JP2009115128A - 転がり軸受用保持器及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の樹脂製冠型保持器、更には従来のリベットやスナップフィットを用いた樹脂製の組み合わせ保持器に比べても高速回転下での耐久性に優れる転がり軸受用保持器、並びに前記転がり軸受を備え、特に高速回転下での耐久性に優れる転がり軸受を提供する。
【解決手段】一対の合成樹脂製環状体を互いに軸方向に結合して樹脂製保持器を構成する転がり軸受用保持器において、各合成樹脂製環状体は、円環状の基部と、前記基部から等間隔で立設する柱部とが一体に成形されており、前記合成樹脂製環状体同士を、一方の柱部が他方の柱部間の中間点に位置するように対向させ、隣接する柱部間で転動体を保持するためのポケットを形成するように結合されている転がり軸受用保持器、並びに前記転がり軸受用保持器を備える転がり軸受。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種回転部位に使用される転がり軸受、並びに前記転がり軸受に組み込まれる樹脂製保持器に関する。

例えば、玉軸受では、外輪と内輪との間に配置される複数個の玉を、周方向に所定の間隔に維持するために樹脂製の冠型保持器を備えている。冠型保持器は、例えば図３に示す形状を呈しており、玉（図示せず）を片持ち状に保持している。

また、樹脂製冠型保持器を形成する樹脂は、特に１２０℃を超える使用温度が要求される場合、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリアミド（ＰＡ）等が用いられている。更に２００℃を超えるような使用温度が要求される場合には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のスーパーエンジアリングプラスチックとも呼ばれる樹脂が用いられている。また、補強のために、これらの樹脂にガラス繊維や炭素繊維等の補強繊維を配合した複合材料も使用されている。

しかしながら、高温で使用されると、強度や剛性といった機械的特定が低下することは避けられない。また、高速で使用されると、片持ち部には遠心力によってより大きな力が作用する。

このように、樹脂製冠型保持器では、高温高速環境で使用すると、転動体の保持力が低下して保持器音が大きくなり、場合によっては保持器の破壊が発生する。このような背景から、リベットやスナップフィットを用いた組み合わせ保持器が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２００３−３４３５６７号公報 特開２００６−２２６４４８号公報

しかしながら、リベットやスナップフィットを用いた構造では、高速回転時に生じる遠心力により結合部に半径方向に曲げ応力が加わるだけでなく、急加減速時に生じる円周方向の曲げ応力が加わるため、リベットやスナップフィットを適用した部分が疲労により破損されやすい。

また、リベットとして金属リベットを使用した場合には、金属が樹脂よりも比重が大きいため、起動トルクの増大を招くほか、急加減速時に樹脂との接合部に生じる応力が大きくなり、より破損しやすくなる。

本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたものであり、従来の樹脂製冠型保持器、更には従来のリベットやスナップフィットを用いた樹脂製の組み合わせ保持器に比べても高速回転下での耐久性に優れる転がり軸受用保持器を提供することを目的とする。また、前記転がり軸受を備え、特に高速回転下での耐久性に優れる転がり軸受を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は下記の転がり軸受用保持器及び転がり軸受を提供する。
（１）一対の合成樹脂製環状体を互いに軸方向に結合して樹脂製保持器を構成する転がり軸受用保持器において、
各合成樹脂製環状体は、円環状の基部と、前記基部から等間隔で立設する柱部とが一体に成形されており、
前記合成樹脂製環状体同士を、一方の柱部が他方の柱部間の中間点に位置するように対向させ、隣接する柱部間で転動体を保持するためのポケットを形成するように結合されていることを特徴とする転がり軸受用保持器。
（２）前記基部の柱部間の中間点の内周面にスナップフィット結合用雌部が形成されているとともに、前記柱部の上端面にはスナップフィット結合用雄部が形成されており、スナップフィット結合されることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受用保持器。
（３）ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド及びポリエーテルエーテルケトンから選ばれる少なくとも１つの樹脂からなることを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受用保持器。
（４）補強用繊維材料を含有することを特徴とする上記（３）記載の転がり軸受用保持器。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器を備えることを特徴とする転がり軸受。

