特開 2022-135469 玉軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022135469

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】玉軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/58 20060101AFI20220908BHJP

   F16C 19/18 20060101ALI20220908BHJP

   F16C 43/04 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

F16C33/58

F16C19/18

F16C43/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021035291

(22)【出願日】2021-03-05

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167380

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 隆

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 一弘

【テーマコード（参考）】

3J117

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J117AA06

3J117BA10

3J117HA03

3J701AA03

3J701AA43

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA54

3J701BA55

3J701BA69

3J701EA02

3J701FA31

3J701GA01

3J701GA60

3J701XB01

3J701XB03

3J701XB24

(57)【要約】

【課題】内輪及び外輪の間に挿入されるボールの損傷を防止する。
【解決手段】内外の軌道輪１，２と、軌道輪１，２がそれぞれ備える軌道面１ａ，２ａと、軌道面１ａ，２ａ間に配置される複数のボール３と、軌道輪１，２の少なくとも一方に設けられ軌道輪１，２の端面１ｄ，２ｄから軌道面１ａ，２ａに至る入れ溝１０，２０とを備え、入れ溝１０，２０は、軌道輪１，２の軸心ｅに平行な基準線ｄ，ｄ’に対して傾斜して形成されている玉軸受とした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内外の軌道輪（１，２）と、
前記軌道輪（１，２）がそれぞれ備える軌道面（１ａ，２ａ）と、
前記軌道面（１ａ，２ａ）間に配置される複数のボール（３）と、
前記軌道輪（１，２）の少なくとも一方に設けられ前記軌道輪（１，２）の端面（１ｄ，２ｄ）から前記軌道面（１ａ，２ａ）に至る入れ溝（１０，２０）と、を備え、
前記入れ溝（１０，２０）は、前記軌道輪（１，２）の軸心（ｅ）に平行な基準線（ｄ，ｄ’）に対して傾斜して形成されている玉軸受。

【請求項2】

前記軌道輪（１，２）に対して前記ボール（３）は周方向に沿って一方向へ相対移動し、
前記入れ溝（１０，２０）の中心線（ｆ，ｆ’）は、前記基準線（ｄ，ｄ’）に対して前記軌道輪（１，２）の端面（１ｄ，２ｄ）側から前記軌道面（１ａ，２ａ）側へ向かって一方向へ傾斜している請求項１に記載の玉軸受。

【請求項3】

前記入れ溝（１０，２０）の中心線（ｆ，ｆ’）の前記基準線（ｄ，ｄ’）に対する傾斜角（α）は、１°以上４５°以下の範囲で設定されている請求項１又は２に記載の玉軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、玉軸受に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、自動車等の輸送機器やその他各種の産業機械等において、回転部材を支持するために、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受が用いられる。玉軸受は、内外の軌道輪である内輪と外輪の間に、転動体として複数のボール（玉）を周方向に沿って配置したものである。

【0003】

玉軸受の組み付けに際して、内輪及び外輪の間の環状空間にボールを挿入していく手法がある。例えば、特許文献１では、内輪及び外輪にボールが通過できる入れ溝を設けることで、ボールの挿入を容易としている。また、入れ溝は、内輪の軸方向に直交する断面において矩形状を成す凹部で構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－６９２４５号公報（明細書段落００１１～００１２、第２図等参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の入れ溝付き玉軸受は、使用時におけるボールの脱落防止（玉抜け防止）のため、内輪及び外輪とボールの間に締め代が設定されている。締め代の設定に伴い、軸受内にボールを挿入する際に、ボールは圧入状態となる。特に、締め代が大きい場合、圧入の際にボールに傷がつく恐れがある。損傷したボールを使用することはできないので、ボールに損傷が発生することはコスト高の要因となる。この点、入れ溝の縁に面取り等の加工を行うことで、ボールの損傷をある程度抑制できるが、ボールの損傷を完全に防ぐことは困難である。

【0006】

そこで、この発明の課題は、内輪及び外輪の間に挿入されるボールの損傷を防止することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、この発明は、内外の軌道輪と、前記軌道輪がそれぞれ備える軌道面と、前記軌道面間に配置される複数のボールと、前記軌道輪の少なくとも一方に設けられ軌道輪の端面から前記軌道面に至る入れ溝とを備え、前記入れ溝は、前記軌道輪の軸心に平行な基準線に対して傾斜して形成されている玉軸受を採用した。

【0008】

ここで、前記軌道輪に対して前記ボールは周方向に沿って一方向へ相対移動し、前記入れ溝の中心線は、前記基準線に対して前記軌道輪の端面側から前記軌道面側へ向かって一方向へ傾斜している構成を採用することができる。

