WO2021177380A1 - 玉軸受用冠型保持器、及び玉軸受 - Google Patents

玉軸受用冠型保持器、及び玉軸受 Download PDF

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泰弘 岩永
義統 下川
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Definitions

  • the present invention relates to a crown type cage for ball bearings and a ball bearing, and more particularly to a crown type cage for ball bearings and a ball bearing applied to a high-speed motor.
  • a ball bearing 1 as shown in FIG. 11 is used to support a rotating portion of various rotating machines.
  • the ball bearing 1 rolls between the inner ring 3 having the inner ring track 2 on the outer peripheral surface, the outer ring 5 arranged concentrically with the inner ring 3 and having the outer ring track 4 on the inner peripheral surface, and the inner ring track 2 and the outer ring track 4.
  • It includes a plurality of balls 6 that are movably arranged.
  • Each ball 6 is rotatably held by the cage 100.
  • the outer peripheral edges of the annular shield plates 7 and 7 are locked to the inner peripheral surfaces of both ends of the outer ring 5, respectively, and the shield plates 7 and 7 leak the lubricant such as grease existing in the bearing space to the outside. It prevents dust from entering the bearing space.
  • a contact type seal may be used instead of the non-contact type shield plates 7 and 7.
  • the cage 100 is made of plastic and uses a crown-shaped cage, and is axially oriented at predetermined intervals in the circumferential direction from the annular main portion 109 and the main portion 109.
  • a plurality of protruding pillar portions 110 are provided, and a spherical pocket 111 for holding the ball 6 is formed between the adjacent pillar portions 110.
  • a pair of claw portions 112, 112 arranged at intervals from each other are formed at the tip portion of the pillar portion 110, and by holding the ball 6, the cage 100 is shafted from between the outer ring 5 and the inner ring 3. It prevents it from falling off in the direction.
  • the cage 100 used for such ball bearings When the cage 100 used for such ball bearings is used at high speed, stress acts due to centrifugal force, and the claw portions 112 and 112 are deformed to the outer diameter side. As a result, the cage 100 may come into contact with other parts such as the outer ring 5 and the shield plates 7 and 7, and the cage 100 may be worn or damaged.
  • the cage described in Patent Document 1 includes an annular main portion and an elastic piece projecting from the annular main portion to one side in the axial direction, and by providing a notch on the outer diameter surface of the elastic piece, the outer side of the elastic piece is provided.
  • the diameter is smaller than the outer diameter of the annular main part.
  • the cage described in Patent Document 2 has an annular base portion and an axial portion extending in the axial direction from the base portion, and the outer diameter of the axial portion is made smaller than the outer diameter of the base portion.
  • a hole penetrating in the axial direction is formed so as to communicate with the recessed area of the axial portion. This reduces the amount of material and suppresses radial deformation induced during high speed rotation.
  • the deformation of the elastic piece which is a pillar portion may become large at the time of high-speed rotation, and further improvement is required.
  • the weight of the axial portion, which is the pillar portion is reduced to reduce the centrifugal force during high-speed rotation, but the base portion communicates with the concave region of the axial portion.
  • the rigidity of the base is reduced, which is disadvantageous for the deformation of the cage. It is advantageous for the cage to be deformed if the base is connected without a through hole.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is difficult to come into contact with other parts even if it is deformed by centrifugal force during high-speed rotation, and it is determined by reducing the weight while reducing the centrifugal force during high-speed rotation. It is an object of the present invention to provide a crown type cage for ball bearings and a ball bearing capable of ensuring rigidity at a site and suppressing deformation at high speed rotation.
  • the above object of the present invention is achieved by the following configuration.
  • the pillar portion is formed so that the outer peripheral surface on the tip end side including the pair of claw portions is located on the inner diameter side with respect to the outer peripheral surface of the main portion.
  • a plurality of lightening portions notched in the axial direction from the axial side surface of the main portion to the respective pillar portions are separated from each other at the positions of the pillar portions in the circumferential direction.
  • Each of the lightening portions is formed apart from the surface of the pocket and the axially outer surface of the pillar portion formed between the pair of claw portions.
  • the outer peripheral surface of the pillar portion on the tip end side is a position of 1/2 and 3/4 of the radial thickness T of the main portion from the inner peripheral surface of the cage in the radial direction.
  • the crown type cage for ball bearings according to (1) which is located between them.
  • the outer peripheral surface of the pillar portion on the tip end side and the outer peripheral surface of the main portion are connected by a concave curved surface, and the curved surface is 25 to 55% of the radial thickness T of the main portion.
