JP4752616B2 - 玉軸受 - Google Patents

Description

本発明は、玉軸受に関し、特に、総玉型深溝玉軸受に関する。

総玉型深溝玉軸受には、通常玉組込用の玉入れ溝が存在する。この玉入れ溝は内外輪にまたがり、この玉入れ溝の開口形状は、略円形状である。上記玉入れ溝は、玉が円滑に回転し易くかつ玉抜けが起きないように、玉の寸法に対して僅かに小さな寸法に設計され、玉に対して僅かに締め代を持つような寸法に設計されている。

このような総玉深溝玉軸受における玉の組込方法としては、玉入れ溝の近傍に置いた玉を直接軸受内に押し込む方法と、玉入れ溝および玉入れ溝近辺の内輪と外輪との間に治具（くさび）を押し込んで内外輪間の間隔を広げて、締め代が殆どない状態で玉を軸受内部に入れ込む方法のいずれかが使用されている。

しかしながら、玉入れ溝の近傍に置いた玉を直接軸受内に押し込む方法では、軌道輪の剛性が高い場合、強い押し込み力が必要となって、玉および軌道輪の玉入れ溝の周辺部に傷が付き易いと共に、玉の押し込み時に玉入れ溝の周辺部が変形し易いという問題がある。他方、玉入れ溝および玉入れ溝近辺の内輪と外輪との間にくさびを押し込んで締め代が殆どない状態で玉を軸受内部に入れ込む方法は、内輪の外周面の外径と外輪の内周面の内径との間隔が極端に狭い場合に、内外輪の間にくさびを押し込むことができず、使用することができないという問題がある。
特開平１１−３２５０８５号公報

そこで、本発明の課題は、玉の組込時に玉および軌道輪に傷が付きにくく、内輪の外周面の外径と外輪の内周面の内径との間隔が極端に狭い場合においても、玉を軸受内に容易に入れ込むことができる玉軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の玉軸受は、
第１軌道溝と、
この第１軌道溝の軸方向の一方の側に形成された一方の側の肩部と
を有し、
上記一方の側の肩部が、
上記一方の側の肩部に径方向の外方側に窪んで形成され、上記第１軌道溝から軸方向の一方の側の第１端面まで軸方向に延在する第１玉入れ溝と、
上記一方の側の肩部に径方向の外方側に窪んで形成され、上記第１玉入れ溝の周方向の両側において上記第１玉入れ溝から上記周方向に所定寸法延在すると共に、上記第１軌道溝から上記第１端面まで上記軸方向に延在し、かつ、上記第１玉入れ溝の最大内径よりも小さい最大内径を有する治具を入れ込むための周方向延在溝と、
上記第１玉入れ溝と上記周方向延在溝とを有さない周方向部分と
を有する外輪と、
第２軌道溝と、この第２軌道溝から上記軸方向の上記一方の側の第２端面まで上記軸方向に延在する第２玉入れ溝とを有する内輪と、
上記外輪の上記第１軌道溝と、上記内輪の上記第２軌道溝との間に配置された玉と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、外輪が、その第１玉入れ溝の周方向の両側に、上記第１玉入れ溝から上記周方向に所定寸法延在すると共に、上記第１軌道溝から上記第１端面まで上記軸方向に延在し、かつ、上記第１玉入れ溝の最大内径よりも小さい最大内径を有する周方向延在溝を有するから、外輪の第１玉入れ溝周辺の剛性を局所的に下げることができる。また、玉を押し込む際に軌道輪に発生する歪みを玉入れ溝および周方向延在溝の全体で受けることができるから、歪みを大局的に緩和できて、外輪の第１玉入れ溝周辺の可撓性を大きくすることができる。したがって、玉を軸受内に容易に入れ込むことができ、かつ、玉を入れ込む際に玉および軌道輪の玉入れ溝周辺に傷が付くことを抑制できると共に、玉を入れ込む際に軌道輪の玉入れ溝周辺が塑性変形することを抑制できる。

また、本発明によれば、外輪が、その第１玉入れ溝の周方向の両側に、周方向延在溝を有するから、周方向延在溝が存在しない個所における内輪の外周面の外径と外輪の内周面の内径との間隔が極端に狭い場合であっても、上記周方向延在溝に治具（くさび）を入れ込むことができるから、治具を使用する玉の入れ込み方法を使用できる。

