JP2007056930A - 転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速回転時の保持器の捩れ変形を抑制することができ、回転トルク及び軸受温度の上昇を低減することができ、ポケット部に生じる応力集中を緩和することができる転がり軸受用樹脂製保持器及びこの保持器を用いた転がり軸受を提供する。
【解決手段】 転がり軸受１０の複数の転動体１３を転動可能に保持し、円周方向に互いに隣り合うポケット部１５を備える円環状の転がり軸受用樹脂製保持器１４であって、保持器１４は、軌道輪案内形式であり、ポケット部１５は、ポケット部１５の径方向内端縁に形成される楕円形状の第１内周面２１と、ポケット部１５の径方向内端縁以外に形成される円筒形状の第２内周面２２と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転がり軸受用樹脂製保持器及びこの転がり軸受用樹脂製保持器を組み込んだ転がり軸受に関し、特に、樹脂製保持器の強度の向上と、軸受の高速回転化に関する。

従来の転がり軸受の一例として、図１２に示すような転がり軸受５０が知られており、この転がり軸受５０は、内輪１と外輪２との間に転動体としての複数の玉３が配設された深溝玉軸受であり、複数の玉３は、円環状の冠型保持器４を介して円周方向に略等間隔で転動可能に保持される。

そして、近年の軽量化、低騒音化及び高速化等の要求に伴い、冠型保持器４には、ガラス繊維を含有させたポリアミド樹脂材等で射出成形される樹脂製保持器が多く使用されており、その樹脂製保持器の一例としては、図１３〜図１５に示すような冠型の樹脂製保持器が知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。

冠型保持器４は、合成樹脂の射出成形等により形成されており、冠型保持器４には、複数の玉３を円周方向に略等間隔で転動可能に保持するポケット部５が形成され、このポケット部５の内周面の円周方向両端部には軸方向に突出する一対の爪部６が設けられている。また、一対の爪部６には、開口部７が形成されており、この開口部７から玉３を一対の爪部６を押し広げつつポケット部５に押し込むことにより、ポケット部５内に玉３が微小な隙間を介して転動可能に保持される。

また、冠型保持器４の円周方向に互いに隣り合うポケット部５間の柱部８には、それぞれ肉ぬすみ部９と呼ばれる空間部（凹溝形状）が設けられており、この肉ぬすみ部９は、樹脂成形時において、樹脂肉厚不均等による変形を抑制するために保持器各部位の肉厚を均等に近くすることや、保持器軽量化などの理由により設けられている。

肉ぬすみ部９は、冠型樹脂製保持器の場合、通常、柱部８における開口部７から離間する側（以下、リム側という）の軸方向端部に形成され、柱部８の軸方向端面及びポケット部５の内周面において均等肉厚になるように略台形形状をなしている。

また、その他の転がり軸受の一例として、内輪、外輪、玉及び保持器で構成されるターボ分子ポンプ等のタッチダウン軸受であって、玉を収容するポケット部を保持器の周方向に長径を有する楕円形状に形成することにより、玉とポケット部との間の周方向隙間を増大させ、タッチダウン時のボールの遅れ・進みを吸収して、保持器に作用する引張力或いは圧縮力を緩和する転がり軸受が知られている（例えば、特許文献６参照）。

特開平１１−１３２２３８号公報 実開平６−８８２１号公報 特開２００３−３５３１７号公報 特開平７−２１７６５９号公報 特開昭６１−２１５８１１号公報 実開平５−６２７３４号公報

しかしながら、従来の転がり軸受５０に組み込まれている冠型保持器４は、転動体案内型の保持器であり、保持器内外周面はそれぞれ一様な寸法形状、且つ開口部７側とリム側とが軸方向において非対称な断面形状になっているため、近年の高速回転化への対応により、転がり軸受５０にｄｍＮ（ｄｍ：軸受内径と外径との平均、Ｎ：軸受回転速度）が８０万を超えるような高速回転をさせる場合、図１３に示すように、開口部７側の軸方向端部に保持器回転（転動体公転）による遠心力が働き、リム側の軸方向端部を捩れ軸とした弾性或いは塑性変形による捩れ変形が生じる虞があるため、保持器の開口部側の軸方向端部に生じる慣性力の低減や、保持器の高剛性化が強く要望されている。