【0009】

なお、前記入れ溝の中心線の前記基準線に対する傾斜角は、１°以上４５°以下の範囲で設定されていることが望ましい。

【発明の効果】

【0010】

この発明は、内輪及び外輪の間に挿入されるボールの損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】この発明の一実施形態を示す縦断面図

【図2】外輪の要部平面図

【図3】内輪の要部平面図

【図4】内輪及び外輪の位置関係を示す斜視図

【発明を実施するための形態】

【0012】

この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、入れ溝を備えたアンギュラ玉軸受である。アンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重と比較的大きなアキシアル荷重とからなる合成荷重を受け止めることができる転がり軸受である。

【0013】

図１に示すように、アンギュラ玉軸受５（以下、単に玉軸受５と称する）は、内外の対の軌道輪として、外輪１と内輪２とを備えている。外輪１の内径面には断面円弧状の軌道面１ａ（以下、外側軌道溝１ａと称する）が、内輪２の外径面には断面円弧状の軌道面２ａ（以下、内側軌道溝２ａと称する）が備えられている。実施形態は、複列の玉軸受１であるため、外側軌道溝１ａ及び内側軌道溝２ａはそれぞれ２列並列して設けられている。内外方向に対向する外側軌道溝１ａと内側軌道溝２ａの間には、それぞれ複数のボール３が周方向に沿って収容されている。

【0014】

内輪２は、それぞれの内側軌道溝２ａの外方側（内輪２の軸方向に沿って外側）に、ボール保持用のカウンタ部２ｃを備えている。２列の内側軌道溝２ａ，２ａの間は、円筒面状の中間部２ｂで接続されている。このため、内側軌道溝２ａ，２ａは、中間部２ｂの軸方向両端から外方側へ向かって徐々に外径方向へ円弧状に立ち上がり、カウンタ部２ｃの内方側端部に接続されている。

【0015】

外輪１は、それぞれの外側軌道溝１ａの外方側（外輪１の軸方向に沿って外側）に、ボール保持用のカウンタ部１ｃを備えている。２列の外側軌道溝１ａ，１ａの間は、円筒面状の中間部１ｂで接続されている。このため、外側軌道溝１ａ，１ａは、中間部１ｂの軸方向両端から外方側へ向かって徐々に外径方向へ円弧状に広がり、その後、最大径となる底部から内径側へ立ち上がって、カウンタ部１ｃの内方側端部に接続されている。

【0016】

この実施形態では、外輪１のカウンタ部１ｃは、内輪２のカウンタ部２ｃよりもやや低い立ち上がり高さとなっているが、カウンタ部１ｃ及びカウンタ部２ｃの立ち上がり高さは、軸受の仕様に応じて適宜設定できる。また、この実施形態では、外輪１と内輪２の両方にカウンタ部１ｃ，２ｃを備えているが、カウンタ部１ｃ，２ｃは外輪１又は内輪２の少なくとも一方に設けられていればよく、実施形態以外にも、例えば、外輪１のみにカウンタ部１ｃを備えたものもあるし、内輪２のみにカウンタ部２ｃを備えたものもある。

【0017】

これらの構成により、外側軌道溝１ａ及び内側軌道溝２ａからなる２列の環状空間のそれぞれにおいて、ボール３の中心を挟んで軸方向に沿って反対側で外輪１及び内輪２の盛り上がった肩部に接触している。また、ボール３と外側軌道溝１ａとの接触点、ボール３の中心、ボール３と内側軌道溝２ａとの接触点は１直線上にあって、その接触点間を結ぶ直線は、ラジアル方向に対して角度（接触角／鋭角）をもっている。これにより、ラジアル荷重とアキシアル荷重に対抗できるようになっている。

【0018】

外側軌道溝１ａの断面形状は、ボール３の直径に対応して設定された径の円弧状となっている。一方の外側軌道溝１ａ（図１に示す右側の外側軌道溝１ａ）の軸方向外側には、その外側軌道溝１ａから外輪１の端面１ｄに至る外輪側入れ溝１０（以下、単に入れ溝１０と称する）が設けられている。

【0019】

入れ溝１０は、図２に示すように、外輪１の端面１ｄとの成す稜線部を起点１１とし、ボール３の中心を通るラジアル方向線ｇ付近で屈曲し（この部分を屈曲部１３と称する）、その後内径側へ傾斜して、外側軌道溝１ａの幅方向中ほどで外側軌道溝１ａに接続されて、その接続箇所を終点１２としている。入れ溝１０の起点１１と屈曲部１３との間は、図４に示すように、ボール３の外面に沿う断面円弧状の入口側溝部１６となっている。また、屈曲部１３と終点１２の間も、ボール３の外面に沿う断面円弧状の奥側溝部１７となっている。

