JP5034962B2

JP5034962B2 - 転がり軸受

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Publication number: JP5034962B2
Application number: JP2008005783A
Authority: JP
Inventors: 美昭勝野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-01-15
Also published as: JP2009168108A

Description

本発明は、例えば、産業機械、ロボツトの関節部や旋回機構部、工作機械の主軸、回転テーブルや主軸旋回機構部、医療機器、半導体／液晶製造装置、光学及びオプトエレクトロニクス装置等の回転支持部に用いられる転がり軸受に関する。

従来の転がり軸受として、円周方向の一ヶ所に切断部を設けた合成樹脂製の冠形保持器が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。特許文献１に記載の転がり軸受では、切断部を設けることで、内外輪及び玉と保持器との熱膨張係数の違い等により玉とポケットとの間に発生する突っ張り力を緩和して保持器の摩耗等を防止することが記載されている。

また、特許文献２に記載の転がり軸受では、円周方向の一ヶ所に切断部が設けられるとともに、切断部の円周方向幅を温度変化と吸水率変化による保持器の伸長分とし、軌道輪との案内すきまを確保することが記載されている。
特開２００３−３３６６４０号公報特開２００６−２２６４９６号公報

ところで、特許文献１に記載の転がり軸受では、玉案内方式を採用して、玉とポケットとの間の半径方向すきまは小さく設定されているので、軸受の回転による昇温で、軸受各部品（例えば、内輪、外輪及び玉が軸受鋼、保持器がポリアミド樹脂などの合成樹脂で形成されている場合）間の線膨張係数の差により保持器が相対的に膨張する際に、半径方向には膨張しにくく、相対膨張分は円周方向に向かう。

その結果、保持器の切断部の円周方向すきまが小さくなり、使用環境温度も含めて軸受の昇温値が高い場合、保持器の切断部の円周方向の端面同士が突っ張り干渉して、該干渉部での発熱や摩耗、損傷が生じるという問題がある。また、保持器がポリアミド樹脂などの一般的な汎用合成樹脂で形成されている場合は、空気中の水分を吸収して膨張することもあり、吸水による膨張量が加わることも問題である。

また、特許文献２に記載の転がり軸受では、切断部の円周方向幅を温度変化と吸水率変化による保持器の伸長分（温度膨張＋吸水膨張）としているが、切断部の円周方向幅が広くなりすぎてしまい、温度上昇が小さい条件や乾燥した雰囲気条件では、切断部の円周方向幅の変化が小さく、切断部を挟んだ部分での玉間の円周方向の距離が他の玉間の円周方向距離より大きくなり、玉の円周方向の不等配が発生する。

玉の円周方向の不等配が生じると、軸受の径方向の剛性が円周位相で不均一（玉の円周方向の不等配部の位相で剛性低下）になるため、軸受回転時に玉の公転周期に対応した振れ回り、いわゆるＮＲＲＯ値（内輪２回転に約１回の周期）が増加する。特に、回転精度が要求される工作機械の主軸、回転テーブル及び主軸の旋回機構部などの回転支持部に本軸受を使用した場合、回転軸の振れ回りが大きくなり（ＮＲＲＯ値が大）、フライス加工などでは加工面に縞模様が発生したり、旋盤加工などでは加工面の引き目不良や真円度悪化などが発生したりするという問題がある。

本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、転動体の円周方向の不等配を抑制して、回転軸の振れ回りを小さく抑えることができる転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、円周方向の少なくとも一カ所に切断部が形成され、前記複数の転動体を円周方向に略等間隔で保持する合成樹脂製の保持器と、を備えた転がり軸受において、
前記保持器は、予め所定の平衡含水率まで水分を樹脂内に吸収させて膨張させておき、当該所定の平衡含水率まで水分を吸水し膨張した状態において、前記切断部の円周方向幅が該保持器の所定の温度変化による伸長分と略等しくなるように形成され、これにより前記切断部の幅を小さくして前記転動体の円周方向の不等配を抑制することを特徴とする転がり軸受。
（２）前記保持器は、冠型保持器であることを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。
（３）前記転動体が、玉であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の転がり軸受。
（４）前記転動体が、円筒ころであることを特徴とする（１）又は（２）に記載の転がり軸受。
（５）前記内輪と前記外輪との間の軸受空間にはグリースが封入されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の転がり軸受。
（６）前記内輪及び前記外輪のうちの固定輪側の軸方向端部に配置される、接触型又は非接触型のシール部材をさらに有することを特徴とする（５）に記載の転がり軸受。
（７）前記グリースは、前記保持器が前記所定の平衡含水率まで吸水した後に、前記軸受空間に封入されることを特徴とする（５）又は（６）に記載の転がり軸受。
（８）前記保持器の表面には油膜が形成されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の転がり軸受。