  • crown type cage for ball bearings and ball bearings of the present invention even if they are deformed by centrifugal force during high-speed rotation, they are difficult to come into contact with other parts, and the weight is reduced to reduce the centrifugal force during high-speed rotation. , It is possible to secure the rigidity at a predetermined part and suppress the deformation at the time of high-speed rotation.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the crown type cage for ball bearings which concerns on one Embodiment of this invention. It is a front view of the crown type cage of FIG. It is sectional drawing along the line III-III of the crown type cage of FIG. It is sectional drawing along the IV-IV line of the crown type cage of FIG. It is a front view of the crown type cage for ball bearings which concerns on the modification of this invention. It is sectional drawing along the VI-VI line of the crown type cage of FIG. (A) is a cross-sectional view taken along the axial direction passing through the center of the pocket of the crown-shaped cage of Comparative Example 1, and (b) is an intermediate position in the circumferential direction of the pillar portion of the crown-shaped cage of Comparative Example 1.
  • (A) is a cross-sectional view taken along the axial direction passing through the center of the pocket of the crown-shaped cage of Comparative Example 2, and (b) is an intermediate position in the circumferential direction of the pillar portion of the crown-shaped cage of Comparative Example 2. It is a cross-sectional view along the axial direction passing through. It is a graph which shows the relationship between the rotation speed and the cage stress ratio in Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. It is a graph which shows the relationship between the rotation speed and the deformation amount ratio of a cage claw part in Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. It is sectional drawing which shows an example of the ball bearing which incorporated the cage. It is a perspective view which shows an example of the conventional structure of a cage.
  • the ball bearing crown type cage 10 of the present embodiment is the cage of the conventional structure shown in FIG. Similarly, it is applied to the ball bearing 1 shown in FIG. That is, the crown type cage 10 includes an annular main portion 11 and a plurality of pillar portions 12 projecting from the main portion 11 in the circumferential direction at predetermined intervals in the axial direction. A spherical pocket 13 capable of holding the ball 6 (see FIG. 4) is formed between the adjacent pillars 12. again, A pair of claws 14, 14 which are arranged at intervals from each other and form the opening side of the pocket 13 are provided at the tip of the pillar 12.
  • the crown type cage 10 is made of a synthetic resin material such as a polyamide resin, a polyacetal resin, a polyphenylene sulfide, a polyetheretherketone, or a polyimide, and is manufactured by injection molding.
  • a synthetic resin material such as a polyamide resin, a polyacetal resin, a polyphenylene sulfide, a polyetheretherketone, or a polyimide
  • glass fiber, carbon fiber, aramid fiber and the like may be added to the resin material as a reinforcing material.
  • the outer peripheral surface 12a on the tip end side of the pillar portion 12 including the pair of claw portions 14 is larger than the outer peripheral surface 11a of the main portion 11. It is formed so as to be located on the inner diameter side. That is, as shown in FIG. 2, the diameter D2 of the virtual circle C connecting the outer peripheral surfaces 12a on the tip end side of each pillar portion 12 is smaller than the outer diameter D1 of the outer peripheral surface 11a of the main portion 11. Further, as shown in FIG. 4, in the pillar portion 12, the outer peripheral surface 12a on the tip end side extends in the axial direction from the center O of the pocket 13 to the main portion 11 side, and is between the outer peripheral surface 11a of the main portion 11.
  • the concave curved surface 12b has a radius of curvature of 25 to 55% of the radial thickness T of the main portion 11. As described above, since the concave curved surface 12b has a radius of curvature of 55% or less of the radial thickness T of the main portion 11, the volume of the pillar portion 12 can be suppressed, and the cage 10 is deformed by centrifugal force. Has a high effect of suppressing.
  • the outer peripheral surface 12a on the tip end side of the pillar portion 12 is 3/4 of the position of 1/2 of the radial thickness T of the main portion 11 from the inner peripheral surface of the cage 10 in the radial direction. Located between positions. In the present embodiment, the outer peripheral surface 12a on the tip end side is located at a position halved from the inner peripheral surface of the cage 10 to the radial thickness T of the main portion 11, that is, on the pitch circle diameter PCD of the ball 6. Located in.
  • a plurality of notches are formed axially from the axial outer surface 11b of the main portion 11 to each pillar portion 12 at the position of each pillar portion 12 in the circumferential direction.
  • the lightening portions 20 are formed separately from each other.
  • the plurality of lightening portions 20 are opened on the inner diameter side and the axial outer surface 11b side of the main portion 11, while the surface of the pocket 13 and the pillar portion 12 formed between the pair of claw portions 14 and 14 It is formed so as to be separated from the axial outer surface 12c.
  • a wall portion is formed between the surface of the pocket 13 and the inner wall surface 20a of the lightening portion 20, and between the axially outer surface 12c on the tip end side of the pillar portion 12 and the inner wall surface 20a of the lightening portion 20, a wall portion is formed. 21 and 22 are formed respectively.
