WO2020059829A1 - 玉軸受用保持器および転がり軸受 - Google Patents

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WO2020059829A1
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ball
bearing
notch
ball bearing
pocket wall
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PCT/JP2019/036854
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石田　光
直明 辻
千春 伊藤
智彦 小畑
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Ntn株式会社
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    • F16C33/32—Balls
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls

Definitions

  • the present invention relates to a ball bearing retainer and a rolling bearing, and more particularly to a technique for increasing the speed of a rolling bearing for a machine tool spindle, a motor, and the like and extending the life of grease.
  • Patent Document 1 A synthetic resin cage for a ball bearing has been proposed (Patent Document 1). As shown in FIG. 36, in this synthetic resin cage, hemispherical pockets 50 are formed at equal intervals in the circumferential direction, and a coupling hole 52 and a coupling claw are engaged with a coupling plate portion 51 between the pockets 50. 53. In the cage made of synthetic resin, the two annular members 54 having the same shape are engaged by engaging the coupling claws 53 with the coupling holes 52.
  • Patent Document 2 As another cage for ball bearings, an iron plate waveform cage has been proposed (Patent Document 2). As shown in FIG. 37, in the iron plate waveform retainer 55, a through hole 58 penetrating in the axial direction is formed in the pocket portion 57 in order to reduce a friction loss with the ball 56. As yet another ball bearing retainer, as shown in FIG. 39, a technique has been proposed in which an inner peripheral surface 63 of a circumferential portion having each pocket 62 is recessed toward the outer diameter side in an iron plate waveform retainer. (Patent Document 3).
  • the conventional synthetic resin waveform retainer holds the ball 60 at a band width H1 of the pocket portion 59 of 40% to 50% of the ball diameter Bd around the pitch circle PCD of the ball 60. It has a shaped shape. Further, the pocket portion 59 has a band width H1 of 70% to 80% of the radial dimension between the inner diameter of the outer ring and the outer diameter of the inner ring.
  • dn is a value obtained by multiplying the inner diameter (mm) of the bearing by the number of revolutions (rpm). Further, with the band width H1 of the pocket portion 59, the shear resistance of the grease between the ball 60 and the pocket and between the back surface of the cage and the seal is high, so that a large torque or heat generation may be a problem.
  • the conventional synthetic resin waveform retainer (FIG. 36) has a large axial gap between the ball and the inner peripheral edge of the pocket 50 of the retainer. For this reason, the grease adhering to the surface of the ball is less scraped at the pocket 50 portion, and is more scraped near the inner peripheral edge of the coupling plate portion 51 between the pockets 50. Since the scraped grease is blown to the outer ring rolling surface by centrifugal force, it takes time for the grease to be discharged from the moving space to the stationary space, and it takes time for the grease to break in.
  • the grease sealed in the vicinity of the cage pocket is stirred in the moving space by the operation of the bearing, and adheres to the surface of the ball or the like.
  • the grease on the surface of the ball is scraped off by the retainer, and the scraped grease is removed from the vicinity of the rolling surface, which is a moving space, between the retainer 59 and the sealing plate 62 (FIG. 38). It is discharged to the stationary space Sa.
  • the grease in the bearing is used by being discharged to the stationary space Sa to some extent. After that, the base oil of the grease in the stationary space Sa is gradually supplied to the rolling surface, and a small amount of lubrication with less heat generation of the bearing is performed.
  • the heat generated is large due to the stirring resistance of the grease, and it is desired that the grease be used at an early stage.
  • An object of the present invention is to provide a ball bearing retainer and a rolling bearing which are capable of increasing the speed of a rolling bearing and extending the life of grease, shortening the grease break-in time, and having excellent productivity.
  • the ball bearing retainer of the present invention has two synthetic resin annular bodies that are axially overlapped with each other, and each annular body is arranged at a predetermined interval in a circumferential direction, and each of the annular bodies has a pocket for holding a ball.
  • a plurality of hemispherical pocket walls forming an inner wall surface, and a plurality of connecting plate portions connecting the pocket walls adjacent to each other in the circumferential direction;
  • a ball bearing retainer overlapped and joined by a plate portion,
  • a cutout is provided on the inner diameter surface or the outer diameter surface of the pocket wall portion so that the band width, which is the radial size of the pocket wall portion, is smaller than the radial size of the coupling plate portion.
  • the notch is provided on the inner diameter surface or the outer diameter surface of the pocket wall so that the band width of the pocket wall is smaller than the radial dimension of the coupling plate. Therefore, during the operation of the bearing, the grease accumulated in the stationary space is supplied from the notch to the rolling surface by centrifugal force. In other words, part of the grease that is going to stay in the stationary space is scraped off at the notch, and the base oil of the grease is separated and sequentially from the notch to the inside of the cage, the ball surface, and the rolling surface. It becomes easy to be supplied. As a result, the heat generation of the ball bearing is suppressed, and the grease life can be extended as compared with the related art. In addition, since the notch is provided in the pocket wall, the grease shear resistance between the ball and the pocket is reduced, and the torque and the heat generation of the ball bearing can be reduced.
  • the provision of the cut-out portion increases the amount of grease adhering to the surface of the ball.
  • the grease is easily discharged from the moving space to the stationary space, and the time for grease break-in can be reduced.
  • the notch can be easily formed by a mold or the like, the processing cost can be reduced as compared with the conventional example in which the concave portion is machined in a steel sheet wave retainer, and a ball having excellent productivity is obtained.
  • It can be a bearing retainer.
  • the “stationary space” refers to a space in which the rolling elements and the retainer do not pass when the bearing rotates, among the bearing space closed by the inner ring, the outer ring, and the sealing plate.
  • the position of the deepest portion of the cutout portion in the bearing radial direction may be located near the pitch circle of the ball.
  • the notch opens at a place where the gap between the ball and the inner surface of the pocket wall is narrow, and the stationary space A large amount of grease can be scraped off near Therefore, the grease is easily discharged from the moving space, and the grease break-in time can be further reduced.
  • the notch portion may be located on the outer diameter side of the pocket wall portion, and a flange portion may be provided that protrudes in an axial direction from an outer diameter edge of the coupling plate portion.
  • the notch may have a curved shape in which an inner diameter surface or an outer diameter surface of the pocket wall portion is concave when viewed from the bearing axial direction. In this case, it is possible to prevent local stress concentration from acting on the notch portion of the pocket wall portion.
  • the notch can be easily formed by a mold or the like.
  • the pocket wall portion may have a thick portion that is increased in the axial direction of the bearing by an amount corresponding to a reduction in volume due to the notch portion. Since the pocket wall has a thick portion, it is possible to suppress a decrease in rigidity of the ball bearing retainer due to the notch.
  • an axial dimension of the two overlapping coupling plate portions may be 55% to 65% of a diameter of the ball.
  • “55% to 65%” means more than 55% of the diameter of the ball and less than 65% of the diameter of the ball.
  • a rolling bearing according to the present invention includes the ball bearing retainer described in any of the above. Therefore, the effects described above can be obtained for the ball bearing cage of the present invention.
  • the ball may be a ceramic ball.
  • the specific gravity can be made smaller than that of steel balls made of bearing steel or the like to increase the speed of the bearing, and the heat resistance can be increased.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing provided with a ball bearing retainer according to a first embodiment of the present invention. It is a perspective view of the same cage for ball bearings. It is a perspective view for demonstrating the thick part of the retainer for ball bearings. It is the front view which looked at the retainer for the same ball bearing from the axial direction. It is an expanded sectional view of the same cage for ball bearings.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along line IVB-IVB of FIG. 4A. It is a front view in the state where the ball and the outer ring were combined with the ball bearing cage.
  • FIG. 6 is a partially cutaway sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5.
  • FIG. 14 is a partially cutaway sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 13. It is a perspective view of the cage for ball bearings concerning a 3rd embodiment of this invention. It is the front view which looked at the retainer for the same ball bearing from the axial direction.