本発明の転がり軸受によれば、保持器は、所定の平衡含水率まで吸水した状態において、切断部の円周方向幅が保持器の所定の温度変化による伸長分と略等しくなるように形成されるので、転動体の円周方向の不等配を抑制して、回転軸の振れ回りを小さく抑えることができる。

以下、本発明の各実施形態に係る転がり軸受について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態の転がり軸受１０（以下、幅狭玉軸受１０とも称す）は、アンギュラ玉軸受とされており、２列のアンギュラ玉軸受を背面組合せ（接触角がハの字となる配列）としている。各転がり軸受１０は、外周面に内輪軌道面１１ａを有する内輪１１と、内周面に外輪軌道面１２ａを有する外輪１２と、内輪軌道面１１ａと外輪軌道面１２ａとの間に転動自在に設けられた複数の玉（転動体）１３と、円周方向の一カ所に切断部１４（図４参照）が形成され、複数の玉１３を円周方向に略等間隔で保持する合成樹脂製の冠形保持器１５と、を備える。また、２列の幅狭玉軸受１０の各外輪１２の軸方向外側の端部内周面には、それぞれ非接触型のシール部材１６が装着されている。なお、シール部材１６は、接触型タイプでもよく、また、材質、形状は特に限定されない。

ここで、本実施形態では、軸方向の省スペース化を図るため、転がり軸受１０の軸方向断面幅Ｂと半径方向断面高さＨ（＝（外輪外径Ｄ−内輪内径ｄ）／２）との断面寸法比（Ｂ／Ｈ）をＢ／Ｈ＜０．６３としている。

なお、Ｂ／Ｈは、理論的にはＢ／Ｈ＞０であるが、現実的には、使用する玉径や保持器、シール部材の設計、選定等を加味すると、Ｂ／Ｈ＞０．１０、好ましくはＢ／Ｈ＞０．２０、より好ましくはＢ／Ｈ＞０．３０とする。

また、国際標準化機構（ＩＳＯ）で規定されている標準寸法玉軸受の場合、Ｂ／Ｈが１．０前後のものが多くを占める。したがって、Ｂ／Ｈ＜０．５に設定すれば、標準玉軸受約１列分の幅方向スペースで２列分の幅狭玉軸受１０を配設させることができ、省スペース化が図れる。

また、アンギュラ玉軸受の場合、１列では一方向の軸方向荷重しか受けられず、また、モーメント荷重を受けることはできないが、２列以上組合わせることで、両方向の軸方向荷重やモーメント荷重の負荷が可能となる。また、予圧を付加することもできるので、省スペース化と共にラジアル剛性やアキシャル剛性及びモーメント剛性なども大きくすることができる。

また、Ｂ／Ｈ＜０．２５に設定すれば、さらなる省スペース化と共に、標準玉軸受約１列分の幅方向スペースで４列の幅狭玉軸受を配設させることができ、さらに剛性の向上が可能である。

ここで、図１０及び図１１は、それぞれ標準的に使用されている極薄肉玉軸受（軸受内径：φ３８．１ｍｍ、軸受外径：φ４７．６２５ｍｍ、軸受幅：４．７６２ｍｍ、前記断面寸法比（Ｂ／Ｈ）＝１）を基準とし、軸受外径及び軸受幅を変えずに、軸受内径を変化させた場合、即ち、（Ｂ／Ｈ）の値を変化させた場合の内外輪リングの半径方向の変形特性（図８参照：内輪を例示）及び半径方向の断面２次モーメントＩ（図９参照：Ｉ＝ｂｈ³ ／１２で計算）を比較した結果を示している。

また、図１２及び図１３は、それぞれ標準的に使用されている極薄肉玉軸受（軸受内径：φ６３．５ｍｍ、軸受外径：φ７６．２ｍｍ、軸受幅：６．３５ｍｍ、前記断面寸法比＝１）を基準とし、軸受外径及び軸受幅を変えずに、軸受内径を変化させた場合、即ち、（Ｂ／Ｈ）の値を変化させた場合の内外輪リングの半径方向の変形特性及び半径方向の断面２次モーメントＩを比較した結果を示している。

いずれの軸受の場合も、（Ｂ／Ｈ）＝０．６３未満で、剛性の増加率勾配の変化が顕著に出ている。すなわち、（Ｂ／Ｈ）＝０．６３未満で、断面２次モーメントＩの増加は顕著になり、半径方向の内外輪リングの変形量の減少は飽和状態となる。これにより、従来の極薄肉玉軸受で問題となる内外輪製作時の旋盤加工や研磨加工時の加工力による軸受変形を防止することができ、真円度や偏肉等の軸受精度を向上させることができる。

また、（Ｂ／Ｈ）＝０．６３未満とすることで、軸やハウジングに軸受を組み込んだ場合（特に、軸やハウジングとすきま嵌合で組み込んだ場合）、外輪を端面押え、内輪を軸受ナット等でそれぞれ固定した場合の内外輪の変形（特に真円度の悪化）を抑制することができると共に、変形によって生じるトルク不良や回転精度不良、あるいは、発熱増大、摩耗や焼付き等の不具合を防止することができる。

