CN106104027A - 角接触球轴承 - Google Patents

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Abstract

保持架(30)是冠型保持架，具有：大致圆环状的环部(31)；从环部(31)的正面侧或背面侧以预定间隔在轴向突出的多个支柱(32)；以及形成在相邻的支柱(32)之间的多个兜孔部(33)。兜孔部(33)的球面中心位置比环部(31)的最外径部(m1)与最内径部(m2)的径向中间位置(M)向径向一侧偏移。形成兜孔部(33)的支柱(32)的从周向观察的侧面是将连接环部(31)的径向一侧面和径向另一侧面的圆弧(33a)的一部分切除而成的，并且，包含第1直线形状部(33b)，该第1直线形状部(33b)以将圆弧(33a)的径向一侧端部切除并在轴向延伸的方式形成。

Description

角接触球轴承
技术领域
本发明涉及角接触球轴承。
背景技术
在NC车床、铣床、加工中心、复合加工机、五轴加工机等工作母机、主轴箱、安装加工物的装夹头的直动进给机构中，使用将旋转运动转换为直线运动的滚珠丝杠。作为对该滚珠丝杠的轴端进行旋转支承的轴承，采用角接触球轴承(例如，参照专利文献1)。对于这些轴承，根据所使用的工作母机的主轴箱、安装加工物的装夹头的大小，使用轴承内径为φ10mm～φ100mm左右的尺寸的轴承。
加工中发生的切削载荷、使主轴箱及装夹头以急加速移动的情况下的惯性载荷经由滚珠丝杠作为轴向载荷由角接触球轴承负荷。在最近的工作母机中，出于高效率加工的目的，处于如下倾向：切削载荷、因快速进给而导致的惯性载荷较大，对角接触球轴承负荷较大的轴向载荷。
因此，在这样的滚珠丝杠支承用的角接触球轴承中，为了增加滚动疲劳寿命，需要使轴向的承载容量的增加、与用于维持加工精度的高刚性并存。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国日本特开2000－104742号公报
发明内容
本发明欲解决的问题
为了使它们并存，如果加大轴承尺寸、或者增多组合的列数就能够对应，但是，当加大轴承尺寸时，在滚珠丝杠轴端，空间会增加，另外，当将组合的列数轻率地增多时，滚珠丝杠单元部分会成为宽度大的构成。其结果是，工作母机的必要占用面积的增加、高度方向的尺寸会增加，因此，轴承的大型化、列数增加存在限度。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够在有限的空间中使轴向的承载容量增加与高刚性并存的角接触球轴承。
用于解决问题的方案
本发明的上述目的由下述的构成来达成。
(1)一种角接触球轴承，包括：
外圈，其在内周面具有滚道面；
内圈，其在外周面具有滚道面；
多个滚珠，其配置在所述外圈和所述内圈的滚道面间；以及
保持架，其将所述滚珠自由滚动地保持，是滚珠导向方式，
所述角接触球轴承的特征在于，
在所述内圈的外周面，在背面侧凹设有内圈沉孔，在正面侧凸设有内圈槽台肩部，
在所述外圈的内周面，在正面侧凹设有外圈沉孔，在背面侧凸设有外圈槽台肩部，
所述滚珠的接触角α为45°≤α≤65°，
当设将所述内圈槽台肩部的径向高度除以所述滚珠的直径的结果为Ai时，0.35≤Ai≤0.50，
当设将所述外圈槽台肩部的径向高度除以所述滚珠的直径的结果为Ae时，0.35≤Ae≤0.50，
所述保持架为冠型保持架，具有：大致圆环状的环部；从所述环部的正面侧或背面侧以预定间隔在轴向突出的多个支柱；以及形成在相邻的所述支柱之间的多个兜孔部，
所述兜孔部的球面中心位置比所述环部的最外径部与最内径部的径向中间位置向径向一侧偏移，
形成所述兜孔部的所述支柱的从周向观察的侧面是将连接所述环部的径向一侧面和径向另一侧面的圆弧的一部分切除而成的，并且包含第1直线形状部，所述第1直线形状部以将所述圆弧的径向一侧端部切除并在轴向延伸的方式形成。
(2)如(1)记载的角接触球轴承，其特征在于，
形成所述兜孔部的所述支柱的从周向观察的侧面包含第2直线形状部，所述第2直线形状部是将所述圆弧的连接所述第1直线形状部、和所述环部的所述径向一侧面的部分切除而形成的。
(3)一种角接触球轴承，包括：
外圈，其在内周面具有滚道面；
内圈，其在外周面具有滚道面；
多个滚珠，其配置在所述外圈和所述内圈的滚道面间；以及
保持架，其将所述滚珠自由滚动地保持，是滚珠导向方式，
所述角接触球轴承的特征在于，
在所述内圈的外周面，在背面侧凹设有内圈沉孔，在正面侧凸设有内圈槽台肩部，
在所述外圈的内周面，在正面侧凹设有外圈沉孔，在背面侧凸设有外圈槽台肩部，
所述滚珠的接触角α为45°≤α≤65°，
当设将所述内圈槽台肩部的径向高度除以所述滚珠的直径的结果为Ai时，0.35≤Ai≤0.50，
当设将所述外圈槽台肩部的径向高度除以所述滚珠的直径的结果为Ae时，0.35≤Ae≤0.50，
所述保持架是冠型保持架，具有：大致圆环状的环部；从所述环部的正面侧或背面侧以预定间隔在轴向突出的多个支柱；以及形成在相邻的所述支柱之间的多个兜孔部，
所述兜孔部的球面中心位置比所述环部的最外径部与最内径部的径向中间位置向径向一侧偏移，
形成所述兜孔部的所述支柱的从周向观察的侧面是将连接所述环部的径向一侧面和径向另一侧面的圆弧的一部分切除而成的，并且，包含直线形状部，所述直线形状部是将连接所述圆弧的径向一侧端部、和所述环部的所述径向一侧面的部分的至少一部分切除而形成的。
