(57)【要約】【課題】ころがり軸受を提供する。【解決手段】内周部に外輪軌道１１ａが形成された外輪１１と、外周に内輪軌道１２ａが形成された内輪１２と、前記外輪１１の外輪軌道１１ａと前記内輪の内輪軌道１２ａの間で転動する複数の転動体１３を有するころがり軸受であって、前記保持器１４は母材が樹脂からなり、少なくとも一個の円環部１４ａ、１４ｂと前記円環部１４ａから前記複数の転動体１３の間隙に軸方向に延在し、前記円環部１４ａ、１４ｂの転動体側側面とともに転動体１３を保持するポケット１４ｄを構成する柱部１４ｃを有し、前記保持器１４の前記円環部１４ａ、１４ｂに、前記母材より剛性の高い繊維強化樹脂からなる強化部材１４ｅ、１４ｆを、保持器１４の中心軸と同心の環状に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に複列の外輪軌道が形成された外輪と、外周に内輪軌道が形成された内輪と、前記外輪の外輪軌道と前記内輪の内輪軌道の間で転動する複数の転動体と、前記転動体を所定の間隔で保持する保持器を有する軸受装置であって、
前記保持器は母材が樹脂からなり、少なくとも一個の円環部と前記円環部から前記複数の転動体の間隙に軸方向に延在し、前記円環部の転動体側側面とともに転動体を保持するポケットを構成する柱部を有し、
前記保持器の前記円環部に前記母材より剛性の高い繊維強化樹脂からなる強化部材が、前記保持器の中心軸と同心の環状に配置されたことを特徴とするころがり軸受。
【請求項２】
前記保持器は前記円環部の外径部が前記外輪の内径部に案内され、
前記強化部材は前記円環部の外径部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のころがり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はころがり軸受に係わり、特に工作機械の主軸等の高速で回転する軸を支持するころがり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種工作機械には高速化が求められており、これらの工作機械の主軸の回転速度にも高速化が要求されている。したがって、高速回転条件下での使用に耐える転がり軸受が求められている。高速回転条件下で使用される軸受は保持器がフェノール樹脂等の合成樹脂で形成され、保持器の外径部の被案内面が外輪の内径部の案内面に案内される外輪案内形式が一般的である。
【０００３】
しかし前述の被案内面と案内面の間のすきまによって、保持器の重心と保持器の回転中心はわずかにずれるため、高速回転時においては、遠心力によって保持器が外輪の案内面に押付けられ、保持器全体が変形してしまうことがある。この変形によって、被案内面と案内面の間に異常な摩擦が発生し、異常昇温を起し、焼きつきや損傷の原因となる。
【０００４】
そこで、炭素繊維を充填材として含有させた合成樹脂組成物にて保持器を形成し、保持器全体の剛性を高めた保持器を使用したころがり軸受がある。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４―７６７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ころがり軸受に剛性の高い保持器を用いても、内輪、外輪間の傾きや、モーメント荷重の負荷による転動体一公転の間の公転速度の変動によって、転動体の進み遅れが生じる。前記進み遅れが保持器ポケットと転動体の干渉となって保持器ポケットと転動体の間に円周方向の力が発生する。また、前記円周方向の力は保持器のポケットの円周方向の剛性が高いほど大きく、前述の保持器全体の剛性を高めた対策品においては、転動体と保持器の間に従来品より大きな摩擦力が作用し、異常昇温や保持器損傷の恐れがある。
【０００７】
この発明の目的は、転動体と保持器の間の摩擦力を軽減するとともに、保持器の剛性を高め、高速回転時の異常昇温や保持器損傷を防止できるころがり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】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、内周部に外輪軌道が形成された外輪と、外周に内輪軌道が形成された内輪と、前記外輪の外輪軌道と前記内輪の内輪軌道の間で転動する複数の転動体と、前記転動体を所定の間隔で保持する保持器を有する軸受装置であって、
前記保持器は母材が樹脂からなり、少なくとも一個の円環部と前記円環部から前記複数の転動体の間隙に軸方向に延在し、前記円環部の転動体側側面とともに転動体を保持するポケットを構成する柱部を有し、
前記保持器の前記円環部に、前記母材より剛性の高い繊維強化樹脂からなる強化部材が、前記保持器の中心軸と同心の環状に配置されたことである。
