JP2004324854A

JP2004324854A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2004324854A
Application number: JP2003123898A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Miyagawa; 貴之宮川; Toshihisa Ohata; 俊久大畑; Magozo Hamamoto; 孫三浜本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】高温かつ高速回転の過酷な条件下でも、焼き付き寿命を延長することができる保持器を備えた４点あるいは３点接触の転がり軸受を提供すること。
【解決手段】内輪軌道２ａと外輪軌道１ａの間に、全体が円環状に形成され、円周個所に設けたポケット５に玉３を転動自在に保持した保持器４を介在させた、樹脂製プーリに組み込まれる４点あるいは３点接触の転がり軸受であって、保持器４に使用される樹脂組成物を構成するベース樹脂は、ガラス繊維および／もしくはカーボン繊維を配合した、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のいずれかである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン補機に使用されるテンショナプーリ、アイドラプーリやエンジンに駆動させるベルトと接触するカーエアコン用プーリ等の内、樹脂製のプーリに組み込まれる４点あるいは３点接触の転がり軸受に関し、特に、その保持器の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジンの各種動力装置の回転個所、例えば、オルタネータ、カーエアコンコンプレッサ用プーリ、中間プーリ、電動ファンモータ、水ポンプ等の自動車電装部品やエンジン補機には、転がり軸受が使用されている。
【０００３】
近年、省エネルギー及び環境問題の観点から、車両の低燃費化や高効率化が目標とされているため、自動車は小型軽量化を目的としたＦＦ車が普及してきている。さらには、室内空間拡大の要望により、エンジンルーム空間の減少を余儀なくされ、上記転がり軸受が使用される電装部品・エンジン補機の小型化がより一層進められている。加えて、上述した各部品に対して一層の高性能、高出力化も求められている。
【０００４】
しかし、小型化による出力の低下は避けられず、例えばオルタネータやカーエアコンコンプレッサ用プーリでは、高速化することで出力の低下分を補っており、それに伴ってアイドラプーリも同様に高速化が要求される。さらに、静粛化向上の要望によりエンジンルームの密閉化が進み、エンジンルーム内の高温化が促進されるため、前記各部品に使用される軸受にも高温に耐えることが要求される。また、駆動ベルトの高張力化により、軸受に加わる荷重も大きくなってきている。
【０００５】
一般に、転がり軸受は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪とが互いに同心に配置され、この内輪軌道と外輪軌道との間に保持器により複数個の玉を転動自在に保持した構成である。この転がり軸受に使用されている保持器は、玉径より大きい直径を有する球面のポケットを複数個有している。
【０００６】
オルタネータやカーエアコンコンプレッサ用プーリ等に使用される転がり軸受に組み込まれる保持器としては、金属製保持器やプラスチック保持器が考えられるが、自動車エンジンの電装・補機用軸受、例えば、電磁クラッチや中間プーリ等に用いられるものは高速で使用されるため、軽量であることやグリースの焼き付き性を考えて、金属保持器よりもプラスチック保持器が多用されている。
【０００７】
このプラスチック保持器の材料としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンデレフタラート、フッ素樹脂等のいわゆるエンジニアリングプラスチックが、単体のままで、あるいはガラス繊維、炭素繊維等の短繊維を混入して強化した複合材の形態で使用されてきた。中でも、ポリアミドは、材料コストと性能のバランスが良いことから、プラスチック保持器の材料として多用され、一般的な環境条件では卓越した性能が確認されている。
