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(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】P2023146290
(43)【公開日】2023-10-12
(54)【発明の名称】アンギュラ玉軸受
(51)【国際特許分類】
   F16C 19/16 20060101AFI20231004BHJP
   F16C 33/58 20060101ALI20231004BHJP
   F16C 33/38 20060101ALI20231004BHJP
【FI】
F16C19/16
F16C33/58
F16C33/38
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022053404
(22)【出願日】2022-03-29
(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】100087941
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
(74)【代理人】
【識別番号】100112829
【弁理士】
【氏名又は名称】堤 健郎
(74)【代理人】
【識別番号】100155963
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】100150566
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100154771
【弁理士】
【氏名又は名称】中田 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100142608
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 由佳
(74)【代理人】
【識別番号】100213470
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 真二
(72)【発明者】
【氏名】谷村 浩樹
【テーマコード(参考)】
3J701
【Fターム(参考)】
3J701AA02
3J701AA32
3J701AA42
3J701AA54
3J701AA62
3J701BA25
3J701BA34
3J701BA50
3J701EA36
3J701EA76
3J701FA46
3J701XB03
3J701XB13
3J701XB14
3J701XB26
(57)【要約】
【課題】保持器の内方部材への組み付けを容易にし、且つ組付け後に保持器が内方部材から分離しないアンギュラ玉軸受を提供する。
【解決手段】本開示のアンギュラ玉軸受1は、外方部材2と、内方部材4と、外方部材2と内方部材4との間に介在されたボール6と、ボール6を保持する保持器8とを備え、内方部材4、ボール6および保持器8からなるアッシー部品Asから外方部材2が着脱可能である。内方部材4の軌道溝4aの溝底4aaから内方部材4のカウンタボア部4bまでの径方向距離Mがボール6のピッチ円径Pの0.2~0.7%であり、内方部材4のカウンタボア部4bの軸方向寸法Zがボール6の直径Dwの8~20%である。内方部材4は、その外周面に、カウンタボア部4bに隣接してカウンタボア部4bより縮径する第1の段差10を有し、第1の段差10の高さXがボール8のピッチ円径の0.1~0.5%である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外方部材と、内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に介在された転動体であるボールと、前記ボールを保持する保持器とを備え、前記内方部材、前記ボールおよび前記保持器からなるアッシー部品から前記外方部材が着脱可能なアンギュラ玉軸受であって
前記内方部材の軌道溝の溝底から内方部材のカウンタボア部までの径方向距離Mが、前記ボールのピッチ円径の0.2~0.7%であり、
前記内方部材のカウンタボア部の軸方向寸法Zが前記ボールの直径Dwの8~20%であり、
