CN118043567A - 滚动轴承用保持器和滚动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供即使是在熔接部形成树脂的隆起部(凸部)的保持器也能够抑制轴承运转时的摩擦增大、扭矩增大等的滚动轴承用保持器和滚动轴承。保持器1是具有环状部2、和从环状部2在轴向一方延伸的多个柱部3、在柱部3的周向之间保持滚动体的滚动轴承用保持器，将环状部2和柱部3通过注射成型一体地形成，至少在环状部2具有熔接部W，在形成有熔接部W的环状部2的轴向端部侧形成在轴向上隆起的凸部5，将凸部5的轴向尺寸设为H、将没有形成凸部5的部位处的环状部2的轴向厚度设为T时，满足(H×100/T)＜6.5。

Description

滚动轴承用保持器和滚动轴承

技术领域

本发明涉及滚动轴承用保持器和滚动轴承，特别涉及如工作设备的主轴等那样高速地旋转的旋转构件的支承中使用的滚动轴承用保持器和滚动轴承。

背景技术

滚动轴承将滚珠、圆柱滚子等滚动体配列在内圈与外圈之间的轨道空间，将这些滚动体采用保持器保持。以往，轴承的保持器使用了铁、高强度黄铜等金属材质，从轴承的长寿命化、轻质化等的观点出发，在推进保持器的树脂材料化。

例如，在支承工作设备的主轴的轴承中，广泛地使用了组合角接触球轴承、圆柱滚子轴承。在专利文献1中记载了圆柱滚子轴承中使用的树脂保持器。该树脂保持器是包括1个环状部、多个柱部、和在圆周向上邻接的柱部之间形成的多个兜孔的保持器，是称为所谓梳形保持器的保持器。

另外，在专利文献2中，记载了使用树脂材料采用注射成型制造具有环状部和柱部的形状的保持器(参照图1)的方法。具体地，记载了在模腔内注入的熔融树脂在周向两侧成为两个物流在模腔内流动，在径向上与浇口相对的相反侧的位置再次合流，相互接合，形成熔接部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4387162号公报

专利文献2：日本特开2016-50616号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，就采用注射成型形成的树脂保持器而言，将熔融树脂从浇口注入，在流动的熔融树脂碰撞的位置形成熔接部。其中，根据树脂的组成、成型条件，有时在熔接部形成树脂的隆起部(以下也称为凸部)。另外，保持器在轴承旋转时，有时与滚动体、轨道圈等对象构件滑接，如果在这样的滑接部位形成树脂的隆起部，担心导致摩擦增大、扭矩增大、发热等。

本发明为了应对这样的实际情况而完成，目的在于提供即使是在熔接部形成树脂的隆起部(凸部)的保持器也能够抑制轴承运转时的摩擦增大、扭矩增大等的滚动轴承用保持器和滚动轴承。

用于解决课题的手段

本发明的滚动轴承用保持器是具有环状部和从该环状部在轴向一侧延伸的多个柱部、在所述柱部的周向之间保持滚动体的滚动轴承用保持器，其特征在于，在所述滚动轴承用保持器中，使所述环状部和所述柱部采用注射成型一体地形成，至少在所述环状部具有熔接部，在形成所述熔接部的所述环状部的轴向端部侧形成有在轴向上隆起的凸部。

