WO2013002036A1 - 玉軸受用の合成樹脂製保持器および玉軸受 - Google Patents

玉軸受用の合成樹脂製保持器および玉軸受 Download PDF

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ball
grease
synthetic resin
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千春 伊藤
石田　光
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a synthetic resin cage for ball bearings composed of two synthetic resin annular bodies facing each other in the axial direction, and a ball bearing incorporating the cage.
  • a ball bearing is composed of an inner ring, an outer ring, a plurality of balls that are incorporated between the inner ring and the outer ring at intervals in the circumferential direction, and a cage that holds the balls.
  • many ball bearings for motors have adopted high-rigidity metal cages, but in recent years, synthetic resin cages that are quieter and lighter than metal cages have been adopted. There are many more.
  • This synthetic resin cage is composed of two synthetic resin annular bodies facing in the axial direction, and a plurality of pockets for receiving balls are spaced in the circumferential direction between the two annular bodies. Is formed.
  • a guide type of the cage a type in which the cage is positioned in the radial direction by contact between the cage and the bearing ring (so-called bearing ring guide type), and a cage in the radial direction by contact between the cage and the ball.
  • the type (so-called ball guide type) is generally known, but the synthetic resin cage described in Patent Document 1 is of the ball guide type.
  • the inner surface of each pocket is a concave spherical surface except for a grease reservoir provided at both ends in the circumferential direction of the pocket.
  • the inventors of the present invention investigated the cause of this abnormal heat generation and cage wear, and a large centrifugal force acts on the synthetic resin cage in the high-speed rotation range, and the synthetic resin cage is caused by the centrifugal force. It has been found that a phenomenon occurs in which the pocket gap on the inner diameter side of the cage (the gap between the pocket inner surface and the ball) is reduced as a result of the diameter-enlarging deformation and the cage pocket moving to the outer diameter side.
  • both axial ends (particularly the inner diameter side) of the cage pocket interfere with the ball, and the interference between the cage and the ball causes abnormal heat generation and wear of the cage. It was discovered that it was the cause.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a synthetic resin cage that is unlikely to cause abnormal heat generation and wear due to interference between the cage and the ball when used in a high-speed rotation range.
  • a plurality of synthetic resin-made annular bodies facing each other in the axial direction are formed, and a plurality of pockets for accommodating balls are formed at intervals in the circumferential direction between the two annular bodies.
  • concave spherical surfaces along the outer periphery of the ball are formed at both ends in the circumferential direction of the pocket, and both ends in the axial direction of the pocket are at least on the inner diameter side of the pitch circle of the ball Was formed to be a cylindrical surface extending in the radial direction of the cage.
  • At least the portion on the inner diameter side of the ball pitch circle at both ends in the axial direction of the pocket of the cage is a cylindrical surface, so that the cage pocket expands and the pocket of the cage is moved to the outer diameter side.
  • the contact between the concave spherical surfaces at both ends in the circumferential direction of the pocket and the ball can suppress the movement of the cage during the rotation of the bearing, and the collision noise between the cage and the ball (so-called cage noise) can be prevented. .
  • the concave spherical surfaces at both ends in the circumferential direction of the pocket can be formed over both the outer diameter side of the ball pitch circle and the inner diameter side of the ball pitch circle. In this way, since the guiding action of the concave spherical surface is enhanced, it is possible to effectively prevent the cage noise and improve the quietness.
  • the concave spherical surfaces at both ends in the circumferential direction of the pocket are formed on the outer diameter side of the pitch circle of the balls, and the both ends in the circumferential direction of the pocket are arranged in the cage radial direction so as to be smoothly connected to the concave spherical surface.
  • An extending cylindrical surface can be formed.
  • Each annular body can be formed such that the joint of the two annular bodies is displaced from the center in the axial direction of the pocket.
  • the annular body since there is no joint of the annular body at the portion where the ball and the cage are in the strongest contact (that is, the center in the axial direction of the pocket), the annular body is aligned with the expansion of each annular body due to centrifugal force. Even when a minute step occurs in the eye, the influence of the step can be suppressed, and the movement of the cage during high-speed rotation can be stabilized.
  • a grease reservoir can be formed at the radially inner end of the pocket.
  • the grease accumulated in the grease reservoir can be prevented from leaking from the joint of the annular body due to the centrifugal force acting at high speed rotation, and the lubrication performance between the pocket and the ball can be improved even at high speed rotation. Can be secured. As a result, it is possible to more effectively prevent abnormal heat generation of the ball bearing and wear of the cage during high-speed rotation.
  • a grease guide groove that leads to the grease reservoir is provided on the grease guide slope, and the grease guide groove is provided with an inclination in a direction that guides the grease to the grease reservoir when centrifugal force is applied, the grease is supplied to the grease reservoir. Replenishment can be performed more efficiently.
  • a ball bearing having an inner ring, an outer ring, a plurality of balls assembled with a space in the circumferential direction between the inner ring and the outer ring, and the synthetic resin cage that holds the balls.
  • the balls of this ball bearing are more preferably formed of ceramics having a specific gravity smaller than that of iron. In this way, since the balls are lightweight, the impact when the balls collide with the cage can be suppressed, and the quietness during high-speed rotation can be improved.
  • the synthetic resin cage of the present invention has a cylindrical surface at least on the inner diameter side of the pitch circle of the balls at both ends in the axial direction of the pocket of the cage.
  • Sectional drawing which shows the ball bearing incorporating the synthetic resin cage of 1st Embodiment of this invention Sectional view in the direction perpendicular to the axis of the ball bearing shown in FIG. Sectional drawing which looked at the cross section which fractured
  • the perspective view which looked at the cage shown in Drawing 2 from the inner diameter side Sectional drawing which shows the ball bearing incorporating the synthetic resin cage of 2nd Embodiment of this invention Sectional view in the direction perpendicular to the axis of the ball bearing shown in FIG. Fig. 8 is a developed view of the cage shown in Fig. 8 as viewed from the inner diameter side. Enlarged sectional view along line XX in FIG.
