(57)【要約】      （修正有）【課題】過酷な使用条件でも柱部の強度を十分に確保できるころ案内方式樹脂製保持器及び円筒ころ軸受の提供。【解決手段】保持器１４は、柱部１７の円周方向両側面１９が、柱部１７の円周方向長さを外周面から内径側に向かって徐々に短くする第１平面１９ａと第１平面１９ａとの接続部から内径側に向かって徐々に長くする第２平面１９ｂとを備える。また、柱部１７と円環部１６との間のポケット隅部２０は、第１平面１９ａと円環部１６とを連結する第１曲率半径を持った第１曲面２０ａと、第２平面１９ｂと円環部１６とを連結する第１曲率半径より大きな第２曲率半径を持った第２曲面２０ｂとを備える。円筒ころの公転中心と保持器１４の軸芯が一致している状態において、第１平面１９ａと第２平面１９ｂとの接続部、及び、第１曲面２０ａと第２曲面２０ｂとの接続部は、円筒ころのピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に位置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の円環部及び該一対の円環部を軸方向に連結する複数の柱部を有し、複数の円筒ころを回転自在にそれぞれ保持する複数のポケット部を形成する、ころ案内方式で使用される円筒ころ軸受用樹脂製保持器であって、
前記柱部は、その軸方向中間部にころ持たせ部を有し、
該ころ持たせ部より軸方向外側に位置する前記柱部の軸方向両端部の円周方向両側面は、前記柱部の円周方向長さを外周面から内径側に向かって徐々に短くする第１平面と、前記柱部の円周方向長さを該第１平面との接続部から内径側に向かって徐々に長くする第２平面と、をそれぞれ備え、
前記柱部と前記円環部との間のポケット隅部は、前記第１平面と前記円環部とを連結する第１曲率半径を持った第１曲面と、前記第２平面と前記円環部とを連結する前記第１曲率半径より大きな第２曲率半径を持った第２曲面と、を備え、
前記円筒ころの公転中心と前記保持器の軸芯が一致している状態において、前記第１平面と前記第２平面との接続部、及び、前記第１曲面と前記第２曲面との接続部は、前記円筒ころのピッチ円直径よりも内径側に位置する、ことを特徴とする円筒ころ軸受用樹脂製保持器。
【請求項２】
前記第１平面が前記保持器の径方向に沿った直線と交差する第１角度は、前記第２平面が前記直線と交差する第２角度よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載の円筒ころ軸受用樹脂製保持器。
【請求項３】
前記第１平面が前記保持器の径方向に沿った直線と交差する第１の角度は、前記ポケット部を形成する一対の前記第１平面間の距離が、前記保持器の半径方向に亘って同一、又は前記保持器の外径側に向かうにつれて互いに離間するように形成される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒ころ軸受用樹脂製保持器。
【請求項４】
内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円筒ころと、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の円筒ころ軸受用樹脂製保持器と、
を備えることを特徴とする円筒ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒ころ軸受用樹脂製保持器及び円筒ころ軸受に関し、特に、工作機械主軸に好適な円筒ころ軸受用樹脂製保持器及び円筒ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械主軸に用いられる単列円筒ころ軸受は、高速回転（例えば、ｄｍＮ（＝（軸受内径＋軸受外径）÷２×回転速度（ｒｐｍ））が３５万〜７０万以上）で、且つ負のラジアルすきま条件で使用されることが多い。このような過酷な使用条件においては、保持器が、ころとの競り合いによる力を受けることから、保持器の強度をアップする種々の対策が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の円筒ころ軸受用保持器では、ポケット隅部における曲面の曲率半径が、ころのピッチ円上で最小となり、内径側または外径側に向かうにつれて大きくなる。これにより、ポケット開口部でのポケット隅部の応力集中を緩和し、応力集中部分を基点とした柱部の破断を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平０１−０２５７８２号公報
