JP2022054811A - ころ軸受及びころ軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器ポケットのテーパ状面でのころの接触が回避でき、潤滑剤の排出性が良くなり、幅広い回転速度域で異常な温度上昇を抑制することができるころ軸受及びころ軸受用保持器を提供する。【解決手段】保持器４の各柱部６のポケット面Ｓの外周部が、外径側に至るほどポケット７の内側に近づくテーパ状面に形成される。ころ３と柱部６のポケット面Ｓとの間の円周方向すきまの寸法であるポケットすきまａと、ころ３が保持器４の径方向に前記ポケット内で移動可能な距離である径方向動き量ｂとの関係が、（ポケットすきまａ）<（径方向動き量ｂ）である。【選択図】図５

Description

この発明は、工作機械用主軸など、特に回転速度域の幅が広い条件で円筒ころ軸受が使用される箇所などに適した高速仕様等のころ軸受及びころ軸受用保持器に関する。

通常、工作機械用主軸などの高速回転条件で使用される軸受には、より軽量である樹脂保持器が使用されている。また、低速～高速の幅広い回転速度域で、潤滑剤（グリース又は油）の攪拌抵抗を減らし、軸受の異常な温度上昇を抑制することが重要となる。特に、低速域では遠心力による潤滑剤の排出がされ難いため、軸受内に潤滑剤が滞留することにより、攪拌抵抗による温度上昇が発生する場合がある。
また、昨今は高速性以外に高剛性であることが求められ、ころのサイズをより大きく又はころの数を多くする必要があるが、その反面、保持器の柱部が薄くなり強度が低下する恐れがある。

例えば、この対策として、図８、図９に示すように、保持器１０４のポケット面Ｓに凹凸面１０５を設けることにより、強制的に潤滑剤の排出性を良くし、攪拌抵抗を抑制したものがある。（例えば特許文献１）。

国際公開２０２０／０９０３０５号公報

しかし、図８、図９のように保持器１０４のポケット面Ｓに凹凸面１０５を設ける対策だけでは低速域では温度上昇が発生する恐れがある。

この発明の目的は、保持器ポケットのテーパ状面でのころの接触が回避でき、潤滑剤の排出性が良くなり、幅広い回転速度域で異常な温度上昇を抑制することができるころ軸受及びころ軸受用保持器を提供することである。

この発明のころ軸受は、内輪及び外輪と、複数のころと、保持器とを備え、前記保持器が、軸方向に離れた一対の円環部と、これら円環部を繋ぐ周方向複数個所の柱部とでなり、隣合う柱部の間で前記ころを保持するポケットが構成され、前記各柱部のポケット面の外周部が、外径側に至るほどポケットの内側に近づくテーパ状面に形成されたころ案内形式のころ軸受であって、
ピッチ円上に位置するころと前記柱部の前記ポケット面との間の円周方向すきまの寸法であるポケットすきまと、前記ころが保持器の径方向に前記ポケット内で移動可能な距離である径方向動き量との関係が、
（ポケットすきま）<（径方向動き量）
である。
前記テーパ状面は、傾いた平面であるテーパ面に限らず、若干の曲率を持つ曲面とされていてもよい。

この構成のころ軸受によると、（ポケットすきま）<（径方向動き量）としたため、ころの両側で同時にポケットのテーパ状面にころが接触することが回避でき、ころの片側ではころとポケット面との間が塞がれず、潤滑剤の排出性が良くなる。これにより、幅広い回転速度域で異常な温度上昇を抑制することができる。

