JP2015224717A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータと転動体との周方向の隙間を小さくできて、セパレータの倒れを抑制できる転がり軸受を提供すること。
【解決手段】玉軸受が備える一のセパレータ４ｂを、第１部分６０と、第２部分６１とで構成する。第１部分６０が、周方向の一方の側の玉３を案内する周方向の一方側の面５５と、玉３に間隔をおいて位置すると共に、軸方向に対して傾斜する方向を含む平面からなる周方向の他方側の面５７とを有するようにする。第２部分６１が、周方向の他方の側の玉３を案内する周方向の他方側の面５６と、平面形状を有して、上記他方側の面５７に当接可能に対向する周方向の一方側の面５８とを有するようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、転動体間に配置されるセパレータを備える転がり軸受に関する。

従来、転がり軸受としては、特開平５−３１２２１５号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この玉軸受は、外輪と、内輪と、複数のころと、複数のセパレータとを備え、各セパレータは、二つのころの間に配置されている。上記セパレータによってころの周方向の間隔を調整して、ころが内外輪から外れるのを防止したり、ころ同士の接触を防止して、ころが滑らかに転動するようにしている。

しかしながら、上記従来の転がり軸受では、セパレータの摩耗が、ころとの接触等で進むと、ころ間の周方向の隙間が大きくなって、セパレータが倒れ易くなる。そして、セパレータの倒れに基づいて、転動体の円滑な転動が妨げられる。

特開平５−３１２２１５号公報

そこで、本発明の課題は、セパレータと転動体との周方向の隙間を小さくできて、セパレータの倒れを抑制できる転がり軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受は、
軌道面を有する外輪と、
軌道面を有する内輪と、
上記外輪の軌道面と、上記内輪の軌道面との間に配置された複数の転動体と、
上記複数の転動体を互いに間隔をおいて位置させる複数のセパレータと
を備え、
少なくとも一つの上記セパレータは、
その少なくとも一つのセパレータの周方向の一方の側の上記転動体を案内する第１の面と、上記転動体に間隔をおいて位置すると共に、軸方向に対して傾斜する方向を含む平面からなる第２の面とを有する第１部分と、
上記少なくとも一つのセパレータの上記周方向の他方の側の上記転動体を案内する第３の面と、平面形状を有して上記第２の面の少なくとも一部に当接可能に対向する第４の面とを有する第２部分と
を有することを特徴としている。

本発明によれば、少なくとも一つのセパレータが、軸方向に対して傾斜する方向を含む平面からなる第２の面を有する第１部分と、第２の面の少なくとも一部に当接可能に対向する第４の面を有する第２部分とを有する。したがって、第１部分の第２の面と、第２部分の第４の面とをすりあわせながら第１部分に対して第２部分を軸方向に相対移動させることで、上記少なくとも一つのセパレータの周方向の幅を序々に増大させることができる。したがって、最後にセパレータを嵌め込む二つの転動体間の周方向の隙間が小さくなっていても、上述のようにセパレータの周方向の幅を序々に増大させることにより、第１および第２部分でその二つの転動体を互いに周方向に遠ざかる方向に押しのけながら第１および第２部分を容易かつ円滑に内外輪内に配置できる。したがって、最後にセパレータを嵌め込む二つの転動体間の周方向の隙間が小さくなっていても、全てのセパレータを容易かつ円滑に取り付けできるから、転動体間の周方向の隙間を小さく設定することができる。したがって、セパレータの倒れを抑制でき、転動体のより円滑な転動を実現できる。

また、一実施形態では、
上記複数のセパレータは、固体潤滑剤からなっている。

上記実施形態によれば、上記複数のセパレータが、固体潤滑剤からなっているから、転動体との摩擦によるセパレータの摩耗が大きくなる。したがって、従来技術であれば、セパレータが固体潤滑剤であることにより、起こり易くなるセパレータの倒れを効果的に抑制でき、本発明の作用効果を顕著に発揮することができる。

