a的弯曲角度,以使其不从主部321突出。
冠形保持器370与图46所示的冠形保持器360同样,使用具备型芯突起的模具,将加强环371作为芯对合成树脂进行嵌入成形来制作,但是,所得到的加强环371在包埋于主部321的底部的状态下与其接合。并且,在主部321上同样地形成有减轻重量凹部341,圆孔373位于凹槽的最深部的正下方,在主部321的轴向上位于壁厚最薄的部分。因此,合成树脂通过圆孔373容易且充分地流入该壁厚最薄的部分,所以,能够防止产生缺损。并且,通过流入圆孔373的合成树脂,能够提高与加强环371的接合强度。
对于具有这种加强环371的冠形保持器370,通过加强环371的折弯部371a,与图46所示的平板的加强环361相比,能够进一步提高刚性。因此,若以相同刚性进行比较,能够减小加强环371的板厚,能够实现冠形保持器370的小型/轻量化。并且,由于包埋有加强环371,所以能够进一步与密封件接近配置,作为轴承整体也能够实现小型/轻量化。进而,由于加强环371被包埋,所以不会从主部321分离。
由于上述本发明的冠形保持器利用线膨胀系数比碳钢的线膨胀系数大的金属材料来形成加强环,所以,与形成主部的合成树脂的热膨胀率的差比使用碳钢制的加强环的情况小,即使在反复暴露于低温和高温的环境下使用,也能够良好地维持主部和加强环的接合状态。
[实施例]
下面,列举实施例和比较例进一步说明本发明。
(实施例11~13、比较例11)
实施例和比较例都制作了外径90mm、内径50mm、宽20mm的深沟球轴承用的、图46所示的通过粘接剂接合了具有长孔的加强环和合成树脂制的主部的冠形保持器。
在实施例11中,将厚度为0.5mm的SUS304(线膨胀系数:1.7×10-5K-1)加工成预定形状来制作加强环。而且,在利用丁酮稀释了以线型酚醛树脂为主要成分的固态成分为30质量%的粘接剂(东洋化学研究所制“メタロツクN-15”)后的粘接剂液中浸渍加强环,室温下干燥60分钟,使丁酮蒸发,形成了厚度为9~10μm的粘接剂层。另外,利用电磁膜厚计测定粘接剂层的厚度。
接着,将形成了粘接剂层的加强环在120℃的恒温槽内放置30分钟,使粘接剂层成为半硬化状态。然后,将加强环作为芯,对含有25质量%的玻璃纤维的聚酰胺46进行嵌入成形,然后从模具中取出,在150℃的恒温槽内放置60分钟,使粘接剂完全硬化。
并且,在实施例12中使用铝合金(线膨胀系数:2.3×10-5K-1)作为加强环用材料,在实施例13中使用镁合金(线膨胀系数:2.6×10-5K-1)作为加强环用材料,在比较例1中使用SECC(线膨胀系数:1.1×10-5K-1)作为加强环用材料,分别与实施例11同样地制作冠形保持器。
对于所制作的各冠形保持器,进行粘接耐久性的评价。即,在ETAC(エタツク)制的热冲击试验机“WINTECH NT510”中安装冠形保持器,反复赋予将在-50℃下保持15分钟之后在150℃下保持15分钟作为一个循环的热负载,每隔一定循环取出冠形保持器,来测定加强环和主部的接合强度。然后,求出接合强度从初始接合强度减半时的循环数。在表3中利用基于比较例11的相对值来表示结果。
[表3]
实施例11 | 实施例12 | 实施例13 | 比较例11 | |
接合强度从初始接合强度减半时的循环数(与比较例11的相对值) | 2.0 | 4.1 | 4.3 | 1.0 |
如表3所示可知,本发明的各实施例的冠形保持器与具有由碳钢构成的加强环的比较例11的冠形保持器相比,粘接耐久性格外优异。
[第四方面的实施方式]
本发明的第四方面涉及构成汽车用轴承或机床等各种旋转机械装置的旋转支承部的滚动轴承。
在构成汽车用轴承或机床等各种旋转机械装置的旋转支承部的滚动轴承中,高速旋转化的要求很高。至今,在高速旋转用途中多用角接触球轴承。由于角接触球轴承具有接触角,所以,能够同时支承径向载荷和一定方向的倾斜载荷,通过适当选择组合,也能够支承两个方向的载荷。但是,其组装性差,而且在温度发生变化的环境下预负荷变化,有时也产生烧结。
并且,也使用深沟球轴承作为滚动轴承,然而,虽然其组装性良好,但是在高速旋转下温度上升大,在使用转速方面存在某种程度的限制。图57是示出深沟球轴承的一例的剖面图,图示的深沟球轴承401构成为,将在内周面具有外圈滚道402的外圈403和在外周面具有内圈滚道404的内圈405同心地配置,通过保持器407将多个滚动体即滚珠406、406滚动自如地设置在这些外圈滚道402和内圈滚道404之间,进而,为了润滑而填充润滑脂(未图示),并用密封件420密封。
另外,外圈滚道402和内圈滚道404都为深沟型。并且,保持器407被称为冠形保持器,是对合成树脂、或者含有玻璃纤维或碳纤维等加强纤维的合成树脂进行注射模塑成形而得到的,如图58所示,在圆环状的主部409的圆周方向多处具有将滚珠406、406保持为滚动自如的凹槽408、408。各凹槽408、408具有:在主部409的轴向(图的上下方向)的上侧相互隔开间隔地突出配置的一对弹性片410、410的一侧面;和在主部409的轴向上侧设置在一对弹性片10、10的之间的球面状的凹面部411、411。
该凹面部411、411的内表面的曲率半径比滚珠406的滚动面的曲率半径稍大,由此成为能够将各滚珠406、406保持为滚动自如的形状。但是,由于保持器407为合成树脂制或含有加强纤维的合成树脂制,所以,当轴承高速旋转时,施加大的离心力,弹性片410的前端向直径方向外侧变形,根据情况主部409也向直径方向外侧变形,因此,与外圈沟肩部接触,扭矩增大和温度上升显著提高,有时会引起烧结。
针对这种不良情况,本申请人先前提出了如下技术:使保持器407的弹性片410的外周侧面成为越朝向前端越朝向直径方向内侧的倾斜面,或者在保持器407中添设金属制的加强材料,来抑制离心力引起的变形(参照日本国专利公开公报2000年第161365号)。但是,针对进一步的高速旋转化,有可能产生发热或磨损。
并且,在深沟球轴承407中,有时也使用金属制的波型冲压保持器。但是,在高速旋转下,波型冲压保持器通过离心力来约束滚珠406,存在由于与滚珠406接触而发热,或产生磨损粉末而促进润滑脂的劣化等问题。
本发明是鉴于这种情况而完成的,其目的在于,提供能够充分应对更加高速的旋转下的使用,进而组装性也优异的滚动轴承。
为了达成上述目的,本发明提供一种滚动轴承,其经由保持器将多个滚动体滚动自如地保持在内圈和外圈之间,其特征在于,所述滚动体为陶瓷制,并且,所述保持器为合成树脂制冠形保持器,其是将金属板制的整体为圆环状的加强环包埋在内部或者粘接在底部而形成的。
在本发明的滚动轴承中,由于滚动体为磨损少、发热量也少的陶瓷制,并且,合成树脂制冠形保持器也利用金属制的加强环来加强,以提高刚性并抑制变形,所以,即使在高速旋转下,也能够抑制与滚动体接触而引起的发热,并减少磨损。并且,组装性也良好。
下面,参照附图详细说明本发明的第四方面。
本发明的滚动轴承只要是滚动体为陶瓷制且具有利用加强环来加强的合成树脂制冠形保持器,则没有限制,例如可以在图57所示的结构的球轴承401中,使滚珠406、406为陶瓷制,使保持器407为利用金属制的加强环来加强的结构的合成树脂制。
形成滚动体的陶瓷的种类没有特别限制,但是,氮化硅系、碳化硅系、氧化铝系、氮化铝系、碳化硼系、硼化钛系、氮化硼系、碳化钛系、氮化钛系、部分稳定化的氧化锆系、或者复合它们的两种以上的复合系的各陶瓷是优选的。
为了制作陶瓷制滚动体,进行气氛加压烧结法或常压烧结法。首先,将陶瓷粉末和烧结助剂粉碎成例如平均粒径为1.0μm以下并进行混合,向其加入适当的溶剂进行搅拌,造粒成平均粒径为100~150μm。这里,根据陶瓷粉末的种类来选择烧结助剂,例如,关于氮化硅系陶瓷,作为烧结助剂,可以以烧结体整体的20质量%为上限来添加Al2O3、MgO、CeO等金属氧化物、或Y2O3、Yb2O3、La2O3等稀土类氧化物。接着,在模具中填充所得到的造粒粉末,进行冲压而成为成形体,在脱脂后实施烧结处理。在气氛加压烧结法中,在不足10气压的氮气气氛中,烧结在1450~1700℃下进行0.5~5小时左右,在常压烧结法中,在大气压以下的氮气气氛中,烧结在1450~1700℃下进行0.5~5小时左右。然后,对所得到的烧结体实施滚磨等,调整形状并进行镜面加工。
并且,形成合成树脂制冠形保持器的树脂材料也没有限制,例如可以使用聚酰胺46、聚酰胺66、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)等。进而,使这些树脂材料中含有10~40质量%左右的玻璃纤维或碳纤维等加强纤维而成的含有加强纤维的树脂组合物也是优选的。
在本发明中,合成树脂制冠形保持器将圆环状的金属制加强环粘接在其底面或包埋在内部来进行加强,以防止主部409因高速旋转时的离心力而变形。作为加强环的材质,碳钢(SPCC)、不锈钢、铁、铝合金等是优选的。而且,通过将该加强环作为芯,对上述树脂材料或含有加强纤维的树脂组合物进行嵌入成形,或者使用适当的粘接剂在主部的底面粘接加强环,由此,得到加强环被一体化的合成树脂制冠形保持器。下面例示出利用这种加强环加强的合成树脂制冠形保持器的具体例。