また、本発明の玉軸受は、
第１軌道溝と、この第１軌道溝から軸方向の一方の側の第１端面まで軸方向に延在する第１玉入れ溝とを有する外輪と、
第２軌道溝と、
この第２軌道溝の軸方向の一方の側に形成された一方の側の肩部と
を有し、
上記一方の側の肩部が、
上記一方の側の肩部に径方向の内方側に窪んで形成され、上記第２軌道溝から上記軸方向の上記一方の側の第２端面まで上記軸方向に延在する第２玉入れ溝と、
上記一方の側の肩部に径方向の内方側に窪んで形成され、上記第２玉入れ溝の周方向の両側において上記第２玉入れ溝から上記周方向に所定寸法延在すると共に、上記第２軌道溝から上記第２端面まで上記軸方向に延在し、かつ、上記第２玉入れ溝の最小外径よりも大きい最小外径を有する治具を入れ込むための周方向延在溝と、
上記第２玉入れ溝と上記周方向延在溝とを有さない周方向部分と
を有する内輪と、
上記外輪の上記第１軌道溝と、上記内輪の上記第２軌道溝との間に配置された玉と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、内輪が、その第２玉入れ溝の周方向の両側に、上記第２玉入れ溝から上記周方向に所定寸法延在すると共に、上記第２軌道溝から上記第２端面まで上記軸方向に延在し、かつ、上記第２玉入れ溝の最小外径よりも大きい最小外径を有する周方向延在溝を有するから、内輪の第２玉入れ溝周辺の剛性を局所的に低くできる。また、玉を押し込む際に軌道輪に発生する歪みを玉入れ溝および周方向延在溝の全体で受けることができるから、歪みを大局的に緩和できて、内輪の第２玉入れ溝周辺の可撓性を大きくすることができる。したがって、玉を軸受内に容易に入れ込むことができ、かつ、玉を入れ込む際に玉および軌道輪の玉入れ溝周辺に傷が付くことを抑制できると共に、玉を入れ込む際に軌道輪の玉入れ溝周辺が塑性変形することを抑制できる。

また、本発明によれば、内輪が、その第２玉入れ溝の周方向の両側に、周方向延在溝を有するから、周方向延在溝が存在しない個所における内輪の外周面の外径と外輪の内周面の内径との間隔が極端に狭い場合であっても、上記周方向延在溝に治具（くさび）を入れ込むことができるから、治具を使用する玉の入れ込み方法を使用できる。

また、一実施形態の玉軸受は、上記外輪の上記第１軌道溝の上記軸方向の他方の側の肩部と、上記内輪の上記第２軌道溝の上記軸方向の上記他方の側の肩部との最小の距離は、上記玉の直径の１／４以下である。

上記実施形態によれば、上記外輪の上記第１軌道溝の上記軸方向の他方の側の肩部と、上記内輪の上記第２軌道溝の上記軸方向の上記他方の側の肩部との最小の距離が、上記玉の直径の１／４以下であって、記外輪の上記第１軌道溝の上記軸方向の他方の側の肩部と、上記内輪の上記第２軌道溝の上記軸方向の上記他方の側の肩部との距離が、従来よりも格段に小さくなっているから、従来よりも強度を低下させる恐れがある周方向延在溝が玉軸受に形成されているにも拘わらず、玉軸受の強度が低下することがなく、玉軸受の強度を所定の強度に維持できる。

本発明の玉軸受によれば、軌道輪の少なくとも一方が、玉入れ溝の両側に、玉入れ溝から周方向に所定寸法延在すると共に、上記軌道輪の少なくとも一方の軌道溝から上記軌道輪の少なくとも一方の軸方向の一方の側の端面まで上記軸方向に延在する周方向延在溝を有するから、上記軌道輪の少なくとも一方の玉入れ溝周辺の剛性を局所的に低くできる。また、玉を押し込む際に軌道輪に発生する歪みを玉入れ溝および周方向延在溝の全体で受けることができるから、歪みを大局的に緩和できて、上記軌道輪の少なくとも一方の玉入れ溝周辺の可撓性を大きくすることができる。したがって、玉を軸受内に容易に入れ込むことができると共に、玉を入れ込む際に玉および軌道輪の玉入れ溝周辺に傷が付くことを抑制できると共に、玉を入れ込む際に軌道輪の玉入れ溝周辺が塑性変形することを抑制できる。

また、本発明の玉軸受によれば、玉入れ溝の周方向の両側に周方向延在溝を有するから、周方向延在溝が存在しない個所における内輪の外周面の外径と外輪の内周面の内径との間隔が極端に狭い場合であっても、上記周方向延在溝に治具を入れ込むことができるから、治具を使用する玉の入れ込み方法を使用できる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の玉軸受の一実施形態である総玉型深溝玉軸受を軸方向の一方の側から見たときの正面図である。

