(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】P2024176724
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】ころ軸受
(51)【国際特許分類】
F16C 33/34 20060101AFI20241212BHJP
F16C 19/26 20060101ALI20241212BHJP
F16C 43/06 20060101ALI20241212BHJP
【FI】
F16C33/34
F16C19/26
F16C43/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023095488
(22)【出願日】2023-06-09
(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】前田 剛
【テーマコード(参考)】
3J117
3J701
【Fターム(参考)】
3J117HA03
3J701AA13
3J701AA24
3J701AA32
3J701AA42
3J701AA52
3J701AA62
3J701BA04
3J701BA05
3J701BA09
3J701EA78
3J701FA44
3J701FA46
3J701GA24
3J701XB03
3J701XB16
(57)【要約】
【課題】軸受部品の組み込み傷を防止すると共に製造コストの低減を図ることができるころ軸受を提供する。
【解決手段】ころ軸受は、内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に介在する複数のころと、これらころを保持する保持器とを備える。内輪と外輪のいずれか一方と複数のころ3および保持器の組立品が、内輪と外輪のいずれか他方に対し軸方向に分離可能である。各ころ3の面取り7を丸面取りとする。且つ、面取り7の軸方向面取り寸法(C)をころ面取りR寸法以下としてころ面取り面7aところ外周面3aとを滑らかに繋ぐ。軸方向面取り寸法(C)=0.5~1.0×ころ面取りR寸法である。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数のころと、これらころを保持する保持器とを備え、前記内輪と前記外輪のいずれか一方と前記複数のころおよび前記保持器の組立品が、前記内輪と前記外輪のいずれか他方に対し軸方向に分離可能なころ軸受であって、
前記各ころのころ外周面ところ端面との間の面取りを丸面取りとし、且つ、前記面取りの軸方向面取り寸法(C)をころ面取りR寸法以下としてころ面取り面と前記ころ外周面とを滑らかに繋ぐ、ころ軸受。
【請求項2】
請求項1に記載のころ軸受において、前記軸方向面取り寸法(C)=0.5~1.0×ころ面取りR寸法である、ころ軸受。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載のころ軸受において、前記ころ、前記内輪、および前記外輪の少なくともいずれか一つに表面処理が施されているころ軸受。
【請求項4】
請求項3に記載のころ軸受において、前記表面処理は、DLC皮膜または黒染めであるころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内輪または外輪が分離するころ軸受に関し、例えば、産業機械用及び
鉄道車両用のモータ等に適用される技術に関する。
【背景技術】
【0002】
軸受を、使用される機械に組み込み易くするため、内輪または外輪が分離するタイプの軸受がある。この軸受として、例えば、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等がある。内輪が分離することにより、内・外輪一体型に比べて内輪を軸へ「焼き嵌め」するのが容易になる。同様に外輪が分離することにより、内・外輪一体型に比べて内輪組立品を軸へ「焼き嵌め」するのが容易になる。
【0003】
この分離するタイプの内輪または外輪を組み込む際には、特に内輪または外輪の軌道面に傷がつく可能性がある。このため、内輪または外輪の相対的な傾きをなくすことに対して細心の注意が必要である。
内輪または外輪の相対的な傾きが発生した場合には、ころ面取り面と外径面の境目にあるエッジ部が内輪または外輪の軌道面と干渉してしまい、内輪または外輪の軌道面に傷が発生する恐れがある。
【0004】
この対策のため、内輪または外輪の相対的な傾きを抑制するため「組立治具」を使用している(例えば、特許文献1)。
また、内輪または外輪の相対的な傾きを抑制するため「保持器を特殊な形状」にしているものもある。(例えば、特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005-188590号公報