  • FIG. 17 is a sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. 16.
  • FIG. 13 is a perspective view of a ball bearing retainer according to a fourth embodiment of the present invention. It is the front view which looked at the retainer for the same ball bearing from the axial direction.
  • FIG. 20 is a sectional view taken along line XX-XX of FIG. 19. It is a perspective view of the cage for ball bearings concerning a 5th embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a sectional view taken along line XXIII-XXIII of FIG. 22. It is a perspective view of the cage for ball bearings concerning a 6th embodiment of this invention. It is the front view which looked at the retainer for the same ball bearing from the axial direction.
  • FIG. 26 is a sectional view taken along line XXVI-XXVI of FIG. 25. It is sectional drawing of the rolling bearing provided with the cage for ball bearings concerning 7th Embodiment of this invention. It is a perspective view of the cage for ball bearings concerning an 8th embodiment of this invention. It is sectional drawing of the rolling bearing provided with the ball bearing retainer.
  • the rolling bearing 1 is a deep groove ball bearing, and includes an inner ring 2, an outer ring 3, and a plurality of balls 5 interposed between rolling surfaces 2 a and 3 a of the inner and outer rings 2 and 3.
  • a ball bearing retainer 6 that holds each ball 5 and a sealing plate 4 that is a non-contact seal are provided.
  • the ball 5 is a steel ball or a ceramic ball.
  • An annular bearing space is formed between the outer periphery of the inner ring 2 and the inner periphery of the outer ring 3, and the openings at both axial ends of the annular bearing space are closed by the sealing plates 4, 4.
  • Grease for lubrication is sealed in the closed bearing space.
  • An outer ring seal groove is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 3, and an inner ring seal groove is formed on the outer peripheral surface of the inner ring 2.
  • the sealing plate 4 is formed in a disk shape from a steel plate. The outer end of the sealing plate 4 is attached to the outer ring seal groove. The inner end of the sealing plate 4 is inserted into the inner ring seal groove with a predetermined gap therebetween, and is not in contact with the inner ring 2.
  • the ball bearing retainer 6 has two synthetic resin annular bodies 10, 10 overlapping in the axial direction.
  • Each annular body 10 is formed, for example, by injection molding a synthetic resin.
  • the two annular bodies 10, 10 have the same shape and can be formed by the same mold.
  • the synthetic resin for example, polyamide (for example, PA46), polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), or the like can be used. Glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, or the like is added to the synthetic resin forming each annular body 10 in order to increase the strength.
  • each annular body 10 has a plurality of hemispherical pocket walls 13 and a plurality of coupling plate parts 14.
  • the plurality of hemispherical pocket wall portions 13 are arranged at regular intervals in the circumferential direction, and each constitute an inner wall surface of the pocket 12 holding the ball 5.
  • the plurality of coupling plate portions 14 connect the pocket wall portions 13 that are adjacent in the circumferential direction.
  • the coupling plate portion 14 has a mating surface 15 that comes into surface contact when the two annular bodies 10 are joined.
  • a coupling claw 16 protruding in the axial direction and a coupling hole 17 into which the coupling claw 16 of the other annular body 10 is inserted are formed near the center of the mating surface 15 of the coupling plate portion 14.
  • a hook 19 is formed at the tip of the coupling claw 16 in the axial direction, and the hook 19 of one annular body 10 engages with a step 18 formed on the inner surface of the coupling hole 17 of the other annular body 10.
  • the coupling plate part 14 has a protruding wall part 20 and a housing recess 21.
  • the protruding wall portion 20 is provided at one circumferential end of the mating surface 15 of the one annular body 10 so as to protrude in the axial direction.
  • the accommodation recess 21 is provided at the other end in the circumferential direction on the mating surface 15 of one of the annular bodies 10 and accommodates the protruding wall 20 of the other annular body 10.
  • the coupling plate portion 14 Since the coupling plate portion 14 has the above-described protruding wall portion 20 and the accommodation concave portion 21, the joining line of the annular bodies 10, 10 when the two annular bodies 10, 10 are combined is positioned from the axial center of the pocket 12. It comes to be shifted. Thereby, when the ball 5 comes into contact with the coupling plate portion 14 due to the delay or advance of the ball 5 during the operation of the bearing, the ball 5 is prevented from coming into contact with the position of the alignment line of the two annular bodies 10, 10. Can be. Therefore, the ball 5 can be stably held.
  • the protruding wall portion 20 and the housing recess 21 have a size such that circumferential and axial gaps 22 and 23 are formed between the protruding wall portion 20 and the housing recess 21. Is set. Thereby, it is possible to prevent the protrusion wall portion 20 and the accommodation recess portion 21 from interfering with each other due to a difference in shrinkage after the annular body 10 is injection-molded, and a mating surface of the two annular bodies 10, 10 in the coupling plate portion 14. 15 can be reliably brought into close contact with each other.
  • Partial concave spherical surfaces 25 along the outer periphery of the ball 5 are formed at both ends in the circumferential direction of each pocket 12, respectively.
  • the partially concave spherical surface 25 is a partially concave spherical surface having a region orthogonal to the pitch circle of the ball 5, and is formed facing the front and rear in the traveling direction of the ball 5 with the ball 5 interposed therebetween.
  • the radius of curvature of the partially concave spherical surface 25 is set slightly larger than the radius of the ball 5.
  • a cutout portion 7 is provided on the inner diameter surface of the pocket wall portion 13.
  • the notch 7 is provided to facilitate supply of grease from the stationary space Sa (FIG. 1) to the rolling surfaces 2a and 3a (FIG. 1).
  • the notch 7 is formed, for example, during the injection molding of the annular body 10, but can be formed by additional processing after the injection molding.
  • the notch 7 is formed such that the band width H1, which is the radial dimension of the pocket wall portion 13, is smaller than the radial dimension H2 of the coupling plate portion 14 (FIG. 3).
  • the inner diameter surface 13a of the pocket wall portion 13 has a curved surface shape that is concave when viewed from the axial direction of the bearing.
  • the notch 7 has the smallest band width H1 at the middle part in the circumferential direction of the pocket wall part 13, and the band width H1 gradually increases along the curved surface shape from the middle part in the circumferential direction to both sides in the circumferential direction. It is formed as follows.
  • the cutout portion 7 has a curved surface shape that is a concave curve obtained by partially cutting out the inner diameter surface of the pocket wall portion 13.
  • the band width H1 of the pocket wall portion 13 in which the cutout portion 7 is formed falls within a range of 35% or less of the ball diameter centering on the pitch circle PCD of the ball 5, and between the inner diameter of the outer ring and the outer diameter of the inner ring.
  • the band width is formed to be 50% or less of the radial dimension H3.
  • the pocket wall portion 13 has a thick portion 8 that is made thicker in the bearing axial direction by the volume reduction due to the notch portion 7.
  • the entire pocket wall portion 13 is formed to be thicker in the axial direction of the bearing than the pocket wall portion (not shown) where the notch is not formed.
  • the entire pocket wall portion 13 is the thick portion 8.
  • the thick portion 8 can suppress a decrease in rigidity of the ball bearing retainer 6 due to the notch 7.
  • the band width H1 of the pocket wall portion 13 is set to the radial dimension H2 of the coupling plate portion 14 (FIG. 3).
  • a notch 7 is provided in the inner diameter surface 13a of the pocket wall portion 13 so as to be smaller than that. Therefore, during the operation of the bearing, the grease accumulated in the stationary space Sa is supplied from the notch 7 to the rolling surfaces 2a and 3a by centrifugal force.
  • the cutout portion 7 is provided, the amount of grease adhering to the surface of the ball 5 is increased, and grease is easily discharged from the moving space to the stationary space Sa. Thereby, the grease break-in time can be shortened. Since the notch 7 can be easily formed by a mold or the like, the processing cost can be reduced as compared with the conventional example in which the concave portion is machined in the steel plate-shaped wave cage, and the ball bearing retainer is used. 6 is improved.
