(57)【要約】  本発明は、ウェブ（５）により互いに結合される２つのサイドリング（３，４）を備え、ウェブ（５）間には周方向に転動体ポケット（６）が形成されており、転動体ポケット（６）は、それぞれ丸み付けられたコーナ部を有する正方形の基本形状をなしている、玉軸受ケージ（２）に関する。サイドリング（３，４）は、ウェブ（５）と相俟って各転動体ポケット（６）のガイド輪郭（１０）を形成し、ガイド輪郭（１０）は、そのコーナ部間に、コーナ部における丸み付けとは反対の４つの凸の側部輪郭（８，９）を有する。各転動体ポケット（６）の多重凹−凸ガイド輪郭（１０）により、転動体（７）、すなわち玉は、低摩擦に玉軸受ケージ（２）内で案内されると同時に、良好な潤滑条件が提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
玉軸受ケージ（２）であって、
ウェブ（５）により互いに結合される２つのサイドリング（３，４）を備え、前記ウェブ（５）間には周方向に転動体ポケット（６）が形成されており、該転動体ポケット（６）は、それぞれ、丸み付けられたコーナ部を有する正方形の基本形状を有する、玉軸受ケージ（２）において、
前記サイドリング（３，４）は、前記ウェブ（５）と相俟って各転動体ポケット（６）のガイド輪郭（１０）を形成し、該ガイド輪郭（１０）は、前記コーナ部間に、該コーナ部における前記丸み付けとは反対の４つの凸の側部輪郭（８，９）を有することを特徴とする、玉軸受ケージ（２）。
【請求項２】
前記ウェブ（５）は、半径方向で前記サイドリング（３，４）よりもさらに内向きに延出することを特徴とする、請求項１記載の玉軸受ケージ（２）。
【請求項３】
各転動体ポケット（６）は、半径方向内向きに狭まることを特徴とする、請求項２記載の玉軸受ケージ（２）。
【請求項４】
前記サイドリング（３，４）の半径方向で測定される前記ウェブ（５）の高さ（ＨＳＴ）は、同じ方向で測定されるサイドリング高さ（ＨＳＲ）の最小で１．５倍、最大で２．５倍であることを特徴とする、請求項３記載の玉軸受ケージ（２）。
【請求項５】
前記サイドリングの軸方向で測定される前記ウェブ（５）の幅は、外側から内側に向かって減少することを特徴とする、請求項３または４記載の玉軸受ケージ（２）。
【請求項６】
前記ウェブ（５）の前記幅は、その内側の縁部において最大でケージ全幅の４分の１であることを特徴とする、請求項５記載の玉軸受ケージ（２）。
【請求項７】
前記ケージの前記内側の縁部は、丸み付け部（１１）をなしていることを特徴とする、請求項６記載の玉軸受ケージ（２）。
【請求項８】
前記ウェブ（５）の、前記転動体ポケット（６）に面した表面は、それぞれ１つの鞍面（１２）をなしていることを特徴とする、請求項５から７までのいずれか１項記載の玉軸受ケージ（２）。
【請求項９】
周方向で隣り合う２つのウェブ（５）により、１つの転動体ポケット（６）の保持突出部（１３）が形成されており、該保持突出部（１３）は、前記サイドリング（３，４）の半径方向で前記転動体ポケット（６）の前記ガイド輪郭（１０）よりもさらに内側に配置されていることを特徴とする、請求項３から８までのいずれか１項記載の玉軸受ケージ（２）。
【請求項１０】
請求項１記載の玉軸受ケージ（２）の、スピンドル軸受、特に工作機械のスピンドル軸受内での使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのサイドリングと、サイドリングを結合するウェブと、ウェブとサイドリングとの間に形成される転動体ポケットとを備え、転動体ポケットは、それぞれ、丸み付けられたコーナ部を有する正方形の基本形状を有する、玉軸受、特にスピンドル軸受内での使用に好適な玉軸受ケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００８−１３３８９４号公報において公知の円筒状の玉軸受ケージは、転動体ポケットを備え、転動体ポケットは、方形の基本形状を有し、そのコーナ部は、丸み付けられた領域によって拡張されている。コーナ部の丸み付け部は、機械的な応力を減じるものである。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２００４０１８８６８号明細書において公知の玉軸受ケージは、略円筒状の転動体ポケットを備え、転動体ポケットは、玉軸受ケージの半径方向で延びる４つの溝によって拡張されており、これらの溝は、各転動体ポケットの円筒状の基本形状を正方形のパターンに変えている。
