TWI666390B - 斜角滾珠軸承 - Google Patents

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TWI666390B
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松永恭平
勝野美昭
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日商日本精工股份有限公司
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Abstract

本發明之保持器(30)係具有大致圓環狀之環部(31)、自環部(31)之正面側或背面側以特定間隔於軸方向突出之複數個柱部(32)、及形成於鄰接之柱部(32)之間之複數個凹穴部(33)之冠型保持器。凹穴部(33)之球面中心位置係較環部(31)之最外徑部(m1)與最內徑部(m2)之徑向中間位置(M)，更偏移至徑向一側。形成凹穴部(33)之柱部(32)之自周方向觀察之側面係切除連結環部(31)之徑向一側面與徑向另一側面之圓弧(33a)、或圓弧(33a)之一部分而成者。於環部(31)之徑向一側面及徑向另一側面中，至少於一者，至少形成一個於徑向突出之凸部。

Description

斜角滾珠軸承
本發明係關於斜角滾珠軸承。
於NC(Numerical Control：數值控制)車床、銑床、自動換刀數位控制機床(machining center)、複合加工機、五軸加工機等工作機械、或主軸台或安裝加工物之機床之直動輸送機構中，使用將旋轉運動轉換成直線運動之滾珠螺桿。採用斜角滾珠軸承作為旋轉支持該滾珠螺桿軸端之軸承(例如，參照專利文獻1)。該等之軸承係根據使用之工作機械之主軸台或安裝加工物之機床之大小，使用軸承內徑為Φ10mm~Φ100mm左右之尺寸者。
加工中產生之切削載荷、或以高加速使主軸台及機床移動之情形之慣性載荷係經由滾珠螺桿作為軸向載荷負荷於斜角滾珠軸承。最近之工作機械存在基於高效率加工之目的而使切削載荷或快速旋入(fast-forwarding)引起之慣性載荷增大，而對斜角滾珠軸承負荷較大之軸向載荷之傾向。
因此，用於支撐此種滾珠螺桿之斜角滾珠軸承為了增加滾動疲勞壽命，必須使軸方向之負荷容量增加、與用以維持加工精度之高剛性兩者並立。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2000-104742號公報
為使該等兩者並立，雖然只要增大軸承尺寸，使組合之行數變多即可對應，但若增大軸承尺寸，則滾珠螺桿軸端之空間增加，再者，若組合之行數過度地增多，則滾珠螺桿單元部分成寬度較寬之構成。其結果，因工作機械所需佔地面積增加或高度方向之尺寸增加，故軸承之大型化或行數增加存在限度。
本發明係鑑於上述事情而完成者，其目的在於提供一種於有限之空間中可使軸方向之負荷容量增加與高剛性兩者並立之斜角滾珠軸承。
本發明之上述目的係藉由下述之構成達成。
(1)
一種斜角滾珠軸承，其特徵在於包含：外環，其於內周面具有軌道面；內環，其於外周面具有軌道面；複數個滾珠，其等配置於上述外環及上述內環之軌道面之間；及保持器，其係滾珠引導方式者，且係保持上述滾珠使之自由滾動；且上述內環之外周面中，於背面側凹設內環埋頭孔，於正面側凸設內環槽肩部；上述外環之內周面中，於正面側凹設外環埋頭孔，於背面側凸設外環槽肩部；且上述滾珠之接觸角α為45°≦α≦65°；若將上述內環槽肩部之徑向高度除以上述滾珠直徑所得值設為 Ai，則0.35≦Ai≦0.50；若將上述外環槽肩部之徑向高度除以上述滾珠直徑所得值設為Ae，則0.35≦Ae≦0.50；上述保持器係包含大致圓環狀之環部、自上述環部之正面側或背面側以特定間隔於軸方向突出之複數個柱部、及形成於鄰接之上述柱部之間之複數個凹穴部之冠型保持器；上述凹穴部之球面中心位置係較上述環部之最外徑部與最內徑部之徑向中間位置，更偏移至徑向一側；形成上述凹穴部之上述柱部之自周方向觀察之側面為切除連結上述環部之徑向一側面與徑向另一側面之圓弧、或上述圓弧之一部分而成者；於上述環部之徑向一側面及徑向另一側面中，至少於一者，至少形成一個於徑向突出之凸部。
(2)
如技術方案(1)之斜角滾珠軸承，其中形成上述凹穴部之上述柱部之自周方向觀察之側面包含：第1直線形狀部，其係以切除上述圓弧之徑向一側端部且於軸方向延伸之方式形成。
(3)
如技術方案(2)之斜角滾珠軸承，其中形成上述凹穴部之上述柱部之自周方向觀察之側面包含：第2直線形狀部，其係切除上述圓弧之連結上述第1直線形狀部、與上述環部之上述徑向一側面之部分而形成。