  • the inner diameter surface 13a of the pocket wall portion 13 in which the notch portion 7 is provided has a curved surface shape that is concave when viewed from the bearing axial direction. Therefore, it is possible to prevent local stress concentration from acting on the cutout portion 7 of the pocket wall portion 13.
  • the notch 7 can be easily formed using an injection molding die or the like.
  • the radial position of the deepest portion 7a (FIGS. 3 and 5) of the notch 7 may be located at or near the pitch circle PCD of the ball 5 (FIG. 1).
  • the notch 7 opens at a place where the gap between the ball 5 and the inner surface of the pocket wall 13 is narrow. Therefore, a large amount of grease can be scraped off at a place close to the stationary space Sa. Therefore, the grease is easily discharged from the moving space, and the time for grease break-in can be further reduced.
  • the ball 5 is a ceramic ball, for example, the specific gravity is made smaller than that of a steel ball made of bearing steel or the like, so that the speed of the bearing can be increased and the heat resistance can be increased.
  • FIGS. 7A and 7B show the results of grease behavior analysis.
  • FIG. 7A shows the embodiment shown in FIGS. 1 to 6, that is, an example of a ball bearing retainer 6 having a notch 7
  • FIG. 7B shows an example of a ball bearing retainer 55A having no notch 7. Show.
  • Other configurations of the ball bearing retainers 6 and 70 in both figures are the same.
  • Corresponding parts have the same reference characters allotted.
  • the ball bearing retainer 6 with the notch 7 starts from the grease G (black portion) attached to the surface.
  • the ball 5 was located at the center of the pocket of the ball bearing retainers 6 and 55A, and grease was disposed on the surface of the ball 5 with a thickness of 1.5 mm.
  • the contact angle of the ball 5 was set to 0 °, and the grease flow when the ball 5 made one rotation at a rotation speed of the inner ring 2 of 600 min ⁇ 1 was determined.
  • FIG. 8 shows the test results of the grease break-in confirmation test (1).
  • the horizontal axis represents time (min), and the vertical axis represents the temperature (° C.) of the outer ring 3.
  • the grease break-in property is the ability of grease to move to a stationary space when grease is applied to the surface of the ball 5 and the bearing starts to operate, and is confirmed by the rise in bearing temperature due to the agitation resistance of the grease. it can. The rise in bearing temperature can be confirmed by the outer ring temperature.
  • the ball bearing retainer 6 having the notch 7 (the embodiment shown in FIGS. 1 to 6) is different from the ball bearing retainer 55A having no notch 7 in the outer ring peak temperature at each rotational speed. And the time required for temperature stabilization is short. In the ball bearing cage 6 having the notch 7, it was recognized that the outer ring viewpoint temperature became equal to that during oil lubrication at each rotation speed of 30 minutes.
  • FIG. 9 shows the test results of the grease break-in performance confirmation test (2).
  • the ball bearing retainer 6 having the notch 7 (the embodiment shown in FIGS. 1 to 6) has a 30% reduction in grease break-in time as compared with the product without the notch.
  • the “grease break-in time” is a time required from the start of operation of the bearing until the temperature of the outer ring is stabilized.
  • FIGS. 10 to 14 show a second embodiment of the present invention.
  • the ball bearing retainer 6 according to this embodiment is the same as the ball bearing retainer 6 according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6, except that the flange protrudes in the axial direction from the outer diameter edge of the coupling plate portion 14.
  • a part 31 is provided.
  • the flange portions 31 extend on both sides of the coupling plate portion 14 in the axial direction, and are provided over the entire width of the coupling plate portion 14 in the bearing circumferential direction.
  • the coupling plate portion 14 has wide portions 14a at both ends in the circumferential direction, but the axial position of the distal end edge of the flange portion 31 is constant.
  • flange width The axial width dimension B (hereinafter, referred to as “flange width”) between the tips of the flanges 14 on both sides (hereinafter, referred to as “flange width”) (FIG. 12) is constant over the entire bearing circumferential direction, and the rolling surface 3a of the outer ring 3 is fixed. Is substantially equal to the width dimension of.
  • FIG. 14 is a view of the rolling bearing 1 as viewed from the inner ring 2 side to the outer ring 3 side
  • FIG. 6 is a view of the rolling bearing in the first embodiment viewed from the inner ring 2 side to the outer ring 3 side.
  • the rolling surfaces 3a of the outer ring 2 are visible on both sides of the coupling plate portion 14 of the ball bearing retainer 6 (rolling surface).
  • the spot 3aa where the running surface 3a can be seen is shown by a halftone dot in FIG.
  • the rolling surface 3a of the outer race 3 is hidden by the flange portion 31 and cannot be seen.
  • the cross section of the outer diameter side surface 31a of the flange portion 31 is perpendicular to the radial direction of the bearing, but the inner diameter side surface 31b is inclined with respect to the direction perpendicular to the bearing radial direction.
  • the inclined surface has an angle ⁇ .
  • the inclination angle ⁇ is, for example, 3 ° or more.
  • the flange width B (FIG. 12) of the flange portion 31 is set substantially equal to the width of the rolling surface of the outer race 3.
  • the flange width B is preferably 90 to 110% of the outer ring rolling surface width, more preferably 95 to 105%. If it is 90% or less, it is not possible to prevent grease blown off by centrifugal force from being caught in the vicinity of the outer ring rolling surface 3a which is a dynamic space. If it is 110% or more, it is difficult for the grease to be discharged from the moving space because it is hindered by the flange portion 31.
  • By making the inner diameter side surface of the flange portion 31 have a taper shape of 3 ° or more, grease is more easily discharged from the moving space. If the angle is less than 3 °, it is difficult for grease to be discharged from the moving space.
  • the iron plate retainer has a problem that it takes time and effort to manufacture and increases the manufacturing cost.
  • the inner diameter portion of the pocket wall portion 13 may be a thick portion 8 which is formed thicker outside in the axial direction than other portions.
  • the thick portion 8 increases the inner diameter of the pocket wall portion 13 in the axial direction of the bearing by an amount corresponding to the reduction in volume due to the cutout portion 7.
  • the thick portion 8 can suppress a decrease in rigidity of the ball bearing retainer 6 due to the notch 7.
  • the outer surface of the pocket wall portion 13 substantially along the pitch circle PCD (FIG. 1) of the ball 5 is formed thicker than other portions.
  • the thick portion 8 may be used. Also in this case, a decrease in rigidity of the ball bearing retainer 6 due to the notch 7 can be suppressed.
  • the inner wall portion and the outer diameter portion of the pocket wall portion 13 may each be formed as a thick portion 8 which is formed to be thicker in the axial direction than other portions. Good.
  • the thick portion 8 is provided separately from the inner diameter portion and the outer diameter portion of the pocket wall portion 13, the ball bearing retainer 6 is well-balanced during the operation of the bearing, and the speed of the rolling bearing is increased. Can be further improved. Further, it is possible to suppress a decrease in rigidity of the ball bearing retainer 6 due to the notch 7.
  • the pocket wall portion 13 may also be a thick portion 8 formed in a tapered shape in which the outer surface becomes thicker from the inner diameter surface to the outer diameter surface. Good.
  • the outer wall of the pocket wall 13 becomes thicker, so that it is possible to counter hoop stress acting on the ball bearing retainer 6 during the operation of the bearing. Further, it is possible to suppress a decrease in rigidity of the ball bearing retainer 6 due to the notch 7.
  • a cutout portion 7 may be provided on the outer diameter surface of the pocket wall portion 13.
  • the outer diameter surface of the pocket wall portion 13 has a curved surface shape having a concave curve when viewed from the bearing axial direction. Also in this configuration, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
  • the shape of the cutout portion 7, that is, the inner diameter surface or the outer diameter surface of the pocket wall portion 13 where the notch portion 7 is provided may be formed in a polygonal shape when viewed from the bearing axial direction.
