JP2016027279A - 冠型保持器及びアンギュラ玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】限られたスペースの中で軸方向の負荷容量増加と高剛性を両立可能なアンギュラ玉軸受を提供する。
【解決手段】柱部３２の先端には、周方向中間に切欠部３４が設けられることにより、周方向両側に一対の爪部３６が形成される。隣り合う玉３同士の距離Ｌと、玉ピッチ円直径ｄｍに円周率πを乗じた玉ピッチ円周長さπｄｍと、の関係は、２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３を満たす。柱部３２の円周方向最小肉厚Ｍと、爪部３６の円周方
向幅Ｎと、玉ピッチ円周長さπｄｍと、の関係は、−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０を満たす。
【選択図】図６

Description

本発明は冠型保持器及びアンギュラ玉軸受に関する。

ＮＣ旋盤、フライス盤、マシニングセンタ、複合加工機、五軸加工機等の工作機械や、主軸台や加工物を装着するベッドの直動送り機構には、回転運動を直線運動に変換するボールねじが使用されている。このボールねじの軸端を回転支持する軸受としてアンギュラ玉軸受が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。このようなアンギュラ玉軸受は、使用する工作機械の主軸台や加工物を装着するベッドの種類やサイズに応じて、軸受内径がφ１５ｍｍ〜φ１３０ｍｍ前後のサイズのものが使用されている。

加工中に発生する切削荷重や、主軸台およびベッドを急加速で移動させる場合のイナーシャ荷重は、ボールねじを介してアンギュラ玉軸受にアキシアル荷重として負荷される。最近の工作機械では、高効率加工の目的で切削荷重や早送りによるイナーシャ荷重が大きく、ボールねじサポート用アンギュラ玉軸受に大きなアキシアル荷重が負荷される傾向にある。

したがって、このようなボールねじサポート用のアンギュラ玉軸受では、転がり疲れ寿命を増加させるために、負荷容量の増加と、加工精度を維持するための高剛性と、を両立することが必要となる。

これらを両立するためには、軸受サイズを大きくするか、組合せの列数を多くすれば対応できる。しかしながら、軸受サイズを大きくしてしまうと、ボールねじ軸端においてスペース増となる。また、組合せの列数をむやみに多くしてしまうと、ボールねじユニット部分が幅広の構成となってしまう。その結果、工作機械の必要床面積や高さ方向寸法が増加してしまうため、軸受の大型化や列数増加には限度がある。

また、従来のアンギュラ玉軸受では、軸方向両側に一対のリングを有する傾斜形もみぬき保持器（金属削り出し、又は射出成型の樹脂保持器）が使用されている（例えば、特許文献２又は３参照。）。このような両側リング構造の保持器は、強度面では良好だが、軸受の両端面にシールを装着した構造の場合、軸方向のスペースが不足してしまう。また、軸受内部空間の容積も少なくなり、封入グリース量も限定されてしまう。

日本国特開２０００−１０４７４２号公報 日本国特開２００５−６１５０８号公報 日本国実開平３−４９４１７号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、限られたスペースの中で負荷容量増加と高剛性を両立可能な冠型保持器及びアンギュラ玉軸受を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 略円環状のリング部と、
前記リング部の正面側又は背面側から、所定間隔で軸方向に突出した複数の柱部と、
隣り合う前記柱部の間に形成され、それぞれ玉を保持可能な複数のポケット部と、
を備え、射出成型で製造される玉軸受用の冠型保持器であって、
前記柱部の先端には、周方向中間に切欠部が設けられることにより、周方向両側に一対の爪部が形成され、
隣り合う前記玉同士の距離Ｌと、玉ピッチ円直径ｄｍに円周率πを乗じた玉ピッチ円周長さπｄｍと、の関係は、
２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３
を満たし、
前記柱部の円周方向最小肉厚Ｍと、前記爪部の円周方向幅Ｎと、前記玉ピッチ円周長さπｄｍと、の関係は、
−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０
を満たす冠型保持器。
（２） 前記ポケット部の球面中心位置と、前記リング部の最外径部と最内径部との径方向中心位置とは、径方向においてずれている（１）に記載の冠型保持器。
（３） 前記ポケット部の球面中心位置と、前記リング部の最外径部と最内径部との径方向中心位置とは、径方向において一致している（１）に記載の冠型保持器。
（４） （１）〜（３）の何れか１項に記載の冠型保持器を備えるアンギュラ玉軸受。

