JP2005061483A - Cage made out of synthetic resin for roller bearing, and roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば工作機械の主軸や鉄道車両の車軸等、グリース又は潤滑油によって潤滑されつつ高速で運転される回転体を支持するころ軸受及びこのころ軸受に組み込むころ軸受用合成樹脂製保持器の改良に関する。 The present invention relates to a roller bearing that supports a rotating body that is operated at high speed while being lubricated with grease or lubricating oil, such as a main shaft of a machine tool or an axle of a railway vehicle, and a synthetic resin cage for a roller bearing incorporated in the roller bearing. Regarding improvements.
工作機械の主軸を回転自在に支持する為の軸受には、工作精度の向上の為、高剛性、高回転精度、低発熱等の特性が求められる。又、近年に於いては、加工効率向上の為、高回転速度で長時間安定して使用できる様に、高速安定性が求められている。この様な各特性のうちラジアル方向の剛性を向上させる為に、上記軸受としてころ軸受を使用する場合が多い。図12〜13は、この様なころ軸受の1例として、外輪1の軸方向両端部並びに内輪2の軸方向一端部(図12の左端部)にそれぞれ鍔部6a、6b、8を設けた(NJ型の)鍔付きの円筒ころ軸受3を示している。
Bearings for rotatably supporting the spindle of a machine tool are required to have characteristics such as high rigidity, high rotational accuracy, and low heat generation in order to improve the machining accuracy. In recent years, in order to improve processing efficiency, high-speed stability is required so that it can be used stably for a long time at a high rotational speed. Of these characteristics, in order to improve the rigidity in the radial direction, a roller bearing is often used as the bearing. 12 to 13, as an example of such a roller bearing,
この鍔付きの円筒ころ軸受3は、上記外輪1と上記内輪2と複数の円筒ころ4、4とを備える。このうちの外輪1は、内周面の中間部に円筒状の外輪軌道5を、同じく両端部に上記1対の内向鍔部6a、6bを、それぞれ設けている。又、上記内輪2は、外周面の中間部に円筒状の内輪軌道7を、同じく一端部に上記外向鍔部8を、それぞれ設けている。又、上記複数の円筒ころ4、4は、銅合金等の自己潤滑性を有する金属により造られた、円環状の保持器9により、転動自在に保持された状態で、上記外輪軌道5と上記内輪軌道7との間に設けている。
The flanged cylindrical roller bearing 3 includes the
この状態で、上記各円筒ころ4、4の転動面がこれら外輪軌道5及び内輪軌道7に転がり接触する。これに対して、上記各円筒ころ4、4の軸方向両端面の外径寄り部分は、上記各内向鍔部6a、6bの内側面と、上記外向鍔部8の内側面とに、近接対向若しくは滑り接触する。又、この状態で、上記保持器9の両端部外周面を、上記外輪1の両端部に設けた上記各内向鍔部6a、6bの内周面に近接対向させる事により、この保持器9の径方向位置をこの外輪1により規制する、外輪案内としている。
In this state, the rolling surfaces of the
上述の様な鍔付きの円筒ころ軸受3は、大きなラジアル荷重を支承できるだけでなく、上記各円筒ころ4、4の軸方向両端面と、上記各内向鍔部6a、6bのうちの一方(図12の右方)の内向鍔部6b、並びに、上記外向鍔部8との係合により、アキシアル荷重を支承できる。即ち、図12で内輪2に右方向のアキシアル荷重が加わった場合に、上記外向鍔部8の内側面と上記各円筒ころ4、4の軸方向他端面(図12の左端面)外径寄り部分とが摺接すると同時に、上記一方の内向鍔部6bの内側面と上記各円筒ころ4、4の軸方向一端面(図12の右端面)外径寄り部分とが摺接して、上記アキシアル荷重を支承する。
The cylindrical roller bearing 3 with a flange as described above can not only support a large radial load, but also one of the axial end faces of the
上述の様な(鍔付の)円筒ころ軸受3を使用する場合、ラジアル方向の剛性を更に向上させると共に回転精度を向上させる為、この円筒ころ軸受3の内部隙間を負にする、所謂予圧を付与する事もある。但し、この様な予圧付与を行なう事は、上記円筒ころ軸受3等を含む各種ころ軸受にとって、総べてのころが軌道輪の軌道面と接触する等、内部の部品摩耗や焼付き等の故障が発生し易い過酷な条件となる。この為に一般の産業機械用のころ軸受では、運転時に軸受内に正の隙間が残る様にして、剥離寿命の延長を図ると共に、外乱により軸受機能が低下するのを抑える事も多い。又、運転時の発熱を最小にする為、工作機械用のころ軸受は、ごく微量のグリースや潤滑油等による潤滑条件下で運転される事が多い。即ち、グリースや潤滑油等の潤滑剤を必要最小限に抑える事により、潤滑剤の撹拌抵抗と、この撹拌抵抗に基づく発熱とを抑えている。 In the case of using the cylindrical roller bearing 3 (with brazing) as described above, in order to further improve the rigidity in the radial direction and improve the rotation accuracy, a so-called pre-load that makes the internal gap of the cylindrical roller bearing 3 negative is used. May be granted. However, such preloading is applied to various roller bearings including the cylindrical roller bearing 3 and the like, such as internal parts wear and seizure, etc. Severe conditions are likely to cause failure. For this reason, in general roller bearings for industrial machines, a positive gap is left in the bearing during operation so as to extend the peeling life and often suppress deterioration of the bearing function due to disturbance. In order to minimize heat generation during operation, roller bearings for machine tools are often operated under lubrication conditions with a very small amount of grease or lubricating oil. That is, by suppressing the lubricant such as grease and lubricating oil to the minimum necessary, the stirring resistance of the lubricant and the heat generation based on the stirring resistance are suppressed.
