(57)【要約】【課題】  ころ６、６から柱部４、４に円周方向の力が加わった場合でも、これら各柱部４、４と円環部５との連続部が破損しにくい構造を実現する。【解決手段】  各柱部４、４の基端部のみを円環部５に連続させ、先端部は拘束しない自由端とする。一部の柱部４、４の先端部同士の間にのみ、円周方向に亙る連結枠部８を設ける。この連結枠部８を一部のころ６の端面に対向させたり、或は柱部４、４の一部に形成した突起と軌道輪の一部とを係合させて、合成樹脂製保持器１ａの脱落防止を図る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向一端部に配置された円環部と、円周方向に亙って互いに等間隔に配置され、一端部を上記円環部の内側面に連続させた複数本の柱部と、これら各柱部の円周方向両側面と上記円環部の内側面とにより三方を囲まれた部分に設けられ、それぞれの内側にころを転動自在に保持する複数のポケットとを備え、上記複数本の柱部のうち、少なくとも一部の柱部の他端部に、当該柱部により区画されたポケット内に存在するころが当該ポケットから軸方向に抜け出るのを防止する為の抜け止め片を設けて成るころ軸受用合成樹脂製保持器。
【請求項２】
軸方向一端部に配置された円環部と、円周方向に亙って互いに等間隔に配置され、一端部を上記円環部の内側面に連続させた複数本の柱部と、これら各柱部の円周方向両側面と上記円環部の内側面とにより三方を囲まれた部分に設けられ、それぞれの内側にころを転動自在に保持する複数のポケットとを備えたころ軸受用合成樹脂製保持器であって、上記複数本の柱部のうち、少なくとも一部の柱部の周面部に、ころ軸受を構成する軌道輪の一部と係合して上記ころ軸受用合成樹脂製保持器が当該軌道輪に対して少なくとも一端側に変位する事を防止する係止部を設けて成るころ軸受用合成樹脂製保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器は、例えば工作機械の主軸等、微量のグリース又は潤滑油によって潤滑されつつ高速で運転される回転体を支持するころ軸受に組み込む合成樹脂製保持器の改良に関する。特に、本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器は、円筒ころ軸受の運転条件や組立状態のばらつきに基づいて、静粛性、寿命等の機能が変動する事を抑制する為に有効である。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸を回転自在に支持する為の軸受には、工作精度の向上の為、高剛性、高回転精度、低発熱等の特性が求められる。又、近年に於いては、加工効率向上の為、高回転速度で長時間安定して使用できる様に、高速安定性が求められている。この様な各特性のうち、ラジアル方向の剛性を向上させる為に、上記軸受として円筒ころ軸受を使用する場合が多い。又、ラジアル方向の剛性を更に向上させると共に回転精度を向上させる為、円筒ころ軸受の内部隙間を負にする、所謂予圧を付与する事もある。但し、この様な予圧付与を行なう事は、ころ軸受等の転がり軸受にとっては、内部の部品摩耗や焼付き等の故障が発生し易い過酷な条件である。この為に一般の産業機械用の転がり軸受では、運転時に軸受内に正の隙間が残る様にして、剥離寿命の延長を図ると共に、外乱により軸受機能が低下するのを抑える事も多い。又、運転時の発熱を最小にする為、工作機械用の転がり軸受は、ごく微量のグリースや潤滑油等による潤滑条件下で運転される事が多い。即ち、グリースや潤滑油等の潤滑剤を必要最小限に抑える事により、潤滑剤の撹拌抵抗と、この撹拌抵抗に基づく発熱とを抑えている。
【０００３】
上述の様な厳しい使用条件下で、ころ軸受により回転自在に支承した主軸等の回転体の回転速度を更に高める為には、解決しなければならない種々の問題がある。この様な問題の一つとして、従来より上記ころ軸受に標準的に使用されてきた、銅合金製の保持器の摩耗問題がある。即ち、ころ軸受を上述の様な過酷な条件下で使用すると、保持器の内外両周面、或はポケットの内面が、軌道輪の周面やころの表面（転動面及び端面）と強く擦れ合う。この為、軌道輪並びに保持器を構成する軸受鋼等の硬質金属に比べて軟らかい、銅合金製の保持器が摩耗し、この保持器から摩耗粉が発生し易くなる。特に、ころ軸受の潤滑をグリースで行なっている場合、この摩耗粉がグリース中に混入する（グリースを汚染する）事により、このグリースの潤滑性が低下する。そして、潤滑性が著しく低下した場合には、上記ころ軸受が、短時間で焼き付きや著しい摩耗等の損傷を受ける可能性がある。
【０００４】
この様な事情に鑑みて、近年では、工作機械の主軸等、大きな荷重を受ける回転体を回転自在に支持する為のころ軸受に組み込む保持器として、合成樹脂製の保持器を使用する場合が多くなりつつある。この様な合成樹脂製の保持器として通常は、ポリアミド樹脂等、優れた摩擦特性を有する（摩耗しにくい）合成樹脂中に、ガラス繊維等の補強材を適量混入した、繊維強化合成樹脂を射出成形する事により造ったものを使用している。この様な合成樹脂製の保持器を組み込んだころ軸受は、前述の様な過酷な使用条件下でも摩耗粉が発生しにくく、焼き付きや著しい摩耗等の損傷を発生しにくくできる。
【０００５】
ところが、単に工作機械の主軸等、大きな荷重を受ける回転体を回転自在に支持する為のころ軸受に組み込む保持器の材質を、銅合金から合成樹脂に変えただけでは、回転支持部の信頼性及び耐久性を十分に確保できない可能性がある。この理由は、次の通りである。即ち、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂等の合成樹脂系材料は、銅合金よりも剛性や破断強度が小さい。この為、従来の銅合金製の保持器と同様な形状では、十分な剛性及び強度を確保する事が難しい。この様な理由で、合成樹脂製保持器の形状及び寸法は、従来の銅合金製保持器よりも、肉厚でしかも大きくなり易い。
【０００６】
一方、合成樹脂製保持器を射出成形するには成形金型を使用するが、金型の形態は、造るべき保持器の形状によって、ラジアルドロー型又はアキシャルドロー型を使用する。このうちのアキシャルドロー型は、合成樹脂製保持器の軸方向に相対変位する、２つの金型素子により成る。この為、造るべき保持器形状は、１対の金型素子を軸方向に抜ける、即ち、射出成形後の合成樹脂製保持器を傷める事なく、上記１対の金型素子同士を離れさせる事が可能な形状にする必要がある。これに対して、ラジアルドロー型は、合成樹脂製保持器の軸方向に移動する１対の金型素子と、直径方向に移動自在な複数の（一般的にはポケットと同数の）金型素子とより成る。従って、造るべき合成樹脂製保持器の形状は、必ずしも金型素子が軸方向に抜ける様にする必要はない。但し、ラジアルドロー型の場合には、金型の構造が複雑になる為、アキシャルドロー型により造れる合成樹脂製保持器に比べて、製造コストが嵩む事が避けられない。
【０００７】
ところで、ころ軸受に組み込む合成樹脂製保持器は、互いに間隔をあけて同心且つ平行に配置された、第一、第二の円環部を備える。又、円周方向に亙って互いに等間隔に配置された複数本の柱部の一端部を上記第一の円環部の内側面に、同じく他端部を上記第二の円環部の内側面に、それぞれ連続させている。そして、それぞれが、これら各柱部の円周方向両側面と上記第一、第二の円環部の内側面とにより周囲を囲まれた部分に設けられた複数のポケットの内側に、それぞれころを転動自在に保持自在としている。
【０００８】
この様なころ軸受用の合成樹脂製保持器をアキシャルドロー型により造る場合、上述した成形加工上の制約により、上記第一の円環部の内径を上記第二の円環部の外径以上にする必要がある。これに対して、上記合成樹脂製保持器をラジアルドロー型により造る場合には、第一、第二の円環部の双方を、同じ寸法及び形状にできる。この様に第一、第二の円環部の寸法及び形状を同じにし、合成樹脂製保持器の形状を軸方向中央部に対して対称にすれば、ころ軸受を高速で運転し、合成樹脂製保持器を高速回転させた場合に、この合成樹脂製保持器の動的バランスを保つ点からは有利であり、耐久性を確保できると考えられていた。この為従来は、工作機械の主軸等、大きな荷重を受ける回転体を回転自在に支持する為のころ軸受に組み込む保持器として、ラジアルドロー型により造った、図３１に示す様な、軸方向中央部に関して対称な形状を有する合成樹脂製保持器１を使用していた。
【０００９】
上述の様な、軸方向中央部に関して対称な形状を有する合成樹脂製保持器１を円筒ころ軸受に組み込み、この円筒ころ軸受により工作機械の主軸等、大きな荷重を受ける回転体の回転支持部を構成した場合に、必ずしも合成樹脂製保持器１の信頼性及び耐久性を十分に確保できない事が、本発明者の研究により分った。この理由は、次の通りである。
【００１０】
即ち、上記合成樹脂製保持器１を備えたころ軸受を上記回転支持部に対し、正しく組み付ければ良いが、必ずしも正しく組み付けられるとは限らない。例えば、ハウジングと外輪との締め代、或は主軸と内輪との締め代が過大である等、組み込み隙間の調整が不正確な場合には、ころ軸受の内部隙間が負側に大きくずれる可能性がある。又、組立直後に内部隙間が適切であった場合でも、組立後の試運転時にころ軸受が、潤滑用のグリースの撹拌抵抗等で著しく発熱すると、運転時に於けるころ軸受の内部隙間が、負側に大きくずれる可能性がある。
【００１１】
この様にころ軸受の内部隙間が負側に大きくずれた状態で、例えば組み付け誤差、或は主軸やハウジングの加工精度が悪い事に基づき、内輪の中心軸と外輪の中心軸とが傾斜していた場合には、上記合成樹脂製保持器１が損傷する可能性がある。即ち、この様な場合には、ころ軸受を構成する複数のころの運動が不規則になり、１列中のころの公転速度に相互差が生じる。この結果、他のころとの間で公転速度に差が生じたころの転動面が、当該ころが対向する柱部４に押し付けられ、この柱部４に、円周方向に亙る異常な力が作用する。前述した様に、ラジアルドロー型により造り、軸方向中央部に関して対称形状を有する合成樹脂製保持器１の場合には、上記柱部４の両端が第一、第二の円環部２、３にしっかり結合支持されている。しかも、前述した様に、合成樹脂製保持器１の肉厚は或る程度大きく、弾性変形量が少ない為、上記柱部４に加えられた力を十分に逃がす事ができない。この為、この柱部４の端部と第一、第二の円環部２、３との連結部等、上記合成樹脂製保持器１の内部に発生する応力が過大になり、遂にはこの合成樹脂製保持器１が損傷する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上述の様な事情に鑑みて、工作機械の主軸等、大きな荷重を受け、しかも精度良く支持する必要がある回転体を支持する為に使用する円筒ころ軸受に組み込む、合成樹脂製保持器の信頼性及び耐久性を向上させるべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器のうち、請求項１に記載したころ軸受用合成樹脂製保持器は、軸方向一端部に配置された円環部と、円周方向に亙って互いに等間隔に配置され、一端部を上記円環部の内側面に連続させた複数本の柱部と、これら各柱部の円周方向両側面と上記円環部の内側面とにより三方を囲まれた部分に設けられ、それぞれの内側にころを転動自在に保持する複数のポケットとを備える。そして、上記複数本の柱部のうち、少なくとも一部の柱部の他端部に、当該柱部により区画されたポケット内に存在するころが当該ポケットから軸方向に抜け出るのを防止する為の抜け止め片を設けている。
