特許 6376212 アンギュラ玉軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6376212

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】アンギュラ玉軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 19/16 20060101AFI20180813BHJP

   F16C 33/41 20060101ALI20180813BHJP

   F16C 33/44 20060101ALI20180813BHJP

   F16C 33/58 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   F16C19/16

   F16C33/41

   F16C33/44

   F16C33/58

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-504985(P2016-504985)

(86)(22)【出願日】2014年7月17日

(86)【国際出願番号】JP2014069096

(87)【国際公開番号】WO2015129064

(87)【国際公開日】20150903

【審査請求日】2017年7月13日

(31)【優先権主張番号】特願2014-37087(P2014-37087)

(32)【優先日】2014年2月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松永 恭平

(72)【発明者】

【氏名】勝野 美昭

【審査官】 岡澤 洋

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５３７５９６９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００３−１３００６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５３０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９８１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０５２７８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ １９／１６

Ｆ１６Ｃ ３３／４１

Ｆ１６Ｃ ３３／４４

Ｆ１６Ｃ ３３／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に軌道面を有する外輪と、
外周面に軌道面を有する内輪と、
前記外輪及び前記内輪の軌道面間に配置された複数の玉と、
前記玉を転動自在に保持し、玉案内方式である保持器と、
を備えるアンギュラ玉軸受であって、
前記内輪の外周面において、背面側に凹設された内輪カウンターボアの外径をＤ１とし、正面側に凸設された内輪溝肩部の外径をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２であり、
前記外輪の内周面の、正面側に凹設された外輪カウンターボアの内径をＤ３とし、背面側に凸設された外輪溝肩部の内径をＤ４とすると、Ｄ３＞Ｄ４であり、
前記玉の接触角αは、４５°≦α≦６５°であり、
前記内輪溝肩部の径方向高さを前記玉の直径で除したものをＡｉとすると、０．３５≦Ａｉ≦０．５０であり、
前記外輪溝肩部の径方向高さを前記玉の直径で除したものをＡｅとすると、０．３５≦Ａｅ≦０．５０であり、
前記保持器は、略円環状のリング部と、前記リング部の正面側又は背面側から、所定間隔で軸方向に突出した複数の柱部と、隣り合う前記柱部の間に形成された複数のポケット部と、を有する冠型保持器であり、
前記保持器には、強化材が添加され、
前記玉のピッチ円直径をＸ（ｍｍ）とし、ΔＲｍａｘ＝Ｘ^２×５．０×１０^−６＋Ｘ×１．８×１０^−３＋０．１４とし、ΔＲｍｉｎ＝Ｘ^２×５．５×１０^−６＋Ｘ×１．５×１０^−３＋０．０２とすると、前記保持器の径方向動き量ΔＲ（ｍｍ）は、ΔＲｍｉｎ≦ΔＲ≦ΔＲｍａｘであり、
１００℃における前記保持器の径方向相対膨張量をΔｔとすると、Δｔ＜ΔＲｍｉｎであることを特徴とするアンギュラ玉軸受。

【請求項2】

前記ポケット部の球面中心位置は、前記リング部の径方向中心に対して、径方向にずれており、
前記ポケット部の径方向断面形状は、任意の半径の円であることを特徴とする請求項１に記載のアンギュラ玉軸受。

【請求項3】

前記保持器はポリアミド樹脂からなり、
前記強化材はガラス繊維であり、
前記保持器中の前記強化材の割合は、５〜３０重量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンギュラ玉軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアンギュラ玉軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

ＮＣ旋盤、フライス盤、マシニングセンタ、複合加工機、五軸加工機等の工作機械や、主軸台や加工物を装着するベッドの直動送り機構には、回転運動を直線運動に変換するボールねじが使用されている。このボールねじの軸端を回転支持する軸受としてアンギュラ玉軸受が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

加工中に発生する切削荷重や、主軸台およびベッドを急加速で移動させる場合のイナーシャ荷重は、ボールねじを介してアンギュラ玉軸受にアキシアル荷重として負荷される。最近の工作機械では、高効率加工の目的で切削荷重や早送りによるイナーシャ荷重が大きく、アンギュラ玉軸受に大きなアキシアル荷重が負荷される傾向にある。

