JP2011117609A - 玉軸受用冠型保持器及びその製造方法並びに玉軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】保持器の剛性を向上することができ、高温環境下で高速運転した場合においても、遠心力や熱による変形や、外乱による振動変形を抑制することができる玉軸受用冠型保持器、玉軸受用冠型保持器の製造方法及び玉軸受を提供する。
【解決手段】合成樹脂製の玉軸受用冠型保持器２６０は、円環状の主部２２１と、主部２２１の軸方向端面に円周方向に所定の間隔を存して複数配置され、軸方向に突出する弾性片２２２と、を備えており、弾性片２２２の間に玉２１３を転動可能に保持するポケット部２２３が形成されている。この玉軸受用冠型保持器２６０には、主部２２１の軸方向端面に、玉軸受用冠型保持器２６０の合成樹脂よりも剛性の高い環状の金属板からなる補強リング２６１が、接着剤を介して固着されている。
【選択図】図１１

Description

本発明は、例えば、自動車や工作機械等の各種回転機械装置において、高温環境下で高速運転される玉軸受に用いられる玉軸受用冠型保持器、玉軸受用冠型保持器の製造方法及びこの玉軸受用冠型保持器を組み込んだ玉軸受に関する。
各種回転機械装置の回転部分を支持する玉軸受としては、例えば、図３０に示すような玉軸受２８０が広く使用されている。この玉軸受２８０は、内周面に外輪軌道面２８１ａを有する外輪２８１と、外周面に内輪軌道面２８２ａを有する内輪２８２と、外輪軌道面２８１ａと内輪軌道面２８２ａとの間に保持器２８４を介して円周方向に転動可能に配設される複数の玉２８３と、を備えている。なお、図示の例では、外輪軌道面２８１ａ及び内輪軌道面２８２ａは、共に深溝型である。
保持器２８４は、図３１に示すように、冠型保持器であり、円環状の主部２８５の軸方向片面側に複数の弾性片２８６，２８６を、円周方向において互いに間隔をあけ、軸方向に突出するように形成している。そして、円周方向に隣り合う弾性片２８６，２８６の間には、玉２８３を転動可能に保持するポケット部２８７が形成される。
また、保持器２８４は、合成樹脂の射出成形により形成されており、この合成樹脂としては、例えば、ポリアミド６６、ポリフェニレンサルファイド等にそれぞれガラス繊維等の補強材を含有させたものが用いられるが、使用温度が１６０℃を越えるような場合には、耐熱性に優れたポリアミド４６にガラス繊維等の補強材を含有させたものが用いられることもある。
また、高速回転時の遠心力による保持器２８４の変形を防止する技術として、図３２に示すように、主部２８５に金属板２８８を添設したものが提案されている（例えば特許文献１を参照）。主部２８５と金属板２８８とは、主部２８５を射出成形する際に金属板２８８に形成した孔２８９に合成樹脂を流し込むことにより強固に結合されている。金属板２８８により主部２８５の剛性を高め、遠心力により弾性片２８６が径方向外方に変形すること防止している。
さらに、高速回転時の遠心力による保持器２８４の変形を防止する他の技術として、図３３に示すように、主部２８５内に、保持器２８４の合成樹脂よりも剛性の高い円板状の補強リング２９０を埋設したものが提案されている（例えば特許文献２を参照）。この補強リング２９０には、円周方向の複数個所に孔２９１が形成されており、補強リング２９０の軸方向両側に存在する合成樹脂は、この孔２９１を通して一体的に結合される。これにより、保持器２８４の剛性を高め、遠心力により弾性片２８６が径方向外方に変形することを防止している。なお、図３４は、円筒状の補強リング２９２を保持器２８４の外周部近傍に埋設した例であり、図３５は、円筒状の補強リング２９２を保持器２８４の内周部近傍に埋設した例である。
特開平８−１４５０６１号公報 特開２０００−１６１３６５号公報
ところで、近年、自動車や工作機械等の各種回転機械装置の性能向上や小型化により、玉軸受の使用条件が益々厳しくなっている。例えば、回転速度の増大、設置スペースの減少及び使用温度の上昇傾向等のように、使用条件が急速に変わってきている。そのため、高速回転時の遠心力や温度上昇による保持器の熱変形や、外乱による保持器の振動変形が発生しやすくなっている。しかしながら、上記２つの特許文献に記載された保持器においては、補強リングを保持器の主部に機械的に結合しただけの構造であるため、主部の捩じり剛性を十分に向上させることが難しい。そのため、軸受を高温環境下で高速運転した場合に、保持器の弾性片の先端縁が径方向外方に変位して外輪の内周面に干渉する可能性がある。
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、保持器の剛性を向上することができ、高温環境下で高速運転した場合においても、遠心力や熱による変形や、外乱による振動変形を抑制することができる玉軸受用冠型保持器、玉軸受用冠型保持器の製造方法及び玉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） 円環状の主部と、主部の軸方向端面に円周方向に所定の間隔を存して複数配置され、軸方向に突出する弾性片と、を備え、弾性片の間に転動体を転動可能に保持するポケット部が形成される合成樹脂製の玉軸受用冠型保持器であって、玉軸受用冠型保持器には、主部の軸方向端面に、玉軸受用冠型保持器の合成樹脂よりも剛性の高い環状の金属板からなる補強リングが、接着剤を介して固着されることを特徴とする玉軸受用冠型保持器。
（２） 円環状の主部と、主部の軸方向端面に円周方向に所定の間隔を存して複数配置され、軸方向に突出する弾性片と、を備え、弾性片の間に転動体を転動可能に保持するポケット部が形成される合成樹脂製の玉軸受用冠型保持器であって、玉軸受用冠型保持器の主部には、玉軸受用冠型保持器の合成樹脂よりも剛性の高い環状の金属板からなる補強リングが埋設され、玉軸受用冠型保持器の合成樹脂と補強リングとが接着剤によって結合されることを特徴とする玉軸受用冠型保持器。