前記内方部材は、その外周面に、前記内方部材のカウンタボア部に隣接して前記内方部材のカウンタボア部より縮径する第1の段差を有し、
前記第1の段差の高さXが、前記ボールのピッチ円径の0.1~0.5%であるアンギュラ玉軸受。
【請求項2】
請求項1に記載のアンギュラ玉軸受において、前記第1の段差が傾斜面であるアンギュラ玉軸受。
【請求項3】
請求項1または2に記載のアンギュラ玉軸受において、前記外方部材は、その内周面に、前記外方部材の軌道溝に隣接して前記外方部材の軌道溝より拡径する第2の段差を有し、
前記第2の段差の高さYが前記ボールのピッチ円径の0.1~0.5%であるアンギュラ玉軸受。
【請求項4】
請求項3に記載のアンギュラ玉軸受において、前記外方部材は、前記外方部材の軌道溝における前記第2の段差に隣接する部分にストレート部を有するアンギュラ玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外方部材が分離するアンギュラ玉軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
アンギュラ玉軸受は、内方部材、外方部材、ボール(転動体)および保持器が分離しないものが一般的であるが、使用条件によっては、外方部材が分離する外方部材分離形のアンギュラ玉軸受が採用されることがある。この場合、例えば、外方部材を分離しハウジングに組み込み、内方部材、ボール、保持器をアッシー状態としてシャフトへ組み込み、その後、シャフトとハウジングが組み合わされる。その際、軸受の外方部材は分離しやすく、外方部材の分離後は、内方部材、ボール、保持器がアッシー部品となっているので、組み立て作業が容易になる。
【0003】
このような外方部材分離形のアンギュラ玉軸受では、内方部材のカウンタボア径を、内方部材と分離した状態にある保持器に保持されたボールの内接円径よりも大きくして、組立後に保持器およびボールが内方部材から外れにくいようになっている。したがって、軸受を組み立てる際には、内方部材と分離状態でボールを保持した保持器を、そのボールが内方部材のカウンタ部を乗り越えるように弾性変形させて内方部材に組み付けている。
【0004】
外方部材分離形のアンギュラ玉軸受の保持器としてナイロンのような弾性変形しやすい合成樹脂製を用いた場合には、保持器の内方部材への組み付けは容易である。しかしながら、外方部材と分離した状態のアッシー部品をその軸方向が垂直方向を向く姿勢にすると、保持器がボールの自重によって撓んでボールとともに内方部材から外れ、アッシー部品が分解する恐れがある。このため、軸受の組立時や機械への組込み時の取り扱いに十分注意する必要があり、作業効率が悪い。
【0005】
そこで、外方部材分離形のアンギュラ玉軸受において、内方部材のカウンタボア部の外径とボールの内接円径との寸法差をボール径の5~20%としたものがある(特許文献1)。特許文献1のアンギュラ玉軸受では、ボールの自重程度の力を受けて撓んでも内方部材から外れない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2007-285318号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1のアンギュラ玉軸受は、弾性変形し易い合成樹脂製の保持器の使用を前提としており、鋼板製保持器や、剛性が高く弾性変形しにくい合成樹脂保持器では、カウンタボア部を乗り越えるのが難しい。また、内方部材の幅が広くなると、大きく保持器を変形させる必要があり、組み立てが困難であった。
【0008】
本発明の目的は、保持器の内方部材への組み付けを容易にし、且つ組付け後に保持器が内方部材から分離しないアンギュラ玉軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のアンギュラ玉軸受は、外方部材と、内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との間に介在された転動体であるボールと、前記ボールを保持する保持器とを備え、前記内方部材、前記ボールおよび前記保持器からなるアッシー部品から前記外方部材が分離可能なアンギュラ玉軸受であって、前記内方部材の軌道溝の溝底から前記内方部材のカウンタボア部までの径方向距離Mが前記ボールのピッチ円径の0.2~0.7%であり、前記内方部材のカウンタボア部の軸方向寸法Zが前記ボールの直径Dwの8~20%であり、前記内方部材は、その外周面に、前記内方部材のカウンタボア部に隣接して前記内方部材のカウンタボア部より縮径する第1の段差を有し、前記第1の段差の高さXが前記ボールのピッチ円径の0.1~0.5%である。