【０００４】
円筒状の開口の幾何学的特徴を長方形の基本形状と組み合わせた転動体ポケットを備える別の玉軸受ケージは、例えば特開２００７−１７０４７０号公報において公知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の根底にある課題は、上述の従来技術に対してさらに発展されており、摩擦損失が特に低く、ひいては、高回転数特性値での用途、特にスピンドル軸受内での用途に特に好適である点で優れた玉軸受ケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、本発明により、請求項１の特徴を備える玉軸受ケージによって解決される。玉軸受ケージは、２つのサイドリングを備える窓付きケージとして構成されており、サイドリングを好ましくは一体に互いに結合するウェブにより、それぞれ１つの玉を案内する転動体ポケットが形成されている。各転動体ポケットの基本形状は、半径方向外側から玉軸受ケージの中心軸線に向かって見て、正方形である。サイドリングの対向する２つの部分と、周方向で隣り合う２つのウェブとは、略正方形の転動体ポケットの側部（辺）を形成している。玉軸受ケージ内で案内される転動体、すなわち、玉のために、サイドリングは、ウェブと相俟って、転動体ポケットのガイド輪郭を形成している。正方形の基本形状を有するこのガイド輪郭は、その４つのコーナ部間に、それぞれ、コーナ部における丸み付けとは反対の凸の側部輪郭をなしている。側部輪郭を凸とする特徴は、転動体ポケットを画成する実質的に縦長のウェブあるいはサイドリングの部分に関する。ウェブあるいはサイドリングの部分は、半径方向外側から玉軸受ケージを見たとき、転動体ポケットのコーナ部の丸み付け部間において外向きに湾曲、すなわち凸に湾曲しており、その結果、転動体ポケットは、該当箇所に内向きの湾曲を有している。これとは異なり、コーナ部の丸み付け部は、転動体ポケットの外向きの湾曲をなしている。これにより、転動体ポケットの、周囲を取り巻く縁部輪郭は、それぞれ４つの凹の部分と４つの凸の部分とを有する。
【０００７】
転動体ポケット内に装入された転動体は、転動体ポケットのガイド輪郭により４箇所において、すなわち転がり軸受の両周方向および両軸方向で支持される。その際、各支持部は、点状にのみまたは精々線形に形成されており、後者の場合、該当する線は、玉軸受ケージの略半径方向で延びている。これにより、転動体の特に低摩擦の案内が提供される。同時に、転動体ポケットの丸み付けられたコーナ部により、顕著な潤滑剤溜め、例えば潤滑グリース用の潤滑剤溜めが形成されており、転動体ポケットのコーナ部の丸み付け部のアールは、転動体半径よりも大幅に小さい。これに対して、転動体ポケットの凸の側部輪郭の曲率半径は、転動体半径と同じか、またはそれどころか転動体半径よりも大きくてもよい。凸の側部輪郭と、転動体ポケットのコーナ部の丸み付け部との間には、好ましくはエッジなしの移行が提供される。
【０００８】