【００１４】
又、請求項２に記載したころ軸受用合成樹脂製保持器は、軸方向一端部に配置された円環部と、円周方向に亙って互いに等間隔に配置され、一端部を上記円環部の内側面に連続させた複数本の柱部と、これら各柱部の円周方向両側面と上記円環部の内側面とにより三方を囲まれた部分に設けられ、それぞれの内側にころを転動自在に保持する複数のポケットとを備える。特に、請求項２に記載したころ軸受用合成樹脂製保持器では、上記複数本の柱部のうち、少なくとも一部の柱部の周面部に、ころ軸受を構成する軌道輪の一部と係合して上記ころ軸受用合成樹脂製保持器が当該軌道輪に対して少なくとも一端側に変位する事を防止する係止部を設けている。
【発明の効果】
【００１５】
上述の様に構成する本発明の何れの合成樹脂製保持器を組み込んだころ軸受の場合も、これらころ軸受の運転時に、ころが柱部を強く押圧しても、この柱部と円環部との連結部等、合成樹脂製保持器の内部に発生する応力が過大になる事はない。即ち、何れかのころから当該ころが対向する柱部に、円周方向に亙る大きな力が作用しても、円環部により支持されていない各柱部の他端部が、当該柱部の一端部が連続した円環部を弾性変形させつつ円周方向に弾性変形する事により、この力を吸収する。この為、合成樹脂製保持器の内部で応力が増大する事を抑制し、この応力が合成樹脂製保持器を損傷する程大きくなる事を防止できる。特に、各柱部の一端部を連続させた円環部も含めて、比較的大きな弾性変形が可能である為、上記各柱部の長さが短い場合でも、各柱部に円周方向に亙り加えられる応力の吸収を円滑に行なえる。この結果、ころ軸受の使用条件がばらつき、組み付け状態が多少不正規であった場合でも、当該ころ軸受を組み込んだ回転支持部を有する機械装置の高速運転を、長時間に亙り安定して行なえる。合成樹脂製保持器全体としての強度は、円環部により確保できる。従って、上記柱部を円周方向に変位し易くする事に伴い、合成樹脂製保持器全体としての強度が不足する事はない。
この様に、ころ軸受の組み付け状態等の使用条件にばらつきがあっても、保持器の内部に異常な応力が発生する事を抑制できる。そして、保持器を損傷する事なく、合成樹脂製保持器を組み込んだころ軸受により構成する回転支持部を有する機械装置の高速運転を、長時間に亙り安定して行なう事が可能になる。
【実施例１】
【００１６】
図１〜２は、請求項１に対応する、本発明の実施例１を示している。本発明の合成樹脂製保持器１ａは、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタール等の熱可塑性合成樹脂を母材とし、強度向上の為にガラス繊維を１０〜３０重量％程度添加したものを、射出成形する事により造る。但し、用途により、合成樹脂製保持器１ａに特に十分な弾性を要求する場合には、ガラス繊維等の添加材を添加しない場合も考えられる。又、上記母材となる熱可塑性合成樹脂としては、一般的な工作機械用の主軸を支持する為の円筒ころ軸受用の合成樹脂製保持器の場合には、価格面、或は強度、化学的安定性等の機能面から考えて、ポリアミド６６が好適である。これに対して、通常運転時や慣らし運転時の温度条件が著しく厳しく（高温に）なる場合や、より優れた疲労強度、剛性が必要な場合にはポリアミド４６が、高温、耐薬品、湿度（吸湿）に対する寸法安定性を特に要求する場合にはポリフェニレンサルファイドが、耐摩耗性を特に要求する場合にはポリアセタールが、それぞれ好適である。
【００１７】
本実施例の合成樹脂製保持器１ａの場合には、円周方向等間隔に配置した２７本の柱部４、４を、軸方向一端部（図２の左端部）に配置した１個の円環部５に、片持ち式に支持している。そして、これら各柱部４、４の円周方向両側面と上記円環部５の内側面とにより三方を囲まれた部分を、それぞれの内側にころ６、６を転動自在に保持する為の複数のポケット７、７としている。そして、円周方向等間隔位置に存在する３組６本の柱部４、４の他端部（図２の右端部）同士を、抜け止め片に相当する連結枠部８により連結している。この連結枠部８は、上記円環部５に比べ断面積を小さくすると共に円周方向に亙る形状を屈曲させて、円周方向に亙る剛性を低くしている。又、図示の例では、上記連結枠部８の内周縁を上記円環部５の外周縁よりも直径方向外方に位置させて、上記合成樹脂製保持器１ａをアキシャルドロー型により造れる様にしている。尚、上記連結枠部８の円周方向に亙る剛性を低くする事は、上記円周方向に亙る形状を屈曲させるのに代えて、或はこの形状を屈曲させると共に、上記合成樹脂製保持器１ａを構成するポリアミド樹脂等の合成樹脂中に含有させる、ガラス繊維等の補強材の含有率を、上記連結枠部８部分で少なくする事でも対応できる。
【００１８】
上述の様に構成する本実施例のころ軸受用合成樹脂製保持器１ａは、例えば図３〜５に示す様な単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ又は図６に示す様な複列円筒ころ軸受１０に組み込む。本実施例の合成樹脂製保持器１ａを組み込んだ上記単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ又は複列円筒ころ軸受１０を装着した工作機械等を運転する事に伴い、ころ６、６が柱部４、４を強く押圧しても、上記各柱部４、４と円環部５との連結部等、合成樹脂製保持器１ａの内部に発生する応力が過大になる事はない。
【００１９】
即ち、前述の様な原因で、複数のころ６、６のうちの何れかのころ６の公転速度が他のころ６、６の公転速度と異なる結果、この何れかのころ６から当該ころ６が対向する柱部４に、円周方向に亙る大きな力が作用しても、上記円環部５にそれぞれの一端部を片持ち式に支持された柱部４が円周方向に変位する。この変位に基づき、合成樹脂製保持器１ａの内部で応力が増大する事を抑制し、この応力が上記合成樹脂製保持器１ａを損傷する程大きくなる事を防止できる。この結果、単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ、或は複列円筒ころ軸受１０の使用条件がばらつき、組み付け状態が多少不正規であった場合でも、当該単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ或は複列円筒ころ軸受１０を組み込んだ、工作機械の主軸等の回転支持部を有する機械装置の高速運転を、長時間に亙り安定して行なえる。又、前記連結枠部８により隣り合う柱部４に対して他端を連結された柱部４に、上記円周方向に亙る大きな力が作用しても、上記連結枠部８が円周方向に伸縮する状態で弾性変形する事により、上記力を吸収して、上記応力が大きくなる事を防止する。
【００２０】
又、円周方向３個所位置に設けた連結枠部８は、ころ６の端面との係合に基づき、上記合成樹脂製保持器１ａがころ６に対して軸方向に変位する事を防止する。従って、本実施例の合成樹脂製保持器１ａを図５に示す様な、この合成樹脂製保持器１ａの円環部５に対して軸方向に対向する部材を持たない単列円筒ころ軸受９ｂに組み込んだ場合でも、この合成樹脂製保持器１ａが内輪１１ａの外周面と外輪１２の内周面との間から軸方向に抜け落ちる事を防止できる。尚、本実施例の合成樹脂製保持器１ａを、図３〜４に示す様な、この合成樹脂製保持器１ａの円環部５に対して軸方向に対向する鍔部１３或は間座１４を有する単列円筒ころ軸受９、９ａに組み込む場合には、各部の寸法を次の様に規制する。
【００２１】
即ち、ころ６の一端面（図３〜４の左端面）と円環部５の片側面（図３〜４の右側面）とを当接させた状態で、上記連結枠部８と上記ころ６の他端面との間に存在する隙間の幅△1 （円環部５と連結枠部８の突部との間隔である、ポケット７の長さをＬ7 とし、ころ６の長さをＬ6 とした場合に、△1 ＝Ｌ7 −Ｌ6 ）を、上記円環部５の他側面（図３〜４の左側面）と上記鍔部１３（図３の場合）又は間座１４（図４の場合）との間の隙間の幅△2 よりも大きく（△1 ＞△2 ）する。これら各隙間の幅△1 、△2 をこの様に規制する事により、強度の低い上記連結枠部８ところ６の他端面とが擦れ合う事を防止して、この連結枠部８の耐久性確保を図る。
【００２２】
尚、合成樹脂製保持器１ａ全体としての強度は、円環部５により確保できる。従って、上記柱部４を円周方向に弾性変形し易くする事に伴い、合成樹脂製保持器１ａ全体としての強度が不足する事はない。これに対して、例えば、上記円周方向に亙る力を吸収する事だけを考えれば、円周方向に間隔をあけて配置した複数本の柱部４、４の一端部と他端部とを、円周方向に亙って交互に連続させても、上記円周方向に亙る力を吸収できる。但し、この様な構造を採用した場合には、上記合成樹脂製保持器１ａの直径方向に関する上記各柱部４、４の支持剛性が低くなって、上記合成樹脂製保持器１ａが高速回転した場合に、上記各柱部４、４が上記合成樹脂製保持器１ａの直径方向外方に向け比較的容易に変位し、上記単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ或は複列円筒ころ軸受１０を装着した回転機械の運転状態が不安定になる。本実施例の構造の場合は、上記各柱部４、４の一端部を、円周方向に連続した上記円環部５に連続させているので、この様な不都合を生じる事はない。
【実施例２】
【００２３】
次に、図７は、やはり請求項１に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の合成樹脂製保持器１ｂの場合には、円周方向等間隔に配置した２８本の柱部４、４を、軸方向一端部（図７の奥側端部）に配置した１個の円環部５に、片持ち式に支持している。そして、円周方向等間隔位置に存在する４組８本の柱部４、４の他端部（図７の手前側端部）同士を、抜け止め片に相当する連結枠部８、８により連結している。柱部の数が４の倍数である２８本になった事に伴い、上記連結枠部８、８を円周方向４個所位置に設けた点以外は、上述した実施例１の場合と同様である。尚、上記連結枠部８、８は、合成樹脂製保持器の回転バランスを確保する面から、円周方向に関して等間隔に配置する事が好ましい。但し、使用時の回転速度が遅くてそれ程高度の回転バランスを確保する必要がない場合、或は、各連結枠部８、８の重量を微妙に異ならせて回転バランスを確保できる場合には、必ずしも上記各連結枠部８、８を円周方向に関して等間隔に配置する必要はない。
【実施例３】
【００２４】
次に、図８は、やはり請求項１に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の合成樹脂製保持器１ｃの場合には、円環部５の軸方向片面にそれぞれの一端部を連続させて、この円環部５に片持ち式に支持した複数の柱部４のうち、少なくとも一部の柱部４の他端面に、抜け止め片である突片１５を形成している。この突片１５は、ポケット７内に保持されたころの端面と係合して上記合成樹脂製保持器１ｃがころに対して軸方向に変位する事を防止する。そして、本実施例の合成樹脂製保持器１ｃを図５に示す様な単列円筒ころ軸受９ｂに組み込んだ場合でも、この合成樹脂製保持器１ｃが内輪１１ａの外周面と外輪１２の内周面との間から軸方向に抜け落ちる事を防止する。その他の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。
【実施例４】
【００２５】
