(57)【要約】【課題】保持器５が局部的に高温となるのを防ぐ。【解決手段】ころ軸受用の樹脂製保持器は、円環部１０，１１と、周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部２０とを備えている。柱部２０の内部に空間部５０が形成されており、その空間部５０に液体５１が入れられている。保持器に発生した熱は、空間部５０の液体５１に伝達され、その液体５１が空間部５０において対流することで熱を拡散させる。【選択図】      図５
2015001284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に複数の転動体が配置される転がり軸受に組み込まれ、前記転動体を保持する樹脂製保持器であって、
円環部と、この円環部から軸方向に延びかつ周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部と、を備え、
前記円環部と前記柱部との内の少なくとも一方の内部に空間部が形成されており、その空間部に液体が入れられていることを特徴とする転がり軸受用の樹脂製保持器。
【請求項２】
前記柱部は、前記転動体と摺接する摺接部を有し、
前記空間部は、前記柱部内に形成されている請求項１に記載の転がり軸受用の樹脂製保持器。
【請求項３】
前記摺接部は、前記柱部の径方向外側の部分に設けられており、
前記空間部の径方向内側の面には、その中央部に、径方向外側へ向かって隆起している隆起部が設けられている請求項２に記載の転がり軸受用の樹脂製保持器。
【請求項４】
前記液体は、前記転動体の潤滑のために用いることのできる液体である請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受用の樹脂製保持器。
【請求項５】
内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に配置された複数の転動体と、前記転動体を保持する樹脂製保持器と、を有し、
前記保持器は、円環部と、この円環部から軸方向に延びかつ周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部と、を備え、
前記円環部と前記柱部との内の少なくとも一方の内部に空間部が形成されており、その空間部に液体が入れられてい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、転がり軸受用の樹脂製保持器、及び転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工作機械において、主軸を回転可能に支持する軸受部には、高い加工精度を維持するために高い剛性が必要とされており、このために（複列）ころ軸受が用いられている。ころ軸受は、内輪、外輪、これら内輪と外輪との間に配置された複数のころ、及び複数のころを保持する保持器を備えている（例えば、特許文献１参照）。保持器は、円環部と、この円環部から軸方向に延びかつ周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部とを備えている。そして、周方向で隣り合う柱部の間が、ころを保持するポケットとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内輪と外輪とが相対回転すると、複数のころは内輪及び外輪の各軌道面を転動し、これらころを保持する保持器も回転する。そして、保持器は、ポケットにおいて保持しているころと摺接することから、保持器には摩擦熱が発生する。例えば、ポケットを構成する柱部の一部に摺接部を設け、この摺接部をころに摺接させることにより保持器をころに案内させ、保持器を径方向について位置決めするころ案内の場合、この摺接部において摩擦熱が発生する。
【０００５】
保持器が樹脂製である場合、熱伝導率が低いことから、摺接部に発生した摩擦熱は拡散されにくく、摺接部に熱が蓄積され、摺接部を中心として柱部が局部的に高温となって、柱部が強度的に弱点になることがある。このため、ころの進み遅れ等によって、ころが柱部に衝突すると保持器が破損することも起こり得る。
【０００６】
特に、工作機械の主軸を支持する転がり軸受等のように、回転速度が大きくなる転がり軸受では、保持器は高温となりやすく、前記のような問題点は顕著に発生する。なお、このような問題点は、転動体がころである場合の他に、玉である場合も起こり得る。
そこで、本発明は、保持器が局部的に高温となるのを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内輪と外輪との間に複数の転動体が配置される転がり軸受に組み込まれ、前記転動体を保持する樹脂製保持器であって、円環部と、この円環部から軸方向に延びかつ周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部とを備え、前記円環部と前記柱部との内の少なくとも一方の内部に空間部が形成されており、その空間部に液体が入れられていることを特徴とする。
