JP2007127199A - 転がり軸受用保持器及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転条件で使用されても変形や発熱が生じにくい転がり軸受用保持器を提供する。また、安定した回転性能を有するとともに長寿命，低騒音な転がり軸受を提供する。
【解決手段】深溝玉軸受には、軸方向に対称な形状を有する保持器４が組み込まれている。この保持器４は、一体化された２つの樹脂製環状部材１０，１０と、樹脂製環状部材１０，１０にそれぞれ一体成形された環状補強部材１１，１１と、からなる。すなわち、ポケットの一部分を形成する凹面４ａを有する２つの樹脂製環状部材１０，１０を、ポケットが形成されるように凹面４ａを対向させて突き合わせ、リベット１２で一体に固定する。そして、保持器４の軸方向端面と外径面の一部とを覆うように、樹脂製環状部材１０，１０に環状補強部材１１，１１を一体成形により取り付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受に組み込まれる保持器に関する。また、本発明は、前記保持器が組み込まれた転がり軸受に関する。

近年、転がり軸受には、高速回転化，軽量化，低騒音化等の要求が高まっている。しかしながら、従来の一般的な転がり軸受では、高速回転による変形や発熱が生じるため、高速回転化の要求に十分に応えられない場合がある。
例えば、深溝玉軸受には、転動体案内方式の樹脂製冠形保持器が使用される場合が多い。冠形保持器は、玉を保持するつのからなる開口部と、該つのが設けられた環状部と、で構成されており、軸方向に非対称な形状を有している。そのため、ｄｍＮ値が８０万を超えるような高速回転時には、つのに保持器回転（転動体公転）による遠心力が働き、環状部を軸とした径方向外方への捩れ変形（弾性変形又は塑性変形）が生じる（図６を参照）。その結果、保持器が玉や他部品と局部的に接触して異常発熱が生じるおそれがある。また、高速回転が厳しい状態になると、保持器破断等の損傷も起こり得る。

また、従来の保持器においてはポケットを形成する凹面の形状が球面であるために、上記のような保持器の変形によりポケットの縁部が玉と局部的に接触しながら回転することとなる。その結果、回転トルクが増加するとともに軸受温度が急激に上昇し、最終的には軸受の破損に繋がる場合もある。
さらに、保持器の変形が著しくなると、保持器が軌道輪に接触したり、応力集中を生じ易いポケットの底部において保持器が破断する場合がある。

これらの問題の対策としては、冠形保持器を構成する樹脂にガラス繊維等の補強材を添加する方法がある（特許文献１を参照）。また、特許文献２に記載のような、軸方向に対称な形状を有している保持器を用いる方法もある。すなわち、この保持器は、２つの環状部材を、転動体を軸方向両側から挟むように突き合わせ、リベットにより一体化してなる保持器である。
特開２０００−１６１３６５号公報 実公平１−３８４８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の保持器は、高速回転時には遠心力により変形して、２つの環状部材の突き合わせ面の径方向外方部分が開くおそれがあるという問題点を有していた。
そこで、本発明は前述のような従来技術が有する問題点を解決し、高速回転条件で使用されても変形や発熱が生じにくい転がり軸受用保持器を提供することを課題とする。また、安定した回転性能を有するとともに長寿命，低騒音な転がり軸受を提供することを併せて課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がり軸受用保持器は、軸方向に対称な形状を有する転がり軸受用保持器であって、転動体の収容部であるポケットの一部分を形成する凹面を有する２つの樹脂製環状部材を、前記ポケットが形成されるように前記凹面を対向させて突き合わせ一体に固定するとともに、軸方向端面の少なくとも一部と外径面の少なくとも一部とを覆う断面略Ｌ字状の環状補強部材を取り付けたことを特徴とする。

このような転がり軸受用保持器は、軸方向に対称な形状を有しているため、高速回転条件で使用されても遠心力による径方向外方への変形が生じにくい。そして、環状補強部材で補強されているため、樹脂製保持器が剛性が高められており、高速回転時の遠心力による径方向外方への変形がより生じにくくなっている。さらに、環状補強部材で外径面が覆われているため、高速回転時に発生する熱や遠心力により樹脂製環状部材が径方向外方へ膨張することが抑制される。その結果、転がり軸受に組み込まれた場合には、転がり軸受を高速回転条件で使用しても安定した回転性能が実現される。

