JP2022139576A - 保持器及び玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】合成樹脂と金属材を一体化するインサート成形によって環状部と複数のつの部が形成され、金属材の補強環が環状部に配置され、金属材の補強突片がつの部に配置された保持器において、金属材による補強を効率よくする。
【解決手段】補強突片１５は、補強環１４から中実に軸方向一方側へ延びる中実板部を有し、その中実板部は、つの部８の円周方向一方側及び他方側に及ぶ。合成樹脂９は、その中実板部を径方向両側及び円周方向両側から覆っている。
【選択図】図１

Description

この発明は、保持器及び玉軸受に関し、特に、玉軸受に備わる冠形保持器のようなつの付きの一体形保持器に関する。

自動車や工作機械等の高温環境下で高速回転が要求される転がり軸受においては、転動体への攻撃性が低く、潤滑性に優れた合成樹脂製のつの形保持器が採用されている。その反面、合成樹脂製のつの形保持器は、金属製のものに比して遠心力に対する耐変形性に劣るため、高速回転下で使用した際、片持ち梁状のつの部が遠心力によって径方向外方に変形し易いものである。

近年、自動車等の性能向上や小型化により、軸受の更なる高速回転化、小スペース化、使用温度の上昇等の傾向があり、合成樹脂製の保持器では、遠心力に対する耐変形性が不足する虞がある。すなわち、遠心力によってつの部が径方向外側に変形させられると、つの部の先端側かつ内径側の領域が転動体に当接して転動体の転動を妨げたり、保持器に異常摩耗や亀裂が発生したり、外輪の内周面に干渉したりする等、軸受が損傷無く正常に回転できない虞がある。このような懸念がある場合には、合成樹脂と金属材を一体化するインサート成形によって形成された保持器が使用されている。

特許文献１に開示された保持器は、全周に連なる補強環と、補強環から軸方向一方側に突き出た複数の補強突片とを一体に有する金属材を備える。その補強環は、保持器の環状部に配置され、環状部を形成する合成樹脂と一体化されている。また、それら複数の補強突片は、それぞれ保持器のつの部に配置され、つの部を形成する合成樹脂と一体化されている。保持器の環状部は、合成樹脂よりも剛性の高い金属製の補強環によって、遠心力に対する曲げ剛性や捩じり剛性が向上させられている。特に、補強環は、全周に亘って断面Ｌ字形状を成すことにより、その環状部の補強効果が高められている。また、補強突片を断面Ｌ字形状の一辺を成す補強突片とすることにより、つの部の補強効果が高められている。

また、それら補強突片と補強環には、それぞれ貫通孔が形成されている。それら貫通孔に合成樹脂が充填されることにより、合成樹脂と金属材の一体的な結合が図られている。また、金属材のインサート前に、金属材を接着剤に浸漬塗布されており、その接着剤によって合成樹脂と金属材の結合が強化されている。

特開２０２０－４６０６９号公報（図１～４、段落０００２～００２７）

しかしながら、特許文献１の保持器では、つの部を形成する合成樹脂に金属材の補強突片が外接し、つの部の外径上に配置されているので、補強突片の外径が最大化されてしまう。このことは、つの部（補強突片）の質量を抑えてつの部に作用する遠心力を抑える対策にとって不利となる。

また、補強突片の周方向幅の中央部において合成樹脂との一体的結合を図るための大きな貫通孔が形成されているため、補強突片の質量を貫通孔の形成によって抑えることになっているが、その反面、補強突片が補強環から軸方向に一連で延びる中実部が少なく、補強突片によるつの部の補強効率がよくない。貫通孔の形成による補強効率の低下は、金属材の補強環においても同様である。

また、つの部を形成する合成樹脂に対する補強突片の外接部において補強突片と合成樹脂が接着されているが、接着剤の塗布工程を要する点で製造効率が悪く、仮に、その接着が剥がれた場合、補強突片による補強効果が損なわれてしまう。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、合成樹脂と金属材を一体化するインサート成形によって環状部と複数のつの部が形成され、金属材の補強環が環状部に配置され、金属材の補強突片がつの部に配置された保持器において、金属材による補強を効率よくすることにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、環状部と、環状部から円周方向に均等間隔で軸方向一方側に突き出た複数のつの部とを備え、円周方向に隣り合う前記つの部同士の間の空間は、転動体を収容するポケットになっており、前記環状部及び前記複数のつの部は、合成樹脂と金属材を一体化するインサート成形によって形成されており、前記金属材は、全周に連なる補強環と、前記補強環から軸方向一方側に突き出た複数の補強突片とを一体に有し、前記補強環は、前記環状部に配置されており、前記複数の補強突片は、それぞれ前記つの部に配置されている保持器において、前記補強突片は、前記補強環から中実に軸方向一方側へ延びる中実板部を有し、前記中実板部は、前記つの部の円周方向一方側及び他方側に及んでおり、前記合成樹脂は、前記中実板部を径方向両側及び円周方向両側から覆っている構成を採用した。

