(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に所定の間隔で設けられ、複数の玉をそれぞれ保持する複数のポケットを有する玉案内方式の転がり軸受用保持器であって、
前記保持器のポケットは、径方向に延びる中心線を有する円筒形状により形成される円筒面と、該円筒面の内径側又は外径側で前記円筒面と連続し、前記円筒面から径方向に離れるに従って前記中心線に向かって延びるテーパ面と、を有し、
柱部の内径側面又は外径側面の軸方向中間部には、内径側又は外径側に突設され、前記テーパ面を有する突部が設けられ、
前記保持器の径方向変位は、前記玉が前記テーパ面と接触することで規定され、
前記玉が前記テーパ面と接触した状態において、前記玉と前記テーパ面との接触点と、前記玉の中心と、を通過する仮想線が、前記玉の中心を通過して径方向に対して垂直な仮想垂直平面と成す角度は、前記玉と前記テーパ面との接触点の摩擦係数から設定される摩擦角より大きいことを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項２】
前記ポケットは、隣接する前記柱部にそれぞれ設けられ、円周方向に対向する一対の前記テーパ面を有し、
前記テーパ面は、前記柱部の内径側又は外径側に設けられ、前記中心線に向かって延出する凸部によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項３】
周方向に所定の間隔で設けられ、複数の円筒ころをそれぞれ保持する複数のポケットを有するころ案内方式の転がり軸受用保持器であって、
前記保持器のポケットは、径方向に延びる中心線と平行な一対の平面と、該平面の内径側又は外径側で前記平面と連続し、前記平面から径方向に離れるに従って前記中心線に向かって延びるテーパ面と、を有し、
柱部の内径側面又は外径側面の軸方向中間部には、内径側又は外径側に突設され、前記テーパ面を有する突部が設けられ、
前記保持器の径方向変位は、前記円筒ころが前記テーパ面と接触することで規定され、
前記円筒ころが前記テーパ面と接触した状態において、前記円筒ころと前記テーパ面との接触線と、前記円筒ころの中心軸と、を含む仮想平面が、前記円筒ころの中心軸を通過して径方向に対して垂直な仮想垂直平面と成す角度は、前記円筒ころと前記テーパ面との接触箇所の摩擦係数から設定される摩擦角より大きい
ことを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項４】
前記ポケットは、隣接する前記柱部にそれぞれ設けられ、円周方向に対向する一対の前記テーパ面を有し、
前記テーパ面は、前記柱部の内径側又は外径側に設けられ、前記中心線に向かって延出する凸部によって形成されることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項５】
前記保持器は、合成樹脂からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器を有することを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受用保持器、及び転がり軸受に関し、より詳細には、一般産業機械や工作機械等に使用される駆動モータや、工作機械の主軸装置等、高速回転する部位に適用される転がり軸受、及びそれに用いられる保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、一般産業機械や工作機械などで使用される駆動モータにおいて、回転速度が非常に高速のモータが出現している。特に、工作機械の主軸駆動用途のモータでは、工作機械の主軸の高速化に伴い、高速化の傾向が強い。
【０００３】
中高速の主軸、例えば、主軸の回転数が１００００ｍｉｎ−１以下程度であれば、最高回転速度が５０００〜８０００ｍｉｎ−１程度の駆動モータを使い、ギアやベルトを用いて増速させればよい。しかしながら、高速の主軸、例えば、主軸の回転数が１５０００〜２００００ｍｉｎ−１程度である場合、ギアやベルトによる増速比が２倍以上となり、適切な駆動力を伝達するためには、ギア径やベルト車径も大きくなり、本伝達部分の周速や回転速度が非常に大きくなる。その結果、ギア駆動の場合では、ギアの噛み合い部の騒音及び歯の磨耗や欠けが生じ易くなり、ベルト駆動の場合では、ベルトの滑り、ばたつき、磨耗、ベルト切れ等が発生し易くなる。
【０００４】
このような理由から、主軸の駆動方法は、ギア駆動やベルト駆動からカップリングによる直接駆動方式に変ってきている。カップリング直結駆動方式の場合、カップリングを介して直接駆動トルクが主軸側に伝わるので、駆動モータを支持する軸受には駆動力による荷重成分は発生しない。しかし、駆動モータの回転速度は主軸と同一回転数となるため、これに対応した高速軸受が必要とされていた。
【０００５】
従来、通常の４極や２極の汎用モータ（回転数が１５００〜３６００ｍｉｎ−１程度）には、図１０に示すような、ポケット１１１が球面形状の鉄製のプレス成形された保持器１００を採用した深溝玉軸受（不図示）を使用していた。より詳細に、保持器１００は、互いに軸方向に結合した一対の環状部１１０，１１０からなり、環状部１１０は、互いに軸方向に結合した時に、複数の玉１０３を転動自在に保持する複数のポケット１１１と、隣接するポケット１１１，１１１の間に設けた複数個の平面部１１２と、を有している。一対の環状部１１０，１１０の平面部１１２，１１２は、金属製のリベット１１３によって固定されている。