(4)
如技術方案(1)至(3)中任一項之斜角滾珠軸承，其中鄰接之上述滾珠彼此之距離L、與將圓周率π乘以滾珠節圓(pitch circle)直徑dm所得之滾珠節圓周長πdm之關係滿足2.5×10-3≦L/πdm≦ 13×10-3。
根據本發明之斜角滾珠軸承，因滾珠之接觸角α滿足45°≦α≦65°，故藉由增大接觸角，可增加軸承之軸方向載荷之負荷能力，且可以更大之預壓載荷使用。其結果，可提高軸承進而滾珠螺桿系統之剛性。
又，將內環槽肩部之徑向高度除以滾珠直徑所得值設為Ai時，0.35≦Ai≦0.50，將外環槽肩部之徑向高度除以滾珠直徑所得值設為Ae時，0.35≦Ae≦0.50，因而可防止軸承之軸方向載荷之負荷能力不足，且使內外環槽肩部之研削加工變得容易。
又，由於環部之徑向一側及徑向另一側面中，於至少一者至少形成有一個於徑向突出之凸部，故於以射出成形製造保持器之情形時，可使形成凹穴部之模具構件之強制拔出成為可能。
1‧‧‧斜角滾珠軸承
3‧‧‧滾珠
10‧‧‧外環
11‧‧‧軌道面
12‧‧‧外環槽肩部
13‧‧‧外環埋頭孔
14‧‧‧外環倒角
20‧‧‧內環
21‧‧‧軌道面
22‧‧‧內環槽肩部
23‧‧‧內環埋頭孔
24‧‧‧內環倒角
30‧‧‧保持器
31‧‧‧環部
31a‧‧‧徑向內側面(徑向一側面、徑向另一側面)
31b‧‧‧徑向外側面(徑向另一側面、徑向一側面)
32‧‧‧柱部
33‧‧‧凹穴部
33a‧‧‧圓弧
33b‧‧‧第1直線形狀部
33c‧‧‧第2直線形狀部
33d‧‧‧徑向內側邊緣部
33e‧‧‧第3直線形狀部
34‧‧‧缺口部
35‧‧‧角部
38‧‧‧內側凸部(凸部)
39‧‧‧外側凸部(凸部)
100‧‧‧深槽軸承
110‧‧‧外環
120‧‧‧內環
130‧‧‧保持器
131‧‧‧環部
132‧‧‧柱部
133‧‧‧凹穴部
135‧‧‧角部
136‧‧‧凹部
137‧‧‧凹部之底面
A‧‧‧箭頭
A‧‧‧中心點
B‧‧‧中心點
C‧‧‧線段AB與滾珠表面之交點
D‧‧‧線段AB與滾珠表面之交點
D1‧‧‧外徑
D2‧‧‧外徑
D3‧‧‧內徑
D4‧‧‧內徑
Dw‧‧‧滾珠直徑
dm‧‧‧滾珠節圓直徑
dm/2‧‧‧線段AO及線段BO之距離
E‧‧‧線段AB中點
F‧‧‧徑向載荷
He‧‧‧外環槽肩部之徑向高度
Hi‧‧‧內環槽肩部之徑向高度
L‧‧‧滾珠間距離
M‧‧‧徑向中間位置
m1‧‧‧最外徑部
m2‧‧‧最內徑部
O‧‧‧節圓中心
Oi‧‧‧滾珠中心(凹穴部球面中心)
P‧‧‧中心
r‧‧‧半徑
r1‧‧‧半徑
T‧‧‧滾珠中心間距離
VI-VI‧‧‧線
VII-VII‧‧‧線
XIII-XIII‧‧‧線
XIV‧‧‧方向
XXIII-XXIII‧‧‧線
α‧‧‧接觸角
θ‧‧‧線段EO與線段BO形成之角度
△A‧‧‧軸方向移動量
△R‧‧‧徑向移動量
△R'‧‧‧徑向移動量
△S1‧‧‧軸方向距離
△S2‧‧‧軸方向距離
圖1係本發明之實施形態之斜角滾珠軸承之剖視圖。
圖2係並列組合圖1之斜角滾珠軸承之剖視圖。
圖3係保持器之側面圖。
圖4係自軸方向一側觀察保持器之圖。
圖5係自軸方向另一側觀察保持器之圖。
圖6係圖4之VI-VI剖面向視圖。
圖7係圖4之VII-VII剖面向視圖。
圖8係先前深槽滾珠軸承之剖視圖。
圖9係自軸方向一側觀察經負荷徑向載荷時之保持器之圖。
圖10係對保持器負荷徑向載荷時之斜角滾珠軸承之剖視圖。
圖11係用以說明複數個滾珠之配置狀態之圖。
圖12係先前斜角滾珠軸承之剖視圖。
圖13係以實線表示圖12之保持器及滾珠之XIII-XIII之剖視圖，於圖12之保持器及滾珠中，以虛線表示保持器之凹穴部移動至以一點鏈線表示之軸方向時之XIII-XIII之剖視圖。
圖14係自XIV方向觀察圖12之保持器之圖。
圖15係顯示本發明之保持器之圖。
圖16係自軸方向觀察先前保持器之圖。
圖17係先前保持器之側面部。
圖18係變化例之斜角滾珠軸承之剖視圖。
圖19係變化例之斜角滾珠軸承之剖視圖。
圖20係變化例之斜角滾珠軸承之剖視圖。
圖21係變化例之斜角滾珠軸承之剖視圖。
圖22係自軸方向一側觀察圖21之保持器之圖。
圖23係圖22之XXIII-XXIII剖面向視圖。
以下，對本發明之實施形態之斜角滾珠軸承，使用圖式進行說明。
如圖1所示，本實施形態之斜角滾珠軸承1包含：外環10，其於內周面具有軌道面11；內環20，其於外周面具有軌道面21；複數個滾珠3，其等配置於外環10及內環20之軌道面11、21之間；及保持器30，其滾轉自由地保持滾珠3且係滾珠引導方式。
