JP7267803B2 - アンギュラ玉軸受用保持器 - Google Patents

Description

この発明は、アンギュラ玉軸受用保持器に関する。

アンギュラ玉軸受は、内輪と外輪の間に複数の玉を保持器によって等間隔に保持したものであり、内輪と外輪の対向面に肩落とし部と肩部を備えている。

そして、内輪と外輪に肩落とし部を備えたアンギュラ玉軸受に用いる合成樹脂製保持器として、内輪肩落とし部と外輪肩部間に収まる小環状部と、外輪肩落とし部と内輪肩部間に収まる大環状部と、小環状部と大環状部との間を繋ぐ周方向に複数個所に設置される柱部とを有し、小環状部と大環状部と柱部とにより周方向に等間隔に窓型のポケットを形成したものがあり、このポケットに玉を保持している。

一般的に、アンギュラ玉軸受用保持器としては、保持器の内外径間に亘って単一球面状に形成されたものが提案されている（特許文献1）。

また、単一な円筒形状ではなく、周方向すきまを大きくし、周方向の転動体とポケット内径面の接触面積を大きくすることで、保持器に無理な力が発生しない形状のものも提案されている（特許文献２）。

実開平４－７８３３１号公報 特開２０１１－１８５３１５号公報

ところで、従来のアンギュラ玉軸受に用いられる合成樹脂製の保持器は、射出成形機を用いて成形され、成形金型は、樹脂の種類毎に膨張・収縮率、樹脂の粘度、ガスの発生量等が異なるため、各樹脂材専用の金型を用意している。そのため、個数に関わらず、保持器材質が異なる場合は新しい成形金型が必要となる。特に、膨張・収縮率が異なる異種樹脂材を同一金型で射出成形した場合、出来上がりの寸法が異なり、最悪の場合ポケットすきまが無くなってしまい軸受としての性能に大きく影響する。

そこで、この発明は、同一の成形金型で異なる材質の樹脂を成形しても、出来上がりの寸法差によるポケットすきまの消失を緩和することができる構造のアンギュラ玉軸受用保持器を得ることを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、内輪１０の内輪肩落とし部１１と外輪２０の外輪肩部２１間に収まる小環状部３１と、外輪２０の外輪肩落とし部２２と内輪１０の内輪肩部１２間に収まる大環状部３２と、前記小環状部３１と大環状部３２とを繋ぎ周方向に複数箇所に設置される柱部３３とを備え、小環状部３１と大環状部３２と柱部３３とにより周方向に等間隔に形成されるポケット３４に、内輪１０と外輪２０の間に配列される複数の玉４０を保持するアンギュラ玉軸受用保持器３０において、前記柱部３３は、小環状部３１から大環状部３２側に向かって軸方向に延びる内径側柱部分３３ａと、大環状部３２から小環状部３１側に向かって軸方向に延びる外径側柱部分３３ｂとを有し、内径側柱部分３３ａの外周面と外径側柱部分３３ｂの内周面とが繋がるように形成されており、内径側柱部分３３ａの大環状部３２寄りの軸方向側面３３ｃは、内径側柱部分３３ａの内周面と、外径側柱部分３３ｂ内周面又は大環状部３２の内周面とを繋ぐようにして形成されており、外径側柱部分３３ｂの小環状部３１寄りの軸方向側面３３ｄは、外径側柱部分３３ｂの外周面と、内径側柱部分３３ａの外周面又は小環状部３１の外周面とを繋ぐようにして形成されており、前記小環状部３１の外径面３１ｂは、当該小環状部３１の内径面３１ａよりも玉セットのピッチ径ＰＣＤに近く、前記大環状部３２の内径面３２ｂは、当該大環状部３２の外径面３２ａよりも前記ピッチ径ＰＣＤに近い形状を有し、さらに、前記小環状部３１の外径面３１ｂ及び内径側柱部分３３ａの外周面と、前記大環状部３２の内径面３２ｂ及び外径側柱部分３３ｂの内周面とは、緩やかな傾斜面角度βによって構成されており、前記小環状部３１の内径面３１ａと前記大環状部３２の外径面３２ａは軸方向に沿った円筒面によって形成され、前記小環状部３１は、ポケット３４に入った玉４０の位置を定める球形形状の小径側玉受け面３５ａと円筒形状の小径側玉受け面３５ｂとを有し、前記大環状部３２は、前記玉４０の位置を定める球形形状の大径側玉受け面３６ａと円筒形状の大径側玉受け面３６ｂとを有することを特徴とする。

