JPH10184694A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易な手段で、高分子材料製又は高分子材料を
含む材料からなる保持器に組み込んだ転動体が容易に離
脱しない転がり軸受を提供することを課題としている。 【解決手段】保持器１のポケット２の開口部外縁２ｂの
全周に押しピンを押しつけて当該開口部外縁２ｂの全周
を玉３側に塑性変形させることで、ポケット２からの転
動体３の離脱が規制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、保持器の素材
が、射出成形できないＰＴＦＥ、超高分子量ポリエチレ
ンなどの高分子材料からなる転がり軸受の改良に係り、
特に、外輪や内輪が分離できる転がり軸受に有効な転が
り軸受の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、保持器が高分子材料からなる転が
り軸受としては、例えば、特公平７−１１３３７４号公
報に記載されているものがある。この転がり軸受では、
図６に示すように、軸方向に２分割された一対のフッ素
系樹脂製の保持器部品５０ａ，５０ａをリベット５１で
かしめることで形成された保持器５０が組み込まれてい
る。この保持器５０のポケット５０ｂは円筒状の形状を
成している。

【０００３】ここで、５２は外輪を、５３は内輪を、５
４は転動体である玉を表している。以下の図でも同様で
ある。また、実開平６−７６７２０号や実公平４−８２
４３１号公報に記載されているような転がり軸受もあ
る。この転がり軸受では、図６に示すように、フッ素系
樹脂製のリング部材５５ａに対し、円周方向から機械加
工でストレート穴を開けて円筒形状のポケット５５ｂを
設けた保持器５５が組み込まれている。

【０００４】さらに、特公平７−１０７４１０号公報に
記載されているような転がり軸受もある。この転がり軸
受では、図８に示すように、機械加工されたグラファイ
ト製の冠型保持器５６が組み込まれており、高分子材料
であるフッ素樹脂の保持器を組み込む場合であっても同
様な冠型の保持器形状が考えられる。図８中、５７はポ
ケットを表している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の保持器５０，５５，５６のポケット形状に
おいては、保持器５０，５５，５６のポケット５０ｂ，
５５ｂ，５７に転動体を組込んだだけの状態では、取扱
い中にポケット５０ｂ，５５ｂ，５７から転動体５４が
抜けやすく、抜けた場合には再度の洗浄を強いられた
り、部品を紛失してしまったりして作業上の扱いに注意
を要するという問題がある。

【０００６】特に、スラスト玉軸受や外輪や内輪が分離
できる円筒ころ軸受（ＮＵ型やＮ型等）などの場合に問
題となる。この発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、簡易な手段で、高分子材料製又は高分子
材料を含む材料からなる保持器に組み込んだ転動体が容
易に離脱しない転がり軸受を提供することを課題として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の転がり軸受は、外輪、内輪、複数の転動
体、及び高分子材料又は高分子材料を含む複合材料から
なる保持器を備えた転がり軸受において、上記保持器の
ポケットの開口部外縁全周又はその一部が、当該ポケッ
トに組み込まれた転動体側に塑性変形していることを特
徴としている。

【０００８】この発明においては、ポケットの開口部外
縁全周又はその一部が、ポケットに組み込まれた転動体
側に塑性変形しているので、その塑性変形部分によっ
て、ポケットからの転動体の離脱が規制される。

【０００９】上記塑性変形は、ポケットに転動体を組込
んだ後に行う。また、上記塑性変形は、例えば、機械加
工によって行う。このとき、塑性変形する開口部外縁を
加熱しながら行うと、塑性変形の加工が容易になると共
に、塑性変形した開口部外縁の形状安定性が高まる。

【００１０】ここで、加熱温度は、１００度から保持器
素材の溶解温度の間の範囲で設定するのが望ましい。加
熱温度を１００度以上に設定すると上記形状安定性の効
果が安定するためであり（図５参照）、溶解温度以上に
加熱すると極端に軟化して所望の塑性変形が期待できな
くなるおそれがあるからである。

【００１１】また、この発明は、塑性変形前の保持器の
加工が容易であるので、保持器の素材を構成する高分子
材料が、ＰＴＦＥ、超高分子量ポリエチレンなどの射出
成形できない材料である場合に、特に有効である。

【００１２】さらに、軸受部品のうち少なくとも転動体
の材料として窒化珪素、炭化珪素、ジルコニアなどのセ
ラミックスを採用すると、例えば真空、クリーン、高
温、液体中、腐食ガス中などの通常の油やグリースが使
用できない特殊環境用の転がり軸受として望ましいもの
となる。

【００１３】セラミック製の部品は、耐食性や耐熱性に
優れているためである。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。本実施形態は、ＰＴＦＥ製保
持器を組み込んだスラスト玉軸受を例に説明する。

【００１５】本実施形態の転がり軸受は、上述の従来例
と同様に、外輪、内輪、玉（転動体）、及び保持器を備
える。（図７参照） 保持器１は、リング状の部材であって、周方向に沿って
複数のポケット２が所定間隔単位に形成されている。

