JP2007332994A - 転がり軸受用保持器及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】高速，高温条件下で使用されても変形が生じにくい樹脂製保持器を提供する。また、高速，高温条件下においても好適に使用可能な転がり軸受を提供する。
【解決手段】保持器４は、転動体である玉３を転動自在に保持するポケット１０ａを複数有する樹脂製の環状主部１０と、環状主部１０を構成する樹脂よりも高い剛性を有する金属又は樹脂で構成され環状主部１０の軸方向両側に配されて環状主部１０に一体に固定された２つの環状補強部材２０，２０と、で構成されている。この環状主部１０は、凹面１４を有する樹脂製のポケット部材１２の複数からなり、これら複数のポケット部材１２が、それぞれの凹面１４を対向させてポケット１０ａが形成されるように配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、転がり軸受に組み込まれる樹脂製の保持器に関する。また、本発明は、樹脂製の保持器が組み込まれた転がり軸受に関する。

従来から広く使用されている一般的な玉軸受用樹脂製保持器としては、例えば特許文献１の図５，６に示されているものがある。そして、このような玉軸受用樹脂製保持器が組み込まれた玉軸受は、高速，高温等の過酷な条件下で使用される場合が多くなっている。しかしながら、このような玉軸受用樹脂製保持器は、剛性が不十分な樹脂で構成されているため、高速，高温条件下（例えばｄｍＮ値８０万以上、温度８０℃以上）で使用されると熱及び遠心力によって変形（例えば径方向外方への変形）が生じるおそれがあるという問題点を有していた。また、高温条件下では熱クリープが生じるため、前記変形がより大きくなるという問題点があった。

このような問題点を解決するため、金属製の補強部材を備えた樹脂製保持器が提案されている（例えば特許文献１，２）。金属製の補強部材により保持器の剛性が高められるので、高速，高温条件下で使用されても前述のような変形が生じにくくなっている。
特開平８−１４５０６１号公報 特開平９−７９２６５号公報 特開２００２−３２３０４６号公報

しかしながら、玉軸受の使用条件はさらに高速，高温に向かっており、使用環境がさらに厳しくなっていく傾向にある。よって、より剛性が高く変形が生じにくい保持器が望まれている。
そこで、本発明は前述のような従来技術が有する問題点を解決し、高速，高温条件下で使用されても変形が生じにくい樹脂製保持器を提供することを課題とする。また、本発明は、高速，高温条件下においても好適に使用可能な転がり軸受を提供することを併せて課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がり軸受用保持器は、円形又は矩形の空所からなり転動体を転動自在に保持するポケットを複数有する樹脂製の環状主部と、前記環状主部を構成する樹脂よりも高い剛性を有する金属又は樹脂で構成され前記環状主部の軸方向両側に配されて前記環状主部に一体に固定された２つの環状補強部材と、を備える転がり軸受用保持器であって、前記環状主部は、凹面を有する樹脂製のポケット部材の複数からなり、これら複数のポケット部材が、それぞれの前記凹面を対向させて前記ポケットが形成されるように配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る請求項２の転がり軸受用保持器は、請求項１に記載の転がり軸受用保持器において、前記ポケット部材はその両端に前記凹面を備え、その凹面を対向させつつ前記ポケット部材を環状に並べることにより前記環状主部が構成されることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項３の転がり軸受用保持器は、請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受用保持器において、前記２つの環状補強部材の少なくとも一方は、該環状補強部材をインサートとするインサート成形により前記複数のポケット部材のうち少なくとも一部と一体化されていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項４の転がり軸受用保持器は、請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受用保持器において、前記２つの環状補強部材は、該環状補強部材をインサートとするインサート成形により前記ポケット部材と一体化されており、前記２つの環状補強部材のうち一方が前記複数のポケット部材のうち一部と一体化され、前記２つの環状補強部材のうち他方が前記複数のポケット部材のうち残部と一体化されていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項５の転がり軸受用保持器は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器において、前記２つの環状補強部材の少なくとも一方は、前記ポケット部材に嵌入する爪を備えていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項６の転がり軸受用保持器は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器において、前記２つの環状補強部材の少なくとも一方は、強度向上のためのリブを備えていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項７の転がり軸受用保持器は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器において、前記環状補強部材及び前記ポケット部材は、係合して一体化する連結部を備えており、その一方が凹部で、他方が該凹部に係合する凸部であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項８の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受において、前記保持器を、請求項１〜７のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器としたことを特徴とする。

