(57)【要約】【課題】軸受の高速回転時であっても変形が生じにくく、ボールの組み込み作業の際に弾性片に破損が生じにくい冠形保持器を提供する。【解決手段】冠形保持器４をＰＡ１０Ｔと繊維状強化材とを含む樹脂組成物で形成する。繊維状強化材は、樹脂組成物中に２０質量％以上５０質量％以下の割合で添加された、繊維径が６μｍ以上１３μｍ以下のガラス繊維、または樹脂組成物中に２０質量％以上３５質量％以下の割合で添加された、繊維径が５μｍ以上９μｍ以下の炭素繊維であることが好ましい。保持するボールの直径Ａ１に対する凹部４１の入り口の直径Ａ２の比（Ａ２／Ａ１）が０．８９以上０．９６以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、およびボールとともに玉軸受を構成して前記ボールを回転自在に保持し、
前記ボールを保持するための複数のポケットは、環状体の軸方向一端に周方向に沿って一定間隔で形成された凹部であり、前記凹部の内面は球面形状であり、各凹部の一対の開口端にそれぞれ弾性片が形成された冠形保持器であって、
ＰＡ１０Ｔと繊維状強化材とを含む樹脂組成物で形成され、
保持する前記ボールの直径Ａ１に対する前記凹部の入り口の直径Ａ２の比（Ａ２／Ａ１）が０．８９以上０．９６以下である冠形保持器。
【請求項２】
前記繊維状強化材は、前記樹脂組成物中に２０質量％以上５０質量％以下の割合で添加された、繊維径が６μｍ以上１３μｍ以下のガラス繊維、または前記樹脂組成物中に２０質量％以上３５質量％以下の割合で添加された、繊維径が５μｍ以上９μｍ以下の炭素繊維である請求項１記載の冠形保持器。
【請求項３】
請求項１または２記載の冠形保持器を備えることを特徴とする玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冠形保持器およびこれを備えた玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受は、内輪、外輪、転動体、および保持器を有する。保持器は、転動体を回転自在に保持する。玉軸受は転動体としてボールを有する転がり軸受である。玉軸受用の保持器としては、もみ抜き型保持器や冠形保持器が挙げられる。もみ抜き型保持器は、ボールを保持するための複数のポケットが、環状体の周面を貫通する穴として、周方向に一定間隔で形成されたものである。
冠形保持器は、ボールを保持するための複数のポケットが、環状体の軸方向一端から凹む凹部として、周方向に沿って一定間隔で形成されたものである。凹部の面は球面形状であり、各凹部の一対の開口端はそれぞれ弾性片となっている。
【０００３】
冠形保持器にボールを組み込む際には、先ず、台上に複数のボールを円周状に等配して保持するか、内輪と外輪との間にボールを組み込んだものを、軸方向端面を下に向けて台に載せる。次に、ボールの上に凹部側を下にして冠形保持器を載せて、全ての凹部の入口にボールが接する状態とした後、冠形保持器を上から押し込む。このように、冠形保持器には、ボールの組み込み作業を簡単に行うことができるという利点がある。
特許文献１には、転がり軸受を構成する保持器として、ポリアミドと繊維状強化材を含む樹脂組成物で形成されたものを使用することが記載されている。ポリアミドとしては、ＰＡ４６、ＰＡ６６、ＰＡ９Ｔ、テレフタル酸と１，１０−デカンジアミンを主原料に使用した樹脂（ＰＡ１０Ｔ、ユニチカ社製ＸｅｃｏＴ（登録商標）ＸＮ５００）が挙げられている。また、テレフタル酸と１，１０−デカンジアミンを主原料に使用した樹脂を用いることで、高温、高速条件下においても焼付きや破損を生じないようにできることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２１７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、冠形保持器はボールの組み込み作業が簡単である一方、ポケットである凹部の軸方向一端が閉じられていないため、軸受の高速回転時には、遠心力で凹部が開く方向に変形し易い。また、上述のボールの組み込み作業の際に、冠形保持器の弾性片に破損が生じる可能性がある。
