特許 6799106 玉軸受、及び、玉軸受用保持器

(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】6799106

(24)【登録日】2020年11月24日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】玉軸受、及び、玉軸受用保持器

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/38 20060101AFI20201130BHJP

   F16C 19/36 20060101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   F16C33/38

   F16C19/36

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-79467(P2019-79467)

(22)【出願日】2019年4月18日

(65)【公開番号】特開2020-176685(P2020-176685A)

(43)【公開日】2020年10月29日

【審査請求日】2019年4月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000109059

【氏名又は名称】ダイベア株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 弘

(72)【発明者】

【氏名】溝越 朝枝

(72)【発明者】

【氏名】濱田 和生

(72)【発明者】

【氏名】臼杵 功雄

【審査官】 中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２７７８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１２１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１２２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１４６８１１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ １９／００− １９／５６

Ｆ１６Ｃ ３３／３０− ３３／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周に軌道を有する外輪と、
前記外輪の径方向内方に配置され、外周に軌道を有する内輪と、
前記外輪の軌道と前記内輪の軌道との間に配置される複数の玉と、
前記複数の玉の周方向の間隔を保持する保持器と、を備え、
前記保持器は、前記玉を収容するための複数のポケットを周方向に間隔をあけて有し、かつ、案内輪である前記外輪又は前記内輪によって回転が案内され、
前記ポケットの内面であって前記玉の中心よりも径方向外側には、当該ポケット内に向けて張り出す係合部が設けられ、
前記保持器が径方向に移動したときに、いずれかの前記係合部が前記ポケット内の玉に径方向外側から係合し、その後さらに前記保持器が同じ方向に移動したときに、前記保持器の撓み又は前記係合部の弾性変形によって前記保持器が前記案内輪に接触する、玉軸受。

【請求項2】

前記案内輪は、前記保持器に接触する案内面を有し、
前記係合部と前記玉との径方向隙間が、前記案内面と前記保持器との径方向隙間よりも小さい、請求項１に記載の玉軸受。

【請求項3】

前記外輪が、前記軌道の軸方向一方側に配置されたカウンタボアと前記軌道の軸方向他方側に配置された肩部とを有し、前記肩部の内周面が、前記保持器の回転を案内する案内面とされている、請求項１又は２に記載の玉軸受。

【請求項4】

前記係合部が、前記保持器の内周面における前記ポケットの開口よりも径方向外側に離れた位置でかつ前記保持器の外周面における前記ポケットの開口よりも径方向内側に離れた位置に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の玉軸受。

【請求項5】

前記係合部が、互いに対向して一対設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の玉軸受。

【請求項6】

玉軸受における複数の玉の周方向の間隔を保持する保持器であって、
前記玉を収容するための複数のポケットを周方向に間隔をあけて有し、かつ、案内輪である玉軸受の外輪又は内輪によって回転が案内され、
前記ポケットの内面であって前記玉の中心よりも径方向外側には、当該ポケット内に向けて張り出す係合部が設けられ、
前記保持器が径方向に移動したときに、いずれかの前記係合部が前記ポケット内の玉に径方向外側から係合し、その後さらに前記保持器が同じ方向に移動したときに、前記保持器の撓み又は前記係合部の弾性変形によって前記保持器が前記案内輪に接触する、玉軸受用保持器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、玉軸受、及び、玉軸受用保持器に関する。

【背景技術】

【0002】

玉軸受は、工作機械の主軸支持用など、種々の用途に用いられる。また、玉軸受としては、内輪、外輪、玉、及び保持器等を備えたアンギュラ玉軸受がある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８−１０５５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

玉軸受に用いられる保持器は、外輪、内輪、又は玉によって案内され、回転に伴う径方向の振れが抑制される。例えば、外輪によって回転が案内（以下、「外輪案内」ともいう）される保持器の場合、保持器の外周面が外輪の内周面に接触することによって径方向の振れが抑制される。しかしながら、保持器が外輪に接触する際の接触音や衝突音が騒音の原因になるという問題があり、支持される軸の回転が高速であるほどこの問題は顕著となる。また、アンギュラ玉軸受の場合、保持器の回転が外輪の軸方向一方側の肩部の内周面により案内されるため、保持器の回転が不安定となり、騒音を生じやすくなる。

【0005】

本発明は、玉軸受の保持器が案内輪に接触することによる騒音を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１） 本発明の玉軸受は、
内周に軌道を有する外輪と、
前記外輪の径方向内方に配置され、外周に軌道を有する内輪と、
前記外輪の軌道と前記内輪の軌道との間に配置される複数の玉と、
前記複数の玉の周方向の間隔を保持する保持器と、を備え、
前記保持器は、前記玉を収容するための複数のポケットを周方向に間隔をあけて有し、かつ、案内輪である前記外輪又は前記内輪によって回転が案内され、
前記ポケットの内面に、当該ポケット内に向けて張り出す係合部が設けられ、
前記係合部は、前記保持器が径方向に移動したときに、当該保持器が前記案内輪に接触する前に当該ポケット内の前記玉に係合する。

