JP2008057776A - Angular ball bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば産業機械、工作機械、ロボット、医療機器、半導体/液晶製造装置、光学及びオプトエレクトロニクス装置等に用いられる玉軸受に関し、特にラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、特に大きなモーメント荷重が負荷として作用されるアンギュラ玉軸受に関する。 The present invention relates to a ball bearing used in, for example, industrial machines, machine tools, robots, medical equipment, semiconductor / liquid crystal manufacturing apparatuses, optical and optoelectronic apparatuses, and in particular, radial loads and axial loads in both directions, particularly large moment loads. The present invention relates to an angular ball bearing that acts as
一般に、アンギュラ玉軸受には深みぞ玉軸受のようなシールは装着されていない。したがって、例えば図19に示すように、ハウジング1と軸2との間に単列のアンギュラ玉軸受3A,3Bを2列に並設し、内輪3aを間座で構成される内輪押え4及び軸受ナット5で固定すると共に、外輪3bを外輪抑え6で固定した場合、アンギュラ玉軸受3A,3Bの接触角を表す接触点の法線方向の延長線L1は、内輪3a及び外輪3bのみぞ肩部3c及び3dを通り、軸2又は内輪押え4やハウジング1、又は外輪押え6を通過するようになる。
In general, angular ball bearings are not equipped with seals like deep groove ball bearings. Therefore, for example, as shown in FIG. 19, single-row
アンギュラ玉軸受3A,3Bに外部荷重が負荷として付加されたとき、内輪3a及び外輪3b間に介装された玉でなる転動体3eと内輪3a及び外輪3bのみぞ間の接触部に生じる所謂転動体荷重は、図19で矢視するように、接触角を表す接触部の法線方向で、転動体3eから内輪3a及び外輪3bのみぞ接触部間に向かって発生する。特に、モーメント荷重の比率が大きい場合、一部の転動体3e(主として180°対向位置)の転動体荷重が極端に大きくなる。
When an external load is applied as a load to the
図19に示すようにシールを有さないアンギュラ玉軸受では、図19(a)に示すように接触角が30°程度である場合には、転動体荷重の方向は、アンギュラ玉軸受3A,3Bの双方とも内輪3aのみぞ肩部3cを通り、軸2の軸受装着部を通ることになり、図19(b)のように、接触角が60°程度である場合には、転動体荷重の方向は、アンギュラ玉軸受3Aでは内輪3aのみぞ肩部3cを通り、軸2の内輪押えとなる段部3fを通ることになり、アンギュラ玉軸受3Bでは内輪3aのみぞ肩部3cを通り、内輪押え4を通って軸2の軸受装着部に達することになる。
In the angular ball bearing having no seal as shown in FIG. 19, when the contact angle is about 30 ° as shown in FIG. 19 (a), the direction of the rolling element load is the
このように、シールを有さないアンギュラ玉軸受3A,3Bでは、内輪3a及び外輪3bがこれらと接触する軸2やハウジング1及び内輪押え4や外輪押え6によってバックアップされているので、内輪3a及び外輪3bのみぞ肩部3c及び3dのみで転動体荷重を負担するわけではないので、みぞ肩部3c及び3dが変形することはなく転動体荷重を支持することができる。
As described above, in the
このため、特許文献1に示すように、外輪の軌道溝と内輪の軌道溝との間に多数の玉が転動自在に配設された単列の玉軸受において、軸方向断面幅Bと半径方向断面高さHとの断面寸法比(B/H)が(B/H)<0.63とする幅狭のアンギュラ玉軸受でも、シールを設けない場合には内輪又は外輪のみぞ肩部のみで転動体荷重を負担することはなく、みぞ肩部が変形することはなく転動体荷重を支持することができる。
しかしながら、特許文献1に開示されている幅狭のアンギュラ玉軸受で、その図11に示されているように、シール付きアンギュラ玉軸受として接触角を大きくすると、玉の接触部における法線方向の延長線がシールを収容するみぞ部を通ることになり、バックアップされていない内輪のみぞ肩部のみで転動体荷重を負担することになり、玉と内輪及び外輪のみぞ接触部の弾性変形に加えてみぞ肩部の弾性変形が生じ、剛性の低下を招く。また、転動体荷重が大きい場合にはみぞ肩部に破断や欠けが生じてしまうなどの未解決の課題がある。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、シールを収納するみぞ等を形成した場合に、内輪及び外輪の少なくとも一方のみぞ肩部のみで転動体荷重を負担することがないようにしたアンギュラ玉軸受を提供することを目的としている。
However, in the narrow angular contact ball bearing disclosed in
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the conventional example described above, and when a groove or the like for storing a seal is formed, the rolling element load is applied only to the shoulder of at least one of the inner ring and the outer ring. It is an object of the present invention to provide an angular contact ball bearing that does not bear the load.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、少なくとも円周方向の一部に内輪みぞ肩部よりも径の小さい凹段部が形成された内輪、及び少なくとも円周方向の一部に外輪みぞ肩部よりも径の大きい凹段部が形成された外輪の、少なくとも一方を備え、前記外輪の軌道溝と前記内輪の軌道溝との間に多数の玉が転動自在に配設された幅狭の単列のアンギュラ玉軸受において、前記玉と前記外輪及び内輪の接触部における法線方向の延長線が前記凹段部に干渉しないように接触角を設定したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to
また、請求項2に係る発明は、少なくとも円周方向の一部に内輪みぞ肩部よりも径の小さい凹段部が形成された内輪、及び少なくとも円周方向の一部に外輪みぞ肩部よりも径の大きい凹段部が形成された外輪の、少なくとも一方を備え、前記外輪の軌道溝と前記内輪の軌道溝との間に多数の玉が転動自在に配設された幅狭の複列のアンギュラ玉軸受において、前記玉と前記外輪及び内輪の接触部における法線方向の延長線が前記凹段部に干渉しないように接触角を設定したことを特徴としている。
The invention according to
