(57)【要約】【課題】軌道輪に対する保持器の傾きを抑制して、保持器が振れることで生じる不規則な挙動を回避可能な冠型保持器及び玉軸受を提供する。【解決手段】冠型保持器１４は、合成樹脂からなり、円環状のリム部１５と、リム部１５の軸方向一方に突出し、円周方向に所定の間隔に配置された複数の柱部１６と、を備え、隣り合う柱部１６間に形成されるポケット１７に玉１３を転動可能に保持する。冠型保持器１４は、リム部１５に結合される金属製の補強部材２０をさらに備え、補強部材２０は、リム部１５の反ポケット側端面１５ａから径方向一方に延びる円板部２２を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のリム部と、
該リム部の軸方向一方に突出し、円周方向に所定の間隔に配置された複数の柱部と、を備え、
隣り合う前記柱部間に形成されるポケットに玉を転動可能に保持する合成樹脂製の冠型保持器であって、
前記リム部に結合される金属製の補強部材をさらに備え、
該補強部材は、前記リム部の軸方向他方の端面から径方向一方に延びる円板部を有することを特徴とする冠型保持器。
【請求項２】
前記補強部材をインサート材として、前記リム部と前記補強部材とがインサート成形により一体化されることを特徴とする請求項１に記載の冠型保持器。
【請求項３】
前記補強部材には、円板部の一端に弾性体を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の冠型保持器。
【請求項４】
内周面に外輪軌道溝を有する外輪と、
外周面に内輪軌道溝を有する内輪と、
前記両軌道溝間に転動自在に配設された複数の玉と、
円環状のリム部と、該リム部の軸方向一方に突出し、円周方向に所定の間隔に配置された複数の柱部と、を備え、隣り合う前記柱部間に形成されるポケットに前記玉を転動可能に保持する合成樹脂製の冠型保持器と、を備えた玉軸受であって、
前記冠型保持器は、前記リム部に結合される金属製の補強部材をさらに備え、
該補強部材は、前記リム部の軸方向他方の端面から径方向一方に延びる円板部を有し、
該円板部が前記外輪の内周面又は前記内輪の外周面に接触することを特徴とする玉軸受。
【請求項５】
前記補強部材は、円板部の一端に弾性体を有し、
該弾性体が前記外輪の内周面又は前記内輪の外周面に接触することを特徴とする請求項４に記載の玉軸受。
【請求項６】
前記補強部材と接触する、前記外輪の内周面又は前記内輪の外周面には、接触部に環状溝が形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車や工作機械等の各種回転機械装置に使用される冠型保持器、及びこの冠型保持器を組み込んだ玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種回転機械装置の回転部分を支持する玉軸受は、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に保持器を介して円周方向に転動可能に配設される複数の玉と、を備えている。
【０００３】
従来、保持器として、図６に示すような冠型保持器が知られている。冠型保持器１００は、円環状のリム部１０１と、リム部１０１の軸方向一方に突出し、円周方向に所定の間隔に配置された複数の柱部１０２と、を備え、隣り合う柱部１０２間に形成されるポケット１０３に玉１０４を転動可能に保持している。ポケット１０３の内周面の円周方向両端部には、一対の爪部１０５が形成され、一対の爪部１０５を押し広げつつ玉１０４をポケット１０３に押し込むことによって、玉１０４がポケット１０３内に微小なすきまを介して転動可能に保持される。
【０００４】
また、冠型保持器１００は、合成樹脂の射出成形により形成されており、この合成樹脂としては、例えば、ポリアミド６６、ポリフェニレンサルファイド等にそれぞれガラス繊維等の補強材を含有させたものが用いられるが、使用温度が１６０℃を越えるような場合には、耐熱性に優れたポリアミド４６にガラス繊維等の補強材を含有させたものが用いられることもある。
【０００５】
このような合成樹脂製の保持器を組み込んだ玉軸受においては、玉が公転する際、遠心力が作用している玉と接触する保持器に力が作用することで、保持器が変形する原因となる。このため、保持器の損傷や不規則な挙動が生じ、この状態のまま回転すると異常な振動や騒音が発生するといった問題や、トルクが上昇するといった問題があった。
【０００６】
これに対し、いくつかの対応策が提案されている。例えば、特許文献１には、補強部材をインサート材とするインサート成形によってリム部に一体化するか、又は、射出成形により製造されたリム部に補強部材を接着剤若しくは圧入により一体に固定することにより保持器の変形を抑制することが開示されている。また、特許文献２には、リム部の軸方向端面に、合成樹脂よりも剛性の高い環状の金属板からなる補強リングを接着剤で固着することにより、遠心力や熱による保持器の変形を抑制することが開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、リム部の軸方向端面に、金属製の補強リングを結合固定し、且つ、補強リングの外径側部分又は内径側部分の少なくとも一方が合成樹脂で覆われている構成とすることにより、保持器の剛性を向上させ、遠心力や振動による変形を抑制することが開示されている。さらに特許文献４には、リム部の軸方向端面に、金属製の補強リングを結合固定し、且つ、保持器外周面を軸方向に対し傾斜させた面とすることで、保持器外周面と外輪内周面との摩耗を抑制し、且つ、保持器が弾性変形しにくくなることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４７６６０５１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１７６０９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１１１４５６号公報