在图51所示的合成树脂制冠形保持器407a中,加强环412由圆环状的金属板构成,沿着其圆周方向以与凹槽408、408相同的间距形成有多个圆孔413。而且,通过将该加强环412作为芯来对上述合成树脂进行嵌入成形,从而在主部409的底面上一体接合加强环412。此时,圆孔413以位于邻接的凹槽408、408的中间的方式被定位并配置在模具内。另外,圆孔413、413的与基部409的底面接触的一侧(图中的上面开口)为小径,其相反侧(图中的下面开口)为大径,由此,能够防止加强环412的脱落和变位。
或者,也可以单独制作合成树脂制冠形保持器407a和加强环412,使用适当的粘接剂在合成树脂制冠形保持器407a的底面粘接加强环412。另外,在合成树脂制冠形保持器407a的底面形成与加强环412的圆孔413形状相同的凸部。
并且,也可以形成为图52~图56所示的合成树脂制冠形保持器407b。在图示的合成树脂制冠形保持器407b中,加强环412a具有:圆环状的平板部414;以及使平板部414的内外周两周缘朝向保持器的主部侧(图中的上方)弯曲的内径侧折弯部415和外径侧折弯部416。另外,平板部414的宽度以及内径侧折弯部415和外径侧折弯部416的弯曲角度可以根据主部409的壁厚而适当设定,以使它们不从主部409突出。进而,在平板部414的圆周方向多处,以分别与凹槽408、408相同的间距在圆周方向交替地形成有沿圆周方向延伸的长孔417、417和圆孔418、418。
并且,在主部409的邻接的凹槽408、408的中间部分419、419的内部,形成有从加强环412a的各长孔417连续的减轻重量凹部421、421。该减轻重量凹部421、421形成如下形状:其圆周方向的长度随着从长孔侧朝向弹性片侧而逐渐减小,与凹槽408、408的凹面部411相面对的面为倾斜面的大致山型的形状。
要制作这种合成树脂制冠形保持器407b,同样地,将加强环412a作为芯,对上述合成树脂进行嵌入成形。由此,加强环412a包埋在主部409的底部。此时,以长孔417、417位于主部409的凹槽408、408的中间部分419的方式对加强环412a进行定位并将其配置在模具内。并且,在加强环412a的长孔417、417中贯穿与减轻重量凹部421、421的形状对应的型芯突起。
在树脂的注射模塑成形中,在所得到的成形品中存在壁厚大的部分时,可知在该部分因注射模塑成形后的温度降低而引起的收缩大,产生被称为“缩孔”的凹陷,而引发其周围的变形,在合成树脂制冠形保持器的情况下,凹槽内表面和滚动体表面的摩擦状态由于变形而不良。与此相对,通过形成减轻重量凹部421、421,从而壁厚变薄,能够防止产生“缩孔”。
并且,圆孔418、418在凹槽408、408的最深部正下方,位于在主部409的轴向上壁厚最薄的部分422。因此,上述合成树脂通过圆孔418、418容易且充分地流入该壁厚最薄的部分422,能够防止产生缺损。
对于具有这种加强环412a的合成树脂制冠形保持器407b,通过加强环412a的两个折弯部415、416,与图51所示的平板的加强环412a相比,能够进一步提高刚性。因此,若以相同的刚性进行比较,则能够减小加强环412a的板厚,能够实现刚性树脂制冠形保持器407b的小型/轻量化。并且,由于包埋有加强环412a,所以能够进一步与密封件420接近配置,作为滚动轴承整体也能够实现小型/轻量化。进而,由于加强环412a被包埋,所以不会从主部409分离。
并且,在本发明的滚动轴承中,为了润滑,例如可以在内圈、外圈以及滚动体所形成的轴承空间中填充润滑剂。润滑剂没有限制,可以使用任何公知的润滑油和润滑脂。
[实施例]
下面,列举实施例和比较例进一步说明本发明。
(实施例21、比较例21、22)
准备内径50mm、外径90mm、宽20mm的带有非接触橡胶密封件的深沟球轴承,如表4所示,改变滚动体和保持器制作了试验轴承。另外,在实施例21的试验轴承中使用的带有加强环的合成树脂制冠形保持器如图52所示,在平板部形成有长孔和圆孔,包埋有具有折弯部的加强环,进而在主部形成有减轻重量凹部。并且,在任何的试验轴承中,都封入轴承空间容积的20%的量的润滑脂,该润滑脂将40℃时的运动粘度为20mm2/s的酯油作为基础油,将尿素化合物作为增稠剂。
然后,使各试验轴承在下述条件下连续旋转两个小时,测定此时的温度上升值。并且,测定由于伴随旋转的磨损而混入封入润滑脂中的铁粉量(铁磨损粉量)。将结果一并记入表4。
·内圈旋转速度:18000min-1(dmn值为126万)
·气氛温度:室温
·轴向载荷:980N
[表4]
实施例21 | 比较例21 | 比较例22 | |
保持器的种类 | 合成树脂制冠形保持器 | 合成树脂制冠形保持器 | 波型冲压保持器 |
保持器的材质 | 聚酰胺46 | 聚酰胺46 | SPCC |
加强环的有无 | 有 | 无 | 无 |
加强环的材质 | SPCC | - | - |
内外圈的材质 | SUJ2 | SUJ2 | SUJ2 |
滚动体的材质 | Si3N4 | SUJ2 | SUJ2 |
温度上升值(℃) | 50 | 90 | 60 |
铁磨损粉量(质量%) | 0.01 | 0.02 | 0.18 |
如表4所示,在根据本发明,滚动体为陶瓷制、并使用了具有加强环且形成有减轻重量部的合成树脂制冠形保持器的实施例21中,即使dmn值为超过120万的126万,也能够将温度上升抑制得较小,磨损也少。与此相对,如比较例21那样,使用没有加强环的合成树脂制冠形保持器和金属制滚动体时,发热由于保持器的刚性不足所引起的变形而增大,磨损量也变多。并且,如比较例22那样,使用金属制波型冲压保持器和金属制滚动体时,发热由于保持器约束滚动体而增大一些,磨损量最多。
[第五方面的实施方式]
本发明的第五方面涉及构成汽车用辅助机或机床等各种旋转机械装置的旋转支承部的径向球轴承以及构成该径向球轴承的合成树脂制冠形保持器的改进。
特别地,本发明是以如下内容为目的而发明的:即使在高温环境下高速运转时,通过抑制保持器的变形,来防止该保持器的一部分与外圈的内周面互相摩擦,能够在稳定的状态下进行组装了上述径向球轴承的旋转机械装置的运转。
作为上述各种旋转机械装置的轴承部等、用于支承各种旋转部分的径向球轴承,例如广泛使用图64所示的球轴承501。该球轴承501构成为,将在内周面具有外圈滚道502的外圈503和在外周面具有内圈滚道504的内圈505同心地配置,将多个滚珠506、506滚动自如地设置在这些外圈滚道502和内圈滚道504之间。在图示的例子的情况下,上述外圈滚道502和内圈滚道504都为深沟型。并且,上述多个滚珠506、506滚动自如地保持在设置于保持器507的凹槽508内。
该保持器507被称为冠形保持器,通过对合成树脂进行注射模塑成形而如图65所示那样将整体一体地制造。作为该合成树脂,一般在含有玻璃纤维等加强材料的状态下使用聚酰胺66,但是,在使用温度超过160℃这样的情况下,在含有玻璃纤维等加强材料的状态下使用耐热性优异的聚酰胺46。有时也使用聚苯硫醚。在使用任何材料的情况下,在上述冠形的保持器507的情况下,在圆环状的主部509的圆周方向多处设置将滚珠506、506(参照图64)保持为滚动自如的凹槽508、508。
在这种冠形的保持器507的情况下,上述各凹槽508、508包括:一对弹性片510、510的一侧面,其相互隔开间隔地配置在上述主部509的轴向一面;和球面状的凹面部511、511,其是上述主部509的轴向(图65的上下方向)一面(图65的上面),设置在该一对弹性片510、510的中间部分。该凹面部511、511的内表面以及与该凹面部511、511连续的上述各弹性片510、510的圆周方向侧面形成为,曲率半径比上述滚珠506的滚动面的曲率半径稍大从而能够将上述各滚珠506、506保持为滚动自如的形状的、具有单一的曲率中心的局部球面状的凹面。
在组装球轴承501的情况下,使构成各凹槽508、508的各一对弹性片510、510的前端缘彼此的间隔弹性地扩张,同时将上述各滚珠506、506压入这一对弹性片510、510之间。上述保持器507通过这样在上述各凹槽508、508内抱入滚珠506、506,从而将这些各滚珠506、506滚动自如地保持在所述内圈滚道504和外圈滚道502(参照图64)之间。
在使用具有这种保持器507的球轴承501时,伴随上述多个滚珠506、506的滚动,上述外圈503和内圈505相对旋转自如。此时,上述多个滚珠506、506在自转的同时在上述内圈505的周围公转。并且,上述保持器507以与上述滚珠506、506的公转速度相同的速度在上述内圈505的周围旋转。
近年来,组装了球轴承501的各种旋转机械装置的性能提高,外圈503和内圈505的相对旋转速度提高,进而保持器507的旋转速度提高。其结果是,施加给该保持器507的离心力增大,有可能构成该保持器507的弹性片510、510的弹性变形量无法忽略。即,这些各弹性片510、510分别以悬臂式支承在圆环状的主部509的轴向一面。换言之,上述各弹性片510、510的前端部不与其他部分结合,而成为可以变位的自由端。