【0004】

したがって、このようなボールねじサポート用のアンギュラ玉軸受では、転がり疲れ寿命を増加させるために、軸方向の負荷容量の増加と、加工精度を維持するための高剛性を両立することが必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】日本国特開２０００−１０４７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

これらを両立するためには、軸受サイズを大きくするか、組合せの列数を多くすれば対応できるが、軸受サイズを大きくしてしまうと、ボールねじ軸端においてスペース増となり、また、組合せの列数をむやみに多くしてしまうとボールねじユニット部分が幅広の構成となってしまう。その結果、工作機械の必要床面積の増加や高さ方向の寸法が増加してしまうため、軸受の大型化や列数増加には限度がある。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、限られたスペースの中で軸方向の負荷容量増加と高剛性を両立可能なアンギュラ玉軸受を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内周面に軌道面を有する外輪と、
外周面に軌道面を有する内輪と、
前記外輪及び前記内輪の軌道面間に配置された複数の玉と、
前記玉を転動自在に保持し、玉案内方式である保持器と、
を備えるアンギュラ玉軸受であって、
前記内輪の外周面において、背面側に凹設された内輪カウンターボアの外径をＤ１とし、正面側に凸設された内輪溝肩部の外径をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２であり、
前記外輪の内周面の、正面側に凹設された外輪カウンターボアの内径をＤ３とし、背面側に凸設された外輪溝肩部の内径をＤ４とすると、Ｄ３＞Ｄ４であり、
前記玉の接触角αは、４５°≦α≦６５°であり、
前記内輪溝肩部の径方向高さを前記玉の直径で除したものをＡｉとすると、０．３５≦Ａｉ≦０．５０であり、
前記外輪溝肩部の径方向高さを前記玉の直径で除したものをＡｅとすると、０．３５≦Ａｅ≦０．５０であり、
前記保持器は、略円環状のリング部と、前記リング部の正面側又は背面側から、所定間隔で軸方向に突出した複数の柱部と、隣り合う前記柱部の間に形成された複数のポケット部と、を有する冠型保持器であり、
前記保持器には、強化材が添加され、
前記玉のピッチ円直径をＸ（ｍｍ）とし、ΔＲｍａｘ＝Ｘ２×５．０×１０^−６＋Ｘ×１．８×１０^−３＋０．１４とし、ΔＲｍｉｎ＝Ｘ^２×５．５×１０^−６＋Ｘ×１．５×１０^−３＋０．０２とすると、前記保持器の径方向動き量ΔＲ（ｍｍ）は、ΔＲｍｉｎ≦ΔＲ≦ΔＲｍａｘであり、
１００℃における前記保持器の径方向相対膨張量をΔｔとすると、Δｔ＜ΔＲｍｉｎであることを特徴とするアンギュラ玉軸受。
（２） 前記ポケット部の球面中心位置は、前記リング部の径方向中心に対して、径方向にずれており、
前記ポケット部の径方向断面形状は、任意の半径の円であることを特徴とする（１）に記載のアンギュラ玉軸受。
（３） 前記保持器はポリアミド樹脂からなり、
前記強化材はガラス繊維であり、
前記保持器中の前記強化材の割合は、５〜３０重量％であることを特徴とする（１）又は（２）に記載のアンギュラ玉軸受。