この発明のころ軸受において、前記保持器の前記柱部の外周面に軸方向に延びる溝が設けられて前記柱部の外周部が前記溝を介して並ぶ２つの柱部外周壁部となり、前記保持器の材質が合成樹脂製であって、前記柱部外周壁部が保持器周方向に傾く曲げの曲げ弾性率が、２．５～１０GPａであってもよい。
この構成の場合、前記柱部外周壁部が前記テーパ状面となるが、前記のように曲げ弾性率を２．５～１０GPａと曲がり易くすると、前記テーパ状面がころから離れるように、ポケット外側への遠心力による変形がし易くなり、保持器ポケットのテーパ状面での接触が回避できる。これにより、潤滑剤の排出性がさらに良くなり、幅広い回転速度域で異常な温度上昇をより一層、抑制することができる。

この発明のころ軸受用保持器は、軸方向に離れた一対の円環部と、これら円環部を繋ぐ周方向複数個所の柱部とでなり、隣合う柱部の間で前記ころを保持するポケットが構成され、前記各柱部のポケット面の外周部が、外径側に至るほどポケットの内側に近づくテーパ状面に形成されたころ案内形式のころ軸受用保持器であって、
ピッチ円上に位置するころと前記柱部の前記ポケット面との間の円周方向すきまの寸法であるポケットすきまと、前記ころが保持器の径方向に前記ポケット内で移動可能な距離である径方向動き量との関係が、
（ポケットすきま）<（径方向動き量）
である。
この構成の保持器によると、この発明のころ軸受につき説明したように、（ポケットすきま）<（径方向動き量）であるため、ころの両側で同時にポケットのテーパ状面にころが接触することが回避でき、ころの片側ではころとポケット面との間が塞がれず、潤滑剤の排出性が良くなる。これにより、幅広い回転速度域で異常な温度上昇を抑制することができる。

この発明のころ軸受は、内輪及び外輪と、複数のころと、保持器とを備え、前記保持器が、軸方向に離れた一対の円環部と、これら円環部を繋ぐ周方向複数個所の柱部とでなり、隣合う柱部の間で前記ころを保持するポケットが構成され、前記各柱部のポケット面の外周部が、外径側に至るほどポケットの内側に近づくテーパ状面に形成されたころ案内形式のころ軸受であって、ピッチ円上に位置するころと前記柱部の前記ポケット面との間の円周方向すきまの寸法であるポケットすきまと、前記ころが保持器の径方向に前記ポケット内で移動可能な距離である径方向動き量との関係が、（ポケットすきま）<（径方向動き量）であるため、保持器ポケットのテーパ状面でのころの接触が回避でき、潤滑剤の排出性が良くなり、幅広い回転速度域で異常な温度上昇を抑制することができる。

この発明のころ軸受用保持器は、軸方向に離れた一対の円環部と、これら円環部を繋ぐ周方向複数個所の柱部とでなり、隣合う柱部の間で前記ころを保持するポケットが構成され、前記各柱部のポケット面の外周部が、外径側に至るほどポケットの内側に近づくテーパ状面に形成されたころ案内形式のころ軸受用保持器であって、ピッチ円上に位置するころと前記柱部の前記ポケット面との間の円周方向すきまの寸法であるポケットすきまと、前記ころが保持器の径方向に前記ポケット内で移動可能な距離である径方向動き量との関係が、（ポケットすきま）<（径方向動き量）であるため、保持器ポケットのテーパ状面でのころの接触が回避でき、潤滑剤の排出性が良くなり、ころ軸受の幅広い回転速度域で異常な温度上昇を抑制することができる。

この発明の一実施形態に係るころ軸受の破断側面図である。 同ころ軸受の破断正面図である。 図１のIII-III線における部分断面図である。 同ころ軸受における保持器の部分展開図である。 図２のＶ部を拡大した寸法説明図である。 図２のVI部を拡大した寸法説明図である。 図３と同部分の作用説明図である。 従来例の断面図である。 同従来例の部分斜視図である。

この発明の一実施形態を図１～図７と同時に説明する。このころ軸受は、円筒ころ軸受であって、内輪１及び外輪２と、これら内外輪１，２の軌道面間に介在する複数のころ３と、保持器４とを備える。内輪１は両鍔つきであり、外輪２は鍔無しである。

