JP2008175311A

JP2008175311A - 転がり軸受用保持器

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Publication number: JP2008175311A
Application number: JP2007009908A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Nagai; 摂男永井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: EP1947356A2; US20080285904A1; US7771122B2; EP1947356A3; JP4848964B2

Abstract

【課題】微量潤滑方式が採用されたときでも外周面の潤滑不足が起こりにくくて、外輪に対する摺動に基づく発熱が小さく、寿命が長い転がり軸受用保持器を提供すること。
【解決手段】保持器４０の柱部２６の外周面を凹面６０にする。保持器４０の環状部２４,２５の外周面に複数の凹部４２,４３,５２,５３を形成する。各凹部４２,４３,５２,５３に連通する通路４６,４７,５６,５７を形成する。各通路４６,４７,５６,５７の軸方向の内方の他端を、環状部２４,２５の軸方向の内方の端面または柱部２６の凹面６０に連通させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、転がり軸受用保持器に関し、特に、工作機械の主軸を支持する転がり軸受の保持器として使用されれば好適な転がり軸受用保持器に関する。

従来、工作機械の主軸を回転自在に支持する円筒ころ軸受においては、潤滑剤による発熱を抑制し、かつ、潤滑剤の存在によって発生する転がり粘性抵抗や攪拌抵抗に起因するトルク増大を抑制するため、転動体および軌道面を潤滑するのに、微量潤滑方式が採用されることが多い。

また、潤滑剤不足による焼付きを防止するために、金属製の保持器よりも自己潤滑性が大きい樹脂保持器が使用されることが多い。

ここで、転動体および軌道面を潤滑するのに、微量潤滑方式を採用した場合、保持器の外周面（案内面）と、外輪との間に供給される潤滑剤が不十分となって、保持器の外輪に対する摺動に基づく発熱（摺動加熱）が大きくなって、保持器に破損等が発生して、保持器の寿命が短くなることがある。
特開２００２−３４９５８０号公報

そこで、本発明の課題は、微量潤滑方式が採用されたときでも外周面の潤滑不足が起こりにくくて、外輪に対する摺動に基づく発熱が小さく、寿命が長い転がり軸受用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用保持器は、
第１環状部と、
上記第１環状部に対して上記第１環状部の軸方向に対向する第２環状部と、
上記第１環状部の周方向に互いに間隔をおいて位置していると共に、上記第１環状部と上記第２環状部との間を連結している複数の柱部と
を備え、
上記各柱部の外周面は、凹面を有し、
上記軸方向において、上記第１環状部の上記軸方向の内方の端面よりも上記軸方向の外方で、かつ、上記第１環状部の上記軸方向の外方の端面よりも上記軸方向の内方に位置するように、上記周方向に互いに間隔をおいて上記第１環状部の外周面に形成された複数の第１凹部と、
上記軸方向の外方の一端が上記第１凹部に開口していると共に、略上記軸方向に延在している第１通路と
を備え、
上記第１通路の上記軸方向の内方の他端は、上記第１環状部の上記軸方向の内方の端面または上記柱部の上記凹面に開口していることを特徴としている。

本発明によれば、上記軸方向において、上記第１環状部の上記軸方向の内方の端面よりも軸方向の外方で、かつ、上記第１環状部の上記軸方向の外方の端面よりも軸方向の内方に位置するように、上記周方向に互いに間隔をおいて上記第１環状部の外周面に形成された複数の第１凹部と、略上記軸方向に延在すると共に、上記軸方向の外方の一端が上記第１凹部に開口している第１通路とを備えているから、転がり軸受用保持器（以下、単に保持器という）の使用状態において、転動体の自転および公転により保持器のポケットの縁部に集まった潤滑剤が、上記第１通路を伝って、上記第１凹部に収容される。したがって、上記第１凹部に収容された潤滑剤によって、外輪の保持器案内面と、保持器の外周面との間に油膜を形成することができるから、保持器および外輪の焼付きを抑制できて、この保持器を有する転がり軸受の寿命を長くすることができる。

