特許 7651440 転がり軸受及び装置

(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】

(24)【登録日】2025-03-17

(45)【発行日】2025-03-26

(54)【発明の名称】転がり軸受及び装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 35/077 20060101AFI20250318BHJP

   F16C 33/58 20060101ALI20250318BHJP

   F16C 27/06 20060101ALI20250318BHJP

   F16C 19/06 20060101ALI20250318BHJP

【ＦＩ】

F16C35/077

F16C33/58

F16C27/06 B

F16C19/06

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021176773

(22)【出願日】2021-10-28

(65)【公開番号】P2023066194

(43)【公開日】2023-05-15

【審査請求日】2024-05-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】西村 謙一郎

(72)【発明者】

【氏名】堀内 洋司

【審査官】藤村 聖子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３２１００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０７４８４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ ３５／０７７

Ｆ１６Ｃ ３３／５８

Ｆ１６Ｃ ２７／０６

Ｆ１６Ｃ １９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外輪及び内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に、転動可能に配置された転動体と、
前記外輪の外周面に設けられた周溝に嵌合される、弾性体からなるＯリングと、
を備え、
前記周溝の軸方向中央には第１底面が設けられ、
前記第１底面の軸方向端部には、円周方向に延び、該第１底面よりも径の小さい第２底面が設けられ、
前記第１底面と前記第２底面とが連続しておらず、
前記第１底面と前記第２底面との接触点付近において角部が形成されている、
転がり軸受。

【請求項2】

前記第１底面の軸方向長さが、前記周溝の軸方向長さの４０％以上である、請求項１に記載の転がり軸受。

【請求項3】

前記第２底面が、前記第１底面の軸方向両端に設けられている、請求項１又は２に記載の転がり軸受。

【請求項4】

前記第２底面は、前記周溝の側壁よりも、軸方向において内側に形成される、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の転がり軸受。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１つに記載の転がり軸受と、
前記転がり軸受を挿入することにより前記外輪が嵌合するハウジングと、
を備え、
前記ハウジングに前記転がり軸受を挿入した後に、前記Ｏリングの一部が前記第２底面に向かって断面Ｃ字状に弾性変形する、
装置。

【請求項6】

前記第２底面が、前記第１底面の軸方向両端に設けられ、
前記ハウジングに前記転がり軸受を挿入した後に、前記Ｏリングの一部が前記第１底面に接し、別の一部が一対の前記第２底面のいずれか一方に接する、
請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記ハウジングに前記転がり軸受を挿入した後に、前記第１底面の軸方向全体にわたって、前記Ｏリングの一部が前記第１底面に接する、請求項５又は６に記載の装置。

【請求項8】

前記第１底面は、径方向における前記ハウジングとの距離が略一定となるように形成される、請求項５乃至７のいずれか１つに記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、転がり軸受及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

転がり軸受をハウジングに装着した装置の密閉性確保や振動吸収のために、転がり軸受の軌道輪の外側の周面に、弾性体からなるＯリングを装着する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５５０５５４９号公報

【文献】特開２０１５－７２０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

Ｏリングによる密閉性や振動吸収性を向上するためには、ハウジングに対するＯリングの反発力を高い状態とすることが望ましい。しかし、そうすると、転がり軸受をハウジングに装着する取付工程において、Ｏリングの破損や破断が生じやすくなる。

【0005】

一つの側面では、Ｏリングの破損を抑制できる転がり軸受及び装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一つの態様において、転がり軸受は、外輪及び内輪と、前記外輪と前記内輪との間に、転動可能に配置された転動体と、前記外輪の外周面に設けられた周溝に嵌合される、弾性体からなるＯリングと、を備える。前記周溝の軸方向中央には第１底面が設けられ、前記第１底面の軸方向端部には、円周方向に延び、該第１底面よりも径の小さい第２底面が設けられる。前記第１底面と前記第２底面とが連続していない。前記第１底面と前記第２底面との接触点付近において角部が形成されている。