【発明の効果】

【0009】

本発明のアンギュラ玉軸受によれば、内輪カウンターボアの外径Ｄ１が内輪溝肩部の外径Ｄ２よりも小さく（Ｄ１＜Ｄ２）、外輪カウンターボアの内径Ｄ３が外輪溝肩部の内径をＤ４よりも大きく（Ｄ３＞Ｄ４）であり、玉の接触角αが４５°≦α≦６５°を満たす。したがって、接触角を大きくすることによって、軸受の軸方向荷重の負荷能力が増加し、より大きな予圧荷重で使用することができる。その結果、軸受、ひいてはボールねじ系の剛性を向上することができる。
また、内輪溝肩部の径方向高さを玉の直径で除したものをＡｉとすると０．３５≦Ａｉ≦０．５０であり、外輪溝肩部の径方向高さを玉の直径で除したものをＡｅとすると０．３５≦Ａｅ≦０．５０であるので、軸受の軸方向荷重の負荷能力が不足することを防止しつつ、内外輪溝肩部の研削加工を容易とすることが可能である。
また、玉のピッチ円直径をＸ（ｍｍ）とし、ΔＲｍａｘ＝Ｘ^２×５．０×１０^−６＋Ｘ×１．８×１０^−３＋０．１４とし、ΔＲｍｉｎ＝Ｘ^２×５．５×１０^−６＋Ｘ×１．５×１０^−３＋０．０２とすると、保持器の径方向動き量ΔＲ（ｍｍ）がΔＲｍｉｎ≦ΔＲ≦ΔＲｍａｘを満たすように設定される。したがって、保持器の径方向動き量が、保持器と内輪及び外輪との径方向隙間よりも大きくなることを防止し、保持器と内輪又は外輪とが接触する不具合を防止することができる。
また、１００℃における保持器の径方向相対膨張量をΔｔとすると、Δｔ＜ΔＲｍｉｎとされているので、軸受使用温度上限においても、保持器と玉が突っ張り合うことなく使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。

【図2】図１のアンギュラ玉軸受を並列組合せした断面図である。

【図3】保持器の側面図である。

【図4】保持器を軸方向一方側から見た図である。

【図5】保持器を軸方向他方側から見た図である。

【図6】図４のＶＩ−ＶＩ断面矢視図である。

【図7】変形例に係るアンギュラ玉軸受の断面図である。

【図8】変形例に係る保持器を軸方向一方側から見た図である。

【図9】（ａ）は保持器の側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´断面のＩＸ方向矢視図である。

【図10】玉のピッチ円直径と、保持器の径方向動き量及び径方向相対膨張量と、の関係を示すグラフである。

【図11】ガラス繊維含有率とポリアミド６６の線膨張係数との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態に係るアンギュラ玉軸受について、図面を用いて説明する。

【0012】

図１に示すように、本実施形態のアンギュラ玉軸受１は、内周面に軌道面１１を有する外輪１０と、外周面に軌道面２１を有する内輪２０と、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１間に配置された複数の玉３と、玉３を転動自在に保持し、玉案内方式である保持器３０と、を備える。

【0013】

外輪１０の内周面は、軌道面１１よりも背面側（負荷側。図１中左側。）において凸設された外輪溝肩部１２と、軌道面１１よりも正面側（反負荷側。図１中右側。）において凹設された外輪カウンターボア１３と、を有する。

【0014】

内輪２０の外周面は、軌道面２１よりも正面側（負荷側。図１中右側。）において凸設された内輪溝肩部２２と、軌道面２１よりも背面側（反負荷側。図１中左側。）において凹設された内輪カウンターボア２３と、を有する。

【0015】

ここで、内輪カウンターボア２３の外径をＤ１とし、内輪溝肩部２２の外径をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２とされ、且つ、外輪カウンターボア１３の内径をＤ３とし、外輪溝肩部１２の内径をＤ４とすると、Ｄ３＞Ｄ４とされている。このように、内輪溝肩部２２の外径Ｄ２を大きくし、外輪溝肩部１２の内径Ｄ４を小さくしているので、玉３の接触角αを大きく設定することが可能である。より具体的には、外径Ｄ２及び内径Ｄ４を上記のように設定することで、接触角αを４５°≦α≦６５°程度とすることができ、軸受製作時の接触角αのバラツキを考慮しても、５０°≦α≦６０°程度とすることができ、接触角αを大きくすることができる。

【0016】

また、内輪溝肩部２２の径方向高さＨｉを玉３の直径Ｄｗで除したものをＡｉとすると（Ａｉ＝Ｈｉ／Ｄｗ）、０．３５≦Ａｉ≦０．５０を満たすように設定され、外輪溝肩部１２の径方向高さＨｅを玉３の直径Ｄｗで除したものをＡｅとすると（Ａｅ＝Ｈｅ／Ｄｗ）、０．３５≦Ａｅ≦０．５０を満たすように設定される。