【0007】

本発明は、玉軸受における複数の玉の周方向の間隔を保持する保持器であって、
前記玉を収容するための複数のポケットを周方向に間隔をあけて有し、かつ、案内輪である玉軸受の外輪又は内輪によって回転が案内され、
前記ポケットの内面には、当該ポケット内に向けて張り出す係合部が設けられ、
前記係合部は、前記保持器が径方向に移動したときに、当該保持器が前記案内輪に接触する前に当該ポケット内の前記玉に係合する。

【0008】

以上の玉軸受及び保持器によれば、保持器に径方向の振れが生じたとき、まず、ポケット内の玉に係合部が係合し、その後、保持器が案内輪に接触する。そのため、保持器が案内輪に接触するときの接触音や衝突音が抑制され、騒音の発生を低減することができる。

【0009】

好ましくは、前記案内輪が、前記保持器に接触する案内面を有し、
前記係合部と前記玉との径方向隙間が、前記案内面と前記保持器との径方向隙間よりも小さい。
このような構成によって、保持器が径方向に移動したとき、当該保持器が案内面に接触する前に、係合部を玉に係合させることができる。

【0010】

好ましくは、前記外輪が、前記軌道の軸方向一方側に配置されたカウンタボアと前記軌道の軸方向他方側に配置された肩部とを有し、前記肩部の内周面が、前記保持器の回転を案内する案内面とされている。
保持器が外輪案内されるアンギュラ玉軸受の場合、保持器は、外輪の軸方向一方側に配置された肩部の内周面で案内されるため、回転が不安定となりやすく、騒音も発生しやすい。したがって、アンギュラ玉軸受に対して、本発明の保持器を採用することがより効果的である。

【0011】

好ましくは、前記係合部が、前記ポケット内の玉に径方向外側から係合する。
この場合、保持器の周方向の一部が径方向外方へ移動すると、前記一部に径方向に対向する保持器の他の部分で、ポケット内の玉に係合部が係合することになる。これにより、案内面に対する保持器の衝突音や接触音を抑制することができる。

【0012】

好ましくは、前記係合部が、互いに対向して一対設けられている。
このような構成によって、ポケットの内面に二対以上係合部を設ける場合に比べて、保持器を軽量化することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、玉軸受の保持器が案内輪に接触することによる騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る玉軸受の断面図である。

【図2】保持器の一部を径方向外側からみた概略図である。

【図3】（ａ）は、玉軸受の一部を拡大した断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部における拡大断面図である。

【図4】保持器の一部を拡大した斜視図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係る玉軸受の保持器の一部を径方向外側からみた概略図である。

【図6】本発明の第３の実施形態に係る玉軸受の一部を拡大した断面図である。

【図7】先願発明の保持器を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る玉軸受の断面図である。
本実施形態の玉軸受１０は、例えば、マシニングセンター、ＮＣ旋盤等の工作機械の主軸支持用として用いられるアンギュラ玉軸受である。アンギュラ玉軸受１０は、内輪１１、外輪１２、複数の玉１３、保持器１４を備えている。

【0016】

なお、本明細書において、単に「軸方向」、「径方向」、又は「周方向」というときは、アンギュラ玉軸受１０（内輪１１、外輪１２、又は保持器１４）の軸方向、径方向、又は周方向を意味する。

【0017】

内輪１１は、工作機械の主軸等の軸Ｓに外嵌固定される円環状の部材である。内輪１１の外周には、円弧状の軌道（軌道溝）１１ａが形成されている。
外輪１２は、ハウジングＨに内嵌固定される部材である。外輪１２の内周には、軌道１２ａが形成されている。軌道１２ａの軸方向一方側には、カウンタボア１２ｂが隣接して形成されている。軌道１２ａの軸方向他方側には、肩部１２ｃが隣接して形成されている。カウンタボア１２ｂは、肩部１２ｃよりも内径が大きい。

【0018】

複数の玉１３は、内輪１１の軌道１１ａと外輪１２の軌道１２ａとの間に周方向に間隔をあけて配置され、両軌道１１ａ，１２ａ上を転動する。また、玉１３は、各軌道１１ａ，１２ａに対して接触角を有して接触し、アキシアル荷重及びラジアル荷重の双方を受けることができる。

【0019】

図２は、保持器の一部を径方向外側からみた概略図である。
図１及び図２に示すように、保持器１４は、円環状に形成され、複数の玉１３の周方向の間隔を保持する。保持器１４は、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂材料により形成されている。保持器１４は、環状体２１と、柱２２とを有する。保持器１４は、例えば、射出成形により製造される。