【0007】

一つの態様によれば、Ｏリングの破損を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態における転がり軸受の一例を示す側断面図である。

【図2】図２は、実施形態における転がり軸受の周溝の一例を示す拡大断面図である。

【図3】図３は、実施形態におけるＯリングが配置された周溝の一例を示す拡大断面図である。

【図4A】図４Ａは、実施形態における転がり軸受のハウジングへの取付工程の一例を示す拡大断面図である。

【図4B】図４Ｂは、実施形態における転がり軸受のハウジングへの取付工程の一例を示す拡大断面図である。

【図5】図５は、実施形態におけるハウジングに取り付けられた転がり軸受の一例を示す拡大斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本願の開示する転がり軸受及び装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。各図面において、説明を分かりやすくするために、後に説明するシャフト８０が延在する軸方向とする座標系を図示する場合がある。また、以下の説明における周方向及び径方向は、後に説明する転がり軸受２０の周方向及び径方向を示す。

【0010】

［実施形態］
まず、実施形態における転がり軸受について説明する。図１は、実施形態における転がり軸受の一例を示す側断面図である。図１は、円環形状の転がり軸受２０を、転がり軸受２０の直径で切断した断面を示す。すなわち、図１中の上部に図示された構成と、下部に図示された構成とは、一部の例外を除き、環状の部材の上側の部分と下側の部分とを示す。

【0011】

図１に示すように、実施形態における転がり軸受２０は、外輪３０と、外輪３０の内周側に配置された内輪４０と、複数の球状の転動体２３と、保持器２４と、シール材２５とを備えている。そして、シール材２５によりシールされた内部に、グリースＧが封入されている。なお、シール材２５や保持器２４は必須ではない。保持器２４を備えていない総玉形軸受も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0012】

複数の転動体２３は、例えば金属製の球体であり、外輪３０の軌道溝３２と内輪４０の軌道溝４２との間に転動可能に設けられている。複数の転動体２３は、例えば、周方向において等間隔に配置される。図１においては、複数の転動体２３のうち、一部の転動体２３ａ及び２３ｎだけが図示されている。

【0013】

保持器２４は、転動体２３を回転可能に保持するポケットを備える。グリースＧは、外輪３０および内輪４０で囲まれた軸受空間に配置されている。また、グリースＧは、軸受空間のうち、複数の転動体２３を挟んで軸方向の一方側と軸方向の他方側との双方において、外輪３０の内周面側に封入されている。封入されるグリースＧの体積は、例えば軸受空間の体積の３～６０％である。

【0014】

実施形態における転がり軸受２０は、シャフト８０を回動可能に支持する。また、転がり軸受２０は、ファンモータやポンプ、バルブ開閉機構、変速機等のハウジング７０に挿入して装着される。その際、密閉性確保や振動吸収等のために、ゴム等の弾性体からなるＯリング６０が、径方向における転がり軸受２０とハウジング７０との間に配置される。実施形態において、Ｏリング６０は、転がり軸受２０の外輪３０の外周面３１に形成された周溝５０に嵌合して配置される。

【0015】

周溝５０は、転がり軸受２０の外輪３０の外周面３１に沿って、周方向に形成される。周溝５０は、例えば、軸方向において等間隔に複数形成される。その場合、Ｏリング６０は、複数形成された周溝５０の片方のみに嵌合していてもよいし、周溝５０の両方に嵌合していてもよい。また、周溝５０は、外周面３１に１本のみ設けられていてもよい。実施形態における転がり軸受２０は、図１に示すように、軸方向に離間して形成された２つの周溝５０ａ及び５０ｂを備える。なお、以下において、周溝５０ａ及び５０ｂを区別せずに表現する場合に、単に周溝５０と表記する場合がある。

