CN1965170A

CN1965170A - 合成树脂制保持器及使用了该保持器的球轴承

Info

Publication number: CN1965170A
Application number: CN 200580018141
Authority: CN
Inventors: 内藤健一郎
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: CN100453836C

Abstract

本发明提供一种合成树脂制保持器及使用该保持器的球轴承，其中保持器通过由卡合爪相对于卡合孔的卡合将两个环状体结合而形成，防止将两个环状体结合一体化的卡合爪的卡合部的磨损。在两个环状体(1、1)的对接面，周方向等间隔地设置多个半球状的凹部(4)，在邻接的凹部(4)间的结合部(3)设置卡合爪(6)和卡合孔(5)。使卡合爪(6)和卡合孔(5)的配合具有如下所述的配合关系，从而防止卡合爪(6)的卡合部在保持器半径方向的滑动：在卡合爪(6)的插入初期，在与卡合孔(5)之间形成保持器径向的间隙，且在卡合爪(6)相对于卡合孔(5)卡合的状态下保持器径向的间隙为0以下。

Description

合成树脂制保持器及使用了该保持器的球轴承

技术领域

本发明主要涉及装配在高速旋转用球轴承内的合成树脂制保持器和使用了该合成树脂制保持器的球轴承。

背景技术

众所周知，目前作为高速旋转用球轴承的合成树脂制保持器在特许文献1中有所记述。

上述特许文献1中所记载的合成树脂制保持器中，在由合成树脂的成形品构成的两个环状体的一侧面，在周方向等间隔地设置沿球外周的多个半球状的凹部，在邻接的凹部间的结合部设置卡合孔，在该卡合孔的保持器周方向的一侧设置卡合爪，并将上述卡合爪插入另一侧环状体的卡合孔内，从而使两个环状体结合成一体。

特许文献1：特开2003-343571号公报

但是，上述现有的保持器中，由于两个环状体是合成树脂的成形品，故因成形后的收缩和变形而难以得到设计的尺寸的成形品。为解决这样的问题，又考虑保持器的组装性能，在现有的保持器中将卡合爪的保持器在径向的宽度尺寸设为比卡合孔的保持器径向上的宽度尺寸小。

为此，在通过卡合爪对卡合孔的卡合将两个环状体结合组装保持器的情况下，在卡合爪和卡合孔相互间形成保持器径向的间隙。其结果是，在将保持器组装在球轴承组装的状态下，如果球轴承旋转，因多个球的滞后、超前而给予上述保持器径向负荷，则环状体局部以卡合爪和卡合孔的相互间形成的径向间隙的量弹性变形，在卡合孔和卡合爪的卡合部产生滑动，由于该滑动而在上述卡合部产生摩擦，从而发生以下的问题。

即，由于卡合爪的卡合部的磨损而发生松动，从而保持器的组合宽度尺寸或保持球的凹部的直径变大，保持器容许的轴向及径向的活动量增加。由此，环状体对外轮、内轮或轴承垫等其它部件产生干扰，因接触产生的摩擦而产生热量，使轴承温度上升，且润滑脂容易劣化。另外，在接触部有磨损粉末产生，该磨损粉末进入球和内、外轮的转动面的接触部使轴承寿命降低，同时可能还产生异常杂音。

发明内容

本发明的课题是，提供一种合成树脂制保持器，能够防止卡合爪和卡合孔在卡合部的磨损，且能够将该磨损引起的轴承寿命下降等问题的发生防患于未然。

为解决上述问题，本发明提供一种合成树脂制保持器，其具有由合成树脂的成形品构成的两个环状体，在各环状体相互对接的一侧面，周方向等间隔地形成有沿球的外周的多个半球状的凹部，在邻接的凹部间形成的结合部设置有卡合孔、和通过插入另一方的环状体的卡合孔而使两个环状体成为结合状态的卡合爪，其特征在于，具有以下所述的配合关系：在所述卡合孔和插入该卡合孔的卡合爪的彼此之间，在向卡合孔插入卡合爪的保持器的组装初期，在保持器径向上存在间隙，组装结束时，在保持器径向上的间隙为0以下。