【０００９】
上記構成によると、ポケットの柱部の円周方向の剛性が低く保たれ、前記内輪、前記外輪の間の傾きや、モーメント荷重による転動体一公転の間の公転速度の変動によって生じる転動体の進み遅れを吸収することができる。この結果、前記転動体と前記保持器のポケットの間の摩擦力が軽減し、異常昇温や保持器損傷を回避できる。
【００１０】
さらに、前記保持器は前記母材のみに比べ円環部の剛性が高くなり、高速回転の条件下において前記保持器の遠心力等による前記保持器の変形が小さくなり、保持器変形によって生じる保持器と転動体、内輪および外輪の間の異常接触による異常昇温が軽減される。
【００１１】
上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記保持器は前記円環部の外径部が前記外輪の内径部に案内される被案内面であり、前記強化部材が前記円環部の外径部に配置されていることである。
【００１２】
上記構成によると、前記保持器の前記円環部は剛性が確実に高くなり、高速回転の条件下において前記保持器の遠心力等による前記保持器の前記被案内面の変形がさらに小さくなる。その結果高速回転時における異常昇温や保持器損傷の危険がさらに回避され、限界回転数を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、転動体と保持器の間の摩擦力を軽減するとともに、保持器の剛性を高め、高速回転時の異常昇温や保持器損傷を防止できるころがり軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態のころがり軸受の軸方向の断面図である。
【図２】本発明の実施形態のころがり軸受の保持器の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態のころがり軸受の変形を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施形態のころがり軸受の保持器の主要寸法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態の軸受の軸方向の断面図である。
図１において軸受１は、内周部に外輪軌道１１ａが形成された外輪１１と、外周に内輪軌道１２ａが形成された内輪１２と、前記外輪１１の外輪軌道１１ａと前記内輪１２の内輪軌道１２ａの間で転動する複数の転動体としての玉１３と、前記複数の玉１３を所定の間隔で保持する保持器１４を有する。
【００１７】
外輪１１は円環状で内周部には、外輪軌道１１ａが設けられ、外輪軌道１１ａ両端部から幅方向外方に向けて、外輪軌道１１ａと同心の保持器案内面１１ｃ、１１ｄを有している。
内輪１２は円環状で、外周部中央に内輪軌道１２ａが形成され、内輪軌道１２ａ両端部から幅方向外方に向けて、内輪軌道１２ａと同心の外径面１２ｂ、１２ｃを有している。
【００１８】
保持器１４は母材がフェノール樹脂で形成され、軸方向両端部に２個の円環部１４ａ、１４ｂと、前記両円環部１４ａ、１４ｂを軸方向に連結する柱部１４ｃを有し、柱部１４ｃは両円環部１４ａ、１４ｂの転動体１３側側面とともに転動体１３を保持するポケット１４ｄを構成する。すなわち、ポケット１４ｄの構成部はすべて母材のフェノール樹脂で形成されている。
【００１９】
両円環部１４ａ、１４ｂの径方向外方部にはアラミド繊維を充填材として強化されたポリエーテルエーテルケトン樹脂（以下アラミド繊維強化ＰＥＥＫ樹脂と略す）からなる円環状の強化部材１４ｅ、１４ｆが円環部１４ａ、１４ｂと同心に一体に形成されている。また、強化部材１４ｅ、１４ｆの外径面は被案内面１４ｇ、１４ｈとなっている。
ここで保持器１４の母材のフェノール樹脂は密度が約１．４で、剛性を示す引張り弾性率は７．８５ＧＰａであり、強化部材１４のアラミド繊維強化ＰＥＥＫ樹脂は密度が約１．３５で、引張り弾性率は２５ＧＰａである。
【００２０】
前述のごとく、保持器１４ポケット１４ｄの構成部はすべて母材のフェノール樹脂で形成されており、通常の高速回転用軸受の保持器の剛性に等しく、内輪１２、外輪１１の間の傾きや、モーメント荷重による玉１３の一回の公転の間の公転速度の変動によって生じる玉１３の進み遅れを十分に吸収することができる。この結果、玉１３とポケット１４ｄの間の摩擦力が軽減し、異常昇温や保持器損傷を回避できる。
【００２１】
図３は本発明の実施形態のころがり軸受１の保持器１４変形を説明する説明図である。図４は図３の検討に使用した本発明の実施形態のころがり軸受１の保持器１４の主要寸法を説明する説明図である。図３は軸受１の内輪１２が２００００ｍｉｎ−１で回転した時の保持器１４の被案内面１４ｇ、１４ｈの形状の動的解析結果を示している。図中下方向は保持器１４が外輪１１に押付けられる方向を示す。軸受１は軸方向に対称形状であり、保持器１４の被案内面１４ｇ、１４ｈは同一の変形形状となるため一本の線で表している。