本発明者は、第１凹部が、第１環状部の軸方向の外方の端面まで達している場合、第１凹部に収容された潤滑剤が第１環状部の軸方向の外方に容易に漏れ出て、保持器の外周面および外輪の保持器案内面を潤滑する効果が殆どない一方、第１凹部が、軸方向において、第１環状部の軸方向の外方の端面よりも軸方向の内方に位置している場合、第１凹部に収容された潤滑剤が第１環状部の軸方向の外方に容易に漏れ出ることがなくて、保持器の外周面および外輪の保持器案内面の焼付きを長期に亘って確実に防止することができることを見出した。

本発明によれば、上記第１凹部が、軸方向において、上記第１環状部の軸方向の外方の端面よりも軸方向の内方に位置していて、上記第１凹部に収容された潤滑剤が第１環状部の軸方向の外方に容易に漏れ出ることがないから、保持器の外周面および外輪の保持器案内面の焼付きを長期に亘って確実に防止することができる。

また、一実施形態では、上記軸方向において、上記第２環状部の上記軸方向の内方の端面よりも上記軸方向の外方で、かつ、上記第２環状部の上記軸方向の外方の端面よりも上記軸方向の内方に位置するように、上記周方向に互いに間隔をおいて上記第２環状部の外周面に形成された複数の第２凹部と、上記軸方向の外方の一端が上記第２凹部に開口していると共に、略上記軸方向に延在している第２通路とを備え、上記第２通路の上記軸方向の内方の他端は、上記第２環状部の上記軸方向の内方の端面または上記柱部の上記凹面に開口している。

上記実施形態によれば、第１環状部および第２環状部の両方の外周面の焼付きを抑制できる。

また、一実施形態では、上記柱部の上記凹面に開口している上記第１通路を有している。

上記実施形態によれば、上記柱部の上記凹面に開口している上記第１通路を有しているから、転動体の自転および公転により上記柱部の外周面で掻き取られた潤滑剤を、上記柱部の上記凹面に開口している上記第１通路を円滑に伝わせて、上記第１凹部に収容することができる。ここで、上記柱部の外周面で掻き取られた潤滑剤は、量が大きいことから、上記柱部の上記凹面に開口している上記第１通路に連通する第１凹部に大きな量の潤滑剤を確実に収容することができる。

また、一実施形態では、上記柱部の上記凹面に開口している上記第１通路において、その第１通路の上記第１環状部の径方向の外方の開口の上記周方向の幅は、上記軸方向の外方にいくにしたがって小さくなっている。

上記実施形態によれば、上記柱部の上記凹面に開口している上記第１通路において、その第１通路の上記第１環状部の径方向の外方の開口の上記周方向の幅は、上記軸方向の外方にいくにしたがって小さくなっているから、第１通路に潤滑剤の表面張力に起因するメニスカスを形成することができて、潤滑剤を第１凹部に流入させ易くすることができる。また、一度第１凹部に収容した潤滑剤が、第１通路を介して軸方向の内方に流動しにくくて、潤滑剤を第１凹部に安定に保持することができる。

本発明によれば、保持器の使用状態において、転動体の自転および公転により保持器のポケットの縁部に集まった潤滑剤が、第１通路を伝って、第１凹部に収容される。したがって、第１凹部に収容された潤滑剤によって、外輪の保持器案内面と、保持器の外周面との間に油膜を形成することができるから、保持器および外輪の焼付きを抑制できて、この保持器を有する転がり軸受の寿命を長くすることができる。

また、本発明によれば、上記第１凹部が、軸方向において、上記第１環状部の軸方向の外方の端面よりも軸方向の内方に位置していて、上記第１凹部に収容された潤滑剤が第１環状部の軸方向の外方に容易に漏れ出ることがないから、保持器の外周面および外輪の保持器案内面の焼付きを長期に亘って確実に防止することができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の転がり軸受用保持器（以下、保持器という）を有する円筒ころ軸受の軸方向の断面図である。