本発明の冠型保持器によれば、２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３を満たすので、軸受一列当たり（玉ピッチ円上）の玉数を多くすることができ、軸受の負荷容量増加と高剛性を実現できる。なお、仮に、２．５×１０^−３＞Ｌ／πｄｍであると、保持器の柱部の円周方向肉厚が薄くなりすぎ、成形時や切削時に穴が開いてしまう。特に、冠型保持器の材料である合成樹脂に強化材が多く含有されていると、成形時に合成樹脂の流動性が悪くなり、穴が開きやすい。また、Ｌ／πｄｍ＞１３×１０^−３であると、玉数が少なくなり、荷重負荷能力及び剛性が低くなってしまう。
また、−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０を満たすので、アキシャルドロー方式の射出成型で冠型保持器を製作する際に、型抜き工程において、柱部先端の一対の爪部を損傷させることなく、ポケット部を形成する型部材を軸方向に抜くことが可能となる。仮に、−３．５×１０^−３＞（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍであると、型抜き時に爪部の亀裂、又は欠けが発生し、保持器の機能上問題となる可能性がある。また、（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ≧０であると、柱部先端の一対の爪部間の圧縮干渉は発生しないが、隣り合う一対のポケット部間の距離が大きくなり、結果的に玉ピッチ円上に配置する玉数が減じてしまうことにつながるので、荷重負荷能力及び剛性が低減してしまう虞がある。

本発明の第１実施形態に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 図１のアンギュラ玉軸受を並列組合せした断面図である。 保持器の側面図である。 保持器を軸方向一方側から見た図である。 保持器を軸方向他方側から見た図である。 図１及び図４のＶＩ−ＶＩ断面図である。 図４のＶＩI−ＶＩI断面矢視図である。 複数の玉の配置状態を説明するための図である。 球状型を共に示した保持器の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 保持器の側面図である。 保持器を軸方向一方側から見た図である。 保持器を軸方向他方側から見た図である。 本発明の第３実施形態に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 保持器を軸方向一方側から見た図である。 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ断面矢視図である。 本発明の第４実施形態に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 保持器を軸方向一方側から見た図である。 本発明の第５実施形態に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 本発明の第５実施形態の変形例に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 本発明の第６実施形態に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 従来の深溝玉軸受の断面図である。 従来の保持器を軸方向から見た図である。 従来の保持器の側面図である。

以下、本発明の実施形態に係る冠型保持器及びアンギュラ玉軸受について、図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のアンギュラ玉軸受１は、内周面に軌道面１１を有する外輪１０と、外周面に軌道面２１を有する内輪２０と、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１間に配置された複数の玉３と、玉３を転動自在に保持し、玉案内方式である冠型保持器３０と、を備える。

外輪１０の内周面は、軌道面１１よりも背面側（負荷側。図１中左側。）において凸設された外輪溝肩部１２と、軌道面１１よりも正面側（反負荷側。図１中右側。）において凹設された外輪カウンターボア１３と、を有する。

内輪２０の外周面は、軌道面２１よりも正面側（負荷側。図１中右側。）において凸設された内輪溝肩部２２と、軌道面２１よりも背面側（反負荷側。図１中左側。）において凹設された内輪カウンターボア２３と、を有する。

ここで、内輪カウンターボア２３の外径をＤ１とし、内輪溝肩部２２の外径をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２とされている。また、外輪カウンターボア１３の内径をＤ３とし、外輪溝肩部１２の内径をＤ４とすると、Ｄ３＞Ｄ４とされている。このように、内輪溝肩部２２の外径Ｄ２を大きくし、外輪溝肩部１２の内径Ｄ４を小さくしているので、玉３の接触角αを大きく設定することが可能である。より具体的には、外径Ｄ２及び内径Ｄ４を上記のように設定することで、接触角αを４５°≦α≦６５°程度とすることができる。軸受製作時の接触角αのバラツキを考慮しても、５０°≦α≦６０°程度とすることができる。このように、接触角αを大きくすることができる。

また、内輪溝肩部２２の径方向高さＨｉを玉３の直径Ｄｗで除したものをＡｉ（Ａｉ＝Ｈｉ／Ｄｗ）とすると、０．３５≦Ａｉ≦０．５０を満たすように設定される。外輪溝肩部１２の径方向高さＨｅを玉３の直径Ｄｗで除したものをＡｅ（Ａｅ＝Ｈｅ／Ｄｗ）とすると、０．３５≦Ａｅ≦０．５０を満たすように設定される。

仮に、０．３５＞Ａｉ又は０．３５＞Ａｅである場合には、玉３の直径Ｄｗに対して内輪溝肩部２２又は外輪溝肩部１２の径方向高さＨｉ、Ｈｅが小さくなり過ぎるため、接触角αが４５°未満となってしまい、軸受の軸方向荷重の負荷能力が不足してしまう。また、０．５０＜Ａｉ又は０．５０＜Ａｅである場合には、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１が、玉３のピッチ円直径ｄｍをはみ出して形成されることになるので、外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２の研削加工が困難となり望ましくない。

また、外輪溝肩部１２の背面側端部には、背面側に向かうにしたがって径方向外側に向かうテーパ形状の外輪面取り１４が設けられている。内輪溝肩部２２の正面側端部には、正面側に向かうにしたがって径方向内側に向かうテーパ形状の内輪面取り２４が設けられている。これら外輪面取り１４及び内輪面取り２４の径方向幅は、外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２の径方向高さＨｅ、Ｈｉの半分よりも大きく、比較的大きな値に設定されている。