其特征在于，将所述凸部的轴向尺寸设为H，将没有形成所述凸部的部位处的所述环状部的轴向厚度设为T时，满足(H×100/T)＜6.5。

其特征在于，所述熔接部以从所述环状部向所述柱部在轴向上延伸的方式形成。

其特征在于，在所述滚动轴承用保持器中，在周向上相互等间隔地形成有多个所述凸部。

其特征在于，所述凸部的个数为所述柱部的个数的一半。

其特征在于，所述滚动轴承用保持器为梳形保持器，在与形成所述凸部的轴向端部侧相反的端部侧形成挤出销痕。

其特征在于，所述滚动轴承用保持器以聚醚醚酮(PEEK)树脂作为基础树脂，包含纤维增强剂。

本发明的滚动轴承是包括内圈和外圈、在该内圈和外圈间存在的多个滚动体、和保持该滚动体的保持器的滚动轴承，其特征在于，所述保持器为本发明的滚动轴承用保持器。

其特征在于，所述滚动轴承为双列圆柱滚子轴承，作为所述保持器，具有左右列分体的一对梳形保持器，在这些保持器的配合面上形成有所述凸部。

发明效果

本发明的滚动轴承用保持器至少在环状部具有熔接部，在形成熔接部的环状部的轴向端部侧形成有在轴向上隆起的凸部。因此，例如，考虑熔接部中的凸部的位置，能够选择保持器的滑动形态，因此能够抑制该保持器中的轴承运转时的摩擦增大、扭矩增大等。

将所述凸部的轴向尺寸设为H，将没有形成所述凸部的部位处的所述环状部的轴向厚度设为T时，满足(H×100/T)＜6.5，因此即使保持器的滑动形态为在环状部的轴向端部侧与对象构件滑接的形态，也能够适当地抑制轴承运转时的摩擦增大、扭矩增大等。

熔接部以从环状部到柱部在轴向上延伸的方式形成，因此能够确保熔接部的强度。

在所述滚动轴承用保持器中，在周向上彼此等间隔地形成有多个凸部，因此获得优异的旋转稳定性。

本发明的滚动轴承是具备本发明的滚动轴承用保持器的滚动轴承，特别地，所述滚动轴承为双列圆柱滚子轴承，作为保持器，具有左右列分体的一对梳形保持器，在这些保持器的配合面上形成有凸部，因此能够抑制轴承运转时的摩擦增大、扭矩增大等。

附图说明

图1为示出本发明的滚动轴承用保持器的一例的立体图。

图2为从径向外侧观察图1的滚动轴承用保持器的图。

图3为从轴向一侧观察图1的滚动轴承用保持器的图。

图4为本发明的滚动轴承的一例(双列圆柱滚子轴承)的轴向剖面图。

图5为注射成型模具的示意图。

具体实施方式

基于图1说明本发明的滚动轴承用保持器的一例。图1为圆柱滚子轴承用的梳形保持器的立体图。再有，本发明的滚动轴承用保持器为圆环状构件，将与保持器的中心轴平行的方向称为“轴向”，将与中心轴正交的方向称为“径向”，将以中心轴为中心的轴周围的方向称为“周向”。

图1所示的保持器1包括：环状部2；从环状部2的内侧面2a在轴向一侧延伸的多个(例如偶数)的柱部3；在圆周方向邻接的柱部3的圆周方向侧面间形成、旋转自由地保持圆柱滚子的多个兜孔部4。保持器1为使用树脂材料注射成型的注射成型体，使环状部2与柱部3一体地形成。

其中，在采用注射成型制造图1所示的保持器的情况下，在注射成型时在熔融树脂合流的区域形成熔接部。本发明的滚动轴承用保持器至少在环状部形成熔接部，控制熔接部的形成产生的树脂的隆起部(凸部)的位置、尺寸等，从而抑制摩擦增大等。对于该凸部，使用图2进行说明。

图2示出从径向外侧观察图1的保持器的图。图2中，在用虚线包围的部分形成有熔接部W。即，在保持器1中，在环状部2和柱部3形成有熔接部W，更具体地，以从环状部2到柱部3在轴向上延伸的方式形成有熔接部W。另外，在柱部3中，熔接部W位于柱部3的周向的大致中央部。与只形成于环状部2的情形相比，通过熔接部W也形成于柱部3，熔接部的面积变大，能够确保熔接部的强度。