在此，作为保持上述配合关系的机构，可以采用下述的(I)～(III)。

(I)包括以下所述的结构的机构：所述卡合爪的在保持器径向上的宽度尺寸为卡合孔的在保持器径向上的宽度尺寸以上，在卡合爪的在保持器径向上的两侧面前端部形成有以卡合爪的前端为小端面的锥面。

(II)包括以下所述的结构的机构：所述卡合爪的在保持器径向上的宽度尺寸为所述卡合孔的在保持器径向上的宽度尺寸以上，所述卡合孔的插入所述卡合爪的入口部的两侧面形成为对向间隔随着到达入口侧而逐渐变大的锥面。

(III)包括以下所述的结构的机构：所述卡合爪的在保持器径向上的宽度尺寸为小于所述卡合孔的在保持器径向上的宽度尺寸，在该卡合爪和卡合孔的保持器周方向对向的对向面的一方上设置有在保持器轴向上延伸的卡合槽，在另一方上设置有以带有过盈配合的配合的方式与该卡合槽嵌合的卡合突部，在所述卡合槽的嵌合所述卡合突部的入口部的在保持器径向上对向的侧面、和卡合突部的保持器径向上的两侧面前端部的至少一方形成有锥面。

该合成树脂制保持器优选还具有以下的构成。

1)用以聚酰胺46为母材，配合了10～40重量％的纤维状的加强材料而成的复合材料形成上述两个环状体。

2)用以聚酰胺66为母材，配合了10～40重量％的纤维状的加强材料而成的复合材料形成上述两个环状体。

3)用以聚苯硫醚为母材，配合了10～40重量％的纤维状的加强材料而成的复合材料形成上述两个环状体。

4)用聚酰亚胺形成上述两个环状体。

5)用聚醚醚酮形成上述两个环状体。

作为纤维状的加强材料，例如可以使用：玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酸胺纤维、钛酸钾纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、铝纤维、硼纤维等。这些纤维，可以只使用一种，也可以将两种以上组合作为加强材料使用。

另外，可以构成在外轮和内轮间装入的多个球由上述合成树脂制保持器保持，在上述外轮和内轮间形成的环状空间用轴承密封垫密封，在该环状空间内封入润滑脂的球轴承。本发明中，也同时提供球轴承。

如上所述，通过将在保持器的组装初期的卡合孔和卡合爪的配合设为在保持器径向存在间隙的配合，从而能够容易地将卡合爪分别插入多个卡合孔，可以实现保持器组装的容易化。

另外，通过将在保持器的组装结束时的卡合孔和卡合爪的嵌合设为保持器径向的间隙为0以下的配合，从而能够防止因给予保持器的径向的负荷而在卡合爪和卡合孔的卡合部产生滑动。因此，可以抑制在卡合部的发热引起的球轴承温度的上升，同时能够防止磨损发生，且能够防止该磨损粉末的进入引起的轴承寿命的降低和异常音的发生。