本発明によれば、樹脂製保持器が、例えば転動体と摺接することによって、局部的に熱が発生しても、その熱が空間部の液体に伝達され、その液体が空間部において対流することで熱を拡散させることが可能となる。このため、保持器が局部的に高温となるのを防ぐことができる。
【０００８】
また、前記柱部は、前記転動体と摺接する摺接部を有し、前記空間部は、前記柱部内に形成されているのが好ましい。
この場合、摺接部に摩擦熱が発生するが、この摺接部を有している柱部に空間部が形成されており、この空間部に液体が入れられていることで、摺接部に発生する摩擦熱を柱部全体、更には円環部へと拡散させることが可能となる。
【０００９】
また、前記摺接部は、前記柱部の径方向外側の部分に設けられており、前記空間部の径方向内側の面には、その中央部に、径方向外側へ向かって隆起している隆起部が設けられているのが好ましい。
この場合、柱部内に形成されている空間部において液体が対流し易い構成となる。
【００１０】
また、前記液体は、前記転動体の潤滑のために用いることのできる液体であるのが好ましい。
この場合、仮に空間部の液体が外部に漏れたとしても、転動体に悪影響を与えるのを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に配置された複数の転動体と、前記転動体を保持する樹脂製保持器とを有し、前記保持器は、円環部と、この円環部から軸方向に延びかつ周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部とを備え、前記円環部と前記柱部との内の少なくとも一方の内部に空間部が形成されており、その空間部に液体が入れられていることを特徴とする。
本発明によれば、樹脂製保持器が、例えば転動体と摺接することによって、局部的に熱が発生しても、その熱が空間部の液体に伝達され、その液体が空間部において対流することで熱を拡散させることが可能となる。このため、保持器が局部的に高温となるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の樹脂製保持器、及びこの樹脂製保持器を備えている転がり軸受によれば、樹脂製保持器が、例えば転動体と摺接することによって、局部的に熱が発生しても、その熱が空間部の液体に伝達され、その液体が空間部において対流することで熱を拡散させることが可能となる。このため、保持器が局部的に高温となるのを防ぐことができ、保持器の一部に強度的な弱点が発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】転がり軸受の断面図である。
【図２】保持器の斜視図である。
【図３】保持器の一部を拡大して示す斜視図である。
【図４】保持器の一部を軸方向から見た場合の断面図である。
【図５】保持器の一部を周方向から見た場合の断面図である。
【図６】転がり軸受の他の形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、転がり軸受の断面図である。本実施形態の転がり軸受は、複列ころ軸受１である。なお、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号（参照番号）を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
この複列ころ軸受１（以下、単にころ軸受１ともいう）は、例えば、汎用旋盤、ＣＮＣ旋盤、マシニングセンタ、フライス盤等の工作機械の主軸６を支持する軸受として使用され、高速回転する主軸６を高い剛性で支持することが可能である。
主軸６の直径は例えば５０〜１５０ミリ程度であり、主軸６の最大回転数は１００００〜１５０００ｒｐｍとなる。そして、主軸６は、低速回転する場合や、高速回転する場合があり、また、低速又は停止状態から高速回転状態（最大回転数）へと急加速する。
【００１６】
ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、これら内輪２と外輪３との間に配置された複数のころ４と、これらころ４を保持する環状の保持器５，５とを備えている。ころ４は、複列状態（二列状態）で配置されており、保持器５，５それぞれは、列毎に独立して複数のころ４を保持している。つまり、このころ軸受１には、独立した二つの保持器５，５が軸方向に並べて組み込まれており、各保持器５が各列のころ４を保持している。一方側のころ列用の保持器５と他方側のころ列用の保持器５とは、同じものである。
【００１７】
ころ４の外周面は円筒形であり、このころ軸受１は複列円筒ころ軸受である。
内輪２の外周面には、二列に配置されたころ４が転動する軌道面２ａ，２ｂが形成されている。また、内輪２の外周側には、径方向外側へ突出している鍔部２ｃ，２ｄ，２ｅが設けられている。また、外輪３の内周面の一部が、二列のころ４が転動する軌道面３ａ，３ｂとなる。