尚、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する転がり軸受としても、上述の様な円筒ころ軸受3が使用されている。この様な車軸を支持するころ軸受の場合も、鉄道車両の高速化に伴い、高回転速度で長時間安定して使用できる様に、高速安定性が求められている。この様な鉄道車両に組み込むころ軸受の場合は、上述の様な工作機械に組み込むころ軸受の様に、内部隙間が負の状態で使用しないものの、中速乃至高速回転で高荷重、振動荷重、衝撃荷重が加わる条件で使用される為、上記ころ軸受の強度及び剛性や低発熱性等の性能は、上述した工作機械に組み込むころ軸受と同様に要求されている。 The cylindrical roller bearing 3 as described above is also used as a rolling bearing that rotatably supports the axle of a railway vehicle. In the case of such a roller bearing that supports an axle, high-speed stability is required so that it can be used stably at a high rotational speed for a long time as the speed of a railway vehicle increases. In the case of a roller bearing incorporated in such a railway vehicle, a roller bearing incorporated in a machine tool such as that described above is not used in a negative state of the internal gap, but it can be driven at a medium to high speed with high load, vibration load, Since the roller bearing is used under a condition where an impact load is applied, the roller bearing is required to have the strength, rigidity, low heat generation performance, and the like in the same manner as the roller bearing incorporated in the machine tool described above.
上述の様な厳しい使用条件下で、ころ軸受により回転自在に支承した工作機械の主軸や鉄道車両の車軸等の回転体の回転速度を更に高める為には、解決しなければならない種々の問題がある。この様な問題の一つとして、従来より上記ころ軸受に標準的に使用されてきた、銅合金製の保持器の摩耗問題がある。即ち、ころ軸受を上述の様な過酷な条件下で使用すると、保持器の内外両周面、或はポケットの内面が、軌道輪の周面やころの表面(転動面及び端面)と強く擦れ合う。この為、軌道輪並びにころを構成する軸受鋼等の硬質金属に比べて軟らかい、銅合金製の保持器が摩耗し、この保持器から摩耗粉が発生し易くなる。特に、ころ軸受の潤滑をグリースで行なっている場合、この摩耗粉がグリース中に混入する(グリースを汚染する)事により、このグリースの潤滑性が低下する。そして、潤滑性が著しく低下した場合には、上記ころ軸受が、短時間で焼き付きや著しい摩耗等の損傷を受ける可能性がある。 In order to further increase the rotational speed of a rotating body such as a main shaft of a machine tool or an axle of a railway vehicle that is rotatably supported by roller bearings under severe use conditions as described above, various problems must be solved. is there. As one of such problems, there is a problem of wear of a copper alloy cage that has been conventionally used for the roller bearing as a standard. In other words, when the roller bearing is used under the severe conditions as described above, both the inner and outer peripheral surfaces of the cage or the inner surface of the pocket are strong against the peripheral surface of the bearing ring and the surface (rolling surface and end surface) of the roller. rub against. For this reason, it is softer than hard metals such as bearing steel and the like constituting the bearing ring and the roller, and the copper alloy cage is worn out, and wear powder is easily generated from the cage. In particular, when the roller bearing is lubricated with grease, the wear powder is mixed in the grease (contaminates the grease), so that the lubricity of the grease decreases. And when lubricity falls remarkably, the said roller bearing may receive damage, such as seizing and remarkable abrasion, in a short time.
この様な事情に鑑みて、近年では、工作機械の主軸や鉄道車両の車軸等、大きな荷重を受ける回転体を回転自在に支持する為のころ軸受に組み込む保持器として、特許文献1等に記載されている様に、合成樹脂製の保持器を使用する場合が多くなりつつある。この様な合成樹脂製の保持器として通常は、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等、優れた摩擦特性を有する(摩耗しにくい)合成樹脂中に、ガラス繊維等の補強材を適量混入した、繊維強化合成樹脂を射出成形する事により造ったものを使用している。この様な合成樹脂製の保持器を組み込んだころ軸受は、前述の様な過酷な使用条件下でも摩耗粉が発生しにくく、焼き付きや著しい摩耗等の損傷を発生しにくくできる。
In view of such circumstances, in recent years, as a cage incorporated in a roller bearing for rotatably supporting a rotating body that receives a large load, such as a main shaft of a machine tool or an axle of a railway vehicle, described in
又、上記特許文献1には、高速運転時にも破損しにくいころ軸受用合成樹脂製保持器の発明が記載されている。この保持器は、円環状の1個のリム部に各柱部の基端部を連続させる事により、これら各柱部を片持ち支持すると共に、各柱部のうちの一部の柱部の先端部同士のみを、連結枠部により円周方向に連結させている。そして、この様に構成する事により、上記保持器の柔軟性を確保し、高速運転時の安定性の向上を図っている。
前述の様に、円筒ころ軸受の保持器を合成樹脂製とする事で、従来の銅合金製の保持器に比べ耐摩耗性及び耐焼き付き性の向上を図れる。但し、工作機械や鉄道車両の高速化に伴って、微量潤滑下での低発熱性及び耐久性が、更に要求されている。即ち、上述の様な工作機械や鉄道車両に組み込むころ軸受の場合、高速で運転する程このころ軸受を構成する軌道輪の案内面と保持器の被案内面との摺接部で潤滑剤(グリースや潤滑油)が枯渇し易くなる。そして、この摺接部で潤滑剤が枯渇すると、摩耗や振動が増大したり温度上昇し易くなる他、著しい場合には溶着、焼き付き等の損傷が生じる可能性もある。この為、上述の様な微量潤滑下で高速運転した場合でも、摩耗や溶着、焼き付き等の損傷が生じにくく、しかも温度上昇や振動が増大しにくい、優れた耐久性並びに安定性を有するころ軸受が望まれている。 As described above, by making the cage of the cylindrical roller bearing made of synthetic resin, it is possible to improve wear resistance and seizure resistance as compared with a conventional cage made of copper alloy. However, with the increase in the speed of machine tools and railway vehicles, low heat generation and durability under a minute amount of lubrication are further required. That is, in the case of a roller bearing incorporated in a machine tool or a railway vehicle as described above, the lubricant (in the sliding contact portion between the guide surface of the bearing ring and the guided surface of the cage constituting the roller bearing as the roller is operated at a higher speed. (Grease and lubricating oil) are easily depleted. When the lubricant is depleted at the sliding contact portion, wear and vibration increase or the temperature easily rises. In addition, in a remarkable case, damage such as welding and seizure may occur. For this reason, roller bearings with excellent durability and stability that do not easily cause damage such as wear, welding, and seizure even when operated at a high speed under the above-mentioned minute lubrication, and that are less likely to increase in temperature and vibration. Is desired.
