JP2016105011A - 軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】構造が比較的簡易であり、脱着が容易であり、シール性に優れた軸受ユニットを提供する。【解決手段】軸１０は、内輪２１の内径よりも外径が大きく、内輪２１の軸方向一端側側面２１ｂに当接する頭部１１と、頭部１１から軸方向他端側に延び、軸受２９よりも軸方向幅が大きい柱部１３と、を有する。柱部１３の軸方向他端部の外周面には、支持アーム５と締結するための雄ねじ部１３ａがある。軸１０の軸方向一端側側面には、軸１０を回転可能な工具が嵌合する凹部１１ａが形成される。ハウジング３０の底部３３には、凹部１１ａと対向する位置に、工具を挿入可能な貫通孔３４が形成される。【選択図】図６

Description

本発明は軸受ユニットに関する。

農業用途では、主に畑作において、耕作時および種子の条撒き時にディスクタイプの作業機が使用される。耕作用ディスクを備える作業機は、トラクター等の牽引車に引きずられるため、それに伴って耕作用ディスクが回転する。その際、耕作用ディスクは、畝立て、畦の形成、種子や肥料を撒いた後に再び土を被せる、といった作業をすることが出来る。ここで、耕作用ディスクの回転を支持するために、通常１枚のディスクには、軸受とハウジングの組み合わせや、ユニット化された玉軸受や円すいころ軸受などの転がり軸受が使用されている。

また、ディスクタイプの耕作機械は、効率よく作業を行うために、一台に付き並列に数個〜数十個のディスクが使用されているため、軸受も数個〜数十個使用されている。また、農業用途では基本的に屋外（圃場）の使用であり、耕作用途であるため、水、泥、砂などに晒される過酷な使用環境となっている。

先行技術の例として、特許文献１のハブベアリングアッセンブリでは、軸受とフランジ部を有するハウジングとが互いに嵌め合い、フランジ部とディスクがリベットで連結されている。また、ハブシャフトは先端の外周面に雄ねじ部を有し、スリーブは内周面に雌ねじ部を有しており、これらハブシャフト及びスリーブは螺合固定される。スリーブの外周面は、軸受の内輪の内周面と接触している。

また、農業用途で使用されるシールの例として、特許文献２に記載の軸受シールが挙げられる。当該軸受シールは、弾性部材に設けられた環状の突起によって外輪に取り付け可能であり、軸受の外輪の内周面に形成された周溝にスナップ動作で取り付け可能である。

カナダ国２５６１０８３号公報 特表２００２−５０４６５３号公報

しかし、特許文献１のハブベアリングアッセンブリは、構成が複雑であるため、作業機等に対する脱着に時間が掛かると共に、製造コストが高まってしまうという問題があった。

また、特許文献１のハブベアリングアッセンブリは、軸受内部へのシール対策が不十分であり、内部へ泥、砂等が浸入した際に、上述の雄ねじ部及び雌ねじ部で固着し、軸受およびディスクの交換が出来なくなる可能性が懸念される。