さらに、請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において、前記凹段部は、環状シール体を挿入するみぞ及び対向するシールラビリンス部で構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項4に係る発明は、請求項1乃至3の何れか1つに係る発明において、前記内輪及び外輪の何れか一方の凹段部に、環状シール体が挿入され、該環状シール体は、挿入される側に対応する内輪及び外輪の凹部段に対して、接触及び非接触の何れかとなるように構成されていることを特徴としている。
Furthermore, the invention according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to
Furthermore, the invention according to
ここで、幅狭のアンギュラ玉軸受としては、標準アンギュラ玉軸受(78xx、79xx、70xx、72xx、73xxシリーズ等)に当てはまらないサイズ、すなわち、少なくとも例えば単列アンギュラ玉軸受の場合、軸方向断面幅Bと半径方向断面高さHとの断面寸法比(B/H)が(B/H)<0.63とする幅狭の単列アンギュラ玉軸受であり、複列アンギュラ玉軸受の場合、軸方向断面幅B2と半径方向断面高さH2との断面寸法比(B2/H2)が(B2/H2)<1.2とする幅狭の複列アンギュラ玉軸受である。
更に、アンギュラ玉軸受の接触角としては、内輪及び外輪のみぞ肩の高さ・玉径と軸受幅の比率・シールみぞの形状や大きさによって変わるが、概ね60°以下、望ましくは50°以下、さらに望ましくは40°以下がよいが、20°未満の場合は、許容アキシアル荷重や許容モーメント荷重が低下するので好ましくない。
Here, as the narrow angular contact ball bearing, a size not applicable to a standard angular contact ball bearing (78xx, 79xx, 70xx, 72xx, 73xx series, etc.), that is, in the case of at least a single row angular contact ball bearing, for example, an axial sectional width B is a single row angular contact ball bearing with a cross-sectional dimension ratio (B / H) of B and radial cross section height H (B / H) <0.63, and in the case of a double row angular contact ball bearing, This is a narrow double-row angular contact ball bearing in which the cross-sectional dimension ratio (B2 / H2) between the cross-sectional width B2 and the radial cross-sectional height H2 is (B2 / H2) <1.2.
Further, the contact angle of the angular ball bearing varies depending on the height of the shoulders of the inner and outer rings, the ratio of the ball diameter and the bearing width, and the shape and size of the seal groove, but is generally 60 ° or less, preferably 50 ° or less. More preferably, the angle is 40 ° or less, but if it is less than 20 °, the allowable axial load and the allowable moment load decrease, which is not preferable.
本発明によれば、幅狭の単列アンギュラ玉軸受及び複列アンギュラ玉軸受の場合に、玉と前記外輪及び内輪との接触部における法線方向の延長線が前記凹段部に干渉しないように接触角を設定したので、内輪及び外輪の少なくとも一方のみぞ肩部のみで転動体荷重を負担することを確実に防止して、シールを有する幅狭のアンギュラ玉軸受で、みぞ肩部が変形することはなく転動体荷重を支持することができるという効果が得られる。 According to the present invention, in the case of narrow single-row angular contact ball bearings and double-row angular contact ball bearings, the extension line in the normal direction at the contact portion between the balls and the outer ring and the inner ring does not interfere with the recessed step portion. Since the contact angle is set at the inner ring and at least one of the outer ring, it is possible to reliably prevent the load of the rolling element from being loaded only by the shoulder portion, and the groove shoulder portion is deformed by a narrow angular ball bearing having a seal. The effect that it can support a rolling element load without doing is acquired.
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図1は本発明の第1の態様(請求項1に対応)の実施の形態の一例である単列玉軸受を説明するための要部断面図、図2は図1の単列玉軸受を2列組み合わせた状態を示す要部断面図である。
本発明の第1の態様(請求項1に対応)の実施の形態の一例である単列玉軸受100は、図1に示すように、外輪101の軌道溝101aと内輪102の軌道溝102aとの間に多数の玉103が転動自在に配設された単列のアンギュラ玉軸受100において、軸方向断面幅Bと半径方向断面高さH(=(外輪外径D−内輪内径d)/2)との断面寸法比(B/H)を(B/H)<0.63としている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part for explaining a single row ball bearing which is an example of an embodiment of the first aspect of the present invention (corresponding to claim 1), and FIG. 2 shows the single row ball bearing of FIG. It is principal part sectional drawing which shows the state which combined 2 rows.