また、この発明の転がり軸受の組立方法は、
上記外輪と、上記内輪と、上記複数の転動体と、上記第１部分および上記第２部分を有する一の上記セパレータ以外の他の全てのセパレータとを組み付ける転動体組み付け工程と、
上記転動体組み付け工程の後、セパレータが挿入されていない二つの転動体の周方向の間に、上記第１の面が上記周方向の一方の側の上記転動体を案内するように上記第１部分を挿入する第１部分挿入工程と、
上記一のセパレータの周方向の幅が序々に増大するように、上記第４の面を上記第２の面に当接させながら上記第２部分を上記第１部分に対して上記軸方向に相対移動させることによって、上記第３の面が上記周方向の他方の側の上記転動体を案内するように上記第２部分を挿入する第２部分挿入工程と
を備えることを特徴としている。

尚、上記第２部分挿入工程は、第１部分挿入工程の後に行っても良く、または、上記第１部分挿入工程と、第２部分挿入工程とを、同時に行う期間が存在しても良い。

本発明によれば、第２部分挿入工程で、上記一のセパレータの周方向の幅が序々に増大するように、第４の面を第２の面に当接させながら第２部分を第１部分に対して軸方向に相対移動させることによって、第３の面が周方向の他方の側の転動体を案内するように第２部分を挿入する。したがって、最後にセパレータを嵌め込む二つの転動体間の周方向の隙間が小さくなっていても、最後に取り付ける上記一のセパレータを上記二つの転動体間に容易かつ円滑に配置できる。したがって、転動体間の周方向の隙間が小さい転がり軸受であっても、容易かつ円滑に組み立てできる。

本発明の転がり軸受によれば、セパレータと転動体との周方向の隙間を小さくできて、セパレータの倒れを抑制できる。したがって、転動体のより円滑な転動を実現できる。

本発明の一実施形態の玉軸受の軸方向の断面図である。 上記玉軸受の斜視図である。 上記玉軸受が備える一体不可分のセパレータを、径方向の外方側から見たときの模式図である。 上記玉軸受が備える分割型のセパレータを、径方向の外方側から見たときの模式図である。 全てのセパレータを、一体不可分のセパレータで構成した参考例の玉軸受に対する本実施形態の玉軸受の優位性について説明するための模式図である。 全てのセパレータを、一体不可分のセパレータで構成した参考例の玉軸受に対する本実施形態の玉軸受の優位性について説明するための模式図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の玉軸受の軸方向の断面図である。

この玉軸受は、真空・高温環境の半導体製造装置等で使用される特殊環境用玉軸受である。図１に示すように、この玉軸受は、外輪１と、内輪２と、複数の玉３と、複数のセパレータ４と、環状の第１シールド板６と、環状の第２シールド板７とを備える。上記各玉３は、転動体を構成している。上記玉３およびセパレータ４の夫々は、外輪１の内周面と、内輪２の外周面との間に配置されている。

図１に示すように、上記外輪１は、軌道面の一例としての内周軌道溝１１と、環状の第１シールド板嵌入凹部１２と、環状の第２シールド板嵌入凹部１３とを有する。上記内周軌道溝１１、第１シールド板嵌入凹部１２および第２シールド板嵌入凹部１３は、軸方向に互いに間隔をおいて位置している。上記内周軌道溝１１は、軸方向において、第１シールド板嵌入凹部１２と、第１シールド板嵌入凹部１２との間に位置している。一方、上記内輪２は、軌道面の一例としての外周軌道溝２１を有している。

図１に示すように、上記第１シールド板６の径方向の外方側の端部は、第１シールド板嵌入凹部１２に嵌入されて固定される一方、第１シールド板６の径方向の内方側の端部は、内輪２の外周面に対して間隔おいて位置している。また、上記第２シールド板７の径方向の外方側の端部は、第２シールド板嵌入凹部１３に嵌入されて固定される一方、第２シールド板７の径方向の内方側の端部は、内輪２の外周面に対して間隔おいて位置している。上記第１および第２シールド板６,７は、異物が外部から軸受内に浸入することを抑制している。