  • the perspective view which looked at the cage shown in FIG. 8 from the inner diameter side Sectional drawing which shows the other example of the concave spherical surface of the circumferential direction both ends of a pocket
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
  • the ball bearing 1 is a deep groove ball bearing for a motor that rotates at high speed, and includes an inner ring 2, an outer ring 3, and a plurality of balls 4 that are incorporated between the inner ring 2 and the outer ring 3 at intervals in the circumferential direction, And a cage 5 for holding the balls 4.
  • a raceway groove 6 having a circular arc cross section extending in the circumferential direction is provided on the outer periphery of the inner ring 2, and a raceway groove 7 having a cross sectional arc shape extending in the circumferential direction is provided on the inner circumference of the outer ring 3. , 7, ball 4 rolls.
  • the ball 4 is formed of ceramics having a specific gravity smaller than that of iron. As such ceramics, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ) having a specific gravity less than half that of iron can be employed.
  • a pair of seal members 8 that are opposed to each other in the axial direction with a ball 4 and a cage 5 interposed therebetween are provided.
  • the outer periphery of the seal member 8 is fixed to a seal groove 9 formed on the shoulder of the raceway groove 7 of the outer ring 3, and the inner periphery of the seal member 8 is in sliding contact with the outer periphery of the inner ring 2.
  • the grease sealed in the annular space between the inner ring 2 and the outer ring 3 is prevented from leaking outside the ball bearing 1.
  • the cage 5 is composed of two annular bodies 10 and 10 that face each other in the axial direction. Between the two annular bodies 10 and 10, a plurality of pockets 11 that accommodate the balls 4 are equally spaced in the circumferential direction. Is formed.
  • This cage 5 is a ball guide type cage 5 in which the cage 5 is positioned in the radial direction by contact between the inner surface of the pocket 11 and the ball 4. Therefore, the outer periphery of the cage 5 is not in contact with the outer ring 3, and the inner periphery of the cage 5 is also not in contact with the inner ring 2.
  • Each annular body 10 is formed by injection molding of synthetic resin.
  • the two annular bodies 10, 10 have the same shape, and can be formed with the same mold.
  • the synthetic resin forming each annular body 10 include thermoplastic resins such as polyamide (PA), polyphenylene sulfide (PPS), and polyether ether ketone (PEEK).
  • the synthetic resin forming each annular body 10 is mixed with fibers such as glass fiber, carbon fiber, and aramid fiber in order to increase the strength.
  • each annular body 10 is formed between an arcuate pocket wall portion 12 formed at a certain interval in the circumferential direction and pocket wall portions 12, 12 adjacent in the circumferential direction.
  • the pocket wall part 12 controls the movement of the ball 4 in the axial direction, and the connecting plate part 13 moves in the circumferential direction of the ball 4. Is to regulate.
  • the connecting plate portion 13 has a mating surface 14 that comes into surface contact when the two annular bodies 10 and 10 are combined, and the mating surface 14 has a coupling claw projecting in the axial direction. 15 and a coupling hole 16 formed to receive the coupling claw 15 of the other annular body 10.
  • the coupling claw 15 has a flange 18 that engages with a step 17 formed on the inner surface of the coupling hole 16, and the coupling claw 15 is prevented from coming off the coupling hole 16 by the engagement of the flange 18 and the step 17. Then, the two annular bodies 10, 10 are joined.
  • One end of the mating surface 14 is provided with a projecting wall portion 19 that projects in the axial direction, and the other end of the mating surface 14 has the other annular shape when the two annular bodies 10 are combined.
  • a fitting recess 20 into which the protruding wall portion 19 of the body 10 is fitted is provided.
  • a cylindrical surface 22 is formed at each axial end of each pocket 11.
  • the cylindrical surface 22 is formed so that at least a portion on the inner diameter side of the inner surface of the pocket wall portion 12 with respect to the pitch circle p (see FIG. 5) of the balls 4 becomes the cylindrical surface 22.
  • the inner surface of the pocket wall portion 12 may be a cylindrical surface 22 in both of a portion on the outer diameter side of the pitch circle p of the balls 4 and a portion on the inner diameter side of the pitch circle p of the balls 4. Only the portion on the inner diameter side of the pitch circle p may be the cylindrical surface 22, and the portion on the outer diameter side of the pitch circle p of the ball 4 may be a spherical surface.
  • a concave spherical surface 23 is formed along the outer periphery of the ball 4 at both circumferential ends of each pocket 11, and the concave spherical surface 23 guides the ball 4 in the pocket 11.
  • the concave spherical surface 23 is formed on both of the end surface of the connecting plate portion 13 on the outer diameter side of the pitch circle p of the balls 4 and the inner diameter side of the pitch circle p of the balls 4.
  • the ball 4 is formed across the center of each ball 4 and faces the ball 4 in the circumferential direction on a pitch circle p.
  • a flat surface 24 that intersects the concave spherical surface 23 via an arcuate ridge line is formed on the end surface of the connecting plate portion 13 so as to surround the concave spherical surface 23.
  • the cylindrical surface 22 is connected to this.
  • the axial gap (axial pocket gap) between the cylindrical surface 22 and the ball 4 prevents interference between the cage 5 and the ball 4 due to deformation of the cage 5 during high-speed rotation. Furthermore, it is set larger than the circumferential clearance (circumferential pocket clearance) between the concave spherical surface 23 and the ball 4.
  • a grease reservoir 25 is provided adjacent to the concave spherical surface 23 at the radially inner end of each pocket 11.
  • the grease reservoir 25 is formed only on the protruding wall portion 19 side of each connecting plate portion 13, and It is not formed on the fitting recess 20 side. As a result, the number of grease reservoirs 25 is two per pocket 11.
  • a grease guiding slope 26 is provided on the inner periphery of the connecting plate portion 13 of each annular body 10.