As shown in FIG. 1, a single row ball bearing 100 as an example of an embodiment of the first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) includes a
ここで、この実施の形態では、図2に示すように、アンギュラ玉軸受100を2列背面組合せとし、7208A(接触角30°)の2列組合せアンギュラ玉軸受と置き換える場合を例に採る。
7208Aのアンギュラ玉軸受は、内輪内径φ40mm、外輪外径φ80mm、軸方向断面幅(軸受単体幅)Bが18mmであるので、断面寸法比(B/H)=0.9である。したがって、本実施形態のアンギュラ玉軸受100では、断面寸法比(B/H)=0.45(内輪内径及び外輪外径はそのままで、軸方向断面幅(軸受単体幅)を9mmとした)としている。これにより、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けることができると共に、軸方向寸法で1/2の省スペース化、低トルク化及び更なる高剛性化を図ることができる。
もちろん、必要に応じて、アンギュラ玉軸受100の断面寸法比(B/H)を0.45未満或いは0.45を超える(但し(B/H)<0.63)ように設定してもかまわない。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the angular ball bearing 100 is used as a two-row back surface combination and replaced with a double row angular contact ball bearing of 7208A (contact angle 30 °).
The 7208A angular contact ball bearing has an inner ring inner diameter φ40 mm, an outer ring outer diameter φ80 mm, and an axial sectional width (bearing single body width) B of 18 mm, so the sectional dimension ratio (B / H) = 0.9. Therefore, in the angular ball bearing 100 of the present embodiment, the sectional dimension ratio (B / H) = 0.45 (the inner ring inner diameter and the outer ring outer diameter remain the same, and the axial sectional width (bearing single body width) is 9 mm). Yes. As a result, a radial load, an axial load in both directions, and a moment load can be received, and space saving, a reduction in torque, and a further increase in rigidity can be achieved in the axial dimension.
Of course, if necessary, the cross-sectional dimension ratio (B / H) of the angular ball bearing 100 may be set to be less than 0.45 or more than 0.45 (where (B / H) <0.63). Absent.
このように、B/H<0.63とする理由は以下の通りである。
図3及び図4はそれぞれ標準的に使用されている極薄肉玉軸受(軸受内径:φ38.1mm,軸受外径:φ47.625mm,軸受幅:4.762mm,前記断面寸法比(B/H)=1)を基準とし、軸受外径及び軸受幅を変えずに、軸受内径を変化させた場合(即ち、(B/H)の値を変化させた場合)の内外輪リングの半径方向の変形特性(図5参照:内輪を例示)及び半径方向の断面2次モーメントI(図6参照:I=bh3 /12で計算)を比較した結果を示している。
Thus, the reason why B / H <0.63 is as follows.
3 and 4 are standard thin ball bearings (bearing inner diameter: φ38.1 mm, bearing outer diameter: φ47.625 mm, bearing width: 4.762 mm, cross-sectional dimension ratio (B / H)) = 1) as a reference, the inner and outer ring rings are deformed in the radial direction when the bearing inner diameter is changed without changing the bearing outer diameter and bearing width (that is, when the value of (B / H) is changed). properties (see FIG. 5: the inner ring of illustration) and radial cross-sectional secondary moment I: shows the result of comparison (see FIG. 6 calculated as I = bh 3/12).
また、図7及び図8についてもそれぞれ標準的に使用されている極薄肉玉軸受(軸受内径:φ63.5mm,軸受外径:φ76.2mm,軸受幅:6.35mm,前記断面寸法比(B/H)=1)を基準とし、軸受外径及び軸受幅を変えずに、軸受内径を変化させた場合(即ち、(B/H)の値を変化させた場合)の内外輪リングの半径方向の変形特性及び半径方向の断面2次モーメントIを比較した結果を示している。 7 and 8 are also used as standard thin ball bearings (bearing inner diameter: φ63.5 mm, bearing outer diameter: φ76.2 mm, bearing width: 6.35 mm, cross-sectional dimension ratio (B / H) = 1) as a reference, the radius of the inner and outer ring rings when the bearing inner diameter is changed without changing the bearing outer diameter and bearing width (that is, when the value of (B / H) is changed) The result of having compared the deformation characteristic of a direction and the cross-sectional secondary moment I of the radial direction is shown.
何れの軸受も(B/H)=0.63未満で、剛性の増加率勾配の変化が顕著に出ている。すなわち、断面2次モーメントIの増加は顕著になり、半径方向の内外輪リングの変形量の減少は飽和状態となる。
従って、本実施形態では、従来の極薄肉軸受で問題となる内外輪製作時の旋盤加工や研磨加工時の加工力による軸受変形を防止することができ、真円度や偏肉等の軸受精度を向上させることができる。
In any of the bearings, (B / H) = 0.63, and the change in the rigidity increase rate gradient is remarkable. That is, the increase in the secondary moment I of the cross section becomes significant, and the decrease in the deformation amount of the inner and outer ring in the radial direction becomes saturated.
Therefore, in this embodiment, it is possible to prevent bearing deformation due to lathe processing during inner / outer ring production or processing force during polishing processing, which is a problem with conventional ultra-thin bearings, and bearing accuracy such as roundness and uneven thickness Can be improved.
また、軸やハウジングに組み込んだ場合(特に、軸やハウジングとすきま嵌合で組み込んだ場合)、内輪押えや外輪押え等で軸受を固定した時の内外輪の変形(特に真円度の悪化)を抑制することができると共に、変形によって生じるトルク不良や回転精度不良、あるいは、発熱増大、摩耗や焼付き等の不具合を防止することができる。 Deformation of inner and outer rings when bearings are fixed with inner ring retainers and outer ring retainers (especially when they are assembled with a clearance fit with the shaft or housing). In addition, it is possible to prevent torque defects and rotational accuracy defects caused by deformation, or problems such as increased heat generation, wear and seizure.