【０００６】
これに対し、中高速モータ（回転数が５０００〜８０００ｍｉｎ−１程度）の場合、図１１に示すように、図１０の保持器１００と同様にポケット２１１が球面形状の耐摩耗性に優れた冠型合成樹脂保持器２００を採用した深溝玉軸受を使用している。より詳細に、冠型合成樹脂保持器２００は、略円環状の基部２１３と、基部２１３の軸方向一端側面２１５から、周方向に所定の間隔で軸方向に突出する複数の柱部２１７と、を有しており、隣り合う一対の柱部２１７，２１７の互いに対向する面２１９，２１９と基部２１３の軸方向一端側面２１５とによって、転動体２２０を保持するポケット２１１を形成している。
【０００７】
その他の保持器としては、図１２に示すように、２枚の環状部３０１，３０１に複数の半球状の転動体（不図示）を保持するポケット３０４を周方向に等間隔に設け、隣接するポケット３０４間の結合部３０３に、互いに嵌め合う係合爪３０６と係合孔３０５とを設けた合成樹脂製の保持器３００が考案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
また、特許文献２では、図１３に示すように、径方向両側に開口部を有したポケット４０２を複数個備えてなる冠型保持器４００において、ポケット４０２が、直径方向の中心線に沿った周壁４０４を有するストレート穴４０５に形成されていると共に、ストレート穴４０５内径側端縁において、玉４１３を保持する突起４０６，４０６をストレート穴４０５の軸心方向に向けて相対向せしめて形成している。このように構成することによって、保持器の直径方向の振動を押さえ、耐摩擦及び耐磨耗特性の向上と回転中の保持器音の発生防止を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１７３０１号公報
【特許文献２】特開平９−１５８９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図１０に示すような保持器１００は、一対の環状部１１０，１１０の平面部１１２，１１２が、金属製のリベット１１３によって固定されているので、高速回転の際にも平面部１１２，１１２の強度は維持できるが、保持器１００が鉄製であるため、玉１０３の回転によってポケット１１１内面が磨耗してしまう虞がある。
【００１１】
また、図１２に示すような特許文献１に記載の保持器３００では、鉄製の保持器１００（図１０参照）に比べて、ポケット３０４の耐摩擦・耐磨耗特性は向上する。しかしながら、２枚の環状部３０１，３０１を組み合わせるための係合爪３０６の断面肉厚や、係合孔３０５周辺の断面肉厚が薄いため、高速回転で保持器３００に作用する高周波の振動荷重や、転動体から受ける繰り返し荷重によって、係合爪３０６の根元付近や係合孔３０５のエッジ部への応力集中によるクラックや破損等の問題が極めて発生し易い。仮に、これらの部分の強度を向上させようとしても、係合爪３０６や係合孔３０５周辺の肉厚を大きくするだけのスペースも少ない。
【００１２】
また、図１３に示すような特許文献２に記載の冠型保持器４００は、上述の保持器に比べて、高速用としては最も信頼性が高いが、玉４１３又は保持器４００の変位にともなって、玉４１３と、ポケット４０２のエッジ部４００Ｅと、が接触するため、本接触部の面圧が上昇し、すべり摩擦トルクの増加や、本接触部のクリープ変形や、局部磨耗等の不具合が発生する可能性がある。さらに、軸受内部の潤滑剤が、玉４１３と、ポケット４０２のエッジ部４００Ｅと、の接触部によって掻き取られて潤滑不足となり、摩擦係数の乱れによって冠型保持器４００が自励振動を起こし、保持器音が発生する可能性がある。
【００１３】
なお、上述の保持器１００，２００，３００何れにおいても、このような転動体１０３，２２０（保持器３００について、図１２中、転動体は不図示。）とポケット１１１，２１１，３０４のエッジ部１００Ｅ，２００Ｅ，３００Ｅとの接触は起こり得るものであり、上述のように様々な不具合が生じる虞がある。
【００１４】
本発明は、前述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高速回転時においても、転動体と保持器との接触部の不具合の進行を防止することが可能な転がり軸受用保持器、及びその保持器を有する転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  周方向に所定の間隔で設けられ、複数の玉をそれぞれ保持する複数のポケットを有する玉案内方式の転がり軸受用保持器であって、
前記保持器のポケットは、径方向に延びる中心線を有する円筒形状により形成される円筒面と、該円筒面の内径側又は外径側で前記円筒面と連続し、前記円筒面から径方向に離れるに従って前記中心線に向かって延びるテーパ面と、を有し、
柱部の内径側面又は外径側面の軸方向中間部には、内径側又は外径側に突設され、前記テーパ面を有する突部が設けられ、
前記保持器の径方向変位は、前記玉が前記テーパ面と接触することで規定され、