本発明の転がり軸受用保持器は、剛性が高いので、高速，高温条件下で使用されても変形が生じにくい。また、本発明の転がり軸受は、剛性が高い保持器を備えているので、高速，高温条件下においても好適に使用可能である。

本発明に係る転がり軸受用保持器及び転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受の一実施形態である玉軸受の構成を示す縦断面図である。また、図２は、この玉軸受に使用されている保持器の斜視図であり、図３は、図２の保持器の部分拡大図である。さらに、図４は、図２の保持器を構成するポケット部材の斜視図であり、図５は、図２の保持器のうち環状補強部材のみを分解して示した分解斜視図である。

図１の玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の玉３と、内輪１及び外輪２の間に複数の玉３を保持する保持器４と、シールド板５，５と、を備えている。
また、内輪１と外輪２とシールド板５，５とで囲まれた軸受空間には、図示しない潤滑剤（例えばグリース組成物）が充填されており、シールド板５によって玉軸受内に密封されている。そして、この潤滑剤により、内輪１及び外輪２の軌道面と玉３との接触面が潤滑されている。なお、シールド板５，５は備えていなくてもよい。

次に、保持器４の構造について、図２〜５を参照しながら説明する。この保持器４は、転動体である玉３を転動自在に保持するポケット１０ａを複数有する樹脂製の環状主部１０と、環状主部１０を構成する前記樹脂よりも高い剛性を有する金属又は樹脂で構成された環状補強部材２０と、で構成されている。
この環状主部１０は、環状に並んだ樹脂製のポケット部材１２で構成されている。このポケット部材１２は、棒状部の両端に円弧状の凹面１４を備えた形状を有しており（図４を参照）、その凹面１４を相互に対向させつつ複数のポケット部材１２が環状に並んでいるため、この対向する両凹面１４，１４によって、ポケット１０ａを構成する円形の空所が形成されている。よって、この環状主部１０の外形形状は、凹凸形状（ポケット１０ａ周辺部が凸形状となり、ポケット部材１２の棒状部が凹形状となる）が周方向に交互に連続した波形となっている。

また、環状補強部材２０は、環状主部１０の外形形状とほぼ一致するような、凹凸形状が周方向に交互に連続した波形をなしている（図５の（ｂ），（ｃ）を参照）。そして、略同一形状の２つの環状補強部材２０，２０を、環状主部１０の形状に沿うようにその軸方向両側に配して、環状補強部材２０，２０の間に環状主部１０を挟み、さらに環状主部１０及び両環状補強部材２０，２０の全体を一体的に固定することにより、保持器４を形成している（図２，３及び図５の（ａ）を参照）。

環状主部１０と環状補強部材２０，２０との凹凸が係合することにより、これら両部材の周方向の変位が防止される。また、この際、ポケット部材１２の軸方向両側面に、環状補強部材２０の形状に沿う溝１５を設け（図４を参照）、この溝１５に環状補強部材２０を嵌め込めば、環状主部１０と環状補強部材２０，２０とが軸方向に変位することを防止できる。

このような玉軸受は、保持器４の剛性が高く高速，高温条件下で使用されても保持器４に変形が生じにくいので、高速，高温条件下（例えばｄｍＮ値８０万以上、温度８０℃以上）においても安定した回転で使用することができる。また、従来の冠形保持器の場合は、ポケットを形成するつのの先端が回転の遠心力により開いて転動体の保持が不十分となるおそれがあるが、本実施形態の保持器４の場合は、環状主部１０が２つの環状補強部材２０，２０の間に挟まれた構造を有しており、ポケット１０ａにつのが存在しないので、高速条件で使用されても転動体の保持が不十分となるおそれがない。さらに、本実施形態の保持器４は軸方向にほぼ対称な形状であるので、高速回転で使用されてもバランス良く安定して回転することができる。さらに、ポケット１０ａが摺動性に優れる樹脂で構成されているので、摩耗や打音が生じにくい。