以上のように、この発明に係るアンギュラ玉軸受用保持器は、単一の球形のポケット形状ではなく、球形部の中央に円筒形状を挟んだポケット形状、即ち、小環状部３１の内径面３１ａと前記大環状部３２の外径面３２ａは軸方向に沿った円筒面によって形成され、前記小環状部３１は、ポケット３４に入った玉４０の位置を定める球形形状の小径側玉受け面３５ａを有し、前記大環状部３２は、前記玉４０の位置を定める球形形状の大径側玉受け面３６ａを有するので、アキシアル方向のポケットすきまは大きく変化せずに、従来より大きなラジアル方向のポケットすきまを確保でき、標準寸法から全体的に収縮（膨張）した場合の寸法差の特にラジアル方向のポケットすきまの減少を緩和することができる。

ポケット自体の膨張・収縮だけでなく、ポケットＰＣＤの膨張・収縮も考慮すると、保持器寸法が全体的に膨張もしくは収縮した場合、アキシアル方向のすきまの減少よりも、ラジアル方向のすきまの減少の方が優位である。

そのため、この発明に係るアンギュラ玉軸受用保持器は、ラジアル方向のすきまを通常の球形のポケット形状品よりも大きくとることで、異なる収縮率の樹脂を同一金型を用いて成形した保持器の出来栄えによるポケットすきまの減少によるポケットすきま消失を緩和することができる。

具体的には、ポケットを球形とポケット球形部直径の１０～１５％の高さを持つ円筒形状部からなる形状を採用することで、同一成形金型で収縮率差が５％以内の異なる樹脂を成形した場合でもポケットすきまを維持し、軸受としての性能を損なうことのない保持器を成形可能である。

ただ単にポケット径を大きくすること（あらかじめ大きなポケットすきまを確保すること）とは異なり、幅方向のポケットすきまには大きな変更がないため、中央値での性能は、通常の単一球形のポケット形状の保持器と変わらないため、保持器としての性能を劣化させることはない。

この発明の実施形態に係る保持器を用いたアンギュラ玉軸受の断面図である。 図１の保持器の斜視図である。 図１の保持器の半断面図である。 図３の保持器を矢印Ａ方向から見た図である。 図４のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 この発明の実施形態に係る保持器を成形する金型の概略を示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

この発明の実施形態に係るアンギュラ玉軸受用の保持器３０は、特に、コンプレッサ用のアンギュラ玉軸受に適用される。

図１に示すアンギュラ玉軸受は、内輪１０と外輪２０の間に複数の玉４０を保持器によって等間隔に保持したものであり、内輪１０の外周面に、内輪軌道面１０ａと、この内輪軌道面１０ａの軸方向の一方に内輪肩落とし部１１と、他方に内輪肩部１２と有し、外輪の内周面に、外輪軌道面２０ａと、この外輪軌道面の２０ａの軸方向の一方に外輪肩落とし部２２と、他方に外輪肩部２１とを有し、内輪肩部１２と外輪肩落とし部２２とが対向し、外輪肩部２１と内輪肩落とし部１１とが対向している。

玉４０は、例えば、鋼球やセラミックス等からなる。

この発明に係る保持器３０は、内輪１０の内輪肩落とし部１１と外輪２０の外輪肩部２１間に収まる小環状部３１と、外輪２０の外輪肩落とし部２２と内輪１０の内輪肩部１２間に収まる大環状部３２と、前記小環状部３１と大環状部３２とを繋ぎ周方向に複数箇所に設置される柱部３３とを備え、小環状部３１と大環状部３２と柱部３３とにより、内輪１０と外輪２０の間に配列される複数の玉４０を保持するポケット３４を周方向に等間隔に形成している。

前記柱部３３は、小環状部３１から大環状部３２側に向かって軸方向に延びる内径側柱部分３３ａと、大環状部３２から小環状部３１側に向かって軸方向に延びる外径側柱部分３３ｂとを有する。

内径側柱部分３３ａの外周面と外径側柱部分３３ｂの内周面とが繋がるように形成されている。

内径側柱部分３３ａの大環状部３２寄りの軸方向側面３３ｃは、内径側柱部分３３ａの内周面と、外径側柱部分３３ｂ内周面又は大環状部３２の内周面とを繋ぐようにして形成されている。

外径側柱部分３３ｂの小環状部３１寄りの軸方向側面３３ｄは、外径側柱部分３３ｂの外周面と、内径側柱部分３３ａの外周面又は小環状部３１の外周面とを繋ぐようにして形成されている。

前記小環状部３１の外径面３１ｂは、当該小環状部３１の内径面３１ａよりも玉セットのピッチ径ＰＣＤに近く、前記大環状部３２の内径面３２ｂは、当該大環状部３２の外径面３２ａよりも前記ピッチ径ＰＣＤに近い形状を有する。