【0020】

環状体２１は、円環状に形成され、軸方向に間隔をあけて一対設けられている。
柱２２は、一対の環状体２１の間に架け渡されている。柱２２は、周方向に間隔をあけて複数設けられている。

【0021】

一対の環状体２１と、複数の柱２２との間には、玉１３を収容するためのポケット２３が形成されている。図２に示すように、ポケット２３は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。保持器１４を径方向外側からみたとき、ポケット２３は、円形状に形成されている。

【0022】

図１に示すように、保持器１４は、一方の環状体２１の外周面が外輪１２の肩部１２ｃの内周面と摺接可能となっている。これにより、保持器１４は外輪１２によって径方向について位置決めされ、径方向の振れが抑制される。つまり、本実施形態のアンギュラ玉軸受１０は、保持器１４の回転が外輪１２により案内されるタイプ（外輪（軌道輪）案内タイプ）の軸受となっている。この場合、外輪１２が案内輪となり、肩部１２ｃの内周面が案内面となる。

【0023】

図３（ａ）は、玉軸受の一部を拡大した断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ部における拡大断面図である。図４は、保持器の一部を拡大した斜視図である。
ポケット２３の内部には、ポケット２３内に張り出す係合部２５が設けられている。具体的に、係合部２５は、保持器１４の軸方向におけるポケット２３の両端に互いに対向して一対設けられている。係合部２５の先端の断面形状は、円弧状に形成されている。係合部２５の先端よりも径方向内側部分２５ａは、径方向内方へ向かうに従いポケット２３の内面からの突出量が漸減するように傾斜している。

【0024】

図２に示すように、軸方向両側の係合部２５の間隔Ｌは、玉１３の外径Ｄよりも小さい。そのため、保持器１４が径方向内方へ移動したとき、一対の係合部２５がポケット２３に収容された玉１３に係合するようになっている。

【0025】

ポケット２３内における係合部２５の位置は次のように設定される。
内輪１１の回転に伴って保持器１４も回転し、保持器１４に径方向の振れが生じたとき、保持器１４の外周面の一部が外輪１２の肩部１２ｃの内周面に接触することによって、保持器１４が径方向について位置決めされる。このとき、保持器１４の外周面の一部が外輪１２の肩部１２ｃに接触する前に、保持器１４の外周面の一部と径方向に対向する側（径方向の反対側）に位置するポケット２３の係合部が、ポケット２３内の玉に係合するようになっている。そのため、保持器１４が外輪１２の肩部１２ｃに接触するときの衝撃が緩和され、保持器１４と外輪１２との接触音や衝突音が抑制される。これにより、軸Ｓの回転に伴う騒音を低減することができる。

【0026】

特に、工作機械の主軸のように高速で回転する軸Ｓを支持するアンギュラ玉軸受１０の場合、保持器１４と外輪１２との接触音や衝突音の問題がより顕著となるが、ポケット２３内に係合部２５を設けることによって当該問題を好適に抑制することができる。

【0027】

また、保持器１４の回転中に、保持器１４に小さい振動が生じた場合には、玉１３に係合部２５が係合することによって、その振動を抑制し、保持器１４の回転を安定化させることができる。保持器１４にさらに大きな振動が生じた場合には、保持器１４の外周面が外輪１２の肩部１２ｃの内周面に接触することで、回転を安定化させることができる。したがって、本実施形態の保持器１４は、玉１３によって回転を案内する玉案内と、外輪１２によって回転を案内する外輪案内との２つの方式で案内され、玉案内が外輪案内よりも先に機能するように構成されているということもできる。

【0028】

なお、本出願人は、図７に示すような合成樹脂製の保持器を備えたアンギュラ玉軸受を提案している（特願２０１９−０１１５５９参照）。この保持器１００では、外輪１１１と内輪１１２との間に転動可能に配置された玉１０１を収容するポケット１０２の径方向外端部に、ポケット１０２内に向けて張り出して玉１０１に係止することで、ポケット１０２から玉１０１を抜け止めする一対の板状の抜け止め部１０３が設けられている。各抜け止め部１０３は、保持器１００が径方向に振動したときに玉１０１に接触することで、保持器１００の径方向の振動も抑制することができると考えられる。

【0029】

しかし、保持器１００の抜け止め部１０３の近傍には、抜け止め部１０３を金型で成形したあと金型から取り出すときに必要となる溝１０４が形成されている。具体的に、溝１０４は、成形後、金型を後退させたときに、無理抜きが可能となるように抜け止め部１０３を変形（湾曲）させるスペースとなる。このような溝１０４を形成することによって、複雑な金型構造を適用することなく抜け止め部１０３を形成することができる。しかしながら、抜け止め部１０３は、毎ショット、変形されて金型から排出されるため、その寸法に多少のばらつきが生じることは避けられない。そのため、本実施形態の係合部と比較すると、玉１０１に対する寸法精度の点、及び、振動低減効果の点で若干劣ることになる。

