JP2009008170A - 樹脂製保持器及び該保持器を使用した玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器抜け止め板と保持器のリム底との間の摺動摩擦による抵抗や発熱を低減させて、高速回転時の軸受性能の向上を図ることができ、高速回転化に適した樹脂製保持器を得る。
【解決手段】軸受の外輪３又は内輪２に取り付けられた保持器抜け止め板１３にリム部７のリム底７ａが当接して軸方向の位置規制が成される樹脂製保持器２３であって、リム部７の内側端面上に突設される各柱部８には、各柱部８からリム底７ａまで略軸方向に貫通する盗み穴２５を設けて、該盗み穴２５により保持器抜け止め板１３とリム底７ａとの間の摺動部２７に潤滑油を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製保持器及び該保持器を使用した玉軸受に関する。

図１０は、転がり軸受の従来例を示したものである。
ここに示した転がり軸受１は、所謂深溝玉軸受で、内輪２と外輪３との間に装着される複数個の玉４相互の間隔を樹脂製保持器５により保持している。

樹脂製保持器５は、合成樹脂の射出成形により一体形成された所謂冠型保持器で、図１１にも示すように、軸受１の一端面寄りの位置で内外輪２，３間を周回する円環状に形成されたリム部７と、このリム部７の内側端面上の周方向に間隔を空けた複数箇所に軸方向に向けて突設された柱部８とを備え、隣接する柱部８間が玉４を転動自在に保持するポケット９となる。

各ポケット９の内周面は、玉４の直径よりも僅かに大きな円筒面状に仕上げられている。各柱部８の先端には、軸方向に突出した一対の爪部１１が設けられている。これらの爪部１１は、各ポケット９の先端の周方向の開口幅Ｗ１を玉４の直径よりも狭めていて、この爪部１１による玉４への引っ掛かりにより、樹脂製保持器５の抜け止めをしている。

しかし、以上の樹脂製保持器５は、リム部７と爪部１１側が軸方向に非対称な断面形状のため重量アンバランスを生じ、近年の軸受の高速回転化に対しては、樹脂製保持器５の回転に伴って作用する遠心力によって、図１２に矢印Ａで示すように、爪部１１側を径方向外側に捩る力が作用し、この捩り力の作用により、柱部８とリム部７との接合部に曲げ応力が集中し、玉４の保持性能の低下を招く捩り変形が生じたり、あるいは保持器の破損や保持器の抜け（脱落）を招く虞があった。また、ポケット９の開口幅Ｗ１が玉４の直径よりも広がったり、爪部１１が破損したりして、同様に保持器の破損や保持器の抜けを招く虞もあった。

そこで、樹脂製保持器５の抜け止め対策として、リム部７との間に小さな隙間を有して軸受１の例えば外輪３の内壁に固定され円周上に複数の保持器抜け止め板を均等に設けたものが提案された（例えば、特許文献１参照）。
また、爪部１１の装備により重量が嵩んで高速回転化に不利に作用するため、図１３に示すように、柱部８の先端に爪部１１を持たず、ポケット９の先端開口幅Ｗ２を玉４の直径よりも大きく設定した樹脂製保持器５Ａが提案された。そして、この樹脂製保持器５Ａの軸方向の位置規制（抜け止め）は、図１４に示すように、外輪３に係止させた保持器抜け止め板１３によって行うようにした玉軸受１５が提案されている。

特開昭６３−９２８１９号公報

ところが、外輪３に係止させた保持器抜け止め板１３により樹脂製保持器５Ａを抜け止めする構成の玉軸受１５は、図１４に示すように、リム部７の外側端面であるリム底７ａと保持器抜け止め板１３とが摺動する。しかし、従来の玉軸受１５では、これらの摺動部への潤滑を特に配慮していないため、これらの摺動部が潤滑油不足に陥り、摺動摩擦時の摩擦抵抗により軸受の回転性能が低下したり、あるいは、摺動摩擦による発熱によって軸受内部が過昇温したりリム部７が変形して、樹脂製保持器５Ａによる保持性能が低下する虞があった。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、樹脂製保持器の軸方向の位置規制を行う保持器抜け止め板と該保持器抜け止め板に当接する保持器のリム底との間への潤滑油供給を促進して、保持器抜け止め板とリム底との間の摺動摩擦による抵抗や発熱を低減させて、高速回転時の軸受性能の向上を図ることができ、高速回転化に適した樹脂製保持器及び玉軸受を提供することである。