【0017】

仮に、０．３５＞Ａｉ又は０．３５＞Ａｅである場合には、玉３の直径Ｄｗに対して内輪溝肩部２２又は外輪溝肩部１２の径方向高さＨｉ、Ｈｅが小さくなり過ぎるため、接触角αが４５°未満となってしまい、軸受の軸方向荷重の負荷能力が不足してしまう。また、０．５０＜Ａｉ又は０．５０＜Ａｅである場合には、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１が、玉３のピッチ円直径Ｘをはみ出して形成されることになるので、外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２の研削加工が困難となり望ましくない。

【0018】

また、外輪溝肩部１２の背面側端部には、背面側に向かうにしたがって径方向外側に向かうテーパ形状の外輪面取り１４が設けられており、内輪溝肩部２２の正面側端部には、正面側に向かうにしたがって径方向内側に向かうテーパ形状の内輪面取り２４が設けられている。これら外輪面取り１４及び内輪面取り２４の径方向幅は、外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２の径方向高さＨｅ、Ｈｉの半分よりも大きく、比較的大きな値に設定されている。

【0019】

このようなアンギュラ玉軸受１は、図２に示すように、並列組合せで使用することができる。本実施形態のアンギュラ玉軸受１は、玉３のピッチ円直径Ｘの近傍まで外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２を設けているので、仮に、外輪面取り１４及び内輪面取り２４を設けないと、一方のアンギュラ玉軸受１の内輪２０と他方のアンギュラ玉軸受１の外輪１０が干渉し、軸受回転中に不具合が生じてしまう。また、オイル潤滑で使用する場合、仮に、外輪面取り１４及び内輪面取り２４を設けないと、各アンギュラ玉軸受１間を油が通過せず、油はけが悪くなり、潤滑不良や、軸受内部に油が多量に残留することによる温度上昇につながる。このように、外輪面取り１４及び内輪面取り２４を設けることで、内輪２０及び外輪１０同士の干渉の防止、及び油はけ性の向上を実現することができる。なお、外輪面取り１４及び内輪面取り２４は、必ずしも両方設ける必要はなく、少なくとも一方を設ければよい。

【0020】

次に、図３〜６を参照し、保持器３０の構成について詳述する。保持器３０は、合成樹脂からなる玉案内方式のプラスチック保持器であり、当該保持器３０を構成するベース樹脂はポリアミド樹脂である。なお、ポリアミド樹脂の種類は制限されるものではなく、ポリアミド以外に、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等、他の合成樹脂でも構わない。さらに、ベース樹脂中には、強化材として、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等が添加される。また、保持器３０は、射出成形又は切削加工によって製造される。

【0021】

保持器３０は、内輪２０及び外輪１０と同軸に配置された略円環状のリング部３１と（図１参照。）と、リング部３１の背面側から、所定間隔で軸方向に突出した複数の柱部３２と、隣り合う柱部３２の間に形成された複数のポケット部３３と、を有する冠型保持器である。

【0022】

ここで、本実施形態のアンギュラ玉軸受１では、軸方向荷重の高負荷能力実現のため、外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２の径方向高さＨｅ、Ｈｉを大きくしているので、軸受内部空間が少なくなる。したがって、このような軸受内部空間に配置する保持器３０が冠型保持器（片側リング構造）である場合、外輪カウンターボア１３と内輪溝肩部２２との間にリング部３１を配置し、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１間に柱部３２を配置し、柱部３２の径方向外側端部にリング部３１が接続する構造とされる。すなわち、ポケット部３３の球面中心位置が、リング部３１の径方向中心に対して径方向内側にずれた構造とされる。なお、ポケット部３３の径方向断面形状は、任意の半径ｒの円とされる。

【0023】

また、図６に示すように、ポケット部３３を形成する、柱部３２の周方向両側面、及びリング部３１の背面側（柱部３２側）の側面は、玉３と相似形状の球面状に形成される。ここで、柱部３２の先端は、周方向中間に断面略Ｖ字形状の切欠部３４が設けられており、二又に分かれている。これにより、保持器３０を射出成型で製造する際に、ポケット部３３を形成する金型部品の無理抜きによる、柱部３２のポケット部３３側の角部３５の破損を防止することができる。

