(57)【要約】【課題】高温下で使用される深溝型の玉軸受用の保持器として使用可能な、耐熱材製で２分割型の保持器１５の耐久性向上を図る。【解決手段】それぞれが耐熱材製で円環状である第一、第二両保持器素子１６、１７を、軸方向に突き合わせて結合して成る。第一保持器素子１６の円周方向複数個所に半円弧を越える第一素ポケット部２０、２０を設ける。又、第二保持器素子１７のうちでこれら各第一素ポケット部２０、２０と整合する部分に、半円弧未満である第二素ポケット部２１、２１を設ける。上記各第一素ポケット部２０、２０の開口部の幅Ｗ20を、各玉６、６の直径Ｄ6 以上とする。この構成により、上記両保持器素子１６、１７の突き合わせ部に、上記各玉６、６の転動面が衝突しない様にして、上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが円環状である第一、第二両保持器素子を軸方向に突き合わせて結合して成り、円周方向複数個所に、それぞれの内側に玉を転動自在に保持するポケットを設けた玉軸受用保持器に於いて、上記両保持器素子はそれぞれが耐熱材製であり、これら両保持器素子のうち、第一保持器素子の円周方向複数個所で上記各ポケットを構成する部分に、この第一保持器素子の軸方向片側に開口し、この第一保持器素子の径方向に直交する仮想平面に関する内周面の断面形状が半円弧を越える、第一素ポケット部が設けられており、第二保持器素子のうちでこれら各第一素ポケット部と整合する部分に、それぞれが上記第一保持器素子側に開口し、上記第二保持器素子の径方向に直交する仮想平面に関する内周面の断面形状が半円弧未満である、第二素ポケット部が設けられており、上記各第一素ポケット部の、上記第一保持器素子の軸方向片側部分での、この第一保持器素子の円周方向に関する幅が、上記各玉の直径以上である事を特徴とする玉軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高温且つ腐食環境下で使用される深溝型の玉軸受を構成する玉を転動自在に支持する為の保持器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種回転支持装置を構成する為に、図４に示す様な単列深溝型の玉軸受１が広く使用されている。この玉軸受１は、内輪２の外周面に形成した断面円形の内輪軌道３と、外輪４の内周面に形成した断面円弧形の外輪軌道５との間に複数個の玉６、６を、保持器７のポケット８、８内に保持した状態で、転動自在に設けて成る。この様な玉軸受に組み込む保持器７として従来から、例えば特許文献１〜４に記載される等により、各種構造のものが知られている。この様な玉軸受用の保持器の従来構造に就いて、簡単に説明する。
【０００３】
先ず、図４及び図５に示した保持器７は、波形保持器と呼ばれる金属板製のもので、それぞれがプレス加工により波形に形成された１対の保持器素子９、９を突き合わせた状態で、リベット１０、１０により結合固定して成る。そして、これら両保持器素子９、９同士の間部分を、上記各ポケット８、８としている。
又、図６に示した保持器７ａは、もみ抜き保持器と呼ばれるもので、全体を短円筒状に造られ、軸方向中間部の円周方向複数個所にそれぞれ内外両周面同士を貫通する状態で形成した円孔を、ポケット８ａ、８ａとしている。
更に、図７に示した保持器７ｂは、冠型保持器と呼ばれるもので、合成樹脂を射出成形して成り、全周に亙って連続したリム部１１の軸方向片側面の一部と、このリム部１１の軸方向片側面に突設した弾性片１２、１２とにより三方を囲まれる部分をポケット８ｂ、８ｂとしている。
【０００４】
図４に示す様な、内輪軌道３と外輪軌道５とのうちの一方（図示の例では外輪軌道５）が、軸方向片側が開口したカウンタボアである場合には、玉軸受に組み込む保持器の構造は特に問わない。これに対して、図８に示す様に、内輪軌道３及び外輪軌道５ａが何れも深溝型である場合には、図６に示す様な、もみ抜き型で一体型の保持器７ａを使用する事はできない。この理由は、各玉６を上記内輪軌道３と上記外輪軌道５ａとの間に組み込んで円周方向に関して等間隔に配置した後、上記保持器７ａを内輪２と外輪４ａとの間に組み込めない為である。
【０００５】
