圆柱滚子轴承用树脂制保持架以及圆柱滚子轴承的制作方法

本发明涉及圆柱滚子轴承用树脂制保持架以及圆柱滚子轴承，特别涉及适合机床主轴的圆柱滚子轴承用树脂制保持架和圆柱滚子轴承。

背景技术：

机床主轴所使用的单列圆柱滚子轴承经常在高速旋转(例如，dmn(＝(轴承内径+轴承外径)÷2×旋转速度(rpm))为35万～70万以上)且负的径向游隙条件下使用。在这样恶劣的使用条件下，保持架由于会受到与滚子的挤压所产生的力，因此提出了提高保持架强度的各种措施(例如参照专利文献1和2)。

例如，在专利文献1所记载的圆柱滚子轴承用保持架中，兜孔角部的曲面的曲率半径在滚子的节圆上最小，随着朝向内径侧或者外径侧去而增大。由此，缓和兜孔开口部处的兜孔角部的应力集中，防止以应力集中部分为基点的柱部的断裂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实公平01-025782号公报

专利文献2：日本特开平09-177793号公报

技术实现要素：

本发明欲解决的问题

可是，圆柱滚子轴承所使用的现有的保持架100如图10所示，由于壁厚在柱部101的内径侧变薄，因此希望提高在柱部101内径侧的强度。特别是在滚道圈引导方式的情况下，由于滚子的挤压而产生的力虽然能够由圆环部的引导面承受，但在滚子引导方式的情况下，由于滚子102的碰撞而产生的全部的力都由柱部101的引导面承受，因此，柱部101的强度变得更为重要。

另外，在专利文献1所记载的圆柱滚子轴承用保持架中，由于兜孔角部的曲面连续地变化，因此，存在如下问题点：难以制造树脂成形模具；难以规定运转中的滚子的倒角部和兜孔角部的曲面确实地不接触的设计等。滚子的倒角部由于粗糙度、正圆度较差，因此若与保持架接触，则会产生磨损、振动。另外，专利文献1所记载的圆柱滚子轴承用保持架对于柱部的内径侧的壁厚没有采取措施。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种圆柱滚子轴承用树脂制保持架以及圆柱滚子轴承，在滚子引导方式中，即使使用条件恶劣也能够确保充分的耐久性。

用于解决问题的方案

本发明的上述目的由下述的构成实现。

(1)一种圆柱滚子轴承用树脂制保持架，具有一对圆环部和将该一对圆环部在轴向连结的多个柱部，所述圆柱滚子轴承用树脂制保持架形成将多个圆柱滚子转动自如地保持的多个兜孔部，所述圆柱滚子轴承用树脂制保持架以滚子引导方式使用，所述圆柱滚子轴承用树脂制保持架的特征在于，

所述柱部在其轴向中间部具有滚子保持部，

位于该滚子保持部的轴向外侧处的所述柱部的轴向两端部的圆周方向两个侧面分别包括：第1平面，其将所述柱部的圆周方向长度设为从外周面朝向内径侧而渐渐变短；以及第2平面，其将所述柱部的圆周方向长度设为从所述第2平面与该第1平面连接的连接部朝向内径侧而渐渐变长，

所述柱部与所述圆环部之间的兜孔角部包括：第1曲面，其具有将所述第1平面与所述圆环部连结的第1曲率半径；以及第2曲面，其具有将所述第2平面与所述圆环部连结的比所述第1曲率半径大的第2曲率半径，

在所述圆柱滚子的公转中心与所述保持架的轴芯一致的状态下，所述第1平面与所述第2平面的连接部以及所述第1曲面与所述第2曲面的连接部位于所述圆柱滚子的节圆直径的内径侧。

(2)如(1)所述的圆柱滚子轴承用树脂制保持架，其特征在于，

所述第1平面与沿着所述保持架的径向的直线交叉的第1角度小于所述第2平面与所述直线交叉的第2角度。

(3)如(1)或(2)所述的圆柱滚子轴承用树脂制保持架，其特征在于，

所述第1平面与沿着所述保持架的径向的直线交叉的第1角度形成为：形成所述兜孔部的一对所述第1平面间的距离跨及所述保持架的半径向而相同或者随着朝向所述保持架的外径侧而互相离开。