前記玉が前記テーパ面と接触した状態において、前記玉と前記テーパ面との接触点と、前記玉の中心と、を通過する仮想線が、前記玉の中心を通過して径方向に対して垂直な仮想垂直平面と成す角度は、前記玉と前記テーパ面との接触点の摩擦係数から設定される摩擦角より大きい
ことを特徴とする転がり軸受用保持器。
（２）  前記ポケットは、隣接する前記柱部にそれぞれ設けられ、円周方向に対向する一対の前記テーパ面を有し、
前記テーパ面は、前記柱部の内径側又は外径側に設けられ、前記中心線に向かって延出する凸部によって形成されることを特徴とする（１）に記載の転がり軸受用保持器。
（３）  周方向に所定の間隔で設けられ、複数の円筒ころをそれぞれ保持する複数のポケットを有するころ案内方式の転がり軸受用保持器であって、
前記保持器のポケットは、径方向に延びる中心線と平行な一対の平面と、該平面の内径側又は外径側で前記平面と連続し、前記平面から径方向に離れるに従って前記中心線に向かって延びるテーパ面と、を有し、
柱部の内径側面又は外径側面の軸方向中間部には、内径側又は外径側に突設され、前記テーパ面を有する突部が設けられ、
前記保持器の径方向変位は、前記円筒ころが前記テーパ面と接触することで規定され、
前記円筒ころが前記テーパ面と接触した状態において、前記円筒ころと前記テーパ面との接触線と、前記円筒ころの中心軸と、を含む仮想平面が、前記円筒ころの中心軸を通過して径方向に対して垂直な仮想垂直平面と成す角度は、前記円筒ころと前記テーパ面との接触箇所の摩擦係数から設定される摩擦角より大きい
ことを特徴とする転がり軸受用保持器。
（４）  前記ポケットは、隣接する前記柱部にそれぞれ設けられ、円周方向に対向する一対の前記テーパ面を有し、
前記テーパ面は、前記柱部の内径側又は外径側に設けられ、前記中心線に向かって延出する凸部によって形成されることを特徴とする（３）に記載の転がり軸受用保持器。
（５）  前記保持器は、合成樹脂からなることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の転がり軸受用保持器。
（６）  （１）〜（５）の何れか１つに記載の保持器を有することを特徴とする転がり軸受。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の転がり軸受用保持器によれば、保持器のポケットは、径方向に延びる中心線を有する円筒形状により形成される円筒面と、該円筒面の内径側又は外径側で前記円筒面と連続し、円筒面から径方向に離れるに従って中心線に向かって延びるテーパ面と、を有し、保持器の径方向変位は、玉がテーパ面と接触することで規定される。したがって、保持器が径方向に変位した際に、玉はポケットのテーパ面で接触するので、エッジ当たりせず、接触面圧を下げることができると共に、潤滑剤の掻き取りを防止することができる。また、保持器は、玉との接触がテーパ面に限定されて、摩擦係数が安定するので、保持器の自励振動によって保持器音が発生することを防止することができる。
さらに、玉がテーパ面と接触した状態において、玉とテーパ面との接触点と、玉の中心と、を通過する仮想線が、玉の中心を通過して径方向に対して垂直な仮想垂直平面と成す角度は、玉とテーパ面との接触点の摩擦係数から設定される摩擦角より大きくなるように設定される。したがって、玉がポケットのテーパ面に強く押された場合や、くさび効果によって玉がテーパ面に食い込んだ場合であっても、テーパ面への力が解除されると保持器は元の回転中立位置に復帰することができる。この結果、玉とテーパ面との接触点の不具合の進行を防止することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の転がり軸受用保持器によれば、保持器のポケットは、径方向に延びる中心線と平行な一対の平面と、該平面の内径側又は外径側で平面と連続し、平面から径方向に離れるに従って中心線に向かって延びるテーパ面と、を有し、保持器の径方向変位は、円筒ころがテーパ面と接触することで規定される。したがって、保持器が径方向に変位した際に、円筒ころはポケットのテーパ面で接触するので、エッジ当たりせず、接触面圧を下げることができると共に、潤滑剤の掻き取りを防止することができる。また、保持器は、円筒ころとの接触がテーパ面に限定されて、摩擦係数が安定するので、保持器の自励振動によって保持器音が発生することを防止することができる。
さらに、円筒ころがテーパ面と接触した状態において、円筒ころとテーパ面との接触線と、円筒ころの中心軸と、を含む仮想平面が、円筒ころの中心軸を通過して径方向に対して垂直な仮想垂直平面と成す角度は、円筒ころとテーパ面との接触箇所の摩擦係数から設定される摩擦角より大きくなるように設定される。したがって、円筒ころがポケットのテーパ面に強く押された場合や、くさび効果によって円筒ころがテーパ面に食い込んだ場合であっても、テーパ面への力が解除されると保持器は元の回転中立位置に復帰することができる。この結果、円筒ころとテーパ面との接触点の不具合の進行を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る深溝玉軸受の断面図である。
【図２】（ａ）は、図１における冠型保持器の部分平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う部分断面図である。