さらに、（Ｂ／Ｈ）＝０．６３未満とすることで、軸受の幅寸法が従来の標準単列玉軸受の約半分となるので、玉径も従来の玉軸受の半分程度となるが、逆に１列あたりの玉数が少なくとも２倍以上に増加し、軸受剛性は従来の玉軸受に対して増加する。

また、国際標準化機構（ＩＳＯ）で規定されている寸法系列が１８（例えば、６８２０）、１９（例えば、６９３８）、１０（例えば、７０１６Ａ）、０２（例えば、７２２４Ｃ）、０３（例えば、７３５０Ａ）などの標準寸法玉軸受では、軸受内径寸法がφ５ｍｍ〜φ５００ｍｍにおいては、断面寸法比（Ｂ／Ｈ）はＢ／Ｈ＝０．６３〜１．１７となっているが、本実施形態の幅狭玉軸受１０は、軸方向に幅狭としたので、上述の断面寸法比に該当しないものとなる。

本実施形態の幅狭玉軸受１０では、軸受の負荷容量や剛性を上げるために、円周方向に隣り合う玉１３間のピッチは極力小さくし、できる限り玉数を多くしている。通常の玉軸受では、玉数は多くとも３０〜４０個以下／１列程度であるが、本実施形態では、５０個以上、好ましくは６０個以上、より好ましくは７０個以上／１列としている。

アンギュラ玉軸受の場合、接触角は、大きなモーメント荷重を負荷した際に、内外輪みぞ肩部への玉と内外輪みぞ接触部の乗り上げを抑えるため、概ね６０°以下、望ましくは５０°以下、さらに望ましくは４０°以下がよいが、２０°未満の場合は、許容アキシャル荷重やモーメント剛性が低下するので好ましくない。本実施形態における適正な玉径は、シール部材等の装着有無により変化するが、剛性を増加させるため、極端に玉径を小さくすると、玉と内外輪の軌道みぞとの接触部間の面圧が増加し、耐圧痕性が低下するおそれがあるため、概ね、単列の場合、軸受幅（Ｂ）の３０〜９０％、複列の場合、軸受幅（Ｂ２）の１５〜４５％が望ましい。

更に、本実施形態では、玉１３の軸方向ピッチをできるだけ組合せ側端面の反対側にずらし（図１：Ｘ１＞Ｘ２）、保持器１５の円環部１７（図２〜図５参照）が軸受組合せ端面側になるように配置しており、円環部１７の軸方向肉厚を大きくし、また、モーメント剛性を上げるための作用点間距離を大きくとれるようにしている。

また、軸受の材質としては、標準の軸受鋼（ＳＵＪ２やＳＵＪ３）など、特に限定されないが、必要に応じて、これらの材料で、軸受の寸法安定性や耐摩耗性などの機械的性質を向上させるために、内輪１１及び外輪１２の少なくとも一方に、サブゼロ処理を施してもよい。

サブゼロ処理の方法としては、例えば、焼入れ直後に、液体窒素を用いて−１５０°Ｃ程度の雰囲気とし、本サブゼロ処理後に焼戻しを行なう。そして、サブゼロ処理と焼戻し処理とを数回繰り返す。冷却溶媒として、液体窒素使用のサブゼロ処理では、繰り返し回数は多くとも３回程度でかまわない。サブゼロ処理によって、組織中の残留オーステナイト（γＲ）がマルテンサイトに変態する。併せて、結晶粒の安定化も促進されるので、これにより経時寸法変化の防止と耐摩耗性などの機械的性質が向上する。

本実施形態の場合、内輪１１及び外輪１２の軸方向幅が狭いので、そりや真円度不良などの経時寸法変化が発生しやすい傾向がある。したがって、サブゼロ処理により、前記経時寸法変化を抑制することができ、特に、軸受精度が必要な工作機械の回転テーブルや主軸旋回機構部、印刷機械のドラム等の回転機構部などの回転支持部に本実施形態の幅狭玉軸受１０を使用する場合、軸受精度劣化による機器の精度不具合を防止でき、長期的に良好な機能を保持することができる。

また、例えば真空用途や腐食環境などでは、軸受鋼以外に、耐食材料であるステンレス鋼系材料（例えば、ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼材料やＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼材料、ＳＵＳ６３０等の析出硬化系ステンレス鋼材料など）、チタン合金やセラミック系材料（例えば、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2など）を採用してもよい。

潤滑方法も特に限定されず、一般的な使用環境では、鉱油系グリースや合成油系（例えば、リチウム系、ウレア系等）のグリースや油を使用でき、真空用途などでは、フッ素系のグリースまたは油、あるいはフッ素樹脂、ＭＯＳ2 などの固体潤滑剤を使用することができる。