（３） 接着剤は、フェノール樹脂系接着剤及びエポキシ樹脂系接着剤の少なくとも一つを含有することを特徴とする（１）又は（２）に記載の玉軸受用冠型保持器。
（４） （１）〜（３）のいずれかに記載の玉軸受用冠型保持器の製造方法であって、接着剤を半硬化状態で焼き付けた環状の金属板の周りに合成樹脂を注入してインサート成形する工程を備えることを特徴とする玉軸受用冠型保持器の製造方法。
（５） （１）〜（３）のいずれかに記載の玉軸受用冠型保持器の製造方法であって、接着剤を半硬化状態で焼き付けた環状の金属板の周りに合成樹脂を注入してインサート成形する工程と、二次加熱によって前記接着剤を硬化させる工程と、を備えることを特徴とする玉軸受用冠型保持器の製造方法。
（６） 外輪と内輪との間に複数の玉が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玉軸受であって、保持器として、（１）〜（３）のいずれかに記載の玉軸受用冠型保持器を使用することを特徴とする玉軸受。
（７） 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、を備えるアンギュラ玉軸受において、前記保持器が（１）〜（３）のいずれかに記載の玉軸受用冠型保持器であることを特徴とするアンギュラ玉軸受。
（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、を備える複列玉軸受において、前記保持器が（１）〜（３）のいずれかに記載の玉軸受用冠型保持器であることを特徴とする複列玉軸受。
本発明の玉軸受用冠型保持器及び玉軸受によれば、玉軸受用冠型保持器は、玉軸受用冠型保持器の合成樹脂よりも剛性の高い金属板からなる補強リングを備えるため、玉軸受用冠型保持器の剛性、特に、主部の曲げ剛性や捩じり剛性を向上することができる。
これにより、玉軸受を高温環境下で高速運転した場合においても、遠心力や熱による玉軸受用冠型保持器の変形や、外乱による玉軸受用冠型保持器の振動変形を抑制することができるので、玉軸受用冠型保持器の弾性片が外輪の内周面に干渉して、玉軸受用冠型保持器が破損するのを回避することができ、玉軸受の性能、ひいては回転機械装置の性能を良好に維持することができる。
また、本発明の玉軸受用冠型保持器及び玉軸受によれば、玉軸受用冠型保持器の合成樹脂と補強リングとを接着剤によって結合するため、異なる線膨張係数と弾性係数を有する玉軸受用冠型保持器の合成樹脂と補強リングとの間の結合強度を向上することができるので、玉軸受用冠型保持器の剛性、特に、主部の曲げ剛性や捩じり剛性を向上することができる。
これにより、玉軸受を高温環境下で高速運転した場合においても、遠心力や熱による玉軸受用冠型保持器の変形や、外乱による玉軸受用冠型保持器の振動変形を抑制することができるので、玉軸受用冠型保持器の弾性片が外輪の内周面に干渉して、玉軸受用冠型保持器が破損するのを回避することができ、玉軸受の性能、ひいては回転機械装置の性能を良好に維持することができる。
本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第１実施形態を説明するための断面図である。 図１に示す玉軸受用冠型保持器の円周方向の一部を示す要部拡大斜視図である。 図２に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの円周方向の一部を示す要部拡大斜視図である。 図３に示す補強リングの変形例を説明するための要部拡大斜視図である。 図４に示す補強リングの断面図である。 本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第２実施形態を説明するための断面図である。 図６に示す玉軸受用冠型保持器の円周方向の一部を示す要部拡大斜視図である。 図７に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの円周方向の一部を示す要部拡大斜視図である。 図８に示す補強リングの変形例を説明するための要部拡大斜視図である。 本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第３実施形態を説明するための要部断面図である。 図１０に示す玉軸受用冠型保持器の全体斜視図である。 図１１に示す玉軸受用冠型保持器に固着される補強リングの第１変形例を示す要部断面図である。 図１２に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。 図１１に示す玉軸受用冠型保持器に固着される補強リングの第２変形例を示す要部断面図である。 図１４に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。 図１１に示す玉軸受用冠型保持器に固着される補強リングの第３変形例を示す要部断面図である。 図１６に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。 図１１に示す玉軸受用冠型保持器に固着される補強リングの第４変形例を示す要部断面図である。 図１８に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。 本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第４実施形態を説明するための要部断面図である。 図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの円周方向の一部を示す図である。 図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの第１変形例を示す要部断面図である。 図２２に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。 