(57)【要約】【課題】あらかじめ保持器の応力分布を計算し、高応力部位のみを除くことにより、ピークの応力を減少させ、軸受の長寿命化を図る。【解決手段】複数の玉５を転動自在に保持すべく、全体が円環状に形成され、円周方向複数個所にポケット８が設けられている玉軸受用保持器６である。そして、あらかじめ計算された保持器の応力分布を基に、高応力部位のみを除くことにより、ポケット底８ａの角部８ｂの保持器横断面の形状が玉５側から見て凹曲面形状にされた構造。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
玉を回転自在に保持するポケットが円周方向に複数設けられる玉軸受用保持器の製造方法であって、
予め有限要素法により、保持器に対して力が加わった場合の応力解析を行い、前記応力解析によって得られた前記ポケットのポケット底の応力分布に基づいて、前記ポケット底における高応力部のみを除く加工を行うことを特徴とする玉軸受用保持器の製造方法。
【請求項２】
玉を回転自在に保持するポケットが円周方向に複数設けられた玉軸受用保持器において、
ポケット底の角部の保持器横断面の形状が前記玉側から見て凹曲面形状にされたこと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】
本発明は、各種回転機械装置に使用される玉軸受に適用される玉軸受用保持器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から高速回転に使用される玉軸受が種々提案されている。この玉軸受が高速回転で使用される場合、玉を保持する保持器には遠心力によるフープ応力（周方向応力）が生じる。このフープ応力が過大な場合、保持器ポケット底における破損が生じるなど玉軸受の長寿命化を阻害する問題があった。
【０００３】
特許文献１に記載の玉軸受の保持器においては、図７に示すように、玉５を保持する保持部９０により構成されるポケット８の開口周縁部に円弧状の面取り１７を施す構成が開示されている。この面取り１７が形成されたことにより、転がり接触部への潤滑油の取り込みを容易にし、玉軸受の振動と騒音を低減している。
【０００４】
特許文献２に記載の玉軸受保持器においては、樹脂製の冠形保持器に関して、ポケットの開口周縁部に、特許文献１と同様に面取りが施されており、潤滑油の取り込み向上と金形の製造容易化、耐久性の確保を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６２９２１号公報
【特許文献２】特開２００１−１３２７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に示されている玉軸受が高速回転で使用される場合、保持器に遠心力によるフープ応力（周方向応力）が発生する。特に、波形保持器ではポケット底、またはリベット部付近、冠形保持器ではポケット底において破損が生じることが多い。
【０００７】
波形保持器においては、フープ応力が加わる場合、ポケット８を構成する円弧状部分を引き伸ばそうとする方向に荷重が加わる。このとき、ポケット底８ａは曲げを受けるのと等しい変形を起こしているため、ポケット底８ａに引っ張り方向の応力を生じる。このために、ポケット８の開口周縁部の角部（図６のＳ２）に最大応力がかかり、角部が破損する。
【０００８】
この角部の破損回避については、図７に示すように、面取りの構造によってある程度達成できる。
しかしながら、この面取り構造では、その面取りを大きくすることで角部破損をより確実に回避できるが、保持器の断面積が減少し、保持器の剛性・強度の低下を招くという問題を抱えていた。
また、冠形保持器においては、単純に最小断面積となるポケット底に応力が集中する問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、保持器の応力集中による保持器の破損等を回避できると共に剛性低下を回避して、玉軸受用保持器の長寿命化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）玉を回転自在に保持するポケットが円周方向に複数設けられる玉軸受用保持器の製造方法であって、
予め有限要素法により、保持器に対して力が加わった場合の応力解析を行い、前記応力解析によって得られた前記ポケットのポケット底の応力分布に基づいて、前記ポケット底における高応力部のみを除く加工を行うことを特徴とする玉軸受用保持器の製造方法。
（２）玉を回転自在に保持するポケットが円周方向に複数設けられた玉軸受用保持器において、
ポケット底の角部の保持器横断面の形状が前記玉側から見て凹曲面形状にされたことを特徴とする軸受用保持器。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、有限要素法解析により、あらかじめ保持器の応力分布を計算し、高応力部位のみを除く加工を施すことで、最大応力の値を低減させることができる。
また、有限要素法解析によって、高精度に応力分布解析を行った結果を反映して保持器の角部を切削加工、または塑性加工するので、保持器の断面積の減少は必要最小限となり、保持器の剛性低下を招くことがなく応力低減の効果を得ることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
また、本発明によれば、保持器の内径側角部と外形側角部で応力の分布が異なる場合においても、加工量を変えることが容易にできるので、断面積の減少を更に抑えることが可能になり、軸受の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態である波形保持器を示す一部を破断した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態における保持器およびその周辺の拡大断面図である。
【図３】図２におけるＡ部分の拡大図である。
【図４】本発明の保持器の角部の切削形状設定方法を説明するための説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態である冠形軸受保持器を示す要部拡大断面図である。
【図６】従来のポケット底の角部の凸曲面形状を示す要部拡大断面図である。