周方向で隣り合う転動体ポケットを画成する、それぞれ２つの凸の側部輪郭をなすウェブは、好ましい形態では、半径方向で両サイドリングよりもさらに内向きに、すなわち、玉軸受ケージの回転軸線に向かって延出している。全体として、特にサイドリングから内向きに延びるウェブにより、各転動体ポケットは、好ましくは半径方向で外側から内側に向かって狭まっている。これに応じて、転動体を玉軸受の周方向で支持するガイド輪郭は、玉軸受の半径方向で、玉軸受の軸方向での支持をなすガイド輪郭と比較して広い領域にわたって延在していることができる。転動体による玉軸受ケージの支持は、好ましくは、大部分または専らウェブによって行われ、このことは、半径方向に関する。この場合、周方向で隣り合う２つのウェブにより、１つの転動体ポケットの保持突出部が形成されており、保持突出部は、軸方向力を転動体と玉軸受ケージとの間で伝達するガイド輪郭であって、転動体ポケットの正方形の基本形状に属すべきガイド輪郭と比較して、玉軸受ケージの回転軸線の近くに配置されている。
【０００９】
玉軸受ケージの半径方向で測定されるウェブの高さは、好ましくは、同じ方向で測定されるサイドリングの高さの最小で１．５倍、最大で２．５倍、特に少なくとも２倍である。これに対して、玉軸受ケージの軸方向で測定されるウェブの幅は、好ましくは、半径方向で外側から内側に向かって減少する。ウェブの幅は、ウェブの内側の縁部において最大でケージ全幅、すなわち、軸方向で測定される玉軸受ケージの全幅の４分の１である。ケージ、より正確にいえば、ケージのウェブの、半径方向内側の縁部が、丸み付けられた輪郭をなしている場合、軸方向で測定されるウェブの幅は、その内側縁部において略ゼロである。
【００１０】
２つのウェブの、１つの転動体ポケットに面した表面は、有利な形態では、それぞれ１つの鞍面をなしている。鞍面とは、２つの主方向で反対方向に、すなわち背反するように湾曲した面と解される。鞍面のガウス曲率は、負である。鞍面として成形されるウェブ表面の特別な利点は、これらの鞍面が、転動体の周方向で延びる長い線であって、玉の回転軸線と同一の回転軸線を有する円弧を描く線に沿って、転動体を案内するという事実である。同時に、玉軸受ケージの中央平面内に位置するこれらのガイド線の横に、玉軸受ケージの両端面に向かって、潤滑剤を収容するスペースが十分に残されており、潤滑剤は、短い経路で転動体と玉軸受ケージとの間の接触領域に到達する。
【００１１】
転動体ポケットの、連続的に反っていて滑らかな移行部を有する形状は、全体として転動体と軸受ケージとの間の好適な当接面を提供すると同時に、大容積のグリース室を直接的に転動体の周りに形成する。
【００１２】
玉軸受ケージは、合理的にはプラスチック、特に繊維強化プラスチックから製造可能であり、例えば工作機械内のスピンドル軸受内での使用に好適である。この玉軸受ケージが使用される転がり軸受は、例えば溝玉軸受、４点接触軸受またはアンギュラコンタクト玉軸受であってもよい。いずれにせよ、転動体、すなわち玉は、各転動体ポケットの多重凹−凸ガイド輪郭によって低摩擦に玉軸受ケージ内で案内されると同時に、良好な潤滑条件が、グリース潤滑時にも提供される。
【００１３】
以下、本発明により形成される玉軸受ケージの好ましい一実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】玉軸受ケージを備える玉軸受の部分平面図である。
【図２】図１に示したアッセンブリの玉軸受ケージの断面図である。
【図３】図２に示した玉軸受ケージの斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、半径方向で見た平面図で、全体として符号１を付した転がり軸受、すなわち玉軸受を示しており、玉軸受は、玉軸受ケージ２を備え、玉軸受ケージ２は、窓付きケージとしてプラスチックから形成されている。玉軸受ケージ２の２つのサイドリング３，４は、ウェブ５により一体に互いに結合されており、ウェブ５は、転がり軸受１の軸方向で延びている。周方向で隣り合う２つのウェブ５間には、それぞれ、転動体７、すなわち玉を収容する転動体ポケット６が形成されている。各転動体ポケット６は、図１で見て、丸み付けられたコーナ部を有する正方形の基本形状を有しており、コーナ部アールには、ｒを付してある。転動体ポケット６の４つのコーナ部は、側部輪郭８，９により互いに結合されている。