JP2006250200A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】回転時における転動体の姿勢を安定化させて揺動を抑制するとともに、保持器の剛性を高めることで高速回転時にもトルク変動の少ない転がり軸受を提供する。
【解決手段】相対回転可能に配設された一対の軌道輪（外輪１及び内輪２）と、軌道輪間に組み込まれた複数の転動体５と、転動体５を保持する環状の保持器６とを備えており、保持器６には、転動体５を保持する複数のポケット７が周方向に設けられ、それぞれのポケットには、保持器端面６ｃの少なくとも一方側に、転動体５組み込み用に開口部７ｂが形成されている転がり軸受Ａにおいて、側板１５を開口部７ｂに取り付けることにより、転動体を回転自在に保持する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けられる軸受に関するものであり、ロボット、医療機器、食品機械、半導体／液晶製造装置、ダイレクトドライブモータ、工学及びオプトエレクトロニクス装置などの産業機械に使用される転がり軸受に関するものである。

従来、一つの軸受でラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けら
れるものとして、例えば特許文献１に示すような転がり軸受が知られている。かかる転がり軸受は、図６，７に示すように、相対回転可能に配設された一対の軌道輪を構成する外輪１００と内輪２００との間に、複数の転動体５００が環状の保持器６００で保持されて組み込まれている。各転動体５００は、その回転軸が周方向に沿って交互に交差状に傾斜して配設されており、その転動面５００ａが常に外輪１００の軌道面１００ｂと内輪２００の軌道面２００ａ（若しくは軌道面１００ａと２００ｂ）にそれぞれ一点ずつ合計二点１１０（若しくは１２０）で回転自在に接触している。

このような転がり軸受において、転動体５００は、転動面５００ａの両側に、平面部５００ｂが対向して設けられており、これら平面部５００ｂは、例えば玉の両側を切断して形成することができる。このような形状を成した転動体５００の軌道輪間における姿勢を安定させるため、保持器６００には、転動体５００を保持する複数のポケット７００が周方向に設けられている。それぞれのポケット７００には、周方向に相対する二面のポケット面（周方向保持面）７００ａが形成されているとともに、軸方向には一面のポケット面（軸方向保持面）７００ｂが形成されている。なお、軸方向保持面７００ｂと相対する側には転動体５００挿入用の開口部７００ｄが形成されており、軸方向保持面７００ｂは、転動体５００の平面部５００ｂの傾斜の向きに対応した傾斜角を成して形成されている。

ところで、従来の転がり軸受において、保持器６００は、転動体５００を保持するためのポケット面（周方向保持面７００ａ及び軸方向保持面７００ｂ）を有しているが、軸方向保持面７００ｂと転動体５００の平面部５００ｂとのすきまが大きいと、開口部７００ｄ側は何ら保持されていないため、転動体５００の姿勢が不安定となり、回転時に両軸方向に揺動する場合がある。

また、保持器６００は軸方向には保持面７００ｂのみが形成され、保持面７００ｂと相対する側には開口部７００ｄが形成されているため、開口部７００ｄ方向への転動体５００の揺動量によっては、トルク変動が大きくなる可能性がある。

さらに、開口部７００ｄの存在により、保持器６００自体の剛性を高めることが困難であるため、特に軸受を高速回転させた際、保持器６００が弾性変形する場合がある。そうなると、転動体５００の揺動量がさらに大きくなるおそれもある。このような状態で軸受を高速回転し続けると、転動体５００や軌道溝３００、保持器６００などが磨耗してしまう場合もある。
特開２００４−１９０７３４号公報

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、回転時における転動体の姿勢を安定化させて揺動を抑制するとともに、保持器の剛性を高めることで高速回転時にもトルク変動の少ない転がり軸受を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の転がり軸受は、相対回転可能に配設された一対の軌道輪と、軌道輪間に組み込まれた複数の転動体と、転動体を保持する環状の保持器とを備えており、保持器には、転動体を保持する複数のポケットが周方向に設けられ、それぞれのポケットには、保持器端面の少なくとも一方側に、転動体組み込み用の開口部が形成されている転がり軸受において、側板を開口部に取り付けることにより、転動体を回転自在に保持したものである。

この発明において、保持器に設けられたポケットと側板には、転動体を保持する保持面が設けられている。また、側板は、保持面が相互に連結され、全体として環状を成している。この場合、転動体は、玉の一部分を切断して成る少なくとも一つの平面部を有し、該平面部に直交する回転軸を中心に回転自在に該平面部でポケットに保持されるとともに、各ポケットに保持された状態において、隣り合う転動体の回転軸は、交互に交差し、かつ、転がり軸受の軸方向に対して傾斜している。