このようなアンギュラ玉軸受１は、図２に示すように、並列組合せで使用することができる。本実施形態のアンギュラ玉軸受１は、玉３のピッチ円直径ｄｍの近傍まで外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２を設けているので、仮に、外輪面取り１４及び内輪面取り２４を設けないと、一方のアンギュラ玉軸受１の内輪２０と他方のアンギュラ玉軸受１の外輪１０が干渉し、軸受回転中に不具合が生じてしまう。また、オイル潤滑で使用する場合、仮に、外輪面取り１４及び内輪面取り２４を設けないと、各アンギュラ玉軸受１間を油が通過せず、油はけが悪くなり、潤滑不良や、軸受内部に油が多量に残留することによる温度上昇につながる。このように、外輪面取り１４及び内輪面取り２４を設けることで、内輪２０及び外輪１０同士の干渉の防止、及び油はけ性の向上を実現することができる。なお、外輪面取り１４及び内輪面取り２４は、必ずしも両方設ける必要はなく、少なくとも一方を設ければよい。

次に、図３〜７を参照し、冠型保持器３０の構成について詳述する。冠型保持器３０は、合成樹脂からなる玉案内方式のプラスチック保持器であり、当該冠型保持器３０を構成するベース樹脂はポリアミド樹脂である。なお、ポリアミド樹脂の種類は制限されるものではなく、ポリアミド以外に、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等、他の合成樹脂でも構わない。さらに、ベース樹脂中には、強化材として、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等が添加される。また、冠型保持器３０は、射出成形又は切削加工によって製造される。

冠型保持器３０は、内輪２０及び外輪１０と同軸に配置された略円環状のリング部３１と（図１参照。）と、リング部３１の背面側から、所定間隔で軸方向に突出した複数の柱部３２と、隣り合う柱部３２の間に形成された複数のポケット部３３と、を有する。

ここで、本実施形態のアンギュラ玉軸受１では、軸方向荷重の高負荷能力実現のため、外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２の径方向高さＨｅ、Ｈｉを大きくしているので、軸受内部空間が少なくなる。したがって、このような軸受内部空間に配置する冠型保持器３０は、片側リング構造であるため、外輪カウンターボア１３と内輪溝肩部２２との間にリング部３１を配置し、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１間に柱部３２を配置し、柱部３２の径方向外側端部にリング部３１が接続する構造とされる。

すなわち、図７に示すように、ポケット部３３の球面中心位置が、リング部３１の最外径部ｍ１と最内径部ｍ２との径方向中間位置Ｍよりも、径方向内側（径方向一方側）にずれた構造とされる。ここで、ポケット部３３の球面中心位置は、ポケット部３３の曲率半径の中心に一致する位置である。また、リング部３１の最外径部ｍ１は径方向外側面３１ｂであり、最内径部ｍ２は径方向内側面３１ａである。なお、図示の例では、ポケット部３３の球面中心位置が、リング部３１の最内径部ｍ２よりも径方向内側にずれている。

図７に示すように、ポケット部３３を形成する柱部３２の周方向から見た側面は、リング部３１の径方向内側面（径方向一方側面）３１ａと径方向外側面（径方向他方側面）３１ｂとを結ぶ円弧３３ａの一部が切り欠かれてなるものである。円弧３３ａの中心はＰで示され、半径はｒで示される。

より具体的に、柱部３２の周方向から見た側面は、円弧３３ａの径方向内側端部（径方向一方側端部）が切り欠かれて軸方向に延びるように形成された第１ストレート形状部３３ｂを含む。第１ストレート形状部３３ｂは、円弧３３ａの中心Ｐよりも背面側に配置されている。また、第１ストレート形状部３３ｂは、玉３の中心Ｏｉ（ポケット部３３の球面中心）と軸方向において重なる。

さらに、柱部３２の周方向から見た側面は、円弧３３ａの、第１ストレート形状部３３ｂの正面側の端部と、リング部３１の径方向内側面３１ａの背面側の端部と、を結ぶ部分が切り欠かれて形成された第２ストレート形状部３３ｃを含む。したがって、第２ストレート形状部３３ｃは、正面側（リング部３１側）に向かうにしたがって、径方向外側に向かう直線形状とされる。

また、柱部３２の周方向から見た側面は、円弧３３ａの径方向外側端部（径方向他方側端部）が切り欠かれて軸方向に延びるように形成された第３ストレート形状部３３ｇを含む。第３ストレート形状部３３ｇは、リング部３１の径方向外側面３１ｂと同一平面上に形成され、当該径方向外側面３１ｂと段差無く接続する。

このように、柱部３２の周方向から見た側面は、第３ストレート形状部３３ｇと、円弧３３ａと、第１ストレート形状部３３ｂと、第２ストレート形状部３３ｃと、が接続された形状となっている。

