(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と内輪との間に、転動体と、該転動体を保持し前記外輪または前記内輪に案内される保持器とを介挿して構成され、工作機械の主軸支持に用いられる転がり軸受において、
前記保持器が、ガラス繊維又は炭素繊維を添加した合成樹脂材料で形成されており、
前記保持器の被案内面上に、グリースを保持する凹部が２箇所以上形成されて、グリース潤滑されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記凹部は、深さが０．３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
Ｄｍｎ値が１×１０６を超える高速回転域で用いられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受に関し、詳しくは、外輪と内輪との間に介挿された転動体を保持する保持器に特徴を有する転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、転がり軸受においては、内輪の外周面および外輪の内周面に形成された軌道面間に玉やころ等の転動体が介挿されている。このような転がり軸受においては、転動体を軌道面上に軸受周方向等間隔に保持するために、環状の保持器が、外輪と内輪との間に介挿されている。
転がり軸受の一例である工作機械主軸用軸受においては、工作精度向上のため、低振動、低騒音であることが求められる。また、近年においては、取り扱いやすさや、環境、コストの面から有効であるグリース潤滑での高速回転性（高回転速度で長時間安定して使用できること）が求められている。このような特性を満たすために従来は、軽量で柔軟性に優れ、強度向上のため強化繊維を添加した合成樹脂製の保持器が使用されることが多かった。
【０００３】
図６、および図６のvii−vii線断面を示す図７に、外輪案内形式で、かつ、両側案内の保持器を用いた従来のころ軸受を示す。ころ軸受３０は、外輪３１、内輪３２、転動体３３、保持器３４から概略構成されている。
図７に示すように、内輪３２の軸方向の両端には径方向外輪側に突出した鍔部３２ａが設けられている。
保持器３４は合成樹脂製であり、その周方向に間隔を隔てて転動体３３を保持するポケット部３５を有している。保持器３４は、軸方向の両側に径方向外輪側に向けて立設された側壁３４ｂ、３４ｂを有し、側壁３４ｂの先端面（外輪３１に相対する面。本例における被案内面３４ａ）は、外輪３１に摺接もしくは近接している。保持器３４は、被案内面３４ａと外輪３１の内周面（案内面）との摺接によって案内（すべり案内）されるため、外輪３１と相対回転をする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような外輪案内保持器を有するころ軸受３０が、工作機械の主軸の軸受として用いられる場合、主軸が高速回転で運転されると、軸受の内部に充填されたグリースは、遠心力により軸受の外輪側へと飛ばされてしまい、その飛ばされたグリースは、保持器により保持器の脇に掻き出されて土手を作るような状態となる。その状態から微量な基油の漏れにより転動面や保持器の被案内面が潤滑されている。しかし、保持器３４の被案内面３４ａと、外輪３１の内周面（内輪３２の外周面の場合もある）とがすべり案内されているため、油膜が切れてしまうと、保持器３４の被案内面３４ａの磨耗や、保持器３４の強度を向上させるために添加されている強化繊維による外輪３１もしくは内輪３２の磨耗を引き起こしてしまう。このとき、軌道面や被案内面３４ａで発生する磨耗粉が、グリースを劣化させてしまう可能性があった。
さらに、最近では工作機械の主軸回転の高速化に伴い、例えばＤｍｎ値（軸受ピッチ円径ｍｍ×回転数ｒｐｍ）が１×１０6を超える領域で主軸を回転させることも珍しくない。このような高速回転の場合、上述したように保持器のグリースが遠心力により被案内面の外側に掻き出されてしまうため、保持器３４の被案内面３４ａ上においてグリースを保持することができない。このため、保持器３４の被案内面３４ａでの油膜の形成が困難となり、被案内面３４ａが磨耗するだけでなく、強度向上のために保持器３４に添加された強化繊維が、対向する外輪３１の内周面を磨耗させてしまい、このとき発生する磨耗粉によってグリースを早期に劣化させてしまう。
【０００５】