また、本発明に係る請求項２の転がり軸受用保持器は、請求項１に記載の転がり軸受用保持器において、前記凹面を円柱面とした軌道輪案内方式の保持器であるとともに、前記環状補強部材の外径面が保持器案内面をなすことを特徴とする。
前記凹面を円柱面としたので、転がり軸受用保持器の案内方式を軌道輪案内方式とすることができる。また、転がり軸受用保持器の外径面の少なくとも一部は、環状補強部材で覆われているので、転がり軸受用保持器の外径面（すなわち環状補強部材の外径面）を保持器案内面とすることができる。

転がり軸受用保持器の案内方式を軌道輪案内方式としたので、保持器の動き量が抑制され、高速回転時の保持器の回転ムラや騒音が抑制される。また、保持器案内面が環状補強部材で覆われているので、保持器案内面の摩耗が抑制される。なお、この円柱面は、その軸方向が保持器の径方向と平行な面である。
さらに、本発明に係る請求項３の転がり軸受用保持器は、請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受用保持器において、軸方向両端面に貫通するリベットによって前記２つの樹脂製環状部材を一体に固定したことを特徴とする。

さらに、本発明に係る請求項４の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受において、前記保持器を請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器としたことを特徴とする。
本発明の転がり軸受は、上記のような保持器が組み込まれているので、安定した回転性能を有するとともに長寿命，低騒音である。

本発明の転がり軸受用保持器は、高速回転条件で使用されても変形や発熱が生じにくい。また、本発明の転がり軸受は、安定した回転性能を有するとともに長寿命，低騒音である。

本発明に係る転がり軸受用保持器及び転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１の深溝玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の転動体（玉）３と、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、を備えている。
この保持器４は、一体化された２つの樹脂製環状部材１０，１０と、樹脂製環状部材１０，１０にそれぞれ一体成形された断面略Ｌ字状の環状補強部材１１，１１と、からなり、深溝玉軸受の軸方向に対して対称な形状を有している（図１及び図２を参照）。

樹脂製環状部材１０には、転動体３の収容部であるポケットの一部分を形成する凹面４ａを有する部分と、柱に相当する部分と、が周方向に交互に配されている。なお、保持器４の案内方式を軌道輪案内方式とするため、凹面４ａの形状は、その軸方向が保持器４の径方向と平行な円柱面とされている。このような２つの樹脂製環状部材１０，１０を、ポケットが形成されるように凹面４ａを対向させて突き合わせ（すなわち、凹面４ａで転動体３を軸方向両側から挟むように突き合わせる）、一体に固定することにより、保持器４が構成されている。

樹脂製環状部材１０の固定方法は特に限定されるものではないが、リベットによる加締め固定が好ましい。すなわち、前述の柱に相当する部分に、保持器４の軸方向両端面に貫通する穴を設け、その穴にリベット１２を挿入して樹脂製環状部材１０，１０を一体に固定するとよい。
また、樹脂製環状部材１０，１０には、保持器４の軸方向端面と外径面の一部とを覆うように、環状補強部材１１，１１が一体成形により取り付けられている。図１から分かるように、環状補強部材１１のうち保持器４の軸方向端面を覆う部分には穴が設けられていて、リベット１２が貫通している。そして、環状補強部材１１のうち保持器４の外径面の一部を覆う部分（環状補強部材１１の外径面）が、保持器案内面をなしている。

このような保持器４は、軸方向に対称な形状を有するとともに、環状補強部材１１で補強されて剛性が高められているため、高速回転条件で使用されても遠心力による径方向外方への変形が生じにくい。よって、冠形保持器のように径方向外方への捩れ変形が生じることがない。また、２つの樹脂製環状部材１０，１０の突き合わせ面の径方向外方部分が開くこともほとんどない。なお、保持器４の内径面に径方向内方に突出する凸部２０が設けられているが、この凸部２０によっても、前記突き合わせ面の径方向外方部分が開くことが抑制される。