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、高速運転、微量潤滑等の厳しい使用条件の下でも、優れた耐久性並びに安定性を有するころ軸受用合成樹脂製保持器及びころ軸受を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention realizes a synthetic resin cage and roller bearing for roller bearings having excellent durability and stability even under severe use conditions such as high-speed operation and minute lubrication. Invented accordingly.
本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器及びころ軸受のうちのころ軸受用合成樹脂製保持器は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外周面を上記外輪軌道及び内輪軌道に接触する転動面とした複数のころとを備えたころ軸受に組み込んだ状態で、これら各ころを転動自在に保持する。
この為、合成樹脂を射出成形する事により一体に形成して成り、軸方向に互いに間隔をあけて配置した1対のリム部と、円周方向に亙って間欠的に配置され、それぞれの両端部を上記各リム部の互いに対向する内側面に連続させた複数本の柱部とを備える。
そして、円周方向に隣り合う上記各柱部の円周方向両側面と上記各リム部の互いに対向する内側面とにより四周を囲まれる矩形の空間部分を、上記各ころを転動自在に保持する為のポケットとしている。又、これと共に、上記各リム部の外周面と内周面とのうちの一方の周面である被案内面を、上記外輪の内周面と上記内輪の外周面とのうちの一方の周面である案内面に近接対向させる事により、径方向に関する位置決めを図られる。
特に、本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器に於いては、円周方向に関して上記被案内面の一部に、この被案内面の他の部分よりも径方向に凹んだ凹部を設けている。
又、本発明のころ軸受は、内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、外周面を上記外輪軌道及び内輪軌道に接触する転動面とした複数のころと、これら各ころを転動自在に保持する保持器とを備える。
特に、本発明のころ軸受に於いては、上記保持器が、上述の様なころ軸受用合成樹脂製保持器である。
The synthetic resin cage for roller bearings of the present invention and the synthetic resin cage for roller bearings of the roller bearings include an outer ring having an outer ring raceway on an inner peripheral surface, an inner ring having an inner ring raceway on an outer peripheral surface, and an outer peripheral surface. In a state where the roller is incorporated in a roller bearing provided with a plurality of rollers having rolling surfaces in contact with the outer ring raceway and the inner ring raceway, each of these rollers is rotatably held.
For this reason, synthetic resin is integrally formed by injection molding, and a pair of rim portions arranged at intervals in the axial direction, and intermittently arranged in the circumferential direction. And a plurality of column portions having both end portions connected to the mutually opposing inner side surfaces of the rim portions.
And the rectangular space part surrounded by four circumferences by the circumferential direction both side surfaces of each said column part adjacent to the circumferential direction and the mutually opposing inner side surface of each said rim part hold | maintains each said roller so that rolling is possible. It is a pocket to do. At the same time, a guided surface which is one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of each of the rim portions is set to be a circumference of one of the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring. Positioning in the radial direction can be achieved by making the guide surface close to and opposite to the surface.
In particular, in the synthetic resin cage for roller bearings of the present invention, a concave portion that is recessed in a radial direction from the other portion of the guided surface is provided in a part of the guided surface in the circumferential direction. Yes.
The roller bearing of the present invention includes a plurality of rollers having an outer ring having an outer ring raceway on an inner peripheral surface, an inner ring having an inner ring raceway on an outer peripheral surface, and a rolling surface whose outer peripheral surface is in contact with the outer ring raceway and the inner ring raceway. And a cage for holding these rollers in a rollable manner.
In particular, in the roller bearing of the present invention, the cage is a synthetic resin cage for a roller bearing as described above.
上述の様に構成する本発明のころ軸受用合成樹脂製保持器及びころ軸受によれば、高速運転、微量潤滑等の厳しい使用条件の下でも、耐久性並びに安定性を確保できる。即ち、上記保持器の被案内面に設けた凹部に溜まった潤滑剤(グリースや潤滑油、グリースと潤滑油の混合物等)が、上記ころ軸受を構成する軌道輪の案内面と上記被案内面との摺接部に取り込まれる。この為、この摺接部で潤滑剤が枯渇する事を防止でき、この潤滑剤の枯渇に基づく摩耗や振動、温度上昇、溶着、焼き付き等を防止できる。 According to the synthetic resin cage and roller bearing of the present invention configured as described above, durability and stability can be ensured even under severe use conditions such as high speed operation and minute lubrication. That is, the lubricant (grease, lubricating oil, a mixture of grease and lubricating oil, etc.) accumulated in the recessed portion provided on the guided surface of the cage causes the guide surface of the bearing ring constituting the roller bearing and the guided surface. It is taken into the sliding contact part. For this reason, it is possible to prevent the lubricant from being depleted at the sliding contact portion, and it is possible to prevent wear, vibration, temperature rise, welding, seizure, and the like due to the depletion of the lubricant.