【0016】

Ｏリング６０を形成する弾性体には、例えば、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、アクリルゴム、フッ素ゴム等の公知のゴムが用いられる。なお、Ｏリング６０を形成する弾性体は、その用途に応じて耐熱性や耐油性、耐寒性、耐薬品性があることが望ましい。

【0017】

実施形態において、Ｏリング６０は、周溝５０ａ及び５０ｂに、それぞれ配置される。すなわち、実施形態においては、転がり軸受２０に対して、２つのＯリング６０ａ及び６０ｂが配置される。なお、以下において、Ｏリング６０ａ及び６０ｂを区別せずに表現する場合に、単にＯリング６０と表記する場合がある。

【0018】

図１及び図２に示すように、周溝５０には、径方向における深さが異なる複数の底面が形成される。図２は、実施形態における転がり軸受の周溝の一例を示す拡大断面図である。図２は、図１の枠Ｆ１に示す部分を拡大した図である。

【0019】

図２に示すように、周溝５０は、第１底面５１と、２つの第２底面５２ａ及び５２ｂと、２つの側壁５５ａ及び５５ｂとを備える。なお、以下において、第２底面５２ａ及び５２ｂを区別せずに表現する場合に、単に第２底面５２と表記し、側壁５５ａ及び５５ｂを区別せずに表現する場合に、単に側壁５５と表記する場合がある。

【0020】

側壁５５は、径方向に対して略平行に形成される。すなわち、実施形態において、周溝５０には、軸方向において突出した部分も、切り欠かれた部分も形成されない。

【0021】

周溝５０の第１底面５１は、転がり軸受２０の周方向に延在する。実施形態において、第１底面５１は、径方向において、ハウジング７０に対する距離、及びシャフト８０に対する距離が略一定となるように形成される。この場合において、第１底面５１の軸方向における断面は、図２に示すように、軸方向に対して略平行な直線形状となる。

【0022】

第２底面５２ａ及び５２ｂは、第１底面５１と同様に周方向に延在し、軸方向において、第１底面５１と隣接して形成される。すなわち、第１底面５１は、軸方向において、周溝５０の中央に設けられ、一対の第２底面５２ａ及び５２ｂは、軸方向において、第１底面５１の両端に設けられる。例えば、第２底面５２ａは、第１底面５１と、図２に示す接触点５９において接する。

【0023】

第２底面５２は、第１底面５１よりも、大きさＤ１だけ、径方向内側に形成される。すなわち、第２底面５２の径方向における大きさは、第１底面５１の径方向における大きさよりも小さい。

【0024】

また、第２底面５２の軸方向外側の端部は、側壁５５よりも軸方向において内側に位置する。例えば、図２に示すように、第２底面５２ａの図中における左側の端部は、側壁５５ａよりも図中において右側に位置し、第２底面５２ｂの図中における右側の端部は、側壁５５ｂよりも図中において左側に位置する。

【0025】

実施形態において、第２底面５２は、例えば、径方向におけるハウジング７０に対する距離、及びシャフト８０に対する距離が変化するように形成されていてもよい。例えば、図２に示すように、第２底面５２の外側の部分、すなわち側壁５５に接する部分及び第１底面５１に接する部分は、第２底面５２の中央部分に比べて、径方向における大きさが大きい。

【0026】

なお、実施形態において、第２底面５２の径方向における大きさは、軸方向において連続的に変化する。すなわち、第２底面５２の軸方向における断面は、図２に示すように、円弧状となる。一方で、実施形態において、第１底面５１と第２底面５２とは連続していない。例えば、図２に示すように、第２底面５２の第１底面５１と接する部分には、軸方向に対して略平行な部分は形成されない。

【0027】

実施形態において、第１底面５１は、軸方向において、周溝５０の一定の部分を占めるように形成される。実施形態における周溝５０は、例えば、第１底面５１の軸方向における長さＬ１が、周溝５０の軸方向における長さＬ０、すなわち側壁５５ａと５５ｂとの距離に対して４０％以上となるように形成される。