深溝型の玉軸受に組み込む保持器は、図４〜５に示す様な波形の保持器７とするか、図７に示す様な冠型の保持器７ｂとする事が一般的に行なわれている。これに対して、前記特許文献２、３には、図８に示す様な、もみ抜き型の保持器７ｃを２分割型として、単列深溝型の玉軸受にもみ抜き型の保持器７ｃを使用可能にする構造が記載されている。この保持器７ｃは、それぞれが円環状である１対の保持器素子１３、１３を軸方向に突き合わせて、これら両保持器素子１３、１３同士の間にポケット８ｃを設けると共に、リベット１０ａによりこれら両保持器素子１３、１３を結合固定して成る。この結合固定作業は、各玉６を内輪軌道３と外輪軌道５ａとの間に組み込んだ後に行なう。上記特許文献２に記載された玉軸受用の保持器７ｃの場合には、上記両保持器素子１３、１３同士を、上記各玉６の最大径部分に一致する、軸方向中央部で突き合わせている。尚、上記特許文献２には、図９に示す様な円筒ころ軸受用の保持器７ｄも記載されているが、この保持器７ｄの場合には、１対の保持器素子１３ａ、１３ｂを、上記保持器７ｄの軸方向中央部から偏った位置で突き合わせている。更に、前記特許文献４には、図１０に示す様に、冠型の保持器７ｂの軸方向両端部のうち、リム部１１と反対側端部に補強環１４を設置して、高速運転時の弾性変形を抑える構造が記載されている。この様な構造も、単列深溝型の玉軸受用の保持器として使用可能である。
【０００６】
図４〜５に示した波形の保持器７、及び、図８に示したもみ抜き型で２分割型の保持器７ｃの場合には、軸方向中央部で各玉６の最大径部分（所謂赤道部分）が対向する部分で、１対の保持器素子９、９（１３、１３）を突き合わせている。この為、玉軸受の運転に伴ってこの突き合わせ部に、上記各玉６の転動面が繰り返し突き当たり、この突き合わせ部に応力が加わる。この理由は、各ポケット８、８ｃ内に保持された上記各玉６の、上記保持器７、７ｃの回転方向に関する位置が、これら各保持器７、７ｃの回転と共に絶えず変位する為である。具体的には、上記各玉６のうち、負荷圏（玉軸受に加わるラジアル荷重を支承する範囲）に存在する玉６は、内輪軌道３と外輪軌道５（５ａ）との間で強く挟持された状態で自転しつつ公転し、それぞれが保持されたポケット８（８ｃ）の内面を押圧する。これに対して、非負荷圏（上記負荷圏と径方向反対側に存在し、上記ラジアル荷重を支承しない範囲）に存在する玉６は、内輪軌道３と外輪軌道５（５ａ）との間で挟持されず、それぞれが保持されたポケット８（８ｃ）内で振動する様に動き回る。この結果、上述の様に、上記突き合わせ部に上記各玉６の転動面が繰り返し突き当たる。
【０００７】
上記突き合わせ部は、上記図４〜５に示した波形の保持器７、或いは上記図８に示したもみ抜き型で２分割型の保持器７ｃのうちで強度的に弱く、しかもポケットの内面の平滑性が不良な部分である。例えば、図８に示したもみ抜き型で２分割型の保持器７ｃの場合には、上記突き合わせ面に微小な段差が存在する可能性がある。この段差部分には、一方の保持器素子１３のエッジ部分が存在するが、このエッジ部分に上記各玉６の転動面が衝突すると、このエッジ部分に、欠け、摩耗等の損傷を生じ易い。上記図４〜５に示した波形の保持器７の場合でも、上記突き合わせ部には上記玉６の赤道方向に凹溝が存在し、この玉６の衝突により、この凹溝の両側部分に、長期間に亙る仕様に伴って亀裂等の損傷が発生し易くなる。
【０００８】
特に、高温且つ腐食環境下で使用される深溝型の玉軸受を構成する玉を転動自在に支持する為の保持器の場合には、黒鉛、黒鉛を炭素繊維で強化したＣ／Ｃコンポジット等の耐熱材により造っている。この様な耐熱材は、銅或いは銅系合金等の様な、一般的な保持器に使用される軟質金属に比べても軟らかく、靱性及び耐摩耗性が劣る。この為、図８に示したもみ抜き型で２分割型の保持器７ｃを上述の様な耐熱材料により造った場合には、この保持器７ｃの耐久性確保が難しくなり、この保持器７ｃを組み込んだ玉軸受の交換頻度が著しくなって、高温且つ腐食環境下で使用される各種機械装置の運転経費が嵩む原因となる。
【０００９】
一方、前述の図１０に示した構造の場合には、各ポケット８ｄ、８ｄの内面のうちで各玉６、６の転動面のうちの赤道部分と当接する部分に突き合わせ面が存在しない。但し、上記図１０に示した構造は、冠型保持器を基本としたものであり、上記各ポケット８ｄ、８ｄ内に上記各玉６、６を保持する作業を可能にする必要上、少なくとも補強環１４以外の部分を合成樹脂製とする必要がある。従って、高温且つ腐食環境下で使用される深溝型の玉軸受用の保持器としては使用できない。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２７９９７０号公報