【特許文献２】特開平０９−１７７７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、円筒ころ軸受に使用される従来の保持器１００は、図１０に示すように、柱部１０１の内径側において肉厚が薄くなるため、柱部１０１の内径側での強度向上が求められる。特に、軌道輪案内方式の場合は、ころの競り合いによって発生する力は、円環部の案内面で受けることができるが、ころ案内方式の場合は、ころ１０２の競り合いによって発生する力の全てを柱部１０１の案内面で受けることになるため、柱部１０１の強度がより重要となる。
【０００６】
また、特許文献１に記載の円筒ころ軸受用保持器では、ポケット隅部の曲面が連続的に変化するため、樹脂成型金型の製作が難しい点、運転中にころのチャンファー部とポケット隅部の曲面が確実に接触しないような設計に規定するのが難しい点などの課題がある。ころのチャンファー部は、粗さや真円度が悪いため、保持器と接触すると、摩耗や振動が発生する。また、特許文献１に記載の円筒ころ軸受用保持器は、柱部の内径側における肉厚について対策を施したものではない。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ころ案内方式において、過酷な使用条件であっても十分な耐久性を確保することができる円筒ころ軸受用樹脂製保持器及び円筒ころ軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  一対の円環部及び該一対の円環部を軸方向に連結する複数の柱部を有し、複数の円筒ころを回転自在にそれぞれ保持する複数のポケット部を形成する、ころ案内方式で使用される円筒ころ軸受用樹脂製保持器であって、
前記柱部は、その軸方向中間部にころ持たせ部を有し、
該ころ持たせ部より軸方向外側に位置する前記柱部の軸方向両端部の円周方向両側面は、前記柱部の円周方向長さを外周面から内径側に向かって徐々に短くする第１平面と、前記柱部の円周方向長さを該第１平面との接続部から内径側に向かって徐々に長くする第２平面と、をそれぞれ備え、
前記柱部と前記円環部との間のポケット隅部は、前記第１平面と前記円環部とを連結する第１曲率半径を持った第１曲面と、前記第２平面と前記円環部とを連結する前記第１曲率半径より大きな第２曲率半径を持った第２曲面と、を備え、
前記円筒ころの公転中心と前記保持器の軸芯が一致している状態において、前記第１平面と前記第２平面との接続部、及び、前記第１曲面と前記第２曲面との接続部は、前記円筒ころのピッチ円直径よりも内径側に位置する、ことを特徴とする円筒ころ軸受用樹脂製保持器。
（２）  前記第１平面が前記保持器の径方向に沿った直線と交差する第１角度は、前記第２平面が前記直線と交差する第２角度よりも小さい、ことを特徴とする（１）に記載の円筒ころ軸受用樹脂製保持器。
（３）  前記第１平面が前記保持器の径方向に沿った直線と交差する第１の角度は、前記ポケット部を形成する一対の前記第１平面間の距離が、前記保持器の半径方向に亘って同一、又は前記保持器の外径側に向かうにつれて互いに離間するように形成される、ことを特徴とする（１）又は（２）に記載の円筒ころ軸受用樹脂製保持器。
（４）  内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の円筒ころと、
（１）〜（３）のいずれかに記載の円筒ころ軸受用樹脂製保持器と、
を備えることを特徴とする円筒ころ軸受。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の円筒ころ軸受用樹脂製保持器及び円筒ころ軸受によれば、ころ持たせ部より軸方向外側に位置する柱部の軸方向両端部の円周方向両側面が、柱部の円周方向長さを外周面から内径側に向かって徐々に短くする第１平面と、柱部の円周方向長さを該第１平面との接続部から内径側に向かって徐々に長くする第２平面と、をそれぞれ備える。また、柱部と円環部との間のポケット隅部は、第１平面と円環部とを連結する第１曲率半径を持った第１曲面と、第２平面と円環部とを連結する第１曲率半径より大きな第２の曲率半径を持った第２曲面と、を備える。さらに、円筒ころの公転中心と保持器の軸芯が一致している状態において、第１平面と第２平面との接続部、及び、第１曲面と第２曲面との接続部は、円筒ころのピッチ円直径よりも内径側に位置する。
これにより、第２平面によって構成される柱部の内径側の肉厚を厚くすることができ、また、第２曲面によってポケット隅部の応力集中を緩和することができ、柱部の内径側の強度を向上することができる。その結果、ころ案内方式の保持器において、過酷な使用条件であっても十分な耐久性を確保することができる。
また、第１曲面と第２曲面とは、それぞれ単一の曲率半径であるので、ポケット隅部を容易に製作することができる。