【0028】

図２に示す周溝５０には、図３に示すように、Ｏリング６０が配置される。図３は、実施形態におけるＯリングが配置された周溝の一例を示す拡大断面図である。図３に示すように、周溝５０の第１底面５１から、転がり軸受２０の外輪３０の外周面３１までの距離Ｈ１は、Ｏリング６０の直径Ｒ１よりも小さい。一方、周溝５０の軸方向における長さＬ０は、Ｏリング６０の直径Ｒ１よりも大きい。この場合において、周溝５０に配置されたＯリング６０は、図３に示すように、周溝５０よりも径方向外側に突出する一方、側壁５５ａ及び５５ｂのうち、少なくともいずれかとは接しない。

【0029】

実施形態における転がり軸受２０は、図３に示すように周溝５０にＯリング６０が配置された状態で、図４Ａ乃至図５に示すように、ハウジング７０に挿入される。図４Ａ及び図４Ｂは、実施形態における転がり軸受のハウジングへの取付工程の一例を示す拡大断面図である。図５は、実施形態におけるハウジングに取り付けられた転がり軸受の一例を示す拡大斜視図である。図４Ａ乃至図５において、押圧されて変形したＯリング６０の色の濃さは、Ｏリング６０に加わる応力の強さを示す。

【0030】

図４Ａ及び図４Ｂにおいて、ハウジング７０は、図中の右側の方向から左側の方向へ、すなわち側壁５５ｂ及び第２底面５２ｂが位置する方向から側壁５５ａ及び第２底面５２ａが位置する方向へと、図４Ａの矢印に示す方向に、転がり軸受２０に対して相対的に移動する。この場合において、図４Ａに示すように、図３において周溝５０から径方向外側に突出していたＯリング６０の一部６１（第１の部分６１）は、ハウジング７０により図中の左側へと押圧されて変形する。この際、側壁５５ｂに接していたＯリング６０が、側壁５５ａへと移動するとともに、変形したＯリング６０には、図４Ａに示すように、第１の部分６１を中心に応力が加わる。

【0031】

そして、ハウジング７０が転がり軸受２０に対してさらに相対的に移動することにより、押圧されて変形したＯリング６０の別の一部６２（第２の部分６２）は、周溝５０の一方の第２底面５２ａ（ハウジング７０に後から接近する位置にある第２底面）に近い位置へ移動する。また、Ｏリング６０のさらに別の一部６３（第３の部分６３）は、周溝５０のもう一方の第２底面５２ｂ（ハウジング７０に先に接近する位置にある第２底面）に近い位置へ移動する。これにより、Ｏリング６０は、転がり軸受２０の外輪３０の外周面３１よりも径方向外側にほとんど突出することなく、周溝５０内に収容される。なお、実施形態において、第２の部分６２は、第３の部分６３よりも大きい。

【0032】

Ｏリング６０が配置された外輪３０がハウジング７０に嵌合される際、第１の部分６１には大きな応力が加わる。しかし、実施形態において、Ｏリング６０にかかる応力は、第１の部分６１だけには集中せず、その他の部分にも分散される。例えば、図４Ｂに示すように、第１の部分６１に加わる応力は、周溝５０の第１底面５１に近い部分６９（第４の部分６９）に加わる応力よりも小さい。この場合、取付工程においてＯリング６０が破断することが抑制される。