  • the lightening portion 20 is formed in a substantially fan shape so that the circumferential width gradually decreases from the axial outer surface 11b of the main portion 11 to each pillar portion 12. Further, in the lightening portion 20, the minimum radial thickness T3 of the pillar portion 12, which is defined between the inner peripheral surface thereof and the outer peripheral surface 12a on the tip end side of the pillar portion 12, extends in the circumferential direction. It is cut out at the same depth so that it has the same thickness.
  • the axial dimension of the wall portion 22 formed between the axial outer surface 12c on the tip end side of the pillar portion 12 and the inner wall surface 20a of the lightening portion 20 ( It is designed so that T2> T1 when the thickness) is T1 and the axial dimension of the main portion 11 at the bottom of the pocket 13 (hereinafter, also referred to as “bottom thickness”) is T2.
  • the bottom thickness T2 can be sufficiently secured to reduce the cage stress during the action of centrifugal force, and the axial dimension T1 of the wall portion 22 can be reduced to a thickness that does not cause a problem in injection molding. While making it thinner and lighter, it is possible to suppress deformation in the circumferential direction during high-speed rotation.
  • the bottom thickness T2 has a relationship of T2> T / 4 with respect to the radial thickness T of the main portion 11, so that the bottom thickness T2 is further sufficiently secured and centrifugation is performed. It is possible to reduce the cage stress during force action.
  • the minimum radial thickness T3 of the pillar portion 12 on which the lightening portion 20 is formed is designed to be substantially equal to the axial dimension T1 of the wall portion 22 so as not to cause a problem in injection molding.
  • the minimum radial thickness T3 of the pillar portion 12 is made as thin as possible to reduce the weight of the cage 10.
  • the center O of the pocket 13 is formed so as to pass through the wall portion 22 in the axial direction, it is difficult for the cage 10 to come off from the ball 6 at the time of high-speed rotation.
  • the center O of the pocket 13 coincides with the axial outer surface 12c of the wall portion 22 in the axial direction.
  • the entrance diameter e of the pocket 13 at the position of the pitch circle diameter PCD of the ball 6 is 90 to 95% of the ball diameter, the entrance diameter e is reduced, and the shield plate 7 or the shield plate 7 due to the removal of the cage 10 Prevents contact with the sealing member.
  • the thickness of the claw portion 14 is large, so if the inlet diameter e is reduced, there is a concern that the claw portion 14 may be whitened or damaged when the die is removed during injection molding or when the claw portion 14 is assembled to the ball 6. By reducing the thickness of the ball 6, it becomes easier to insert the ball 6 into the pocket 13 even if the entrance diameter e is reduced, and the above concern is resolved.
  • the pillar portion 12 includes the pair of claw portions 14 and 14, and the outer peripheral surface 12a on the tip end side is the outer peripheral surface of the main portion 11. Since it is formed so as to be located on the inner diameter side of 11a, deformation due to centrifugal force can be suppressed, and even if it is deformed by centrifugal force during high-speed rotation, it becomes difficult to come into contact with other parts. Further, on the inner diameter side of the cage 10, a plurality of lightening portions 20 notched axially from the axial side surface of the main portion 11 to each pillar portion 12 at the position of each pillar portion 12 in the circumferential direction.
  • a wall portion 22 is formed between the axial outer surface 12c on the tip end side of the pillar portion 12 and the inner wall surface 20a of the lightening portion 20, and the axial dimension T2 of the main portion 11 at the bottom of the pocket 13. Is thicker than the axial dimension T1 of the wall portion 22, so that the rigidity of the main portion 11 constituting the bottom portion of the pocket 13 can be ensured and the deformation at the time of high-speed rotation can be suppressed. Further, by leaving the wall portion 22 between the axially outer surface 12c on the tip end side of the pillar portion 12 and the inner wall surface 20a of the lightening portion 20, it is possible to suppress deformation in the circumferential direction during high-speed rotation. can.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified or improved.
  • the crown-shaped cage 10a of the modified example shown in FIG. 5 is different from that of the first embodiment in the shape on the outer diameter side.
  • an axial side surface 11c of the main portion 11 extending along the radial direction is formed between the outer peripheral surface 12a on the tip end side of the pillar portion 12 and the outer peripheral surface 11a of the main portion 11.
  • the outer peripheral surface 12a on the tip end side of the portion 12 and the axial side surface 11c of the main portion 11 are connected by a concave curved surface 12d.
  • the axial side surface 11c of the main portion 11 is provided at a position slightly closer to the claw portion from the groove bottom of the pocket 13 in the axial direction.
  • the crown type cage 10a can be further reduced in weight as compared with that of the above embodiment.
  • Other configurations are the same as those of the crown type cage 10 of the above embodiment.