この円筒ころ軸受は、外輪１０、内輪２０、複数の円筒ころ３０、および、本発明の第１実施形態の保持器４０を備える。

上記外輪１０の内周面１１は、円筒状の形状を有している。この内周面１１の軸方向の中央部１１ａは、円筒軌道面になっており、内周面１１の軸方向の一端部１１ｂおよび他端部１１ｃは、保持器案内面になっている。一方、上記内輪２０は、その外周面の中央部に円筒軌道面２１を有している。上記内輪２０は、円筒軌道面２１の軸方向の一方の側に第１鍔部２２を有すると共に、円筒軌道面２１の軸方向の他方の側に第２鍔部２３を有している。尚、詳述しないが、この円筒ころ軸受は、オイルエア潤滑によって、円筒ころ３０の外面や、軌道輪１０,２０の円筒軌道面１１ａ,２１、第１鍔部２２、第２鍔部のような様々な摺動部の潤滑を行うようになっている。

上記保持器４０は、樹脂材料からなっている。上記保持器４０は、第１環状部２４、第２環状部２５および複数の柱部２６を有する。各柱部２６は、略軸方向（正確には、第１環状部２４の軸方向）に延在している。柱部２６は、第１環状部２４と第２環状部２５との間を連結している。上記複数の柱部２６は、周方向（正確には第１環状部２４の周方向）に所定の間隔をおいて配置されている。

図１に示す断面において、各柱部２６の外周面は、径方向の内方に凸の略円弧状の形状を有している。すなわち、上記各柱部２６の外周面は、凹面６０を有している。各柱部２６において、柱部２６の外周面の軸方向の両端部は、柱部２６の外周面の軸方向の中央部よりも径方向（正確には、第１環状部２４径方向）の外方に位置している。柱部２６の外周面の軸方向の中央部は、柱部２６の外周面において最も径方向の内方に位置している。上記凹面６０は、保持器４０の中心軸を垂直に二等分する垂直二等分面に対して略対称になっている。

上記第１環状部２４の外周面は、外輪２０の一端部１１ｂに僅かな隙間をおいて径方向に対向している一方、第２環状部２５の外周面は、外輪２０の他端部１１ｃに僅かな隙間をおいて径方向に対向している。上記外輪２０の一端部１１ｂは、第１環状部２４を案内する一方、外輪２０の他端部１１ｃは、第２環状部２５を案内している。

上記複数の円筒ころ３０は、外輪１０の円筒軌道面１１ａと、内輪２０の円筒軌道面２１との間に、保持器４０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。

図２は、上記保持器４０を径方向の外方から見たときの模式図である。

図２に示すように、この保持器４０は、第１環状部２４の外周面に複数の第１凹部４２,４３を有すると共に、複数の第１通路４６,４７を有している。

上記第１凹部４２,４３の深さは、１ｍｍ以下に設定されている。上記第１凹部４２,４３は、軸方向において、第１環状部２４の軸方向の内方の端面よりも軸方向の外方で、かつ、第１環状部２４の軸方向の外方の端面よりも軸方向の内方に位置している。各第１凹部４２,４３は、柱部２６に軸方向に対向している（重なっている）か、または、円筒ころを収容するポケット５８に軸方向に対向している（重なっている）。以下、第１凹部４２,４３のうちで柱部２６に軸方向に対向している凹部を、第１柱対向凹部４２とし、第１凹部４２,４３のうちでポケット５８に軸方向に対向している凹部を、第１ポケット対向凹部４３とする。

上記第１通路４６,４７は、略軸方向に延在している。上記第１通路４６,４７の軸方向の外方の一端は、第１凹部４２,４３に開口している。各第１通路４６,４７は、第１柱対向凹部４２に開口するか、または、第１ポケット対向凹部４３に開口している。以下、軸方向の外方の一端が、第１柱対向凹部４２に開口している通路を、第１凹面開口通路４６とし、軸方向の外方の一端が、第１ポケット対向凹部４３に開口している通路を、第１ポケット開口通路４７とする。