本発明によれば、保持器のポケットに転動体組み込み用に形成された開口部に側板を取り付け、転動体を回転自在に保持したことにより、回転時における転動体の姿勢を安定化させて揺動を抑制するとともに、保持器の剛性を高めることで高速回転時にもトルク変動の少ない転がり軸受を実現することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受について、添付図面を参照して説明する。
なお、本発明は、本実施形態に限定して解釈されるものではなく、その発明の範囲内において設計変更可能である。

図２に示すように、転がり軸受Ａは、相対回転可能に配設された一対の軌道輪（外輪１と内輪２）と、外輪１と内輪２との間に転動自在に組み込まれた複数の転動体５と、転動体５を回転自在に保持する環状の保持器６とを備えており、外輪１及び内輪２は、互いに同心円状を成して対向配置されている。

転動体５は、図２，３に示すように、転動面５ａの両側に、平面部５ｂが対向して、且つ平行に設けられており、これら平面部５ｂは、例えば玉の両側を切断して形成することができる。本実施形態では、一例として、各平面部５ｂは、互いに同一の大きさの対称形状を成し、転動体５の回転軸５ｃに直交して配置されている。

また、外輪１の内周には、周方向に沿って外輪軌道溝１ａが形成され、一方、内輪２の外周には、外輪軌道溝１ａに対向して周方向に沿って内輪軌道溝２ａが形成されている。複数の転動体５は、外輪軌道溝１ａと内輪軌道溝２ａとの間に組み込まれ、その転動面５ａが双方の軌道溝１ａ，２ａに沿って転動する。これにより、外輪１と内輪２とが相対回転可能となる。

複数の転動体５は、平面部５ｂに直交する回転軸５ｃを中心として、回転自在に保持器６のポケット７にそれぞれ１つずつ保持されている。また、各転動体５は、各ポケット７に保持された状態において、隣り合う転動体５の回転軸５ｃが、交互に交差し、かつ、軸方向Ｔ２に対して傾斜するよう配列されている。これにより、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重をそれぞれ受けることが可能となる。

図１及び図２に示すように、保持器６は、環状に形成され、周方向Ｔ１に沿って複数のポケット７が設けられており、複数の転動体５は、それぞれ１つずつ各ポケット７に回転自在に保持されるようになっている。各ポケット７には、周方向Ｔ１に対向した２つの周方向保持面７ａが設けられており、軸方向Ｔ２の一方側には、転動体５をポケット７に挿入するための開口部７ｂが形成されているとともに、軸方向Ｔ２の他方側には、開口部に７ｂに対向して１つの軸方向保持面７ｃが設けられている。

このような構成において、開口部７ｂからポケット７に挿入された転動体５は、２つの周方向保持面７ａで周方向Ｔ１両側から保持されるとともに、一方の平面部５ｂが軸方向保持面７ｃで保持される。本実施形態では、一例として、隣り合う転動体５の回転軸５ｃが交互に交差するように、複数の転動体５を外内輪間に組み込む場合を想定している。別の言い方をすると、各転動体５は、それぞれ、ラジアル方向Ｌに対して所定の傾斜角度θを成して外内輪間に組み込まれる。この場合、転動体５を角度θだけ傾斜させることにより、各平面部５ｂも同一角度θだけ傾斜した状態に位置付けられる。

このため、一方の平面部５ｂを保持する軸方向保持面７ｃは、その面全体で均等に平面部５ｂを保持できるように、角度θだけ傾斜している。図２を参照して具体的に説明すると、転動体５がラジアル方向Ｌに対して角度θを成してポケット７に保持された状態において、一方の平面部５ｂを保持するように軸方向保持面７ｃは、外輪１に対向した面６ａから内輪２に対向した面６ｂに亘って傾斜して構成されている。

なお、同図には隣り合う転動体５が図示されていないが、同図に示された転動体５に隣接した転動体（以下、隣接転動体という）５を保持するポケット７において、隣接転動体５は、ラジアル方向Ｌに対して角度θだけ反対側に傾斜している。この場合、隣接転動体５の一方の平面部５ｂも同一角度θだけ傾斜するため、当該平面部５ｂを保持する軸方向保持面７ｃもラジアル方向Ｌに対して角度θだけ反対側に傾斜して構成される。

このように、隣り合う転動体５の傾斜角度θを互い違いに交差させて複数の転動体５を外内輪間に組み込んで保持器６で保持することにより、ラジアル荷重やアキシアル荷重あるいはモーメント荷重に対して高い負荷を有する転がり軸受を構成することができる。