  • the shape of the notch 7 may be rectangular as shown in a first modification of FIG. 33, triangular as shown in a second modification of FIG.
  • a slit extending in the bearing radial direction may be used.
  • the width of the notch 7 in the bearing circumferential direction is at least half the width of the pocket wall in the bearing circumferential direction.
  • the shape is not limited to the rectangular shape, but may be a shape in which the depth of the notch 7 is large in the circumferential direction of the bearing, such as an elliptic arc formed by flattening the circular arc-shaped notch 7 in the bearing radial direction. For example, an effect is obtained in which grease easily flows out of the moving space into the stationary space Sa.
  • the sealing plate used for the rolling bearing may use a contact seal.
  • the ball bearing retainer can be applied to an open type rolling bearing without a sealing plate.
  • Each annular body of the ball bearing retainer can be formed by a 3D printer or machining.
  • the axial dimension (the thickness of the joint portion) t1 of the two joining plate portions 14 and 14 that overlap each other is 55% of the diameter of the ball 5 (FIG. 29).
  • the ball bearing cage 6 becomes highly rigid, and the natural frequency of the ball bearing cage 6 increases.
  • the thickness (axial thickness) of the root Nm (FIG. 28) of the ball bearing retainer 6 that holds the ball 5 (FIG. 29) is reduced. It gets thicker. As a result, the ball bearing retainer 6 has high rigidity, and durability against centrifugal force during high-speed rotation is improved.
  • the reason why the upper limit of the axial dimension t1 is set to 65% of the ball diameter is as follows. 65% of the ball diameter corresponds to 90% of the outer ring groove width (outer ring rolling surface width dimension) L1 shown in FIG.
  • the grease sealed between the pockets of the ball bearing retainer 6 (side surface of each coupling plate portion) is blown toward the outer ring 3 radially outward by centrifugal force during the initial rotation.
  • the axial dimension t1 (FIG. 28) is 90% or more of the outer ring groove width L1
  • grease blown off by centrifugal force is difficult to be supplied to the rolling surface (track surface) 3a.
  • the axial dimension t1 (FIG.
  • the upper limit of the axial dimension t1 (FIG. 28) is 65%, which is 90% of the outer ring groove width L1.
  • thermocouples 27, 27 for measuring the temperature of the outer ring are installed in the housing 26, respectively.
  • FIGS. According to the figure, the test bearing according to the embodiment of FIG. 28 in which the thickness of the coupling portion is thicker than that of the embodiment product in which the thickness of the coupling portion is not thicker is abrupt for both the motor-side bearing Br1 and the non-motor-side bearing Br2. Temperature rise is suppressed, and high-speed operation of dn 600,000 or more is possible.

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Abstract

玉軸受用保持器（６）は、互いに軸方向に重なる二枚の合成樹脂製の環状体（１０，１０）を有する。各環状体（１０）は、円周方向に所定の間隔で並びそれぞれが玉を保持するポケットの内壁面を構成する複数の半球状のポケット壁部（１３）と、円周方向に隣り合うポケット壁部（１３）同士を連結する複数の結合板部（１４）とを有し、二枚の環状体（１０，１０）が、結合板部（１４）で重なって結合されている。ポケット壁部（１３）の径方向寸法である帯幅が、結合板部（１４）の径方向寸法よりも小さくなるように、ポケット壁部（１３）の内径面に切り欠き部（７）が設けられている。

Description

玉軸受用保持器および転がり軸受 関連出願
　この出願は、２０１８年９月２１日出願の特願２０１８－１７７７７２、２０１９年３月２２日出願の特願２０１９－０５４０２６および２０１９年９月１３日出願の特願２０１９－１６７２１８の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、玉軸受用保持器および転がり軸受に関し、工作機械主軸用やモータ用等の転がり軸受の高速化およびグリースの長寿命化を図る技術に関する。
　玉軸受用の合成樹脂製保持器が提案されている（特許文献１）。図３６に示すように、この合成樹脂製保持器は、半球状のポケット５０を円周方向に等間隔に形成し、ポケット５０間の連結板部５１に互いに係合する結合孔５２と結合爪５３を有する。合成樹脂製保持器は、結合孔５２に結合爪５３を係合することで、二枚の同形状の環状体５４，５４が係合されている。