在保持器1中，在形成熔接部W的环状部2的轴向端部侧形成有在轴向上隆起的凸部5。凸部5通过在注射成型时熔融树脂合流时树脂隆起而形成，形成为在轴向上鼓出的弯曲状。在图2中，凸部5只形成于环状部2的外侧面2b。另一方面，在保持器1的外径面(包含环状部2的外径面2c和柱部3的外径面)和保持器1的内径面，没有形成树脂的隆起产生的凸部，成为了圆环状。另外，在柱部3的顶端面也没有形成树脂的隆起产生的凸部。再有，在保持器1的外侧面2b，向着轴中心以直线状形成有熔接线。这样，在本发明的滚动轴承用保持器中，限定了熔接部中的凸部的位置。

再有，在本发明的滚动轴承用保持器中，形成熔接部的保持器的周向位置与形成凸部的保持器的周向位置一致。另外，熔接部的个数与凸部的个数为相同的个数。

进而，通过控制凸部5的高度(轴向尺寸)，从而如后述的图4中所示那样，即使在外侧面2b与对象构件滑接的情况下，也能够抑制摩擦增大、扭矩增大、发热等。具体地，将凸部5的轴向尺寸设为H，将没有形成凸部5的部位处的环状部2的轴向厚度尺寸设为T时，优选满足(H×100/T)＜6.5。如果(H×100/T)超过6.5，则凸部的突出比例变大，从摩擦增大、扭矩增大、发热等方面出发，有可能变得不利。再有，凸部5的轴向尺寸H为在外侧面2b中凸部5在轴向上隆起最大的部分的轴向尺寸与没有形成凸部的部分的轴向尺寸之差[mm]。

另外，就凸部5而言，在外侧面2b中，从保持器1的外径侧到内径侧存在，凸部5的外径侧附近的轴向尺寸与凸部5的内径侧附近的轴向尺寸大致相同。凸部5从外径侧到内径侧以大致相同的尺寸均匀地存在，不易磨损，因此优选。应予说明，在本发明中，将(H×100/T)比0.5大的隆起定义为凸部。(H×100/T)更优选为2.0以上且不到6.5，进一步优选3.5以上且不到5.0。

在本发明的滚动轴承用保持器中，对凸部的个数并无特别限定，优选形成多个。特别地，在形成有多个凸部的形态下，优选在周向上彼此等间隔地形成凸部。通过将凸部等配，从而容易获得旋转稳定性。

图2所示的保持器1中，将凸部5的个数(熔接部W的个数)设定为柱部3的个数的一半。例如，柱部3的个数为28，而凸部5的个数设定为14。另外，在图2的保持器1中，将形成有熔接部W的柱部与没有形成熔接部W的柱部在周向上交替地配置。即，熔接部W在周向上每隔一个柱部3地形成。

接着，在图3中示出了从轴向一侧(柱部的顶端侧)观察图1的保持器的图。即，示出了与形成有凸部的轴向端部侧相反的侧。如图3所示，在环状部2的周向上邻接的柱部3相对的兜孔内面3a各自以沿着圆柱滚子7的周面的形状凹陷，兜孔的形状成为了收进圆柱滚子7的圆柱状。另外，在柱部3的兜孔内面3a设置有沟槽状的润滑剂积存部3b和切口部3c。切口部3c形成于柱部3的内径侧的轴向端部侧，担负着促进润滑剂从外部流入兜孔内的作用。

如图3所示，在与上述的形成有凸部的轴向端部侧相反的端部侧形成有挤出销痕6。具体地，在轴向一侧上延伸的柱部3的顶端面3d形成有挤出销痕6。就挤出销痕6而言，在从注射成型模具将成型体取出时，通过挤压挤出销而形成。例如，挤出销痕6在柱部3的顶端面(轴向端面)的表面形成为从该顶端面稍微凹陷的凹状，通过目视能够确认有无。再有，在柱部3中，挤出销痕6位于柱部3的周向的大致中央部。

如果挤出销痕在与对象构件滑接的面(例如兜孔内面、环状部的内侧面等)形成，则由于挤出销痕处的粗糙度等，有时招致摩擦上升等。因此，如图3所示，通过将挤出销痕6形成在柱部3的顶端面3d，从而能够抑制由挤出销痕6引起的摩擦上升等。