【特許文献２】特開平８−７４８５９号公報
【特許文献３】特開平１０−８９３６５号公報
【特許文献４】実開平６−１８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、高温下で使用される深溝型の玉軸受用の保持器として使用可能な、耐熱材製で２分割型の保持器の耐久性向上を図るべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の玉軸受用保持器は、前述の図４、５、８に示した、従来から知られている玉軸受用保持器と同様に、それぞれが円環状である第一、第二両保持器素子を軸方向に突き合わせて結合して成る。そして、円周方向複数個所に、それぞれの内側に玉を転動自在に保持するポケットを設けている。
特に、本発明の玉軸受用保持器に於いては、上記両保持器素子はそれぞれが耐熱材（好ましくは、耐熱材で、且つ耐食材）製である。そして、これら両保持器素子のうち、第一保持器素子の円周方向複数個所で上記各ポケットを構成する部分には、この第一保持器素子の軸方向片側に開口し、この第一保持器素子の径方向に直交する仮想平面に関する内周面の断面形状が半円弧を越える、第一素ポケット部が設けられている。又、上記第二保持器素子のうちでこれら各第一素ポケット部と整合する部分には、それぞれが上記第一保持器素子側に開口し、上記第二保持器素子の径方向に直交する仮想平面に関する内周面の断面形状が半円弧未満である、第二素ポケット部が設けられている。更に、上記各第一素ポケット部の、上記第一保持器素子の軸方向片側部分での、この第一保持器素子の円周方向に関する幅、即ち、上記各第一素ポケット部の開口部の幅が、上記各玉の直径以上である。
【発明の効果】
【００１３】
上述の様な構成を有する、本発明の玉軸受用保持器によれば、高温下で使用される深溝型の玉軸受用の保持器として使用可能な、耐熱材製で２分割型の保持器の耐久性向上を図れる。
先ず、各第一素ポケット部の開口部の幅が各玉の直径以上である為、予め内輪の外周面と外輪の内周面との間の環状空間内に配置した各玉を、後から上記各第一素ポケット部内に挿入できる。言い換えれば、予めこれら各玉を配置した、上記環状空間内に第一保持器素子を、後からこの環状空間内のうちでこれら各玉同士の間部分に挿入できる。そして、この第一保持器素子と第二保持器素子とを、これら各玉同士の間部分で突き合わせて結合し、保持器にできる。従って、予め保持器に保持した玉を後から内輪の外周面と外輪の内周面との間の環状空間内に挿入する事ができない、深溝型の玉軸受用の保持器として利用できる。
【００１４】
又、上記第一、第二両保持器素子の突き合わせ部が、これら両保持器素子を組み合わせて成る保持器の幅方向中央部、即ち、各ポケットの幅方向中央部から軸方向にずれた位置に存在する。この為、これら各ポケット内に保持された各玉の転動面のうちの赤道部分がこれら各ポケットの内面に衝突しても、この衝突部分は上記突き合わせ部からずれた部分となる。この為、上記両保持器素子を、十分な靱性及び耐摩耗性を確保しにくい耐熱材により造った場合でも、これら両保持器素子に、欠けや著しい摩耗等の損傷を生じにくくなる。この為、保持器の耐久性を確保し易くなり、この保持器を組み込んだ玉軸受の交換頻度を低く抑えて、高温且つ腐食環境下で使用される各種機械装置の運転経費を低く抑えられる。尚、上記各ポケットの内面と上記各玉の転動面との衝突部は面積を有するし、この衝突部はポケット隙間分だけ、保持器の軸方向にずれ動く。上記突き合わせ部は、これらを考慮して、上記幅方向中央部から十分にずらせた位置に設ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［実施の形態の第１例］