また、本実施形態に使用される冠型保持器１５は、図２〜図５に示すように、円環部１７と、円環部１７の軸方向の一端部に円周方向に等間隔で複数箇所軸方向に突設された柱部１８と、を備え、各柱部１８間に玉１３を円周方向に転動可能に保持する球面ポケット部１９を形成する。また、円周方向の一カ所の柱部１８の位置には、所定の円周方向幅を有する切断部１４（図４参照）が形成されている。また、本実施形態では、ポケット部１９の入り口部に玉径より若干小さくして引っかかり代（パチン代）を設けており、これにより、内輪１１及び外輪１２に保持器１５を組み込む際、玉１３の脱落を防止して、軸受の組立を容易にしている。

保持器１５の材質は、例えば、ポリアミド４６、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６Ｔなどのポリアミド樹脂を採用しているが、ポリアセタールやポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂材でもよい。必要に応じて、合成樹脂材にガラス繊維や炭素繊維等の補強材を混入した材料としてもよい。なお、保持器１５の形状は、本実施形態に限定されず、適時変更可能である。

ここで、本実施形態では、保持器１５は、平衡含水率まで吸水させた状態において、保持器１５の切断部１４の円周方向幅ΔＬが、該保持器１５の所定の温度変化による伸長分と略等しくなるように形成している。

即ち、保持器１５を平衡含水率まで含水させた状態における切断部１４の円周方向幅ΔＬが、軸受が所定の温度まで上昇した際に、軸受部品間（例えば、内輪１１、外輪１２及び玉１３が軸受鋼、保持器１５がポリアミド樹脂などの合成樹脂で形成されている場合）の線膨張係数差による保持器１５の相対的膨張により、切断部１4 の円周方向のすき間が０以下（負）とならないようにしている。

このように、本実施形態では、切断部１４の円周方向幅に吸水による膨張分をあらかじめ加味しているので、その分、保持器１５を平衡含水率まで含水させた後の切断部１４の円周方向幅ΔＬを小さくすることができる。これにより、温度上昇が小さい条件や乾燥した雰囲気条件でも、玉１３の円周方向の不等配を抑制することができ、その結果、回転軸の振れ回りを小さく抑えることができる。

また、使用環境温度も含めて軸受の昇温値が高い場合でも、所定の温度上昇以内であれば、保持器１５の切断部１４の円周方向の端面同士が干渉して摩耗を生じることもなく、また、一時的に所定の温度以上まで上昇し、該端面同士の接触干渉に至り、さらに、保持器１５の相対的な膨張が半径方向に生じても、この膨張分は、（一時的な最高温度−所定の温度）に相当する量であり、各玉１３と保持器１５のポケット部１９との間の半径方向すきまが負となるまでの量にはならないので、玉１３とポケット部１９間での突っ張り力は働かず、安定した回転性能を得ることができる。

さらに詳述すると、例えば、射出成形で製作した樹脂製保持器（例えば、一般的に広く採用されているポリアミド６６樹脂（強化材未添加グレード））では、成形直後は絶乾状態であり、含水率はほぼ０％の状態である。ところが、この保持器を空気中で保管しておくと空気中の水分を吸収して徐々に膨張する。

図６に示すように、ポリアミド６６樹脂（強化材未添加グレード）では、相対湿度が通常５０〜７０％の空気中では、平衡含水率は３％前後であり、図７より、このときの寸法変化率は０．５〜０．６％にも達する。ただし、一度平衡含水率まで達すると、大気中の一般的な環境条件においては、含水率の変化は発生しにくい。

また、例えば、軸受の回転による温度上昇等で、多少の温度変化や湿度変化が発生しても、短時間では含水率の変化は生じにくい。本実施形態の幅狭玉軸受１０の使用用途は、揺動回転や往復動回転、あるいは連続回転であったとしても、軸受のｄｍｎ値（ｄｍ：玉ピッチ円直径（ｍｍ）×ｎ：回転数（ｍｉｎ^-1））が２０〜３０万以下程度と、軸受としては比較的回転数が低いので、軸受自身の発熱による温度上昇値は小さく、含水率の変化が生じにくい。加えて、軸受には油やグリースなどの潤滑剤が運転中に供給、あるいは、あらかじめ封入されており、保持器１５の表面には常に油膜が形成されているので、水分の蒸発や侵入が生じにくい。特に、グリース潤滑の場合は、軸受の内部空間にグリースが相当量充填されているので、大気中の環境条件の変化（湿度変化など）の影響は極めて受けにくい利点がある。

本実施形態では、一度平衡含水率に達した状態の保持器１５を軸受に組み込んだ場合に、大気中の一般的な環境条件においては、多少の湿度や温度変化が発生しても含水率の変化は発生しにくい性質を利用しており、保持器１５を射出成形後、あるいは、切削加工後にあらかじめ、平衡含水率まで水分を樹脂内に吸収させておくことで、（使用中の）寸法変化を最小限に抑えることができる。

