(57)【要約】【課題】玉の進み遅れに起因する過大な応力がポケットの周縁部に発生することを抑制することができるスラスト玉軸受用加締め保持器を提供する。【解決手段】ポケット２８と玉２５との周方向におけるポケット隙間δと玉２５の直径ｄａとの比が０．０６≦δ／ｄａ≦０．１２となるように、ポケット２８の直径ｄａまたは玉２５への加締め力を調整して加締め保持器を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の端部を支持する軸受装置の上部軸受として用いられるラジアル転がり軸受の下部に配置されるスラスト玉軸受の玉を保持するためのポケットを周方向に複数有する加締め保持器の設計方法であって、前記ポケットと前記玉との間の保持器周方向のポケット隙間が所定の値より大きくなるように、前記ポケット隙間を前記回転軸の偏心量の関数として設定して前記加締め保持器を設計することを特徴とするスラスト玉軸受用加締め保持器の設計方法。
【請求項２】
回転軸の端部を支持する軸受装置の上部軸受として用いられるラジアル転がり軸受の下部に配置されるスラスト玉軸受の玉を保持する複数のポケットを有する加締め保持器であって、前記ポケットと前記玉との間の保持器周方向のポケット隙間をδ、前記玉の直径をｄａとしたとき、前記ポケット隙間と前記玉の直径との比が０．０６≦δ／ｄａ≦０．１２であることを特徴とするスラスト玉軸受用加締め保持器。
【請求項３】
前記ポケット隙間と前記玉の直径との比が０．０６≦δ／ｄａ≦０．１２となるように、前記ポケットの直径または前記玉への加締め力を調整してなることを特徴とする請求項２記載のスラスト玉軸受用加締め保持器。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の加締め保持器を備えたことを特徴とするスラスト玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラスト玉軸受に用いられる加締め保持器とその設計方法に関する。また、本発明は加締め保持器を備えたスラスト玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ軸などの回転軸の端部を支持する軸受装置として、図８に示すものが知られている（例えば特許文献１参照）。この軸受装置はモータＭにより回転駆動されるボールねじ軸ＢＳの上端部を支持する上部軸受としての一対のアンギュラ玉軸受１，１を有しており、これらアンギュラ玉軸受１，１の下方には、鉛直方向の荷重を受ける下部軸受としてスラスト玉軸受２が設けられている。
【０００３】
このような軸受装置に用いられるスラスト玉軸受の一例を図９に示す。同図に示されるスラスト玉軸受は固定側環状レース部材３および回転側環状レース部材４を備えており、固定側環状レース部材３の図中下面部には、円環状のボール軌道溝５が形成されている。このボール軌道溝５は回転側環状レース部材４の図中上面部に形成された円環状のボール軌道溝６と対向しており、ボール軌道溝５とボール軌道溝６との間に設けられた複数個の玉７は、加締め保持器８によりレース部材３，４の周方向に一定間隔で保持されている。
【０００４】
加締め保持器８は円環状の金属板９から形成されており、この金属板９には複数のポケット１０（図１０参照）が金属板９の周方向に一定間隔で穿設されている。これらのポケット１０は玉７の直径よりも小さい直径（例えば玉直径の９９〜９５％程度）で円形に形成されており、玉７は金属板９の外側周縁部と内側周縁部を波形にプレス加工し、金属板９の外側周縁部と内側周縁部とで玉７を加締めることによって各ポケット１０内に保持されている。
【特許文献１】特開２００３−６２６６０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、ボールねじ軸などの回転軸の端部がラジアル方向に偏芯した状態で回転すると、図１１に示すように、スラスト玉軸受の固定側環状レース部材３と回転側環状レース部材４との間にラジアル方向の相対変位が生じ、レース部材３，４に対する玉７の接触角が変化する。そして、玉７の接触角が変化すると保持器８のポケット１０内に保持された玉７がそれぞれ異なる速度で公転することになるため、玉７の進み遅れが保持器８のポケット１０内で発生し、図１２に示すように、進み遅れの発生した玉７がポケット１０の周縁部に当接する。このため、上述した加締め保持器では、スラスト玉軸受の固定側環状レース部材３と回転側環状レース部材４との間にラジアル方向の相対変位が生じると玉７がポケット１０の周縁部に当接し、保持器の破損を招くような過大な応力がポケット１０の周縁部に発生するという問題があった。なお、図１１に示す矢印は固定側環状レース部材４の回転方向を示し、図１２に示す矢印は加締め保持器８の回転方向を示している。また、玉の公転速度Ｖｃは、次式で表される。
Ｖｃ＝（π・Ｄｐｗ／６０×１０−３）×ｎｃ
ただし、Ｄｐｗ：転動体ピッチ径（ｍｍ）
ｎｃ：回転速度（ｍｉｎ−１）
【０００６】