また、上記保持器４０は、第２環状部２５の外周面に複数の第２凹部５２,５３を有すると共に、複数の第２通路５６,５７を有している。

上記第２凹部５２,５３の深さは、１ｍｍ以下に設定されている。上記第２凹部５２,５３は、軸方向において、第２環状部２５の軸方向の内方の端面よりも軸方向の外方で、かつ、第２環状部２５の軸方向の外方の端面よりも軸方向の内方に位置している。各第２凹部５２,５３は、柱部２６に軸方向に対向している（重なっている）か、または、円筒ころを収容するポケット５８に軸方向に対向している（重なっている）。以下、第１凹部５２,５３のうちで柱部２６に軸方向に対向している凹部を、第２柱対向凹部５２とし、第１凹部５２,５３のうちでポケット５８に軸方向に対向している凹部を、第２ポケット対向凹部５３とする。

上記第２通路５６,５７は、略軸方向に延在している。上記第２通路５６,５７の軸方向の外方の一端は、第２凹部５２,５３に開口している。各第２通路５６,５７は、第２柱対向凹部５２に開口するか、または、第２ポケット対向凹部５３に開口している。以下、軸方向の外方の一端が、第２柱対向凹部５２に開口している通路を、第２凹面開口通路５６とし、軸方向の外方の一端が、第２ポケット対向凹部５３に開口している通路を、第２ポケット開口通路５７とする。

図２に示すように、第１ポケット対向凹部４３に連通する第１ポケット開口通路４７の軸方向の内方の端は、第１環状部２４の軸方向の内方の端面に開口している。また、第２ポケット対向凹部５３に連通する第２ポケット開口通路５７の軸方向の内方の端は、第２環状部２５の軸方向の内方の端面に開口している。上記第１ポケット開口通路４７の軸方向の外方の開口の周方向の幅は、軸方向の外方にいくにしたがって小さくなっている。上記第１ポケット開口通路４７と、第２ポケット開口通路５７とは、形状（大きさおよび形）が同一である。

図３Ａは、図２における、第１柱対向凹部４２の周辺部分の部分拡大図である。また、図３Ｂは、図３Ａに示す周辺部分を、第１環状部２４の中心軸と、球面の一部からなる第１柱対向凹部４２の内面の底とを含む平面で切断したときの模式断面図である。尚、図３Ａにおいて、参照番号７０および７１は、第１環状部２４と、柱部２６との境界を示す線である。これらの線７０,７１は、理解を容易にするために便宜上示されたものである。

図３Ａに示すように、第１柱対向凹部４２は、径方向の外方からみたとき略円形状の輪郭を有している。第１柱対向凹部４２の内面は、球面の一部で構成されている。また、図３Ａに示すように、第１凹面開口通路４６の軸方向の外方の開口の周方向（図３Ａに矢印Ａで示す）の幅は、軸方向の外方にいくにしたがって小さくなっている。尚、図３Ｂの断面図においては、第１柱対向凹部４２の深さ、および、柱部２６の凹面６０の曲率を誇張して描いている。

図３Ｂに示すように、上記第１凹面開口通路４６の軸方向の外方の一端が、第１柱対向凹部４２に開口している一方、第１凹面開口通路４６の軸方向の内方の他端は、凹面６０に開口している。

尚、第１柱対向凹部４２は、第１ポケット対向凹部４３、第２柱対向凹部５２、および、第２ポケット対向凹部５３の夫々と、形状（大きさおよび形）が同一である。また、第１環状部２４の第１凹面開口通路４６は、第２環状部２５の第２凹面開口通路５６と形状（大きさおよび形）が同一である。

本発明者は、凹部が、環状部の軸方向の外方の端面まで達している場合、凹部に収容された潤滑剤が環状部の軸方向の外方に容易に漏れ出て、保持器の外周面および外輪の保持器案内面を潤滑する効果が小さくなる一方、第１実施形態の保持器のように、凹部が、軸方向において、環状部の軸方向の外方の端面よりも軸方向の内方に位置している場合、凹部に収容された潤滑剤が環状部の軸方向の外方に容易に漏れ出ることがなくて、保持器の外周面および外輪の保持器案内面の焼付きを長期に亘って確実に防止することができることを見出した。

