(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の基体部から軸方向に突出する複数の柱部を備えるとともに、周方向に隣接する柱部の間に、玉を転動自在に収容可能なポケットが柱部の先端側で開口した状態で形成されてなる金属製の保持器において、
上記ポケットの開口部が、
玉を収容する円孔状部分の開口の周方向両側でそれぞれ連なり、かつ、当該ポケットの開口部における周方向最小開口幅を形成する最小開口幅部と、
その最小開口幅部に連なり、かつ、それぞれ上記柱部の先端側に向かって周方向の幅が拡大するように傾斜して対向する一対の斜面部と、
その各斜面部からそれぞれ上記柱部の先端側に向かって延在し、当該柱部の先端側の端面に繋がるストレート部と、
を有する開口部であるポケットを備え、
上記ポケットの最小開口幅部の開口幅が玉の直径の９３％以上で玉の直径よりも狭く、
かつ、その最小開口幅部は軸方向に所定の長さを有し、その長さは玉の直径の１５％以下であり、
上記ストレート部の周方向の開口幅は、上記玉の直径よりも大きいことを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項２】
内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪の間に組み込まれた複数の玉と、その各玉を保持するポケットを有する請求項１に記載の転がり軸受用保持器と、を備えた玉軸受。
【請求項３】
内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪との間に組み込まれた複数の玉と、の組立体の各玉を周方向に分散させた後、
請求項１に記載の保持器をポケットの開口部から上記組立体に対して軸方向に挿入して上記各玉を上記各ポケット開口部のストレート部に入れ込み、
上記各玉を上記各斜面部によって上記各開口部内でセンタリングし、
上記各玉を上記各最小開口幅部を通過させて上記円孔状部分に収めることを特徴とする玉軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転がり軸受用保持器と、その保持器を用いた玉軸受、およびその玉軸受の製造方法に関し、更に詳しくは、超薄肉型の玉軸受用保持器と玉軸受およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばロボットの関節やある種のターンテーブルに用いる玉軸受においては、軸受の肉厚を極めて薄くすることが要求される。このような超薄肉型の玉軸受（例えば光洋精工Ｋシリーズ超薄肉型玉軸受）においては、図２に模式的に示すように、内輪１１の軌道面の両側の肩部１１ａの外径面と、外輪１２の軌道面の両側の肩部１２ａの内径面の間の隙間Δが通常の玉軸受に比して極端に狭くなるため、玉１３を保持するための保持器として、通常の玉軸受において多用されているリベット型の打ち抜き保持器や樹脂製の冠型保持器は、内輪１１および外輪１２の肩部１１ａ，１２ａに対して干渉するために使用することができない。
【０００３】
そこで、このような超薄肉型の玉軸受においては、従来、図３に部分斜視図を、図４にはその部分拡大展開図を示すように、厚さの一様な帯状の金属板材を、ポケット４３を含む所要形状に打ち抜いて環状に曲げた状態でロウ付けなどによって接合してなる、打ち抜き冠型保持器と称される保持器が用いられている。この打ち抜き冠型保持器においては、環状の基体部４１から軸方向に複数の柱部４２を突出させるとともに、周方向に隣接する柱部４２の間に、玉を転動自在に収容可能な円孔状のポケット４３を、柱部４２の先端側に開口した状態で形成した構造を採る。
【０００４】
ポケット４３の開口部４３１は、玉Ｂを保持可能なように、当然のことながらその開口幅（最小開口幅）Ｌは玉Ｂの直径Ｄよりも狭く、軸受への組込みは、先に内・外輪の間に所要個数の玉Ｂを組み込んだ後、保持器をポケット４３の開口部４３１から軸方向に内・外輪の間に差し込むことによって行われる。この組込みに際して、図４に示すように、玉Ｂが開口部４３１を介してポケット４３内にスムーズに挿入されるように、円孔状のポケット４３に連なる開口幅Ｌを有する最小開口幅部４３１ａの入口側（柱部４２の先端側）に面取り部４３１ｂが設けられている。この面取り部４３１ｂにガイドされることにより、玉Ｂは個々開口部４３１においてセンタリングされて最小開口幅部４３１ａに導かれ、この最小開口幅部４３１ａを弾性的に押し広げてポケット４３内に収まる。
【０００５】