また、図６に示すように、ポケット部３３を形成する、柱部３２の周方向両側面、及びリング部３１の背面側（柱部３２側）の側面は、玉３と相似形状の球面状に形成される。ここで、柱部３２の先端は、周方向中間に切欠部３４が設けられており、二又に分かれている。そして、柱部３２の先端には、切欠部３４の周方向両側に一対の爪部３６が形成される。ここで、本実施形態の切欠部３４は、断面略Ｖ字形状の鋭利な形状とされているが、当該形状に限定されるものではなく、例えば、一定の平面（例えば０．１ｍｍ以上の平面）を底面として有してもよい。このように切欠部３４を設けることにより、冠型保持器３０をアキシャルドロー方式の射出成型で製造する際に、ポケット部３３を形成する金型部品を無理抜きした場合であっても、一対の爪部３６が切欠部３４側に弾性変形するため、柱部３２のポケット部３３側の角部３５の破損を防止することができる。

また、冠型保持器３０材料の合成樹脂に添加する強化材の割合は、５〜３０重量パーセントとすることが好ましい。仮に、合成樹脂成分中の強化材の割合が３０重量パーセントを超えると、冠型保持器３０の柔軟性が低下するため、冠型保持器３０成形時のポケット部３３からの型の無理抜き時や、軸受を組み立てる際のポケット部３３への玉３の圧入時に、柱部３２の角部３５が破損してしまう。また、冠型保持器３０の熱膨張はベース材料である樹脂材料の線膨張係数に依存するので、強化材の割合が５重量パーセントよりも少なくなると、軸受回転中の冠型保持器３０の熱膨張が玉３のピッチ円直径ｄｍの膨張に対して大きくなり、玉３と冠型保持器３０のポケット部３３が突っ張り合ってしまい、焼付きなどの不具合が起こってしまう。したがって、合成樹脂成分中の強化材の割合を５〜３０重量％の範囲とすることによって、上記不具合を防止することができる。

なお、冠型保持器３０の合成樹脂材料としては、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド等の樹脂が適用される。合成樹脂の強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などが適用される。

また、本実施形態のアンギュラ玉軸受１は、アキシアル荷重負荷能力を大きくするために、玉３の数（玉数Ｚ）が多くなるように設定している。より具体的に、図８を用いて説明する。図８には、直径ｄｍのピッチ円上に配置された二つの玉３が示されている。これらの玉３の直径をＤｗとし、これらの玉３の中心をＡ、Ｂとし、線分ＡＢと玉３の表面との交点をＣ、Ｄとし、線分ＡＢの中間点をＥとし、ピッチ円の中心をＯとしている。また、隣り合う玉３の中心Ａ、Ｂ同士の距離（線分ＡＢの距離）である玉中心間距離をＴとし、隣り合う玉３同士の距離（線分ＣＤの距離）である玉間距離をＬとし、線分ＥＯと線分ＢＯとがなす角度（線分ＥＯと線分ＡＯとがなす角度）をθとしている。そうすると、線分ＡＯ及び線分ＢＯの距離は（ｄｍ／２）であり、玉中心間距離Ｔは（ｄｍ×ｓｉｎθ）であり、玉間距離Ｌは（Ｔ−Ｄｗ）であり、角度θは（１８０°／Ｚ）である。

そして、玉間距離Ｌと、玉ピッチ円直径ｄｍに円周率πを乗じた玉３ピッチ円周長さπｄｍと、の間に、２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３の関係が成立するように設計している。仮に、Ｌ／πｄｍが２．５×１０^−３よりも小さいと、冠型保持器３０の柱部３２の円周方向肉厚が薄くなりすぎ、成形時や切削時に穴が開いてしまう。特に、冠型保持器３０の材料である合成樹脂に強化材が多く含有されていると、成形時に合成樹脂の流動性が悪くなり、穴が開きやすい。また、Ｌ／πｄｍが１３×１０^−３よりも大きいと、玉数Ｚが少なくなり、軸受のアキシアル荷重負荷能力及び剛性が低くなってしまう。

このように、アンギュラ玉軸受１は２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３を満たすように、すなわち玉数Ｚが比較的多くなるように設計されており、冠型保持器３０の柱部３２の円周方向肉厚を標準軸受に対して厚くすることができない。そして、図６に示すように、柱部３２の円周方向最小肉厚Ｍが薄くなるのに伴い、爪部３６の円周方向幅Ｎも小さくなる。したがって、冠型保持器３０を、アキシャルドロー方式の射出成型で製作する際に、型抜き工程において柱部３２を損傷させることなく、ポケット部３３を形成する型部材を軸方向に抜くためには、これら円周方向最小肉厚Ｍ及び円周方向幅Ｎを適切に設定する必要がある。より具体的に、図９を用いて説明する。

