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WO2018092707A1 - 転がり軸受用保持器、及び転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受用保持器、及び転がり軸受 Download PDF

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WO2018092707A1
WO2018092707A1 PCT/JP2017/040711 JP2017040711W WO2018092707A1 WO 2018092707 A1 WO2018092707 A1 WO 2018092707A1 JP 2017040711 W JP2017040711 W JP 2017040711W WO 2018092707 A1 WO2018092707 A1 WO 2018092707A1
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WO
WIPO (PCT)
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cage
rolling
rolling element
ball
rolling bearing
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2017/040711
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English (en)
French (fr)
Inventor
健太 剱持
美昭 勝野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020197013796A priority patent/KR20190062571A/ko
Priority to US16/461,174 priority patent/US20190368540A1/en
Priority to JP2018551608A priority patent/JP6922928B2/ja
Priority to CN201780071021.4A priority patent/CN109964055A/zh
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    • F16C33/467—Details of individual pockets, e.g. shape or roller retaining means
    • F16C33/4676—Details of individual pockets, e.g. shape or roller retaining means of the stays separating adjacent cage pockets, e.g. guide means for the bearing-surface of the rollers

Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing retainer and a rolling bearing, and more specifically, general industrial machines and machine tools such as rolling bearings for machine tool spindles and ball screw support bearings, and other vehicles such as railways and aviation.
  • the present invention relates to a rolling bearing cage and a rolling bearing that are applied to a portion that rotates at a high speed.
  • a cage for a rolling bearing is usually used for the purpose of causing the bearing to rotate smoothly without causing any competition between the cage and other members, and suppressing the rampage of the cage. And an appropriate gap amount is set between the other members.
  • the cage used for the rolling bearing is roughly classified into two types: a bearing ring guide type cage that is guided to rotate by the bearing ring and a rolling element guide type cage that is guided to rotate by the rolling element.
  • a rolling element guide type cage is often used for the driving motor bearing mainly for cost reasons, and in particular, one of the pockets of the cage is used for reasons of bearing assembly. Often an open crown holder is selected.
  • the crown type cage Because of its shape, the crown type cage has a characteristic that the amount of cage deformation due to centrifugal force, particularly the increase in the circumferential length of the pocket, is large compared to other types of cages. Since it is very difficult to maintain the gap amount with respect to the increase in the speed, improvement is particularly required.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress an increase in the gap amount between the cage and the rolling element due to the centrifugal force of the cage, and to maintain the cage in a wide rotational speed range. It is to propose a rolling element guide type rolling bearing cage and a rolling bearing that can maintain an appropriate gap amount between the rolling element and the cage, thereby suppressing cage noise.
  • a rolling element guide type rolling bearing retainer having a plurality of pockets provided at predetermined intervals in the circumferential direction and each holding a plurality of rolling elements,
  • the cage pocket has a straight surface parallel to a straight line connecting the center of the rolling element and the rotation axis at a neutral position where the revolution axis of the rolling element and the rotation axis of the cage coincide with each other.
  • a taper surface connected to the straight surface on the inner diameter side of the straight surface, and extending toward the straight line as it is radially away from the straight surface; The tapered surface is formed so as to be in surface contact with the rolling element when the rolling element and the cage are relatively moved along the straight line.
  • the connecting point between the straight surface and the tapered surface passes through the center of the rolling element and is closer to the inner diameter side than the intersection of the extension surface of the rolling element equatorial plane and the wall surface of the pocket that is perpendicular to the straight line. Formed, In a two-dimensional section passing through the centers of the plurality of rolling elements, at the neutral position, the distance between the rolling elements and the wall surface of the pocket in the extended surface of the rolling element equatorial plane is the taper in a direction perpendicular to the straight line.
  • the angle formed between the line connecting the contact point and the center of the rolling element and the extended surface of the rolling element equatorial plane is the intersection of the shoulder outer maximum diameter of the inner ring and the contour of the rolling element
  • the rolling bearing retainer according to (1), which is large.
  • the cage is a crown type cage having an annular part and a plurality of pillars extending in the axial direction from the annular part (1) or (2) Roller bearing retainer as described in 1.
  • the center position of the rolling element is offset from the center positions of the inner ring and the outer ring so as to be separated from the annular portion. Roller bearing cage.
  • the cage pocket has a straight surface and a tapered surface with which the rolling element comes into surface contact.
  • the connecting point between the straight surface and the tapered surface is formed on the inner diameter side of the intersection of the extended surface of the rolling element equatorial surface and the wall surface of the pocket, and in a two-dimensional section passing through the centers of the plurality of rolling elements.
  • the distance between the rolling element and the wall surface of the pocket in the extended surface of the rolling element equatorial plane is smaller than the shortest distance between the tapered surface and the rolling element in the direction perpendicular to the radial direction.
  • the rolling elements and the cage are relatively moved in the radial direction, and the contact points formed when the tapered surface and the rolling elements are brought into contact with the rolling points.
  • the angle between the line connecting the center of the moving body and the extended surface of the rolling body equatorial plane is the line connecting the intersection of the maximum outer diameter of the shoulder of the inner ring and the contour of the rolling body and the center of the rolling body, It is smaller than the angle formed with the extended surface of the rolling element equatorial plane.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, showing a state in which the ball and the cage of the first embodiment are in a neutral position. It is the figure which looked at the ball and cage of Drawing 2 from the radial direction. It is a figure which shows the state which the ball
  • (A) is a figure which shows the state which the ball
  • (b) It is a figure which shows the state where the ball
  • (A) is a figure which shows the state in which the cage
  • (A) is a figure which shows the state which has the cage
  • (b) is a ball
  • (A) is sectional drawing of a deep groove ball bearing provided with the cage for rolling bearings concerning 2nd Embodiment of this invention
  • (b) is the figure which looked at the ball
  • (A)-(d) is sectional drawing of the deep groove ball bearing provided with each modification of the rolling bearing retainer which changed the shape of the internal-diameter side convex part, respectively.