本発明の合成樹脂製保持器及びころ軸受を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した様に、各リム部の被案内面にこの被案内面から突出する状態で、(仮想の)中心軸に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした複数の凸部を設け、これら各凸部同士の間部分を凹部とする。
或は、請求項3に記載した様に、各リム部の被案内面にこの被案内面から凹入する状態で、中心軸に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした複数の凹溝を設け、これら各凹溝を凹部とする。
又、請求項4に記載した様に、各リム部の被案内面のうちで各柱部と整合する部分から外れた部分(より好ましくは、円周方向に隣り合う柱部同士の中央部、即ち各ポケットの円周方向中央部に整合する部分)に、凸部若しくは凹溝を設ける。
或は、請求項5に記載した様に、各リム部の被案内面のうちで各柱部と整合する部分並びにこれら各柱部の周面に、凸部若しくは凹溝を設ける。
又、請求項6に記載した様に、各柱部のうちの径方向に関して被案内面と反対側となる部分を各リム部の周面よりも径方向に突出させ、この突出させた部分に、射出成形の際に合成樹脂を送り込む為のゲートを配置する。
又、請求項7に記載した様に、ころ軸受を構成する各ころを、各ポケットの内径側開口縁側を通過不能に保持自在とする。
更には、請求項8に記載した様に、各リム部の軸方向外側面に、この外側面から軸方向内側に凹入する第二の凹部を設ける。
In the case of carrying out the synthetic resin cage and roller bearing of the present invention, preferably, as described in
Alternatively, as described in
In addition, as described in
Alternatively, as described in
Further, as described in claim 6, a portion of each column portion that is opposite to the guided surface with respect to the radial direction is protruded in a radial direction from the peripheral surface of each rim portion, and the protruding portion is A gate for feeding synthetic resin during injection molding is arranged.
In addition, as described in
Furthermore, as described in
図1〜3は、請求項1、2、4、6、7、8、9に対応する、本発明の実施例1を示している。本例の合成樹脂製保持器10は、図3に示す様に、鍔付の円筒ころ軸受3aに組み込んだ状態で、この円筒ころ軸受3aを構成する各円筒ころ4、4を転動自在に保持する。尚、この円筒ころ軸受3aの基本構成は、上記合成樹脂製保持器10の構造を除き、前述の図12〜13に示した鍔付の円筒ころ軸受3と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention corresponding to
上記合成樹脂製保持器10は、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル・エーテルケトン等の熱可塑性合成樹脂を母材とし、強度向上及び寸法安定化の為にガラス繊維を10〜40重量%程度添加したものを、射出成形により一体成形して成る。但し、用途により、上記合成樹脂製保持器10に更なる強度向上と耐摩耗性を要求する場合には、カーボン繊維を15〜30%添加しても良い。
The
この様な合成樹脂により造られた本例の合成樹脂製保持器10は、軸方向に互いに間隔をあけて配置した1対のリム部11、11と、円周方向に亙って間欠的に配置され、それぞれの両端部を上記各リム部11、11の互いに対向する内側面に連続させた複数本の柱部12、12とを備える。そして、円周方向に隣り合うこれら各柱部12、12の円周方向両側面と上記各リム部11、11の互いに対向する内側面とにより四周を囲まれる矩形の空間部分を、上記各円筒ころ4、4を転動自在に保持する為のポケット13、13としている。又、これと共に、上記合成樹脂製保持器10の外周面のうち軸方向両端部外周面、即ち、上記各リム部11、11の外周面を、上記円筒ころ軸受3aを構成する内向鍔部6a、6bの内周面(案内面)に近接対向させる事により、上記合成樹脂製保持器10の直径方向位置決めを行なう被案内面としている。
The
更に、本例の合成樹脂製保持器10の場合、上記各リム部11、11の外周面(被案内面)に、この外周面から突出する状態で、軸方向に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした、凸部14、14を設けている。本例の場合、これら各凸部14、14同士の間部分、即ち、これら各凸部14、14同士の間に存在する円筒面部分を、上記被案内面に設けたこの被案内面の他の部分よりも径方向に凹んだ、特許請求の範囲に記載した凹部としている。そして、上記円筒ころ軸受3aに上記合成樹脂製保持器10を組み込んだ状態で、上記各凸部14、14の頂部は、上記内向鍔部6a、6bの内周面に近接する。これら各凸部14、14は、上記各リム部11、11にそれぞれ3乃至上記各ポケット13、13と同数ずつ、軸方向に関して互いに整合する状態で設ける事が好ましい。
Further, in the case of the
本例の場合、上記各凸部14、14を、上記各ポケット13、13と同数設けている。即ち、これら各凸部14、14を、上記リム部11、11の外周面のうちで上記各柱部12、12と整合する部分から外れた部分、より具体的には円周方向に隣り合う柱部12、12同士の中央部(ポケット13、13の円周方向中央部に整合する部分)に、それぞれ設けている。又、上記各凸部14、14の曲率半径Rは、上記合成樹脂製保持器10の外径をDとした場合に、D/20≦R≦D/4(より好ましくはD/14≦R≦D/8)としている。但し、この様に各凸部14、14の曲率半径Rを規制する場合でも、上記各凸部14、14の上記被案内面からの突出量t(凸部14の頂部とこの凸部14から外れた円筒面部分との径方向距離t)は、0.5mm≦t≦1.5mm(より好ましくは0.8mm≦t≦1.2mm)とする事が好ましい。
