【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a four-point or three-point contact rolling bearing incorporated in a resin pulley, such as a tensioner pulley used for an engine accessory, an idler pulley, or a pulley for a car air conditioner that comes into contact with a belt driven by an engine. In particular, it relates to an improvement of the retainer.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, rolling bearings have been used for rotating parts of various power units of an automobile engine, for example, automotive electrical components such as an alternator, a pulley for a car air-conditioner compressor, an intermediate pulley, an electric fan motor, a water pump, and an engine auxiliary machine. ing.
[0003]
In recent years, from the viewpoints of energy saving and environmental problems, the goal is to reduce the fuel consumption and increase the efficiency of vehicles, and FF vehicles for the purpose of reducing the size and weight of automobiles have become widespread. Furthermore, the demand for expansion of the indoor space has necessitated a reduction in the engine room space, and the miniaturization of electrical components and engine accessories using the above-mentioned rolling bearings has been further promoted. In addition, higher performance and higher output are required for the above-described components.
[0004]
However, reduction in output due to miniaturization is inevitable.For example, in the case of alternators and pulleys for car air conditioner compressors, the increase in output is compensated for by the increase in speed. You. In addition, the demand for quietness increases the sealing of the engine room and promotes a high temperature in the engine room. Therefore, bearings used for each of the above components are required to withstand high temperatures. In addition, due to an increase in the tension of the drive belt, the load applied to the bearing is also increasing.
[0005]
Generally, in a rolling bearing, an inner ring having an inner raceway on an outer peripheral surface and an outer race having an outer raceway on an inner peripheral surface are arranged concentrically with each other, and a plurality of balls are held by a retainer between the inner raceway and the outer raceway. Is held so as to be able to roll freely. The cage used in this rolling bearing has a plurality of spherical pockets having a diameter larger than the ball diameter.
[0006]
Metal cages and plastic cages can be considered as cages incorporated in rolling bearings used in alternators and pulleys for car air-conditioner compressors, but bearings for electrical components and auxiliary equipment of automobile engines, such as electromagnetic clutches Since a material used for an intermediate pulley or the like is used at a high speed, a plastic retainer is more often used than a metal retainer in consideration of lightness and seizure of grease.
[0007]
As a material for the plastic retainer, a so-called engineering plastic such as polyamide, polyacetal, polybutylene dephthalate, or a fluororesin, or a composite reinforced by mixing short fibers such as glass fiber and carbon fiber. It has been used in the form of wood. Above all, polyamide is often used as a material for plastic retainers because of a good balance between material cost and performance, and excellent performance has been confirmed under general environmental conditions.
[0008]
On the other hand, for the purpose of miniaturization, weight reduction, cost reduction, and the like, pulleys made of resin may be replaced with pulleys made of resin in electrical component parts and engine accessory pulleys.
[0009]
In addition, due to the demand for smaller and lighter weight and cost reduction, single-row bearings have been used to reduce the width of conventional double-row bearings due to the demand for smaller and lighter weight and cost reduction. Has been used.
[0010]
However, when a conventional rolling bearing is incorporated in a resin pulley, the resin pulley has a lower thermal conductivity than an iron pulley, so that there has been a problem that the bearing temperature tends to be high. In the case of a conventional iron pulley, even if the bearing member becomes hot due to rotation, this heat is transmitted from the outer ring to the outer peripheral side of the pulley through the iron pulley having good thermal conductivity and is radiated. Due to the low heat radiation, the heat conductive seal or grease may be deteriorated at an early stage, causing poor lubrication and burning of the bearing.
[0011]
Further, simply replacing the conventional double-row bearing with a single-row bearing has a problem that the rigidity is reduced and the inclination of the bearing is increased. Therefore, it is necessary to use a four-point or three-point contact rolling bearing in order to form a single row.
[0012]
However, in the case of a four-point or three-point contact bearing, slippage is more likely to occur on the contact surface between the rolling element and the bearing ring than a conventional rolling bearing having an arc-shaped groove having a single diameter. There is a possibility that heat generation becomes large, the bearing temperature rises and the temperature rises, and the seizure life is shortened.