外環10之內周面具有：外環槽肩部12，其較軌道面11凸設於更靠向背面側(負荷側，圖1中左側)；及外環埋頭孔13，其較軌道面11凹設於更靠向正面側(相反負荷側，圖1中右側)。
內環20之外周面具有：內環槽肩部22，其較軌道面21凸設於更靠向正面側(負荷側，圖1中右側)；及內環埋頭孔23，其較軌道面21凹設於更靠向背面側(相反負荷側，圖1中左側)。
此處，將內環埋頭孔23之外徑設為D1，將內環槽肩部22之外徑設為D2時，為D1<D2，且，將外環埋頭孔13之內徑設為D3，將內環槽肩部12之內徑設為D4時，為D3>D4。如此，由於增大內環槽肩部22之外徑D2，縮小外環槽肩部12之內徑D4，故可將滾珠3之接觸角α設定得較大。更具體而言，藉由如上述般設定外徑D2及內徑D4，可將接觸角α設為45°≦α≦65°左右，即使考慮軸承製作時接觸角α之變動，亦可設為50°≦α≦60°左右，可增大接觸角α。
又，將內環槽肩部22之徑向高度Hi除以滾珠3之直徑Dw所得值設為Ai(Ai=Hi/Dw)時，設定為滿足0.35≦Ai≦0.50，且將外環槽肩部12之徑向高度He除以滾珠3之直徑Dw所得值設為Ae(Ae=He/Dw)時，設定為滿足0.35≦Ae≦0.50。
假設，於0.35>Ai或0.35>Ae時，由於內環槽肩部22或外環槽肩部12之徑向高度Hi、He相對於滾珠3之直徑Dw過小，故接觸角α未滿45°，導致軸承之軸方向載荷之負荷能力不足。又，於0.50<Ai或0.50<Ae時，由於外環10及內環20之軌道面11、21形成為超出滾珠3之節圓直徑dm，故外環槽肩部12及內環槽肩部22之研削加工較困難，而不被期望。
又，於外環槽肩部12之背面側端部，設置有隨著朝向背面側而朝向徑向外側之錐形狀之外環倒角14，於內環槽肩部22之正面側端部，設置有隨著朝向正面側而朝向徑向內側之錐形狀之內環倒角24。該等外環倒角14及內環倒角24之徑向寬度大於外環槽肩部12及內環槽肩部22之徑向高度He、Hi之一半，設定為比較大之值。
此種斜角滾珠軸承1係如圖2所示，可並列組合使用。由於本實施形態之斜角滾珠軸承1係將外環槽肩部12及內環槽肩部22設置至滾珠3之節圓直徑dm附近，故假設不設置外環倒角14及內環倒角24，則一斜角滾珠軸承1之內環20與另一斜角滾珠軸承1之外環10產生干涉， 導致軸承旋轉中發生不佳狀況。又，於以油潤滑使用之情形時，假設不設置外環倒角14及內環倒角24，則油不通過各斜角滾珠軸承1之間，油行程不暢，因潤滑不良，或油大量殘留於軸承內部引起溫度上升。如此，藉由設置外環倒角14及內環倒角24，可實現防止內環20及外環10彼此之干涉，及提高油之行程性。另，外環倒角14及內環倒角24係未必設置兩者，只要至少設置一者即可。
接著，參照圖3~7，對保持器30之構成進行詳述。保持器30係包含合成樹脂之滾珠引導方式之塑膠保持器，構成該保持器30之基礎樹脂係聚醯胺樹脂。另，聚醯胺樹脂之種類係並未受限制，除聚醯胺以外，亦可為聚縮醛樹脂、聚醚醚酮、聚醯亞胺等其他合成樹脂。再者，於基礎樹脂中，添加玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚醯胺纖維等作為強化材料。又，保持器30係藉由射出成形或切削加工製造。
保持器30係具有與內環20及外環10同軸配置之大致圓環狀之環部31(參照圖1)、自環部31之背面側以特定間隔於軸方向突出之複數個柱部32、及形成於鄰接之柱部32之間之複數個凹穴部33之冠型保持器。
此處，於本實施形態之斜角滾珠軸承1中，由於為了實現軸方向載荷之高負荷能力，而增大外環槽肩部12及內環槽肩部22之徑向高度He、Hi，故軸承內部空間減少。因此，於配置於此種軸承內部空間之保持器30為冠型保持器(單側環構造)時，設為於外環埋頭孔13與內環槽肩部22之間配置環部31，於外環10及內環20之軌道面11、21之間配置柱部32，且於柱部32之徑向外側端部連接環部31之構造。
即，如圖7所示，設為凹穴部33之球面中心位置較環部31之最外徑部m1與最內徑部m2之徑向中間位置M，更偏移至徑向內側(徑向一側)之構造。此處，凹穴部33之球面中心位置係與滾珠3之中心Oi一致之位置。又，環部31之最外徑部m1係徑向外側面31b，最內徑部m2係 內側凸部38之徑向內側面。另，於圖示之例中，凹穴部33之球面中心位置較環部31之最內徑部m2更偏移至徑向內側。
如圖7所示，形成凹穴部33之柱部32之自周方向觀察之側面係切除連結環部31之徑向內側面(徑向一側面)31a與徑向外側面(徑向另一側面)31b之圓弧33a之一部分而成者。圓弧33a之中心係以P表示，半徑係以r表示。