  • (A)-(c) is the figure which looked at each modification of the rolling bearing retainer which changed the axial direction position of the internal diameter side convex part from the radial direction.
  • (A) And (b) is the figure seen from the radial direction which shows each modification of the cage for rolling bearings.
  • the deep groove ball bearing 1 having the crown type cage 11 according to the first embodiment of the present invention includes an outer ring 3 having an outer ring raceway surface 3a on an inner peripheral surface, an inner ring 5 having an inner ring raceway surface 5a on an outer peripheral surface, an outer ring raceway surface 3a and an inner ring raceway surface 5a.
  • grease as a lubricant is enclosed in the internal space of the deep groove ball bearing 1.
  • the lubricant may be oil.
  • shoulder portions 3b are formed on both axial sides of the outer ring raceway surface 3a, and on the outer peripheral surface of the inner ring 5, shoulder portions 5b are formed on both axial sides of the inner ring raceway surface 5a. ing.
  • the crown type cage 11 is a ball guide type cage made of synthetic resin, and the annular portion 15 and the axial direction at predetermined intervals in the circumferential direction from the annular portion 15.
  • a plurality of pockets 9 that hold the ball 7 in a rollable manner are formed by the annular portion 15 and the adjacent column portions 17 and 17. Therefore, the pocket 9 is opened on both sides in the radial direction and is opened on one axial side (the right side in FIG. 1).
  • Synthetic resin materials for the crown-shaped cage 11 are made of synthetic resin materials such as polyamide, polyacetal, polyether ether ketone, polyimide, polyphenylene sulfide, etc., and if necessary, the resin may be glass fiber, carbon fiber, aramid fiber. A reinforcing material such as may be added.
  • the pocket 9 of the crown-shaped cage 11 rotates with the center O of the ball 7 at a neutral position where the revolution axis X1 of the ball 7 and the rotation axis X2 of the crown-shaped cage 11 coincide.
  • the straight surface 9a is formed in a cylindrical shape with the straight line L as the central axis
  • the tapered surface 9b is formed in a conical shape with the straight line L as the central axis.
  • inner diameter side convex part 19 which protrudes in the axial direction intermediate part of the crown type holder
  • Inner diameter side convex portions 19 and 19 are formed symmetrically with respect to the axial center, and as shown in FIG. 1, inclined surfaces are formed on both axial sides so that the axial width becomes narrower toward the radially inner side. 19a. Further, as shown in FIG.
  • the inner diameter side convex portions 19, 19 when viewed from the radially outer side, have other inclined surfaces 19 b on both sides in the axial direction so that the axial width becomes narrower toward the center of the pocket 9.
  • the minimum inner diameter ⁇ d of the inner diameter side convex portion 19 is larger than at least one of the maximum outer diameters ⁇ D of the shoulder portions 5 b of the inner ring 5.
  • the inner diameter side convex part 19 which forms the taper surface 9b is not provided in the other axial side in the pocket 9 (left side in FIG. 1, FIG. 3), there is a gap between the pocket 9 and the ball 7. And the lubricant can be supplied from the gap.
  • the crown type cage 11 of the present embodiment as described above, an increase in the gap amount between the cage 11 and the balls 7 due to the centrifugal force of the cage 11 is suppressed, and the crown type cage 11 is held in a wide rotational speed range. An appropriate gap amount between the container 11 and the ball 7 is maintained to suppress the cage sound. Therefore, among the gaps of the crown-shaped cage 11, the clearance in the rotational direction of the cage 11 formed between the pocket 9 of the cage 11 and the balls 7 (hereinafter referred to as pocket gap (2 ⁇ P)), It is important to define a radial clearance (hereinafter referred to as “cage radial movement amount (2 ⁇ R))” of the cage 11 formed between the pocket 9 of the cage 11 and the ball 7.
  • the pair of tapered surfaces 9b are in surface contact with the balls 7 when the balls 7 and the cage 11 are relatively moved along the straight line L (that is, in the radial direction). Formed as follows. Further, as shown in FIG. 5A, the crown-shaped cage 11 is in surface contact with the ball 7 even when the pocket circumferential direction length of the cage 11 increases due to centrifugal force and moves in the radial direction. Formed as follows. Further, in this case, the contact position of the ball 7 with the tapered surface 9b does not change before and after the crown type cage 11 is deformed.
  • connection point 9 c between the straight surface 9 a and the tapered surface 9 b passes through the center O of the ball 7 and is perpendicular to the straight line L. It forms in the inner diameter side rather than the cross
  • FIG. 1 in a two-dimensional cross section passing through the center O of the plurality of balls 7, at the neutral position shown in FIG.
  • the distance ⁇ P between the ball 7 and the wall surface of the pocket 9 on the extended surface F of the rolling body equatorial plane is It is designed to be smaller than the shortest distance ⁇ T between the tapered surface 9b and the ball 7 in the direction perpendicular to L (direction F ′ parallel to the extended surface F of the rolling element equatorial plane).
  • the pocket clearance (2 ⁇ P) can be determined by only the ball 7 and the straight surface 9a without receiving interference from the tapered surface 9b. That is, when the cage 11 moves in parallel with the ball 7 on the revolution axis X1 of the ball 7 and comes into contact with the ball 7, the cage 11 reacts in the direction opposite to the moving direction. Rampage can be suppressed. That is, it can be suppressed that the ball 7 comes into contact with the tapered surface 9b first, and a reaction force is generated in the radial direction of the cage 11 to cause the cage 11 to be violated. Further, the friction between the pocket 9 and the ball 7 is also reduced, and it is possible to suppress an increase in torque, heat generation, and the like.
