(57)【要約】【課題】円筒ころ軸受の円筒ころと保持器との間の油膜粘性抵抗を低減させて軸受温度上昇を低減させる。【解決手段】  内輪10と外輪20と円筒ころ30と保持器40とを備えた円筒ころ軸受であって、保持器40が、一対の環状部42と環状部42どうしを連結する複数の柱44とで構成され、隣接する柱44間に円筒ころ30を収容するためのポケット46が形成され、前記柱44の、保持器軸線方向の異なる位置に、回転方向案内部50と径方向案内部52が配置され、回転方向案内部50が保持器軸線と平行な第一の平坦面で構成され、径方向案内部52が保持器軸線と平行な第二の平坦面54と曲面56または平坦面56´とで構成されている。【選択図】  図１
2006125512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に軌道を有する内輪と、内周に軌道を有する外輪と、内輪の軌道と外輪の軌道との間に転動自在に介在する複数の円筒ころと、円筒ころを所定間隔に保持する保持器とを備えた円筒ころ軸受において、
前記保持器が、一対の環状部と環状部どうしを連結する複数の柱とで構成され、隣接する柱間に円筒ころを収容するためのポケットが形成され、前記柱の、保持器の軸線方向の異なる位置に、回転方向案内部と径方向案内部が配置され、回転方向案内部が保持器の軸線と平行な平坦面で構成され、径方向案内部が保持器の軸線と平行な面で構成されていることを特徴とする円筒ころ軸受。
【請求項２】
径方向案内部を構成する曲面が回転方向案内部よりも大径側まで延びており、回転方向案内部に対応する領域において、回転方向案内部よりも反ポケット側に後退していることを特徴とする請求項１の円筒ころ軸受。
【請求項３】
各柱の片側に単一の径方向案内部があることを特徴とする請求項１または２の円筒ころ軸受。
【請求項４】
各柱の片側に複数の径方向案内部があることを特徴とする請求項１または２の円筒ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械主軸を支持する円筒ころ軸受をはじめ、各種産業機械や自動車のトランスミッション等で幅広く利用される円筒ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、円筒ころ軸受における保持器の回転の案内に関しては軌道輪案内と転動体（ころ）案内がある。そして、ころ案内保持器の場合、従来、回転方向案内部と径方向案内部は、ころ長さ方向すなわち保持器軸線方向の同一位置に、連続するポケット面で形成されていた（特許文献１参照）。また、回転方向案内部と径方向案内部が不連続である場合でも、ころ長さ方向の同一位置に形成されていた（特許文献２，３，４参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７８７４６号公報
【特許文献２】特開平１０−０２６１４１号公報
【特許文献３】特開２０００−３２０５５８号公報
【特許文献４】特開２００４−１４４２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内輪回転の場合について説明するならば、ころ案内保持器の場合、内輪の回転に伴いころが自転するとともに公転して保持器のポケット壁面を押し、これによって保持器が回転する。このとき、保持器は、径方向案内があることで円滑に回転することができる。上述のとおり、回転方向案内部と径方向案内部は保持器の半径方向に連続しており、運転中、ころはこの連続した案内面の範囲内を回転しながら移動している。
【０００４】
ここで、ポケットの壁面の断面形状は曲率半径がころより若干大きい円弧形状であり、ころはこのポケットの円弧形状壁面に抱え込まれる形で案内される。そのため、ころと保持器ポケット壁面との間では、回転により取り込まれた潤滑油により油膜粘性抵抗が発生する。工作機械の主軸等、高速で運転される場合、この油膜粘性抵抗が増大して軸受の温度上昇につながる。工作機械をはじめとする円筒ころ軸受においては、益々の高速化、高精度化の傾向にあり、軸受の温度上昇の低減が主軸の高速化および精度劣化低減に繋がる。
【０００５】
また、工作機械の主軸軸受だけでなく各種産業機械や自動車のトランスミッション等でも高速化が進んでいるが、最近は燃費の低減を目的とし、低粘度のオイルを使用するケースがある。低粘度の潤滑は、低トルクで低発熱が期待できる一方、油膜形成能力が低下するため、油膜切れが起こりやすい。従来の保持器は、回転方向案内部と径方向案内部がころ長さ方向（保持器軸線方向）の同一位置に形成されているため、その位置では、ころに付着した潤滑油が保持器の案内部で排除されやすく、油膜切れによる潤滑不良となりやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、外周に軌道を有する内輪と、内周に軌道を有する外輪と、内輪の軌道と外輪の軌道との間に転動自在に介在する複数の円筒ころと、円筒ころを所定間隔に保持する保持器とを備えた円筒ころ軸受において、前記保持器が、一対の環状部と環状部どうしを連結する複数の柱とで構成され、隣接する柱間に円筒ころを収容するためのポケットが形成され、前記柱の、保持器の軸線方向の異なる位置に、回転方向案内部と径方向案内部が配置され、回転方向案内部が保持器の軸線と平行な平坦面で構成され、径方向案内部が保持器の軸線と平行な面で構成されていることを特徴とする。