前記保持器４は、軸方向に離れた一対の円環部５，５と、これら円環部５，５を繋ぐ周方向複数個所の柱部６とでなり、隣合う柱部６，６の間で前記ころ３を保持するポケット７が構成される。保持器４の案内形式は、ころ案内形式とされている。
「ころ案内形式」とは、軸受回転時に自重落下または振れ回りにより、保持器４が内・外輪１，２とは接触せずに、保持器４の柱部６のポケット側面であるポケット面Sでころ３と接触する形式を言う。

各柱部６の断面形状を説明すると、図５に示すように柱部６の両側面となるポケット面Sの外周部は、外径側に至るほどポケット７の内側に近づくテーパ状面Saに形成されている。このテーパ状面Saは、傾いた平面であるテーパ面に限らず、若干の曲率を持つ曲面とされていてもよく、この実施形態では若干の曲率を持つ凹曲面とされている。曲面ポケット面Sのテーパ状面Saよりも内周側の部分であるポケット内周側面Sｂは、特に形状は問わないが、この実施形態ではテーパ状面Saから滑らかに続くポケット中心軸に対して平行な面（ポケット中心軸と平行なストレート面）とされている。前記テーパ状面Saと前記ポケット内周側面Sｂとの境界は、ころ３のピッチ円PCDよりも外周側に位置している。ポケット面Sの前記テーパ状面Saの外径側に続くポケット外径縁面Sｃは、ポケット内周側面Ｓｂ同様にポケット中心軸と平行なストレート面になり、例えばポケット中心（ころ３の中心）を通る半径方向線と平行とされる。なお、ポケット外径縁面Sｃは、必ずしも設けられていなくてもよく、前記テーパ状面Saが柱部６の外径面まで続いていてもよい。

ポケット７ところ３の寸法関係を説明すると、ピッチ円PCD上に位置するころ３と、前記ピッチ円PCDと同心位置の保持器４における柱部６のポケット面Sとの間には、図２のVI部を図６に示すように円周方向すきまが生じており、この円周方向すきまの寸法をこの明細書では「ポケットすきまａ」と称する。
また、図２のＶ部を図５に示すように、ころ３は、ポケット７内でポケット面Sに接するまで保持器４の径方向に移動可能であり、この移動可能な距離である径方向の動き量をこの明細書では「径方向動き量ｂ」と称する。
前記ポケットすきまａと径方向動き量ｂとの関係は、
（ポケットすきまａ）<（径方向動き量ｂ）
とされている。

図３に示すように、保持器４の柱部６の外周面には軸方向に延びる溝８が全幅に渡って設けられており、柱部６の外周部が、前記溝８を介して並ぶ２つの柱部外周壁部６ａとされている。
保持器４の材質は、例えばPPSやPA樹脂などの樹脂製とされており、前記柱部外周壁部６ａは、図７に破線で示すように保持器周方向に傾き可能である。この傾きを生じる曲げの曲げ弾性率が、２．５～１０GPａと変形し易くされている。

上記構成の作用を説明する。
上記構成のころ軸受によると、（ポケットすきまａ）<（径方向動き量ｂ）としたため、ポケット７のテーパ状面Ｓａでのころ３の接触が回避でき、潤滑剤の排出性が良くなる。これにより、幅広い回転速度域で異常な温度上昇を抑制することができる。
具体的に説明すると、寸法関係をこの実施形態とは逆に（ポケットすきまａ）>（径方向動き量ｂ）とすると、図２の上部（Ｖ部）において、ポケット７のテーパ状面Ｓａ（図５）のころ接触位置Aでころ４がテーパ状面Ｓａに接触し、ころ４の両側で同時にころ４とポケット面Sとの間を塞いでしまう。
しかし、この実施形態のように（ポケットすきまａ）<（径方向動き量ｂ）とされていると、図２の側部（ＶＩ部）において、ポケット７のポケット内周側面Ｓｂ（図６）のころ接触位置Bでころ４がポケット内周側面Ｓｂに接触し、ころ４の片側のみでころ４とポケット面Sとが接触することになって、他の片側ではころ４とポケット面Sとの間を塞がない。そのため、テーパ状面Ｓａでの潤滑剤排出時の流れを阻害する恐れがなくなる。
なお、図５、図６における太矢印は潤滑剤の流れを示す。

