(57)【要約】      （修正有）【課題】高速回転時の遠心力によって合成樹脂製の保持器が変形するのを防止するようにして、ポケット面とボール、保持器とシール部材の干渉による温度上昇を抑制し、保持器の動き、ボールとの衝突音を抑制し、余剰グリースを潤滑に寄与させ、高速回転時のトルク大、発熱を防止する。【解決手段】玉軸受において、保持器４が、２枚の樹脂成形された環状体１１から成り、波形環状体１１をポケット面１２ａ間にボール３を保持するポケットが形成されるよう組合わせて結合板部１３を互に連結し、外輪２のシール溝８から離れた位置の内周に、周方向に連続する凹部９によって形成されるグリース溜りを軌道面７に連ならせて設け、凹部９の径方向の深さＡをボール３の直径Ｂの２〜１０％とし、外輪２の側面２ａから凹部９の縁までの幅Ｃを、シール溝８の幅Ｄの１．２〜１．８倍とした。【選択図】図２
2006300261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と内輪との間に複数のボールと、そのボールを保持する保持器とを組込み、前記外輪の内周と内輪の外周間にシール部材を設け、グリースを封入した玉軸受において、前記保持器が、２枚の樹脂成形された環状体から成り、各環状体は、半球状のポケット面を内周に有する弧状のポケット壁部と、そのポケット壁部の端部から周方向に延びる結合板部とが周方向に交互に設けられた波形とされ、その波形環状体をポケット面間にボールを保持するポケットが形成されるよう組合わせて結合板部を互に連結し、前記外輪のシール溝から離れた位置の内周に、周方向に連続する凹部によって形成されるグリース溜りを軌道面に連ならせて設け、前記凹部の径方向の深さを前記ボールの直径の２〜１０％とし、前記外輪の側面から前記凹部の縁までの幅を、前記シール溝の幅の１．２〜１．８倍とした事を特徴とする玉軸受。
【請求項２】
前記グリースが、基油をエステル油、増ちょう剤をリチウム系としたグリースである請求項１に記載の玉軸受。
【請求項３】
前記グリースが、基油をポリアルファオレイン油とエステル油の混合油、増ちょう剤をジウレア系としたグリースである請求項１に記載の玉軸受。
【請求項４】
前記グリースの封入量を、静止空間の容積に対して５０〜１００％とした請求項１から３のいずれかに記載の玉軸受。
【請求項５】
前記ボールの材質をセラミックとした請求項１から４のいずれかに記載の玉軸受。
【請求項６】
軸受の精度をＪＩＳ５級以上とした請求項１から５のいずれかに記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外輪と内輪間に組込まれた複数のボールを合成樹脂から成る保持器で保持した玉軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高速回転を行う装置は、高回転精度、高剛性、低振動、静粛性、長寿命等が要求される。
【０００３】
そのため、高速回転用軸受には、高強度で自己潤滑性のある黄銅もみ抜き保持器や表面処理を行なった鋼板製保持器が適用されていた。又、高速回転で使用されるモータに組込まれた軸受においては、ボールを保持する保持器に大きな遠心力が作用するため、普通、金属板から成る鋼板製波形保持器が採用される。
【０００４】
ところで、鋼板製波形保持器は、安価であるがボールと保持器との衝突によって比較的大きい衝突音（保持器音）が発生する場合がある。
【０００５】
又、前記の金属製保持器とボールとの摺動による金属摩耗粉の発生により、グリース劣化がさけられない。
【０００６】
そこで、近年、黄銅よりも軽量で製作が容易な自己潤滑性を有する合成樹脂製の保持器が採用されるようになってきている。合成樹脂製保持器も金属製保持器と同様にボールとの摺動による摩耗粉が発生するが、樹脂成分なのでグリースに与える影響は少ない。
【０００７】