上記目的は下記構成により達成される。
（１）転がり軸受の一端面寄りの位置で内外輪間を周回する円環状に形成されたリム部と、このリム部の内側端面上の周方向に間隔を空けた複数箇所に軸方向に向けて突設された柱部とを備え、隣接する柱部間が転動体を転動自在に保持するポケットとなる転がり軸受の樹脂製保持器であって、
前記各柱部には、各柱部から前記リム部のリム底まで略軸方向に貫通する盗み穴が設けられ、
内外輪間における径方向の位置規制が外輪によってなされ、軸方向の位置規制が前記リム底に当接するように内輪又は外輪に取り付けられた保持器抜け止め板によって成されることを特徴とする樹脂製保持器。

（２）上記（１）において、隣接する一対の柱部により形成される前記ポケットの開放端の周方向の開口幅が、転動体である玉の最大直径よりも大きく設定されていることを特徴とする樹脂製保持器。
（３）内外輪間に装備する複数個の玉を転動自在に保持する保持器として、上記（１）又は（２）に記載の樹脂製保持器を使用したことを特徴とする玉軸受。

上記に記載の樹脂製保持器では、軸受回転時における保持器の軸方向の位置規制（抜け止め）は、保持器のリム底が保持器抜け止め板に当接することにより行われるため、リム底と保持器抜け止め板との摺動が起こる。しかし、リム底と保持器抜け止め板との摺動部には、各柱部に貫通形成した盗み穴が開口していて、軸受内部の潤滑油を該盗み穴から摺動部へ供給して、摺動部の摩擦を低減できるため、保持器抜け止め板とリム底との間の摺動摩擦による抵抗や発熱を低減させて、高速回転時の軸受性能の向上を図ることができ、保持器の高速回転化への適性を向上させることができる。

以下、本発明に係る樹脂製保持器の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る樹脂製保持器を使用した玉軸受の第１の実施の形態の縦断面図、図２は図１に示した樹脂製保持器の斜視図である。

図１に示した玉軸受２１は、所謂深溝玉軸受で、内輪２と外輪３との間に配置される複数個の転動体である玉４の間隔を樹脂製保持器２３によって保持している。

この樹脂製保持器２３は、所謂、冠形保持器であり、図２にも示すように、軸受２１の一端面寄り（図１では、左端面寄り）の位置で内外輪間を周回する円環状に形成されたリム部７と、このリム部７の内側端面上の周方向に間隔を空けた複数箇所に軸方向に向けて突設された柱部８とを備えていて、隣接する柱部８，８間が転動体である玉４を転動自在に保持するポケット９となるもので、樹脂の射出成形により一体成形されている。

この樹脂製保持器２３に好適な樹脂材料としては、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、これらの樹脂材料に１０〜５０ｗｔ％の繊維状充填材（例えば、ガラス繊維や炭素繊維など）を適宜添加することにより、保持器の合成及び寸法精度を向上させることができる。

本実施の形態の樹脂製保持器２３の場合、各柱部８には、各柱部８の先端からリム部７のリム底７ａまで軸方向に貫通する盗み穴２５が設けられている。
また、本実施の形態の樹脂製保持器２３は、軸受２１の内外輪間における径方向の位置規制が外輪３によってなされ、且つ、軸方向（図１では、矢印Ｘ方向）の位置規制（抜け止め）がリム底７ａに当接するように外輪３に取り付けられた保持器抜け止め板１３によって成される。

保持器抜け止め板１３は、外周部が外輪３に係合して外輪３に固定されており、その内面にリム底７ａが当接することで、樹脂製保持器２３が抜けることを規制する。

また、本実施の形態の樹脂製保持器２３は、図２に示したように、柱部８は先端側が略一定の断面形状で真っ直ぐに伸びる単純な柱構造で、隣接する一対の柱部８により形成されるポケット９の開放端の周方向の開口幅Ｗ３が、転動体である玉４の最大直径よりも大きく設定されている。