其中，将挤出销痕6的直径尺寸设为D、将柱部3的周向的最小壁厚设为A时，优选满足0.10＜(D/A)＜0.90。如果(D/A)不到0.10，则挤出销的面积小，压力升高，因此所形成的挤出销痕变深，例如柱部3有可能变形。另外，如果(D/A)比0.90大，则有可能与模具干扰。

其中，在本发明中，柱部的周向的最小壁厚意指面对兜孔的柱部的侧面间的距离的最小值。在图3中，柱部3的轴向端部(图跟前侧)以该侧面间的距离(柱部的周向的壁厚)从外径侧向内径侧阶段地或连续地变小的方式形成，内径侧端部成为了周向的最小壁厚部。这种情况下，柱部3的内径侧的轴向端部的厚度成为尺寸A。

另一方面，挤出销痕的直径尺寸D如图3所示，在挤出销痕6为圆形的情况下为其直径。再有，挤出销痕的形状与挤出销的顶端部的轴向截面的形状对应，并不限于图3的圆形，也可为其他的形状。例如，可为三边形、四边形、五边形等多边形。在挤出销痕为大致正多边形的情况下，可使通过全部顶点的圆的直径为挤出销痕的直径尺寸D。

上述(D/A)的值可为0.50＜(D/A)＜0.90，也可为0.60＜(D/A)＜0.90，也可为0.60＜(D/A)＜0.80。另外，可为0.10＜(D/A)＜0.50，也可为0.10＜(D/A)＜0.40，也可为0.10＜(D/A)＜0.30。

如图3所示，优选形成多个挤出销痕6。在形成多个挤出销痕6的形态中，更优选将挤出销痕6在周向上相互等间隔地形成(等配)。由此，从注射成型模具将成型体取出时，能够用多个挤出销均等地使力起作用，可稳定地挤出，能够抑制保持器的变形。另外，在图3中，将挤出销痕6在全部的柱部3的顶端面3d分别形成。

另外，就挤出销痕6而言，从与熔接部的位置关系来说，优选以施加于在轴向端部形成的熔接部的方式形成挤出销痕6。在图3中，熔接部例如在包含每隔一个的柱部3的轴向端部的轴向上形成，以将挤出销痕6施加于这些全部的熔接部的轴向端部的方式形成。从成型体的变形的观点出发，挤出时从熔接部上采用挤出销挤出是有利的。进而，为了使熔接部的左右大致均等地挤出，更优选挤出销痕6的大致中心位于熔接部(可为熔接线)。

图4中，作为应用了上述的圆柱滚子轴承用保持器的圆柱滚子轴承的一例，示出双列圆柱滚子轴承。双列圆柱滚子轴承11包括：内圈12和外圈13；介于内圈12与外圈13之间、在轴向上分离而配置为2列的多个圆柱滚子14、14；和上述的2个保持器1、1。内圈12为在其轴向中央部设置有中凸缘、在轴向两侧的端部设置有外凸缘的双列轨道圈。将2个保持器1、1以其环状部2、2邻接的方式配置，用各自的兜孔部4、4将各列的圆柱滚子14、14在周向上以一定间隔保持。根据需要，在圆柱滚子14、14的周围封入润滑脂等润滑剂，进行润滑。例如，在内圈12中嵌入工作设备等的主轴，将外圈13嵌入外壳等，从而双列圆柱滚子轴承11在主轴可旋转的状态下支承。

如图4所示，在双列圆柱滚子轴承11中，将保持器1、1使环状部2、2的轴向端面彼此(保持器1、1的背面彼此)相向地配置。保持器1、1为左右列分体的一对梳形保持器，在轴承旋转时，保持器1、1的背面彼此滑接。即使保持器为这样的滑动形态，通过如上所述控制凸部的位置、尺寸等，也能够抑制保持器1、1的滑接引起的摩擦上升等。

另外，作为保持器，通过使用图2所示的、将凸部在周向上等间隔地设置有多个的保持器，例如，能够以一个保持器的形成有凸部的部位与另一保持器的没有形成凸部的部位相对的方式配置或旋转，认为能够实现稳定的旋转。