図１〜２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例は、本発明をもみ抜き型の保持器１５に適用した場合に就いて示している。この保持器１５は、それぞれが耐熱材製であり、且つ、耐食性を有する材料製の第一保持器素子１６と第二保持器素子１７とを、やはり耐熱材且つ耐食材製である、リベット或いはボルト・ナット等の結合部材１８により結合固定して成る。これら両保持器素子１６、１７を構成する耐熱材としては、黒鉛、黒鉛を炭素繊維で強化したＣ／Ｃコンポジットの他、Ta又はTaを含む合金、Mo又はMoを含む合金、Nb又はNbを含む合金、Ｗ又はＷを含む合金等が使用可能である。又、上記結合部材１８を構成する耐熱材としては、Ta、Ｗ、Nb、Mo、Re又はこれらのうちの１種又は２種以上を含む合金が使用可能である。又、内輪、外輪、玉は、セラミック等の耐熱材製とする。この場合に使用するセラミックとしては、高温でしかも厳しい腐食環境下でも十分な耐食性を得られる、窒化珪素や硼化珪素が適切である。
【００１６】
上記両保持器素子１６、１７は、互いに対向する軸方向片側縁同士を突き合わせた状態で、円周方向に隣り合うポケット１９、１９同士の間部分を挿通した上記各結合部材１８により結合固定されて、上記保持器１５を構成している。この様に組み合わされる、上記両保持器素子１６、１７のうち、第一保持器素子１６の円周方向複数個所で上記各ポケット１９、１９を構成する部分には、この第一保持器素子１６の軸方向片側に開口する、第一素ポケット部２０、２０が設けられている。これら各第一素ポケット部２０、２０の、上記第一保持器素子１６の径方向に直交する仮想平面に関する内周面の断面形状（図２に示した、径方向から見た形状と同じ）は、半円弧を越えて（中心角が１８０度を超えて）いる。又、上記第二保持器素子１７のうちで、上記各第一素ポケット部２０、２０と整合する部分には、それぞれが上記第一保持器素子１６側に開口する、第二素ポケット部２１、２１が設けられている。これら第二素ポケット部２１、２１の、上記第二保持器素子１７の径方向に直交する仮想平面に関する内周面の断面形状（図２に示した、径方向から見た形状と同じ）は、半円弧未満（中心角が１８０度未満）である。
【００１７】
更に、上記各第一素ポケット部２０、２０の開口部の幅Ｗ20、即ち、上記第一保持器素子１６の軸方向片側部分での、これら各第一素ポケット部２０、２０のこの第一保持器素子１６の円周方向に関する幅Ｗ20を、上記各ポケット１９、１９内に保持する玉６、６の直径Ｄ6 以上（Ｗ20≧Ｄ6 ）としている。尚、これら幅Ｗ20と直径Ｄ6 との差は、上記各第一素ポケット部２０、２０内への上記各玉６、６の挿入作業を容易に行なえる範囲で、できる限り小さい（Ｗ20＝Ｄ6 に近い）事が好ましい。
【００１８】
上述の様な構成を有する、本例の玉軸受用保持器によれば、高温下で使用される深溝型の玉軸受用の保持器として使用可能な、耐熱材製で２分割型の保持器の耐久性向上を図れる。
先ず、上記第一保持器素子１６に設けた、上記各第一素ポケット部２０、２０の開口部の幅Ｗ20が、上記各玉６、６の直径Ｄ6 以上である為、予め内輪２の外周面と外輪４ａの内周面との間の環状空間２２内に配置した上記各玉６、６を、後から上記各第一素ポケット部２０、２０内に挿入できる。言い換えれば、予めこれら各玉６、６を配置した、上記環状空間２２内に上記第一保持器素子１６を、後からこの環状空間２２内のうちで上記各玉６、６同士の間部分に挿入できる。そして、上記第一保持器素子１６と前記第二保持器素子１７とを、上記各玉６、６同士の間部分で突き合わせてから前記結合部材１８により結合し、保持器１５にできる。従って、予め保持器に保持した玉を後から内輪２の外周面と外輪４ａの内周面との間の環状空間２２内に挿入する事ができない、深溝型の玉軸受用の保持器として利用できる。
【００１９】
尚、本例の場合には、上記保持器１５の内径を上記内輪２の外径よりも僅かに大きくし、この保持器１５の径方向位置をこの保持器１５の内周面と上記内輪２の外周面との係合により図る、所謂内輪案内の構造を採用している。本発明の構造の場合には、前記各ポケット１９、１９の内径Ｒ19が上記各玉６、６の直径Ｄ6 よりも相当に大きく（Ｒ19≫Ｄ6 ）なる。従って、上記保持器１５の径方向位置を上記各ポケット１９、１９の内面と上記各玉６、６の転動面との係合により図る、所謂転動体案内の構造は採用できない。そこで、本発明を実施する場合には、図示の様な内輪案内の構造か、或いは保持器の外周面と外輪の内周面とを係合させる、所謂外輪案内の構造を採用する。本例の保持器を組み込んだ玉軸受は、液体中で使用する場合が多い。この為、上記各ポケット１９、１９の内径Ｒ19が上記各玉６、６の直径Ｄ6 よりも相当に大きく、これら各ポケット１９、１９の内周面とこれら各玉６、６の転動面との間の隙間（ポケット隙間）が相当に大きくても、この隙間中には上記液体が存在し、この液体が、上記各ポケット１９、１９内での上記各玉６、６の動きに対するダンパ効果を持つ。この為、上記隙間が大きい事はあまり問題とはならない。