アキシャルドロー方式の射出成型の場合、型内部から冠型保持器３０を取り出す時に、型は冠型保持器３０の軸方向に相対的に移動する。ポケット部３３の内部形状を形成させる球状型４０は、柱部３２先端に形成されて互いに対向した一対の爪部３６を、切欠部３４に向かって円周方向（図中、矢印Ａ方向）に弾性変形させながら軸方向（図中、矢印Ｂ方向）に抜き取られる。

ここで、球状型４０の球径寸法Ｘ（ポケット部３３の球径寸法）と、隣り合う柱部３２において対向する爪部３６の距離Ｙ（爪部口元開口寸法）と、の差（Ｘ−Ｙ）がいわゆる無理抜き量と称される値である。そして、当該無理抜き量（Ｘ−Ｙ）は、ポケット部３３から玉が脱落しないようにするために、適正量に設定される。無理抜き量（Ｘ−Ｙ）が大きすぎると、爪部３６が弾性変形の限界を超えてしまい、型抜き時に爪部３６が破損、又は、過大な塑性変形を生じ、冠型保持器３０の機能を阻害する。無理抜き量（Ｘ−Ｙ）が小さすぎると、玉３がポケット部３３から脱落してしまう。したがって、無理抜き量（Ｘ−Ｙ）は、これらの相反する機能を鑑み、Ｙ／Ｘ＝０．７５〜０．９５の範囲に設定される。

通常の深溝玉軸受に使用される冠型保持器の場合、無理抜き量を上記の範囲内の適正値とすれば、爪部に上述のような問題は発生しない。しかし、本発明で使用される冠型保持器３０では、用途特有の軸受内部設計仕様により、柱部３２の肉厚が薄い。したがって、型を抜き取る際に、爪部３６は球状型４０によって上述の弾性変形を生じると共に、柱部３２先端において対向する一対の爪部３６同士が接触し、互いに押し潰されるように接触する。この潰し量がある値を越えると、弾性変形から塑性変形に移行し爪部３６が破損もしくは亀裂が発生する不具合に至る。

本発明では、本不具合を予見し、種々の設計検討及び検証結果を経て、上述の不具合が生じない以下の仕様を見出したものである。すなわち、柱部３２の円周方向最小肉厚Ｍと、爪部３６の円周方向幅Ｎと、玉ピッチ円周長さπｄｍと、の関係を、−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０を満たすように設定した。ここで、図６に示すように、柱部３２の円周方向最小肉厚Ｍとは、爪部３６又は切欠部３４が形成される位置以外における柱部３２の円周方向肉厚の最小値を意味する。

仮に、−３．５×１０^−３＞（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍとすると、型抜き時に爪部３６に冠型保持器３０の機能上問題となる亀裂、又は欠けが発生してしまう。また、（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ≧０とすると、柱部３２先端で対向する一対の爪部３６間の圧縮干渉は発生しないが、隣り合うポケット部３３間の距離が大きくなり、玉ピッチ円上に配置する玉数Ｚを減じてしまうことにつながるので、荷重負荷能力及び剛性が低減してしまう。なお、深溝玉軸受などでは、軸受の組立方法の制限から玉数が限定されるので、（Ｍ−２Ｎ）の値が０より小さくなることはありえない。

また、爪部３６の円周方向幅Ｎは、小さいほうが、−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０を満足させやすいが、極度に小さいと射出成型の際、樹脂が爪部３６先端に流動しにくくなり、成型不良となる。また、型抜きの際の無理抜きにより、爪部３６の先端部に亀裂が発生したり、爪部３６の剛性が下がり玉３の脱落が生じる。本発明に至る過程での種々の検証の結果、爪部３６の円周方向幅Ｎは、０．２ｍｍ以上が望ましいことが判明した。

特に、本実施形態の冠型保持器３０の構成は、上述したような強化材が添加された樹脂材料において、射出成型時の樹脂流動性が低下しやすく、かつ、成形型の無理抜きがしにくい条件で、その効果が特に発揮される。

なお、図２２に示した、玉１０３、外輪１１０、内輪１２０、及び保持器１３０を備える従来型の深溝玉軸受１００の場合、図２３及び図２４に示すように、保持器１３０は、略円環状のリング部１３１と、リング部１３１から所定間隔で軸方向に突出した複数の柱部１３２と、隣り合う柱部１３２の間に形成された複数のポケット部１３３と、を有する冠型保持器とされている。

このような従来型の深溝玉軸受１００では、その使用用途がモータ用等、比較的軽荷重であることや、深溝玉軸受１００の組立上の制限から、本実施形態のボールねじサポート用アンギュラ玉軸受１に比べて、玉数が１／２〜１／３程度と少ない。したがって、保持器１３０のポケット部１３３の円周方向のピッチが広く、柱部１３２の一対の角部１３５間が、本実施形態の柱部３２の一対の角部３５間に比べて離間している。したがって、金型の無理抜き時に、柱部１３２の先端部が容易に変形する目的のために、一対の角部１３５間に凹部１３６を設けることができる。また、凹部１３６の底面１３７は、円周方向に延びる平面とすることができる。そして、凹部１３６の底面１３７に、型抜きのためのピンを設け、ポケット部１３３の型に対して、ピンを軸方向に押し出すことで無理抜きでの離型が可能となる。