更具體而言，柱部32之自周方向觀察之側面包含：第1直線形狀部33b，其係以切除圓弧33a之徑向內側端部(徑向一側端部)且於軸方向延伸之方式形成。第1直線形狀部33b係配置於較圓弧33a之中心P更靠向背面側。又，第1直線形狀部33b係與滾珠3之中心Oi(凹穴部33之球面中心)於軸方向重疊。
再者，柱部32之自周方向觀察之側面包含：第2直線形狀部33c，其係切除圓弧33a之連結第1直線形狀部33b之正面側之端部、與環部31之徑向內側面31a之背面側之端部之部分而形成。因此，第2直線形狀部33c係設為隨著朝向正面側(環部31側)而朝向徑向外側之直線形狀。
又，柱部32之自周方向觀察之側面包含：第3直線形狀部33e，其係以切除圓弧33a之徑向外側端部(徑向另一側端部)且於軸方向延伸之方式形成。第3直線形狀部33e與環部31之徑向外側面31b形成於相同平面上，且與該徑向外側面31b無階差連接。
如此，柱部32之自周方向觀察之側面成為連接有第3直線形狀部33e、圓弧33a、第1直線形狀部33b、及第2直線形狀部33c之形狀。
又，如圖6所示，形成凹穴部33之柱部32之周方向兩側面、及環部31之背面側(柱部32側)之側面係自徑向觀察時形成為與滾珠3相似形狀之球面狀。此處，柱部32之頂端係於周方向中間設置有剖面大致V字形狀之缺口部34，且分叉。藉此，於以射出成型製造保持器30 時，可防止因強制拔出形成凹穴部33之模具構件而引起之柱部32之凹穴部33側之角部35之破損。
又，於保持器30材料之合成樹脂所添加之強化材料之比例較佳為5~30重量%。假設，合成樹脂成分中強化材料之比例超過30重量%，則由於保持器30之柔軟性降低，故於保持器30成形時自凹穴部33強制拔出模具時、或組裝軸承時將滾珠3壓入至凹穴部33時，導致柱部32之角部35破損。又，由於保持器30之熱膨脹依存於基礎材料即樹脂材料之線膨脹係數，故若強化材料之比例少於5重量%，則軸承旋轉中之保持器30之熱膨脹相對於滾珠3之節圓直徑dm之膨脹變得更大，導致滾珠3與保持器30之凹穴部33相抵，產生燒焦等不佳狀況。因此，藉由將合成樹脂成分中之強化材料之比例設為5~30重量%之範圍，可防止上述不佳狀況。
另，作為保持器30之合成樹脂材料，應用聚醯胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚醯亞胺等樹脂，作為強化材料，應用玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚醯胺纖維等。
此處，如圖8所示，具有先前冠形保持器之深槽滾珠軸承100係保持器130與內環120或外環110於徑向不重疊。因此，即使因深槽滾珠軸承100旋轉始動時或停止時之慣性，使保持器130超過設計值，而對於內環120或外環110相對地於軸方向移動，保持器130與內環120或外環110亦不會干涉。
然而，如本實施形態之斜角滾珠軸承1，於保持器30與內環20或外環10於徑向重疊時，保持器30超過設計值，且對於內環20或外環10相對地於軸方向移動時，有保持器30與內環20或外環10干涉之可能性。假設柱部32之自周方向觀察之側面為不具有第2直線形狀部33c(參照圖7)之形狀時，保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1(參照圖1)變窄，保持器30與內環20干涉之可能性變高。若保持器30與內 環20干涉，則保持器30與內環20干涉時轉矩變動，無法作為滾珠螺桿系統正確定位，且因干涉時之摩擦摩耗保持器30，引起保持器30之破損。又，保持器30摩耗時產生之摩耗粉末成為異物，造成軸承之潤滑狀態變差，結果軸承壽命縮短。
因此，如本實施形態之斜角滾珠軸承1，藉由柱部32之自周方向觀察之側面具有第2直線形狀部33c，可進一步擴大保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1，可降低保持器30與內環20干涉之可能性。
又，如本實施形態之斜角滾珠軸承1，為了維持較大之接觸角α，而分別將外環槽肩部12及內環槽肩部22之徑向高度He、Hi提高至滾珠3之節圓直徑dm附近時，外環10及內環20間之徑向空間變窄，無法使位於外環10及內環20間之空間的保持器30之環部31之徑向壁厚相對於標準軸承增厚。尤其是於冠形保持器時，由於環部31僅存在於保持器30之軸方向一側，故有因壁厚不足引起環部31之強度降低之虞。