さらに、円筒ころの公転中心と保持器の軸芯が一致している状態において、第１平面と第２平面との接続部、及び、第１曲面と第２曲面との接続部は、円筒ころのピッチ円直径よりも内径側に位置するので、円筒ころのチャンファー部とポケット隅部が確実に接触しないように設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受用保持器が適用される円筒ころ軸受を示す縦断面図である。
【図２】図１の円筒ころ軸受用保持器を示す要部斜視図である。
【図３】図１の円筒ころ軸受用保持器を示す要部断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った円筒ころ軸受用保持器の断面図である。
【図５】（ａ）は、本実施形態における保持器の柱部外径側のポケット隅部ところの関係を示す図であり、（ｂ）は、柱部の肉厚を薄くしてポケット隅部の曲率半径を大きくした場合を示す図であり、（ｃ）は、円環部の肉厚を薄くしてポケット隅部の曲率半径を大きくした場合を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１〜第３変形例を示す円筒ころ軸受の要部断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第４〜第７変形例を示す円筒ころ軸受の要部断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第８及び第９変形例を示す円筒ころ軸受の要部断面図である。
【図９】本発明の第１０変形例を示す円筒ころ軸受の要部断面図である。
【図１０】従来の円筒ころ軸受の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受用樹脂製保持器及び円筒ころ軸受を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、円筒ころ軸受１０は、内周面に外輪軌道面１１ａが形成される外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａが形成される内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に配置された複数の円筒ころ１３と、複数の円筒ころ１３を回転自在にそれぞれ保持する複数のポケット部１５を形成する、ころ案内方式の樹脂製保持器１４と、を備えている。
なお、円筒ころ軸受１０は、潤滑油とグリースのいずれの潤滑剤で潤滑されてもよい。
【００１３】
樹脂製保持器１４は、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドなどの合成樹脂材料からなり、必要に応じて、該樹脂に、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などの強化材を添加してもよい。
【００１４】
また、図１〜図４に示すように、樹脂製保持器１４は、一対の円環部１６、１６及び一対の円環部１６、１６を軸方向に連結する複数の柱部１７を有する。柱部１７の軸方向中間部１７ａには、軸方向に互いに離間して配置された一対のころ持たせ部１８、１８を有する。一対のころ持たせ部１８、１８は、所定の軸方向長さを備え、その間に位置する柱部１７の側面よりも円周方向に突出するように形成される。このように、軸方向に分割して形成される一対のころ持たせ部１８、１８は、円筒ころ１３の競り合いによって発生する力を受けた際に弾性変形することができ、柱部１７が受ける力の一部を逃がすことができる。
【００１５】
なお、本実施形態では、一対のころ持たせ部１８、１８を含む軸方向中間部１７ａは、一対のころ持たせ部１８、１８より軸方向外側に位置する柱部１７の軸方向両端部１７ｂ、及び円環部１６、１６よりも内径側に突出している。
【００１６】
柱部１７の軸方向両端部１７ｂの円周方向両側面１９は、柱部１７の円周方向長さを外周面から内径側に向かって徐々に短くする第１平面１９ａと、柱部１７の円周方向長さを該第１平面１９ａとの接続部１９ｃから内径側に向かって徐々に長くする第２平面１９ｂと、をそれぞれ備える。このような第２平面１９ｂを備えることで、柱部１７の内径側肉厚を厚くすることができ、強度不足による破断を防ぐことができる。
【００１７】
第１平面１９ａが保持器１４の径方向に沿った直線Ｌと交差する角度を第１角度α、第２平面１９ｂが直線Ｌと交差する角度を第２角度βとしたとき、α＜βに設定されている。
【００１８】
また、第１平面１９ａの第１角度αは、ポケット部１５を形成する一対の第１平面１９ａ、１９ａ間の距離Ｄが、保持器１４の半径方向に亘って同一、又は保持器１４の外径側に向かうにつれて互いに離間するように形成される。これにより、保持器成型時に金型が無理抜きとなることがない。具体的に、本実施形態では、ポケット部１５を構成する、隣接する柱部１７の第１平面１９ａ同士が互いに平行である。