  • the grease guiding inclined surface 26 has an inclination in a direction away from the center of the cage 5 toward the grease reservoir 25. The direction of the inclination is such that the grease is guided to the grease reservoir 25 when centrifugal force acts on the grease adhering to the grease guiding inclined surface 26.
  • the grease guide slope 26 is provided with a grease guide groove 27 that communicates with the grease reservoir 25.
  • the groove bottom of the grease guide groove 27 also has a slope in a direction away from the center of the cage 5 toward the grease reservoir 25, similarly to the grease guide slope 26. The direction of the inclination is such that the grease is guided to the grease reservoir 25 when centrifugal force acts on the grease in the grease guide groove 27.
  • This ball bearing 1 has a large dmn value (product of the rotation speed (rpm) of the ball bearing 1 and the pitch circle diameter (mm) of the balls 4) in a high-speed rotation range exceeding 1 million. Centrifugal force acts, and the cage 5 expands and deforms by the centrifugal force, and the pocket 11 of the cage 5 moves to the outer diameter side. Further, when the cage 5 is expanded and deformed by centrifugal force, the pocket 11 of the cage 5 is stretched in the circumferential direction, so that the axial width of the pocket 11 is narrowed.
  • both end portions in the axial direction of the pocket 11 may interfere with the balls 4 to cause abnormal heat generation and abnormal wear of the cage. There is sex.
  • the cage 5 of this embodiment has a cylindrical surface 22 at least on the inner diameter side of the pitch circle p of the balls 4 at both ends of the pocket 11 in the axial direction. Holding when the phenomenon that the pocket 11 of the cage 5 moves to the outer diameter side and the phenomenon that the pocket 11 of the cage 5 is stretched in the circumferential direction causes the pocket 11 to narrow in the axial direction simultaneously. It is possible to prevent the axial end portions of the pocket 11 of the vessel 5 from interfering with the ball 4. Therefore, when used in a high-speed rotation region, abnormal heat generation of the ball bearing 1 and wear of the cage 5 due to interference between the cage 5 and the balls 4 do not occur.
  • the concave spherical surface 23 along the outer periphery of the ball 4 is formed at both ends in the circumferential direction of the pocket 11, the cage 5 is in contact with the concave spherical surface 23 and the ball 4 to retain the cage during bearing rotation. 5 can be suppressed, and a collision sound between the cage 5 and the ball 4 (so-called cage noise) can be prevented.
  • the concave spherical surface 23 can be formed only on the outer diameter side of the pitch circle p of the balls 4, but as shown in the above embodiment, the concave spherical surface 23 is formed on the outer diameter side of the pitch circle p of the balls 4.
  • the ball 4 is formed across both inner diameter sides of the pitch circle p, the guiding action of the concave spherical surface 23 is enhanced, so that the cage noise can be effectively prevented and the silence can be enhanced. Furthermore, in this embodiment, since the balls 4 formed of ceramics having a specific gravity smaller than that of iron are used, the impact when the balls 4 collide with the cage 5 is small, and the quietness during high-speed rotation is high. .
  • Each cage 10 is formed so that the joint 21 of the two annular bodies 10 and 10 is displaced from the center of the pocket 11 in the axial direction, and the ball 4 and the cage 5 are the strongest. Since there is no joint 21 of the annular bodies 10 and 10 in the contact portion (that is, in the axial center of the pocket 11), the joint 21 of the annular bodies 10 and 10 is deformed by the expansion of each annular body 10 due to centrifugal force. Even when a minute step is generated, the influence of the step can be suppressed, and the movement of the cage 5 during high-speed rotation can be stabilized.
  • the grease reservoir 25 is formed in the cage 5 so as to avoid the joint 21 between the annular bodies 10 and 10, the grease accumulated in the grease reservoir 25 is caused by the centrifugal force acting at the time of high speed rotation. Leakage from the joints 10 and 10 can be prevented, and the lubrication performance between the pocket 11 and the balls 4 can be ensured even during high-speed rotation. As a result, it is possible to more effectively prevent abnormal heat generation of the ball bearing 1 and wear of the cage 5 during high-speed rotation.
  • the cage 5 is provided with a grease guiding slope 26 on the inner periphery of each annular body 10, when grease adheres to the grease guiding slope 26, the grease is applied to the grease guiding slope 26 by centrifugal force. Along and is replenished to the grease reservoir 25. Therefore, the lubrication performance between the pocket 11 and the ball 4 during high-speed rotation is high, and abnormal heat generation of the ball bearing 1 and wear of the cage 5 during high-speed rotation can be effectively prevented. Further, since the grease guide groove 27 is provided on the grease guide slope 26, the grease can be replenished to the grease reservoir 25 more efficiently.
  • This ball bearing 30 is a deep groove ball bearing for a motor that rotates at a high speed, as in the first embodiment.
  • portions corresponding to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • each annular body 10 includes a pocket wall portion 12 and a connecting plate portion 13 that connects the pocket wall portions 12 and 12 adjacent in the circumferential direction.
  • each connecting plate portion 13 has a mating surface 14 that comes into surface contact when the two annular bodies 10, 10 are combined.
  • the mating surface 14 is not provided with the protruding wall portion 19 and the fitting concave portion 20 as in the first embodiment, and the seam 21 of the two annular bodies 10, 10 existing on the inner surface of the pocket 11.
  • the center of the pocket 11 is in the axial direction.
  • a grease reservoir 25 is provided adjacent to the concave spherical surface 23 at the radially inner end of each pocket 11.
  • the grease reservoirs 25 are formed on both sides of each connecting plate portion 13, and the grease reservoirs 25 are located at positions shifted from the axial center of the pocket 11 in order to avoid the grease reservoirs 25 straddling the joints 21 of the annular bodies 10, 10. Is formed.
  • the number of grease reservoirs 25 is four per pocket 11.