本発明によれば、従来の樹脂製冠型保持器、更には従来のリベットやスナップフィットを用いた樹脂製の組み合わせ保持器に比べて特に高速回転下での耐久性に優れる転がり軸受用保持器を提供することができる。また、特に高速回転下での耐久性に優れる転がり軸受を提供することができる。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る転がり軸受用保持器を構成する合成樹脂製環状体の一例を示す斜視図であり、図２は合成樹脂製環状体同士を結合した状態を示す斜視図である。尚、ここでは、玉軸受用の保持器を示す。

図１に示すように、合成樹脂製環状体１Ａ（１Ｂ）は、円環状の基部１０の周方向に沿って等間隔で立設する複数の柱部２０，２０を一体成形したものである。柱部２０の周方向両側には、図２に示すように合成樹脂製環状体同士を結合したときに玉（図示せず）を保持するためのポケット３０を形成するように、ポケット３０の半部を構成する円弧状のポケット面３１が形成されている。

転がり軸受用保持器とするには、図２に示すように、上記の合成樹脂製環状体同士を、柱部同士を対向させる。そのため、組み立てが極めて容易である。また、この結合状態において、一方の柱部２０と他方の柱部２０との間でポケット部３０が形成される。ポケット部３０には、スナップフィットにて転動体が拘束される形となっている。また、リベット結合の保持器では保持器間に生じる応力の伝達をリベット（点接触）で受けるのに対し、本発明では転動体を介して（面接触）応力を伝達するため、破損の恐れが小さい。

このように構成される転がり軸受用保持器は、柱部２０のビーム部２１ａが内側になり、基部１０で外側から支持するため、軸受回転時に生じる遠心力に対する抗力に優れるようになる。

また、柱部２０の上端部に周方向全幅にわたりスナップフィット結合用雄部２１を形成することによって、軸方向の結合力を向上させることが可能である。このスナップフィット結合用雄部２１のビーム部２１ａは、柱部２０の内周面を延長して形成されており、係合爪２１ｂが外周面側に突出している。これに合わせ、基部１０には、隣接する柱部２０と柱部２０との中間点の内周面に、スナップフィット結合用雌部１１が形成されている。

上記の実施態様は玉軸受用の保持器を示すものであるが、例えばころ軸受用の保持器とするには、ポケット３０が矩形になるように、柱部２０の周方向両側を、円弧状ではなく、直線状にすればよい。その他の転がり軸受についても、転動体の形状に合わせて柱部２０の形状を変更すればよい。

また、基部１０にスナップフィット結合用雌部１１を形成し、柱部２０にスナップフィット結合用雄部２１を形成して、スナップフィット結合する構成としたが、スナップフィット結合用雌部１１とスナップフィット結合用雌部２１とを形成することなく、柱部２０の上端面を平坦面とし、基部１０の肉厚部分に溶着してもよい。

本発明の転がり軸受用保持器において、樹脂材料には制限はなく、従来の合成樹脂製保持器用の樹脂材料をそのまま使用できるが、高速高温回転下での使用を考慮すると、耐熱性に優れるポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、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を単独で、もしくは適宜組み合わせて使用することが好ましい。特に、２００℃を超えるような温度で使用される用途には、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトンが好適である。

また、樹脂材料には、ガラス繊維 、炭素繊維、金属繊維 、アラミド繊維 、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維 、炭化ケイ素繊維 、アルミナ繊維、ボロン繊維等の補強用繊維材料を配合してもよい。中でもガラス繊維 、炭素繊維は補強性が良好で好ましい。

補強用繊維材料は、平均繊維径が３〜３０μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜２０μｍである。平均繊維径が３μｍ未満であると、樹脂と混合した時に繊維の凝集が起こり、得られる保持器に強度ムラが生じやすい。繊維径が３０μｍよりも大きくなると、保持器表面の平滑性が阻害されるため、軸受の使用に伴って相手材（内輪、外輪、転動体、シールド板、シール部材）に変形が生じたり、音響特性が低下しやすくなる。また、補強効果を十分に得るために、アスペクト比は３以上であることが好ましい。更に、補強用繊維材料は、樹脂との親和性を持たせるために、シラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等のカップリング剤や、その他目的に応じた表面処理剤で処理してもよい。