【図７】特許文献２に記載された従来の冠形保持器を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る玉軸受の保持器の第１実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、この玉軸受２０は、外周面に内輪軌道１を有する内輪２と内周面に外輪軌道３を有する外輪４とが互いに同心に配置されており、内輪軌道１と外輪軌道３との間に複数個の玉５，５が転動自在に設けられている。また、内輪軌道１と外輪軌道３とは、共に深溝形とされている。また、複数個の転動体である玉５は、保持器６に設けたポケット８内に回転自在に保持されている。
【００１４】
図１に示す玉軸受２０における保持器６は、波形プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれが金属板材をプレス成形することにより得られる１対の波形保持部９，９を組み合わせて構成される。
【００１５】
すなわち、この１対の波形保持部９，９は、玉５を保持する半円状部分とリベット１０で固定される平坦部１２とが交互に配置された波形で円環状に形成され、この波形保持部９，９が組み合わせられることで円状のポケット底８ａが形成されてポケット８が画成される。
【００１６】
図２は、保持器６に玉５を保持した状態を示す拡大断面図である。
本実施形態においては、このように構成された保持器６をモデルとして設定し、有限要素法解析（ＦＥＭ解析）を行なった。
【００１７】
そして、本実施形態の保持器６のモデルにおける解析結果は、ポケット底８ａの角部８ｂにおいて、保持器横断面から見て、凹状に高応力領域が分布していることを示していた。
この高応力領域の応力分布の形状に対応して、ポケット底８ａの角部８ｂを、保持器円周方向にわたって切削または塑性加工を行う。また、角部８ｂとは反対側の角部８ｃについては、角部８ｂと同じものとして処理する。
なお、本実施形態において、高応力領域とは、最大応力部位を中心に広がる他の部分よりも高い応力の特定領域を云うものであり、その設定は、有限要素法解析をするモデルによって適宜決定することができる。
【００１８】
図３に示すように、本実施形態におけるポケット底８ａの角部８ｂの加工形状は、角部８ｂの横断面が玉５に対して凹状に窪む方向に湾曲した所謂凹曲面形状と云える構造となっている。
なお、本明細書における凹曲面形状とは、図６に示すような従来の波形保持部９０におけるポケット底８ａの凸曲面形状の面取り１７とは逆方向に湾曲する面のことを云う。
【００１９】
ここで、図３に示す本実施形態における角部８ｂの除去部分の断面積Ｓ１は、従来の凸曲面形状の面取り１７を形成するための除去部分の断面積Ｓ２（図６参照）に比べると、小さくなっている。
すなわち、本実施形態における波形保持部９は、有限要素法によって、高精度に応力分布解析を行った結果を反映して角部が除かれるので、この波形保持部９の断面積の減少は必要最小限にでき、従来の波形保持部９０の断面積よりも大きく構成される。したがって、剛性の低下を招くことなく応力低減の効果を得ることができる。この結果、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００２０】
本実施形態における角部８ｂの凹曲面形状を形成する方法について説明する。
この形成方法は、例えば、図４に示すように、波形保持部９の横断面に沿った平面で例えば図中右半分程度の幅の斜線領域３４の中にある任意の円弧中心３３とする半径ｒの円弧３５を仮定する。この円弧３５は、高応力部位の断面形状と略一致している。そして、この円弧３５を、平面上、任意の回転軸３２を中心に回転させることで、高応力部位を除いて角部８ｂを作成することができる。
【００２１】
なお、この円弧３５、円弧中心３３，回転軸３２，すなわち角部８ｂの形状の決定は、有限要素法解析の結果を参照して行われる。
すなわち、高応力領域の分布形状に最も適した大きさの円弧３５を設定し、この高応力領域の分布形状の部位を効果的に除くことができるようにする。
【００２２】
また、本実施形態においては、角部８ｂの形状は、前掲のように、凹曲面形状となっているが、例えば、円弧中心３３がポケット凹部から充分に遠い場合には、円弧は直線とみなすことができる。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、有限要素法解析を用いて、保持器の応力分布を計算して高応力領域を特定し、その高応力領域の部位のみを除く加工を行うことから、最大応力を低減させることができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００２４】
前掲においては、波形保持部９の外形側（軸受の外輪側）の角部８ｂについて説明し、内径側（軸受の内輪側）の角部８ｃも同様としたが、この波形保持部９においては、内側の角部８ｃと外形側の角部８ｂで応力の分布が異なる場合がある。このような場合においても、有限要素法解析によって高応力の部位が詳細に特定できるので、内径側の角部８ｃと外形側の角部８ｂとで、加工量を変えることが容易にできる。
しがたって、従来のような単一の面取り構造に比べて、断面積の減少を更に抑えることが可能になる。さらに、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明を樹脂製の冠形保持器に適用した場合について説明する。
なお、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付して示しその説明を省略する。
【００２６】
本実施形態においては、図５に示すように、玉５が樹脂製の冠形保持器１９によって保持された構造である。
この冠形保持器１９のポケット底８ａの角部８ｂにおいても、第１実施形態の場合と同様に、ＦＥＭ解析結果による応力分布に従って角部８ｂが凹曲面形状に形成されている。
本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
以上、本発明について、第１および第２実施形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々変更することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１    内輪軌道
２    内輪
３    外輪軌道
４    外輪
５    玉
６    保持器
８    ポケット
８ａ  ポケット底
８ｂ，８ｃ  角部
９    波形保持部
１９  冠形保持器
【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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