　他の玉軸受用保持器として、鉄板波形保持器が提案されている（特許文献２）。図３７に示すように、この鉄板波形保持器５５は、玉５６との摩擦損失を低減するため、ポケット部５７に軸方向に貫通する貫通孔５８が形成されている。
　さらに他の玉軸受用保持器として、図３９に示すように、鉄板波形保持器において、各ポケット６２のある円周方向部分の内周面６３を外径側に凹む形状とした技術が提案されている（特許文献３）。
特開２０１３－００７４６８号公報 特開２０１８－０７１７２０号公報 特開２０１０－０６５８１６号公報 特開２００７－２８５５０６号公報
　図３８に示すように、従来の合成樹脂製の波形保持器は、ポケット部５９の帯幅Ｈ１が玉６０のピッチ円ＰＣＤを中心として、玉径Ｂｄの４０％～５０％で玉６０を保持した形状となっている。また、ポケット部５９は、外輪内径と内輪外径の間の半径方向寸法に対し、７０％～８０％の帯幅Ｈ１となっている。
　高速回転域ｄｎ＝６０万以上で回転すると、グリースは動空間から静止空間Ｓａへ移動し、静止空間Ｓａに保持されたままとなる。そのため、転走面にグリースが供給され難くなり、潤滑供給不足から発熱が生じ、潤滑寿命が短くなる問題がある。ここで、「ｄｎ」とは、軸受の内径（ｍｍ）に回転数（ｒｐｍ）を乗じた値である。また、ポケット部５９の帯幅Ｈ１では、玉６０とポケットとの間、保持器背面とシールとの間でのグリースのせん断抵抗が高く、トルク大または発熱が問題となることがある。
　さらに、従来の合成樹脂製の波形保持器（図３６）は、玉と保持器のポケット５０の内径縁との軸方向の隙間が広い。このため、玉の表面に付着したグリースはポケット５０の部分での掻き取りが少なく、ポケット５０とポケット５０間の結合板部５１の内径縁付近で掻き取りが多い。掻き取られたグリースは遠心力で外輪転走面へ飛ばされるので、動空間から静止空間へ排出されるまでに時間を要し、グリースの慣らしに時間がかかる。
　軸受組み立て時、保持器ポケット間付近に封入されたグリースは、軸受の運転により動空間で攪拌され、玉の表面等に付着する。この場合、玉の表面のグリースが、保持器によって掻き取られ、掻き取られたグリースが動空間である転走面の付近から、保持器５９と密閉板６２（図３８）との間等の静止空間Ｓａに排出される。静止空間Ｓａにある程度排出されることで、軸受内のグリースが慣らされる。この後は、静止空間Ｓａのグリースの基油が徐々に転走面に供給され、軸受の発熱の少ない微量潤滑が行われる。前述のように玉６０に付着したグリースが静止空間Ｓａに移動するように慣らされるまでは、グリースの攪拌抵抗により発熱が大きく、早期に慣らすことが望まれる。
　図３７に示す鉄板波形保持器５５では、貫通孔５８が形成されているので、強度不足が懸念される。図３９に示す鉄板波形保持器では、鉄板をプレスにより打ち抜きおよび成形加工して二枚の環状部材を製作しなければならず、製作コストが嵩む。
　この発明の目的は、転がり軸受の高速化およびグリースの長寿命化を図れ、グリースの慣らし時間が短縮され、また生産性に優れた玉軸受用保持器および転がり軸受を提供することである。
　この発明の玉軸受用保持器は、互いに軸方向に重なる二枚の合成樹脂製の環状体を有し、各環状体は、円周方向に所定の間隔で並びそれぞれが玉を保持するポケットの内壁面を構成する複数の半球状のポケット壁部と、円周方向に隣り合う前記ポケット壁部同士を連結する複数の結合板部とを有し、前記二枚の環状体が、前記各結合板部で重なって結合された玉軸受用保持器であって、
　前記ポケット壁部の径方向寸法である帯幅が、前記結合板部の径方向寸法よりも小さくなるように、前記ポケット壁部の内径面または外径面に切り欠き部が設けられている。
　この構成によると、ポケット壁部の帯幅が、結合板部の径方向寸法よりも小さくなるようにポケット壁部の内径面または外径面に切り欠き部が設けられている。このため、軸受運転時に、静止空間に溜まったグリースが遠心力により切り欠き部から転走面へ供給される。つまり、静止空間に滞留しようとするグリースの一部が切り欠き部で掻き取られることで、グリースの基油が分離して切り欠き部から順次、保持器内、玉表面、転走面へと供給され易くなる。これにより玉軸受の発熱が抑えられ、従来技術よりもグリース寿命を延ばすことができる。また、ポケット壁部に切り欠き部が設けられているので、玉とポケットの間でのグリースせん断抵抗が低減され、玉軸受の低トルク化および低発熱化を図ることができる。
　また、運転開始時においては、切り欠き部が設けられていることで、玉の表面に付着したグリースの掻き取り量が増える。これにより、グリースが動空間から静止空間に排出され易くなり、グリースの慣らし時間を短縮することができる。切り欠き部は、金型等により簡単に形成することができるので、鋼板製の波形保持器に凹み部を機械加工する従来例よりも加工コストを低減することができ、生産性に優れた玉軸受用保持器とすることができる。ここで、「静止空間」とは、内輪と、外輪と、密閉板とで閉じられた軸受空間のうち、軸受回転時に転動体および保持器が通過しない空間を指す。
　この発明において、前記切り欠き部の最深部の軸受径方向の位置が、前記玉のピッチ円付近に位置していてもよい。前記切り欠き部の最深部が玉のピッチ円付近の径方向位置付近に達していると、玉とポケット壁部の内面との隙間が狭い箇所で切り欠き部が開口することになり、静止空間に近い場所でグリースを多く掻き取ることができる。そのため、グリースが動空間から排出され易く、グリースの慣らし時間をより一層短縮することができる。
　この発明において、前記切り欠き部が前記ポケット壁部の外径側に位置し、前記結合板部の外径縁から軸方向に突出するフランジ部が設けられていてもよい。前記フランジ部を設けることで、ポケット壁部と結合板部との繋がり部の近傍で掻き取られたグリースが遠心力で飛ばされる。これにより、動空間となる外輪転走面へグリースが巻き込まれるのを防ぎ、グリースが動空間から静止空間へ排出されるまでの時間がさらに短縮される。
　この発明において、前記切り欠き部は、前記ポケット壁部の内径面または外径面が軸受軸方向から見て凹曲線となる曲線形状であってもよい。この場合、ポケット壁部の切り欠き部に、局所的な応力集中が作用することを未然に防ぐことができる。また、金型等により切り欠き部を簡単に形成することが可能となる。
　この発明において、前記ポケット壁部は、前記切り欠き部による体積減少分だけ軸受軸方向に厚肉にする厚肉部を有するものであってもよい。ポケット壁部が厚肉部を有するため、切り欠き部による玉軸受用保持器の剛性低下を抑制することができる。
　この発明において、前記重なった二つの結合板部の軸方向寸法を、前記玉の直径の５５％～６５％としてもよい。ここで、「５５％～６５％」とは、玉の直径の５５％を超え、玉の直径の６５％未満を意味する。この構成によると、玉軸受用保持器が高剛性になり、玉軸受用保持器の固有振動数が上昇することで、回転速度との共振が発生しない。これにより、共振による玉軸受用保持器の振動も発生せず、昇温が抑制され安定した回転が得られる。この場合、結合板部の軸方向寸法を規定するだけで共振点がずれることで、昇温が抑制され安定した回転が得られる。したがって、金属部品等を用いて保持器の剛性を高めるよりもコスト低減を図ることができる。
　この発明の転がり軸受は、前述のいずれかに記載の玉軸受用保持器を備えたものである。そのため、この発明の玉軸受用保持器につき前述した各効果が得られる。
　この発明の転がり軸受において、前記玉がセラミックボールであってもよい。この場合、例えば、軸受鋼等から成る鋼球よりも比重を小さくして軸受の高速化を図ることができるうえに、耐熱性を高めることができる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。