【０００８】
一方では、小型軽量化、コストダウン等の目的のため、電装部品・エンジン補機用プーリにおいて、鉄製プーリから樹脂製のプーリに置き換えられる場合がある。
【０００９】
さらに、これらの電装部品・エンジン補機に組み込まれる転がり軸受には、小型軽量化、コストダウンの要求から、従来使用されている複列軸受から幅狭化の流れを受けて、単列軸受が使用されてきている。
【００１０】
しかしながら、従来の転がり軸受が樹脂製プーリに組み込まれる場合、樹脂製プーリは鉄製プーリに比較して熱伝導性に劣るので、軸受温度が高温になり易いという問題点があった。従来の鉄製プーリであれば、回転により軸受部材が高温になったとしても、この熱が外輪から熱伝導性の良い鉄製プーリを通じてプーリの外周側に伝わって放熱されるが、樹脂製プーリでは、放熱性が低いため、熱伝導性のシールやグリースが早期に劣化して潤滑不良を起こし、軸受が焼き付くおそれがある。
【００１１】
また、従来の複列軸受を単列軸受に置き換えるだけでは、剛性が低下して軸受の傾きが大きくなってしまうという問題点がある。このため、単列化するためには４点あるいは３点接触の転がり軸受を使用する必要がある。
【００１２】
しかし、４点あるいは３点接触軸受では通常の単一の直径を有する円弧形状溝の転がり軸受に比べて、転動体と軌道輪との間の接触面で滑りが発生し易いため、必然的に発熱が大きくなって、軸受温度が上昇して高温化し、焼き付き寿命が低下するというおそれがあった。
【００１３】
また、高温・高速化による焼き付き寿命の低下の一要因として、温度上昇によるグリースの劣化やシールリップの硬化による密閉性の低下以外にも、保持器の変形が考えられる。通常、冠型保持器は、転動体に案内されているので、外輪及び内輪に接触することはない。しかし、高速回転により保持器が強い遠心力を受けるようになると、保持器のポケットの爪部が遠心力により外側（外輪側）に開こうとする。これにより、最悪の場合は、外輪と接触したり、保持器背面がシール芯金部と接触したりして、異常発熱が起こり、焼き付きに至ってしまう。
【００１４】
ここで、保持器材料の中で、ポリアミド（以下ＰＡとも記す）として従来一般的に使用されているポリアミド６（ナイロン６）やポリアミド６６（ナイロン６６）は、環境温度が１２０℃以上での連続使用条件下や、極圧添加剤、添加油等の油類と常時あるいは間欠的に接触する条件下では、経時的に材料が劣化してしまい、市場で要求される性能を満たせなくなることがあると共に、耐熱性が不十分で、強度及び剛性が不足して回転時に変形し、軸受外輪と接触して保持器摩耗や軸受の焼き付きの原因となることがある。
【００１５】
また、従来のポリアミド６（ナイロン６）やポリアミド６６（ナイロン６６）から成る保持器は、一定の強度を持たせるために、ガラス繊維を１０重量％から３０重量％程度配合したものが使用される場合が多いが、高温での強度を向上させるために、ガラス繊維を従来よりも多く配合すると、冠型保持器では組み込み性が低下する。
【００１６】
このような背景から、近年、１５０℃を越えるような高温環境下で使用されるプラスチック保持器の材料としてポリエーテルスルホン（以下ＰＥＳとも記す）、ポリエーテルイミド（以下ＰＥＩとも記す）、ポリアミドイミド（以下ＰＡＩとも記す）、ポリイミド（以下ＰＩとも記す）等の、いわゆるスーパーエンジニアリングプラスチック樹脂が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【００１７】
しかし、これらの材料は、耐熱性や耐薬品性には優れているものの、保持器としては必要な適度な柔軟性に劣り、保持器の組み込み性に問題があるため、未だ汎用されるには至っていない。
【００１８】
ところが、電装部品やエンジン補機に使用される転がり軸受の高温・高速回転の耐久性能に関する要望は高まる一方であり、特に、上記の如く、プーリが樹脂化されたことによる高温化と、４点あるいは３点接触軸受を使用することにより軸受の転動体と軌道輪との間の接触面で滑りが発生してさらに高温化するという２重の高温化の条件下において、転がり軸受の焼き付き寿命をさらに改善することが要求されている。
【００１９】
【特許文献１】