【００１８】
そして、外輪３が工作機械の軸受ハウジング８の内周面に取り付けられており、内輪２に主軸６が挿入されている。ころ軸受１が回転すると、つまり、外輪３に対して内輪２が回転すると、ころ４は各軌道面を転動し、これらころ４を保持する保持器５，５も回転する。保持器５，５それぞれは独立して各ころ列と共に回転することができる。保持器５の回転方向と、保持器５（ころ軸受１）の周方向とは、同方向である。
【００１９】
内輪２と外輪３との間には、潤滑剤としてグリースが供給され、グリースは、ころ４が転動する軌道面や摺接する摺接面を潤滑する。なお、潤滑剤としてオイルエアが供給されてもよい。オイルエアは油粒を含み、油粒はころ軸受１の内部、特に、内輪２の外周、外輪３の内周、ころ４、保持器５に付着する。各部に付着した油粒は凝集し、ころ４が転動する軌道面や摺接する摺接面を潤滑する。
【００２０】
図２は、保持器５（図１の右側の保持器５）の斜視図である。この保持器５は、かご型保持器であり、円環形状である一対の円環部１０，１１と、複数の柱部２０とを備えている。各柱部２０は、一方の円環部１０の側面から軸方向に延びて設けられ他方の円環部１１の側面に繋がる。一方側の円環部１０の外周面は、円筒面１５からなり、他方側の円環部１１の外周面は、この円筒面１５と共通する中心線を有しかつ同じ直径を有する円筒面１６からなる。複数の柱部２０は、すべて同じ形状である。また、これら柱部２０は、周方向に間隔（等間隔）をあけて設けられており、各柱部２０は円環部１０，１１を繋いでいる。このため、柱部２０は、円環部１０，１１によって支持された両持ち梁状となる。
【００２１】
柱部２０は周方向一定間隔おきに設けられており、一対の円環部１０，１１と周方向で隣り合う柱部２０，２０との間に、ころ４を保持するポケット７が形成されている。つまり、各ポケット７は、周方向に隣接する柱部２０，２０と、円環部１０，１１とによって囲まれた空間からなる。
【００２２】
保持器５は、樹脂製（合成樹脂製）であり、射出成型により製造され、円環部１０，１１と柱部２０とは一体に成型されている。なお、後に説明するが、保持器５内の一部に、閉塞された空間部５０（図５参照）を形成するために、また、この空間部５０に液体５１を入れるために、保持器５は、射出成型によって形成された複数の分割体を組み立てた構成であってもよい。保持器５の材質は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や、ポリアミドとすることができる。
【００２３】
図３は、図２に示す保持器５の一部を示す拡大図である。図４は、図２に示す保持器５の一部の断面図である。柱部２０は、円環部１０，１１と連続している柱本体２１と、この柱本体２１と一体となって設けられている複数の突起２２とを有している。本実施形態では、各柱部２０に、４つの突起２２が設けられている。つまり、柱本体２１の周方向両側のそれぞれに一対の突起２２，２２が設けられており、これら一対の突起２２，２２は軸方向に間隔をあけて並んで設けられている。
【００２４】
柱本体２１の径方向外側面は、円環部１０，１１の円筒面１５，１６よりも径方向内側に位置する外側面２５と、円筒面１５と外側面２５とを繋ぐ傾斜面２６と、円筒面１６と外側面２５とを繋ぐ傾斜面２７とを有している。
【００２５】
４つの突起２２は、すべて同じ形状であり、柱本体２１の外側面２５から径方向外側へ突出していると共に、ころ４側へも突出している。各突起２２は、柱本体２１の径方向外側の部分に設けられており、各ポケット７の周囲４箇所の突起２２が、ポケット７内のころ４（図４参照）の各部と接触することで、このポケット７からころ４が径方向外側に脱落するのを防止することができる。なお、この脱落を防止する機能は、内輪２の外周側に、ころ４を保持した状態にある保持器５が設けられ、外輪３が取り外された状態（組み立て途中状態、又は外輪３のみを外した状態）で発揮される。
【００２６】
また、本実施形態では、柱部２０は、柱本体２１の径方向外側の部分に設けられている突起２２の他に、この突起２２から柱本体２１の周方向に向く側面２８（２９）に沿って径方向内側へ延びて設けられている延長部３４を有している。この延長部３４の周方向に向く側面は、柱本体２１の側面２８（２９）よりも突出しており、ころ７との摺接面になる。
また、本実施形態では、保持器５が回転する際、この保持器５に設けた突起２２と延長部３４との内の一方又は双方を摺接部３５とし、この摺接部３５をころ４に摺接させることにより、保持器５を転動体であるころ４に案内させることで、保持器５を径方向について位置決めすることができる。つまり、本実施形態の保持器５は、転動体案内のものである。なお、本実施形態では、転動体案内とするために、突起２２が主にころ４と摺接する摺接部３５となる。
【００２７】