また、特許文献２のシールでは、シール自体の保護について考慮されておらず、泥や砂による損傷を受けた場合にシール性が低下し、十分な防塵効果を発揮できない虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、構造が比較的簡易であり、脱着が容易であり、シール性に優れた軸受ユニットを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 軸方向に延びる軸と、
前記軸の径方向外側に、軸受を介して配置されたハウジングと、
を備える軸受ユニットであって、
前記ハウジングは、軸方向に延びて、その軸方向一端部が前記軸よりも軸方向一端側に位置する円筒部と、前記円筒部の軸方向一端部から径方向内側に向かって延びる底部と、前記円筒部の軸方向他端部から径方向外側に向かって延び、耕作用ディスクを取り付け可能なフランジ部と、を有し、
前記軸受は、前記軸に外嵌する内輪と、前記ハウジングの前記円筒部に内嵌する外輪と、前記内輪の軌道面及び前記外輪の軌道面の間に配置された複数の転動体と、を有し、
前記軸は、前記内輪の内径よりも外径が大きく、前記内輪の軸方向一端側側面に当接する頭部と、前記頭部から軸方向他端側に延び、前記軸受よりも軸方向幅が大きい柱部と、を有し、
前記柱部の軸方向他端部の外周面には、支持部材と締結するための締結部があり、
前記軸の軸方向一端側側面には、前記軸を回転可能な工具が嵌合する凹部が形成され、
前記ハウジングの前記底部には、前記凹部と対向する位置に、前記工具を挿入可能な貫通孔が形成されることを特徴とする軸受ユニット。
（２） 前記軸受は、前記外輪の内周面の軸方向両端部に固定された一対のシール部材を有し、
前記軸には、前記内輪の軸方向他端側において、内輪間座が外嵌され、
前記内輪と前記内輪間座との間には、前記内輪と前記外輪との間の開口を塞ぐ環状のシールド板が挟持され、
前記ハウジングの前記円筒部には、前記外輪の軸方向他端側において、前記外輪と当接するように外輪間座が内嵌されると共に、前記外輪間座の軸方向他端側において、前記外輪間座の軸方向移動を規制する止め輪が内嵌される止め輪溝が凹設され、
前記外輪間座は、軸方向に延びる円環部と、前記円環部の軸方向他端部から径方向内側に延びる凸部と、を有することを特徴とする（１）に記載の軸受ユニット。
（３） 前記柱部の軸方向他端部の外周面には、支持部材の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成され、
前記凹部は、前記頭部に形成される
ことを特徴とする（１）又は（２）に記載の軸受ユニット。
（４） 前記シール部材と前記シールド板との間の空間には、グリースが封入されることを特徴とする（２）に記載の軸受ユニット。
（５） 前記ハウジングの前記フランジ部は、軸方向他端部にディスク取付溝が凹設され、
前記ディスク取付溝に、前記耕作用ディスクが取り付けられることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の軸受ユニット。
（６） 前記貫通孔の内径をＤａとし、前記凹部の内径をＤｂとすると、Ｄａ＞Ｄｂであることを特徴とする（１）〜（５）の何れか１つに記載の軸受ユニット。
（７） 前記シールド板と前記外輪間座の凸部との軸方向における間には第１ラビリンス隙間が形成され、
前記シールド板と前記外輪間座の円環部との径方向における間には第２ラビリンス隙間が形成されることを特徴とする（２）又は（４）に記載の軸受ユニット。
（８） 前記第１ラビリンス隙間をＡとし、前記第２ラビリンス隙間をＢとすると、Ａ＞Ｂであることを特徴とする（７）に記載の軸受ユニット。
（９） 前記軸は、支持部材の雌ねじ部に螺合して支持されており、
前記支持部材は、前記内輪間座と軸方向に当接し、且つ、前記止め輪と軸方向にオーバーラップし、
前記外輪間座の凸部と前記内輪間座との径方向における間には第３ラビリンス隙間が形成され
前記止め輪と前記支持部材との径方向における間には第４ラビリンス隙間が形成され、
前記支持部材と前記外輪間座の凸部との軸方向における間には第５ラビリンス隙間が形成され、
前記第３ラビリンス隙間をＣとし、前記第４ラビリンス隙間をＤとすると、Ｄ＞Ｃであることを特徴とする（２）、（４）、（７）、又は（８）に記載の軸受ユニット。