附图说明

图1是表示本发明的合成树脂制保持器及球轴承的第一实施方式的剖面图；

图2是表示图1所示的合成树脂制保持器的环状体的主视图；

图3是放大将图2的局部表示的剖面图；

图4是表示二个环状体局部的分解立体图；

图5是表示将图4所示的两个环状体结合而形成的保持器的局部的剖面图；

图6是沿图5的VI-VI线的剖面图；

图7是表示本发明的合成树脂制保持器的第二实施方式，表示形成该保持器的两个环状体的局部的分解立体图；

图8是图7所示的在环状体的结合状态的剖面图；

图9是表示本发明的合成树脂制保持器的第三实施方式，表示形成该保持器的两个环状体的局部的分解立体图；

图10是图9所示的环状体结合状态的剖面图；

图11是沿图10的XI-XI线的剖面图；

图12是表示本发明的合成树脂制保持器的第四实施方式，表示形成该保持器的两个环状体的局部的分解立体图；

图13是图12所示的在环状体的结合状态的剖面图；

图14是沿图13的XIV-XIV线的剖面图；

符号说明

A₁-外轮

A₂-内轮

B-球

C-保持器

D-轴承密封垫

1-环状体

3-结合部

4-凹部

5-卡合孔

6-卡合爪

10-锥面

12-锥面

13-卡合槽

14-锥面

15-卡合突出部

16-锥面。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1～图6表示本发明的第一实施方式。该球轴承具有：外轮A₁、内轮A₂、在外轮A₂和内轮A₂之间装配的多个球B、保持球B的保持器C。保持器C如图3～图5所示，由两个环状体1、1构成，各环状体1通过合成树脂成形而构成同样的形状。此外，在外轮A₁和内轮A₂之间形成的环状空间如图1所示，用轴承密封垫D密闭，封入润滑脂。

如图2～图4所示，环状体1具有多个半球状的球保持部2和多个板状的结合部3，上述球保持部2和结合部3在周方向交替形成，在各球保持部2设有向环状体1的一侧面开口的凹部4。凹部4的内面构成沿球B的外周的半球面。

在结合部3上形成向两侧面贯通的卡合孔5和向另外的环状体1的卡合孔5插入的卡合爪6，在上述卡合孔5的内周设又卡合台阶部7。另一方面，在卡合爪6的前端部形成有相对于该卡合台阶部7能够卡合的钩部8，该钩部8的保持器周方向的端面形成倾斜面9。

卡合孔5和卡合爪6的嵌合是在保持器的组装初期在卡合孔5和卡合爪6相互间沿保持器径向形成间隙，在保持器的组装结束时使保持器径向间隙为0以下而进行的。为了能得到这种的嵌合，将卡合爪6在保持器径向上的宽度尺寸E设为大于等于卡合孔5在保持器径向上的宽度尺寸e₁(E≥e₁)，同时在卡合爪6的前端部的保持器径向的两侧面形成以卡合爪6的前端为小端面的锥面10。

另外，为实现卡合爪6对卡合孔5的插入容易度，而将卡合爪6在保持器周方向的宽度尺寸F设为小于等于卡合孔5在保持器周方向的宽度尺寸f₁(F≤f₁)，同时在卡合爪6的周方向的端面前端部形成锥面11。

在由上述构成形成的环状体1中，如将其两个环状体1、1以使凹处4相向的方式在轴向对向配置，则在一个环状体1上形成的多个卡合爪6与另一个环状体1上形成的卡合孔5对向。于是，如果使两个环状体1、1向相互接近的方向移动，则卡合爪6开始进入卡合孔5内，使上述两个环状体1、1相对移动至其侧面重合，此时，卡合爪6的钩部8与卡合台阶部7卡合，将两个环状体1、1结合为一体，从而组装成保持器C。

在组装使用了该保持器C的球轴承时，在外轮A₁和内轮A₂间装入了与保持器C的凹部同等数量的球B后，从该两轮的轴向的两侧向两轮间形成的环状空间内插入两个环状体1、1，使卡合爪6与卡合孔5卡合。再在两轮间形成的环状空间内内封入润滑脂，在该环状空间的两端开口部安装轴承密封垫。

在组装如上所述的保持器C时，由于卡合爪6在保持器径向上的宽度尺寸E大于等于卡合孔5在保持器径向上的宽度尺寸e₁，故在图6所示的卡合爪6的卡合状态下，将该卡合爪6和卡合孔5的保持器径向的间隙设为小于零。

因此，即使因轴承旋转时球B的滞后、超前而给予保持器C轴向的负荷，在卡合爪6的钩部8和卡合孔5的卡合台阶部7的卡合部也不会发生滑动，从而能够控制在上述卡合部的发热引起的球轴承的温度上升。

另外，能够防止在卡合爪6的卡合部的磨损的发生，且能够防止磨损粉末的咬入引起的轴承寿命的低下和杂音的发生。

再者，在卡合爪6的保持器径向的两侧面前端部设置锥面10，使卡合爪6的前端部在保持器径向上的宽度尺寸E比卡合孔5在保持器径向上的宽度尺寸e₁小，由此能够容易地将卡合爪6插入卡合孔5，且能够简单地组装保持器C。