上記構成によれば、補強突片の中実板部を補強環部から中実に軸方向一方側へ延ばし、かつ、つの部の円周方向一方側と他方側に及ばせ、合成樹脂で径方向両側及び円周方向両側から覆っているので、貫通孔のない円周方向幅が広い中実板部を合成樹脂と一体化してつの部を効率よく補強し、ひいては、金属材による補強を効率よくすることができる。

より具体的には、前記補強環は、全周で中実に連なりかつ径方向に延びる基板部を有し、前記基板部は、全周で前記環状部の内径側及び外径側に及んでおり、前記基板部の全体は、前記合成樹脂に埋められているとよい。このようにすると、貫通孔のない径方向幅が広い基板部を合成樹脂と一体化して環状部を効率よく補強することができる。また、つの部と環状部が存在する円周方向領域では、金属材の補強突片と補強環が貫通孔のない断面Ｌ形の断面部を成すため、特に効率よく補強することができる。

前記補強突片は、前記補強環の内周に連続しているとよい。このようにすると、補強環の外周に連続する場合に比して、補強突片を保持器の中心軸線（内径側）の近くに配置して中実板部に作用する遠心力を抑えることができる。

前記補強突片は、前記補強環と非連続に設けられかつ前記補強環の軸方向一方側の側面と軸方向に突き合うように前記中実板部から折り曲げられたリブ部を有するとよい。このようにすると、リブ部と補強環の軸方向一方側の側面が突き合って遠心力に抵抗するため、遠心力に対する補強突片の曲げ剛性をより高くすることができる。また、リブ部は、中実板部から折り曲げて形成されるので、補強環と中実板部の連続部を窪ませてリブ部を形成する場合に比して、リブ部を大きく形成し、遠心力に対する補強突片の曲げ剛性をより大きくすることも可能である。

前記リブ部は、前記補強突片の円周方向片側又は両側にそれぞれ形成されているとよい。このようにすると、補強突片の円周方向片側又は両側でリブ部と補強環の突き合いがあるため、遠心力に対する補強突片の曲げ剛性をさらに高くすることができる。

前記補強突片は、前記補強環の基板部の厚さに比して薄く形成されているとよい。このようにすると、補強突片の質量を抑えて補強突片に作用する遠心力を抑えることができる。

前記リブ部は、軸方向一方側に向かう程に径方向に短くなる形状であるとよい。このようにすると、リブ部と補強環の突き合い部を減らすことなく、リブ部の質量が補強突片の先端側で抑えられるので、補強突片に作用する遠心力をより抑えることができる。

前記補強突片は、前記合成樹脂から軸方向一方側に向かって露出している露呈端部を有し、前記露呈端部を除いた前記補強突片の残部の全体は、前記合成樹脂に埋められているとよい。このようにすると、複数の補強突片の露呈端部とする部位を金属材の金型への配置に活用したインサート成形を行うことができ、金属材の殆どの部位を合成樹脂で覆って金属材と合成樹脂の一体化を図ることができる。

前記補強環は、軸方向に延びるフランジ部を有するとよい。このようにすると、フランジ部によって補強環の剛性をより高めることができる。

前記フランジ部は、前記合成樹脂から軸方向他方側に向かって露出している露呈端部を有するように軸方向他方側に延びており、前記露呈端部を除いた前記補強環の残部の全体は、前記合成樹脂に埋められているとよい。このようにすると、フランジ部の露呈端部とする部位を金属材の金型への配置に活用したインサート成形を行うことができ、金属材の殆どの部位を合成樹脂で覆って金属材と合成樹脂の一体化を図ることができる。

前記金属材は、冷間圧延鋼板によって形成されているとよい。このようにすると、金型を用いた金属プレス加工で補強環や補強突片を成形することができる。ここで、冷間圧延鋼板とは、日本工業規格（ＪＩＳ Ｇ３１４１：２０１７）の「 冷間圧延鋼板及び鋼帯」に準拠したものをいう。

前記金属材の板厚は、前記転動体の直径に対して４％以上６％以下であるとよい。冷間圧延鋼板の材質であれば、転動体の直径に対して４％以上の板厚があれば、金属材による補強効果を得ることができ、６％を超えるのは、過大な板厚となる懸念があるので、好ましくない。

前記合成樹脂は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の中の少なくとも一つの樹脂を用いることができる。

この発明に係る保持器と、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された前記複数の転動体とを備える玉軸受は、遠心力に対する保持器の耐変形性に優れるので、高速回転に好適なものとなる。

