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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】P2024130857
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】転がり軸受
(51)【国際特許分類】
   F16C 33/42 20060101AFI20240920BHJP
   F16C 19/06 20060101ALI20240920BHJP
   H02K 5/173 20060101ALI20240920BHJP
【FI】
F16C33/42 A
F16C19/06
H02K5/173 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023040791
(22)【出願日】2023-03-15
(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】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】伊藤 健
(72)【発明者】
【氏名】石田 光
【テーマコード(参考)】
3J701
5H605
【Fターム(参考)】
3J701AA02
3J701AA32
3J701AA42
3J701AA52
3J701AA62
3J701BA34
3J701BA45
3J701EA31
3J701FA46
3J701GA24
3J701XB01
3J701XB03
3J701XB26
5H605AA08
5H605BB05
5H605CC04
5H605EB10
(57)【要約】
【課題】組立性を向上すると共に、保持器としての機能を発揮することができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】転がり軸受は、内外輪と、内外輪間に介在する複数の玉と、各玉を保持するポケットが形成された保持器とを備える。保持器は、軸方向に突出する係合爪16により軸方向に重なり結合される二枚の環状体を有する。係合爪16の先端部における周方向面取り幅W20は、係合爪16の周方向長さL1に対して15%以上25%以下とする。係合爪16の先端部における周方向面取り深さD20は、係合爪16の爪高さH16に対して40%以上50%以下とする。係合爪16の先端部における径方向面取り幅は、係合爪16の径方向長さに対して10%以上15%以下とし、且つ、係合爪16の先端部における径方向面取り深さは、爪高さH16に対して25%以上40%以下とした。
【選択図】図7
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内外輪と、これら内外輪間に介在する複数の玉と、各玉を保持するポケットが形成された保持器とを備え、この保持器は、軸方向に突出する係合爪により前記軸方向に重なり結合される二枚の環状体を有する転がり軸受であって、
前記係合爪の先端部における周方向面取り幅は、前記係合爪の周方向長さに対して15%以上25%以下とし、
前記係合爪の先端部における周方向面取り深さは、前記係合爪の爪高さに対して40%以上50%以下とし、
前記係合爪の先端部における径方向面取り幅は、前記係合爪の径方向長さに対して10%以上15%以下とし、且つ、
前記係合爪の先端部における径方向面取り深さは、前記爪高さに対して25%以上40%以下とした転がり軸受。
【請求項2】
請求項1に記載の転がり軸受において、前記係合爪の返し幅は、前記係合爪の周方向長さに対して2%以上16%未満とした転がり軸受。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の転がり軸受において、前記各環状体は、円周方向に一定の間隔で並びそれぞれが前記ポケットの内壁面を構成する複数のポケット壁部と、円周方向に隣り合う前記ポケット壁部同士を連結する複数の結合板部とを有し、前記二枚の環状体が前記各結合板部で互いに重なって結合された転がり軸受。
【請求項4】
請求項1または請求項2に記載の転がり軸受において、モータ用転がり軸受である転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二枚の環状体を軸方向に結合した保持器を備えた転がり軸受に関し、例えば、モータ用転がり軸受等において、組立性の向上を図ると共に保持器としての機能を発揮することができる技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、転がり軸受に組み込まれる保持器として、二枚の同形状の環状体を係合させた合成樹脂製保持器が提案されている(特許文献1)。この合成樹脂製保持器は、二枚の同形状の環状体を係合爪により接続し、保持器として機能させている。この合成樹脂製保持器では、係合爪の精度により、ボールを保持する保持器ポケットの形状が左右される。特に対となる係合爪の隙間および係合爪の位置関係等が、環状体を結合した後のポケット形状の誤差として生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第4340419号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