In the case of this example, the same number of the
尚、上記凸部14、14の曲率半径RがD/20未満の場合、或は、上記各凸部14、14の上記被案内面からの突出量tが0.5mm未満の場合には、上記被案内面のうちのこれら各凸部14、14から外れた円筒面部分に潤滑剤(グリースや潤滑油、グリースと潤滑油の混合物等)を十分に溜める事ができなくなり、上記被案内面と案内面との摺接部で潤滑剤が枯渇し易くなる可能性がある。一方、上記凸部14、14の曲率半径RがD/4を超える場合、或は、上記各凸部14、14の上記被案内面からの突出量tが1.5mmを超える場合には、これら各凸部14、14の摩耗が著しくなり、上記被案内面と案内面との摺接状態を良好に保てなくなる可能性がある。
When the radius of curvature R of the
又、上記各柱部12、12のうちの径方向に関して被案内面と反対側となる部分、即ちこれら各柱部12、12の内径側端部を、上記各リム部11、11の周面よりも径方向に突出させ、この突出させた部分に、射出成形の際に合成樹脂を送り込む為のゲートを配置している。この様に各柱部12、12の内径側端部にゲートを配置する事で、このゲートの数を多くすれば、射出成形の際に金型のキャビティ内に合成樹脂を均一に流し込み易くでき、上記合成樹脂製保持器10の成形精度の向上を図れる。しかも、本例の場合は、上記被案内面に設けた凸部14、14の頂部が前記案内面に摺接する為、これら各凸部14、14の外接円の真円度を確保する事で、上記被案内面と案内面との摺接状態を良好に保てる。
Further, a portion of each of the
即ち、射出成形により造られる合成樹脂製保持器の場合、寸法が大きくなる程この保持器の形状精度を確保しにくくなる。言い換えれば、この合成樹脂製保持器が大型になる程、射出成形の際に金型のキャビティ内で合成樹脂が均一に固化しにくくなる等、上記保持器の被案内面の真円度を十分に確保しにくくなる(真円度を高度に維持できなくなる)可能性がある。そして、この様な真円度が十分でない合成樹脂製保持器を組み込んだ円筒ころ軸受等のころ軸受を高速運転すると、このころ軸受を構成する軌道輪の案内面と上記保持器の被案内面とが安定して摺接せずに(案内面と被案内面との摺接状態を良好に保てずに)、摩耗や振動、温度上昇の増大が避けられなくなる可能性がある。 That is, in the case of a synthetic resin cage made by injection molding, it becomes difficult to ensure the shape accuracy of the cage as the size increases. In other words, the larger the synthetic resin cage is, the more difficult it is to solidify the synthetic resin uniformly in the cavity of the mold during injection molding. May be difficult to secure (cannot maintain a high degree of roundness). When a roller bearing such as a cylindrical roller bearing incorporating such a synthetic resin cage having insufficient roundness is operated at a high speed, the guide surface of the bearing ring and the guided surface of the cage constituting the roller bearing Are not stably slidably contacted (the slidably contacted state between the guide surface and the guided surface is not maintained well), and there is a possibility that an increase in wear, vibration, and temperature increase cannot be avoided.
これに対して本例の合成樹脂製保持器10の場合には、上記被案内面に設けた凸部14、14の頂部が前記案内面に摺接する為、これら各凸部14、14の外接円の真円度を確保する事で、上記被案内面と案内面との摺接状態を良好に保てる。これら各凸部14、14の外接円の真円度は、金型の調整等の容易な作業で確保できる為、上記ゲートの数を多くする事と相まって、上記被案内面と案内面とを安定して摺接させる事ができる。
On the other hand, in the case of the
又、本例の場合、上記各リム部11、11の軸方向外側面に、この外側面から軸方向内側に凹入する状態で凹部15、15を設けている。これら各凹部15、15は、特許請求の範囲に記載した第二の凹部に相当するもので、上記合成樹脂製保持器10の軽量化を図ると同時に、冷却時に生じる、引けと呼ばれる変形を抑えると共に、射出成形時にボイド(金型のキャビティ内で合成樹脂が行き渡らない事により生じる空隙)を生じにくくする為のものである。即ち、上記凹部15、15を上記各リム部11、11の側面に1乃至複数設ける事で、上記各リム部11、11の体積の低減を図れる。そして、この様に各リム部11、11の体積を小さくする事で、上記合成樹脂製保持器10の軽量化を図ると同時に冷却に伴う変形を抑えると共に、射出成形時に合成樹脂を金型のキャビティ内に行き渡り易くして、上記ボイドが生じるのを防止している。
In the case of this example, the
又、本例の場合、前記各ポケット13、13の開口縁のうちで、上記各リム部11、11の径方向に関して前記被案内面と反対側(内径側)の開口縁の一部(軸方向中間部)の、円周方向に関する距離w(図1〜2)を、前記各円筒ころ4、4の外径d(図1)よりも小さく(w<d)している。即ち、本例の場合には、上記各ポケット13、13の内面のうちの内径側半部の円周方向に関する距離wを、径方向内方に向かうに従って漸減させている。言い換えれば、これら各ポケット13、13の内面の内径側半部を、内径側に向かう程狭くなる様に傾斜(並びに湾曲)させている。この様な構成により、上記各ポケット13、13に上記各円筒ころ4、4を、前記合成樹脂製保持器10の径方向外方からのみ挿入自在とし、且つ、上記内径側の各開口縁を通過不能に保持自在としている。