このように、従来型の深溝玉軸受１００では、金型の無理抜き時に保持器１３０が損傷する可能性は少なく、本発明の課題が認識されることはなかった。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る冠型保持器３０は、図１０〜１３に示すように、第１実施形態のような第１、第２及び第３ストレート形状部３３ｂ、３３ｃ、３３ｇ（図７参照）が設けられず、ポケット部３３を形成する柱部３２の周方向から見た側面が任意の半径ｒの円状とされている。

このような構成であっても、第１実施形態と同様、２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３、且つ−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０を満たすように設定することで、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能である。

（第３及び第４実施形態）

ポケット部３３の球面中心位置は、図１及び図１０で示した第１及び第２実施形態のように、リング部３１の最外径部ｍ１と最内径部ｍ２との径方向中間位置Ｍよりも、径方向内側にずれた構成に限られない。すなわち、図１４〜図１６に示す第３実施形態や、図１７及び図１８に示す第４実施形態のように、ポケット部３３の球面中心位置が、リング部３１の最外径部ｍ１と最内径部ｍ２との径方向中間位置Ｍよりも径方向外側にずれた構造でも構わない。

すなわち、外輪溝肩部１２と内輪カウンターボア２３との間にリング部３１を配置し、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１間に柱部３２を配置し、柱部３２の径方向内側端部にリング部３１が接続する構造としてもよい。

なお、図１４〜１８に示す例では、ポケット部３３の球面中心位置が、リング部３１の最外径部ｍ１(径方向外側面３１ｂ)よりも径方向外側にずれている。この場合であっても、柱部３２の先端は、周方向中間に切欠部３４が設けられており、二又に分かれているので、保持器３０を射出成型で製造する際に、ポケット部３３を形成する金型部品の無理抜きによる、柱部３２のポケット部３３側の角部３５の破損を防止することができる。

図１６に示すように、第３実施形態においては、ポケット部３３を形成する柱部３２の周方向から見た側面は、リング部３１の径方向外側面（径方向一方側面）３１ｂと径方向内側面（径方向他方側面）３１ａとを結ぶ円弧３３ａの一部が切り欠かれてなるものである。円弧３３ａの中心はＰで示され、半径はｒで示される。

より具体的に、柱部３２の周方向から見た側面は、円弧３３ａの径方向外側端部（径方向一方側端部）が切り欠かれて軸方向に延びるように形成された第１ストレート形状部３３ｂを含む。第１ストレート形状部３３ｂは、円の中心Ｐよりも正面側（反負荷側。図１６中左側。）に配置されている。また、第１ストレート形状部３３ｂは、玉３の中心Ｏｉ（ポケット部３３の球面中心）と軸方向において重なる。

さらに、柱部３２の周方向から見た側面は、円弧３３ａの、第１ストレート形状部３３ｂの背面側（負荷側。図１６中右側。）の端部と、リング部３１の径方向外側面３１ｂの正面側の端部と、を結ぶ部分が切り欠かれて形成された第２ストレート形状部３３ｃを含む。したがって、第２ストレート形状部３３ｃは、背面側（リング部３１側）に向かうにしたがって、径方向内側に向かう直線形状とされる。

また、柱部３２の周方向から見た側面は、円弧３３ａの径方向内側端部（径方向他方側端部）が切り欠かれて軸方向に延びるように形成された第３ストレート形状部３３ｇを含む。第３ストレート形状部３３ｇは、リング部３１の径方向内側面３１ａと同一平面上に形成され、当該径方向内側面３１ａと段差無く接続する。

このように、柱部３２の周方向から見た側面は、第３ストレート形状部３３ｇと、円弧３３ａと、第１ストレート形状部３３ｂと、第２ストレート形状部３３ｃと、が接続された形状となっている。

また、図１７に示すように、第４実施形態においては、ポケット部３３を形成する柱部３２の周方向から見た側面は、任意の半径ｒの円状とされている。

このように構成した場合であっても、上述の実施形態と同様、２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３、且つ−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０を満たすように設定することで、上述の実施形態と同様の効果を奏することが可能である。

（第５実施形態）
図１９に示すように、ポケット部３３の球面中心位置と、リング部３１の最外径部ｍ１と最内径部ｍ２との径方向中間位置Ｍとは、径方向において一致しても構わない。図示の例では、外輪１０の内周面は、軌道面１１よりも背面側（負荷側。図１９中右側。）において凸設された外輪溝肩部１２と、軌道面１１よりも正面側（反負荷側。図１９中左側。）において凹設された外輪カウンターボア１３と、を有する。内輪２０の外周面には、軌道面２１よりも正面側及び背面側において内輪溝肩部２２が凸設されている。そして、外輪溝肩部１２と内輪溝肩部２２との間にリング部３１を配置し、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１間に柱部３２を配置し、柱部３２の肉厚における径方向中心部にリング部３１が接続する。なお、ポケット部３３を形成する柱部３２の周方向から見た側面は、任意の半径ｒの円状である。