【００２０】
又、上記第一、第二両保持器素子１６、１７の突き合わせ部２３が、これら両保持器素子１６、１７を組み合わせて成る保持器１５の幅方向中央部、即ち、前記各ポケット１９、１９の幅方向中央部から軸方向にずれた位置（図２の左右方向中央部から左方にずれた）に存在する。この為、上記各ポケット１９、１９内に保持された上記各玉６、６の転動面のうちの赤道部分がこれら各ポケット１９、１９の内面に衝突しても、この衝突部分は上記突き合わせ部２３からずれた部分となる。この為、上記両保持器素子１６、１７を、黒鉛、黒鉛を炭素繊維で強化したＣ／Ｃコンポジットの様な、十分な靱性及び耐摩耗性を確保しにくい耐熱材により造った場合でも、上記両保持器素子１６、１７に、欠けや著しい摩耗等の損傷を生じにくくなる。この為、上記保持器１５の耐久性を確保し易くなり、この保持器１５を組み込んだ玉軸受の交換頻度を低く抑えて、高温且つ腐食環境下で使用される各種機械装置の運転経費を低く抑えられる。
【００２１】
［実施の形態の第２例］
図３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、前述の図４〜５に示した様な波形の保持器１５ａに、本発明を適用した場合に就いて示している。この為に本例の場合には、金属板にプレスによる曲げ加工を施す事により、それぞれが円環状で波形の第一、第二保持器素子１６ａ、１７ａを造り、これら両保持器素子１６ａ、１７ａを、リベットにより結合固定して、上記保持器１５ａとしている。これら両保持器素子１６ａ、１７ａに形成した第一、第二両素ポケット部２０ａ、２１ａの寸法、形状等に関しては、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を、深溝型の玉軸受に組み込んだ状態で示す半部断面図。
【図２】図１から保持器及び玉を取り出して径方向から見た図。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図４】保持器を設けたアンギュラ型の玉軸受の１例を示す部分切断斜視図。
【図５】この玉軸受に組み込まれている、波形保持器の従来構造の１例を示す斜視図。
【図６】もみ抜き保持器の従来構造の第１例を示す斜視図。
【図７】冠型保持器の従来構造の第１例を示す斜視図。
【図８】従来構造の第２例のもみ抜き保持器を組み込んだ深溝型玉軸受を示す半部断面図。
【図９】従来構造の第３例のもみ抜き保持器の半部断面図。
【図１０】冠型保持器の従来構造の第２例を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００２３】
１    玉軸受
２    内輪
３    内輪軌道
４、４ａ  外輪
５、５ａ  外輪軌道
６    玉
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  保持器
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  ポケット
９    保持器素子
１０、１０ａ  リベット
１１    リム部
１２    弾性片
１３、１３ａ、１３ｂ  保持器素子
１４    補強環
１５、１５ａ  保持器
１６、１６ａ  第一保持器素子
１７、１７ａ  第二保持器素子
１８    結合部材
１９    ポケット
２０、２０ａ  第一素ポケット部
２１、２１ａ  第二素ポケット部
２２    環状空間
２３    突き合わせ部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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