さらに、保持器４の外径面が環状補強部材１１で覆われているため、高速回転時の遠心力や発熱により樹脂製環状部材１０が径方向外方へ膨張することが抑制される。さらに、保持器４の軸方向端面が環状補強部材１１で覆われているため、リベット１２の加締め加工時の影響が樹脂製環状部材１０に及ぶことが防止される。
さらに、保持器４が軌道輪案内方式であるため、保持器４の動き量が抑制され、高速回転時の保持器４の回転ムラや騒音が抑制される。なお、本実施形態においては外輪案内方式の保持器を例示したが、内輪案内方式の保持器としてもよい。また、凹面４ａの形状を球面とすることにより、転動体案内方式の保持器とすることもできる。

以上のようなことから、この深溝玉軸受は、高速回転条件で使用されても、安定した回転性能を有するとともに長寿命，低騒音である。
なお、樹脂製環状部材１０の材質は特に限定されるものではないが、ポリアミド樹脂（例えばポリアミド４６，ポリアミド６６），ポリフェニレンスルフィド（例えばＬ−ＰＰＳ），ポリエーテルエーテルケトン等の射出成形可能な高性能エンジニアリングプラスチックが好ましい。また、このような樹脂に１０〜５０質量％の繊維状充填材（例えばガラス繊維，炭素繊維）を添加することにより、保持器の剛性を向上させるとともに寸法精度を向上させることができる。

また、環状補強部材１１の材質は、ＳＰＣＣ等の金属が好ましい。ただし、耐熱性や剛性が十分であるならば金属に限定されるものではなく、繊維状充填材（例えばガラス繊維，炭素繊維）を含有する樹脂組成物を用いることもできる。このような樹脂組成物を用いると、保持器４のさらなる軽量化が可能である。
さらに、図３に示すように、保持器４の外径面（前述の柱に相当する部分の外径面）に凹部２１を設けてもよい。このような構成であれば、外輪２の軌道面の潤滑が円滑に行われるとともに、保持器４が軽量化されるため、高速回転時の径方向外方への変形がさらに抑制される。

さらに、環状補強部材１１は、図１に示すように樹脂製環状部材１０と一体成形されていることが好ましいが、寸法上の理由等により環状補強部材１１を樹脂製環状部材１０と一体成形できない場合には、図４に示すように別体のものをリベット１２で固定してもよい。
さらに、保持器４の外径面の形状を、図５に示すように湾曲面とすれば、外輪２の内周面と保持器４の外径面との接触形態を面接触から線接触にすることができるので、軸受の寿命が向上する。

さらに、本実施形態においては、転がり軸受の例として深溝玉軸受を示して説明したが、転がり軸受の種類は深溝玉軸受に限定されるものではなく、本発明は様々な種類の転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，自動調心ころ軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。

本発明に係る転がり軸受の一実施形態である深溝玉軸受の構造を説明する部分縦断面図である。 図１の深溝玉軸受に組み込まれた保持器の断面図である。 本実施形態の変形例を示す部分縦断面図である。 本実施形態の別の変形例を示す部分縦断面図である。 本実施形態の別の変形例を示す部分縦断面図である。 冠形保持器が組み込まれた従来の深溝玉軸受において生じる、遠心力による保持器の捩れ変形を示す部分縦断面図である。

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
３ 転動体
４ 保持器
４ａ 凹面
１０ 樹脂製環状部材
１１ 環状補強部材
１２ リベット

Claims (4)

1. 軸方向に対称な形状を有する転がり軸受用保持器であって、転動体の収容部であるポケットの一部分を形成する凹面を有する２つの樹脂製環状部材を、前記ポケットが形成されるように前記凹面を対向させて突き合わせ一体に固定するとともに、軸方向端面の少なくとも一部と外径面の少なくとも一部とを覆う断面略Ｌ字状の環状補強部材を取り付けたことを特徴とする転がり軸受用保持器。
2. 前記凹面を円柱面とした軌道輪案内方式の保持器であるとともに、前記環状補強部材の外径面が保持器案内面をなすことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
3. 軸方向両端面に貫通するリベットによって前記２つの樹脂製環状部材を一体に固定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受用保持器。
4. 内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転がり軸受において、前記保持器を請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受用保持器としたことを特徴とする転がり軸受。

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