上述のように、この発明は、上記構成の採用により、合成樹脂と金属材を一体化するインサート成形によって環状部と複数のつの部が形成され、金属材の補強環が環状部に配置され、金属材の補強突片がつの部に配置された保持器において、金属材による補強を効率よくすることができる。

この発明の第一実施形態に係る玉軸受を示す断面図 この発明の第一実施形態に係る保持器を軸方向一方側から示す側面図 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面図 第一実施形態に係る金属材の部分斜視図 図２に示す保持器の解析例の変形前後の様子を示す断面図 比較例の保持器の変形前後の様子を示す断面図 この発明の第二実施形態に係る保持器を示す部分断面図 第二実施形態に係る金属材の部分斜視図 （ａ）は、図８に示す金属材の製造工程で用いるワークを同図（ｂ）のＡ－Ａ線の切断面で示す概略図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のワークを軸方向一方側から示す側面図 （ａ）は、次工程のワークを同図（ｂ）のＡ－Ａ線の切断面で示す概略図、（ｂ）は、同図（ａ）のワークを軸方向一方側から示す側面図 （ａ）は、次工程のワークを同図（ｂ）のＡ－Ａ線の切断面で示す概略図、（ｂ）は、同図（ａ）のワークを軸方向一方側から示す側面図

以下、この発明の一例としての第一実施形態を添付図面の図１～図６に基づいて説明する。

図１～５に示す保持器１は、内輪２と外輪３との間に配置された複数の転動体４を円周方向に均等に配置するための軸受部品である。複数の転動体４は、内輪２に形成された内方の軌道５と、外輪３に形成された外方の軌道６との間に介在する。転動体４は、玉からなる。

図１において、保持器１、内輪２及び外輪３のそれぞれの中心軸（図示省略）は同軸に配置されており、玉軸受の設計上の回転中心である軸受中心軸に相当する。以下、保持器１の中心軸を単に「中心軸」という。

ここで、軸方向とは、中心軸に沿った方向のことをいう。また、軸方向一方側とは、軸方向の一方向のことをいい、図１において右側である。また、軸方向他方側とは、前記一方向とは逆方向のことをいい、図１において左側である。また、径方向とは、中心軸と直交する方向のことをいう。また、径方向外側とは、径方向に中心軸から遠ざかる方向のことをいい、図１においては、上方側である。また、径方向内側とは、径方向に中心軸に接近する方向のことをいい、図１においては、下方側である。また、円周方向とは、中心軸周りに一周する円周に沿った方向のことをいう。また、円周方向一方側とは、円周方向の一方向のことをいい、図２において左回り又は右回りのいずれか一方であり、円周方向他方側とは、前記一方向とは逆方向のことをいう。

図３～図５に示すように、保持器１は、円周方向に延びる環状部７と、環状部７から円周方向に均等間隔で軸方向一方側に突き出ている複数のつの部８とを備える。環状部７と複数のつの部８は、合成樹脂９と金属材１０を一体化するインサート成形によって形成されている。保持器１の全体がインサート成形によって形成されている。

円周方向に隣り合うつの部８，８同士の間の空間は、転動体４を収容するポケット１１になっている。

保持器１は、円周方向に隣り合うつの部８，８と環状部７とで三方から囲まれたポケット１１に転動体４を収容する。ポケット１１は、径方向外側、径方向内側及び軸方向一方側に開口した空間である。ポケット１１は、複数のつの部８の個数Ｎと同数だけ形成される。各ポケット１１に一つの転動体４が収容される。保持器１は、その中心軸に関してＮ回の回転対称性をもった形状になっている。

ポケット１１の径方向外側の開口と径方向内側の開口は、転動体４を径方向に通過させることができない口径になっている。保持器１は、複数のつの部８を弾性変形させてポケット１１の軸方向一方側の開口を円周方向に広げることにより、内外の軌道５，６間に配置された複数の転動体４を複数のポケット１１に収容することが可能な冠形保持器になっている。

環状部７の外径面と内径面は、それぞれ円周方向に延びる円筒面状になっている。つの部８の外径面と内径面は、それぞれ環状部７の外径面又は内径面と同一面状になっている。保持器１の外径と内径は、それぞれ環状部７及び複数のつの部８に外接又は内接する仮想円筒面の直径に相当する。保持器１の軸方向他方側の側面は、環状部７の軸方向他方側の側面からなる。

つの部８は、環状部７に軸方向に連なる中実ベース１２と、中実ベース１２から軸方向一方側に突き出ている対の爪１３ａ，１３ｂとを有する。

中実ベース１２は、円周方向に隣り合うポケット１１，１１同士の間に亘って円周方向に連なっている。対の爪１３ａ，１３ｂは、互いに円周方向に離れた第一の爪１３ａと第二の爪１３ｂとからなる。各爪１３ａ，１３ｂは、中実ベース１２の軸方向一方側から中空に突き出ている片持ち梁状である。

