JP2006009816A - Synthetic resin retainer - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高速回転に適した玉軸受用の合成樹脂製保持器およびアンギュラ玉軸受に関するものである。 The present invention relates to a synthetic resin cage and an angular ball bearing for ball bearings suitable for high-speed rotation.
外輪と内輪間にボールを組込み、そのボールを保持器によって保持した玉軸受には、外輪によって保持器を案内する外輪案内タイプと、内輪によって保持器を案内する内輪案内タイプと、ボールによって保持器を案内するボール案内タイプとが存在する。これらの各種タイプのうち、ボール案内タイプの玉軸受は、運転中における保持器の挙動の安定性やグリース潤滑時の静粛性に優れているため、工作機械の主軸のように、高速回転される回転軸の支持用として多く用いられている。 For ball bearings in which a ball is incorporated between the outer ring and the inner ring and the ball is held by a cage, an outer ring guide type in which the cage is guided by the outer ring, an inner ring guide type in which the cage is guided by the inner ring, and a cage by the ball There is a ball guidance type that guides. Of these various types, ball guide type ball bearings are excellent in stability of cage behavior during operation and quietness during grease lubrication, so they rotate at high speed like the spindle of machine tools. It is often used to support a rotating shaft.
ここで、ボール案内タイプの玉軸受として、特許文献1に記載されたものが従来から知られている。
Here, what was described in
図5および図6は、上記特許文献1に記載されたアンギュラ玉軸受を示す。このアンギュラ玉軸受は、外輪40と内輪41の間に合成樹脂製の保持器42を組込み、その保持器42の周方向に等間隔に形成された複数のポケット43のそれぞれ内部にボール44を収容し、そのボール44によって外輪40と内輪41とを相対的に回転自在に支持している。
5 and 6 show the angular ball bearing described in
また、保持器42に形成されたポケット43を円筒形とし、その円筒形ポケット43における円筒形内面45の保持器内径側の端にボール案内されるテーパ状案内面46を設けている。
Further, the
ここで、ボール案内されるテーパ状案内面46は、テーパ角度θ2 が小さくなると、ボールの保持性が弱くなり、さらに、ポケットの小径端における内径がボール径より大きくなると、保持器42はボール44に案内されず挙動が不安定になり、騒音や振動の原因となる。
Here, when the taper angle θ 2 is reduced, the taper guide surface 46 guided by the ball becomes less ball-retaining, and when the inner diameter at the small-diameter end of the pocket is larger than the ball diameter, the
そこで、特許文献1に記載された玉軸受の合成樹脂製保持器42においては、ボール案内されるテーパ状案内面46のテーパ角の中心O2 が保持器42の軸中心よりポケット43側に片寄った位置に位置するようにして、テーパ状案内面46のテーパ角度θ2 を比較的大きな角度に設定している。
ところで、上記特許文献1に記載された玉軸受においては、高速回転時、保持器42の公転速度も高速となり、保持器42に作用する遠心力により保持器42が拡径して、テーパ状案内面46が高速度で自転するボール44に強く接触し、その接触部での発熱により玉軸受が昇温し易く、その温度上昇によってグリースが劣化し易くなる。
By the way, in the ball bearing described in the above-mentioned
また、グリース潤滑の場合、テーパ状案内面46とボール44との接触が大きくなることでボール44に付着していた潤滑剤が掻き取られ、潤滑の信頼性の低下を招くことになる。
Further, in the case of grease lubrication, the contact between the tapered guide surface 46 and the
このため、ボール案内される合成樹脂製保持器42を採用した玉軸受の適用可能な高速回転時の速度領域には限界があり、その速度領域を向上させるうえにおいて改善すべき点が残されている。
For this reason, there is a limit to the speed range at the time of high-speed rotation that can be applied to the ball bearing using the
この発明の課題は、玉軸受の使用可能な高速回転時の速度領域の向上を図ることができるようにした合成樹脂製保持器およびアンギュラ玉軸受を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a synthetic resin cage and an angular ball bearing that are capable of improving the speed range during high-speed rotation in which the ball bearing can be used.