実際の係合爪には、挿入性を考慮し、係合爪の先端部に面取りが設けられ、運転中に係合爪が不所望に外れないように係合爪の返しが設けられている。これらの形状パラメータは重要であり、例えば、係合爪の挿入性つまり組立性を向上するため、面取りを大きくすると、係合爪および係合孔の接触面積が小さくなるため、運転中にポケット形状が崩れる等の可能性も存在する。
【0005】
本発明の目的は、組立性を向上すると共に、保持器としての機能を発揮することができる転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の転がり軸受は、内外輪と、これら内外輪間に介在する複数の玉と、各玉を保持するポケットが形成された保持器とを備え、この保持器は、軸方向に突出する係合爪により前記軸方向に重なり結合される二枚の環状体を有する転がり軸受であって、
前記係合爪の先端部における周方向面取り幅は、前記係合爪の周方向長さに対して15%以上25%以下とし、
前記係合爪の先端部における周方向面取り深さは、前記係合爪の爪高さに対して40%以上50%以下とし、
前記係合爪の先端部における径方向面取り幅は、前記係合爪の径方向長さに対して10%以上15%以下とし、且つ、
前記係合爪の先端部における径方向面取り深さは、前記爪高さに対して25%以上40%以下とした。
【0007】
この構成によると、係合爪における各パラメータの下限値を、前記のように規定することで、従来構造よりも保持器の組立性を向上することができ、保持器の不具合を未然に防止し得る。逆に、周方向面取り幅が係合爪の周方向長さに対して15%未満では、係合爪の挿入性が悪くなり保持器の組立性が悪くなるおそれがある。係合爪の先端部におけるその他のパラメータについても、下限値未満では係合爪の挿入性が悪くなり保持器の組立性が悪くなるうえ組立時の不具合が発生するおそれがある。
【0008】
係合爪における各パラメータの上限値を、前記のように規定することで、保持器としての機能を発揮することができる。逆に、周方向面取り幅が係合爪の周方向長さに対して上限値である25%を超えると、係合爪および係合孔の接触面積が小さくなるため、運転中にポケット形状等が崩れるおそれがある。係合爪の先端部におけるその他のパラメータについても、上限値を超えると、ポケット形状等が崩れるおそれがある。
【0009】
前記係合爪の返し幅は、前記係合爪の周方向長さに対して2%以上16%未満としてもよい。この場合、従来構造よりも保持器の組立性を向上することができ、運転中に環状体同士の緩み等を抑制することができる。逆に、係合爪の返し幅が周方向長さに対して16%以上の場合、保持器の組立時において係合爪の根本部に発生する応力が過大となり係合爪に不具合が発生するおそれがある。係合爪の周方向長さに対して2%未満の場合、運転中に環状体同士の緩み等が発生するおそれがある。
【0010】
前記各環状体は、円周方向に一定の間隔で並びそれぞれが前記ポケットの内壁面を構成する複数のポケット壁部と、円周方向に隣り合う前記ポケット壁部同士を連結する複数の結合板部とを有し、前記二枚の環状体が前記各結合板部で互いに重なって結合されてもよい。この場合、内外輪の軌道面間に複数の玉を挿入した後、二枚の環状体を軸方向の両側から組み合わせてこの保持器を容易に組み立てることができる。
この保持器を樹脂製として二枚の環状体を同一形状とすると、一種類の成形用金型で前記二枚の環状体を成形できる。この場合、金型費用を抑えて保持器のコスト低減を図れると共に、組み合わせる二枚の環状体を分別する必要がなく環状体の管理も容易である。
【0011】
転がり軸受はモータ用転がり軸受であってもよい。モータ用転がり軸受が、組立性を向上すると共に、保持器としての機能を発揮することができる場合、様々な用途、仕様のモータに転がり軸受を適用できる。
【発明の効果】
【0012】
本発明の転がり軸受は、保持器が係合爪により軸方向に重なり結合される二枚の環状体を有する転がり軸受であって、係合爪における先端部の各パラメータを前記のように規定することで、組立性を向上すると共に、保持器としての機能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明の第1の実施形態に係る転がり軸受の縦断面図である。
図2】同転がり軸受の保持器の平面図である。
図3】同保持器の一部分を示す断面図である。
図4】同保持器における二枚の環状体の一部分を示す分解斜視図である。
図5】同二枚の環状体より組み立てられた保持器の一部分を示す断面図である。
図6図2のVI部の部分拡大図である。
図7図6のVII-VII線断面図である。
図8図7のVIII-VIII線断面図である。
図9】同転がり軸受をモータに適用したモータ用転がり軸受を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
[第1の実施形態]
本発明の実施形態に係る転がり軸受を図1ないし図8と共に説明する。
<転がり軸受の概略構成>
図1のように、この転がり軸受1は、深溝玉軸受であって、内輪2と、外輪3と、内外輪2,3の軌道面2a,3a間に介在する複数の転動体である玉5と、各玉5を保持する保持器6を備え、さらにシール4を備えている。内外輪2,3は、軸受鋼またはステンレス鋼等から成り、玉5は鋼球またはセラミックボールである。
【0015】