特開平５−２７１６７８号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来例の有する不都合を改善し、４点あるいは３点接触の転がり軸受を樹脂製プーリに使用するという２重の高温下環境で、高速回転というより過酷な条件下でも、軸受の焼き付き寿命を延長することができる保持器を備えた４点あるいは３点接触の転がり軸受を提供することを課題としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明では、内輪軌道と外輪軌道の間に、全体が円環状に形成され、円周方向複数個所に設けたポケットに玉を転動自在に保持した保持器を介在させた、樹脂製プーリに組み込まれる４点あるいは３点接触の転がり軸受において、前記保持器に使用される樹脂組成物を構成するベース樹脂は、所定量のガラス繊維および／もしくはカーボン繊維を配合した、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド（以下ＰＰＳとも記す）およびポリエーテルエーテルケトン（以下ＰＥＥＫとも記す）のいずれかであることを特徴とする。
請求項２によれば、前記転がり軸受において前記ベース樹脂はポリアミド４６であり、ガラス繊維を２０〜５０重量％、又はカーボン繊維を１０〜４０重量％配合したことを特徴とする。
請求項３によれば、前記転がり軸受において前記ベース樹脂は直鎖状のポリフェニレンサルファイド（Ｌ−ＰＰＳ）であり、これに２０重量％以上４０重量％未満のカーボン繊維を配合したことを特徴とする。
請求項４によれば前記ベース樹脂はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であり、これに２０重量％以上４０重量％未満のガラス繊維を配合したことを特徴とする。
【００２２】
以上のように構成されたことで、保持器は、樹脂製プーリによる高温化と、４点あるいは３点接触の転がり軸受を使用することによる高温化という２重の高温化環境での高速回転という条件下においても、優れた耐熱性や耐油性を示すと共に十分な強度を保持できるため、軸受の焼き付き寿命を従来よりも延長することができる。また、この保持器は、良好な成形性や組み込み性をも兼ね備えている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す転がり軸受の冠型保持器の斜視図、図２は図１の冠型保持器を備えた４点あるいは３点接触の転がり軸受を示す斜視図である。
【００２４】
図２において、本発明の４点あるいは３点接触軸受は、内輪軌道２ａを外周面に有する内輪２と、外輪軌道１ａを内周面に有する外輪１とが同心に配置され、この内輪軌道２ａと外輪軌道１ａの間に、全体が円環状に形成され、その円周方向複数個所に設けたポケット５にそれぞれ玉３を保持した樹脂製の保持器４を介在させた構成である。
【００２５】
図３に示すように、内輪軌道２ａと外輪軌道１ａの、軸受軸線を含んで軸方向に切断した断面形状は、内外輪２，１の各軌道２ａ，１ａ共に、各玉３の直径Ｒの１／２よりも大きな曲率半径Ｒｏ，Ｒｉを有し、互いに中心が異なる一対の円弧１３ａ，１３ｂ、及び円弧１１ａ，１１ｂ同士を各軌道１，２面の中央Ｃで交差させた、いわゆるゴシックアーチ形状とされている。したがって、内輪軌道２はその断面形状が円弧１１ａと円弧１１ｂの各軌道から成り、外輪軌道１はその断面形状が円弧１３ａと円弧１３ｂの各軌道から成っている。
【００２６】
内外輪２，１の各軌道２ａ，１ａはこのような構成であるため、各軌道２ａ，１ａと各玉５の転動面とは、それぞれ最大で２点ずつ、玉５毎に最大で４点ずつで転がり接触することになる。内輪２と外輪４の軸方向の両端周縁には、グリース等の潤滑剤を軸受内に封止するためのシール部材１０が設けられている。
本実施形態では、内輪軌道２および外輪軌道１は双方とも断面ゴシックアーチ形状とされているが，内輪軌道２および外輪軌道１のいずれか一方を断面単一円弧形状にすれば各玉５との３点転がり接触が得られる．
【００２７】
保持器４は、図１に示すように、冠型保持器と呼ばれるもので、円環状に形成された主部６の円周方向に等間隔で隔離した複数個所に、玉３（図２参照）を転動自在に保持するポケット５が設けられている。各ポケット５は軸受方向に開口しており、軸受軸方向の一方の側に周方向に連続する主部６の周方向に等間隔で配置され、軸受軸方向に延びる一対の弾性片である爪部７の片側面と、これと隣合う一対の爪部７の片側面との間に設けられた球面状の凹面部８と、から成っている。