図１に示すように、上記第１シールド板６の軸方向の第２シールド板７側の端面は、軸方向の第２シールド板７側に開口する凹部１８を有する一方、第２シールド板７の軸方向の第１シールド板６側の端面は、軸方向の第１シールド板６側に開口する凹部１９を有している。図１に示すように、セパレータ４の軸方向の第１シールド板６側の端部は、凹部１８に収容される一方、セパレータ４の軸方向の第２シールド板７側の端部は、凹部１９に収容されている。上記第１および第２シールド板６,７は、セパレータ４を軸方向にガイドしている。上記第１および第２シールド板６,７は、セパレータ４が玉軸受から軸方向に離脱するのを防止している。

図２は、上記玉軸受の斜視図である。尚、図２においては、玉軸受の内部構造を示すため、外輪１の一部の図示を省略している。

本実施形態の玉軸受が備える玉３の数は、本実施形態の玉軸受が備えるセパレータ４の数と一致している。図２に示すように、玉３と、セパレータ４とは、外輪１の周方向（玉軸受の周方向）に交互に配置されている。上記セパレータ４は、隣接する二つの玉３の周方向の間隔を調整して、玉３が内外輪１,２から外れるのを防止したり、玉３同士の接触を防止して、玉３が滑らかに転動するようにしている。図１および図２を参照して、上記複数の玉３は、複数のセパレータ４によって互いに周方向に間隔をおいた状態で、外輪１の内周軌道溝１１と内輪２の外周軌道溝２１との間に配置されている。

上記セパレータ４は、固体潤滑剤からなっている。更に詳しくは、上記セパレータ４は、二硫化タングステン系のセパレータ（ＷＳ）である。上記セパレータ４を、耐熱性が高い二硫化タングステン系の固体潤滑剤で構成することにより、グリースや潤滑油が使用できない特殊高温環境下でも、摺動部を潤滑できるようにしている。

この玉軸受が備えるセパレータの数をＮ（Ｎは、自然数）とすると、この玉軸受は、（Ｎ−１）個の一体不可分のセパレータ４（以下、一体不可分のセパレータ４を、４ａで示す）と、一つの分割型のセパレータ４（以下、分割型のセパレータ４を、４ｂで示す）とを有する。

図３は、一体不可分のセパレータ４ａを、径方向の外方側から見たときの模式図である。

図３に示すように、一体不可分のセパレータ４ａの径方向の外方側の面４３は、図３にＡ［ｃｍ］で示す幅を有する。また、上記セパレータ４ａの周方向の一方側の面４５は、セパレータ４ａの周方向の一方側に位置する玉３をガイドし、セパレータ４ａの周方向の他方側の面４６は、セパレータ４ａの周方向の他方側に位置する玉３をガイドしている。図示はしないが、上記セパレータ４ａの径方向の外方側の面４３は、円筒面の一部からなり、セパレータ４ａの径方向の内方側の面も、円筒面の一部からなっている。

図４は、分割型のセパレータ４ｂを、径方向の外方側から見たときの模式図である。

図４に示すように、分割型のセパレータ４ｂは、一体不可分のセパレータ４ａを二つの部分に分断してなる構造をしている。このことから、分割型のセパレータ４ｂの径方向の外方側の面５３も、図３（図４）にＡ［ｃｍ］で示す幅を有し、一体不可分のセパレータ４ａの径方向の外方側の面４３と同一の幅を有している。上記セパレータ４ｂの周方向の一方側の面５５は、セパレータ４ａの周方向の一方側に位置する玉３をガイドし、セパレータ４ｂの周方向の他方側の面５６は、セパレータ４ｂの周方向の他方側に位置する玉３をガイドしている。