【図３】第１実施形態の変形例に係る冠型保持器の部分平面図である。
【図４】第２実施形態に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図５】（ａ）は、図４におけるもみ抜き保持器の部分平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＶ−Ｖ線に沿う部分断面図である。
【図６】第３実施形態に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図７】第４実施形態に係る深溝玉軸受の断面図である。
【図８】第５実施形態に係る冠型保持器の部分側面図である。
【図９】図８の冠型保持器を示す断面図である。
【図１０】従来の保持器の斜視図である。
【図１１】（ａ）は、従来の保持器の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）における部分断面図である。
【図１２】従来の保持器の、部分分解斜視図である。
【図１３】（ａ）は、従来の保持器の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）における部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る転がり軸受用保持器、転がり軸受の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態に係る冠型保持器１１を有する深溝玉軸受１について説明する。図１に示すように、深溝玉軸受１は、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、外周面に内輪軌道面５ａを有する内輪５と、外輪軌道面３ａと内輪軌道面５ａとの間に転動自在に配設された複数の玉７と、玉７をポケット９内に転動自在に保持して外輪３と内輪５との間に配置された冠型保持器１１と、を有する。また、深溝玉軸受１の内部空間には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。
【００２１】
外輪３の内周面には、外輪軌道面３ａの軸方向両側に肩部３ｂが形成されており、内輪５の外周面には、内輪軌道面５ａの軸方向両側に肩部５ｂが形成されている。また、外輪３及び内輪５の軸方向両側の開口部には、芯金（不図示）がゴム等の弾性体によって覆われて環状に形成されたシール部材１３が設けられ、内部からのグリース流出を防止している。
【００２２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）も参照して、冠型保持器１１は、合成樹脂からなる玉案内方式の保持器であり、環状部１５と、環状部１５から周方向に所定の間隔で軸方向に延出する複数の柱部１７と、を有し、環状部１５と隣接する柱部１７，１７とで玉７を転動自在に保持する複数のポケット９を構成する。冠型保持器１１の合成樹脂材料としては、ポリアミド（ＰＡ）樹脂にガラス繊維（ＧＦ）を添加して強度を向上させたものが用いられている。
【００２３】
冠型保持器１１のポケット９は、径方向に延びる中心線Ｇを有する円筒形状により形成され、軸方向一方側が開口した円筒面９ａと、該円筒面９ａの内径側で円筒面９ａと連続し、円筒面９ａから径方向に離れるに従って中心線Ｇに向かって延びる一対のテーパ面９ｂと、を有する。即ち、ポケット９は、径方向両側に貫通するとともに、軸方向一方側（図２（ａ）における右側）に開口している。
【００２４】
一対のテーパ面９ｂは、隣り合う柱部１７，１７にそれぞれ設けられ、円筒面９ａから中心線Ｇに向かって延びる内径側凸部１９，１９によって形成されており、ポケット９の周方向両側に円筒面９ａに沿って配置されている。このように、ポケット９内の軸方向他方側（図２（ａ）中における左側）には、テーパ面９ｂを形成する内径側凸部１９が設けられていないため、玉７及びポケット９間に隙間ができ、当該隙間から潤滑剤を供給することが可能となる。
【００２５】
また、一対のテーパ面９ｂは、玉７の赤道部（玉７のピッチ円の位置）Ｅよりも内径側で円筒面９ａと連続しており、単一の仮想円すい面上にそれぞれ構成され、径方向からみて略円弧形状を有している。
【００２６】
また、内径側凸部１９は、テーパ面９ｂの内径側端部に、面取りによって中心軸Ｇと略平行に形成されたストレート面９ｃを有している。このストレート面９ｃは、冠型保持器１１の切削加工時や射出成形加工時のバリやヒゲ等の不具合の発生を防止する。なお、内径側凸部１９には、上述のストレート面９ｃに代えて、Ｒ形状の曲面を形成するようにしてもよい。
【００２７】
ここで、冠型保持器１１の径方向変位は、玉７が内径側凸部１９のテーパ面９ｂと接触することで規定される。つまり、冠型保持器１１が径方向外側に移動したとき、すなわち相対的に玉７が径方向内側に移動したとき（図２（ｂ）の実線で記載されている）、冠型保持器１１は、玉７との接触がテーパ面９ｂに限定されるように構成されている。
【００２８】
したがって、冠型保持器１１が径方向に変位した際に、玉７はポケット９のテーパ面９ｂで接触するので、エッジ当たりせず、接触面圧を下げることができると共に、潤滑剤の掻き取りを防止することができる。また、玉７との接触がテーパ面９ｂに限定されて、摩擦係数が安定するので、冠型保持器１１の自励振動による保持器音が発生することを防止することができる。