（１０） 前記シールド板は、前記内輪と前記内輪間座との間に挟持され、径方向外側に延びる第１径方向部と、前記第１径方向部に接続し、径方向外側に向かうにしたがって軸方向他端側に延びる傾斜部と、前記傾斜部に接続し、径方向外側に延びる第２径方向部と、前記第２径方向部と接続し、軸方向一端側に延びる軸方向部と、を有し
前記第２径方向部と前記外輪間座の凸部との軸方向における間には、前記第１ラビリンス隙間が形成され、
前記軸方向部と前記外輪間座の円環部との径方向における間には、前記第２ラビリンス隙間が形成されることを特徴とする（７）又は（８）に記載の軸受ユニット。
（１１） 前記貫通孔は、軸方向一端側の小径部と、軸方向他端側の大径部と、が連続して形成されており、
前記貫通孔には、軸方向一端側から弾性材料からなるキャップ部材が着脱自在に嵌め込まれており、
前記キャップ部材は、軸方向一端側の鍔部と、前記鍔部から軸方向に延びて、前記貫通孔に嵌め込まれる環状部と、を有し、
前記環状部の軸方向他端には、径方向外側に突出する突部が形成され、
前記貫通孔の内径をＤａとし、前記突部の外径をｄａとし、前記鍔部の外径をｄｂとすると、ｄａ＞Ｄａ、且つｄｂ＞Ｄａであることを特徴とする（１）〜（１０）の何れか１つに記載の軸受ユニット。
（１２） 前記外輪間座の軸方向幅をＸとし、前記内輪間座の軸方向幅をＹとし、前記止め輪の軸方向幅をＺとし、前記内輪と前記内輪間座との間における前記シールド板の軸方向幅をＶとすると、Ｘ＜Ｙ＋Ｖ、且つＸ＋Ｚ＞Ｙ＋Ｖであることを特徴とする（２）、（４）、（７）、（８）、（９）、又は（１０）に記載の軸受ユニット。
（１３） 前記軸は、前記内輪の内径よりも外径が大きく、前記内輪の軸方向一端側側面に当接する頭部と、前記頭部から軸方向他端側に延び、前記軸受よりも軸方向幅が大きい柱部と、を有し、
前記柱部の軸方向他端部の外周面には、支持部材の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成され、
前記軸受の軸方向幅をＦとし、前記軸の前記柱部の軸方向幅をＬとし、前記雄ねじ部の軸方向幅をＭとすると、Ｆ＋Ｙ＋Ｖ＞Ｌ−Ｍであることを特徴とする（１２）に記載の軸受ユニット。
（１４） 前記軸受は、複列タイプのアンギュラ玉軸受であり、
前記転動体と前記外輪及び前記内輪との接触角をαとしたとき、２０°≦α≦５０°であることを特徴とする（１）〜（１３）の何れか１つに記載の軸受ユニット。
（１５） 前記転動体の直径をＤｗとし、前記軸受の断面高さをＨとすると、０．２０≦Ｄｗ／Ｈ≦０．５０であることを特徴とする（１）〜（１４）の何れか１つに記載の軸受ユニット。
（１６） 前記外輪の肉厚をＩとし、前記内輪の肉厚をＪとし、前記軸受の断面高さをＨとしたとき、０．２５≦Ｉ／Ｈ≦０．４０と０．２５≦Ｊ／Ｈ≦０．４０の関係式の少なくとも一方を満たすことを特徴とする（１）〜（１５）の何れか１つに記載の軸受ユニット。
（１７） 軸方向に延びる軸と、
前記軸の径方向外側に、軸受を介して配置されたハウジングと、
を備える軸受ユニットであって、
前記ハウジングは、軸方向に延びて、その軸方向一端部が前記軸よりも軸方向一端側に位置する円筒部と、前記円筒部の軸方向一端部から径方向内側に向かって延びる底部と、前記円筒部の軸方向他端部から径方向外側に向かって延び、耕作用ディスクを取り付け可能なフランジ部と、を有し、
前記軸受は、前記軸に外嵌する内輪と、前記ハウジングの前記円筒部に内嵌する外輪と、前記内輪の軌道面及び前記外輪の軌道面の間に配置された複数の転動体と、前記外輪の内周面の軸方向両端部に固定された一対のシール部材と、を有し、
前記軸には、前記内輪の軸方向他端側において、内輪間座が外嵌され、
前記内輪と前記内輪間座との間には、前記内輪と前記外輪との間の開口を塞ぐ環状のシールド板が挟持されることを特徴とする軸受ユニット。
（１８） 前記ハウジングの前記円筒部には、前記外輪の軸方向他端側において、前記外輪と当接するように外輪間座が内嵌されると共に、前記外輪間座の軸方向他端側において、前記外輪間座の軸方向移動を規制する止め輪が内嵌される止め輪溝が凹設され、
前記外輪間座は、軸方向に延びる円環部と、前記円環部の軸方向他端部から径方向内側に延びる凸部と、を有することを特徴とする（１７）に記載の軸受ユニット。

