JP2005299738A - フランジ付き転がり軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】逃げ溝に発生する応力を分散させて破損や割れを生じ難くすることにより耐久性に優れたフランジ付き転がり軸受を提供する。
【解決手段】互いに相対的に回転可能に配置された内輪２及び外輪４と、これら内外輪間に転動自在に配列された複数個の転動体６と、外輪４に外向きに突設されたラジアル方向のフランジ１２とを有し、フランジ１２の外形面と外輪４の外形面との交点には逃げ溝Ｒが形成されており、逃げ溝Ｒの内部は、０.１以下の曲率半径となる面が無いように形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一方の軌道輪(例えば、外輪)に外向きのラジアル方向のフランジを有するフランジ付き転がり軸受に関する。
従来から、例えば小型情報機器やオフィス用機器などの産業機械に種々の転がり軸受が用いられている。例えば図２(ａ),(ｂ)に示すフランジ付き転がり軸受は、互いに相対的に回転可能に配置された一対の軌道輪(内輪２及び外輪４)と、内外輪間に転動自在に配列された複数個の転動体６と、これら転動体６を転動自在に保持する保持器８とが設けられており、内外輪間には、密封板(例えば、シールやシールド)１０が取り付けられている。
密封板１０は、その基端１０ａが外輪４に形成されたシール溝４ａに保持(かしめ)されており、その先端１０ｂが内輪２方向に延出している。なお、同図には、密封板１０の一例として、非接触タイプの密封板１０が示されており、先端１０ｂは、内輪２に対して非接触状態に維持されている。
このようなフランジ付き転がり軸受には、一方の軌道輪(例えば、外輪４)に外向きのラジアル方向のフランジ１２が突設されており(例えば、非特許文献１参照)、このフランジ１２の端面Ｓを軸受ハウジング(図示しない)を突き当てることにより、フランジ付き転がり軸受を軸方向に位置決めすることができる。
ところで、近年では産業機械の小型化及び緻密化に伴って転がり軸受も小型化及び薄肉化される傾向にあり、そのため、例えば軸受運転時にフランジ１２或いは外輪４に作用する荷重や軸受取扱い時にフランジ１２或いは外輪４に作用する衝撃の大きさによっては、フランジ１２が破損したり或いは外輪４に割れが生じたりしてしまう場合が想定される。このような破損や割れは、荷重や衝撃が作用する際に応力が集中する箇所に生じ、かかる応力集中は、フランジ１２や外輪４の外形面が急激に変化している箇所に発生し易い。
外輪４及びフランジ１２の外形面には、一定の精度を出すために研削仕上げが施されており、特に、両外形面が交差する部分には、研削仕上げ中に研削砥石(図示しない)を逃がすための逃げ溝Ｒが形成されている。この場合、上記の応力集中は逃げ溝Ｒに発生し易くなる。
ここで、例えばフランジ１２に矢印方向の外力Ｆ(図２(ｂ)参照)が働いた場合を想定すると、逃げ溝Ｒから外輪４の肉厚が薄くなっている方向(断面積が最も小さい部分：逃げ溝Ｒとシール溝４ａとの間の部分)Ｔ１に沿って応力が大きくなるため、この部分に破損や割れが生じ易くなる。また、逃げ溝Ｒの無い転がり軸受(特に図示しない)では、次に断面積が小さい部分(例えば、逃げ溝Ｒと外輪４の転動面４ｂとの間の部分)Ｔ２に破損や割れが生じ易くなる。
また、従来の逃げ溝Ｒは、その内部の隅部(角部)に丸み(例えば、面取り)を施しているものの、加工上の都合から略矩形状を成しているため、応力が集中し易くなっている。
「ＪＩＳ用語解説シリーズ 転がり軸受用語」社団法人日本ベアリング工業会編集、財団法人日本規格協会発行、１９９３年７月２０日第１版第１刷発行、ｐ１４２−１４３
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、逃げ溝に発生する応力を分散させて破損や割れを生じ難くすることにより耐久性に優れたフランジ付き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、本発明は、互いに相対的に回転可能に配置された一対の軌道輪と、これら軌道輪間に転動自在に配列された複数個の転動体と、一方の軌道輪に外向きに突設されたラジアル方向のフランジとを有するフランジ付き転がり軸受であって、フランジの外形面と一方の軌道輪の外形面との交点には逃げ溝が形成されており、逃げ溝の内部は、０.１以下の曲率半径となる面が無いように形成されている。