  • the balls 7 and the cage 11 are relatively moved along the straight line L to form a tapered surface.
  • the angle ⁇ formed between the line a connecting the contact point P 1 formed when the ball 9 b and the ball 7 are brought into contact with the center O of the ball 7 and the extended surface F of the rolling body equatorial plane is determined by the inner ring 5.
  • the minimum inner diameter ⁇ d of the cage 11 must be larger than at least one of the shoulder outer maximum diameters ⁇ D of the inner ring 5 in order to secure the bearing assembly.
  • the angle ⁇ needs to be smaller than the angle ⁇ under the condition that the cage 11 is in contact with the ball 7. .
  • FIG. 4 shows the relationship between ⁇ and ⁇ when the taper gradient angle ⁇ ′ is changed under the condition that ⁇ P and ⁇ R are constant and the tapered contact is established. Show. That is, FIG. 4 satisfies all the first to third conditions of the present embodiment including ⁇ ⁇ .
  • FIG. 6 when ⁇ ′ is too small, the second condition described above is not satisfied, and the ball 7 comes into contact with the tapered surface 9 b of the cage 11.
  • the minimum inner diameter ⁇ d of the retainer 11 is smaller than the maximum shoulder outer diameter ⁇ D of the inner ring 5, and Assembling of the cage 11 from the shoulder side becomes impossible.
  • the pocket 9 of the cage 11 has the straight surface 9a and the tapered surface 9b with which the ball 7 comes into surface contact.
  • the connection point 9c between the straight surface 9a and the tapered surface 9b is formed on the inner diameter side of the intersection I between the extension surface F of the rolling element equatorial surface and the wall surface of the pocket 9, and the center of the plurality of balls 7
  • the distance ⁇ P between the ball 7 and the wall surface of the pocket 9 on the extended surface F of the rolling body equatorial plane is the shortest distance between the tapered surface 9b and the ball 7 in the direction perpendicular to the straight line L.
  • the angle ⁇ formed between the line a connecting the contact point P 1 and the center O of the ball 7 and the extended surface F of the rolling body equatorial plane is the difference between the shoulder outer maximum diameter of the inner ring 5 and the contour of the ball 7. and a line b connecting the center O of intersection P 2 and ball 7, less than the angle ⁇ between the extension surface F of the rolling element equatorial plane.
  • FIG.8 (a) is sectional drawing of the deep groove ball bearing provided with the cage for rolling bearings concerning 2nd Embodiment of this invention
  • FIG.8 (b) is the figure which looked at the ball and the cage from radial direction. It is.
  • the axial thickness of the annular portion 15 is increased to increase the rigidity of the annular portion 15.
  • the center position L1 of the ball 7 is offset from the center position L2 of the outer ring 3 and the inner ring 5 to the opposite side to the annular portion 15.
  • the part 15 can be made as thick as possible in the axial direction.
  • Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a deep groove ball bearing including a rolling bearing cage according to the third embodiment of the present invention.
  • the shape of the inner diameter side of the crown-shaped cage 11 is different from that of the first embodiment, and the inner diameter ⁇ db of the distal end portion is increased so that the thickness of the distal end portion of the column portion 17 is reduced. .
  • the inclined surface 19 a of the inner diameter side convex portion 19 is longer than the inclined surface 19 a on the annular portion side and is continuously formed up to the column portion 17.
  • the crown type cage 11 of the present embodiment is configured such that at least one of the shoulder portion maximum outer diameters ⁇ D of the inner ring 5 ⁇ the minimum inner diameter ⁇ d of the cage 11 and the annular portion side cage inner diameter ⁇ da ⁇ the cage 11. Is formed so as to satisfy both of the relations of the inner diameter ⁇ db of the tip portion.
  • ⁇ D ⁇ d is a condition for establishing the assembly as described above.
  • ⁇ da ⁇ db is a condition for improving the assemblability in inserting the ball 7 into the cage 11 while maintaining the rigidity of the annular portion 15.
  • Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Also in this embodiment, as shown in FIG. 10, the axial thickness of the annular portion 15 may be increased as in the second embodiment.
  • the contour shape of the pocket surface of the crown-shaped cage 11 is not limited to that of the present embodiment as long as it has a straight surface and a tapered surface, and can be arbitrarily formed.
  • the crown-shaped cage 11 may have a rectangular-shaped inner diameter side convex portion 19, and as shown in FIG. You may have the internal diameter side convex part 19.
  • FIG. 11 (a) the crown-shaped cage 11 may have a rectangular-shaped inner diameter side convex portion 19, and as shown in FIG. You may have the internal diameter side convex part 19.
  • retainer 11 may have the curvilinear inner diameter side convex part 19, or as shown in FIG.11 (d), a crown type holder
  • the axial position of the inner diameter side convex portion 19 is the center position of the ball 7 in the axial direction so that the tapered surface 9b can hold the ball 7. It is preferable to overlap with L1.
  • the tip portion 19c of the ball 7 is formed. It is preferable to overlap with the center position L1.
  • the tip end portion of the pillar portion 17 of the crown-shaped cage 11 may be configured to have a claw portion 21, and in this case as well, FIG. ),
  • the axial thickness of the annular portion 15 may be increased.
  • the inner diameter of the annular portion 15 is the same as that of the claw portion 21 as in the third embodiment. By making it smaller than the inner diameter, the rigidity of the annular portion 15 can be ensured and the assemblability of the balls 7 can be improved.