内輪案内保持器の場合は、保持器の側壁の内輪に対向する面が被案内面となり、被案内面に対向する内輪の外周面が案内面となる。この場合、内輪が回転すると、すべり案内される保持器の被案内面のグリースが遠心力により外輪側に飛ばされてしまう。このため、保持器の被案内面と内輪の案内面との潤滑性が著しく低下し、保持器や内輪の早期破損の要因となる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、潤滑性を向上でき、高速安定性を確保できる転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、外輪と内輪との間に、転動体と、該転動体を保持し前記外輪または前記内輪に案内される保持器とを介挿して構成され、工作機械の主軸支持に用いられる転がり軸受において、前記保持器が、ガラス繊維又は炭素繊維を添加した合成樹脂材料で形成されており、前記保持器の被案内面上に、グリースを保持する凹部が２箇所以上形成されて、グリース潤滑されていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、合成樹脂製の保持器としては、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等を母材とし、保持器強度向上のためにガラス繊維や、炭素繊維、アラミド繊維を１０〜４０重量％添加した保持器を例示できる。
また、保持器の被案内面とは、外輪の内周面および内輪の外周面のいずれか１つの案内面に対向し、かつ、摺接する保持器の円周上の面である。
【０００９】
このような転がり軸受によれば、Ｄｍｎ値が１×１０6を超えるような高速回転域における使用に際しても、合成樹脂製の保持器の被案内面においてグリースを保持することができるだけでなく、凹部でくさび効果が発生するため、適宜にグリースによる油膜が形成される。つまり、保持器の被案内面と軌道輪の案内面との間のすきま量が、凹部が設けられた箇所で大きく、それ以外の箇所で小さくなっており、凹部に保持されたグリースはすきま量が小さい箇所へと引き込まれる。こうして、外輪および内輪の軌道面との摺動による保持器の被案内面の磨耗が防止され、高速安定性（低トルク、低騒音、低振動、耐焼付性）に優れた転がり軸受を提供できる。また、この転がり軸受によれば、磨耗による鉄粉の発生を抑えることができるため、グリースの劣化が防止され、長期の使用が可能となる。
【００１０】
上記構成において、凹部は、保持器の半径方向の深さが０．３ｍｍ以上であることが好ましい。こうすれば、合成樹脂製の保持器の被案内面において、十分な量のグリースを保持することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１に本発明の第１実施形態である両側案内、外輪案内形式の合成樹脂製の保持器を有する単列円筒ころ軸受（以下ころ軸受）１０の全体側面図を示す。図２に、図１に示す保持器１４の要部斜視図を示す。
図１に示すころ軸受１０は、内周面に外輪軌道を有する外輪１１と、外周面に内輪軌道を有する内輪１２と、外輪軌道および内輪軌道の間に介挿され、ころ軸受１０の周方向に複数配置された転動体としてのころ１３と、ころ１３をころ軸受１０の周方向に等間隔に配置する保持器１４とから概略構成されている。
保持器１４は所定の幅を有した筒形状をしており、図２に示すようにその周方向に間隔を隔てて転動体を保持するポケット部１５を有している。保持器１４の軸方向両端には径方向外輪側に延びた側壁１４ｂ，１４ｂがそれぞれ形成されている。
保持器１４は合成樹脂材で成形されている。
【００１２】
内輪１２が回転するとき、保持器１４の側壁１４ｂ，１４ｂの先端面（被案内面１４ａ）が、それに対向する外輪１１の内周面（案内面）にすべり案内されることで、保持器１４は外輪１１と相対回転する。
外輪１１の案内面に対向する被案内面１４ａに、凹部Ｃが周方向に間隔を隔てて複数設けられている。ここでは、側面視矩形状の凹部Ｃが、側面視におけるころ間の中央近傍（柱部１４ｄ近傍）にそれぞれ１つずつ形成される。この凹部Ｃはグリースを保持するために、保持器１４の側壁１４ｂの径方向に十分な深さで形成されている。
凹部Ｃの深さは、グリースを保持する機能を考慮すれば、０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。
また、保持器１４の被案内面１４ａと凹部Ｃとの繋ぎ部１４ｃは、エッジあたりしないようにＲ０．２以上で丸め加工が施されている。
【００１３】
ここで、保持器１４の被案内面１４ａに形成する凹部Ｃの数は２つ以上とする。凹部Ｃが１つだけでは保持器１４の被案内面１４ａにおける潤滑を十分に行えないためである。
【００１４】
図３（ａ）から図３（ｃ）は、それぞれ本発明に係る保持器１４の被案内面１４ａに形成される凹部Ｃの変形例を示している。
図３（ａ）は側面視において半円形状の凹部Ｃである。図３（ｂ）は側面視においてＶ字形状の凹部Ｃである。図３（ｃ）は側面視において略コ字状の断面を有する凹部Ｃである。このように、保持器１４の被案内面１４ａに形成する凹部Ｃは、グリースを保持できるものであればどのような形状でもかまわない。
また、上記のような凹部のうちいずれか１つを形成する場合においても、保持器１４の被案内面１４ａと凹部Ｃの繋ぎ部１４ｃはエッジあたりしないようにＲ０．２以上で湾曲させることが好ましい。
【００１５】
次に、図４に本発明の第２実施形態である両側案内、内輪案内形式の合成樹脂製の保持器２４を有するころ軸受２０の全体側面図を示す。基本的な構成は図１のころ軸受１０と同じである。