其结果,若上述保持器507的旋转速度提高,上述离心力增大,则上述各弹性片510、510朝着前端(图64的左端)向直径方向外侧变位的方向进行弹性变形。在该弹性变形时,不仅上述各弹性片510、510,上述主部509也以扭转的方式进行弹性变形。进而,这种弹性变形的结果为,上述各弹性片510、510的前端部外周与上述外圈503的一部分内周面干涉(互相摩擦),上述外圈503和内圈505的相对旋转所需要的扭矩增大,除此之外,由伴随运转而产生的热引起的温度上升和异常噪音显著,极端的情况下有可能成为烧结等故障的原因。特别地,在上述旋转机械装置为在汽车的发动机室等高温条件下使用的装置(例如交流发电机等的辅助机)的情况下,上述各弹性片510、510容易弹性变形,上述不良情况显著。
作为消除这种不良情况的技术,公知有日本国专利公开公报平成8年第145061号以及日本国专利公开公报2000年第161365号所记载的技术。在这两个公报所记载的现有技术中,如图66所示,在构成合成树脂制冠形保持器507a的主部509上,结合并固定金属板制的圆环状的加强环512。在该加强环512的一部分上形成有通孔513、513,利用对上述保持器507a进行注射模塑成形时进入上述各通孔513、513内而固化的合成树脂,上述主部509和上述加强环512不分离地结合。上述主部509的扭转刚性由于上述加强环512的存在而提高,因此,能够抑制各弹性片510、510的前端部由于离心力而向直径方向外方变位。
通过采用上述两个公报所记载的这种结构,能够抑制在高速运转时上述弹性片510、510向径向外侧变位,能够在某种程度上防止这些各弹性片510、510的前端缘与外圈503的一部分内周面互相摩擦的情况。另一方面,由于近年来汽车用辅助机或机床等各种旋转机械的性能提高和小型化,径向球轴承的使用条件日益严峻。具体而言,设置空间的减小、使用时的旋转速度的增大以及使用时的温度的上升显著。其中,设置空间的减小关系到伴随保持器的薄壁化的刚性的降低,旋转速度的增大关系到伴随离心力的增大容易变形的程度,温度上升关系到伴随合成树脂的软化容易变形的程度。
因此,在上述图66所示那样的、仅在主部509上结合平坦的加强环512的结构中,可能未必充分地提高该主部509的扭转刚性。因此,在上述那种严峻的使用条件下运转的情况下,由于伴随高速旋转的大的离心力和伴随温度上升的合成树脂的软化,有可能使上述各弹性片510、510的前端缘向径向外方变位,该前端缘与外圈503(参照图64)的一部分内周面互相摩擦。
本发明是鉴于这种情况而发明的,以实现与上述两个公报所记载的结构相比,能够提高保持器的扭转刚性,且难以产生由伴随运转而施加的离心力和振动引起的变形的合成树脂制冠形保持器、以及组装了该保持器的径向球轴承。
本发明的第五方面的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器通过对合成树脂进行注射模塑成形来制造,其具有圆环状的主部、多个弹性片以及多个凹槽。
而且,上述各弹性片以在圆周方向相互隔开间隔且向轴向突出的状态形成在上述主部的轴向一侧面。
另外,上述各凹槽是由在圆周方向上相邻的各一对弹性片的相互对置的面和在上述主部的轴向一面被这两个弹性片夹持的部分所围成的部分,将各自的内表面形成为局部球面状的凹面。
以上的结构与以往一般公知的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器相同。
特别地,在本发明的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器中,在注射模塑成形时,将加强环包埋在上述主部的内侧。
另外,上述加强环为碳钢板、不锈钢板等具有充分的刚性的金属板制,且整体制造为圆环状(圆圈状),将径向中央部作为在与轴向正交的方向上存在的平板部。另外,将靠近内径的部分作为向上述轴向一侧面侧折弯的内径侧折弯部。进而,将靠近外径的部分作为向上述轴向一侧面侧折弯的外径侧折弯部。
另外,上述加强环也可以构成为,为碳钢板、不锈钢板等具有充分的刚性的金属板制,且整体制造为圆环状(圆圈状),关于上述主部的轴向,在与上述各凹槽对准的部分分别形成有通孔。
另外,优选在上述加强环的一部分且在关于主部的轴向而与各凹槽对准的部分分别形成有通孔。
另外,优选在上述加强环的一部分、且在关于主部的轴向而与包含各弹性片的基部在内的圆周方向上相邻的凹槽彼此的中间部分对准的部分,分别形成有圆周方向较长的透孔,通过该透孔,在上述中间部分的内侧形成有减轻重量凹部。
进而,本发明的第五方面的径向球轴承具有:在内周面具有外圈滚道的外圈;在外周面具有内圈滚道的内圈;滚动自如地设置在这些外圈滚道和内圈滚道之间的多个滚珠;以及保持这些各滚珠的保持器。
特别地,在本发明的径向球轴承中,该保持器是上述那种径向球轴承用合成树脂制冠形保持器。
根据这种本发明的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器,与上述两个公报所记载的结构相比,能够提高保持器的扭转刚性。而且,能够实现难以产生由伴随运转而施加的离心力和振动引起的变形的合成树脂制冠形保持器,能够实现组装了该保持器的径向球轴承的小型化和高速运转。
即,在本发明的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器中,包埋在合成树脂制的主部内的加强环在平板部的径向两侧形成有内径侧、外径侧两个折弯部。具有这样两个折弯部(截面形状弯曲)的加强环的断面系数比上述图66所示的现有结构的单纯的平板状的加强环的断面系数大,扭转刚性大。因此,即使存在伴随温度上升而软化的各弹性片的前端部向径向外方变位的倾向,伴随于此主部存在向扭转方向变形的倾向时,上述加强环也能够充分地抑制该主部的变形。
上述加强环的内径侧、外径侧两个折弯部的折弯方向与各凹槽的内表面的弯曲方向一致。因此,即使为了确保上述加强环的刚性,而确保构成该加强环的金属板的厚度尺寸,该加强环的一部分也不会露出于上述各凹槽的内表面的一部分,或者露出于主部的轴向另一侧面(这些各凹槽的相反侧的面)的一部分。换言之,能够完全地将上述加强环包埋在上述主部的内部。
从在抑制该主部的轴向的厚度尺寸的增大来防止径向球轴承用合成树脂制冠形保持器的大型化的同时,实现上述加强环的刚性提高的方面来看,这是有利的。相反地说,如果所需要的刚性相同,则通过降低构成该加强环的金属板的厚度尺寸,能够实现包埋了该加强环的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器的小型/轻量化。总之,由于上述加强环的整体包埋在合成树脂制的上述主部的内部,所以,即使长期处于严峻的使用条件下,上述加强环也不会从该主部分离,能够长期稳定地获得上述作用和效果。
另外,如果在上述加强环的一部分且在关于主部的轴向而与各凹槽对准的部分分别形成有通孔,则虽然存在该加强环,也能够在上述主部中关于轴向的厚度尺寸最小的部分均匀地遍布合成树脂。进而,能够有效地防止在该部分产生缺损等不良情况。
另外,形成上述通孔的作用和效果不限于与本发明组合进行实施的情况,在独立于本发明(平板状的加强环)进行实施的情况下,也能够获得该作用和效果。
进而,如果在上述加强环的一部分、且在关于主部的轴向而与包含各弹性片的基部在内的圆周方向上相邻的凹槽彼此的中间部分对准的部分,分别形成有圆周方向较长的透孔,通过该透孔,在上述中间部分的内侧形成有减轻重量凹部,则能够有效地防止在该中间部分产生被称为缩孔的不良情况。即,如在合成树脂的注射模塑成形领域中公知的那样,在注射模塑成形合成树脂而得到的产品中,存在壁厚大的部分时,基于注射模塑成形后的温度降低的收缩在该部分显著,产生被称为缩孔的凹陷。
产生这种凹陷的缩孔不仅是该部分的形状变形的原因,而且是邻接部分的形状翘曲的原因,在径向球轴承用合成树脂制冠形保持器中产生的情况下,缩孔是上述各凹槽的内表面和滚珠的滚动面的摩擦状态不良的原因。与此相对,如果形成上述这种减轻重量凹部,则能够将上述中间部分的壁厚抑制得较小,防止产生上述这种缩孔,良好地保证上述各凹槽的内表面和滚珠的滚动面的摩擦状态。
下面,参照附图详细说明本发明的第五方面。
图59~63示出本发明的实施方式的一例。另外,本发明的特征在于下述结构:即使高速进行构成球轴承501的外圈503和内圈505(参照图64)的相对旋转时,也能够防止构成保持器507b的多个弹性片510、510的外周侧面和上述外圈503的内周面的一部分干涉的情况。其他部分的结构和作用与上述图64~66所示的现有结构的情况相同,因此,省略或简化关于同等部分的说明,下面,以本发明的特征部分为中心进行说明。
在本例的情况下,在构成保持器507b的主部509内,沿整周包埋支承刚性比合成树脂的刚性高的金属板制的加强材料、即碳钢板(例如SPCC)、不锈钢板等金属制的加强环512a。该加强环512a整体形成为圆圈状,截面形状为山形。即,将该加强环512a的径向中央部作为在与轴向正交的方向上存在的平板部514。
另外,将靠近内径的部分作为向上述主部509的轴向一侧面侧、即向在包埋于该主部509内的状态下各凹槽508、508存在的一侧折弯而成的内径侧折弯部515。进而,将靠近外径的部分作为向上述轴向一侧面侧折弯的外径侧折弯部516。另外,在上述平板部514的圆周方向多处,以分别与凹槽508、508相同的间距在圆周方向交替地形成有圆周方向较长的透孔517、517和圆形的通孔518、518。