再者，保持器30之材料為聚醯胺樹脂、聚縮醛樹脂、聚醚醚酮、聚醯亞胺等合成樹脂，對基礎樹脂之強化纖維含有率亦設為30重量%以下。因此，往往降低保持器30之環部31之強度，且於增加徑向之衝擊載荷或振動載荷時，導致保持器30朝徑向彎曲。另，於圖9中以虛線，於圖10中以一點鏈線示意性表示對保持器30負荷徑向載荷F，且朝徑向彎曲時之形狀之一例。因保持器30朝徑向彎曲，導致保持器30之徑向位置接近內環20側或外環10側。藉此，保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1變窄，保持器30與內環20干涉之可能性變高。假設柱部32之自周方向觀察之側面為不具有第2直線形狀部33c之形狀時，保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1變窄，保持器30與內環20干涉之可能性變高。因此，如本實施形態之斜角滾珠軸承1，藉由柱部32之自周方向觀察之側面具有第2直線形狀部33c，可進一步擴大保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1，可降低保持器30與內 環20干涉之可能性。
又，由於無法使位於外環10及內環20間空間之保持器30之環部31之徑向壁厚相對於標準軸承增厚，故有環部31之彎曲剛性不充分之情形。於該情形時，如圖6之箭頭A所示，因軸承使用時作用於保持器30之柱部32之離心力，導致柱部32之頂端朝徑向外側擴徑，且角部35容易朝周方向擴大。因此，保持器30之軸方向移動量△A變大。如此於保持器30之軸方向移動量△A變大時，保持器30與內環20間之軸方向距離△S1變窄，保持器30與內環20干涉之可能性變高。假設柱部32之自周方向觀察之側面為不具有第2直線形狀部33c之形狀時，保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1變窄，保持器30與內環20干涉之可能性變高。因此，如本實施形態之斜角滾珠軸承1，藉由於柱部32之自周方向觀察之側面形成第2直線形狀部33c，可進一步擴大保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1，可降低保持器30與內環20干涉之可能性。
又，本實施形態之斜角滾珠軸承1係為了增大軸向載荷負荷能力，而設定為滾珠3之數量(滾珠數量Z)較多。更具體而言，使用圖11進行說明。於圖11中，顯示配置於直徑dm之節圓上之二個滾珠3，將該等滾珠3之直徑設為Dw，該等滾珠3之中心設為A、B，將線段AB與滾珠3表面之交點設為C、D，將線段AB之中點設為E，將節圓之中心設為O。又，將鄰接之滾珠3中心A、B彼此之距離(線段AB之距離)即滾珠中心間距離設為T，將鄰接之滾珠3彼此之距離(線段CD之距離)即滾珠間距離設為L，將線段EO與線段BO形成之角度(線段EO與線段AO形成之角度)設為θ。如此，線段AO及線段BO之距離係(dm/2)，滾珠中心間距離T係(dm×sinθ)，滾珠距離L係(T-Dw)，角度θ係(180°/Z)。
且，滾珠間距離L、與將圓周率π乘以滾珠節圓直徑dm所得之滾 珠節圓周長πdm之間，以使2.5×10-3≦L/πdm≦13×10-3之關係成立之方式設計。假設，L/πdm小於2.5×10-3，則保持器30之柱部32之圓周方向壁厚變得過薄，導致成形或切削時穿孔。尤其是含有較多強化材料時，成形時保持器30之材料即合成樹脂之流動性變差，容易穿孔。又，若L/πdm大於13×10-3，則滾珠數量z變少，軸承之軸向載荷負荷能力及剛性變低。
如此，斜角滾珠軸承1設計為滿足2.5×10-3≦L/πdm≦13×10-3，亦即滾珠數量Z較多，無法使保持器30之柱部32之圓周方向壁厚相對於標準軸承增厚。因此，隨著柱部32之圓周方向壁厚變薄，角部35之壁厚變薄。因此，如圖6之箭頭A所示，滾珠3與保持器30之角部35碰撞時，角部35容易朝周方向擴大，其結果，保持器之軸方向移動量△A變大。藉此，保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1變窄，保持器30與內環20干涉之可能性變高。假設柱部32之自周方向觀察之側面為不具有第2直線形狀部33c之形狀時，保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1變窄，保持器30與內環20干涉之可能性變高。因此，如本實施形態之斜角滾珠軸承1，藉由柱部32之自周方向觀察之側面具有第2直線形狀部33c，可進一步擴大保持器30與內環20之間之軸方向距離△S1，可降低保持器30與內環20干涉之可能性。