[0013]
In addition to the deterioration of the grease life due to the increase in temperature and the decrease in the sealing property due to the hardening of the seal lip, the deformation of the retainer can be considered as one factor of the decrease in the seizure life due to the high temperature and high speed. Usually, since the crown type cage is guided by the rolling elements, it does not contact the outer ring and the inner ring. However, when the retainer receives a strong centrifugal force due to the high speed rotation, the claw portion of the pocket of the retainer tends to open outward (outer ring side) due to the centrifugal force. As a result, in the worst case, abnormal heat generation occurs due to contact with the outer ring or the back surface of the retainer with the seal core, resulting in seizure.
[0014]
Here, among the cage materials, polyamide 6 (nylon 6) and polyamide 66 (nylon 66), which are conventionally generally used as polyamide (hereinafter also referred to as PA), are continuous at an ambient temperature of 120 ° C. or higher. Under conditions of use or under conditions of constant or intermittent contact with oils such as extreme pressure additives and additive oils, the material may deteriorate over time and may not meet the performance required in the market. At the same time, the heat resistance is insufficient, the strength and rigidity are insufficient, and the steel is deformed at the time of rotation, and may come into contact with the bearing outer ring, causing wear of the cage and seizure of the bearing.
[0015]
Further, a conventional cage made of polyamide 6 (nylon 6) or polyamide 66 (nylon 66) is used in which glass fiber is blended in an amount of about 10 to 30% by weight in order to have a certain strength. In many cases, if more glass fibers are blended than before to improve the strength at high temperatures, the incorporation of the crown type retainer will be reduced.
[0016]
From such a background, in recent years, polyether sulfone (hereinafter, also referred to as PES), polyetherimide (hereinafter, also referred to as PEI), polyamideimide ( So-called super-engineering plastic resins such as PAI) and polyimides (hereinafter also referred to as PI) have been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0017]
However, although these materials are excellent in heat resistance and chemical resistance, they are inferior in the appropriate flexibility required for a cage and have a problem in the incorporation of a cage. Not reached.
[0018]
However, there is a growing demand for high-temperature and high-speed rotation durability performance of rolling bearings used for electrical components and engine accessories. Alternatively, the use of a three-point contact bearing causes slippage at the contact surface between the rolling element of the bearing and the bearing ring, and further increases the temperature, thereby increasing the seizure life of the rolling bearing. Further improvements are required.
[0019]
[Patent Document 1]
JP-A-5-271678
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention improves the disadvantages of the conventional example described above, and uses a four-point or three-point contact rolling bearing for a resin pulley in a double high-temperature environment, even under more severe conditions of high-speed rotation, It is an object of the present invention to provide a four-point or three-point contact rolling bearing having a retainer capable of extending the seizure life of the bearing.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a retainer is formed between an inner raceway and an outer raceway, the entirety of which is formed in an annular shape, and which holds a ball in a plurality of pockets provided in a plurality of positions in a circumferential direction so as to freely roll. In a four-point or three-point contact rolling bearing incorporated in a resin pulley interposed, a base resin constituting a resin composition used for the cage contains a predetermined amount of glass fiber and / or carbon fiber. And any one of polyamide 46, polyphenylene sulfide (hereinafter also referred to as PPS) and polyether ether ketone (hereinafter also referred to as PEEK).
According to a second aspect of the present invention, in the rolling bearing, the base resin is polyamide 46, and 20-50% by weight of glass fiber or 10-40% by weight of carbon fiber is blended.
According to a third aspect of the present invention, in the rolling bearing, the base resin is linear polyphenylene sulfide (L-PPS), and a carbon fiber of 20% by weight or more and less than 40% by weight is blended with the base resin. .
According to a fourth aspect of the present invention, the base resin is polyetheretherketone (PEEK), and is blended with 20% by weight or more and less than 40% by weight of glass fibers.