本発明の軸受ユニットによれば、軸の軸方向一端側側面には、軸を回転可能な工具が嵌合する凹部が形成され、ハウジングの底部には、凹部と対向する位置に、工具を挿入可能な貫通孔が形成される。したがって、工具を貫通孔に挿入し、軸の凹部に嵌合させて回転させることができる。これにより、ハウジングの径方向内側に位置する軸を、支持部材に締結し、又は支持部材から取り外すことが可能となり、支持アーム等に対する軸受ユニットの脱着が容易となる。
また、特許文献１のハブベアリングアッセンブリのように、ハブシャフトと軸受との間のスリーブが存在しないので、構造が簡易であり、製造コストを低減することが可能である。
また、本発明の軸受ユニットによれば、シールド板が内輪と外輪との間の開口を塞ぎ、軸受に設けられたシール部材を覆うような構造となっているので、異物によるシール部材の損傷の発生を防止することが可能である。

実施形態に係る軸受ユニットの断面図である。 軸受の断面図である。 軸受ユニットの要部断面図である。 グリースを封入した軸受ユニットの要部断面図である。 各部材の軸方向寸法を示す図である。 各部材の径方向寸法を示す図である。 接触角と寿命比との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る軸受ユニットについて、図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の軸受ユニット１は、軸方向に延びる軸１０と、軸１０の径方向外側に、軸受２０を介して配置されたハウジング３０と、を備える。

ハウジング３０は、軸方向に延びて、その軸方向一端部（図１中、左側端部）が軸１０よりも軸方向一端側に位置する円筒部３１と、円筒部３１の軸方向一端部から径方向内側に向かって延びる円盤状の底部３３と、円筒部３１の軸方向他端部（図１中、右側端部）から径方向外側に向かって延び、農業用途（例えば種蒔き用途）で使用される耕作用ディスク３を取り付け可能なフランジ部３５と、を有する。ハウジング３０は、鉄系やアルミ系等の材料からなり、使用条件によって適宜変更可能である。

フランジ部３５は、軸方向他端部にディスク取付溝３５ａが凹設されると共に、軸方向に貫通する複数のボルト孔３５ｂが設けられている。これにより、フランジ部３５に対して耕作用ディスク３を着脱する際に、ディスク取付溝３５ａがガイドの役割を果たし、着脱作業を容易にできる。また、ディスク取付溝３５ａの外径をＤｈとし、耕作用ディスク３の内径をｄｈとしたとき、Ｄｈ＜ｄｈとすれば、着脱時に耕作用ディスク３とハウジング３０が干渉することが抑制され、容易に作業を行うことができる。ディスク取付溝３５ａに取り付けられた円環状の耕作用ディスク３は、複数のボルト孔３５ｂに螺合されたボルト３６によって、フランジ部３５に締結固定されている。ボルト孔３５ｂの個数は、ボルト３６の締付けトルクを大きく設定して耕作用ディスク３がフランジ部３５から脱落するのを防止するため、二個以上とすることが好ましく、四個以上とすることがより好ましい。