内輪2の外周と外輪3の内周間に環状空間が形成され、この環状空間の軸方向両端の開口がシール4,4により閉鎖されている。閉鎖された環状空間に潤滑用のグリースが封入されている。外輪3の内周面にシール取付溝7が形成され、内輪2の外周面に内輪シール溝8が形成されている。各シール4は、内輪シール溝8にリップが接触しない非接触シールである。シール4は、芯金4aにゴム材4bをモールドしたものであり、シール4の外周縁が、外輪3のシール取付溝7に嵌め込まれて固定される。
【0016】
<保持器について>
図2の保持器6は、転動体案内形式であり、図3および図4のように、互いに軸方向に重なる二枚の合成樹脂製の環状体10,10で構成されている。図2のように、保持器6は、二枚の環状体10,10を結合した状態において、環状体10,10の各外径面が同径の円筒面を成し、環状体10,10の各内径面が同径の円筒面を成す。図3の各環状体10は、合成樹脂を例えば射出成形して形成される。図5に示す二枚の環状体10,10は、互いに同一形状であり同一の金型で成形可能である。
【0017】
前記合成樹脂として、例えば、ポリアミド(PA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性樹脂が適用される。この保持器6に適用される樹脂には、強度を高めるために、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の繊維が混合されている。
【0018】
各環状体10は、複数の半円筒状のポケット壁部13と、複数の結合板部14とを有する。複数のポケット壁部13は、円周方向に一定の間隔で並びそれぞれが玉5を保持するポケット12の内壁面を構成する。複数の結合板部14は、円周方向に隣合うポケット壁部13同士を連結する。図4のように、二枚の環状体10,10は、各結合板部14で互いに軸方向に重なって結合される。
【0019】
<係合爪、鉤部>
結合板部14は、二枚の環状体10,10を結合したときに面接触する合わせ面15を有する。結合板部14における合わせ面15の周方向中央付近には、軸方向に突出する断面角形の係合爪16と、他方の環状体10の係合爪16が挿入される矩形孔状の係合孔17とが形成されている。係合爪16の先端16bは、結合板部14の平坦面14aよりも突出しない寸法関係としている。
【0020】
図3および図5のように、係合爪16の先端部には、係合爪16の抜け止め用の返しとなる鉤部19が形成されている。一方の環状体10の鉤部19は、他方の環状体10の係合孔17の内面に形成された段部18に係合する。この係合により図5のように係合爪16が係合孔17から抜け止めされ、二枚の環状体10,10が互いに重なって結合される。
【0021】
<面取り>
図6図2のVI部の部分拡大図であり、図7図6のVII-VII線断面図、図8図7のVIII-VIII線断面図である。図6のように、係合爪16は平面視略矩形状であり、この係合爪16の先端部には、周方向面取り20,20と径方向面取り21,21とが形成されている。具体的には、図7のように、周方向面取り20,20は、周方向両側に向かうに従って軸方向基端側A1にそれぞれ傾斜する角面取りである。図8のように、径方向面取り21,21は、径方向両側に向かうに従って軸方向基端側A1にそれぞれ傾斜する角面取りである。
【0022】
<パラメータ>
図7のように、係合爪16の先端部における周方向面取り幅W20は、係合爪16の周方向長さ(爪横)L1に対して15%以上25%以下としている。
周方向面取り幅W20が係合爪16の周方向長さL1に対して15%未満では、係合爪16の挿入性が悪くなり保持器の組立性が悪くなるおそれがある。周方向面取り幅W20が係合爪16の周方向長さL1に対して上限値である25%を超えると、係合爪16および係合孔17の接触面積が小さくなるため、運転中にポケット形状等が崩れるおそれがある。
【0023】
係合爪16の先端部における周方向面取り深さD20は、係合爪16の爪高さH16に対して40%以上50%以下としている。周方向面取り深さD20が爪高さH16に対して40%未満では、係合爪16の挿入性が悪くなり保持器の組立性が悪くなるおそれがある。周方向面取り深さD20が爪高さH16に対して50%を超えると、係合爪16および係合孔17の接触面積が小さくなるため、運転中にポケット形状等が崩れるおそれがある。
【0024】
図8のように、係合爪16の先端部における径方向面取り幅W21は、係合爪16の径方向長さ(爪縦)L2に対して10%以上15%以下としている。径方向面取り幅W21が係合爪16の径方向長さL2に対して10%未満では、係合爪16の挿入性が悪くなり保持器の組立性が悪くなるおそれがある。径方向面取り幅W21が係合爪16の径方向長さL2に対して15%を超えると、係合爪16および係合孔17(図6)の接触面積が小さくなるため、運転中にポケット形状等が崩れるおそれがある。
【0025】
前記係合爪16の先端部における径方向面取り深さは、前記爪高さH16に対して25%以上40%以下としている。径方向面取り深さD21が爪高さH16に対して25%未満では、係合爪16の挿入性が悪くなり保持器の組立性が悪くなるおそれがある。径方向面取り深さD21が爪高さH16に対して40%を超えると、係合爪16および係合孔17(図6)の接触面積が小さくなるため、運転中にポケット形状等が崩れるおそれがある。
【0026】