【0024】

なお、ポケット部３３の球面中心位置は、リング部３１の径方向中心に対して径方向内側にずれた構成に限られず、図７及び図８に示すように、径方向外側にずれた構造でも構わない。すなわち、外輪溝肩部１２と内輪カウンターボア２３との間にリング部３１を配置し、外輪１０及び内輪２０の軌道面１１、２１間に柱部３２を配置し、柱部３２の径方向内側端部にリング部３１が接続する構造としてもよい。なお、この場合であっても、柱部３２の先端は、周方向中間に切欠部３４が設けられており、二又に分かれているので、保持器３０を射出成型で製造する際に、ポケット部３３を形成する金型部品の無理抜きによる、柱部３２のポケット部３３側の角部３５の破損を防止することができる。

【0025】

また、保持器３０材料の合成樹脂に添加する強化材の割合は、５〜３０重量パーセントとすることが好ましい。仮に、合成樹脂成分中の強化材の割合が３０重量パーセントを超えると、保持器３０の柔軟性が低下するため、保持器３０成形時のポケット部３３からの型の無理抜き時や、軸受を組み立てる際のポケット部３３への玉３の圧入時に、柱部３２の角部３５が破損してしまう。また、保持器３０の熱膨張はベース材料である樹脂材料の線膨張係数に依存するので、強化材の割合が５重量パーセントよりも少なくなると、軸受回転中の保持器３０の熱膨張が玉３のピッチ円直径Ｘの膨張に対して大きくなり、玉３と保持器３０のポケット部３３が突っ張り合ってしまい、焼付きなどの不具合が起こってしまう。したがって、合成樹脂成分中の強化材の割合を５〜３０重量％の範囲とすることによって、上記不具合を防止することができる。

【0026】

さらに、本実施形態のアンギュラ玉軸受１のように、大きな接触角αを維持するため、それぞれ外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２の径方向高さＨｅ、Ｈｉを、玉３のピッチ円直径Ｘ近傍まで高くした場合、外輪１０及び内輪２０間の径方向空間が狭くなり、外輪１０及び内輪２０間の空間に位置する保持器３０のリング部３１の径方向肉厚が標準軸受に対して厚くできない。特に、冠形保持器の場合、保持器３０の軸方向一方側にしかリング部３１が存在しないので、肉厚不足によるリング部３１の強度低下の懸念がある。

【0027】

リング部３１の強度低下を補うために、リング部３１の径方向肉厚を外輪１０及び内輪２０近傍まで厚くすると、「保持器３０の径方向動き量＞保持器３０と内輪２０及び外輪１０間の径方向隙間」となり、玉案内方式にもかかわらず、リング部３１と外輪１０又は内輪２０が接触する不具合が生じる。特に、玉案内方式の場合、保持器３０が外輪１０及び内輪２０と接触することを想定しておらず、外輪１０の内周面及び内輪２０の外周面の面粗さや形状精度はさほど良くないので、当該部分との接触により保持器３０が摩耗したり、破損したりする恐れがある。

【0028】

したがって、リング部３１の肉厚を適正に保持しつつ、保持器３０と外輪１０及び内輪２０との径方向隙間に応じて、半径隙間で定義される保持器３０の径方向動き量ΔＲの上限値ΔＲｍａｘを特定の値以下にする必要がある。

【0029】

ここで、玉案内方式の保持器３０の径方向動き量ΔＲは、図９に示すように、ポケット部３３の径方向内側における玉３とポケット部３３との径方向隙間ΔＲｉ、又は径方向外側における玉３とポケット部３３との径方向隙間ΔＲｅの小さい方で決定される｛ΔＲ＝ｍｉｎ（ΔＲｅ，ΔＲｉ）｝。しかしながら、保持器３０の加工精度のばらつきから、径方向動き量ΔＲは、ある範囲にばらつく。特に射出成形樹脂保持器の場合、成形型の寸法精度に加え、成形時の寸法誤差も加わり、ばらつき度が大きくなる傾向がある。