なお、単列玉軸受は、1列では、予圧をかけたりモーメント荷重を負荷することは困難であるが、2列以上の多列組合せとすることで、ラジアル荷重、アキシアル荷重及びモーメント荷重を負荷することが可能となる。
また、各玉が内外輪の軌道溝に対して常に2点で接触するので、4点接触玉軸受のように、玉の大きなスピンによるトルクの増加を抑制することができ、更には、クロスローラ軸受に比べて転がり抵抗が低くなるので低トルク化を実現することができる。
Single-row ball bearings are difficult to apply preload or moment load in one row, but by combining multiple rows of two or more rows, radial load, axial load and moment load can be applied. It becomes possible to do.
Further, since each ball always contacts the inner and outer raceway grooves at two points, an increase in torque due to a large spin of the ball can be suppressed as in a four-point contact ball bearing. Since the rolling resistance is lower than that of the bearing, a reduction in torque can be realized.
図9は、単列の本発明品(接触角がハの字形となる2列背面組合せ軸受)とクロスローラ軸受についてそれぞれの軸受にモーメント荷重を負荷した場合の内外輪相対傾き角の比較データである。
ここで、測定軸受の主要寸法は、
本発明品:
内輪内径 :φ170
外輪外径 :φ215
単体幅 :13.5mm
転動体ピッチ円直径:φ192.5
接触角35°
(B/H=0.60)
クロスローラ軸受:
内輪内径 :φ130
外輪外径 :φ230
組立幅 :30mm
転動体ピッチ円直径:φ189.7
である。
FIG. 9 is a comparison data of the relative inclination angle of the inner and outer rings when a moment load is applied to the bearings of the single-row product of the present invention (two-row rear combination bearing with a contact angle of C shape) and the cross roller bearing. is there.
Here, the main dimensions of the measuring bearing are
Invention product:
Inner ring inner diameter: φ170
Outer ring outer diameter: φ215
Single unit width: 13.5mm
Rolling element pitch circle diameter: φ192.5
(B / H = 0.60)
Cross roller bearing:
Inner ring inner diameter: φ130
Outer ring outer diameter: φ230
Assembly width: 30mm
Rolling element pitch circle diameter: φ189.7
It is.
この図9から明らかなように、転動体のピッチ円直径が略同一となる本発明品及びクロスローラ軸受の両者について、モーメント剛性の比較データは、本発明品がクロスローラ軸受に対して、約1.3倍のモーメント剛性を保持していることが確認された。
また、上記の実験に加えて、本発明品及びクロスローラ軸受を軸及びハウジングに組込んだ後、モータ(ベルト駆動)により低速で回転させたが、本発明品は、回転ムラもなくスムーズに回転したが、クロスローラ軸受の場合はトルク変動による回転ムラが実際に確認された。
As is apparent from FIG. 9, for both the present invention product and the cross roller bearing in which the pitch circle diameters of the rolling elements are substantially the same, the comparison data of the moment stiffness is about the present invention product about the cross roller bearing. It was confirmed that the moment rigidity was maintained 1.3 times.
In addition to the above experiments, the product of the present invention and the cross roller bearing were assembled into the shaft and housing, and then rotated at a low speed by a motor (belt drive). In the case of the cross roller bearing, rotation irregularity due to torque fluctuation was actually confirmed.
更に、幅寸法が従来の標準単列玉軸受の約半分となることで、玉径も従来の玉軸受の半分程度となるが、逆に1列あたりの玉数が増加し、軸受剛性は従来の玉軸受に対して増加する。また、旋回ロボットのアーム継ぎ手部分等に適用する場合では、低速の揺動回転がほとんどであるので、玉径を小さくしたことにより軸受の負荷容量が低下しても、転がり疲れ寿命時間が実用上で問題となることはない。
その他の産業機械、工作機械、ロボット、医療機器、半導体/液晶製造装置、光学及びオプトエレクトロニクス装置などでも、回転数が低い用途や揺動回転用途が多いので、転がり疲れ寿命時間が問題となることはほとんどない。
Furthermore, when the width dimension is about half that of the conventional standard single row ball bearing, the ball diameter is also about half that of the conventional ball bearing, but conversely, the number of balls per row is increased, and the bearing rigidity is conventional. Increased against ball bearings. In addition, when applied to the arm joint of a turning robot, etc., low-speed oscillating rotation is almost the case, so even if the bearing load capacity is reduced by reducing the ball diameter, the rolling fatigue life time is practical. There is no problem.
Other industrial machines, machine tools, robots, medical equipment, semiconductor / liquid crystal manufacturing equipment, optical and optoelectronic equipment, etc., have many applications with low rotation speeds and rocking rotations, so rolling fatigue life time becomes a problem. There is almost no.