(4)如(1)～(3)的任一项记载的角接触球轴承，其特征在于，
相邻的所述滚珠彼此的距离L、与将滚珠节圆直径dm乘以圆周率π之后的滚珠节圆周长πdm的关系满足2.5×10－3≤L/πdm≤13×10－3。
发明效果
根据本发明的角接触球轴承，滚珠的接触角α满足45°≤α≤65°，因此，通过加大接触角，从而轴承的轴向载荷的负荷能力增加，能够在更大的预紧力载荷下使用。其结果是，能够提高轴承、进而是滚珠丝杠系的刚性。
另外，当设将内圈槽台肩部的径向高度除以滚珠的直径的结果为Ai时，0.35≤Ai≤0.50，当设将外圈槽台肩部的径向高度除以滚珠的直径的结果为Ae时，0.35≤Ae≤0.50，因此，能够在防止轴承的轴向载荷的负荷能力不足的同时，使内外圈槽台肩部的研磨加工容易。
另外，形成兜孔部的支柱的从周向观察的侧面是将连接环部的径向一侧面和径向另一侧面的圆弧的一部分切除而成的，并且包含第1直线形状部，该第1直线形状部以将圆弧的径向一侧端部切除并在轴向延伸的方式形成。因此，保持架与滚珠的接触是线接触，在保持架在径向移动时，滚珠灵活地贴在保持架的兜孔部，能够抑制保持架在轴向的相对移动。由此，能够抑制保持架的径向窜动量的变化，能够抑制轴承旋转中的振动的增加。另外，在进行线接触的部分，由于保持架被限制，从而也能够将轴向的移动抑制为最小限度。其结果是，能够消除保持架噪音、保持架的早期破损等问题。另外，抑制保持架的兜孔部的节圆的位置与滚珠的节圆的位置在轴向相对地偏移，因此，容易精确地测量保持架制造时的外接圆径、内接圆径。
附图说明
图1是本发明的实施方式的角接触球轴承的剖视图。
图2是将图1的角接触球轴承并列组合的剖视图。
图3是保持架的侧视图。
图4是从轴向一侧观察保持架的图。
图5是从轴向另一侧观察保持架的图。
图6是图4的VI－VI剖视向视图。
图7的图4的VII－VII剖视向视图。
图8是以往的深沟球轴承的剖视图。
图9是从轴向一侧观察负荷有径向载荷的情况下的保持架的图。
图10是在保持架上负荷有径向载荷的情况下的角接触球轴承的剖视图。
图11是用于说明多个滚珠的配置状态的图。
图12是现有的角接触球轴承的剖视图。
图13是图12的保持架及滚珠的XIII－XIII剖视图。
图14是在图12的保持架及滚珠中，保持架的兜孔部如以单点划线示出的那样在轴向移动的情况下的XIV－XIV剖视图。
图15是在图12中从XV方向观察保持架的图。
图16是示出本发明的保持架的图。
图17是变形例的角接触球轴承的剖视图。
图18是从轴向一侧观察变形例的保持架的图。
图19是图18的XIX－XIX剖视向视图。
图20是本发明的实施方式的角接触球轴承的剖视图。
图21是将图20的角接触球轴承并列组合的剖视图。
图22是在保持架上负荷有径向载荷的情况下的角接触球轴承的剖视图。
图23(a)是保持架的侧视图，(b)是(a)的A－A′剖面的XXIII方向向视图。
图24是变形例的角接触球轴承的剖视图。
附图标记说明
1 角接触球轴承
3 滚珠
10 外圈
11 滚道面
12 外圈槽台肩部
13 外圈沉孔
14 外圈倒角
20 内圈
21 滚道面
22 内圈槽台肩部
23 内圈沉孔
24 内圈倒角
30 保持架
31 环部
31a 径向内侧面(径向一侧面、径向另一侧面)
31b 径向外侧面(径向另一侧面、径向一侧面)
32 支柱
33 兜孔部
33a 圆弧
33b 第1直线形状部
33c 第2直线形状部
33d 径向内侧端部
33e 径向内侧端部(径向一侧端部)
33f 径向外侧端部(径向一侧端部)
33g 第3直线形状部
34 缺口部
35 角部
Oi 滚珠中心(兜孔部球面中心)
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的各实施方式的角接触球轴承。
(第1实施方式)
如图1所示，本实施方式的角接触球轴承1包括：外圈10，其在内周面具有滚道面11；内圈20，其在外周面具有滚道面21；多个滚珠3，其配置在外圈10及内圈20的滚道面11、21间；以及保持架30，其将滚珠3自由滚动地保持，为滚珠导向方式。
外圈10的内周面具有：外圈槽台肩部12，其凸设在比滚道面11靠背面侧(负荷侧，图1中左侧)的位置；以及外圈沉孔13，其凹设在比滚道面11靠正面侧(负荷方向相反侧，图1中右侧)的位置。
内圈20的外周面具有：内圈槽台肩部22，其凸设在比滚道面21靠正面侧(负荷侧，图1中右侧)的位置；以及内圈沉孔23，其凹设在比滚道面21靠背面侧(负荷方向相反侧，图1中左侧)的位置。
此处，当设内圈沉孔23的外径为D1、且设内圈槽台肩部22的外径为D2时，D1＜D2，并且，当设外圈沉孔13的内径为D3、且设外圈槽台肩部12的内径为D4时，D3＞D4。这样，由于加大内圈槽台肩部22的外径D2，并减小了外圈槽台肩部12的内径D4，因此，能够将滚珠3的接触角α设定得较大。更具体而言，通过如上所述设定外径D2及内径D4，从而能够使接触角α为45°≤α≤65°左右，即使考虑到轴承制作时的接触角α的偏差，也能够使接触角α为50°≤α≤60°左右，能够加大接触角α。
另外，当设将内圈槽台肩部22的径向高度Hi除以滚珠3的直径Dw后的结果为Ai时(Ai＝Hi/Dw)，设定为满足0.35≤Ai≤0.50，当设将外圈槽台肩部12的径向高度He除以滚珠3的直径Dw后的结果为Ae时(Ae＝He/Dw)，设定为满足0.35≤Ae≤0.50。