さらに、前記小環状部３１の外径面３１ｂ及び内径側柱部分３３ａの外周面と、前記大環状部３２の内径面３２ｂ及び外径側柱部分３３ｂの内周面とは、射出成形の際に、後述するアキシアルドロータイプ金型の軸方向への型抜きを行いやすいように、緩やかな傾斜面（角度β）によって構成されている。

前記小環状部３１の内径面３１ａと前記大環状部３２の外径面３２ａは軸方向に沿った円筒面によって形成され、前記小環状部３１は、ポケット３４に入った玉４０の位置を定める球形形状の小径側玉受け面３５ａと円筒形状の小径側玉受け面３５ｂとを有する。

前記大環状部３２は、前記玉４０の位置を定める球形形状の大径側玉受け面３６ａと円筒形状の大径側玉受け面３６ｂとを有する。

前記ポケット３４を形成する球形形状の小径側玉受け面３５ａと球形形状の大径側玉受け面３６ａの球面部直径寸法は同一であり、円筒形状の小径側玉受け面３５ｂ及び円筒形状の大径側玉受け面３６ｂの円筒部直径寸法も同一であり、円筒部高さの合計値が玉径直径寸法の１０～１５％である。

前記小環状部３１の外径面３１ｂ及び内径側柱部分３３ａの外周面と、前記大環状部３２の内径面３２ｂ及び外径側柱部分３３ｂの内周面とで形成する傾斜部の角度βが軸方向に対し２～１５°の傾斜を有する。

保持器３０は、例えば、ガラス繊維やカーボン繊維等で補強されたナイロンやＰＰＳ、ＰＥＥＫ、またはフェノールなどの樹脂製であり、射出成形にて作製される。ただし、前記樹脂材に限定されるものではない。

図６は、保持器３０を射出成形にて成形する成形金型５０を概略示す断面図である。同図に示すように、成形金型５０は、断面略Ｌ形の金型部品５０ａ、５０ｂが組み合わされて構成される。

金型部品５０ａ、５０ｂは、互いに軸方向Ｃにスライド可能に構成される。金型部品５０ａ、５０ｂが組み合わされた状態でキャビティが形成される。保持器３０は、所望の形状に成形された後、金型部品５０ａ、５０ｂを軸方向に相対的に隔離されて成形金型５０から取り出される。

円筒形状の小径側玉受け面３５ｂ及び円筒形状の大径側玉受け面３６ｂの円筒部の中心軸５１は同一であり、断面略Ｌ形の金型部品５０ａ、５０ｂの合せ面５２に対し垂直の角度を有する。

この発明の保持器３０は、異なる材質の樹脂を同一の成形金型５０で成形した場合の出来上がりの寸法差によるポケットすきまの消失を、ポケット３４の形状を、球形形状の小径側玉受け面３５ａ及び大径側玉受け面３６ａの球形と、円筒形状の小径側玉受け面３５ｂ及び大径側玉受け面３６ｂの円筒とからなる形状を採用することにより緩和し、保持器３０の成形金型５０を異種樹脂材料で兼用することを可能としている。

円筒形状の小径側玉受け面３５ｂ及び大径側玉受け面３６ｂの高さは、小径側玉受け面３５ａ及び大径側玉受け面３６ａの球形部直径の１０～１５％であり、合せ面に対して直角の角度を持つ。

ポケット個数（ボール個数）、ポケット球形部半径には特別な縛りは無く、これまでの設計と同一とする。

この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

１０ ：内輪
１０ａ ：内輪軌道面
１１ ：内輪肩落とし部
１２ ：内輪肩部
２０ ：外輪
２０ａ ：外輪軌道面
２１ ：外輪肩部
２２ ：外輪肩落とし部
３０ ：保持器
３１ ：小環状部
３１ａ ：内径面
３１ｂ ：外径面
３２ ：大環状部
３２ａ ：外径面
３２ｂ ：内径面
３３ ：柱部
３３ａ ：内径側柱部分
３３ｂ ：外径側柱部分
３３ｃ ：軸方向側面
３３ｄ ：軸方向側面
３４ ：ポケット
３５ａ ：小径側玉受け面
３５ｂ ：小径側玉受け面
３６ａ ：大径側玉受け面
３６ｂ ：大径側玉受け面
４０ ：玉
５０ ：成形金型
５０ａ ：金型部品
５０ｂ ：金型部品
β ：角度

Claims (6)