図10は、各種軸受の計算モーメント剛性の比較である。同一サイズ(計算例は、軸受名番7906A(接触角30°)相当で、内外径寸法が同じ場合:内輪内径φ30mm、外輪外径φ47mm)では、請求項1に係る単列の幅狭アンギュラ玉軸受(接触角30°:軸受の計算例)を2列組合せ、且つ内外輪の軌道溝曲率半径(Daは玉径)を変化させた本発明例A〜Eは、いずれもクロスローラ軸受、標準2列組合せアンギュラ玉軸受及び4点接触玉軸受に比べてモーメント剛性が高くなっており、例えば本発明例Bは、クロスローラ軸受の2.4倍、従来の標準2列組合せアンギュラ玉軸受の1.9倍、4点接触玉軸受の3.3倍のモーメント剛性を保持させることが可能である。
FIG. 10 is a comparison of calculated moment stiffness of various bearings. For the same size (calculation example is equivalent to bearing name No. 7906A (contact angle 30 °) and the inner and outer diameter dimensions are the same: inner ring inner diameter φ30 mm, outer ring outer diameter φ47 mm), the single row narrow angular contact ball according to
なお、それぞれの設計予圧すきまは、本発明例A〜E、標準2列組合せアンギュラ玉軸受及び4点接触玉軸受は−0.010mm、クロスローラ軸受は−0.001mmと実用上の標準的な値として計算している。
また、本実施形態における幅狭玉軸受の適正な玉径は、シール等の装着有無により変化するが、剛性を増加させるため、極端に玉径を小さくすると、玉と内外輪の軌道溝との接触部間の面圧が増加し、耐圧痕性が低下する虞れがあるため、概ね、軸受幅(B)又は(B2/2)の30〜90%が望ましい。
The design preload clearances are -0.010 mm for the invention examples A to E, standard two-row combination angular contact ball bearings and 4-point contact ball bearings, and -0.001 mm for the cross roller bearings, which are standard in practical use. Calculated as a value.
In addition, the appropriate ball diameter of the narrow ball bearing in the present embodiment varies depending on the presence or absence of a seal or the like, but in order to increase rigidity, if the ball diameter is extremely reduced, the ball and the inner and outer ring raceway grooves Since the contact pressure between the contact portions increases and the pressure scar resistance may be lowered, approximately 30 to 90% of the bearing width (B) or (B2 / 2) is desirable.
そして、本実施形態では、単列玉軸受100の片側に環状シール体120を設けると共に、多数の玉103を円周方向に位置決めする保持器130を配設している。
すなわち、図1に示すように、外輪101及び内輪102の例えば右側の片側端面に環状シール体120を収容する凹段部としてのシール収容溝121及び122が配設されている。
In this embodiment, an
That is, as shown in FIG. 1, seal
環状シール体120は逆L字状に形成した金属芯金125で補強した補強タイプのゴムシール(例えばニトリルゴム・アクリルゴムやフッ素ゴム)126で構成されている。ゴムシール126は、外周部に外輪101と嵌合する嵌合部126aが形成され、内周部に内輪102と接触するリップ部126bが形成されている。
外輪101のシール収容溝121は、外輪101の軌道溝101aに連接する傾斜内周面101bの右端側に比較的浅い段部121aと、この段部121aの底部に円周方向に形成された環状シール体120の嵌合部126aを押し込んで挿入する浅い嵌合凹部121bとを有する構成とされている。
The
The
また、内輪102のシール収容溝122は、内輪の軌道溝102aの左右両端に連接する円筒外周面102bにおける軌道溝102aの右側のみぞ肩部102cの右端側に比較的深い段部122aと、この段部122aの底面に円周方向に形成した環状シール体120の内周面に形成されたリップ部126bが接触する浅い収容凹部122bとを有する構成とされている。
Further, the
さらに、保持器130は、玉103を収容するポケット部131を挟んで軸方向に延長する一対の円環状部132a及び132bを有し、これら円環状部132a及び132bが内輪102の円筒外周面102bを案内面として装着されている。
そして、環状シール体120側の円環状部132bには内輪102の円筒外周面102bとシール収容溝122との交点に形成される交点エッジ部123と対向する内周面に交点エッジ部123との接触を回避する断面半円形の凹状溝部133が円周方向に形成されている。
Furthermore, the
The
この保持器130は、切削により製作された銅合金などの金属材料、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の合成樹脂材料、さらにはガラス繊維やカーボン繊維等の補強材を添加した強化材入り合成樹脂材料等で製作されている。保持器130を樹脂材料で形成する場合には、切削成形及び射出成形の何れをも適用することができる。
The
このように、保持器130の案内面の右端側に形成された交点エッジ部123と対向する内周面に凹状溝部133が円周方向に形成されているので、この交点エッジ部123が保持器130の内周面と接触することを確実に防止することができ、環状シール体120側の円環状部132bの幅を広くして断面積を大きくすることにより強度を確保しながら、保持器130の摩耗を確実に防止することができる。
As described above, since the
また、案内面の一部に設けられた凹状溝部133には、グリース潤滑の場合、グリースを保持する貯留部としての役割を果たすことができ、加えて案内面近傍に位置するため、案内面に適度に潤滑油を供給する効果もあり、潤滑特性の面からも、長期に亘って耐摩耗性を保持することができる。この効果は、後述する図13に示すように、円環状部132a及び132bの双方に凹状溝部133及び134を形成した場合にはより顕著になる。
In addition, in the case of grease lubrication, the
通常、玉軸受100の少なくとも片側に環状シール体120を配設する場合には、外輪101の内径面や内輪102の外径面を保持器130の案内面とするが、この案内面とシール収容溝122とが接する位置に交点エッジ部123が形成されるため、この交点エッジ部123と保持器130の円環状部132bとの接触によるエッジ当りによって保持器130が摩耗することになる。