【特許文献2】特開2015-98901号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の「組立治具」を使用する対策では別途この部品を準備する必要があり非効率的である。「保持器を特殊な形状」とする対策では、保持器の形状が複雑になる。このため、軸受の製造コストが増加する恐れがある。
図9のように、軸受を機械に組み込んだ後に内輪50または外輪51が傾いた状態で軸方向C1に移動させる場合がある。この場合、
図10および
図11のように、内輪50の軌道面または外輪51の軌道面(図示せず)に傷がつく可能性がある。
このように軸受を組み込んだ後に内輪または外輪が傾く場合には、従来の傾かない様な組み込みをしても内輪または外輪の軌道面およびころ転動面に傷がつく恐れがある。
【0007】
本発明の目的は、軸受部品の組み込み傷を防止すると共に製造コストの低減を図ることができるころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のころ軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在する複数のころと、これらころを保持する保持器とを備え、前記内輪と前記外輪のいずれか一方と前記複数のころおよび前記保持器の組立品が、前記内輪と前記外輪のいずれか他方に対し軸方向に分離可能なころ軸受であって、
前記各ころのころ外周面ところ端面との間の面取りを丸面取りとし、且つ、前記面取りの軸方向面取り寸法(C)をころ面取りR寸法(R)以下としてころ面取り面と前記ころ外周面とを滑らかに繋ぐ。
前記「ころ」は、円筒ころ、針状ころ、または円すいころである。
【0009】
この構成によると、各ころの丸面取りの軸方向面取り寸法(C)をころ面取りR寸法(R)以下としてころ面取り面ところ外周面とを滑らかに繋ぐ。このため、ころ面取り面ところ外周面との境目に急峻なエッジができることを抑制することが可能となる。これにより、軸受を機械に組み込むとき、または軸受の組み込み後軸受を軸方向に移動させるとき、内・外輪軌道面のエッジ部に応力集中が生じることを防止し得る。したがって、従来の組立治具または特殊な保持器形状等を使用することなく、軸受部品である内外輪の軌道面の組み込み傷を防止し得る。よって、軸受部品の組み込み傷を防止すると共に製造コストの低減を図ることができる。
【0010】
前記軸方向面取り寸法(C)=0.5~1.0×ころ面取りR寸法であってもよい。軸方向面取り寸法(C)が0.5×ころ面取りR寸法未満の場合、ころ面取り面ところ外周面との境目に急峻なエッジができる恐れがある。また軸方向面取り寸法(C)が1.0×ころ面取りR寸法を超えると、同様にころ面取り面ところ外周面との境目に急峻なエッジができる恐れがある。
【0011】
前記ころ、前記内輪、および前記外輪の少なくともいずれか一つに表面処理が施されていてもよい。この場合、軸受部品に表面処理が施されていないものより、内輪、外輪またはころの滑り性能を向上させ、軸受部品の組み込み傷をより確実に防止することができる。
【0012】
前記表面処理は、DLC皮膜または黒染めであってもよい。前記DLC皮膜を採用する場合、黒染め等の表面処理よりも耐摩耗性を向上し得る。前記黒染めを採用する場合、他の表面処理よりも製造コストの低減を図れる。
【発明の効果】
【0013】
本発明のころ軸受は、各ころの面取りを丸面取りとし、且つ、面取りの軸方向面取り寸法(C)をころ面取りR寸法以下としてころ面取り面ところ外周面とを滑らかに繋ぐ。このため、軸受部品の組み込み傷を防止すると共に製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1A】本発明の第1の実施形態に係るころ軸受等の縦断面図である。
【
図1B】同ころ軸受の機械への組み込み過程を示す説明図である。
【
図3】
図2のIII部を詳細に示す部分拡大図である。
【
図4】同ころに表面処理を施した例を示す部分拡大図である。
【
図5】同ころに施されるDLC皮膜の構成を示す模式断面図である。
【
図6】同ころ軸受の内外輪、ころに表面処理を施した例を示す部分拡大図である。
【
図7A】本発明の第2の実施形態に係るころ軸受の縦断面図である。
【
図7B】同ころ軸受の組み込み過程示す説明図である。
【
図8】本発明の第3の実施形態に係るころ軸受の縦断面図である。
【
図9】従来のころ軸受の機械への組み込み例を示す断面図である。
【
図10】同ころ軸受の内輪軌道面の組み込み傷を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
[第1の実施形態:NU形]
本発明の実施形態に係るころ軸受を
図1Aないし