  • a cage is provided from the central position between the pockets 11, 11 adjacent in the circumferential direction toward the grease reservoir 25 of each pocket 11 on both sides.
  • 5 is provided with a grease guiding inclined surface 26 having an inclination in a direction away from the center of 5.
  • the direction of inclination of the grease guiding slope 26 is such that the grease is guided to the grease reservoir 25 when centrifugal force acts on the grease adhering to the grease guiding slope 26.
  • the grease guide slope 26 is provided with a grease guide groove 27 that communicates with the grease reservoir 25.
  • the groove bottom of the grease guide groove 27 is also from the center of the cage 5 from the center position between the pockets 11 adjacent to each other in the circumferential direction to the grease reservoir 25 of each pocket 11 on both sides, similarly to the grease guide slope 26. It has a slope in the far direction. The direction of the inclination is such that the grease is guided to the grease reservoir 25 when centrifugal force acts on the grease in the grease guide groove 27.
  • the cage 5 is not provided with the protruding wall portion 19 and the fitting concave portion 20 as in the first embodiment at both ends of the mating surfaces 14 of the two annular bodies 10, 10, rapid acceleration or deceleration is performed. When the condition is repeated, there is no possibility that the projecting wall portion 19 is deformed or damaged by the load applied between the ball 4 and the cage 5, and the durability is excellent.
  • this ball bearing 30 has a cylindrical surface 22 at least on the inner diameter side of the pitch circle p of the balls 4 at both ends in the axial direction of the pocket 11, and therefore when used in a high-speed rotation region.
  • both axial ends of the pocket 11 of the cage 5 can be prevented from interfering with the balls 4, and abnormal heat generation of the ball bearing 30 and abnormal wear of the cage 5 due to the interference between the cage 5 and the balls 4 can be prevented. Does not occur.
  • Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
  • the concave spherical surfaces 23 at both ends in the circumferential direction of the pocket 11 are formed on the outer diameter side of the pitch circle p of the balls 4, and the radius of the cage 5 is smoothly connected to the concave spherical surface 23.
  • Cylindrical surfaces 31 extending in the direction may be formed at both circumferential ends of the pocket 11.
  • the cylindrical surfaces 22 at both ends in the axial direction of the pocket 11 do not need to be cylindrical surfaces in a mathematically strict sense, and exhibit an inner surface shape that linearly extends in the radial direction of the cage 5.
  • a cylindrical surface is sufficient, and for example, a cylindrical surface having a slight taper that decreases in diameter toward the center of the cage 5 may be used.