また、特許文献１〜６に記載の転がり軸受のような従来型保持器では、ポケット部の内周面が球状形状であるため、上記した保持器変形によりポケット部の内周面の径方向内端縁が玉と局部接触しながら回転することとなり、その結果、回転トルクの増加や軸受温度の急激な上昇を招くという問題がある。また、保持器の変形が著しくなると保持器が軌道輪に接触したり、ポケット部のリム側端部に応力集中が生じ易いという問題があった。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、高速回転時の保持器の捩れ変形を抑制することができ、回転トルク及び軸受温度の上昇を低減することができ、ポケット部に生じる応力集中を緩和することができる転がり軸受用樹脂製保持器及びこの保持器を用いた転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 転がり軸受の複数の転動体を転動可能に保持し、円周方向に互いに隣り合うポケット部を備える円環状の転がり軸受用樹脂製保持器であって、保持器は、軌道輪案内形式であり、ポケット部は、ポケット部の径方向内端縁に形成される楕円形状の第１内周面と、ポケット部の径方向内端縁以外に形成される円筒形状の第２内周面と、を備えることを特徴とする転がり軸受用樹脂製保持器。
（２） 外輪と内輪との間に複数の転動体が円環状の保持器を介して円周方向に転動可能に配設される転がり軸受であって、保持器として、（１）に記載の転がり軸受用樹脂製保持器を使用することを特徴とする転がり軸受。

本発明の転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受によれば、保持器は、軌道輪案内形式であり、ポケット部は、ポケット部の径方向内端縁に形成される楕円形状の第１内周面と、ポケット部の径方向内端縁以外に形成される円筒形状の第２内周面と、を備えるため、応力集中が生じ易いリム側の軸方向端部のリム幅を増加して、保持器の剛性を向上することができるので、高速回転時の保持器の捩れ変形を抑制することができる。また、ポケット部に円筒形状の第２内周面を形成するため、ポケット部と玉とが局部接触することがないので、回転トルク及び軸受温度の上昇を低減することができる。また、ポケット部に楕円形状の第１内周面を形成するため、ポケット部の径方向内端縁の円弧形状を緩やかにできるので、ポケット部のリム側端部に生じる応力集中を緩和することができる。さらに、軌道輪案内形式の保持器であるため、高速回転時の保持器の安定性を向上することができる。

以下、本発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図６を参照して、本発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受の第１実施形態について説明する。
図１は本発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受を説明するための断面図、図２は本発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器の第１実施形態を説明するための部分展開図、図３は図２に示す転がり軸受用樹脂製保持器を開口部側から見た斜視図、図４は図２に示す転がり軸受用樹脂製保持器をリム側から見た斜視図、図５は図３に示す転がり軸受用樹脂製保持器の要部拡大図、図６は図３に示す転がり軸受用樹脂製保持器を径方向から見た要部拡大図である。

本実施形態の転がり軸受１０は、図１に示すように、内輪１１と外輪１２との間に転動体としての複数の玉１３が配設された深溝玉軸受であり、複数の玉１３は本実施形態の転がり軸受用樹脂製保持器である冠型樹脂製保持器１４を介して円周方向に略等間隔で転動可能に保持されている。

冠型樹脂製保持器１４は、軌道輪案内形式の冠型保持器であり、合成樹脂の射出成形等により一体に形成されている。図２〜図４に示すように、冠型樹脂製保持器１４には、複数の玉１３を円周方向に略等間隔で転動可能に保持するポケット部１５が形成され、このポケット部１５の内周面の円周方向両端部には軸方向に突出する一対の爪部１６が設けられている。また、一対の爪部１６の各先端間には開口部１７が形成されており、開口部１７から玉１３を一対の爪部１６を押し広げつつポケット部１５に押し込むことにより、ポケット部１５内に玉１３が微小なすきまを介して転動可能に保持される。さらに、冠型樹脂製保持器１４のリム側の外周面には、外輪１２の内周面と対向する保持器案内面２０が形成されている。