なお、環状主部１０及び両環状補強部材２０，２０の全体を一体的に固定する方法は、全体を強固に固定できて各部材の変位が生じなければ特に限定されるものではないが、例えば２つの環状補強部材２０，２０を連結する方法があげられる。２つの環状補強部材２０，２０を連結する方法は特に限定されるものではないが、例えば、２つの環状補強部材２０，２０を加締めにより連結する方法や、リベットを用いて連結する方法があげられる。また、２つの環状補強部材２０，２０の一方に凹部、他方に該凹部に係合する凸部を設け、両部を係合して連結する方法も好適である。さらに、コ字状に屈曲した板バネを用いて連結してもよい。すなわち、ポケット部材１２の棒状部の部分に、径方向内側から外側に向かって板バネを嵌め込んで、板バネの両端部で環状補強部材２０，２０及びポケット部材１２の棒状部を軸方向両側から挟み込むようにして連結してもよい。

さらに、図５の（ｂ）に示すように一方の環状補強部材２０に径方向内外両側に延びる折り曲げ片２２を設け、この折り曲げ片２２を折り曲げて他方の環状補強部材２０を押さえつけることにより、２つの環状補強部材２０，２０を連結する方法も好ましい。この時、折り曲げられた折り曲げ片２２を嵌め込み可能な凹部１６をポケット部材１２に設けておけば、折り曲げ片２２と凹部１６とを係合することにより環状補強部材２０とポケット部材１２とをより強固に一体化することができるので、回転時の遠心力や転動体から受ける力により環状補強部材２０と環状主部１０との間に変位が生じることを抑制することができる。

また、環状補強部材２０に、ポケット部材１２側に向かって突出する爪（図示せず）を設け、この爪をポケット部材１２に嵌入させれば、環状補強部材２０とポケット部材１２とを強固に一体化することができる。そうすれば、回転時の遠心力により環状補強部材２０と環状主部１０との間に変位が生じることを抑制することができる。

さらに、環状補強部材２０とポケット部材１２とをより強固に一体化するためには、環状補強部材２０をインサートとするインサート成形により、環状補強部材２０とポケット部材１２とを一体的に形成することが好ましい。２つの環状補強部材２０のうち一方が複数のポケット部材１２の一部又は全部と一体化されていれば、上記目的を達成することができるが、全ポケット部材１２を２グループに分けて、一方のグループをインサート成形により一方の環状補強部材２０と一体化し、他方のグループをインサート成形により他方の環状補強部材２０と一体化すれば、環状補強部材２０とポケット部材１２とをさらに強固に一体化することができる。全ポケット部材１２を２つの環状補強部材２０，２０と一体化する上記構成を採用すれば、玉軸受をｄｍＮ値１００万以上の高速条件で使用しても安定した回転が得られる。このような構成の保持器を製造する際には、環状補強部材２０と一体成形されたポケット部材１２の凹面１４の間に玉３を配し（すなわち、玉３をポケット部材１２の凹面１４の間に挟み）、２つの環状補強部材２０，２０を連結して全体を一体化すればよい。

なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、環状主部１０を、図６に示すようなポケット部材１８で構成してもよい。すなわち、図６のポケット部材１８は、図４のポケット部材１２が軸方向に２つに分断された形状を有しており、４つのポケット部材１８の凹面１４によって、ポケット１０ａを構成する円形の空所が形成されている。環状補強部材２０をインサートとするインサート成形により、ポケット部材１８と環状補強部材２０とを一体化すれば、環状補強部材２０の周方向全体にわたってポケット部材１８が一体的に形成されたものを製造することができ、これを２つ組み合わせて一体的に固定することにより、保持器４が得られる。

この時、ポケット部材１８同士の接合面に連結手段を設け、ポケット部材１８を軸方向に連結すれば、保持器４の製造時（ポケット部材１８の組み立て時）や玉軸受の使用時に、ポケット部材１８の接合部にずれが生じることを防止できる。例えば、図６のように、一方の接合面に図示されない凹部を設け、他方の接合面に前記凹部に係合する凸部１８ａを設けるとよい。なお、図６の例では、環状主部１０がポケット部材１８で構成されているため、環状主部１０が軸方向及び周方向に分断しているが、周方向には分断していなくてもよい。すなわち、半円状の凹面を複数有する環状のポケット部材を２つ組み合わせることにより、環状主部１０を形成する構成を採用することもできる。