在假设为0.35＞Ai或0.35＞Ae的情况下，相对于滚珠3的直径Dw而言，内圈槽台肩部22或外圈槽台肩部12的径向高度Hi、He变得过小，因此，接触角α小于45°，轴承的轴向载荷的负荷能力不足。另外，在为0.50＜Ai或0.50＜Ae的情况下，外圈10及内圈20的滚道面11、21会超出滚珠3的节圆直径dm地形成，因此，外圈槽台肩部12及内圈槽台肩部22的研磨加工变得困难，不是优选。
另外，在外圈槽台肩部12的背面侧端部，设置有随着趋向背面侧而趋向径向外侧的锥形形状的外圈倒角14，在内圈槽台肩部22的正面侧端部，设置有随着趋向正面侧而趋向径向内侧的锥形形状的内圈倒角24。这些外圈倒角14及内圈倒角24的径向宽度大于外圈槽台肩部12及内圈槽台肩部22的径向高度He、Hi的一半，被设定为比较大的值。
如图2所示，这样的角接触球轴承1能够并列组合地使用。本实施方式的角接触球轴承1将外圈槽台肩部12及内圈槽台肩部22设置为直到滚珠3的节圆直径dm的附近，因此，假设未设置外圈倒角14及内圈倒角24，一个角接触球轴承1的内圈20与另一个角接触球轴承1的外圈10干涉，在轴承旋转中会产生不良。另外，在润滑油润滑下使用的情况下，假设未设置外圈倒角14及内圈倒角24，油不会通过各角接触球轴承1间，油排出变差，会关系到因润滑不良、油大量地残留在轴承内部而导致的温度上升。这样，通过设置外圈倒角14及内圈倒角24，从而能够实现内圈20及外圈10彼此的干涉的防止、及油排出性的提高。此外，外圈倒角14及内圈倒角24不一定需要设置两者，只要设置有至少一者即可。
接下来，参照图3～7详细说明保持架30的构成。保持架30是由合成树脂构成的滚珠导向方式的塑料保持架，构成该保持架30的基体树脂是聚酰胺树脂。此外，聚酰胺树脂的种类没有限制，除了聚酰胺以外，也可以是聚缩醛树脂、聚醚醚酮、聚酰亚胺等、其他合成树脂。并且，在基体树脂中，作为强化材料，添加有玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维等。另外，保持架30是通过注射模塑成形或切削加工而制造的。
保持架30是冠型保持架，具有：大致圆环状的环部31，其与内圈20及外圈10同轴地地配置(参照图1)；多个支柱32，其从环部31的背面侧以预定间隔在轴向突出；以及多个兜孔部33，其形成在相邻的支柱32之间。
此处，在本实施方式的角接触球轴承1中，为了实现轴向载荷的高负荷能力，加大了外圈槽台肩部12及内圈槽台肩部22的径向高度He、Hi，因此，轴承内部空间变少。因此，在配置在这样的轴承内部空间中的保持架30为冠型保持架(单侧圆圈构造)的情况下，为如下构造：在外圈沉孔13与内圈槽台肩部22之间配置环部31，在外圈10及内圈20的滚道面11、21间配置支柱32，在支柱32的径向外侧端部连接环部31。
即，如图7所示，为如下构造：兜孔部33的球面中心位置比环部31的最外径部m1与最内径部m2的径向中间位置M，向径向内侧(径向一侧)偏移。此处，兜孔部33的球面中心位置是与滚珠3的中心Oi一致的位置。另外，环部31的最外径部m1是径向外侧面31b，最内径部m2是径向内侧面31a。此外，在图示的例子中，兜孔部33的球面中心位置比环部31的最内径部m2向径向内侧偏移。
如图7所示，形成兜孔部33的支柱32的从周向观察的侧面是将连接环部31的径向内侧面(径向一侧面)31a和径向外侧面(径向另一侧面)31b的圆弧33a的一部分切除而成的。圆弧33a的中心以P示出，半径以r示出。
更具体而言，支柱32的从周向观察的侧面包含第1直线形状部33b，该第1直线形状部33b以圆弧33a的径向内侧端部(径向一侧端部)被切除并在轴向延伸的方式形成。第1直线形状部33b配置在比圆弧33a的中心P靠背面侧的位置。另外，第1直线形状部33b与滚珠3的中心Oi(兜孔部33的球面中心)在轴向重叠。
并且，支柱32的从周向观察的侧面包含第2直线形状部33c，该第2直线形状部33c是将连接圆弧33a的、第1直线形状部33b的正面侧的端部和环部31的径向内侧面31a的背面侧的端部的部分切除而形成的。因此，第2直线形状部33c为随着趋向正面侧(环部31侧)而趋向径向外侧的直线形状。
另外，支柱32的从周向观察的侧面包含第3直线形状部33g，该第3直线形状部33g以将圆弧33a的径向外侧端部(径向另一侧端部)切除并在轴向延伸的方式形成。第3直线形状部33g与环部31的径向外侧面31b形成在同一平面上，与该径向外侧面31b无台阶差地连接。
这样，支柱32的从周向观察的侧面为将第3直线形状部33g、圆弧33a、第1直线形状部33b、以及第2直线形状部33c连接的形状。
另外，如图6所示，形成兜孔部33的、支柱32的周向两侧面、及环部31的背面侧(支柱32侧)的侧面从径向观察，被形成为与滚珠3相似形状的球面状。此处，支柱32的末端在周向中间设置有缺口部34，分开为两股。由此，在通过注射成型来制造保持架30时，能够防止因勉强将形成兜孔部33的模具零件拔出而导致的、支柱32的兜孔部33侧的角部35的破损。
