(57)【要約】      （修正有）【課題】軸受への組付性を損なうことなく、耐久性を向上させることができる冠形保持器を提供する。【解決手段】環状体１７と、前記環状体１７の軸方向の一方向側に配置される複数のつの１８とを備えた合成樹脂製の冠形保持器１４。複数のつの１８はそれぞれ、周方向の一方向側にポケット１９を有する第１の部分２０と、第１の部分２０と周方向の他方向側に隣接しており、周方向の他方向側にポケット１９を有する第２の部分２１と、第１の部分２０の周方向の他方向側と第２の部分２１の周方向の一方向側とを環状体１７から軸方向に離れた位置で連結する連結部２２とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状体と、前記環状体の軸方向の一方向側に配置される複数のつのとを備えた合成樹脂製の冠形保持器であって、
前記複数のつのはそれぞれ、
周方向の一方向側にポケットを有する第１の部分と、
前記第１の部分と周方向の他方向側に隣接しており、周方向の他方向側にポケットを有する第２の部分と、
前記第１の部分の周方向の他方向側と前記第２の部分の周方向の一方向側とを前記環状体から軸方向に離れた位置で連結する連結部とを有する、冠形保持器。  
【請求項２】
前記第１の部分は、前記連結部と結合する第１の結合部と、前記第１の結合部よりも軸方向の一方向側の第１の爪と、前記第１の結合部よりも軸方向の他方向側の第１の基部とを有し、
前記第２の部分は、前記連結部と結合する第２の結合部と、前記第２の結合部よりも軸方向の一方向側の第２の爪と、前記第２の結合部よりも軸方向の他方向側の第２の基部とを有し、
前記第１の爪と、当該第１の爪とポケットを挟んで対向する第２の爪との間の最小距離が、前記ポケットに配置される玉の直径よりも小さい、請求項１に記載の冠形保持器。
【請求項３】
前記第１の部分、前記第２の部分、前記連結部、及び前記環状体により画定される開口を、径方向外側から見た形状が台形状である、請求項１又は請求項２に記載の冠形保持器。
【請求項４】
前記環状体は、当該環状体に沿って環状に１周以上連続する繊維を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冠形保持器。    
【請求項５】
外周面に内輪軌道を有する内輪と、
前記内輪の径方向外側に設けられ、内周面に外輪軌道を有する外輪と、
前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動可能に配設される複数の転動体と、
前記複数の転動体のそれぞれを前記ポケットに保持する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冠形保持器と
を備える、転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冠形保持器及び転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速回転状態で使用される軸受では、潤滑切れにより焼付が発生することがある。かかる焼付の発生を抑制する耐焼付性を向上させるために、金属製の保持器よりも合成樹脂製の保持器が好適に使用される。
【０００３】
合成樹脂製の保持器のうち、例えば深溝玉軸受に用いられる保持器としては、軸受の組付けを簡便に行うことができ、また、製造が容易な形状であることから、冠形の形状を有する冠形保持器が多用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の冠形保持器５０は、図５に示されるように、円環状の環状体５１と、この環状体５１の軸方向の一端面に配置される複数のつの５２とを備えている。周方向において互いに隣接するつの５２の間に転動体である玉を回転可能に保持するポケット５３が形成されている。冠形保持器５０では、軸方向の一方向側が開口しており当該開口からポケット５３に玉を配設することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、自動車や産業機器では効率向上を目的として電動化が進んでいる。電動機に使用される軸受では、小型化とともに、効率を向上させるために高速回転への対応が求められている。高速回転においては、冠形保持器５０を構成する合成樹脂材料がポケット５３の部分（ポケット５３の底部５４）よりも多く存在するつの５２に大きな遠心力が作用する。また、電動機に使用される軸受では急加速及び急減速を含む回転変動が大きい運転状態で使用されることが多く、この場合、冠形保持器５０に保持されている玉が周方向において均一に移動せずに、進み遅れが発生しやすくなる。
