JPWO2015146811A1 - アンギュラ玉軸受 - Google Patents

Abstract

保持器（３０）は、略円環状のリング部（３１）と、リング部（３１）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（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、を有する冠型保持器である。ポケット部（３３）の球面中心位置は、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、径方向一方側にずれている。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）の径方向一方側面と径方向他方側面を結ぶ円弧（３３ａ）、又は円弧（３３ａ）の一部が切り欠かれてなるものである。リング部（３１）の径方向一方側面及び径方向他方側面のうち、少なくとも一方には、径方向に突出する凸部が少なくとも一つ形成される。

Description

本発明は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。）。これらの軸受は、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大きさに応じて、軸受内径がφ１０ｍｍ〜φ１００ｍｍ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、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、軸方向の負荷容量の増加と、加工精度を維持するための高剛性を両立することが必要となる。

日本国特開２０００−１０４７４２号公報

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が、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り、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の増加や高さ方向の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。

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） 内周面に軌道面を有する外輪と、
外周面に軌道面を有する内輪と、
前記外輪及び前記内輪の軌道面間に配置された複数の玉と、
前記玉を転動自在に保持し、玉案内方式である保持器と、
を備えるアンギュラ玉軸受であって、
前記内輪の外周面には、背面側に内輪カウンターボアが凹設され、正面側に内輪溝肩部が凸設され、
前記外輪の内周面には、正面側に外輪カウンターボアが凹設され、背面側に外輪溝肩部が凸設され、
前記玉の接触角αは、４５°≦α≦６５°であり、
前記内輪溝肩部の径方向高さを前記玉の直径で除したものをＡｉとすると、０．３５≦Ａｉ≦０．５０であり、
前記外輪溝肩部の径方向高さを前記玉の直径で除したものをＡｅとすると、０．３５≦Ａｅ≦０．５０であり、
前記保持器は、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た複数のポケット部と、を有する冠型保持器であり、
前記ポケット部の球面中心位置は、前記リング部の最外径部と最内径部との径方向中間位置よりも、径方向一方側にずれており、
前記ポケット部を形成する前記柱部の周方向から見た側面は、前記リング部の径方向一方側面と径方向他方側面を結ぶ円弧、又は前記円弧の一部が切り欠かれてなるものであり、
前記リング部の径方向一方側面及び径方向他方側面のうち、少なくとも一方には、径方向に突出する凸部が少なくとも一つ形成される
ことを特徴とするアンギュラ玉軸受。
（２） 前記ポケット部を形成する前記柱部の周方向から見た側面は、前記円弧の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ストレート形状部を含む
ことを特徴とする（１）に記載のアンギュラ玉軸受。
（３） 前記ポケット部を形成する前記柱部の周方向から見た側面は、前記円弧の、前記第１ストレート形状部と、前記リング部の前記径方向一方側面と、を結ぶ部分が切り欠かれて形成された第２ストレート形状部を含む
ことを特徴とする（２）に記載のアンギュラ玉軸受。
（４） 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を満たす
ことを特徴とする（１）〜（３）の何れか１つに記載のアンギュラ玉軸受。

本発明のアンギュラ玉軸受によれば、玉の接触角αが４５°≦α≦６５°を満たすので、接触角を大きくすることによって、軸受の軸方向荷重の負荷能力が増加し、より大きな予圧荷重で使用することができる。その結果、軸受、ひいてはボールねじ系の剛性を向上することができる。
また、内輪溝肩部の径方向高さを玉の直径で除したものをＡｉとすると０．３５≦Ａｉ≦０．５０であり、外輪溝肩部の径方向高さを玉の直径で除したものをＡｅとすると０．３５≦Ａｅ≦０．５０であるので、軸受の軸方向荷重の負荷能力が不足することを防止しつつ、内外輪溝肩部の研削加工を容易とすることが可能である。
また、リング部の径方向一方側及び径方向他方側面のうち、少なくとも一方には、径方向に突出する凸部が少なくとも一つ形成されるので、保持器を射出成形で製造する場合、ポケット部を形成する金型部品の無理抜きを可能とすることができる。

