(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の軌道輪を外輪および内輪として有する樹脂製転がり軸受であって、前記外輪と内輪の軸方向での端面、および、前記外輪と前記内輪とのそれぞれにおいて嵌め合い面となる前記外輪の外周面と前記内輪の内周面、とのうち少なくとも一方に、弾性変形を許容するとともに弾性変形する部分の逃げとなる撓み許容部が設けられており、前記撓み許容部は、周方向および軸方向に非連続であり、且つその形状が、表面より陥没するように形成されることで周囲を肉部で囲んだ複数の凹部であることを特徴とする樹脂製転がり軸受。
【請求項２】
樹脂製の軌道輪を外輪および内輪として有する樹脂製転がり軸受であって、前記外輪の軸方向での端面と前記外輪の外周面、および前記内輪の軸方向での端面と前記内輪の内周面の両方に、弾性変形を許容するとともに弾性変形する部分の逃げとなる撓み許容部がそれぞれ連続して設けられており、前記撓み許容部は、周方向において互いに独立する複数の筋状凹部であることを特徴とする樹脂製転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製の軌道輪を有する樹脂製転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂製転がり軸受とは、一般的に、内・外輪などの軌道輪を合成樹脂で形成し、転動体を金属、合成樹脂、セラミックス、ガラスなどで形成したものを言い、例えば特開平８−１３５６６２号公報などに示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような樹脂製転がり軸受は、主として軽負荷の回転部に使用する軽量な軸受として有用なものであるが、軌道輪の素材である樹脂の物性に起因して下記するような不具合が指摘される。
【０００４】
▲１▼  樹脂製の軌道輪の弾性率が小さいために、金属製転がり軸受に比較して剛性が低く、また、外力を受けた際の弾性変形も大きい。このように弾性変形した部分はその逃げ場所がないので、それによって軌道面が盛り上がるなど悪影響を受けやすく、転動体それぞれの転がり円滑性が低下するなど、軸受性能が損なわれる。
【０００５】
▲２▼  軌道輪を成形により製作する場合には、成形収縮により寸法精度が低下しやすいために、実装時の嵌め合い不良が発生しやすくなる。
【０００６】
▲３▼  熱伝導率が小さいために、蓄熱しやすいなど、軌道面が変形するおそれがある。
【０００７】
なお、上記公報例では、軌道輪を軸方向両側から挟持固定する場合などにかかるアキシャル荷重で軌道面が湾曲変形するのを緩和する対策が講じられているものの、実際の軸受使用状況では、アキシャル荷重やラジアル荷重のいずれか一方が軸受に対して純粋に働くことが少なく、多くにおいてアキシャル荷重やラジアル荷重が複合して働くため、種々な軸受使用状況を考慮すると、不十分な対策であると言え、改良の余地がある。しかも、上記公報例では、上記不具合▲２▼や▲３▼についての対策が見られない。
【０００８】
したがって、本発明は、樹脂製転がり軸受において、荷重に対する軌道面の変形を抑制することを目的としている。また、本発明は、先の目的に加えて、嵌め合い部で寸法誤差を吸収できるようにすることや、さらに、放熱性を向上できるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る樹脂製転がり軸受は、樹脂製の軌道輪を外輪および内輪として有する樹脂製転がり軸受であって、前記外輪と内輪の軸方向での端面、および、前記外輪と前記内輪とのそれぞれにおいて嵌め合い面となる前記外輪の外周面と前記内輪の内周面、とのうち少なくとも一方に、弾性変形を許容するとともに弾性変形する部分の逃げとなる撓み許容部が設けられており、前記撓み許容部は、周方向および軸方向に非連続であり、且つその形状が、表面より陥没するように形成されることで周囲を肉部で囲んだ複数の凹部であることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る樹脂製転がり軸受は、樹脂製の軌道輪を外輪および内輪として有する樹脂製転がり軸受であって、前記外輪の軸方向での端面と前記外輪の外周面、および前記内輪の軸方向での端面と前記内輪の内周面の両方に、弾性変形を許容するとともに弾性変形する部分の逃げとなる撓み許容部がそれぞれ連続して設けられており、前記撓み許容部は、周方向において互いに独立する複数の筋状凹部であることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の構成では、アキシャル荷重とラジアル荷重が働いたとき、撓み許容部の存在によって軌道輪の軸方向端部や嵌め合い部が局部的に弾性変形されやすくなり、前述の荷重による応力が分散されることになるとともに、嵌め合い面での嵌め込み応力が緩和されることになる。しかも、このように弾性変形したときに、この弾性変形した部分が撓み許容部で吸収するから、転動体を案内する軌道面に変形が伝達されにくくなる。