【００１９】
また、柱部１７と円環部１６、１６との間のポケット隅部２０は、第１平面１９ａと円環部１６とを連結する第１曲率半径を持った第１曲面２０ａと、第２平面１９ｂと円環部１６とを連結する第１曲率半径より大きな第２曲率半径を持った第２曲面２０ｂと、を備える。
【００２０】
さらに、円筒ころ１３の公転中心Ｃ１と保持器１４の軸芯Ｃ２が一致している状態（図１参照）において、第１平面１９ａと第２平面１９ｂとの接続部１９ｃ、及び、第１曲面２０ａと第２曲面２０ｂとの接続部２０ｃは、円筒ころ１３のピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に位置する。
【００２１】
一般的に、保持器１４のポケット隅部２０は曲率半径が大きい方が応力集中を緩和する効果が得られる。ただし、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、ポケット隅部２０´の曲率半径が大きい場合、円筒ころ１３のチャンファー部１３ａとポケット隅部２０´が運転中に接触するのを避けるために、柱部１７または円環部１６、１６の肉厚を薄くする設計が必要である。この結果、柱部１７または円環部１６、１６の強度が落ちてしまう。
一方、本実施形態では、第１曲面２０ａの第１曲率半径＜第２曲面２０ｂの第２曲率半径に設定している。ころ案内保持器の場合、高速回転時には保持器１４は遠心膨張及び熱膨張するため、内径拘束型となり、保持器１４の内径側に大きな力が発生する。従って、ポケット隅部２０の第１曲面２０ａの応力集中は問題にならないため、第１曲面２０ａの第１曲率半径を小さくして柱部１７の肉厚を確保して強度を保ち（図５（ａ）参照）、ポケット隅部２０の第２曲面２０ｂの第２曲率半径は大きくして応力集中を緩和させている。
【００２２】
また、ポケット隅部２０の第１及び第２曲面２０ａ、２０ｂの曲率半径はそれぞれ単一であるため、製作上の困難はなく、円筒ころ１３のチャンファー部１３ａとポケット隅部２０が確実に接触しない設計を容易に行うことができる。
【００２３】
さらに、上述したように、第２平面１９ｂの第２角度βは、第１平面１９ａの第１角度αより大きく設定されているので、第１平面１９ａと第２平面１９ｂとの接続部１９ｃが円筒ころ１３のピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に位置する場合であっても、柱部１７の内径側での肉厚を容易に確保することができる。したがって、柱部１７の内周面の円周方向長さａは、図１０に示す従来のものよりも長くなる。
【００２４】
なお、第１平面１９ａと第２平面１９ｂとの接続部１９ｃ、及び、第１曲面２０ａと第２曲面２０ｂとの接続部２０ｃは、上記関係を満たすものであれば、任意の形状に設計することができる。例えば、接続部１９ｃ及び接続部２０ｃは、それぞれ上面を持った段付き形状に形成されてもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、円環部１６、１６の内周面に軸方向外側に向かうにつれて径方向外側に傾斜するテーパ面１６ａが形成されている。これにより、潤滑油の給排油性を向上することができる。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の円筒ころ軸受用樹脂製保持器１４及び円筒ころ軸受１０によれば、ころ持たせ部１８より軸方向外側に位置する柱部１７の軸方向両端部１７ｂの円周方向両側面１９が、柱部１７の円周方向長さを外周面から内径側に向かって徐々に短くする第１平面１９ａと、柱部１７の円周方向長さを該第１平面１９ａとの接続部１９ｃから内径側に向かって徐々に長くする第２平面１９ｂと、をそれぞれ備える。また、柱部１７と円環部１６との間のポケット隅部２０は、第１平面１９ａと円環部１６とを連結する第１曲率半径を持った第１曲面２０ａと、第２平面１９ｂと円環部１６とを連結する第１曲率半径より大きな第２曲率半径を持った第２曲面２０ｂと、を備える。さらに、円筒ころ１３の公転中心Ｃ１と保持器１４の軸芯Ｃ２が一致している状態において、第１平面１９ａと第２平面１９ｂとの接続部１９ｃ、及び、第１曲面２０ａと第２曲面２０ｂとの接続部２０ｃは、円筒ころ１３のピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に位置する。
これにより、第２平面１９ｂによって構成される柱部１７の内径側の肉厚を厚くすることができ、また、曲率半径の大きな第２曲面２０ｂによってポケット隅部２０の応力集中を緩和することができ、柱部１７の内径側の強度を向上することができる。その結果、ころ案内方式の保持器１４において、柱部１７の内径側で円筒ころ１３と競り合う力が生じる高速回転等、過酷な使用条件であっても十分な耐久性を確保することができる。