In the case of this example, of the opening edges of the
上述の様に構成する本例の合成樹脂製保持器10及び円筒ころ軸受3aによれば、高速運転、微量潤滑等の厳しい使用条件の下でも、耐久性並びに安定性を確保できる。即ち、上述の様に合成樹脂製保持器10の被案内面に凸部14、14を設ける為、これら各凸部14、14の頂部が上記円筒ころ軸受3aを構成する内向鍔部6a、6bの内周面(案内面)に摺接する。この為、これら案内面と被案内面との摺接面積の低減を図れ、振動や温度上昇の低減を図れる。又、これと共に、上記被案内面のうちの上記各凸部14、14から外れた部分に溜まった潤滑剤(グリースや潤滑油、グリースと潤滑油の混合物等)が、これら各凸部14、14の頂部と上記案内面との摺接部に効率良く取り込まれる。この為、この摺接部で潤滑剤が枯渇する事を防止でき、この潤滑剤の枯渇に基づく摩耗や振動、温度上昇、溶着、焼き付き等を防止できる。しかも、上述した様に、上記被案内面に設けた上記各凸部14、14の外接円の真円度を確保する事で、上記被案内面と案内面との摺接状態を良好に保てる。上記各凸部14、14の外接円又は内接円の真円度は、金型の調整等の容易な作業で確保できる為、上記合成樹脂製保持器10の寸法が大きい場合や外輪案内の様に被案内面がこの合成樹脂製保持器10の外径側に位置する場合でも、上記被案内面と案内面とを安定して摺接させる事ができ、摩耗や振動、温度上昇の低減を図れる。
According to the
次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。この実験は、上述の図1〜3に示した被案内面に凸部14、14を設けた、本発明に属する合成樹脂製保持器10(実施例1〜9)と、被案内面を単一円筒面とした(凸部を設けていない)、本発明に属さない保持器(比較例1〜3)とに就いて、それぞれの真円度を測定した。又、これと共に、本発明に属する合成樹脂製保持器10(実施例1、2、4、6、7、8)と、本発明に属さない保持器(比較例1、4)を、前述した円筒ころ軸受3、3a(図3、12〜13)に組み込んで、運転時の温度上昇量並びに被案内面の摩耗量をそれぞれ測定した。
Next, an experiment conducted for confirming the effect of the present invention will be described. In this experiment, a synthetic resin cage 10 (Examples 1 to 9) belonging to the present invention in which
尚、上記各保持器を構成する合成樹脂は、BASFジャパン株式会社製のウルトラミッドA3HG5(ポリアミド66)、DJEP株式会社製のTW241F6(ポリアミド46)、呉羽化学工業株式会社製のKPS(ポリフェニレンサルファイド、ガラス繊維20%含有)とした。そして、これら各合成樹脂を、インラインスクリュー式の射出成形機で成形し、それぞれの真円度を測定した。尚、保持器の寸法は、内径160mm、外径200mm、幅73mmとし、真円度は東京精密株式会社製の「ROND COMID72」(製品名)で測定した。又、本発明に属する合成樹脂製保持器3a(実施例1〜9)の真円度は、被案内面に設けた各凸部14、14の頂点を結ぶ仮想円(外接円)の真円度として測定した。結果を下記の表1に示す。
In addition, the synthetic resin which comprises each said holder | retainer is Ultramid A3HG5 (polyamide 66) by BASF Japan, TW241F6 (polyamide 46) by DJEP, KPS (polyphenylene sulfide, made by Kureha Chemical Co., Ltd.)
又、上記表1に示した各保持器のうちの実施例1、2、4、6、7、8及び比較例1、並びに前述の図12〜13に示した黄銅(HBS Cl)製の保持器(比較例4)を、前述した円筒ころ軸受3、3aに組み込んで、運転時の温度上昇量並びに被案内面の摩耗量をそれぞれ測定した。この円筒ころ軸受3、3aの諸元は、内径130mm、外径250mm、幅80mm、円筒ころの外径32mm、ころ数14個とした。又、上記各保持器の寸法は、内径160mm、外径200mm、幅73mmとした。そして、ラジアル荷重(120kN)を付与しつつ、回転速度1〜1300min-1 で運転した。尚、潤滑剤はリチウム石鹸グリースを使用すると共に、雰囲気温度は室温とした。結果を下記の表2に示す。
Moreover, Examples 1, 2, 4, 6, 7, 8 and Comparative Example 1 among the respective cages shown in Table 1 and the brass (HB S Cl) shown in FIGS. A cage (Comparative Example 4) was incorporated into the
尚、この表2に示す温度上昇量は、回転速度1180min-1 (鉄道車輌で速度約200km/h相当)時の温度上昇量である。尚、図4に、回転速度毎の温度上昇量を示す。又、上記表2の摩耗量のうち、被案内面に凸部14、14を設けた、本発明に属する合成樹脂製保持器10(実施例1、2、4、6、7、8)の摩耗量は、この凸部14の突出量t(凸部14の頂部とこの凸部14から外れた円筒面部分との径方向距離t)の運転前と後との差を測定する事により求めた。又、被案内面を単一円筒面とした本発明に属さない保持器(比較例1、4)の摩耗量は、被案内面のうちの摩耗していな部分と摩耗した部分との差を測定する事により求めた。