Normally, when the
この保持器130の摩耗を防止するには、従来は、内輪案内としたときに、図11に示すように、保持器130の交点エッジ部123側における円環状部132bの軸方向長さ即ち幅を短くして、円環状部132bと交点エッジ部123とが接触しないようにすることが考えられている。
しかしながら、本実施例のように幅狭の玉軸受100の場合には、円環状部132bの幅が非常に薄くなり、十分な強度を確保することができないという問題がある。
In order to prevent the wear of the
However, in the case of the
このためには、図12に示すように円環状部132bの幅を長くして強度を確保する必要があるが、この場合には、上述したように、円環状部132bの内周面と交点エッジ部123とが対向することになるため、玉軸受100の回転中に保持器130が案内側軌道輪に対して傾いた場合に、円環状部132bの内周面が交点エッジ部123にエッジ当りすることになり保持器130が摩耗してしまう。
特に、シール収容溝121及び122は、切削加工後の熱処理面であることが多いので面粗度が悪く、且つ保持器130と接触する交線部分にはバリが形成されやすいので、摩耗が発生しやすい。
For this purpose, as shown in FIG. 12, it is necessary to increase the width of the
In particular, since the
さらに、本発明による玉軸受100は、構造上、軸受の玉ピッチ円径に対して、玉径が非常に小さくなるので、それに対応して、保持器130の円環状部132bの断面も小さくなり、保持器130の半径方向強度(円環状部132bの半径方向強度)も小さくなる。これに加え、本発明による玉軸受100の用途はその使用条件から、軸受回転時に、大きなモーメント荷重が付加され易く、軸受が傾き易い。そのため、各玉103の接触角の変化により、各玉103の公転速度がバラツキ、玉103とポケット部131との間の突っ張り力による保持器130の変形も大きくなるため、さらにエッジ当りし易くなり、接触部の面圧も増加して摩耗が進行し易い。
Furthermore, since the
しかしながら、上述したように、本実施形態では、図1に示すように、保持器130の環状シール体120側における円環状部132bの幅を広くして断面積を増加させながらシール収容溝122と案内面となる円筒面102bとの境界部の交点エッジ部123に接触する可能性のある部分に凹状溝部133が形成されているので、保持器130が傾いたとしても、交点エッジ部123と凹状溝部133との間に十分な間隔を確保することができるので、凹状溝部133と交点エッジ部123との接触を確実に防止することができ、保持器130の摩耗を確実に防止することができる。
However, as described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the width of the
また、本実施形態では、玉103の外輪101の軌道溝101aに接触する接触部P1及び内輪102の軌道溝102aに接触する接触部P2における法線方向の延長線L1が収容凹部122bと干渉することのないように、接触角θが35°に設定されている。このため、延長線L1と平行で収納凹部122bと接する平行線L2との距離ΔがΔ>0とされている。ここで、接触角θは、内輪及び外輪のみぞ肩の高さ・玉径と軸受幅の比率・シールの収納凹部122bの形状や大きさによって変わるが、概ね60°以下、望ましくは50°以下、さらに望ましくは40°以下がよいが、20°未満の場合は、許容アキシアル荷重や許容モーメント荷重が低下するので好ましくない。
In the present embodiment, the normal extension line L1 at the contact portion P1 that contacts the
このように、接触角θを設定することにより、転動体荷重の付加方向となる接触部P1及びP2の法線方向の延長線L1が環状シール体120を収納する収納凹部122bに対して距離Δ(>0)だけ離れた位置を通ることになり、転動体荷重を内輪のみぞ肩部のみで負担することを確実に防止して、図1で鎖線図示の内輪押え140でバックアップされる内輪102及び内輪102に嵌挿された軸(図示せず)で転動体荷重を受けることができ、みぞ肩部102cが変形して剛性の低下を招くことなく転動体荷重を受けることができる。したがって、幅狭のアンギュラ玉軸受で、大きなモーメント荷重が付加された場合でもみぞ肩部102cで破断や欠けが生じることがなく、軸受寿命を長期化することができる。
In this way, by setting the contact angle θ, the contact line P1 and the extension line L1 in the normal direction of the P2 which is the direction in which the rolling element load is applied are separated by a distance Δ from the
なお、上記実施形態では、玉軸受100の右側に環状シール体120を配設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、玉軸受100の左側に環状シール体120を配設するようにしてもよく、さらには両側に環状シール体120を配設するようにしてもよい。
また、上記変形例では、円環状部132bに形成する凹状溝部133を断面半円形状に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、断面四角形状、断面三角形状、断面楕円状等の交点エッジ部123との接触を回避できる形状であれば任意の形状とすることができる。
In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the
Moreover, although the case where the
さらに、上記変形例では、環状シール体120が内輪シール収容溝122と接触する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図14に示す内輪シール収容溝122と接触しない非接触ゴムシール型(金属芯金付き)や外輪シール溝に加締める金属シールを適用することができる。
さらにまた、上記実施形態では、保持器130の案内面を内輪102の外周面とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、外輪101の内周面を案内面とするようにしてもよい。
Further, in the above modification, the case where the
Furthermore, in the above embodiment, the case where the guide surface of the
なおさらに、上記実施形態では、保持器130の円環状部132a及び132bのうち環状シール体120側の円環状部132bに凹状溝部133を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図13に示すように、環状シール体120とは反対側の円環状部132aにも円環状部132bの凹状溝部133と各玉103の中心を通る垂直面を挟む面対称位置に凹状溝部134を設けるようにしてもよい。このように、凹状溝部を左右の円環状部132a及び132bに形成すると、組み付け時に保持器130の凹状溝部の形成位置を確認することなく、任意の方向から組み付けることができ、組み付け作業を向上させることができる。