図7のように、係合爪16の鉤部19における周方向突出量である返し幅W19は、係合爪16の周方向長さL1に対して2%以上16%未満としている。返し幅W19が係合爪16の周方向長さL1に対して2%未満の場合、運転中に環状体同士の緩み等が発生するおそれがある。係合爪16の返し幅W19が周方向長さL1に対して16%以上の場合、保持器の組立時において係合爪16の根本部に発生する応力が過大となり係合爪16に不具合が発生するおそれがある。
【0027】
<組立性および回転性の評価>
前述のパラメータを種々変更した保持器の組立性の評価を行い、以下の表1~表5の評価結果を得た。
【0028】
<評価結果>
【表1】
表1において、組み立て性について、○は、実施可能且つ効果が良いことを表し、×は、効果が良くないことを表している。
【0029】
評価基準は、以下の表2~表5についても同様である。
【0030】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【0031】
<作用効果>
以上説明した図1に示す転がり軸受1によると、図5のように、二枚の環状体10,10は、半球状のポケット12が対向するように組み合わせられ、係合孔17に対する係合爪16の係合によって軸方向に重なって結合される。これにより保持器6が組み立てられる。
保持器6の組み立ては、図1に示す内外輪2,3間に複数の玉5を組み込む。その後内外輪2,3の軸方向両側から軸受空間内に図5の二枚の環状体10,10を配置して、係合孔17に係合爪16を挿入する。
【0032】
このように係合孔17に対する係合爪16の係合によって保持器6を組み立てることができる。このため、転がり軸受1の組み立てが容易であると共に、図5に示す係合孔17と係合爪16の係合によって環状体10の外径方向の変形を防止し得る。このため、剛性の高い保持器6を得ることができ、高速回転用として使用することができる。
【0033】
保持器6を形成する二枚の環状体10,10は、同一形状であるため、一種類の成形用金型で保持器6を成形することができる。この場合、複数の成形用金型を用いて製作する保持器よりも製造コストを低減する保持器6を得ることができる。これと共に、異なる環状体を組み合わせて保持器を組み立てる場合に比べて、環状体10の管理も容易である。
係合爪16の先端16bは、結合板部14の平坦面14aよりも突出しない寸法関係としている。このため、保持器6の組立時、一方の環状体10の平坦面14aを受け、他方の環状体10の平坦面14aを押すことによって、保持器6を容易に組み立てることができる。
【0034】
係合爪16における各パラメータの下限値を、前記のように規定することで、従来構造よりも保持器の組立性を向上することができ、保持器6の不具合を未然に防止し得る。逆に、図7のように、周方向面取り幅W20が係合爪16の周方向長さL1に対して15%未満では、係合爪16の挿入性が悪くなり保持器の組立性が悪くなるおそれがある。係合爪16の先端部におけるその他のパラメータについても、下限値未満では係合爪16の挿入性が悪くなり保持器の組立性が悪くなるうえ組立時の不具合が発生するおそれがある。
【0035】
係合爪16における各パラメータの上限値を、前記のように規定することで、保持器としての機能を発揮することができる。逆に、周方向面取り幅W20が係合爪16の周方向長さL1に対して上限値である25%を超えると、係合爪16および係合孔17の接触面積が小さくなるため、運転中にポケット形状等が崩れるおそれがある。係合爪16の先端部におけるその他のパラメータについても、上限値を超えると、ポケット形状等が崩れるおそれがある。
【0036】
係合爪16の返し幅W19は、係合爪16の周方向長さL1に対して2%以上16%未満としている。この場合、従来構造よりも保持器の組立性を向上することができ、運転中に環状体同士の緩み等を抑制することができる。逆に、係合爪16の返し幅W19が周方向長さL1に対して16%以上の場合、保持器の組立時において係合爪16の根本部に発生する応力が過大となり係合爪16に不具合が発生するおそれがある。係合爪16の周方向長さL1に対して2%未満の場合、運転中に環状体同士の緩み等が発生するおそれがある。
【0037】
<他の実施形態について>
各環状体のポケット壁部は、半円筒状に限定されるものではなく、半球状であってもよい。
シールは、内輪シール溝にリップが接触する接触シールであってもよい。
シールは、鋼板のみから成るいわゆるシールド板であってもよい。
シールがない開放形の転がり軸受であってもよい。
転がり軸受をグリースではなく油で潤滑ですることも可能である。
各環状体を、例えば、3Dプリンタまたは機械加工により形成することも可能である。
いずれかの転がり軸受を工作機械、産業機械、車両等に適用することも可能である。
【0038】
<モータへの適用例>
図9のように、実施形態の転がり軸受は、例えば、モータ51用の転がり軸受50,50として用いられる。モータ用転がり軸受50が、組立性を向上すると共に、保持器としての機能を発揮することができる場合、様々な用途、仕様のモータに転がり軸受を適用できる。但し、この転がり軸受をモータ以外の用途に適用することも可能である。
【0039】
以上、本発明の実施形態を説明したが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0040】
1…転がり軸受、2…内輪、3…外輪、5…玉、6…保持器、10…環状体、13…ポケット壁部、14…結合板部、16…係合爪

図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9