在上述图1～图4中，作为本发明的滚动轴承用保持器，例示了圆柱滚子轴承用的保持器，用于球轴承的冠型保持器等树脂保持器也同样地为圆环状的成型体，在其一部分形成熔接部，能够应用本发明。进而，只要是具有注射成型时的熔接部的保持器形状，也能够应用其他任意的球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、针状滚子轴承。

本发明的滚动轴承用保持器为将树脂材料注射成型而成的树脂保持器。将树脂保持器采用注射成型制造时的模具由固定模(固定侧的模具)和相对于固定模可锁模、开模的可动模(可动侧的模具)构成。通过向由锁模的固定模和可动模形成的成型模腔从浇口将熔融树脂注射填充并使其固化，从而成型与成型模腔的形状对应的保持器。浇口的方式、位置和个数能够适当地设定。

例如，在成型柱部的内径部的模腔部分的周向的每隔一个，能够配置隧道浇口等浇口。这种情况下，在保持器的周向的每隔一个的柱部3的内径面3e(参照图3)形成浇口痕迹。通过这样地配置，将熔接部在每隔一个的柱部形成。

在图5中示出注射成型模具的示意图。在保持器的注射成型时的树脂材料中，使用在基础树脂中将规定量的纤维增强剂等配合并混炼而得到的成型用粒料。将该成型用粒料投入注射成型机21的料斗22中，从该料斗22导入机筒23。然后，将成型用粒料在机筒23内用加热器24加热熔融，同时用螺杆25挤出，经过计量部，在机筒喷嘴26侧，作为成型品1次注射份的熔融树脂填充。从该机筒喷嘴26经由浇口27a将熔融树脂注射填充到模具27中的所需的保持器形状(例如图1的形状)的模腔，进行成型。

成型后，将固定模和可动模开模，例如使多个挤出销28相对于成型体前进，从而将成型体取出。利用该挤出销28，在保持器形成挤出销痕6(参照图3)。挤出销28的顶端部的直径尺寸例如能够以满足上述的(D/A)的关系式的方式，考虑保持器的形状而设定。

本发明的滚动轴承用保持器的树脂材料的基础树脂只要能够注射成型，作为保持器材料具有充分的耐热性、设备强度，则能够使用任意的材料。作为成为基础树脂的合成树脂，例如可列举出聚酰胺6(PA6)树脂、聚酰胺6-6(PA66)树脂、聚酰胺4-6(PA46)树脂等聚酰胺(PA)树脂、PEEK树脂、聚四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)树脂、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)树脂等可注射成型的氟树脂、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等聚乙烯(PE)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚缩醛(POM)树脂、全芳族聚酯树脂、聚苯硫醚(PPS)树脂、聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂、聚醚酰亚胺(PEI)树脂、可注射成型的聚酰亚胺(PI)树脂等。再有，各聚酰胺树脂中，数字表示酰胺键间的碳数。这些各合成树脂可单独地使用，也可为2种以上混合的聚合物合金。

这些中，从机械强度、刚性、耐热性等优异出发，优选将PEEK树脂、PA树脂和PPS树脂的至少任一者用于基础树脂，更优选使用PEEK树脂。PEEK树脂是具有苯环在对位的位置利用羰基和醚键连接的聚合物结构的结晶性的热塑性树脂。

其中，在使用粘度比较高的PEEK树脂的情况下，如果用于熔融树脂流入的浇口的个数少，则熔接部的强度有可能变弱。因此，在使用PEEK树脂的情况下，与使用PA树脂(例如PA66树脂)等的情形相比，优选使浇口的个数增多。其结果，将PEEK树脂用于基础树脂的保持器的熔接部的个数容易增多。例如，将PEEK树脂用于基础树脂的保持器的熔接部的个数成为柱部的个数的一半以上。