(4)一种圆柱滚子轴承，其特征在于，包括：

外圈，所述外圈在内周面形成外圈滚道面；

内圈，所述内圈在外周面形成内圈滚道面；

多个圆柱滚子，多个所述圆柱滚子转动自如地配置在所述外圈滚道面与所述内圈滚道面之间；以及

如权利要求1～3中的任一项所述的圆柱滚子轴承用树脂制保持架。

发明的效果

根据本发明的圆柱滚子轴承用树脂制保持架和圆柱滚子轴承，位于该滚子保持部的轴向外侧的柱部的轴向两端部的圆周方向两侧面分别包括：第1平面，其将柱部的圆周方向长度设为从外周面朝向内径侧渐渐变短；以及第2平面，其将柱部的圆周方向长度设为从该第2平面与该第1平面的连接的连接部朝向内径侧去而渐渐变长。另外，柱部与圆环部之间的兜孔角部包括：第1曲面，其具有将第1平面与圆环部连结的第1曲率半径；以及第2曲面，其具有将第2平面与圆环部连结的比第1曲率半径大的第2曲率半径。并且，在圆柱滚子的公转中心与保持架的轴芯一致的状态下，第1平面与第2平面的连接部以及第1曲面与第2曲面的连接部位于圆柱滚子的节圆直径的内径侧。

由此，能够增厚由第2平面构成的柱部的内径侧的壁厚，另外，能够利用第2曲面来缓和兜孔角部的应力集中，能够提高柱部的内径侧的强度。其结果是，在滚子引导方式的保持架中，即使在恶劣的使用条件下，也能够确保充分的耐久性。

另外，由于第1曲面与第2曲面分别是单一的曲率半径，因此，能够容易制造兜孔角部。

并且，在圆柱滚子的公转中心与保持架的轴芯一致的状态下，由于第1平面与第2平面的连接部以及第1曲面与第2曲面的连接部位于圆柱滚子的节圆直径的内径侧，因此，能够设计为圆柱滚子的倒角部与兜孔角部可靠地不接触。

附图说明

图1是示出应用了本发明的一个实施方式所涉及的圆柱滚子轴承用保持架的圆柱滚子轴承的纵向剖视图。

图2是示出图1的圆柱滚子轴承用保持架的主要部分立体图。

图3是示出图1的圆柱滚子轴承用保持架的主要部分剖视图。

图4是沿着图3的iv-iv线的圆柱滚子轴承用保持架的示意性的剖视图。

图5(a)是示出本实施方式的保持架的柱部外径侧的兜孔角部和滚子的关系的图，(b)是示出使柱部的壁厚变薄并增大兜孔角部的曲率半径的情况的图，(c)是示出将圆环部的壁厚变薄并增大兜孔角部的曲率半径的情况的图。

图6(a)～(c)是示出本发明的第1～第3变形例的圆柱滚子轴承的主要部分剖视图。

图7(a)～(d)是示出本发明的第4～第7变形例的圆柱滚子轴承的主要部分剖视图。

图8(a)和(b)是示出本发明的第8和第9变形例的圆柱滚子轴承的主要部分剖视图。

图9是示出本发明的第10变形例的圆柱滚子轴承的主要部分剖视图。

图10是现有的圆柱滚子轴承的主要部分剖视图。

附图标记的说明

10：圆柱滚子轴承

11：外圈

11a：外圈滚道面

12：内圈

12a：内圈滚道面

13：圆柱滚子

14：保持架(圆柱滚子轴承用树脂制保持架)

15：兜孔部

16：圆环部

17：柱部

17a：柱部的轴向中间部

17b：柱部的轴向端部

18：滚子保持部

19a：第1平面

19b：第2平面

19c：连接部

20：兜孔角部

20a：第1曲面

20b：第2曲面

20c：连接部

pcd：滚子节圆直径

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明的一个实施方式所涉及的圆柱滚子轴承用树脂制保持架和圆柱滚子轴承。

如图1所示，圆柱滚子轴承10包括：外圈11，其在内周面形成外圈滚道面11a；内圈12，其在外周面形成内圈滚道面12a；多个圆柱滚子13，其转动自如地配置在外圈滚道面11a与内圈滚道面12a之间；以及树脂制保持架14，其形成将多个圆柱滚子13转动自如地分别保持的多个兜孔部15，该树脂制保持架14为滚子引导方式。

此外，圆柱滚子轴承10可以用润滑油和润滑脂中的任一种润滑剂来润滑。

树脂制保持架14由聚酰胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚苯硫醚等合成树脂材料制成，根据需要，也可以在该树脂添加玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等强化材料。