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Abstract

　高速回転域で使用したときに、保持器と玉の干渉による異常発熱と保持器摩耗が生じにくい合成樹脂製保持器を提供する。軸方向に対向する２枚の合成樹脂製の環状体（１０，１０）からなり、その２枚の環状体（１０，１０）の間に玉（４）を収容する複数のポケット（１１）が周方向に間隔をおいて形成された合成樹脂製保持器（５）において、ポケット（１１）の周方向両端部に玉（４）の外周に沿った凹球面（２３）を形成し、ポケット（１１）の軸方向両端部を円筒面（２２）とする。

Description

玉軸受用の合成樹脂製保持器および玉軸受
　この発明は、軸方向に対向する２枚の合成樹脂製の環状体からなる玉軸受用の合成樹脂製保持器、およびこの保持器を組み込んだ玉軸受に関する。
　一般に、玉軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉と、その玉を保持する保持器とからなる。そして、モータ用の玉軸受では、剛性の高い金属製保持器を採用したものが多かったが、近年においては、金属製保持器よりも静粛性が高く軽量な合成樹脂製保持器を採用したものが多くなってきている。
　合成樹脂製保持器として、特許文献１に記載されたものが知られている。この合成樹脂製保持器は、軸方向に対向する２枚の合成樹脂製の環状体からなり、その２枚の環状体の間に、玉を収容する複数のポケットが周方向に間隔をおいて形成されている。
　また、保持器の案内形式として、保持器と軌道輪の接触により保持器を径方向に位置決めする形式（いわゆる軌道輪案内形式）と、保持器と玉の接触により保持器を径方向に位置決めする形式（いわゆる玉案内形式）とが一般に知られているが、特許文献１に記載の合成樹脂製保持器は玉案内形式のものである。
特開２００６－２２６４４８号公報
　ところで、上記の合成樹脂製保持器は、各ポケットの内面が、ポケットの周方向両端部に設けられたグリース溜りを除いて凹球面とされている。このようなポケット内面が凹球面とされた合成樹脂製保持器を、高速回転するモータ用の玉軸受に使用した場合、軸受の異常発熱や、保持器の異常摩耗が生じることがあった。
　本願発明の発明者らは、この異常発熱と保持器摩耗の原因を調査したところ、高速回転域においては合成樹脂製保持器に大きな遠心力が作用し、その遠心力によって合成樹脂製保持器が拡径変形し、保持器のポケットが外径側に移動した結果、保持器内径側のポケット隙間（ポケット内面と玉の隙間）が減少する現象が起きていることを見出した。
　さらに、遠心力により合成樹脂製保持器が拡径変形したときに、保持器のポケットが周方向に引き伸ばされるので、ポケットの軸方向の幅が狭まり、その結果、保持器軸方向のポケット隙間が減少する現象が起きていることも見出した。
　そして、この２つの現象が組み合わさることで、保持器のポケットの軸方向両端部（特に内径側の部分）が玉に干渉し、この保持器と玉の干渉が、異常発熱と保持器摩耗の原因となっていることを究明したのである。
　ここで、保持器と玉の干渉による異常発熱と保持器摩耗を防止するための対策として、ポケット隙間を予め大きく設定するという方法が考えられるが、ポケット隙間を大きくすると、低速回転時の保持器の動きが大きくなることから、保持器と玉の衝突音（いわゆる保持器音）が生じやすいという問題があり、また、低速回転時に保持器が偏心して軌道輪と接触するおそれもある。
　この発明が解決しようとする課題は、高速回転域で使用したときに、保持器と玉の干渉による異常発熱と保持器摩耗が生じにくい合成樹脂製保持器を提供することである。
　上記の課題を解決するため、軸方向に対向する２枚の合成樹脂製の環状体からなり、その２枚の環状体の間に玉を収容する複数のポケットが周方向に間隔をおいて形成された玉軸受用の合成樹脂製保持器において、前記ポケットの周方向両端部に玉の外周に沿った凹球面を形成し、前記ポケットの軸方向両端部を少なくとも玉のピッチ円よりも内径側の部分が保持器半径方向に延びる円筒面となるように形成した。
　このようにすると、保持器のポケットの軸方向両端部の、少なくとも玉のピッチ円よりも内径側の部分が円筒面なので、保持器が拡径変形することにより保持器のポケットが外径側に移動する現象と、保持器のポケットが周方向に引き伸ばされることによりポケットの軸方向の幅が狭まる現象とが同時に起きたときに、保持器のポケットの軸方向両端部が玉に干渉するのを防止することができる。そのため、高速回転域で使用したときに、保持器と玉の干渉による異常発熱や保持器摩耗が生じない。また、ポケットの周方向両端部の凹球面と玉の接触により、軸受回転時の保持器の動きを抑えることができ、保持器と玉の衝突音（いわゆる保持器音）を防止することができる。
　前記ポケットの周方向両端部の凹球面は、玉のピッチ円よりも外径側と玉のピッチ円よりも内径側の両方にまたがって形成することができる。このようにすると、凹球面の案内作用が高まるので、効果的に保持器音を防止して、静粛性を高めることができる。
　また、前記ポケットの周方向両端部の凹球面は、玉のピッチ円よりも外径側に形成し、前記ポケットの周方向両端部に、前記凹球面と滑らかに連なるように保持器半径方向に延びる円筒面を形成することができる。このようにすると、玉軸受を超高速回転域で使用したときに作用する強力な遠心力によって合成樹脂製保持器が大きく拡径変形し、保持器のポケットが外径側に大きく移動したときにも、保持器のポケットの周方向両端部が玉に干渉するのを防止することができる。そのため、超高速回転域で使用したときにも、保持器と玉の干渉による異常発熱と保持器摩耗を防止することができる。
　前記各環状体は、２枚の環状体の合わせ目がポケットの軸方向中央からずれるように形成することができる。このようにすると、玉と保持器が最も強く接触する部分（すなわちポケットの軸方向中央）に環状体の合わせ目が無いので、遠心力による各環状体の拡径変形に伴って環状体の合わせ目に微小な段差が生じた場合にも、その段差による影響を抑えることができ、高速回転時の保持器の動きを安定させることができる。
　前記ポケットと玉の間の潤滑性能を高めるため、ポケットの径方向内端にグリース溜りを形成することができる。この場合、前記２枚の環状体の合わせ目を避けて前記グリース溜りを形成すると好ましい。このようにすると、グリース溜り内に溜まったグリースが、高速回転時に作用する遠心力によって環状体の合わせ目から漏れるのを防止することができ、高速回転時にもポケットと玉の間の潤滑性能を確保することができる。その結果、高速回転時における玉軸受の異常発熱や保持器の摩耗をより効果的に防止することが可能となる。