  • the rolling bearing of the present invention may be suitably used to support the main shaft in a main shaft device such as a machine tool, or may be applied to support the motor shaft of a high-speed motor. .
  • the rolling bearing of the present invention is not limited to the deep groove ball bearing of the present embodiment, but may be another type of rolling bearing such as an angular ball bearing or a cylindrical roller bearing. Therefore, the rolling elements are not limited to balls.
  • the rolling bearing retainer is not limited to the crown retainer of the present embodiment as long as it is a rolling element guide system, and may be, for example, a shape having annular portions at both axial end portions.
  • the minimum inner diameter of the shoulder portion of the inner ring of the present invention refers to the inner diameter of the lower shoulder portion on both sides in the axial direction of the raceway surface, for example, in an angular ball bearing.

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Abstract

玉案内方式の冠型保持器（１１）によれば、保持器（１１）のポケット（９）は、ストレート面（９ａ）と、玉（７）が面接触するテーパ面（９ｂ）と、を有する。ストレート面（９ａ）とテーパ面（９ｂ）との接続点（９ｃ）は、転動体赤道面の延長面（Ｆ）とポケット（９）の壁面との交差部（Ｉ）よりも内径側に形成され、且つ、複数の玉（７）の中心（Ｏ）を通る２次元断面において、中立位置では、該延長面（Ｆ）における玉（７）とポケット（９）の壁面との距離ΔＰは、直線（Ｌ）に垂直な方向におけるテーパ面（９ｂ）と玉（７）との最短距離ΔＴよりも小さい。また、前記２次元断面において、テーパ面（９ｂ）と玉（７）とを接触させた際に形成される接触点（Ｐ１）と玉（７）の中心Ｏとを結ぶ線（ａ）と、該延長面（Ｆ）との間のなす角度（α）は、内輪（５）の肩部最大外径と玉（７）の輪郭との交点（Ｐ２）と玉（７）の中心（Ｏ）とを結ぶ線（ｂ）と、該延長面（Ｆ）との間のなす角度（β）よりも小さい。

Description

転がり軸受用保持器、及び転がり軸受
　本発明は、転がり軸受用保持器、及び転がり軸受に関し、より詳細には、工作機械スピンドル用転がり軸受、ボールねじサポート軸受のような、一般産業機械や工作機械、その他、鉄道、航空などの車両等、高速回転する部位に適用される転がり軸受用保持器、及び転がり軸受に関する。
　近年、工作機械で使用される駆動用モータにおいて、従来求められていた高速性、耐荷重性、運転寿命に加えて、静粛性能への要求が高まっている。また、上記駆動用モータに使用される転がり軸受から発生する音のうち、特に、異常音として捉えられるものの中には、多いものとして、保持器が起因となって発生する音が存在する。
　異常音とされる保持器が起因の音のうち、近年特に問題視されているものは、保持器と他部材との衝突音である。上記衝突音の発生には、運転時の保持器の暴れが関係しており、上記音の低減には、この暴れの抑制が必要不可欠となる。
　このため、転がり軸受用保持器は、通常、保持器と他部材の間に競り合いを発生させることなく、且つ、保持器の暴れを抑制し、軸受をスムーズに回転させることを目的として、保持器と他部材間に適切な隙間量を設定している。
　また、特許文献１に記載の樹脂製保持器では、保持器の自励振動による保持器音の防止、及び、転動体とテーパ面との接触点の不具合防止を目的に、保持器ポケットに、摩擦角より大きいテーパ勾配を持つテーパ面が形成されており、テーパ勾配の下限を定めた技術である。
日本国特許第５８７０５６３号公報
　ところで、軸受の高速化が進むにつれ、保持器に与えられる遠心力も増大、つまり、運転時に想定される保持器の変形量が増加し、使用回転数全域において、上述の適切な隙間量を維持することがさらに求められている。
　また、転がり軸受に採用される保持器は、軌道輪に回転案内される軌道輪案内方式の保持器と転動体に回転案内される転動体案内方式の保持器の２種に大別される。これらのうち、上記駆動用モータ軸受には、主にコスト面の理由により、転動体案内方式の保持器が採用される例が多く、特に、軸受組立性の理由から保持器のポケットの一方が開口している冠型保持器が選択される場合が多い。
　冠型保持器は、その形状から、他種の保持器と比較して、遠心力による保持器変形量、特にポケットの周方向長さ の増大量が大きいという特性を持っており、上述の軸受の高速化に対する隙間量の維持が非常に困難であるため、特に改善が求められる。
　また、特許文献１に記載の樹脂製保持器では、テーパ勾配の上限は設定されておらず、軸受全体で考えた際のテーパ勾配の成立性については言及されていない。