【０００６】
前記のように冠形保持器５０に遠心力が作用すると、軸方向のサイズがつの５２よりも小さいポケット５３の底部５４に応力が集中する。また、玉の進み遅れが発生すると、玉がポケット５３の内面５３ａを押す結果、冠形保持器５０に周方向の引張応力が発生する。この引張応力も軸方向のサイズがつの５２よりも小さいポケット５３の底部５４に集中する。したがって、高速回転が求められ、また、大きな回転変動が発生する軸受に用いられる冠形保持器５０では、冠形保持器５０の同じ箇所、すなわちポケット５３の底部５４に応力が集中し、冠形保持器５０の耐久性が低下するおそれがある。
【０００７】
ポケット５３の底部５４を含む冠形保持器５０の強度を向上させるために、補強用に合成樹脂材料中に混入させているガラス繊維等の繊維の含有量を多くしたり、補強効果の大きい炭素繊維を用いたりすることが考えられるが、この方策では、冠形保持器５０のつの５２の剛性が大きくなりすぎて、つの５２の先端部５２ａを周方向に拡げて玉をポケット５３に配設するときに、当該つの５２の先端部５２ａが破損するおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、軸受への組付性を損なうことなく、耐久性を向上させることができる冠形保持器及び転がり軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の冠形保持器は、
（１）環状体と、前記環状体の軸方向の一方向側に配置される複数のつのとを備えた合成樹脂製の冠形保持器であって、
前記複数のつのはそれぞれ、
周方向の一方向側にポケットを有する第１の部分と、
前記第１の部分と周方向の他方向側に隣接しており、周方向の他方向側にポケットを有する第２の部分と、
前記第１の部分の周方向の他方向側と前記第２の部分の周方向の一方向側とを前記環状体から軸方向に離れた位置で連結する連結部とを有する。
【００１０】
本発明の冠形保持器におけるつのは、第１の部分と、第２の部分と、前記第１の部分及び第２の部分を環状体から離れた位置で連結する連結部とを備えており、前記第１の部分、第２の部分、連結部及び環状体によって開口が画定されている。すなわち、つのは環状体側の部分である根元部分の肉を取ることで軽量化が図られている。このため、冠形保持器が高速で回転して当該冠形保持器に遠心力が作用したとしても、開口を形成することでつのを軽くしているので、保持器に作用する遠心力を従来の冠形保持器よりも小さくすることができる。したがって、ポケットの底部に発生する応力を従来の冠形保持器よりも小さくすることができる。また、つのは開口が形成されているので変形しやすい。このため、前記のように玉の進み遅れが発生し当該玉がポケットの内周を押圧したとしても、つのが変形することで玉からの押圧力に起因して保持器に作用する周方向の引張応力を緩和することができる。このようにして、従来、ポケットの底部に集中的に発生していた応力を抑制又は緩和させることで、保持器の耐久性を向上させることができる。本発明の冠形保持器では、当該冠形保持器を構成する合成樹脂中に混入される繊維の量を増やしたり質を変えたりすることで冠形保持器の強度を大きくするという方策をとっていないので、つのの剛性が大きくなりすぎることがない。このため、玉をポケットに配設するときにつのが破損するおそれもなく、軸受への組付性を損なうことがない。
【００１１】
（２）上記（１）の冠形保持器において、前記第１の部分は、前記連結部と結合する第１の結合部と、前記第１の結合部よりも軸方向の一方向側の第１の爪と、前記第１の結合部よりも軸方向の他方向側の第１の基部とを有し、
前記第２の部分は、前記連結部と結合する第２の結合部と、前記第２の結合部よりも軸方向の一方向側の第２の爪と、前記第２の結合部よりも軸方向の他方向側の第２の基部とを有し、
前記第１の爪と、当該第１の爪とポケットを挟んで対向する第２の爪との間の最小距離が、前記ポケットに配置される玉の直径よりも小さいものとすることができる。この場合、第１の爪と第２の爪とを周方向に若干撓ませることで玉をポケットに配設することができる。一旦、ポケットに配設された玉は前記最小距離が玉の直径よりも小さいので、ポケットから離脱することなく当該ポケットにより保持される。
【００１２】
（３）上記（１）又は（２）の冠形保持器において、前記第１の部分、前記第２の部分、前記連結部、及び前記環状体により画定される開口を、径方向外側から見た形状が台形状であることが望ましい。この場合、台形の斜辺を画定する第１の部分又は第２の部分の軸方向の中央部の厚さ（周方向の厚さ）は、当該第１の部分又は第２の部分のポケット側が周面であるのに対し開口側が平面であるので、台形の斜辺を画定する第１の部分又は第２の部分の軸方向の端部の厚さ（周方向の厚さ）よりも薄くなる。このため、玉の進み遅れに起因する玉の押圧力がつのに作用したときに、つのは容易に変形することができる。
