JP5061921B2 - 転がり軸受の保持器 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受の保持器に関し、特に、工作機械の主軸に配置される転がり軸受に使用されれば好適な転がり軸受の保持器に関する。

従来、転がり軸受の保持器としては、特開平９−１７７７９４号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この保持器は、金属製の芯材と、この心材を覆う樹脂外皮からなっている。この保持器の外周面は、外輪の軌道肩部の内周面に案内されるようになっている。

上記従来の保持器では、外輪の軌道肩部に案内される樹脂外皮の部分が、上記外輪の軌道肩部の内周面との接触に起因して、上記芯材から剥離することがある。

また、従来、工作機械において、高速回転する主軸を回転自在に支持する転がり軸受において、摺動部の摩擦に起因する温度上昇が発生し、この転がり軸受の温度上昇に起因して工作機械の主軸が熱膨張し、工作機械の加工精度が低下することが知られている。このことから、転がり軸受の温度上昇を抑制することが所望されている。
特開平９−１７７７９４号公報（第１図）

そこで、本発明の課題は、転がり軸受の温度上昇を抑制できて、軌道輪の周面に案内される案内面が剥離しにくい転がり軸受の保持器を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受の保持器は、
転がり軸受の軌道部材の周面に案内される環状の案内面を有する樹脂部と、
上記案内面の少なくとも一部に、上記案内面の径方向に重なる箇所に位置する案内面対向部を有すると共に、上記樹脂部が固着されている環状の金属部と
を備え、
上記金属部は、
上記転がり軸受の転動体を収容する複数の転動体収容部と、
上記金属部の外周面と上記金属部の内周面とに開口すると共に、全ての上記転動体収容部に対して間隔をおいて位置する一以上の貫通穴と
を有し、
上記樹脂部は、
上記貫通穴に対して上記貫通穴の上記案内面側に位置すると共に、上記案内面を含む第１部分と、
上記貫通穴に対して上記貫通穴の上記案内面側とは反対側に位置する第２部分と、
上記貫通穴内に充填されていると共に、上記第１部分と上記第２部分とを連結する第３部分と
を有し、
上記案内面は、上記軌道部材の軌道肩部の周面に案内されるようになっており、
上記案内面が上記軌道肩部の周面に案内されている状態において、
上記金属部は、
上記軌道肩部に上記径方向に重なる位置に存在する上記貫通穴と、
上記軌道部材において上記軌道肩部に隣接する軌道面に上記径方向に重なる位置に存在する上記貫通穴と
を有することを特徴としている。

本発明によれば、上記樹脂部における上記案内面を含む第１部分が、金属部の貫通穴に充填された第３部分を介して、上記貫通穴に対して上記貫通穴の上記案内面側とは反対側に位置する第２部分につながっているから、案内面を含む第１部分が、第３部分を介して第２部分に常時引っ張られ、第１部分の案内面が金属部から剥離しにくくなる。

また、本発明によれば、樹脂部が環状の金属部に固着される構成であるから、樹脂部の案内面で摩擦によって発生する熱の一部を、金属部の案内面対向部を介して、金属部の全体に伝導させることができて、案内面の近傍で局所的に発生した熱を、金属部によって大局的に拡散でき、保持器全体で均一化させることができる。したがって、この保持器を有する転がり軸受の温度上昇を抑制することができる。

また、本発明によれば、上記軌道肩部に上記径方向に重なる位置と、上記軌道部材において上記軌道肩部に隣接する軌道面に上記径方向に重なる位置とに貫通穴が存在していて、樹脂の剥離が最も発生し易い軌道肩部の軌道面側の角部（エッジ部）に対して軸方向の両側に、貫通穴が存在しているから、角部を挟んだ二つの貫通穴の存在位置において、第１部分が第２部分にひっぱられ、このことによって、案内面が金属部から浮上することを抑制できる。したがって、案内面の近傍において、樹脂の剥離を抑制する力を、大きくできる。

また、仮に、案内面の近傍で剥離が発生したとしても、角部に対して軸方向の両側の貫通穴の存在位置で、剥離した部分の樹脂部からの離れを防止できる。したがって、剥離した部分が切断されて、この切断された部分の噛み込み等が発生することを確実に防止でき、転がり軸受の損傷が大きくなることを防止できる。

本発明の転がり軸受の保持器によれば、樹脂部における案内面を含む第１部分が、金属部の貫通穴に充填された第３部分を介して、貫通穴に対して貫通穴の上記案内面側とは反対側に位置する第２部分につながっているから、案内面を含む第１部分が、第３部分を介して第２部分に常時引っ張られ、第１部分の案内面が金属部から剥離しにくくなる。