なお、図１において、軸方向保持面７ｃをハッチングで示したが、これは断面を示す意図ではなく、軸方向保持面７ｃの配置を明確にすることを意図したものである。また、軸方向保持面７ｃの傾斜角度は、ラジアル方向Ｌに対する転動体５の傾斜角度θを考慮して任意に設定されるため、ここでは特に角度限定はしない。

上述したような転がり軸受Ａにおいて、保持器６の複数のポケット７にそれぞれ形成された開口部７ｂには、側板１５が取り付けられるようになっており、各開口部７ｂに側板１５を取り付けることにより、開口部７ｂからポケット７に挿入された転動体５は、軸方向保持面７ｃと側板１５との間で回転自在に保持される。

ポケット７に保持された転動体５は、軸方向保持面７ｃで片側（一方の平面部５ｂ）が保持された状態となるが、開口部７ｂに側板１５を取り付けることにより、転動体５は、その双方の平面部５ｂが軸方向保持面７ｃと側板１５とで両側から保持される。

具体的に説明すると、側板１５には、開口部７ｂに嵌まり込んで転動体５の平面部５ｂを保持する保持部Ｈ１が設けられており、保持部Ｈ１には、軸方向保持面７ｃに対向した
部分に、ポケット７内の転動体５の平面部５ｂ（軸方向保持面７ｃで保持された一方の平面部５ｂとは反対側の面）を保持する保持面１５ｂが形成されている。

この場合、保持面１５ｂは、保持器６の軸方向保持面７ｃと同一の角度θで傾斜しており、かかる保持面１５ｂが形成された保持部Ｈ１を開口部７ｂに取り付けることにより、ポケット７内において、転動体５の双方の平面部５ｂは、軸方向保持面７ｃと側板の保持面１５ｂとで両側から保持され、その結果、転動体５を角度θだけ傾斜した状態に位置決めすることができる。

保持部Ｈ１は、保持器６の軸方向Ｔ２同一側で隣り合う開口部７ｂにそれぞれ嵌まり込むことが可能なように相互に連結されている。このように本実施形態では、側板１５は、複数の保持部Ｈ１に加えて、各保持部Ｈ１を連結するための複数の連結部Ｈ２も備えており、連結部Ｈ２は、保持部Ｈ１が嵌まり込む開口部７ｂと軸方向Ｔ２で同一側の保持器６の端面６ｃと当接しながら、これらの保持部Ｈ１を相互に連結している。これにより、側板１５は、全体として環状を成している。
この場合、一例として、側板１５は、保持器６の外径６ａ及び内径６ｂとそれぞれ略同径の外内径を持つ環状に形成することができる。

なお、本実施形態では、開口部７ｂは、軸方向Ｔ２の両側に設けられているため、側板１５も、軸方向Ｔ２の両側に２個一組で取り付けられている。例えば、図１においては、一方の側板１５の保持部Ｈ１と他方の側板１５の連結部Ｈ２とが、軸方向Ｔ２でそれぞれ対向するように取り付けられている。

側板１５を開口部７ｂに取り付ける方法としては、例えば側板１５を開口部７ｂに溶接する方法や、図示しないリベットで締結する方法などを適用することができるが、本実施形態では一例として、側板１５を開口部７ｂに圧入して取り付ける方法を採用する。

この場合、側板１５には、保持部Ｈ１の周方向両側に、ポケット７の２つの周方向保持面７ａに対向した圧入部Ｐ１がそれぞれ設けられており、側板１５を開口部７ｂに取り付ける際に、各圧入部Ｐ１を周方向保持面７ａに沿って圧入し、各圧入部Ｐ１と周方向保持面７ａとを互いに圧接させることにより、保持部Ｈ１を開口部７ｂに堅牢に且つ位置ずれすることなく固定することができる。

このような取り付け方法によれば、保持部Ｈ１の保持面１５ｂは、軸方向保持面７ｃに対向して位置決め固定されるため、かかる保持面１５ｂと軸方向保持面７ｃとで両側から保持された転動体５は、転がり軸受Ａの動作中に、傾斜角度θの姿勢を保持し続けることが可能となり、揺動を抑えた安定した回転（転動）状態を維持することができる。

また、開口部７ｂに取り付けられた側板１５は、当該開口部７ｂの補強部材としての機能を発揮するため、保持器６の剛性を高めることが可能となる。この結果、転がり軸受Ａの高速回転時にもトルク変動の少ない安定した回転状態を維持することが可能となる。

なお、本実施形態では、側板１５は、保持部Ｈ１が開口部７ｂを埋設する構成とはしていないが、開口部７ｂを一部あるいは全部埋設するような構成のものであってもよく、本発明の範囲内において任意に設計変更可能である。ここで、回転時に転動体５が軸方向Ｔ２へ揺動するのを抑止する効果及び保持器６の剛性を高めるために補強する効果を最大限に発揮させる観点からは、側板１５は、保持部Ｈ１が開口部７ｂを埋設する構成とする方が望ましい。