ここで、ポケット４３の最小開口幅Ｌは、従来、玉Ｂの保持を可能とし、かつ、組込み時にボールＢが通過可能なように、ボールＢの直径Ｄの９４〜９５％程度とされている。また、この最小開口幅部４３１ａの保持器軸方向への寸法Ｅは、玉Ｂの直径Ｄの３０％程度に設定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来の打ち抜き冠型保持器においては、その本来的な要求に従って保持器を形成する帯状の金属板材の肉厚が薄いため、軸受に対して組み込む際、最小開口部４３１ａを玉Ｂが通過するときの力の作用により、柱部４２が保持器の周方向に押し広げられるばかりでなく、柱部４２の先端側が径方向、特に径が広がる向きに変形する可能性があった。保持器にこのような変形が生じると、超薄肉型の玉軸受は前記図２に示したように内輪と外輪の間の隙間Δが狭いために、軸受回転時に保持器が外輪ないしは内輪に接触し、軸受の回転トルクの増大、トルク変動、保持器の摩耗、その摩耗粉の噛み込みによる軸受寿命の低下、などといった多くの問題が生じる。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、軸受への組込みに際して柱部の径方向に変形することを防止することができ、もって上記した諸問題点を解決することのできる打ち抜き冠型保持器と、その保持器を用いた玉軸受、並びにその玉軸受の製造方法の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の転がり軸受用保持器は、環状の基体部から軸方向に突出する複数の柱部を備えるとともに、周方向に隣接する柱部の間に、玉を転動自在に収容可能なポケットが柱部の先端側で開口した状態で形成されてなる金属製の保持器において、
上記ポケットの開口部が、
玉を収容する円孔状部分の開口の周方向両側でそれぞれ連なり、かつ、当該ポケットの開口部における周方向最小開口幅を形成する最小開口幅部と、
その最小開口幅部に連なり、かつ、それぞれ上記柱部の先端側に向かって周方向の幅が拡大するように傾斜して対向する一対の斜面部と、
その各斜面部からそれぞれ上記柱部の先端側に向かって延在し、当該柱部の先端側の端面に繋がるストレート部と、
を有する開口部であるポケットを備え、
上記ポケットの最小開口幅部の開口幅が玉の直径の９３％以上で玉の直径よりも狭く、かつ、その最小開口幅部は軸方向に所定の長さを有し、その長さは玉の直径の１５％以下であり、
上記ストレート部の周方向の開口幅は、上記玉の直径よりも大きいことによって特徴づけられる。
【０００９】
また、本発明の玉軸受は、内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪の間に組み込まれた複数の玉と、その各玉を保持するポケットを有する請求項１に記載の転がり軸受用保持器と、を備えていることによって特徴付けられる（請求項2)。
【００１０】
更に、本発明の玉軸受の製造方法は、内輪と、外輪と、これらの内輪と外輪との間に組み込まれた複数の玉と、の組立体の各玉を周方向に分散させた後、
請求項１に記載の保持器をポケットの開口部から上記組立体に対して軸方向に挿入して上記各玉を上記各ポケット開口部のストレート部に入れ込み、
上記各玉を上記各斜面部によって上記各開口部内でセンタリングし、
上記各玉を上記各最小開口幅部を通過させて上記円孔状部分に収めることによって特徴付けられる（請求項３）。
【００１１】
本発明は、打ち抜き冠型保持器を軸受に対して組み込む際に柱部が径方向への変形が、ポケットの開口部における最小開口幅の寸法Ｌを有する部位、つまり最小開口幅部の軸方向寸法（柱部の突出方向への寸法）に大きく影響されることを見いだしたことによってなされたものである。
【００１２】
すなわち、玉がポケットの開口部を通過する際に柱部を最小開口幅部において押圧することによって柱部が変形するのであるが、この変形を可及的に少なくするためには、最小開口幅部の軸方向寸法Ｅを可及的に短くすることが有効であることが確認された。また、この寸法Ｅを短くしても、最小開口幅Ｌが狭ければ柱部の変形を抑制することができず、この最小開口幅Ｌは、玉をポケット内に保持して軸受の使用時に支障を来さない範囲で広くすることがよく、各種寸法の超薄肉型玉軸受による実験の結果、最小開口幅Ｌおよび最小開口幅部の軸方向寸法Ｅは、本発明のように、玉の直径Ｄを基準として、Ｌ≧０．９３Ｄで、かつ、Ｅ≦０．１５Ｄとすることによって、超薄肉型保持器の組込み時に柱部の径方向への変形を有効に抑制できることが確かめられた。
【００１３】
最小開口幅Ｌが０．９３Ｄ未満となると、最小開口幅部の軸方向寸法Ｅを上記よりも短くしても柱部の変形を有効に抑制することができず、また、最小開口幅部の軸方向寸法Ｅが０．１５Ｄを越えると、最小開口幅Ｌを０．９３Ｄ以上としても柱部の変形を有効に抑制することができない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態を展開した状態で示す部分図である。