本発明の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４のＶＩ−ＶＩ断面矢視図である。 図４のＶＩI−ＶＩI断面矢視図である。 従来の深溝玉軸受の断面図である。 径方向荷重が負荷された場合の保持器を軸方向一方側から見た図である。 保持器に径方向荷重が負荷された場合のアンギュラ玉軸受の断面図である。 複数の玉の配置状態を説明するための図である。 従来のアンギュラ玉軸受の断面図である。 図１２の保持器及び玉におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図が実線で示されており、図１２の保持器及び玉において、保持器のポケット部が一点鎖線で示されるように軸方向に移動した場合のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図が破線で示されている。 図１２の保持器をＸＩＶ方向から見た図である。 本発明の保持器を示す図である。 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。 変形例に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 変形例に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 変形例に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 変形例に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。 図２１の保持器を軸方向一方側から見た図である。 図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ断面矢視図である。

以下、本発明の実施形態に係るアンギュラ玉軸受について、図面を用いて説明する。

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、且つ、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、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、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とすると（Ａｉ＝Ｈｉ／Ｄｗ）、０．３５≦Ａｉ≦０．５０を満たすように設定され、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とすると（Ａｅ＝Ｈｅ／Ｄｗ）、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が設けられており、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、保持器３０の構成について詳述する。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、保持器３０は、射出成形又は切削加工によって製造される。

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、を有する冠型保持器である。

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保持器３０が冠型保持器（片側リング構造）である場合、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、玉３の中心Ｏｉ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は内側凸部３８の径方向内側面である。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３３ｅを含む。第３ストレート形状部３３ｅ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３３ｅ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、径方向から見ると玉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、周方向中間に断面略Ｖ字形状の切欠部３４が設けられており、二又に分かれている。これにより、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。

また、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、保持器３０の柔軟性が低下するため、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、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、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、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。

ここで、図８に示すような、従来の冠形保持器を有する深溝玉軸受１００は、保持器１３０と内輪１２０又は外輪１１０とが径方向において重なっていない。そのため、深溝玉軸受１００の回転始動時や停止時のイナーシャによって、保持器１３０が設計値を超えて、内輪１２０又は外輪１１０に対して相対的に軸方向に移動したとしても、保持器１３０と内輪１２０又は外輪１１０とが干渉することはない。

しかしながら、本実施形態のアンギュラ玉軸受１のように、保持器３０と内輪２０又は外輪１０とが径方向において重なっている場合、保持器３０が設計値を超えて、内輪２０又は外輪１０に対して軸方向に相対的に移動したときに、保持器３０と内輪２０又は外輪１０とが干渉する可能性がある。仮に、柱部３２の周方向から見た側面が第２ストレート形状部３３ｃ（図７参照）を有さない形状であった場合、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１（図１参照。）が狭くなり、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性が高くなる。保持器３０と内輪２０とが干渉してしまうと、保持器３０と内輪２０との干渉時にトルクが変動し、ボールねじ系として正確な位置決めができなくなると共に、干渉時の摩擦により保持器３０が摩耗し、保持器３０の破損につながる。また、保持器３０が摩耗したときに発生した摩耗粉が異物となり、軸受の潤滑状態が悪くなる結果、軸受の寿命が短くなる。

そこで、本実施形態のアンギュラ玉軸受１のように、柱部３２の周方向から見た側面が第２ストレート形状部３３ｃを有することにより、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１をより広くとることができ、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性を低くすることができる。

また、本実施形態のアンギュラ玉軸受１のように、大きな接触角αを維持するため、それぞれ外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２の径方向高さＨｅ、Ｈｉを、玉３のピッチ円直径ｄｍ近傍まで高くした場合、外輪１０及び内輪２０間の径方向空間が狭くなり、外輪１０及び内輪２０間の空間に位置する保持器３０のリング部３１の径方向肉厚が標準軸受に対して厚くできない。特に、冠形保持器の場合、保持器３０の軸方向一方側にしかリング部３１が存在しないので、肉厚不足によるリング部３１の強度低下の懸念がある。