上記第１実施形態の保持器によれば、第１環状部２４の外周面が、第１環状部２４の軸方向の内方の端面よりも軸方向の外方で、かつ、第１環状部２４の軸方向の外方の端面よりも軸方向の内方に、周方向に互いに間隔をおいて第１凹部４２,４３を複数有すると共に、保持器４０が、略軸方向に延在すると共に、軸方向の外方の一端が各第１凹部４２,４３に開口している第１通路４６,４７を複数有しているから、保持器４０の使用状態において、円筒ころ３０の自転および公転により保持器４０のポケット５８の縁部に集まった潤滑剤が、第１通路４６,４７を伝って、第１凹部４２,４３に収容される。したがって、第１凹部４２,４３に収容された潤滑剤によって、外輪１０の保持器案内面１１ｂ,１１ｃと、保持器４０の外周面との間に油膜を形成することができるから、保持器４０および外輪１０の焼付きを抑制できて、この保持器４０を有する円筒ころ軸受の寿命を長くすることができる。

また、上記第１実施形態の保持器によれば、第１凹部４２,４３が、軸方向において、第１環状部２４の軸方向の外方の端面よりも軸方向の内方に位置していて、第１凹部４２,４３に収容された潤滑剤が第１環状部２４の軸方向の外方に容易に漏れ出ることがないから、保持器４０の外周面および外輪１０の保持器案内面の焼付きを長期に亘って確実に防止することができる。

また、上記第１実施形態の保持器によれば、第１環状部２４が、凹部４２,４３を有し、第２環状部２５が、凹部５２,５３を有しているから、第１環状部２４および第２環状部２５の両方の外周面の焼付きを抑制できる。

また、上記第１実施形態の保持器によれば、複数の第１通路４６,４７のうちの少なくとも一つの他端が、柱部２６の凹面６０に開口しているから、円筒ころ３０の自転および公転により柱部２６の外周面で掻き取られた潤滑剤を、その凹面６０に開口している第１通路４６を円滑に伝わせて、その凹面６０に開口している第１通路４６に連通している第１凹部４２に収容することができる。ここで、上記柱部２６の外周面で掻き取られた潤滑剤は、量が大きいことから、凹面６０に開口している第１通路４６に連通している第１凹部４２に大きな量の潤滑剤を確実に収容することができる。

また、上記第１実施形態の保持器によれば、他端が柱部２６の凹面６０に開口している第１通路４６において、その第１通路４６の第１環状部２４の径方向の外方の開口の周方向の幅は、軸方向の外方にいくにしたがって小さくなっているから、第１通路４６に潤滑剤の表面張力に起因するメニスカスを形成することができて、潤滑剤を柱部２６に軸方向に対向している第１凹部４２に流入させ易くすることができる。また、一度第１凹部４２に収容した潤滑剤が、第１通路４６を介して軸方向の内方に流動しにくくて、潤滑剤を第１凹部４２に安定に保持することができる。

尚、上記第１実施形態の保持器では、二つの環状部２４,２５の夫々が、凹部４２,４３,５２,５３を有していたが、この発明では、二つの環状部２４,２５のうちのいずれか一方のみが、凹部を有していても良い。また、一方の環状部は、軸方向に柱部に重なる凹部のみを有していても良く、軸方向にポケットに重なる凹部のみを有していても良い。また、同様に、他方の環状部は、軸方向に柱部に重なる凹部のみを有していても良く、軸方向にポケットに重なる凹部のみを有していても良い。環状部に柱部に軸方向に重なる凹部だけを形成するようにすると、凹部および通路を形成したことに起因する保持器の強度の低下を最小現に抑制することができて、好ましい。

また、上記第１実施形態の保持器では、凹部４２,４３,５２,５３が球面の一部から形成されていたが、この発明では、凹部は、球面の一部以外の如何なる形状の面で構成されていても良く、例えば、凹部の内面の形状は、直方体の一部の形状等であっても良い。

また、上記第１実施形態の保持器では、環状部２４,２５の外周面と、外輪１０の内周面とが、僅かな隙間を介して径方向に対向していたが、この発明では、環状部の外周面と、外輪の内周面とは、接触していても良い。