図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの第２変形例を示す要部断面図である。 図２４に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。 図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの第３変形例を示す要部断面図である。 図２６に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。 図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの第４変形例を示す要部断面図である。 図２８に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。 従来の玉軸受用冠型保持器が組み込まれた玉軸受を示す断面図である。 従来の玉軸受用冠型保持器を示す斜視図である。 従来の玉軸受用冠型保持器の円周方向の一部を示す斜視図である。 従来の他の玉軸受用冠型保持器が組み込まれた玉軸受を示す断面図である。 従来の他の玉軸受用冠型保持器が組み込まれた玉軸受を示す断面図である。 従来の他の玉軸受用冠型保持器が組み込まれた玉軸受を示す断面図である。
以下、本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉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５を参照して、本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第１実施形態について説明する。
図１は本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第１実施形態を説明するための断面図、図２は図１に示す玉軸受用冠型保持器の円周方向の一部を示す要部拡大斜視図、図３は図２に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの円周方向の一部を示す要部拡大斜視図、図４は図３に示す補強リングの変形例を説明するための要部拡大斜視図、図５は図４に示す補強リングの断面図である。
本実施形態の玉軸受２１０は、図１に示すように、外輪２１１と内輪２１２との間に転動体としての複数の玉２１３が配設された深溝玉軸受であり、複数の玉２１３は本実施形態の玉軸受用冠型保持器２１４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。
玉軸受用冠型保持器２１４は、合成樹脂からなり、図２に示すように、円環状の主部２２１と、この主部２２１の軸方向端面に円周方向に所定の間隔を存して複数配置され、軸方向に突出する弾性片２２２と、を備え、この弾性片２２２の間に転動体である玉２１３を転動可能に保持するポケット部２２３が形成される。そして、玉軸受用冠型保持器２１４の主部２２１には、補強リング２２４が埋設されている。なお、補強リング２２４は、合成樹脂（例えば、ナイロン４６等）の射出成形時に成形型内にインサートされる。
補強リング２２４は、玉軸受用冠型保持器２１４の合成樹脂よりも剛性の高い金属板（例えば、ＳＰＣＣ：呼び厚さ０．２５ｍｍ以下）からなり、図３に示すように、主部２２１の軸方向端面に略平行に埋設される環状円板部２２５と、この環状円板部２２５の外周縁部から弾性片２２２の突出方向に延設され、各ポケット部２２３を除く部分に埋設される円筒部２２６と、を備える。また、環状円板部２２５には、その内周縁部から弾性片２２２の突出方向と逆方向に延びる突起部２２７が円周方向に３カ所設けられる。さらに、円筒部２２６は、玉軸受用冠型保持器２１４の主部２２１及びポケット部２２３の形状に沿って軸方向幅が変化している。
また、環状円板部２２５には、環状円板部２２５の軸方向両側に存在する玉軸受用冠型保持器２１４の合成樹脂を一体的に結合するための連通孔２２８が円周方向に所定の間隔を存して複数カ所形成され、円筒部２２６には、射出成形の際に、玉軸受用冠型保持器２１４の合成樹脂が充填され、成形後、その合成樹脂と結合する結合孔２２９が円周方向に所定の間隔を存して複数カ所形成される。そして、これら連通孔２２８及び結合孔２２９によって、玉軸受用冠型保持器２１４の合成樹脂と補強リング２２４とが一体に結合される。
そして、本実施形態では、射出成形に際して、メチルエチルケトンで４倍に希釈したフェノール系接着剤（例えば、メタロック（登録商標）Ｎ−１５等）を補強リング２２４に浸漬塗布して１４０℃で２０分焼き付けた後に、この補強リング２２４を１５０℃の成形型にインサートしてから合成樹脂を射出し、これにより、玉軸受用冠型保持器２１４の合成樹脂と補強リング２２４とを接着剤を介して結合した玉軸受用冠型保持器２１４が成形される。
したがって、本実施形態の玉軸受用冠型保持器２１４及び玉軸受２１０によれば、玉軸受用冠型保持器２１４には、玉軸受用冠型保持器２１４の合成樹脂よりも剛性の高い金属板からなる補強リング２２４が埋設され、補強リング２２４は、主部２２１の軸方向端面に略平行に埋設される環状円板部２２５と、環状円板部２２５の外周縁部から弾性片２２２の突出方向に延設される円筒部２２６と、を備える。
そのため、断面略Ｌ字形状の補強リング２２４によって玉軸受用冠型保持器２１４の剛性、特に、主部２２１の曲げ剛性や捩じり剛性を向上することができる。これにより、高温環境下で高速運転した場合においても、遠心力や熱による玉軸受用冠型保持器２１４の変形や、外乱による玉軸受用冠型保持器２１４の振動変形を抑制することができるので、玉軸受用冠型保持器２１４の弾性片２２２が外輪２１１の内周面に干渉して、玉軸受用冠型保持器２１４が破損するのを回避することができ、玉軸受２１０の性能、ひいては回転機械装置の性能を良好に維持することができる。