【０００７】
回転方向案内部が平坦面であるため、従来のようにＲ形状すなわち断面円弧形状の曲面で円筒ころが抱え込まれる案内構造に比べ、ころとポケット壁面との間の油膜粘性抵抗が低減する。
【０００８】
また、回転方向案内部と径方向案内部がころ長さ方向（保持器軸線方向）の異なる位置に形成されていることから、ころ長さ方向の同じ位置で集中して案内する従来の構造に比べ、油膜切れが起きにくく、潤滑不良による不具合を防止する効果がある。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の円筒ころ軸受において、径方向案内部を構成する曲面が回転方向案内部よりも大径側まで延びており、回転方向案内部に対応する領域において、回転方向案内部よりも反ポケット側に後退していることを特徴とする。径方向案内部のうち案内に寄与する部分は断面円弧形状の曲面であるものの、回転方向案内部よりも反ポケット側に後退させて逃がした位置から形成されているため、従来のようにころを抱え込む場合に比べ、ころとポケットとの間の油膜粘性抵抗が低減する。
【００１０】
各柱の片側について見たとき、径方向案内部は単一でもよく（請求項３）、あるいは、複数（請求項４）とすることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、工作機械主軸の円筒ころ軸受等の高速運転時において、ころとポケット壁面との間の油膜粘性抵抗が低減し、運転時の軸受温度上昇を抑制することができる。
【００１２】
また、自動車のトランスミッション等、低粘度オイルが使用される箇所においても、ころ長さ方向（保持器軸線方向）において、回転方向の案内面と径方向の案内面とが重なることがないことから、同じ位置で集中して案内する従来の構造に比べ、油膜切れが起きにくく、潤滑不良による不具合を防止することができる。
【００１３】
油膜粘性抵抗を低減させ軸受温度上昇を低減させながら、ころと保持器とが接触する回転方向案内部と径方向案内部をころの長さ方向（保持器軸線方向）の異なる位置とすることで、潤滑が少ないか、あるいは低粘度の潤滑でも、一部の位置で集中して油膜切れが起きにくく、潤滑不良による不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
まず、図９に、マシニングセンタ、研削盤等の工作機械における主軸装置の一構造例を示す。この主軸装置はビルトイン・タイプと呼ばれているもので、モータ５が主軸装置の軸方向中央部に配設され、主軸６の外周に設けられたロータ５ａとハウジング７の内周に設けられたステータ５ｂとで構成される。ステータ５ｂに電流を印加すると、ロータ５ａとの間に励磁力が発生し、その励磁力によって主軸６が回転する。主軸６は、モータ５を挟んでフロント側（工具側）とリヤ側（反工具側）にそれぞれ配置された転がり軸受でハウジング７に対して回転自在に支持される。通常、リヤ側は、運転時の熱による主軸６の軸方向膨張量を吸収し、または逃がすため、主軸６の軸方向変位を許容できる構造とされる（自由側）。この例では、フロント側に組合せアンギュラ玉軸受（一対のアンギュラ玉軸受）８を使用し、リヤ側に単列の円筒ころ軸受９を使用している。
【００１６】
図７は、リヤ側に配置される円筒ころ軸受９の一例として単列円筒ころ軸受の内輪つば付きタイプ（Ｎ形）を示す。この円筒ころ軸受は、内輪１０と外輪２０と円筒ころ３０と保持器４０を主要な構成要素としている。内輪１０は外周に軌道１２を有し、軌道１２の軸方向両側につば１４を有する。外輪２０は内周に軌道２２を有する。円筒ころ３０は内輪１０の軌道１２と外輪２０の軌道２２との間に転動自在に介在している。保持器４０は複数の円筒ころ３０を円周方向で所定間隔に保持する。
【００１７】
ここでは樹脂製保持器の場合を例示したが、保持器４０の材料は、樹脂材のほか、高力黄銅鋳物やアルミ材をはじめとする金属材料を使用することができる。樹脂材の例としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＰＳ、または、これらにガラス繊維もしくは炭素繊維を２０〜４０ｗｔ％配合したものが挙げられる。
保持器４０は、図１〜図６に示すように、軸方向に所定間隔で対向した一対の環状部４２と、環状部４２どうしを連結する複数の柱４４とを備えている。隣接する柱４４間に、保持器４０の半径方向に貫通した窓形のポケット４６が形成されている。ポケット４６の円周方向の壁面を構成する環状部４２の内側面には、円筒ころ３０の端面を案内する、僅かに凸状となったころ端面案内部４８が設けてある。この保持器は円筒ころ（転動体）によって回転を案内されるいわゆる転動体案内保持器であって、柱４４に、図１（Ｂ）に示すように、回転方向案内部５０と径方向案内部５２が設けてある。
【００１８】