【0030】

本実施形態の場合、図７に示す抜け止め部１０３のように寸法のばらつきが発生することで玉１０１との係合にばらつきが生じるというような不具合もなく、好適に保持器の振動を抑制することができる。

【0031】

以下、ポケット２３内の係合部２５と玉１３との寸法関係の一例について説明する。
図１に示すように、外輪１２、内輪１１、及び保持器１４の軸心Ｏが一致し、かつ、外輪１２、内輪１１、及び保持器１４の軸方向の中心Ｃが一致した状態においては、図３（ａ）に示すように、保持器１４の外周面と外輪１２の肩部１２ｃの内周面との間には隙間ｓ１が形成される。

【0032】

これに対して、図３（ｂ）に示すように、玉１３の表面と係合部２５との間にはわずかに径方向の隙間がある。この隙間の最小値ｓ２は、外輪１２の肩部１２ｃの内周面と、保持器１４の外周面との間の隙間ｓ１よりも小さい寸法になっている。また、この隙間ｓ２は、０（ｓ２＝０）であってもよい。

【0033】

軸Ｓが回転することによって、保持器１４に図１に矢印で示すような径方向の触れ（例えば上方への振れ）が生じると、保持器１４の外周面の一部である上部が、外輪１２の肩部１２ｃの内周面に接触し、保持器１４が位置決めされる。このとき、保持器１４と、外輪１２及び玉１３との間の隙間ｓ１、ｓ２が、ｓ１＞ｓ２（ただし、ｓ２≧０）に設定されているので、まず、保持器１４の下部側付近において、ポケット２３内の玉１３に係合部２５が係合する。その後、保持器１４がさらに径方向（上方）へ移動しようとすると、保持器１４の撓みや係合部２５の弾性変形等によって玉１３の上方への移動が許容され、保持器１４の上部において、保持器１４の外周面が外輪１２の肩部１２ｃの内周面に接触する。

【0034】

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る玉軸受の保持器の一部を径方向外側からみた概略図である。
上述した実施形態では、ポケット２３内の一対の係合部２５が、軸方向に対向する位置に設けられていた。これに対して、本実施形態では、一対の係合部２５が、周方向に対向する位置に設けられている。このような構成によっても、上述の実施形態と同様の作用効果を奏する。

【0035】

［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態に係る玉軸受の一部を拡大した断面図である。
本実施形態では、保持器１４のポケット２３内に設けられた一対の係合部２５が、玉１３に対して径方向内側から係合するように配置されている。そして、保持器１４に径方向の振れが生じたとき、保持器１４の外周面の一部が外輪１２の肩部１２ｃの内周面に接触する前に、その近傍に位置するポケット２３の係合部２５が玉１３に係合する。そのため、保持器１４が外輪１２の肩部１２ｃに接触するときの衝撃が緩和され、保持器１４と外輪１２との接触音や衝突音が抑制される。これにより、軸Ｓの回転に伴う騒音を低減することができる。

【0036】

本発明は、上記実施形態に限らず本発明の範囲内において適宜変更することが可能である。
例えば、保持器１４は、第１の実施形態に係る一対の係合部２５（図２参照）と、第２の実施形態に係る一対の係合部２５（図５参照）とを組み合わせて備えていてもよい。つまり、保持器１４は、二対の係合部２５を備えていてもよい。また、一対の係合部２５は、軸方向及び周方向に対して傾斜する方向に互いに対向するように設けられていてもよい。なお、金型成形の観点から、係合部２５をポケット２３の内面の全周に設けることは極めて困難であるため、一対又は複数対の係合部２５を設けることがより好ましい。

【0037】

上記実施形態では、内輪１１の軌道１１ａが円弧状に形成され、軌道１１ａの軸方向両側に肩部が形成されていたが、軌道１１ａの軸方向一方にカウンタボアが形成されていてもよい。
上記実施形態では、係合部２５は、先端よりも径方向内側部分２５ａが径方向内方へ向かうに従いポケット２３の内面からの突出量が漸減するように傾斜しているが、先端よりも上部側と同様に半円弧状に形成されていてもよい。

【0038】

本発明のアンギュラ玉軸受は、工作機械の主軸支持用に限らず、あらゆる用途のために使用することができる。
また、本発明は、アンギュラ玉軸受以外の玉軸受にも適用することができる。
保持器１４は、内輪案内タイプであってもよい。

【符号の説明】

【0039】

１０ ：玉軸受
１１ ：内輪
１１ａ ：軌道
１２ ：外輪
１２ａ ：軌道
１２ｂ ：カウンタボア
１２ｃ ：肩部
１３ ：玉
１４ ：保持器
２３ ：ポケット
２５ ：係合部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】