一つの柱部２０が有している各突起２２は、他の突起２２との関係で、独立して形成されており、独立して変形可能である。つまり、図２と図３に示すように、一つの柱部２０が有している周方向一方側の突起２２（２２−１）と、周方向他方側の突起２２（２２−２）とは、独立して形成されており、相互で直接的に連続しておらず、それぞれが独立して変形可能である。
ここで、各突起２２は、ポケット７内のころ４の一部と接触することで、そのころ４が径方向外側へ脱落するのを防止することができるが、ころ軸受１を組み立てるために、内輪２の外周に配置した保持器５に対して、ころ４を径方向外側から接近させ、ころ４をその保持器５のポケット７に収容させる際、ころ４が各突起２２押して、この突起２２を弾性変形させる。この際、前記のとおり（図２と図３参照）、周方向一方側の突起２２（２２−１）と、周方向他方側の突起２２（２２−２）とは、それぞれが独立して変形可能であることから、ころ４を無理なくポケット７に収容させることが可能となる。
【００２８】
図５は、保持器５の一部の断面図である。図４は、保持器５の一部を軸方向から見た場合の断面図であり、図５は、保持器５の一部を周方向から見た場合の断面図である。
本実施形態では、柱部２０の内部に空間部５０が形成されており、この空間部５０に液体５１が入れられている（満たされている）。なお、空間部５０に液体５１が入った状態となっているが、液体５１が充満状態であるほかに、空間部５０に僅かに隙間があってもよい。そして、空間部５０は閉塞された空間からなり、液体５１は柱部２０内に封入された状態にある。
【００２９】
本実施形態では、仮に液体５１が空間部５０から外部に漏れたとしても、ころ４の転動（ころ軸受１の回転性能）に悪影響を与えるのを抑制するために、液体５１は、ころ４の潤滑（ころ軸受１の潤滑）のために用いることのできる液体としている。例えば、液体５１として、鉱油、エステル油、グリコールとすることができる。
更に、保持器５（突起２２）は、ころ４と摺接するため、摩擦熱によって高温となることから、特にエステル油のように比較的高温の環境下で用いられている液体５１を採用するのが好ましい。
また、液体５１の熱特性として、保持器５の材料としている樹脂（ＰＥＥＫや、ポリアミド）よりも、伝熱性の高い液体５１（つまり、熱伝導率の高い液体５１）を採用してもよい。
【００３０】
以上のように、本実施形態のころ軸受１によれば、樹脂製の保持器５が、ころ４と摺接することによって、局部的に熱が発生しても、その熱が空間部５０の液体５１に伝達され、その液体５１が空間部５０において対流することで熱を拡散させることが可能となる。つまり、柱部２０における伝熱性を高めることが可能となる。
【００３１】
特に本実施形態では、柱部２０に設けられている突起２２が、主にころ４と摺接する摺接部３５となるため、この摺接部３５（突起２２）において摩擦熱が発生する。しかし、摺接部３５を有している柱部２０に空間部５０が形成されており、この空間部５０に液体５１が入れられていることで、摺接部３５に発生する摩擦熱を柱部２０全体、更には円環部１０，１１へと拡散させることが可能となる。
【００３２】
以上より、突起２２を中心として柱部２０が局部的に高温になるのを防ぐことができ、柱部２０に強度的な弱点が発生するのを抑制することが可能となる。この結果、例えば、ころ４の進み遅れ等によって、ころ４が柱部２０に衝突しても、保持器５が簡単に破損するのを防ぐことができる。
【００３３】
また、摺接部３５（突起２２）は、柱部２０の径方向外側の部分に設けられていることから、図５に示すように、柱部２０の径方向外側の部分Ｐ１，Ｐ２において摩擦熱が発生しやすく、これら部分Ｐ１，Ｐ２の温度が、径方向内側の部分Ｐ３，Ｐ４の温度よりも高くなる。
このため、空間部５０の液体５１のうち、部分Ｐ１，Ｐ２側に存在する液体５１は、これら部分Ｐ１，Ｐ２から熱を奪い、高温となって比重が小さくなる。そして、部分Ｐ３，Ｐ４側に存在する液体５１は、部分Ｐ１，Ｐ２よりも低温であり比重が大きい。このため、空間部５０内の液体５１には、図５の矢印Ｒ１に示すような、径方向外側から内側へと向かう流れが発生する。
また、これに対して、部分Ｐ３，Ｐ４側に存在する液体５１には、保持器５が回転することによる遠心力が作用する。このため、空間部５０内の液体５１のうち、部分Ｐ３，Ｐ４側に存在する液体５１には、図５の矢印Ｒ２に示すような、径方向内側から外側へと向かう流れが発生する。
【００３４】
このような、矢印Ｒ１に示す液体５１の流れにより、空間部５０内において液体５１の対流（循環流）が発生し、また、矢印Ｒ２に示す液体５１の流れにより、この対流がより効果的に行われる。このため、空間部５０の液体５１のうち、径方向外側の部分Ｐ１，Ｐ２側に存在する高温となった液体５１は、低温側である径方向内側の部分Ｐ３，Ｐ４へと移動し、この液体５１の熱を部分Ｐ３，Ｐ４へ伝達させることができ、高温となっていた液体５１は冷却される。