また、柱部外周壁部６ａが前記テーパ状面Sａとなるが、前記のように曲げ弾性率を２．５～１０GPａと曲がり易くしたため、図７に示すように、前記テーパ状面６ａがころ３から離れるように、ポケット外側へ遠心力により変形することが生じ易くなる。そのため、保持器４のポケット７のテーパ状面Ｓａで接触してすきまが塞がることが回避できる。これにより、潤滑剤排出時の流れを阻害する恐れがなくなって潤滑剤の排出性が良くなり、幅広い回転速度域で異常な温度上昇をより一層、抑制することができる。前記柱部外周壁部６ａの曲げ弾性率を２．５～１０GPａと曲がり易くすることは、保持器４の材質に前記PPSやPA樹脂などを使用することで容易にできる。
なお、曲げ弾性率を１０GPａよりも大きくすると、前記のテーパ状面６ａがころ３から離れるようにポケット外側へ遠心力により変形する作用が十分に得られず、潤滑剤の排出性の向上効果が得られない。また、曲げ弾性率を２．５GPａよりも小さくすると、テーパ状面Ｓａでころ３を保持する作用が確保できない。前記２．５～１０GPａの範囲が好ましいことが確認された。

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…内輪
２…外輪
３…ころ
４…保持器
５…円環部
６…柱部
６ａ…柱部外周壁部
７…ポケット
８…溝
S…ポケット面
Sa…テーパ状面
Sｂ…ポケット内周側面
Sｃ…ポケット外径縁面

Claims (4)

1. 内輪及び外輪と、複数のころと、保持器とを備え、前記保持器が、軸方向に離れた一対の円環部と、これら円環部を繋ぐ周方向複数個所の柱部とでなり、隣合う柱部の間で前記ころを保持するポケットが構成され、前記各柱部のポケット面の外周部が、外径側に至るほどポケットの内側に近づくテーパ状面に形成されたころ案内形式のころ軸受であって、
   ピッチ円上に位置するころと前記柱部の前記ポケット面との間の円周方向すきまの寸法であるポケットすきまと、前記ころが保持器の径方向に前記ポケット内で移動可能な距離である径方向動き量との関係が、
   （ポケットすきま）<（径方向動き量）
   である、ころ軸受。
2. 請求項１に記載のころ軸受において、前記保持器の前記柱部の外周面に軸方向に延びる溝が設けられて前記柱部の外周部が前記溝を介して並ぶ２つの柱部外周壁部となり、前記保持器の材質が合成樹脂製であって、前記柱部外周壁部が保持器周方向に傾く曲げの曲げ弾性率が、２．５～１０GPａである、ころ軸受。
3. 請求項１ないし２に記載のころ軸受において、前記保持器における前記柱部のポケット内周側面がポケットの中心軸に対して平行な面で形成されている、ころ軸受。
4. 軸方向に離れた一対の円環部と、これら円環部を繋ぐ周方向複数個所の柱部とでなり、隣合う柱部の間で前記ころを保持するポケットが構成され、前記各柱部のポケット面の外周部が、外径側に至るほどポケットの内側に近づくテーパ状面に形成されたころ案内形式のころ軸受用保持器であって、
   ピッチ円上に位置するころと前記柱部の前記ポケット面との間の円周方向すきまの寸法であるポケットすきまと、前記ころが保持器の径方向に前記ポケット内で移動可能な距離である径方向動き量との関係が、
   （ポケットすきま）<（径方向動き量）
   である、ころ軸受用保持器。

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