Furthermore, although the said embodiment demonstrated the case where the
また、保持器は、本実施例以外に、図16に示すように、軸方向の一方の端部(組合せ側端面と反対側の端部)に環状シール体104を装着し、且つ玉103を転動可能に保持する保持器110を備えたアンギュラ玉軸受100を2列背面組合せした場合に、図17及び図18に示すように、円環部111と、この円環部111の一端部に円周方向に略等間隔で複数個所軸方向に突設された柱部112と、各柱部112間に形成されて玉103を周方向に転動可能に保持するポケット部113とを備えた柔軟性のある内輪外径面、外輪内径面を案内面としない片持ちリング構造の保持器すなわち内輪・外輪と非接触となる玉案内冠形保持器110を採用してもよい。このように単列玉軸受を2列組み合わせた場合には、図16に示すように、玉103の軸方向ピッチをできるだけ組合せ側端面の反対側にずらせば(X1>X2)、保持器リング部の軸方向肉厚が厚くなる構造にでき、且つモーメント剛性を上げるための作用点間距離を大きくとることができる。また、保持器のない総玉のアンギュラ玉軸受を適用してもよい。
In addition to this embodiment, as shown in FIG. 16, the cage has an
なお、上記実施形態では、玉103のピッチ円直径は次式(1)のとおりとしているが、軸受1列あたりの玉数を増やして更にモーメント剛性を増加させたい場合は、次式(2)を採用して、玉103のピッチ円直径を外輪側にずらした構造としてもよいし、必要に応じて次式(3)を採用して逆に玉103のピッチ円直径を内輪102側にずらしてもよい(図示せず)。
玉のピッチ円直径=(内輪内径+外輪外径)/2 …(1)
玉のピッチ円直径>(内輪内径+外輪外径)/2 …(2)
玉のピッチ円直径<(内輪内径+外輪外径)/2 …(3)
In the above embodiment, the pitch circle diameter of the
Ball pitch circle diameter = (inner ring inner diameter + outer ring outer diameter) / 2 (1)
Ball pitch circle diameter> (inner ring inner diameter + outer ring outer diameter) / 2 (2)
Ball pitch circle diameter <(inner ring inner diameter + outer ring outer diameter) / 2 (3)
また、必要に応じて、組み合わされる左右の玉軸受の玉ピッチ円直径を同―値とせずともよいし、組み合わされる左右の玉軸受の玉103の径を同一値としなくてもよい。加えて、組み合わせる2個の玉軸受の断面寸法比(B/H)は同一でなく、例えば玉径の小さい方を(B/H)=0.28、玉径の大きい方を(B/H)=0.62としても構わない。更に、玉103の軸方向ピッチも軸方向中心でなくともよく、シールや保持器の装着有無やモーメントの作用点間距離の確保等のために玉103の軸方向ピッチを軸方向にずらしてもよい。
If necessary, the ball pitch circle diameters of the left and right ball bearings to be combined may not be the same value, and the diameters of the
次に、図15を参照して、本発明の第2の態様(請求項2に対応)の実施の形態の一例である複列アンギュラ玉軸受を説明する。
この複列アンギュラ玉軸受200は、外輪201の複列軌道溝201a,201bと内輪202の複列軌道溝202a,202bとの間に多数の玉203が転動自在に配設され、軸方向断面幅B2と半径方向断面高さH2(=(外輪外径D2−内輪内径d2)/2)との断面寸法比(B2/H2)が(B2/H2)<1.2とされており、玉ピッチ円直径が半径方向断面高さの中央に設定されている。
Next, with reference to FIG. 15, a double-row angular contact ball bearing which is an example of an embodiment of the second aspect (corresponding to claim 2) of the present invention will be described.
In this double row angular
そして、外輪201及び内輪202の左右側面に夫々第1の実施形態と同様のシール収容溝121及び122が形成され、これらシール収容溝121及び122に環状シール体120が左右対象に収容されている。
ここで、この実施の形態では、複列玉軸受200を7208A(接触角35°)の2列組合せアンギュラ玉軸受に置き換えた場合を例に採る。
And the seal | sticker accommodation groove |
Here, in this embodiment, a case where the double
7208Aは、内輪内径φ40mm、外輪外径φ80mm、軸方向断面幅(軸受単体幅):Bが18mmであるので、断面寸法比(B/H)=0.9である。したがって、本実施形態のアンギュラ玉軸受200では、断面寸法比(B2/H2)=0.90(内輪外径及び外輪外径はそのままで、軸方向断面幅(軸受単体幅):B2を18mmとした)としている。これにより、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重、モーメント荷重を受けることができるのは勿論のこと、軸方向寸法で1/2の省スペース化、低トルク化及び更なる高剛性化を図ることができる。
7208A has an inner ring inner diameter φ40 mm, an outer ring outer diameter φ80 mm, and an axial cross-sectional width (bearing single body width): B is 18 mm, so the cross-sectional dimension ratio (B / H) = 0.9. Therefore, in the
もちろん、必要に応じて、断面寸法比(B2/H2)を0.90未満或いは0.90を超える(但し、(B2/H2)<1.2)ように設定してもよい。
そして、アンギュラ玉軸受200の接触角は、前述した第1の実施形態と同様に例えば35°に設定され、玉203の外輪201及び内輪202の軌道溝201a,201b及び202a,202bとの接触部P1及びP2の法線方向の延長線L1が収容凹部122bに対して所定距離Δ(>0)だけ離れた位置を通るように設定されている。
Of course, if necessary, the cross-sectional dimension ratio (B2 / H2) may be set to be less than 0.90 or more than 0.90 (provided that (B2 / H2) <1.2).