一方、保持器を絶乾状態のままとして軸受に組み込んだ場合、含水膨張と温度膨張による分の伸長が保持器に発生するため、切断部の断面同士を干渉させないように切断部の円周方向幅を大きく設定しておく必要があり、玉の円周方向の不等配が顕著になってしまう。つまり、平衡含水率に達しない状態の保持器が軸受に組み込まれグリースなどの潤滑剤が封入されてしまうと、逆に水分の吸収が不十分な状態で軸受が使用されることになり、切断部の円周方向幅が大きい状態であるので、ＮＲＲＯ値が大きくなってしまう。

さらには、含水率が少ないと保持器の靭性値（アイゾット（ＩＺＯＴ）衝撃強度などで規定される値）も低下するため、耐衝撃性も平衡含水処理された保持器に比べて低下する。平衡含水率が大きい、すなわち、吸水による寸法変化が大きい樹脂材料ほど、本発明の効果が発揮される。たとえば、ポリアミド４６、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６Ｔなどのポリアミド樹脂材などでは本発明の効果が大きい。

軸受組立後、軸受空間にグリース封入を行なうなどで保持器１５の表面に油膜を十分形成させておけば、含水率の変化をさらに防止することができる。平衡含水率まで吸水している状態で軸受空間にグリース封入を行えばさらによい。また、上述したように、２列の幅狭玉軸受１０の各外輪１２の軸方向外側の端部内周面に、それぞれシール部材１６を装着することで、グリースが外部に流出しにくく、また、保持器１５の表面の油膜が剥れにくくなり、含水率の変化をさらに抑えることができる。

なお、モータ内蔵の構造などで、軸受近傍に発熱源がある場合、軸受周辺で一時的に温度上昇が生じるが、この場合、保持器１５は温度膨張によって伸長する反面、温度上昇により含水率が若干少なくなるため収縮が生じ、保持器１５の寸法変化は相殺される。軸受が停止し、常温状態になると、保持器１５の吸水率は再び平衡含水率までもどる。ただし、モータ内蔵の場合、モータのステータ周辺部に冷却油を循環させるなどの冷却構造を採用しているのが常であり、この点で、軸受部の温度はさほど上昇しないのが通常である。

保持器１５にあらかじめ吸水させる際の含水率は、保持器１５の材質や強化材（ガラス繊維、炭素繊維およびアラミド繊維など）の添加量によって得られる所定の平衡含水率とする。例えば、上述のポリアミド６６（強化材無添加グレード）の場合、軸受が保管、あるいは使用される環境の温度を２０〜２５°Ｃ、平均相対湿度を５０〜７０％として、平衡含水率２．９％とする（図６参照）。保持器１５の平衡含水率の許容差は、処理条件に応じて適正な値としてよいが、おおむね±０．５％程度が望ましい。

平均相対温度は、各地域によって異なるが、本実施形態の幅狭玉軸受１０が使用される製品分野から判断して、屋内の適正な空調の整った環境で使用あるいは保管されるのが常である。したがって、環境温度は、２０〜３０°Ｃ、相対湿度は、５０〜７０％と考えてよい。従って、保持器の材料として、上記の合成樹脂材料以外を適用する場合も、上記の環境温度条件下での平衡含水率に設定する。

また、本実施形態のような幅狭玉軸受１０では、冠型保持器１５の円周方向に切断部１４が形成されることで、以下のような効果を奏する。

即ち、切断部がない円環状の冠型保持器を有する従来の幅狭玉軸受では、軸受が幅狭のため、玉径は幅方向の寸法で限定されて小さくなる。したがって、保持器の円環部の断面肉厚が小さくなり、円環部の剛性は小さい。また、寸法測定時の測定圧による変形が大きく、径方向寸法の測定ができず、保持器が適正な精度か否かを判断できない。玉ピッチ円直径に対してポケット径中心のピッチ円直径がずれていると、玉案内方式なので玉とポケット部とが直径方向で干渉する。

仮に、保持器の寸法精度が適正であった場合でも、玉径寸法が小さいため、保持器の円環部の断面肉厚が薄くなり、円環部の剛性が小さいため、真円度などの形状精度が悪くなる。また、昇温や吸水による保持器の直径方向の伸長のため、玉とポケットとの間の突っ張りなどが生じ、ポケット面の摩耗や回転中の発熱大、トルクむら、トルク大等の不具合が発生する。

一方、本実施形態の幅狭玉軸受１０では、切断部１４を形成することで剛性がさらに小さくなるが、仮にピッチ円直径がずれていても、逆に、弾性変形が容易で、玉ピッチ円直径になじんでくれるので、玉１３とポケット部１９との間の強い接触圧を伴う干渉が生じにくい。また、保持器１５を平衡含水率まで吸水させることで柔軟性が向上し、ピッチ円直径が玉ピッチ円直径にさらになじみやすくなる。