【0020】

入口側溝部１６はその全長Ｌ１に亘って一定の深さであり、奥側溝部１７は、その全長Ｌ３に亘って奥部側へ向かって徐々に浅くなっている。なお、ボール３の中心を通るラジアル方向線ｇと屈曲部１３との距離はＬ２であり、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２となっている。また、入れ溝１０が形成された部位において、外側軌道溝１ａとボール３との接触可能範囲の軸方向距離Ｌ４は、奥側溝部１７の軸方向への全長Ｌ３以上であることが望ましい。

【0021】

図２は、入れ溝１０の平面視の形状である。実際には、外輪１の内径面は円周状に湾曲しているが、図２では理解がしやすいように、これをフラットな面で模式的に図示している。入れ溝１０の幅方向両側の縁１４，１４は、ボール３の通過を阻害しないように直線状、又は、直線状に近い形状となっている。入れ溝１０の幅方向中心線ｆは、外輪１の軸心ｅに平行な基準線ｄに対して傾斜して形成されている。入れ溝１０と外側軌道溝１ａとの成す稜線部、入れ溝１０とカウンタ部１ｃとの成す稜線部、入れ溝１０と外輪１の端面１ｄとの成す稜線部に、それぞれ面取りを施してもよい。面取りは、Ｃ面、Ｒ面、その他形状としてよい。

【0022】

内側軌道溝２ａの断面形状は、同じくボール３の直径に対応して設定された径の円弧状となっている。一方の内側軌道溝２ａ（図１に示す右側の外側軌道溝２ａ）の軸方向外側には、その内側軌道溝２ａから内輪２の端面２ｄに至る内輪側入れ溝２０（以下、単に入れ溝２０と称する）が設けられている。

【0023】

入れ溝２０は、図３に示すように、内輪２の端面２ｄとの成す稜線部を起点２１とし、内側軌道溝２ａとの接続箇所を終点２２としている。入れ溝２０の起点２１と終点２２との間は、図４に示すように、ボール３の外面に沿う断面円弧状の溝部２５となっている。溝部２５と内側軌道溝２ａとの成す稜線２６は、図３に示すように平面視円弧状となり、その稜線２６の先端が、前述の終点２２に相当する。

【0024】

溝部２５は、端面２ｄ側の一定距離Ｌ５の範囲では一定の深さであり、内側軌道溝２ａとの接続部では、稜線２６に沿って長さＬ６に亘って奥部側へ向かって徐々に浅くなっている。なお、ボール３の中心を通るラジアル方向線ｇと終点２２との距離はＬ７であり、Ｌ７＞Ｌ５＞Ｌ６となっている。また、入れ溝２０が形成された部位において、内側軌道溝２ａとボール３との接触可能範囲の軸方向距離Ｌ８は、稜線２６が介在する範囲の軸方向への長さＬ６以上であることが望ましい。

【0025】

図３は、入れ溝２０の平面視の形状である。実際には、外輪１と同様に、内輪２の外径面は円周状に湾曲しているが、図３では理解がしやすいように、これをフラットな面で模式的に図示している。入れ溝２０の幅方向両側の縁２４，２４は、ボール３の通過を阻害しないように直線状、又は、直線状に近い形状となっている。入れ溝２０の幅方向中心線ｆ’は、内輪２の軸心ｅ（外輪１の軸心ｅと一致）に平行な基準線ｄ’に対して傾斜して形成されている。入れ溝２０と内側軌道溝２ａとの成す稜線部、入れ溝２０とカウンタ部２ｃとの成す稜線部、入れ溝２０と内輪２の端面２ｄとの成す稜線部に、それぞれ面取りを施してもよい。面取りは、Ｃ面、Ｒ面、その他形状としてよい。

【0026】

この玉軸受１を組み立てる際の一例を紹介すると、内輪２が備える２列の内側軌道溝２ａのうち、他方の内側軌道溝２ａ（図１に示す左側の内側軌道溝２ａ）に沿ってボール３群を配置する。そして、外輪１を一方側（図１の右側）から他方側（図１の左側）へ向かって挿し入れる。外輪１は、カウンタ部１ｃ側から外側軌道溝１ａにボール３が組み込まれるように内輪２の外周に嵌め込まれ、他方の外側軌道溝１ａと他方の内側軌道溝２ａの間にボール３がセットされる。このとき、内輪２の他方の内側軌道溝２ａ側が下に、一方の内側軌道溝２ａ側が上になるようにして作業をすると、外輪１の自重を活用して押し込むことが可能である。