上述这种加强环512a在对上述保持器507b进行注射模塑成形时,包埋支承(嵌入)在上述主部509内。因此,在该注射模塑成形时,预先将上述加强环512a放置在注射模塑成形用的模具的模腔内的预定位置。该预定位置在轴向上为应该形成上述主部509的位置,在圆周方向上为,上述各透孔517、517与包含上述各弹性片510、510的基部在内的圆周方向上相邻的凹槽508、508彼此的中间部分519、519对准、且上述各通孔518、518与在和上述各凹槽508、508对准的部分中的上述主部509的轴向厚度尺寸最小的部分对准的位置。进而,在注射模塑成形时,在上述各透孔517、517中预先贯穿从任何模具向上述模腔内的突出的型芯突起。
如上所述,在上述模腔内放置了上述加强环512a的状态下,如果向该模腔内送入熔融的合成树脂,则在注射模塑成形上述保持器507b的同时,上述加强环512a被包埋在构成该保持器507b的上述主部509内。另外,在上述各中间部分519、519中与上述各透孔517、517对准的部分,(基于上述型芯突起)形成有减轻重量凹部521、521。这样得到的保持器507b在上述合成树脂冷却固化后,打开模具取出,然后,如上述图64所示组装到径向球轴承中。
包埋在构成上述本例的保持器507b的合成树脂制的主部509内的上述加强环512a的断面系数随着断面形状的弯曲而增大,扭转刚性大。因此,即使存在伴随温度上升而软化的上述各弹性片510、510的前端部由于伴随高速运转施加的离心力而向径向外方变位的倾向,伴随于此上述主部509存在向扭转方向变形的倾向时,上述加强环512a也能够充分地抑制该主部509的变形。因此,能够防止上述各弹性片510、510的前端缘与所述外圈503的一部分内周面互相摩擦的情况。
其结果,能够防止该外圈503和所述内圈505的相对旋转所需要的扭矩增大,或者,由伴随运转而产生的热引起的温度上升和异常噪音变显著的情况。同时,即使在接近配置上述主部509和密封圈520(参照图64)时,也能够防止该主部509的轴向另一侧面与该密封圈520的内侧面相互摩擦的情况。因此,易于通过接近配置上述主部509和密封圈520来实现小型/轻量化。
另外,上述加强环512a的内径侧、外径侧两个折弯部515、516的折弯方向与所述各凹槽508、508的内表面的弯曲方向一致。因此,如果适当限制上述两个折弯部515、516相对于所述平板部514的折弯角度,则即使为了确保上述加强环512a的刚性而确保(加厚)构成该加强环512a的金属板的厚度尺寸,该加强环512a的一部分也不会露出于上述各凹槽508、508的内表面的一部分,或者露出于上述主部509的轴向另一侧面(这些各凹槽508、508的相反侧的面)的一部分。换言之,实质上能够完全地将上述加强环512a包埋在上述主部509的内部(由于贯穿有所述型芯突起,所以除去一部分露出的所述各透孔517、517的周缘部)。
从在抑制上述主部509的轴向的厚度尺寸的增大来防止所述保持器507b的大型化的同时,实现上述加强环512a的刚性提高的方面来看,这是有利的。相反地说,如果所需要的刚性相同,则通过降低构成该加强环512a的金属板的厚度尺寸,能够实现包埋了该加强环512a的上述保持器507b的小型/轻量化。总之,由于上述加强环512a实质上整体包埋在合成树脂制的上述主部509的内部,所以,即使长期处于严峻的使用条件下,上述加强环512a也不会从该主部509分离,能够长期稳定地获得上述作用和效果。
另外,在本例的情况下,由于在上述加强环512a的一部分且在关于上述主部509的轴向而与上述各凹槽508、508对准的部分形成有上述各通孔518、518,所以,虽然存在上述加强环512a,也能够在上述主部509中轴向的厚度尺寸最小的部分522上均匀地遍布合成树脂。进而,能够有效地防止在该部分产生缺损等不良情况。即,由于原来在厚度尺寸小的位置设置上述加强环512a,所以,难以在该状态下使合成树脂遍布上述部分522。
与此相对,在本例的情况下,通过形成上述各通孔518、518,在上述部分522,合成树脂在上述加强环512a的两面彼此之间流通。因此,流到该加强环512a的两侧的至少一方的合成树脂通过上述各通孔518、518也流入其他侧,能够在上述部分522上均匀地遍布合成树脂。
进而,在本例的情况下,由于通过在上述加强环512a的一部分且在与上述各中间部分519、519对准的部分形成的透孔517、517,在这些各中间部分519、519的内侧形成减轻重量凹部521、521,所以,能够有效地防止在这些各中间部分519、519产生被称为缩孔的不良情况。即,由于形成上述各减轻重量凹部521、521,而将上述各中间部分519、519的壁厚抑制得较小,所以,防止产生上述这种缩孔,抑制基于缩孔的形状的翘曲,良好地保持上述各凹槽508、508的内表面和滚珠的滚动面的摩擦状态。
[第六方面的实施方式]
本发明的第六方面涉及能够通过抑制保持器的变形,来抑制轴承的旋转扭矩变动、扭矩的增大以及发热,并减轻保持器的磨损的合成树脂制保持器和滚动轴承。
如图69所示,一般的滚动轴承由内圈602、外圈604、介于内圈602和外圈604之间的滚动体605、保持多个滚动体605的保持器607以及在轴承内密封润滑剂的遮护板606构成。另外,标号601是内圈滚道,标号603是外圈滚道。
作为保持器607,多使用图70所示的冠形保持器607,该冠形保持器607包括圆环状的基部608和在该基部608的圆周方向等间隔地配置的多个凹槽609等。另外,如后所述,标号610是构成凹槽609的弹性片。
作为保持器607的材料,为了轻量化而多使用合成树脂,作为其具体例子,如日本国专利公开公报2002年第122148号公开的那样,可以列举尼龙46、尼龙66、尼龙9T、聚苯硫醚等。
并且,为了提高上述合成树脂在高温下的刚性,以10~40质量%混合使用玻璃纤维、碳纤维、二氧化硅粒子、钛酸钾晶须等强化纤维或强化粒子的情况也很多。
使用了合成树脂制冠形保持器的滚动轴承有时组装到例如交流发电机的旋转支承部分中,在高温且高速(130℃以上,DmN≥60万)下使用。在这种使用条件下,对保持器607施加以朝向直径方向外侧的离心力为首的复杂的力。特别地,在利用仅由玻璃纤维或碳纤维加强了尼龙46或尼龙66的材料来制造的现有的合成树脂制冠形保持器的情况下,保持器607由于以离心力为首的外部应力而变形,有时轴承的旋转扭矩变动,或者,产生发热,与外圈604或密封件606互相摩擦而磨损。
为了解决上述课题,例如在日本国公开实用新型公报平成6年第1848号中,公开了图71所记载的合成树脂制冠形保持器607。该保持器607具有连接环611,由此,构成凹槽609的各弹性片610的前端部彼此连接自如。
该保持器607即使在高速下使用时,也能够抑制弹性片610的前端部由于离心力而向直径方向外方变位,能够防止弹性片610的前端部外周面和外圈滚道面603互相摩擦。
并且,在日本国公开实用新型公报平成6年第8821号中,公开了图72和图73所记载的合成树脂制冠形保持器607。该保持器607通过在相邻的凹槽609的中间部分形成凹部612来实现轻量化,并且,通过金属制的加强板613来防止上述凹槽609的变形。
在上述图71所示的结构的情况下,能够防止上述各弹性片610的前端部向直径方向外方变形,但是,由于保持器607的结构复杂,所以制造成本高,组装作业也麻烦。
并且,在图72和图73所示的结构的情况下,加强板613的形状复杂,同样关系到成本增加。并且,由于使用金属板作为加强板613,所以关系到保持器的重量增加。进而,由于上述加强板613仅通过形成于该加强板613上的弹性爪的弹力而卡定在基部608上,所以,加强板613容易从基部608脱落,该加强板613的加强作用小。
本发明是鉴于上述这种情况而完成的,其目的在于,提供能够抑制凹槽的变形并防止保持器的磨损,制造容易且能够实现轻量化的合成树脂制保持器和滚动轴承。
为了达成上述目的,本发明的第六方面的合成树脂制保持器具有:合成树脂制的圆环状的基部;和设置在该基部的轴向一面的多组凹槽,各凹槽将滚动体一个一个滚动自如地保持在一对弹性片之间,该一对弹性片与所述基部一体形成,并在圆周方向上相互隔开间隔地配置,其特征在于,在所述基部和弹性片的注射模塑成形时,将由弹性系数比所述合成树脂的弹性系数大的合成树脂构成并成型为圆环状的加强部件嵌入在所述基部上,由此沿所述基部的整周不分离地设置加强部件。
优选所述加强部件在所述基部的轴向另一面上成形为平板状,沿所述基部的整周不分离地添设。并且,优选强化纤维和强化粒子的含有量为基部和弹性片<加强部件。
进而,本发明的第六方面的滚动轴承组装有上述这种合成树脂制保持器。
根据本发明,能够抑制保持器的变形,抑制轴承扭矩的旋转扭矩变动、扭矩的增大以及发热,并减轻保持器的磨损,制造容易且能够实现轻量化。
下面,参照附图说明本发明的第六方面的实施方式的合成树脂制保持器和滚动轴承。
(第1实施方式)
图67是本发明的第1实施方式的合成树脂制冠形保持器的局部立体图。
保持器620具有:合成树脂制的圆环状的基部608;和设置在该基部608的轴向一面(图67的上面)的多组凹槽609。
这些各凹槽609将滚动体605一个一个滚动自如地保持在一对弹性片610之间,该一对弹性片610与所述基部608一体形成,并在圆周方向上相互隔开间隔地配置。