また、本実施形態の玉軸受用冠型保持器２１４及び玉軸受２１０よれば、環状円板部２２５には、弾性片２２２の突出方向と逆方向に延びる突起部２２７が円周方向に少なくとも３カ所設けられるため、射出成形時に環状円板部２２５と成形型面との間に空間を確保することができるので、玉軸受用冠型保持器２１４に補強リング２２４を容易に埋設することができる。
また、本実施形態の玉軸受用冠型保持器２１４及び玉軸受２１０よれば、補強リング２２４は、断面略Ｌ字形状であるため、薄い金属板でも高い剛性を確保することができるので、玉軸受用冠型保持器２１４の軽量化を図ることができる。
さらに、本実施形態の玉軸受用冠型保持器２１４及び玉軸受２１０よれば、玉軸受用冠型保持器２１４の合成樹脂と補強リング２２４とを接着剤によって結合するため、異なる線膨張係数と弾性係数を有する玉軸受用冠型保持器２１４の合成樹脂と補強リング２２４との間の結合強度を向上することができる。これにより、玉軸受用冠型保持器２１４の剛性をさらに向上することができる。
なお、本実施形態の変形例として、補強リング２２４は、図４及び図５に示すように、補強リング２２４の曲げ部分である環状円板部２２５と円筒部２２６と間にリブ２３０を設けるようにしてもよい。これにより、環状円板部２２５及び円筒部２２６のスプリングバックを抑制することができると共に、曲げ部分の強度を高めることができる。また、射出成形時にリブ２３０の裏側の空洞部２３０ａに合成樹脂が流れ込むため、玉軸受用冠型保持器２１４の合成樹脂と補強リング２２４との結合強度をさらに向上することができる。
（第２実施形態）
次に、図６〜図９を参照して、本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第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６は本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第２実施形態を説明するための断面図、図７は図６に示す玉軸受用冠型保持器の円周方向の一部を示す要部拡大斜視図、図８は図７に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの円周方向の一部を示す要部拡大斜視図、図９は図８に示す補強リングの変形例を説明するための要部拡大斜視図である。
本実施形態の玉軸受用冠型保持器２４０は、図６及び図７に示すように、円周方向に互いに隣り合う各ポケット部２２３間の主部２２１に、それぞれ凹部２４１を設けている。この凹部２４１は、主部２２１の弾性片２２２の形成位置と反対側の軸方向端部に形成されており、ポケット部２２３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に形成されている。
なお、この凹部２４１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、保持器の軽量化などの理由により設けられる。
また、玉軸受用冠型保持器２４０は、主部２２１及びポケット部２２３の下部に埋設される補強リング２４４を備えている。この補強用リング２４４は、図８に示すように、主部２２１の軸方向端面に対して略平行に埋設される環状円板部２４５と、この環状円板部２４５の外周縁部から弾性片２２２の突出方向に延設され、ポケット部２２３の下部位置に埋設される円筒部２４６と、を備える。環状円板部２４５は、主部２２１の凹部２４１を避けるように径方向幅が円周方向に変化しており、また、円筒部２４６は、軸方向幅が円周方向に略一定とされている。
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、本実施形態の変形例として、補強リング２４４は、図９に示すように、補強リング２４４の曲げ部分である環状円板部２４５と円筒部２４６と間にリブ２５０を設けるようにしてもよい。これにより、環状円板部２４５及び円筒部２４６のスプリングバックを抑制することができると共に、曲げ部分の強度を高めることができる。また、射出成形時にリブ２５０の裏側の空洞部２３０ａ（図５を参照）に合成樹脂が流れ込むため、玉軸受用冠型保持器２４０の合成樹脂と補強リング２４４との結合強度をさらに向上することができる。
なお、上記第１及び第２実施形態では、環状円板部の外周縁部から円筒部を弾性片の突出方向に延設した場合を例示したが、これに代えて、環状円板部の内周縁部から円筒部を弾性片の突出方向に延設してもよい。
（第３実施形態）
次に、図１０〜図１９を参照して、本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第３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１０は、本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第３実施形態を説明するための要部断面図であり、図１１は、図１０に示す玉軸受用冠型保持器の全体斜視図である。また、図１２は、図１１に示す玉軸受用冠型保持器に固着される補強リングの第１変形例を示す要部断面図であり、図１３は、図１２に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。さらに、図１４は、図１１に示す玉軸受用冠型保持器に固着される補強リングの第２変形例を示す要部断面図であり、図１５は、図１４に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。さらに、図１６は、図１１に示す玉軸受用冠型保持器に固着される補強リングの第３変形例を示す要部断面図であり、図１７は、図１６に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。さらに、図１８は、図１１に示す玉軸受用冠型保持器に固着される補強リングの第４変形例を示す要部断面図であり、図１９は、図１８に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。