冠型樹脂製保持器１４の樹脂材料としては、４６ナイロンや６６ナイロンなどのポリアミド系樹脂や、ポリブチレンテレフタレートや、ポリフェレンサルサイド（ＰＰＳ）や、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）や、熱可塑性ポリイミドや、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）などが挙げられる。また、上記した樹脂に１０〜５０ｗｔ％の繊維状充填剤（例えば、ガラス繊維や炭素繊維など）を適宜添加することより保持器の剛性及び寸法精度を向上させることが可能である。

また、冠型樹脂製保持器１４の円周方向に互いに隣り合う各ポケット部１５間の柱部１８には、図２、図４及び図６に示すように、それぞれ肉ぬすみ部１９が設けられている。この肉ぬすみ部１９は、柱部１８のリム側の軸方向端部に形成されており、ポケット部１５の内周面との間において均等肉厚になるように略台形形状をなしている。

そして、本実施形態では、図２〜図６に示すように、ポケット部１５は、ポケット部１５の径方向内端縁に形成される楕円形状の第１内周面２１と、ポケット部の径方向内端縁以外に形成される円筒形状の第２内周面２２と、を備えた複合形状をなしている。

また、第１内周面２１の中心位置は、ポケット部１５の中心である第２内周面２２の中心位置と同一であり、第１内周面２１と第２内周面２２との接合部（図２のＡ部参照。）は円滑に連続するように繋げられると共に、爪部１６までには第１内周面２１は形成されない。なお、第１内周面２１は、想定される熱膨張や弾性変形の範囲内では、玉１３と接触しないように設定される。

また、本実施形態では、図１、図３及び図５に示すように、爪部１６及び柱部１８の内外周面は、リム側から開口部１７側に行くに従って肉厚が薄くなるようにテーパー形状に形成されている。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、ポケット部１５の軸方向中心位置が、転がり軸受１０の軸方向中心位置よりもδ分オフセットするように設定されており、これに伴って、内輪１１と外輪１２の両軌道面及び玉１３も軸方向にδ分オフセットされる。

従って、本実施形態の転がり軸受用樹脂製保持器１４及び転がり軸受１０よれば、保持器１４は、軌道輪案内形式であり、ポケット部１５は、ポケット部１５の径方向内端縁に形成される楕円形状の第１内周面２１と、ポケット部１５の径方向内端縁以外に形成される円筒形状の第２内周面２２と、を備えるため、応力集中が生じ易いリム側の軸方向端部のリム幅を増加して、保持器の剛性を向上することができるので、高速回転時の保持器の捩れ変形を抑制することができる。また、ポケット部１５に円筒形状の第２内周面２２を形成するため、ポケット部１５と玉１３とが局部接触することがないので、回転トルク及び軸受温度の上昇を低減することができる。また、ポケット部１５に楕円形状の第１内周面２１を形成するため、ポケット部１５の径方向内端縁の円弧形状を緩やかにできるので、ポケット部１５のリム側端部に生じる応力集中を緩和することができる。さらに、保持器１４が軌道輪案内形式であるため、高速回転時の保持器の安定性を向上することができる。

また、本実施形態の転がり軸受用樹脂製保持器１４及び転がり軸受１０よれば、爪部１６及び柱部１８の内外周面は、リム側から開口部１７側に行くに従って肉厚が薄くなるようにテーパー形状に形成されるため、保持器１４の開口部１７側の軸方向端部に生じる慣性力を低減することができるので、高速回転時の保持器の捩れ変形をさらに抑制することができる。また、例え保持器１４が捩れ変形したとしても、保持器１４の開口部１７側の軸方向端部が軌道輪に接触することを抑制することができる。

さらに、本実施形態の転がり軸受用樹脂製保持器１４及び転がり軸受１０よれば、ポケット部１５の軸方向中心位置を転がり軸受１０の軸方向中心位置よりもδ分オフセットさせるため、リム側の断面形状を大きくすることができる。これにより、保持器の剛性をさらに向上することができるので、高速回転時の保持器の捩れ変形をさらに抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図７〜図１１を参照して、本発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
図７は本発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器の第２実施形態を説明するための部分展開図、図８は図７に示す転がり軸受用樹脂製保持器を開口部側から見た斜視図、図９は図７に示す転がり軸受用樹脂製保持器をリム側から見た斜視図、図１０は図８に示す転がり軸受用樹脂製保持器の要部拡大図、図１１は図９に示す転がり軸受用樹脂製保持器の要部拡大図である。