また、上記第１実施形態の保持器では、保持器４０が、円筒ころ３０を収容するポケット５８を有していたが、この発明では、保持器は、玉や円錐ころ等、円筒ころ以外の転動体を収容するポケットを有していても良い。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態の転がり軸受用保持器（以下、保持器という）１４０を有する円筒ころ軸受の軸方向の断面図である。

第２実施形態の保持器１４０では、第１実施形態の保持器４０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。

第２実施形態の保持器１４０は、外輪の円筒軌道面の内径が同じ場合において、第１実施形態の保持器４０と比較して径方向の内方に位置していて、二つの環状部１２４,１２５の夫々の外周面が、外輪１１０の円筒軌道面の両側にある鍔部１１１ｂ,１１１ｃの内周面に対して僅かな隙間を介して径方向に対向している点のみが、第１実施形態の保持器と異なる。

すなわち、第２実施形態の保持器１４０においても、その二つの環状部１２４,１２５の夫々の外周面は、凹部を有していると共に、保持器１４０は、上記凹部につながる通路を有している。また、図４に示すように、柱部１２６が凹面１６０を有し、上記通路の少なくとも一つは、凹面１６０に開口している。

したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、二つの環状部１２４,１２５の外周面の焼付きを抑制できて、従来と比較して、保持器１４０の寿命を長くすることができる。

本発明の第１実施形態の保持器を有する円筒ころ軸受の軸方向の断面図である。第１実施形態の保持器を径方向の外方から見たときの模式図である。図２における第１柱対向凹部の周辺部分の部分拡大図である。図３Ａに示す周辺部分を、第１環状部の中心軸と、球面の一部からなる第１柱対向凹部の内面の底とを含む平面で切断したときの模式断面図である。本発明の第２実施形態の保持器を有する円筒ころ軸受の軸方向の断面図である。

符号の説明

２４第１環状部
２５第２環状部
２６,１２６柱部
４０,１４０保持器
４２,４３第１凹部
４６,４７第１通路
５２,５３第２凹部
５６,５７第２通路
６０,１６０凹面
１２４,１２５環状部

Claims

第１環状部と、
上記第１環状部に対して上記第１環状部の軸方向に対向する第２環状部と、
上記第１環状部の周方向に互いに間隔をおいて位置していると共に、上記第１環状部と上記第２環状部との間を連結している複数の柱部と
を備え、
上記各柱部の外周面は、凹面を有し、
上記軸方向において、上記第１環状部の上記軸方向の内方の端面よりも上記軸方向の外方で、かつ、上記第１環状部の上記軸方向の外方の端面よりも上記軸方向の内方に位置するように、上記周方向に互いに間隔をおいて上記第１環状部の外周面に形成された複数の第１凹部と、
上記軸方向の外方の一端が上記第１凹部に開口していると共に、略上記軸方向に延在している第１通路と
を備え、
上記第１通路の上記軸方向の内方の他端は、上記第１環状部の上記軸方向の内方の端面または上記柱部の上記凹面に開口していることを特徴とする転がり軸受用保持器。
請求項１に記載の転がり軸受用保持器において、
上記軸方向において、上記第２環状部の上記軸方向の内方の端面よりも上記軸方向の外方で、かつ、上記第２環状部の上記軸方向の外方の端面よりも上記軸方向の内方に位置するように、上記周方向に互いに間隔をおいて上記第２環状部の外周面に形成された複数の第２凹部と、
上記軸方向の外方の一端が上記第２凹部に開口していると共に、略上記軸方向に延在している第２通路と
を備え、
上記第２通路の上記軸方向の内方の他端は、上記第２環状部の上記軸方向の内方の端面または上記柱部の上記凹面に開口していることを特徴とする転がり軸受用保持器。
請求項１または２に記載の転がり軸受用保持器において、
上記柱部の上記凹面に開口している上記第１通路を有していることを特徴とする転がり軸受用保持器。
請求項３に記載の転がり軸受用保持器において、
上記柱部の上記凹面に開口している上記第１通路において、その第１通路の上記第１環状部の径方向の外方の開口の上記周方向の幅は、上記軸方向の外方にいくにしたがって小さくなっていることを特徴とする転がり軸受用保持器。