さらに、保持器３０の材料が、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミドなどの合成樹脂であり、ベース樹脂への強化繊維含有率も３０重量パーセント以下とされる。そのため、保持器３０のリング部３１強度が低くなりがちであり、径方向の衝撃荷重や振動荷重が加わった際に、保持器３０が径方向にたわんでしまう。なお、保持器３０に径方向荷重Ｆが負荷され、径方向にたわんだ場合の形状の一例が、図９では破線で、図１０では一点鎖線で模式的に表されている。保持器３０が径方向にたわむことで、保持器３０の径方向位置が内輪２０側又は外輪１０側に接近してしまう。これにより、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１が狭くなり、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性が高くなる。仮に、柱部３２の周方向から見た側面が第２ストレート形状部３３ｃを有さない形状であった場合、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１が狭くなり、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性が高くなる。そこで、本実施形態のアンギュラ玉軸受１のように、柱部３２の周方向から見た側面が第２ストレート形状部３３ｃを有することにより、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１をより広くとることができ、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性を低くすることができる。

また、外輪１０及び内輪２０間の空間に位置する保持器３０のリング部３１の径方向肉厚が標準軸受に対して厚くできないので、リング部３１の曲げ剛性が十分でない場合がある。この場合、図６に矢印Ａで示すように、軸受使用時に保持器３０の柱部３２に働く遠心力によって、柱部３２の先端が径方向外側に拡径し、角部３５が周方向に広がりやすくなってしまう。したがって、保持器３０の軸方向動き量ΔＡが大きくなる。このように保持器３０の軸方向動き量ΔＡが大きくなった場合、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１が狭くなり、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性が高くなる。仮に、柱部３２の周方向から見た側面が第２ストレート形状部３３ｃを有さない形状であった場合、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１が狭くなり、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性が高くなる。そこで、本実施形態のアンギュラ玉軸受１のように、柱部３２の周方向から見た側面に第２ストレート形状部３３ｃを形成することにより、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１をより広くとることができ、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性を低くすることができる。

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１１を用いて説明する。図１１には、直径ｄｍのピッチ円上に配置された二つの玉３が示されており、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、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。特に強化材が多く含有されていると、成形時に保持器３０の材料である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、保持器３０の柱部３２の円周方向肉厚が標準軸受に対して厚くすることができない。したがって、柱部３２の円周方向肉厚が薄くなるのに伴い、角部３５の肉厚が薄くなる。そのため、図６に矢印Ａで示すように、玉３と保持器３０の角部３５とが当ったときに、角部３５が周方向に広がりやすく、その結果、保持器の軸方向動き量ΔＡが大きくなる。これにより、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１が狭くなり、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性が高くなる。仮に、柱部３２の周方向から見た側面が第２ストレート形状部３３ｃを有さない形状であった場合、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１が狭くなり、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性が高くなる。そこで、本実施形態のアンギュラ玉軸受１のように、柱部３２の周方向から見た側面が第２ストレート形状部３３ｃを有することにより、保持器３０と内輪２０との間の軸方向距離ΔＳ１をより広くとることができ、保持器３０と内輪２０とが干渉する可能性を低くすることができる。

図１２に示すように、柱部３２の周方向から見た側面を、従来型の任意の半径ｒ１の円状とした場合であっても、上述した本実施形態の保持器３０と同様、軸受の回転中に保持器３０の軸方向相対移動量ΔＡが大きくなる。そして、柱部３２の周方向から見た側面が円状であった場合、図１４に示すように、ポケット部３３の玉３を案内する部分である径方向内側縁部３３ｄと、玉３と、が点接触となる。この場合、図１３に示すように、ポケット部３３の径方向内側縁部３３ｄと玉３との間の径方向距離が、保持器３０の径方向動き量ΔＲとなる。

この場合、保持器３０と玉３が点接触するため、軸受回転中に、保持器３０が内輪２０又は外輪１０に対して軸方向に容易に相対移動し、その結果、ポケット部３３の径方向内側縁部３３ｄが、玉３と点接触する箇所も軸方向に移動する。図１２には、軸方向に移動したポケット部３３（柱部３２）が一点鎖線で示されている。そうすると、ポケット部３３の径方向内側縁部３３ｄと玉３との間の径方向距離は、軸方向への移動前と比べて、移動後が小さくなるので、保持器３０の径方向動き量ΔＲも、軸方向への移動前（図１３の実線参照。）と比べて、移動後（図１３の破線参照。）が小さくなる。また、保持器３０の軸方向位置が、図１２の実線の位置から、上記と逆軸方向に移動する（図１２の一点鎖線で示した方向と逆方向（左側）に移動する）と、ポケット部３３の径方向内側縁部３３ｄと玉３との間の径方向距離（径方向動き量ΔＲ）は小さくなる。