如圖12所示，即使於將柱部32之自周方向觀察之側面設為先前型之任意半徑r1之圓狀之情形，亦與上述之本實施形態之保持器30相同，於軸承之旋轉中，保持器30之軸方向相對移動量△A變大。且，於柱部32之自周方向觀察之側面為圓狀之情形，如圖14所示，凹穴部33之引導滾珠3之部分即徑向內側邊緣部33d與滾珠3成為點接觸。於該情形時，如圖13所示，凹穴部33之徑向內側邊緣部33d與滾珠3之間之徑向距離為保持器30之徑向移動量△R。
於該情形時，由於保持器30與滾珠3為點接觸，故於軸承旋轉 中，保持器30對於內環20或外環10容易相對移動至軸方向，其結果，凹穴部33之徑向內側邊緣部33d與滾珠3點接觸之部位亦移動至軸方向。於圖12中，以一點鏈線表示已移動至軸方向之凹穴部33(柱部32)。如此，由於凹穴部33之徑向內側邊緣部33d與滾珠3之間之徑向距離與移動至軸方向前相比，移動後變得更小，故保持器30之徑向移動量△R與移動至軸方向前(參照圖13之實線)相比，移動後(參照圖13之虛線)亦變得更小。又，保持器30之軸方向位置自圖12之實線位置移動至與上述相反軸方向(移動至與圖12之以一點鏈線表示之方向相反方向(左側))時，凹穴部33之徑向內側邊緣部33d與滾珠3之間之徑向距離(徑向移動量△R)變小。
由於該現象係每當於保持器30對於內環20或外環10相對移動至軸方向時發生(即，由於保持器30自旋轉中滾珠中心Oi與凹穴部33之球面中心位置一致之中立狀態，相對地偏移至軸方向左右任一者時，則每次均變化至保持器30之徑向移動量△R變小之方向)，故於保持器30之凹穴部33之徑向剖面形狀為圓狀時，無法穩定引導滾珠3，產生保持器30振動增加、或保持器30與滾珠3相抵之現象，且產生保持器音或保持器30之提前破損等問題。
因此，如本實施形態，藉由於柱部32之自周方向觀察之側面設置第1直線形狀部33b，而設為如圖15所示，凹穴部33之引導滾珠3之部分即第1直線形狀部33b與滾珠3以圓弧狀進行線接觸之構成。如此，藉由將保持器30與滾珠3之接觸部分設為線接觸，於保持器30移動至徑向時，滾珠3靈活地卡入凹穴部33，可抑制保持器30之軸方向相對移動。因此，可防止保持器30之徑向移動量△R之變化，可抑制軸承旋轉中振動之增加。又，抑制保持器30之軸方向移動之結果，可抑制保持器音或保持器30之提前破損等問題。
於將柱部32之自周方向觀察之側面之形狀設為圓狀之情形時(參 照圖12)，除上述軸承旋轉中產生之問題以外，亦存在可能產生之問題。所謂該問題係因保持器30之凹穴部33之節圓位置、與滾珠3之節圓位置相對偏移至軸方向，引起保持器30之徑向移動量△R脫離設計上之範圍而變化，而難以正確測定保持器製造時滾珠外接圓徑及滾珠內接圓徑。
作為保持器30之滾珠外接圓徑及滾珠內接圓徑之測定方法之一，有於將保持器30之環部31設為下之狀態，對滾珠3賦予較輕測定載荷而固定進行測定之方法。此處，於測定保持器30之滾珠外接圓徑之情形時，對滾珠3朝向徑向內側賦予測定載荷，於測定保持器30之滾珠內接圓徑之情形時，對滾珠3朝向徑向外側賦予測定載荷。此時，凹穴部33內之滾珠3係因重力而於凹穴部33中向環部31側靠近。其結果，凹穴部33之節圓位置與滾珠3之節圓位置相對偏移至軸方向。且，保持器30之徑向移動量△R與移動至軸方向前(參照圖13之實線)相比，移動後(參照圖13之虛線)變得更小，結果，導致徑向移動量△R較設計上之範圍更小。於該情形時，難以正確測定保持器30之滾珠外接圓徑及滾珠內接圓徑。
因此，於本實施形態中，藉由於柱部32之自周方向觀察之側面設置第1直線形狀部33b，如圖15所示，因測定載荷使滾珠3卡入第1直線形狀部33b之部分，滾珠3不會偏移至軸方向，可容易正確測定滾珠外接圓徑及滾珠內接圓徑。
又，於以射出成形製造保持器30時，模具係呈軸向拉伸形之模構造，但於形成凹穴部33之模具之脫模時，柱部32之角部35(參照圖6)附近成為強制拔出，於自凹穴部33拔取模時，若保持器定位於軸方向而未拔出，則無法進行脫模。
此處，於如圖8所示之先前型深槽滾珠軸承100之情形時，如圖16及圖17所示，保持器130係設為如下之冠型保持器：具有大致圓環 狀之環部131、自環部131以特定間隔於軸方向突出之複數個柱部132、及形成於鄰接之柱部132之間之複數個凹穴部133。
且，於先前型深槽滾珠軸承100中，由於滾珠數量較少，故保持器130之凹穴部133之圓周方向之間距擴大，柱部132之一對角部135之間，與本實施形態之柱部32之一對角部35之間相比更遠離。因此，於模具之強制拔出時，為了使柱部132之頂端部容易變形之目的，可於一對角部135之間設置凹部136。又，凹部136之底面137可成為於圓周方向延伸之平面。而且於凹部136之底面137，設置用以脫模之銷，對凹穴部133之模，藉由將銷朝軸方向推出可進行強制拔出之脫模。