内輪２と外輪１との相対回転に伴って、ポケット５に保持された玉３は主部６の中心軸と平行な転動中心軸を中心に転動する。
【００２８】
保持器１のベース樹脂にはポリアミド４６（ナイロン４６：ＰＡ４６）を使用しており、これはガラス繊維を２５重量％配合した樹脂組成物である。
保持器１に使用される樹脂組成物を構成するベース樹脂は、この実施形態のポリアミド４６に限らず、直鎖状のポリフェニレンサルファイド（Ｌ−ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）の何れかを用いることができる。
【００２９】
このポリアミド４６に関しては、保持器１の組み込み性を改良するために、エラストマ成分を配合することが好ましい。エラストマ成分として、例えば、エチレンプロピレンゴムが好適であり、その配合量は２〜１０重量％の割合が好ましく、耐熱性や成形性を考えて特に２〜６重量％が好ましい。エラストマの配合量が多くなると、保持器１の組み込み性は向上するが、耐熱性、成形性に劣るようになる。
【００３０】
また、保持器１に、良好な組み込み性と強度を持たせるために、上記ベース樹脂に所定量のガラス繊維、又はカーボン繊維を強化材として含有・分散させる。具体的には、ポリアミド４６をベース樹脂とする場合には、ガラス繊維を２０重量％以上５０重量％未満、好ましくは２０重量％から３５重量％配合した樹脂組成物、又はカーボン繊維を１０重量％以上４０重量％未満、好ましくは２０重量％から３０重量％配合した樹脂組成物とする。
【００３１】
また、Ｌ−ＰＰＳをベース樹脂とする場合には、カーボン繊維を２０重量％以上４０重量％未満、好ましくは２０重量％から３５重量％配合した樹脂組成物とする。また、ＰＥＥＫをベース樹脂とする場合には、ガラス繊維を２０重量％以上４０重量％未満、好ましくは２０重量％から３５重量％配合した樹脂組成物、又はカーボン繊維を１０重量％以上４０重量％未満、好ましくは２０重量％から３０重量％配合した樹脂組成物とする。
【００３２】
何れの樹脂組成物においても、ガラス繊維又はカーボン繊維の含有量が下限値を下回ると、高温・高速回転条件に必要な保持器１強度を満たさない可能性が有り、また、上限値を上回ると、保持器１への成形が困難になり、保持器１の組み込み性が悪くなるなる恐れがある。
また、ガラス繊維及びカーボン繊維の形状は特に制限されるものではないが、例えば繊維長５０〜５００μｍ、繊維径７〜１４μｍの短繊維のものが好ましい。
【００３３】
尚、上記繊維組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、熱安定剤、固体潤滑剤、潤滑油、着色剤、帯電防止剤、離型剤、流動性改良剤、結晶化促進剤等を適宜添加しても良い。
【００３４】
図４は高温・高速条件下（軸受温度２００℃）における保持器の変形比較試験結果を示すグラフである。
従来のナイロン６６（ＰＡ６６）を使用した保持器と、この実施形態のナイロン４６（ＰＡ４６）、ＰＰＳ、ＰＥＥＫをそれぞれベース樹脂とする保持器とを、それぞれ４点接触軸受に組み込み、それらを樹脂プーリに挿入し、軸受温度２００℃、回転速度１２０００ｒ／ｍｉｎ、ラジアル荷重２０００Ｎの条件下で、軸受を２０時間回転させ、試験前後でのポケットの倒れを測定した。
【００３５】
図５は、このポケットの倒れを模式的に示した説明図である。図５は、保持器１のポケット背面から爪部４を望む断面図であり、ポケットの倒れとは、保持器１のポケット背面側において保持器４の主部６側（図１下側）から爪部７先端へ向かっての傾斜のことを示しており、同図（Ａ）は傾斜していない状態、同図（Ｂ）は爪部７が外径側にｅだけ傾斜した状態を示している。図４においては、内径側に傾斜しているものをプラス、図５（Ｂ）に示したように、外径側に傾斜しているものをマイナスとして表記している。そして、各棒グラフの左側が試験前の初期状態、右側が試験後の状態を示している。
【００３６】
この試験結果から、ポリアミド４６、Ｌ−ＰＰＳ、ＰＥＥＫをベース樹脂とした保持器では試験前後のポケットの倒れはあまり変化しないが、従来のＰＡ６６をベース樹脂とした保持器では、試験前は内径側に傾斜していたポケット８が、試験後は外径側に傾斜して外側に開いていることが分かる。
【００３７】
図６は高温・高速条件下（軸受温度１６０℃）における保持器の変形比較試験結果を示すグラフである。