このように構成した場合であっても、上述の実施形態と同様、２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３、且つ−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０を満たすように設定することで、上述の実施形態と同様の効果を奏することが可能である。

さらに、ポケット部３３の球面中心位置（玉中心Ｏｉ）は、アンギュラ玉軸受１の軸方向中心から軸方向（正面側）にオフセットしている。すなわち、リング部３１が配置される背面側（図１９中右側）におけるアンギュラ玉軸受１の端面４から、ポケット部３３の球面中心位置までの軸方向距離をＸとし、正面側（図１９中左側）におけるアンギュラ玉軸受１の端面５から、ポケット部３３の球面中心位置までの軸方向距離をＹとすると、Ｘ＞Ｙとなるように設定されている。これにより、背面側におけるアンギュラ玉軸受１の端面４と、玉３の表面と、の間の軸方向空間を広くできる。これにより、リング部３１の軸方向寸法を大きくし、リング部３１の円環強度を向上できる。

なお、リング部３１の強度に問題がなければ、図２０に示すように、ポケット部３３の球面中心位置（玉中心Ｏｉ）とアンギュラ玉軸受１の軸方向中心とが、一致する構成でも構わない。この場合、上記軸方向距離Ｘ及びＹの関係は、Ｘ＝Ｙである。

（第６実施形態）
図２１に示すように、ポケット部３３の球面中心位置と、リング部３１の最外径部ｍ１と最内径部ｍ２との径方向中間位置Ｍとは、径方向において一致しても構わない。図示の例では、外輪１０の内周面は、軌道面１１よりも軸方向内側（負荷側）において凸設された外輪溝肩部１２と、軌道面１１よりも軸方向外側（反負荷側）において凹設された外輪シール溝１５と、を有する。内輪２０の外周面は、軌道面２１よりも軸方向内側において凸設された内輪溝肩部２２と、軌道面２１よりも軸方向外側において凹設された内輪シール溝２５と、を有する。そして、外輪溝肩部１２と内輪溝肩部２２との間にリング部３１を配置し、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１間に柱部３２を配置し、柱部３２の肉厚における径方向中心部にリング部３１が接続する。なお、ポケット部３３を形成する柱部３２の周方向から見た側面は、任意の半径ｒの円状である。さらに、外輪シール溝１５には、シール部材５０が固定されている。当該シール部材５０は、内輪シール溝２５と僅かな隙間を介して対向しており、軸受内部へ異物が混入することを防止する。なお、シール部材５０は、非接触シールに限られず、接触シールであってもよい。

このように、ポケット部３３に対して、軸方向内側にリング部３１を配置し、軸方向外側にシール部材５０を配置することで、アンギュラ玉軸受１をコンパクトにできる。このようなアンギュラ玉軸受１は、図２１に示すように、背面組合せで使用することができる。

このように構成した場合であっても、上述の実施形態と同様、２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３、且つ−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０を満たすように設定することで、上述の実施形態と同様の効果を奏することが可能である。

なお、本実施形態においても第５実施形態と同様、ポケット部３３の球面中心位置（玉中心Ｏｉ）は、アンギュラ玉軸受１の軸方向中心から軸方向外側（正面側）にオフセットしている。すなわち、軸方向距離Ｘ及びＹの関係が、Ｘ＞Ｙとなるように設定されている。これにより、背面側（図２１中、軸方向内側）におけるアンギュラ玉軸受１の端面４と、玉３の表面と、の間の軸方向空間を広くできる。これにより、リング部３１の軸方向寸法を大きくし、リング部３１の円環強度を向上できる。

なお、リング部３１の強度に問題がなければ、ポケット部３３の球面中心位置（玉中心Ｏｉ）とアンギュラ玉軸受１の軸方向中心とが、一致する構成でも構わない。この場合、軸方向距離Ｘ及びＹの関係は、Ｘ＝Ｙである。

（実施例１及び２）
次に、（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍを表１のように変化させて、冠型保持器３０をアキシャルドロー方式の射出成型で製造することにより、柱部３２の一対の爪部３６の損傷状態について試験を行った。なお、実施例１及び２、並びに比較例１において、（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ以外のパラメータは、以下に示すように同一とした。

軸受内径：φ４５ｍｍ、軸受外径：φ１００ｍｍ、玉ピッチ円直径ｄｍ：φ７５ｍｍ、玉径Ｄｗ：１０．３１９ｍｍ、玉数Ｚ：２１個、接触角α：６０°、冠型保持器材質：ポリアミド樹脂（２０ｗｔ．％のガラス繊維強化材入り）、Ｌ／πｄｍ：３．６×１０^−３