1. 内輪（１０）の内輪肩落とし部（１１）と外輪（２０）の外輪肩部（２１）間に収まる小環状部（３１）と、外輪（２０）の外輪肩落とし部（２２）と内輪（１０）の内輪肩部（１２）間に収まる大環状部（３２）と、前記小環状部（３１）と大環状部（３２）とを繋ぎ周方向に複数個所に設置される柱部（３３）とを備え、小環状部（３１）と大環状部（３２）と柱部（３３）とにより周方向に等間隔に形成されるポケット（３４）に、内輪（１０）と外輪（２０）の間に配列される複数の玉（４０）を保持するアンギュラ玉軸受用保持器において、
   前記柱部（３３）は、小環状部（３１）から大環状部（３２）側に向かって軸方向に延びる内径側柱部分（３３ａ）と、大環状部（３２）から小環状部（３１）側に向かって軸方向に延びる外径側柱部分（３３ｂ）とを有し、内径側柱部分（３３ａ）の外周面と外径側柱部分（３３ｂ）の内周面とが繋がるように形成されており、
   内径側柱部分（３３ａ）の大環状部（３２）寄りの軸方向側面（３３ｃ）は、内径側柱部分（３３ａ）の内周面と、外径側柱部分（３３ｂ）内周面又は大環状部（３２）の内周面とを繋ぐようにして形成されており、
   外径側柱部分（３３ｂ）の小環状部（３１）寄りの軸方向側面（３３ｄ）は、外径側柱部分（３３ｂ）の外周面と、内径側柱部分（３３ａ）の外周面又は小環状部（３１）の外周面とを繋ぐようにして形成されており、
   前記小環状部（３１）の外径面（３１ｂ）は、当該小環状部（３１）の内径面（３１ａ）よりも玉セットのピッチ径（ＰＣＤ）に近く、前記大環状部（３２）の内径面（３２ｂ）は、当該大環状部（３２）の外径面（３２ａ）よりも前記ピッチ径（ＰＣＤ）に近い形状を有し、
   さらに、前記小環状部（３１）の外径面（３１ｂ）及び内径側柱部分（３３ａ）の外周面と、前記大環状部（３２）の内径面（３２ｂ）及び外径側柱部分（３３ｂ）の内周面とは、緩やかな傾斜面（角度β）によって構成されており、
   前記小環状部（３１）の玉受け面が円筒径状の小径側玉受け面（３５ｂ）及び球形径状の小径側玉受け面（３５ａ）の連続した二つの面から成り、円筒径状の小径側玉受け面（３５ｂ）が径方向外方に位置し、球形径状の小径側玉受け面（３５ａ）が径方向内方に位置し、大環状部（３２）の玉受け面が円筒径状の大径側玉受け面（３６ｂ）及び球形径状の大径側玉受け面（３６ａ）の連続した二つの面から成り、円筒径状の大径側玉受け面（３６ｂ）が径方向内方に位置し、球形径状の大径側玉受け面（３６ａ）が径方向外方に位置することを特徴とするアンギュラ玉軸受用の合成樹脂製保持器。
2. 前記ポケット（３４）を形成する球形形状の小径側玉受け面（３５ａ）と球形形状の大径側玉受け面（３６ａ）の球面部直径寸法は同一であり、円筒形状の小径側玉受け面（３５ｂ）及び円筒形状の大径側玉受け面（３６ｂ）の円筒部直径寸法も同一であり、円筒部高さの合計値が玉径直径寸法の１０～１５％であることを特徴とする請求項１記載のアンギュラ玉軸受用の合成樹脂製保持器。
3. 前記小環状部（３１）の外径面（３１ｂ）及び内径側柱部分（３３ａ）の外周面と、前記大環状部（３２）の内径面（３２ｂ）及び外径柱部分（３３ｂ）の内周面とで形成する傾斜部の角度βが軸方向に対し２～１５°の傾斜を有することを特徴とする請求項１又は２記載のアンギュラ玉軸受用の合成樹脂製保持器。
4. 前記円筒形状の小径側玉受け面（３５ｂ）及び円筒形状の大径側玉受け面（３６ｂ）の円筒部が、前記小環状部（３１）の外径面（３１ｂ）及び内径側柱部分（３３ａ）の外周面と、前記大環状部（３２）の内径面（３２ｂ）及び外径柱部分（３３ｂ）の内周面とで形成する傾斜部と直角の角度を有することを特徴とする請求項１～３のいずれかの項に記載のアンギュラ玉軸受用保持器。
5. 樹脂製である請求項１～４のいずれかの項に記載のアンギュラ玉軸受用保持器。
6. 射出成形にて作製される請求項１～５のいずれかの項に記載のアンギュラ玉軸受用保持器。

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