图7及图8表示本发明的第二实施方式。该实施方式所示的保持器被装入与图1所示的球轴承相同的球轴承内。与图1～图6所示的保持器C的不同之处只是卡合爪6和卡合孔5的嵌合关系。因此，与图1～图6所示的保持器C相同的部件使用同样的符号从而省略其说明。

在该第二实施方式中，将卡合爪6在保持器径向上的宽度尺寸E设为大于等于卡合孔5的保持器径向上的宽度尺寸e₂(E≥e₂)，上述卡合孔5的插入卡合爪6的入口侧的两侧面随着延伸至入口侧，其对向间隔逐渐增大的锥面12。

在上述第二实施方式中，在结合两个环状体1、1的保持器C的组装初期，因为也能够带有一定的容许量将卡合爪6的前端部插入卡合孔5内，故能够简单地组装保持器C。

另外，在组装卡合爪6与卡合孔5卡合的保持器C的状态下，由于可将卡合爪6和卡合孔5相互间的保持器径向的间隙设为0以下，故可防止卡合爪6的钩部8因给予保持器C径向的负荷而沿卡合台阶部7滑动，且可防止卡合爪6在卡合部的磨损。

图9～图11表示本发明的第三方式。该实施方式所示的保持器被装入与图1所示的球轴承相同的球轴承内。与图1～图6所示的保持器C不同之处仅是卡合爪6和卡合孔5的嵌合部的构成。

因此，与图1～图6所示的保持器C相同的部件使用同样的符号从而省略其说明。

在第三实施方式中，将卡合爪6在保持器径向上的宽度尺寸E设为小于卡合孔5在保持器径向上的宽度尺寸e₃(E＜e₃)，且在该卡合爪6的形成有钩部8的面的背面设置有在卡合爪6的插入方向延伸上的卡合槽13，并在该卡合槽13的前端部的两侧形成锥面14。

另一方面，在卡合孔5上，在与卡合台阶部7对向的内面设置卡合爪6相对于卡合孔5插入时以一定的过盈嵌合量嵌合于上述卡合槽13的卡合突部15，且在该卡合突部15的前端部两侧形成锥面16。

如上所述，当卡合爪6上形成卡合槽13，在卡合孔5的内面设置卡合突部15时，在将卡合爪6插入卡合孔5内从而将两个环状体1结合的保持器C的组装状态下，卡合突部15与卡合槽13嵌合。此时，由于卡合突部15和卡合槽13的嵌合是靠过盈嵌合而嵌合的，因此，通过该卡合突部15和卡合槽13的卡合，可以防止卡合爪6的钩部8沿卡合台阶部7在保持器径向上的滑动，且可以防止在卡合爪6的卡合部的磨损。

另外，通过将卡合爪6的宽度尺寸E设为比卡合孔5的宽度尺寸e₃小，故卡合爪6能够容易地插入卡合孔5，且能够简单地组装保持器C。

图12～图14表示本发明的第四实施方式。该实施方式所示的保持器被装入与图1所示的球轴承相同的球轴承内，在卡合爪6的侧面设置卡合突部15，在卡合孔5的内面形成卡合槽13，仅上述点与图9～图11所示的保持器C不同。因此，与图9～图11所示的保持器C相同的部件使用同样的符号从而省略其说明。

上述第四实施方式的保持器中，也能够实现与第三实施方式所示的保持器相同的效果。

另外，在第三实施方式及第四实施方式中，在卡合槽13的入口部及卡合突部15的前端部两侧设置了锥面14、16，但也可以只在卡合槽13和卡合突部15中的一方设置锥面。

上述第一实施方式～第四实施方式的保持器中的两个环状体1、1优选以聚酰胺46(下面称为PA46)或聚酰胺66(下面称为PA66)作为母材，配合10～40重量％的纤维状的加强材料而成的复合材料制造形成。如果将加强材料的配合重量设为10重量％以上，则即使在高温、高速旋转的状态下也能够确保保持器C的强度。另一方面，如果将加强材料的配合重量设为40重量％以下，则能够抑制溶融粘度降低从而提高成形性，同时可以防止焊接部强度不足。