上記分割型のセパレータ４ｂは、第１部分６０と、第２部分６１とからなり、第１部分６０は、第２部分６１と同一になっている。上記第１部分６０は、上記周方向の一方側の面５５と、周方向の他方側に位置する面５７とを有する。上記周方向の他方側に位置する面５７は、全ての玉３に対して間隔をおいて位置している。上記周方向の他方側に位置する面５７は、平面である。図４に示すように、玉軸受の使用状態において、上記周方向の他方側に位置する面５７は、図４に矢印Ｂで示す玉軸受の軸方向に対して直角（９０°）以外の角度をなして傾斜する方向を含んでいる。また、玉軸受の使用状態において、上記周方向の他方側に位置する面５７は、外輪１（図１参照）の径方向（玉軸受の径方向）を含んでいる。

上記第２部分６１は、上記周方向の他方側の面５６と、周方向の一方側に位置する面５８とを有する。上記周方向の一方側に位置する面５８は、全ての玉３に対して間隔をおいて位置している。上記周方向の一方側に位置する面５８は平面である。上記周方向の一方側に位置する面５８は、第１部分６０の周方向の他方側に位置する面５７に対向している。上記周方向の一方側に位置する面５８の全面は、第１部分６０の周方向の他方側に位置する面５７の全面に当接可能となっている。

上記第１部分６０の周方向の一方側の面５５は、第１の面を構成し、第１部分６０の周方向の他方側に位置する面５７は、第２の面を構成している。また、上記第２部分６１の周方向の他方側の面５７は、第３の面を構成し、第２部分６１の周方向の一方側に位置する面５８は、第４の面を構成している。

上記構成において、本実施形態の玉軸受は、例えば、次のように組み立てできる。

先ず、転動体組み付け工程を行う。この転動体組み付け工程では、上記外輪１と、内輪２と、複数の玉３と、上記（Ｎ−１）個の一体不可分のセパレータ４ａとを組み付ける。ここで、周方向に隣接する二つの玉３の各間には、一つのみのセパレータ４ａを配置する。この時点で、二つの玉３のみが、接触可能な状態となる。

次に、第１部分挿入工程を行う。この第１部分挿入工程では、一体不可分のセパレータ４ａが挿入されていない二つの玉３の周方向の間に、第１部分６０の周方向の他方側に位置する面５７が周方向の一方の側の玉３を案内するように、第１部分６０を軸方向に移動させる。そして、上記第１部分６０を、外輪１と内輪２との間に挿入する。

次に、第２部分挿入工程を行う。この第２部分挿入工程では、分割型のセパレータ４ｂの周方向の幅が序々に増大するように、第２部分６１の周方向の一方側に位置する面５８を、第１部分６０の周方向の他方側に位置する面５７に当接させながら第２部分６１を第１部分６０に対して軸方向に相対移動させる。このようにして、第２部分６１の周方向の他方側の面５７で、玉３を周方向の他方側に押しのけながら、その他方側の面５７で玉３を案内するように、第２部分６１を外輪１と内輪２との間に挿入する。

その後、上記第１シールド板６を、外輪１の第１シールド板嵌入凹部１２に嵌入固定すると共に、第２シールド板７を、外輪１の第２シールド板嵌入凹部１３に嵌入固定して、玉軸受の組み立てを完了する。

図５および図６は、全てのセパレータを、一体不可分のセパレータ４ａで構成した参考例の玉軸受に対する本実施形態の玉軸受の優位性について説明するための模式図である。尚、図５に示すセパレータ４ａは、参考例の玉軸受において最後に取り付けられるセパレータであり、図６に示すセパレータ４ｂは、上記実施形態の玉軸受において最後に取り付けられるセパレータである。

一般的に、最後の一つのセパレータを組み付ける前では、複数の玉や、（Ｎ−１）個のセパレータ（玉軸受がＮ個のセパレータを有しているものとする）が、周方向に自由に移動できる。

したがって、参考例の玉軸受では、図５に示すように、最後の一つのセパレータ４ａを矢印Ｃで示す軸方向に移動させて組み付ける際に、挿入すべきスペースである二つの玉３の間の周方向の寸法が、セパレータ４ａの周方向の寸法Ａよりも小さい場合が頻繁に起こる。したがって、最後のセパレータ４ａの組み付けが困難となる。