この現象が、保持器３０が内輪２０又は外輪１０に対して軸方向に相対移動する度に発生するので（つまり、回転中に玉中心Ｏｉとポケット部３３の球面中心位置が一致した中立状態から、軸方向左右いずれか一方に保持器３０が相対的にずれると、保持器３０の径方向動き量ΔＲが小さくなる方向に度々変化するので）、保持器３０のポケット部３３の径方向断面形状が円状であった場合、安定して玉３を案内することができず、保持器３０の振動の増加や、保持器３０と玉３とが突っ張り合う現象が発生し、保持器音や保持器３０の早期破損などの問題が発生する。

そこで、本実施形態のように、柱部３２の周方向から見た側面に第１ストレート形状部３３ｂを設けることによって、図１５に示すように、ポケット部３３の玉３を案内する部分である第１ストレート形状部３３ｂと、玉３と、が円弧状に線接触する構成となる。このように、保持器３０と玉３との接触部分を線当りにすることにより、保持器３０が径方向に移動した際に、玉３がポケット部３３に柔軟にはまり込み、保持器３０の軸方向相対移動を抑制することができる。そのため、保持器３０の径方向動き量ΔＲの変化を防止することができ、軸受回転中の振動の増加を抑制できる。また、保持器３０の軸方向移動が抑制される結果、保持器音や保持器３０の早期破損などの問題を抑制できる。

柱部３２の周方向から見た側面の形状を円状とした場合（図１２参照。）、前述した軸受回転中に生じる問題以外にも、生じ得る問題がある。その問題とは、保持器３０のポケット部３３のピッチ円の位置と、玉３のピッチ円の位置と、が軸方向に相対的にずれることによって、保持器３０の径方向動き量ΔＲが設計上の範囲から変化し、保持器製造時の玉外接円径及び玉内接円径の正確な測定が困難なことである。

保持器３０の玉外接円径及び玉内接円径の測定方法の１つとして、保持器３０のリング部３１を下にした状態で、玉３に軽く測定荷重を与えて固定して測定する方法がある。ここで、保持器３０の玉外接円径を測定する場合、測定荷重は玉３に対して径方向内側に向かって与えられ、保持器３０の玉内接円径を測定する場合、測定荷重は玉３に対して径方向外側に向かって与えられる。このとき、ポケット部３３内の玉３は重力によってポケット部３３の中で、リング部３１の方へ寄る。その結果、ポケット部３３のピッチ円の位置と、玉３のピッチ円の位置と、が軸方向へ相対的にずれる。そして、保持器３０の径方向動き量ΔＲが、軸方向への移動前（図１３の実線参照。）と比べて、移動後（図１３の破線参照。）が小さくなる結果、径方向動き量ΔＲが設計上の範囲よりも小さくなってしまう。この場合、保持器３０の玉外接円径及び玉内接円径の正確な測定が困難になってしまう。

そこで、本実施形態では、柱部３２の周方向から見た側面に第１ストレート形状部３３ｂを設けることによって、図１５に示すように、測定荷重によって玉３が第１ストレート形状部３３ｂの部分にはまり込み、玉３が軸方向にずれることなく、玉外接円径及び玉内接円径の正確な測定が容易になる。

また、保持器３０を射出成形で製造する場合、金型はアキシアルドロー形の型構造となるが、ポケット部３３を形成する金型の離型時、柱部３２の角部３５（図６参照。）近傍が無理抜きとなり、ポケット部３３から型を抜取る際に、保持器を軸方向に位置決めして抜かないと、離型することができない。

ここで、図８に示した従来型の深溝玉軸受１００の場合、図１６及び図１７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。

そして、従来型の深溝玉軸受１００では、玉数が多くないので、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。