另外，如图1～图4所示，树脂制保持架14具有：一对圆环部16、16以及将一对圆环部16、16在轴向连结的多个柱部17。在柱部17的轴向中间部17a，具有在轴向互相离开地配置的一对滚子保持部18、18。一对滚子保持部18、18具有预定的轴向长度，且形成为与位于其间的柱部17的侧面相比更向圆周方向突出。这样，在轴向分割形成的一对滚子保持部18、18能够在受到圆柱滚子13的挤压而产生的力时弹性变形，从而能够释放掉柱部17所受的力的一部分。

此外，在本实施方式中，包含一对滚子保持部18、18的轴向中间部17a与位于一对滚子保持部18、18的轴向外侧之处的柱部17的轴向两端部17b和圆环部16、16相比，更向内径侧突出。

柱部17的轴向两端部17b的圆周方向两个侧面19分别包括：第1平面19a，其将柱部17的圆周方向长度设为随着从外周面朝向内径侧去而渐渐缩短；以及第2平面19b，其将柱部17的圆周方向长度设为随着从与该第1平面19a的连接部19c朝向内径侧去而渐渐变长。通过包括这样的第2平面19b，能够增加柱部17的内径侧壁厚，从而能够防止强度不足所导致的断裂。

在第1平面19a与保持架14的沿着径向的直线l交叉的角度为第1角度α，第2平面19b与直线l交叉的角度为第2角度β时，设定为α＜β。

另外，第1平面19a的第1角度α形成为在圆周方向上互相对置形成兜孔部15的一对第1平面19a、19a间的距离d跨及保持架14的径向而相同，或者随着朝向保持架14的外径侧去而互相离开。由此，在保持架成形时模具不会勉强拔出。具体而言，在本实施方式中，构成兜孔部15的相邻的柱部17的第1平面19a彼此互相平行。

另外，柱部17与圆环部16、16之间的兜孔角部20包括：第1曲面20a，其具有将第1平面19a与圆环部16连结的第1曲率半径；以及第2曲面20b，其具有将第2平面19b与圆环部16连结的比第1曲率半径大的第2曲率半径。

并且，在圆柱滚子13的公转中心c1与保持架14的轴芯c2一致的状态(参照图1)下，第1平面19a与第2平面19b的连接部19c以及第1曲面20a与第2曲面20b的连接部20c位于圆柱滚子13的节圆直径pcd的内径侧。

一般而言，保持架14的兜孔角部20的曲率半径大时能得到缓和应力集中的效果。但是，如图5(b)和图5(c)所示，在兜孔角部20′的曲率半径较大的情况下，为了避免圆柱滚子13的倒角部13a与兜孔角部20′在运转中接触，需要将柱部17或者圆环部16、16的壁厚设计得较薄。其结果是，柱部17或者圆环部16、16的强度下降。

另一方面，在本实施方式中，设定为第1曲面20a的第1曲率半径＜第2曲面20b的第2曲率半径。在滚子引导保持架的情况下，由于在高速旋转时保持架14会离心膨胀和热膨胀，因此会成为内径约束型，在保持架14的内径侧会产生较大的力。所以，由于兜孔角部20的第1曲面20a的应力集中不会产生问题，因此，将第1曲面20a的第1曲率半径设置得较小从而确保柱部17的壁厚并保持强度(参照图5(a))，将兜孔角部20的第2曲面20b的第2曲率半径设置得较大从而缓和应力集中。

另外，由于兜孔角部20的第1和第2曲面20a、20b的曲率半径分别是单一的，因此，制造方面不会有困难，能够容易进行圆柱滚子13的倒角部13a与兜孔角部20可靠地不接触的设计。

并且，如上所述，由于第2平面19b的第2角度β设定得大于第1平面19a的第1角度α，因此，即使在第1平面19a与第2平面19b的连接部19c位于圆柱滚子13的节圆直径pcd的内径侧的情况下，也能够容易确保在柱部17的内径侧的壁厚。所以，柱部17的内周面的圆周方向长度a比图10所示的现有的圆周方向长度长。

此外，如果第1平面19a与第2平面19b的连接部19c以及第1曲面20a与第2曲面20b的连接部20c满足上述关系，那么就能够设计为任意的形状。例如，连接部19c和连接部20c也可以形成为分别具有上表面的带阶梯形状。