この総玉型深溝玉軸受は、ターボ分子ポンプ（図示せず）のタッチダウン軸受として使用されている。すなわち、この総玉型深溝玉軸受は、ターボ分子ポンプの磁気軸受（図示せず）が制御不能となったときに、ターボ分子ポンプの回転軸（図示せず）に機械的に接触して、この回転軸を、ターボ分子ポンプのハウジングに対して回転自在に支持するようになっている。

この総玉型深溝玉軸受は、外輪１と、内輪２と、玉（図１には図示せず）とを備える。上記外輪１は固定輪であり、上記ターボ分子ポンプのハウジングの内周面に内嵌されている一方、内輪２は、回転輪であり、上記ターボ分子ポンプの回転軸の径方向の外方に設置されている。内輪２の内周面は、磁気軸受の制御不能時に上記回転軸に接触するようになっている。上記外輪１および内輪２は、軸受鋼、ステンレス鋼または工具鋼等の鋼材からなっている一方、上記玉は、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等のセラミック材料からなっている。上記外輪１は、略半円形状の開口形状を有する第１玉入れ溝４を有すると共に、この第１玉入れ溝４の周方向の両側に、第１玉入れ溝４から周方向に所定寸法延在する周方向延在溝５,６を有している。

一方、上記内輪２は、その外周面の第１玉入れ溝４に径方向に対向する位置に、略半円形状の開口形状を有する第２玉入れ溝８を有している。上記第１玉入れ溝４の開口と、第２玉入れ溝８の開口とは、相俟って略円形状の開口を構成している。この略円形状は、上記玉の大円（玉の中心を通る断面において玉の縁が描く円）よりも僅かに小さく設定されており、一度軸受内に入れ込まれた上記玉が、軸受外部に抜け出ないようになっている。上記周方向延在溝５,６は、回転輪である内輪２に形成されずに、静止輪である外輪１に形成されている。このように、周方向延在溝５,６を静止輪に形成すると、周方向延在溝を回転輪に形成した場合に発生する問題、すなわち、回転輪の周方向の肉厚の差異が大きくなることに起因して発生する回転輪の回転における不均一性が発生することがないので好ましい。

上記外輪１における第１玉入れ溝４も周方向延在溝５,６も有さない周方向部分の肉厚ｄ１は、外輪１の周方向延在溝５,６を有する周方向部分の径方向の肉厚ｄ２よりも大きくなっている。また、外輪１の周方向延在溝５,６を有する周方向部分の径方向の肉厚ｄ２は、外輪１の第１玉入れ溝４を有する周方向部分の径方向の肉厚ｄ３よりも大きくなっている。

図２は、図１における周方向延在溝５,６の部分拡大図である。

上記第１玉入れ溝４は、外径が最大になる底２１を有している。また、上記第１玉入れ溝４は、外輪１の中心軸と底２１を通る平面Ｐに対して面対称になっている。上記周方向延在溝５,６の夫々は、第１玉入れ溝４から周方向に所定距離延在している。図１に示すように、上記周方向延在溝５,６の夫々は、径方向の外方に略同一かつ最大の外径を有する円筒面部２３,２４を有している。上記円筒面部２３,２４の夫々は、周方向に延在している。上記底２１の外径は、円筒面部２３,２４の外径よりも大きくなっている。

図３は、上記実施形態の総玉型深溝玉軸受の第１および第２玉入れ溝４,８を通過する軸方向の断面図である。

図３に示すように、外輪１は、内周面に軌道溝３１を有する一方、内輪２は、外周面に軌道溝３２を有している。上記玉３３は、外輪１の軌道溝３１と内輪２の軌道溝３２との間に複数配置されている。全ての玉３３を周方向に隙間なく当接させた状態で、外輪１の軌道溝３１と内輪２の軌道溝３２との間には、玉３３一個分程度もしくはそれ以上の周方向のスペースが存在している。

図３に示すように、上記第１玉入れ溝４は、外輪１の軸方向の一方の側の第１端面３７から外輪１の軌道溝３１まで軸方向に延在している。上記第１玉入れ溝４は、外輪１の軌道溝３１に連通している。また、上記第２玉入れ溝８は、内輪２の軸方向の上記一方の側の第２端面３８から内輪２の軌道溝３２まで軸方向に延在している。上記第２玉入れ溝８は、内輪２の軌道溝３２に連通している。

一方、上記周方向延在溝５,６は、第１軌道溝３１から外輪１の軸方向の上記一方の側の第１端面３７まで上記軸方向に延在すると共に、第１軌道溝３１から外輪１の軸方向の他方の端面３９まで延在している。