次に、図９〜１０は、請求項２に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の合成樹脂製保持器１ｄも、軸方向一端部に配置された円環部５の片側面に、円周方向に亙って互いに等間隔に配置された複数本の柱部４、４の一端部を連続させて、これら複数本の柱部４、４を上記円環部５に、片持ち式に支持している。そして、これら各柱部４、４の円周方向両側面と上記円環部５の片側面とにより三方を囲まれた部分を、それぞれの内側にころ６（図１１）を転動自在に保持する複数のポケット７、７としている。
【００２６】
特に、本実施例のころ軸受用合成樹脂製保持器１ｄの場合には、上記複数本の柱部４、４のうち、少なくとも一部の柱部４、４の内周面部に、三角形状の係合突起１６、１６を突設している。これら各係合突起１６、１６は、上記合成樹脂製保持器１ｄを、図１１に示す様な単列円筒ころ軸受９ｂ、或は図１２に示す様な複列円筒ころ軸受１０に組み込んだ場合に、内輪１１ａ、１１ｂの外周面に形成した鍔部１７、１７ａの内側面と係合して、上記合成樹脂製保持器１ｄが、内輪１１ａ、１１ｂの外周面と外輪１２、１２ａの内周面との間から軸方向に抜け落ちる事を防止する。この為に、上記合成樹脂製保持器１ｄの自由状態での、上記複数の係合突起１６、１６の内接円の直径は、上記鍔部１７、１７ａの外径よりも少しだけ小さくしている。
【００２７】
尚、本実施例を実施する場合に、上記各係合突起１６、１６のうち、内輪１１ａ、１１ｂの外周面に形成した鍔部１７、１７ａと対向する面は、これら各鍔部１７、１７ａの側面に付着しているグリースを過度に掻き取らない様な形状にする事が好ましい。図１３〜１８に、この様なグリースの過度の掻き取りを防止する為の形状の３例を示している。先ず、図１３〜１４に示した第１例は、上記係合突起１６の一部で上記各鍔部１７、１７ａに対向する面の円周方向両端部に面取り１８、１８を形成したもの、図１５〜１６に示した第２例は、上記係合突起１６の一部で上記各鍔部１７、１７ａに対向する面全体を部分円筒面状の凸面としたもの、図１７〜１８に示した第３例は、上記係合突起１６の一部で上記各鍔部１７、１７ａに対向する面全体を、中央部が尖った山形の凸面としたものである。
【００２８】
尚、図９〜１０に示した、本発明の実施例４の場合には、前記各柱部４、４の円周方向両側面を、上記合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外側部分の曲面部１９と直径方向内側の平坦部２０とを滑らかに連続させた形状としている。このうちの曲面部１９の曲率半径は、ポケット７内に保持すべくころ６の転動面の曲率半径よりも僅かに（０．５〜１０％程度）大きくしている。又、同一のポケット７の円周方向両内側面の直径方向中間部から内径側部分を構成する１対の平坦部２０、２０同士は互いに平行にしている。又、上記同一のポケット７の円周方向両内側面の外径側部分を構成する１対の曲面部１９、１９同士の間隔は、上記ポケット７の外径側開口に向かう程狭くなる様にしている。
【００２９】
上記各柱部４、４の円周方向両側面の形状を上述の様にする事により、それぞれが前記円環部５の片側面に片持ち支持された上記各柱部４、４が、運転時に作用する遠心力に基づいて、上記合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外方に変位した場合でも、上記各柱部４、４の円周方向両側面と上記ころ６の転動面とが強く摩擦し合う事がない。即ち、上記各柱部４、４の円周方向両内側面の内径側部分を構成する上記１対の平坦部２０、２０同士の間隔は、上記各柱部４、４が直径方向外方に変位しても狭まる事はなく、上記各柱部４、４の円周方向両側面と上記ころ６の転動面とが強く摩擦し合わない。これに対して、上記各柱部４、４の円周方向両側面を内径側まで湾曲した円筒面とし、円周方向に亙るポケットの幅寸法が、直径方向中間部よりも内径側開口で狭くなる様にすると、運転時に作用する遠心力に基づいて上記各柱部４、４が、上記合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外方に変位した場合に、上記各柱部４、４の円周方向両側面と上記ころ６の転動面とが強く摩擦し合う可能性がある為、好ましくない。
【００３０】
又、上記各ポケット７の外径側口部の円周方向に亙る幅Ｗ7 は、このポケット７に保持するころ６の直径Ｄ6 （図１１）の０．７〜０．９倍｛Ｗ7 ＝（０．７〜０．９）Ｄ6 ｝の範囲に規制する事が好ましい。上記幅Ｗ7 がこれよりも広い（Ｗ7 ＞０．９Ｄ6 ）と、遠心力に基づいて隣り合う柱部４、４同士の間隔が開いた場合に、上記ころ６が上記ポケット７の外径側開口部に噛み込まれ、ころ６の転動が阻害される可能性がある。反対に、上記幅Ｗ7 をこれよりも狭くする（Ｗ7 ＜０．７Ｄ6 ）為には、上記合成樹脂製保持器１ｄの直径方向に亙る上記各柱部４、４の厚さＴ4 を大きくする必要が生じる。この結果、ころ軸受を構成する外輪１２、１２ａの内周面と上記合成樹脂製保持器１ｄとが干渉し易くなったり、或は上記外輪１２、１２ａの内周面に存在するグリースを上記各柱部４、４の外周縁が掻き取り、外輪軌道ところ６の転動面との間の潤滑不良を生じ易くなる等の問題を生じる。
【００３１】
更に、上記各ポケット７の外径側開口部には、図１９に示す様な面取り２１、２１を施す事により、この外径側開口部で上記ころ６の転動面に付着したグリースを過度に掻き取らない様にする事が好ましい。この目的を達成する為に、合成樹脂製保持器１ｄの直径方向に対する上記各面取り２１、２１の面取り角度αは、０度よりも大きく、上記外径側開口部の開口角度βよりも小さくする。更に好ましくは、上記面取り角度αを、上記開口角度βよりも１０度以上小さくする（α≦β−１０度）。尚、この開口角度βとは、曲面部１９、１９を曲率半径を変えずにそのまま延長したと仮定した場合に、上記各ポケット７の外径側開口部に於けるこれら各曲面部１９、１９に対する接線とこれら各ポケット７の中心と上記合成樹脂製保持器１ｄの中心とを通過する直線との交差角度を言う。又、上述の様な各条件を満たす合成樹脂製保持器１ｄを、前記図１１に示す様な単列円筒ころ軸受９ｂ、或は図１２に示す様な複列円筒ころ軸受１０に組み込んだ場合、前記各係合突起１６と鍔部１７、１７ａとの間には、適度な隙間△3 （図１１参照。例えば△3 ≒０．１〜２mm）を持たせる。この様な適度な隙間△3 を持たせる事により、運転時に円筒ころ軸受が振動を受けたり、或は上記合成樹脂製保持器１ｄが振動した場合でも、円滑な運転状態を維持できる。
【００３２】
次に、本発明を実施する場合に好ましい形状、寸法等に就いて説明する。先ず、柱部４の長さに就いて説明する。
弾性変形し易い合成樹脂製保持器１ｄに片持ち式に設ける柱部４の長さに就いて、本発明者が実験・解析を行なったところ、この長さに関する最適な範囲がある事が分った。
先ず、図２０は、上記柱部４の長さが短い場合を示している。又、この図２０は、前述の図１１に示した単列円筒ころ軸受９ｂ、或は図１２に示した複列円筒ころ軸受１０の様な、外輪１２、１２ａに鍔部を持たず、内輪１１ａ、１１ｂの外周面にのみ鍔部１７、１７ａを持った構造を組み立てる途中の段階を示している。この段階で複数のころ６、６は、内輪１１ａの外周面上に合成樹脂製保持器１ｄを構成する柱部４、４の先端部に、引っ掛る様に保持されている。この為、これら各柱部４、４の長さが短いと、円周方向に隣り合う柱部４、４同士の間に存在するポケット７、７内からころ６、６が脱落し易い。
【００３３】
特に、上記合成樹脂製保持器１ｄは、銅合金等により造られる金属製の保持器に比べて剛性が低い、この為、図２０〜２１に示す様に、この合成樹脂製保持器１ｄの中心軸を水平方向に配置した横軸状態では、上記各柱部４、４が、上記各ポケット７、７内に保持されたころ６、６の重量により撓み易く、撓んだ場合には更にこれら各ポケット７、７からころ６、６が外れ易くなる。本発明者が行なった実験・解析によれば、上記合成樹脂製保持器１ｄを、工作機械の主軸の回転支持部に組み込む程度の大きさを有する円筒ころ軸受用として実施する場合には、上記各柱部４、４の長さＬ4 が上記各ころ６、６の軸方向長さＬ6 の５０％以下の場合（Ｌ4 ≦０．５Ｌ6 ）に、円筒ころ軸受の組み付け途中でころ６、６が上記合成樹脂製保持器１ｄから外れ易くなる事が分った。
【００３４】
一方、上記各柱部４、４の長さＬ4 の上限値は、上述の様なころ６、６の外れ防止の面からではなく、円筒ころ軸受の安定した運転の確保の面から規制する必要がある。図２２に、上記各柱部４、４の長さＬ4 が長い場合を示している。この図２２に示した様に柱部４が長くなると、柱部４自体の重量が増えるだけでなく、この柱部４の重心が、この柱部４の支持部である円環部５から離れる。この為、合成樹脂製保持器１ｄの公転運動に伴って各柱部４に加わる遠心力が大きくなり、高速運転時の遠心力に基づく上記柱部４の変形量が、上記長さＬ4 の増大に伴って２次曲線的に大きくなる。この結果、この柱部４の長さＬ4 が大きく、合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受が高速運転された場合には、上記柱部４がこの合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外方に変位し、この柱部４の先端部外周縁が外輪１２の内周面と干渉してしまう。この様な干渉が発生すると、円筒ころ軸受の回転抵抗が大きくしかも不安定になるだけでなく、運転時に於ける発熱量が多くなる為、好ましくない。従って、上記各柱部４、４の長さＬ4 は、円筒ころ軸受の安定した運転の確保の面からは、できるだけ短い方が有利である。
【００３５】
以上の事を考慮すると、ころ６、６の脱落防止を図ると共に、高速運転時に柱部４、４の先端部外周縁と外輪１２の内周面との干渉防止を図る為には、これら各柱部４、４の長さＬ4 を、ころ６、６の軸方向長さＬ6 の５０％を超え１００％以下（０．５Ｌ6 ＜Ｌ4 ≦Ｌ6 ）、更に最適には、図２３に示す様に、この軸方向長さＬ6 の６０〜８０％｛Ｌ4 ＝（０．６〜０．８）Ｌ6 ）程度とする事が望ましい。
【００３６】
尚、図２４に示す様に、ころ６の１列毎に合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄを２個を使用し、これら各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄの柱部４、４の長さを、これら各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄの軸方向動き量を考慮した上で、これら各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄからころ６、６が外れない範囲でできるだけ短くする構造も考えられる。この様な構造を採用する場合に、上記各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄを構成する柱部４、４の長さは、上記各ころ６、６の軸方向長さの５０％未満、更に好ましくは３０％以下とする。この様に、合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄを２個使用する事により、これら各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄからのころ６、６の脱落防止を図りつつ、柱部４、４が直径方向外方に変形する事を僅少に抑えて、より高速での使用を可能にできる。