従って、本実施形態の幅狭玉軸受１０では、例えば、射出成形によって保持器１５を形成する際、切断部１４の円周方向幅は、絶乾状態から所定の平衡含水率に達する状態までの保持器１５の円周方向の伸長分と、保持器１５の所定の温度変化による円周方向の伸長分とを予め考慮した合計分に略等しい寸法となるように設定される。そして、加工後の保持器１５を所定の平衡含水率に達するまで含水し、保持器１５に水分を吸収させる。

その後、所定の平衡含水率まで吸水した保持器１５を軸受空間に組み込んで複数の玉１３を保持させて、幅狭玉軸受１０を組み立て、さらに、軸受空間にグリースや油等の潤滑剤を封入する。これにより、軸受空間内に配置された所定の平衡含水率まで吸水した保持器１５は、上述したように含水率の変化を生じにくいので、保持器１５の切断部１４の円周方向幅ΔＬが、保持器１５の所定の温度変化による伸長分と略等しい構成となっており、玉１３の円周方向の不等配を小さくした状態で組み込むことができる。従って、軸受の使用時において、温度変化が所定範囲内であれば、切断部１４の円周方向幅ΔＬが負となることはなく、上述した安定した回転性能を得ることができる。

（第２実施形態）
図１４に示す本発明の第２実施形態に係る転がり軸受は、第１実施形態の２列の背面組合せされた幅狭玉軸受に対して、シール部材１６が省略された構成である。この実施形態では、シール部材１６が設けられていないので、玉径を大きくできる。また、第１実施形態の同径の玉を使用した場合には、シール部材１６を設けない分、軸受の軸方向幅をより薄くすることができる。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。

（第３実施形態）
図１５に示す本発明の第３実施形態に係る転がり軸受は、第２実施形態のものに対して、玉ピッチ円直径を、玉ピッチ円直径＞（Ｄ＋ｄ）／２としている。この実施形態では、玉ピッチ円直径＝（Ｄ＋ｄ）／２に比べて、軸受１列あたりの玉数を多くすることが可能となり、軸受の負荷容量を上げ、かつ剛性をより向上することができる。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。

（第４実施形態）
図１６に示す本発明の第４実施形態に係る転がり軸受は、第２実施形態のものに対して、左右の幅狭玉軸受１０の玉径、玉ピッチ円直径を変えている。この実施形態では、軸方向荷重が左右の軸受で不均一な場合など、大荷重が負荷する側に玉径大の軸受を配設することで、軸受の損傷防止や寿命向上が図れる。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。

（第５実施形態）
図１７に示す本発明の第５実施形態に係る転がり軸受は、第１実施形態のものに対して、シール部材１６が対向する内輪１１の外周面にシール溝を形成しない構成である。これにより、内輪１１の形状を簡素化することができる。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。

（第６実施形態）
図１８に示す本発明の第６実施形態に係る転がり軸受は、幅狭玉軸受１０の外輪１２の軸方向の両端側内周部にそれぞれ非接触型のシール部材１６を装着する。この実施形態では、グリースの軸受外部への流出を防止でき、軸受内への外部からの異物の侵入も起こりにくい。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。

（第７実施形態）
図１９に示す本発明の第７実施形態に係る転がり軸受は、２列の幅狭玉軸受１０を正面組合せとしている。この実施形態では、接触角が逆ハの字であり、背面組合せに対してモーメント剛性が小さくなるので、取り付け時の内輪１１及び外輪１２の相対傾きが大きくなることが避けられない場合、軸受の内部発生負荷荷重を小さくすることができる。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。

（第８実施形態）
図２０に示す本発明の第８実施形態に係る転がり軸受は、３列の幅狭玉軸受１０を背面組合せとしている。この実施形態では、軸受の剛性及び負荷容量を向上させることができる。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。

（第９実施形態）
図２１に示す本発明の第９実施形態に係る転がり軸受は、４列の幅狭玉軸受１０を背面組合せとしている。この実施形態では、軸受の剛性及び負荷容量をさらに向上させることができる。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。

（第１０実施形態）
図２２に示す本発明の第１０実施形態に係る転がり軸受は、図１９に示す第７実施形態のものに対して、２列の内輪１１を一体の内輪１０１とした複列幅狭玉軸受１００である。この実施形態では、２列の単列幅狭玉軸受１０と置き換えることができ、また、接触角が逆ハの字であるため、背面組合せに対してモーメント剛性が小さくなる。なお、複列幅狭玉軸受１００の軸方向断面幅Ｂ２と半径方向断面高さＨ２（＝（外輪外径Ｄ２−内輪内径ｄ２）／２）との断面寸法比（Ｂ２／Ｈ２）は、Ｂ２／Ｈ２＜１．２が好ましく、より好ましくは、Ｂ２／Ｈ２＜１．０とすることで、標準寸法玉軸受と容易に置き換えることができる。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。