さらに、本実施形態では、側板１５は、保持部Ｈ１が連結部Ｈ２により連結された環状を成しているが、保持部Ｈ１を備えている限り、連結部Ｈ２は設けなくともよく、本発明の範囲内において任意に設計変更することができる。

なお、側板１５の材料は、特に限定するものではないが、例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）などを用いることができ、本発明の範囲内において適宜選択可能である。

また、外輪１と内輪２及び転動体５の材料としては、例えば、通常、高炭素クロム軸受鋼が用いられるが、使用環境に応じて耐食性や、耐熱性を向上させる場合にはステンレス鋼やセラミックなどを適宜選択することができる。
また、保持器６としては、プレス保持器、樹脂保持器などが適宜選択できるので、その材料としては、例えば、黄銅や鉄などの金属や、ポリアミド６６（ナイロン６６）・ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの合成樹脂等を適宜選択することができる。

図２中において、８はシール溝であり、本実施形態では、該シール溝に密封板（シール、シールド）は取り付けていないが、必要に応じて適宜取り付けることができ、該密封板を含め、その他の構成を追加・変更等することは、本発明の範囲内で可能である。

本実施形態では、転動体５は、各平面部５ｂが、同一の大きさの対称形状を成すものとして説明したが、異なる大きさの非対称形状であってもよく、本発明の範囲内において任意に設計変更可能である。
例えば、転動体５は、図４に示すような玉の両側に異なる大きさの非対称の平面部５ｂ，５ｄを有するものや、図５に示すような玉の片側だけを切断して一つの平面部５ｅを設けたものとすることができる。さらに、図示は省略するが、非平行状の平面部を設け、該平面部のいずれかに直交する回転軸を有するものとすることもできる。
さらにまた、平面部５ｂ（５ｄ，５ｅ）の形状・大きさも任意であって、本発明の範囲内において適宜最適なものに設計することが可能である。

また、本実施形態では、各ポケット７に回転自在に保持された状態で隣り合う転動体５は、それぞれの回転軸５ｃを交差させているが、交差させないようにしてもよい。例えば、転動体５は、ラジアル方向Ｌに立たせて配列することができる。

さらにまた、転動体５を配列する方法としては、周方向Ｔ１に交互でなくともよく、特に限定されない。すなわち、１つ置きに交差してもよく、１つ置きに交差しなくとも２つ置きに交差、あるいは２つ１つ１つ２つなどのように交差していてもよく、いずれも本発明の範囲内であって任意に選択して配列することが可能である。なお、各転動体５を保持する保持器６の各ポケット７も、転動体５のこのような配列に対応して設けることができる。

本発明の実施形態に係る転がり軸受を一部省略して内輪方向から示す概略平面図。 本発明の実施形態に係る転がり軸受を一部省略して示す縦断面図。 本発明に係る転がり軸受に組み込まれる転動体の一実施形態を示す斜視図。 本発明に係る転がり軸受に組み込まれる転動体の他の実施形態を示す斜視図。 本発明に係る転がり軸受に組み込まれる転動体の他の実施形態を示す斜視図。 特許文献１に示す従来の転がり軸受を一部省略して示す概略断面図。 特許文献１に示す従来の転がり軸受における保持器への転動体組み込み方向を一部省略して示す概略平面図。

符号の説明

Ａ 転がり軸受
１ 外輪
２ 内輪
５ 転動体
６ 保持器
６ｃ 保持器端面
７ ポケット
７ｂ 開口部
１５ 側板

Claims (4)

1. 相対回転可能に配設された一対の軌道輪と、
   軌道輪間に組み込まれた複数の転動体と、
   転動体を保持する環状の保持器とを備えており、
   保持器には、転動体を保持する複数のポケットが周方向に設けられ、それぞれのポケットには、保持器端面の少なくとも一方側に、転動体挿入用の開口部が形成されている転がり軸受において、
   側板を開口部に取り付けることにより、転動体を回転自在に保持したことを特徴とする転がり軸受。
2. 保持器に設けられたポケットと側板には、転動体を保持する保持面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 側板は、保持面が相互に連結され、全体として環状を成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 転動体は、玉の一部分を切断して成る少なくとも一つの平面部を有し、該平面部に直交する回転軸を中心に回転自在に該平面部でポケットに保持されるとともに、各ポケットに保持された状態において、隣り合う転動体の回転軸は、交互に交差し、かつ、転がり軸受の軸方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。
   

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