【００３７】
又、本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器は、各柱部４、４の基端部を円環部５に対して結合すると共に、これら各柱部４、４の先端部同士は離隔させているので、潤滑条件が改善される。そこで、本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受と、前述の図３１に示した様な従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受とを実際に運転して潤滑性を比較する実験を行なった。この実験の結果、本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受は、従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受に比較して、特に微量潤滑で著しい高速化を達成できる事が分った。
【００３８】
実験は以下の条件で行ない、内輪を外嵌固定した回転軸の回転速度を、各回転数で温度的に平衡状態になる事を確認しつつ、段階的に増速した。そして、温度が安定しなくなる回転数を、最高許容回転数とした。
実験条件
使用した円筒ころ軸受  ：  Ｎ１０１４（内径７０mm・１／１２テーパ孔、外径１１０mm、幅２０mm、ころサイズ：径９mm×長さ９mm）
保持器寸法  ：  外径９７mm、内径８７mm、円環部の軸方向厚さ２．３mm、柱部の長さ６．３mm（ころの軸方向長さの７０％）
保持器の材質  ：  ガラス繊維を３０重量％含有したポリアミド４６
【００３９】
実験に使用した試験装置の構造を図２５に示す。ハウジング２２内に回転軸２３を支持する為の複数個の転がり軸受のうち、最上段の転がり軸受を、試験片である単列円筒ころ軸受９とし、この単列円筒ころ軸受９に微量の潤滑油を供給した。潤滑条件は、ノズル２４からオイルエアを噴出するオイルエア潤滑とし、このノズル２４から上記単列円筒ころ軸受９に向けて、ＶＧ３２タービン油を含むオイルエアを、１６分毎に、タービン油の容量にして０．０１ccずつ供給した。この様な実験を、図２３に示した様な本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受と、前述の図３１に示した様な従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受とに就いて行なった。その結果を図２６に示す。この図２６中、実線αは本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受に就いての実験結果を、破線βは従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受に就いての実験結果を、それぞれ表している。
【００４０】
図２６に示した実験結果から明らかな通り、本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受は、従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受に比べて、格段の高速化を達成できる。この点に就いて、以下に考察する。
オイルエア潤滑、オイルミスト潤滑に代表される微量潤滑は、多量の圧縮空気に微量の油を混合した状態で転がり軸受に吹付ける。この為、微量の潤滑油が確実に転がり軸受内部にまで到達し、しかも到達した潤滑油がこの転がり軸受の撹拌抵抗にならない様に、速やかに排出される必要がある。本発明の対象となる合成樹脂製保持器を組み込む円筒ころ軸受は、玉軸受に比べて潤滑油の入排出性に劣るが、本発明の合成樹脂製保持器１ｄは、各柱部４、４の基端部のみを円環部５に対して、片持ち式に支持している為、ころ６、６を覆う部分が、従来の合成樹脂製保持器１の様に、各柱部４、４の両端部が両持ち式に支持されているものに比べて少なく、油の入排出性が増す。この為、特に微量潤滑での高速運転で優れた温度安定性を示すものと考えられる。
【００４１】
尚、上記した実験を通じて、ころ６、６により案内される合成樹脂製保持器（ころ６、６にのみ接触しながら運転される様に、合成樹脂製保持器の内外両周面と内輪外周面及び外輪内周面との間の隙間寸法を十分に設定したもの）であっても、運転中に円環部５が楕円状等に変形し、この円環部５の内外両周面が、内輪外周面や外輪内周面と接触する場合がある事が分った。ころ６、６により案内される合成樹脂製保持器を使用する円筒ころ軸受の場合には、内輪の外周面で内輪軌道から外れた鍔部１７、１７の外周面部分は、本来ならば他の部品と干渉しないので、通常は仕上状態に特別な配慮をせず、面粗度の大きな旋削面、熱処理面のままとする事がある。但し、今回の実験により、各柱部４、４の基端部のみを円環部５に対して片持ち式に支持する、本発明の合成樹脂製保持器１ｄの場合は、ころ６、６により案内される合成樹脂製保持器であっても、上記各鍔部１７、１７のうち、少なくとも上記円環部５の内周面と対向する鍔部１７の外周面を例えば研削仕上げとし、面粗度を向上させる事が好ましい。即ち、この部分の面粗度を向上させる事により、上記合成樹脂製保持器１ｄの円環部５の内周面と鍔部１７の外周面とが干渉しても、これら両周面同士の当接部の摩擦抵抗が少なく、摩耗・発熱と言った問題の発生を防止できる。尚、この場合に、上記鍔部１７の外周面の面粗度は、１Ｓ〜３Ｓ程度にすれば、摩耗防止効果とコスト上昇の抑制とを両立させる面からは好ましい。
【００４２】
次に、各柱部４の方向性に就いて、図２７〜２９を参照しつつ述べる。これら各柱部４を互いに平行にし、円環部５に対して垂直になる様に造ると、前述の図２１で述べた様に、円筒ころ軸受の組立途中で上記各柱部４が、ころ６の重量により弾性変形した場合に、これら各ころ６がポケット７から脱落し易くなる。そこで、図２７に示す様に、上記各柱部４を、先端部程合成樹脂製保持器１ｄの直径方向内方に向かう方向に傾斜する様に造っておけば、円筒ころ軸受の組立途中で上記各柱部４が、ころ６の重量により弾性変形しても、これら各ころ６がポケット７から脱落しにくくなる。又、高速回転時に上記各柱部４が、合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外方に弾性変形しても、これら各柱部４の先端部外周縁と外輪１２の内周面とが干渉しにくくなる。
【００４３】
外力が作用しない状態での、上記各柱部４が合成樹脂製保持器１ｄの中心軸に対する傾斜角度（柱部４の倒れ量）は、各ポケット部７の曲面部１９と各ころ６の転動面との間に隙間が存在する事による、円筒ころ軸受を組み立てた状態でのこれら各ころ６に対する合成樹脂製保持器１ｄの半径方向動き量である、保持器動き量と同等か、この保持器動き量よりも少し大きい程度とする事が好ましい。各柱部４の倒れ量が少ないと、上記各柱部４がころ６の重量により弾性変形した場合に於ける、ころ６の脱落防止効果を十分に得られない。反対に、上記倒れ量が大き過ぎると、上記各柱部４に作用する遠心力が限られている場合に、これら各柱部４の先端が上記各ころ６を拘束し、円筒ころ軸受の内部での発熱が増大する。
【００４４】
上記各柱部４の倒れ量を、上述した適正値とすれば、これら各柱部４の先端部が上記各ころ６を拘束すると言った問題は生じにくくなる。尚、円筒ころ軸受の停止状態では、上記各柱部４の基端寄り部分の側面と上記各ころ６の転動面との間には、図２８に示す様に
隙間が存在するが、先端寄り部分の側面と上記各ころ６の転動面とは、図２９に示す様に、近接若しくは当接する。この様に、上記各柱部４、４の先端部側面と上記各ころ６の転動面とが当接する結果、これら各柱部４、４の先端部が上記各ころ６を僅かに拘束しても、円筒ころ軸受の回転に伴って発生する遠心力により上記各柱部４、４が弾性変形する事により、上記各柱部４、４の先端部が上記各ころ６から離れる。従って、最高回転数が決まっている場合は、最高速時の遠心力による柱変形量を考慮して、上記各柱部４、４の倒れ量を、上記保持器動き量とこの変形量とを足したものと同程度に設定する事が可能である。尚、この様に上記各柱部４、４の倒れ量を設定した場合には、低速時には柱部４、４が遠心力に基づいて弾性変形する量が小さい為、これら各柱部４、４の先端部が上記各ころ６を拘束する事が考えられるが、低速時にはこれら各柱部４、４の先端部と上記各ころ６との摩擦速度が小さく、又、これら各ころ６と軌道面との当接部での発熱が小さい為、円筒ころ軸受全体としての発熱量は、最高速での運転時に比べて小さく、特に問題とはならない。
【００４５】
次に、柱部４及び円環部５の内外両周面の好ましい形状に就いて述べる。本発明の様に、各柱部４の基端部のみを円環部５により片持ち式に支持する合成樹脂製保持器１ｄの場合、この円環部５は、断面積を極力大きくして、剛性及び強度を向上させる事が好ましい。これに対して上記各柱部４は、上記円環部５との結合部を支点とする遠心力に基づく弾性変形を抑制し、より高速での運転を可能とすべく、先端部の断面積を極力小さくする事が好ましい。この様な事を考慮して、本発明の合成樹脂製保持器１ｄを実施する場合に、図３０に示す様な形状を採用する事が好ましい。即ち、外径寸法に就いては、上記円環部５の外径をＤ5 とし、上記各柱部４の先端部の外径をＤ4 とした場合に、Ｄ5 ＞Ｄ4 とする。一方、内径寸法に就いては、上記円環部５の内径をＲ5 とし、上記各柱部４の先端部の内径をＲ4 とした場合に、Ｒ5 ＜Ｒ4 とする。各部の寸法関係をこの様に規制する事により、上記円環部５の剛性及び強度を確保すると共に、上記各柱部４の先端部外周縁が、高速運転時の遠心力による変形に拘らず、外輪１２の内周面と干渉しにくくできる。尚、上記Ｄ5 ＞Ｄ4 なる関係を満たす為、上記各柱部４の外周面を、合成樹脂製保持器１ｄの中心軸に対して傾斜させるが、この傾斜角度は２〜４度程度が適当である。前述の図２７で説明した、各柱部４の倒れ量を設定する場合には、これら各柱部４の外周面の傾斜角度は、この倒れ量と上記２〜４度とを合計した角度とする。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１の合成樹脂製保持器を円環部と反対側から見た側面図。
【図２】図１の拡大Ａ矢視図。
【図３】本発明の実施例１の合成樹脂製保持器を単列円筒ころ軸受に組み込んだ状態の第１例を示す、半部断面図。
【図４】同第２例を示す、半部断面図。
【図５】同第３例を示す、半部断面図
【図６】本発明の実施例１の合成樹脂製保持器を複列円筒ころ軸受に組み込んだ状態の１例を示す、半部断面図。
【図７】本発明の実施例２の合成樹脂製保持器を円環部と反対側から見た側面図。
【図８】本発明の実施例３の合成樹脂製保持器を示す部分拡大斜視図。
【図９】本発明の実施例４の合成樹脂製保持器を示す部分断面図。
【図１０】図９のＢ矢視図。
【図１１】本発明の実施例４の合成樹脂製保持器を単列円筒ころ軸受に組み込んだ状態の１例を示す、半部断面図。
【図１２】本発明の実施例４の合成樹脂製保持器を複列円筒ころ軸受に組み込んだ状態の１例を示す、半部断面図。
【図１３】係合突起の好ましい形状の第１例を示す、図１２の左側の合成樹脂製保持器を同図の下側から見た図。
【図１４】同じく右側から見た図。
【図１５】係合突起の好ましい形状の第２例を示す、図１２の左側の合成樹脂製保持器を同図の下側から見た図。
【図１６】同じく右側から見た図。
【図１７】係合突起の好ましい形状の第３例を示す、図１２の左側の合成樹脂製保持器を同図の下側から見た図。
