(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性を向上させることができる保持器を提供する。【解決手段】環状体１７と、前記環状体の軸方向の一方向側に配置される複数の柱とを備える合成樹脂製の保持器１４。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３０を含む。【選択図】図４Ａ
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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柱とを備える合成樹脂製の保持器であって、
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、保持器。
【請求項２】
第１の環状体と、第２の環状体と、前記第１の環状体と前記第２の環状体とを軸方向に所定間隔をあけて同心に連結する複数の柱とを備える合成樹脂製の保持器であって、
前記第１の環状体及び前記第２の環状体の少なくとも一方は、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、保持器。
【請求項３】
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保持するポケットを有する、請求項１又は請求項２に記載の保持器と
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１００は、図９に示されるように、円環状の環状体１０１と、この環状体１０１の軸方向の一端面に配置される複数のつの１０２とを備えている。周方向において互いに隣接するつの１０２の間に転動体である玉を回転可能に保持するポケット１０３が形成されている。冠形保持器１００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１０３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１００を構成する合成樹脂材料がポケット１０３の部分（ポケット１０３の底部１０４）よりも多く存在するつの１０２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１００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１００に遠心力が作用すると、軸方向のサイズがつの１０２よりも小さいポケット１０３の底部１０４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１０３の内面１０３ａを押す結果、冠形保持器１００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１０２よりも小さいポケット１０３の底部１０４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１００では、冠形保持器１００の同じ箇所、すなわちポケット１０３の底部１０４に応力が集中し、冠形保持器１００の耐久性が低下するおそれがある。
【０００７】
かかる遠心力及び回転変動に起因する環状体への応力集中は、前述した冠形保持器に限らず、互いに離間した一対の環状体が複数の柱で連結された、かご形保持器と呼ばれるタイプの保持器においても発生し得る。
【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、耐久性を向上させることができる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】
本発明の第１の観点に係る保持器は、
（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柱とを備える合成樹脂製の保持器であって、
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。
【００１０】
本発明の第１の観点に係る保持器は、環状に１周以上連続する繊維が環状体に含まれているので、当該環状体の引張強度を向上させることができる。したがって、遠心力及び回転変動に起因する応力集中に対する環状体の耐久性、ひいては保持器の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第２の観点に係る保持器は、
（２）第１の環状体と、第２の環状体と、前記第１の環状体と前記第２の環状体とを軸方向に所定間隔をあけて同心に連結する複数の柱とを備える合成樹脂製の保持器であって、
前記第１の環状体及び前記第２の環状体の少なくとも一方は、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。
【００１２】
本発明の第２の観点に係る保持器は、環状に１周以上連続する繊維が第１の環状体及び第２の環状体の少なくとも一方に含まれているので、当該環状体の引張強度を向上させることができる。したがって、遠心力及び回転変動に起因する応力集中に対する環状体の耐久性、ひいては保持器の耐久性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の転がり軸受は、
（３）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保持するポケットを有する、上記（１）又は（２）の保持器と
を備える。
【００１４】
本発明の転がり軸受は、環状に１周以上連続する繊維が保持器の環状体に含まれているので、当該環状体の引張強度を向上させることができる。したがって、遠心力及び回転変動に起因する応力集中に対する環状体の耐久性、ひいては保持器の耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐久性を向上させることができる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】
【００１６】
【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、柱が設けられる側と反対側（軸方向の他方向側）から見た説明図である。
【図４Ｂ】環状体の他の例を、柱が設けられる側と反対側（軸方向の他方向側）から見た説明図である。
【図５】合成樹脂中に混入される強化繊維の長さと高温時の強度保持率との関係を示す図である。
【図６】本発明の転がり軸受の他の実施形態の断面説明図である。
【図７】本発明の保持器の他の実施形態の斜視説明図である。
【図８】本発明の保持器のさらに他の実施形態の斜視説明図である。
【図９】従来の保持器の斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の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。
【００１８】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１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は深溝玉軸受であり、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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（柱）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。
【００２１】
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、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。
【００２２】
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側という。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
本実施形態に係る保持器１４では、短繊維に加えて、連続する繊維が環状体１７に含まれている。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１７に沿って環状に１周以上設けられている。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、単一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。
【００２７】
電動機に使用される転がり軸受では小型化が求められており、また、高速回転に対応することも求められている。この場合、転がり軸受は高温状態になり易く、したがって、転がり軸受は高温への対応も求められる。図５は、合成樹脂中に混入される強化繊維の長さと高温時の強度保持率との関係を示す図である。ＩＳＯ５２７にしたがって１号ダンベル測定を行った。試験片はＰＡ６６で作製され、短繊維として長さ（数平均繊維長）０．３２ｍｍのガラス繊維を用い、長繊維として長さ（数平均繊維長）０．９４ｍｍのガラス繊維を用いた。室温から１２０℃まで温度を上昇させ、室温での強度を基準（１００％）として、高温（１２０℃）での強度保持率（％）を測定した。図５より、長繊維は短繊維に比べて高温時での強度保持率が約２０％向上している。
【００２８】
本実施形態に係る保持器１４では、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、当該開口２３を形成しない場合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）に発生する応力を小さくすることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
本実施形態では、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。
【００３１】
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。
【００３２】
〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受４０の断面説明図である。転がり軸受１０はアンギュラ玉軸受であり、内輪４１と、外輪４２と、複数の転動体である玉４３と、保持器４４とを備えている。内輪４１は円環状に形成され、外周面に内輪軌道４５を有している。外輪４２は内輪４１の径方向外側に設けられ、内周面に外輪軌道４６を有している。外輪４２も内輪４１と同様に円環状に形成されている。外輪４２は、内輪４１の径方向外側に当該内輪４１と同心状に配置されている。内輪４１の内輪軌道４５と外輪４２の外輪軌道４６とは径方向に対向して配置されている。
【００３３】
保持器４４は、図７に示されるように、いわゆるかご形保持器であり、第１の環状体４７と、第２の環状体４８と、第１の環状体４７と第２の環状体４８とを軸方向に所定間隔をあけて同心に連結する複数の柱４９とを備えている。周方向に隣接する柱４９と、両柱４９の間に設けられた第１の環状体４７及び第２の環状体４８とによって形成された空間は、玉４３を収容するためのポケット５０とされている。
【００３４】
本実施形態においても、第１の環状体４７及び第２の環状体４８を構成する合成樹脂中に、環状に１周以上連続する繊維が含まれている。これにより、第１の環状体４７及び第２の環状体４８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。
【００３５】
〔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、本発明を転がり軸受の一例である玉軸受に適用しているが、本発明は、これに限らず、他のタイプの転がり軸受にも適用することができる。図８は、円すいころ軸受に用いられる保持器６０を示しており、この保持器６０においても、第１の環状体６１及び第２の環状体６２の少なくとも一方に、環状に１周以上連続する繊維を含ませることができる。保持器６０において、第１の環状体６１及び第２の環状体６２は柱６３により接続されており、周方向に隣接する柱６３と、両柱６３間に設けられた第１の環状体６１及び第２の環状体６２とによって形成された空間は、円すいころ６４を収容するためのポケット６５とされている。
【００３６】
また、前述した第２実施形態では、環状に１周以上連続する繊維を両環状体に含ませているが、いずれか一方の環状体にだけ繊維を含ませることもできる。
【符号の説明】
【００３７】
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（柱）
１９：ポケット          ３０：繊維          ３１：繊維
４０：転がり軸受        ４４：保持器        ４７：第１の環状体
４８：第２の環状体      ４９：柱            ６０：保持器
６１：第１の環状体      ６２：第２の環状体  ６３：柱
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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