【0027】

この状態で、一方の外側軌道溝１ａと一方の内側軌道溝２ａは軸受の半径方向に対向している。その後、入れ溝１０，２０を通じて、一方の外側軌道溝１ａと一方の内側軌道溝２ａの間に、順次ボール３を挿入していく。

【0028】

玉軸受５の使用時に、外輪１はハウジングに固定され、内輪２の内径面４には軸が圧入され、ハウジングと軸とは相対回転可能である（ハウジングと軸は図示せず）。ここで、実施形態では、ハウジングと軸との相対回転の方向は一定であり、すなわち、この回転に伴い外輪１及び内輪２のそれぞれに対して、ボール３は周方向に沿って一方向へ相対移動するようになっている。その一方向を、図２及び図３においてそれぞれ矢印で示す。

【0029】

外輪１の入れ溝１０の中心線ｆは、対応する基準線ｄに対して、端面１ｄ側から外側軌道溝１ａ側へ向かって、その回転方向と同じ一方向へ傾斜している。また、内輪２の入れ溝２０の中心線ｆ’は、対応する基準線ｄ’に対して、端面２ｄ側から内側軌道溝２ａ側へ向かって、その回転方向と同じ一方向へ傾斜している。このように、入れ溝１０，２０を、軸受の回転方向に倣うように、すなわち、ボール３の移動方向に倣うように形成したことにより、ボール３の脱落防止（玉抜け防止）のために行う外輪１と内輪２との間におけるボール３の締め代を有する必要がなくなる。このため、ボール３の圧入状態を解消し、あるいは、その圧入の度合い（締め代）を低減することで、ボール３への傷発生の可能性を抑制できる。したがって、軸受組立時の作業性が向上し、軸受の仕様や使用条件によっては、入れ溝１０，２０周囲の面取り形成を省略することもできる。

【0030】

ここで、外輪１の入れ溝１０の中心線ｆの基準線ｄに対する傾斜角、及び、内輪２の入れ溝２０の中心線ｆ’の基準線ｄ’に対する傾斜角は同じであり、この傾斜角をαとする。入れ溝１０，２０の傾斜角αは、１°以上４５°以下の範囲で設定されていることが望ましい。

【0031】

この点について、仮に、傾斜角αが１°よりも小さい場合を想定する。傾斜角αが３°よりも小さいと、使用条件によっては、軸受の回転中にボール３が軸受から落ちる（抜ける）可能性が高まる。このため、耐玉落ち性（玉保持性）を確保するためには、傾斜角αは３°以上であることが望ましい。

【0032】

【表1】

【0033】

実験例を示す上記の表１において、上段の◎印は、玉保持性が良好であることを示しており、○印は、玉保持性が◎の場合よりも低いものの、実施可能な形態であることを示している。また、×印は、玉保持性の観点から実施不可能であることを示している。

【0034】

また、逆に、傾斜角αが４５°よりも大きいと、入れ溝１０，２０を機械加工により形成する場合に、機械加工の切削具が外輪１や内輪２に干渉する。このため、加工性が悪いといえる。表１において、下段の◎印は、機械加工性が良好であることを示しており、○印は機械加工性が◎の場合よりも低いものの、実施可能な形態であることを示している。また×印は、機械加工性の観点から実施不可能であることを示している。

【0035】

以上のようなことから、入れ溝１０，２０の傾斜角αは、０．５°以上５０°以下の範囲で設定されていることが望ましく、さらに言えば、入れ溝１０，２０の傾斜角αは、１°以上４５°以下の範囲で設定されていることが望ましい。

【0036】

上記の実施形態では、外輪１及び内輪２の両方にそれぞれ入れ溝１０，２０を設けたが、この実施形態には限定されず、入れ溝１０，２０は、外輪１又は内輪２のいずれか一方にのみ設けられた態様においても、この発明を適用できる。また、上記の実施形態は、アンギュラ玉軸受を例にこの発明を説明したが、アンギュラ玉軸受以外の他の形式からなる玉軸受５においても、この発明を適用できる。

【符号の説明】

【0037】

１ 外輪（軌道輪）
１ａ 軌道面（外側軌道溝）
１ｄ 端面
２ 内輪（軌道輪）
２ａ 軌道面（内側軌道溝）
２ｄ 端面
１０，２０ 入れ溝
α 傾斜角
ｄ，ｄ’ 基準線
ｅ 軸心
ｆ，ｆ’中心線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】