そして、部分Ｐ３，Ｐ４側に存在する液体５１は、高温側である部分Ｐ１，Ｐ２へと移動し、部分Ｐ１，Ｐ２から熱を奪い、高温となって、前記のとおり、図５の矢印Ｒ１に示すような、径方向外側から内側へと向かう流れが発生する。そして、このような対流が継続して行われる。
以上のように、保持器５の回転による摩擦熱の発生、及び保持器５の回転による遠心力の作用によって、空間部５０において液体５１を対流させることができ、柱部２０の径方向外側の部分Ｐ１，Ｐ２で発生した熱を、柱部２０全体へ拡散させることができる。そして、この対流が継続することで、熱の拡散が促進され、柱部２０が局部的に高温になるのを防止することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、柱部２０内に形成されている空間部５０を、液体５１が対流し易い構成（形）としている。つまり、図５に示すように、空間部５０の軸方向両側の側壁５５は、軸方向外側に向かって膨らんでいる（凸となっている）円弧面からなる。また、空間部５０の径方向内側の面５３には、その軸方向の中央部５３ａに、径方向外側へ向かって隆起している隆起部５４が設けられている。さらに、この隆起部５４を挟んで軸方向両側の底面５６も、径方向内側に向かって膨らんでいる（凸となっている）円弧面からなる。これにより、空間部５０内の全体おいて、液体５１を効率良く対流させることができる。
【００３６】
また、本実施形態の保持器５は樹脂製であることから、金属製（例えば黄銅製）とするよりも、回転抵抗を小さくすることができ、低騒音であり、高速回転対応性能が高い。
なお、保持器には黄銅製（銅合金製）のものがあるが、特に高速回転の環境で用いられる場合、保持器の内周面、外周面及びポケット面等が、内輪、外輪及びころに接触すると摩耗し、摩耗粉が発生する。この摩耗粉が、ころ軸受１の潤滑剤に混入すると、潤滑剤（グリース）の性能が劣化し、軸受の焼き付きや損傷の原因になるおそれがある。しかし、本実施形態の保持器５は樹脂製であるため、前記のような摩耗粉による潤滑性能の劣化を防ぐことができる。つまり、樹脂製の保持器５は、黄銅製のものに比べて高速回転に適している。
【００３７】
また、本発明の保持器５は、複列ころ軸受以外に、図６に示す単列ころ軸受に適用される。この場合であっても、保持器５の形態は、前記実施形態と同じであり、ここでは説明を省略する。
【００３８】
本発明の転がり軸受、及び保持器は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
例えば、前記実施形態（図５参照）では、柱部２０内に空間部５０が形成されており、この空間部５０に液体５１が入れられている場合について説明したが、柱部２０の他に、円環部１０，１１にも空間部が形成されていてもよい。又は、柱部２０には空間部が形成されていないが、円環部１０，１１に空間部が形成されていてもよい。そして、各空間部に液体が入れられている。
【００３９】
また、前記実施形態では、突起２２を柱部２０の径方向外側に設けた場合について説明したが、この突起２２を径方向内側に設けてもよい。この場合、柱部２０の径方向内側の部分が、径方向外側の部分よりも高温となりやすい。この場合であっても、径方向内側の部分から熱を受けた液体が対流することで、熱を拡散させることができる。
【００４０】
また、ころ軸受１は、工作機械の主軸６の支持以外の用途であってもよい。また、前記実施形態の保持器５を有している転がり軸受は、ころ軸受でなくてもよく、転動体が玉である玉軸受であってもよい。
また、前記保持器５は、一対の円環部１０，１１と、これら円環部１０，１１を連結している複数の柱部２０とを備えているかご型であるが、これ以外として、保持器５は、櫛型であってもよい。櫛型の保持器は、図示しないが、一つの円環部と、この円環部から軸方向に延びかつ周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部とを備え、周方向で隣り合う柱部の間に、転動体を保持するポケットが形成されている。そして、この柱部に空間部が形成され、この空間部に液体が入れられている。
【符号の説明】
【００４１】
１：複列ころ軸受（転がり軸受）    ２：内輪    ３：外輪
４：ころ（転動体）    ５：保持器（樹脂製保持器）    １０：円環部
１１：円環部    ２０：柱部    ３５：摺接部
５０：空間部    ５１：液体    ５３：径方向内側の面
５３ａ：中央部    ５４隆起部    Ｐ１，Ｐ２：径方向外側の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015001284.tif 000006
【図５】
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【図６】
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