つの部８の対の爪１３ａ，１３ｂ同士の間には、爪先から軸方向他方側に深さをもった凹状空間が形成されている。これにより、その凹状空間を樹脂部で満たした場合に比して、つの部８の体積が減少させられている。つの部８の体積減少により、保持器１の回転時につの部８に作用する遠心力が小さくなり、遠心力によるつの部８の変形が抑制される。

ポケット１１を形成する保持器１の表面部は、合成樹脂９によって形成されている。ポケット１１を形成する樹脂表面は、概ね仮想球面に沿う形状になっており、転動体４との間のポケットすきまを規定する接触領域を含む。保持器１と転動体４は、ポケットすきまの範囲内で相対的に自由に動き得る。その仮想球面の中心は、複数の転動体４のピッチ円直径上に配列された転動体４の中心に一致する。ポケット１１を形成する樹脂表面は、ピッチ円直径上に配列された転動体４の中心と中心軸を含む仮想平面に関して面対称状になっている。

内外の軌道５，６間に介在する状態の転動体４に対して対の爪１３ａ，１３ｂを爪先から軸方向に押し付けることにより、各爪１３ａ，１３ｂが弾性変形させられてポケット１１の軸方向一方側の開口が拡がり、転動体４が隣り合うつの部８、８同士の間に入り込む。

金属材１０は、全周に連なる補強環１４と、補強環１４から軸方向一方側に突き出た複数の補強突片１５とを一体に有する。補強環１４は、環状部７に配置されている。複数の補強突片１５は、それぞれつの部８に配置されている。

金属材１０は、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ等の冷間圧延鋼板によって形成されている。金属材１０の全体は、金型を用いた金属プレス加工によって成形することができる。

金属材１０の板厚は、転動体４の直径に対して４％以上６％以下である。この板厚は、金属材１０の全体で満足している。この板厚が４％以上あれば、金属材１０の補強効果を得ることができ、６％を超えると、板厚が過大になって合成樹脂への埋め込みや質量の抑制の点で不利になる懸念があるので、好ましくない。

補強環１４は、全周で中実に連なりかつ径方向に延びる基板部１６と、基板部１６と補強突片１５を繋ぐ複数の曲げ部１７とからなる。

基板部１６には、軸方向に貫通する孔が形成されていない。基板部１６は、全周で環状部７の内径側及び外径側に及んでいる。環状部７の内径側と外径側は、環状部７の内径と外径の差分を径方向に二等分する仮想円筒面を境界とする。

基板部１６の内径側の端は、環状部７の内径側の中でも環状部７の内径面に近い位置（すなわち、前述の境界と環状部７の内径の差分を更に径方向に二等分する仮想円筒面に対して環状部７の内径面に近い位置）にある。同様に、基板部１６の外径側の端は、環状部７の外径側の中でも環状部７の外径面に近い位置にある。

曲げ部１７は、補強突片１５とする部位を軸方向一方側へ向くように折り曲げたことによって塑性変形させられた折り曲げ部である。

補強環１４の内周は、全周に連なる基板部１６の円形状の板縁からなる。このため、補強環１４の内径は、全周に亘って一定である。補強環１４の内径は、金属材１０の内径に相当する。

補強環１４の外周は、複数の曲げ部１７と、円周方向に隣り合う曲げ部１７，１７同士の間で前記円形状の板縁と同心の円弧状に延びる複数の円弧状の板縁とからなる。補強環１４の外径は、複数の曲げ部１７に外接する仮想円の直径に相当する。補強環１４の外径は、金属材１０の外径に相当する。

複数の補強突片１５は、それぞれ曲げ部１７において補強環１４の外周に連続している。複数の補強突片１５の円周方向のピッチは、つの部８のピッチに相当する。複数の補強突片１５に外接する仮想円の直径は、補強環１４の外径に一致している。

補強突片１５は、補強環１４の曲げ部１７から中実に軸方向一方側へ延びる中実板部からなる。補強突片１５（中実板部）は、つの部８の円周方向一方側及び他方側に及んでいる。つの部８の円周方向一方側と他方側は、つの部８を円周方向に二等分しかつ中心軸を含む仮想平面を境界とする。

補強突片１５の円周方向一方側の端は、つの部８の円周方向一方側の中でも最寄りのポケット１１に近い位置（すなわち、前述の境界と最寄りのポケット１１との間を更に円周方向に二等分しかつ中心軸を含む仮想平面に対して当該ポケット１１に近い位置）にある。同様に、補強突片１５の円周方向他方側の端は、つの部８の円周方向他方側の中でも最寄りのポケット１１に近い位置にある。