另外，在保持架30材料的合成树脂中添加的强化材料的比例优选为5～30重量百分比。假设合成树脂成分中的强化材料的比例超过30重量百分比，保持架30的柔软性会降低，因此，在保持架30成形时从兜孔部33勉强拔出模具时、组装轴承时向兜孔部33压入滚珠3时，支柱32的角部35会破损。另外，保持架30的热膨胀取决于基体材料即树脂材料的线膨胀系数，因此，当强化材料的比例少于5重量百分比时，轴承旋转中的保持架30的热膨胀相对于滚珠3的节圆直径dm的膨胀而言变大，滚珠3与保持架30的兜孔部33会彼此支撑，会引起烧伤等不良。因此，通过使合成树脂成分中的强化材料的比例为5～30重量％的范围，从而能够防止上述不良。
此外，作为保持架30的合成树脂材料，应用聚酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亚胺等树脂，作为强化材料，应用玻璃纤维、炭素纤维、芳香族聚酰胺纤维等。
此处，图8所示的具有以往的冠形保持架的深沟球轴承100中，保持架130与内圈120或外圈110在径向未重叠。因此，即使在由于深沟球轴承100的旋转启动时、停止时的惯性的原因，保持架130超过设计值地相对于内圈120或外圈110相对地在轴向移动，保持架130与内圈120或外圈110也不会干涉。
但是，在如本实施方式的角接触球轴承1这样保持架30与内圈20或外圈10在径向重叠的情况下，在保持架30超过设计值地相对于内圈20或外圈10在轴向相对移动时，保持架30与内圈20或外圈10有可能干涉。假设在支柱32的从周向观察的侧面为不具有第2直线形状部33c(参照图7)的形状的情况下，保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1(参照图1)变窄，保持架30与内圈20干涉的可能性变高。当保持架30与内圈20干涉时，在保持架30与内圈20干涉时力矩发生变动，作为滚珠丝杠系筒不能进行精确的定位，并且，由于干涉时的摩擦的原因，保持架30会磨损，关系到保持架30的破损。另外，在保持架30磨损时产生的磨损粉成为异物，轴承的润滑状态变差，结果，轴承的寿命变短。
因此，如本实施方式的角接触球轴承1这样，通过使支柱32的从周向观察的侧面具有第2直线形状部33c，从而能够将保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1设定得更宽，能够降低保持架30与内圈20干涉的可能性。
另外，在如本实施方式的角接触球轴承1这样，为了维持较大的接触角α而分别将外圈槽台肩部12及内圈槽台肩部22的径向高度He、Hi增高到滚珠3的节圆直径dm附近的情况下，外圈10及内圈20间的径向空间变窄，位于外圈10及内圈20间的空间中的保持架30的环部31的径向壁厚不能相对于标准轴承而言制作得较厚。特别是在冠形保持架的情况下，由于仅在保持架30的轴向一方侧存在环部31，因此，担心因壁厚不足而导致的环部31的强度降低。
并且，保持架30的材料为聚酰胺树脂、聚缩醛树脂、聚醚醚酮、聚酰亚胺等合成树脂，基体树脂中的强化纤维含有率也为30重量百分比以下。因此，保持架30的环部31强度倾向于变低，在施加有径向的冲击载荷、振动载荷时，保持架30会在径向挠曲。此外，在图9中用虚线、在图10中用单点划线示意性地表示在保持架30上负荷有径向载荷F而在径向挠曲的情况下的形状的一个例子。
由于保持架30在径向挠曲，从而保持架30的径向位置会向内圈20侧或外圈10侧接近。由此，保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1变窄，保持架30与内圈20干涉的可能性变高。假设在支柱32的从周向观察的侧面为不具有第2直线形状部33c的形状的情况下，保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1变窄而保持架30与内圈20干涉的可能性变高。因此，如本实施方式的角接触球轴承1这样，通过使支柱32的从周向观察的侧面具有第2直线形状部33c，从而能够将保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1设定得更宽，能够降低保持架30与内圈20干涉的可能性。
另外，位于外圈10及内圈20间的空间中的保持架30的环部31的径向壁厚相对于标准轴承而言不能制作得较厚，因此，有的情况下环部31的弯曲刚性不充分。在此情况下，如图6中以箭头A示出的那样，由于在轴承使用时作用在保持架30的支柱32上的离心力，支柱32的末端向径向外侧扩径，角部35容易在周向扩展。因此，保持架30的轴向窜动量ΔA变大。在这样保持架30的轴向窜动量ΔA变大的情况下，保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1变窄，保持架30与内圈20干涉的可能性变高。假设在支柱32的从周向观察的侧面为不具有第2直线形状部33c的形状的情况下，保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1变窄，保持架30与内圈20干涉的可能性变高。因此，如本实施方式的角接触球轴承1这样，通过在支柱32的从周向观察的侧面形成第2直线形状部33c，从而能够将保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1设定得更宽，能够降低保持架30与内圈20干涉的可能性。