しかしながら、本実施形態の保持器３０のように玉数が多く、ポケット部３３の円周方向のピッチ（玉間距離Ｌ）が狭い場合は、図６に示すように、一対の角部３５の間には略Ｖ字形状の切欠部３４が形成され、当該切欠部３４の底部に平面を形成することが困難である。なお、切欠部３４の底部の平面の円周方向幅は、切欠部３４を射出成形させる型先端のＶ字形状鋭部の加工限界を考慮して、０．２ｍｍ以上とすることが望ましい。

したがって、仮に、保持器３０のリング部３１の径方向内側面３１ａ及び径方向外側面３１ｂが、断面平面形状（円環形状）である場合、ポケット部３３を形成する金型部品を無理抜きする際に、保持器３０と、保持器本体部を形成する金型（保持器３０のリング部３１の内径、外径、及び端面を形成する金型）と、の間に引っかかりがないため、ポケット部を形成する金型部品を無理抜きすることができない。

そこで、図１や図７に示すように、本実施形態の保持器３０においては、リング部３１の径方向内側面３１ａ（径方向一方側面）に、径方向内側に突出する内側凸部３８を形成する。このように、保持器３０と、保持器本体部を形成する金型と、の間に引っかかりとしての内側凸部３８を形成して、ポケット部３３を形成する金型部品の無理抜きを可能にすることができる。

内側凸部３８の形状や位置は特に限定されず、図１８に示すように、リング部３１の径方向内側面３１ａの正面側端部から、径方向内側に突出するように形成しても構わない。しかしながら、軸受回転中に保持器３０が傾いた際に内輪２０と内側凸部３８の接触を避けるために、内側凸部３８は、リング部３１の軸方向端部を除く中央近傍に設けるのが望ましい。すなわち、内輪２０と内側凸部３８との接触を回避する観点からは、図１８に示す内側凸部３８の位置よりも、図７に示す内側凸部３８の位置の方が望ましい。

また、製造する保持器３０のサイズが大きい場合、内側凸部３８の径方向寸法を大きくすれば、離型時の保持力が大きくできるが、内輪２０と内側凸部３８との接触が生じるため、内側凸部３８の径方向寸法には限界がある。したがって、このような場合には、図１９に示すように、内側凸部３８の数を複数個（図１９では２個）とすることにより、離型時の保持力を増大させることが望ましい。

また、図２０に示すように、内側凸部３８を設けず、リング部３１の径方向外側面３１ｂ（径方向他方側面）に、径方向外側に突出する外側凸部３９を形成してもよい。この場合も、外側凸部３９の形状、位置、及び数等は、適宜設定される。

なお、図示しないが、リング部３１には内側凸部３８及び外側凸部３９の両方を形成してもよい。

なお、ポケット部３３の球面中心位置は、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ず、図２１〜図２３に示すように、径方向外側にずれた構成でも構わない。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の最外径部ｍ１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。

ここで、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、円弧３３ａの中心Ｐよりも正面側（反負荷側。図２３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２３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３３ｅを含む。第３ストレート形状部３３ｅ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３３ｅ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。

リング部３１の径方向内側面３１ａ（径方向他方側面）に、径方向内側に突出する内側凸部３８を形成する。このように、保持器３０と、保持器本体部を形成する金型と、の間に引っかかりとしての内側凸部３８を形成して、ポケット部３３を形成する金型部品の無理抜きを可能にすることができる。なお、この保持器３０においても、リング部３１の径方向外側面３１ｂ（径方向一方側面）に、径方向外側に突出する外側凸部３９（図２０参照）を形成してもよい。

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の効果を奏することが可能である。

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１）
本実施例のアンギュラ玉軸受１においては、内径をΦ１５ｍｍ、接触角αを５０°、Ａｉ（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）の値を０．３８、Ａｅ（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）の値を０．３８に設定した。保持器３０は図１８に示した形状を有しており、その材質はポリアミド樹脂である。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、の関係は、Ｌ／πｄｍ＝１２×１０^−３を満たす。

