JP2008240831A - 転がり軸受及び転がり軸受の組立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組立て作業が容易で、組み込めるボールの個数を多くできる転がり軸受を提供する。
【解決手段】転がり軸受は、内周面に転動体３が転動する転動溝１ａを有すると共に、この転動溝につながる切欠き１ｂを有する外輪１と、外周面に転動体３が転動する転動溝２ａを有すると共に、この転動溝２ａにつながる切欠き２ｂを有する内輪２と、外輪１の転動溝１ａと内輪２の転動溝２ａとの間の転走路４に配列される複数の転動体３と、を備える。外輪１の切欠き１ｂの位置と内輪２の切欠き２ｂの位置とを合わせると、転走路４に転動体３を挿入できる転動体挿入孔２０が形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内輪と外輪との間にボール、ローラなどの転動体を転がり運動可能に介在させた転がり軸受及びその組立て方法に関する。

転がり軸受は、内輪と外輪との間に転動体を転がり運動可能に介在させたものであり、回転運動する軸を支える役目を持つ。荷重の作用する方向によって、ラジアル軸受とスラスト軸受とに大別される。

転がり軸受、特にラジアル軸受の組立て方法においては、図１６に示されるように、まず外輪３１の内側に内輪３２をセットし、外輪３１の内周面に内輪３２の外周面が接触するまで、内輪３２の中心と外輪３１の中心とを偏心させる。次に、内輪３２と外輪３１との間の三日月状のすきまに複数個のボール３３を挿入する。次に、櫛形状の治具などを用いて、複数個のボール３３を均等間隔に配列し直す。ボール３３の均等間隔の配列に伴って、内輪３２の中心と外輪３１の中心が一致する。最後に、ボール３３の間隔を一定に保持できるようにボール３３に保持器を取り付けたり、ボール３３間にスペーサを介在させたりする（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−２００６３０号公報（段落［００４３］〜［００４４］、図６参照）

しかし、従来の転がり軸受の組立て方法にあっては、内輪と外輪との間に三日月状のすきまを形成し、このすきまにボールを挿入するため、転がり軸受の組立て作業に時間がかかっていた。また、ボールを挿入できるのが内輪と外輪との間の三日月状のすきまにだけであるので、転がり軸受に組み込めるボールの個数も限られたものとなる。

そこで本発明は、組立て作業が容易で、組み込めるボールの個数を多くできる転がり軸受及びその組立て方法を提供する。

以下、本発明について説明する。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、内周面に転動体が転動する転動溝を有すると共に、この転動溝につながる切欠きを有する外輪と、外周面に転動体が転動する転動溝を有すると共に、この転動溝につながる切欠きを有する内輪と、前記外輪の前記転動溝と前記内輪の前記転動溝との間の転走路に配列される複数の転動体と、を備え、前記外輪の前記切欠きの位置と前記内輪の前記切欠きの位置とを合わせると、前記転走路に前記転動体を挿入できる転動体挿入孔が形成されることを特徴とする転がり軸受である。

請求項２に記載の発明は、内周面に転動体が転動する転動溝を有すると共に、この転動溝につながる切欠きを有する外輪と、外周面に転動体が転動する転動溝を有すると共に、この転動溝につながる切欠きを有する内輪と、を用意する工程と、前記外輪の前記切欠きの位置と前記内輪の前記切欠きの位置とを合わせることで、転動体挿入孔を形成する転動体挿入孔形成工程と、前記転動体挿入孔を通して、複数の転動体を前記内輪の前記転動溝と前記外輪の前記転動溝との間の転走路に挿入する転動体挿入工程と、を備える転がり軸受の組立て方法である。

請求項３に記載の発明は、前記転動体挿入工程において、前記外輪の中心と前記内輪の中心とを一致させた状態で、前記転走路の径よりもわずかに径の小さい複数の転動体を、前記転走路の全周に行き渡らせることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、内輪の切欠きと外輪の切欠きとから形成される転動体挿入孔から転動体を挿入できる。よって、組立て作業も容易になり、内輪と外輪との間に組み込めるボールの個数も多くできる。