図3と共に説明する。実施形態に係るころ軸受は、例えば、産業機械用及び鉄道車両用のモータ等に適用される単列の円筒ころ軸受である。
<円筒ころ軸受の概略構成>
図1Aに示すNU形の円筒ころ軸受10は、内輪1と、外輪2と、これら内輪1と外輪2の軌道面間に介在する複数の円筒ころ3と、これら円筒ころ3を保持する保持器4とを備える。内輪1は鍔なし、外輪2は、軌道面の軸方向両側に鍔2a,2aを有する。円筒ころ軸受10は、内輪1の外周面の径方向外方に外輪2が配置される所謂ラジアルころ軸受の一つである。内輪1および外輪2の中心軸の軸心方向を「軸方向」C1とする。前記「軸方向」C1に直交する方向を「径方向」とする。
【0016】
NU形の円筒ころ軸受10では、
図1Bのように、外輪2と複数の円筒ころ3および保持器4の組立品10Aが、内輪1に対し軸方向C1に分離可能である。保持器4は、複数の円筒ころ3を円周方向一定間隔おきに保持する。保持器4は、例えば、もみ抜き保持器または打ち抜き保持器である。円筒ころ3を、単に、ころ3と称す場合がある。
【0017】
<ころ面取りの詳細構造>
図2のように、各ころ3のころ外周面3aところ端面3bとの間の面取り7を丸面取りとしている。さらに
図3のように、前記面取り7の軸方向面取り寸法(C)をころ面取りR寸法以下としてころ面取り面7aところ外周面3aとを滑らかに繋いでいる。丸面取りである面取り7の前記ころ面取りR寸法は、例えば、国際標準化機構(略称ISO)のISO 3096に準拠したJIS B 1506のころの実測面取寸法の許容限界値rsmaxに基づいて規定される。ころ3の端面形状は所謂平面形である。ころ面取りR寸法の輪郭が丸面取りであり、この丸面取りの曲率半径の中心は同
図3におけるころ内に位置する。但し、ころ面取りR寸法をJIS B 1506に依拠しない丸面取りにしてもよい。軸方向面取り寸法(C)をころ面取りR寸法以下すなわち軸方向面取り寸法(C)≒ころ面取りR寸法とし、ころ外周面3aを接線Rに近づけている。具体的には、(0.5×ころ面取りR寸法)≦軸方向面取り寸法(C)≦(1.0×ころ面取りR寸法)としている。また丸面取り7の径方向面取り寸法(D7)も同様に規定される。
【0018】
<組み込み過程について>
図1Bのように、外輪2に保持器4およびころ3を組み込んだ組立品10Aをハウジング5に取り付ける。このとき軸受空間には、グリースGが塗布されている。その後、軸6に圧入等で取り付けられた内輪1を、
図1Aのように、組立品10A内に軸方向に押し込むことで円筒ころ軸受10が組み込まれる。
【0019】
<作用効果>
以上説明した円筒ころ軸受10によると、
図3のように、各ころ3の丸面取り7の軸方向面取り寸法(C)をころ面取りR寸法以下としてころ面取り面7aところ外周面3aとを滑らかに繋ぐ。このため、ころ面取り面7aところ外周面3aとの境目8に急峻なエッジができることを抑制することが可能となる。これにより、
図1Bのように、軸受10を機械に組み込むとき、または軸受10の組み込み後軸受10を軸方向に移動させるとき、内・外輪軌道面のエッジ部に応力集中が生じることを防止し得る。したがって、従来の組立治具または特殊な保持器形状等を使用することなく、軸受部品である内外輪1,2の軌道面の組み込み傷を防止し得る。よって、軸受部品の組み込み傷を防止すると共に製造コストの低減を図ることができる。
【0020】
図3のように、軸方向面取り寸法(C)=0.5~1.0×ころ面取りR寸法である。軸方向面取り寸法(C)が0.5×ころ面取りR寸法未満の場合、ころ面取り面7aところ外周面3aとの境目8に急峻なエッジができる恐れがある。また軸方向面取り寸法(C)が1.0×ころ面取りR寸法を超えると、同様にころ面取り面7aところ外周面3aとの境目8に急峻なエッジができる恐れがある。
【0021】
<他の実施形態等について>
以下の説明においては、各実施形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している実施形態と同様とする。同一の構成は同一の作用効果を奏する。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【0022】
[変形例1:ころにDLC皮膜、
図4,5]
図4のように、ころ3の外周面3aに、多層構造のDLC皮膜9である表面処理が施されている。ころ端面3bにはDLC皮膜を有さない。但し、DLC皮膜9は多層構造に限定されるものではなく、例えば、DLCを含む一層構造であってもよい。DLC皮膜9は、ころ3の面取り7にも成膜されてもよい。例えば、ころ端面3bをマスキングした状態で外周面3aにDLC皮膜9を成膜する場合、DLC皮膜9が面取り7にも回り込んで成膜されるからである。