【0033】

そして、図５に示すように、外輪３０がハウジング７０に嵌合された状態（ハウジング７０に転がり軸受２０を挿入した後の状態）において、Ｏリング６０は、押圧されて変形した結果、第２の部分６２が径方向において一方の第２底面５２ａと接し、第３の部分６３が径方向において他方の第２底面５２ｂと接する。さらに、Ｏリング６０の第４の部分６９は、周溝５０の第１底面５１と径方向において接する。すなわち、Ｏリング６０の一部が、軸方向における第１底面５１の両側において、第１底面５１よりも径方向における内側に突出することにより、Ｏリング６０は、図５に示すように略Ｃ字形状となる。なお、第２の部分６２および第３の部分６３はそれぞれ、第２底面５２ａおよび第２底面５２ｂと必ずしも接する必要はない。また、Ｏリング６０の第４の部分６９は、第１底面５１の軸方向全体にわたって、周溝５０の第１底面５１に接することが好ましい。例えば、変形後のＯリング６０は、第１底面５１と第２底面５２ａとの接触点５９だけでなく、第１底面５１と第２底面５２ｂとの接触点にも接することが好ましい。

【0034】

また、図５に示すように、第１底面５１と接する第４の部分６９には、第１底面５１から、より大きな応力が加わる。特に、図２に示すように、周溝５０の第１底面５１と第２底面５２ａとの接触点５９付近において、角部がＯリング６０に突き当たることにより、応力がより大きくなる。かかる応力は、断面が略Ｃ字形状に変形したＯリング６０が、Ｏ字形状の断面に戻ろうとすることにより、ハウジング７０に対する反発力となる。これにより、Ｏリング６０は、ハウジング７０に対して、十分な反発力を発揮することができる。

【0035】

以上説明したように、実施形態における転がり軸受２０は、外輪３０及び内輪４０と、外輪３０と内輪４０との間に、転動可能に配置された転動体２３と、外輪３０の外周面３１に設けられた周溝５０に嵌合される、弾性体からなるＯリング６０と、を備える。周溝５０の軸方向中央には第１底面５１が設けられ、第１底面５１の軸方向端部には、円周方向に延び、第１底面よりも径の小さい第２底面５２ａ及び５２ｂが設けられる。かかる構成によれば、Ｏリング６０の破断が抑制されるとともに、Ｏリング６０のハウジング７０に対する反発力も担保することができる。

【0036】

また、第１底面５１の軸方向における長さＬ１は、周溝５０全体の軸方向における長さＬ０の４０％以上である。さらに、第１底面５１は、径方向におけるハウジング７０との距離が略一定となるように形成される。かかる構成によれば、径方向において、第１底面５１と、Ｏリング６０との間に十分な接触面積が確保されることにより、Ｏリング６０に対して、径方向において加わる応力が大きくなる。なお、Ｏリング６０の第４の部分６９は、第１底面５１の軸方向全体にわたって、周溝５０の第１底面５１に接することが好ましい。

【0037】

また、第１底面５１と第２底面５２ａ及び５２ｂとは、軸方向において連続するように形成されていない。かかる構成によれば、Ｏリング６０にかかる応力が、軸方向に逃げることが抑制されるので、ハウジング７０に対する反発力が担保される。

【0038】

［変形例］
以上、実施形態における構成について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、実施形態において、第２底面５２ａ及び５２ｂは、例えば軸方向において対称になるように形成されるが、実施の形態はこれに限られない。例えば、ハウジング７０への挿入方向が一定である場合は、２つの第２底面５２ａ，５２ｂが軸方向において非対称であってもよく、又は第２底面が１つだけ形成されるような構成であってもよい。実施形態で説明したように、例えば、ハウジング７０が図４Ａの矢印に示す方向にのみ移動する場合、第３の部分６３が形成されなくとも、Ｏリング６０の破断が抑制されるとともに、Ｏリング６０のハウジング７０に対する反発力も担保することができる。この場合、周溝５０が第２底面５２ｂを備えないような構成であってもよい。

【0039】

以上、本発明を実施形態及び各変形例に基づき説明したが、本発明は実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能であることも言うまでもない。そのような要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0040】

２０ 転がり軸受、２３ 転動体、３０ 外輪、３１ 外周面、４０ 内輪、５０ 周溝、５１ 第１底面、５２ａ，５２ｂ 第２底面、５５ａ，５５ｂ 側壁、６０ Ｏリング、７０ ハウジング、８０ シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】