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２）
本実施例のアンギュラ玉軸受１においては、内径をΦ６０ｍｍ、接触角αを６０°、Ａｉ（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）の値を０．４７、Ａｅ（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）の値を０．４７に設定した。保持器３０は図１に示した形状を有しており、その材質は、ベース樹脂がポリアセタール樹脂であり、強化材としてカーボン繊維を１０重量パーセント添加したものである。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、の関係は、Ｌ／πｄｍ＝２．３×１０^−３を満たす。

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３）
本実施例のアンギュラ玉軸受１においては、内径をΦ４０ｍｍ、接触角αを５５°、Ａｉ（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）の値を０．４３、Ａｅ（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）の値を０．４３に設定した。保持器３０は図２０に示した形状を有しており、その材質は、ベース樹脂がポリアミド樹脂であり、強化材としてガラス繊維を２０重量パーセント添加したものである。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、の関係は、Ｌ／πｄｍ＝７．０×１０^−３を満たす。

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）
本実施例のアンギュラ玉軸受１においては、内径をΦ４０ｍｍ、接触角αを５５°、Ａｉ（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）の値を０．４３、Ａｅ（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）の値を０．４３に設定した。保持器３０は図１９に示した形状を有しており、その材質は、ベース樹脂がポリアミド樹脂であり、強化材としてガラス繊維を２０重量パーセント添加したものである。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、の関係は、Ｌ／πｄｍ＝７．０×１０^−３を満たす。

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。

例えば、柱部３２の周方向から見た側面の外形は、リング部３１の径方向一方側面と径方向他方側面とを結ぶ円弧３３ａの一部が切り欠かれてなるものに限られない。すなわち、柱部３２の周方向から見た側面は、必ずしも第１〜第３ストレート形状部３３ａ、３３ｂ、３３ｄを有する必要はなく、半径ｒの円弧３３ａからなるものでもよい。

また、本出願は、２０１４年３月２８日出願の日本特許出願２０１４−０６８９４５、及び２０１４年７月１７日出願の特許協力条約に基づく国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０６９０８７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
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
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
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
３３ｄ 径方向内側縁部
３３ｅ 第３ストレート形状部
３４ 切欠部
３５ 角部
３８ 内側凸部（凸部）
３９ 外側凸部（凸部）
Ｏｉ 玉中心（ポケット部球面中心）

Claims (4)

1. 内周面に軌道面を有する外輪と、
   外周面に軌道面を有する内輪と、
   前記外輪及び前記内輪の軌道面間に配置された複数の玉と、
   前記玉を転動自在に保持し、玉案内方式である保持器と、
   を備えるアンギュラ玉軸受であって、
   前記内輪の外周面には、背面側に内輪カウンターボアが凹設され、正面側に内輪溝肩部が凸設され、
   前記外輪の内周面には、正面側に外輪カウンターボアが凹設され、背面側に外輪溝肩部が凸設され、
   前記玉の接触角αは、４５°≦α≦６５°であり、
   前記内輪溝肩部の径方向高さを前記玉の直径で除したものをＡｉとすると、０．３５≦Ａｉ≦０．５０であり、
   前記外輪溝肩部の径方向高さを前記玉の直径で除したものをＡｅとすると、０．３５≦Ａｅ≦０．５０であり、
   前記保持器は、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た複数のポケット部と、を有する冠型保持器であり、
   前記ポケット部の球面中心位置は、前記リング部の最外径部と最内径部との径方向中間位置よりも、径方向一方側にずれており、
   前記ポケット部を形成する前記柱部の周方向から見た側面は、前記リング部の径方向一方側面と径方向他方側面を結ぶ円弧、又は前記円弧の一部が切り欠かれてなるものであり、
   前記リング部の径方向一方側面及び径方向他方側面のうち、少なくとも一方には、径方向に突出する凸部が少なくとも一つ形成される
   ことを特徴とするアンギュラ玉軸受。
2. 前記ポケット部を形成する前記柱部の周方向から見た側面は、前記円弧の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ストレート形状部を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンギュラ玉軸受。
3. 前記ポケット部を形成する前記柱部の周方向から見た側面は、前記円弧の、前記第１ストレート形状部と、前記リング部の前記径方向一方側面と、を結ぶ部分が切り欠かれて形成された第２ストレート形状部を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載のアンギュラ玉軸受。
4. 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を満たす
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアンギュラ玉軸受。

Images