　本発明は、前述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、保持器の遠心力による保持器と転動体間の隙間量の増大を抑制し、且つ、広い回転数域において保持器と転動体間の適切な隙間量を維持でき、これにより、保持器音を抑制可能な、転動体案内方式の転がり軸受用保持器、及び転がり軸受を提案することである。
　本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）　円周方向に所定の間隔で設けられ、複数の転動体をそれぞれ保持する複数のポケットを有する転動体案内方式の転がり軸受用保持器であって、
　前記保持器のポケットは、前記転動体の公転軸と、前記保持器の自転軸とを一致させた中立位置において、前記転動体の中心と前記自転軸とを結ぶ直線に平行なストレート面と、該ストレート面の内径側で前記ストレート面と接続し、前記ストレート面から径方向に離れるに従って前記直線に向かって延びるテーパ面と、を有し、
　前記テーパ面は、前記転動体と前記保持器とが前記直線に沿って相対的に移動したときに前記転動体と面接触するように形成され、
　前記ストレート面と前記テーパ面との接続点は、前記転動体の中心を通り、前記直線に対して垂直となる転動体赤道面の延長面と前記ポケットの壁面との交差部よりも内径側に形成され、
　前記複数の転動体の中心を通る２次元断面において、前記中立位置では、前記転動体赤道面の延長面における前記転動体と前記ポケットの壁面との距離は、前記直線に垂直な方向における前記テーパ面と前記転動体との最短距離よりも小さく、
　前記複数の転動体の中心を通る２次元断面において、前記転動体と前記保持器とを前記直線に沿って相対的に移動させ、前記テーパ面と前記転動体とを接触させた際に形成される接触点と前記転動体の中心とを結ぶ線と、前記転動体赤道面の延長面との間のなす角度は、前記内輪の肩部最大外径と前記転動体の輪郭との交点と前記転動体の中心とを結ぶ線と、前記転動体赤道面の延長面との間のなす角度よりも小さいことを特徴とする転がり軸受用保持器。
（２）　前記保持器の軸方向中間部には、内径側に突出する内径側凸部を有し、前記内径側凸部の最小内径は、前記内輪の各肩部最大外径の少なくとも一方より大きいことを特徴とする（１）に記載の転がり軸受用保持器。
（３）　前記保持器は、円環部と、該円環部から軸方向に延出する複数の柱部と、を有する冠型保持器であることを特徴とする（１）または（２）に記載の転がり軸受用保持器。
（４）　前記転がり軸受の軸方向において、前記転動体の中心位置は、前記円環部から離間するように、前記内輪及び外輪の中心位置からオフセットすることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受用保持器。
（５）　前記円環部の内径は、前記柱部の先端部の内径よりも小さいことを特徴とする請求項３または４に記載の転がり軸受用保持器。
（６）　前記保持器は、合成樹脂からなることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器。
（７）　前記転動体は、玉であることを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器。
（８）　請求項１～７の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器を有することを特徴とする転がり軸受。
　本発明の転動体案内方式の転がり軸受用保持器、及び転がり軸受によれば、保持器のポケットは、ストレート面と、転動体が面接触するテーパ面と、を有する。そして、ストレート面とテーパ面との接続点は、転動体赤道面の延長面とポケットの壁面との交差部よりも内径側に形成され、且つ、複数の転動体の中心を通る２次元断面において、中立位置では、転動体赤道面の延長面における転動体とポケットの壁面との距離は、半径方向に垂直な方向におけるテーパ面と転動体との最短距離よりも小さい。また、複数の転動体の中心を通る２次元断面において、転動体と保持器とを半径方向に相対的に移動させ、テーパ面と転動体とを接触させた際に形成される接触点と転動体の中心とを結ぶ線と、転動体赤道面の延長面との間のなす角度は、内輪の肩部最大外径と転動体の輪郭との交点と転動体の中心とを結ぶ線と、転動体赤道面の延長面との間のなす角度よりも小さい。これにより、保持器の遠心力による保持器と転動体間の隙間量の増大を抑制し、広い回転数域において保持器と転動体間の適切な隙間量を維持可能となる。その結果、保持器音を抑制することができる。
本発明の第１実施形態に係る転がり軸受用保持器を備える深溝玉軸受の断面図である。 第１実施形態の玉と保持器が中立位置にある状態を示す、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図２の玉と保持器を半径方向から見た図である。 玉と保持器が半径方向に相対移動して、玉が保持器のテーパ面と接触した状態を示す図である。 （ａ）は、本実施形態の保持器のポケット周方向長さの増大により半径方向に動いた場合の玉と保持器のテーパ面とが面接触した状態を示す図であり、（ｂ）は、従来の保持器のポケット周方向長さの増大により半径方向に動いた場合の玉と保持器とがエッジ接触した状態を示す図である。 （ａ）は、テーパ勾配角の小さな比較例の保持器と玉が中立位置にある状態を示す図であり、（ｂ）は、玉と比較例の保持器が半径方向に相対移動して、玉が保持器のテーパ面と接触した状態を示す図である。 （ａ）は、テーパ勾配角の大きな他の比較例の保持器と玉が中立位置にある状態を示す図であり、（ｂ）は、玉と他の比較例の保持器が半径方向に相対移動して、玉が保持器のテーパ面と接触した状態を示す図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受用保持器を備える深溝玉軸受の断面図であり、（ｂ）は、玉と保持器を半径方向から見た図である。 本発明の第３実施形態に係る転がり軸受用保持器を備える深溝玉軸受の断面図である。 第３実施形態の変形例に係る深溝玉軸受の断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、内径側凸部の形状を変えた転がり軸受用保持器の各変形例をそれぞれ備える深溝玉軸受の断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、内径側凸部の軸方向位置を変えた転がり軸受用保持器の各変形例を半径方向から見た図である。 （ａ）及び（ｂ）は、転がり軸受用保持器の各変形例を示す半径方向から見た図である。