この発明の第1の実施形態の玉軸受用保持器を備えた転がり軸受の断面図である。 同玉軸受用保持器の斜視図である。 同玉軸受用保持器の厚肉部を説明するための斜視図である。 同玉軸受用保持器を軸方向から見た正面図である。 同玉軸受用保持器の拡大断面図である。 図４ＡのIVB-IVB線断面図である。 同玉軸受用保持器に玉と外輪を組み合わせた状態の正面図である。 図５のVI-VI線で断面した一部切り欠き断面図である。 同玉軸受用保持器のグリース流動解析の結果を示す説明図である。 従来の玉軸受用保持器のグリース流動解析の結果を示す説明図である。 同実施形態品および従来保持器のグリース慣らし性確認試験の結果を示すグラフである。 各実施形態品および従来保持器の他のグリース慣らし性確認試験の結果を示すグラフである。 この発明の第２の実施形態に係る玉軸受用保持器の正面図である。 同玉軸受用保持器を内径側から見た部分側面図である。 同玉軸受用保持器の結合板部を示す拡大断面図である。 同玉軸受用保持器に玉と外輪を組み合わせた状態の正面図である。 図１３のXIV-XIV線で断面した一部切り欠き断面図である。 この発明の第３の実施形態に係る玉軸受用保持器の斜視図である。 同玉軸受用保持器を軸方向から見た正面図である。 図１６のXVII-XVII線断面図である。 この発明の第４の実施形態に係る玉軸受用保持器の斜視図である。 同玉軸受用保持器を軸方向から見た正面図である。 図１９のXX-XX線断面図である。 この発明の第５の実施形態に係る玉軸受用保持器の斜視図である。 同玉軸受用保持器を軸方向から見た正面図である。 図２２のXXIII－XXIII線断面図である。 この発明の第６の実施形態に係る玉軸受用保持器の斜視図である。 同玉軸受用保持器を軸方向から見た正面図である。 図２５のXXVI－XXVI線断面図である。 この発明の第７の実施形態に係る玉軸受用保持器を備えた転がり軸受の断面図である。 この発明の第８の実施形態に係る玉軸受用保持器の斜視図である。 同玉軸受用保持器を備えた転がり軸受の断面図である。 高速試験機の概略図である。 同玉軸受用保持器の昇温試験結果を示す図である。 従来品の昇温試験結果を示す図である。 この発明の切り欠き部形状の第１変形例となる実施形態に係る玉軸受用保持器の正面図である。 この発明の他の切り欠き部形状の第２変形例となる実施形態に係る玉軸受用保持器の正面図である。 この発明のさらに他の切り欠き部形状の第３変形例となる実施形態に係る玉軸受用保持器の正面図である。 従来例の合成樹脂製保持器の斜視図である。 従来例の鉄板波形保持器の斜視図である。 従来例の転がり軸受の断面図である。 従来例の鉄板波形保持器の一部を示す部分拡大斜視図である。
　［第１の実施形態］
　この発明の第１の実施形態に係る玉軸受用保持器および転がり軸受を図１ないし図９と共に説明する。
＜転がり軸受について＞
　図１に示すように、この転がり軸受１は、深溝玉軸受であって、内輪２と、外輪３と、内外輪２，３の転走面２ａ，３ａ間に介在する複数の玉５と、各玉５を保持する玉軸受用保持器６と、非接触シールである密閉板４とを備えている。玉５は、鋼球またはセラミックボールである。
　内輪２の外周と外輪３の内周間に環状の軸受空間が形成され、この環状の軸受空間の軸方向両端の開口が密閉板４，４により閉鎖されている。閉鎖された軸受空間に、潤滑用のグリースが封入されている。外輪３の内周面に外輪シール溝が形成され、内輪２の外周面に内輪シール溝が形成されている。密閉板４は、鋼板により円板状に形成されている。密閉板４の外端が、外輪シール溝に取り付けられている。密閉板４の内端が、内輪シール溝に所定の隙間を隔てて挿入され、内輪２に対して非接触とされている。
　＜玉軸受用保持器６について＞
　図２Ａ，図２Ｂおよび図３に示すように、玉軸受用保持器６は、軸方向に重なる二枚の合成樹脂製の環状体１０，１０を有する。各環状体１０は、例えば、合成樹脂を射出成形して形成される。二枚の環状体１０，１０は、同一形状であり同一の金型で成形可能である。合成樹脂としては、例えば、ポリアミド（例えばＰＡ４６）、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）等を採用し得る。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、ガラス繊維またはカーボン繊維またはアラミド繊維等が添加されている。
　図４Ａ，図４Ｂに示すように、各環状体１０は、複数の半球状のポケット壁部１３と、複数の結合板部１４とを有する。複数の半球状のポケット壁部１３は、円周方向に一定の間隔で並び、それぞれが玉５を保持するポケット１２の内壁面を構成する。複数の結合板部１４は、円周方向に隣り合うポケット壁部１３同士を連結する。
　＜結合爪１６および結合孔１７について＞
　結合板部１４は、二枚の環状体１０，１０を結合したときに面接触する合わせ面１５を有する。結合板部１４における合わせ面１５の中央付近に、軸方向に突出する結合爪１６と、他方の環状体１０の結合爪１６が挿入される結合孔１７とが形成されている。結合爪１６の軸方向先端部に鉤部１９が形成され、一方の環状体１０の鉤部１９は、他方の環状体１０の結合孔１７の内面に形成された段部１８に係合する。この係合により、結合爪１６が結合孔１７から抜け止めされ、二枚の環状体１０，１０が互いに結合される。
　＜突出壁部２０および収容凹部２１について＞
　結合板部１４は、突出壁部２０および収容凹部２１を有する。突出壁部２０は、一方の環状体１０の合わせ面１５における円周方向一端に、軸方向に突出するように設けられている。収容凹部２１は、一方の環状体１０の合わせ面１５における円周方向他端に設けられ、他方の環状体１０の突出壁部２０を収容する。
　結合板部１４が前述の突出壁部２０および収容凹部２１を有することによって、二枚の環状体１０，１０を結合したときの環状体１０，１０の合わせラインが、ポケット１２の軸方向中央からずれた位置にくるようになっている。これにより、軸受運転時、玉５の遅れまたは進みにより玉５が結合板部１４に接触するとき、二枚の環状体１０，１０の合わせラインの位置に玉５が接触することを防止することができる。したがって、玉５を安定して保持することが可能となる。
　二枚の環状体１０，１０を結合した状態において、突出壁部２０および収容凹部２１は、突出壁部２０と収容凹部２１の間に周方向および軸方向の隙間２２，２３が生じる大きさに設定されている。これにより、環状体１０を射出成形した後の収縮差により突出壁部２０と収容凹部２１が干渉するのを防止することができ、二枚の環状体１０，１０の結合板部１４における合わせ面１５同士を確実に密着させることができる。
　各ポケット１２の円周方向両端部に、玉５の外周に沿う部分凹球面２５がそれぞれ形成されている。部分凹球面２５は、玉５のピッチ円と直交する領域をもつ部分凹球面であり、玉５を間に挟んで玉５の進行方向の前後に対向して形成されている。部分凹球面２５の曲率半径は玉５の半径よりも僅かに大きく設定されている。
　＜切り欠き部７について＞
　図２Ａおよび図３に示すように、ポケット壁部１３の内径面に、切り欠き部７が設けられている。切り欠き部７は、静止空間Ｓａ（図１）から転走面２ａ，３ａ（図１）へのグリース供給をし易くするために設けられている。この切り欠き部７は、例えば、環状体１０の射出成形時に形成されるが、射出成形後の追加工によって形成することも可能である。切り欠き部７は、ポケット壁部１３の径方向寸法である帯幅Ｈ１が、結合板部１４の径方向寸法Ｈ２（図３）よりも小さくなるように形成されている。この実施形態おいて、ポケット壁部１３の内径面１３ａは、軸受の軸方向から見て凹曲線となる曲面形状である。切り欠き部７は、ポケット壁部１３の円周方向中間部の帯幅Ｈ１が最も小さく、円周方向中間部から円周方向両側に向かうに従って帯幅Ｈ１が曲面形状に沿って徐々に大きくなるように形成されている。
　具体的には、図１に示すように、切り欠き部７は、ポケット壁部１３の内径面を一部切り欠いた凹曲線となる曲面形状である。この切り欠き部７が形成されたポケット壁部１３の帯幅Ｈ１が、玉５のピッチ円ＰＣＤを中心として玉径の３５％以下の範囲に収まり、且つ、外輪内径と内輪外径の間の半径方向寸法Ｈ３に対し、５０％以下の帯幅となるように形成されている。このように切り欠き部７を形成することにより、静止空間Ｓａから転走面２ａ，３ａへのグリースの供給をし易くしている。
　＜厚肉部について＞
　図２Ｂに示すように、ポケット壁部１３は、切り欠き部７による体積減少分だけ軸受軸方向に厚肉にする厚肉部８を有する。この例では、切り欠き部が形成されていないポケット壁部（図示せず）よりもポケット壁部１３の全体が、軸受の軸方向に体積減少分だけ厚肉に形成されている。換言すれば、ポケット壁部１３の全体が厚肉部８となっている。この厚肉部８により、切り欠き部７による玉軸受用保持器６の剛性低下を抑制することができる。
　＜作用効果＞