作为纤维状的加强材料，可以使用例如：玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酸胺纤维、钛酸钾纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、铝纤维、硼纤维等，但特别优选玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酸胺纤维。这些纤维也可以将两种以上组合使用。

另外，纤维状的加强材料平均纤维直径优选1～20μm，平均纤维长度更优选使用0.1～5mm。

再者，这些纤维优选用硅烷类、钛类或铝类的偶合剂实施表面处理，来提高与聚氰基芳基醚的亲和性。由此促进纤维和聚氰基芳基醚的结合，提高保持器C的强度。

作为加强材料使用玻璃纤维时，特别优选将该配合量设为20～30重量％，而且，在使用碳纤维时，特别优选将该配合量设为20～35重量％。

另外，作为加强材料，在使用玻璃纤维时，优选使用纵横尺寸比(平均纤维长度相对于平均纤维直径的比值)为10以上的物质。

如果以PA46为母材，则与以PA66为母材的情况相比，能够得到耐热性及耐久性优良的保持器，但在以PA46为母材的情况下，优选配合具有橡胶状弹性的弹性体。由此，保持器C向轴承的组装变容易。作为弹性体，乙烯丙烯橡胶是合适的，其配合量优选2～10重量％，更优选2～6重量％。如果设乙烯丙烯橡胶的配合量为2重量％以上，则能够确保保持器C良好的组装性，通过将乙烯丙烯橡胶的配合量设为10重量％以下，更优选设为6重量％以下，能够抑制配合乙烯丙烯橡胶引起的耐热性及成形性的低下。

环状体1的形成例如可以按如下方法进行。

将PA46或PA66的颗粒和纤维状的加强材料在搅拌机中混合搅拌，用二轴挤压机等在350～400℃，优选360～380℃下溶融混合将其颗粒化。将得到的颗粒在树脂温度350～390℃、金属模具温度150～230℃的条件下喷射注塑成形，从而形成环状体1。

另外，也可以将PA46或PA66的颗粒和纤维状的加强材料在搅拌机中混合搅拌后的混合物用冲压式挤压机等制成圆柱状或圆筒状的成形品，将得到的成形品进行切削加工，从而形成环状体1。

再者，也可以在形成环状体1的复合材料中添加热稳定剂、固体润滑剂、润滑油、着色剂、带电防止剂、脱模材料、流动性改良材料、结晶化促进剂等。

同样，构成上述第一实施方式～第四实施方式的保持器C的两个环状体1、1也可以用以聚苯硫醚(以下称为PPS)为母材，配合10～40重量％的纤维状的加强材料而成的复合材料形成。如果使用PPS作为母材，则与使用PA的作为母材的情况相比，可以得到耐热性优良、而且耐油性、耐药性优良的保持器。特别是如果使用直链型PPS，则与使用交联型PPS的情况相比，可以提高保持器的韧性，从而优选。对于加强材料来说，若将其配合量设为10重量％以上，则能够减少PPS的量，降低保持器的成本，若将其配合量设为40重量％以下，则能够确保保持器的变形能力，且能够防止组装时卡合爪6的破损。

在使用碳纤维作为加强材料时，特别优选将其配合量设为20～35重量％。

作为加强材料使用的玻璃纤维，平均纤维直径优选5～20μm，而平均纤维长度优选0.2～1mm。

也可以在形成环状体1的复合材料中添加10～25重量％的无机填料，由此，可以减少PPS的量且降低保持器的成本。若设添加量为10重量％以上，则可以可靠地得到作为填充料的效果，若设添加量为25重量％以下，则保持器的成形就容易。作为无机填料，可以列举如：10μm以下的碳酸钙的粉体和粒体。