また、本発明の転がり軸受の保持器によれば、樹脂部が環状の金属部に固着される構成であるから、樹脂部の案内面で摩擦によって発生する熱の一部を、金属部の案内面対向部を介して金属部の全体に伝導させることができて、案内面の近傍で局所的に発生した熱を金属部によって大局的に拡散でき、保持器全体で均一化させることができる。したがって、この保持器を有する転がり軸受の温度上昇を抑制することができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の保持器を備える玉軸受の軸方向の断面図である。

この玉軸受は、工作機械の主軸（図示せず）を回転自在に支持している。

この玉軸受は、軌道部材としての外輪１、内輪２、転動体としての複数の玉３、この発明の第１実施形態の保持器５を備える。

上記外輪１は、図示しない工作機械のハウジングの内周面に内嵌されて固定されている。上記外輪１は、内周に、軌道面としてのアンギュラ型の軌道溝１１を有している。上記外輪１は、軌道溝１１の軸方向の一方の側のみに、軌道肩部１６を有している。

上記内輪２は、上記主軸の外周面に外嵌されて固定されている。上記内輪２は、外周に軌道溝１２を有している。また、上記複数の玉３は、外輪１の軌道溝１１と、内輪２の軌道溝１２との間に、保持器５によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

上記保持器５は、樹脂部２１と、環状の金属の板材からなる金属部２２とを有している。上記樹脂部２１は、金属部２２に固着されている。詳しくは、上記金属部２２と樹脂部２１とは、射出成形によるインサート成形で一体化されている。

上記金属部２２の軸中心と、保持器５の軸中心とは、略一致している。上記金属部２２の径方向の厚さは、保持器５の径方向の厚さの１０〜４０％になっている。上記樹脂部４４は、ナイロン、ポリイミド、フェノール、ポリアミド、またはポリアミドにカーボンを混入したもの、あるいはポリプロピレン等からなり、金属部２２は、アルミ、鉄、黄銅等の金属材料からなっている。

上記保持器５は、外輪１の軌道肩部１６に案内されるようになっている。詳しくは、上記樹脂部２１は、上記軌道肩部１６の内周面１７に径方向に重なる位置に、軌道肩部１６の内周面１７に案内される案内面２５を有している。

図１に示すように、上記金属部２２は、樹脂部２１の内部に存在している。上記金属部２２は、樹脂部２１の外周面に沿うように、樹脂部２１の内部であって樹脂部２１の外周側の表層部側に存在している。

上記保持器５が、玉軸受の所定の位置に配置されている状態で、上記金属部２２は、軌道肩部１６の内周面１７に径方向に重なる箇所に、第１貫通穴２４ａを有し、軌道溝１１に径方向に重なる箇所に、第２貫通穴２４ｂを有し、軌道肩部１６および軌道溝１１に径方向に重ならない箇所に、第３貫通穴２４ｃを有している。各貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃは、金属部２２の外周面と内周面の両方に開口している。

上記樹脂部２１は、第１部分３６、第２部分３７および第３部分３８を有している。

上記第１部分３６は、貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃに対して貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃの径方向の案内面２５側に位置している。上記第１部分３６は、案内面２５を有している。上記第２部分３７は、貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃに対して貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃの径方向の案内面２５側とは反対側に位置している。また、上記第３部分３８は、貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃ内に充填されていて、第１部分３６と第２部分３７とを連結している。

上記第１部分３６の径方向の寸法は、第２部分３７の径方向の寸法よりも小さくなっている。このようにして、案内面２５の近傍で摩擦により発生する熱が、円滑に金属部２２に伝達するようにしている。

図２は、上記環状の金属部２２を、その金属部２２の径方向の外方からみたときの模式図である。

尚、図２において、斜線で示す領域４０は、金属部２２の外周面において、軌道肩部１６（図１参照）の内周面１７に、外輪１の径方向に重なる領域（案内面対向部の外周面）を示している。また、図２において、２４ａで示す貫通穴は、図１に示す第１貫通穴２４ａであり、２４ｂで示す貫通穴は、図１に示す第２貫通穴２４ｂであり、２４ｃで示す貫通穴は、図１に示す第３貫通穴２４ｃである。

上記金属部２２は、金属部２２の軸方向の中央部に、複数の玉収容部２７を有している。各玉収容部２７は、金属部２２を径方向に貫通するする貫通穴からなる。上記複数の玉収容部２７は、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。上記樹脂部２２において玉収容部２７の内面に固着された部分の内面は、保持器５のポケットを構成している。上記玉収容部２７は、転動体収容部になっている。