上記合成樹脂製保持器として、図８（Ｉ）、（II）に示したものが知られている。図８（Ｉ）に示す保持器は冠形保持器と称せられ、保持器本体３０の一側面に対向一対の爪３１を周方向に等間隔に設け、その対向一対の爪３１間にポケット３２を形成している。
【０００８】
また、図８（II）に示す保持器においては、図８（Ｉ）に示す保持器と同一の構成にすると共に、ポケット３２の内周対向位置に保持器径方向に延びる溝状のグリース溜り３４を形成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図８（Ｉ）、（II）に示す冠形保持器においては、軸受内径と回転数の積（軸受内径×回転数）で表されるｄｎ値が３５万を超える高速回転域において、遠心力により爪３１が外径側に変形し、ポケット３２の内面がボール３４に強く接触したり、あるいは、軸受のグリースの漏洩を防止するシール部材に干渉する事により、その接触部での摩擦による発熱により軸受が急激に温度上昇したり、回転抵抗が大きくなるという問題があった。
【００１０】
また、ポケット３２の開口部３２ａからボール３５を組込むため、開口部３２ａはボール３５の球径の約８０％以上が必要となる。このため、保持器の軸方向の動き量を小さな値に管理することが困難であり、保持器の軸方向の動き量が比較的大きく、ボール３５との衝突時に、比較的大きな衝突音（保持器音）を発生させるという問題もある。
【００１１】
ここで、図８（II）に示すように、ポケット３２の内面にグリース溜り３４を設けると、そのグリース溜り３４にグリースを保持させることができるため、ボール３５とポケット３２の内面の接触部を良好に潤滑することができるが、上記グリース溜り３４は保持器の成形後における離型の際のアンダーカットとなり、爪３１の変形を考慮すると０．２ｍｍ程度が限度であって、深さの深いグリース溜り３４を形成することができず、グリースの保持量に限界がある。
【００１２】
保持器以外の構成部品においては、ボール直径を小さくする或いは個数を減らす事により軸受の温度上昇を低減する事が可能であるが、軸受の基本定格荷重や剛性が低下するため、要求項目を全て満足する事は出来なかった。
【００１３】
また、高速回転する際に、ボール付近に封入されたグリースはボールの自転及び公転により、シール部材付近に追いやられるが、これらは潤滑に寄与しない余剰グリースである。軸受の長寿命化を実現するためには、潤滑に寄与するグリース量を増やすことが必要であるが、グリースを多く封入すると、回転トルクの増大や発熱大及び軸受外部へのグリース洩れ等の問題があった。
【００１４】
この発明の課題は、高速回転時の遠心力によって合成樹脂製の保持器が変形するのを防止するようにして、ポケット面とボール、保持器とシール部材の干渉による温度上昇を抑制することができるようにすると共に、保持器の動き量を抑え、ボールとの衝突音を抑制し、ボールの自転、公転によりシール部材の位置に追いやられた余剰グリースを出来るだけ潤滑に寄与するグリースにして高速回転時のトルク大、発熱の問題を防止する玉軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、外輪と内輪との間に複数のボールと、そのボールを保持する保持器とを組込み、前記外輪の内周と内輪の外周間にシール部材を設け、グリースを封入した玉軸受において、前記保持器が、２枚の樹脂成形された環状体から成り、各環状体は、半球状のポケット面を内周に有する弧状のポケット壁部と、そのポケット壁部の端部から周方向に延びる結合板部とが周方向に交互に設けられた波形とされ、その波形環状体をポケット面間にボールを保持するポケットが形成されるよう組合わせて結合板部を互に連結し、前記外輪のシール溝から離れた位置の内周に、周方向に連続する凹部によって形成されるグリース溜りを軌道面に連ならせて設け、前記凹部の径方向の深さを前記ボールの直径の２〜１０％とし、前記外輪の側面から前記凹部の縁までの幅を、前記シール溝の幅の１．２〜１．８倍とした。
【００１６】
この深溝玉軸受は、次の構成を加えるとより好ましいものとなる。