【図１８】同じく右側から見た図。
【図１９】ポケットの外径側開口部の好ましい形状を示す、図１０と同様の図。
【図２０】短い柱部を設けた合成樹脂製保持器を使用して円筒ころ軸受を組み立てる途中の状態を示す断面図。
【図２１】図２０の右方から見た図。
【図２２】長い柱部を有する合成樹脂製保持器を使用した円筒ころ軸受の高速運転時に、この柱部が弾性変形した状態を示す半部断面図。
【図２３】好ましい長さを有する柱部を設けた合成樹脂製保持器を使用した円筒ころ軸受の半部断面図。
【図２４】短い柱部を設けた合成樹脂製保持器を２個使用した円筒ころ軸受の半部断面図。
【図２５】潤滑状態の良否を判定する為に使用した実験装置の断面図。
【図２６】潤滑状態の良否を判定する為に行なった実験の結果を示す線図。
【図２７】弾性変形を考慮して傾斜させた柱部を有する合成樹脂製保持器を使用した円筒ころ軸受の半部断面図。
【図２８】柱部の側面ところの転動面との関係を示す為の、図２７のＣ−Ｃ断面図。
【図２９】同Ｄ−Ｄ断面図。
【図３０】合成樹脂製保持器の柱部の内外両周面の好ましい形状を示す為の、円筒ころ軸受の半部断面図。
【図３１】従来の円筒ころ軸受用合成樹脂製保持器の１例を示す半部断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  合成樹脂製保持器
２    第一の円環部
３    第二の円環部
４    柱部
５    円環部
６    ころ
７    ポケット
８    連結枠部
９、９ａ、９ｂ  単列円筒ころ軸受
１０    複列円筒ころ軸受
１１、１１ａ、１１ｂ  内輪
１２、１２ａ  外輪
１３    鍔部
１４    間座
１５    突片
１６    係合突起
１７、１７ａ  鍔部
１８    面取り
１９    曲面部
２０    平坦部
２１    面取り
２２    ハウジング
２３    回転軸
２４    ノズル
【図１】
2005098521.tif 000003
【図２】
2005098521.tif 000004
【図３】
2005098521.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005098521.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005098521.tif 000009
【図８】
2005098521.tif 000010
【図９】
2005098521.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005098521.tif 000015
【図１４】
2005098521.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2005098521.tif 000018
【図１７】
2005098521.tif 000019
【図１８】
2005098521.tif 000020
【図１９】
2005098521.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2005098521.tif 000028
【図２７】
2005098521.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年2月4日(2005.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向一端部に配置された円環部と、円周方向に亙って互いに等間隔に配置され、一端部を上記円環部の内側面に連続させた複数本の柱部と、これら各柱部の円周方向両側面と上記円環部の内側面とにより三方を囲まれた部分に設けられ、それぞれの内側にころを転動自在に保持する複数のポケットとを備えたころ軸受用合成樹脂製保持器であって、上記複数本の柱部の円周方向両側面は、上記円環部の直径方向外側部分の曲面部と直径方向内側の平坦部とを滑らかに連続させた形状であり、同一のポケットの円周方向両内側面の直径方向中間部から内径側部分を構成する１対の平坦部同士は互いに平行であり、且つ、上記同一のポケットの円周方向両内側面の外径側部分を構成する１対の曲面部同士の間隔は、各ポケットの外径側開口に向かう程狭くなるころ軸受用合成樹脂製保持器。
【請求項２】
各ポケットの外径側開口部の円周方向に亙る幅が、このポケットに保持するころの直径の０．７〜０．９倍である、請求項１に記載したころ軸受用合成樹脂製保持器。
【請求項３】
各柱部の長さが、ころの軸方向長さの５０％を超え１００％以下である、請求項１〜２の何れか１項に記載したころ軸受用合成樹脂製保持器。
【請求項４】
外周面に円筒状の内輪軌道を有する内輪と、内周面に円筒状の外輪軌道を有する外輪と、これら両軌道同士の間に転動自在に設けられた複数個のころと、これら各ころを転動自在に保持する保持器とを備えたころ軸受に於いて、この保持器が請求項１〜３の何れか１項に記載された合成樹脂製保持器である事を特徴とするころ軸受。
【請求項５】
各柱部の円周方向側面と各ころの転動面との係合により保持器の径方向に関する位置決めを図る、請求項４に記載したころ軸受。
【請求項６】
内輪の外周面の内輪軌道と外輪の内周面の外輪軌道との間に複数個のころを２列に分けて、各列毎に複数個ずつ設けており、これら各列のころを保持する１対の保持器の円環部が互いに対向している、請求項４〜５の何れか１項に記載したころ軸受。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械の主軸等、微量のグリース又は潤滑油によって潤滑されつつ高速で運転される回転体を支持するころ軸受に組み込む合成樹脂製保持器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸を回転自在に支持する為の軸受には、工作精度の向上の為、高剛性、高回転精度、低発熱等の特性が求められる。又、近年に於いては、加工効率向上の為、高回転速度で長時間安定して使用できる様に、高速安定性が求められている。この様な各特性のうち、ラジアル方向の剛性を向上させる為に、上記軸受として円筒ころ軸受を使用する場合が多い。又、ラジアル方向の剛性を更に向上させると共に回転精度を向上させる為、円筒ころ軸受の内部隙間を負にする、所謂予圧を付与する事もある。但し、この様な予圧付与を行なう事は、ころ軸受等の転がり軸受にとっては、内部の部品摩耗や焼付き等の故障が発生し易い過酷な条件である。この為に一般の産業機械用の転がり軸受では、運転時に軸受内に正の隙間が残る様にして、剥離寿命の延長を図ると共に、外乱により軸受機能が低下するのを抑える事も多い。又、運転時の発熱を最小にする為、工作機械用の転がり軸受は、ごく微量のグリースや潤滑油等による潤滑条件下で運転される事が多い。即ち、グリースや潤滑油等の潤滑剤を必要最小限に抑える事により、潤滑剤の撹拌抵抗と、この撹拌抵抗に基づく発熱とを抑えている。
【０００３】
上述の様な厳しい使用条件下で、ころ軸受により回転自在に支承した主軸等の回転体の回転速度を更に高める為には、解決しなければならない種々の問題がある。この様な問題の一つとして、従来より上記ころ軸受に標準的に使用されてきた、銅合金製の保持器の摩耗問題がある。即ち、ころ軸受を上述の様な過酷な条件下で使用すると、保持器の内外両周面、或はポケットの内面が、軌道輪の周面やころの表面（転動面及び端面）と強く擦れ合う。この為、軌道輪並びに保持器を構成する軸受鋼等の硬質金属に比べて軟らかい、銅合金製の保持器が摩耗し、この保持器から摩耗粉が発生し易くなる。特に、ころ軸受の潤滑をグリースで行なっている場合、この摩耗粉がグリース中に混入する（グリースを汚染する）事により、このグリースの潤滑性が低下する。そして、潤滑性が著しく低下した場合には、上記ころ軸受が、短時間で焼き付きや著しい摩耗等の損傷を受ける可能性がある。
【０００４】
この様な事情に鑑みて、近年では、工作機械の主軸等、大きな荷重を受ける回転体を回転自在に支持する為のころ軸受に組み込む保持器として、合成樹脂製の保持器を使用する場合が多くなりつつある。この様な合成樹脂製の保持器として通常は、ポリアミド樹脂等、優れた摩擦特性を有する（摩耗しにくい）合成樹脂中に、ガラス繊維等の補強材を適量混入した、繊維強化合成樹脂を射出成形する事により造ったものを使用している。この様な合成樹脂製の保持器を組み込んだころ軸受は、前述の様な過酷な使用条件下でも摩耗粉が発生しにくく、焼き付きや著しい摩耗等の損傷を発生しにくくできる。
【０００５】
ところが、単に工作機械の主軸等、大きな荷重を受ける回転体を回転自在に支持する為のころ軸受に組み込む保持器の材質を、銅合金から合成樹脂に変えただけでは、回転支持部の信頼性及び耐久性を十分に確保できない可能性がある。この理由は、次の通りである。即ち、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂等の合成樹脂系材料は、銅合金よりも剛性や破断強度が小さい。この為、従来の銅合金製の保持器と同様な形状では、十分な剛性及び強度を確保する事が難しい。この様な理由で、合成樹脂製保持器の形状及び寸法は、従来の銅合金製保持器よりも、肉厚でしかも大きくなり易い。
【０００６】
又、低コストで造れるアキシアルドロー型により造られる合成樹脂製保持器の場合、運転時に作用する遠心力に基づいて柱部が直径方向外方に変位し、これら各柱部の円周方向両側面ところの転動面とが強く摩擦し合う可能性がある。即ち、上記各柱部の円周方向両側面を内径側まで湾曲した円筒面とし、円周方向に亙るポケットの幅寸法が、直径方向中間部よりも内径側開口で狭くなる様にすると、運転時に作用する遠心力に基づいて上記各柱部が、上記合成樹脂製保持器の直径方向外方に変位した場合に、上記各柱部の円周方向両側面と上記ころの転動面とが強く摩擦し合う可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述の様な事情に鑑み、アキシアルドロー型により低コストで造れる構造で、円環部の片側面に片持ち支持された各柱部が、運転時に作用する遠心力に基づいてこの円環部の直径方向外方に変位した場合でも、上記各柱部の円周方向両側面ところの転動面とが強く摩擦し合う事がない合成樹脂製保持器を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器及びころ軸受のうち、請求項１に記載したころ軸受用合成樹脂製保持器は、軸方向一端部に配置された円環部と、円周方向に亙って互いに等間隔に配置され、一端部を上記円環部の内側面に連続させた複数本の柱部と、これら各柱部の円周方向両側面と上記円環部の内側面とにより三方を囲まれた部分に設けられ、それぞれの内側にころを転動自在に保持する複数のポケットとを備える。特に、本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器では、上記複数本の柱部の円周方向両側面は、上記円環部の直径方向外側部分の曲面部と直径方向内側の平坦部とを滑らかに連続させた形状である。又、同一のポケットの円周方向両内側面の直径方向中間部から内径側部分を構成する１対の平坦部同士は互いに平行である。且つ、上記同一のポケットの円周方向両内側面の外径側部分を構成する１対の曲面部同士の間隔は、各ポケットの外径側開口に向かう程狭くなる。
【０００９】