另外，本实施方式的角接触球轴承1为了加大轴向载荷负荷能力而以滚珠3的数量(滚珠数Z)变多的方式进行了设定。更具体而言，使用图11进行说明。在图11中，示出了配置在直径dm的节圆上的2个滚珠3，设这些滚珠3的直径为Dw，设这些滚珠3的中心为A、B，设线段AB与滚珠3的表面的交点为C、D，设线段AB的中间点为E，设节圆的中心为O。另外，设相邻的滚珠3的中心A、B彼此的距离(线段AB的距离)即滚珠中心间距离为T，设相邻的滚珠3彼此的距离(线段CD的距离)即滚珠间距离为L，设线段EO与线段BO所成的角度(线段EO与线段AO所成的角度)为θ。这样一来，线段AO及线段BO的距离为(dm/2)，滚珠中心间距离T为(dm×sinθ)，滚珠间距离L为(T－Dw)，角度θ为(180°/Z)。
而且，设计为：滚珠间距离L、与在滚珠节圆直径dm上乘以圆周率π后的滚珠节圆周长πdm之间，2.5×10－3≤L/πdm≤13×10－3的关系成立。假设当L/πdm小于2.5×10－3时，保持架30的支柱32的圆周方向壁厚变得过薄，在成形时、切削时会打开孔。特别是当含有较多的强化材料时，在成形时保持架30的材料即合成树脂的流动性变差，容易打开孔。另外，当L/πdm大于13×10－3时，滚珠数Z变少，轴承的轴向载荷负荷能力及刚性会降低。
这样，角接触球轴承1被设计为满足2.5×10－3≤L/πdm≤13×10－3、即滚珠数Z比较多，不能使保持架30的支柱32的圆周方向壁厚比标准轴承厚。因此，随着支柱32的圆周方向壁厚变薄，角部35的壁厚变薄。因此，如图6中以箭头A所示，在滚珠3与保持架30的角部35相碰时，角部35容易向周向扩展，其结果是，保持架的轴向窜动量ΔA变大。由此，保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1变窄，保持架30与内圈20干涉的可能性变高。假设在支柱32的从周向观察的侧面为不具有第2直线形状部33c的形状的情况下，保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1变窄，保持架30与内圈20干涉的可能性变高。因此，如本实施方式的角接触球轴承1这样，通过使支柱32的从周向观察的侧面具有第2直线形状部33c，从而能够将保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1设定得更宽，能够降低保持架30与内圈20干涉的可能性。
如图12所示，在使支柱32的从周向观察的侧面为现有类型的任意的半径r1的圆状的情况下，也与上述的本实施方式的保持架30同样，在轴承的旋转中保持架30的轴向相对移动量ΔA变大。而且，在支柱32的从周向观察的侧面为圆状的情况下，如图15所示，兜孔部33的引导滚珠3的部分即径向内侧端部33d、与滚珠3进行点接触。在此情况下，如图13所示，兜孔部33的径向内侧端部33d与滚珠3之间的径向距离为保持架30的径向窜动量ΔR。
在此情况下，由于保持架30与滚珠3进行点接触，因此，在轴承旋转中，保持架30容易相对于内圈20或外圈10在轴向相对移动，其结果是，兜孔部33的径向内侧端部33d的位置也会在轴向移动。在图12中，用单点划线示出了在轴向移动后的兜孔部33(支柱32)。这样一来，兜孔部33的径向内侧端部33d与滚珠3之间的径向距离与在轴向移动前相比，在移动后变大，因此，保持架30的径向窜动量ΔR也与在轴向移动前(参照图13)相比，在移动后(参照图14)变大。
该现象每当保持架30相对于内圈20或外圈10在轴向相对移动时就会发生，因此，在支柱32的从周向观察的侧面为圆状的情况下，不能稳定地引导滚珠3，保持架30的振动增加，会产生保持架噪音、保持架30的早期破损等问题。
因此，如本实施方式这样，通过在支柱32的从周向观察的侧面设置第1直线形状部33b，从而图16所示，成为兜孔部33的引导滚珠3的部分即第1直线形状部33b与滚珠3呈圆弧状进行线接触的构成。这样，通过使保持架30与滚珠3的接触部分为线接触，从而在保持架30在径向移动时，滚珠3灵活地贴在兜孔部33，能够抑制保持架30的轴向相对移动。因此，能够防止保持架30的径向窜动量ΔR的变化，能够抑制轴承旋转中的振动的增加。另外，保持架30的轴向移动被抑制的结果是，能够抑制保持架噪音、保持架30的早期破损等问题。
在使支柱32的从周向观察的侧面为圆状的情况下(存在图12)，除了上述的轴承旋转中产生的问题以外，还存在能够产生的问题。该问题是，由于保持架30的兜孔部33的节圆的位置、与滚珠3的节圆的位置在轴向相对地偏移，从而保持架30的径向窜动量ΔR从设计上的范围发生变化，难以精确地测量保持架制造时的滚珠外接圆径及滚珠内接圆径。
作为保持架30的滚珠外接圆径及滚珠内接圆径的测量方法之一，具有如下方法：在使保持架30的环部31处于下方的状态下，向径向内侧对滚珠3轻轻地施加测量载荷来将其固定并进行测量。此时，兜孔部33内的滚珠3由于重力而在兜孔部33中偏向环部31这一侧。其结果是，兜孔部33的节圆的位置与滚珠3的节圆的位置在轴向相对地偏移。而且，与在轴向移动前(参照图13)相比，保持架30的径向窜动量ΔR在移动后(参照图14)变大，其结果是，径向窜动量ΔR变大而超过设计上的范围。在此情况下，难以精确地测量保持架30的滚珠外接圆径及滚珠内接圆径。
因此，在本实施方式中，通过在支柱32的从周向观察的侧面设置第1直线形状部33b，从而如图16所示，滚珠3由于测量载荷而贴在第1直线形状部33b的部分，滚珠3不会在轴向偏移，容易精确地测量滚珠外接圆径及滚珠内接圆径。