[0022]
With the above-described configuration, the cage has a high-speed rotation in a double high-temperature environment in which the temperature is raised by a resin pulley and the temperature is raised by using a four-point or three-point contact rolling bearing. Even under the conditions, it exhibits excellent heat resistance and oil resistance and can maintain sufficient strength, so that the seizure life of the bearing can be extended as compared with the conventional case. The retainer also has good moldability and incorporation.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a crown type cage of a rolling bearing showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a four-point or three-point contact rolling bearing provided with the crown type cage of FIG. is there.
[0024]
In FIG. 2, the four-point or three-point contact bearing of the present invention has an inner race 2 having an inner raceway 2a on its outer peripheral surface and an outer race 1 having an outer raceway 1a on its inner peripheral surface. The outer ring raceway 1a has a configuration in which a resin-made retainer 4 holding balls 3 is interposed in pockets 5 provided at a plurality of positions in the circumferential direction.
[0025]
As shown in FIG. 3, the cross-sectional shapes of the inner ring raceway 2 a and the outer ring raceway 1 a cut in the axial direction including the bearing axis are equal to the diameter R of each ball 3 for each of the raceways 2 a and 1 a of the inner and outer rings 2 and 1. A so-called Gothic arch in which a pair of arcs 13a, 13b having curvature radii Ro, Ri larger than 1/2 and having different centers from each other and arcs 11a, 11b intersect each other at the center C of each of the tracks 1, 2 surfaces. It is shaped. Therefore, the inner raceway 2 has a cross-sectional shape of each of the arcs 11a and 11b, and the outer raceway 1 has a cross-sectional shape of each of the arcs 13a and 13b.
[0026]
Since the tracks 2a and 1a of the inner and outer rings 2 and 1 have such a configuration, each of the tracks 2a and 1a and the rolling surface of each ball 5 have a maximum of two points each, and each ball 5 has a maximum of 4 points. Rolling contact occurs point by point. A seal member 10 for sealing a lubricant such as grease in the bearing is provided on both peripheral edges of the inner ring 2 and the outer ring 4 in the axial direction.
In the present embodiment, both the inner raceway 2 and the outer raceway 1 have a Gothic arch shape in cross section. However, if one of the inner raceway 2 and the outer raceway 1 has a single circular arc shape in cross-section, the inner raceway 2 and the outer raceway 1 can be connected to each ball 5. Three-point rolling contact is obtained.
[0027]
As shown in FIG. 1, the retainer 4 is called a crown-type retainer, and the balls 3 (refer to FIG. 2) are provided at a plurality of locations separated at equal intervals in the circumferential direction of the main part 6 formed in an annular shape. ) Are provided so as to roll freely. Each pocket 5 is open in the bearing direction, and is arranged at one side in the bearing axial direction at equal intervals in the circumferential direction of the main part 6 continuous in the circumferential direction, and is a pair of elastic pieces extending in the bearing axial direction. It comprises a spherical surface 8 provided between one side surface of the portion 7 and one side surface of a pair of claw portions 7 adjacent thereto.
With the relative rotation between the inner ring 2 and the outer ring 1, the ball 3 held in the pocket 5 rolls around a rolling central axis parallel to the central axis of the main part 6.
[0028]
Polyamide 46 (nylon 46: PA46) is used as the base resin of the cage 1, and is a resin composition containing 25% by weight of glass fiber.
The base resin constituting the resin composition used for the cage 1 is not limited to the polyamide 46 of this embodiment, and may be any of linear polyphenylene sulfide (L-PPS) and polyetheretherketone (PEEK). Can be used.
[0029]
With respect to the polyamide 46, an elastomer component is preferably blended in order to improve the incorporation of the cage 1. As the elastomer component, for example, ethylene propylene rubber is suitable, and the blending amount is preferably 2 to 10% by weight, and particularly preferably 2 to 6% by weight in view of heat resistance and moldability. When the amount of the elastomer is increased, the incorporation of the cage 1 is improved, but the heat resistance and the moldability are deteriorated.