また、この発明において、一対の軌道輪間に設けられた密封板は、その基端が一方の軌道輪に形成されたシール溝に保持され、その先端が他方の軌道輪方向に延出しており、逃げ溝が、その逃げ幅Ｄを直径とする略円弧状に形成されている場合、逃げ溝のフランジ側溝深さｂを除いたスラスト方向のフランジ幅をａ、シール溝外径と逃げ溝の軌道輪側内径との間の幅をｃ、逃げ溝の軌道輪側溝深さをｄ、逃げ溝とフランジの外径面との交点からフランジのラジアル方向端部までの幅をｅ、逃げ溝のスラスト方向逃げ幅をｆ、逃げ溝のラジアル方向逃げ幅をＧとすると、
ａ：ｂ＝５：５〜１０：０の比率で且つｂ≧０.０１ｍｍ、
ｃ：ｄ＝５：５〜１０：０の比率で且つｄ≧０.０１ｍｍ、
ｅ：ｆ＝５：５〜１０：０の比率で且つｆ≧０.０５ｍｍ、
Ｇ≧０.０５ｍｍ、
なる関係を満足することを特徴とする。
この場合、一方の軌道輪の外形面と当該軌道輪の軌道面との間の有効肉厚は、略１ｍｍ以下に設定されている。また、シール溝の内部は、０.１以下の曲率半径となる面が無いように形成されている。
本発明のフランジ付き転がり軸受によれば、逃げ溝の内部に０.１以下の曲率半径となる面を無くすことにより、逃げ溝に発生する応力を分散させて破損や割れを生じ難くすることができ、その結果、耐久性を向上させることができる。
以下、本発明の一実施の形態に係るフランジ付き転がり軸受について、図１を参照して説明する。なお、本実施の形態は上述した図２のフランジ付き軸受の改良に係り、基本的な構成は図２の構成と同一であるため、同一構成部分の説明は省略し、異なる部分についての説明に止める。また、以下では、図面上において玉軸受を例示して説明するが、これに限定されることは無く、例えばころ軸受であっても良いことは言うまでも無い。
図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施の形態のフランジ付き転がり軸受において、逃げ溝Ｒは、フランジ１２の外形面と一方の軌道輪(即ち、外輪４)の外形面との交点に形成されており、その逃げ幅Ｄを直径とする略円弧状に形成されている。これにより逃げ溝Ｒの内部は、０.１以下の曲率半径となる面が無いように形成される。別の言い方をすると、逃げ溝Ｒの内部は、０.１以上の曲率半径を有する面のみで構成される。
なお、本実施の形態でも、密封板１０の一例として、非接触タイプの密封板１０が示されており、その先端１０ｂは、内輪２に対して非接触状態に維持されている。
このような構成において、例えば軸受運転時にフランジ１２或いは外輪４に荷重が作用したり、軸受取扱い時にフランジ１２或いは外輪４に衝撃が作用した際に、逃げ溝Ｒに発生する応力集中を下げるためには、逃げ溝Ｒの逃げ幅Ｄを大きくすれば、逃げ溝Ｒに発生する応力を分散させることができる。しかし、逃げ幅Ｄを大きくすると、その分だけ逃げ溝Ｒとシール溝４ａとの間の部分の断面積や逃げ溝Ｒと外輪４の転動面４ｂとの間の部分の断面積が小さくなり、軸受強度(例えば、破断強度)を一定に維持し難くなる。
そこで、逃げ幅Ｄを大きくすること無く、逃げ溝Ｒ内部(隅部や角部を含めた内面全体に亘る部分)の曲率半径を０.１以上に設定するために、逃げ溝Ｒ周りの設定条件を下記の通り規定した。
即ち、逃げ溝Ｒのフランジ側溝深さｂを除いたスラスト方向のフランジ幅をａ、シール溝４ａ外径と逃げ溝Ｒの軌道輪(外輪４)側内径との間の幅をｃ、逃げ溝Ｒの軌道輪(外輪４) 側溝深さをｄ、逃げ溝Ｒとフランジ１２の外径面との交点Ｐからフランジ１２のラジアル方向端部までの幅をｅ、逃げ溝Ｒのスラスト方向逃げ幅をｆ、逃げ溝Ｒのラジアル方向逃げ幅をＧとすると、
ａ：ｂ＝５：５〜１０：０の比率で且つｂ≧０.０１ｍｍ、
ｃ：ｄ＝５：５〜１０：０の比率で且つｄ≧０.０１ｍｍ、
ｅ：ｆ＝５：５〜１０：０の比率で且つｆ≧０.０５ｍｍ、
Ｇ≧０.０５ｍｍ、
なる関係を満足するように設定する。特に、ａはフランジ１２の肉厚の５０％以下、ｃはシール溝４ａ外径と外輪４の外形面との間の肉厚の５０％以下に設定する。