【００２９】
また、玉７とテーパ面９ｂとが接触している状態において、玉７とテーパ面９ｂとの接触点をＰとし、玉７がテーパ面９ｂに接触する際の玉７の中心をＯとし、これら２点Ｐ，Ｏを通る仮想線をＡとする。また、玉７の中心Ｏを通り、径方向に対して垂直である仮想垂直平面をＢとする。このとき、これら仮想線Ａと仮想垂直平面Ｂとが成す角度αは、接触点Ｐにおける摩擦係数μから決定される摩擦角λ（ｔａｎλ＝μ）よりも大きくなるように設定される。すなわち、角度αは、摩擦角λ及び摩擦係数μに対してｔａｎα＞ｔａｎλ＝μ⇔α＞λ＝ｔａｎ−１μを満たすように設定される。
【００３０】
例えば、本実施形態の場合、玉７とテーパ面９ｂとの接触点Ｐにおける摩擦係数μは０．２０〜０．２５であるので、α＞λ＝ｔａｎ−１μ＝１１．３〜１４（°）となり、αはα＞１４（°）を満たすように設定すればよい。
【００３１】
このように角度αを摩擦角λより大きく設定することによって、玉７がポケット９のテーパ面９ｂに強く押された場合や、くさび効果によって玉７がテーパ面９ｂに食い込んだ場合であっても、テーパ面９ｂへの力が解除されると冠型保持器１１は元の回転中立位置に復帰することができる。この結果、玉７とポケット９の内径側凸部１９との接触点Ｐの不具合の進行を防止することが可能となる。
【００３２】
また、角度αが大きくなるほど、玉７からテーパ面９ｂへの径方向の押付力に対する接触面の法線方向の反力が小さくでき、接触面圧をより小さくすることができるので、角度αを大きく設定することで、玉７とテーパ面９ｂの接触点Ｐをより玉の赤道部Ｅから遠ざける（内径側にする）ことが望ましい。
【００３３】
また、本実施形態の冠型保持器１１のように軸方向片側のみに環状部１５を有する保持器の場合、高速回転時に、冠型保持器１１の柱部１７の先端部は、柱部１７の根元部分に比べて、遠心力による径方向の膨張量が大きくなる。この現象によってポケット９の径寸法が大きくなると共に、ポケット９の周方向の開口径が広がるが、テーパ面９ｂは円周方向に平行移動するのみなので、接触点Ｐの径方向位置は変化せず、仮想線Ａと仮想垂直平面Ｂとが成す角度αは変化しない。一方で、図１０〜１３に示した何れの従来例の場合も、転動体はエッジ部と接触するので、高速回転時に同様の変形が生じた際、転動体とエッジ部との接触点が径方向外側にずれ、上述の角度αに相当する値が小さくなってしまう問題がある。つまり、従来例において、仮に設計上、角度αを摩擦角λより大きく設定しても、遠心力によるポケットの変形作用によって、角度αが摩擦角λより小さくなり、転動体の食い込みによる不具合が発生してしまう。特に、使用ｄｍｎ値が１００万を超えると、上記のような不具合が従来例では発生し易い。
【００３４】
なお、冠型保持器１１の径方向動き量は、冠型保持器１１の中立位置における玉７とテーパ面９ｂとの径方向隙間によって決定される。したがって、上述のような考慮に基づいて求められた角度αを鑑み、テーパ面９ｂの径方向位置やポケット９の内径側の開口の幅等を選定し、冠型保持器１１の適正な動き量が得られるように設計すればよい。
【００３５】
このような保持器１１は種々の方法で製作可能であり、例えば、切削加工により製作してもよく、射出成形により製作してもよい。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の冠型保持器１１によれば、冠型保持器１１のポケット９は、径方向に延びる中心線Ｇを有する円筒形状により形成される円筒面９ａと、該円筒面９ａの内径側又は外径側で円筒面９ａと連続し、円筒面９ａから径方向に離れるに従って中心線Ｇに向かって延びるテーパ面９ｂと、を有し、冠型保持器１１の径方向変位は、玉７がテーパ面９ｂと接触することで規定される。したがって、冠型保持器１１が径方向に変位した際に、玉７はポケット９のテーパ面９ｂで接触するので、エッジ当たりせず、接触面圧を下げることができると共に、潤滑剤の掻き取りを防止することができる。また、冠型保持器１１は、玉７との接触がテーパ面９ｂに限定されて、摩擦係数が安定するので、冠型保持器１１の自励振動によって保持器音が発生することを防止することができる。
【００３７】
さらに、玉７がテーパ面９ｂと接触した状態において、玉７とテーパ面９ｂとの接触点Ｐと、玉７の中心Ｏと、を通過する仮想線Ａが、玉７の中心を通過して径方向に対して垂直な仮想垂直平面Ｂと成す角度αは、玉７とテーパ面９ｂとの接触点Ｐの摩擦係数μから設定される摩擦角αより大きくなるように設定される。したがって、玉７がポケット９のテーパ面９ｂに強く押された場合や、くさび効果によって玉７がテーパ面９ｂに食い込んだ場合であっても、テーパ面９ｂへの力が解除されると冠型保持器１１は元の回転中立位置に復帰することができる。この結果、玉７とテーパ面９ｂとの接触点Ｐの不具合の進行を防止することが可能となる。
【００３８】
特に、本実施形態の冠型保持器１１のように、ポケット９のテーパ面９ｂが玉７の赤道部Ｅよりも内径側に形成された玉案内方式の場合、高速回転時に冠型保持器１１の柱部１７が遠心力により外径側に膨張するので、玉７とテーパ面９ｂとの径方向隙間が小さくなり、玉７と内径側凸部１９との接触の機会が増加する。さらに、高速回転時には、遠心力による冠型保持器１１の振れ回り力が大きくなり、玉７とテーパ面９ｂとの接触圧や、玉７の押し込み力も増加する。このような場合、本実施形態の構成を採用することは非常に効果がある。