　また、各環状体の内周に、遠心力が作用したときに前記グリース溜りにグリースを導く方向の傾斜をもつグリース誘導斜面を設けると、グリース誘導斜面にグリースが付着したときに、そのグリースが遠心力によってグリース誘導斜面に沿って誘導され、グリース溜りに補給されるので、高速回転時におけるポケットと玉の間の潤滑性能をより高めることができ、高速回転時における玉軸受の異常発熱や保持器の摩耗をより効果的に防止することが可能となる。
　さらに、そのグリース誘導斜面に前記グリース溜りに通じるグリース誘導溝を設け、遠心力が作用したときに前記グリース溜りにグリースを導く方向の傾斜を前記グリース誘導溝に設けると、グリース溜りへのグリースの補給をより効率的に行なうことが可能となる。
　また、この発明では、内輪と、外輪と、内輪と外輪の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉と、その玉を保持する上記合成樹脂製保持器とを有する玉軸受を提供する。この玉軸受の玉は、鉄よりも比重が小さいセラミックスで形成するとより好ましい。このようにすると、玉が軽量なので、玉と保持器が衝突したときの衝撃を抑えることができ、高速回転時の静粛性を高めることができる。
　この発明の合成樹脂製保持器は、保持器のポケットの軸方向両端部の、少なくとも玉のピッチ円よりも内径側の部分が円筒面なので、高速回転時の遠心力により保持器のポケットが外径側に移動する現象と、ポケットの周方向の伸びによりポケットの軸方向の幅が狭まる現象とが同時に起きたときに、ポケットの軸方向両端部が玉に干渉するのを防止することができ、保持器と玉の干渉による異常発熱や保持器摩耗が生じない。
この発明の第１実施形態の合成樹脂製保持器を組み込んだ玉軸受を示す断面図 図１に示す玉軸受の軸直角方向の断面図 玉のピッチ円を含む仮想円筒面に沿って図２に示す玉と保持器を破断した断面を内径側から見た断面図 図２に示す保持器を内径側から見た展開図 図４のV－V線に沿った拡大断面図 図２に示す保持器を内径側から見た斜視図 この発明の第２実施形態の合成樹脂製保持器を組み込んだ玉軸受を示す断面図 図７に示す玉軸受の軸直角方向の断面図 図８に示す保持器を内径側から見た展開図 図９のX－X線に沿った拡大断面図 図８に示す保持器を内径側から見た斜視図 ポケットの周方向両端部の凹球面の他の例を示す断面図
　図１に、この発明の第１実施形態を示す。この玉軸受１は、高速回転するモータ用の深溝玉軸受であり、内輪２と、外輪３と、内輪２と外輪３の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉４と、玉４を保持する保持器５とを有する。
　内輪２の外周には、周方向に延びる断面円弧状の軌道溝６が設けられ、外輪３の内周にも、周方向に延びる断面円弧状の軌道溝７が設けられ、これらの軌道溝６，７を玉４が転走するようになっている。玉４は、鉄よりも比重が小さいセラミックスで形成されている。このようなセラミックスとしては、例えば比重が鉄の半分以下である窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を採用することができる。
　内輪２と外輪３の間には、玉４と保持器５を間にして軸方向に対向する一対のシール部材８が設けられている。シール部材８の外周は、外輪３の軌道溝７の溝肩に形成されたシール溝９に固定され、シール部材８の内周は内輪２の外周に摺接しており、このシール部材８で、内輪２と外輪３の間の環状空間に封入されたグリースが玉軸受１の外部に漏れるのを防止している。
　保持器５は、軸方向に対向する２枚の環状体１０，１０からなり、その２枚の環状体１０，１０の間には、玉４を収容する複数のポケット１１が周方向に等間隔に形成されている。この保持器５は、ポケット１１の内面と玉４の接触により保持器５が径方向に位置決めされる玉案内形式の保持器５である。そのため、保持器５の外周は外輪３と非接触とされ、保持器５の内周も内輪２と非接触とされている。
　各環状体１０は、合成樹脂の射出成形によって形成されている。ここで、２枚の環状体１０，１０は同一形状であり、同一の金型で成形することが可能である。各環状体１０を形成する合成樹脂としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の熱可塑性樹脂が挙げられる。また、各環状体１０を形成する合成樹脂には、強度を高めるために、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の繊維が混合されている。
　図２、図３に示すように、各環状体１０は、周方向に一定の間隔をおいて形成された弧状のポケット壁部１２と、周方向に隣り合うポケット壁部１２，１２の間を連結する連結板部１３とからなり、２枚の環状体１０，１０を組み合わせた状態で、ポケット壁部１２が玉４の軸方向移動を規制し、連結板部１３が玉４の周方向移動を規制するようになっている。
　図３に示すように、連結板部１３は、２枚の環状体１０，１０を組み合わせたときに面接触する合わせ面１４を有し、この合わせ面１４には、軸方向に突出する結合爪１５と、もう一方の環状体１０の結合爪１５を受け入れるように形成された結合孔１６とが設けられている。結合爪１５は、結合孔１６の内面に形成された段部１７に係合する鈎部１８を有し、この鈎部１８と段部１７の係合により結合爪１５が結合孔１６から抜け止めされ、２枚の環状体１０，１０を結合するようになっている。
　合わせ面１４の一端には、軸方向に突出して形成された突出壁部１９が設けられ、合わせ面１４の他端には、２枚の環状体１０，１０を組み合わせたときにもう一方の環状体１０の突出壁部１９が嵌り込む嵌合凹部２０が設けられている。このように、合わせ面１４の両端に突出壁部１９と嵌合凹部２０を設けることによって、ポケット１１の内面に存在する２枚の環状体１０，１０の合わせ目２１が、ポケット１１の軸方向中央からずれた位置にくるようになっている。
　各ポケット１１の軸方向両端部には円筒面２２が形成されている。この円筒面２２は、ポケット壁部１２の内面の、少なくとも玉４のピッチ円ｐ（図５参照）よりも内径側の部分が円筒面２２となるように形成されており、遠心力による保持器５の拡径に伴ってポケット壁部１２が外径側に移動したときに、ポケット壁部１２が玉４に干渉しないようになっている。ポケット壁部１２の内面は、玉４のピッチ円ｐよりも外径側の部分と玉４のピッチ円ｐよりも内径側の部分のうち、両方の部分を円筒面２２としてもよく、玉４のピッチ円ｐよりも内径側の部分のみを円筒面２２とし、玉４のピッチ円ｐよりも外径側の部分は球面としてもよい。