【0010】
この構成によれば、内方部材のカウンタボア部に段差を付けたことにより、保持器およびボールを組み込む際、ボールが小径部によりカウンタボア部へガイドされ、ボールおよび保持器を内方部材に組み込みやすい。つまり、内方部材のカウンタボア部の第1の段差の高さをボールのピッチ円径の0.1~0.5%とし、内方部材のカウンタボア部の軸方向寸法をボールの直径の8~20%とすることにより、保持器およびボールの内方部材への組み付けやすくなる。さらに、内方部材の軌道溝の溝底から内方部材のカウンタボア部までの径方向距離をボールのピッチ円径の0.2~0.7%とすることにより、組立後に、保持器がボールの自重程度の力を受けて撓んでも、内方部材から外れない。
【0011】
また、内方部材のカウンタボア部の軸方向寸法をボール径の8~20%とすることで、保持器の変形量が抑制され、変形時間を短縮することができる。その結果、鋼板製保持器や剛性の高い樹脂製保持器の組み込みも可能となり、組立後に保持器が内方部材から外れて分解する恐れも少ない。したがって、アッシー部品に対する外方部材の脱着も容易になり、軸受の組み込み性が向上する。このように、保持器およびボールの内方部材への組み付けが容易で、且つ組付け後に保持器が内方部材から分離しくいので、組立時や機械への組込時に、取り扱いやすく、作業効率も向上する。
【0012】
本発明において、前記第1の段差が傾斜面であってもよい。この構成によれば、第1の段差を傾斜面にすることで、保持器およびボールがスムーズに内方部材のカウンタボア部を乗り越えることができ、組立性が向上する。
【0013】
本発明において、前記外方部材は、その内周面に、前記外方部材の軌道溝に隣接して前記外方部材の軌道溝より拡径する第2の段差を有し、前記第2の段差の高さYが前記ボールのピッチ円径の0.1~0.5%であってもよい。この場合、前記外方部材は、前記外方部材の軌道溝における前記第2の段差に隣接する部分にストレート部を有していてもよい。この構成によれば、外方部材がアッシー部品からスムーズに分離できるとともに、外方部材がアッシー部品にスムーズに組み込むことができる。したがって、軸受の組立性が向上する。
【発明の効果】
【0014】
本発明のアンギュラ玉軸受によれば、保持器の材質に関係なく、保持器の内方部材への組み付けが容易になり、且つ組付け後に保持器が内方部材から分離しない。これにより、組立時や機械への組込時に、取り扱いやすく、作業効率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】本発明の第1実施形態に係るアンギュラ玉軸受を示す断面図である。
図2】(A)は同アンギュラ玉軸受の外方部材を拡大して示す断面図で、(B)は(A)のB部の拡大図である。
図3】同アンギュラ玉軸受の保持器およびボールを内方部材に組み付ける手順を示す図である。
図4】同アンギュラ玉軸受の外方部材をアッシー部品に組み付ける状態を示す図である。
図5】評価を行った軸受の形状を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、「軸方向」、「径方向」および「周方向」はそれぞれ、軸受の「軸方向」、「径方向」および「周方向」である。
【0017】
図1は本発明の第1実施形態に係るアンギュラ玉軸受1を示す断面図である。本実施形態のアンギュラ玉軸受1は、外方部材2と、内方部材4と、これら外方部材2と内方部材4との間に介在された転動体の一種である複数のボール6と、ボール6を保持する保持器8とを備え、内方部材4、ボール6および保持器8からなるアッシー部品Asから外方部材2が分離可能な外方部材分離形のアンギュラ玉軸受である。本実施形態では、外方部材2がハウジングHo(図4)に嵌合され、内方部材4がシャフトSh(図4)に嵌合されている。