另外,在本实施方式中,在所述基部608和弹性片610的注射模塑成形时,在所述基部608的轴向另一面(图67的下面)上嵌入由弹性系数比所述合成树脂的弹性系数大的合成树脂构成并成型为圆环状的平板的加强部件621,由此沿所述基部608的整周不分离地添设加强部件621。
另外,作为上述两种合成树脂,优选的是,作为构成保持器620的基部608和弹性片610的合成树脂,使用含有20质量%以上的玻璃纤维或碳纤维的尼龙46或尼龙66。
并且,作为构成高刚性树脂制的平板(加强部件621)的合成树脂,使用含有20质量%以上的玻璃纤维或碳纤维的聚苯硫醚(PPS)或实施了适当的热处理的聚酰胺酰亚胺(PAI)。
任何含有量的上限与所述日本国专利公开公报2002年第122148号相同,优选为40质量%左右。
合成树脂的材料的强度和刚性设定为基部608和弹性片610<加强部件621。
强化纤维和强化粒子的含有量优选设定为基部608和弹性片610<加强部件621。即,通过使加强部件621(平板)的玻璃纤维或碳纤维等强化纤维以及二氧化硅粒子等强化粒子的含有量比基部608和弹性片610的多,能够增大加强部件621的强度和刚性。
在本实施方式的合成树脂制冠形保持器的情况下,通过在基部608的轴向另一面上添设由弹性系数比构成基部608的合成树脂的弹性系数大的合成树脂构成并成型为圆环状的平板的加强部件621,由此,基部608的刚性提高。其结果,即使在受到外力的情况下,该基部608也难以变形。
例如,在构成各凹槽609的弹性片610的前端部由于离心力而向直径方向外方变形的情况下,上述基部608向扭转方向变形。但是,上述高刚性树脂制的平板(加强部件621)成为针对基部608的变形的阻力,其结果,能够防止变形。因此,上述弹性片610的前端部难以向直径方向外方变形,该前端部和外圈604(参照图69)的外圈滚道603(参照图69)难以互相摩擦。
并且,通过上述高刚性树脂制的平板(加强部件621),上述基部608的刚性提高,因此,与以往相比能够减小该基部608的轴向的厚度尺寸,能够增大该基部608的轴向另一面和组装到轴承中的遮护板606(参照图69)的距离。其结果,即使上述凹槽609的内表面和滚动体605的滚动面之间的间隙稍微增大,上述轴向另一面和上述遮护板606(参照图69)的内侧面也不会互相摩擦。
由于使用弹性系数大的合成树脂来实现这种效果,所以,能够使合成树脂制冠形保持器620轻量且高刚性,合成树脂制冠形保持器620的各部分难以与对方面互相摩擦,因此,即使在高温且高速下使用,也难以产生由各部分互相摩擦引起的烧结。
并且,由于能够增大上述基部608的轴向另一面和上述遮护板606(参照图69)的内侧面的距离,所以,能够减小这两面之间存在的润滑脂的搅拌阻力。其结果,不仅实现轴承的旋转扭矩的减少,而且抑制润滑脂的温度上升,抑制该润滑脂的软化,能够维持润滑脂的润滑性能。
由于本实施方式的合成树脂制冠形保持器620如上所述构成并发挥作用,所以,即使轴承在高温下高速旋转的情况下,保持器620的一部分也不会与对方面互相摩擦,能够长期维持稳定的轴承性能。换言之,即使在严峻的条件下,也难以产生烧结等故障,能够实现组装了合成树脂制冠形保持器620的轴承的耐久性、可靠性的提高,进而实现组装了该轴承的各种机械装置的耐久性、可靠性的提高。
(第2实施方式)
图68是本发明的第2实施方式的合成树脂制冠形保持器的局部立体图。
在本实施方式中,在上述第1实施方式的结构中,在所述基部608和弹性片610的注射模塑成形时,将由弹性系数比构成基部608的合成树脂的弹性系数大的合成树脂构成并成型为圆环状的平板的加强部件621嵌入在所述基部8的轴向另一面(图68的下面)侧,由此沿所述基部608的整周内包加强部件621。
其他结构、作用和效果与上述第1实施方式相同。
另外,本发明不限于上述实施方式,可进行各种变形。
[第七方面的实施方式]
本发明的第七方面涉及组装到球轴承中的树脂制的保持器。并且,本发明的第七方面涉及组装了树脂制的保持器的球轴承。
作为以往广泛使用的一般的球轴承用树脂制保持器,例如有日本国专利公开公报平成8年第145061号的图5、6所示的保持器。而且,组装了这种球轴承用树脂制保持器的球轴承多在高速、高温等过于严酷的条件下使用。但是,由于这种球轴承用树脂制保持器由刚性不充分的树脂构成,所以,在高速、高温条件下(例如dmN值为80万以上,温度为80℃以上)使用时,存在可能由于热和离心力而产生变形(例如向径向外方的变形)的问题。并且,由于在高温条件下产生热蠕变,所以,存在所述变形更大的问题。
为了解决这种问题,提出了具有金属制的加强部件的树脂制保持器(例如所述公报以及日本国专利公开公报平成9年第79265号)。通过金属制的加强部件,保持器的刚性提高,所以,即使在高速、高温条件下使用,也难以产生所述变形。另外,现有技术也参照日本国专利公开公报2002年第173667号。
但是,球轴承的使用条件进一步朝向高速、高温方向发展,存在使用环境进一步严峻的倾向。由此,期望刚性更高、更难以产生变形的保持器。
因此,本发明的课题在于,解决上述这种现有技术所具有的问题,提供即使在高速、高温条件下使用,也难以产生变形的树脂制保持器。并且,本发明的课题还在于,提供在高速、高温条件下也能够适于使用的球轴承。
为了解决所述课题,本发明的第七方面由如下结构构成。即,本发明的球轴承用保持器呈环状连接多个树脂制的凹槽部件,该凹槽部件具有由圆形的空地构成且将滚动体保持为滚动自如的凹槽,该球轴承用保持器通过将由具有比所述树脂高的弹性变形能力的金属或树脂构成的加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,其特征在于,所述凹槽部件的轴向一端面侧的凹槽底部和轴向另一端面侧的凹槽顶部分别在周方向上分开,所述凹槽底部的分开部分利用所述加强部件连接,通过该加强部件的弹性变形,所述凹槽顶部的分开部分可开闭。
并且,本发明的球轴承用保持器呈环状连接多个树脂制的凹槽部件,该凹槽部件具有由圆形的空地构成且将滚动体保持为滚动自如的凹槽,该球轴承用保持器通过将由具有比所述树脂高的弹性变形能力的金属或树脂构成的加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,该球轴承用保持器也可以构成为,多个所述凹槽部件分别利用所述加强部件的一部分连接,并且,所述凹槽部件的轴向一端面侧的凹槽底部和轴向另一端面侧的凹槽顶部分别在周方向上分开,所述凹槽底部的分开部分利用所述加强部件的其他部分连接,通过所述加强部件中连接所述凹槽部件彼此的部分、和连接所述凹槽底部的分开部分的部分的弹性变形,从而所述凹槽顶部的分开部分可开闭。
在这种球轴承用保持器中,也可以具有连接闭合状态的所述凹槽顶部的分开部分的连接单元。并且,所述连接单元的至少一部分也可以由所述加强部件构成。
进而,本发明的球轴承用保持器呈环状连接多个树脂制的凹槽部件,该凹槽部件具有由圆形的空地构成且将滚动体保持为滚动自如的凹槽,该球轴承用保持器也可以构成为,所述凹槽部件的轴向一端面侧的凹槽底部可弹性变形,并且,轴向另一端面侧的凹槽顶部在周方向分开,所述凹槽顶部的分开部分可通过所述凹槽底部的弹性变形而开闭。在该球轴承用保持器中,也可以具有连接闭合状态的所述凹槽顶部的分开部分的连接单元。
进而,本发明的球轴承具有:内圈;外圈;滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚珠;以及在所述内圈和所述外圈之间保持所述滚珠的保持器,其特征在于,所述保持器是上述这种的球轴承用保持器。
由于本发明的球轴承用保持器的刚性高,所以,即使在高速、高温条件下使用,也难以产生变形。并且,由于本发明的球轴承具有刚性高的保持器,所以,在高速、高温条件下也能够适于使用。
参照附图说明本发明的第七方面的球轴承用保持器和球轴承的实施方式。图74是示出本实施方式的球轴承的结构的纵剖面图,图75是该球轴承中所使用的保持器的立体图。并且,图76是分解示出构成图75的保持器的凹槽部件和加强部件的分解立体图。
图74的球轴承具有:内圈701;外圈702;滚动自如地配置在内圈701和外圈702之间的多个滚珠703;在内圈701和外圈702之间保持多个滚珠703的保持器704;以及遮护板705、705。
并且,在由内圈701、外圈702以及遮护板705、705围成的轴承空间中填充未图示的润滑剂(例如润滑脂组合物),通过遮护板705密封在球轴承内。进而,通过该润滑剂,来润滑内圈701以及外圈702的滚道面与滚珠703的接触面。另外,也可以不具有遮护板705、705。
接着,参照图75、76说明保持器704的结构。该保持器704包括:树脂制的凹槽部件710(参照图76的(a)),其具有将滚动体即滚珠703保持为滚动自如的凹槽710a;和环状的加强部件720,其由具有比构成凹槽部件710的所述树脂高的弹性变形能力的金属或树脂构成,该加强部件720如图所示,形成为凹凸形状在周方向交替地连续的波形(参照图76的(b))。而且,通过将加强部件720作为嵌入件的嵌入成形,一体地形成加强部件720和呈环状并列的多个凹槽部件710。