請求項２に記載の発明によれば、内輪の切欠きと外輪の切欠きとから形成される転動体挿入孔から転動体を挿入できる。よって、組立て作業も容易になり、内輪と外輪との間に組み込めるボールの個数も多くできる。

請求項３に記載の発明によれば、複数の転動体を転走路の全周に行き渡らせることができる。よって、転走路内の複数の転動体が均等間隔になるように配置し直す必要がなくなる。また、転動体の数が増えるので、転がり軸受がより大きな荷重を受けられるようになる。

以下、添付図面を参照して、本発明の転がり軸受を詳細に説明する。転がり軸受は、負荷する荷重の方向によってラジアル軸受とスラスト軸受とに区分される。本発明は、ラジアル荷重を受けることができるラジアル軸受に主に適用される。転動体の種類は、ボールでもローラでもよい。荷重特性としては、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を受けることができる深みぞ玉軸受でも、ラジアル荷重を受ける円筒ころ軸受でも、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を受けることができるアンギュラ玉軸受でも、円すいころ軸受でもよい。以下には、本発明の転がり軸受を深みぞ玉軸受に適用した実施形態について詳細に説明する。

図１ないし図３は、本発明の一実施形態の転がり軸受としての深みぞ玉軸受を示す。図１は平面図、図２は断面図、図３は図１の反対面を示す。深みぞ玉軸受は、内周面に転動体であるボール３が転動する転動溝１ａが加工される外輪１と、外周面にボール３が転動する転動溝２ａが加工された内輪２と、を備える。外輪１の転動溝１ａと内輪２の転動溝２ａとの間の転走路４には、複数のボール３が配列される。内輪２の外縁には、内輪２の上面から転動溝２ａにつながる切欠き２ｂが円周方向の一箇所に設けられる。外輪１の内縁にも、外輪１の上面から転動溝１ａにつながる切欠き１ｂが円周方向の一箇所に設けられる。図１には、内輪２の切欠き２ｂと外輪１の切欠き１ｂが周方向に１８０度位相がずれた状態が示されている。

図３に示されるように、内輪２及び外輪１の切欠き２ｂ，１ｂの反対面には、直線的な印部５，６が形成される。内輪２の印部６と外輪１の印部５は、内輪２の切欠き２ｂの位相と外輪１の切欠き１ｂの位相が１８０度ずれたときに一致する。深みぞ玉軸受を組立てた後、内輪２の切欠き２ｂの位相と外輪１の切欠き１ｂの位相を１８０度ずらせた状態で、エアーペンなどによって内輪２と外輪１を跨るように印部５，６を刻印する。深みぞ玉軸受の性能に支障がないように、印部５，６の刻印の深さは浅い。エアーペンは、空気の圧力による工具の先端の刃先を回転させる刻印機である。

図４ないし図６は、内輪２を示す。図４は平面図、図５は断面図、図６は図４の反対面をそれぞれ示す。内輪２の側面には、周方向に均等間隔を空けて内輪２を固定側又は回転側に取り付ける取付けねじ８が加工される。取付けねじ８は内輪２を厚さ方向に貫通する。また、内輪２の側面には、内輪２を貫通する位置決め孔９，１０が加工される。位置決め孔９，１０は、丸い孔９と細長い孔１０からなり、内輪２を相手部品に取り付けるときの位置決めとして用いられる。

図５に示されるように内輪２の外周面には、ボール３が転動するときの軌道となる転動溝２ａが加工される。図７は転動溝２ａの詳細な断面図を示す。転動溝２ａの断面形状は、曲率半径が一定の二つの円弧Ｒ１を組み合わせたゴシックアーチ溝形状である。二つの円弧Ｒ１の中心は距離Ｗだけ僅かに離れている。ゴシックアーチ溝形状の転動溝２ａには、曲率半径Ｒ２の仮想ボール１２を配置することができる。仮想ボール１２の半径Ｒ２はゴシックアーチ溝の曲率半径Ｒ１よりも若干小さい。仮想ボール１２と転動溝２ａの接触角αは、例えば４５度に設定される。図７の一点鎖線１３は、転走路４を循環する仮想ボール１２の軌道の中心線を示す。実際に挿入されるボール３の半径は仮想ボール１２の半径よりも小さい。