[0030]
Further, in order to provide the retainer 1 with good incorporation and strength, a predetermined amount of glass fiber or carbon fiber is contained and dispersed in the base resin as a reinforcing material. Specifically, when the polyamide 46 is used as a base resin, a resin composition containing 20% by weight or more and less than 50% by weight, preferably 20% by weight to 35% by weight of glass fiber, or 10% by weight of carbon fiber. The resin composition contains at least 40% by weight, preferably 20% to 30% by weight.
[0031]
When L-PPS is used as a base resin, the resin composition contains 20% by weight or more and less than 40% by weight, preferably 20% by weight to 35% by weight of carbon fibers. When PEEK is used as the base resin, a resin composition containing 20% by weight or more and less than 40% by weight, preferably 20% by weight to 35% by weight, or 10% by weight or more and 40% by weight of carbon fiber is used. Less, preferably 20 to 30% by weight.
[0032]
In any resin composition, if the content of glass fibers or carbon fibers is below the lower limit, there is a possibility that the cage 1 strength required for high-temperature and high-speed rotation conditions may not be satisfied, and if it exceeds the upper limit. Therefore, molding into the cage 1 becomes difficult, and the incorporation of the cage 1 may be deteriorated.
The shape of the glass fiber and the carbon fiber is not particularly limited, but for example, a short fiber having a fiber length of 50 to 500 μm and a fiber diameter of 7 to 14 μm is preferable.
[0033]
In addition, the above-mentioned fiber composition includes a heat stabilizer, a solid lubricant, a lubricating oil, a colorant, an antistatic agent, a release agent, a fluidity improver, and a crystallization accelerator within a range not to impair the object of the present invention. May be added as appropriate.
[0034]
FIG. 4 is a graph showing the results of a comparative deformation test of the cage under high temperature and high speed conditions (bearing temperature: 200 ° C.).
A cage using the conventional nylon 66 (PA66) and a cage using the nylon 46 (PA46), PPS, and PEEK as the base resin of this embodiment are each incorporated into a four-point contact bearing, and these are combined with a resin pulley. The bearing was rotated for 20 hours under the conditions of a bearing temperature of 200 ° C., a rotation speed of 12,000 r / min, and a radial load of 2,000 N, and the collapse of the pocket before and after the test was measured.
[0035]
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the collapse of the pocket. FIG. 5 is a cross-sectional view in which the claw portion 4 is viewed from the back of the pocket of the cage 1. The falling of the pocket means that the pocket rear of the cage 1 is viewed from the main portion 6 side of the cage 4 (the lower side in FIG. 1). FIG. 4A shows a state where the claw 7 is not inclined, and FIG. 4B shows a state where the claw 7 is inclined by e toward the outer diameter side. I have. In FIG. 4, those inclined toward the inner diameter side are indicated as plus, and those inclined toward the outer diameter side are indicated as minus as shown in FIG. 5 (B). The left side of each bar graph shows the initial state before the test, and the right side shows the state after the test.
[0036]
From this test result, it can be seen that in the cage using the polyamide 46, L-PPS, and PEEK as the base resin, the fall of the pocket before and after the test does not change much, but in the conventional cage using the PA66 as the base resin, before the test, It can be seen that the pocket 8 inclined to the outside is inclined to the outside diameter side and opened outside after the test.
[0037]
FIG. 6 is a graph showing the results of a comparative deformation test of the cage under high temperature and high speed conditions (bearing temperature 160 ° C.).
From this test result, it is found that in the cage using the conventional polyamide 66 as the base resin, the fall of the pocket 8 to the inner diameter side before and after the test is slightly reduced, but the pocket 8 does not open to the outside.