（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍが大きくなるにしたがって、爪部３６により大きな負荷が掛かり、特に−３．５×１０^−３＞（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍである比較例においては、爪部３６に亀裂が発生した。これは、金型の無理抜き時に、柱部３２先端で対向する一対の爪部３６間の圧縮干渉が発生するためである。この結果から、柱部３２の円周方向最小肉厚Ｍと、爪部３６の円周方向幅Ｎと、玉ピッチ円周長さπｄｍと、の関係は、−３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０を満たすことが好ましいことが明らかとなった。

次に、アンギュラ玉軸受１の複数のパラメータを変更した各実施例について説明する。

（実施例３）
本実施例では、第１実施形態のアンギュラ玉軸受１において、軸受内径をΦ３０ｍｍ、軸受外径をΦ６２ｍｍ、Ｌ／πｄｍ＝５．０×１０^−３、（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＝−１．４×１０^−３に設定した。

このように各パラメータを設定することにより、上述の実施形態と同様の効果を奏することが確認された。

（実施例４）
本実施例では、第２実施形態のアンギュラ玉軸受１において、軸受内径をΦ２０ｍｍ、軸受外径をΦ４７ｍｍ、Ｌ／πｄｍ＝１１．４×１０^−３、（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＝−３．０×１０^−３に設定した。

このように各パラメータを設定することにより、上述の実施形態と同様の効果を奏することが確認された。

（実施例５）
本実施例では、第３及び第４実施形態のアンギュラ玉軸受１において、軸受内径をΦ５０ｍｍ、軸受外径をΦ１００ｍｍ、Ｌ／πｄｍ＝３．５×１０^−３、（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＝−０．７×１０^−３に設定した。

このように各パラメータを設定することにより、上述の実施形態と同様の効果を奏することが確認された。

（実施例６）
本実施例では、第５実施形態のアンギュラ玉軸受１において、軸受内径をΦ２０ｍｍ、軸受外径をΦ４７ｍｍ、Ｌ／πｄｍ＝１１．４×１０^−３、（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＝−３．０×１０^−３に設定した。

このように各パラメータを設定することにより、上述の実施形態と同様の効果を奏することが確認された。

（実施例７）
本実施例では、第６実施形態のアンギュラ玉軸受１において、軸受内径をΦ１３０ｍｍ、軸受外径をΦ１６５ｍｍ、Ｌ／πｄｍ＝２．７×１０^−３、（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＝−０．６×１０^−３に設定した。

このように各パラメータを設定することにより、上述の実施形態と同様の効果を奏することが確認された。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。

本出願は、２０１４年７月２日出願の日本特許出願２０１４−１３６８５８に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１ アンギュラ玉軸受
３ 玉
４、５ 端面
１０ 外輪
１１ 軌道面
１２ 外輪溝肩部
１３ 外輪カウンターボア
１４ 外輪面取り
１５ 外輪シール溝
２０ 内輪
２１ 軌道面
２２ 内輪溝肩部
２３ 内輪カウンターボア
２４ 内輪面取り
２５ 内輪シール溝
３０ 保持器
３１ リング部
３１ａ 径方向内側面（径方向一方側面、径方向他方側面）
３１ｂ 径方向外側面（径方向他方側面、径方向一方側面）
３２ 柱部
３３ ポケット部
３３ａ 円弧
３３ｂ 第１ストレート形状部
３３ｃ 第２ストレート形状部
３３ｇ 第３ストレート形状部
３４ 切欠部
３５ 角部
３６ 爪部
４０ 球状型
５０ シール部材
Ｏｉ 玉中心（ポケット部球面中心）

Claims (4)

1. 略円環状のリング部と、
   前記リング部の正面側又は背面側から、所定間隔で軸方向に突出した複数の柱部と、
   隣り合う前記柱部の間に形成され、それぞれ玉を保持可能な複数のポケット部と、
   を備え、射出成型で製造される玉軸受用の冠型保持器であって、
   前記柱部の先端には、周方向中間に切欠部が設けられることにより、周方向両側に一対の爪部が形成され、
   隣り合う前記玉同士の距離Ｌと、玉ピッチ円直径ｄｍに円周率πを乗じた玉ピッチ円周長さπｄｍと、の関係は、
   ２．５×１０^−３≦Ｌ／πｄｍ≦１３×１０^−３
   を満たし、
   前記柱部の円周方向最小肉厚Ｍと、前記爪部の円周方向幅Ｎと、前記玉ピッチ円周長さπｄｍと、の関係は、
   −３．５×１０^−３≦（Ｍ−２Ｎ）／πｄｍ＜０
   を満たす冠型保持器。
2. 前記ポケット部の球面中心位置と、前記リング部の最外径部と最内径部との径方向中心位置とは、径方向においてずれている請求項１に記載の冠型保持器。
3. 前記ポケット部の球面中心位置と、前記リング部の最外径部と最内径部との径方向中心位置とは、径方向において一致している請求項１に記載の冠型保持器。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の冠型保持器を備えるアンギュラ玉軸受。

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