The contact angle of the
この第2の実施形態でも、接触部P1及びP2の法線方向の延長線L1がシール収容溝122の収容凹部122bに対して干渉することがないように接触角θが設定されているので、大きな転動体荷重が付加されたときに、この転動体荷重をみぞ肩部のみで負担することはなく、内輪押えでバックアップされた内輪202及びこれに嵌挿される軸(図示せず)で受けることができ、みぞ肩部の変形を抑制してみぞ肩部の破断や欠けを確実に防止することができ、幅狭の複列アンギュラ軸受の寿命を長期化することができる。
Even in the second embodiment, the contact angle θ is set so that the extension line L1 in the normal direction of the contact portions P1 and P2 does not interfere with the
なお、この第2の実施形態でも、モーメント剛性をあげるため、複列アンギュラ玉軸受200で玉ピッチ円直径を外径側にずらしたり、複列アンギュラ玉軸受200で各列の玉径や玉ピッチ円直径を変えたりしてもよい。
また、保持器のない複列総玉アンギュラ玉軸受でもよい。
何れの例の場合も、環状シール体、保持器等の構造や装着の有無の他、構造に関する適用例は、上記第1の実施形態で記載した単列玉軸受に準ずる。また、上記第1の態様の実施の形態と同様に、予圧及びすきまの何れの条件で使用してもよい。
In the second embodiment, in order to increase the moment rigidity, the double-row angular
Alternatively, a double row full ball angular contact ball bearing without a cage may be used.
In any case, in addition to the structure of the annular seal body, the cage, etc. and whether or not it is mounted, the application example related to the structure is the same as the single row ball bearing described in the first embodiment. Moreover, you may use on any conditions of a preload and a clearance gap similarly to embodiment of the said 1st aspect.
また、上記第1の実施形態においては、内輪102側のみぞ肩部102cに連接して環状シール体120を収容する収容凹部121b,122bを形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図1で玉103の中心を通る垂直線で左右反転させた形状として外輪101及び内輪102のみぞ肩部に連接して環状シール体120を収容する収容凹部を形成した場合にも本発明を適用することができる。ここで、環状シール体120は、左右両側に設けるようにしてもよい。
In the first embodiment, the case has been described in which the
さらに、上記第1及び第2の実施形態においては、環状シール体120を収容する収容凹部121b,122bが円周方向の全周に亘って形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、円周方向の一部に収納凹部が形成されている場合にも本発明を適用し得るものである。さらにまた、収納凹部としては環状シール体120を収容するためのものに限らず、任意の用途に使用する収納凹部を適用することができる。
Furthermore, in the said 1st and 2nd embodiment, although the accommodation recessed
100 単列玉軸受
101 外輪
101a 外輪軌道溝
102 内輪
102a 内輪軌道溝
102c みぞ肩部
103 玉
120 環状シール体
121,122 シール収容溝
123 交点エッジ部
130 保持器
131 ポケット部
132a,132b 円環状部
133 凹状溝部
200 複列玉軸受
201 外輪
201a,201b 外輪軌道溝
202 内輪
202a,202b 内輪軌道溝
203 玉
100 single
Claims (4)
前記玉と前記外輪及び内輪との接触部における法線方向の延長線が前記凹段部に干渉しないように接触角を設定したことを特徴とする単列のアンギュラ玉軸受。 An inner ring in which a concave step portion having a diameter smaller than that of the inner ring groove shoulder portion is formed at least in a part of the circumferential direction, and a concave step portion having a diameter larger than that of the outer ring groove shoulder portion is formed in at least a part of the circumferential direction. In the narrow single row angular contact ball bearing provided with at least one of the outer ring and a large number of balls rotatably arranged between the race groove of the outer ring and the race groove of the inner ring,
A single row angular contact ball bearing, wherein a contact angle is set so that an extension line in a normal direction at a contact portion between the ball and the outer ring and the inner ring does not interfere with the concave stepped portion.
前記玉と前記外輪及び内輪との接触部における法線方向の延長線が前記凹段部に干渉しないように接触角を設定したことを特徴とする複列のアンギュラ玉軸受。 An inner ring in which a concave step portion having a diameter smaller than that of the inner ring groove shoulder portion is formed at least in a part of the circumferential direction, and a concave step portion having a diameter larger than that of the outer ring groove shoulder portion is formed in at least a part of the circumferential direction. In the narrow double-row angular contact ball bearing provided with at least one of the outer ring and a large number of balls rotatably arranged between the race groove of the outer ring and the race groove of the inner ring,
A double row angular contact ball bearing, wherein a contact angle is set so that an extension line in a normal direction at a contact portion between the ball and the outer ring and the inner ring does not interfere with the concave stepped portion.
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