在凹槽部件710上,在保持器704的轴向一端面侧形成有凹槽底部711,在轴向另一端面侧形成有凹槽顶部712,但是,凹槽部件710在凹槽底部711和凹槽顶部712在周方向上分开。即,凹槽部件710由凹面对置配置的两个大致U字状部件构成,通过对置的两个凹面,来形成构成凹槽710a的圆形的空地。
加强部件720不是整体被树脂包围(即,不是整体配置在凹槽部件710的内部),其一部分完全露出。即,在呈环状并列的多个凹槽部件710的连接部分(凹槽部件710彼此之间)、以及凹槽部件710的凹槽底部711的分开部分(两个大致U字状部件之间),加强部件720完全露出。
而且,加强部件720在这两个露出部分可以弹性变形(弯曲),通过该弹性变形,凹槽部件710的凹槽顶部712的分开部分可开闭(图77示出凹槽顶部712的分开部分为打开状态的图)。在组装球轴承时,使加强部件720的所述露出部分弹性变形,使凹槽顶部712的分开部分为打开状态,将滚珠703插入凹槽710a内。然后,使加强部件720的所述露出部分回到原来的形状,使凹槽顶部712的分开部分为闭合状态,将保持器704组装到内圈701和外圈702之间,完成球轴承。
使用球轴承时,在保持器704上作用热和离心力,但是,通过加强部件720的弹性力,凹槽顶部712的分开部分能够维持在闭合状态。因此,保持器704的刚性提高,所以,即使在高速、高温条件下使用球轴承,保持器704也几乎不会由于旋转的离心力而变形。具有这种保持器704的球轴承,别说温度条件了,即使在dmN值为80万以上的高速条件下,也能够进行稳定的旋转。
另外,本实施方式示出本发明的一例,本发明不限于本实施方式。
例如,在本实施方式中,加强部件720在凹槽部件710彼此的连接部分以及凹槽底部711的分开部分这两处从树脂中露出,但是,也可以构成为仅从凹槽底部711的分开部分露出,仅在该部分可以弹性变形(弯曲)。
并且,若设置连接凹槽顶部712的分开部分的连接单元,在闭合状态时连接凹槽顶部712的分开部分而一体化,则能够进一步提高保持器704的刚性,因此,在dmn值为100万以上的高速条件下也能够使用球轴承。
连接单元没有特别限定,但是,例如图78所示的连接单元714是优选的。即,在凹槽顶部712的分开部分的对置部分设置可以卡合的凸部715和凹部716。在闭合状态时,在凹部716内嵌入凸部715,通过树脂的弹性,使凸部715和凹部716卡合,能够连接对置的两个部分而一体化。另外,卡合的凸部715和凹部716的形状只要能够利用树脂的弹性来连接,则不限于图78所示的形状。
并且,也可以在凹槽顶部712的分开部分架设连接部件,通过将连接部件的两端部固定在对置的两个部分上来连接。进而,也可以将加强部件720的一部分用作连接单元。例如,使加强部件720为图80的(b)所示的形状即可。即,在加强部件720上设置以架设在凹槽顶部712的分开部分上的方式延伸的凹槽顶部连接部722,利用该凹槽顶部连接部722来按压凹槽顶部712的分开部分,则更易于维持闭合状态(参照图79)。进而,如果将凹槽顶部连接部722的前端固定在凹槽顶部712的分开部分的对置部分上,则能够更加牢固地连接该分开部分。
进而,加强部件720的材质优选SPCC等冷轧碳钢或不锈钢,但是,只要耐热性和刚性充分,弹性变形能力比构成凹槽部件710的树脂的弹性变形能力优异,则不限于金属,也可以使用树脂或含有纤维状填充材料(例如玻璃纤维、碳纤维)的树脂组合物。若使用这种树脂或树脂组合物,则能够使保持器704进一步轻量化。
进而,构成凹槽部件710的树脂的种类没有特别限定,但是,优选聚酰胺树脂(例如聚酰胺46、聚酰胺66)、聚苯硫醚(polyphenylenesulphide)(例如L-PPS)、聚醚醚酮等可以注射模塑成形的高性能工程塑料。并且,通过在这种树脂中添加10~50质量%的纤维状填充材料(例如玻璃纤维、碳纤维),能够提高保持器704的刚性,并且提高尺寸精度。
进而,也可以采用不使用加强部件的结构。即,仅利用树脂构成保持器,凹槽部件为如下结构:保持器的轴向一端面侧的凹槽底部可弹性变形,并且,轴向另一端面侧的凹槽顶部在周方向上分开。如果凹槽底部由于其材质或形状而可以弹性变形,则凹槽顶部的分开部分可通过凹槽底部的弹性变形而开闭。
[第八方面的实施方式]
本发明的第八方面涉及组装到滚动轴承中的树脂制冠形保持器。并且,本发明的第八方面涉及组装了树脂制的冠形保持器的径向球轴承。
作为以往广泛使用的一般的树脂制冠形保持器,例如有日本国专利公开公报平成8年第145061号的图5、6所示的保持器。而且,组装了这种树脂制冠形保持器的滚动轴承多在高速、高温等严酷的条件下使用。另外,现有技术也参照日本国专利公开公报平成9年第151943号、平成9年第79265号以及2000年第323046号。
组装了上述这种现有的树脂制冠形保持器的滚动轴承在高速旋转条件下使用时,润滑脂、油等润滑剂容易由于离心力而从保持器的凹槽飞溅,所以,保持在滚动体的滚动面和滚道圈的滚道面上的润滑剂的量不充分,滚动轴承可能产生润滑不足。
因此,本发明的课题在于,解决上述这种现有技术所具有的问题,提供即使在高速旋转条件下使用,润滑剂也难以飞溅的树脂制冠形保持器。并且,本发明的课题还在于,提供即使在高速旋转条件下使用,也难以产生润滑不足的径向球轴承。
为了解决上述课题,本发明的第八方面由如下结构构成。即,本发明的树脂制冠形保持器具有:树脂制的环状主部;和设置在该环状主部的轴向一端面的多个凹槽,其特征在于,在所述凹槽的内表面设置有可收纳润滑剂的润滑剂积存部。在该树脂制冠形保持器中,优选在所述凹槽的底部附近设置所述润滑剂积存部。如果是这种结构,由于润滑剂保持在润滑剂积存部中,所以,即使在高速旋转条件下使用,润滑剂也难以飞溅。
并且,在该树脂制冠形保持器中,优选在所述环状主部的轴向另一端面安装沿着所述环状主部的环状的加强部件。进而,优选该树脂制冠形保持器通过将所述加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,所述环状主部和所述加强部件成为一体。如果是这种结构,由于通过加强部件来加强,所以,即使在高速旋转条件下使用,也难以产生基于离心力的向径向外方的变形。
进而,本发明的径向球轴承具有:内圈;外圈;滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚珠;以及在所述内圈和所述外圈之间保持所述滚珠的保持器,其特征在于,所述保持器为上述这种树脂制冠形保持器。如果是这种结构,即使在高速旋转条件下使用,也能够在树脂制冠形保持器的润滑剂积存部中保持润滑剂,润滑剂难以飞溅,所以,能够在滚珠的表面、内圈和外圈的滚道面上保持充分量的润滑剂,径向球轴承难以产生润滑不足。
在该径向球轴承中,优选所述树脂制冠形保持器为滚珠引导方式的保持器。
由于本发明的树脂制冠形保持器在润滑剂积存部中保持润滑剂,所以,即使在高速旋转条件下使用,润滑剂也难以飞溅。并且,本发明的径向球轴承即使在高速旋转条件下使用,也能够在树脂制冠形保持器的润滑剂积存部中保持润滑剂,润滑剂难以飞溅,所以,难以产生润滑不足。
参照附图说明本发明的第八方面的树脂制冠形保持器和径向球轴承的实施方式。图81是示出径向球轴承的结构的纵剖面图,图82是该径向球轴承中所使用的树脂制冠形保持器的局部立体图。
图81的径向球轴承具有:内圈801;外圈802;滚动自如地配置在内圈801和外圈802之间的多个滚珠803;在内圈801和外圈802之间保持多个滚珠803的树脂制冠形保持器804;以及遮护板805、805。
并且,在由内圈801、外圈802以及遮护板805、805围成的轴承空间中填充未图示的润滑脂组合物(润滑剂),通过遮护板805密封在径向球轴承内。进而,通过该润滑脂组合物,来润滑内圈801以及外圈802的滚道面与滚珠803的接触面。
接着,说明图82的树脂制冠形保持器804的结构。树脂制冠形保持器804具有:环状主部811;和设置在该环状主部811的轴向一端面的多个凹槽812,各凹槽812包括:设置在环状主部811的轴向一端面的凹部812a;和在凹部812a的边缘相互隔开间隔地对置配置的一对弹性片812b、812b。而且,这一对弹性片812b、812b的相互对置的面和凹部812a的内表面连续并形成一个球状凹面或圆筒面。
对于这种树脂制冠形保持器84,使弹性片812b、812b的间隔弹性地扩张,同时,在一对弹性片812b、812b之间压入滚珠803,由此,能够将滚珠803滚动自如地保持在各凹槽812内。
在该树脂制冠形保持器804的凹槽812内表面的底部附近形成有由凹部构成的润滑剂积存部814,可在此收纳润滑脂组合物。因此,即使在高速旋转条件下使用径向球轴承,由于润滑脂组合物被保持在润滑剂积存部814中而难以飞溅,所以,能够在滚珠803的表面、内圈801和外圈802的滚道面上保持充分量的润滑脂组合物,径向球轴承难以产生润滑不足。
润滑剂积存部814的形状没有特别限定,可以是图82那样的半球状,也可以是图83那样的沿周方向延伸的槽状。并且,如图84所示,也可以除去形成润滑剂积存部814即凹部的壁面中径向内侧的壁面的一部分或全部。如果是图84的这种结构,可以从径向内侧向润滑剂积存部814补充润滑脂组合物。