上記外輪１の第１軌道溝３１の軸方向の上記一方の側の肩部と、内輪２の第２軌道溝３２の上記軸方向の上記一方の側の肩部との最小の距離ｄ４は、玉３３の直径の１／４以下かつ０.４〜０.５ｍｍに設定されている。また、上記外輪１の第１軌道溝３１の軸方向の上記他方の側の肩部と、内輪２の第２軌道溝３２の上記軸方向の上記他方の側の肩部との最小の距離ｄ５も、玉３３の直径の１／４以下かつ０.４〜０.５ｍｍに設定されている。すなわち、外輪１と内輪２の軌道溝３１,３２に隣接する肩部間の最小の距離は、玉３３の直径の１／４以下かつ０.４〜０.５ｍｍに設定されている。

図４は、玉３３の組み込みを行っている最中の図である。

この総玉型深溝玉軸受に玉３３を入れ込む際には、挿入を予定している玉３３の総数の半分程度の個数の玉３３を外輪１または内輪２の軌道溝に収容した後に、半分の個数の玉３３を覆うように、玉３３が軌道溝に収容されていない方の内輪２または外輪１を、玉３３が軌道溝に収容されている外輪１または内輪２にかぶせるようにする。その後、内外輪および半分の個数の玉３３からなるアッセンブリを所定の場所に組み付ける。最後に、図４に示すように、第１、第２玉入れ溝４,８近傍に置いた玉３３を直接押圧して一つずつ軸受内に入れ込むようにする。

または、内外輪１,２および半分の玉３３からなるアッセンブリを所定の場所に組み付けた後、図示しないが、くさび等の治具（図示せず）を第１、第２玉入れ溝４,８および周方向延在溝５,６に入れ込むことによって、内外輪１,２を撓ませて第１、第２玉入れ溝４,８を径方向に押し広げる。このようにして、第１、第２玉入れ溝４,８を拡径して、この拡径された第１、第２玉入れ溝４,８を通じて残りの半分の玉を一つずつ軸受内に入れ込むようにする。

上記実施形態の玉軸受によれば、外輪１が、第１玉入れ溝４の周方向の両側に、第１玉入れ溝４から周方向に所定寸法延在すると共に、第１軌道溝３１から外輪１の軸方向の一方の側の第１端面３７まで軸方向に延在し、かつ、第１玉入れ溝４の最大内径よりも小さい最大内径を有する周方向延在溝５,６を有するから、外輪１の第１玉入れ溝４周辺の剛性を局所的に下げることができる。また、玉３３を押し込む際に軌道輪１,２に発生する歪みを玉入れ溝４,８および周方向延在溝５,６の全体で受けることができるから、歪みを大局的に緩和できて、外輪１の第１玉入れ溝４周辺の可撓性を大きくすることができる。したがって、玉３３を、軸受内に容易に入れ込むことができ、かつ、玉３３を入れ込む際に玉３３および軌道輪１,２の玉入れ溝４,８周辺に傷が付くことを抑制できると共に、玉３３を入れ込む際に、軌道輪１,２の玉入れ溝４,８周辺が塑性変形することを抑制できる。

また、上記実施形態の玉軸受によれば、外輪１が、その第１玉入れ溝４の周方向の両側に、周方向延在溝５,６を有するから、本実施形態のように周方向延在溝５,６が存在しない個所における外輪１の内周面の内径と内輪２の外周面の外径との間隔が極端に狭い場合であっても、周方向延在溝５,６に治具（くさび）を入れ込むことができて、治具を使用する玉の入れ込み方法を使用できる。

また、上記実施形態の玉軸受によれば、外輪１の第１軌道溝３１の軸方向の他方の側の肩部と、内輪２の第２軌道溝３２の軸方向の他方の側の肩部との最小の距離が、玉３３の直径の１／４以下であって、外輪１の第１軌道溝３１の軸方向の他方の側の肩部と、内輪２の第２軌道溝３２の軸方向の他方の側の肩部との距離が、従来よりも格段に小さくなっているから、従来よりも強度を低下させる恐れがある周方向延在溝５,６が玉軸受に形成されているにも拘わらず、玉軸受の強度が低下することがなくて、玉軸受の強度を所定の強度に維持できる。

尚、上記実施形態では、外輪１が静止輪であると共に、内輪２が回転輪であったが、この発明は、外輪が回転輪であると共に、内輪が静止輪であっても良い。

また、上記実施形態では、第１、第２玉入れ溝４,８の開口の形状が略半円形状であったが、この発明では、第１、第２玉入れ溝の開口の形状は、楕円におけるその短軸または長軸を境にした半分の形状や、放物線の凸部の周辺の形状等、閉曲線の一部の形状であっても良い。