本発明の課題は、軸受の高速回転時であっても変形が生じにくく、ボールの組み込み作業の際に弾性片に破損が生じにくい冠形保持器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は下記の構成(1)および(2)を有する。
(1)内輪、外輪、およびボールとともに玉軸受を構成してボールを回転自在に保持し、ボールを保持するための複数のポケットは、環状体の軸方向一端に周方向に沿って一定間隔で形成された凹部であり、凹部の内面は球面形状であり、各凹部の一対の開口端にそれぞれ弾性片が形成された冠形保持器である。
(2)保持するボールの直径Ａ１に対する凹部の入り口の直径Ａ２の比（Ａ２／Ａ１）が０．８９以上０．９６以下である。
【０００７】
本発明の一態様の冠形保持器は、下記の構成(3)を有することが好ましい。
(3)ＰＡ１０Ｔと繊維状強化材とを含む樹脂組成物で形成されている。繊維状強化材は、樹脂組成物中に２０質量％以上５０質量％以下の割合で添加された、繊維径が６μｍ以上１３μｍ以下のガラス繊維、または樹脂組成物中に２０質量％以上３５質量％以下の割合で添加された、繊維径が５μｍ以上９μｍ以下の炭素繊維である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軸受の高速回転時であっても変形が生じにくく、ボールの組み込み作業の際に弾性片に破損が生じにくい冠形保持器が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の玉軸受を示す断面図である。
【図２】実施形態の冠形保持器を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定は本発明の必須要件ではない。
図１に示す、本発明の一実施形態に相当する玉軸受１０は、内輪１、外輪２、ボール３、冠形保持器４、およびシール５で構成されている。
内輪１の外周面には軌道面１ａが、外輪の内周面には軌道面２ａがそれぞれ形成されている。これらの軌道面１ａ，２ａが対向配置され、その間にボール３が、冠形保持器４を介して転動自在に配設されている。
【００１１】
冠形保持器４には、ボール３を保持するための複数の凹部（ポケット）４１が、環状体の軸方向一端に周方向に沿って一定間隔で形成されている。そして、複数の凹部４１の面は球面形状であり、各凹部４１の一対の開口端はそれぞれ弾性片４２となっている。また、ボール３の直径Ａ１に対する凹部４１の入り口の直径Ａ２の比（Ａ２／Ａ１）が０．８９以上０．９６以下になっている。
ボール３を冠形保持器４の凹部４１に組み込む際には、例えば、一対の弾性片４２の間にボール３を位置合わせした状態から、凹部４１に向けてボール３を押し込む。この押圧力（荷重）により一対の弾性片４２が外側に弾性変形して開口径が拡がる（直径Ａ２より大きくなる）ことで、ボール３が凹部４１に挿入される。このとき、一対の弾性片４２が元の形状に弾性的に復元し開口径が再び狭められる（直径Ａ２に戻る）。
【００１２】
冠形保持器４は、ＰＡ１０Ｔとガラス繊維または炭素繊維とからなる樹脂組成物を、射出成形することで形成されたものである。この樹脂組成物としては、ユニチカ（株）の「ＸｅｃｏＴ（登録商標）」のガラス繊維入りまたは炭素繊維入りのものが使用できる。また、「ＸｅｃｏＴ（登録商標）」に、ガラス繊維または炭素繊維を添加して樹脂組成物を得ることもできる。「ＸｅｃｏＴ（登録商標）」はＰＡ１０Ｔであり、以下の分子構造を有し、融点が３１５℃、ガラス転移点が１３０℃と高く、高温での強度および剛性に優れる。