【特許文献４】特開２００８−１２８２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１〜４においては、保持器の変形を抑制できたとしても、保持器が軌道輪に対して傾くことを十分に抑制できず、回転中に保持器が振れて不規則な挙動を示す虞があった。保持器が不規則な挙動を示すと、異常な振動や騒音が発生する虞があり、また軸受トルクが上昇する虞もあった。
【００１０】
本発明の目的は、軌道輪に対する保持器の傾きを抑制して、保持器が振れることで生じる不規則な挙動を回避可能な冠型保持器及び玉軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は以下の構成により達成される。
（１）  円環状のリム部と、
該リム部の軸方向一方に突出し、円周方向に所定の間隔に配置された複数の柱部と、を備え、
隣り合う前記柱部間に形成されるポケットに玉を転動可能に保持する合成樹脂製の冠型保持器であって、
前記リム部に結合される金属製の補強部材をさらに備え、
該補強部材は、前記リム部の軸方向他方の端面から径方向一方に延びる円板部を有することを特徴とする冠型保持器。
（２）  前記補強部材をインサート材として、前記リム部と前記補強部材とがインサート成形により一体化されることを特徴とする（１）に記載の冠型保持器。
（３）  前記補強部材には、円板部の一端に弾性体を有することを特徴とする（１）又は（２）に記載の冠型保持器。
（４）  内周面に外輪軌道溝を有する外輪と、
外周面に内輪軌道溝を有する内輪と、
前記両軌道溝間に転動自在に配設された複数の玉と、
円環状のリム部と、該リム部の軸方向一方に突出し、円周方向に所定の間隔に配置された複数の柱部と、を備え、隣り合う前記柱部間に形成されるポケットに前記玉を転動可能に保持する合成樹脂製の冠型保持器と、を備えた玉軸受であって、
前記冠型保持器は、前記リム部に結合される金属製の補強部材をさらに備え、
該補強部材は、前記リム部の軸方向他方の端面から径方向一方に延びる円板部を有し、
該円板部が前記外輪の内周面又は前記内輪の外周面に接触することを特徴とする玉軸受。
（５）  前記補強部材は、円板部の一端に弾性体を有し、
該弾性体が前記外輪の内周面又は前記内輪の外周面に接触することを特徴とする（４）に記載の玉軸受。
（６）  前記補強部材と接触する、前記外輪の内周面又は前記内輪の外周面には、接触部に環状溝が形成されていることを特徴とする（４）又は（５）に記載の玉軸受。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の上記（１）の冠型保持器によれば、金属製の補強部材により保持器の変形が抑制されるとともに、径方向一方に延びる補強部材の円板部が軌道輪と接触することで保持器が回転中に傾くことが抑制され、保持器が振れることで生じる不規則な挙動を回避することができる。
【００１３】
本発明の上記（２）の冠型保持器によれば、接着剤を用いずに補強部材をリム部に容易に結合することができる。
【００１４】
本発明の上記（３）の冠型保持器によれば、軸受内部への異物の浸入を抑制することができる。
【００１５】
本発明の上記（４）の玉軸受によれば、金属製の補強部材により保持器の変形が抑制されるとともに、径方向一方に延びる補強部材の円板部が軌道輪と接触することで保持器が回転中に傾くことが抑制され、保持器が振れることで生じる不規則な挙動を回避することができる。これにより、異常な振動や騒音が抑制され、また軸受トルクの上昇が抑制される。
【００１６】
本発明の上記（５）及び（６）の玉軸受によれば、軸受内部への異物の浸入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態の玉軸受の要部断面図である。
【図２】図１の玉軸受に組み込まれた保持器の一部を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態の玉軸受の要部断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の玉軸受の要部断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態の玉軸受の要部断面図である。
【図６】従来の保持器の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る玉軸受の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の玉軸受について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明に係る第１実施形態の玉軸受を説明するための要部断面図であり、図２は図１の玉軸受に組み込まれた保持器の一部を示す斜視図である。