【００３９】
また、冠型保持器１１を有する深溝玉軸受１を軸及びハウジングに組み込んだ後、内輪５と外輪３間に傾きがあると、各玉７の接触角が異なり、各玉７の公転速度がずれることで、各玉７からポケット９への駆動力（玉７がポケット９の円筒面９ａを押す力）が変化し、冠型保持器１１が回転中立位置で回転せず、径方向のある方向にずれた状態で回転してしまう。このような場合も、玉７とテーパ面９ｂの接触の機会及び接触圧が増加するので、本実施形態の構成を採用することは非常に効果がある。
【００４０】
なお、本実施形態の冠型保持器１１では、ポケット９内の周方向両側に一対の内径側凸部１９，１９を設けるとしたが（図２（ａ）参照）、この構成に限定されず、図３に示すようにポケット９内の全周に沿うように内径側凸部１９を設ける構成としてもよい。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るもみ抜き保持器１１Ａを有するアンギュラ玉軸受１Ａについて説明する。なお、本実施形態のもみ抜き保持器１１Ａ及びアンギュラ玉軸受１Ａの説明において、第１実施形態の冠型保持器１１及び深溝玉軸受１と同一又は相当部分については、同一符号を用いることによりその説明を省略又は簡略化する。
【００４２】
図４に示すように、アンギュラ玉軸受１Ａは、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、外周面に内輪軌道面５ａを有する内輪５と、外輪軌道面３ａと内輪軌道面５ａとの間に転動自在に配設された複数の玉７と、該玉７をポケット９内に転動自在に保持して外輪３と内輪５の間に配置されたもみ抜き保持器１１Ａと、を備える。また、アンギュラ玉軸受１Ａの内部空間には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。
【００４３】
外輪３の内周面には、外輪軌道面３ａの軸方向一方側に肩部３ｂが、軸方向他方側にカウンタボア３ｃがそれぞれ形成されており、内輪５の外周面には、内輪軌道面５ａの軸方向両側に肩部５ｂが形成されている。また、アンギュラ玉軸受１Ａは、静止時において接触角θを有しており、ラジアル荷重及びスラスト荷重を負荷する。
【００４４】
もみ抜き保持器１１Ａは、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂に炭素繊維（ＣＦ）を添加して強度を向上させた合成樹脂からなる玉案内方式の保持器である。図５（ａ）及び５（ｂ）も参照して、もみ抜き保持器１１Ａは、軸方向両側の環状部１５，１５と、これら環状部１５，１５を連結する複数の柱部１７と、柱部１７の内径側面の軸方向中間部から内径側に突設された突部１８と、を有した段付構造とされており、これら環状部１５，１５と隣接する柱部１７と突部１８で玉７を転動自在に保持する複数のポケット９を構成する。
【００４５】
突部１８は、内径側に向かうに従って軸方向幅が小さくなる径方向断面台形形状であり、軸方向において内輪軌道面５ａと対向する位置に形成されている。また、突部１８の内径は、内輪５の肩部５ｂの外径よりも僅かに大きくなるように設定されており、もみ抜き保持器１１Ａの組立て時の挿入性が確保されている。
【００４６】
また、もみ抜き保持器１１Ａのポケット９は、径方向に延びる中心線Ｇを有する円筒形状により形成される円筒面９ａと、該円筒面９ａの内径側で円筒面９ａに連続し、円筒面９ａから離れるに従って中心線Ｇに向かって延びる一対のテーパ面９ｂと、を有し、径方向に貫通するように形成されている。
【００４７】
一対のテーパ面９ｂは、隣り合う柱部１７，１７にそれぞれ設けられ、円筒面９ａ及び一対の突部１８，１８から中心線Ｇに向かって延びる内径側凸部１９，１９によって形成されており、ポケット９の周方向両側に配置されている。このように、ポケット９内の軸方向両側には、テーパ面９ｂを形成する内径側凸部１９が設けられていないため、玉７及びポケット９間に隙間ができ、当該隙間から潤滑剤を供給することが可能となる。なお、必要に応じて、ポケット９の円筒面９ａ全周に沿うように内径側凸部１９を設ける構成としてもよい。
【００４８】
また、一対のテーパ面９ｂは、玉７の赤道部（玉７のピッチ円の位置）Ｅよりも内径側で円筒面９ａと連続しており、単一の円すい上にそれぞれ構成され、径方向からみて略円弧形状を有している。
【００４９】
また、内径側凸部１９は、テーパ面９ｂの内径側端部に、面取りによって中心軸Ｇと略平行に形成されたストレート面９ｃを有している。このストレート面９ｃは、冠型保持器１１の切削加工時や射出成形加工時のバリやヒゲ等の不具合の発生を防止する。なお、内径側凸部１９には、上述のストレート面９ｃに代えて、Ｒ形状の曲面を形成するようにしてもよい。
【００５０】
ここで、もみ抜き保持器１１Ａの径方向変位は、玉７が内径側凸部１９のテーパ面９ｂと接触することで規定される。つまり、冠型保持器１１が径方向外側に移動したとき、すなわち相対的に玉７が径方向内側に移動したとき、もみ抜き保持器１１Ａは、玉７との接触がテーパ面９ｂに限定されるように構成されている。
【００５１】