また、補強用繊維材料の配合量は、樹脂との合計量に対して１０〜４０質量％とすることが好ましく、より好ましくは１５〜４０質量％である。配合量が１０質量％未満では機械的特性の補強効果が小さく、４０質量％よりも大きくなると樹脂の溶融流動性が低下して成形性が悪くなり、寸法安定性も低下して成形時や保持器への転動体の組み入れ時に保持器が破損するおそれがある。

更には、各種添加剤を配合してもよく、例えば、黒鉛、六方晶窒化ホウ素、フッ素雲母、四フッ化エチレン樹脂粉末、二硫化タングステン、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤、無機粉末、有機粉末、潤滑油、可塑剤、ゴム、樹脂、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光保護剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、流動性改良剤、熱伝導性改良剤、非粘着性付与剤、結晶化促進剤、増核剤、顔料、染料等を適量配合することができる。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

（保持器の作製）
ポリアミド４６（ＤＳＭ（株）製「スタニールＴＷ２４１Ｆ５」）、ポリフェニレンサルファイド（ポリプラスチックス（株）製「フォートロンＴ２０２０」）、ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ（株）製「ＰＥＥＫ３５０ＣＡ３０」）を用い、図１に示すようにスナップフィット結合用雄部２１及び雌部１１を有し、日本精工（株）製玉軸受「６９０９」に組み込み可能な寸法の合成樹脂製環状体１Ａ（１Ｂ）を射出成形し、図２に示すように合成樹脂製環状体１Ａと合成樹脂製環状体１Ｂとをスナップフィット結合して保持器Ａを作製した。また、比較のために、日本精工（株）製玉軸受「６９０９」用の冠型保持器相当品（保持器Ｂ）を作製した。

（耐久試験）
作製した保持器Ａと保持器Ｂについて、日本精工（株）製の汎用耐久回転試験装置を用いて耐久性を評価した。試験条件は、回転速度２００００ｒｐｍまたは３００００ｒｐｍ、雰囲気温度１５０℃、潤滑油に「Ｍｏｂｉｌｅ ＡＴＦ２２０」を用い、保持器が破損するまでの時間を測定した。尚、５０時間経過時点で破損しない場合は、そこで試験を打ち切った。結果を表１〜３に示す。

表から、本発明に従う保持器Ａは、従来の冠型保持器と比べて耐久性が大幅に改善されることが分かる。

（Ａ）本発明に係る転がり軸受用保持器を構成する合成樹脂製環状体の一例を示す斜視図である。 図１に示す合成樹脂製環状体動詞を結合して得られる転がり軸受用保持器を示す斜視図である。 従来の冠型保持器を示す斜視図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 合成樹脂製環状体
１０ 基部
１１ スナップフィット用雌部
２０ 柱部
２１ スナップフィット用雄部
３０ ポケット
３１ ポケット面

Claims (5)

1. 一対の合成樹脂製環状体を互いに軸方向に結合して樹脂製保持器を構成する転がり軸受用保持器において、
   各合成樹脂製環状体は、円環状の基部と、前記基部から等間隔で立設する柱部とが一体に成形されており、
   前記合成樹脂製環状体同士を、一方の柱部が他方の柱部間の中間点に位置するように対向させ、隣接する柱部間で転動体を保持するためのポケットを形成するように結合されていることを特徴とする転がり軸受用保持器。
2. 前記基部の柱部間の中間点の内周面にスナップフィット結合用雌部が形成されているとともに、前記柱部の上端面にはスナップフィット結合用雄部が形成されており、スナップフィット結合されることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
3. ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド及びポリエーテルエーテルケトンから選ばれる少なくとも１つの樹脂からなることを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受用保持器。
4. 補強用繊維材料を含有することを特徴とする請求項３記載の転がり軸受用保持器。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器を備えることを特徴とする転がり軸受。

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