【００２０】
本実施形態の玉軸受１０は、図１に示すように、内周面１１ｂに外輪軌道溝１１ａを有する外輪１１と、外周面１２ｂに内輪軌道溝１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道溝１１ａと内輪軌道溝１２ａとの間に転動可能に配設される複数の玉１３と、複数の玉１３を円周方向に略等間隔に保持する合成樹脂製の冠型保持器１４と、を備える深溝玉軸受である。
【００２１】
冠型保持器１４は、図２に示すように、射出成形等により製作され、円環状のリム部１５と、リム部１５の軸方向一方に突出し、円周方向に所定の間隔に配置された複数の柱部１６と、を備える。隣り合う柱部１６間には玉１３を転動可能に保持するポケット１７が形成されており、複数の玉１３が円周方向に略等間隔に配置されている。
【００２２】
ポケット１７の内周面の円周方向両端部には、一対の爪部１８が形成され、一対の爪部１８の各先端間に開口部１９が設けられている。そして、開口部１９から玉１３を一対の爪部１８を押し広げつつポケット１７に押し込むことによって、ポケット１７内に玉１３が微小なすきまを介して転動可能に保持される。 
【００２３】
冠型保持器１４の合成樹脂材料としては、例えば、４６ナイロンや６６ナイロン等のポリアミド系樹脂の他に、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）等が挙げられる。また、これらの樹脂材料に１０〜５０重量％の繊維状充填材（例えば、ガラス繊維や炭素繊維等）を適宜添加することにより、冠型保持器１４の剛性及び寸法精度を向上させることができる。
【００２４】
リム部１５には、軸方向においてポケット１７が形成される側とは反対側の反ポケット側端面１５ａに、断面矩形状の凹部１５ｂが全周に亘って形成される。凹部１５ｂには、補強リング２０の基部２１が埋設される。
【００２５】
補強リング２０は、冠型保持器１４の合成樹脂よりも剛性の高い金属板からなり、円環状に形成された基部２１の軸方向外側端部２１ａから径方向外側に延びる円板部２２が一体に形成されて、断面Ｌ字形状を有する。基部２１は、凹部１５ｂの軸方向幅よりも軸方向幅が長く、軸方向外側端部２１ａがリム部１５から軸方向に突出している。円板部２２は、基部２１の軸方向外側端部２１ａからリム部１５の反ポケット側端面１５ａに沿って径方向外側に真っ直ぐ延びて、径方向外側端部２３が断面視で平坦面を呈しており、軸方向から見て外輪１１の内周面１１ｂに沿った円筒面を呈している。円板部２２の径方向外側端部２３は、外輪１１の内周面１１ｂに接触する。
【００２６】
補強リング２０は、冠型保持器１４を射出成形する際にインサート材として利用される。補強リング２０と冠型保持器１４とをインサート成形することで、リム部１５と補強リング２０とが一体化される。なお、補強リング２０と冠型保持器１４とを固定する方法についてはこれに限定されるものではなく、冠型保持器１４の射出成形後に、補強リング２０を接着剤等によりリム部１５に固定してもよい。
【００２７】
補強リング２０の金属材料としては、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼等が挙げられる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の玉軸受１０によれば、金属製の補強リング２０の基部２１がリム部１５の凹部１５ｂに埋設されるので冠型保持器１４の変形が抑制される。また、補強リング２０の基部２１の軸方向外側端部２１ａから径方向外側に延びる円板部２２の径方向外側端部２３が外輪１１の内周面１１ｂと接触することで冠型保持器１４が回転中に傾くことが抑制され、冠型保持器１４が振れることで生じる不規則な挙動を回避することができる。
【００２９】
また、補強リング２０を外輪１１の内周面１１ｂに接触させることで、リム部１５を外輪１１の内周面１１ｂに接触させる場合に比べて、強度、剛性、耐摩耗性の高い材料を用いることができる。さらに、補強リング２０として、線膨張係数の小さい材質を用いることで、高温環境下であっても冠型保持器１４の変形が抑えられ、冠型保持器１４が振れることで生じる不規則な挙動を回避することができる。
【００３０】
なお、冠型保持器１４及び補強リング２０を金属製とすることで冠型保持器１４の変形及び傾きを抑制することも考えられるが、この場合、冠型保持器１４を軽量化できず、低騒音化、高速化に対応できない。本実施形態の玉軸受１０によれば、軽量化のためリム部１５、柱部１６及び爪部１８からなる冠型保持器１４の主要部を合成樹脂製とし、補強リング２０のみを、主要部とは異なる材料であって剛性の高い金属製とすることで、軽量化しつつ、冠型保持器１４の変形及び傾きを抑制することができる。さらに、補強リング２０を樹脂製とする場合に比べて、耐磨耗性が向上する。
【００３１】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態の玉軸受について図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の第２実施形態の玉軸受の要部断面図である。第２実施形態の玉軸受は、補強リング２０の構成が第１実施形態の玉軸受１０と異なっている以外、同一の構成を有するので同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