【００１２】
また、撓み許容部を凹部または突起としていることによって、外輪や内輪の軸方向での端面や、外輪の外周面、内輪の内周面の嵌め合い面における表面積が増すから、熱の放散が促進される。
【００１３】
さらに、凹部または突起を筋状とした場合では、その弾性変形が一層容易となる他、熱が放散されやすくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細について、図１ないし図６に示す種々な実施形態を用いて説明する。いずれの実施形態でもラジアル玉軸受を例に挙げている。
【００１５】
図１および図２は本発明の実施形態１にかかり、図１は、樹脂製転がり軸受の一部を切り欠いた斜視図、図２は、上半分の縦断面図である。
【００１６】
図例の樹脂製転がり軸受１は、内・外輪２，３を合成樹脂で形成し、多数の転動体４を金属で形成したもので、内・外輪２，３において外部に露出する軸方向両端部には弾性変形を許容するとともに弾性変形する部分の逃げとなる撓み許容部５，６を設けている。
【００１７】
内・外輪２，３の素材とする合成樹脂は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ６，ＰＡ６６）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが挙げられる。また、転動体４の素材は、例えば軸受鋼、上記合成樹脂、セラミックス、ガラスなどが挙げられる。
【００１８】
前述の撓み許容部５，６は、内輪２および外輪３の軸方向両端部の円周数箇所に軸方向から陥没する部分円弧状の凹部とされている。また、この凹部の深さは、内・外輪２，３において転動体４の存在する領域にまで到達しないように設定されており、内・外輪２，３の軌道面の剛性が著しく低下するのを防止するようになっている。
【００１９】
このような樹脂製転がり軸受１では、内・外輪２，３の軸方向両端部での弾性変形が容易となるとともに、内・外輪２，３の軸方向両端部での表面積が増大して熱の放散を促進することになる。
【００２０】
このため、この樹脂製転がり軸受１を、例えば図示しないが、ケースに対して回転軸を回転支持するために用いた場合だと、回転軸の若干の傾きによるモーメント荷重を受けたとき、内・外輪２，３の軸方向両端部が凹部からなる撓み許容部５，６の存在によって弾性変形して、前記荷重による応力が分散されることになる。しかも、この弾性変形した部分は凹部からなる撓み許容部５，６で吸収されるので、内・外輪２，３の軌道面に変形が伝達されなくなる。したがって、軌道面での転動体４の転がり特性が安定し、所期の軸受性能を発揮できるようになる。
【００２１】
この他、アキシャル荷重を受けたときも、あるいはアキシャル荷重とラジアル荷重を複合して受けたときも、前述と同様の作用、効果を発揮することになる。
図３および図４は本発明の実施形態２にかかり、図３は、樹脂製転がり軸受の一部を切り欠いた斜視図、図４は、上半分の縦断面図である。
【００２２】
この実施形態では、内輪２の軸方向両端部および内周部と、外輪３の軸方向両端部および外周部とに、撓み許容部５，６を設けている。
【００２３】
この実施形態での撓み許容部５，６は、筋状の凹凸とされている。つまり、内輪２の撓み許容部５は、内輪２の軸方向両端部に放射方向に沿って形成される多数の径方向溝５ａと、内輪２の内周部（嵌め合い部）に軸方向に沿って形成される多数の軸方向溝５ｂとからなり、これら径方向溝５ａと軸方向溝５ｂの一つ一つがそれぞれ連続されている。外輪３の撓み許容部６は、外輪３の軸方向両端部に放射方向に沿って形成される多数の径方向溝６ａと、外輪３の外周部（嵌め合い部）に軸方向に沿って形成される多数の軸方向溝６ｂとからなり、これら径方向溝６ａと軸方向溝６ｂの一つ一つがそれぞれ連続されている。
【００２４】
このような樹脂製転がり軸受１では、上記実施形態１の作用、効果に加えて、内輪２の内周部や外輪３の外周部での弾性変形が容易となるとともに、内・外輪２，３の表面積がさらに増大して熱の放散を促進することになる。
【００２５】