また、環状補強部材２０には、強度向上のためのリブを形成してもよい。
さらに、環状補強部材２０の材質は、ＳＰＣＣ等の冷間圧延炭素鋼やステンレス鋼が好ましいが、耐熱性が十分であり且つ環状主部１０を構成する樹脂よりも高い剛性を有するならば金属に限定されるものではなく、樹脂や、繊維状充填材（例えばガラス繊維，炭素繊維）を含有する樹脂組成物を用いることもできる。このような樹脂や樹脂組成物を用いると、保持器４のさらなる軽量化が可能である。

さらに、環状主部１０を構成する樹脂の種類は特に限定されるものではないが、ポリアミド樹脂（例えばポリアミド４６，ポリアミド６６），ポリフェニレンスルフィド（例えばＬ−ＰＰＳ），ポリエーテルエーテルケトン等の射出成形可能な高性能エンジニアリングプラスチックが好ましい。また、このような樹脂に１０〜５０質量％の繊維状充填材（例えばガラス繊維，炭素繊維）を添加することにより、保持器４の剛性を向上させるとともに寸法精度を向上させることができる。

さらに、本実施形態においては、転がり軸受として深みぞ玉軸受を例示して説明したが、本発明の転がり軸受は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
ころ軸受の場合には、ポケット１０ａを構成する空所の形状が矩形となるように、ポケット部材１２，１８の凹面１４の形状を設計すればよい。

本発明に係る転がり軸受の一実施形態である玉軸受の構造を示す縦断面図である。 図１の玉軸受に組み込まれた保持器の斜視図である。 図２の保持器の部分拡大図である。 図２の保持器を構成するポケット部材の斜視図である。 図２の保持器のうち環状補強部材のみを分解して示した分解斜視図である。 ポケット部材の変形例を説明する保持器の部分分解斜視図である。

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
３ 玉
４ 保持器
１０ 環状主部
１０ａ ポケット
１２ ポケット部材
１４ 凹面
１５ 溝
１６ 凹部
１８ ポケット部材
２０ 環状補強部材
２２ 折り曲げ片

Claims (8)

1. 円形又は矩形の空所からなり転動体を転動自在に保持するポケットを複数有する樹脂製の環状主部と、前記環状主部を構成する樹脂よりも高い剛性を有する金属又は樹脂で構成され前記環状主部の軸方向両側に配されて前記環状主部に一体に固定された２つの環状補強部材と、を備える転がり軸受用保持器であって、
   前記環状主部は、凹面を有する樹脂製のポケット部材の複数からなり、これら複数のポケット部材が、それぞれの前記凹面を対向させて前記ポケットが形成されるように配置されていることを特徴とする転がり軸受用保持器。
2. 前記ポケット部材はその両端に前記凹面を備え、その凹面を対向させつつ前記ポケット部材を環状に並べることにより前記環状主部が構成されることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
3. 前記２つの環状補強部材の少なくとも一方は、該環状補強部材をインサートとするインサート成形により前記複数のポケット部材のうち少なくとも一部と一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受用保持器。
4. 前記２つの環状補強部材は、該環状補強部材をインサートとするインサート成形により前記ポケット部材と一体化されており、前記２つの環状補強部材のうち一方が前記複数のポケット部材のうち一部と一体化され、前記２つの環状補強部材のうち他方が前記複数のポケット部材のうち残部と一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受用保持器。
5. 前記２つの環状補強部材の少なくとも一方は、前記ポケット部材に嵌入する爪を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器。
6. 前記２つの環状補強部材の少なくとも一方は、強度向上のためのリブを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器。
7. 前記環状補強部材及び前記ポケット部材は、係合して一体化する連結部を備えており、その一方が凹部で、他方が該凹部に係合する凸部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器。
8. 内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受において、前記保持器を、請求項１〜７のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器としたことを特徴とする転がり軸受。

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