又、請求項４に記載したころ軸受は、従来から知られているころ軸受と同様に、外周面に円筒状の内輪軌道を有する内輪と、内周面に円筒状の外輪軌道を有する外輪と、これら両軌道同士の間に転動自在に設けられた複数個のころと、これら各ころを転動自在に保持する保持器とを備える。特に、本発明のころ軸受に於いては、この保持器が、上述の様な合成樹脂製保持器である。
【発明の効果】
【００１０】
上述の様に構成する本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器及びころ軸受によれば、アキシアルドロー型により低コストで造れる構造で、円環部の片側面に片持ち支持された各柱部が、運転時に作用する遠心力に基づいてこの円環部の直径方向外方に変位した場合でも、上記各柱部の円周方向両側面ところの転動面とが強く摩擦し合う事がない。
【実施例】
【００１１】
図１〜２は、本発明に関する参考例の第１例を示している。本発明の合成樹脂製保持器１ａは、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタール等の熱可塑性合成樹脂を母材とし、強度向上の為にガラス繊維を１０〜３０重量％程度添加したものを、射出成形する事により造る。但し、用途により、合成樹脂製保持器１ａに特に十分な弾性を要求する場合には、ガラス繊維等の添加材を添加しない場合も考えられる。又、上記母材となる熱可塑性合成樹脂としては、一般的な工作機械用の主軸を支持する為の円筒ころ軸受用の合成樹脂製保持器の場合には、価格面、或は強度、化学的安定性等の機能面から考えて、ポリアミド６６が好適である。これに対して、通常運転時や慣らし運転時の温度条件が著しく厳しく（高温に）なる場合や、より優れた疲労強度、剛性が必要な場合にはポリアミド４６が、高温、耐薬品、湿度（吸湿）に対する寸法安定性を特に要求する場合にはポリフェニレンサルファイドが、耐摩耗性を特に要求する場合にはポリアセタールが、それぞれ好適である。
【００１２】
本参考例の合成樹脂製保持器１ａの場合には、円周方向等間隔に配置した２７本の柱部４、４を、軸方向一端部（図２の左端部）に配置した１個の円環部５に、片持ち式に支持している。そして、これら各柱部４、４の円周方向両側面と上記円環部５の内側面とにより三方を囲まれた部分を、それぞれの内側にころ６、６を転動自在に保持する為の複数のポケット７、７としている。そして、円周方向等間隔位置に存在する３組６本の柱部４、４の他端部（図２の右端部）同士を、抜け止め片に相当する連結枠部８により連結している。この連結枠部８は、上記円環部５に比べ断面積を小さくすると共に円周方向に亙る形状を屈曲させて、円周方向に亙る剛性を低くしている。又、図示の例では、上記連結枠部８の内周縁を上記円環部５の外周縁よりも直径方向外方に位置させて、上記合成樹脂製保持器１ａをアキシャルドロー型により造れる様にしている。尚、上記連結枠部８の円周方向に亙る剛性を低くする事は、上記円周方向に亙る形状を屈曲させるのに代えて、或はこの形状を屈曲させると共に、上記合成樹脂製保持器１ａを構成するポリアミド樹脂等の合成樹脂中に含有させる、ガラス繊維等の補強材の含有率を、上記連結枠部８部分で少なくする事でも対応できる。
【００１３】
上述の様に構成する本参考例のころ軸受用合成樹脂製保持器１ａは、例えば図３〜５に示す様な単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ又は図６に示す様な複列円筒ころ軸受１０に組み込む。本参考例の合成樹脂製保持器１ａを組み込んだ上記単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ又は複列円筒ころ軸受１０を装着した工作機械等を運転する事に伴い、ころ６、６が柱部４、４を強く押圧しても、上記各柱部４、４と円環部５との連結部等、合成樹脂製保持器１ａの内部に発生する応力が過大になる事はない。
【００１４】
即ち、前述の様な原因で、複数のころ６、６のうちの何れかのころ６の公転速度が他のころ６、６の公転速度と異なる結果、この何れかのころ６から当該ころ６が対向する柱部４に、円周方向に亙る大きな力が作用しても、上記円環部５にそれぞれの一端部を片持ち式に支持された柱部４が円周方向に変位する。この変位に基づき、合成樹脂製保持器１ａの内部で応力が増大する事を抑制し、この応力が上記合成樹脂製保持器１ａを損傷する程大きくなる事を防止できる。この結果、単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ、或は複列円筒ころ軸受１０の使用条件がばらつき、組み付け状態が多少不正規であった場合でも、当該単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ或は複列円筒ころ軸受１０を組み込んだ、工作機械の主軸等の回転支持部を有する機械装置の高速運転を、長時間に亙り安定して行なえる。又、前記連結枠部８により隣り合う柱部４に対して他端を連結された柱部４に、上記円周方向に亙る大きな力が作用しても、上記連結枠部８が円周方向に伸縮する状態で弾性変形する事により、上記力を吸収して、上記応力が大きくなる事を防止する。
【００１５】
又、円周方向３個所位置に設けた連結枠部８は、ころ６の端面との係合に基づき、上記合成樹脂製保持器１ａがころ６に対して軸方向に変位する事を防止する。従って、本参考例の合成樹脂製保持器１ａを図５に示す様な、この合成樹脂製保持器１ａの円環部５に対して軸方向に対向する部材を持たない単列円筒ころ軸受９ｂに組み込んだ場合でも、この合成樹脂製保持器１ａが内輪１１ａの外周面と外輪１２の内周面との間から軸方向に抜け落ちる事を防止できる。尚、本参考例の合成樹脂製保持器１ａを、図３〜４に示す様な、この合成樹脂製保持器１ａの円環部５に対して軸方向に対向する鍔部１３或は間座１４を有する単列円筒ころ軸受９、９ａに組み込む場合には、各部の寸法を次の様に規制する。  
【００１６】
即ち、ころ６の一端面（図３〜４の左端面）と円環部５の片側面（図３〜４の右側面）とを当接させた状態で、上記連結枠部８と上記ころ６の他端面との間に存在する隙間の幅△1 （円環部５と連結枠部８の突部との間隔である、ポケット７の長さをＬ7 とし、ころ６の長さをＬ6 とした場合に、△1 ＝Ｌ7 −Ｌ6 ）を、上記円環部５の他側面（図３〜４の左側面）と上記鍔部１３（図３の場合）又は間座１４（図４の場合）との間の隙間の幅△2 よりも大きく（△1 ＞△2 ）する。これら各隙間の幅△1 、△2 をこの様に規制する事により、強度の低い上記連結枠部８ところ６の他端面とが擦れ合う事を防止して、この連結枠部８の耐久性確保を図る。
【００１７】
尚、合成樹脂製保持器１ａ全体としての強度は、円環部５により確保できる。従って、上記柱部４を円周方向に弾性変形し易くする事に伴い、合成樹脂製保持器１ａ全体としての強度が不足する事はない。これに対して、例えば、上記円周方向に亙る力を吸収する事だけを考えれば、円周方向に間隔をあけて配置した複数本の柱部４、４の一端部と他端部とを、円周方向に亙って交互に連続させても、上記円周方向に亙る力を吸収できる。但し、この様な構造を採用した場合には、上記合成樹脂製保持器１ａの直径方向に関する上記各柱部４、４の支持剛性が低くなって、上記合成樹脂製保持器１ａが高速回転した場合に、上記各柱部４、４が上記合成樹脂製保持器１ａの直径方向外方に向け比較的容易に変位し、上記単列円筒ころ軸受９、９ａ、９ｂ或は複列円筒ころ軸受１０を装着した回転機械の運転状態が不安定になる。本参考例の構造の場合は、上記各柱部４、４の一端部を、円周方向に連続した上記円環部５に連続させているので、この様な不都合を生じる事はない。
【００１８】
次に、図７は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例の合成樹脂製保持器１ｂの場合には、円周方向等間隔に配置した２８本の柱部４、４を、軸方向一端部（図７の奥側端部）に配置した１個の円環部５に、片持ち式に支持している。そして、円周方向等間隔位置に存在する４組８本の柱部４、４の他端部（図７の手前側端部）同士を、抜け止め片に相当する連結枠部８、８により連結している。柱部の数が４の倍数である２８本になった事に伴い、上記連結枠部８、８を円周方向４個所位置に設けた点以外は、上述した参考例の第１例の場合と同様である。尚、上記連結枠部８、８は、合成樹脂製保持器の回転バランスを確保する面から、円周方向に関して等間隔に配置する事が好ましい。但し、使用時の回転速度が遅くてそれ程高度の回転バランスを確保する必要がない場合、或は、各連結枠部８、８の重量を微妙に異ならせて回転バランスを確保できる場合には、必ずしも上記各連結枠部８、８を円周方向に関して等間隔に配置する必要はない。
【００１９】
次に、図８は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本参考例の合成樹脂製保持器１ｃの場合には、円環部５の軸方向片面にそれぞれの一端部を連続させて、この円環部５に片持ち式に支持した複数の柱部４のうち、少なくとも一部の柱部４の他端面に、抜け止め片である突片１５を形成している。この突片１５は、ポケット７内に保持されたころの端面と係合して、上記合成樹脂製保持器１ｃがころに対して軸方向に変位する事を防止する。そして、本参考例の合成樹脂製保持器１ｃを図５に示す様な単列円筒ころ軸受９ｂに組み込んだ場合でも、この合成樹脂製保持器１ｃが内輪１１ａの外周面と外輪１２の内周面との間から軸方向に抜け落ちる事を防止する。その他の構成及び作用は、前述した参考例の第１例の場合と同様である。
【００２０】
次に、図９〜１０は、本発明の実施例を示している。本実施例の合成樹脂製保持器１ｄも、軸方向一端部に配置された円環部５の片側面に、円周方向に亙って互いに等間隔に配置された複数本の柱部４、４の一端部を連続させて、これら複数本の柱部４、４を上記円環部５に、片持ち式に支持している。そして、これら各柱部４、４の円周方向両側面と上記円環部５の片側面とにより三方を囲まれた部分を、それぞれの内側にころ６（図１１）を転動自在に保持する複数のポケット７、７としている。
【００２１】
特に、本実施例のころ軸受用合成樹脂製保持器１ｄの場合には、上記複数本の柱部４、４のうち、少なくとも一部の柱部４、４の内周面部に、三角形状の係合突起１６、１６を突設している。これら各係合突起１６、１６は、上記合成樹脂製保持器１ｄを、図１１に示す様な単列円筒ころ軸受９ｂ、或は図１２に示す様な複列円筒ころ軸受１０に組み込んだ場合に、内輪１１ａ、１１ｂの外周面に形成した鍔部１７、１７ａの内側面と係合して、上記合成樹脂製保持器１ｄが、内輪１１ａ、１１ｂの外周面と外輪１２、１２ａの内周面との間から軸方向に抜け落ちる事を防止する。この為に、上記合成樹脂製保持器１ｄの自由状態での、上記複数の係合突起１６、１６の内接円の直径は、上記鍔部１７、１７ａの外径よりも少しだけ小さくしている。
【００２２】
尚、本実施例の場合に、上記各係合突起１６、１６のうち、内輪１１ａ、１１ｂの外周面に形成した鍔部１７、１７ａと対向する面は、これら各鍔部１７、１７ａの側面に付着しているグリースを過度に掻き取らない様な形状にする事が好ましい。図１３〜１８に、この様なグリースの過度の掻き取りを防止する為の形状の３例を示している。先ず、図１３〜１４に示した第１例は、上記係合突起１６の一部で上記各鍔部１７、１７ａに対向する面の円周方向両端部に面取り１８、１８を形成したもの、図１５〜１６に示した第２例は、上記係合突起１６の一部で上記各鍔部１７、１７ａに対向する面全体を部分円筒面状の凸面としたもの、図１７〜１８に示した第３例は、上記係合突起１６の一部で上記各鍔部１７、１７ａに対向する面全体を、中央部が尖った山形の凸面としたものである。