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、玉の進み遅れに起因する過大な応力がポケットの周縁部に発生することを抑制することのできるスラスト玉軸受用加締め保持器及びその設計方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生するラジアル方向の相対変位により加締め保持器に過大な負荷が加わることを防止することのできるスラスト玉軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のうち請求項１の発明に係るスラスト玉軸受用加締め保持器の設計方法は、回転軸の端部を支持する軸受装置の上部軸受として用いられるラジアル転がり軸受の下部に配置されるスラスト玉軸受の玉を保持するためのポケットを周方向に複数有する加締め保持器の設計方法であって、前記ポケットと前記玉との間の保持器周方向のポケット隙間が所定の値より大きくなるように、前記ポケット隙間を前記回転軸の偏心量の関数として設定して前記加締め保持器を設計することを特徴とする。
【０００８】
本発明のうち請求項２の発明に係るスラスト玉軸受用加締め保持器は、回転軸の端部を支持する軸受装置の上部軸受として用いられるラジアル転がり軸受の下部に配置されるスラスト玉軸受の玉を保持する複数のポケットを有する加締め保持器であって、前記ポケットと前記玉との間の保持器周方向のポケット隙間をδ、前記玉の直径をｄａとしたとき、前記ポケット隙間と前記玉の直径との比が０．０６≦δ／ｄａ≦０．１２であることを特徴とする。
【０００９】
本発明のうち請求項３の発明に係るスラスト玉軸受用加締め保持器は、請求項２記載のスラスト玉軸受用加締め保持器において、前記ポケット隙間と前記玉の直径との比が０．０６≦δ／ｄａ≦０．１２となるように、前記ポケットの直径または前記玉への加締め力を調整してなることを特徴とする。
本発明のうち請求項４の発明に係るスラスト玉軸受は、請求項３または請求項４記載の加締め保持器を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、玉の進み遅れがポケット内で発生しても玉がポケットの周縁部に当接することがないので、玉の進み遅れに起因する過大な応力がポケットの周縁部に発生することを抑制することができる。したがって、固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生するラジアル方向の相対変位により加締め保持器に過大な負荷が加わることを防止でき、保持器の破損を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１〜図７を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１において符号２０は本発明の一実施形態であるスラスト玉軸受であって、このスラスト玉軸受２０は、固定側環状レース部材２１および回転側環状レース部材２２を備えている。上記固定側環状レース部材２１の図中下面部には、円環状のボール軌道溝２３が形成されている。このボール軌道溝２３は回転側環状レース部材２２の図中上面部に形成された円環状のボール軌道溝２４と対向しており、ボール軌道溝２３とボール軌道溝２４との間に設けられた複数個の玉２５は、加締め保持器２６によりレース部材２１，２２の周方向に一定間隔で保持されている。
【００１２】
加締め保持器２６は円環状の金属板２７から形成されており、この金属板２７には複数のポケット２８（図２及び図３参照）が金属板２７の周方向に一定間隔で穿設されている。これらのポケット２８は玉２５の直径よりも小さい直径（例えば玉直径の９９〜９５％程度）で円形に形成されており、玉２５は、図４に示すように、金属板２７の外側周縁部２７ａと内側周縁部２７ｂを波形にプレス加工し、金属板２７の外側周縁部２７ａと内側周縁部２７ｂとで玉２５を加締めることによって各ポケット２８内に保持されている。
【００１３】
このような構成において、ポケット２８と玉２５との間の保持器周方向のポケット隙間をδ（図２及び図１２参照）、玉２５の直径をｄａとすると、本発明の一実施形態では、ポケット隙間δと玉２５の直径ｄａとの比が０．０６≦δ／ｄａ≦０．１２となるように、ポケット２８の直径または玉２５への加締め力を調整して加締め保持器が製造されている。
【００１４】
ここで、ポケット隙間δと玉の直径ｄａとの比を０．０６≦δ／ｄａ≦０．１２に設定する理由は、以下の理由からである。すなわち、本発明者は保持器破損の原因となる保持器ポケット内における玉の進み遅れを調べるため、コンピュータによるシミュレーション計算を行った。その結果、図５〜図７に示すような計算結果が得られた。
なお、図５〜図７に示す計算結果は軸受内径１７ｍｍ、軸受外径３５ｍｍ、玉数１１個のスラスト玉軸受を対象とし、アキシアル荷重を１．７３ｋＮとして計算を行った結果である。
【００１５】
図５はスラスト玉軸受の固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生したラジアル方向の相対変位量ｅが０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０４ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０６ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１１ｍｍの場合における玉の方位角と接触角との関係をコンピュータにより計算した結果を示しており、図５から明らかなように、ラジアル方向の相対変位量ｅが大きくなると、玉の接触角が大きくなることがわかる。