【0030】

このように、本実施形態のアンギュラ玉軸受１は、一般的な軸受とは異なり、正面側又は背面側における内輪２０と外輪１０との間の空間が狭いので、グリース封入量を確保するための軸受内部空間を大きくするために、保持器３０の形状が片側リング構造の特別な構造を有している。したがって、リング部３１の強度確保のために、リング部３１の径方向肉厚を可能な限り厚くしつつ、且つ、内輪２０又は外輪１０に干渉しないように、保持器３０の径方向隙間を決定する必要がある。また、保持器３０の径方向動き量ΔＲが過剰となることに伴う保持器３０の振動等の弊害（保持器音等）を防止できるように、保持器３０の径方向隙間は決定される。そこで、保持器３０と外輪１０又は内輪２０との干渉を防止できる径方向動き量ΔＲの最大値である上限値ΔＲｍａｘを設定した場合、種々の解析及び実験検証により、ΔＲｍａｘ＝Ｘ^２×５．０×１０^−６＋Ｘ×１．８×１０^−３＋０．１４（但し、Ｘは玉３のピッチ円直径。）となる。このように、保持器３０の径方向動き量ΔＲを、ΔＲ≦ΔＲｍａｘを満たすように設定することにより、保持器３０の径方向動き量ΔＲが、保持器３０と外輪１０又は内輪２０との径方向隙間よりも大きくなることを防止し、保持器３０と外輪１０又は内輪２０とが接触する不具合を防止することができる。

【0031】

また、種々の解析及び実験検証により、径方向動き量ΔＲの下限値ΔＲｍｉｎは、ΔＲｍｉｎ＝Ｘ^２×５．５×１０^−６＋Ｘ×１．５×１０^−３＋０．０２に設定される。仮に、ΔＲｍｉｎ＝０とした場合、保持器３０と玉３とが突っ張り合ってしまう。したがって、保持器３０と玉３が突っ張りあうことなく、保持器３０としての性能、すなわち軸受回転中に異常発熱やトルクむら、過大なトルクを発生させることなく、玉３を転動自在に保持し案内できる性能を発現するために必要な最小の径方向隙間としてΔＲｍｉｎを設定した。

【0032】

また、保持器３０をポリアミド樹脂から構成し、強化材をガラス繊維とし、当該ガラス繊維の添加量を５〜３０重量パーセントの範囲に設定することが好ましい。このようにすることで、図１０に示すように、玉ピッチ円直径φ３４ｍｍ〜φ９３ｍｍの範囲内において、軸受温度が使用最高温度となる１００℃においても、「保持器３０の径方向動き量ΔＲの下限値ΔＲｍｉｎ＞保持器３０の径方向相対膨張量Δｔ」となり玉３と保持器３０のポケット部３３での突っ張りによる不具合（トルク増加・ポケット部摩耗・保持器破損・焼付きなど）を防止できる。ここで、保持器３０の径方向相対膨張量Δｔとは、外輪１０、内輪２０、玉３に対する保持器３０の径方向相対膨張量（材質の違いによって生じる相対膨張量）を意味し、半径隙間で定義される。

【0033】

なお、図１０では、ガラス繊維の添加量が増加するにしたがって、保持器３０の径方向相対膨張量Δｔが減少している。これは、その成分中におけるガラス繊維の割合増加に伴い、線膨張係数が小さくなるポリアミドの性質によるものである。

【0034】

また、本実施形態では、保持器３０をポリアミド樹脂とし、ガラス繊維の添加量を５〜３０重量パーセントの範囲に設定して、「保持器３０の径方向動き量ΔＲの下限値ΔＲｍｉｎ＞保持器３０の径方向相対膨張量Δｔ」の関係を満たすようにしているが、当該関係式を満たす材料であれば、ポリアミドの代わりに、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミドなどの樹脂を適用してもよいし、強化材として、炭素繊維、アラミド繊維などを適量添加した合成樹脂を使用しても構わない。