  • the crown-shaped cage 10 of the embodiment having the configuration shown in FIG. 1, the crown-shaped cage 10a of Comparative Example 1 shown in FIG. 7, and the crown-shaped cage 10b of Comparative Example 2 shown in FIG. 8 are used.
  • the relationship between the rotation speed and the cage stress ratio, and the relationship between the rotation speed and the cage deformation amount ratio were analyzed.
  • Comparative Example 1 is a specification in which the bottom thickness of the pocket 13 is reduced to a thickness that does not cause a problem in injection molding in order to reduce the weight of the cage 10a.
  • Comparative Example 2 is a specification in which the bottom thickness of the pocket 13 is increased to a thickness that does not come into contact with the seal member in order to increase the rigidity of the cage 10b as compared with Comparative Example 1. Further, in Comparative Examples 1 and 2, in the radial intermediate portion of the cages 10a and 10b, at the position of each pillar portion 12 in the circumferential direction, in the axial direction from the axial side surface of the main portion 11 to each pillar portion 12. Each of the lightening portions 23 notched in the above is formed. Table 1 shows the bottom thickness T2 and the weight of Example 1 and Comparative Example 2 as a ratio based on the bottom thickness T2 and the weight of Comparative Example 1, respectively.
  • FIGS. 9 and 10 show the relationship between the rotation speed and the cage stress ratio and the relationship between the rotation speed and the cage deformation amount ratio in each cage.
  • the cage stress ratio and the cage deformation amount ratio are represented by the ratio when each value of the cage 10a of Comparative Example 1 is 1 at 10000 rpm.
  • Comparative Example 1 the stress of the cage during high-speed rotation is significantly increased as compared with Comparative Example 2 and Example, so that the deformation of the claw portion is also large. As a result, it can be seen that reducing the bottom thickness for weight reduction is disadvantageous for high-speed rotation.