これに対し、本実施形態の玉軸受では、図６に示すように、セパレータ４ｂの第２部分６１を図６に矢印Ｄで示す軸方向に組み付けるに従って、セパレータ４ｂの周方向の幅を序々に大きくすることができる。

したがって、挿入すべきスペースである二つの玉３の間の周方向の寸法が、セパレータ４ｂの周方向の寸法よりも小さくなっていたとしても、第２部分６１の軸方向の組み付けにしたがって、第１部分６０で一方の玉３を図６に矢印Ｅで示す周方向の一方側に移動させることができると共に、第２部分６１で他方の玉３を図６に矢印Ｆで示す周方向の他方側に移動させることができる。

すなわち、本実施形態の玉軸受では、挿入すべきスペースである二つの玉３の間の周方向の寸法が、セパレータ４ｂの周方向の寸法よりも小さくなっていたとしても、セパレータ４ｂの第２部分６１を軸方向に組み付けるに従って、セパレータ４ｂの周方向の幅を序々に大きくすることができるから、第１部分６０および第２部分６１を、二つの玉３の間を押し広げながら軸方向に容易かつ円滑に内外輪１,２内に取り付けできるのである。

上記実施形態の玉軸受によれば、最後にセパレータ４ｂを嵌め込む二つの玉３の周方向の隙間が小さくなっていても、最後のセパレータ４ｂを容易かつ円滑に取り付けできる。したがって、玉３間の周方向の隙間を小さく設定することができる。したがって、セパレータ４の倒れを抑制でき、玉３のより円滑な転動を実現できる。

また、上記実施形態の玉軸受によれば、上記複数のセパレータ４が、固体潤滑剤からなっているから、玉３との摩擦によるセパレータの摩耗が大きくなる。したがって、従来技術であれば、セパレータが固体潤滑剤であることにより、起こり易くなるセパレータの倒れを効果的に抑制でき、本発明の作用効果を顕著に発揮することができる。

尚、上記実施形態では、玉軸受が、一つのみの分割型のセパレータ４ｂを有したが、この発明では、転がり軸受が、二以上の分割型のセパレータを有しても良い。

また、上記実施形態では、分割型のセパレータ４ｂを構成する、第１部分６０と、第２部分６１とが、同一であったが、この発明では、分割型のセパレータを構成する、第１部分と、第２部分とは、異なっていても良い。

また、上記実施形態では、図４に示すように、径方向の外方側から見た図で、第１部分６０と、第２部分６１とが、略等脚台形の形状を有していたが、この発明では、径方向の外方側から見た図で、第１部分と、第２部分とのうちの少なくとも一つは、略直角三角形の形状を有しても良い。尚、第１部分と、第２部分との夫々は、径方向の外方側から見た図で、如何なる形状であっても良い。

また、上記実施形態では、第１部分６０の周方向の他方側の面５７の全部と、第２部分６１の周方向の一方側の面５８の全部とが、当接可能であった。しかしながら、この発明では、第１部分の周方向の他方側の面の一部のみが、第２部分の周方向の一方側の面に当接可能であっても良く、また、逆に、第２部分の周方向の一方側の面の一部のみが、第１部分の周方向の他方側の面に当接可能であっても良い。

また、上記実施形態では、第１部分６０において第２部分６１に当接する面５７が、玉軸受の使用状態において、略玉軸受の径方向を含んでいた。しかしながら、この発明では、第１部分において第２部分に当接する面は、玉軸受の使用状態において、径方向に傾斜する方向を含んでいても良い。要は、この発明では、第１部分において第２部分に当接する第２の面と、第２部分において第１部分に当接する第４の面とは、第２の面に対して第４の面を軸方向（玉軸受の軸方向のこと）に相対的に摺動させた場合に、セパレータの周方向（玉軸受の周方向のこと）の幅が序々に増大する構成であれば、如何なる構造の面であっても良いのである。

また、上記実施形態では、各セパレータ４が、二硫化タングステン系の固体潤滑剤で構成されていた。しかしながら、この発明では、少なくとも一つのセパレータを構成する固体潤滑剤は、グラファイトや二硫化モリブデンなどの層状物質であっても良く、金、銀、鉛等の軟質金属材であっても良く、または、ＰＴＦＥやポリイミド等の高分子樹脂材であっても良く、それ以外の如何なる固体材質からなる潤滑剤であっても良い。