上記の課題を解決するために、この発明に係る合成樹脂製保持器においては、環状体の周方向にボールを収容する複数のポケットを間隔をおいて形成し、そのポケットの環状体内径側の端部にボール案内されるテーパ状案内面を設けた合成樹脂製保持器において、前記テーパ状案内面を、テーパ角の中心が環状体の軸中心にほぼ一致するテーパ形状とした構成を採用したのである。 In order to solve the above-described problems, in the synthetic resin cage according to the present invention, a plurality of pockets for accommodating balls are formed at intervals in the circumferential direction of the annular body, and the inner diameter side of the annular body of the pocket is formed. In a synthetic resin cage provided with a tapered guide surface guided by a ball at the end, the tapered guide surface has a tapered shape in which the center of the taper angle substantially coincides with the axial center of the annular body. It is.
ここで、テーパ状案内面は、ポケット周方向に連続するものであってもよく、上記ポケットの環状体周方向の前後に設けられたものであってもよい。 Here, the tapered guide surface may be continuous in the pocket circumferential direction, or may be provided before and after the pocket in the circumferential direction of the annular body.
また、この発明に係るアンギュラ玉軸受においては、外輪と内輪との間に合成樹脂製の保持器を組込み、その保持器の周方向に間隔をおいて形成された複数のポケット内に外輪と内輪を相対的に回転自在に支持するボールを組込み、前記ポケットの保持器内径側の端部にボール案内されるテーパ状案内面を設けたアンギュラ玉軸受において、前記テーパ状案内面を、テーパ角の中心が環状体の軸中心にほぼ一致するテーパ形状とした構成を採用したのである。 In the angular ball bearing according to the present invention, a cage made of synthetic resin is incorporated between the outer ring and the inner ring, and the outer ring and the inner ring are placed in a plurality of pockets formed at intervals in the circumferential direction of the cage. In an angular contact ball bearing in which a ball that supports the ball in a relatively rotatable manner is incorporated, and a tapered guide surface is provided at the end of the pocket on the inner diameter side of the cage, the tapered guide surface has a taper angle. A configuration having a tapered shape whose center substantially coincides with the axial center of the annular body is adopted.
上記のように、ボール案内されるテーパ状案内面のテーパ角度の中心を環状体の軸中心にほぼ一致させることによって、高速回転による遠心力により保持器が外径方向に弾性変形した場合に、テーパ状案内面は放射方向に変形することになるため、ボールと接触する方向への変形が小さく、ボールとの過度の接触を抑制することができる。 As described above, by making the center of the taper angle of the tapered guide surface guided by the ball substantially coincide with the axial center of the annular body, when the cage is elastically deformed in the outer diameter direction by centrifugal force due to high-speed rotation, Since the tapered guide surface is deformed in the radial direction, deformation in the direction in contact with the ball is small, and excessive contact with the ball can be suppressed.
このため、テーパ状案内面とボールの接触部での発熱を抑制し、玉軸受の使用可能な高速回転領域の限界速度の向上を図ることができる。 For this reason, heat generation at the contact portion between the tapered guide surface and the ball can be suppressed, and the limit speed of the high-speed rotation region in which the ball bearing can be used can be improved.
また、玉軸受の温度上昇を抑制することができるため、グリースの劣化を防止し、耐久性の向上を図ることができる。 Moreover, since the temperature rise of a ball bearing can be suppressed, deterioration of grease can be prevented and durability can be improved.