【００１６】ポケット２は、図１に示すように円筒形状
をしていて、その一方の開口部外縁２ａは小径となるよ
うに絞られた形状に機械加工され、また、その他方の開
口部外縁２ｂは、そのポケット２に組み込まれた転動体
である玉３側に塑性変形している。

【００１７】このため、保持器１に組み込まれた玉３は
当該保持器１から容易に離脱しないようになる。従っ
て、外輪或いは内輪、或いは両輪が分離できる形式の転
がり軸受であっても、その取扱中に、保持器１から玉３
が分離して床等に落ちたりすることが回避される。

【００１８】この結果、転がり軸受の取扱いが簡便とな
り、軸受部品が紛失したり、落とした部品を再洗浄する
ような手間が省けることで、作業性が向上する。ここ
で、予め、ポケット２の両開口部外縁２ａ，２ｂを共に
機械加工で絞っておくことは構造が複雑となり、保持器
１が高分子材料製であるために、複雑な機械加工やリベ
ットによるかしめが必要になるなど保持器の加工が煩雑
になる。

【００１９】この点、本実施の形態では、少なくとも他
方の開口部外縁２ｂは、塑性変形前は絞られていないた
めに複雑な構造ではなく塑性変形前の加工が煩雑ではな
い。さらに、ポケット２に玉３を組み込んだ後の塑性変
形にしても、後述のように、簡単に実施することができ
加工性が良い。

【００２０】このため、保持器１の素材を構成する高分
子材料が、ＰＴＦＥ、超高分子量ポリエチレンなどの射
出成形できない材料である場合に、特に有効であり、保
持器１に玉３の抜け止めを設けるようにしても、複雑な
加工を必要としない。

【００２１】なお、上記実施の形態では、一方の開口端
部２ａを機械加工によって予め絞った保持器１の例で説
明しているが、これに限定されない。塑性変形前の保持
器のポケットを、従来と同様に機械加工によりストレー
ト穴に穿孔して円筒形状として両開口部外縁に絞りを設
けないでおいて、その後に、一方の開口端部外縁を塑性
変形させた後に、ポケット２に玉３を組み込み、更に他
方の開口端部外縁を塑性変形させることで、保持器１か
らの玉３の離脱を防止するようにしてもよい。

【００２２】次に塑性変形の具体的手段を説明する。塑
性変形用の治具として、図２及び図３に示すような、台
座５と押しピン６を使用する。

【００２３】台座５は、ポケット２の径よりも離れた一
対の載置部５ａを備える。また、押しピン６は、円筒状
の部材であって、その下端部中央が円錐台状の凹部６ａ
を形成することで、その下端部外縁がリング状の刃先６
ｂを形成する。また、そのリング状の刃先６ｂの径は、
対象とするポケット２の径より若干大きく設定してあ
る。

【００２４】そして、図４に示すように、ポケット２の
軸を上下に向けた状態で台座５の載置部５ａの上に対し
保持器１を設置させた後、対象とするポケット２の上端
開口部外縁２ｂに上記リング状の刃先６ｂを同軸に対向
させた状態で、押しピン６を、上側から保持器１に向け
て下降して、リング状の刃先６ｂを上記ポケット２の上
端開口部外縁に均等に接触させ、続けて、ゆっくりした
速度、例えば０．１ｍ／ｓｅｃの速度で下降するように
押しつける。

【００２５】これによって、楔状の刃がポケット２の上
端開口部外縁２ｂ全周に食い込み、当該開口部外縁２ｂ
全周は内側、即ち玉３側に塑性変形する。そして、所定
量だけ刃先６ｂが押し込まれたら押しピン６を上昇させ
て抜くと、上記ポケット２の開口部外縁２ｂはほぼ上記
塑性変形した状態を維持する（図１参照）。

【００２６】ここで、上記押しピン６では、リング状の
刃先６ｂを使用してポケット２の外縁全周を塑性変形さ
せているが、これに限定されない。例えば、上記刃を、
周方向に沿って所定間隔単位に複数に分割して、ポケッ
ト２開口部外縁２ｂの周方向の一部のみ、即ち周方向の
一か所又は２か所以上を玉３側に塑性変形させるように
してもよい。

【００２７】また、上記説明では、各ポケット２毎に塑
性変形させるように説明しているが、勿論、保持器１に
設けた全ポケット２の開口部外縁２ｂを同時に塑性変形
させるようにしてもよい。

【００２８】また、上述のように押しピン６を保持器１
に押しつける前に、押しピン６の刃先６ｂをあらかじめ
加熱することで、加熱した状態でポケット２開口部外縁
２ｂを塑性変形させて、塑性変形後の開口部外縁２ｂの
形状安定性を高めることも可能である。

【００２９】その根拠を説明する。押しピン６の刃先６
ｂの加熱温度と、開口部外縁２ｂを塑性変形したポケッ
ト２から転動体である玉３を抜いた場合の当該開口部外
縁２ｂの復元率との関係を求めたところ、図５に示すよ
うに結果が得られた。