　各ポケット１１の周方向両端部には、玉４の外周に沿った凹球面２３が形成され、その凹球面２３でポケット１１内の玉４を案内するようになっている。この凹球面２３は、図５に示すように、連結板部１３の端面の、玉４のピッチ円ｐよりも外径側の部分と玉４のピッチ円ｐよりも内径側の部分の両方にまたがって形成され、各玉４の中心を通るピッチ円ｐ上で玉４と周方向に対向している。
　図６に示すように、連結板部１３の端面には、円弧状の稜線を介して凹球面２３と交わる平坦面２４が凹球面２３を囲むように形成され、この平坦面２４の軸方向両側に円筒面２２が接続している。図３に示すように、円筒面２２と玉４の間の軸方向隙間（軸方向のポケット隙間）は、高速回転中の保持器５の変形による保持器５と玉４の干渉を防止するために、凹球面２３と玉４の間の周方向隙間（周方向のポケット隙間）よりも大きく設定されている。
　図４、図６に示すように、各ポケット１１の径方向内端には、凹球面２３に隣接してグリース溜り２５が設けられている。ここで、グリース溜り２５が環状体１０，１０の合わせ目２１にまたがるのを避けるため、グリース溜り２５は、各連結板部１３の突出壁部１９側にのみ形成され、各連結板部１３の嵌合凹部２０側には形成されていない。その結果、グリース溜り２５の個数は１つのポケット１１につき２箇所となっている。
　図５に示すように、各環状体１０の連結板部１３の内周には、グリース誘導斜面２６が設けられている。グリース誘導斜面２６はグリース溜り２５に向かって保持器５の中心から遠くなる方向の傾斜をもつ。この傾斜の方向は、グリース誘導斜面２６に付着したグリースに遠心力が作用したときにそのグリースをグリース溜り２５に導く方向の傾斜となっている。
　また、グリース誘導斜面２６には、グリース溜り２５に通じるグリース誘導溝２７が設けられている。このグリース誘導溝２７の溝底も、グリース誘導斜面２６と同様に、グリース溜り２５に向かって保持器５の中心から遠くなる方向の傾斜をもつ。この傾斜の方向は、グリース誘導溝２７内のグリースに遠心力が作用したときにそのグリースをグリース溜り２５に導く方向の傾斜となっている。
　この玉軸受１は、ｄｍｎ値（玉軸受１の回転数（ｒｐｍ）と玉４のピッチ円径（ｍｍ）との積）が１００万を超える高速回転域で使用した場合、保持器５に大きな遠心力が作用し、その遠心力によって保持器５が拡径変形し、保持器５のポケット１１が外径側に移動する。また、遠心力により保持器５が拡径変形したときに、保持器５のポケット１１が周方向に引き伸ばされるので、ポケット１１の軸方向の幅が狭まる。
　ここで、仮に、ポケット１１の軸方向両端部を形成するポケット壁部１２の内面を円筒面２２としたこの実施形態の保持器５にかえて、ポケット壁部１２の内面を凹球面とした従来の保持器を使用した場合、ポケット１１の軸方向両端部（特に、玉４のピッチ円ｐよりも内径側の部分）が玉４に干渉して、異常発熱や保持器の異常摩耗が生じる可能性がある。
　これに対し、この実施形態の保持器５は、ポケット１１の軸方向両端部の、少なくとも玉４のピッチ円ｐよりも内径側の部分が円筒面２２なので、保持器５が拡径変形することにより保持器５のポケット１１が外径側に移動する現象と、保持器５のポケット１１が周方向に引き伸ばされることによりポケット１１の軸方向の幅が狭まる現象とが同時に起きたときに、保持器５のポケット１１の軸方向両端部が玉４に干渉するのを防止することができる。そのため、高速回転域で使用したときに、保持器５と玉４の干渉による玉軸受１の異常発熱や保持器５の摩耗が生じない。
　また、この保持器５は、ポケット１１の周方向両端部に玉４の外周に沿った凹球面２３が形成されているので、この凹球面２３と玉４の接触により、軸受回転時の保持器５の動きを抑えることができ、保持器５と玉４の衝突音（いわゆる保持器音）を防止することができる。ここで、凹球面２３は、玉４のピッチ円ｐよりも外径側にのみ形成することも可能であるが、上記実施形態に示すように、玉４のピッチ円ｐよりも外径側と玉４のピッチ円ｐよりも内径側の両方にまたがって形成すると、凹球面２３の案内作用が高まるので、効果的に保持器音を防止して、静粛性を高めることができる。さらに、この実施形態では、鉄よりも比重が小さいセラミックスで形成された玉４を使用しているので、玉４と保持器５が衝突したときの衝撃が小さく、高速回転時の静粛性が高い。
　また、この保持器５は、２枚の環状体１０，１０の合わせ目２１がポケット１１の軸方向中央からずれるように各環状体１０が形成されており、玉４と保持器５が最も強く接触する部分（すなわちポケット１１の軸方向中央）に環状体１０，１０の合わせ目２１が無いので、遠心力による各環状体１０の拡径変形に伴って環状体１０，１０の合わせ目２１に微小な段差が生じた場合にも、その段差による影響を抑えることができ、高速回転時の保持器５の動きを安定させることができる。
　また、この保持器５は、環状体１０，１０の合わせ目２１を避けてグリース溜り２５が形成されているので、グリース溜り２５内に溜まったグリースが、高速回転時に作用する遠心力によって環状体１０，１０の合わせ目２１から漏れるのを防止することができ、高速回転時にもポケット１１と玉４の間の潤滑性能を確保することができる。その結果、高速回転時における玉軸受１の異常発熱や保持器５の摩耗をより効果的に防止することが可能となっている。
　また、この保持器５は、各環状体１０の内周にグリース誘導斜面２６が設けられているので、グリース誘導斜面２６にグリースが付着したときに、そのグリースが遠心力によってグリース誘導斜面２６に沿って誘導され、グリース溜り２５に補給される。そのため、高速回転時におけるポケット１１と玉４の間の潤滑性能が高く、高速回転時における玉軸受１の異常発熱や保持器５の摩耗を効果的に防止することが可能である。さらに、グリース誘導斜面２６にグリース誘導溝２７が設けられているので、グリース溜り２５へのグリースの補給をより効率的に行なうことが可能となっている。
　図７から図１１に基づいて、この発明の第２実施形態を説明する。この玉軸受３０は、第１実施形態と同様、高速回転するモータ用の深溝玉軸受である。以下、第１実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