１）前記グリースを、基油をエステル油、増ちょう剤をリチウム系としたグリース、あるいは基油をポリアルファオレイン油とエステル油の混合油、増ちょう剤をジウレア系としたグリースとする。
２）前記グリースの封入量を、静止空間の容積に対して５０〜１００％とする。
３）前記ボールの材質をセラミックとする。
４）軸受の精度をＪＩＳ５級以上とする。
【００１７】
この発明において静止空間とは、内輪と外輪とシール部材で囲まれる空間からボールと保持器が通過する空間を除いたものをいう。
【発明の効果】
【００１８】
２枚の樹脂成形された環状体を弧状のポケット壁部と結合板部が周方向に交互に連続する波形とすることによって、強度的に強い環状体を得ることができ、その波形環状体を結合板部で結合することにより、剛性の高い保持器を得ることができる。
【００１９】
このため、軸受が高速回転されても保持器が遠心力によって変形することはなく、ポケット面がボールに強く接触し、あるいは保持器が軸受内のグリース漏洩を防止するシール部材に接触するのを防止することができ、接触部での発熱による軸受の温度上昇を抑制することができる。
【００２０】
また、保持器のポケット面とボールの接触圧はほぼ一定し、しかも保持器がシール部材に干渉することがないため、軸受の回転抵抗が増大することもなく、外輪と内輪とを常に円滑に相対回転させることができる。
【００２１】
このように、この発明においては、外輪と内輪間に組込まれた複数のボールを保持する保持器を２枚の樹脂成形された波形環状体で形成したことにより、きわめて剛性の高い保持器を得ることができ、このため、軸受の高速回転時に保持器が遠心力により変形してポケット面がボールに強く接触したり、あるいは保持器がシール部材に接触したりすることがなく、発熱の少ない回転抵抗の小さい玉軸受を得ることができる。
【００２２】
また、ボールによって軌道面から押し出されたグリースが軌道面に連なる凹部に溜まり、その凹部に溜まったグリースが継続的に転動部に供給される。そのため、この玉軸受は、高速回転域においても潤滑性に優れ、回転トルクの増大や温度の上昇を生じにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１に、この発明の深溝玉軸受の実施形態を示す。この深溝玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１と外輪２の間にあるボール３と、ボール３を保持する保持器４と、内輪１と外輪２の間にグリースを保持するシール部材５とからなる。
【００２４】
内輪１の外周と外輪２の内周にはそれぞれ、断面円弧状の軌道面６、７が周方向に連続して形成されており、この軌道面６、７の内面をボール３が転動する。また、外輪２の内周には、外輪２の側面２ａに連なるシール溝８が周方向に連続して形成されており、このシール溝８に、リング状のシール部材５が組み込まれている。このシール部材５と内輪１と外輪２とで囲まれた空間にはグリースが封入されている。
【００２５】
外輪２の内周には、周方向に連続する凹部９がシール溝８から離れた位置に形成されている。この凹部９は軌道面７に連なっており、軌道面７を転動するボール３によって軌道面７から押し出されたり、ボール３と保持器４の公転によって発生する遠心力を受けて外輪２方向に移動したグリースを溜めるようになっている。
【００２６】
この深溝玉軸受を用いると、ボール３によって軌道面７から押し出されたグリースが凹部９に溜まり、その凹部９に溜まったグリースが継続的に転動部に供給される。そのため、この深溝玉軸受は、高速回転域においても潤滑性に優れ、回転トルクの増大や温度の上昇を生じにくい。
【００２７】
図２に示す凹部９の径方向の深さＡは、ボール３の直径Ｂの２〜１０％に設定すると好ましい。凹部９の深さＡをボール３の直径Ｂの２％以上とすると、凹部９内のグリース量を増加する事が出来る。すなわち、潤滑に寄与できるグリースを増加する事が出来、高速回転でのトルク増大、発熱大を防止し、軸受の長寿命を確保することができる。凹部９の深さＡをボール３の直径Ｂの１０％以上とすると許容アキシアル荷重が低下してしまう場合があるため、１０％以下とする。