[0038]
Under the condition that the bearing temperature is 160 ° C., the deformation amount of the polyamide 66 is larger in the cage of the PA 46 of the present embodiment and the cage of the conventional PA 66, and there is a slight difference in the deformation. As shown in FIG. 4, when the bearing temperature reached 200 ° C., the cage of the conventional PA66 was deformed until inclined to the outer diameter side, whereas the cage of the PA46 was compared with the PA66. The degree of deformation is quite small. Therefore, it can be seen that the retainer of PA46 is superior in heat resistance and strength as compared with the case of PA66.
[0039]
FIG. 7 is a graph showing the results of a durability test of the cage under high temperature and high speed conditions (bearing temperature: 200 ° C.).
A cage using conventional nylon 66 (PA66) as a base resin and a cage using nylon 46 (PA46) of this embodiment as a base resin are respectively incorporated into a four-point contact bearing, and they are inserted into a resin pulley. The durability test was performed twice under the conditions of a bearing temperature of 200 ° C., a rotation speed of 12,000 r / min, and a radial load of 2000 N.
[0040]
As is apparent from FIG. 7, the durability time of the cage of this embodiment exceeds 100 hrs for both times. When the inside of the bearing was observed, the grease turned black and hardened, and seizure occurred due to typical grease life. On the other hand, in the cage using the conventional PA66, the seizure has been reached around 50 hrs both times. Observation of the inside of the bearing revealed that the grease was partially hardened, although the grease was partially black, but was not hardened. In addition, traces of contact with the outer ring were observed on the outer periphery of the cage, and it is considered that seizure was caused due to abnormal heat generation due to contact with the outer ring.
[0041]
FIG. 8 is a graph showing endurance test results of the cage under high temperature and high speed conditions (bearing temperature 160 ° C.).
The durability test was performed under the same conditions as in FIG. 6 except that the bearing temperature was 160 ° C. As is clear from the figure, the bearing incorporating the conventional cage having PA66 as a base resin has substantially the same life as the bearing of this embodiment, and the process leading to seizure also depends on the grease life. Was something.
[0042]
Thus, under the condition that the bearing temperature is 160 ° C., there is not much difference in the durability time between the retainer of the PA 46 of the present embodiment and the retainer of the conventional PA 66, but the higher temperature condition of the bearing temperature of 200 ° C. Below, it can be seen that the retainer of the PA 46 of the present embodiment can extend the durability time (seizure life) more than twice as long as the retainer of the conventional PA 66.
[0043]
From the results of the above deformation and durability tests, it is understood that the cage using PA46 of this embodiment as a base resin has excellent heat resistance and durability, and also has sufficient strength under high temperature conditions. Therefore, the seizure life of the bearing can be considerably extended under the condition of higher temperature and higher speed rotation than before.
In addition, the cage of this embodiment has an elastomer component, glass fiber, and carbon fiber added to its base resin to have excellent mechanical properties such as moderate flexibility and snap hit properties. While having the necessary strength, it also has good moldability and incorporation.
[0044]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example in which a four-point contact rolling bearing having a cage according to the present embodiment is applied to a rotation support device for a pulley of a swash plate type variable displacement compressor.
In the figure, a resin driven pulley 23 and a rotary shaft 24 rotatably supported via a rolling bearing 21 around a support cylindrical portion 25 formed at an end of a casing 20 are provided with a buffer functioning as a torque tube. It is connected via a member 22 so as to be able to transmit rotational force. By the action of the cushioning material 22, the rotational force of the pulley 23 is transmitted to the rotating shaft 24 unless an excessive torque is applied in the counter-rotating direction of the driven pulley 23. Due to this configuration, no electromagnetic clutch is provided in this application example.
[0045]
Next, a four-point contact rolling bearing according to a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, both the inner raceway 1 and the outer raceway 3 have a Gothic arch shape in cross section. However, if one of the inner raceway 1 and the outer raceway 3 has a single circular arc shape in cross section, each ball is formed. A three-point rolling contact with 5 is obtained.