【００１３】
【化１】
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【００１４】
ＰＡ１０Ｔとガラス繊維とからなる樹脂組成物を使用する場合には、繊維径が６μｍ以上１３μｍ以下のガラス繊維が樹脂組成物中に２０質量％以上５０質量％以下の割合で添加されたものを用いる。より剛性が求められる用途では繊維径が６μｍ以上８μｍ以下のガラス繊維を添加することが好ましい。
ＰＡ１０Ｔと炭素繊維とからなる樹脂組成物を使用する場合には、繊維径が５μｍ以上９μｍ以下の炭素繊維が樹脂組成物中に２０質量％以上３５質量％以下の割合で添加されたものを用いる。炭素繊維としては、アクリロニトリル繊維を焼成してなるＰＡＮ系のものを用いることが好ましい。
【００１５】
シール５は、非接触形であって、外輪２に支持されている。
この実施形態では、冠形保持器４が上記樹脂組成物で形成されているため、高温での剛性が保持され、軸受の高速回転時に遠心力で冠形保持器４が凹部４１を開く方向に変形することが抑制できる。
ボールの組み込み性能（スナップフィット）を考慮すると、樹脂組成物中の繊維状強化材（ガラス繊維または炭素繊維）の含有率が低い方が、冠形保持器が変形し易くなるため有利である。一方、高温での剛性を考慮すると、樹脂組成物中の繊維状強化材の含有率が高い方が有利である。また、芳香族ナイロンは、分子中のアルキル鎖の炭素数が多い方が、成形体は変形し易くなるため有利であるが、高温での剛性という点では、アルキル鎖の炭素数が少ない方ほうが有利である。
【００１６】
これらのことを勘案して、樹脂組成物の樹脂としてアルキル鎖の炭素数が１０であるＰＡ１０Ｔを用い、繊維状強化材として、樹脂組成物中に２０質量％以上５０質量％以下の割合で添加された、繊維径が６μｍ以上１３μｍ以下のガラス繊維、または樹脂組成物中に２０質量％以上３５質量％以下の割合で添加された、繊維径が５μｍ以上９μｍ以下の炭素繊維を用いている。
【００１７】
また、比（Ａ２／Ａ１）が小さいほど、ボール３を凹部４１に組み込む際に弾性片４２を大きく変形させる必要があるため、組み込み作業が困難になるとともに弾性片４２に破損が生じ易くなる。そのため、従来の冠形保持器では比（Ａ２／Ａ１）を０．９５程度としていたが、上記樹脂組成物を用いることで、比（Ａ２／Ａ１）が０．８９以上０．９６以下の範囲で組み込み作業を良好に行うことができる。つまり、冠形保持器４は、比（Ａ２／Ａ１）が０．８９以上０．９６以下ではあるが、上記樹脂組成物で形成されていることで良好な組み込み性能を有しており、ボール３の組み込み作業の際に弾性片４２に破損が生じることが抑制できる。
【実施例１】
【００１８】
表１に示すNo.1〜No.6の樹脂組成物を用意して、引張試験および曲げ試験を行った。
No.1の樹脂組成物は、樹脂がＰＡ４６であり、繊維状強化材として、平均繊維直径が１０μｍのガラス繊維（ＧＦ）を２５質量％の割合で添加されている。No.2〜5の樹脂組成物は、樹脂がＰＡ１０Ｔであり、No.2では繊維状強化材として平均繊維直径が１０μｍのガラス繊維を２５質量％の割合で添加されている。No.3では繊維状強化材として平均繊維直径が１０μｍのガラス繊維を３０質量％の割合で添加されている。No.4では繊維状強化材として平均繊維直径が７μｍのガラス繊維が３６質量％の割合で添加されている。No.5では繊維状強化材として平均繊維直径が６μｍの炭素繊維が３０質量％の割合で添加されている。No.6の樹脂組成物は、樹脂がＰＡ９Ｔであり、繊維状強化材として平均繊維直径が１０μｍのガラス繊維が２５質量％の割合で添加されている。
【００１９】