以下、この発明の実施の形態を示す。図1(I)、(II)に示すようにアンギュラ玉軸受は、外輪1と、その内側に設けられた内輪11と、その両輪1、11間に組込まれた保持器21および保持器21に保持されたボール31とから成り、上記ボール31は外輪1の軌道面2および内輪11の軌道面12に対してアンギュラコンタクトしている。
Embodiments of the present invention will be described below. As shown in FIGS. 1 (I) and (II), the angular ball bearing includes an
保持器21は、合成樹脂の成形品から成る。合成樹脂として、グラスファイバやカーボンファイバなどの充填材が添加されたポリアミド(PA)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)やポリエーテルサルフォン(PES)が採用されている。
The
保持器21は、環状体22の周方向にボール31を収容する複数のポケット23を等間隔に設けた構成とされている。
The
ポケット23は円筒形をなしている。図2および図4に示すように、ポケット23の円筒形内面24には保持器径方向に貫通する4本の径方向溝25が形成され、その径方向溝25によってポケット23の円筒径内面24は、保持器周方向で対向する一対の円弧状内面24aと、保持器軸方向で対向する一対の円弧状内面24bとに分割されている。
The
図1(II)に示すように、保持器周方向で対向する一対の円弧状内面24aのそれぞれの環状体内径側の端部にはボール31によって案内されるテーパ状案内面26が設けられている。テーパ状案内面26は、そのテーパ角の中心O1 が環状体22の軸中心Oにほぼ一致するテーパ形状とされている。
As shown in FIG. 1 (II), a
上記のように、ボール31によって案内されるテーパ状案内面26のテーパ角度の中心を環状体22の軸中心に一致させることによって、玉軸受の高速回転による遠心力によって保持器21が外径方向に弾性変形した場合、テーパ状案内面26は放射方向に弾性変形することになる。
As described above, by aligning the center of the taper angle of the
このように、テーパ状案内面26の弾性変形は放射方向の変形であってボール31と接触する方向ではないため、テーパ状案内面26がボール31に強く接触することはない。
Thus, since the elastic deformation of the
このため、テーパ状案内面26と高速度で自転するボール31の過度の接触を抑制することができ、その接触部での発熱を防止し、玉軸受が温度上昇するのを抑制することができる。また、ボール31に付着するグリースがテーパ状案内面26によって掻き取られるのを防止することができ、潤滑の信頼性の低下を抑制することができる。
For this reason, excessive contact between the
したがって、玉軸受の高速回転領域の限界速度の向上を図ることができる。 Therefore, it is possible to improve the limit speed of the high-speed rotation region of the ball bearing.
実施の形態では、ポケット23の保持器周方向の前後に一対のテーパ状案内面26を形成してポケット23の周方向に不連続なテーパ状案内面を示したが、上記テーパ状案内面26はポケット23の周方向に連続するものであってもよい。
In the embodiment, a pair of
実施の形態で示すように、ポケット23の保持器周方向の前後に一対のテーパ状案内面26を設けると、テーパ状案内面26がポケット23の周方向に連続するものに比較して、ボール31に対する接触面積が小さく、接触部での発熱をより効果的に防止することができる。
As shown in the embodiment, when a pair of
ここで、テーパ状案内面26のテーパ角度を小さくすると、ポケット23の保持器内径側の開口における内径が大きくなり、玉軸受のサイズによってはボール案内保持器としての条件「ボール径>ポケット最小径」を満足させることができなくなる。そのため、この発明の適用には内部仕様に制限がある。
Here, when the taper angle of the
図3は、保持器21とボール31の関係を示す。同図において、
dw:ボール31径
dp:ボール31のピッチ円径
Hd:保持器21の内径
Hp:ポケット23の最小径
δ:ポケットすきま
ΔH:保持器内径からボールピッチ円径までの厚さ
をそれぞれ示している。
FIG. 3 shows the relationship between the
dw:
ボール案内保持器としての条件である「ボール径>ポケット最小径」は下記の(I)式で表される。
dw>Hp …… (1)式
“Ball diameter> pocket minimum diameter”, which is a condition as a ball guide cage, is expressed by the following formula (I).
dw> Hp (1) Formula
ポケット径は、保持器内径Hd、テーパ角θを用いて下記(2)式で表され、(1)式から(3)式が得られる。
また、テーパ角θはボール径dw、ボールピッチ円径dp、ポケットすきまδを用いて、下記(4)式で表され、(3)式から(5)式が得られる。
(5)式を変形することで下記(6)式を得ることができる。
ここで、ボールピッチ円径dwを保持器内径Hdと保持器内径からボールピッチ円径までの厚さΔHを用いて表すと(7)式になり、(6)式から(8)式が得られる。
(8)式を変形すると(9)式になる。
これは保持器21の内径Hd/2に対する保持器内径からボールピッチ円径までの厚さΔHの割合が、ボール径dwに対するポケットすきまδの割合よりも大きいことを示しており、(9)式を満足すれば、ボール案内保持器としての条件である「ボール径>ポケット最小径」を満たすことができるということである。
This indicates that the ratio of the thickness ΔH from the cage inner diameter to the ball pitch circle diameter with respect to the inner diameter Hd / 2 of the
つまり、本発明を適用するためには(9)式を満足する内部仕様が必要である。 That is, in order to apply the present invention, an internal specification that satisfies the equation (9) is required.
22 環状体
23 ポケット
24 円筒形内面
26 テーパ状案内面
22
Claims (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 2004-06-22 JP JP2004183309A patent/JP2006009816A/en active Pending
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