此外，兜孔部33的球面中心位置不限于比环部31的最外径部m1与最内径部m2的径向中间位置M向径向内侧偏移的构成，也可以如图17～图19所示，是向径向外侧偏移的构成。即，也可以是如下构造：在外圈槽台肩部12与内圈沉孔23之间配置环部31，在外圈10及内圈20的滚道面11、21间配置支柱32，环部31连接在支柱32的径向内侧端部。此外，在图示的例子中，兜孔部33的球面中心位置比环部31的最外径部m1向径向外侧偏移。在该情况下，支柱32的末端在周向中间设置有缺口部34，分支为两股，因此，在通过注射成型来制造保持架30时，能够防止因形成兜孔部33的模具部件的勉强脱模所导致的、支柱32的兜孔部33侧的角部35的破损。
此处，形成兜孔部33的支柱32的从周向观察的侧面是将连接环部31的径向外侧面(径向一侧面)31b和径向内侧面(径向另一侧面)31a的圆弧33a的一部分切除而成的。圆弧33a的中心以P示出，半径以r示出。
更具体而言，支柱32的从周向观察的侧面包含第1直线形状部33b，该第1直线形状部33b以将圆弧33a的径向外侧端部(径向一侧端部)切除并在轴向延伸的方式形成。第1直线形状部33b配置在比圆的中心P靠正面侧(负荷方向相反侧，图19中左侧)的位置。另外，第1直线形状部33b与滚珠3的中心Oi(兜孔部33的球面中心)在轴向重叠。
并且，支柱32的从周向观察的侧面包含第2直线形状部33c，该第2直线形状部33c是将圆弧33a的、连接第1直线形状部33b的背面侧(负荷侧，图19中右侧)的端部和环部31的径向外侧面31b的正面侧的端部的部分切除而形成的。因此，第2直线形状部33c为随着趋向背面侧(环部31侧)而趋向径向内侧的直线形状。
另外，支柱32的从周向观察的侧面包含第3直线形状部33g，该第3直线形状部33g以将圆弧33a的径向内侧端部(径向另一侧端部)切除并在轴向延伸的方式形成。第3直线形状部33g与环部31的径向内侧面31a形成在同一平面上，与该径向内侧面31a无高低差地连接。
这样，支柱32的从周向观察的侧面为将第3直线形状部33g、圆弧33a、第1直线形状部33b、以及第2直线形状部33c连接的形状。
在这样构成的情况下，也能够发挥与上述的实施方式同样的效果。
接下来，说明将第1实施方式的角接触球轴承1的多个参数变更的各实施例。
(实施例1－1)
在本实施例的角接触球轴承1中，将内径设定为Φ15mm，将接触角α设定为50°，将Ai(将内圈槽台肩部22的径向高度Hi除以滚珠3的直径Dw后的结果)的值设定为0.38，将Ae(将外圈槽台肩部12的径向高度He除以滚珠3的直径Dw后的结果)的值设定为0.38。保持架30的材质为聚酰胺树脂。滚珠间距离L、和将滚珠节圆直径dm乘以圆周率π之后的滚珠3节圆周长πdm的关系满足L/πdm＝12×10－3。
通过这样设定各参数，确认了发挥与上述的实施方式同样的效果。
(实施例1－2)
在本实施例的角接触球轴承1中，将内径设定为Φ60mm，将接触角α设定为60°，将Ai(将内圈槽台肩部22的径向高度Hi除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.47，将Ae(将外圈槽台肩部12的径向高度He除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.47。保持架30的材质为：基体树脂为聚缩醛树脂，作为强化材料，添加了10重量百分比的碳纤维。滚珠间距离L、和滚珠节圆直径dm乘以圆周率π之后的滚珠3节圆周长πdm的关系满足L/πdm＝2.3×10－3。
通过这样设定各参数，从而确认了发挥与上述实施方式同样的效果。
(实施例1－3)
在本实施例的角接触球轴承1中，将内径设定为Φ40mm，将接触角α设定为55°，将Ai(将内圈槽台肩部22的径向高度Hi除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.43，将Ae(将外圈槽台肩部12的径向高度He除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.43。保持架30的材质为：基体树脂为聚酰胺树脂，、作为强化材料，添加了20重量百分比的玻璃纤维。滚珠间距离L、和将滚珠节圆直径dm乘以圆周率π之后的滚珠3节圆周长πdm的关系满足L/πdm＝7.0×10－3。
通过这样设定各参数，从而确认了发挥与上述实施方式同样的效果。
(第2实施方式)
接下来，说明本发明的第2实施方式的角接触球轴承。本实施方式的角接触球轴承1与第1实施方式相比较，不同的构成在于，在保持架30上未形成第1直线形状部33b，但是，其他基本的构成大致相同。因此，对于相同或等同部分通过标注同一附图标记而省略或简化说明，以下详细说明不同部分。
如图20所示，形成本实施方式的兜孔部33的支柱32的从周向观察的侧面是将连接环部31的径向内侧面(径向一侧面)31a和径向外侧面(径向另一侧面)31b的圆弧33a的一部分切除而成的。
更具体而言，支柱32的从周向观察的侧面包含第2直线形状部33c，该第2直线形状部33c是将连接圆弧33a的径向内侧端部(径向一侧端部，底部)33e、和环部31的径向内侧面31a的部分的至少一部分切除而形成的。在本实施方式中，第2直线形状部33c被构成为将圆弧33a的比径向内侧端部33e靠环部31侧的起点X(第2直线形状部33c与圆弧33a的交点)、和环部31的径向内侧面31a呈直线状连接。此外，第2直线形状部33c也可以被形成为将圆弧33a的径向内侧端部33e、和环部31的径向内侧面31a连接。即，也可以是第2直线形状部33c的起点X、与圆弧33a的径向内侧端部33e一致的构成。