【００１３】
（４）上記（１）〜（３）の冠形保持器において、前記環状体は、当該環状体に沿って環状に１周以上連続する繊維を含むことが望ましい。この場合、応力が集中する環状体の強度を大きくすることができ、冠形保持器の耐久性を向上させることができる。
【００１４】
本発明の転がり軸受は、
（５）外周面に内輪軌道を有する内輪と、
前記内輪の径方向外側に設けられ、内周面に外輪軌道を有する外輪と、
前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に転動可能に配設される複数の転動体と、
前記複数の転動体のそれぞれを前記ポケットに保持する上記（１）〜（４）のいずれかの冠形保持器と
を備える。
【００１５】
本発明の転がり軸受では、冠形保持器のつのに開口を形成して当該つのを軽くしている。このため、高速回転した場合でもポケットの底部に作用する遠心力を軽減させることができる。また、急加速又は急減速した場合でも、つのが変形することで玉からの押圧力に起因して冠形保持器に作用する周方向の引張応力を緩和することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、軸受への組付性を損なうことなく、耐久性を向上させることができる冠形保持器及び転がり軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態の断面説明図である。
【図２】本発明の冠形保持器の一実施形態の斜視説明図である。
【図３】図２に示される冠形保持器の一部を径方向外側から見た説明図である。
【図４Ａ】環状体の一例を、つのが設けられた側と反対側（軸方向の他方側）から見た説明図である。
【図４Ｂ】環状体の他の例を、つのが設けられた側と反対側（軸方向の他方側）から見た説明図である。
【図５】従来の冠形保持器の斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の冠形保持器及び転がり軸受の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受１０の断面説明図である。転がり軸受１０は、内輪１１と、外輪１２と、複数の転動体である玉１３と、保持器１４とを備えている。内輪１１は円環状に形成され、外周面に内輪軌道１５を有している。外輪１２は内輪１１の径方向外側に設けられ、内周面に外輪軌道１６を有している。外輪１２も内輪１１と同様に円環状に形成されている。外輪１２は、内輪１１の径方向外側に当該内輪１１と同心状に配置されている。内輪１１の内輪軌道１５と外輪１２の外輪軌道１６とは径方向に対向して配置されている。
【００２０】
複数の玉１３は、内輪１１の内輪軌道１５と外輪１２の外輪軌道１６との間に周方向に間隔をあけて並べられ、両軌道１５，１６上を転動可能に配置されている。内輪１１、外輪１２、及び玉１３は、例えば軸受鋼やステンレス鋼等の金属材料により作製されている。
【００２１】
図２は、図１に示される、本発明の一実施形態に係る保持器１４の斜視説明図であり、図３は、図２に示される保持器１４の一部を径方向外側から見た説明図である。保持器１４は、軸方向の一方側が開口された片抱きタイプの冠形保持器である。保持器１４は、複数の玉１３の周方向の間隔を保持するために設けられている。保持器１４は、環状体１７と、複数のつの１８とを備えており、例えばＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ１０Ｔ等のポリアミドや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等の合成樹脂で作製されている。保持器１４は、このような合成樹脂を、例えば射出成型することで作製することができる。
【００２２】
保持器１４を補強するために当該保持器１４を構成する合成樹脂中にチョップドストランドと呼ばれる長さ０．２〜０．４ｍｍ程度（数平均繊維長）の短繊維を含ませることができる。繊維としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等を用いることができる。合成樹脂中に含ませる繊維の配合割合（重量％）は、少なすぎると充分な補強効果を得ることができず、また、多すぎると、前述したようにつの１８の剛性が大きくなりすぎて玉１３をポケット１９に配設するときに当該つの１８が破損するおそれがある。したがって、限定されるものではないが、ガラス繊維の場合は、例えば１０〜４０質量％とし、炭素繊維の場合は、例えば１０〜３５質量％とし、アラミド繊維の場合は、例えば１０〜３５質量％とすることができる。