（第１１実施形態）
図２３に示す本発明の第１１実施形態に係る転がり軸受は、図１９に示す第７実施形態のものに対して、２列の外輪１２を一体の外輪１０２とするとともに、接触角をハの字とした複列幅狭玉軸受１１０である。この実施形態では、２列の単列幅狭玉軸受１０と置き換えることができ、また、接触角がハの字であるため、正面組合せに対してモーメント剛性が大きくなる。なお、複列幅狭玉軸受１１０の軸方向断面幅Ｂ２と半径方向断面高さＨ２（＝（外輪外径Ｄ２−内輪内径ｄ２）／２）との断面寸法比（Ｂ２／Ｈ２）は、Ｂ２／Ｈ２＜１．２が好ましく、より好ましくは、Ｂ２／Ｈ２＜１．０とすることで、標準寸法玉軸受と容易に置き換えることができる。
その他の構成及び作用は、第１実施形態のものと同様である。なお、外輪１０２の軸方向両端部に接触型又は非接触型のシール部材を装着してもよい。

（第１２実施形態）
図２４に示す本発明の第１２実施形態に係る転がり軸受は、外周面に複列の内輪軌道面１２１ａを有する内輪１２１と、内周面に複列の外輪軌道面１２２ａを有する外輪１２２と、内輪軌道面１２１ａと外輪軌道面１２２ａとの間に転動自在に設けられた複数の円筒ころ（転動体）１２３と、円周方向の少なくとも一カ所の柱部１２７の位置に切断部１２４（図２５参照）が形成され、複数の円筒ころ１２３を円周方向に略等間隔で保持する合成樹脂製の冠型保持器１２５と、を備えた複列円筒ころ軸受１２０である。保持器１２５は、図２５を参照して、ポケット部１２６が円筒形状とされ、ポケット部１２６の内周面と保持器１２５の内径面との交点、あるいはポケット部１２６の内周面と保持器１２６の外径面との交点のいずれかで、円筒ころ１２３と保持器１２５とが半径方向で接触するころ案内方式である。切断部１２４の円周方向幅ΔＬの設定方法は、第１実施形態のものと同様である。

（第１３実施形態）
図２６に示す本発明の第１３実施形態に係る転がり軸受は、図１４に示す第２実施形態のものに対して、合成樹脂製の冠形保持器１５に代えて合成樹脂製のもみ抜き保持器１５０を用い、外輪案内方式が適用されている。もみ抜き保持器１５０の円周方向の少なくとも１ヶ所の柱部（不図示）位置には、切断部（不図示）が設けられている。切断部の円周方向幅ΔＬの設定方法は、第１実施形態のものと同様であり、保持器１５０を上記同様に平衡含水率まで吸水させた状態において、切断部の円周方向幅ΔＬを所定（想定した）の温度上昇による円周方向膨張分に相当する量としてもよい。

ここで、軸方向の両側部に円環部を備える従来のもみ抜きタイプの保持器の場合、比較的強度があるので、適正寸法の維持に対しては有利である。ただし、外輪案内方式の場合には、温度上昇や吸水による膨張で案内すきまがなくなり、最悪かじる可能性がある。かじらないような大きな案内すきまとすると、膨張が伴わない条件では保持器が振れ回り、騒音等の不具合が生じる。しかしながら、本実施形態のような切断部を有するもみ抜きタイプの保持器では、案内すきまの減少を最小限に抑え、案内面での食い付き等の不具合を防止できる。

（第１４実施形態）
図２７に示す本発明の第１４実施形態に係る転がり軸受は、図１４に示す第２実施形態のものに対して、合成樹脂製の冠形保持器１５に代えて合成樹脂製のもみ抜き保持器１６０を用い、内輪案内方式が適用されている。もみ抜き保持器１６０の円周方向の少なくとも１ヶ所の柱部（不図示）位置には、切断部（不図示）が設けられている。切断部の円周方向幅ΔＬの設定方法は、第１実施形態のものと同様である。

従来の内輪案内方式の切断部のない保持器の場合には、温度上昇や吸水による膨張で案内すきまが大きくなりすぎ、保持器の異常振動による騒音等が発生するが、本実施形態のような切断部を有するもみ抜きタイプの保持器では、案内すきまの増加を最小限に抑え、保持器の異常振動や騒音を防止できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変更、改良等が可能である。例えば、本発明の保持器１５の切断部１４は、円周方向の少なくとも一カ所に形成されればよく、図２８に示すように、保持器１５に対して円周方向の二カ所に切断部１４を形成してもよい。この場合、切断部１４の円周方向幅ΔＬは、△Ｌ＝△Ｌ１＋△Ｌ２とする。