引張試験は、ＩＳＯ５２７−１に基づき試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎで実施した。曲げ試験は、ＩＳＯ１７８に基づき試験速度２ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離６４ｍｍで実施した。試験片はＩＳＯ３１６７のダンベル試験片を用いた。その結果も表1に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１から分かるように、樹脂組成物の樹脂としてＰＡ１０Ｔを用いたNo.2〜5の樹脂組成物は、ＰＡ４６を用いたNo.1の樹脂組成物およびＰＡ９Ｔを用いたNo.6の樹脂組成物よりも強度（引張破断強度）が高く剛性（曲げ弾性率）も高いものであった。
【００２２】
〔組み込み性能試験１〕
No.1、No.3、No.5の樹脂組成物を用いて、射出成形により、内径４１．６ｍｍ、外径４６．０ｍｍで、凹部４１の数が１４個で、凹部４１の球面の直径は５．７ｍｍで、凹部４１の入り口の直径Ａ２がそれぞれ異なる冠形保持器４を作製した。No.1の樹脂組成物を用いた第一の保持器では、凹部４１の入り口の直径Ａ２を５．１７ｍｍとした。No.3の樹脂組成物を用いた第二の保持器では、凹部４１の入り口の直径Ａ２を５．２２ｍｍとした。No.5の樹脂組成物を用いた第三の保持器では、凹部４１の入り口の直径Ａ２を５．２９ｍｍとした。
また、各保持器用に、それぞれ、直径が５．５５６ｍｍであるボールを１１個、直径が５．７２２ｍｍであるボールを３個用意した。
【００２３】
先ず、円柱状で一方の底面に１４個の穴が開いた台を用意する。各穴は、中心が円柱の円と同心の円に沿うように形成されている。次に、各穴に、先端が丸くなっているピンの基端を嵌めて、隣り合うピンで形成される１４個のボール配置用空間を形成した。１４個のボール配置用空間のうち、一箇所とその両隣となる合計三個のボール配置用空間に、直径が５．７２２ｍｍであるボールを配置した。それ以外のボール配置用空間に直径が５．５５６ｍｍであるボールを配置した。
【００２４】
次に、台上に配置されたボールの上に、凹部４１側を下にして冠形保持器４を載せて、全ての凹部４１の入口にボールが接する状態とした後、島津製作所製万能試験機（オートグラフＡＳＧ−１０ｋＮＸ）を使用し、円板状の治具で冠形保持器をボールに対して移動速度５００ｍｍ／ｍｉｎで上から押し込んだ。この押し込みの際に冠形保持器４に付与された力（挿入力）を測定した。
第一の保持器、第二の保持器、第三の保持器をそれぞれ１０個用いてこの試験を行い、挿入力の最大値および最小値を調べるとともに、平均値を算出した。また、保持器に破損などの不具合が生じているかどうかを目視で調べた。
【００２５】
その結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
この結果から、ＰＡ１０Ｔを用いた第二の保持器および第三の保持器は、ＰＡ４６を用いた第一の保持器と比較して、剛性は高いが、挿入力は低いため、高剛性能と組み立て性能を両立できることが分かる。よって、ＰＡ１０Ｔを用いた第二の保持器および第三の保持器は、高速回転用玉軸受の保持器として好適である。
【００２８】
〔組み込み性能試験２〕
No.1、No.4の樹脂組成物を用いて、射出成形により、内径９７．７ｍｍ、外径８９．７ｍｍで、凹部４１の数が１８個で、凹部４１の球面の直径は９．８ｍｍで、凹部４１の入り口の直径Ａ２がそれぞれ異なる冠形保持器４を作製した。この冠形保持器４は、トランスミッション用玉軸受の保持器である。No.1の樹脂組成物を用いた第四の保持器では、凹部４１の入り口の直径Ａ２を９．０５ｍｍとした。No.4の樹脂組成物を用いた第五の保持器では、凹部４１の入り口の直径Ａ２を９．１１ｍｍとした。また、直径が９．５２５ｍｍであるボールを用意した。
【００２９】