以上に説明した本実施の形態の樹脂製保持器２３では、軸受回転時における保持器の軸方向の位置規制（抜け止め）は、保持器のリム底７ａが保持器抜け止め板１３に当接することにより行われるため、リム底７ａと保持器抜け止め板１３との摺動が起こる。
しかし、図１に示すように、リム底７ａと保持器抜け止め板１３との摺動部２７には、各柱部８に貫通形成した盗み穴２５が開口していて、図１に矢印Ｙ，Ｚで示すように、軸受内部の潤滑油を盗み穴２５から摺動部２７へ供給して、摺動部２７の摩擦を低減できるため、保持器抜け止め板１３とリム底７ａとの間の摺動摩擦による抵抗や発熱を低減させて、高速回転時の軸受性能の向上を図ることができ、保持器の高速回転化への適性を向上させることができる。

また、本実施の形態の樹脂製保持器２３では、図２に示したように、ポケット９の開放端の開口幅Ｗ３が転動体である玉４の最大直径よりも大きく設定されるため、ポケット９を形成する柱部８は、保持する玉４の最大直径部よりも先端側を、外径が一定または僅かに先すぼまりの単純な柱構造とすることができ、これにより、柱部８の先端が高速回転時の遠心力の影響を受け難くなり、遠心力による保持器の捩れ変形の発生を抑止すると同時に、捩れ変形による保持器の破損を防止して、保持器の寿命を延ばすことができる。

そして、本実施の形態の樹脂製保持器２３を使用した玉軸受２１では、使用している樹脂製保持器２３が高速回転化に適したもので、高速回転時にも保持器２３が摺動摩擦で発熱することが抑止されるため、軸受内部に充填された潤滑油の性能が保持器の発熱の影響で低下することがなく、安定した高速回転性能を発揮することができる。

なお、本発明に係る樹脂製保持器において、摺動部２７へ潤滑油を導くための柱部８への盗み穴２５の具体的な装備形態は、上記の第１の実施の形態の構造に限らない。
以下、柱部８への盗み穴２５の装備形態を改良した樹脂製保持器の他の実施の形態を説明する。

図１に示した第１の実施の形態では、柱部８に貫通形成した盗み穴２５は、同一径の穴であった。
しかし、図３に示した第２の実施の形態では、樹脂製保持器２３は、盗み穴２５の周囲の肉厚ｔを一定にした構造で、これにより、盗み穴２５は、リム底７ａ側で穴径が広がった構造になっている。肉厚ｔを一定にすることにより、樹脂製保持器２３を射出成形にて製作する際に、加熱された樹脂材が冷える際の熱収縮の不均一による変形を抑えて、製造時の寸法精度を上げることができる。
このような盗み穴２５の構造では、保持器抜け止め板１３上のより広範な面積に潤滑油を供給することが可能になる。
また、盗み穴２５の容積が大きくなるため、盗み穴２５の装備による樹脂製保持器２３の軽量化を促進することができる。

また、第１の実施の形態では、盗み穴２５の貫通方向は、軸方向に一致させていたが、軸方向に完全に一致させる必要はない。
図４に示した第３の実施の形態では、盗み穴２５を、リム底７ａ側の開口２５ａが、柱部８の先端の開口２５ｂよりも外輪３側に偏る傾斜穴にしている。
このような傾斜穴にすると、盗み穴２５内の潤滑油が回転時の遠心力でリム底７ａ側に流れるため、より積極的に、摺動部２７へ潤滑油を供給することが可能になる。

図５に示した第４の実施の形態は、図４に示した盗み穴２５を更に改良したもので、盗み穴２５を傾斜穴にする点は、図４と共通であるが、柱部８の先端側の開口２５ｂの位置を、柱部８の内径側の面に設定している。このように開口２５ｂの位置を設定することにより、盗み穴２５の傾斜を更に大きくして、遠心力を利用した潤滑油供給をより活発にすることができる。

図６に示した第５の実施の形態は、図１に示した盗み穴２５を改良したもので、柱部８の先端側の開口２５ｂを、柱部８の先端面及び内径側面の２方向に開口する構造としている。
このようにすると、開口２５ｂを大きく設定することができ、軸受内の潤滑油が盗み穴２５に流入し易くなる。