この試験結果から、従来のポリアミド６６をベース樹脂とした保持器では試験前後でポケット８の内径側への倒れがやや小さくなっているものの、外側へ開く程度には至っていない。
【００３８】
軸受温度が１６０℃の条件下では、本実施形態のＰＡ４６の保持器と従来のＰＡ６６の保持器とでは、ポリアミド６６の変形量の方が大きく、その変形に若干の差がある程度であるが、図４に示したように、軸受温度２００℃の高温条件になると、従来のＰＡ６６の保持器は、外径側に傾斜するまで変形したのに対して、ＰＡ４６の保持器は、ＰＡ６６に比較して変形の度合いがかなり小さい。したがって、ＰＡ４６の保持器は、ＰＡ６６の場合と比較して、耐熱性や強度に優れていることが分かる。
【００３９】
図７は高温・高速条件下（軸受温度２００℃）における保持器の耐久試験結果を示すグラフである。
従来のナイロン６６（ＰＡ６６）をベース樹脂とした保持器と、この実施形態のナイロン４６（ＰＡ４６）をベース樹脂とした保持器とを、それぞれ４点接触軸受に組み込み、それらを樹脂プーリに挿入し、軸受温度２００℃、回転速度１２０００ｒ／ｍｉｎ、ラジアル荷重２０００Ｎの条件下で耐久試験をそれぞれ２回実施した。
【００４０】
図７から明らかなように、この実施形態の保持器は２回とも耐久時間が１００ｈｒｓを越えている。その軸受内部を観察したところ、グリースが黒色に変化して硬化しており、典型的なグリース寿命による焼き付きが起きていた。一方、従来のＰＡ６６を用いた保持器では２回とも５０ｈｒｓ前後で焼き付きに至っている。その軸受内部を観察したところ、グリースは一部が黒色に変化しているものの茶褐色の部分も多く、硬化してはいなかった。加えて、保持器外周部には外輪と接触した痕跡が認められ、外輪との接触による異常発熱が原因となって焼き付きに至ったと考えられる。
【００４１】
図８は高温・高速条件下（軸受温度１６０℃）における、保持器の耐久試験結果を示すグラフである。
軸受温度を１６０℃とし、他は図６と同様の条件で耐久試験を実施した。同図から明らかなように、従来のＰＡ６６をベース樹脂とした保持器を組み込んだ軸受は、この実施形態の軸受と略同様の寿命を有しており、焼き付きに至る過程も同様にグリース寿命によるものであった。
【００４２】
このように、軸受温度が１６０℃の条件下では、本実施形態のＰＡ４６の保持器と従来のＰＡ６６の保持器とでは、耐久時間にあまり差がないが、軸受温度２００℃のより高温の条件下では、本実施形態のＰＡ４６の保持器は、従来のＰＡ６６の保持器よりも、耐久時間（焼き付き寿命）を２倍以上に延長できることが分かる。
【００４３】
以上の変形及び耐久試験結果から、この実施形態のＰＡ４６をベース樹脂とした保持器は、優れた耐熱性や耐久性を有すると共に、高温条件下で十分な強度を有していることが分かる。したがって、より高温・高速回転の条件下で、軸受の焼き付き寿命を従来よりもかなり延長することができる。
また、この実施形態の保持器は、そのベース樹脂に、エラストマ成分、ガラス繊維、及びカーボン繊維を添加して、適度な柔軟性やスナップヒット性等の優れた機械的特性を有するようにしたので、必要な強度を持ちながら、良好な成形性や組み込み性をも兼ね備えている。
【００４４】
図９は本実施形態の保持器を有する４点接触転がり軸受を斜板式可変容量型コンプレッサのプーリ用回転支持装置に適用した例を示す断面図である。
同図において、ケーシング２０の端部に形成した支持筒部２５の周囲に、転がり軸受２１を介して回転自在に支持した樹脂製の従動プーリ２３と回転軸２４とを、トルクチューブとして機能する緩衝材２２を介して回転力伝達自在に結合している。この緩衝材２２の作用により、従動プーリ２３の反回転方向に過大なトルクが加わらない限りプーリ２３の回転力が回転軸２４に伝達される。この構成のため、本適用例では電磁クラッチは設けられていない。
【００４５】
次に、本発明の第２実施形態の４点接触の転がり軸受について説明する。
本第２実施形態においては、内輪軌道１および外輪軌道３は双方とも断面ゴシックアーチ形状とされているが，内輪軌道１および外輪軌道３のいずれか一方を断面単一円弧形状にすれば各玉５との３点転がり接触が得られる．
【００４６】