【００１６】
図６はスラスト玉軸受の固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生したラジアル方向の相対変位量ｅが０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０４ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０６ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１１ｍｍの場合における玉の方位角と進み遅れ量との関係をコンピュータにより計算した結果を示しており、図６から明らかなように、ラジアル方向の相対変位量ｅが大きくなると、保持器ポケット内における玉の進み遅れが大きくなることがわかる。
【００１７】
図７はスラスト玉軸受の固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生したラジアル方向の相対変位量ｅが０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０４ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０６ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１１ｍｍの場合におけるポケット隙間δと玉直径ｄａとの比をコンピュータにより計算した結果を示しており、図７から明らかなように、ラジアル方向の相対変位量ｅが大きくなると、ポケット隙間δが玉の進み遅れによって大きくなることがわかる。
【００１８】
ところで、スラスト玉軸受の固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間に発生するラジアル方向の相対変位量ｅがＪＩＳ  Ｂ１５１４で規定する寸法許容差（０．０ｍｍ≦ｅ≦０．０１６ｍｍ）内にある場合、玉の進み遅れによって保持器ポケットの周縁部に玉が当接しないようにするためには、ポケット隙間δと玉直径ｄａとの比（δ／ｄａ）を０．０３１以上にしなければならないことが図７に示す計算結果からわかる。また、スラスト玉軸受に作用するラジアル荷重が増大し、相対変位量ｅが０．０１６ｍｍを超える場合も考慮に入れると、δ／ｄａは通常必要とされる０．０３１の２倍から４倍に相当する値に設定することが望ましく、従って、本発明では、ポケット隙間δと玉直径ｄａとの比を０．０６≦δ／ｄａ≦０．１２に設定している。
【００１９】
上述のように、ポケット隙間δと玉２５の直径ｄａとの比が０．０６≦δ／ｄａ≦０．１２となるように、ポケット２８の直径ｄａまたは玉２５への加締め力を調整して加締め保持器を設計すれば、玉の進み遅れがポケット２８内で発生しても玉２５がポケット２８の周縁部に当接することがないので、玉の進み遅れに起因する過大な応力がポケット２８の周縁部に発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態であるスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図２】スラスト玉軸受の玉を保持する加締め保持器の一部を示す平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】加締め保持器の裏面側を示す図である
【図５】スラスト玉軸受にラジアル方向の相対変位が発生したときの玉の方位角と接触角との関係を計算した結果を示す図である。
【図６】スラスト玉軸受にラジアル方向の相対変位が発生したときの玉の方位角と進み遅れ量との関係を計算した結果を示す図である。
【図７】スラスト玉軸受にラジアル方向の相対変位が発生したときのラジアル変位量とポケット隙間との関係を計算した結果を示す図である。
【図８】ボールねじ軸の端部を支持する軸受装置の概略構成を示す図である。
【図９】図８の軸受装置に下部軸受として用いられるスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図１０】スラスト玉軸受の玉を保持する加締め保持器の一部を示す平面図である。
【図１１】スラスト玉軸受の固定側環状レース部材と回転側環状レース部材との間にラジアル方向の相対変位が発生したときの状態を示す図である。
【図１２】保持器ポケット内で発生する玉の進み遅れを説明するための図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  アンギュラ玉軸受
２，２０  スラスト玉軸受
３，２１  固定側環状レース部材
４，２２  回転側環状レース部材
５，６，２３，２４  ボール軌道溝
７，２５  玉
８，２６  加締め保持器
９，２７  金属板
１０，２８  ポケット
【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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【図１１】
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【図１２】
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