図４に示されるように、内輪２の外縁の周方向の一箇所には、切欠き２ｂが加工される。切欠き２ｂの平面形状は、転走路４内のボール３の平面形状に対応して半円形状である。切欠き２ｂからボール３を挿入できるように、平面図での切欠き２ｂの曲率半径は、ボール３の曲率半径よりも大きい。図８は切欠き２ｂの詳細な断面図を示す。切欠き２ｂは内輪２の上面から、転動溝２ａの中央まで伸びる。

内輪２は、例えば炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼から製造される。転動溝２ａ、取付けねじ８、位置決め孔９，１０を切削加工後、熱処理することで製造される。熱処理後に、内輪２の幅、外径、転動溝２ａを研削加工してもよい。

図９ないし図１１は、外輪１を示す。図９は平面図、図１０は断面図、図１１は図９の反対面をそれぞれ示す。外輪１の側面にも、周方向に均等間隔を空けて外輪１を固定側又は回転側に取り付ける取付けねじ１６が加工される。取付けねじ１６は外輪１を厚さ方向に貫通する。また、外輪１の側面には、外輪１を貫通する位置決め孔１７，１８が加工される。位置決め孔は、丸い孔１７と細長い孔１８からなる。

図１０に示されるように、外輪１の内周面には、ボール３が転動するときの軌道となる転動溝１ａが形成される。図１２は転動溝１ａの詳細な断面図を示す。転動溝１ａの断面形状は、内輪２と同様に、曲率半径が一定の二つの円弧Ｒ１を組み合わせたゴシックアーチ溝形状である。二つの円弧Ｒ１の中心は距離Ｗだけ僅かに離れている。ゴシックアーチ溝形状の転動溝１ａには、曲率半径Ｒ２の仮想ボール１２を配置することができる。仮想ボール１２の半径Ｒ２は、ゴシックアーチ溝の曲率半径Ｒ１よりも若干小さい。ボール３と転動溝１ａの接触角αは、例えば４５度に設定される。図１２の一点鎖線１９は、転走路４を循環するボール３の軌道の中心線を示す。実際に挿入されるボール３の半径は仮想ボール１２の半径よりも小さい。

図９に示されるように、外輪１の内縁の周方向の一箇所には、切欠き１ｂが加工される。切欠き１ｂの平面形状は、転走路４内のボール３の平面形状に対応して半円形状である。切欠き１ｂからボール３を挿入できるように、平面図での切欠き１ｂの曲率半径は、ボール３の曲率半径よりも大きい。図１３は、切欠き１ｂの詳細な断面図を示す。切欠き１ｂは外輪１の上面から、転動溝１ａの中央まで伸びる。

外輪１も内輪２と同様に、例えば炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼から製造される。転動溝１ａ、取付けねじ１６、位置決め孔１８，１９を切削加工後、熱処理することで製造される。熱処理後に、外輪１の幅、外径、転動溝１ａを研削加工してもよい。

ボール３は丸い鋼球で、内輪２の転動溝２ａと外輪１の転動溝１ａとの間に配列される。ボール３の材質は、クロム鋼、ステンレス鋼、又はセラミックである。

転がり軸受の組立て方法を説明する。図１４に示されるように、まず、外輪１の内側に内輪２を配置し、外輪１の中心と内輪２の中心とを一致させる。そして、外輪１の切欠き１ｂの位置と内輪２の切欠き２ｂの位置を合わせる。これによって、外輪１と内輪２との間には、円形断面のボール挿入孔２０が形成される（Ｓ１）。

次に、このボール挿入孔２０を通して複数のボール３を転走路４に挿入する。ボール挿入孔２０から挿入したボール３が環状の転走路４の全周に行き渡るように、ボール３の直径は、転走路４の内径よりも若干小さい。また、ボール３を挿入するとき、ボール３が内輪２の転動溝２ａと外輪１の転動溝１ａとの間に保持されるので、ボール３が転走路４から脱落することはない。