補強突片１５の円周方向幅は、補強突片１５の全長に亘って一定に設定されている。

補強環１４の全体は、環状部７を形成する合成樹脂９に埋められており、合成樹脂９から露出する部分をもたない。したがって、基板部１６の全体は、合成樹脂９に埋められている。環状部７の表面の全体は、内径面、外径面、軸方向他方側の側面及びポケット１１の最も軸方向他方側の部位を規定するポケット底からなり、合成樹脂９によって形成されている。

つの部８の中実ベース１２は、合成樹脂９と、補強突片１５とからなる。各爪１３ａ，１３ｂは、それぞれ合成樹脂９のみで形成されている。合成樹脂９は、補強突片１５（中実板部）を径方向両側（内側、外側）及び円周方向両側（一方側、他方側）から覆っている。

補強突片１５は、合成樹脂９から軸方向一方側に向かって露出している露呈端部１８を有する。露呈端部１８は、中実ベース１２の軸方向一方側の端に位置し、保持器１の軸方向一方側の側面の構成要素になっている。露呈端部１８を除いた補強突片１５の残部の全体は、合成樹脂９に埋められている。

合成樹脂９は、エンジニアリングプラスチック等の射出成形可能な樹脂であればよく、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の少なくとも一方の樹脂を使用することができ、また、結晶性樹脂、非結晶性樹脂のいずれの樹脂を使用してもよい。また、合成樹脂は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を主成分とし、適宜、他の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム、ガラス繊維（ＧＦ）、炭素繊維、カーボンブラック、黒鉛等を添加したものであってもよい。

金属材１０と合成樹脂９との間には、接着剤層が存在しない。インサート成形に際しては、金属材１０の殆ど全体が合成樹脂９に埋められるため、合成樹脂９と金属材１０を接着剤で接着しなくとも、金属材１０と合成樹脂９を強く一体化することが可能である。従って、金属材１０を金型（図示省略）にインサートする前の工程で金属材１０に接着剤を塗布する工程を省くことができる。なお、金属材１０を金型にインサートする際、金属材１０は、円周方向等配の三部位以上で露呈端部１８を金型に接触させることにより、金属材１０の中心軸を軸方向に向けるように配置することが可能である。また、金型に射出された合成樹脂９の流動によって金属材１０が不正に動くことを防止する手段として、例えば、金型に電磁石を設置し、露呈端部１８を金型に磁気吸着する手段を採用することが可能である。

合成樹脂９をポリアミド６６（ＰＡ６６）＋ＧＦを用いて形成し、金属材１０を転動体４に対して５％に相当のＳＰＣＣで形成した保持器１について、所定の軸受回転速度のときの遠心力による保持器１の変形をＣＡＥ解析で計算した。また、保持器１から金属材１０を省き、その部位を前記ポリアミド６６（ＰＡ６６）＋ＧＦに置換した点でのみ相違する比較例についても同じく数値解析で計算した。その所定の軸受回転速度は、５０００～１００００ｒｐｍであり、１０００ｒｐｍごと（６条件）に計算した。ＣＡＥ解析のベースモデルとした玉軸受において、ｄｍｎ（転動体４のピッチ円直径×１分当たりの軸受回転数）の値を考えると、軸受回転速度：５０００ｒｐｍは、ｄｍｎ値：２４万に相当し、軸受回転速度：１００００ｒｐｍは、ｄｍｎ値：５４万に相当する。

保持器１の解析例において、１００００ｒｐｍのときの変形の様子を図５に示し、比較例において、１００００ｒｐｍのときの変形の様子を図６に示す。図５、図６において、実線は、１００００ｒｐｍのときの保持器の形状を示し、鎖線は、軸受停止時の保持器の形状を示す。図５、図６に示す点Ａ，Ａ´は、それぞれつの部８，８´の爪１３ｂ，１３ｂ´の先端と内径面が交わる角である。

保持器１の解析例において、軸受停止時の点Ａの径方向位置と、所定の軸受回転速度のときの点Ａの径方向位置の差分である変位量をδとする。また、比較例において、軸受停止時の点Ａ´の径方向位置と所定の軸受回転速度のときの点Ａ´の径方向位置の差分である変位量をδ´とする。

保持器１の解析例と比較例との解析結果において、５０００～１００００ｒｐｍのどの速度条件においても、保持器１の解析例の変位量δの方が比較例の変位量δ´よりも小さくなることを確認した。特に、１００００ｒｐｍのとき、保持器１の解析例の変位量δは、比較例の変位量δ´よりも２９％小さくなった。これらの解析結果から、図１～図４に示す保持器１の金属材１０は、遠心力に対して補強効果があることを確認した。