また、上記実施形態では、各セパレータ４が、固体潤滑剤で構成されたが、この発明では、少なくとも一つのセパレータは、固体潤滑剤以外の材料で構成されても良い（当然に、全てのセパレータが、固体潤滑剤以外の材料で構成される場合も含まれる。）。

また、上記実施形態では、軸方向の両側にシールド板６,７が存在したが、この発明では、少なくとも軸方向の一方側のシールド板は、存在しなくても良い。

また、上記実施形態では、第１部分挿入工程を終えた後に、第２部分挿入工程を行い、第１部分６０を、外輪１と内輪２との間に挿入した後に、第２部分６１を、外輪１と内輪２との間に挿入した。しかしながら、この発明では、第１部分挿入工程と、第２部分挿入工程とを、同時に行う期間が存在しても良く、第１部分と第２部分とを同時に外輪と内輪との間に挿入する期間が存在しても良い。

また、上記実施形態では、転動体が、玉３であったが、この発明では、転動体は、円筒ころ、円錐ころ、凸面ころ（球面ころ）等であっても良く、転動体は、玉以外の如何なる公知の転動体でも良い。

また、上記実施形態の玉軸受は、真空・高温環境の半導体製造装置等で使用される特殊環境用玉軸受であった。しかしながら、この発明の転がり軸受が、如何なる環境で使用されても良いことは言うまでもなく、この発明の転がり軸受が、例えば、グリースや潤滑油が使用される環境下で使用されても良いことは言うまでもない。また、上記実施形態および変形例で説明した全ての構成のうちの二以上の構成を組み合わせて新たな実施形態を構築できることは、勿論である。

１ 外輪
２ 内輪
３ 玉
４ セパレータ
４ａ 一体不可分のセパレータ
４ｂ 分割型のセパレータ
１１ 内周軌道溝
２１ 外周軌道溝
５５ 第１部分の周方向の一方側の面
５６ 第２部分の周方向の他方側の面
５７ 第１部分の周方向の他方側に位置する面
５８ 第２部分の周方向の一方側に位置する面
６０ 第１部分
６１ 第２部分

Claims (2)

1. 軌道面を有する外輪と、
   軌道面を有する内輪と、
   上記外輪の軌道面と、上記内輪の軌道面との間に配置された複数の転動体と、
   上記複数の転動体を互いに間隔をおいて位置させる複数のセパレータと
   を備え、
   少なくとも一つの上記セパレータは、
   その少なくとも一つのセパレータの周方向の一方の側の上記転動体を案内する第１の面と、上記転動体に間隔をおいて位置すると共に、軸方向に対して傾斜する方向を含む平面からなる第２の面とを有する第１部分と、
   上記少なくとも一つのセパレータの上記周方向の他方の側の上記転動体を案内する第３の面と、平面形状を有して上記第２の面の少なくとも一部に当接可能に対向する第４の面とを有する第２部分と
   を有することを特徴とする転がり軸受。
2. 請求項１に記載の転がり軸受の組立方法であって、
   上記外輪と、上記内輪と、上記複数の転動体と、上記第１部分および上記第２部分を有する一の上記セパレータ以外の他の全てのセパレータとを組み付ける転動体組み付け工程と、
   上記転動体組み付け工程の後、セパレータが挿入されていない二つの転動体の周方向の間に、上記第１の面が上記周方向の一方の側の上記転動体を案内するように上記第１部分を挿入する第１部分挿入工程と、
   上記一のセパレータの周方向の幅が序々に増大するように、上記第４の面を上記第２の面に当接させながら上記第２部分を上記第１部分に対して上記軸方向に相対移動させることによって、上記第３の面が上記周方向の他方の側の上記転動体を案内するように上記第２部分を挿入する第２部分挿入工程と
   を備えることを特徴とする転がり軸受の組立方法。

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