[0046]
In the second embodiment, as shown in FIG. 10, the point that a so-called axial cylindrical pocket retainer is used among the crown type retainers is different from the first embodiment in that the structure other than the retainer is the same as that of the first embodiment. This is the same as the first embodiment, and FIG. 2 is common. In the second embodiment, the retainer 4 is made of plastic, and has pockets 5 that rollably hold the balls 3 at a plurality of locations spaced at equal intervals in the circumferential direction of a main part 6 formed in an annular shape. Is provided.
[0047]
Each pocket 5 is open in the bearing axial direction, and as shown in FIG. 11, is arranged at equal intervals in the circumferential direction of the main portion 6 that is continuous in the circumferential direction on one side in the bearing axial direction. And a spherical concave portion 13 provided between one side surface of the claw portion 7 which is a pair of elastic pieces extending adjacent to the claw portion 7 which is a pair of elastic pieces extending in parallel to the bearing axial direction. It is defined by a pair of axial cylindrical surfaces 18. These axial cylindrical surfaces 18 are provided in each of the pockets 5 as a part of the inner surface defining the pockets, toward the pocket opening, and define the rolling center axis α of the ball 3 held in the pocket 5. The center axis. Therefore, the ball 3 held in the pocket 5 with the relative rotation between the inner ring 2 and the outer ring 1 constituting the rolling ball bearing rolls around the rolling center axis α parallel to the center axis of the main portion 6. . The axial cylindrical surfaces 18 arranged in pairs in each pocket 5 are located on an imaginary cylindrical surface centered on the rolling central axis α.
[0048]
Further, at the portions continuous with both ends of the axial cylindrical surface 18, the respective inner peripheral surfaces of the pair of claws 7 forming the opening of the pocket 5 are concentric with the spherical concave surface 13, respectively, or the center axis of the rolling. A second spherical concave portion 19 having a center at a point different from the center point of the spherical concave portion 13 on α is set. These second spherical concave portions 19 regulate the length and shape of the pair of axial cylindrical surfaces 18 so that the running portion of the ball 3 held in the pocket 5 does not come off from the pair of axial cylindrical surfaces 18. It is. For this reason, for example, the spherical concave portion 13 and the second spherical concave portion 19 have a radius of curvature much larger than the radius of curvature of the rolling surface of the ball 3, and the center thereof is located on the rolling center axis α. Let me.
[0049]
The cage 4 configured as described above can take in a necessary amount of lubricant such as grease into a gap between the inner surface of the pocket 5 and the rolling surface of the ball 3. The reason will be described below.
When the inner ring 2 and the outer ring 1 rotate relative to each other, the balls 3 roll around the rolling center axis α. As shown in FIG. 12, the running portion of the ball 3, that is, the portion where the rolling surface comes into contact with the outer raceway 1 a and the inner raceway 2 a along with the rolling of the ball 3 passes through the center point of the ball 3 and rolls. It exists on the outer peripheral surface of the ball 3 along a plane orthogonal to the central axis α (indicated by a substantially hatched portion 3a in the figure).
[0050]
For this reason, in the portion corresponding to the axial cylindrical surface 18, the distance L between the rolling surface of the ball 3 held in the pocket 5 and each of the axial cylindrical surfaces 18 is small at the portion corresponding to the running portion 3a. The distance increases from the portion 3a. The same applies to the distance between the side edge 18a of the pocket 5 (see FIG. 11) and the rolling surface. As a result, of the lubricant adhered to the rolling surface of the ball 3, most of the lubricant adhered to the running portion 3 a is scraped off by the side edge 18 a of the pocket 5. Therefore, it is possible to prevent an excessive lubricant from being present between the rolling surface of the ball 3 and the outer raceway 1a and the inner raceway 2a.
[0051]
On the other hand, the distance L between the rolling surface of the ball 3 held in the pocket 5 and each axial cylindrical surface 18 increases as the distance from the running portion 3a increases. Most of the lubricant adhering to the portion distant from the running portion 3a is not scraped off by the side edge 18a of the pocket 5, and the inside of the pocket 5, especially the spherical concave portions 13 at both ends of the axial cylindrical surface 18, It is captured near the boundary between the two spherical concave portions 19. In this way, the lubricant taken into the pocket 5 by a required amount improves the lubricity between the rolling surface of the ball 3 and the inner surface of the pocket 5.
