(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、ボールの保持能力に優れた冠形保持器を提供する。【解決手段】冠形保持器４をＰＡ９Ｔ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１５質量％以上３５質量％以下の割合で添加された、繊維径が６μｍ以上８μｍ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０．９５以上０．９８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、
ＰＡ９Ｔ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０．９５以上０．９８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１５質量％以上３５質量％以下の割合で添加された、繊維径が６μｍ以上８μｍ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く、ボールの保持能力が低下する。
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、ボールの保持能力に優れた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０．９５以上０．９８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)ＰＡ９Ｔ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１５質量％以上３５質量％以下の割合で添加された、繊維径が６μｍ以上８μｍ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、ボールの保持能力に優れた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。
【図３】実施形態の冠形保持器で使用した炭素繊維を示す顕微鏡写真である。
【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０．９５以上０．９８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、ＰＡ９Ｔと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。炭素繊維は繊維径が６μｍ以上８μｍ以下であり、樹脂組成物中に１５質量％以上３５質量％以下の割合で添加されている。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。
この樹脂組成物は、（株）クラレのＰＡ９Ｔ「ジェネスタ」に東レ（株）の炭素繊維「トレカ（登録商標）ミドルファイバー」を添加して得ることができる。「ジェネスタ」は、融点が３０６℃、ガラス転移点が１２５℃と高く、高温での強度に優れる。
【００１３】
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。上記樹脂組成物において、ＰＡ９Ｔは、高温での剛性保持性に優れ、高速回転時の変形を抑制する作用を発揮し、炭素繊維は剛性維持性能を発揮する。
【００１４】
また、比（Ａ２／Ａ１）が小さいほど、保持器によるボールの保持性能は高くなるが、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程度にしていたが、上記樹脂組成物を用いることで、比（Ａ２／Ａ１）が０．９５以上０．９８以下の範囲で良好な組み込み性能とボールの保持性能が確保できる。つまり、冠形保持器４は、比（Ａ２／Ａ１）が０．９５以上０．９８以下と比較的大きい範囲にあるが、上記樹脂組成物で形成されていることで良好なボールの保持性能を有している。
【実施例】
【００１５】
表１に示すNo.1およびNo.2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）が２５質量％の割合で添加されている。No.2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７μｍの炭素繊維（ＣＦ）が２０質量％の割合で添加されている。No.2の樹脂組成物では、（株）クラレのＰＡ９Ｔ「ジェネスタ」と東レ（株）の炭素繊維「トレカ（登録商標）ミドルファイバー」を使用した。この炭素繊維の顕微鏡写真を図３に示す。
【００１６】
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。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１から分かるように、樹脂組成物の樹脂としてＰＡ９Ｔを用いたNo.2の樹脂組成物は、ＰＡ４６を用いたNo.1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。
【００１９】
〔組み込み性能試験〕
No.1およびNo.2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一の保持器では、凹部４１の入り口の直径Ａ２を９．０５ｍｍとした。No.2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９．１２ｍｍとした。また、直径が９．５２５ｍｍであるボールを用意した。
【００２０】
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。
第一の保持器、第二の保持器をそれぞれ３９〜４０個用いてこの試験を行い、挿入力の平均値を算出した。その結果を表２に示す。なお、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ところ、いずれの保持器にも破損が生じなかった。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
表２から分かるように、No.2の樹脂組成物（ＰＡ９Ｔ＋ＣＦ）を用いて形成された第二の保持器は、No.1の樹脂組成物（ＰＡ４６＋ＧＦ）を用いて形成された第一の保持器の０．９５よりも、比（Ａ２／Ａ１）が大きいものにも関わらず、挿入力が大きかった。ボール保持力は挿入力とほぼ同じであると推測されるため、第二の保持器は、従来使用されている第一の保持器よりもボール保持性能に優れていると言える。よって、No.2の樹脂組成物（ＰＡ９Ｔ＋ＣＦ）は、高速回転玉軸受用の冠形保持器の材料として好適である。
また、第二の保持器の挿入力が第一の保持器の約二倍であることから、第二の保持器のボールの抱え代（Ａ１−Ａ２）が第一の保持器の約半分でも（ボールの抱え代を比（Ａ２／Ａ１）で算出した場合にはこの比が０．９８程度でも）、良好な保持性能が確保できると推定できる。
【００２３】
以上説明したように、ＰＡ９Ｔと所定の繊維径の炭素繊維とを含む樹脂組成物からなる保持器は、軸受の高速回転時であっても変形が生じにくく、ボールの保持能力に優れている。
【符号の説明】
【００２４】
１  内輪
２  外輪
３  ボール
４  冠形保持器
４１  凹部
４２  弾性片
５  シール
１０  玉軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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