  • both the stress and the amount of deformation are larger than those of Comparative Examples 1 and 2. It turns out that it can be reduced. Further, the thickness T1 of the wall portion 22 is reduced to such an extent that no problem occurs in injection molding to reduce the weight, and the bottom thickness of the pocket 13 is made thicker than the thickness T1 of the wall portion 22 due to the synergistic effect. It can be seen that both the stress and the amount of deformation can be greatly reduced.

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Abstract

柱部（１２）は、一対の爪部を含む、先端部側の外周面が、主部（１１）の外周面よりも内径側に位置するように形成される。保持器（１０）の内径側には、円周方向において各柱部（１２）の位置に、主部（１１）の軸方向側面から各柱部（１２）に亘って軸方向に切欠かれた複数の肉抜き部がそれぞれ離れて形成される。各肉抜き部（２０）は、ポケット（１３）の表面、及び、一対の爪部（１４）間に形成された柱部（１２）の軸方向外側面から離れて形成される。柱部（１２）の軸方向外側面と肉抜き部（２０）の内壁面との間に形成される壁部（２２）の軸方向寸法をＴ１、ポケット（１３）の底部における主部（１１）の軸方向寸法をＴ２としたとき、Ｔ２＞Ｔ１である。これにより、高速回転時に遠心力により変形した場合でも他の部品と接触し難く、且つ、軽量化により高速回転時の遠心力を小さくしつつ、所定の部位での剛性を確保して高速回転時の変形を抑制できる

Description

玉軸受用冠型保持器、及び玉軸受
　本発明は、玉軸受用冠型保持器、及び玉軸受に関し、特に、高速モータに適用される玉軸受用冠型保持器、及び玉軸受に関する。
　一般に、各種回転機械の回転部分を支持するために、図１１に示すような玉軸受１が使用されている。玉軸受１は、外周面に内輪軌道２を有する内輪３と、内輪３と同心に配置され、内周面に外輪軌道４を有する外輪５と、内輪軌道２と外輪軌道４との間に転動自在に配置される複数の玉６と、を備える。各玉６は、保持器１００により転動自在に保持される。また、外輪５の両端部内周面には、それぞれ円輪状のシールド板７、７の外周縁が係止され、シールド板７，７によって、軸受空間に存在するグリース等の潤滑剤が外部に漏洩したり、或いは外部に浮遊する塵埃が軸受空間に進入するのを防止している。なお、密封装置として、非接触型のシールド板７，７に代えて、接触型のシールを使用してもよい。
　保持器１００には、図１２に示すように、プラスチック製で、冠型保持器が使用されており、円環状の主部１０９と、主部１０９から、周方向に所定の間隔で軸方向に突出する複数の柱部１１０と、を備え、隣り合う柱部１１０の間に、玉６を保持するための球面形状のポケット１１１が形成される。また、柱部１１０の先端部には、互いに間隔をあけて配置した一対の爪部１１２，１１２が形成され、玉６を保持することで、保持器１００が外輪５と内輪３の間から軸方向に脱落するのを防止している。
　このような玉軸受に使用される保持器１００は、高速で使用されると、遠心力により応力が作用して、爪部１１２，１１２が外径側に変形してしまう。その結果、保持器１００が外輪５やシールド板７，７など他の部品と接触してしまい、保持器１００が摩耗や破損することが懸念される。
　特許文献１に記載の保持器では、円環状主部と円環状主部から軸方向一方側へ突出する弾性片とを備え、弾性片の外径面に切欠を設けることによって、弾性片の外径を円環状主部の外径より小さくしている。これにより、弾性片が変形した際に、外輪やシールド板との接触を避けている。
　また、特許文献２に記載の保持器では、環状の基部と、基部から軸方向に延びるアキシャル部とを有し、アキシャル部の外径を基部の外径よりも小さくし、さらに、基部には、アキシャル部の凹部域と連通する、軸方向に貫通する孔が形成されている。これにより、材料の量を減少させ、高速回転時に誘発される半径方向での変形を抑制している。
日本国特開２００３－３２９０４５号公報 日本国特許第５４３６２０４号公報
　ところで、特許文献１に記載の保持器では、柱部である弾性片の変形が高速回転時に大きくなる可能性があり、さらなる改善が求められる。また、特許文献２に記載の保持器では、柱部であるアキシャル部の軽量化を図って、高速回転時の遠心力を小さくしているが、基部には、アキシャル部の凹部域と連通する軸方向に貫通する孔が形成されることで、
該基部の剛性が低下し、保持器変形には不利になる。基部は、貫通する孔がなく繋がっている方が、保持器変形には有利になる。また、いずれの保持器においても、軽量化のため、主部（基部）をポケットの底部において薄くすることが考えられるが、高速回転時に保持器の応力が増大し、爪部の変形が大きくなるという課題がある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高速回転時に遠心力により変形した場合でも他の部品と接触し難く、且つ、軽量化により高速回転時の遠心力を小さくしつつ、所定の部位での剛性を確保して高速回転時の変形を抑制できる玉軸受用冠型保持器及び玉軸受を提供することを目的とする。