図７に示した第６の実施の形態は、図６に示した盗み穴２５を改良したもので、柱部８の先端側の開口２５ｂが、柱部８の先端面及び内径側面の２方向に開口する点では図６に示した構造と共通している。しかし、図７に示した構造では、柱部８の内径側面の開口を更に大きく設定している。
このようにすると、軸受内の潤滑油の盗み穴２５への流入が、更に容易になる。

図８に示した第７の実施の形態は、図１に示した盗み穴２５の改良例で、柱部８の先端側の開口２５ｂを、柱部８の内径側面に設定したものである。
柱部８の内径側面に開口２５ｂがあると、軸受内の潤滑油が回転時の遠心力で外径方向に流動するとき、その流動で開口２５ｂに入り易くなり、盗み穴２５による摺動部２７への潤滑油供給をより確実にすることができる。

図９に示した第８の実施の形態は、図８に示した盗み穴２５を更に改良したもので、柱部８の内径側面に形成する開口２５ｂの位置をリム部７側に近づけた配置にしている。
このようにすると、柱部８に形成される空洞部が減り、柱部８の先端部の剛性が向上して、高速回転時に遠心力に対する捩れ変形の抑止効果が向上する。

なお、上記の各実施の形態では、樹脂製保持器２３を抜け止めする保持器抜け止め板１３が外輪３に取り付けられる場合を示した。しかし、保持器抜け止め板１３は内輪２に取り付けられるようにしても良い。

本発明に係る樹脂製保持器を使用した玉軸受の第１の実施の形態の縦断面図である。 図１に示した樹脂製保持器の斜視図である。 本発明に係る樹脂製保持器の第２の実施の形態の要部の断面図である。 本発明に係る樹脂製保持器の第３の実施の形態の要部の説明図で、（ａ）は内径側から見た柱部の斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る樹脂製保持器の第４の実施の形態の要部の説明図で、（ａ）は内径側から見た柱部の斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＥ−Ｅ断面図である。 本発明に係る樹脂製保持器の第５の実施の形態の要部の説明図で、（ａ）は内径側から見た柱部の斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＦ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＧ−Ｇ断面図である。 本発明に係る樹脂製保持器の第６の実施の形態の要部の説明図で、（ａ）は内径側から見た柱部の斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＨ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＩ−Ｉ断面図である。 本発明に係る樹脂製保持器の第７の実施の形態の要部の説明図で、（ａ）は内径側から見た柱部の斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＪ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＫ−Ｋ断面図である。 本発明に係る樹脂製保持器の第８の実施の形態の要部の説明図で、（ａ）は内径側から見た柱部の斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＬ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＭ−Ｍ断面図である。 従来の玉軸受の縦断面図である。 図１０の玉軸受に使用されている樹脂製保持器の斜視図である。 図１０に示した玉軸受において、高速回転時に樹脂製保持器に生じる捩り変形の説明図である。 図１２に示した捩り変形を防止するべく開発された従来の樹脂製保持器の斜視図である。 図１３に示した樹脂製保持器を使用した玉軸受の縦断面図である。

符号の説明

２ 内輪
３ 外輪
４ 玉
７ リム部
７ａ リム底
８ 柱部
２１ 玉軸受（転がり軸受）
２３ 樹脂製保持器
２５ 盗み穴
２５ａ，２５ｂ 開口

Claims (3)

1. 転がり軸受の一端面寄りの位置で内外輪間を周回する円環状に形成されたリム部と、このリム部の内側端面上の周方向に間隔を空けた複数箇所に軸方向に向けて突設された柱部とを備え、隣接する柱部間が転動体を転動自在に保持するポケットとなる転がり軸受の樹脂製保持器であって、
   前記各柱部には、各柱部から前記リム部のリム底まで略軸方向に貫通する盗み穴が設けられ、
   内外輪間における径方向の位置規制が外輪によってなされ、軸方向の位置規制が前記リム底に当接するように内輪又は外輪に取り付けられた保持器抜け止め板によって成されることを特徴とする樹脂製保持器。
2. 隣接する一対の柱部により形成される前記ポケットの開放端の周方向の開口幅が、転動体である玉の最大直径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製保持器。
3. 内外輪間に装備する複数個の玉を転動自在に保持する保持器として、請求項１又は２に記載の樹脂製保持器を使用したことを特徴とする玉軸受。

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