【0018】
本実施形態の保持器8は、合成樹脂製の円環形保持器で、内周側からボール6を自在に収納できる円形のポケット8aが周方向に等間隔で形成されている。保持器8の材質は、例えば、PA9T+GF30%(30%ガラス充填ポリアミド9T)である。ただし、保持器8の材質はこれに限定されない。
【0019】
内方部材4は、その外周面に軌道溝4aを有している。この軌道溝4aをボール6が転動する。内方部材4は、さらに、外周面における軌道溝4aの軸方向一方側(図1の左側)にカウンタボア部4bを有している。カウンタボア部4bは、軌道溝4aの肩部が切り落とされた部分であり、反カウンタボア部4c(図1の右側)よりも小径となっている。カウンタボア部4bは、軌道溝4aから内方部材4の一端面4dに向かって軸方向に延びている。
【0020】
内方部材2は、その外周面に、カウンタボア部4bに隣接してカウンタボア部4bより縮径する第1の段差10を有している。つまり、内方部材2の外周面に、第1の段差10を介して軌道溝4aに連なるカウンタボア部4bと、一端面4dに連なる小径部4eが形成されている。小径部分4eも軸方向に延びている。
【0021】
本実施形態では、第1の段差10は傾斜面10aを有している。傾斜面10aは、カウンタボア部4bから小径部分4eに向かって縮径するように傾斜している。ただし、第1の段差10は傾斜しているものに限定されず、斜面が径方向に延びる段差であってもよい。
【0022】
ボール6のピッチ円径(PCD)をP、ボール6の直径をDwとすると、内方部材4の軌道溝4a、カウンタボア部4bおよび第1の段差10の寸法は以下のように設定されている。
【0023】
内方部材4の軌道溝4aの溝底4aaからカウンタボア部4bまでの径方向距離Mは、ボール6のピッチ円径Pの0.2~0.7%である(M=0.002P~0.007P)。ここで、軌道溝4aの溝底4aaは、軌道溝4aにおける最も凹んだ部分、つまり最も径が小さい部分である。
【0024】
内方部材4のカウンタボア部4bの軸方向寸法Zは、ボール6の直径Dwの8~20%である(Z=0.08Dw~0.20Dw)。第1の段差10の高さXは、ボール6のピッチ円径Pの0.1~0.5%である(X=0.001P~0.005P)。
【0025】
外方部材2は、その内周面に軌道溝2aを有している。この軌道溝2aをボール6が転動する。外方部材4は、さらに、内周面における軌道溝2aの軸方向他方側(図1の右側)にカウンタボア部2bを有している。カウンタボア部2bは、軌道溝2aの肩部が切り落とされた部分であり、反カウンタボア部2c(図1の左側)よりも大径となっている。カウンタボア部2bは、軌道溝2aから外方部材4の他端面2dまで軸方向に延びている。
【0026】
外方部材2は、その内周面に、軌道溝2aに隣接して軌道溝2aより拡径する第2の段差12を有している。つまり、外方部材2の軌道溝2aとカウンタボア部2bが、第2の段差12を介して連接されている。第2の段差12の高さYは、ボール6のピッチ円径Pの0.1~0.5%である(Y=0.001P~0.005P)。
【0027】
図2(A)は外方部材2の拡大断面図で、図2(B)は図2(A)のB部の拡大図である。図2(B)に示すように、外方部材2は、その軌道溝2aにおける第2の段差12に隣接する部分にストレート部14を有している。ストレート部14は、軌道溝2aの溝底2aaから第2の段差12に向かって軸方向に延びている。ストレート部14は、図2(A)においてRで示す範囲である。ここで、軌道溝2aの溝底2aaは、軌道溝2aにおける最も凹んだ部分、つまり最も径が大きい部分である。
【0028】
図3に保持器8およびボール6の内方部材4への組み付け手順を示す。図3(A)は、ボール6が内方部材4の小径部4eに載った状態である。この状態では、保持器8とボール6にはポケットすきまがあり、保持器8は弾性変形していない。図3(B)は、ボール6が内方部材4の第1の段差10の傾斜面10aに載った状態である。この状態では、ポケットすきまが徐々に減少している。
【0029】