図２に示すように、軸受２０は、シール付きの複列タイプのアンギュラ玉軸受である。より具体的に、軸受２０は、軸１０の柱部１３に外嵌する内輪２１と、ハウジング３０の円筒部３１に内嵌する外輪２３と、内輪２１の二列の軌道面２１ａ及び外輪２３の二列の軌道面２３ａの間に配置された複数の玉２５と、外輪２３の内周面の軸方向両端部に設けられたシール溝２３ｂに嵌合固定された一対のシール部材２７と、二列の玉２５をそれぞれ転動自在に保持する一対の保持器２９と、を有する。

耕作用ディスク３は、耕作時に地面からのラジアル荷重及びアキシャル荷重を受ける。したがって、軸受ユニット１に内蔵される軸受２０には、耕作用ディスク３及びハウジング３０を介して上記荷重が負荷されると共に、軸受２０内部にはモーメントが発生する。そこで、図２に示すように、玉２５と外輪２３及び内輪２１との接触角をαとしたとき、２０°≦α≦５０°とすれば、軸受２０のモーメント剛性が向上し、軸受２０の早期損傷を防止することができる。軸受２０のモーメント剛性を高めるためには、接触角αを大きくすれば効果的である。しかし、接触角αを際限なく大きくすると、軸受２０に必要な負荷容量が低下するので、α≦５０°とすることが好ましい。また、軸受の寿命延長効果を得るためには、２０°≦αとすることが好ましい。さらに、軸受２０の寿命を延長するためには、２５°≦α≦４５°とすると効果的である。

また、軸受２０のモーメント剛性を向上させるため、列ごとの玉２５の数をできるだけ増やす必要がある。そこで、玉２５の直径をＤｗとし、軸受２０の断面高さをＨとしたとき、０．２０≦Ｄｗ／Ｈ≦０．５０とすれば、玉２５の数を適当な値に設定することができる。一方、０．２０＞Ｄｗ／Ｈとした場合、軸受２０に必要な負荷容量が小さくなってしまう。また、Ｄｗ／Ｈ＞０．５０とした場合、外輪２３及び内輪２１の肉厚Ｉ、Ｊや保持器２９の柱部の肉厚が薄くなり過ぎて、外輪２３、内輪２１、及び保持器２９の強度確保が困難となってしまう。

また、外輪２３の肉厚Ｉ、内輪２１の肉厚Ｊ、及び軸受２０の断面高さＨの関係は、０．２５≦Ｉ／Ｈ≦０．４０と０．２５≦Ｊ／Ｈ≦０．４０の関係式の少なくとも一方を満たすことが好ましく、両方を満たすことがさらに好ましい。Ｉ／Ｈ＞０．４０又はＪ／Ｈ＞０．４０としたとき、外輪２３又は内輪２１のモーメント剛性は高まるが、玉２５の数が減少するため、軸受２０に必要な負荷容量が小さくなる。０．２５＞Ｉ／Ｈ又は０．２５＞Ｊ／Ｈとした場合、外輪２３又は内輪２１の肉厚Ｉ、Ｊが薄くなり過ぎ、外輪２３又は内輪２１の強度確保が困難となってしまう。そこで、本実施形態では、０．２５≦Ｉ／Ｈ≦０．４０と０．２５≦Ｊ／Ｈ≦０．４０の関係式の少なくとも一方を満たすことにより、上記不都合を解消している。なお、内輪２１の肉厚Ｊを外輪の肉厚Ｉ以上に設定すれば（Ｊ≧Ｉ）、静止輪である内輪２１のモーメント剛性が高くなるため、本実施形態のような農業用途に特に好適である。

シール部材２７は、金属製の芯金２７ａが、ゴム材等からなる弾性材２７ｂによって被覆されて構成されている。弾性材２７ｂは、外輪２３のシール溝２３ｂに嵌合されて固定されると共に、径方向内側に延びて内輪２１の外周面に摺接して、軸受２０のシール性を確保する。なお、軸受２０の使用条件によって、弾性材２７ｂの材料として、アクリル系や、ニトリル系、フッ素系の各種ゴム材が適宜採用される。