【００２８】
図２に示す外輪２の側面２ａから凹部９の縁までの幅Ｃは、シール溝８の幅Ｄの１．２〜１．８倍に設定すると好ましい。外輪２の側面２ａから凹部９の縁までの幅Ｃをシール溝８の幅Ｄの１．２倍以上とすると、シール溝８と凹部９の間に形成される壁部１０の厚みを大きくして、壁部１０の割れや欠け等を防止することができる。１．８倍以下とすると、凹部９の幅を広げて凹部９内のグリースの溜まり量を確保し、軸受の高速回転時のトルク増大、発熱大等の問題を防止し、長寿命を確保することができる。
【００２９】
図３及び図４に示すように、保持器４は、２枚の環状体１１、１１から成る。各環状体１１は、弧状のポケット壁部１２と、そのポケット壁部１２の端部から周方向に延びる結合板部１３とが周方向に交互に形成された波形とされ、合成樹脂の成形品から成っている。
【００３０】
合成樹脂としてはポリアミド（ＰＡ６６やＰＡ４６等）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）等のエンジニアリングプラスチック単体材料、あるいは更にガラス繊維、炭素繊維などの短繊維を混入して強化した複合材料を用いることができる。
【００３１】
前記ポケット壁部１２の内周にはボール３の外周に沿う半球状のポケット面１２ａが形成され、そのポケット面１２ａの両端部に円弧面１２ｂが設けられている。
【００３２】
２枚の環状体１１、１１の連結に際し、ここでは、互に衝合する結合板部１３にピン孔１４を形成し、そのピン孔１４に挿入したリベット１５の先端を加締めるようにしている。
【００３３】
上記のように、保持器４を形成する２枚の合成樹脂製環状体１１を弧状のポケット壁部１２と結合板部１３が周方向に交互に連続する波形とすることによって、強度的に強い環状体１１を得ることができる。このため、２枚の環状体１１を結合一体化することによって、剛性の高い保持器４を形成することができ、軸受が高速回転しても遠心力によって保持器４が変形することはない。
【００３４】
したがって、軸受の高速回転時に、ポケット面１２ａがボール３に強く接触したり、あるいは、保持器４がシール部材５に干渉することがなく、接触部での摩擦による発熱を防止し、軸受の温度上昇を抑制することができる。また、軸受の回転抵抗も増大することがなく、外輪１と内輪２とをきわめて円滑に相対回転することができる。
【００３５】
以下、この発明の玉軸受に組込まれる保持器４に関する他の実施形態を図５乃至７に基づいて説明する。この保持器４は、２枚の環状体１６、１６から成り、各環状体１６は合成樹脂により成形されて同一の形状とされている。
【００３６】
図５に示すように、環状体１６は平面形状が波形とされ、その一側面にはボール３の外周に沿う半球状のポケット１７が周方向に等間隔に設けられている。
【００３７】
また、環状体１６には、隣接するポケット１７間に形成された結合部１８に両側面に貫通する係合孔１９と、他方の環状体１６に形成された上記係合孔１９に挿入される係合爪２０とが形成されている。
【００３８】
係合孔１９の内周には係合段部１９ａが形成され、一方、係合爪２０の先端部にはその係合段部１９ａに係合される鈎部２０ａが設けられている。
【００３９】
結合部１８の他側には、平坦面２１が形成されている。
【００４０】
２枚の環状体１６、１６は、半球状ポケット１７が対向するよう組み合わせられ、係合孔１９に対する係合爪２０の係合によって結合一体化され、図７に示す保持器４が組み立てられる。
【００４１】
ここで、保持器４の組立ては、外輪２と内輪１間に複数のボール３を組み込んだのち、その両輪の両側方から両輪間に形成される環状空間内に２枚の環状体１６、１６を嵌合して、係合孔１９に係合爪２０を挿入する。
【００４２】