図3(C)は、ボール6が内方部材4のカウンタボア部4bに載った状態である。この状態では、保持器8とボール6にポケットすきまがなくなり、保持器8が弾性変形する。図3(D)は、ボール6がカウンタボア4bを乗り越えて軌道溝4aに嵌まった状態、すなわち、内方部材4,ボール6および保持器8のアッシー部品Asが完成した状態である。この状態では、保持器8とボール6にはポケットすきまがある。
【0030】
図3(C)の状態が長いと保持器8の弾性域を超えてしまい、組み立てが困難となる。あるいは、保持器8が塑性変形してしまう可能性があり、カウンタボア部4bを乗り越えた場合でも、外れてしまう可能性がある。
【0031】
本実施形態では、内方部材4のカウンタボア部4bの軸方向寸法Zがボール6の直径Dwの8~20%に設定されている。これにより、保持器8の弾性変形量が少なくなり、且つ変形時間を短縮することができる。その結果、保持器8の塑性変形を防止することができる。すなわち、内方部材4の幅A(軸方向寸法)が大きくても、保持器8およびボール6を内方部材4に組み込むことができる。しかも、保持器8が塑性変形しないので、組み込まれた保持器8およびボール6が内方部材3から外れることがない。さらに、保持器8の形状を問わず、弾性変形しにくい材料の保持器8であっても内方部材4に容易に組み込むことができる。
【0032】
図4は、アッシー部品Asに外方部材2を組み込む状態を示す。図4(A)は外方部材2にカウンタボア部2bを有する軸受で、図4(B)は外方部材2にカウンタボア部2bのない軸受である。
【0033】
図4(A)の軸受では、外方部材2のカウンタボア2bの第2の段差12がインローの役割を果たしているので、ボール6を軌道溝2aまでガイドすることができる。また、外方部材2がカウンタボア2bを有するので、内方部材2の内径の中心C1と外方部材の外径の中心C2に遊びができて、組み込みやすい。
【0034】
一方、図4(B)の軸受では、第2の段差12およびカウンタボア部2bがないので、外方部材2とボール6との接触を回避するために、内方部材2の内径の中心C1と外方部材の外径の中心C2の位置を厳密に合わせる必要がある。また、外方部材2はハウジングHoに組み込まれ、内方部材4はシャフトShに組み込まれた状態で組み立てられるので、シャフトShやその他の部品の分だけ、内方部材4の重量が大きくなる。したがって、ボール6が外方部材2と接触すると、ボール6に傷が付きやすくなり、軸受寿命が短くなる恐れがある。
【0035】
図5に示すアンギュラ玉軸受の保持器の形状および表1に示すアンギュラ玉軸受の保持器の材質における第1の段差10の有無による組立性(保持器8の内方部材4への組み付け易さ)および組込み後の取扱性(組立後のアッシー部品Asの分解し難さ)を評価した。
【0036】
図5(A)の保持器形状(1)は、上記実施形態と同じ円環形の保持器である。図5(B)の保持器形状(2)は、合成樹脂製の冠形(クラウン形)の保持器である。図5(C)の保持器形状(3)は、鉄板形の保持器である。表1の実施例1,2および比較例1では、保持器形状(1)の保持器8が使用されている。実施例3,4および比較例2では、保持器形状(2)の保持器8が使用されている。実施例5および比較例3では、保持器形状(3)の保持器8が使用されている。
【0037】
樹脂保持器8の材質は、軟らかい材料の代表例としてPA66+GF30%(30%ガラス充填ナイロン66)を選定し、硬い材料の代表例としてPA9T+GF30%(30%ガラス充填ポリアミド9T)を選定した。また、樹脂保持器の比較として鋼板製(SPCC)の保持器を比較評価した。表1の実施例1,3および比較例1では、PA66+GF30%の保持器8が使用されている。実施例2,4および比較例2では、PA9T+GF30%の保持器8が使用されている。実施例5および比較例3では、鋼板製(SPCC)の保持器8が使用されている。
【0038】
表1中の「◎」は実施可能且つ効果が高いことを表す。「○」は「◎」よりも性能は劣るが、実施可能であることを表す。「△」は「○」よりも性能は劣るが、実施可能であることを表す。「×」は効果が低いことを表す。
【0039】
【表1】
【0040】