本実施形態の冠型樹脂製保持器２４は、図７、図９及び図１１に示すように、肉ぬすみ部１９にリブ２５を設けて肉ぬすみ部１９の空間を分割すると共に、図７、図８、図１０に示すように、柱部１８の開口部１７側の軸方向端部に略矩形状の肉ぬすみ部２６を設ける。さらに、図７、図９及び図１１に示すように、ポケット部１５のリム側端部に肉ぬすみ部２７を設けている。

リブ２５は、柱部１８のリム側の軸方向端面に配置される底リブ２５ａと、肉ぬすみ部１９の空間部を軸方向に横切る一対の軸方向リブ２５ｂと、を備えており、このリブ２５の内部に肉ぬすみ部２６が設けられる。

従って、本実施形態の転がり軸受用樹脂製保持器２４及び転がり軸受１０よれば、肉ぬすみ部１９にリブ２５を設けると共に、リブ２５の内部に肉ぬすみ部２６を設け、さらに、ポケット部１５のリム側端部に肉ぬすみ部２７を設けるため、保持器の剛性を向上することができると共に、保持器の開口部１７側の軸方向端部に生じる慣性力を低減することができるので、高速回転時の保持器の捩れ変形をさらに抑制することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記した第１実施形態と同様である。

なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、本実施形態では、外輪案内形式の保持器に本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されず、内輪案内形式の保持器に本発明を適用してもよい。
また、本実施形態では、第１内周面は、楕円形状に形成されているが、玉と非接触、且つ保持器のリム側の剛性を増大するものであればよく、第２内周面より開口部側に突出するような形状であればよい。

本発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器及び転がり軸受を説明するための断面図である。 本発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器の第１実施形態を説明するための部分展開図である。 図２に示す転がり軸受用樹脂製保持器を開口部側から見た斜視図である。 図２に示す転がり軸受用樹脂製保持器をリム側から見た斜視図である。 図３に示す転がり軸受用樹脂製保持器の要部拡大図である。 図３に示す転がり軸受用樹脂製保持器を径方向から見た要部拡大図である。 本発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器の第２実施形態を説明するための部分展開図である。 図７に示す転がり軸受用樹脂製保持器を開口部側から見た斜視図である。 図７に示す転がり軸受用樹脂製保持器をリム側から見た斜視図である。 図８に示す転がり軸受用樹脂製保持器の要部拡大図である。 図９に示す転がり軸受用樹脂製保持器の要部拡大図である。 従来の冠型樹脂製保持器を組み込んだ転がり軸受を説明するための断面図である。 図１２に示す冠型樹脂製保持器を説明するための部分展開図である。 図１３に示す冠型樹脂製保持器を開口部側から見た斜視図である。 図１３に示す冠型樹脂製保持器をリム側から見た斜視図である。 従来の冠型樹脂製保持器に生じる捩れ変形を説明するための要部断面図である。

符号の説明

１０ 転がり軸受
１１ 内輪（軌道輪）
１２ 外輪（軌道輪）
１３ 玉（転動体）
１４，２４ 冠型樹脂製保持器（転がり軸受用樹脂製保持器）
１５ ポケット部
１６ 爪部
１７ 開口部
１８ 柱部
１９ 肉ぬすみ部
２１ 第１内周面
２２ 第２内周面
２５ リブ
２６，２７ 肉ぬすみ部

Claims (2)

1. 転がり軸受の複数の転動体を転動可能に保持し、円周方向に互いに隣り合うポケット部を備える円環状の転がり軸受用樹脂製保持器であって、
   前記保持器は、軌道輪案内形式であり、
   前記ポケット部は、前記ポケット部の径方向内端縁に形成される楕円形状の第１内周面と、前記ポケット部の径方向内端縁以外に形成される円筒形状の第２内周面と、を備えることを特徴とする転がり軸受用樹脂製保持器。
2. 外輪と内輪との間に複数の転動体が円環状の保持器を介して円周方向に転動可能に配設される転がり軸受であって、
   前記保持器として、請求項１に記載の転がり軸受用樹脂製保持器を使用することを特徴とする転がり軸受。
   

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