このように、係合孔１９に対する係合爪２０の係合によって保持器４を組み立てることができるため、組立てが容易であると共に、係合孔１９と係合爪２０の係合によって環状体１６の外径方向の変形を防止することができるため、剛性の高い保持器４を得ることができ、高速回転用として使用することができる。
【００４３】
また、保持器４を形成する２枚の環状体１６は同一形状であるため、１種類の成形用金型で成形することができ、コストの安い保持器４を得ることができると共に、環状体１６の管理も容易である。
【００４４】
この実施の形態で示すように、係合爪２０を、その先端２０ｂが結合部１８の平坦面２１より出張らない寸法関係とすることにより、保持器４の組立て時、一方の環状体１６の平坦面２１を受け、他方の環状体１６の平坦面２１を押すことによって保持器４を容易に組立てることができる。
【００４５】
軸受に封入するグリースとしては、基油をエステル油、増ちょう剤をリチウムとしたグリース、あるいは基油をポリアルファオレイン油（ＰＡＯ）とエステル油の混合油、増ちょう剤をジウレアとしたグリースを用いると好ましい。このグリースを用いると、高速回転域で高温となっても潤滑性能が劣化しにくいので、軸受がより長寿命となる。
【００４６】
グリースの封入量は、静止空間の容積に対して５０〜１００％とすると好ましい。ここで静止空間とは、内輪１と外輪２とシール部材５で囲まれる空間から、ボール３と保持器４が軸受の回転の際に通過する空間を除いたものをいう。グリース封入量を静止空間の容積に対して１００％以下とすることによって高速回転域におけるグリースの漏れを防止することができ、５０％以上とすることによって高速回転域においても転動部を確実に潤滑することができる。
【００４７】
ボール３の材質はセラミックとすると好ましい。セラミックとすると、軸受鋼を材質とする場合に比べてボール３が軽くなるので、ボール３に作用する遠心力が小さくなり、摩擦による軸受の温度上昇を抑えることができる。もちろん、ボール３の材質を軸受鋼としてもよい。
【００４８】
この深溝玉軸受は、ＪＩＳ５級以上の精度とすることにより、回転振れ精度を高めて高速回転時のつりあいの良さを確保することができる。また、ラジアル内部すきまをＪＩＳのＣＭ〜Ｃ４とすることにより、高速回転域における温度上昇や遠心力により内輪が膨張しても、ラジアル内部すきまの減少による焼き付きを防止することができる。さらに内輪１と外輪２の材質を、高温長寿命軸受鋼とすると、より確実に軸受の長寿命化を図ることができる。
【００４９】
高温長寿命軸受鋼としては、ＳｉあるいはＡｌを含み、酸素含有量を１３ｐｐｍ以下とした鋼を焼入れした後、２３０℃〜３００℃の高温で焼戻した鋼材料で、長寿命と共に高い耐熱性、経年寸法安定性を具備するものが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の玉軸受の実施形態を示す断面図
【図２】図１の玉軸受の凹部を説明する断面図
【図３】図１の玉軸受に組込まれる保持器を示す平面図
【図４】図３の保持器の拡大断面図
【図５】図３の保持器の変形例を説明する断面図
【図６】図５に示す保持器の斜視図
【図７】図５に示す保持器の断面図
【図８】（Ｉ）、（II）は従来の玉軸受に組込まれる保持器を示す断面図
【符号の説明】
【００５１】
１      内輪
２      外輪
２ａ    側面
３      ボール
４      保持器
５      シール部材
６、７  軌道面
８      シール溝
９      凹部
１１    環状体
１２    ポケット壁部
１２ａ  ポケット面
１３    結合板部
Ａ      凹部の深さ
Ｂ      ボールの直径
Ｃ      外輪の側面から凹部の縁までの幅
Ｄ      シール溝の幅
【図１】
2006300261.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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