也可以在该树脂制冠形保持器804中安装用于提高刚性的加强部件。例如如图82所示,如果在环状主部811的轴向另一端面(设有凹槽812的端面的相反侧的端面)上安装沿着环状主部811的环状的加强部件816,则树脂制冠形保持器804的刚性提高,因此,即使在dmn值为80万以上的高速旋转条件下使用径向球轴承,树脂制冠形保持器804也几乎不会由于旋转的离心力而向径向外方变形。由此,能够获得稳定的高速旋转。
加强部件816的材质优选SPCC等金属。但是,只要耐热性和刚性充分,则不限于金属,也可以使用树脂或含有纤维状填充材料(例如玻璃纤维、碳纤维)的树脂组合物。使用这种树脂或树脂组合物时,能够使树脂制冠形保持器804进一步轻量化。
并且,在树脂制冠形保持器804上固定加强部件816的方法没有特别限定,但是,优选通过将加强部件816作为嵌入件的嵌入成形来制造树脂制冠形保持器804,一体地形成环状主部811和加强部件816。如果采用进行嵌入成形使环状主部811和加强部件816一体化,并且连接弹性片812b、812b的前端彼此的结构,则能够进一步抑制树脂制冠形保持器804向径向外方的变形,因此,在dmn值为100万以上的高速旋转条件下,也能够使用径向球轴承。
另外,本实施方式示出本发明的一例,本发明不限于本实施方式。例如,树脂制冠形保持器804的引导方式没有特别限定,可以是滚珠引导方式,也可以是滚道圈引导方式。但是,在滚道圈引导方式的情况下,树脂制冠形保持器804的内径面和外径面与滚道圈滑动,所以,有可能在树脂制冠形保持器804或滚道圈上产生磨损,或者轴承产生扭矩变动。特别地,在树脂制冠形保持器804具有金属制的加强部件816的情况下,这种倾向变大。由此,树脂制冠形保持器804的引导方式优选为滚珠引导方式。
并且,树脂制冠形保持器804的材质没有特别限定,但是,优选聚酰胺树脂(例如聚酰胺46、聚酰胺66)、聚苯硫醚(例如L-PPS)、聚醚醚酮等可以注射模塑成形的高性能工程塑料。并且,通过在这种树脂中添加10~50质量%的纤维状填充材料(例如玻璃纤维、碳纤维),能够提高保持器的刚性,并且提高尺寸精度。
产业上的可利用性
本发明的树脂制保持器即使在高速旋转下使用,也难以产生变形、发热和磨损。并且,本发明的滚动轴承即使在高速旋转下使用,也难以产生发热和磨损。
Claims (45)
1.一种径向球轴承用树脂制冠形保持器,该冠形保持器具有:树脂制的环状主部;设置在所述环状主部的轴向一端面的多个凹槽;以及同心地安装在所述环状主部的轴向另一端面上的沿着所述环状主部的环状的加强部件,其特征在于,该径向球轴承用树脂制冠形保持器满足下述四个条件:
条件1:所述加强部件在与轴向平行的平面中的截面形状为矩形;
条件2:所述加强部件埋入在所述环状主部的轴向另一端面形成的凹部中而与其成为一体;
条件3:所述径向球轴承用树脂制冠形保持器通过将所述加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,所述环状主部和所述加强部件在嵌入成形时被一体化,或者,通过粘接剂或压入而将所述加强部件一体地固定在通过注射模塑成形来制造的所述环状主部上;
条件4:设所述环状主部的外径面和所述加强部件的外径面之间的径向距离为F,所述环状主部的内径面和所述加强部件的内径面之间的径向距离为G,所述凹槽的底面和所述加强部件的凹槽侧的面之间的轴向距离为E,E、F和G大于0,所述加强部件的外径面、内径面和凹槽侧的面被所述环状主部覆盖,凹槽侧的相反侧的面露出。
2.一种径向球轴承用树脂制冠形保持器,该冠形保持器具有:树脂制的环状主部;设置在所述环状主部的轴向一端面的多个凹槽;以及同心地安装在所述环状主部的轴向另一端面上的沿着所述环状主部的环状的加强部件,其特征在于,该径向球轴承用树脂制冠形保持器满足下述四个条件:
条件5:所述加强部件在与轴向平行的平面中的截面形状为矩形;
条件6:所述加强部件安装在所述环状主部的轴向另一端面上而与其成为一体;外径面、内径面和凹槽侧的相反侧的面不被所述环状主部覆盖而露出;
条件7:所述径向球轴承用树脂制冠形保持器通过将所述加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,所述环状主部和所述加强部件在嵌入成形时被一体化,或者,通过粘接剂或压入而将所述加强部件一体地固定在通过注射模塑成形来制造的所述环状主部上;
条件8:设所述环状主部的外径面和所述加强部件的外径面之间的径向距离为F,所述环状主部的内径面和所述加强部件的内径面之间的径向距离为G,所述凹槽的底面和所述加强部件的凹槽侧的面之间的轴向距离为E,E、F和G为0以上。
3.根据权利要求1或2所述的径向球轴承用树脂制冠形保持器,其特征在于,
在所述加强部件的表面实施喷丸硬化或化学转化处理而形成凹凸,表面粗糙度Ra为0.3μm以上。
4.根据权利要求1或2所述的径向球轴承用树脂制冠形保持器,其特征在于,
在所述加强部件的表面实施喷丸硬化或化学转化处理而形成凹凸,表面粗糙度Ra为0.8μm以上。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的径向球轴承用树脂制冠形保持器,其特征在于,
所述加强部件的所述凹槽侧的面为凹面。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的径向球轴承用树脂制冠形保持器,其特征在于,
关于所述加强部件的轴向的位于凹槽侧的相反侧的部分,成为内径面和外径面之间的宽度从凹槽侧朝向凹槽侧的相反侧逐渐减小的锥状。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的径向球轴承用树脂制冠形保持器,其特征在于,
所述加强部件利用金属板通过冲压加工制造,将冲压方向下侧部分朝向所述凹槽进行配置。
8.一种角接触球轴承,该角接触球轴承具有:内圈;外圈;滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚动体;以及将所述滚动体保持在所述内圈和所述外圈之间的保持器,其特征在于,
所述保持器是权利要求1~7中的任一项所述的径向球轴承用树脂制冠形保持器。
9.一种双列球轴承,该双列球轴承具有:内圈;外圈;滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚动体;以及将所述滚动体保持在所述内圈和所述外圈之间的保持器,其特征在于,
所述保持器是权利要求1~7中的任一项所述的径向球轴承用树脂制冠形保持器。
10.一种球轴承用冠形保持器,该球轴承用冠形保持器具有:圆环状的主部;以及弹性片,其在所述主部的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,该球轴承用冠形保持器为合成树脂制,在所述弹性片之间形成有将滚动体保持为可以滚动的凹槽部,其特征在于,
在所述球轴承用冠形保持器中埋设有加强环,该加强环由刚性比所述球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的金属板构成,
所述加强环具有:与所述主部的轴向端面大致平行地埋设的环状圆板部;以及从所述环状圆板部的外周缘部或内周缘部向所述弹性片的突出方向延伸设置的圆筒部。
11.根据权利要求10所述的球轴承用冠形保持器,其特征在于,
在所述环状圆板部上,沿圆周方向至少在3处设置有向所述弹性片的突出方向的反方向延伸的突起部。
12.根据权利要求10或11所述的球轴承用冠形保持器,其特征在于,
通过粘接剂来结合所述球轴承用冠形保持器的合成树脂和所述加强环。
13.一种球轴承用冠形保持器,该球轴承用冠形保持器具有:圆环状的主部;以及弹性片,其在所述主部的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,该球轴承用冠形保持器为合成树脂制,在所述弹性片之间形成有将滚动体保持为可以滚动的凹槽部,其特征在于,
在所述球轴承用冠形保持器中,在所述主部的轴向端面上通过粘接剂紧固有加强环,该加强环由刚性比所述球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的环状金属板构成。
14.一种球轴承用冠形保持器,该球轴承用冠形保持器具有:圆环状的主部;以及弹性片,其在所述主部的轴向端面上以在圆周方向存在预定间隔的方式配置有多个并向轴向突出,该球轴承用冠形保持器为合成树脂制,在所述弹性片之间形成有将滚动体保持为可以滚动的凹槽部,其特征在于,
在所述球轴承用冠形保持器的所述主部中埋设有加强环,该加强环由刚性比所述球轴承用冠形保持器的合成树脂的刚性高的环状金属板构成,
所述球轴承用冠形保持器的合成树脂和所述加强环通过粘接剂结合。
15.根据权利要求12~14中的任一项所述的球轴承用冠形保持器,其特征在于,
所述粘接剂含有酚醛树脂系粘接剂和环氧树脂系粘接剂中的至少一种。
16.一种球轴承用冠形保持器的制造方法,该方法是权利要求12~15中的任一项所述的球轴承用冠形保持器的制造方法,其特征在于,该球轴承用冠形保持器的制造方法具有以下工序:
向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的环状金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序。