　以下、本発明の各実施形態に係る転がり軸受用保持器、及び転がり軸受について図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
　先ず、本発明の第１実施形態に係る冠型保持器１１を有する深溝玉軸受１について説明する。図１に示すように、深溝玉軸受１は、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、外周面に内輪軌道面５ａを有する内輪５と、外輪軌道面３ａと内輪軌道面５ａとの間に転動自在に配設された複数の玉７と、玉７をポケット９内に転動自在に保持して外輪３と内輪５との間に配置された冠型保持器１１と、を有する。また、深溝玉軸受１の内部空間には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。なお、潤滑剤としては、オイルであってもよい。
　外輪３の内周面には、外輪軌道面３ａの軸方向両側に肩部３ｂが形成されており、内輪５の外周面には、内輪軌道面５ａの軸方向両側に肩部５ｂが形成されている。
　図２及び図３も参照して、冠型保持器１１は、合成樹脂からなる玉案内方式の保持器であり、円環部１５と、円環部１５から周方向に所定の間隔で軸方向に延出する複数の柱部１７と、を有し、円環部１５と隣接する柱部１７，１７とで玉７を転動自在に保持する複数のポケット９を構成する。したがって、ポケット９は、径方向両側に開口するとともに、軸方向一方側（図１における右側）に開口している。
　冠型保持器１１の合成樹脂材料としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドなどの合成樹脂材料からなり、必要に応じて、該樹脂に、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などの強化材を添加してもよい。
　図２に示すように、冠型保持器１１のポケット９は、玉７の公転軸Ｘ１と、冠型保持器１１の自転軸Ｘ２とを一致させた中立位置において、玉７の中心Ｏと自転軸Ｘ２とを結ぶ直線Ｌに平行なストレート面９ａと、ストレート面９ａの内径側でストレート面９ａと接続し、ストレート面９ａから径方向に離れるに従って直線Ｌに向かって傾斜して延びるテーパ面９ｂと、を有する。具体的に、本実施形態では、ストレート面９ａは、直線Ｌを中心軸とする円筒形状により形成され、テーパ面９ｂは、直線Ｌを中心軸とする円錐形状により形成される。
　また、冠型保持器１１の軸方向中間部には、柱部１７の内周面から内径側に突出する内径側凸部１９が形成されており、一対のテーパ面９ｂは、隣り合う柱部１７，１７及び内径側凸部１９，１９に亘って形成されている。内径側凸部１９，１９は、軸方向中心に対して線対称に形成されており、図１に示すように、径方向内側に向かうにつれて軸方向幅が狭くなるように軸方向両側に傾斜面１９ａを有する。また、図３に示すように、径方向外側から見て、内径側凸部１９，１９は、ポケット９の中心に向かうにつれて軸方向幅が狭くなるように軸方向両側に他の傾斜面１９ｂを有する。また、内径側凸部１９の最小内径φｄは、内輪５の各肩部５ｂの最大外径φＤの少なくとも一方より大きい。
　なお、ポケット９内の軸方向他方側（図１、図３中における左側）には、テーパ面９ｂを形成する内径側凸部１９が設けられていないため、ポケット９と玉７間に隙間ができ、当該隙間から潤滑剤を供給可能となる。
　ここで、本実施形態の冠型保持器１１では、上述したように、保持器１１の遠心力による保持器１１と玉７間の隙間量の増大を抑制し、且つ、広い回転数域において保持器１１と玉７間の適切な隙間量を維持して、保持器音の抑制を図る。したがって、冠型保持器１１が有する隙間のうち、保持器１１のポケット９と玉７との間で形成される保持器１１の回転方向の隙間（以下、ポケット隙間（２ΔＰ））と、同じく、保持器１１のポケット９と玉７との間で形成される保持器１１の半径方向の隙間（以下、保持器ラジアル動き量（２ΔＲ））を規定することが重要である。
　このため、第１の条件として、一対のテーパ面９ｂは、玉７と保持器１１とが直線Ｌに沿って（即ち、半径方向に）相対的に移動したときに、玉７と面接触するように形成される。また、図５（ａ）に示すように、冠型保持器１１は、遠心力によって保持器１１のポケット周方向長さが増大して半径方向に動いた場合にも、玉７と面接触するように形成される。また、この場合、冠型保持器１１の変形前後において、玉７におけるテーパ面９ｂとの接触位置は変わらない。即ち、後述するテーパ面９ｂと玉７とを接触させた際に形成される接触点Ｐ１と玉７の中心Ｏとを結んだ線ａと、転動体赤道面の延長面Ｆとの間のなす角度αは変わらない。
　一方、図５（ｂ）に示す従来の冠型保持器では、テーパ面９ｂと玉７とがエッジ当たりしていることから、冠型保持器１１の変形前後において、テーパ面９ｂと玉７との接触点が移動する（上記角度αが変わってしまう）。したがって、従来の冠型保持器では、保持器の半径方向変化量が保持器１１のラジアル方向増加量となる。
　また、第２の条件として、冠型保持器１１では、図２に示すように、ストレート面９ａとテーパ面９ｂとの接続点９ｃは、玉７の中心Ｏを通り、直線Ｌに対して垂直となる転動体赤道面の延長面Ｆとポケット９の壁面との交差部Ｉよりも内径側に形成される。また、同時に、複数の玉７の中心Ｏを通る２次元断面において、図２に示す中立位置では、転動体赤道面の延長面Ｆにおける玉７とポケット９の壁面との距離ΔＰは、上記直線Ｌに垂直な方向（転動体赤道面の延長面Ｆに平行な方向Ｆ´）におけるテーパ面９ｂと玉７との最短距離ΔＴよりも小さくなるように設計される。