図１および図２に示すように、この実施の形態では径方向案内部５２は柱４４の保持器軸線方向の中央に一つだけ存在し、回転方向案内部５０は径方向案内部５２の両側に位置している。図２および図３から分かるように、回転方向案内部５０は保持器４０の軸線と平行に延在する平坦面で構成される。径方向案内部５２は、柱４４の基部に形成された平坦面部分５４と、平坦面部分５４の上端から上方にせり上がった曲面５６とで構成される。なお、径方向案内部５２のうち実際に円筒ころ３０の案内に寄与するのは、図４において丸で囲んだ曲面５６の上部だけである。径方向案内部５２の曲面５６は断面が円弧形状で、円筒ころ３０の転動面３２の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径をもっている。円筒ころ３０がポケット４６内で外径方向に所定量移動すると曲面５６と係合し、これにより、円筒ころ３０の外径方向への抜けが規制され、軸受回転時も円筒ころ３０と保持器ポケット４６により径方向が位置決めされる転動体（ころ）案内形式である。
【００１９】
図４に示すように、回転方向案内部５０を構成する平坦面（第一の平坦面）と、径方向案内部５２を構成する平坦面５４（第二の平坦面）とは同一平面上にはない。言い換えるならば、第一の平坦面よりも第二の平坦面が、反ポケット側に後退している。両者の段差を符号５８で示してあり、これを逃がし部と呼ぶこととする。これにより、既に述べたように円筒ころ３０の転動面３２は径方向案内部５２の曲面５６の上部で案内され、円筒ころ３０の転動面３２と第二の平坦面（平坦面５４）との間にはすきまが形成される。
【００２０】
たとえば、図７に示す円筒ころ軸受のように内輪１０につば１４がある場合、保持器４０の外径側に径方向案内部５２があり、円筒ころ３０の脱落を防止し、円筒ころ３０と保持器ポケット４６により径方向の位置決めがなされる。成形金型ではポケット４６の円周方向開口部よりも径方向案内部５２間の寸法が小さくなっており、このためポケット部金型を外径側に無理抜きして成形する場合は、径方向案内部５２が弾性変形して無理抜きを許容する。また、円筒ころ３０を組み込む場合は、外径側から組み込むため、円筒ころ３０が通過する時、径方向案内部５２が弾性変形する。この径方向案内部５２の弾性変形を助けるために、図１（Ａ）および図３から分かるように、柱４４の中央部外径側の肉を盗んである。
【００２１】
上で図４に関連して径方向案内部５２部が平坦面５４と曲面５６とで構成されている場合を例示したが、図５に示すように、平坦面５４と平坦面５６´の組合せとすることもできる。たとえば、成形金型でポケット部金型を外径側に無理抜きする場合は、径方向案内部５２の先端のむしれを防止するため曲面とするほうが好ましい。一方、削り加工で製作する場合、曲面とすることが困難であることから、曲面部を平坦な斜面とする場合もある。
【００２２】
図８に示す実施の形態は径方向案内部５２が複数ある場合であって、柱４４の保持器軸線方向の中央に回転方向案内部５０を配置し、その両側に径方向案内部５２を配置したものである。各構成要素の構成については図１ないし図６に関連して上に述べた実施の形態と基本的に異なるところはない。
【００２３】
図９に示すように、この実施の形態の円筒ころ軸受９は、内輪１０を主軸６の外周に嵌合させ、外輪２０をハウジング７の内周に嵌合させる。運転時のラジアル内部すきまは例えば負すきま（予圧状態）に設定され、軸受内部はエアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、ジェット潤滑、グリース潤滑などの潤滑方式によって潤滑される。主軸装置に内蔵されたモータ５によって主軸６が高速で回転駆動されると、フロント側のアンギュラ玉軸受８とリヤ側の円筒ころ軸受９で主軸６がハウジング７に対して回転自在に支持される。また、運転時の温度上昇によって、主軸６が軸方向に熱膨張すると、その軸方向膨張量が、円筒ころ軸受９の外輪２０と円筒ころ３０との間のスライド変位によって吸収され、または逃がされる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）は保持器の展開平面図、（Ｂ）はＢ部拡大図であって、本発明の実施の形態を示す。
【図２】図１の保持器の縦断面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】変形例を示す図４と類似の要部拡大図である。
【図６】図２のIV−IV断面図である。
【図７】円筒ころ軸受の縦断面図である。
【図８】（Ａ）は保持器の展開平面図、（Ｂ）は縦断面図であって、本発明の別の実施の形態を示す。
【図９】工作機械の主軸装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  内輪
１２  軌道
１４  つば
２０  外輪
２２  軌道
３０  円筒ころ
３２  転動面
４０  保持器
４２  環状部
４４  柱
４６  ポケット
４８  ころ端面案内部
５０  回転方向案内部
５２  径方向案内部
５４  平坦面
５６  曲面
５８  逃がし部
【図１】
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【図２】
2006125512.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006125512.tif 000008
【図７】
2006125512.tif 000009
【図８】
2006125512.tif 000010
【図９】
2006125512.tif 000011