保持器１は、上述のように、補強突片１５が補強環１４から中実に軸方向一方側へ延びる中実板部からなり、補強突片（中実板部）１５がつの部８の円周方向一方側及び他方側に及んでおり、合成樹脂９が補強突片１５を径方向両側及び円周方向両側から覆っていることにより、補強突片１５をつの部８の外径面とする場合に比して、補強突片１５の外接円径をつの部８の外接円径よりも小さくすることができ、また、補強突片１５に合成樹脂９との一体的結合を図るための貫通孔を形成する場合に比して、接着剤を用いずとも補強突片１５と合成樹脂９の強い一体化を図ると共に、補強突片１５が補強環１４から軸方向に一連で延びる中実部を円周方向に幅広くしてつの部８を効率よく補強することができ、これにより、金属材１０による補強を効率よくすることができる。

また、保持器１は、補強環１４が全周で中実に連なりかつ径方向に延びる基板部１６を有し、基板部１６が全周で環状部７の内径側及び外径側に及んでおり、基板部１６の全体が合成樹脂９に埋められていることにより、補強環１４に合成樹脂９との一体的結合を図るための貫通孔を形成する場合に比して、接着剤を用いずとも補強環１４と合成樹脂９の強い一体化を図ると共に、補強環１４が全周で一連に延びる中実部を径方向に幅広くして環状部７を効率よく補強することができ、これにより、金属材１０による補強をより効率よくすることができ、また、つの部８と環状部７が存在する円周方向領域においては、補強突片１５と補強環１４が貫通孔のない断面Ｌ形の断面部を成すため、特に効率よく補強することができる。

また、保持器１は、補強突片１５が合成樹脂９から軸方向一方側に向かって露出している露呈端部１８を有し、露呈端部１８を除いた補強突片１５の残部の全体が合成樹脂９に埋められていることにより、複数の補強突片１５の露呈端部１８とする部位を金属材１０の金型への配置に活用したインサート成形を行うことができ、金属材１０の殆どの部位を合成樹脂９で覆って金属材１０と合成樹脂９の一体化を図ることができる。

また、保持器１は、金属材１０が冷間圧延鋼板によって形成されていることにより、補強環１４や補強突片１５を金属プレス加工で成形することが容易である。

また、保持器１は、金属材１０の板厚が転動体４の直径に対して４％以上６％以下であることにより、金属材１０による補強効果を得つつ、過大な板厚になることを避けることができる。

また、第一実施形態に係る玉軸受は、遠心力に対する保持器１の耐変形性が優れるので、高速回転に好適なものとなる。

このように、保持器１は、合成樹脂９よりも剛性の高い金属板からなり、上述のような貫通孔を省いて中実部を幅広く形成した補強環１４及び複数の補強突片１５によって環状部７やつの部８を補強する金属材１０を備えるため、保持器１の剛性、特に、つの部８の円環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、遠心力や熱による保持器１の変形や、外乱による保持器１の振動変形を抑制し、つの部８の爪１３ａ，１３ｂが外輪３の内周面に干渉して保持器１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可能となる。また、万が一保持器１に亀裂等が発生した場合、インサートされた金属材１０によって保持器形状を維持することができ、亀裂進展を遅らせることができる。

この発明の第二実施形態を図７～図１１に基づいて説明する。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。

図７、図８に示すように、第二実施形態に係る金属材２０は、補強環２１と補強突片２２の形状を第一実施形態から変更したものである。

補強環２１は、基板部２３から軸方向に延びるフランジ部２４を有する。フランジ部２４は、基板部２３の外周側を軸方向他方側に折り曲げることによって形成されている。

補強突片２２は、補強環２１の基板部２３の内周に連続している中実板部２５と、中実板部２５の円周方向両側にそれぞれ連なる一対のリブ部２６，２６とからなる。

リブ部２６は、補強環２１と非連続に設けられ、中実板部２５から折り曲げられて径方向に延びている。リブ部２６は、補強環２１の基板部２３と軸方向に対向している。補強突片２２が遠心力によって径方向外側へ変形させられる際、リブ部２６は、基板部２３と軸方向に突き合うようになっている。この突き合いにより、補強突片２２に作用する遠心力に抵抗することができる。リブ部２６と基板部２３の突き合い部は、抵抗性をよくするため、基板部２３の外径側で生じるようになっている。

また、リブ部２６は、基板部２３と突き合う部位から軸方向一方側に向かう程に径方向に短くなる形状である。

補強環２１の外径は、全周で一定である。金属材２０の外径は、補強環２１の外径に相当する。補強環２１の内径は、補強突片２２に連なる曲げ部に内接する仮想円の直径に相当する。

補強突片２２は、補強環２１の基板部２３の厚さに比して薄く形成されている。この厚さの差は、補強突片２２と基板部２３の全体間で満足している。基板部２３は、捩じり剛性を発揮する主たる部位であって、つの部８の質量に影響しないため、補強突片２２よりも厚くすることが好ましい。補強突片２２は、つの部８の質量に影響するため、なるべく薄くすることが好ましい。なお、補助的なフランジ部２４の厚さは、基板部２３程に厚くする必要がなく、中実板部２５の厚さに比して同等以下になっている。また、同じく補助的なリブ部２６は、基板部２３や中実板部２５程に厚くする必要がなく、中実板部２５の厚さよりも薄くされている。