The temperature increase shown in Table 2 is the temperature increase at a rotational speed of 1180 min −1 (equivalent to a speed of about 200 km / h for a railway vehicle). FIG. 4 shows the temperature rise amount for each rotation speed. In addition, among the wear amounts in Table 2 above, the synthetic resin cage 10 (Examples 1, 2, 4, 6, 7, and 8) belonging to the present invention in which the
又、上記各実施例のうちの実施例6及び実施例8は、被案内面に設けた凸部14、14の曲率半径R及び突出量tが、前述した好ましい値の範囲(D/20≦R≦D/4、0.5mm≦t≦1.5mm)からは外れている。上記表2及び図4から明らかな様に、上記各凸部14、14の曲率半径RをD/20≦R≦D/4とし、同じく突出量tを0.5mm≦t≦1.5mmとすれば、運転時の温度上昇量、摩耗量の低減を図れる。
In addition, in Examples 6 and 8 among the above-described Examples, the curvature radius R and the protrusion amount t of the
次に、図5は、請求項1、3、4、6、7、8に対応する、本発明の実施例2を示している。本例の場合は、各リム部11a、11aの外周面(被案内面)に、この外周面から凹入する状態で、中心軸に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした凹溝16、16を設けている。本例の場合、これら各凹溝16、16を、上記被案内面の他の部分よりも径方向に凹んだ、特許請求の範囲に記載した凹部としている。上記各凹溝16、16は、上記各リム部11a、11aにそれぞれ3乃至各ポケット13、13と同数ずつ、軸方向に関して互いに整合する状態で設ける事が好ましい。本例の場合には、上記各凹溝16、16を、上記各ポケット13、13と同数設けている。即ち、これら各凹溝16、16を、上記各リム部11a、11aの周面のうちで各柱部12、12と整合する部分から外れた部分、より具体的には円周方向に隣り合う柱部12、12同士の中央部(ポケット13、13の円周方向中央部に整合する部分)に、それぞれ設けている。
Next, FIG. 5 shows
又、上記各凹溝16、16の曲率半径Rは、合成樹脂製保持器10の外径をDとした場合に、D/50≦R≦D/10(より好ましくはD/30≦R≦D/15)としている。但し、この様に各凹溝16、16の曲率半径Rを規制する場合でも、上記各凹溝16、16の上記被案内面からの凹入量(凹溝16の底部とこの凹溝16から外れた円筒面部分との径方向距離)tは、0.5mm≦t≦4.0mm(より好ましくは1.0≦t≦3.0mm)とする事が好ましい。
The radius of curvature R of each of the
尚、上記各凹溝16、16の曲率半径RがD/50未満の場合、或は、上記各凹溝16、16の上記被案内面からの凹入量tが0.5mm未満の場合には、これら各凹溝16、16を通じて被案内面と案内面との摺接部に潤滑剤(グリースや潤滑油、グリースと潤滑油の混合物等)を十分に溜める事ができなくなり、上記被案内面と案内面との摺接部で潤滑剤が枯渇し易くなる可能性がある。一方、上記各凹溝16、16の曲率半径RがD/10を超える場合、或は、上記各凹溝16、16の上記被案内面からの凹入量tが4.0mmを超える場合には、これら各凹溝16、16が大きくなり過ぎて、上記各リム部11a、11aの強度、延いては上記合成樹脂製保持器10の強度を十分に確保できなくなる可能性がある。
When the radius of curvature R of each of the
上述の様に構成する本例の合成樹脂製保持器10によれば、高速運転、微量潤滑等の厳しい使用条件の下でも、耐久性並びに安定性を確保できる。即ち、上述の様に合成樹脂製保持器10の被案内面に凹溝16、16を設ける為、これら各凹溝16、16に溜まった潤滑剤が、円筒ころ軸受3aを構成する内向鍔部6a、6b(図3参照)の内周面(案内面)と上記被案内面との摺接部に取り込まれる。この為、この摺接部で潤滑剤が枯渇する事を防止でき、この潤滑剤の枯渇に基づく摩耗や振動、温度上昇、溶着、焼き付き等を防止できる。その他の構成及び作用は、前述した実施例1と同様であるから、重複する説明は省略する。
According to the
次に、図6は、請求項1、2、4、6、7、8に対応する、本発明の実施例3を示している。本例の場合は、合成樹脂製保持器10の内周面のうち軸方向両端部内周面、即ち、各リム部11b、11bの内周面を、円筒ころ軸受を構成する内輪の端部外周面に設けた外向鍔部の外周面(案内面)に近接対向させる事により、上記合成樹脂製保持器10の直径方向位置決めを行なう被案内面としている。そして、上記各リム部11b、11bの内周面(被案内面)に、この内周面から径方向内方に突出する状態で、中心軸に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした凸部14、14を設けている。
Next, FIG. 6 shows
又、本例の場合、各ポケット13、13の開口縁のうちの上記各リム部11b、11bの径方向に関して前記被案内面と反対側(外径側)の開口縁の一部(軸方向中間部)の円周方向に関する距離wを、各円筒ころ4の外径dよりも小さく(w<d)している。即ち、本例の場合には、上記各ポケット13、13の内面のうちの外径側半部の円周方向に関する距離wを、径方向内方に向かうに従って漸減させている。言い換えれば、これら各ポケット13、13の内面の外径側半部を、外径側に向かう程狭くなる様に傾斜(並びに湾曲)させている。この様な構成により、上記各ポケット13、13に上記各円筒ころ4を、上記合成樹脂製保持器10の径方向内方からのみ挿入自在とし、且つ、上記外径側の各開口縁を通過不能に保持自在としている。その他の構成及び作用は、前述した実施例1と同様であるから、重複する説明は省略する。
In the case of this example, a part of the opening edge on the side opposite to the guided surface (outer diameter side) with respect to the radial direction of each