另外，也可以在形成环状体1的复合材料中添加有机加强材料、润滑剂、可塑剂、难燃剂等。

同样，构成上述第一实施方式～第四实施方式的保持器C的两个环状体1、1也可以用以聚酰亚胺(以下称为PI)或聚醚醚酮(以下称为PEEK)作为母材，配合10～40重量％的纤维状的加强材料的复合材料形成。若使用PI或PEEK作为母材，则与使用PA的情况相比，其耐热性优良，可以在高于150℃的高温环境下使用。对于加强材料来说，若将其配合量设10重量％以上，则能够减少PI或PEEKS的量，且能够降低保持器的成本，若将其配合量设为40重量％以下时，则能够确保保持器的变形能力，且能够防止组装时卡合爪6的破损。

在使用玻璃纤维作为加强材料时，特别优选将其配合量设为20～40重量％，更优选设为20～35重量％。此外，在使用碳纤维时，特别优选将其配合量设为20～30重量％。

Claims

1、一种合成树脂制保持器，其具有由合成树脂的成形品构成的两个环状体，在各环状体相互对接的一侧面，周方向等间隔地形成有沿球的外周的多个半球状的凹部，在邻接的凹部间形成的结合部设置有卡合孔、和通过插入另一方的环状体的卡合孔而使两个环状体成为结合状态的卡合爪，其特征在于，

具有以下所述的配合关系：在所述卡合孔和插入该卡合孔的卡合爪的彼此之间，在向卡合孔插入卡合爪的保持器的组装初期，在保持器径向上存在间隙，组装结束时，在保持器径向上的间隙为0以下。

2、如权利要求1所述的合成树脂制保持器，其特征在于，

具有所述配合关系的机构包括以下所述的结构：所述卡合爪的在保持器径向上的宽度尺寸为卡合孔的在保持器径向上的宽度尺寸以上，在卡合爪的在保持器径向上的两侧面前端部形成有以卡合爪的前端为小端面的锥面。

3、如权利要求1所述的合成树脂制保持器，其特征在于，

具有所述配合关系的机构包括以下所述的结构：所述卡合爪的在保持器径向上的宽度尺寸为所述卡合孔的在保持器径向上的宽度尺寸以上，所述卡合孔的插入所述卡合爪的入口部的两侧面形成为对向间隔随着到达入口侧而逐渐变大的锥面。

4、如权利要求1所述的合成树脂制保持器，其特征在于，

具有所述配合关系的机构包括以下所述的结构：所述卡合爪的在保持器径向上的宽度尺寸为小于所述卡合孔的在保持器径向上的宽度尺寸，在该卡合爪和卡合孔的保持器周方向对向的对向面的一方上设置有在保持器轴向上延伸的卡合槽，在另一方上设置有以带有过盈配合的配合的方式与该卡合槽嵌合的卡合突部，在所述卡合槽的嵌合所述卡合突部的入口部的在保持器径向上对向的侧面、和卡合突部的保持器径向上的两侧面前端部的至少一方形成有锥面。

5、如权利要求1～4中任一项所述的合成树脂制保持器，其特征在于，

所述两个环状体由以聚酰胺46为母材，配合了10～40重量％的纤维状的加强材料而成的复合材料形成。

6、如权利要求1～4中任一项所述的合成树脂制保持器，其特征在于，

所述两个环状体由以聚酰胺66为母材，配合了10～40重量％的纤维状的加强材料而成的复合材料形成。

7、如权利要求1～4中任一项所述的合成树脂制保持器，其特征在于，

所述两个环状体由以聚苯硫醚为母材，配合了10～40重量％的纤维状的加强材料而成的复合材料形成。

8、如权利要求1～4中任一项所述的合成树脂制保持器，其特征在于，

所述两个环状体由聚酰亚胺形成。

9、如权利要求1～4中任一项所述的合成树脂制保持器，其特征在于，

所述两个环状体由聚醚醚酮形成。

10、一种球轴承，在外轮和内轮间装入多个球和保持该球的保持器，所述外轮和内轮间形成的环状空间由轴承密封垫密封，在该环状空间内封入润滑脂，其特征在于，

使用了权利要求1～9中任一项所述的合成树脂制保持器作为所述保持器。