　本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）　円環状の主部と、
　該主部から周方向に所定の間隔で軸方向に突出し、先端部に互いに間隔をあけて配置される一対の爪部をそれぞれ有する複数の柱部と、
を備え、隣り合う前記柱部の間に、玉を保持可能な球面形状のポケットが形成される玉軸受用冠型保持器であって、
　前記柱部は、前記一対の爪部を含む、先端部側の外周面が、前記主部の外周面よりも内径側に位置するように形成され、
　前記保持器の内径側には、円周方向において前記各柱部の位置に、前記主部の軸方向側面から前記各柱部に亘って軸方向に切欠かれた複数の肉抜き部がそれぞれ離れて形成され、
　前記各肉抜き部は、前記ポケットの表面、及び、前記一対の爪部間に形成された前記柱部の軸方向外側面から離れて形成され、
　前記柱部の軸方向外側面と前記肉抜き部の内壁面との間に形成される壁部の軸方向寸法をＴ１、前記ポケットの底部における前記主部の軸方向寸法をＴ２としたとき、Ｔ２＞Ｔ１である、玉軸受用冠型保持器。
（２）　前記柱部の先端部側の外周面は、径方向において、前記保持器の内周面から前記主部の径方向厚さＴの１／２の位置と３／４の位置との間に位置する、（１）に記載の玉軸受用冠型保持器。
（３）　前記主部の径方向厚さをＴとしたとき、Ｔ２＞Ｔ／４である、（１）又は（２）に記載の玉軸受用冠型保持器。
（４）　前記柱部の先端部側の外周面と前記主部の外周面とは、凹状の曲面によって繋がっており、該曲面は、前記主部の径方向厚さＴの２５～５５％の曲率半径を有する、（１）～（３）のいずれかに記載の玉軸受用冠型保持器。
（５）　前記肉抜き部が形成された前記柱部の径方向最小厚さＴ３は、前記壁部の軸方向寸法Ｔ１と略等しい、（１）～（４）のいずれかに記載の玉軸受用冠型保持器。
（６）　前記ポケットの入り口径は、玉径の９０～９５％である、（１）～（５）のいずれかに記載の玉軸受用冠型保持器。
（７）　前記ポケットの中心は、軸方向において、前記壁部を通過する、（１）～（６）のいずれかに記載の玉軸受用冠型保持器。
（８）　外輪と、内輪と、前記外輪及び内輪の軌道面間に配置された複数の玉と、（１）～（７）のいずれかに記載の冠型保持器と、を備える、玉軸受。
　本発明の玉軸受用冠型保持器及び玉軸受によれば、高速回転時に遠心力により変形した場合でも他の部品と接触し難く、且つ、軽量化により高速回転時の遠心力を小さくしつつ、所定の部位での剛性を確保して高速回転時の変形を抑制できる。
本発明の一実施形態に係る玉軸受用冠型保持器の斜視図である。 図１の冠型保持器の正面図である。 図２の冠型保持器のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２の冠型保持器のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 本発明の変形例に係る玉軸受用冠型保持器の正面図である。 図５の冠型保持器のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。 （ａ）は、比較例１の冠型保持器のポケット中心を通る軸方向に沿った断面図であり、（ｂ）は、比較例１の冠型保持器の柱部の円周方向中間位置を通る軸方向に沿った断面図である。 （ａ）は、比較例２の冠型保持器のポケット中心を通る軸方向に沿った断面図であり、（ｂ）は、比較例２の冠型保持器の柱部の円周方向中間位置を通る軸方向に沿った断面図である。 実施例、比較例１、及び比較例２における、回転数と保持器応力比との関係を示すグラフである。 実施例、比較例１、及び比較例２における、回転数と保持器爪部変形量比との関係を示すグラフである。 保持器を組み込んだ玉軸受の一例を示す断面図である。 保持器の従来構造の一例を示す斜視図である。
　以下、本発明の一実施形態に係る玉軸受用冠型保持器及び玉軸受について、図面を用いて説明する。
　図１に示すように、本実施形態の玉軸受用冠型保持器（以下、「冠型保持器」、又は単に「保持器」とも称す）１０は、図１２に示す従来構造の保持器と同様に、図１１に示す玉軸受１に適用される。即ち、冠型保持器１０は、円環状の主部１１と、該主部１１から周方向に所定の間隔で軸方向に突出する複数の柱部１２と、を備える。隣り合う柱部１２の間には、玉６（図４参照）を保持可能な球面形状のポケット１３が形成される。また、
柱部１２の先端部には、互いに間隔をあけて配置され、ポケット１３の開口部側を形成する一対の爪部１４、１４が設けられている。
　冠型保持器１０は、例えば、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等の合成樹脂材料からなり、射出成形によって製造される。なお、樹脂材料中に、強化材として、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等が添加されてもよい。
　また、図２～図４に示すように、冠型保持器１０では、柱部１２は、一対の爪部１４を含む、先端部側の外周面１２ａが、主部１１の外周面１１ａよりも内径側に位置するように形成される。即ち、図２に示すように、各柱部１２の先端部側の外周面１２ａを結ぶ仮想円Ｃの直径Ｄ２は、主部１１の外周面１１ａの外径Ｄ１よりも小さい。