図１５は、内輪２と外輪１を偏心させていないときと、偏心させたときで、転走路４に配列されるボール３の数を比較した概念図である。本実施形態によれば、内輪２と外輪１を偏心させていないので、ボール３を転走路４の全周に行き渡らせることができる。これに対して、図中二点鎖線で示されるように、外輪１を内輪２に対して偏心させると（偏心量：β）、斜線で示されるボール３ａが転走路４に挿入できなくなる。

このため、従来の転がり軸受に比べて、組み込まれるボール３の数を例えば６０％程度多くすることができるので、負荷できる荷重も大きくなる。また、従来の転がり軸受のように、三日月状のすきまにボール３を挿入した後、ボール３を均等間隔に配列し直す必要もないので、転がり軸受の組立て作業が容易になる。

本実施形態の転がり軸受の使用時には、外輪１に対する内輪２の相対的な回転角度が３６０度未満に制限される。外輪１の切欠き１ｂの位置と内輪２の切欠き２ｂの位置とが合って、ボール３がボール挿入孔２０から抜け出てしまうのを防止するためである。

なお、本発明は上記実施形態に限られず、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に具現化できる。例えば、転動体にはボールの他にローラを用いることができる。ローラはクロス配列でもパラレル配列でもよい。ローラを用いた場合、切欠きの平面形状は、転走路に挿入されるローラの平面形状に合わせた形状に形成される。

また、予圧をかけたいときには、転走路の径よりも若干大きいオーバーサイズのボールを用いることもできる。この場合、内輪と外輪を僅かに偏心させて、三日月状のすきまをつくり、ボール挿入孔から三日月状のすきまにボールを挿入することになる。しかし、偏心量は従来の転がり軸受よりも小さくすることができるので、組み込めるボールの数も多くすることができる。

さらに、ボール同士の接触を防止するためにボール間にスペーサを介在させてもよいし、ボールを保持する保持器を設けてもよい。

本発明の一実施形態の転がり軸受を示す平面図 上記転がり軸受の断面図 図１の反対面を示す図 内輪の平面図 内輪の断面図 図４の反対面を示す図 内輪の転動溝の詳細断面図 内輪の切欠きの詳細断面図 外輪の平面図 外輪の断面図 図９の反対面を示す図 外輪の転動溝の詳細断面図 外輪の切欠きの詳細断面図 転がり軸受の組立て工程図 転走路に配列されたボールを示す概念図 従来の転がり軸受のボールの挿入方法を示す概念図

符号の説明

１…外輪
１ａ…外輪の転動溝
２…内輪
２ａ…内輪の転動溝
３…ボール（転動体）
４…転走路
５，６…印部
２０…ボール挿入孔

Claims (3)

1. 内周面に転動体が転動する転動溝を有すると共に、この転動溝につながる切欠きを有する外輪と、
   外周面に転動体が転動する転動溝を有すると共に、この転動溝につながる切欠きを有する内輪と、
   前記外輪の前記転動溝と前記内輪の前記転動溝との間の転走路に配列される複数の転動体と、を備え、
   前記外輪の前記切欠きの位置と前記内輪の前記切欠きの位置とを合わせると、前記転走路に前記転動体を挿入できる転動体挿入孔が形成されることを特徴とする転がり軸受。
2. 内周面に転動体が転動する転動溝を有すると共に、この転動溝につながる切欠きを有する外輪と、外周面に転動体が転動する転動溝を有すると共に、この転動溝につながる切欠きを有する内輪と、を用意する工程と、
   前記外輪の前記切欠きの位置と前記内輪の前記切欠きの位置とを合わせることで、転動体挿入孔を形成する転動体挿入孔形成工程と、
   前記転動体挿入孔を通して、複数の転動体を前記内輪の前記転動溝と前記外輪の前記転動溝との間の転走路に挿入する転動体挿入工程と、を備える転がり軸受の組立て方法。
3. 前記転動体挿入工程において、
   前記外輪の中心と前記内輪の中心とを一致させた状態で、前記転走路の径よりもわずかに径の小さい複数の転動体を、前記転走路の全周に行き渡らせることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受の組立て方法。

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