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

樹脂製保持器及び該保持器を使用した玉軸受 Download PDF

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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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