本実施形態の玉軸受用冠型保持器２６０は、図１０及び図１１に示すように、主部２２１の弾性片２２２の形成位置と反対側の軸方向端面に、玉軸受用冠型保持器２６０の合成樹脂よりも剛性の高い環状の金属板からなる補強リング２６１が、接着剤を介して固着されている。
なお、本実施形態の玉軸受用冠型保持器２６０では、補強リング２６１は、玉軸受用冠型保持器２６０の主部２２１に埋設されていない。このような構造とすることで、主部２２１に補強リング２６１を埋設した場合より補強リング２６１の板厚を増やすことが可能となる。なぜなら、主部２２１に補強リング２６１を埋設した場合には、インサート成形時に溶融樹脂が流動するための一定厚さ以上の空間（主部２２１における合成樹脂部の厚み）が補強リング２６１の軸方向両側に必要となるが、本実施形態においては、補強リング２６１の軸方向片側（接着される側）にしかその空間を必要としないためである。したがって、同寸法の玉軸受用冠型保持器で比較すると、本実施形態の玉軸受用冠型保持器２６０の方が、補強リングを埋設した構造のものより、その空間の差分だけ補強リングの厚みをまして、主部２２１の捩じり剛性をより向上させることが可能となる。
従って、本実施形態の玉軸受用冠型保持器２６０及び玉軸受２１０によれば、主部２２１の弾性片２２２の形成位置と反対側の軸方向端面に補強リング２６１を接着剤を介して固着して結合するため、異なる線膨張係数と弾性係数を有する玉軸受用冠型保持器２６０の合成樹脂と補強リング２６１との間の結合強度及び玉軸受用冠型保持器２６０の剛性、特に、主部２２１の曲げ剛性や捩じり剛性を向上することができる。これにより、玉軸受２１０を高温環境下で高速運転した場合においても、遠心力や熱による玉軸受用冠型保持器２６０の変形や、外乱による玉軸受用冠型保持器２６０の振動変形を抑制することができるので、玉軸受用冠型保持器２６０の弾性片２２２が外輪２１１の内周面に干渉して、玉軸受用冠型保持器２６０が破損することを回避することができ、玉軸受２１０の性能、ひいては回転機械装置の性能を良好に維持することができる。
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、本実施形態の第１変形例として、図１２及び図１３に示すように、補強リング２６１の内外周両側部を軸方向に折り曲げて折り曲げ部２６１ａを形成して、保持器２６０の剛性をさらに向上させるようにしてもよい。この場合、補強リング２６１の径方向幅が狭くなるため、補強リング２６１の内外周両側部に玉軸受用冠型保持器２６０の合成樹脂を回り込ませることで、玉軸受用冠型保持器２６０と補強リング２６１との接着接合の信頼性をより向上させることができる。
また、本実施形態の第２変形例として、図１４に示すように、玉軸受用冠型保持器２６０の円周方向に互いに隣り合う各ポケット部２２３間の主部２２１において、この主部２２１の弾性片２２２の形成位置と反対側の軸方向端部にそれぞれ凹部２４１を設け、補強リング２６１に、図１４及び図１５に示すように、凹部２４１の形成用金型に設けた突起部を通す孔２６２を円周方向に略等間隔で複数箇所設けてもよい。なお、孔２６２は、インサート成形の際、金型に設けられている突起部を利用して、補強リング２６１を固定（位置決め）するためにも機能している。また、凹部２４１は、ポケット部２２３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に形成されており、インサート成形時において、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、保持器の軽量化などの理由により設けられる。
また、本実施形態の第３変形例として、図１６及び図１７に示すように、補強リング２６１に玉軸受用冠型保持器２６０の合成樹脂が入り込む孔２６３を円周方向に略等間隔で複数箇所設けてもよい。このような構造とすることで、玉軸受用冠型保持器２６０の合成樹脂と補強リング２６１との接着剤による化学的結合に、孔２６３に合成樹脂が入り込むことによる機械的結合が加わるため、玉軸受用冠型保持器２６０の合成樹脂と補強リング２６１との接着接合の信頼性をより向上させることができる。
さらに、本実施形態の第４変形例として、図１８及び図１９に示すように、本実施形態の第１変形例〜第３変形例を組み合わせてもよい。即ち、補強リング２６１の内外周両側部を軸方向に折り曲げて折り曲げ部２６１ａを形成すると共に、補強リング２６１に、凹部２４１の形成用金型に設けた突起部を通す孔２６２を円周方向に略等間隔で複数箇所設け、且つ補強リング２６１に、玉軸受用冠型保持器２６０の合成樹脂が入り込む孔２６３を円周方向に略等間隔で複数箇所設ける。
（第４実施形態）
次に、図２０〜図２９を参照して、本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第４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２０は、本発明に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受の第４実施形態を説明するための要部断面図であり、図２１は、図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの円周方向の一部を示す図である。また、図２２は、図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの第１変形例を示す要部断面図であり、図２３は、図２２に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。さらに、図２４は、図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの第２変形例を示す要部断面図であり、図２５は、図２４に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。さらに、図２６は、図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの第３変形例を示す要部断面図であり、図２７は、図２６に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。さらに、図２８は、図２０に示す玉軸受用冠型保持器に埋設される補強リングの第４変形例を示す要部断面図であり、図２９は、図２８に示す補強リングの円周方向の一部を示す図である。