另外，在本实施方式中，在圆环部16、16的内周面形成随着朝向轴向外侧去而向径向外侧倾斜的锥面16a。由此，能够提高润滑油的给排油性。

如以上说明，根据本实施方式的圆柱滚子轴承用树脂制保持架14和圆柱滚子轴承10，位于滚子保持部18的轴向外侧的柱部17的轴向两端部17b的圆周方向两侧面19分别包括：第1平面19a，其将柱部17的圆周方向长度设为随着从外周面朝向内径侧去而渐渐缩短；以及第2平面19b，其将柱部17的圆周方向长度设为随着从与该第1平面19a的连接部19c朝向内径侧去渐渐变长。另外，柱部17与圆环部16之间的兜孔角部20包括：第1曲面20a，其具有将第1平面19a与圆环部16连结的第1曲率半径；以及第2曲面20b，其具有将第2平面19b与圆环部16连结的比第1曲率半径大的第2曲率半径。并且，在圆柱滚子13的公转中心c1与保持架14的轴芯c2一致的状态下，第1平面19a与第2平面19b的连接部19c以及第1曲面20a与第2曲面20b的连接部20c位于圆柱滚子13的节圆直径pcd的内径侧。

由此，能够增厚由第2平面19b构成的柱部17的内径侧的壁厚，另外，能够利用曲率半径大的第2曲面20b来缓和兜孔角部20的应力集中，能够提高柱部17的内径侧的强度。其结果是，在滚子引导方式的保持架14中，即使在柱部17的内径侧处产生与圆柱滚子13挤压的力的高速旋转等恶劣的使用条件下，也能够确保足够的耐久性。

另外，由于第1曲面20a与第2曲面20b是分别单一的曲率半径，因此，能够容易制造兜孔角部20。

并且，在圆柱滚子13的公转中心c1与保持架14的轴芯c2一致的状态下，由于第1平面19a与第2平面19b的连接部19c以及第1曲面20a与第2曲面20b的连接部20c位于圆柱滚子13的节圆直径pcd的内径侧，因此，能够设计为圆柱滚子13的倒角部和兜孔角部20可靠地不接触。

此外，本发明不限于上述的实施方式，能够适当进行变形、改良等。

例如，柱部17的轴向中间部17a的形状能够如图6和图7那样变形。即，如图6(a)所示的变形例所示，柱部17的轴向中间部17a可以是不从柱部17的轴向两端部17b、圆环部16、16突出的形状。另外，如图6(b)所示的变形例所示，柱部17的轴向中间部17a也可以具有比柱部17的轴向两端部17b、圆环部16、16更向内径侧突出的凸部30。并且，如图6(c)所示的变形例所示，柱部17的轴向中间部17a可以具有比柱部17的轴向两端部17b、圆环部16、16更向内径侧和外径侧突出的凸部30、31。

并且，可以如图7(a)和(b)所示的变形例那样，向内径侧突出的凸部30在轴向离开地分割形成，也可以如图7(c)和图7(d)所示的变形例那样，向内径侧和外径侧突出的凸部30、31这两者在轴向离开地分割形成。而且，特别是在内径侧，在轴向分离的多个凸部30、30间形成的退让部32在柱部17的圆周方向保持润滑剂，从而有助于润滑性。

另外，滚子保持部18、18也根据轴向中间部17a的形状来设计即可。即，在图6(a)～(c)所示的变形例中，轴向中间部17a可以具有在其全区设置的单一的滚子保持部18，也可以如本实施方式那样，具有在轴向离开配置的一对滚子保持部18、18。另外，在图7(a)～图7(c)的变形例中，容易采用具有在轴向离开配置的一对滚子保持部18、18的构成，并且在图7(d)所示的变形例中，构成也可以是轴向中间部17a具有分别在轴向离开配置的3个滚子保持部18、18、18。

另外，如图6和图7所示，圆环部16、16可以是不设置锥面16a的形状。

另外，如图8(a)和(b)所示，也可以通过增加圆环部16、16的径向厚度，来提高保持架14的强度。具体而言，在图8(a)所示的变形例的情况下，使圆环部16、16的外周面大于柱部17(滚子保持部18)的外径即可，另外，在图8(b)所示的变形例的情况下，使圆环部16、16的外周面大于外径侧凸部31(滚子保持部18)的外径即可。由此，能够确保圆柱滚子13的适当的开口宽度，提高圆环部16、16的强度。

另外，在这些变形例中，柱部17的轴向两端部具有将柱部17的外周面与圆环部16、16的外周面连接的倾斜面17c，通过利用该倾斜面17c来增加柱部17的壁厚，柱部17的强度也能够提高。

并且，本发明不限于单列圆柱滚子轴承，也可以应用于图9所示的多列圆柱滚子轴承。

本申请基于2016年11月14日申请的日本专利申请2016-221737，其内容作为参照并入本文。