フランジ部２４は、合成樹脂９から軸方向他方側に向かって露出している露呈端部２７を有する。露呈端部２７は、全周で連続するフランジ部２４の軸方向他方側の先端面からなる。

補強突片２２の軸方向の全長は、一対のリブ部２６，２６による高剛性化によって補強効果を高めたため、第一実施形態よりも短くなっており、これにより、補強突片２２に作用する遠心力を抑えている。補強突片２２の軸方向の全長は、つの部８の軸方向の全長の１／４以上、半分以下になっている。

補強突片２２の全体は、合成樹脂９に埋められている。露呈端部２７を除いた補強環２１の残部の全体は、合成樹脂９に埋められている。インサート成形に際しては、金属材２０の殆ど全体が合成樹脂９に埋められるため、合成樹脂９と金属材２０を接着剤で接着しなくとも、金属材２０と合成樹脂９を強く一体化することが可能である。なお、金属材２０を金型にインサートする際、金属材２０は、全周に連なる露呈端部を円周方向等配の三部位以上で金型に接触させることにより、金属材２０の中心軸を軸方向に向けるように配置することが可能である。

金属材２０の補強突片の製造方法を概略的に図９（ａ）～図１１（ｂ）に示す。

先ず図９（ａ）、（ｂ）に示すワークＷは、冷間圧延鋼板から打ち抜かれた平坦状のブランク板である。ワークＷは、補強環とする円環板部Ｗ１と、円環板部Ｗ１の内径側板縁から円周方向に均等間隔に内径側に突き出た複数の曲げ片部Ｗ２とからなる。曲げ片部Ｗ２は、中実板部とする矩形板部Ｗ３と、一対のリブ部とする一対の略三角板部Ｗ４とからなる。略三角板部Ｗ４と円環板部Ｗ１は、冷間圧延鋼板からの打ち抜き時に切り分けられており、略三角板部Ｗ４と円環板部Ｗ１との間に僅かなクリアランスＣが形成されている。曲げ片部Ｗ２は、冷間圧延鋼板からの打ち抜き時にプレスすることにより、円環板部Ｗ１よりも薄くされており、特に、略三角板部Ｗ４が薄くされている。

次に、一対の略三角板部Ｗ４を矩形板部Ｗ３に対して９０°折り曲げる金属プレス加工により、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように軸方向及び径方向に沿った状態に立てる。

次に、ワークＷの矩形板部Ｗ３を円環板部Ｗ１に対して９０°折り曲げる金属プレス加工により、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、軸方向に延びる状態とする。これにより、中実板部２５と一対のリブ部２６，２６とからなる補強突片２２が完成し、一対のリブ部２６，２６は、円環板部Ｗ１の軸方向一方側の側面に接触ないし僅かなクリアランスをもって軸方向に対向して、遠心力で変形した際に突き合うように配置される。

その後、円環板部Ｗ１の外周側を９０°折り曲げる金属プレス加工により、図７、図８に示すフランジ部２４を成形すれば、補強環２１が完成する。なお、フランジ部２４は、冷間圧延鋼板からの打ち抜き時に成形してもよい。

第二実施形態に係る保持器は、補強突片２２が補強環２１の内周に連続していることにより、第一実施形態に比して、補強突片２２をより内径側に配置して中実板部２５に作用する遠心力を抑えることができる。

また、第二実施形態に係る保持器は、補強突片２２が補強環２１と非連続に設けられかつ補強環２１の軸方向一方側の側面と軸方向に突き合うように中実板部２５から折り曲げられたリブ部２６を有することにより、リブ部２６と補強環２１の軸方向一方側の側面が突き合って遠心力に抵抗するため、遠心力に対する補強突片２２の曲げ剛性をより高くすることができ、また、リブ部２６を折り曲げて大きく形成し、遠心力に対する補強突片２２の曲げ剛性をより大きくすることもできる。

また、第二実施形態に係る保持器は、リブ部２６が補強突片２２の円周方向両側にそれぞれ形成されていることにより、補強突片２２の円周方向両側でリブ部２６と補強環２１の突き合いがあるため、遠心力に対する補強突片２２の曲げ剛性をさらに高くすることができる。なお、補強突片の円周方向一方側と他方側のいずれか片側にだけリブ部を形成してもよいが（図示省略）、第二実施形態のように補強突片２２の円周方向両側にそれぞれリブ部２６を形成する方が補強突片２２の曲げ剛性に優れる。

また、第二実施形態に係る保持器は、補強突片２２が補強環２１の基板部２３の厚さに比して薄く形成されていることにより、リブ部２６の形成で剛性を高めた補強突片２２の薄肉化を図り、補強突片２２の質量を抑えて補強突片２２に作用する遠心力を抑えることができる。