本実施形態の玉軸受用冠型保持器２７０は、図２０及び図２１に示すように、円周方向に互いに隣り合う各ポケット部２２３間の主部２２１において、この主部２２１の弾性片２２２の形成位置と反対側の軸方向端部にそれぞれ凹部２４１を設けている。この凹部２４１は、ポケット部２２３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に形成されている。なお、凹部２４１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、保持器の軽量化などの理由により設けられる。
また、本実施形態の玉軸受用冠型保持器２７０は、主部２２１の弾性片２２２の形成位置と反対側の軸方向端部に、玉軸受用冠型保持器２７０の合成樹脂よりも剛性の高い環状の金属板からなる補強リング２７１が埋設され、玉軸受用冠型保持器２７０の合成樹脂と補強リング２７１とが接着剤によって結合されている。
また、補強リング２７１には、凹部２４１の形成用金型に設けた突起部を通す孔２７２が円周方向に略等間隔で複数箇所設けられており、この孔２７２は、インサート成形の際、金型に設けられている突起部を利用して、補強リング２７１を固定（位置決め）するためにも機能している。
本実施形態の玉軸受用冠型保持器２７０では、補強リング２７１が、玉軸受用冠型保持器２７０の主部２２１に埋設されているが、これは玉軸受用冠型保持器２７０と補強リング２７１との接着の信頼性を向上させるためである。実使用上、接着剤の劣化という現象は本質的に避けられない現象であるが、熱、水分、薬品（グリース、潤滑油等）、酸素等の外的要因の影響度をコントロールすることによって、その進行を遅くすることは可能である。つまり、補強リング２７１を玉軸受用冠型保持器２７０の主部２２１に埋設することによって、補強リング２７１の表面に形成されている接着剤層に劣化進行の要因となる外的な影響が及びにくくなるので、良好な接着状態をより長期にわたって維持することが可能となる。
従って、本実施形態の玉軸受用冠型保持器２７０及び玉軸受２１０によれば、主部２２１の弾性片２２２の形成位置と反対側の軸方向端部に、玉軸受用冠型保持器２７０の合成樹脂よりも剛性の高い環状の金属板からなる補強リング２７１が埋設され、玉軸受用冠型保持器２７０の合成樹脂と補強リング２７１とが接着剤によって結合されている。そのため、異なる線膨張係数と弾性係数を有する玉軸受用冠型保持器２７０の合成樹脂と補強リング２７１との間の結合強度及び玉軸受用冠型保持器２７０の剛性、特に、主部２２１の曲げ剛性や捩じり剛性を向上することができる。これにより、玉軸受２１０を高温環境下で高速運転した場合においても、遠心力や熱による玉軸受用冠型保持器２７０の変形や、外乱による玉軸受用冠型保持器２７０の振動変形を抑制することができるので、玉軸受用冠型保持器２７０の弾性片２２２が外輪２１１の内周面に干渉して、玉軸受用冠型保持器２７０が破損するのを回避することができ、玉軸受２１０の性能、ひいては回転機械装置の性能を良好に維持することができる。
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、本実施形態の第１変形例として、図２２及び図２３に示すように、補強リング２７１の内外周両側部を軸方向に折り曲げて折り曲げ部２７１ａを形成して、保持器２７０の剛性をさらに向上させるようにしてもよい。
また、本実施形態の第２変形例として、図２４及び図２５に示すように、主部２２１に、長孔形状の凹部２４１の代わりに円形状の凹部２４１ａを設けると共に、補強リング２７１に、長孔形状の孔２７２の代わりに凹部２４１ａの形成用金型に設けた突起部を通す円形状の孔２７２ａを設けてもよい。
また、本実施形態の第３変形例として、図２６及び図２７に示すように、補強リング２７１に、凹部２４１の形成用金型に設けた突起部を通す孔２７２を円周方向に略等間隔で複数箇所設けると共に、玉軸受用冠型保持器２７０の合成樹脂が入り込む孔２７３を円周方向に略等間隔で複数箇所設けてもよい。これにより、玉軸受用冠型保持器２７０の合成樹脂と補強リング２７１との接着接合の信頼性をさらに向上させることができる。
さらに、本実施形態の第４変形例として、図２８及び図２９に示すように、本実施形態の第１変形例及び第３変形例とを組み合わせてもよい。即ち、補強リング２７１の内外周両側部を軸方向に折り曲げて折り曲げ部２７１ａを形成し、且つ補強リング２７１に、凹部２４１の形成用金型に設けた突起部を通す孔２７２を円周方向に略等間隔で複数箇所設けると共に、玉軸受用冠型保持器２７０の合成樹脂が入り込む孔２７３を円周方向に略等間隔で複数箇所設ける。
なお、上述した第１〜第４実施形態の玉軸受の種類は、深溝玉軸受に限定されるものではなく、例えばアンギュラ玉軸受や複列玉軸受でもよい。
（玉軸受用冠型保持器の製造方法）
次に、上述した第１〜第４実施形態の玉軸受用冠型保持器の製造方法を説明する。