　図８に示すように、各環状体１０は、ポケット壁部１２と、周方向に隣り合うポケット壁部１２，１２の間を連結する連結板部１３とからなる。図９に示すように、各連結板部１３は、２枚の環状体１０，１０を組み合わせたときに面接触する合わせ面１４を有する。この合わせ面１４には、第１実施形態のような突出壁部１９と嵌合凹部２０が設けられておらず、ポケット１１の内面に存在する２枚の環状体１０，１０の合わせ目２１が、ポケット１１の軸方向中央にくるようになっている。
　図９、図１１に示すように、各ポケット１１の径方向内端には、凹球面２３に隣接してグリース溜り２５が設けられている。ここで、グリース溜り２５は、各連結板部１３の両側に形成され、グリース溜り２５が環状体１０，１０の合わせ目２１にまたがるのを避けるため、ポケット１１の軸方向中央からずれた位置に形成されている。その結果、グリース溜り２５の個数は１つのポケット１１につき４箇所となっている。
　図１０に示すように、各環状体１０の連結板部１３の内周には、周方向に隣り合うポケット１１，１１間の中央位置から両側の各ポケット１１のグリース溜り２５に向かって保持器５の中心から遠くなる方向の傾斜をもつグリース誘導斜面２６が設けられている。グリース誘導斜面２６の傾斜の方向は、グリース誘導斜面２６に付着したグリースに遠心力が作用したときにそのグリースをグリース溜り２５に導く方向の傾斜となっている。
　また、グリース誘導斜面２６には、グリース溜り２５に通じるグリース誘導溝２７が設けられている。このグリース誘導溝２７の溝底も、グリース誘導斜面２６と同様に、周方向に隣り合うポケット１１，１１間の中央位置から両側の各ポケット１１のグリース溜り２５に向かって保持器５の中心から遠くなる方向の傾斜をもつ。この傾斜の方向は、グリース誘導溝２７内のグリースに遠心力が作用したときにそのグリースをグリース溜り２５に導く方向の傾斜となっている。
　この保持器５は、２枚の環状体１０，１０の合わせ面１４の両端に、第１実施形態のような突出壁部１９や嵌合凹部２０が設けられていないので、急激な加速または減速を繰り返す条件で使用した場合に、玉４と保持器５の間に負荷される荷重によって突出壁部１９の変形や破損が発生するおそれがなく、耐久性に優れる。
　また、この玉軸受３０は、第１実施形態と同様、ポケット１１の軸方向両端部の、少なくとも玉４のピッチ円ｐよりも内径側の部分が円筒面２２なので、高速回転域で使用したときに、保持器５のポケット１１の軸方向両端部が玉４に干渉するのを防止することができ、保持器５と玉４の干渉による玉軸受３０の異常発熱や保持器５の異常摩耗が生じない。その他の作用効果も第１実施形態と同様である。
　図１２に示すように、ポケット１１の周方向両端部の凹球面２３は、玉４のピッチ円ｐよりも外径側に形成し、この凹球面２３と滑らかに連なるように保持器５の半径方向に延びる円筒面３１をポケット１１の周方向両端部に形成してもよい。このようにすると、ｄｍｎ値が１００万を大きく上回る超高速回転域で使用したときに作用する強力な遠心力によって保持器５が大きく拡径変形し、保持器５のポケット１１が外径側に大きく移動したときにも、保持器５のポケット１１の周方向両端部が玉４に干渉するのを防止することができる。そのため、超高速回転域で使用したときにも、保持器５と玉４の干渉による異常発熱や、保持器５の異常摩耗を防止することが可能となる。
　上記各実施形態において、ポケット１１の軸方向両端部の円筒面２２は、数学的に厳密な意味での円筒面である必要はなく、保持器５の半径方向に直線的に延びる内面形状を呈する円筒面であれば足り、例えば、保持器５の中心に向かって小径となる僅かなテーパを有する円筒面であってもよい。図１２に示すポケット１１の周方向両端部の円筒面３１も同様である。
１　　　　玉軸受
２　　　　内輪
３　　　　外輪
４　　　　玉
５　　　　保持器
１０　　　環状体
１１　　　ポケット
２１　　　合わせ目
２２　　　円筒面
２３　　　凹球面
２５　　　グリース溜り
２６　　　グリース誘導斜面
２７　　　グリース誘導溝
３１　　　円筒面
ｐ　　　　玉のピッチ円

Claims (10)

  1. 　軸方向に対向する２枚の合成樹脂製の環状体（１０，１０）からなり、その２枚の環状体（１０，１０）の間に玉（４）を収容する複数のポケット（１１）が周方向に間隔をおいて形成された玉軸受用の合成樹脂製保持器において、
    　前記ポケット（１１）の周方向両端部に玉（４）の外周に沿った凹球面（２３）を形成し、前記ポケット（１１）の軸方向両端部を少なくとも玉（４）のピッチ円（ｐ）よりも内径側の部分が保持器半径方向に延びる円筒面（２２）となるように形成したことを特徴とする玉軸受用の合成樹脂製保持器。
  2. 　前記ポケット（１１）の周方向両端部の凹球面（２３）を、玉（４）のピッチ円（ｐ）よりも外径側と玉（４）のピッチ円（ｐ）よりも内径側の両方にまたがって形成した請求項１に記載の玉軸受用の合成樹脂製保持器。
  3. 　前記ポケット（１１）の周方向両端部の凹球面（２３）を玉（４）のピッチ円（ｐ）よりも外径側に形成し、前記ポケット（１１）の周方向両端部に、前記凹球面（２３）と滑らかに連なるように保持器（５）半径方向に延びる円筒面（３１）を形成した請求項１に記載の玉軸受用の合成樹脂製保持器。
  4. 　前記２枚の環状体（１０，１０）の合わせ目（２１）が前記ポケット（１１）の軸方向中央からずれるように各環状体（１０）を形成した請求項１から３のいずれかに記載の玉軸受用の合成樹脂製保持器。
  5. 　前記ポケット（１１）の径方向内端にグリース溜り（２５）を形成した請求項１から４のいずれかに記載の玉軸受用の合成樹脂製保持器。
  6. 　前記２枚の環状体（１０，１０）の合わせ目（２１）を避けて前記グリース溜り（２５）を形成した請求項５に記載の玉軸受用の合成樹脂製保持器。
  7. 　前記各環状体（１０）の内周に、遠心力が作用したときに前記グリース溜り（２５）にグリースを導く方向の傾斜をもつグリース誘導斜面（２６）を設けた請求項５または６に記載の玉軸受用の合成樹脂製保持器。
  8. 　前記グリース誘導斜面（２６）に前記グリース溜り（２５）に通じるグリース誘導溝（２７）を設け、遠心力が作用したときに前記グリース溜り（２５）にグリースを導く方向の傾斜を前記グリース誘導溝（２７）に設けた請求項７に記載の玉軸受用の合成樹脂製保持器。
  9. 　内輪（２）と、外輪（３）と、内輪（２）と外輪（３）の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の玉（４）と、その玉（４）を保持する請求項１から８のいずれかに記載の合成樹脂製保持器（５）とを有する玉軸受。
  10. 　前記玉（４）を鉄よりも比重が小さいセラミックスで形成した請求項９に記載の玉軸受。
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