【００１５】
この例における打ち抜き冠状保持器は、全体としての形状は前記した図３に示したものと同様に、一様な厚さ（２ｍｍ）のＳ２５Ｃの帯状金属を曲げ加工して端部をロウ付け等で接合して環状体としたものであり、環状の基体部１から軸方向に複数の柱部２が突出しているとともに、周方向に互いに隣接する柱部２の間に、玉を転動自在に保持する円孔状のポケット３が周方向に一定の間隔で形成されている。玉軸受のサイズは、内径６３５ｍｍで、保持器が上記帯状金属の接合によらず一体成形とするのが困難なものである。
【００１６】
各ポケット３は、柱部２の先端側において開口しており、その開口部３１は、円孔状のポケット３に連なる最小開口幅部３１ａと、その最小開口幅部３１ａに柱部２の先端側において連なる斜面部３１ｂと、その斜面部３１ｂの更に先端側において連なるストレート部３１ｃを備えている。
【００１７】
開口部３１の最小開口幅Ｌ、つまり最小開口幅部３１ａにおける開口幅Ｌは、ポケット３に保持すべき玉Ｂの直径Ｄの９３％以上、より好ましくは９５％以上で、かつ、玉Ｂの保持が可能なようにその上限は適切に定められ、また、この最小開口幅部３１ａの軸方向寸法（柱部２の突出方向への寸法）Ｅは、同じく玉Ｂの直径Ｄの１５％以下、より好ましくは１２％以下である。ただし、寸法Ｅは最小開口幅Ｌの寸法管理のためにある程度の長さが必要である。更に、ストレート部３１ｃにおける開口幅Ｌｓは、ボールＢの直径Ｄよりも所定寸法だけ大きい。
【００１８】
以上の本発明の実施の形態においては、軸受への組込みは、従来と同様に、先に内・外輪の間に所要個数のボールＢを組み込み、各ボールＢを周方向に略等角度に分散させた後、保持器をポケット３の開口部３１側から軸受に対して軸方向に挿入する。この際、各ボールＢはストレート部３１ｃ内に入り込み、斜面部３１ｂによって各開口部３１内でセンタリングされて最小開口幅部３１ａを通過してポケット３内に収まる。ボールＢが最小開口幅部３１ａを通過するとき、その開口幅Ｌが従来のこの種の保持器に比して広く、かつ、その開口幅Ｌを有する部位である最小開口幅部３１ａの軸方向寸法Ｅ、従ってボールＢが通過する距離が同じく従来のこの種の保持器に比して大幅に短いため、柱部２の径方向への変形を抑制することができる。
【００１９】
従って、本発明の実施の形態を用いた超薄肉型玉軸受においては、保持器の変形を抑制できるが故に、軸受の回転時に保持器が外輪や内輪に接触することがなく、回転トルクの増大および変動、保持器の摩耗、摩耗粉の噛み込みなどの不具合が生じることがない。また、帯状金属を接合して環状体とした保持器では真円にするのは困難であるから、直径方向に突出した部分が変形した場合に、内外輪に特に接触しやすくなるため、変形抑制の効果が大きい。
【００２０】
また、保持機の材質が鋼材（例えばＳ２５Ｃ、Ｓ３５Ｃ等）のような比較的硬い（真鍮等の軟金属に比較して）金属材料の場合には、上記不具合が特に大きな問題となるため、本発明の効果が顕著となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、超薄肉型玉軸受の保持器におけるポケットの最小開口幅Ｌをボールの直径Ｄの９３％以上とし、かつ、その最小開口幅Ｌを有する部位の軸方向への長さをボールＤの直径の１５％以下としているので、保持器を軸受に組み込む際にボールが最小開口幅部を通過しても、柱部が径方向に変形することを防止することができ、これにより、本発明に係る保持器を組み込んだ超薄肉型玉軸受においては、その回転時に保持器が内・外輪に接触することがなくなり、ひいては回転トルクの減少および安定化、保持器の摩耗防止、および摩耗粉の噛み込みによる軸受寿命の低下の防止といった効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を展開した状態で示す部分図である。
【図２】  本発明に係る保持器が組み込まれる超薄肉型玉軸受の説明図である。
【図３】  図２に示す超薄肉型玉軸受に用いられている従来の打ち抜き冠型保持器の部分斜視図である。
【図４】  図３の従来の打ち抜き冠型保持器の部分拡大展開図である。
【符号の説明】
１  基体部
２  柱部
３  ポケット
３１  開口部
３１ａ  最小開口幅部
３１ｂ  斜面部
３１ｃ  ストレート部
Ｂ  玉
Ｄ  玉の直径
Ｅ  最小開口幅部３１ａの軸方向寸法
Ｌ  最小開口幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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