17.一种球轴承用冠形保持器的制造方法,该方法是权利要求12~15中的任一项所述的球轴承用冠形保持器的制造方法,其特征在于,该球轴承用冠形保持器的制造方法具有以下工序:
向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的环状金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序;以及通过二次加热使所述粘接剂硬化的工序。
18.一种球轴承,该球轴承经由环状的保持器将多个滚珠以可在圆周方向滚动的方式配设在外圈和内圈之间,其特征在于,
使用权利要求10~15中的任一项所述的球轴承用冠形保持器作为所述保持器。
19.一种冠形保持器,该冠形保持器构成为具有:合成树脂制的圆环状的主部;以及多个凹槽,其一体地形成在所述主部的轴向一面,将滚珠一个一个滚动自如地保持在沿圆周方向相互隔开间隔地配置的一对弹性片之间,并且,通过粘接剂将金属板接合在所述主部的轴向另一面,其特征在于,
所述金属板由具有超过碳钢的线膨胀系数的金属材料构成。
20.根据权利要求19所述的冠形保持器,其特征在于,
所述粘接剂为从酚醛树脂系粘接剂和环氧树脂系粘接剂中选择的至少一种。
21.一种冠形保持器的制造方法,该方法是权利要求19或20所述的冠形保持器的制造方法,其特征在于,该冠形保持器的制造方法具有以下工序:
向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序。
22.一种冠形保持器的制造方法,该方法是权利要求19或20所述的冠形保持器的制造方法,其特征在于,该冠形保持器的制造方法具有以下工序:
向将粘接剂在半硬化状态下烧结而成的金属板的周围注入合成树脂,进行嵌入成形的工序;以及通过二次加热使粘接剂硬化的工序。
23.一种滚动轴承,该滚动轴承经由保持器将多个滚动体滚动自如地保持在内圈和外圈之间,其特征在于,
所述滚动体为陶瓷制,并且,所述保持器为如下的合成树脂制冠形保持器:将金属板制的整体为圆环状的加强环包埋在内部或者粘接在底部。
24.一种径向球轴承用合成树脂制冠形保持器,该冠形保持器具有:圆环状的主部;多个弹性片,其以在圆周方向上相互隔开间隔且向轴向突出的状态形成在该主部的轴向一侧面;以及多个凹槽,其是由在圆周方向上相邻的各一对弹性片的相互对置的面和在上述主部的轴向一面被这两个弹性片夹持的部分所围成的部分,将各自的内表面形成为局部球面状的凹面,所述径向球轴承用合成树脂制冠形保持器通过对合成树脂进行注射模塑成形来制造,其特征在于,
该冠形保持器是在注射模塑成形时,在上述主部的内侧包埋加强环而形成的,该加强环为金属板制且整体制造为圆环状,将径向中央部作为在与轴向正交的方向上存在的平板部,将靠近内径的部分作为向上述轴向一侧面侧折弯的内径侧折弯部,将靠近外径的部分作为向上述轴向一侧面侧折弯的外径侧折弯部。
25.根据权利要求24所述的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器,其特征在于,
在加强环的一部分且在关于主部的轴向而与各凹槽对准的部分分别形成有通孔。
26.一种径向球轴承用合成树脂制冠形保持器,该冠形保持器具有:圆环状的主部;多个弹性片,其以在圆周方向上相互隔开间隔且向轴向突出的状态形成在该主部的轴向一侧面;以及多个凹槽,其是由在圆周方向上相邻的各一对弹性片的相互对置的面和在上述主部的轴向一面被这两个弹性片夹持的部分所围成的部分,将各自的内表面形成为局部球面状的凹面,所述径向球轴承用合成树脂制冠形保持器通过对合成树脂进行注射模塑成形来制造,其特征在于,
该冠形保持器是在注射模塑成形时,在上述主部的内侧包埋加强环而形成的,该加强环为金属板制且整体制造为圆环状,在关于上述主部的轴向而与上述各凹槽对准的部分分别形成有通孔。
27.根据权利要求24~26中的任一项所述的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器,其特征在于,
在加强环的一部分,且在关于主部的轴向而与包含各弹性片的基部在内的圆周方向上相邻的凹槽彼此的中间部分对准的部分,分别形成有在圆周方向上较长的透孔,通过该透孔,在上述中间部分的内侧形成有减轻重量凹部。
28.一种径向球轴承,该径向球轴承具有:在内周面具有外圈滚道的外圈;在外周面具有内圈滚道的内圈;滚动自如地设置在这些外圈滚道和内圈滚道之间的多个滚珠;以及保持这些各滚珠的保持器,其特征在于,
该保持器是权利要求24~27中的任一项所述的径向球轴承用合成树脂制冠形保持器。
29.一种合成树脂制保持器,该合成树脂制保持器具有:合成树脂制的圆环状的基部;和设置在该基部的轴向一面的多组凹槽,
各凹槽将滚动体一个一个滚动自如地保持在一对弹性片之间,该一对弹性片与所述基部一体地形成,并在圆周方向上相互隔开间隔地配置,其特征在于,
在所述基部和弹性片的注射模塑成形时,在所述基部上嵌入由弹性系数比所述合成树脂的弹性系数大的合成树脂构成并成型为圆环状的加强部件,由此沿所述基部的整周不分离地设置加强部件。
30.根据权利要求29所述的合成树脂制保持器,其特征在于,
所述加强部件在所述基部的轴向另一面上成形为平板状,沿所述基部的整周不分离地添设。
31.根据权利要求29或30所述的合成树脂制保持器,其特征在于,
强化纤维和强化粒子的含有量为基部和弹性片<加强部件。
32.一种滚动轴承,其特征在于,
该滚动轴承组装有权利要求29~31中的任一项所述的合成树脂制保持器。
33.一种球轴承用保持器,该球轴承用保持器呈环状连接有多个树脂制的凹槽部件,该凹槽部件具有由圆形的空地构成且将滚动体保持为滚动自如的凹槽,该球轴承用保持器通过将由具有比所述树脂高的弹性变形能力的金属或树脂构成的加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,其特征在于,
对于所述凹槽部件,其轴向一端面侧的凹槽底部和轴向另一端面侧的凹槽顶部分别在周方向上分开,所述凹槽底部的分开部分利用所述加强部件连接,通过该加强部件的弹性变形,所述凹槽顶部的分开部分可开闭。
34.一种球轴承用保持器,该球轴承用保持器呈环状连接有多个树脂制的凹槽部件,该凹槽部件具有由圆形的空地构成且将滚动体保持为滚动自如的凹槽,该球轴承用保持器通过将由具有比所述树脂高的弹性变形能力的金属或树脂构成的加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,其特征在于,
多个所述凹槽部件分别利用所述加强部件的一部分连接,并且,对于所述凹槽部件,其轴向一端面侧的凹槽底部和轴向另一端面侧的凹槽顶部分别在周方向上分开,所述凹槽底部的分开部分利用所述加强部件的其他部分连接,通过所述加强部件中连接所述凹槽部件彼此的部分和连接所述凹槽底部的分开部分的部分的弹性变形,所述凹槽顶部的分开部分可开闭。
35.根据权利要求33或34所述的球轴承用保持器,其特征在于,
该球轴承用保持器具有连接闭合状态的所述凹槽顶部的分开部分的连接单元。
36.根据权利要求35所述的球轴承用保持器,其特征在于,
所述连接单元的至少一部分由所述加强部件构成。
37.一种球轴承用保持器,该球轴承用保持器呈环状连接有多个树脂制的凹槽部件,该凹槽部件具有由圆形的空地构成且将滚动体保持为滚动自如的凹槽,其特征在于,
对于所述凹槽部件,其轴向一端面侧的凹槽底部可弹性变形,并且,轴向另一端面侧的凹槽顶部在周方向上分开,所述凹槽顶部的分开部分可通过所述凹槽底部的弹性变形而开闭。
38.根据权利要求37所述的球轴承用保持器,其特征在于,
该球轴承用保持器具有连接闭合状态的所述凹槽顶部的分开部分的连接单元。
39.一种球轴承,该球轴承具有:内圈;外圈;滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚珠;以及将所述滚珠保持在所述内圈和所述外圈之间的保持器,其特征在于,
所述保持器为权利要求33~38中的任一项所述的球轴承用保持器。
40.一种树脂制冠形保持器,该树脂制冠形保持器具有:树脂制的环状主部;和设置在该环状主部的轴向一端面的多个凹槽,其特征在于,
在所述凹槽的内表面设置有可收纳润滑剂的润滑剂积存部。
41.根据权利要求40所述的树脂制冠形保持器,其特征在于,
所述润滑剂积存部设置在所述凹槽的底部附近。
42.根据权利要求40或41所述的树脂制冠形保持器,其特征在于,
在所述环状主部的轴向另一端面上安装有沿着所述环状主部的环状的加强部件。
43.根据权利要求42所述的树脂制冠形保持器,其特征在于,
该树脂制冠形保持器通过将所述加强部件作为嵌入件的嵌入成形来制造,所述环状主部和所述加强部件成为一体。
44.一种径向球轴承,该径向球轴承具有:内圈;外圈;滚动自如地配置在所述内圈和所述外圈之间的多个滚珠;以及将所述滚珠保持在所述内圈和所述外圈之间的保持器,其特征在于,
所述保持器为权利要求40~43中的任一项所述的树脂制冠形保持器。
45.根据权利要求44所述的径向球轴承,其特征在于,
所述树脂制冠形保持器为滚珠引导方式的保持器。
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