特に、この実施形態２では、主としてラジアル荷重を受けたときにも、内・外輪２，３の軌道面に対して変形を伝達することがなくなり、結局、アキシャル荷重やラジアル荷重が複合的に作用する場合などに有効に対応できるなど、軸受使用状況での実用性において優れている。この他、図示しないケースなどに対する内・外輪２，３の嵌め合い部において、寸法誤差などにより過大な嵌め込み応力が発生してもそれを吸収、緩和することができて、嵌め合い不良を回避できるようになる。しかも、内・外輪２，３の嵌め合い部で弾性変形した部分は凹部からなる撓み許容部５，６で吸収されるので、内・外輪２，３の軌道面に変形が伝達されなくなる。
【００２６】
図５および図６は本発明の実施形態３にかかり、図５は、樹脂製転がり軸受の一部を切り欠いた斜視図、図６は、上半分の縦断面図である。
【００２７】
この実施形態では、内輪２の軸方向両端部および内周部と、外輪３の軸方向両端部および外周部とに、撓み許容部５，６を設けている。
【００２８】
この実施形態での撓み許容部５，６は、マトリクス状に互いに独立する複数の凹部とされており、凹部の形状としてもディンプル状とされている。
【００２９】
このような樹脂製転がり軸受１では、上記実施形態２の作用、効果とほぼ同様の作用、効果を発揮する。但し、この場合、内・外輪２，３の軸方向両端部や嵌め合い部が撓み許容部５，６の存在によって弾性変形するとき、その弾性変形の方向が無くなるので、荷重の作用方向に対して最も有効な形態で弾性変形しうることになり、応力分散が良好に行われることになる。
【００３０】
ところで、上記実施形態１〜３の撓み許容部５，６は、内・外輪２，３を成形により製作するときに、成形金型から転写することにより得ることができる他、内・外輪２，３を製作した後で適宜の機械加工または表面処理により得ることができる。特に、成形により内・外輪２，３を製作する場合、内・外輪２，３の外周面や内周面に成形収縮が発生して寸法精度が低下しやすいが、特に実施形態２，３の場合だと、嵌め合い部での寸法誤差を吸収できるので、嵌め込み応力を効果的に分散、緩和できるようになる。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態１〜３のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３３】
（１）上記各実施形態での撓み許容部５，６としての凹部や溝の断面形状は、角形、三角形、台形、半球形など、任意の形状を選択することができる。
【００３４】
（２）上記実施形態２，３において、前記撓み許容部５，６を周方向の複数領域に部分的に形成することができる。
【００３５】
（３）上記実施の形態２において、両端面の径方向溝５ａ，６ａと、周面の軸方向溝５ｂ，６ｂとを連続させずに独立させていてもよいし、また、両端面の径方向溝５ａ，６ａと、周面の軸方向溝５ｂ，６ｂとを周方向に位相をずらして独立させていてもよい。さらに、これらの溝は、軸方向でなく、周方向に形成してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の樹脂製転がり軸受では、樹脂製の軌道輪である外輪と内輪の軸方向での側面や、外輪の外周面および内輪の内周面に撓み許容部を設けて、これらの存在によって弾性変形を容易にしているから、アキシャル荷重やラジアル荷重あるいはモーメント荷重が作用したときの応力分散を図ることができ、軌道輪の軌道面の変形を効果的に抑制できるようになる。したがって、軌道輪の軌道面を転動する転動体の転がり特性を安定なものにでき、所期の軸受性能を発揮できるようになる。
【００３７】
また、軌道輪の嵌め合い部に撓み許容部を設けている場合、例えば軌道輪を成形により製作するときに成形収縮が発生して寸法精度が低下していても、嵌め合い部での寸法誤差を吸収できるので、嵌め込み応力を分散、緩和できるようになるなど、嵌め合い不良を回避できる。
【００３８】
さらに、撓み許容部を凹部とすることにより、軌道輪の表面積を増大できるようになるので、放熱効果が高めることができるなど、温度上昇の少ない耐熱性に優れた樹脂製転がり軸受にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の樹脂製転がり軸受の一部を切り欠いた斜視図
【図２】図１の樹脂製転がり軸受の上半分の縦断面図
【図３】本発明の実施形態２の樹脂製転がり軸受の一部を切り欠いた斜視図
【図４】図３の樹脂製転がり軸受の上半分の縦断面図
【図５】本発明の実施形態３の樹脂製転がり軸受の一部を切り欠いた斜視図
【図６】図５の樹脂製転がり軸受の上半分の縦断面図
【符号の説明】
１      樹脂製転がり軸受
２      内輪
３      外輪
５，６      撓み許容部
【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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