次に、図7は、請求項1、3、4、6、7、8に対応する、本発明の実施例4を示している。本例の場合も、合成樹脂製保持器10の内周面のうち軸方向両端部内周面、即ち、各リム部11c、11cの内周面を、円筒ころ軸受を構成する内輪の端部外周面に設けた外向鍔部の外周面(案内面)に近接対向させる事により、上記合成樹脂製保持器10の径方向に関する位置決めを図る為の被案内面としている。そして、本例の場合は、上記各リム部11c、11cの内周面(被案内面)に、この内周面から凹入する状態で、中心軸に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした凹溝16、16を設けている。その他の構成及び作用は、上述した実施例3及び前述した実施例2と同様であるから、重複する説明は省略する。
Next, FIG. 7 shows
次に、図8は、請求項1、2、5、6、7、8に対応する、本発明の実施例5を示している。本例の場合は、合成樹脂製保持器10の外周面のうち軸方向両端部外周面、即ち、各リム部11d、11dの外周面を、円筒ころ軸受3aを構成する外輪1の両端部内周面に設けた内向鍔部6a、6b(図3参照)の内周面(案内面)に近接対向させる事により、上記合成樹脂製保持器10の直径方向位置決めを行なう被案内面としている。そして、この被案内面に、この被案内面から突出する状態で、中心軸に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした凸部14、14を設けている。本例の場合、これら各凸部14、14を、上記各リム部11d、11dの外周面のうちで、各柱部12a、12aと整合する部分並びにこれら各柱部12a、12aの外周面に、それぞれ設けている。その他の構成及び作用は、前述した実施例1と同様であるから、重複する説明は省略する。
Next, FIG. 8 shows
次に、図9は、請求項1、3、5、6、7、8に対応する、本発明の実施例6を示している。本例の場合も、合成樹脂製保持器10の外周面のうち軸方向両端部外周面、即ち、各リム部11e、11eの外周面を、円筒ころ軸受3aを構成する外輪1の両端部内周面に設けた内向鍔部6a、6b(図3参照)の内周面(案内面)に近接対向させる事により、上記合成樹脂製保持器10の直径方向位置決めを行なう被案内面としている。そして、この被案内面に、この案内面から凹入する状態で、中心軸に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした凹溝16、16を設けている。本例の場合、これら各凹溝16、16を、上記各リム部11e、11eの外周面のうちで、各柱部12b、12bと整合する部分並びにこれら各柱部12b、12bの外周面に、それぞれ設けている。その他の構成及び作用は、前述した実施例2と同様であるから、重複する説明は省略する。
Next, FIG. 9 shows Embodiment 6 of the present invention corresponding to
次に、図10は、請求項1、2、5、6、7、8に対応する、本発明の実施例7を示している。本例の場合は、合成樹脂製保持器10の内周面のうち軸方向両端部内周面、即ち、各リム部11f、11fの内周面を、円筒ころ軸受を構成する内輪の端部外周面に設けた外向鍔部の外周面(案内面)に近接対向させる事により、上記合成樹脂製保持器10の直径方向位置決めを行なう被案内面としている。そして、この被案内面に、この被案内面から突出する状態で、中心軸に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした凸部14、14を設けている。本例の場合、これら各凸部14、14を、上記各リム部11f、11fの内周面のうちで、各柱部12c、12cと整合する部分並びにこれら各柱部12c、12cの内周面に、それぞれ設けている。その他の構成及び作用は、前述した実施例1及び実施例3と同様であるから、重複する説明は省略する。
Next, FIG. 10 shows
次に、図11は、請求項1、3、5、6、7、8に対応する、本発明の実施例8を示している。本例の場合も、合成樹脂製保持器10の内周面のうち軸方向両端部内周面、即ち、各リム部11g、11gの内周面を、円筒ころ軸受を構成する内輪の端部外周面に設けた外向鍔部の外周面(案内面)に近接対向させる事により、上記合成樹脂製保持器10の直径方向位置決めを行なう被案内面としている。そして、この被案内面に、この被案内面から凹入する状態で、中心軸に直交する仮想平面に関する断面を円弧形とした凹溝16、16を設けている。本例の場合、これら各凹溝16、16を、上記各リム部11g、11gの内周面のうちで、各柱部12d、12dと整合する部分並びにこれら各柱部12d、12dの外周面に、それぞれ設けている。その他の構成及び作用は、前述した実施例2及び実施例3と同様であるから、重複する説明は省略する。
Next, FIG. 11 shows
1 外輪
2 内輪
3 円筒ころ軸受
4 円筒ころ
5 外輪軌道
6a、6b 内向鍔部
7 内輪軌道
8 外向鍔部
9 保持器
10 合成樹脂製保持器
11、11a〜11g リム部
12、12a〜12d 柱部
13 ポケット
14 凸部
15 凹部
16 凹溝
DESCRIPTION OF
Claims (9)
An outer ring having an outer ring raceway on the inner peripheral surface, an inner ring having an inner ring raceway on the outer peripheral surface, a plurality of rollers having the outer peripheral surface as a rolling surface in contact with the outer ring raceway and the inner ring raceway, and each of these rollers can freely roll. A roller bearing provided with a retainer for holding a roller bearing, wherein the retainer is a synthetic resin retainer for a roller bearing according to any one of claims 1 to 8.
Priority Applications (1)
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