ここで、図１と同一構造の２列の背面組合せアンギュラ玉軸受に組み込まれる保持器１５について、切断部１４の円周方向幅ΔＬが設定される実施例について説明する。

本実施例の軸受仕様は次の通りである。
＜軸受仕様＞
・軸受寸法：内径φ１７０ｍｍ、外径φ２１５ｍｍ、幅１３．５ｍｍ（単体幅）、接触角３５°、玉径６．３５ｍｍ、玉数８０個、玉ピッチ円径＝φ１９２．５ｍｍ、Ｂ／Ｈ＝０．６０
・保持器材質：ポリアミド６６（強化材混入なし）線膨張係数：８０×１０^-6（Ｋ^-1）
・内輪、外輪及び玉材質：軸受鋼（ＳＵＪ２）線膨張係数：１２．５×１０^-6（Ｋ^-1）

また、軸受の使用環境が平均温度：２３°Ｃ、平均湿度６０％とすると、図６より平衡含水率は約２．９％となる。また、軸受の最大想定温度上昇を８０°Ｃとする（たとえば、用途がモータ内蔵型の工作機械回転テーブルやダイレクトモータ回転支持部であるとモータ負荷回転時は、温度上昇が最大８０°Ｃと予想される）。

この場合、切断部１４の円周方向幅ΔＬは、△Ｌ＝１９２．５π×（８０−１２．５）×１０^-6×８０＝３．２７ｍｍとなり、平衡含水率での切断部１４の円周方向幅△Ｌを３．２７ｍｍとすれば良い。

なお、保持器を射出成形にて製作する場合、射出成形直後は絶乾状態（含水率≒０％）となっているので、成形時寸法（含水処理前）は、図７より、平衡含水率２．９％のときの寸法変化率が０．４５％（保持器円環部の円周方向は射出成形時の樹脂の流れ方向となるので、図７の実線が該当する）であるから、平衡含水処理による膨張分：１９２．５π×０．００４５＝２．７２ｍｍを見込み、射出成形時の切断部１４の円周方向幅△Ｌ＝３．２７＋２．７２＝５．９９≒６ｍｍとすればよい。

本発明の第１実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。図１に示す転がり軸受に組み込まれた冠形保持器の部分的斜視図である。図１に示す転がり軸受に組み込まれた冠形保持器の断面図である。図３の矢印Ａ方向から見た一部を破断した図である。図３の矢印Ｂ方向から見た一部を破断した図である。ポリアミド６６の平衡含水率と相対湿度との関係を示すグラフ図である。ポリアミド６６の吸水による寸法変化率を示すグラフ図である。内輪の半径方向の変形量を説明するための説明図である。内輪の断面２次モーメントの計算方法を説明するための説明図である。断面寸法比（Ｂ／Ｈ）と半径方向の内外輪の変形量との関係を示すグラフ図である。断面寸法比（Ｂ／Ｈ）と内外輪の断面２次モーメントＩとの関係を示すグラフ図である。断面寸法比（Ｂ／Ｈ）と半径方向の内外輪の変形量との関係を示すグラフ図である。断面寸法比（Ｂ／Ｈ）と内外輪の断面２次モーメントＩとの関係を示すグラフ図である。本発明の第２実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第３実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第４実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第５実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第６実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第７実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第８実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第９実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第１０実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第１１実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第１２実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。図２４に組み込まれた保持器を図２４の矢印Ａ方向から見た一部を破断した図である。本発明の第１３実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。本発明の第１４実施形態に係る転がり軸受を説明するための要部断面図である。冠形保持器の変形例を示す図である。

符号の説明

１０転がり軸受
１１ａ内輪軌道面
１１内輪
１２ａ外輪軌道面
１２外輪
１３転動体
１４切断部
１５保持器
１６シール部材

Claims

外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、円周方向の少なくとも一カ所に切断部が形成され、前記複数の転動体を円周方向に略等間隔で保持する合成樹脂製の保持器と、を備えた転がり軸受において、
前記保持器は、予め所定の平衡含水率まで水分を樹脂内に吸収させて膨張させておき、当該所定の平衡含水率まで水分を吸水し膨張した状態において、前記切断部の円周方向幅が該保持器の所定の温度変化による伸長分と略等しくなるように形成され、これにより前記切断部の幅を小さくして前記転動体の円周方向の不等配を抑制することを特徴とする転がり軸受。
前記保持器は、冠型保持器であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
前記転動体が、玉であることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
前記転動体が、円筒ころであることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
前記内輪と前記外輪との間の軸受空間にはグリースが封入されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受。
前記内輪及び前記外輪のうちの固定輪側の軸方向端部に配置される、接触型又は非接触型のシール部材をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の転がり軸受。
前記グリースは、前記保持器が前記所定の平衡含水率まで吸水した後に、前記軸受空間に封入されることを特徴とする請求項５又は６に記載の転がり軸受。
前記保持器の表面には油膜が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受。