【００２３】
尚、図９〜１０に示した、本発明の実施例の場合には、前記各柱部４、４の円周方向両側面を、上記合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外側部分の曲面部１９と直径方向内側の平坦部２０とを滑らかに連続させた形状としている。このうちの曲面部１９の曲率半径は、ポケット７内に保持すべくころ６の転動面の曲率半径よりも僅かに（０．５〜１０％程度）大きくしている。又、同一のポケット７の円周方向両内側面の直径方向中間部から内径側部分を構成する１対の平坦部２０、２０同士は互いに平行にしている。又、上記同一のポケット７の円周方向両内側面の外径側部分を構成する１対の曲面部１９、１９同士の間隔は、上記ポケット７の外径側開口に向かう程狭くなる様にしている。
【００２４】
上記各柱部４、４の円周方向両側面の形状を上述の様にする事により、それぞれが前記円環部５の片側面に片持ち支持された上記各柱部４、４が、運転時に作用する遠心力に基づいて、上記合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外方に変位した場合でも、上記各柱部４、４の円周方向両側面と上記ころ６の転動面とが強く摩擦し合う事がない。即ち、上記各柱部４、４の円周方向両内側面の内径側部分を構成する上記１対の平坦部２０、２０同士の間隔は、上記各柱部４、４が直径方向外方に変位しても狭まる事はなく、上記各柱部４、４の円周方向両側面と上記ころ６の転動面とが強く摩擦し合わない。これに対して、上記各柱部４、４の円周方向両側面を内径側まで湾曲した円筒面とし、円周方向に亙るポケットの幅寸法が、直径方向中間部よりも内径側開口で狭くなる様にすると、運転時に作用する遠心力に基づいて上記各柱部４、４が、上記合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外方に変位した場合に、上記各柱部４、４の円周方向両側面と上記ころ６の転動面とが強く摩擦し合う可能性がある為、好ましくない。
【００２５】
又、上記各ポケット７の外径側開口部の円周方向に亙る幅Ｗ7 は、このポケット７に保持するころ６の直径Ｄ6 （図１１）の０．７〜０．９倍｛Ｗ7 ＝（０．７〜０．９）Ｄ6 ｝の範囲に規制する事が好ましい。上記幅Ｗ7 がこれよりも広い（Ｗ7 ＞０．９Ｄ6 ）と、遠心力に基づいて隣り合う柱部４、４同士の間隔が開いた場合に、上記ころ６が上記ポケット７の外径側開口部に噛み込まれ、ころ６の転動が阻害される可能性がある。反対に、上記幅Ｗ7 をこれよりも狭くする（Ｗ7 ＜０．７Ｄ6 ）為には、上記合成樹脂製保持器１ｄの直径方向に亙る上記各柱部４、４の厚さＴ4 を大きくする必要が生じる。この結果、ころ軸受を構成する外輪１２、１２ａの内周面と上記合成樹脂製保持器１ｄとが干渉し易くなったり、或は上記外輪１２、１２ａの内周面に存在するグリースを上記各柱部４、４の外周縁が掻き取り、外輪軌道ところ６の転動面との間の潤滑不良を生じ易くなる等の問題を生じる。
【００２６】
更に、上記各ポケット７の外径側開口部には、図１９に示す様な面取り２１、２１を施す事により、この外径側開口部で上記ころ６の転動面に付着したグリースを過度に掻き取らない様にする事が好ましい。この目的を達成する為に、合成樹脂製保持器１ｄの直径方向に対する上記各面取り２１、２１の面取り角度αは、０度よりも大きく、上記外径側開口部の開口角度βよりも小さくする。更に好ましくは、上記面取り角度αを、上記開口角度βよりも１０度以上小さくする（α≦β−１０度）。尚、この開口角度βとは、曲面部１９、１９を曲率半径を変えずにそのまま延長したと仮定した場合に、上記各ポケット７の外径側開口部に於けるこれら各曲面部１９、１９に対する接線とこれら各ポケット７の中心と上記合成樹脂製保持器１ｄの中心とを通過する直線との交差角度を言う。又、上述の様な各条件を満たす合成樹脂製保持器１ｄを、前記図１１に示す様な単列円筒ころ軸受９ｂ、或は図１２に示す様な複列円筒ころ軸受１０に組み込んだ場合、前記各係合突起１６と鍔部１７、１７ａとの間には、適度な隙間△3 （図１１参照。例えば△3 ≒０．１〜２mm）を持たせる。この様な適度な隙間△3 を持たせる事により、運転時に円筒ころ軸受が振動を受けたり、或は上記合成樹脂製保持器１ｄが振動した場合でも、円滑な運転状態を維持できる。
【００２７】
次に、本発明を実施する場合に好ましい形状、寸法等に就いて説明する。先ず、柱部４の長さに就いて説明する。
弾性変形し易い合成樹脂製保持器１ｄに片持ち式に設ける柱部４の長さに就いて、本発明者が実験・解析を行なったところ、この長さに関する最適な範囲がある事が分った。
先ず、図２０は、上記柱部４の長さが短い場合を示している。又、この図２０は、前述の図１１に示した単列円筒ころ軸受９ｂ、或は図１２に示した複列円筒ころ軸受１０の様な、外輪１２、１２ａに鍔部を持たず、内輪１１ａ、１１ｂの外周面にのみ鍔部１７、１７ａを持った構造を組み立てる途中の段階を示している。この段階で複数のころ６、６は、内輪１１ａの外周面上に合成樹脂製保持器１ｄを構成する柱部４、４の先端部に、引っ掛る様に保持されている。この為、これら各柱部４、４の長さが短いと、円周方向に隣り合う柱部４、４同士の間に存在するポケット７、７内からころ６、６が脱落し易い。
【００２８】
特に、上記合成樹脂製保持器１ｄは、銅合金等により造られる金属製の保持器に比べて剛性が低い、この為、図２０〜２１に示す様に、この合成樹脂製保持器１ｄの中心軸を水平方向に配置した横軸状態では、上記各柱部４、４が、上記各ポケット７、７内に保持されたころ６、６の重量により撓み易く、撓んだ場合には更にこれら各ポケット７、７からころ６、６が外れ易くなる。本発明者が行なった実験・解析によれば、上記合成樹脂製保持器１ｄを、工作機械の主軸の回転支持部に組み込む程度の大きさを有する円筒ころ軸受用として実施する場合には、上記各柱部４、４の長さＬ4 が上記各ころ６、６の軸方向長さＬ6 の５０％以下の場合（Ｌ4 ≦０．５Ｌ6 ）に、円筒ころ軸受の組み付け途中でころ６、６が上記合成樹脂製保持器１ｄから外れ易くなる事が分った。
【００２９】
一方、上記各柱部４、４の長さＬ4 の上限値は、上述の様なころ６、６の外れ防止の面からではなく、円筒ころ軸受の安定した運転の確保の面から規制する必要がある。図２２に、上記各柱部４、４の長さＬ4 が長い場合を示している。この図２２に示した様に柱部４が長くなると、柱部４自体の重量が増えるだけでなく、この柱部４の重心が、この柱部４の支持部である円環部５から離れる。この為、合成樹脂製保持器１ｄの公転運動に伴って各柱部４に加わる遠心力が大きくなり、高速運転時の遠心力に基づく上記柱部４の変形量が、上記長さＬ4 の増大に伴って２次曲線的に大きくなる。この結果、この柱部４の長さＬ4 が大きく、合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受が高速運転された場合には、上記柱部４がこの合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外方に変位し、この柱部４の先端部外周縁が外輪１２の内周面と干渉してしまう。この様な干渉が発生すると、円筒ころ軸受の回転抵抗が大きくしかも不安定になるだけでなく、運転時に於ける発熱量が多くなる為、好ましくない。従って、上記各柱部４、４の長さＬ4 は、円筒ころ軸受の安定した運転の確保の面からは、できるだけ短い方が有利である。
【００３０】
以上の事を考慮すると、ころ６、６の脱落防止を図ると共に、高速運転時に柱部４、４の先端部外周縁と外輪１２の内周面との干渉防止を図る為には、これら各柱部４、４の長さＬ4 を、ころ６、６の軸方向長さＬ6 の５０％を超え１００％以下（０．５Ｌ6 ＜Ｌ4 ≦Ｌ6 ）、更に最適には、図２３に示す様に、この軸方向長さＬ6 の６０〜８０％｛Ｌ4 ＝（０．６〜０．８）Ｌ6 ｝程度とする事が望ましい。
【００３１】
尚、図２４に示す様に、ころ６の１列毎に合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄを２個を使用し、これら各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄの柱部４、４の長さを、これら各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄの軸方向動き量を考慮した上で、これら各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄからころ６、６が外れない範囲でできるだけ短くする構造も考えられる。この様な構造を採用する場合に、上記各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄを構成する柱部４、４の長さは、上記各ころ６、６の軸方向長さの５０％未満、更に好ましくは３０％以下とする。この様に、合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄを２個使用する事により、これら各合成樹脂製保持器１ｄ、１ｄからのころ６、６の脱落防止を図りつつ、柱部４、４が直径方向外方に変形する事を僅少に抑えて、より高速での使用を可能にできる。
【００３２】
又、本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器は、各柱部４、４の基端部を円環部５に対して結合すると共に、これら各柱部４、４の先端部同士は離隔させているので、潤滑条件が改善される。そこで、本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受と、図３１に示した様な従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受とを実際に運転して潤滑性を比較する実験を行なった。この実験の結果、本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受は、従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受に比較して、特に微量潤滑で著しい高速化を達成できる事が分った。
【００３３】
実験は以下の条件で行ない、内輪を外嵌固定した回転軸の回転速度を、各回転数で温度的に平衡状態になる事を確認しつつ、段階的に増速した。そして、温度が安定しなくなる回転数を、最高許容回転数とした。
実験条件
使用した円筒ころ軸受  ：  Ｎ１０１４（内径７０mm・１／１２テーパ孔、外径１１０mm、幅２０mm、ころサイズ：径９mm×長さ９mm）
保持器寸法  ：  外径９７mm、内径８７mm、円環部の軸方向厚さ２．３mm、柱部の長さ６．３mm（ころの軸方向長さの７０％）
保持器の材質  ：  ガラス繊維を３０重量％含有したポリアミド４６
【００３４】