また、第１曲面２０ａと第２曲面２０ｂとは、それぞれ単一の曲率半径であるので、ポケット隅部２０を容易に製作することができる。
さらに、円筒ころ１３の公転中心Ｃ１と保持器１４の軸芯Ｃ２が一致している状態において、第１平面１９ａと第２平面１９ｂとの接続部１９ｃ、及び、第１曲面２０ａと第２曲面２０ｂとの接続部２０ｃは、円筒ころ１３のピッチ円直径ＰＣＤよりも内径側に位置するので、円筒ころ１３のチャンファー部とポケット隅部２０が確実に接触しないように設計することができる。
【００２７】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、柱部１７の軸方向中間部１７ａの形状は、図６及び図７に示すように、変形可能である。
即ち、図６（ａ）に示す変形例のように、柱部１７の軸方向中間部１７ａが、柱部１７の軸方向両端部１７ｂや円環部１６、１６から突出しない形状であってもよい。また、図６（ｂ）に示す変形例のように、柱部１７の軸方向中間部１７ａが、柱部１７の軸方向両端部１７ｂや円環部１６、１６より内径側に突出する凸部３０を有してもよい。さらに、図６（ｃ）に示す変形例のように、柱部１７の軸方向中間部１７ａが、柱部１７の軸方向両端部１７ｂや円環部１６、１６より内径側及び外径側に突出する凸部３０、３１を有してもよい。
【００２８】
さらに、図７（ａ）及び（ｂ）に示す変形例のように、内径側に突出する凸部３０が軸方向に離間して分割して形成されてもよく、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示す変形例のように、内径側及び外径側に突出する凸部３０、３１の両方が、軸方向に離間して分割して形成されてもよい。そして、特に、内径側で、軸方向に分離された複数の凸部３０、３０間に形成される逃げ部３２は、柱部１７の円周方向に亘って潤滑剤を保持し、潤滑性に寄与する。
【００２９】
また、ころ持たせ部１８、１８も、軸方向中間部１７ａの形状に応じて、設計すればよい。即ち、図６（ａ）〜（ｃ）に示す変形例では、軸方向中間部１７ａは、その全域に亘って設けられる単一のころ持たせ部１８を有してもよく、本実施形態のように軸方向に離間して配置される一対のころ持たせ部１８、１８を有してもよい。また、図７（ａ）〜図７（ｃ）の変形例では、軸方向に離間して配置される一対のころ持たせ部１８、１８を有する構成をとりやすく、さらに、図７（ｄ）に示す変形例では、軸方向中間部１７ａは、軸方向にそれぞれ離間して配置される３つのころ持たせ部１８、１８、１８を有する構成としてもよい。
【００３０】
また、図６及び図７に示すように、円環部１６、１６には、テーパ面１６ａが設けられない形状であってもよい。
【００３１】
また、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、円環部１６，１６の径方向厚さを増加することで、保持器１４の強度アップを図ってもよい。具体的には、図８（ａ）に示す変形例の場合には、円環部１６、１６の外周面を柱部１７（ころ持たせ部１８）の外径より大きくすればよく、また、図８（ｂ）に示す変形例の場合には、円環部１６、１６の外周面を外径側凸部３１（ころ持たせ部１８）の外径より大きくすればよい。これにより、円筒ころ１３の適正な開口幅を確保しつつ、円環部１６、１６の強度アップを行うことができる。
また、これらの変形例では、柱部１７の軸方向両端部は、柱部１７の外周面と円環部１６，１６の外周面とを接続する傾斜面１７ｃを有し、この傾斜面１７ｃによって柱部１７の肉厚が増加することで、柱部１７の強度もアップすることができる。
【００３２】
さらに、本発明は、単列円筒ころ軸受に限定されず、図９に示すような複列円筒ころ軸受に適用されてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  円筒ころ軸受
１１  外輪
１１ａ  外輪軌道面
１２  内輪
１２ａ  内輪軌道面
１３  円筒ころ
１４  保持器（円筒ころ軸受用樹脂製保持器）
１５  ポケット部
１６  円環部
１７  柱部
１７ａ  柱部の軸方向中間部
１７ｂ  柱部の軸方向端部
１８  ころ持たせ部
１９ａ  第１平面
１９ｂ  第２平面
１９ｃ  接続部
２０  ポケット隅部
２０ａ  第１曲面
２０ｂ  第２曲面
２０ｃ  接続部
ＰＣＤ  ころピッチ円直径
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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