　また、図４に示すように、柱部１２では、先端部側の外周面１２ａが軸方向においてポケット１３の中心Ｏよりも主部１１側まで延び、主部１１の外周面１１ａとの間を、凹状の曲面１２ｂによって繋げている。この凹状の曲面１２ｂは、主部１１の径方向厚さＴの２５～５５％の曲率半径を有している。このように、凹状の曲面１２ｂが、主部１１の径方向厚さＴの５５％以下の曲率半径を有することで、柱部１２の体積を抑えることができ、遠心力による保持器１０の変形を抑制する効果が高い。
　具体的には、柱部１２の先端部側の外周面１２ａは、径方向において、保持器１０の内周面から主部１１の径方向厚さＴの１／２の位置と３／４の位置との間に位置する。なお、本実施形態では、先端部側の外周面１２ａは、保持器１０の内周面から主部１１の径方向厚さＴの１／２の位置、即ち、玉６のピッチ円径ＰＣＤ上に位置する。
　また、冠型保持器１０の内径側には、円周方向において各柱部１２の位置に、主部１１の軸方向外側面１１ｂから各柱部１２に亘って軸方向に切欠かれた複数の肉抜き部２０がそれぞれ離れて形成されている。複数の肉抜き部２０は、内径側、及び主部１１の軸方向外側面１１ｂ側に開口する一方、ポケット１３の表面、及び、一対の爪部１４，１４間に形成された柱部１２の軸方向外側面１２ｃから離れるように形成される。そして、ポケット１３の表面と肉抜き部２０の内壁面２０ａとの間、及び柱部１２の先端部側の軸方向外側面１２ｃと肉抜き部２０の内壁面２０ａとの間には、壁部２１，２２がそれぞれ形成される。
　なお、壁部２１，２２を含む、肉抜き部２０以外の主部１１及び柱部１２の内周面は、内径Ｄ３の保持器１０の内周面を構成する（図２参照）。
　また、肉抜き部２０は、円周方向幅が主部１１の軸方向外側面１１ｂから各柱部１２に亘り徐々に小さくなるように、略扇形状に形成されている。さらに、肉抜き部２０は、その内周面と、柱部１２の先端部側の外周面１２ａとの間で規定される、柱部１２の径方向最小厚さＴ３が、円周方向に亘って同じ厚さ寸法となるように、同じ深さで切欠かれている。
　ここで、図３及び図４を参照して、柱部１２の先端部側の軸方向外側面１２ｃと肉抜き部２０の内壁面２０ａとの間に形成される壁部２２の軸方向寸法（厚さ）をＴ１、ポケット１３の底部における主部１１の軸方向寸法（以下、「底厚さ」とも言う）をＴ２としたとき、Ｔ２＞Ｔ１に設計されている。これにより、底厚さＴ２を十分に確保して、遠心力作用時における保持器応力を低減することができ、また、壁部２２の軸方向寸法Ｔ１を、射出成形上問題が生じない厚さまで薄くして、軽量化を図りつつ、高速回転時の円周方向への変形を抑えることができる。
　また、本実施形態では、底厚さＴ２は、主部１１の径方向厚さＴに対して、Ｔ２＞Ｔ／４の関係を有するので、底厚さＴ２をさらに十分に確保して、遠心力作用時における保持器応力を低減することができる。
　また、肉抜き部２０が形成された柱部１２の径方向最小厚さＴ３は、射出成形上問題が生じないように、壁部２２の軸方向寸法Ｔ１と略等しく設計されている。これにより、柱部１２の径方向最小厚さＴ３を可能な限り薄くして、保持器１０の軽量化を図っている。
　加えて、ポケット１３の中心Ｏは、軸方向において、壁部２２を通過するように形成されるので、高速回転時に、玉６から保持器１０が抜けにくくなる。特に、本実施形態では、ポケット１３の中心Ｏは、軸方向において、壁部２２の軸方向外側面１２ｃと一致している。
　また、玉６のピッチ円径ＰＣＤの位置における、ポケット１３の入り口径ｅは、玉径の９０～９５％とし、該入り口径ｅを小さくして、保持器１０の抜けによる、シールド板７やシール部材との接触を防止している。通常、爪部１４の厚さは厚いため、入り口径ｅを小さくすると射出成形時の金型抜きや、玉６への組付け時に爪部１４の白化や破損が懸念されるが、爪部１４の厚さを薄くすることで、入り口径ｅを小さくしても、玉６をポケット１３内に入れやすくなり、上記懸念が解消される。
　このように構成された、本実施形態の冠型保持器１０によれば、柱部１２は、一対の爪部１４，１４を含む、先端部側の外周面１２ａが、主部１１の外周面１１ａよりも内径側に位置するように形成されるので、遠心力による変形を抑えることができ、高速回転時に遠心力により変形した場合でも他の部品と接触し難くなる。
　また、保持器１０の内径側には、円周方向において各柱部１２の位置に、主部１１の軸方向側面から各柱部１２に亘って軸方向に切欠かれた複数の肉抜き部２０がそれぞれ離れて形成されるので、軽量化により高速回転時の遠心力を小さくすることができる。
　さらに、柱部１２の先端部側の軸方向外側面１２ｃと肉抜き部２０の内壁面２０ａとの間に壁部２２を形成し、また、ポケット１３の底部における主部１１の軸方向寸法Ｔ２を、壁部２２の軸方向寸法Ｔ１より厚くしたので、ポケット１３の底部を構成する主部１１の部分での剛性を確保して高速回転時の変形を抑制できる。また、柱部１２の先端部側の軸方向外側面１２ｃと肉抜き部２０の内壁面２０ａとの間に壁部２２を残すことで、高速回転時の円周方向への変形を抑えることができる。
　尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。
　例えば、図５に示す変形例の冠型保持器１０ａは、外径側の形状において、第１実施形態のものと異ならせている。具体的には、柱部１２の先端部側の外周面１２ａと主部１１の外周面１１ａとの間に、径方向に沿って延びる主部１１の軸方向側面１１ｃが形成されており、柱部１２の先端部側の外周面１２ａと主部１１の軸方向側面１１ｃとの間が、凹状の曲面１２ｄによって繋がっている。なお、この変形例では、主部１１の軸方向側面１１ｃは、軸方向において、ポケット１３の溝底から僅かに爪部側の位置に設けられている。