本実施形態の玉軸受用冠型保持器は、接着剤を半硬化状態で焼き付けた補強リング（金属板）をコアにして、玉軸受用冠型保持器の合成樹脂のインサート成形を行った後、二次加熱によって接着剤を完全に硬化させて補強リングと玉軸受用冠型保持器の主部とを一体に接着接合することで、製造される。また、補強リングの材質は、特に限定するものではなく、例えば、炭素鋼板（ＳＰＣＣ，ＳＥＣＣ等）、ステンレス鋼板、各種のメッキ鋼板、表面処理鋼板等を例示することができる。接着剤の防錆性が十分でない場合、調質処理等を施す際に錆びやすい環境に曝される場合、あるいは種々の都合で錆に対しての配慮が必要な場合には、ステンレス鋼板、メッキ鋼板、表面処理鋼板を使用することが好ましい。なお、本実施形態の製造方法では、二次加熱によって接着剤を硬化させているが、接着剤を半硬化状態で焼き付けた補強リングをコアにして、玉軸受用冠型保持器の合成樹脂をインサート成形する工程のみで、二次加熱をせずに接着剤を硬化させてもよい。
なお、補強リングの接着接合対象面には、接着剤との接合力を向上させるために、微細な凹凸を設けることが好ましい。補強リングの接着接合対象面に凹凸を設けると、この凹凸に接着剤が入り込み、アンカー効果により接合が強固になるためである。なお、補強リングの接着接合対象面に凹凸を設ける方法は、特に限定されず、例えば、機械的処理方法（ブラスト処理等）や化学的処理方法（リン酸塩化成処理等）等を例示することができる。
接着剤は、インサート成形時に、溶融した高圧の合成樹脂によって、脱着して流失しない程度まで半硬化状態になっており、溶融樹脂からの熱、あるいはそれに加えて成形後の二次加熱によって完全に硬化状態となる。使用可能な接着剤としては、溶剤での希釈が可能で、二段階に近い硬化反応が進むフェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等が、耐熱性、耐薬品性、ハンドリング性を考慮して好ましい。なお、半硬化状態というのは、例えば、補強リングに塗布された接着剤に熱をかける等して、ある程度の硬化反応を進めることによって達成される。
接着剤層の厚さは１〜４０μｍが好ましく、２〜３０μｍとすると、さらに好ましい。接着剤の厚さが薄すぎる場合は、機能上十分な接着力を安定的に確保することが難しくなる。一方、接着剤層の厚さが厚すぎる場合は、インサート成形時に流出しない程度の半硬化状態と、機能上十分な接着力と、を同時に確保することが困難となる。
なお、接着剤層の厚さは、使用する接着剤成分分散液の濃度、塗布方法、塗布回数を調整することにより、所望の厚さを得ることができる。塗布方法については、少なくとも補強リングの接着接合対象面に塗布することが可能であれば特に限定されず、ディッピング、刷毛塗り、スプレー等の塗布方法から適宜撰択可能である。
接着剤は、玉軸受用冠型保持器の合成樹脂と補強リングとの接着強度を確保するために、補強リングの接着対象面の全面に塗布することが好ましい。ただし、十分に接着強度が維持されるのであれば、接着剤塗布の作業性やコスト等を考慮して、必要な箇所にのみ、部分的に塗布する構成としてもよい。一方、補強リングの全表面に接着剤を塗布した場合は、表面に形成された接着剤層が、金属板の酸化や腐食を抑制するという効果も得られる。
玉軸受用冠型保持器の合成樹脂としては、射出成形が可能で、且つ使用環境から、耐熱性を有するものが好ましく、例えば、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２等の脂肪族ポリアミド樹脂、ポリアミド９Ｔ、ポリアミド６Ｔ、ポリアミドＭＸＤ６等の芳香族ポリアミド樹脂、シクロ環を有する非晶性ポリアミド樹脂の単独又は複数を混合したもの（以上全てを総称してポリアミド樹脂と呼ぶこととする) や、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等を例示できるが、接着剤との反応性とコストを考慮すると、ポリアミド樹脂が好ましい。
また、玉軸受用冠型保持器の強度の向上を目的として、使用される合成樹脂に、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカー等の繊維状充填材や、炭酸カルシウム等の球状充填材を添加することが好ましい。充填量としては１０〜６０質量％が好ましく、２０〜５０質量％とすると、さらに好ましい。充填材の充填量が少なすぎる場合は、満足な補強効果が得られない。一方、充填材の充填量が多すぎる場合は、成形性に劣る。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれによって何ら制限されるものではない。
実施例１，２，３，４及び比較例１，２の玉軸受用冠型保持器を使用して、軸受回転試験を行った。
まず、玉軸受冠型保持器の製作について説明する。
実施例１〜４で玉軸受用冠型保持器と補強リングとを結合する接着剤は、ノボラック型フェノール樹脂を主成分とする固形分３０質量％のフェノール樹脂系接着剤（東洋化学研究所製メタロック（登録商標）Ｎ−１５）を、所望の厚さの接着剤層が得られるように、さらにメチルエチルケトンで適宜希釈したものを使用した。そして、ディッピングによって円環状の金属板からなる補強リング（ＳＥＣＣ、厚さ０．５ｍｍ）の全面に接着剤を塗布した後、溶剤を蒸発させるため、室温で３０〜６０分乾燥した。なお、乾燥が完了した状態で、電磁膜厚計にて測定した接着剤層の厚さは６〜１０μｍ程度であった。
その後、塗布した接着剤がインサート成形時に流出しない程度の半硬化状態となるまで、補強リングを１２０℃の恒温槽内に３０分放置した。続いて、接着剤を半硬化状態とした補強リングを金型にセットし、それをコアとして合成樹脂をインサート成形した。そして、取り出した成形体の接着剤を完全に硬化させるために、１５０℃の恒温槽内に１時間放置し、玉軸受用冠型保持器を得た。
一方、比較例１，２では、接着剤を使用せず、円環状の金属板からなる補強リング（ＳＥＣＣ、厚さ０．５ｍｍ）をそのまま金型にセットし、それをコアとして合成樹脂をインサート成形することで、玉軸受用冠型保持器を得た。