第２実施形態では、図１０に示すように、冠型保持器のうちアキシアル円筒ポケット保持器と呼ばれるものを用いている点が、第１実施の形態とは異なり、保持器以外の構造は第１実施形態と同じであり、図２は共通である。第２実施形態において、保持器４は、プラスチック製で、円環状に形成された主部６の円周方向に等間隔で離隔した複数個所に、玉３を転動自在に保持するポケット５が設けられている。
【００４７】
各ポケット５は軸受軸方向に開口しており、図１１にも示すように、軸受軸方向の一方の側に周方向に連続する主部６の周方向に等間隔で配置され、軸受軸方向に延びる一対の弾性片である爪部７の片側面と隣り合う一対の弾性片である爪部７の片側面との間に設けられた球状の凹面部１３と、軸受軸方向と平行に延びる一対のアキシアル円筒面１８とから画成されている。これらアキシアル円筒面１８は、ポケット５のそれぞれに、これを画成する内面の一部としてポケット開口部に向かう部分に設けられており、ポケット５に保持された玉３の転動中心軸αを中心軸としている。したがって、転がり玉軸受を構成する内輪２と外輪１との相対回転に伴ってポケット５に保持された玉３は、主部６の中心軸と平行な転動中心軸αを中心に転動する。各ポケット５に一対ずつ配設したアキシアル円筒面１８はこの転動中心軸αを中心軸とした仮想の円筒形の面上に位置する構成である。
【００４８】
さらに、アキシアル円筒面１８の両端部それぞれに連続する部分で、ポケット５の開口部を構成する一対の爪部７の各内周面は、それぞれが球状凹面部１３と同心、あるいは転動中心軸α上で球状凹面部１３の中心点と別の点を中心とする第二の球状凹面部１９とされている。これら第二の球状凹面部１９は、ポケット５に保持した玉３の走行部分が一対のアキシアル円筒面１８から外れることがないように、一対のアキシアル円筒面１８の長さ及び形状を規制するものである。このため、例えば、球状凹面部１３と第二の球状凹面部１９とを、玉３の転動面の曲率半径よりもはるかに大きな曲率半径とし、その中心を上記転動中心軸α上に位置させている。
【００４９】
上記のように構成された保持器４は、ポケット５の内面と玉３の転動面との間の隙間にグリース等の潤滑剤を、必要量だけ取り込むことができる。その理由について以下に説明する。
内輪２と外輪１との相対回転時に、玉３は上記転動中心軸αを中心に転動する。図１２に示すように、玉３の走行部分、即ち、玉３の転動に伴って転動面が外輪軌道１ａ及び内輪軌道２ａと当接する部分は、玉３の中心点を通り、転動中心軸αに対して直交する平面に沿った玉３の外周面上に存在する（図中、略斜線部３ａで示す）。
【００５０】
このため、アキシアル円筒面１８に対応する部分において、ポケット５に保持した玉３の転動面とこれら各アキシアル円筒面１８との距離Ｌは、前記走行部分３ａに対応する部分で小さく、この走行部分３ａから離れる程大きくなる。ポケット５の側端縁１８ａ（図１１参照）と転動面との距離についても同様である。これにより、玉３の転動面に付着した潤滑剤の内、前記走行部分３ａに付着した潤滑剤の多くの部分は、ポケット５の側端縁１８ａで掻き取られる。したがって、玉３の転動面と外輪軌道１ａ及び内輪軌道２ａとの間に過剰の潤滑剤が存在することを防止できる。
【００５１】
これに対して、ポケット５に保持された玉３の転動面と各アキシアル円筒面１８との距離Ｌは、前記走行部分３ａから離れるにしたがって大きくなるので、玉３の転動面の内、前記走行部分３ａから離れた部分に付着した潤滑剤の多くは、ポケット５の側端縁１８ａで掻き取られることなく、このポケット５内、特に、アキシアル円筒面１８両端の球状凹面部１３や第二の球状凹面部１９との境目部分近傍に取り込まれる。このようにして、ポケット５内に必要量だけ取り込まれた潤滑剤は、玉３の転動面とポケット５の内面との潤滑性を向上させる。
【００５２】
このような構成と作用を有する転がり軸受を、実際に本発明者が実施した例について説明する。上記構成の転がり軸受と、従来の球状凹面部のみで形成されたポケットを有する保持器の転がり軸受とを、軸受温度が１５０℃、回転速度１００００（ｒ／ｍｉｎ）の条件下で、５００時間連続で回転使用した後、２つの転がり軸受の保持器のポケット内面でのグリース付着状態を比較してみた。
【００５３】
従来の転がり軸受のポケット内面ではグリースの付着が少なく、玉を手で回してみると摩擦感があって滑らかさがなくなっていた。一方、本実施形態の転がり軸受のポケット８内面には、グリースの付着量が比較的多く、玉を手で回した感じも滑らかで良好であった。