另外，在上述树脂材料中，为了提高弹性模量等机械强度，在不阻碍注射成型性的范围内，优选配合碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维、各种矿物性纤维(晶须)等纤维增强剂。作为纤维增强剂，从补强效果、获得性优异出发，更优选配合玻璃纤维或碳纤维。

就纤维增强剂的配合量而言，相对于树脂材料整体，优选为10质量％～50质量％，更优选为10质量％～40质量％。通过使其为上述范围内，从而确保熔融树脂的流动性，同时容易实现保持器的机械强度的提高。

在上述树脂材料中，在不损害保持器的功能、注射成型性的范围内，能够配合纤维增强剂以外的添加剂等。作为其他添加剂，例如能够配合聚四氟乙烯树脂等固体润滑剂、无机填充材料、抗氧化剂、抗静电剂、脱模材料等。

在将构成上述树脂材料的各材料根据需要使用亨舍尔混合机、球磨机、带式掺混机等混合后，采用双螺杆混炼挤出机等熔融挤出机熔融混炼，能够得到成型用粒料。再有，填充材料的投入在采用双螺杆挤出机等熔融混炼时可采用侧进料。

产业上的可利用性

本发明的滚动轴承用保持器虽然在熔接部形成有树脂的隆起部(凸部)，但能够抑制轴承运转时的摩擦增大、扭矩增大等，因此能够适合作为汽车、马达、工作设备等中使用的各种滚动轴承的保持器利用。

附图标记的说明

1保持器

2环状部

3柱部

4兜孔部

5凸部

6挤出销痕

7圆柱滚子

11双列圆柱滚子轴承

12内圈

13外圈

14圆柱滚子

21注射成型机

22料斗

23机筒

24加热器

25螺杆

26机筒喷嘴

27模具

28挤出销

W熔接部

Claims (10)

1.滚动轴承用保持器，是具有环状部和从该环状部在轴向一侧延伸的多个柱部、在所述柱部的周向之间保持滚动体的滚动轴承用保持器，其特征在于，在所述滚动轴承用保持器中，使所述环状部和所述柱部采用注射成型一体地形成，至少在所述环状部具有熔接部，在形成有所述熔接部的所述环状部的轴向端部侧形成有在轴向上隆起的凸部。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承用保持器，其特征在于，将所述凸部的轴向尺寸设为H，将没有形成所述凸部的部位处的所述环状部的轴向厚度设为T时，满足(H×100/T)＜6.5。

3.根据权利要求1所述的滚动轴承用保持器，其特征在于，所述熔接部以从所述环状部向所述柱部在轴向上延伸的方式形成。

4.根据权利要求1所述的滚动轴承用保持器，其特征在于，在所述滚动轴承用保持器中，在周向上相互等间隔地形成有多个所述凸部。

5.根据权利要求1所述的滚动轴承用保持器，其特征在于，所述凸部的个数为所述柱部的个数的一半。

6.根据权利要求1所述的滚动轴承用保持器，其特征在于，将所述凸部的轴向尺寸设为H，将没有形成所述凸部的部位处的所述环状部的轴向厚度设为T时，满足(H×100/T)＜6.5，在所述滚动轴承用保持器中，在周向上相互等间隔地形成有多个所述凸部，所述凸部的个数为所述柱部的个数的一半。

7.根据权利要求1所述的滚动轴承用保持器，其特征在于，所述滚动轴承用保持器为梳形保持器，在与形成所述凸部的轴向端部侧相反的端部侧形成挤出销痕。

8.根据权利要求1所述的滚动轴承用保持器，其特征在于，所述滚动轴承用保持器以聚醚醚酮(PEEK)树脂作为基础树脂，包含纤维增强剂。

9.滚动轴承，是包括内圈和外圈、在该内圈和外圈间存在的多个滚动体、和保持该滚动体的保持器的滚动轴承，其特征在于，所述保持器为根据权利要求1所述的滚动轴承用保持器。

10.根据权利要求9所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承为双列圆柱滚子轴承，作为所述保持器，具有左右列分体的一对梳形保持器，在这些保持器的配合面上形成有所述凸部。