如以上那样，本实施方式的支柱32的从周向观察的侧面为将圆弧33a、和第2直线形状部33c连接的形状。
通过这样在支柱32的从周向观察的侧面形成第2直线形状部33c，从而能够将保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1(参照图20)设定得更宽，能够降低保持架30与内圈20干涉的可能性。即，能够发挥与第1实施方式同样的效果。例如，在图10及图22中，用单点划线示意性地表示在保持架30上负荷径向载荷F并在径向挠曲的情况下的形状的一个例子。由于保持架30在径向挠曲，从而保持架30的径向位置向内圈20侧或外圈10侧接近。由此，保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1变窄，保持架30与内圈20干涉的可能性变高。假设在如图12所示支柱32的从周向观察的侧面为不具有第2直线形状部33c的圆状的情况下，保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1变窄，保持架30与内圈20干涉的可能性变高。因此，如本实施方式的角接触球轴承1那样，通过在支柱32的从周向观察的侧面形成第2直线形状部33c，从而能够将保持架30与内圈20之间的轴向距离ΔS1设定得更宽，能够降低保持架30与内圈20干涉的可能性。
另外，第2直线形状部33c的起点X与滚珠3的中心Oi(兜孔部33的球面中心)相比位于环部31侧。通过这样构成，从而能够确保保持架30的支柱接触内径、即滚珠3与兜孔部33的接触点内径，因此，能够将保持架30的径向窜动量ΔR限制为适当的值。此处，滚珠导向方式的保持架30的径向窜动量ΔR如图23所示，由兜孔部33的径向内侧的滚珠3与兜孔部33的径向间隙ΔRi、或径向外侧的滚珠3与兜孔部33的径向间隙ΔRe之中的较小的一方来决定{ΔR＝min(ΔRe，ΔRi)}。由此，保持架30的径向窜动量ΔR不会变大，能够抑制保持架30与内圈20的接触。
此外，如图21所示，本实施方式的角接触球轴承1能够以并列组合的方式使用，与第1实施方式同样，通过设置外圈倒角14及内圈倒角24，从而实现了内圈20及外圈10彼此的干涉的防止、及油排出性的提高。
此外，兜孔部33的球面中心位置不限于比环部31的最外径部m1与最内径部m2的径向中间位置M向径向内侧偏移的构成，如图24所示，也可以是向径向外侧偏移的构成。即，也可以是如下构造：在外圈槽台肩部12与内圈沉孔23之间配置环部31，在外圈10及内圈20的滚道面11、21间配置支柱32，在支柱32的径向内侧端部连接环部31。此外，在图示的例子中，兜孔部33的球面中心位置比环部31的最外径部m1向径向外侧偏移。在该情况下，支柱32的末端在周向中间设置有缺口部34，分支为两股，因此，在通过注射成型来制造保持架30时，能够防止因形成兜孔部33的模具部件的勉强脱模而导致的、支柱32的兜孔部33侧的角部35的破损。
此处，形成兜孔部33的支柱32的从周向观察的侧面是将连接环部31的径向外侧面(径向一侧面)31b和径向内侧面(径向另一侧面)31a的圆弧33a的一部分切除而成的。圆弧33a的中心与滚珠3的中心Oi(兜孔部33的球面中心)一致，半径用r示出。
更具体而言，支柱32的从周向观察的侧面包含第2直线形状部33c，该第2直线形状部33c是将连接圆弧33a的径向外侧端部(径向一侧端部)33f、和环部31的径向外侧面31b的部分的至少一部分切除而形成的。在本实施方式中，第2直线形状部33c被构成为将圆弧33a的比径向外侧端部33f靠环部31侧的起点X(第2直线形状部33c与圆弧33a的交点)、和环部31的径向外侧面31b呈直线状连接。此外，第2直线形状部33c也可以被形成为将圆弧33a的径向外侧端部33f、和环部31的径向外侧面31b连接。即，也可以是第2直线形状部33c的起点X、与圆弧33a的径向外侧端部33f一致的构成。
如以上那样，本实施方式的支柱32的从周向观察的侧面为将圆弧33a、和第2直线形状部33c连接的形状。
这样，通过在兜孔部33形成第2直线形状部33c，从而能够将保持架30与外圈10之间的轴向距离ΔS2设定的更宽，能够降低保持架30与外圈10干涉的可能性。
另外，通过将第2直线形状部33c的起点X配置在比径向外侧端部33f靠环部31侧的位置，从而能够确保保持架30的支柱接触外径、即滚珠3与兜孔部33的接触点外径，因此，能够将保持架30的径向窜动量ΔR限制为适当的值。由此，保持架30的径向窜动量ΔR不会变大，能够抑制保持架30与外圈10的接触。
接下来，说明将第2实施方式的角接触球轴承1的多个参数变更的各实施例。
(实施例2－1)
在本实施例的角接触球轴承1中，将内径设定为Φ15mm，将接触角α设定为50°，将Ai(将内圈槽台肩部22的径向高度Hi除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.38，将Ae(将外圈槽台肩部12的径向高度He除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.38。保持架30的材质为聚酰胺树脂。滚珠间距离L、和将滚珠节圆直径dm乘以圆周率π之后的滚珠3节圆周长πdm的关系满足L/πdm＝12×10－3。