ここで、第１実施形態と同様にして規定される角度αが、玉７とテーパ面９ｂとの接触点Ｐにおける摩擦係数μから決定される摩擦角λ（ｔａｎλ＝μ）よりも大きくなるように設定される。すなわち、角度αは、摩擦角λ及び摩擦係数μに対してｔａｎα＞ｔａｎλ＝μ⇔α＞λ＝ｔａｎ−１μを満たすように設定される。
【００５２】
以上説明したように、第２実施形態のアンギュラ玉軸受１Ａ及びもみ抜き保持器１１Ａによれば、テーパ面９ｂを有する内径側凸部１９が、柱部１７の内径側面の軸方向中間部から内径側に突設されて内輪軌道面５ａと対向する突部１８に設けられているため、もみ抜き保持器１１Ａと内輪軌道面５ａとの接触を防止しつつ、玉７とテーパ面９ｂとの接触点Ｐを内径側にずらし、角度αを大きくすることが可能となる。特に、高速回転時や、モータ用軸受など、軸受温度が高い条件下で、潤滑性が一時的に低下して摩擦係数μが大きくなった場合を想定して、角度αを大きくする設計が必要であるとき、本実施形態の突部１８を有した段付構造を採用することは、非常に効果がある。
他の効果は、第１実施形態の深溝玉軸受１及び冠型保持器１１と同様である。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るもみ抜き保持器１１Ｂを有するアンギュラ玉軸受１Ｂについて説明する。なお、本実施形態のもみ抜き保持器１１Ｂ及びアンギュラ玉軸受１Ｂは、第２実施形態のもみ抜き保持器１１Ａ及びアンギュラ玉軸受１Ａと基本的構成を同一とするので、同一又は相当部分については、同一符号を付すことによりその説明を省略又は簡略化する。
【００５４】
図６に示すように、本実施形態のアンギュラ玉軸受１Ｂにおいて、内輪５の外周面には、外輪３のカウンタボア３ｃ側に大径肩部５ｃ、外輪３の肩部３ｂ側に大径肩部５ｃよりも小径の小径肩部５ｄが設けられている。
【００５５】
また、もみ抜き保持器１１Ｂは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂に炭素繊維（ＣＦ）を添加して強度を向上させた合成樹脂からなる玉案内方式の保持器であり、その外径を外輪３の内径に合わせて変化させ、その内径を内輪５の外径に合わせて変化させた段付き構造としている。より具体的に説明すると、もみ抜き保持器１１Ｂは、その外径について、「外輪３のカウンタボア３ｃと径方向に対向する環状部１５Ａの外径＝柱部１７の外径＞外輪３の肩部３ｂの内径＞外輪３の肩部３ｂと径方向に対向する環状部１５Ｂの外径」の関係を満たすように形成され、その内径について、「環状部１５Ａの内径＞環状部１５Ｂの内径＞内輪５の大径肩部５ｃの外径＞突部１８の内径＞内輪５の小径肩部５ｄの外径」の関係を満たすように形成されている。
【００５６】
特に、もみ抜き保持器１１Ｂが、内輪５の大径肩部５ｃの外径＞突部１８の内径＞内輪５の小径肩部５ｄの外径、となるように構成されることによって、テーパ面９ｂを有する内径側凸部１９が設けられる突部１８の位置をさらに内径側にずらすことができるので、玉７とテーパ面９ｂとの接触点Ｐを内径側にずらし、角度αを大きくすることが可能となり、接触面圧を小さくすることが可能となる。
他の効果は第２実施形態のアンギュラ玉軸受１Ａ及びもみ抜き保持器１１Ａと同様である。
【００５７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る冠型保持器１１Ｃを有する深溝玉軸受１Ｃについて説明する。なお、本実施形態の冠型保持器１１Ｃ及び深溝玉軸受１Ｃは、第１実施形態の冠型保持器１１及び深溝玉軸受１と基本的構成を同一とするので、同一又は相当部分については、同一符号を付すことによりその説明を省略又は簡略化する。
【００５８】
図７に示すように、本実施形態の冠型保持器１１Ｃは、第２実施形態と同様に柱部１７の内径側面から内径側に突設された突部１８を有した段付構造とされている。突部１８は、内径側に向かうに従って軸方向幅が小さくなる断面台形形状であり、軸方向において内輪軌道面５ａと対向する位置に形成されている。また、突部１８の内径は、内輪５の肩部５ｂの外径よりも僅かに大きくなるように設定されており、冠型保持器１１Ｃの組立て時の挿入性が確保されている。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の深溝玉軸受１Ｃ及び冠型保持器１１Ｃによれば、第２実施形態のアンギュラ玉軸受１Ａ及びもみ抜き保持器１１Ａと同様の効果を奏することが可能となる。
【００６０】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る冠型保持器１１Ｄを有する円筒ころ軸受１Ｄについて説明する。なお、本実施形態の冠型保持器１１Ｄ及び円筒ころ軸受１Ｄは、第１実施形態の冠型保持器１１及び深溝玉軸受１と基本的構成を同一とするので、同一又は相当部分については、同一符号を付すことによりその説明を省略又は簡略化する。
【００６１】
図８及び図９に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受１Ｄは、転動体として円筒ころ８を有しており、冠型保持器１１Ｄは合成樹脂からなる円筒ころ案内方式の保持器である。
【００６２】