実験に使用した試験装置の構造を図２５に示す。ハウジング２２内に回転軸２３を支持する為の複数個の転がり軸受のうち、最上段の転がり軸受を、試験片である単列円筒ころ軸受９とし、この単列円筒ころ軸受９に微量の潤滑油を供給した。潤滑条件は、ノズル２４からオイルエアを噴出するオイルエア潤滑とし、このノズル２４から上記単列円筒ころ軸受９に向けて、ＶＧ３２タービン油を含むオイルエアを、１６分毎に、タービン油の容量にして０．０１ccずつ供給した。この様な実験を、図２３に示した様な本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受と、前述の図３１に示した様な従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受とに就いて行なった。その結果を図２６に示す。この図２６中、実線αは本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受に就いての実験結果を、破線βは従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受に就いての実験結果を、それぞれ表している。
【００３５】
図２６に示した実験結果から明らかな通り、本発明の合成樹脂製保持器１ｄを組み込んだ円筒ころ軸受は、従来の合成樹脂製保持器１を組み込んだ円筒ころ軸受に比べて、格段の高速化を達成できる。この点に就いて、以下に考察する。
オイルエア潤滑、オイルミスト潤滑に代表される微量潤滑は、多量の圧縮空気に微量の油を混合した状態で転がり軸受に吹付ける。この為、微量の潤滑油が確実に転がり軸受内部にまで到達し、しかも到達した潤滑油がこの転がり軸受の撹拌抵抗にならない様に、速やかに排出される必要がある。本発明の対象となる合成樹脂製保持器を組み込む円筒ころ軸受は、玉軸受に比べて潤滑油の入排出性に劣るが、本発明の合成樹脂製保持器１ｄは、各柱部４、４の基端部のみを円環部５に対して、片持ち式に支持している為、ころ６、６を覆う部分が、従来の合成樹脂製保持器１の様に、各柱部４、４の両端部が両持ち式に支持されているものに比べて少なく、油の入排出性が増す。この為、特に微量潤滑での高速運転で優れた温度安定性を示すものと考えられる。
【００３６】
尚、上記した実験を通じて、ころ６、６により案内される合成樹脂製保持器（ころ６、６にのみ接触しながら運転される様に、合成樹脂製保持器の内外両周面と内輪外周面及び外輪内周面との間の隙間寸法を十分に設定したもの）であっても、運転中に円環部５が楕円状等に変形し、この円環部５の内外両周面が、内輪外周面や外輪内周面と接触する場合がある事が分った。ころ６、６により案内される合成樹脂製保持器を使用する円筒ころ軸受の場合には、内輪の外周面で内輪軌道から外れた鍔部１７、１７の外周面部分は、本来ならば他の部品と干渉しないので、通常は仕上状態に特別な配慮をせず、面粗度の大きな旋削面、熱処理面のままとする事がある。但し、今回の実験により、各柱部４、４の基端部のみを円環部５に対して片持ち式に支持する、本発明の合成樹脂製保持器１ｄの場合は、ころ６、６により案内される合成樹脂製保持器であっても、上記各鍔部１７、１７のうち、少なくとも上記円環部５の内周面と対向する鍔部１７の外周面を例えば研削仕上げとし、面粗度を向上させる事が好ましい。即ち、この部分の面粗度を向上させる事により、上記合成樹脂製保持器１ｄの円環部５の内周面と鍔部１７の外周面とが干渉しても、これら両周面同士の当接部の摩擦抵抗が少なく、摩耗・発熱と言った問題の発生を防止できる。尚、この場合に、上記鍔部１７の外周面の面粗度は、１Ｓ〜３Ｓ程度にすれば、摩耗防止効果とコスト上昇の抑制とを両立させる面からは好ましい。
【００３７】
次に、各柱部４の方向性に就いて、図２７〜２９を参照しつつ述べる。これら各柱部４を互いに平行にし、円環部５に対して垂直になる様に造ると、前述の図２１で述べた様に、円筒ころ軸受の組立途中で上記各柱部４が、ころ６の重量により弾性変形した場合に、これら各ころ６がポケット７から脱落し易くなる。そこで、図２７に示す様に、上記各柱部４を、先端部程合成樹脂製保持器１ｄの直径方向内方に向かう方向に傾斜する様に造っておけば、円筒ころ軸受の組立途中で上記各柱部４が、ころ６の重量により弾性変形しても、これら各ころ６がポケット７から脱落しにくくなる。又、高速回転時に上記各柱部４が、合成樹脂製保持器１ｄの直径方向外方に弾性変形しても、これら各柱部４の先端部外周縁と外輪１２の内周面とが干渉しにくくなる。
【００３８】
外力が作用しない状態での、上記各柱部４が合成樹脂製保持器１ｄの中心軸に対する傾斜角度（柱部４の倒れ量）は、各ポケット部７の曲面部１９と各ころ６の転動面との間に隙間が存在する事による、円筒ころ軸受を組み立てた状態でのこれら各ころ６に対する合成樹脂製保持器１ｄの半径方向動き量である、保持器動き量と同等か、この保持器動き量よりも少し大きい程度とする事が好ましい。各柱部４の倒れ量が少ないと、上記各柱部４がころ６の重量により弾性変形した場合に於ける、ころ６の脱落防止効果を十分に得られない。反対に、上記倒れ量が大き過ぎると、上記各柱部４に作用する遠心力が限られている場合に、これら各柱部４の先端が上記各ころ６を拘束し、円筒ころ軸受の内部での発熱が増大する。
【００３９】
上記各柱部４の倒れ量を、上述した適正値とすれば、これら各柱部４の先端部が上記各ころ６を拘束すると言った問題は生じにくくなる。尚、円筒ころ軸受の停止状態では、上記各柱部４の基端寄り部分の側面と上記各ころ６の転動面との間には、図２８に示す様に隙間が存在するが、先端寄り部分の側面と上記各ころ６の転動面とは、図２９に示す様に、近接若しくは当接する。この様に、上記各柱部４、４の先端部側面と上記各ころ６の転動面とが当接する結果、これら各柱部４、４の先端部が上記各ころ６を僅かに拘束しても、円筒ころ軸受の回転に伴って発生する遠心力により上記各柱部４、４が弾性変形する事により、上記各柱部４、４の先端部が上記各ころ６から離れる。従って、最高回転数が決まっている場合は、最高速時の遠心力による柱変形量を考慮して、上記各柱部４、４の倒れ量を、上記保持器動き量とこの変形量とを足したものと同程度に設定する事が可能である。尚、この様に上記各柱部４、４の倒れ量を設定した場合には、低速時には柱部４、４が遠心力に基づいて弾性変形する量が小さい為、これら各柱部４、４の先端部が上記各ころ６を拘束する事が考えられるが、低速時にはこれら各柱部４、４の先端部と上記各ころ６との摩擦速度が小さく、又、これら各ころ６と軌道面との当接部での発熱が小さい為、円筒ころ軸受全体としての発熱量は、最高速での運転時に比べて小さく、特に問題とはならない。                                                                  
【００４０】
次に、柱部４及び円環部５の内外両周面の好ましい形状に就いて述べる。本発明の様に、各柱部４の基端部のみを円環部５により片持ち式に支持する合成樹脂製保持器１ｄの場合、この円環部５は、断面積を極力大きくして、剛性及び強度を向上させる事が好ましい。これに対して上記各柱部４は、上記円環部５との結合部を支点とする遠心力に基づく弾性変形を抑制し、より高速での運転を可能とすべく、先端部の断面積を極力小さくする事が好ましい。この様な事を考慮して、本発明の合成樹脂製保持器１ｄを実施する場合に、図３０に示す様な形状を採用する事が好ましい。即ち、外径寸法に就いては、上記円環部５の外径をＤ5 とし、上記各柱部４の先端部の外径をＤ4 とした場合に、Ｄ5 ＞Ｄ4 とする。一方、内径寸法に就いては、上記円環部５の内径をＲ5 とし、上記各柱部４の先端部の内径をＲ4 とした場合に、Ｒ5 ＜Ｒ4 とする。各部の寸法関係をこの様に規制する事により、上記円環部５の剛性及び強度を確保すると共に、上記各柱部４の先端部外周縁が、高速運転時の遠心力による変形に拘らず、外輪１２の内周面と干渉しにくくできる。尚、上記Ｄ5 ＞Ｄ4 なる関係を満たす為、上記各柱部４の外周面を、合成樹脂製保持器１ｄの中心軸に対して傾斜させるが、この傾斜角度は２〜４度程度が適当である。前述の図２７で説明した、各柱部４の倒れ量を設定する場合には、これら各柱部４の外周面の傾斜角度は、この倒れ量と上記２〜４度とを合計した角度とする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に関する参考例の第１例の合成樹脂製保持器を円環部と反対側から見た側面図。
【図２】図１の拡大Ａ矢視図。
【図３】本発明に関する参考例の第１例の合成樹脂製保持器を単列円筒ころ軸受に組み込んだ状態の第１例を示す、半部断面図。
【図４】同第２例を示す、半部断面図。
【図５】同第３例を示す、半部断面図
【図６】本発明に関する参考例の第１例の合成樹脂製保持器を複列円筒ころ軸受に組み込んだ状態の１例を示す、半部断面図。
【図７】本発明に関する参考例の第２例の合成樹脂製保持器を円環部と反対側から見た側面図。
【図８】本発明に関する参考例の第３例の合成樹脂製保持器を示す部分拡大斜視図。
【図９】本発明の実施例の合成樹脂製保持器を示す部分断面図。
【図１０】図９のＢ矢視図。
【図１１】本発明の実施例の合成樹脂製保持器を単列円筒ころ軸受に組み込んだ状態の１例を示す、半部断面図。
【図１２】本発明の実施例の合成樹脂製保持器を複列円筒ころ軸受に組み込んだ状態の１例を示す、半部断面図。
【図１３】係合突起の好ましい形状の第１例を示す、図１２の左側の合成樹脂製保持器を同図の下側から見た図。
【図１４】同じく右側から見た図。
【図１５】係合突起の好ましい形状の第２例を示す、図１２の左側の合成樹脂製保持器を同図の下側から見た図。
【図１６】同じく右側から見た図。
【図１７】係合突起の好ましい形状の第３例を示す、図１２の左側の合成樹脂製保持器を同図の下側から見た図。
【図１８】同じく右側から見た図。
【図１９】ポケットの外径側開口部の好ましい形状を示す、図１０と同様の図。
【図２０】短い柱部を設けた合成樹脂製保持器を使用して円筒ころ軸受を組み立てる途中の状態を示す断面図。
【図２１】図２０の右方から見た図。
【図２２】長い柱部を有する合成樹脂製保持器を使用した円筒ころ軸受の高速運転時に、この柱部が弾性変形した状態を示す半部断面図。
【図２３】好ましい長さを有する柱部を設けた合成樹脂製保持器を使用した円筒ころ軸受の半部断面図。
【図２４】短い柱部を設けた合成樹脂製保持器を２個使用した円筒ころ軸受の半部断面図。
【図２５】潤滑状態の良否を判定する為に使用した実験装置の断面図。
【図２６】潤滑状態の良否を判定する為に行なった実験の結果を示す線図。
【図２７】弾性変形を考慮して傾斜させた柱部を有する合成樹脂製保持器を使用した円筒ころ軸受の半部断面図。
【図２８】柱部の側面ところの転動面との関係を示す為の、図２７のＣ−Ｃ断面図。
【図２９】同Ｄ−Ｄ断面図。
【図３０】合成樹脂製保持器の柱部の内外両周面の好ましい形状を示す為の、円筒ころ軸受の半部断面図。
【図３１】従来の円筒ころ軸受用合成樹脂製保持器の１例を示す半部断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  合成樹脂製保持器
２    第一の円環部
３    第二の円環部
４    柱部
５    円環部
６    ころ
７    ポケット
８    連結枠部
９、９ａ、９ｂ  単列円筒ころ軸受
１０    複列円筒ころ軸受
１１、１１ａ、１１ｂ  内輪
１２、１２ａ  外輪
１３    鍔部
１４    間座
１５    突片
１６    係合突起
１７、１７ａ  鍔部
１８    面取り
１９    曲面部
２０    平坦部
２１    面取り
２２    ハウジング
２３    回転軸
２４    ノズル