また、第二実施形態に係る保持器は、リブ部２６が軸方向一方側に向かう程に径方向に短くなる形状であることにより、リブ部２６と補強環２１の突き合い部を減らすことなく、リブ部２６の質量を補強突片２２の先端側で抑えて、補強突片２２に作用する遠心力をより抑えることができる。

また、第二実施形態に係る保持器は、補強環２１が軸方向に延びるフランジ部２４を有することにより、フランジ部２４によって補強環２１の剛性をより高めることができる。

また、第二実施形態に係る保持器は、フランジ部２４が合成樹脂９から軸方向他方側に向かって露出している露呈端部２７を有するように軸方向他方側に延びており、露呈端部２７を除いた補強環２１の残部の全体が合成樹脂９に埋められていることにより、フランジ部２４の露呈端部２７とする部位を金属材２０の金型への配置に活用したインサート成形を行うことができ、金属材２０の殆どの部位を合成樹脂９で覆って金属材２０と合成樹脂９の一体化を図ることができる。

第二実施形態では、上述のような補強突片２２の内径側への配置変更、補強突片２２の薄肉化、リブ部２６の採用、フランジ部２４の採用により、第一実施形態に比して保持器の剛性が１７０％近く向上させられることがＣＡＥ解析より分かった。

今回開示された各実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 保持器
２ 内輪
３ 外輪
４ 転動体
７ 環状部
８ つの部
９ 合成樹脂
１０、２０ 金属材
１１ ポケット
１２ 中実ベース
１３ａ、１３ｂ 爪
１４、２１ 補強環
１５、２２ 補強突片
１６、２３ 基板部
１８、２７ 露呈端部
２４ フランジ部
２５ 中実板部
２６ リブ部

Claims (14)

1. 環状部と、環状部から円周方向に均等間隔で軸方向一方側に突き出た複数のつの部とを備え、円周方向に隣り合う前記つの部同士の間の空間は、転動体を収容するポケットになっており、前記環状部及び前記複数のつの部は、合成樹脂と金属材を一体化するインサート成形によって形成されており、前記金属材は、全周に連なる補強環と、前記補強環から軸方向一方側に突き出た複数の補強突片とを一体に有し、前記補強環は、前記環状部に配置されており、前記複数の補強突片は、それぞれ前記つの部に配置されている保持器において、
   前記補強突片は、前記補強環から中実に軸方向一方側へ延びる中実板部を有し、前記中実板部は、前記つの部の円周方向一方側及び他方側に及んでおり、
   前記合成樹脂は、前記中実板部を径方向両側及び円周方向両側から覆っていることを特徴とする保持器。
2. 前記補強環は、全周で中実に連なりかつ径方向に延びる基板部を有し、前記基板部は、全周で前記環状部の内径側及び外径側に及んでおり、
   前記基板部の全体は、前記合成樹脂に埋められている請求項１に記載の保持器。
3. 前記補強突片は、前記補強環の内周に連続している請求項１又は２に記載の保持器。
4. 前記補強突片は、前記補強環と非連続に設けられかつ前記補強環の軸方向一方側の側面と軸方向に突き合うように前記中実板部から折り曲げられたリブ部を有する請求項３に記載の保持器。
5. 前記リブ部は、前記補強突片の円周方向片側又は両側にそれぞれ形成されている請求項４に記載の保持器。
6. 前記補強突片は、前記補強環の基板部の厚さに比して薄く形成されている請求項４又は５に記載の保持器。
7. 前記リブ部は、軸方向一方側に向かう程に径方向に短くなる形状である請求項４から６のいずれか１項に記載の保持器。
8. 前記補強突片は、前記合成樹脂から軸方向一方側に向かって露出している露呈端部を有し、前記露呈端部を除いた前記補強突片の残部の全体は、前記合成樹脂に埋められている請求項１から７のいずれか１項に記載の保持器。
9. 前記補強環は、軸方向に延びるフランジ部を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の保持器。
10. 前記フランジ部は、前記合成樹脂から軸方向他方側に向かって露出している露呈端部を有するように軸方向他方側に延びており、前記露呈端部を除いた前記補強環の残部の全体は、前記合成樹脂に埋められている請求項９に記載の保持器。
11. 前記金属材は、冷間圧延鋼板によって形成されている請求項１から１０のいずれか１項に記載の保持器。
12. 前記金属材の板厚は、前記転動体の直径に対して４％以上６％以下である請求項１１に記載の保持器。
13. 前記合成樹脂は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の中の少なくとも一つの樹脂を用いたものである請求項１から１２のいずれか１項に記載の保持器。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の保持器と、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の前記転動体と、を備える玉軸受。

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