２つの互いに略平行な側部輪郭８は、２つのウェブ５により形成されている一方、転動体ポケット６の２つの別の、同じく互いに略平行な側部輪郭９は、サイドリング３，４により形成されている。各側部輪郭８，９は、ウェブ５あるいはサイドリング３，４に関して、丸み付けられて外向きに湾曲した形状、すなわち、凸の形状を有している。このことは、各ウェブ５が、サイドリング３，４へ移行する領域を起点としてウェブ５の中央、すなわち、玉軸受ケージ２の中央平面に向かって拡幅することを意味している。同様に、サイドリング３，４は、周方向で、隣り合う２つのウェブ５間の中央、すなわち、転動体ポケット６の中央において拡幅している。転動体ポケット６の４つの側部輪郭８，９は、転動体ポケット６の丸み付けられたコーナ部と相俟って、１つの閉じた輪郭をなしており、この閉じた輪郭は、ガイド輪郭１０として機能し、図１に示した半径方向の平面図で見て、それぞれ４つの凸および凹の領域を有している。凸の領域、すなわち、側部輪郭８，９の曲率半径には、ｒ８あるいはｒ９を付してある。本実施例では、ウェブ５あるいはサイドリング３，４における曲率半径ｒ８，ｒ９は同一であり、転動体ポケット６の各コーナ部におけるコーナ部アールｒの少なくとも２倍の大きさである。
【００１６】
ウェブ５は、サイドリング３，４から、特に図２および３に看取可能であるように、玉軸受ケージ２の半径方向で内向きに延出している。サイドリング３，４、ひいては玉軸受ケージ２全体の半径方向で測定される各ウェブ５の高さには、ＨＳＴを付してある。ウェブ５の高さＨＳＴは、サイドリング３，４の、同じ方向で測定されＨＳＲを付したサイドリング高さの約２倍である。
【００１７】
ウェブ５がサイドリング３，４から内向きに突出する領域において、ウェブ５は、玉軸受ケージ２の周方向で肉厚化され、これにより、玉７の形状に適合されている一方、転がり軸受１の軸方向で測定されるウェブ５の幅は、外側から内側に向かって減少している。玉軸受ケージ２の最も内側の点は、ウェブ５に設けられた丸み付け部１１により形成されており、丸み付け部１１は、ウェブ５を接線方向で見たとき、最良に看取可能である。各ウェブ５の内向きの、すなわち、転がり軸受軸線の方を向いた輪郭は、ウェブ５を接線方向で見たとき、近似的にＵの形状または先端が軽く丸み付けられたＶの形状をなしている。このＵ字形またはＶ字形の輪郭と、この輪郭を埋める表面とは、玉軸受ケージ２の外周部における輪郭と相俟って、各ウェブ５の周方向面にそれぞれ１つの鞍面１２をなしている。鞍面１２の半径方向で最も内側の点は、ウェブ５の保持突出部１３をなしている。保持突出部１３から玉軸受ケージ２の外周部までは、各鞍面１２に沿ってガイド線１４が延びており、ガイド線１４に沿って転動体７が当接可能である。すべてのガイド線１４は、玉軸受ケージ２の中央平面と同一の平面内、すなわち、玉軸受ケージ２の両端面間の中央に配置されている一平面内に位置している。これによりガイド線１４は、転がり軸受１の、転動体７と玉軸受ケージ２との間の相対速度が最大である領域に存在しており、このことは、転がり軸受１内での潤滑剤の迅速かつ均一な分配に寄与する。潤滑剤、特にグリースは、特に転動体ポケット６のコーナ部に存在する潤滑剤溜めから、転動体７と玉軸受ケージ２との間の接触領域に供給される。
【符号の説明】
【００１８】
１  転がり軸受
２  玉軸受ケージ
３  サイドリング
４  サイドリング
５  ウェブ
６  転動体ポケット
７  転動体、玉
８  側部輪郭
９  側部輪郭
１０  ガイド輪郭
１１  丸み付け部
１２  鞍面
１３  保持突出部
１４  ガイド線
ＨＳＲ  サイドリング高さ
ＨＳＴ  ウェブ高さ
ｒ  コーナ部アール
ｒ８  曲率半径
ｒ９  曲率半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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