本実施形態の玉軸受１０Ａにおいて、補強リング２０Ａは、冠型保持器１４の合成樹脂よりも剛性の高い金属板からなり、円環状に形成された基部２１の軸方向外側端部２１ａから径方向内側に延びる円板部２２Ａが一体に形成されて、断面Ｌ字形状を有する。基部２１は、凹部１５ｂの軸方向幅よりも軸方向幅が長く、軸方向外側端部２１ａがリム部１５から軸方向に突出している。円板部２２Ａは、基部２１の軸方向外側端部２１ａからリム部１５の反ポケット側端面１５ａに沿って径方向内側に真っ直ぐ延びて、径方向内側端部２４が断面視で平坦面を呈しており、軸方向から見て内輪１２の外周面１２ｂに沿った円筒面を呈している。円板部２２の径方向内側端部２４は、内輪１２の外周面１２ｂに接触する。なお、補強リング２０と冠型保持器１４とを固定する方法については第１実施形態と同様である。
【００３３】
本実施形態の玉軸受１０Ａによれば、金属製の補強リング２０Ａにより冠型保持器１４の変形が抑制されるとともに、径方向一方に延びる補強リング２０Ａの円板部２２Ａが内輪１２の外周面１２ｂと接触することで冠型保持器１４が回転中に傾くことが抑制され、冠型保持器１４が振れることで生じる不規則な挙動を回避することができる。
【００３４】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態の玉軸受について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の第３実施形態の玉軸受の要部断面図である。第３実施形態の玉軸受は、外輪及び補強リングの構成が第１実施形態の玉軸受１０と異なっている以外、同一の構成を有するので同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
本実施形態の玉軸受１０Ｂにおいて、補強リング２０Ｂの円板部２２Ｂが第１実施形態の補強リング２０の円板部２２よりも長く形成される。外輪１１の内周面１１ｂには、リム部１５側の端面に、環状の切り欠き１１ｃが形成され、切り欠き１１ｃに補強リング２０Ｂの円板部２２Ｂの径方向外側端部２３が接触する。
【００３６】
本実施形態の玉軸受１０Ｂによれば、第１実施形態の効果に加えて、切り欠き１１ｃに補強リング２０Ｂの円板部２２Ｂの径方向外側端部２３が接触するので、径方向外側端部２３の先端面に加えて、軸方向内側端面も外輪１１に接触するのでより確実に冠型保持器１４の回転中における傾きを抑制することができる。
【００３７】
（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態の玉軸受について図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の第４実施形態の玉軸受の要部断面図である。第４実施形態の玉軸受は、外輪及び補強リングの構成が第１実施形態の玉軸受１０と異なっている以外、同一の構成を有するので同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本実施形態の玉軸受１０Ｃにおいて、補強リング２０Ｃの円板部２２Ｃの径方向外側端部２３には、弾性体２５が設けられている。外輪１１の内周面１１ｂには、リム部側の端面近傍に、環状の凹溝１１ｄが全周に亘って形成され、凹溝１１ｄに補強リング２０Ｃの円板部２２Ｃの径方向外側端部２３に取り付けられた弾性体２５が接触する。
【００３９】
本実施形態の玉軸受１０Ｃによれば、第１実施形態の効果に加えて、凹溝１１ｄに補強リング２０の円板部２２Ａの径方向外側端部２３に取り付けた弾性体２５が接触するので、弾性体２５の形状、材質等を工夫することで接触面積、保持器の回転トルク等を調整することができる。また、軸受内部への異物の浸入を抑制することができる。
【００４０】
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態においては、玉軸受として深溝玉軸受を例示したが、これに限らず、アンギュラ玉軸受等に適用してもよい。
また、補強リング２０〜２０Ｃの基部２１は、全周に亘ってリム部１５の凹部１５ｂに埋設されている必要はなく、周方向に所定の間隔で設けられ、対応するように形成されたリム部１５の凹部に埋設されてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  玉軸受
１１  外輪
１１ａ  外輪軌道溝
１１ｂ  内周面
１１ｄ  凹溝（環状溝）
１２  内輪
１２ａ  内輪軌道溝
１２ｂ  外周面
１３  玉
１４  冠型保持器
１５  リム部
１５ａ  反ポケット側端面（端面）
１６  柱部
１７  ポケット
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ  補強部材
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  円板部
２５  弾性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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