先ず、内輪と外輪との間にボールを等間隔で組み込んだものを、軸方向端面を下に向けて台に載せた。次に、ボールの上に、凹部４１側を下にして冠形保持器４を載せて、全ての凹部４１の入口にボールが接する状態とした後、島津製作所製万能試験機（オートグラフＡＳＧ−１０ｋＮＸ）を使用し、円板状の治具で冠形保持器４をボールに対して移動速度５００ｍｍ／ｍｉｎで上から押し込んだ。この押し込みの際に冠形保持器に付与された力（挿入力）を測定した。
第四の保持器、第五の保持器をそれぞれ３８〜４０個用いてこの試験を行い、挿入力の最大値および最小値を調べるとともに、平均値を算出した。また、保持器に破損などの不具合が生じているかどうかを目視で調べた。
【００３０】
その結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
第五の保持器を構成するNo.4の樹脂組成物は、繊維状強化材として繊維径７μｍのガラス繊維がＰＡ１０Ｔに添加されたものであり、繊維径１０μｍのガラス繊維がＰＡ１０Ｔに添加されたものより、強度や剛性が向上することで挿入力が大きくなるが、第五の保持器に破損が生じないことが分かった。
【００３３】
〔組み込み性能試験３〕
No.1、No.2、No.6の樹脂組成物を用いて、射出成形により、呼び番号６３１２の深溝玉軸受用の保持器であって、凹部４１の入り口の直径Ａ２がそれぞれ異なる冠形保持器（内径８６ｍｍ、外径１０１ｍｍ）を作製した。No.1の樹脂組成物を用いた第六の保持器では、凹部４１の入り口の直径Ａ２を１９．７８ｍｍとした。No.2の樹脂組成物を用いた第七の保持器では、凹部４１の入り口の直径Ａ２を１９．７２ｍｍとした。No.6の樹脂組成物を用いた第八の保持器では、凹部４１の入り口の直径Ａ２を１９．９５ｍｍとした。また、直径が２２．２２５ｍｍであるボールを用意した。
【００３４】
先ず、内輪と外輪との間にボールを等間隔で組み込んだものを、軸方向端面を下に向けて台に載せた。次に、ボールの上に、凹部４１側を下にして冠形保持器を載せて、全ての凹部４１の入口にボールが接する状態とした後、島津製作所製万能試験機（オートグラフＡＳＧ−１０ｋＮＸ）を使用し、円板状の治具で冠形保持器をボールに対して移動速度２ｍｍ／ｍｉｎで上から押し込んだ。この押し込みの際に冠形保持器に付与された力（挿入力）を測定した。
第六の保持器、第七の保持器、第八の保持器をそれぞれ５個用いてこの試験を行い、挿入力の最大値および最小値を調べるとともに、平均値を算出した。また、保持器に破損などの不具合が生じているかどうかを目視で調べた。
【００３５】
その結果を表４に示す。
【００３６】
【表４】
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【００３７】
表４から分かるように、第六の保持器、第七の保持器、および第八の保持器は、比（Ａ２／Ａ１）が一般的な値である０．９５よりも小さいものである（０．８９または０．９０）が、ＰＡ４６を用いた第六保持器とＰＡ１０Ｔを用いた第七保持器には破損が生じなかった。これに対して、ＰＡ９Ｔを用いた第八の保持器には破損が生じた。
【００３８】
以上説明したように、ＰＡ１０Ｔと所定の繊維径のガラス繊維または炭素繊維とを含む樹脂組成物からなる保持器は、材料の強度、剛性（弾性率）が高いにもかかわらず、スナップフィット性に優れている。よって、ＰＡ１０Ｔと所定の繊維径のガラス繊維または炭素繊維とを含む樹脂組成物は、冠形保持器の材料としてだけでなく、スナップフィット性が要求される円錐ころ軸受用保持器、自動調心ころ軸受用保持器、円筒ころ軸受用保持器、アンギュラ玉軸受用保持器の材料としても好適である。
【符号の説明】
【００３９】
１  内輪
２  外輪
３  ボール
４  冠形保持器
５  シール
１０  玉軸受
【図１】
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【図２】
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