[0052]
An example in which the present inventor has actually implemented a rolling bearing having such a configuration and operation will be described. The rolling bearing having the above configuration and the conventional rolling bearing of a cage having a pocket formed only of a spherical concave portion are continuously used for 500 hours at a bearing temperature of 150 ° C. and a rotation speed of 10,000 (r / min). After rotating and using, the grease adhesion state on the inner surface of the pocket of the cage of the two rolling bearings was compared.
[0053]
Grease adhered little on the inner surface of the pocket of the conventional rolling bearing, and when the ball was turned by hand, there was a sense of friction and the smoothness was lost. On the other hand, the amount of grease adhering to the inner surface of the pocket 8 of the rolling bearing of the present embodiment was relatively large, and the feeling of turning the ball by hand was smooth and good.
[0054]
FIG. 13 is a perspective view showing a portion of an axial pocket type crowned retainer 104 according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a schematic partial sectional view showing a relationship between a cross section of the portion and a ball. . In the third embodiment, only the retainer is different from those of the first and second embodiments, and the configuration of the inner ring and the outer ring is the same as that of the first embodiment. The illustration and description of the outer ring will be omitted, and only the retainer will be described with reference to FIGS.
A retainer 104 shown in FIG. 13 is a plastic crown-type retainer, and holds the ball 3 at a plurality of positions spaced at equal intervals in a circumferential direction of a main portion 106 formed in an annular shape. Pocket 105 is provided.
[0055]
Each pocket 105 is opened in the bearing axial direction, and as shown in FIG. 13, the pockets 105 are arranged on one side in the bearing axial direction at equal intervals in the circumferential direction of the main portion 106 that is continuous in the circumferential direction. A flat bottom surface 113 serving as a pocket bottom surface provided between one side surface of a pair of elastic claw members 107 extending to the tip and one side surface of a pair of adjacent elastic claw members 107, and a flat bottom surface 113 extending parallel to the bearing axial direction from the flat bottom surface 113. It is defined by a pair of axial cylindrical surfaces 118 extending and a spherical portion 119 extending from the pair of axial cylindrical surfaces 118 to the tip of the elastic claw 107 and in the direction to close the pocket. The diameter of the pair of axial cylindrical surfaces 118 is slightly larger than the diameter of the ball 3, and the diameter of the spherical portion 119 is larger than the diameter of the axial cylindrical surface 118.
[0056]
The ball 3 incorporated in the pocket 105 is held in contact with the spherical portion 119 and the flat bottom surface 113 inside the elastic claw piece 107 as shown in FIG. In this embodiment, when the bearing rotates, the ball 3 is held and guided by the spherical portion 119 and the flat bottom surface 113 inside the elastic claw 112, and at the same time, the amount of movement is suppressed. Grease scraping is suppressed on the cylindrical surface 118 of the ball surface having a large peripheral speed, and the grease is sufficiently held. By these actions, cage noise and abnormal heat generation due to collision between the cage and the ball are suppressed, and a bearing with a long life can be obtained.
[0057]
FIG. 15 is a perspective view showing a part of an axial cylindrical pocket type crowned retainer 204 according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a schematic partial sectional view showing the relationship between the cross section of the part and the ball 3. is there. In the fourth embodiment, only the retainer 204 is different from that of the first embodiment, and the configuration of the inner ring and the outer ring is the same as that of the first embodiment. The illustration and description of the holder will be omitted, and only the holder 204 will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
A cage 204 shown in FIG. 15 is a crown-shaped cage made of plastic. Are provided so as to roll freely.