また、上記実施形態の総玉型深溝玉軸受は、ターボ分子ポンプのタッチダウン軸受として使用されていたが、この発明の玉軸受を、ターボ分子ポンプのタッチダウン軸受以外の用途に使用しても良い。

また、上記実施形態の総玉型深溝玉軸受では、周方向延在溝を外輪に形成したが、この発明では、周方向延在溝を内輪に形成しても良く、特に、外輪が回転輪であると共に内輪が静止輪である場合に、周方向延在溝を内輪に形成すると好ましい。ここで、周方向延在溝を内輪に形成する場合、周方向延在溝を、内輪の第２玉入れ溝から周方向に所定寸法延在すると共に、内輪の第２軌道溝から内輪の第２端面まで軸方向に延在し、かつ、内輪の第２玉入れ溝の最小外径よりも大きい最小外径を有するように、内輪の第２玉入れ溝の周方向の両側に形成する。このように、内輪に周方向延在溝を形成すると、上記実施形態と同様の作用効果を獲得することができる。

更には、外輪および内輪の両方に周方向延在溝を形成しても良い。例えば、外輪に上記実施形態で説明したような周方向延在溝を形成すると共に、内輪に上記外輪の周方向延在溝に径方向に対向するように周方向延在溝を形成しても良く、この場合、軌道輪の可撓性を更に大きくすることができる。

本発明の玉軸受の一実施形態である総玉型深溝玉軸受を軸方向の一方の側から見たときの正面図である。 図１における周方向延在溝の部分拡大図である。 上記実施形態の総玉型深溝玉軸受の第１および第２玉入れ溝を通過する軸方向の断面図である。 玉の組み込みを行っている最中の上記実施形態の総玉型深溝玉軸受の製造途中の図である。

１ 外輪
２ 内輪
４ 第１玉入れ溝
５,６ 周方向延在溝
８ 第２玉入れ溝
３３ 玉

Claims (3)

1. 第１軌道溝と、
   この第１軌道溝の軸方向の一方の側に形成された一方の側の肩部と
   を有し、
   上記一方の側の肩部が、
   上記一方の側の肩部に径方向の外方側に窪んで形成され、上記第１軌道溝から軸方向の一方の側の第１端面まで軸方向に延在する第１玉入れ溝と、
   上記一方の側の肩部に径方向の外方側に窪んで形成され、上記第１玉入れ溝の周方向の両側において上記第１玉入れ溝から上記周方向に所定寸法延在すると共に、上記第１軌道溝から上記第１端面まで上記軸方向に延在し、かつ、上記第１玉入れ溝の最大内径よりも小さい最大内径を有する治具を入れ込むための周方向延在溝と、
   上記第１玉入れ溝と上記周方向延在溝とを有さない周方向部分と
   を有する外輪と、
   第２軌道溝と、この第２軌道溝から上記軸方向の上記一方の側の第２端面まで上記軸方向に延在する第２玉入れ溝とを有する内輪と、
   上記外輪の上記第１軌道溝と、上記内輪の上記第２軌道溝との間に配置された玉と
   を備えることを特徴とする玉軸受。
2. 第１軌道溝と、この第１軌道溝から軸方向の一方の側の第１端面まで軸方向に延在する第１玉入れ溝とを有する外輪と、
   第２軌道溝と、
   この第２軌道溝の軸方向の一方の側に形成された一方の側の肩部と
   を有し、
   上記一方の側の肩部が、
   上記一方の側の肩部に径方向の内方側に窪んで形成され、上記第２軌道溝から上記軸方向の上記一方の側の第２端面まで上記軸方向に延在する第２玉入れ溝と、
   上記一方の側の肩部に径方向の内方側に窪んで形成され、上記第２玉入れ溝の周方向の両側において上記第２玉入れ溝から上記周方向に所定寸法延在すると共に、上記第２軌道溝から上記第２端面まで上記軸方向に延在し、かつ、上記第２玉入れ溝の最小外径よりも大きい最小外径を有する治具を入れ込むための周方向延在溝と、
   上記第２玉入れ溝と上記周方向延在溝とを有さない周方向部分と
   を有する内輪と、
   上記外輪の上記第１軌道溝と、上記内輪の上記第２軌道溝との間に配置された玉と
   を備えることを特徴とする玉軸受。
3. 請求項１または２に記載の玉軸受において、
   上記外輪の上記第１軌道溝の上記軸方向の他方の側の肩部と、上記内輪の上記第２軌道溝の上記軸方向の上記他方の側の肩部との最小の距離は、上記玉の直径の１／４以下であることを特徴とする玉軸受。

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