図５に示すように、保持器２４の側壁２４ｂ、２４ｂの被案内面２４ａは内輪２２の外周面に対向し、この被案内面２４ａには複数の凹部Ｃが設けられている。凹部Ｃは図１にみられるものと同様に側面視略矩形状に形成されていて、保持器２４のポケット部２５間に１つずつ形成されている。
【００１６】
本実施形態においては、凹部Ｃとして、保持器の柱部２４ｄに形成されて軸方向に伸びた溝が採用されている。凹部Ｃは径方向に深さを有しており、その深さは前記実施形態と同様に０．３ｍｍ以上が好ましい。
また、保持器２４の被案内面２４ａと凹部Ｃとの繋ぎ部２４ｃは、前記実施形態と同様に、エッジあたりしないようにＲ０．２以上で丸め加工が施されていることが好ましい。
【００１７】
【実施例】
上述した本発明の転がり軸受のように、保持器の被案内面に２つ以上凹部を形成した場合の効果を確認するために、以下のような高速寿命評価試験を行なった。
本試験で使用した軸受は、図１に示した単列円筒ころ軸受けであって、日本精工（株）社製  呼び番号Ｎ１０１４（外径φ１１０ｍｍ×内径φ７０ｍｍ、ころ径９ｍｍ、ころ長さ９ｍｍ、ころ数２０）と同等品である。
また、その保持器としては、外径９９．５ｍｍ、材質  ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン  炭素繊維強化グレード）で、図１および図２に見られるような両側案内、外輪案内形式のものを用いた。
潤滑はグリース潤滑で、ＮＯＫクリューバー（株）社製のイソフレックスＮＢＵ１５を用いた。
さらに、保持器の被案内面と凹部の繋ぎ部は、エッジあたりを防ぐため、前述の如くＲ０．２以上で丸め加工が施された形状とした。
目標耐久時間を１０００時間と定め、回転数１６５００Ｍｉｎ-1（Ｄｍｎ値１５０万）として、外輪の案内面の磨耗およびグリースの状況を調べた。
表１に、保持器の被案内面に形成する凹部の数を０、1、２、３、１０、２０と形成した場合の耐久時間と、外輪の案内面およびグリースの状況を示した。
【００１８】
【表１】
0003651591.tif 000002
【００１９】
試料１に関しては開始から２００時間付近で異常な温度上昇のため試験機が停止した。このとき、外輪の案内面に、保持器の幅に相当した幅で深さ１０μｍの磨耗の発生が確認できた。また、グリースは黒色に変色しており、鉄含有量（ｗｔ％）が５％であり、劣化の目安値である０．１を大きく上回った。
試料２に関しても、６００時間付近で試料１と同様に異常な温度上昇のため試験機が停止した。
試料３、４、５、６に関しては問題なく目標耐久時間である１０００時間を達成できた。外輪の案内面の磨耗やグリースの劣化はなく、良好な状態であり、継続使用可能な状態であった。
この試験結果より、保持器の被案内面に形成する凹部を２つ以上と設定することで、外輪の案内面の磨耗とグリースの劣化を抑制することができ、また軸受の長い耐久使用期間を確保できることがわかった。
【００２０】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
上記実施の形態によれば、ポケット部間に１つずつ凹部を設けたが、１つ置きに設けてもよいし、各ポケット部間に複数形成してもよい。
また、凹部を保持器の柱部と対応するように形成したが、これに限らない。例えば、保持器の転動体（ころ）に対応する箇所に形成してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、保持器の被案内面上にグリースを保持する凹部が、２ヶ所以上形成されていることで、軸受の高速回転域における使用に際しても、外輪および内輪の案内面の磨耗と、グリースの劣化とを抑制でき、潤滑性および高速安定性（低トルク、低騒音、低振動、耐焼付性）に優れた転がり軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である円筒ころ軸受の全体側面図である。
【図２】図１に示した保持器の部分拡大図である。
【図３】図１の保持器の変形例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態である円筒ころ軸受の全体側面図である。
【図５】図４に示した保持器の部分拡大図である。
【図６】従来の円筒ころ軸受を示す全体側面図である。
【図７】図６のvii−vii線断面図である。
【符号の説明】
１０      円筒ころ軸受
１１      外輪
１２      内輪
１３      転動体（ころ）
１４      保持器
１４ｃ    繋ぎ部
１５      ポケット
Ｃ      凹部
３０      従来の円筒ころ軸受
【図１】
0003651591.tif 000003
【図２】
0003651591.tif 000004
【図３】
0003651591.tif 000005
【図４】
0003651591.tif 000006
【図５】
0003651591.tif 000007
【図６】
0003651591.tif 000008
【図７】
0003651591.tif 000009