[0058]
Each pocket 205 is open in the bearing axial direction, and as shown in FIG. 15, is arranged at equal intervals in the circumferential direction of the main portion 206 that is continuous in the circumferential direction on one side in the bearing axial direction. A flat bottom surface 213a serving as a pocket bottom surface provided between one side surface of a pair of elastic claw pieces 207 extending to the tip and one side surface of a pair of adjacent elastic claw pieces 207, and a spherical portion 213b following the flat bottom surface 213a. And an axial cylindrical surface 218 extending in parallel with the bearing axial direction, and a spherical portion 219 extending from the axial cylindrical surface 218 to the tip of the elastic claw piece 207 and in the direction to close the pocket. The diameter of the pair of axial cylindrical surfaces 218 is slightly larger than the diameter of the ball 3, and the diameters of the spherical portions 213 b and 219 are larger than the diameter of the axial cylindrical surface 118.
[0059]
The ball 3 incorporated in the pocket 205 is held in contact with the spherical portion 219 and the flat bottom surface 213a inside the elastic claw piece 207 as shown in FIG. In this embodiment, when the bearing rotates, the ball 3 is held and guided by the spherical portion 219 and the flat bottom surface 213a inside the elastic piece 207, and at the same time, the amount of movement is suppressed. On the cylindrical surface 218 where the peripheral speed of the ball surface is large, scraping of the grease is suppressed and the grease is sufficiently held, and by these actions, the sound of the cage and abnormal heat generation due to the collision between the ball and the cage are suppressed, and A long life bearing can be obtained.
[0060]
Further, in the present embodiment, the rigidity of the retainer 204 is enhanced by forming the spherical portion 213b between the flat bottom portion 213a and the axial cylindrical surface 218, and at the time of producing the retainer by the axial draw method. This has the effect of preventing the claw portion 207 from being opened or broken. By these actions, the cage noise is suppressed, and a long-life bearing can be obtained.
[0061]
In such a structure, if the four-point contact or three-point contact rolling bearing having the cage of the present invention is adopted as the rolling bearing, the above-described operation and effect can be obtained.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the base resin constituting the resin composition used in the cage of the four-point or three-point contact rolling bearing incorporated in the resin pulley is heated to a high temperature by the resin pulley. And, even under the harsh conditions of high-speed rotation in a double high-temperature environment of using a four-point or three-point contact rolling bearing, the seizure life of the bearing is significantly extended compared to the past. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a crown type retainer of a rolling bearing according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a four-point or three-point contact rolling bearing having the crown type cage of FIG. 1;
3 is an axial sectional view showing the four-point contact rolling bearing of FIG. 2;
FIG. 4 is a graph showing the results of a comparative deformation test of a cage under high temperature and high speed conditions (bearing temperature: 200 ° C.).
FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the collapse of the pocket.
FIG. 6 is a graph showing the results of a comparative deformation test of a cage under high temperature and high speed conditions (bearing temperature: 160 ° C.).
FIG. 7 is a graph showing the results of a durability test of a cage under high-temperature and high-speed conditions (bearing temperature: 200 ° C.).
FIG. 8 is a graph showing endurance test results of a cage under high temperature and high speed conditions (bearing temperature: 160 ° C.).
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example in which a four-point contact rolling bearing having a retainer used in the first embodiment of the present invention is applied to a pulley rotation support device.
FIG. 10 is a perspective view showing a crown type cage used in a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a partially enlarged perspective view showing the retainer of FIG.
12 is a diagram showing a positional relationship between the pocket and the ball in FIG.
FIG. 13 is a perspective view showing a part of a retainer used in a third embodiment of the present invention.
14 is a schematic partial cross-sectional view showing a relationship between a cross section of the retainer portion shown in FIG. 13 and a ball.
FIG. 15 is a perspective view showing a part of a retainer used in a fourth embodiment of the present invention.
16 is a schematic partial cross-sectional view showing a relationship between a cross section of the retainer portion shown in FIG. 15 and balls.
[Explanation of symbols]
1 outer ring
2 inner ring
3 balls
4,104 cage
5,105,205 pockets
6,106,206 main part
7,107,207 Claw
8,13 Spherical concave surface
18, 118, 218 Axial cylindrical surface
113,213 Flat bottom