然而，於本實施形態之保持器30之滾珠數量較多，凹穴部33之圓周方向之間距(滾珠間距離L)較窄之情形時，如圖6所示，於一對角部35之間形成大致V字形狀之缺口部34，而難以於該缺口部34底部形成平面。另，缺口部34底部平面之圓周方向寬度於考慮射出成形缺口部34之模頂端V字形狀尖部之加工限度，期望為0.2mm以上。
因此，假設保持器30之環部31之徑向內側面31a及徑向外側面31b為剖面平面形狀(圓環形狀)之情形時，於強制拔出形成凹穴部33之模具構件時，由於保持器30與形成保持器本體部之模具(形成保持器30之環部31之內徑、外徑及端面之模具)之間未卡住，故無法強制拔出形成凹穴部之模具構件。
因此，如圖1或圖7所示，於本實施形態之保持器30中，於環部31之徑向內側面31a(徑向一側面)，形成於徑向內側突出之內側凸部38。如此，於保持器30、與形成保持器本體部之模具之間形成作為卡住之內側凸部38，可使形成凹穴部33之模具構件之強制拔出成為可能。
內側凸部38之形狀或位置未特別限定，如圖18所示，亦可自環部31之徑向內側面31a之正面側端部，於徑向內側突出地形成。然 而，為避免軸承旋轉中保持器30傾斜時內環20與內側凸部38之接觸，期望內側凸部38設置於除了環部31之軸方向端部以外之中央附近。即，基於迴避內環20與內側凸部38之接觸之觀點，相較於如圖18所示之內側凸部38之位置，更期望為圖7所示之內側凸部38之位置。
又，於所製造之保持器30之尺寸較大時，若增大內側凸部38之徑向尺寸，雖可增大脫模時之保持力，但由於產生內環20與內側凸部38之接觸，故內側凸部38之徑向尺寸有界限。因此，於此種情形時，如圖19所示，期望藉由將內側凸部38之數量設為複數個(圖19中係2個)，而增大脫模時之保持力。
又，如圖20所示，亦可不設置內側凸部38，而於環部31之徑向外側面31b(徑向另一側面)，形成於徑向外側突出之外側凸部39。於該情形時，外側凸部39之形狀、位置及數量等亦係適當設定。
另，雖未圖示，但亦可於環部31形成內側凸部38及外側凸部39兩者。
另，凹穴部33之球面中心位置不限定於較環部31之最外徑部m1與最內徑部m2之徑向中間位置M更偏移至徑向內側之構成，如圖21~23所示，亦可為偏移至徑向外側之構成。即，可設為於外環槽肩部12與內環埋頭孔23之間配置環部31，於外環10及內環20之軌道面11、21間配置柱部32，且於柱部32之徑向內側端部連接環部31之構造。另，於圖示之例中，凹穴部33之球面中心位置較環部31之最外徑部m1更偏移至徑向外側。於該情形時，柱部32之頂端亦由於於周方向中間設置有缺口部34，且分叉，故於以射出成型製造保持器30時，可防止因形成凹穴部33之模具構件之強制拔出，引起柱部32之凹穴部33側之角部35之破損。
此處，形成凹穴部33之柱部32之自周方向觀察之側面為切除連結環部31之徑向外側面(徑向一側面)31b與徑向內側面(徑向另一側 面)31a之圓弧33a之一部分而成者。圓弧33a之中心係以P表示，半徑係以r表示。
更具體而言，柱部32之自周方向觀察之側面包含：第1直線形狀部33b，其係以切除圓弧33a之徑向外側端部(徑向一側端部)且於軸方向延伸之方式形成。第1直線形狀部33b係配置於較圓弧33a之中心P更靠向正面側(反負荷側，圖23中左側)。又，第1直線形狀部33b係與滾珠3之中心Oi(凹穴部33之球面中心)於軸方向重疊。
再者，柱部32之自周方向觀察之側面包含：第2直線形狀部33c，其係切除圓弧33a之連結第1直線形狀部33b之背面側(負荷側，圖23中右側)端部、與環部31之徑向外側面31b之正面側端部之部分而形成。因此，第2直線形狀部33c設為隨著朝向背面側(環部31側)，而朝向徑向內側之直線形狀。
又，柱部32之自周方向觀察之側面包含：第3直線形狀部33e，其係以切除圓弧33a之徑向內側端部(徑向另一側端部)且於軸方向延伸之方式形成。第3直線形狀部33e係與環部31之徑向內側面31a形成於相同平面上，且與該徑向內側面31a無階差連接。
如此，柱部32之自周方向觀察之側面成為連接有第3直線形狀部33e、圓弧33a、第1直線形狀部33b、及第2直線形狀部33c之形狀。
於環部31之徑向內側面31a(徑向另一側面)，形成於徑向內側突出之內側凸部38。如此，於保持器30與形成保持器本體部之模具之間形成作為卡住之內側凸部38，使形成凹穴部33之模具構件之強制拔出成為可能。另，於該保持器30中，亦可於環部31之徑向外側面31b(徑向一側面)形成於徑向外側突出之外側凸部39(參照圖20)。
於此種構成時，亦可獲得與上述實施形態相同之效果。