冠型保持器１１Ｄは、環状部１５と、環状部１５から周方向に所定の間隔で軸方向に延出する複数の柱部１７と、を有し、環状部１５と隣接する柱部１７，１７とで玉７を転動自在に保持する複数のポケット９を構成する。冠型保持器１１Ｄのポケット９は、径方向に延びる中心線Ｇと平行な一対の平面９ｄと、該平面９ｄの外径側で平面９ｄと連続し、平面９ｄから径方向に離れるに従って、すなわち外径側に向かうに従って中心線Ｇに向かって延びる一対のテーパ面９ｂと、一対のテーパ面９ｂの外径側端部にそれぞれ接続し、面取りによって中心軸Ｇと略平行に形成された一対のストレート面９ｃと、環状部１５の内側面９ｅと、を有している。
【００６３】
一対のテーパ面９ｂ及びストレート面９ｃは、隣り合う柱部１７，１７にそれぞれ設けられ、平面９ｄから中心線Ｇに向かって延びる外径側凸部２０，２０によって形成されており、ポケット９の周方向両側に配置されている。
【００６４】
ここで、冠型保持器１１Ｄの径方向変位は、円筒ころ８が外径側凸部２０のテーパ面９ｂと接触することで規定される。つまり、冠型保持器１１Ｄが径方向内側に移動したとき、すなわち相対的に円筒ころ８が径方向外側に移動したとき、冠型保持器１１Ｄは、円筒ころ８との接触がテーパ面９ｂに限定されるように構成されている。
【００６５】
また、本実施形態では、円筒ころ８と外径側凸部２０のテーパ面９ｂとの接触線Ｐ´と円筒ころ８の中心軸Ｏ´とを含む仮想平面をＡ´とし、円筒ころ８の中心軸Ｏ´を通り径方向に対して垂直である仮想垂直平面をＢ´とする。このとき、これら仮想平面Ａ´と仮想垂直平面Ｂ´とが成す角度αは、接触箇所Ｐ´における摩擦係数μから決定される摩擦角λ（ｔａｎλ＝μ）よりも大きくなるように設定される。すなわち、角度αは、摩擦角λ及び摩擦係数μに対してｔａｎα＞ｔａｎλ＝μ⇔α＞λ＝ｔａｎ−１μを満たすように設定される。
【００６６】
このように構成した冠型保持器１１Ｄ及び円筒ころ軸受１Ｄにおいても、第１実施形態における深溝玉軸受１及び冠型保持器１１と同様の効果を奏することが可能である。
【００６７】
尚、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、変形、改良等が可能である。
例えば、本発明の転がり軸受は、工作機械等の主軸装置において、主軸を支持するのに好適に使用されてもよく、或いは、高速モータのモータ軸を支持するのに適用されてもよい。
【００６８】
また、保持器の材質は、上述の実施形態において記載した合成樹脂以外にも、ポリイミド（ＰＩ）、フェノール樹脂などを母材として使用してもよく、強化材としてアラミド繊維を用いてもよい。また、保持器は合成樹脂からなるものに限られず、銅合金や銀めっきを施した鉄系材料を使用してもよい。このとき、それぞれの保持器材質と転動体との摩擦係数μ（摩擦角λ）に応じた角度αを設定すればよい。
【００６９】
また、摩擦係数μとしては、静摩擦係数及び動摩擦係数があるが、軸受が静止状態から回転する場合及び連続回転している場合のいずれの条件でも所望の効果を得られるように、最も大きくなる摩擦係数μに基づいて角度αを設定するのが望ましい。
【００７０】
また、第１実施形態〜第４実施形態の玉軸受では、テーパ面９ｂは円筒面９ａの内径側に形成されているが外径側に形成されてもよい。また、第５実施形態の円筒ころ軸受において、テーパ面９ｂは平面９ｄの外径側に形成されているが内径側に形成されてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１、１Ｃ    深溝玉軸受（転がり軸受）
１Ａ、１Ｂ  アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
１Ｄ        円筒ころ軸受（転がり軸受）
７          玉
８          円筒ころ
９          ポケット
９ａ        円筒面
９ｂ        テーパ面
９ｃ        ストレート面
９ｄ        平面
１１、１１Ｃ、１１Ｄ  冠型保持器（転がり軸受用保持器）
１１Ａ、１１Ｂ        もみ抜き保持器（転がり軸受用保持器）
１９        内径側凸部（凸部）
２０        外径側凸部（凸部）
Ａ          仮想線
Ａ´        仮想平面
Ｂ、Ｂ´    仮想垂直平面
Ｇ          中心線
Ｏ          中心
Ｏ´        中心軸
Ｐ          接触点
Ｐ´        接触線、接触箇所
α          角度
λ          摩擦角
μ          摩擦係数
【図１】
0005870563.tif 000002
【図２】
0005870563.tif 000003
【図３】
0005870563.tif 000004
【図４】
0005870563.tif 000005
【図５】
0005870563.tif 000006
【図６】
0005870563.tif 000007
【図７】
0005870563.tif 000008
【図８】
0005870563.tif 000009
【図９】
0005870563.tif 000010
【図１０】
0005870563.tif 000011
【図１１】
0005870563.tif 000012
【図１２】
0005870563.tif 000013
【図１３】
0005870563.tif 000014