図２に示すように、第１乃至第３貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃは、金属部２２において、周方向において、隣接する玉収容部２７の間に形成されている。第１乃至第３貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃは、丸穴であり、径方向に延在している。

上記第１貫通穴２４ａは、金属部２２において、軌道肩部１６に径方向に重なる領域かつ玉収容部２７よりも軸方向の外方に位置している。また、上記第２貫通穴２４ｂは、金属部２２において、玉収容部２７に周方向に重なる箇所に位置している。尚、図２において、ＡＡ線を含む径方向の断面図が、図１における保持器５の断面図に対応している。

上記第１実施形態の保持器によれば、樹脂部２１における案内面２５を含む第１部分３６が、金属部２２の貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃに充填された第３部分３８を介して、貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃに対して貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃの径方向の案内面２５側とは反対側に位置する第２部分３７につながっているから、案内面２５を含む第１部分３６が、第３部分３８を介して第２部分３７に常時引っ張られ、第１部分３６の案内面２５が金属部２２から剥離しにくくなる。

また、上記第１実施形態の保持器によれば、上記樹脂部２１が、環状の金属部２２に固着される構成であるから、樹脂部２１の案内面２５で摩擦によって発生する熱の一部を、金属部２２の案内面対向部の外周面４０を介して金属部２２の全体に伝導させることができて、案内面２５の近傍で局所的に発生した熱を、金属部２２によって大局的に拡散でき、保持器５全体で均一化させることができる。したがって、この保持器５を有する玉軸受の温度上昇を抑制できる。

また、上記第１実施形態の保持器によれば、軌道肩部１６の内周面１７に径方向に重なる位置に第１貫通穴２４ａが存在すると共に、外輪５において軌道肩部１６に隣接する軌道溝１１に径方向に重なる位置に第２貫通穴２４ｂが存在していて、樹脂部２１の剥離が最も発生し易い軌道肩部１６の軌道溝１１側の角部（エッジ部）２９（図１参照）に対して軸方向の両側に、貫通穴２４ａ,２４ｂが存在しているから、角部２９を挟んだ二つの第１および第２貫通穴２４ａ,２４ｂの存在位置において、第１部分３６が第２部分３７にひっぱられ、このことによって、案内面２５が金属部２２から浮上することを抑制できる。したがって、案内面２５の近傍において、樹脂の剥離を抑制する力を、大きくできる。

また、仮に、案内面２５の近傍で剥離が発生したとしても、角部２９に対して軸方向の両側の第１および第２貫通穴２４ａ,２４ｂの存在位置で、剥離した部分の樹脂部２１からの離れを防止できる。したがって、剥離した部分が切断されて、この切断された部分の噛み込み等が発生することを確実に防止でき、玉軸受の損傷が大きくなることを防止できる。

尚、上記第１実施形態の保持器５では、保持器５の案内面２５は、外輪１の内周面に案内されるようになっていたが、この発明では、保持器の案内面は、内輪の外周面に案内されるようになっていても良い。

また、上記第１実施形態の保持器５では、貫通穴２４ａ,２４ｂ,２４ｃが複数形成されていたが、この発明では、貫通穴は、一つであっても良い。

また、上記第１実施形態の保持器では、金属部２２が、軌道肩部１６に径方向に重なる部分に、貫通穴２４ａを有していたが、この発明では、貫通穴は、必ずしも、軌道肩部に径方向に重なる部分に、形成されていなくても良い。貫通穴は、転動体収容部に間隔をおいた位置であれば、金属部の如何なる位置に形成されても良い。例えば、この発明では、第１実施形態と異なり、貫通穴は、金属部において、転動体収容部に環状の金属部の軸方向に重なる位置に、形成されても良い。

また、上記第１実施形態の保持器５は、転動体収容部２７が穴であったが、この発明の保持器は、転動体収容部が凹部である所謂冠型保持器であっても良い。

また、上記第１実施形態の保持器５では、転動体収容部の一例としての玉収容部２７に玉３が収容されるようになっていたが、この発明では、転動体収容部に収容される転動体は、玉でなくて、ころ（円筒ころ、円錐ころ、球面ころ）であっても良い。

図３は、この発明の第２実施形態の保持器を備える玉軸受の軸方向の断面図である。

第２実施形態の保持器１０５では、第１実施形態の保持器５と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにする。尚、図３において、１は、外輪を示し、２は、内輪２を示し、３は、玉を示す。