　これにより、テーパ面９ｂの干渉を受けず、玉７とストレート面９ａのみでポケット隙間（２ΔＰ）を決定することが可能となる。つまり、保持器１１が玉７に対して、玉７の公転軸Ｘ１に平行移動し、玉７に接触した際、保持器１１は移動方向と反対方向に反力が働くので、保持器１１の暴れを抑制することができる。つまり、玉７がテーパ面９ｂと先に接触してしまい、保持器１１の半径方向に反力が発生して保持器１１が暴れるのを抑制できる。また、ポケット９と玉７との間の摩擦も低減され、トルク上昇、発熱等を抑制することが可能となる。
　なお、ΔＴは、保持器のラジアル動き量ΔＲと、角度αとの関係で与えられる（ΔＴ＝ΔＲ×ｔａｎα）。
　また、第３の条件として、図４に示すように、複数の玉７の中心Ｏを通る２次元断面において、玉７と保持器１１とを直線Ｌに沿って相対的に移動させ、テーパ面９ｂと玉７とを接触させた際に形成される接触点Ｐ１と玉７の中心Ｏとを結ぶ線ａと、転動体赤道面の延長面Ｆとの間のなす角度αは、内輪５の肩部最大外径φＤと玉７の輪郭との交点Ｐ２と玉７の中心Ｏとを結ぶ線ｂと、転動体赤道面の延長面Ｆとの間のなす角度βよりも小さい。
　これは、軸受組立性を確保するためには、保持器１１の最小内径φｄが内輪５の各肩部最大外径φＤの少なくとも一方よりも大きくなければならない。特に、保持器１１と玉７の接触において、テーパ接触を維持するためには、保持器１１を玉７に接触している条件下において、上記角度αが上記角度βよりも小さくなる必要がある。
　なお、上記第１の条件が成り立つ（即ち、玉７と保持器１１とが直線Ｌに沿って相対的に移動したとき、テーパ面９ｂと玉７とが面接触する）とき、保持器１１のストレート面９ａとテーパ面９ｂで形成される角度（以下、「テーパ勾配角」と言う）α’はαと等しくなる。
　また、図４、図６及び図７は、ΔＰ、ΔＲが一定で、且つ、上記テーパ接触が成立している状態下において、テーパ勾配角α’を変化させた際のαとβの関係を示している。即ち、図４は、α＜βを含む、本実施形態の第１～第３の条件をすべて満たしたものである。一方、図６に示すように、α’が過小である場合には、上述した第２の条件を満たさなくなり、玉７が保持器１１のテーパ面９ｂと接触してしまう構成となる。また、図７に示すように、α’が過大である（α´＝α＞β）場合には、保持器１１の最小内径φｄは内輪５の肩部最大外径φＤよりも小さくなり、該肩部側からの保持器１１の組立が不可となる。
　以上説明したように、本実施形態の冠型保持器１１及び深溝玉軸受１によれば、保持器１１のポケット９は、ストレート面９ａと、玉７が面接触するテーパ面９ｂと、を有する。そして、ストレート面９ａとテーパ面９ｂとの接続点９ｃは、転動体赤道面の延長面Ｆとポケット９の壁面との交差部Ｉよりも内径側に形成され、且つ、複数の玉７の中心Ｏを通る２次元断面において、中立位置では、転動体赤道面の延長面Ｆにおける玉７とポケット９の壁面との距離ΔＰは、直線Ｌに垂直な方向におけるテーパ面９ｂと玉７との最短距離ΔＴよりも小さい。また、複数の玉７の中心Ｏを通る２次元断面において、玉７と保持器１１とを直線Ｌに沿って相対的に移動させ、テーパ面９ｂと玉７とを接触させた際に形成される接触点Ｐ１と玉７の中心Ｏとを結ぶ線ａと、転動体赤道面の延長面Ｆとの間のなす角度αは、内輪５の肩部最大外径と玉７の輪郭との交点Ｐ２と玉７の中心Ｏとを結ぶ線ｂと、転動体赤道面の延長面Ｆとの間のなす角度βよりも小さい。これにより、保持器１１の遠心力による保持器１１と玉７間の隙間量の増大を抑制し、広い回転数域において保持器１１と玉７間の適切な隙間量を維持することができる。その結果、保持器音を抑制することができる。その結果、保持器音を抑制することができる。
（第２実施形態）
　図８（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受用保持器を備える深溝玉軸受の断面図であり、図８（ｂ）は、玉と保持器を半径方向から見た図である。
　本実施形態では、円環部１５の軸方向厚さを増加させ、円環部１５の剛性の増大を図っている。これにより、遠心力によるポケット周方向長さの増大を抑制し、ポケット隙間および保持器ラジアル動き量の増大の抑制が可能となる。このため、本実施形態では、深溝玉軸受１の軸方向において、玉７の中心位置Ｌ１を、外輪３及び内輪５の中心位置Ｌ２から円環部１５と反対側にオフセットすることで、円環部１５を軸方向に可能な限り厚くすることができる。
　なお、その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
（第３実施形態）
　図９は、本発明の第３実施形態に係る転がり軸受用保持器を備える深溝玉軸受の断面図である。
　本実施形態では、冠型保持器１１の内径側の形状が第１実施形態のものと異なり、柱部１７の先端部の肉厚が薄くなるように、先端部の内径φｄｂを大きくしている。このため、柱部１７の先端部側では、内径側凸部１９の傾斜面１９ａが円環部側の傾斜面１９ａよりも長く、柱部１７まで連続して形成されている。
　これにより、本実施形態の冠型保持器１１は、内輪５の各肩部最大外径φＤの少なくとも一方＜保持器１１の最小内径φｄ、及び、円環部側保持器内径φｄａ＜保持器１１の先端部の内径φｄｂの関係の両方を満たすように形成される。
　ここで、φＤ＜φｄは、上述したように、組み立てを成立させるための条件である。また、φｄａ＜φｄｂは、円環部１５の剛性を維持しつつ、保持器１１への玉７の挿入における組立性を向上させるための条件である。
　その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
　なお、本実施形態においても、図１０に示すように、第２実施形態と同様、円環部１５の軸方向肉厚を厚くしてもよい。
　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、変形、改良等が可能である。