　以上説明した玉軸受用保持器６およびこの玉軸受用保持器６を備えた転がり軸受１によれば、ポケット壁部１３の帯幅Ｈ１が、結合板部１４の径方向寸法Ｈ２（図３）よりも小さくなるようにポケット壁部１３の内径面１３ａに切り欠き部７が設けられている。このため、軸受運転時に、静止空間Ｓａに溜まったグリースが遠心力により切り欠き部７から転走面２ａ，３ａへ供給される。つまり、静止空間Ｓａに滞留しようとするグリースの一部が切り欠き部７で掻き取られることで、グリースの基油が分離して切り欠き部７から順次、保持器内、玉表面、転走面２ａ，３ａへと供給され易くなる。これにより、転がり軸受１の発熱が抑えられ、従来技術よりもグリース寿命を延ばすことができる。また、ポケット壁部１３に切り欠き部７が設けられているので、玉５とポケット１２の間でのグリースせん断抵抗が低減され、転がり軸受１の低トルク化および低発熱化を図れる。
　また、運転開始時においては、切り欠き部７が設けられていることで、玉５の表面に付着したグリースの掻き取り量が増え、グリースが動空間から静止空間Ｓａに排出され易くなる。これにより、グリースの慣らし時間を短縮することができる。切り欠き部７は、金型等により簡単に形成することができるので、鋼板製の波形保持器に凹み部を機械加工する従来例よりも加工コストを低減することができ、玉軸受用保持器６の生産性が向上する。
　切り欠き部７が設けられるポケット壁部１３の内径面１３ａが軸受軸方向から見て凹曲線となる曲面形状である。このため、ポケット壁部１３の切り欠き部７に、局所的な応力集中が作用することを未然に防ぐことができる。また、射出成形用の金型等により切り欠き部７を簡単に形成することが可能となる。
　切り欠き部７の最深部７ａ（図３、図５）の径方向位置は、玉５のピッチ円ＰＣＤ（図１）またはその付近に位置していてもよい。切り欠き部７の最深部７ａが玉５のピッチ円ＰＣＤの付近の径方向位置付近に達していると、玉５とポケット壁部１３の内面との隙間が狭い箇所で切り欠き部７が開口することになり、静止空間Ｓａに近い場所でグリースを多くかきとることができる。そのため、グリースが動空間から排出され易くグリースの慣らし時間をより一層短縮することができる。玉５がセラミックボールである場合、例えば、軸受鋼等から成る鋼球よりも比重を小さくして軸受の高速化を図ることができるうえに、耐熱性を高めることができる。
　＜＜グリースの挙動解析結果＞＞
　グリースの挙動解析結果を、図７Ａ、図７Ｂに示す。図７Ａは、図１～図６に示す実施形態、すなわち切り欠き部７を有する玉軸受用保持器６の例を、図７Ｂは切り欠き部７を有しない玉軸受用保持器５５Ａの例を示す。両図の玉軸受用保持器６，７０におけるその他の構成は同じである。対応部分に同一符号が付されている。切り欠き部７がない玉軸受用保持器５５Ａ（図７Ｂ）に対して、切り欠き部７が有る玉軸受用保持器６（図７Ａ）は、表面に付着したグリースＧ（黒塗り部分）から、ポケット壁部１３と結合板部１４との繋がり部１０ａでの掻き取りに加え、ポケット壁部１３の軸受周方向の中央部付近（符号Ａで示す円内）でのグリース掻き取り量が多く、差が認められた。
　＜＜解析条件＞＞
　玉５は玉軸受用保持器６、５５Ａのポケット中心とし、グリースは玉５の表面に１．５mmの厚さで配置した。玉５の接触角は０°とし、内輪２の回転速度６００ｍｉｎ－１で玉５が１回転したときのグリース流動を求めた。
　＜＜グリース慣らし性確認試験（１） ＞＞
　図８は、グリース慣らし性確認試験（１） の試験結果を示す。横軸は時間（ｍｉｎ）、縦軸は外輪３の温度（℃）を示す。グリース慣らし性は、玉５の表面にグリースを塗布しておき、軸受の運転を開始した場合に、グリースが静止空間に移動していく性能であり、グリースの攪拌抵抗による軸受温度の上昇によって確認できる。軸受温度の上昇は、外輪温度によって確認できる。
　切り欠き部７を有する玉軸受用保持器６（図１～図６に示す実施形態）は、切り欠き部７を有しない玉軸受用保持器５５Ａに対して、各回転速度での外輪ピーク温度が低く、温度安定までに要する時間が短い。切り欠き部７を有する玉軸受用保持器６では、各回転速度３０分で、外輪観点温度が油潤滑時と同等となることが認められた。
　＜＜試験条件＞＞
　試験機：横型トルク試験機
　試験型番：６３１２
　回転速度：４０００、６０００、８０００、１００００ｍｉｎ－１
　荷重：Ｆｒ＝４１１Ｎ
　試験：各回転速度で３０分
　確認項目：外輪温度
　＜＜グリース慣らし性確認試験（２） ＞＞
　図９は、グリース慣らし性能確認試験（２） の試験結果を示す。
　切り欠き部７を有する玉軸受用保持器６（図１～図６に示す実施形態）は、切り欠き部無し品に比べて、グリース慣らし時間が３０％短縮された。図１０～図１４と共に後述するフランジ部３１を有する実施形態（フランジ部３１と切り欠き部７の両方有り）の玉軸受用保持器６の場合は、グリース慣らし時間が切り欠き部無し品に比べて、５０％低減した。ここで、「グリース慣らし時間」は、軸受の運転開始から外輪の温度が安定するまでに要する時間である。
　＜＜試験条件＞＞
　試験機：横型トルク試験機
　試験型番：６３１２
　回転速度：５０００、１００００ｍｉｎ－１
　荷重：Ｆｒ＝４１１Ｎ
　試験：各回転速度で３０分
　確認項目：外輪温度
　＜他の実施形態について＞
　以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
　図１０～図１４は、この発明の第２の実施形態を示す。この実施形態の玉軸受用保持器６は、図１～図６と共に説明した第１の実施形態に係る玉軸受用保持器６において、結合板部１４の外径縁から軸方向に突出するフランジ部３１が設けられている。フランジ部３１は、結合板部１４の軸方向の両側に延び、かつ結合板部１４の軸受周方向の幅の全体に渡って設けられている。図１４に示すように、結合板部１４は、円周方向の両端に幅広部１４ａを有しているが、フランジ部３１の先端縁の軸方向位置は一定である。両側のフランジ１４，１４の先端間の軸方向幅寸法Ｂ（以下、「フランジ幅」と称す）（図１２）は、軸受周方向の全体に渡って一定であり、外輪３の転走面３ａの幅寸法と略同等とされている。
　図１４は、この転がり軸受１を内輪２側から外輪３側に見た図であり、図６は第１の実施形態における転がり軸受を内輪２側から外輪３側に見た図である。フランジ部３１を設けない図６の実施形態では、内輪２側から外輪３を見ると、外輪２の転走面３ａが玉軸受用保持器６の結合板部１４の両側に見えている（転走面３ａが見える箇所３ａａを同図に網点で示している）。これに対し、図１４の実施形態のようにフランジ部３１を設けた場合、外輪３の転走面３ａはフランジ部３１に隠れて見えない。
　また、図１２に示すように、フランジ部３１の外径側面３１ａの断面は、軸受の径方向に対して垂直であるが、内径側面３１ｂは、軸受径方向に対し垂直な方向に対して傾斜角度αを持つ傾斜面とされている。傾斜角度αは、例えば、３°以上である。
　この実施形態では、フランジ部３１を有することで、ポケット壁部１３と結合板部１４との繋がり部１０ａ（図７Ａ）の近傍で掻き取られたグリースが遠心力で外輪３の転走面３ａに巻き込まれるのが防止される。これにより、外輪３の転走面３ａの付近の動空間から、玉軸受用保持器６と密封板４の間の静止空間Ｓａ（図１）へ排出されるまでの時間がさらに短縮される。
　フランジ部３１のフランジ幅Ｂ（図１２）は、外輪３の転走面の幅と略同等に設定されている。具体的には、フランジ幅Ｂは外輪転走面幅の９０～１１０％が好ましく、より好ましくは９５～１０５％である。９０％以下では、遠心力で飛ばされたグリースが動空間となる外輪転走面３ａの付近へ巻き込まれるのを防ぎきれない。１１０％以上では、フランジ部３１に阻害されてグリースが動空間から排出され難くなる。フランジ部３１の内径側面は、３°以上のテーパ形状とすることで、よりグリースが動空間から排出され易くなる。３°以下では、グリースが動空間から排出され難い。
　なお、参考例として示すと、従来の鉄板波型保持器に切り欠き部７およびフランジ部３１を設けても、グリースの挙動に関してはこの実施形態と同様の効果が得られる。ただし、鉄板保持器では製作に手間がかかり製作コストが嵩むという課題がある。
　＜厚肉部８の変形例＞
　図１５～図１７の第３の実施形態に示すように、ポケット壁部１３における内径部を他の部分よりも軸方向外側に厚肉に形成された厚肉部８としてもよい。この厚肉部８は、切り欠き部７による体積減少分だけポケット壁部１３の内径部を軸受軸方向に厚肉にするものである。厚肉部８により、切り欠き部７による玉軸受用保持器６の剛性低下を抑制することができる。