【0035】

次に、保持器３０の材料にポリアミド６６を使用し、強化材としてガラス繊維を添加した場合の、ポリアミド６６中のガラス繊維含有率の下限について、実施例を用いて示す。図１１には、ガラス繊維含有率とポリアミド６６の線膨張係数との関係を示されている。このように、ポリアミド６６はその成分中のガラス繊維含有率の増加に伴い、線膨張係数が小さくなる性質を有する。

【0036】

（実施例１）
軸受内径（ｄ）Φ３０ｍｍ、軸受外径（Ｄ）Φ６２ｍｍ、玉ピッチ円直径（Ｗ）Φ４７ｍｍのアンギュラ玉軸受１において、ΔＲｍａｘ≒０．２４ｍｍ、ΔＲｍｉｎ≒０．１０ｍｍとなるので、図９で示す保持器３０の径方向動き量ΔＲ｛ΔＲ＝ｍｉｎ（ΔＲｅ，ΔＲｉ）｝は、０．１０ｍｍ≦ΔＲ≦０．２４ｍｍに設定している。

【0037】

仮に、径方向動き量ΔＲが上限値である０．２４ｍｍを超えると、保持器３０の径方向動き量ΔＲが大きくなり、保持器３０と内外輪が接触する不具合がある。保持器３０のリング部３１の肉厚を薄くすれば、接触しにくくなるが、保持器３０のリング部３１の強度が下がり、使用中に破断する虞がある。

【0038】

また、工作機械や電動射出成形機など、本発明のアンギュラ玉軸受１が使用される用途における、軸受温度上限は１００℃としているので、室温２０℃とすると温度差ΔＴは８０℃となる。使用温度１００℃における、保持器３０の径方向相対膨張量Δｔとガラス繊維含有率との関係を表１に示す。

【0039】

【表1】

【0040】

表１より、ガラス繊維含有率が５重量パーセント以上で、「保持器３０の径方向動き量ΔＲの下限値ΔＲｍｉｎ＞保持器３０の径方向相対膨張量Δｔ」となり、軸受使用温度上限である１００℃においても、保持器３０と玉３が突っ張り合うことなく使用できることがわかる。したがって、アンギュラ玉軸受１のように接触角αを大きくするため、外輪溝肩部１２及び内輪溝肩部２２を玉３のピッチ円直径Ｘ近傍まで大きくした場合、保持器３０の強度も鑑みると、強化材の添加量の割合が、不可欠な構成となり得る。

【0041】

（実施例２）
軸受内径（ｄ）Φ６０ｍｍ、軸受外径（Ｄ）Φ１２０ｍｍ、玉ピッチ円直径（Ｗ）Φ９３ｍｍのアンギュラ玉軸受１において、ΔＲｍａｘ≒０．３６ｍｍ、ΔＲｍｉｎ≒０．２１ｍｍとなるので、図９で示す保持器３０の径方向動き量ΔＲは、０．２１ｍｍ≦ΔＲ≦０．３６ｍｍに設定している。実施例１と同様に、使用温度１００℃における保持器３０の径方向相対膨張量Δｔとガラス繊維含有率との関係を表２に示す。

【0042】

【表2】

【0043】

表２より、ガラス繊維含有率が５重量パーセント以上で、「保持器３０の径方向動き量ΔＲの下限値ΔＲｍｉｎ＞保持器３０の径方向相対膨張量Δｔ」となり、軸受使用温度上限である１００℃においても保持器３０と玉３が突っ張り合うことなく使用できることがわかる。

【0044】

以上のように、保持器３０材料の合成樹脂中への強化繊維含有率の下限は、５重量パーセントとすることが好ましいことが明らかとなった。

【0045】

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、適宜変更、改良等が可能である。

【0046】

また、本出願は、２０１４年２月２７日出願の日本特許出願２０１４−０３７０８７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。

【符号の説明】

【0047】

１ アンギュラ玉軸受
３ 玉
１０ 外輪
１１ 軌道面
１２ 外輪溝肩部
１３ 外輪カウンターボア
１４ 外輪面取り
２０ 内輪２１ 軌道面
２２ 内輪溝肩部
２３ 内輪カウンターボア
２４ 内輪面取り
３０ 保持器
３１ リング部
３２ 柱部
３３ ポケット部
３４ 切欠部
３５ 角部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】