　この場合、冠型保持器１０ａは、上記実施形態のものに比べてさらに軽量化することができる。
　その他の構成は、上記実施形態の冠型保持器１０のものと同様である。
　ここで、図１に示す構成を有する実施例の冠型保持器１０、図７に示す比較例１の冠型保持器１０ａ、及び図８に示す比較例２の冠型保持器１０ｂを用いて、回転数と保持器応力比との関係、及び、回転数と保持器爪部変形量比との関係について解析を行った。
　比較例１は、保持器１０ａの軽量化のために、ポケット１３の底厚さを射出成形において問題ない厚さまで薄くした仕様である。比較例２は、比較例１に対して、保持器１０ｂの剛性アップのために、ポケット１３の底厚さをシール部材に接触しない厚さまで厚くした仕様である。また、比較例１及び２では、保持器１０ａ、１０ｂの径方向中間部で、円周方向において各柱部１２の位置に、主部１１の軸方向側面から各柱部１２に亘って軸方向に切欠かれた肉抜き部２３がそれぞれ形成されている。表１は、比較例１の底厚さＴ２及び重量を基準とした場合の、実施例１及び比較例２の底厚さＴ２及び重量を比でそれぞれ表している。
　また、図９及び図１０は、各保持器における、回転数と保持器応力比との関係、及び、回転数と保持器爪部変形量比との関係をそれぞれ示す。なお、保持器応力比と保持器爪部変形量比とは、比較例１の保持器１０ａが１００００ｒｐｍ時の各値を１とした場合の比率で表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　比較例１では、高速回転時の保持器の応力が、比較例２及び実施例に対して著しく増加してしまうため、爪部の変形も大きくなっている。この結果、軽量化のため、底厚さを小さくすることは、高速回転には不利になってしまうことがわかる。
　一方、柱部１２の先端部側に壁部２２を残して、肉抜き部２０を形成することで軽量化を図った実施例は、比較例１，２に対して、応力、変形量ともに大きく減少できることがわかる。また、壁部２２の厚さＴ１を射出成形上問題が生じない程度まで小さくして軽量化を図り、ポケット１３の底厚さを壁部２２の厚さＴ１よりも厚くするという相乗効果によって、応力、変形量ともに大きく減少できることがわかる。
　なお、本出願は、２０２０年３月３日出願の日本特許出願（特願２０２０－０３５９７１）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１０　玉軸受用冠型保持器
１１　円環状の主部
１２　柱部
１３　ポケット
１４　爪部
２０　肉抜き部
２１，２２　壁部
Ｔ　主部の径方向厚さ
Ｔ１　壁部の軸方向寸法
Ｔ２　ポケットの底部における主部の軸方向寸法
Ｔ３　肉抜き部が形成された柱部の径方向最小厚さ

Claims (8)

  1. 　円環状の主部と、
    　該主部から周方向に所定の間隔で軸方向に突出し、先端部に互いに間隔をあけて配置される一対の爪部をそれぞれ有する複数の柱部と、
    を備え、隣り合う前記柱部の間に、玉を保持可能な球面形状のポケットが形成される玉軸受用冠型保持器であって、
    　前記柱部は、前記一対の爪部を含む、先端部側の外周面が、前記主部の外周面よりも内径側に位置するように形成され、
    　前記保持器の内径側には、円周方向において前記各柱部の位置に、前記主部の軸方向側面から前記各柱部に亘って軸方向に切欠かれた複数の肉抜き部がそれぞれ離れて形成され、
    　前記各肉抜き部は、前記ポケットの表面、及び、前記一対の爪部間に形成された前記柱部の軸方向外側面から離れて形成され、
    　前記柱部の軸方向外側面と前記肉抜き部の内壁面との間に形成される壁部の軸方向寸法をＴ１、前記ポケットの底部における前記主部の軸方向寸法をＴ２としたとき、Ｔ２＞Ｔ１である、玉軸受用冠型保持器。
  2. 　前記柱部の先端部側の外周面は、径方向において、前記保持器の内周面から前記主部の径方向厚さＴの１／２の位置と３／４の位置との間に位置する、請求項１に記載の玉軸受用冠型保持器。
  3. 　前記主部の径方向厚さをＴとしたとき、Ｔ２＞Ｔ／４である、請求項１又は２に記載の玉軸受用冠型保持器。
  4. 　前記柱部の先端部側の外周面と前記主部の外周面とは、凹状の曲面によって繋がっており、該曲面は、前記主部の径方向厚さＴの２５～５５％の曲率半径を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の玉軸受用冠型保持器。
  5. 　前記肉抜き部が形成された前記柱部の径方向最小厚さＴ３は、前記壁部の軸方向寸法Ｔ１と略等しい、請求項１～４のいずれか１項に記載の玉軸受用冠型保持器。
  6. 　前記ポケットの入り口径は、玉径の９０～９５％である、請求項１～５のいずれか１項に記載の玉軸受用冠型保持器。
  7. 　前記ポケットの中心は、軸方向において、前記壁部を通過する、請求項１～６のいずれか１項に記載の玉軸受用冠型保持器。
  8. 　外輪と、内輪と、前記外輪及び内輪の軌道面間に配置された複数の玉と、請求項１～７のいずれか１項に記載の冠型保持器と、を備える、玉軸受。
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