　図１８～図２０の第４の実施形態に示すように、ポケット壁部１３のうち、玉５のピッチ円ＰＣＤ（図１）に略沿った外側面が他の部分よりも厚肉に形成された厚肉部８としてもよい。この場合にも、切り欠き部７による玉軸受用保持器６の剛性低下を抑制することができる。
　図２１～図２３の第５の実施形態に示すように、ポケット壁部１３における内径部および外径部がそれぞれ他の部分よりも軸方向外側に厚肉に形成された厚肉部８としてもよい。この場合、厚肉部８が、ポケット壁部１３の内径部と外径部に離隔させて設けられているので、軸受運転時における玉軸受用保持器６のバランスがよく、転がり軸受の高速化をより図ることができる。また、切り欠き部７による玉軸受用保持器６の剛性低下を抑制することができる。
　図２４～図２６の第６の実施形態に示すように、ポケット壁部１３は、外側面が内径面から外径面に向かうに従って厚肉となるテーパ形状に形成された厚肉部８としてもよい。この場合、ポケット壁部１３の外径側ほど厚肉となるので、軸受運転時に玉軸受用保持器６に作用するフープ応力に対抗することができる。また、切り欠き部７による玉軸受用保持器６の剛性低下を抑制することができる。
　＜切り欠き部７の配設箇所の変形例＞
　図２７の第７の実施形態に示すように、ポケット壁部１３の外径面に切り欠き部７が設けられてもよい。このポケット壁部１３の外径面は、軸受軸方向から見て凹曲線となる曲面形状である。この構成においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
　＜切り欠き部７の形状の変形例＞
　切り欠き部７の形状、すなわち切り欠き部７が設けられるポケット壁部１３の内径面または外径面は、軸受軸方向から見て多角形状に形成されていてもよい。例えば、切り欠き部７の形状は、図３３の第１変形例に示すように矩形状としてもよく、図３４の第２変形例に示すように三角形状としてもよく、また、図３５の第３変形例に示すように軸受径方向に延びるスリット状としてもよい。図３３の第１変形例のように切り欠き部７の軸受周方向幅がポケット壁部の軸受周方向の幅の半分以上となる。
　切り欠き部７が矩形状であって、かつ切り欠き部７の最深部７ａが玉５のピッチ円ＰＣＤの付近に位置する場合、グリースが動空間から静止空間Ｓａにより一層、流出し易くなる。矩形状に限らず、例えば、円弧状の曲線形状の切り欠き部７を軸受径方向に扁平化させた楕円弧状とするなど、切り欠き部７の深い箇所の軸受周方向幅が広い形状であれば、グリースが動空間から静止空間Ｓａにより流出し易くなる効果がえられる。図示しないが、転がり軸受に用いられる密閉板は接触シールを用いてもよい。なお、玉軸受用保持器は、密閉板が設けられていない開放形の転がり軸受にも適用可能である。玉軸受用保持器の各環状体を、３Ｄプリンターまたは機械加工により形成することも可能である。
　ところで、従来の樹脂製波形保持器の課題として、回転速度がｄｎ＝６０万を超える高速領域において、決まった回転速度で保持器の振動、つまり保持器の固有振動との共振が発生することにより、潤滑剤を巻き込み一時的に急激な昇温が発生する。金属部品を用いて樹脂保持器の剛性・固有振動数を上昇させることで、高速性を向上させる技術（特許文献４）が提案されているが、金属部品を用いることでコストアップとなる。
　そこで、図２８の第８の実施形態に示すように、互いに重なった二つの結合板部１４，１４の軸方向寸法（結合部肉厚）ｔ１を、玉５（図２９）の直径の５５％～６５％とすることで玉軸受用保持器６が高剛性になり、玉軸受用保持器６の固有振動数が上昇する。軸方向寸法ｔ１の下限を玉直径の５５％とすることで、玉軸受用保持器６における、玉５（図２９）を抱えている根元部Ｎｍ（図２８）の厚み（軸方向厚み）が厚くなる。これにより、玉軸受用保持器６が高剛性になり、高速回転時の遠心力に対する耐久性が向上する。玉軸受用保持器６の高剛性化による固有振動数の上昇により、回転速度との共振が発生しない。このことにより共振による玉軸受用保持器６の振動も発生せず、昇温が抑制され安定した回転が得られる。
　軸方向寸法ｔ１の上限を玉直径の６５％にした理由は以下の通りである。
　玉直径の６５％は、図２９に示す外輪溝幅（外輪転走面幅寸法）Ｌ１の９０％にあたる。転がり軸受１において、玉軸受用保持器６のポケット間（各結合板部の側面）に封入されたグリースは、初期回転時、遠心力で径方向外方の外輪３側へ飛ばされる。軸方向寸法ｔ１（図２８）が外輪溝幅Ｌ１の９０％以上の場合、遠心力で飛ばされたグリースが転走面（軌道面）３ａへ供給され難い。一方、軸方向寸法ｔ１（図２８）が外輪溝幅Ｌ１の９０％未満の場合は、グリースが軌道面３ａへ供給され易く、初期の潤滑供給性が向上する。このため、軸方向寸法ｔ１（図２８）は、外輪溝幅Ｌ１の９０％にあたる６５％を上限としている。
　結合部肉厚の違いによる昇温試験を実施した。
　＜試験条件＞
　試験機　：高速試験機（図３０）
　試験軸受：呼び番号６３１２
　回転速度：３０００ｍｉｎ－１から１３５００ｍｉｎ－１までステップアップ
　荷重　　：アキシアル荷重Ｆａ＝５８８．４Ｎ
　測定項目：軸受外輪温度
　図３０に示すように、試験用の軸受として、二個の転がり軸受を軸方向に所定間隔を空けて設置し、モータ２４の駆動による内輪回転タイプとした。モータ２４に近い図３０の左側の転がり軸受をモータ側軸受Ｂｒ１とし、図３０の右側の転がり軸受を反モータ側軸受Ｂｒ２とする。また、ハウジング２６に、外輪温度測定用の熱電対２７，２７がそれぞれ設置されている。昇温試験の結果を図３１、図３２に示す。同図によると、結合部肉厚を厚くしていない実施形態品に対し、結合部肉厚を厚くした図２８の実施形態に係る試験軸受は、モータ側軸受Ｂｒ１、反モータ側軸受Ｂｒ２共に急激な昇温が抑えられ、ｄｎ＝６０万以上の高速運転が可能である。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、この発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。よって、そのようなものもこの発明の範囲内に含まれる。
１…転がり軸受
２…内輪
２ａ…転走面
３…外輪
３ａ…転走面
４…密閉板
５…玉
６…玉軸受用保持器
７…切り欠き部
８…厚肉部
１０…環状体
１２…ポケット
１３…ポケット壁部
１４…結合板部
３１…フランジ部
Ｓａ…静止空間

Claims (8)

  1. 　互いに軸方向に重なる二枚の合成樹脂製の環状体を有し、各環状体は、円周方向に所定の間隔で並びそれぞれが玉を保持するポケットの内壁面を構成する複数の半球状のポケット壁部と、円周方向に隣合う前記ポケット壁部同士を連結する複数の結合板部とを有し、前記二枚の環状体が、前記各結合板部で互いに重なって結合された玉軸受用保持器であって、
    　前記ポケット壁部の径方向寸法である帯幅が、前記結合板部の径方向寸法よりも小さくなるように、前記ポケット壁部の内径面または外径面に切り欠き部が設けられている玉軸受用保持器。
  2. 　請求項１に記載の玉軸受用保持器において、前記切り欠き部は、前記ポケット壁部の内径面または外径面が軸受軸方向から見て凹曲線となる曲線形状である玉軸受用保持器。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の玉軸受用保持器において、前記切り欠き部の最深部の軸受径方向の位置が、前記玉のピッチ円付近に位置する玉軸受用保持器。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器において、前記切り欠き部が前記ポケット壁部の外径側に位置し、前記結合板部の外径縁から軸方向に突出するフランジ部が設けられている玉軸受用保持器。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器において、前記ポケット壁部は、前記切り欠き部による体積減少分だけ軸受軸方向に厚肉にする厚肉部を有する玉軸受用保持器。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器において、前記重なった二つの結合板部の軸方向寸法を、前記玉の直径の５５％～６５％とした玉軸受用保持器。
  7. 　請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器を備えた転がり軸受。
  8. 　請求項７に記載の転がり軸受において、前記玉がセラミックボールである転がり軸受。
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