接著，對變更斜角滾珠軸承1之複數個參數之各實施例進行說明。
(實施例1)
於本實施形態之斜角滾珠軸承1中，將內徑設定為Φ15mm，接觸角α設定為50°，Ai(內環槽肩部22之徑向高度Hi除以滾珠3之直徑Dw者)之值設定為0.38，Ae(外環槽肩部12之徑向高度He除以滾珠3之直徑Dw者)之值設定為0.38。保持器30具有如圖18所示之形狀，該材質係聚醯胺樹脂。滾珠間距離L與將圓周率π乘以滾珠節圓直徑dm之滾珠3之節圓周長πdm之關係滿足L/πdm=12×10-3。
藉由如此設定各參數，確認可獲得與上述實施形態相同之效果。
(實施例2)
於本實施形態之斜角滾珠軸承1中，將內徑設定為Φ60mm，接觸角α設定為60°，Ai(內環槽肩部22之徑向高度Hi除以滾珠3之直徑Dw者)之值設定為0.47，Ae(外環槽肩部12之徑向高度He除以滾珠3之直徑Dw者)之值設定為0.47。保持器30具有如圖1所示之形狀，其材質係基礎樹脂為聚縮醛樹脂，且添加10重量%之碳纖維作為強化材料者。滾珠間距離L與將圓周率π乘以滾珠節圓直徑dm之滾珠3之節圓周長πdm之關係滿足L/πdm=2.3×10-3。
藉由如此設定各參數，確認可獲得與上述實施形態相同之效果。
(實施例3)
於本實施形態之斜角滾珠軸承1中，將內徑設定為Φ40mm，接觸角α設定為55°，Ai(內環槽肩部22之徑向高度Hi除以滾珠3之直徑Dw者)之值設定為0.43，Ae(外環槽肩部12之徑向高度He除以滾珠3之直徑Dw者)之值設定為0.43。保持器30具有如圖20所示之形狀，其材質係基礎樹脂為聚醯胺樹脂，且添加20重量%之玻璃纖維作為強化材料者。滾珠間距離L與將圓周率π乘以滾珠節圓直徑dm之滾珠3之節圓周 長πdm之關係滿足L/πdm=7.0×10-3。
藉由如此設定各參數，確認可獲得與上述實施形態相同之效果。
(實施例4)
於本實施形態之斜角滾珠軸承1中，將內徑設定為Φ40mm，接觸角α設定為55°，Ai(以內環槽肩部22之徑向高度Hi除以滾珠3之直徑Dw者)之值設定為0.43，Ae(外環槽肩部12之徑向高度He除以滾珠3之直徑Dw者)之值設定為0.43。保持器30具有如圖19所示之形狀，其材質係基礎樹脂為聚醯胺樹脂，且添加20重量%之玻璃纖維作為強化材料者。滾珠間距離L與將圓周率π乘以滾珠節圓直徑dm之滾珠3之節圓周長πdm之關係滿足L/πdm=7.0×10-3。
藉由如此設定各參數，確認可獲得與上述實施形態相同之效果。
又，本發明係並非限定於上述實施形態者，可進行適當變更、改良等。
例如，柱部32之自周方向觀察之側面之外形不限定於切除連結環部31之徑向一側面與徑向另一側面之圓弧33a之一部分而成者。即，柱部32之自周方向觀察之側面係未必包含第1~第3直線形狀部33a、33b、33d，亦可為包含半徑r之圓弧33a者。
又，本申請案係基於2014年3月28日申請之日本專利申請案2014-068945、及基於2014年7月17日申請之專利合作條約之國際申請案PCT/JP2014/069087者，該內容係以引用之方式併入此。

Claims (1)

  1. 一種斜角滾珠軸承，其特徵在於包含：外環，其於內周面具有軌道面；內環，其於外周面具有軌道面；複數個滾珠，其等配置於上述外環及上述內環之軌道面之間；及保持器，其滾轉自由地保持上述滾珠且係滾珠引導方式；且上述內環之外周面中，於背面側凹設有內環埋頭孔，於正面側凸設有內環槽肩部；上述外環之內周面中，於正面側凹設有外環埋頭孔，於背面側凸設有外環槽肩部；且上述滾珠之接觸角α係45°≦α≦65°；將上述內環槽肩部之徑向高度除以上述滾珠直徑者設為Ai時，0.35≦Ai≦0.50；將上述外環槽肩部之徑向高度除以上述滾珠直徑者設為Ae時，0.35≦Ae≦0.50；且上述保持器係具有大致圓環狀之環部、自上述環部之正面側或背面側以特定間隔於軸方向突出之複數個柱部、及形成於鄰接之上述柱部之間之複數個凹穴部之冠型保持器；上述凹穴部之球面中心位置係較上述環部之最外徑部與最內徑部之徑向中間位置，更偏移至徑向一側；形成上述凹穴部之上述柱部之自周方向觀察之側面係連結上述環部之徑向一側面與徑向另一側面之圓弧、或上述圓弧之一部分被切除而成者；於上述環部之徑向一側面及徑向另一側面中，至少於一者，至少形成一個於徑向突出之凸部；上述凸部未形成於上述柱部，僅形成於上述環部；鄰接之上述滾珠彼此之距離L與將圓周率π乘以滾珠節圓直徑dm之滾珠節圓周長πdm之關係滿足2.5×10-3≦L/πdm≦13×10-3。
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