【００２２】
図３における破線は従来品の保持器の被案内面の形状を示している。従来品とは保持器の材質が母材のフェノール樹脂のみで形成され、保持器の形状、寸法等寸法、形状は本発明の実施形態のころがり軸受１と全く同一のころがり軸受である。
図４においてＤは被案内面１４ｇ、１４ｈの直径で、図３における外輪１１の案内面１１ｂ、１１ｃの直径をｄｉとすると、Ｄ＝０．９８＊ｄｉとなっている。Ｐｂはポケット１４ｄの直径である。
【００２３】
図３に示すように、従来品の保持器は被案内面が外輪の案内面に押付けられると、保持器は大きく変形し、被案内面の形状は外輪に押付けられる方向が短軸となる楕円となり、その直径の差は０．０１＊Ｄに達する。この変形によって、保持器のポケット隅部における玉と保持器の異常接触や、内輪外径部と保持器内径部との間の異常接触が生じ、異常昇温が発生する危険性が高い。
【００２４】
図３と同様の保持器の変形は実測によっても確認されている。
また、この変形によって、外輪の案内面と保持器の被案内面との接触部の円周方向の長さは極端に長くなり、前記接触部の一部に潤滑油の枯渇が生じ、異常昇温が発生する危険性が高い。
【００２５】
一方発明品の保持器１４の被案内面１４ｇ、１４ｈの形状は被案内面１４ｇ、１４ｈが外輪の案内面１１ｂ、１１ｃに押付けられても、その変形量は０．００１＊Ｄ程度と小さい。これは従来軸受の約１／１０の変形量であり、この変形によって、玉１３と保持器１４の異常接触や、内輪外径部１２ｂと保持器内径部１４ｉとの間の異常接触が生じる危険性は低い。また、外輪の案内面１１ｂ、１１ｃと保持器の被案内面１４ｇ、１４ｈとの接触部の円周方向の長さは正常であり、前記接触部の一部に潤滑油の枯渇が生じ、異常昇温が発生する危険性は低い。
【００２６】
上述のごとく本実施形態のころがり軸受１は、保持器１４のポケット１４ｄの弾性を保つことにより、内輪１２、外輪１１の間の傾きや、モーメント荷重によって生じる玉１３の進み遅れを十分に吸収し、玉１３とポケット１４ｄの間の摩擦力を軽減し、異常昇温や保持器損傷を回避できる。さらに、保持器１４の円環部１４ａ、１４ｂ剛性を高めたことにより、高速回転時の保持器１４半径方向の変形を抑え、異常昇温や保持器損傷を防止できる。
【００２７】
本実施形態におけるころがり軸受１は複数の転動体は玉であるが、本発明では、転動体が円すいころ等のころであるころがり軸受であっても良い。
【００２８】
本実施形態のころがり軸受１において保持器１４は軸方向両端部に２個の円環部１４ａ、１４ｂを有する構成であるが、本発明では、保持器は軸方向一方側端部に１個の円環部を有する構成であっても良い。
【００２９】
本実施形態における保持器１４の母材はフェノール樹脂であるが、保持器の母材はポリアミド樹脂等の他の樹脂であっても良い。また本実施形態における強化部材１４ｅ、１４ｆはアラミド繊維強化ＰＥＥＫ樹脂であるが、本発明では、前記強化部材の材質はアラミド繊維強化ＰＥＥＫ樹脂以外の炭素繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂等の、母材より剛性の高い繊維強化樹脂であっても良い。
【００３０】
本実施形態における保持器１４は強化部材１４ｅ、１４ｆが円環部１４ａ、１４ｂの外径部に保持器１４の中心軸と同心の環状に配置されているが、本発明では、保持器は強化部材が前記保持器の円環部の内径部または径方向中央部に前記保持器の中心軸と同心の環状に配置されていても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１              ‥  ころがり軸受
１１            ‥  外輪
１１ａ          ‥  外輪軌道
１１ｂ、１１ｃ  ‥  案内面（内径面）
１２            ‥  内輪
１２ａ          ‥  内輪軌道
１３            ‥  玉（転動体）
１４            ‥  保持器
１４ａ、１４ｂ  ‥  円環部
１４ｃ          ‥  柱部  
１４ｄ          ‥  ポケット
１４ｅ、１４ｆ  ‥  強化部材
１４ｇ、１４ｈ  ‥  被案内面（外径面）
【図１】
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【図２】
2013177920.tif 000004
【図３】
2013177920.tif 000005
【図４】
2013177920.tif 000006