【００５４】
図１３は本発明の第３実施形態のアキシアルポケット形の冠型保持器１０４の部分を示す斜視図であり、図１４は当該部分の断面と玉との関係を示す概略的部分断面図である。第３実施形態において、保持器のみが第１および第２実施形態のものと異なり、内輪および外輪ついての構成は第１実施形態のものと同じであるため，本第３実施形態において、内輪および外輪ついての図示および説明を省略し保持器のみについて、図１３および図１４を参照して説明する。
図１３に示す保持器１０４は、プラスチック製の冠型保持器であり、円環状に形成された主部１０６の円周方向に等間隔で離隔した複数個所に、玉３を転動自在に保持するポケット１０５が設けられている。
【００５５】
各ポケット１０５は軸受軸方向に開口しており、図１３にも示すように、軸受軸方向の一方の側に周方向に連続する主部１０６の周方向に等間隔で配置され、軸受軸方向先端に延びる一対の弾性爪片１０７の片側面と隣り合う一対の弾性爪片１０７の片側面との間に設けられたポケット底面となる平坦底面１１３と、平坦底面１１３から軸受軸方向と平行に延びる一対のアキシアル円筒面１１８と、一対のアキシアル円筒面１１８から弾性爪片１０７先端にかつポケットを閉じる方向に延びる球面部１１９とから画成されている。一対のアキシアル円筒面１１８の径は玉３の直径よりわずかに大きく、また球面部１１９の径はアキシアル円筒面１１８の径よりも大きくされている。
【００５６】
ポケット１０５内に組み込まれた玉３は、図１４に示す如く、弾性爪片１０７の内側の球面部１１９および平坦な底面１１３とに接触保持されている。本実施形態において、軸受が回転するとき、玉３は弾性爪片１１２の内側の球面部１１９および平坦な底面１１３により、保持されかつ案内され、そして同時に動き量も抑制される。玉表面の周速の大きな円筒面１１８ではグリースの掻き取りが抑制されグリースは十分に保持される。これらの作用により、保持器と玉との衝突による保持器音や異常発熱は抑制され、かつ長寿命の軸受を得ることができる。
【００５７】
図１５は本発明の第４実施形態のアキシアル円筒ポケット形冠型保持器２０４の部分を示す斜視図であり、図１６は当該部分の断面と玉３との関係を示す概略的部分断面図である。第４実施形態において、保持器２０４のみが第１実施形態のものと異なり、内輪および外輪ついての構成は第１実施形態のものと同じであるため，本第３実施形態においても、内輪および外輪ついての図示および説明を省略し保持器２０４のみについて、図１５および図１６を参照して説明する。
図１５に示す保持器２０４は、プラスチック製の冠型保持器であり、円環状に形成された主部２０６の円周方向に等間隔で離隔した複数個所に、玉３（図１５では省略）を転動自在に保持するポケット２０５が設けられている。
【００５８】
各ポケット２０５は軸受軸方向に開口しており、図１５にも示すように、軸受軸方向の一方の側に周方向に連続する主部２０６の周方向に等間隔で配置され、軸受軸方向先端に延びる一対の弾性爪片２０７の片側面と隣り合う一対の弾性爪片２０７の片側面との間に設けられたポケット底面となる平坦な底面２１３ａと、平坦な底面２１３ａに続く球面部２１３ｂを介して軸受軸方向と平行に延びるアキシアル円筒面２１８と、アキシアル円筒面２１８から弾性爪片２０７先端にかつポケットを閉じる方向に延びる球面部２１９とから画成されている。一対のアキシアル円筒面２１８の径は玉３の直径よりわずかに大きく、また球面部２１３ｂおよび２１９の径はアキシアル円筒面１１８の径よりも大きくされている。
【００５９】
ポケット２０５内に組み込まれた玉３は、図１６に示す如く、弾性爪片２０７の内側の球面部２１９および平坦な底面２１３ａとに接触保持されている。本実施形態のおいて、軸受が回転するとき、玉３は弾性片２０７の内側の球面部２１９および平坦な底面２１３ａにより、保持されかつ案内され、そして同時に動き量も抑制される。玉表面の周速が大きな円筒面２１８ではグリースの掻き取りが抑制されグリースは十分に保持され、これらの作用により、保持器と玉との衝突により保持器音や異常発熱は抑制され、かつ長寿命の軸受を得ることができる。
【００６０】