【００２３】
環状体１７は、円環状に形成されており、内輪１１及び外輪１２と同心状に配置されている。複数のつの１８は、環状体１７の軸方向の一方向側に配置されている。複数のつの１８は、周方向に沿って所定の間隔をあけて配置されている。各つの１８は、軸方向の他方向側の端部が環状体１７の軸方向の一方向側の側部に接続されている。したがって、複数のつの１８は、互いに環状体１７によって接続されている。なお、本明細書では、環状体１７を基準として、つの１８が接続された側を軸方向の一方向側といい、つの１８が接続された側と反対側を軸方向の他方向側という。
【００２４】
周方向に隣接する２つのつの１８と、両つの１８の間に設けられた環状体１７とによって形成された空間は、玉１３を収容するためのポケット１９とされている。ポケット１９は、環状体１７とは反対側の軸方向の側部において開放されている。換言すれば、保持器１４は軸方向の一方向側において開口されており、この開口された箇所から玉１３をポケット１９に配設することができる。ポケット１９の内面１９ａは、玉１３の外面に沿った球面形状に形成されている。
【００２５】
各つの１８は、第１の部分２０と、第２の部分２１と、連結部２２とを有している。第１の部分２０は、周方向の一方向側（図３の手前側において左側）にポケット１９を有している。第２の部分２１は、第１の部分２０と周方向の他方向側（図３の手前側において右側）に隣接しており、周方向の他方向側にポケット１９を有している。連結部２２は、第１の部分２０の周方向の他方向側と第２の部分２１の周方向の一方向側とを環状体１７とは軸方向に離れた位置で連結している。第１の部分２０、第２の部分２１、連結部２２及び環状体１７によって開口２３が画定または形成されている。本実施形態では、径方向外側（図３において紙面貫通方向手前側）から見て台形状の開口２３が画定されている。
【００２６】
第１の部分２０は、連結部２２と結合する第１の結合部２４と、第１の結合部２４よりも軸方向の一方向側の第１の爪２５と、第１の結合部２４よりも軸方向の他方向側の第１の基部２６とを有している。また、第２の部分２０は、連結部２２と結合する第２の結合部２７と、第２の結合部２７よりも軸方向の一方向側の第２の爪２８と、第２の結合部２７よりも軸方向の他方向側の第２の基部２９とを有している。第１の爪２５と、当該第１の爪２５とポケット１９を挟んで対向する、隣接するつの１８の第２の爪２８との間の最小距離ｄは、ポケット１９に配置される玉１３の直径Ｄよりも若干小さくされている。なお、「最小距離」とは、ポケット１９を挟んで対向する第１の爪２５の周方向の一方向側の先端２５ａと、第２の爪２８の周方向の他方向側の先端２８ａとの間の距離のことである。
【００２７】
本実施形態に係る保持器１４は、第１の部分２０、第２の部分２１、連結部２２及び環状体１７によって開口２３が画定されている。換言すれば、保持器１４のつの１８は環状体側の部分である根元部分の肉を取ることで、その分だけ軽量化が図られている。このため、保持器１４が高速で回転して当該保持器１４に遠心力が作用したとしても、開口２３を形成することでつの１８を軽くしているので、保持器１４に作用する遠心力を従来の冠形保持器よりも小さくすることができる。したがって、ポケット１９の底部１９ｂ（環状体１７の一部でもある）に発生する応力を従来の冠形保持器よりも小さくすることができる。
【００２８】
また、つの１８は開口２３が形成されているので、当該開口２３が形成されていない場合に比べて変形しやすくなっている。このため、保持器１４を備えた転がり軸受１０が回転変動が大きい状態で使用されて玉１３の進み遅れが発生し当該玉１３がポケット１９の内周１９ａを押圧したとしても、つの１８が変形することで玉１３からの押圧力に起因して保持器１４に作用する周方向の引張応力を緩和することができる。つの１８に開口２３を形成することで当該つの１８にクッション機能ないしダンパー機能を付与することができる。
【００２９】
このようにして、従来、ポケット１９の底部１９ｂに集中的に発生していた応力を抑制又は緩和させることで、保持器１４の耐久性を向上させることができる。本実施形態に係る保持器１４では、当該保持器１４を構成する合成樹脂中に混入される繊維の量を増やしたり質を変えたりすることで保持器１４の強度を大きくするという方策をとっていないので、つの１８の剛性が大きくなりすぎることがない。このため、玉１３をポケット１９に配設するときにつの１８が破損するおそれもなく、軸受への組付性を損なうことがない。