この設定条件を満足したフランジ付き転がり軸受によれば、逃げ溝Ｒの内部に０.１以下の曲率半径となる面を無くすことができるため、逃げ溝Ｒに発生する応力を分散させる(応力集中を無くす)ことが可能となる。この場合、逃げ溝Ｒから外輪４の肉厚が比較的薄くなっている部分(例えば、逃げ溝Ｒとシール溝４ａとの間の部分や逃げ溝Ｒと外輪４の転動面４ｂとの間の部分)に破損や割れを生じ難くすることができるため、耐久性(軸受強度(例えば、破断強度))を向上(一定に維持)させることができる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更することが可能である。
例えば図１(ｃ)に示すように、シール溝４ａに対向する部分の逃げ溝Ｒの曲率半径を大きくしても良い。別の言い方をすれば、逃げ溝Ｒの中の転動面４ｂ側に曲率半径が大きくなるように設定されている。この構成によれば、逃げ溝Ｒでの応力集中位置を断面積が小さくなった部分からずらすことができるため、軸受の耐久性(軸受強度(例えば、破断強度))を向上(一定に維持)させることができる。
また、上述した実施の形態(図１(ａ),(ｂ))及び変形例(図１(ｃ))の技術は、例えば、軸受の内径又は外径が１０ｍｍ以下の小型或いはミニチュアタイプ、ＪＩＳの基本番号(寸法系列記号)が６８及び６９のタイプ、或いは、それ以上に薄肉タイプのフランジ付き転がり軸受に有効であるが、例えば外輪４の外形面と当該外輪４の軌道面４ｂとの間の有効肉厚ｈが略１ｍｍ以下に設定された軸受には特に有効である。
更に、例えば逃げ溝Ｒの内部に加えてシール溝４ａの内部も０.１以下の曲率半径となる面が無いように形成すれば、フランジ付き転がり軸受の全体的な耐久性(軸受強度(例えば、破断強度))を向上(一定に維持)させることができる。
(ａ)は、本発明の一実施の形態に係るフランジ付き転がり軸受の全体構成を概略的に示す断面図、(ｂ)は、逃げ溝周りの設定条件を拡大して示す図、(ｃ)は、本発明の変形例に係るフランジ付き転がり軸受の特徴部分を示す図。 (ａ)は、従来のフランジ付き転がり軸受の全体構成を概略的に示す断面図、(ｂ)は、逃げ溝周りの構成を拡大して示す図。
符号の説明
２ 内輪
４ 外輪
６ 転動体
８ 保持器
１０ 密封板
１２ フランジ
Ｒ 逃げ溝

Claims (4)

  1. 互いに相対的に回転可能に配置された一対の軌道輪と、これら軌道輪間に転動自在に配列された複数個の転動体と、一方の軌道輪に外向きに突設されたラジアル方向のフランジと、を有するフランジ付き転がり軸受であって、
    フランジの外形面と一方の軌道輪の外形面との交点には逃げ溝が形成されており、
    逃げ溝の内部は、０.１以下の曲率半径となる面が無いように形成されていることを特徴とするフランジ付き転がり軸受。
  2. 一対の軌道輪間に設けられた密封板は、その基端が一方の軌道輪に形成されたシール溝に保持され、その先端が他方の軌道輪方向に延出しているフランジ付き転がり軸受であって、
    逃げ溝は、その逃げ幅Ｄを直径とする略円弧状に形成されており、
    逃げ溝のフランジ側溝深さｂを除いたスラスト方向のフランジ幅をａ、シール溝外径と逃げ溝の軌道輪側内径との間の幅をｃ、逃げ溝の軌道輪側溝深さをｄ、逃げ溝とフランジの外径面との交点からフランジのラジアル方向端部までの幅をｅ、逃げ溝のスラスト方向逃げ幅をｆ、逃げ溝のラジアル方向逃げ幅をＧとすると、
    ａ：ｂ＝５：５〜１０：０の比率で且つｂ≧０.０１ｍｍ、
    ｃ：ｄ＝５：５〜１０：０の比率で且つｄ≧０.０１ｍｍ、
    ｅ：ｆ＝５：５〜１０：０の比率で且つｆ≧０.０５ｍｍ、
    Ｇ≧０.０５ｍｍ、
    なる関係を満足することを特徴とする請求項１に記載のフランジ付き転がり軸受。
  3. 一方の軌道輪の外形面と当該軌道輪の軌道面との間の有効肉厚は、略１ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフランジ付き転がり軸受。
  4. シール溝の内部は、０.１以下の曲率半径となる面が無いように形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のフランジ付き転がり軸受。
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