実施例1~5のように、内方部材4の第1の段差10の高さXがボールのピッチ円径の0.1~0.5%で、内方部材4のカウンタボア部4bの軸方向寸法Zがボール6の直径Dwの8~20%とすることで、保持器形状、保持器の材質に関わらず組み立てできる。また、内方部材4の軌道溝4aの溝底4aaからカウンタボア部4bまでの径方向距離Zをボール6のピッチ円径Pの0.2~0.7%とすることで、組み立て後の内方部材4が分解しにくくなり、作業性の向上が図られる。
【0041】
特に、硬い材質の保持器8を用いた実施例2,4,5においても、組立性および組込み後の取扱性の両方が優れていることが確認された。軟らかい保持器8を用いた比較例1では、組立可能で、取扱性も悪くなかったが、実施例1~5に比べると効果は劣っていた。硬い材質の保持器8を用いた比較例2,3においては、組立性および取扱性の両方で効果が見られなかった。
【0042】
上記構成によれば、図1に示す内方部材4のカウンタボア部4bに第1の段差10を設けたことで、図3に示す保持器8およびボール6を組み込む際、ボール6が小径部4eによりカウンタボア部4bへガイドされ、ボール6および保持器8を内方部材4に組み込みやすい。つまり、図1の内方部材4の第1の段差10の高さXをボール9のピッチ円径Pの0.1~0.5%とし、内方部材4のカウンタボア部4bの軸方向寸法Zをボール6の直径Dwの8~20%とすることで、保持器8およびボール6の内方部材4への組み付けやすくなる。さらに、内方部材4の軌道溝4aの溝底4aaからカウンタボア部4bまでの径方向距離Mをボール6のピッチ円径Pの0.2~0.7%とすることで、組立後に、保持器8がボール6の自重程度の力を受けて撓んでも、内方部材4から外れない。
【0043】
また、内方部材4のカウンタボア部4bの軸方向寸法Zをボール径Dwの8~20%とすることで、保持器8の変形量が抑制され、変形時間を短縮することができる。その結果、鋼板製保持器や、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアミド9T(PA9T)等の剛性の高い樹脂製保持器の組み込みも可能となり、組立後に保持器8が内方部材4から外れて分解する恐れも少ない。したがって、アッシー部品Asに対する外方部材2の脱着も容易になり、軸受の組み込み性が向上する。このように、保持器8およびボール6の内方部材4への組み付けが容易で、且つ組付け後に保持器8が内方部材4から分離しくいので、組立時や機械への組込時に、取り扱いやすく、作業効率も向上する。
【0044】
また、第1の段差10が傾斜面10aを有するので、保持器8およびボール6がスムーズに内方部材4のカウンタボア部4bを乗り越えることができ、組立性が向上する。
【0045】
外方部材2は、その内周面に、第2の段差12を有し、第2の段差12の高さYがボール6のピッチ円径Pの0.1~0.5%である。図4(A)に示すように、分離後に、再び組み立てる際にも、外方部材2のカウンタボア部2bがインローの役割を果たし、ボール6を軌道溝2aまでガイドするので、組み込みやすい。また、外方部材2がカウンタボア2bを有するので、内方部材2の内径の中心C1と外方部材の外径の中心C2に遊びができて、組み込みやすい。
【0046】
図3に示すように、外方部材2がストレート部14を有し、このストレート部14からカウンタボア部2bの第2の段差12に繋がっている。これにより、ボール6が引っ掛かることなく分離できるとともに、外方部材2をアッシー部品Asにスムーズに組み込むことができる。したがって、軸受の組立性が向上する。
【0047】
本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【0048】
1 アンギュラ玉軸受
2 外方部材
2a 外方部材の軌道溝
4 内方部材
4a 内方部材の軌道溝
4aa 内方部材の軌道溝の溝底
4b 内方部材のカウンタボア部
6 ボール
8 保持器
10 第1の段差
10a 傾斜面
12 第2の段差
14 ストレート部
As アッシー部品
Dw ボールの直径
M 径方向距離
P ボールのピッチ円径
X 第1の段差の高さ
Y 第2の段差の高さ
Z 内方部材のカウンタボア部の軸方向寸法
図1
図2
図3
図4
図5