【００３０】
また、ポケット１９を挟んで対向する第１の爪２５と第２の爪２８との間の最小距離ｄは当該ポケット１９に配設される玉１３の直径Ｄよりも小さくされている。これにより、第１の爪２５と第２の爪２８とを周方向に若干撓ませることで玉１３をポケット１９に配設することができる。また、一旦、ポケット１９に配設された玉１３は前記最小距離ｄが玉の直径Ｄよりも小さいので、ポケット１９から離脱することなく当該ポケット１９により保持される。
【００３１】
また、つの１８に形成される開口２３は、径方向外側から見た形状が台形状である。台形の斜辺を画定する第１の部分２０又は第２の部分２１の軸方向の中央部の厚さｔ１（ポケット１９の中心Ｏを基準とした径方向の厚さ）は、当該第１の部分２０又は第２の部分２１のポケット１９側が軸方向外側から見て周面である（ポケット１９の内面１９ａは球面である）のに対し開口２３側が平面であるので、台形の斜辺を画定する第１の部分２０又は第２の部分２１の軸方向の端部の厚さｔ２（ポケット１９の中心Ｏを基準とした径方向の厚さ）、ｔ３（ポケット１９の中心Ｏを基準とした径方向の厚さ）よりも薄くなる。このため、玉１３の進み遅れに起因する玉１３の押圧力がつの１８に作用したときに、つの１８は容易に変形することができる。第１の部分２０及び第２の部分２１の開口２３側の面は、球面又は曲面とすることもできるが、前述した、軸方向の中央部が薄くなることによる変形容易性からは、平面とすることが望ましい。また、連結部２２及び環状体１７の開口２３側の面も、第１の部分２０及び第２の部分２１の開口２３側の面とともに平面とすることが、成形容易性（型の抜き易さ）の点からは望ましい。第１の部分２０及び第２の部分２１の開口２３側の平面は、保持器１４の中心から径方向に延在する線を含んでいる。
【００３２】
また、本実施形態では、環状体１７の厚さｔ４（軸方向の厚さ）、連結部２２の厚さｔ５（軸方向の厚さ）、第１の部分２０の第１の基部２６の厚さｔ１、ｔ２又はｔ３、及び第２の部分２１の第２の基部２９の厚さｔ１、ｔ２又はｔ３は、ｔ１＜ｔ２、ｔ３ではあるが、概ね同じ厚さに設定されている。このため、成形後の合成樹脂の収縮量をほぼ均一にすることができ、ひずみを小さくすることができる。
【００３３】
また、短繊維に加えて、連続する繊維を環状体に含ませることもできる。図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、この連続する繊維は、環状体に沿って環状に１周以上設けることが望ましい。図４Ａに示される例では、保持器１４の環状体１７中に繊維３０がらせん状に配置されており、図４Ｂに示される例では、保持器３４の環状体３７中に複数（図示した例では３本）の環状の繊維３１が同心状に配置されている。繊維３０及び繊維３１は、１本の繊維であってもよいし、複数の繊維が束ねられた束状の繊維であってもよい。用いることができる繊維として、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維をあげることができる。環状体１７に繊維３０、３１を環状に配置することで、当該環状体１７の強度、特に周方向の引張強度を向上させることができる。
【００３４】
〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、つの１８の第１の部分２０、第２の部分２１、連結部２２及び環状体１７によって画定または形成される開口２３を軸方向外側から見た形状が台形状であるが、開口２３の形状はこれ以外に、例えば三角形状、矩形状、円形状、長円形状等の他の形状とすることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１０：転がり軸受        １１：内輪          １２：外輪
１３：玉（転動体）      １４：保持器        １５：内輪軌道
１６：外輪軌道          １７：環状体        １８：つの
１９：ポケット          ２０：第１の部分    ２１：第２の部分
２２：連結部            ２３：開口          ２４：第１の結合部
２５：第１の爪          ２６：第１の基部    ２７：第２の結合部
２８：第２の爪          ２９：第２の基部      ｄ：最小距離
Ｄ：玉の直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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