さらに本実施の形態においては、平坦な底部２１３ａとアキシアル円筒面２１８との間に球面部２１３ｂを形成したことにより、保持器２０４の剛性が強化されると共に、アキシアルドロー方式による保持器製造の際に爪部２０７の開きや折れが防止されるという効果がある。これらの作用により、保持器音は抑制され、かつ長寿命の軸受を得ることができる。
【００６１】
このような構造において、転がり軸受として、本発明の保持器を有する４点接触あるいは３点接触の転がり軸受を採用すれば、上述したような作用・効果を得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂製プーリに組み込まれる４点あるいは３点接触の転がり軸受の保持器に使用される樹脂組成物を構成するベース樹脂は、樹脂製プーリによる高温化と、４点あるいは３点接触の転がり軸受を使用することによる高温化という２重の高温化環境での高速回転というより過酷な条件下においても、軸受の焼き付き寿命を従来より大幅に延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す転がり軸受の冠型保持器の斜視図である。
【図２】図１の冠型保持器を有する４点あるいは３点接触の転がり軸受を示す斜視図である。
【図３】図２の４点接触の転がり軸受を示す軸方向の断面図である。
【図４】高温・高速条件下（軸受温度２００℃）における保持器の変形比較試験結果を示すグラフである。
【図５】ポケットの倒れを模式的に示した説明図である。
【図６】高温・高速条件下（軸受温度１６０℃）における保持器の変形比較試験結果を示すグラフである。
【図７】高温・高速条件下（軸受温度２００℃）における保持器の耐久試験結果を示すグラフである。
【図８】高温・高速条件下（軸受温度１６０℃）における保持器の耐久試験結果を示すグラフである。
【図９】本発明の第１実施形態において使用される保持器を有する４点接触の転がり軸受をプーリ用回転支持装置に適用した例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に使用される冠型保持器を示す斜視図である。
【図１１】図１０の保持器を示す部分拡大斜視図である。
【図１２】図１０のポケットと玉の位置関係を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態において使用される保持器の部分を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示す保持器部分の断面と玉との関係を示す概略的部分断面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態において使用される保持器の部分を示す斜視図である。
【図１６】図１５に示す保持器部分の断面と玉との関係を示す概略的部分断面図である。
【符号の説明】
１外輪
２内輪
３玉
４，１０４保持器
５，１０５，２０５ポケット
６，１０６，２０６主部
７，１０７，２０７爪部
８，１３球状凹面部
１８，１１８，２１８アキシアル円筒面
１１３，２１３平坦底面

Claims

内輪軌道と外輪軌道の間に、全体が円環状に形成され、円周方向複数個所に設けたポケットに玉を転動自在に保持した保持器を介在させた、樹脂製プーリに組み込まれる４点あるいは３点接触の転がり軸受において、
前記保持器に使用される樹脂組成物を構成するベース樹脂は、所定量のガラス繊維および／もしくはカーボン繊維を配合した、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のいずれかであることを特徴とする転がり軸受。
前記ベース樹脂はポリアミド４６であり、ガラス繊維を２０〜５０重量％、又はカーボン繊維を１０〜４０重量％配合したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記ベース樹脂は直鎖状のポリフェニレンサルファイド（Ｌ−ＰＰＳ）であり、これに２０重量％以上４０重量％未満のカーボン繊維を配合したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記ベース樹脂はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であり、これに２０重量％以上４０重量％未満のガラス繊維を配合したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。