【００３０】上記復元率は次の（１）式で定義した。 ここで、 ｆ＝復元率（％） ｄ_i ＝機械加工時のポケット２の直径 ｄ_b ＝塑性変形時のポケット穴入口２ｃの直径 ｄ_a ＝転動体引抜き時のポケット穴入口２ｃの直径 である。

【００３１】この図５から、あらかじめ押しピン６の刃
先６ｂを１００℃以上に加熱しておいた方が復元率が高
いことが分かる。復元率が高いということはポケット２
の塑性変形させた開口部外縁２ｂが開きにくいことを表
し、軸受を長時間使用しても、形状が安定して玉３が保
持器１のポケット２から分離しにくいということを意味
する。

【００３２】もっとも、加熱はＰＴＦＥの溶解温度（３
２６℃）を超えない範囲で行なうことが望ましい。もし
この温度を超えるとＰＴＦＥが極端に軟化してしまい、
所定の塑性変形が期待できなくなるからである。

【００３３】このように、塑性変形する際に、あらかじ
め押しピン６の刃先６ｂを１００〜３２６℃の範囲で加
熱してから行なうことが望ましい。なお、３２６℃は保
持器１の素材がＰＴＦＥの場合であって、他の高分子材
料を保持器１の素材として使用した場合には、その素材
の溶解温度が上限値となる。即ち、押しピン６は、１０
０℃〜（保持器１素材の溶解温度）の範囲に予め加熱し
てから使用することが望ましい。

【００３４】さらに、フッ素系樹脂製保持器を用いる場
合は、例えば真空、クリーン、高温、液体中、腐食ガス
中などの通常の油やグリースが使用できない環境での軸
受の使用となる場合が多いので、転動体等の軸受部品の
材料としては窒化珪素、炭化珪素、ジルコニアなどのセ
ラミックスを選定した方が、上記特殊環境用転がり軸受
としては望ましい。セラミック製とすることで、耐食性
や耐熱性に優れた部品となるからである。

【００３５】なお、本発明に係る転がり軸受として特に
有効な、外輪や内輪が分輪できる転がり軸受としては、
例えば、マグネット玉軸受、３点あるいは４点接触玉軸
受、自動調心スラスト玉軸受、ＮＵ型あるいはＮ型円筒
ころ軸受、棒状ころ軸受、針状ころ軸受、円すいころ軸
受、自動調心ころ軸受、スラスト玉軸受、アンギュラス
ラスト玉軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト針状こ
ろ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト自動調心こ
ろ軸受が挙げられる。

【００３６】また、上記実施の形態では、ポケットが円
筒形状の保持器を組み込んだ転がり軸受に適用した場合
を例に説明しているが、これに限定されるものではな
い。冠型等の他の形状の保持器を組み込んだ転がり軸受
に適用しても構わない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の転が
り軸受では、保持器が高分子材料または高分子材料を含
む複合材料を素材としていても、ポケットの開口部外縁
を塑性変形させるという簡単な手段によって、転動体が
保持器から離脱しないようになる。

【００３８】この結果、外輪や内輪が分離可能な転がり
軸受においても、取扱い中に保持器と転動体が分離しな
いので取り扱いが簡便で、部品を紛失したり落とした部
品を再洗浄する手間がなくなり、作業性が向上するとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る保持器のポケットを
示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るスラスト玉軸受のＰ
ＴＦＥ製保持器を塑性変形する治具の台座を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態に係るスラスト玉軸受のＰ
ＴＦＥ製保持器を塑性変形する治具の押しピンを示す図
である。

【図４】本発明の実施の形態に係るポケット開口部外縁
の塑性変形の具体的方法を説明するための図である。

【図５】加熱温度と塑性変形したポケット開口部外縁の
復元率との関係を示す図である。

【図６】従来技術の一つで、軸方向に２分割されたふっ
素系樹脂製保持器をリベットでかしめている例を示す図
であり、（ａ）は軸方向断面図を、（ｂ）は周方向断面
図を示している。

【図７】従来技術の一つで、円周方向から機械加工でス
トレート穴を開けてポケットとした例を示す断面図であ
る。

【図８】機械加工により作製した冠型保持器の例を示す
図であり、（ａ）は、保持器を外輪等に組み込んだ状態
を、（ｂ）は保持器自体を示す図である。

【符号の説明】

１ 保持器 ２ ポケット ２ｂ 開口部外縁 ２ｃ ポケット穴入口 ３ 玉（転動体） ５ 台座 ６ 押しピン ６ｂ 刃先

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外輪、内輪、複数の転動体、及び高分子
   材料又は高分子材料を含む複合材料からなる保持器を備
   えた転がり軸受において、上記保持器のポケットの開口
   部外縁全周又はその一部が、当該ポケットに組み込まれ
   た転動体側に塑性変形していることを特徴とする転がり
   軸受。