第２実施形態の保持器１０５では、金属部１２２が、樹脂部１２１の内部に存在している点が、第１実施形態の保持器５と同じである一方、金属部１２２の軸方向の両側の端部が、外輪１の径方向の内方に屈曲している点が、第１実施形態の保持器５と異なる。

上記第２実施形態の保持器１０５によれば、金属部１２２の軸方向の両側の端部が、外輪１の径方向の内方に屈曲しているから、保持器１０５の剛性を大きくすることができる。

図４は、この発明の第３実施形態の保持器を備える玉軸受の軸方向の断面図である。

第３実施形態の保持器２０５では、第１実施形態の保持器５と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにする。尚、図４において、１は、外輪を示し、２は、内輪２を示し、３は、玉を示す。

第３実施形態の保持器２０５は、金属部２２２の軸方向の両側の端部が、軸方向から外輪１の径方向の内方に屈曲して径方向に延在している点と、径方向に延在している径方向延在部２３１,２３２の夫々の軸方向の外方の端面２３４,２３５が、樹脂部２２１から外部に露出している点が、第１実施形態の保持器５と異なる。

上記第３実施形態の保持器２０５によれば、金属部２２２の軸方向の両側の端部が、外輪１の径方向の内方に屈曲しているから、保持器２０５の剛性を大きくすることができる。

また、上記第３実施形態の保持器２０５によれば、径方向に延在している径方向延在部２３１,２３２の夫々の軸方向の外方の端面２３４,２３５が、樹脂部２２１から外部に露出しているから、金属部２２２から外部への熱の放熱性を大きくすることができる。したがって、保持器２０５の温度上昇を更に抑制できる。

尚、上記第３実施形態の保持器２０５では、金属部２２２が、樹脂部２２１の軸方向の端面から露出しているが、この発明では、金属部は、樹脂部の周面（樹脂部の外周面および樹脂部の内周面のうちの少なくとも一方）から露出していても良い。また、この発明では、金属部は、樹脂部の軸方向の端面および樹脂部の周面の両方（案内面は除く）から露出していても良い。

尚、この発明の保持器は、工作機械の主軸を回転自在に支持する転がり軸受に使用されれば好適である。しかしながら、この発明の保持器を、工作機械の主軸の支持以外の用途の転がり軸受に使用しても良いことは、言うまでもない。

本発明の第１実施形態の保持器を備える玉軸受の軸方向の断面図である。 第１実施形態の保持器において、環状の金属部を、その金属部の径方向の外方からみたときの模式図である。 本発明の第２実施形態の保持器を備える玉軸受の軸方向の断面図である。 本発明の第３実施形態の保持器を備える玉軸受の軸方向の断面図である。

１ 外輪
２ 内輪
３ 玉
５,１０５,２０５ 保持器
１１ 軌道溝
１６ 軌道肩部
２１,１２１,２２１ 樹脂部
２２,１２２,２２２ 金属部
２４ａ,２４ｂ,２４ｃ 貫通穴
２５ 案内面
２７ 玉収容部
３６ 第１部分
３７ 第２部分
３８ 第３部分
４０ 案内面対向部の外周面

Claims (1)

1. 転がり軸受の軌道部材の周面に案内される環状の案内面を有する樹脂部と、
   上記案内面の少なくとも一部に、上記案内面の径方向に重なる箇所に位置する案内面対向部を有すると共に、上記樹脂部が固着されている環状の金属部と
   を備え、
   上記金属部は、
   上記転がり軸受の転動体を収容する複数の転動体収容部と、
   上記金属部の外周面と上記金属部の内周面とに開口すると共に、全ての上記転動体収容部に対して間隔をおいて位置する一以上の貫通穴と
   を有し、
   上記樹脂部は、
   上記貫通穴に対して上記貫通穴の上記案内面側に位置すると共に、上記案内面を含む第１部分と、
   上記貫通穴に対して上記貫通穴の上記案内面側とは反対側に位置する第２部分と、
   上記貫通穴内に充填されていると共に、上記第１部分と上記第２部分とを連結する第３部分と
   を有し、
   上記案内面は、上記軌道部材の軌道肩部の周面に案内されるようになっており、
   上記案内面が上記軌道肩部の周面に案内されている状態において、
   上記金属部は、
   上記軌道肩部に上記径方向に重なる位置に存在する上記貫通穴と、
   上記軌道部材において上記軌道肩部に隣接する軌道面に上記径方向に重なる位置に存在する上記貫通穴と
   を有することを特徴とする転がり軸受の保持器。

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