通过这样设定各参数，从而确认了保持架30与内圈20或外圈10的接触防止。
(实施例2－2)
在本实施例的角接触球轴承1中，将内径设定为Φ60mm，将接触角α设定为60°，将Ai(将内圈槽台肩部22的径向高度Hi除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.47，将Ae(将外圈槽台肩部12的径向高度He除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.47。保持架30的材质为：基体树脂为聚缩醛树脂，作为强化材料，添加了10重量百分比的碳纤维。滚珠间距离L、和将滚珠节圆直径dm乘以圆周率π之后的滚珠3节圆周长πdm的关系满足L/πdm＝2.3×10－3。
通过这样设定各参数，从而确认了保持架30与内圈20或外圈10的接触防止。
(实施例2－3)
在本实施例的角接触球轴承1中，将内径设定为Φ40mm，将接触角α设定为55°，将Ai(将内圈槽台肩部22的径向高度Hi除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.43，将Ae(将外圈槽台肩部12的径向高度He除以滚珠3的直径Dw的结果)的值设定为0.43。保持架30的材质为：基体树脂为聚酰胺树脂，作为强化材料，添加了20重量百分比的玻璃纤维。滚珠间距离L、和将滚珠节圆直径dm乘以圆周率π之后的滚珠3节圆周长πdm的关系满足L/πdm＝7.0×10－3。
通过这样设定各参数，从而确认了保持架30与内圈20或外圈10的接触防止。
此外，本发明不限定于上述的实施方式，能够适当进行变更、改良等。
另外，本申请基于2014年3月19日申请的日本专利申请2014－56627、2014年3月19日申请的日本专利申请2014－56628、及2014年7月17日申请的基于专利合作条约的国际申请PCT/JP2014/069091，将其内容作为参照援引于此。

Claims (4)

1.一种角接触球轴承，包括：
外圈，其在内周面具有滚道面；
内圈，其在外周面具有滚道面；
多个滚珠，其配置在所述外圈和所述内圈的滚道面间；以及
保持架，其将所述滚珠自由滚动地保持，是滚珠导向方式，
所述角接触球轴承的特征在于，
在所述内圈的外周面，在背面侧凹设有内圈沉孔，在正面侧凸设有内圈槽台肩部，
在所述外圈的内周面，在正面侧凹设有外圈沉孔，在背面侧凸设有外圈槽台肩部，
所述滚珠的接触角α为45°≤α≤65°，
当设将所述内圈槽台肩部的径向高度除以所述滚珠的直径的结果为Ai时，0.35≤Ai≤0.50，
当设将所述外圈槽台肩部的径向高度除以所述滚珠的直径的结果为Ae时，0.35≤Ae≤0.50，
所述保持架为冠型保持架，具有：大致圆环状的环部；从所述环部的正面侧或背面侧以预定间隔在轴向突出的多个支柱；以及形成在相邻的所述支柱之间的多个兜孔部，
所述兜孔部的球面中心位置比所述环部的最外径部与最内径部的径向中间位置向径向一侧偏移，
形成所述兜孔部的所述支柱的从周向观察的侧面是将连接所述环部的径向一侧面和径向另一侧面的圆弧的一部分切除而成的，并且包含第1直线形状部，所述第1直线形状部以将所述圆弧的径向一侧端部切除并在轴向延伸的方式形成。
2.如权利要求1所述的角接触球轴承，其特征在于，
形成所述兜孔部的所述支柱的从周向观察的侧面包含第2直线形状部，所述第2直线形状部是将所述圆弧的连接所述第1直线形状部、和所述环部的所述径向一侧面的部分切除而形成的。
3.一种角接触球轴承，包括：
外圈，其在内周面具有滚道面；
内圈，其在外周面具有滚道面；
多个滚珠，其配置在所述外圈和所述内圈的滚道面间；以及
保持架，其将所述滚珠自由滚动地保持，是滚珠导向方式，
所述角接触球轴承的特征在于，
在所述内圈的外周面，在背面侧凹设有内圈沉孔，在正面侧凸设有内圈槽台肩部，
在所述外圈的内周面，在正面侧凹设有外圈沉孔，在背面侧凸设有外圈槽台肩部，
所述滚珠的接触角α为45°≤α≤65°，
当设将所述内圈槽台肩部的径向高度除以所述滚珠的直径的结果为Ai时，0.35≤Ai≤0.50，
当设将所述外圈槽台肩部的径向高度除以所述滚珠的直径的结果为Ae时，0.35≤Ae≤0.50，
所述保持架是冠型保持架，具有：大致圆环状的环部；从所述环部的正面侧或背面侧以预定间隔在轴向突出的多个支柱；以及形成在相邻的所述支柱之间的多个兜孔部，
所述兜孔部的球面中心位置比所述环部的最外径部与最内径部的径向中间位置向径向一侧偏移，
形成所述兜孔部的所述支柱的从周向观察的侧面是将连接所述环部的径向一侧面和径向另一侧面的圆弧的一部分切除而成的，并且包含直线形状部，所述直线形状部是将连接所述圆弧的径向一侧端部、和所述环部的所述径向一侧面的部分的至少一部分切除而形成的。
4.如权利要求1～3的任一项所述的角接触球轴承，其特征在于，
相邻的所述滚珠彼此的距离L、与将滚珠节圆直径dm乘以圆周率π之后的滚珠节圆周长πdm的关系满足2.5×10－3≤L/πdm≤13×10－3。
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