実施例１の玉軸受用冠型保持器は、図１０及び図１１と同一構造とし、実施例２及び比較例１の玉軸受用冠型保持器は、図１８及び図１９と同一構造とした。また、実施例３の玉軸受用冠型保持器は、図２０及び図２１と同一構造とし、実施例４及び比較例２の玉軸受用冠型保持器は、図２８及び図２９と同一構造とした。なお、実施例１〜４及び比較例１，２は、いずれも外径×内径×幅が９０ｍｍ×５０ｍｍ×２０ｍｍの深溝玉軸受用冠型保持器である。また、実施例１〜４及び比較例１，２のいずれも、玉軸受用冠型保持器の合成樹脂として、ガラス繊維２５質量％配合ポリアミド４６を使用した。
軸受回転試験は、実施例１〜４及び比較例１，２の玉軸受用冠型保持器を組み込んだ深溝玉軸受に荷重（ラジアル荷重：９８０Ｎ，アキシアル荷重：９８０Ｎ）を付与しつつ、グリース潤滑で行った。試験は一定の回転速度での２０時間の連続回転試験とし、回転試験を終了した深溝玉軸受から冠型保持器を取り外して、冠型保持器の弾性片の先端部外周と外輪内周面との接触の有無を確認した。接触が認められなかった場合は、新たな試験用深溝玉軸受を準備し、回転速度を増して、同様の回転試験を行った。これを、冠型保持器の弾性片の先端部外周と外輪内周面との接触が認められるまで、回転速度を順次増して繰り返した。
試験結果を表１及び表２に示す。なお、表１では、実施例１，２及び比較例１において、冠型保持器の弾性片の先端部外周と軸受外輪内周面との接触が発生しなかった最大回転速度を、比較例１の回転速度を１として、比（最大回転速度比）で相対的に表現している。また、表２では、実施例３，４及び比較例２において、冠型保持器の弾性片の先端部外周と軸受外輪内周面との接触が発生しなかった最大回転速度を、比較例２の回転速度を１として、比（最大回転速度比）で相対的に表現している。
Figure 2011117609
Figure 2011117609
表１及び表２から明らかなように、補強リングと玉軸受用冠型保持器とが接着剤を介して結合された実施例１〜４の冠型保持器を組み込んだ深溝玉軸受は、補強リングと玉軸受用冠型保持器とが接着剤で結合されていない比較例１，２の冠型保持器を組み込んだ深溝玉軸受に比べて、高い回転速度で運転しても冠型保持器の弾性片の先端部外周と外輪内周面との接触を発生せずに回転可能であることがわかる。
以上の評価結果から、本発明の玉軸受用冠型保持器及びその製造方法によれば、接着剤によって、保持器主部と環状の金属板からなる補強リングとが強固に結合されているため、玉軸受を厳しい環境下で使用したとしても、運転に伴って加わる遠心力による冠型保持器の変形を防止でき、この冠型保持器を組み込んだ玉軸受を高速回転できることがわかった。
２１０ 玉軸受
２１１ 外輪
２１２ 内輪
２１３ 玉
２２１ 主部
２２２ 弾性片
２２３ ポケット部
２６０ 玉軸受用冠型保持器
２６１ 補強リング

Claims (8)

  1. 円環状の主部と、前記主部の軸方向端面に円周方向に所定の間隔を存して複数配置され、軸方向に突出する弾性片と、を備え、前記弾性片の間に転動体を転動可能に保持するポケット部が形成される合成樹脂製の玉軸受用冠型保持器であって、
    前記玉軸受用冠型保持器には、前記主部の軸方向端面に、前記玉軸受用冠型保持器の合成樹脂よりも剛性の高い環状の金属板からなる補強リングが、接着剤を介して固着されることを特徴とする玉軸受用冠型保持器。
  2. 円環状の主部と、前記主部の軸方向端面に円周方向に所定の間隔を存して複数配置され、軸方向に突出する弾性片と、を備え、前記弾性片の間に転動体を転動可能に保持するポケット部が形成される合成樹脂製の玉軸受用冠型保持器であって、
    前記玉軸受用冠型保持器の前記主部には、前記玉軸受用冠型保持器の合成樹脂よりも剛性の高い環状の金属板からなる補強リングが埋設され、
    前記玉軸受用冠型保持器の合成樹脂と前記補強リングとが接着剤によって結合されることを特徴とする玉軸受用冠型保持器。
  3. 前記接着剤は、フェノール樹脂系接着剤及びエポキシ樹脂系接着剤の少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の玉軸受用冠型保持器。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受用冠型保持器の製造方法であって、
    接着剤を半硬化状態で焼き付けた環状の金属板の周りに合成樹脂を注入してインサート成形する工程を備えることを特徴とする玉軸受用冠型保持器の製造方法。
  5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受用冠型保持器の製造方法であって、
    接着剤を半硬化状態で焼き付けた環状の金属板の周りに合成樹脂を注入してインサート成形する工程と、二次加熱によって前記接着剤を硬化させる工程と、を備えることを特徴とする玉軸受用冠型保持器の製造方法。
  6. 外輪と内輪との間に複数の玉が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玉軸受であって、
    前記保持器として、請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受用冠型保持器を使用することを特徴とする玉軸受。
  7. 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、を備えるアンギュラ玉軸受において、前記保持器が請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受用冠型保持器であることを特徴とするアンギュラ玉軸受。
  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、を備える複列玉軸受において、前記保持器が請求項１〜３のいずれか一項に記載の玉軸受用冠型保持器であることを特徴とする複列玉軸受。
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