　例えば、冠型保持器１１のポケット面の輪郭形状は、ストレート面とテーパ面を有するものであれば、本実施形態のものに限らず、任意に形成可能である。具体的に、図１１（ａ）に示すように、冠型保持器１１は、矩形形状の内径側凸部１９を有してもよく、図１１（ｂ）に示すように、アリ溝形状の内径側凸部１９を有してもよい。また、図１１（ｃ）に示すように、冠型保持器１１は、曲線形状の内径側凸部１９を有してもよく、或いは、図１１（ｄ）に示すように、冠型保持器１１は、内径側凸部１９を有しない形状であってもよい。
　また、内径側凸部１９の軸方向位置は、図１２（ａ）～（ｃ）に示すように、テーパ面９ｂが玉７を抱えることが可能なように、軸方向において玉７の中心位置Ｌ１と重なっていることが好ましい。特に、図１２（ａ）～（ｃ）に示すように、内径側凸部１９が冠型保持器１１の軸方向に沿った平坦な先端部１９ｃを有する場合、該先端部１９ｃが玉７の中心位置Ｌ１と重なっていることが好ましい。
　さらに、冠型保持器１１の柱部１７の先端部は、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、爪部２１を有する構成であってもよく、この場合も、図１３（ｂ）に示すように、円環部１５の軸方向肉厚を厚くしてもよい。
　また、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、柱部の先端部に爪部２１を有する場合も、第３実施形態のように、円環部１５の内径は、爪部２１の内径よりも小さくすることで、円環部１５の剛性を確保でき、且つ、玉７の組付け性を向上できる。
　また、例えば、本発明の転がり軸受は、工作機械等の主軸装置において、主軸を支持するのに好適に使用されてもよく、或いは、高速モータのモータ軸を支持するのに適用されてもよい。
　さらに、本発明の転がり軸受は、本実施形態の深溝玉軸受に限らず、アンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受など、他の形式の転がり軸受であってもよい。したがって、転動体は、玉に限定されない。
　また、転がり軸受用保持器は、転動体案内方式であれば、本実施形態の冠型保持器に限定されず、例えば、軸方向両端部に円環部を有する形状であってもよい。
　さらに、本発明の内輪の肩部最小内径とは、例えば、アンギュラ玉軸受などにおいては、軌道面の軸方向両側において、高さが低い側の肩部の内径を指す。
　本出願は、２０１６年１１月１６日出願の日本特許出願２０１６－２２３００２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　　　　　深溝玉軸受（転がり軸受）
３　　　　　外輪
５　　　　　内輪
７　　　　　玉（転動体）
９　　　　　ポケット
９ａ　　　　ストレート面
９ｂ　　　　テーパ面
９ｃ　　　　接続点
１１　　　　冠型保持器（転がり軸受用保持器）
１９　　　　内径側凸部
Ｆ　　　　　転動体赤道面の延長面
ΔＰ　　　　転動体とポケットの壁面との距離
ΔＴ　　　　テーパ面９ｂと玉７との最短距離

Claims (8)

  1. 　円周方向に所定の間隔で設けられ、複数の転動体をそれぞれ保持する複数のポケットを有する転動体案内方式の転がり軸受用保持器であって、
    　前記保持器のポケットは、前記転動体の公転軸と、前記保持器の自転軸とを一致させた中立位置において、前記転動体の中心と前記自転軸とを結ぶ直線に平行なストレート面と、該ストレート面の内径側で前記ストレート面と接続し、前記ストレート面から径方向に離れるに従って前記直線に向かって延びるテーパ面と、を有し、
    　前記テーパ面は、前記転動体と前記保持器とが前記直線に沿って相対的に移動したときに前記転動体と面接触するように形成され、
    　前記ストレート面と前記テーパ面との接続点は、前記転動体の中心を通り、前記直線に対して垂直となる転動体赤道面の延長面と前記ポケットの壁面との交差部よりも内径側に形成され、
    　前記複数の転動体の中心を通る２次元断面において、前記中立位置では、前記転動体赤道面の延長面における前記転動体と前記ポケットの壁面との距離は、前記直線に垂直な方向における前記テーパ面と前記転動体との最短距離よりも小さく、
    　前記複数の転動体の中心を通る２次元断面において、前記転動体と前記保持器とを前記直線に沿って相対的に移動させ、前記テーパ面と前記転動体とを接触させた際に形成される接触点と前記転動体の中心とを結ぶ線と、前記転動体赤道面の延長面との間のなす角度は、前記内輪の肩部最大外径と前記転動体の輪郭との交点と前記転動体の中心とを結ぶ線と、前記転動体赤道面の延長面との間のなす角度よりも小さいことを特徴とする転がり軸受用保持器。
  2. 　前記保持器の軸方向中間部には、内径側に突出する内径側凸部を有し、前記内径側凸部の最小内径は、前記内輪の各肩部最大外径の少なくとも一方より大きいことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
  3. 　前記保持器は、円環部と、該円環部から軸方向に延出する複数の柱部と、を有する冠型保持器であることを特徴とする請求項１または２に記載の転がり軸受用保持器。
  4. 　前記転がり軸受の軸方向において、前記転動体の中心位置は、前記円環部から離間するように、前記内輪及び外輪の中心位置からオフセットすることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受用保持器。
  5. 　前記円環部の内径は、前記柱部の先端部の内径よりも小さいことを特徴とする請求項３または４に記載の転がり軸受用保持器。
  6. 　前記保持器は、合成樹脂からなることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器。
  7. 　前記転動体は、玉であることを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器。
  8. 　請求項１～７の何れか１項に記載の転がり軸受用保持器を有することを特徴とする転がり軸受。
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