図4に示すDLC皮膜9は、実際の膜厚よりも厚く強調して表している。ころ3の外周面3aだけでなくころ端面3bにもDLC皮膜を設けることも可能である。
【0023】
図5のように、DLC皮膜9が多層構造である場合、DLC皮膜9は、ころ3の母材側から順に、下地層9a、混合層9b、および表面層9cの3層とされている。多層構造のDLC皮膜9における各層9a,9b,9cの膜硬さは、段階的に外層側の層が高くなる。DLC皮膜9は、(1)ころ3の外周面3a上に直接成膜されるCrとWCとを主体とする下地層9aと、(2)下地層9aの上に成膜されるWCとDLCとを主体とする混合層9bと、(3)混合層9bの上に成膜されるDLCを主体とする表面層9cとを含む3層構造を有する。混合層9bは、下地層9a側から表面層9c側へ向けて連続的または段階的に、該混合層中のWCの含有率が小さくなり、かつ、該混合層中のDLCの含有率が高くなる層である。本実施形態では、DLC皮膜9の膜構造を上記のような3層構造とすることで、急激な物性(硬度・弾性率等)変化を避けるようにしている。
【0024】
この構成によると、軸受部品に表面処理が施されていないものより、内輪およびころ3の滑り性能を向上させ、従来の組立治具または特殊な保持器形状等を使用することなく、軸受部品の組み込み傷をより確実に防止することができる。
図4のように、DLC皮膜9がころ3の面取り7にも回り込んで成膜される場合、円筒ころ軸受の組み込み時等において、内輪又は外輪軌道面に組み込み傷が生じることをより確実に防止し得る。
【0025】
[変形例2:内外輪、ころにDLC皮膜、
図6]
図6のように、ころ3、内外輪1,2の全てにDLC皮膜9が施されていてもよい。DLC皮膜9は軸受部品毎に個別に成膜される。この変形例2によると、内外輪1,2およびころ3の滑り性能を向上させ、従来の組立治具または特殊な保持器形状等を使用することなく、軸受部品の組み込み傷をより確実に防止することができる。
【0026】
[変形例3:内外輪、ころに黒染め、
図6]
表面処理は、DLC皮膜に代えて黒染め9Aであってもよい。軸受部品の表面処理として黒染め9Aを採用する場合、DLC皮膜等の表面処理設備よりも設備費用を低減できる分、製造コストの低減を図れる。さらに内外輪1,2およびころ3の滑り性能を向上させ、従来の組立治具または特殊な保持器形状等を使用することなく、軸受部品の組み込み傷をより確実に防止することができる。
【0027】
[第2の実施形態:N形、
図7A~
図7B]
図7Aに示すN形の円筒ころ軸受10は、外輪2が鍔なし、内輪1の軌道面の軸方向両側に鍔1a,1aを有する。N形の円筒ころ軸受10では、
図7Bのように、内輪1と複数の円筒ころ3および保持器4の組立品10Bが、外輪2に対し軸方向に分離可能である。ころ面取りの詳細構造は、第1の実施形態と同様である。この円筒ころ軸受10では、内輪1にころ3および保持器4を組み込んだ組立品10Bに対し、
図7Aのように、外輪2を軸方向に押し込むことで円筒ころ軸受10が組み込まれる。この場合にも、ころ面取りの詳細構造を第1の実施形態と同様にすることで、第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。第2の実施形態において、各変形例のような表面処理を施すことも可能である。
【0028】
[第3の実施形態:円すいころ軸受、
図8]
図8のように、実施形態に係るころ軸受として、円すいころ軸受10を適用することも可能である。この円すいころ軸受10では、内輪1と複数の円すいころ3および保持器4の組立品が、外輪2に対し軸方向に分離可能である。ころ面取りの詳細構造は、第1の実施形態と同様である。この場合にも、ころ面取りの詳細構造を第1の実施形態と同様にすることで、第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。第3の実施形態において、各変形例のような表面処理を施すことも可能である。
【0029】
実施形態に係るころ軸受として、針状ころ軸受、複列円筒ころ軸受、4列円筒ころ軸受を適用することも可能である。スラストころ軸受は適用不可である。
ころ、内外輪の少なくともいずれか一つに表面処理が施されてもよい。
産業機械、鉄道車両用のモータ以外の用途に、各実施形態のころ軸受を適用してもよい。
表面処理として、DLC皮膜または黒染め以外に、内外輪またはころの滑り性能を向上させる作用効果を奏する表面処理を適用することも可能である。
【0030】
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】
【0031】
1…内輪、2…外輪、3…ころ、3a…ころ外周面、3b…ころ端面、4…保持器、7…面取り、7a…ころ面取り面、9…DLC皮膜、9A…黒染め、10…円筒ころ軸受、10A,10B…組立品