軸受２０の内部、すなわち内輪２１と外輪２３と一対のシール部材２７との間の空間には、潤滑剤としてグリースが封入されている。軸受２０の潤滑効果を高めるため、軸受２０の内部のグリース封入体積Ｖ（封入量）は、軸受２０の内部の静空間体積をＷとしたとき、Ｖ≧０．２０Ｗとすることが好ましい。

なお、軸受２０は、シール付きの転がり軸受ならば、特に種類は限定されず、例えば、単列のシール付き玉軸受でもよく、単列のシール付き玉軸受を二個組み合わせてなるものでもよい。また、軸受２０は、アンギュラタイプの複列又は単列の玉軸受又は円錐ころ軸受でもよく、当該玉軸受又は円錐ころ軸受を二個組み合わせてなるものでもよい。

図５も参照し、軸１０は、内輪２１の内径よりも外径が大きく、内輪２１の軸方向一端側面２１ｂに当接する円盤状の頭部１１と、頭部１１の略中心から軸方向他端側に延び、軸受２０（内輪２１、外輪２３）の軸方向幅Ｆよりも軸方向幅Ｌが大きい（Ｆ＜Ｌ）柱部１３と、を有する。頭部１１が内輪２１の軸方向一端側面２１ｂに当接することで、軸１０と内輪２１との軸方向における相対位置が規制される。

柱部１３の外径は、内輪２１の内径と略等しく設定されており、柱部１３に内輪２１が外嵌可能とされている。なお、柱部１３と内輪２１との嵌め合いは、すきま嵌めとすることが好ましい。また、柱部１３の軸方向他端部の外周面には、軸方向幅Ｍに亘って雄ねじ部１３ａ（締結部）が形成されており、支持アーム５（支持部材）の雌ねじ部５ａに螺合固定されている。なお、柱部１３と支持アーム５との締結は、雄ねじ部１３ａ及び雌ねじ部５ａによるものに限られず、任意の方法を採用してよい。

支持アーム５は、径方向に延びるアーム部５ｂと、アーム部５ｂの先端から軸方向一端側に突出する突起部５ｃと、を有する。そして、突起部５ｃの中心に、軸１０の柱部１３が螺合可能であるように、雌ねじ部５ａを有する凹部が形成される。

図３及び図５に示すように、柱部１３には、内輪２１の軸方向他端側において、円環状の内輪間座４１が外嵌されている。内輪２１と内輪間座４１との軸方向における間には、軸受２０の内輪２１と外輪２３との間の開口２２を塞ぐ環状のシールド板４３が挟持される。

ハウジング３０の円筒部３１には、外輪２３の軸方向他端側において、外輪２３と当接するように、軸方向幅Ｘの外輪間座４５が内嵌される。さらに、ハウジング３０の円筒部３１には、外輪間座４５の軸方向他端側において、環状の止め輪４７が内嵌される止め輪溝３１ａが凹設されている。止め輪４７は外輪間座４５と当接し、当該外輪間座４５の軸方向移動を規制し、外輪間座４５及び軸受２０の抜けを防止する。止め輪４７の軸方向幅はＺで表される。

外輪間座４５は、円筒部３１に内嵌し、軸方向に延びる円環部４５ａと、円環部の軸方向他端部から径方向内側に延び、内輪間座４１と対向する凸部４５ｂと、を有する断面Ｌ字形状に形成される。このような形状の外輪間座４５によれば、シールド板４３を外部からの異物浸入を抑制することが可能となる。また、外輪間座４５の構造が比較的単純であるため、コストを抑えることができ、シールド板４３を保護することができる。

また、シールド板４３は、内輪２１と内輪間座４１との間に挟持され、径方向外側に延びる第１径方向部４３ａと、第１径方向部４３ａに接続し、径方向外側に向かうにしたがって軸方向他端側に延びる傾斜部４３ｂと、傾斜部４３ｂに接続し径方向外側に延びる第２径方向部４３ｃと、第２径方向部４３ｃと接続し、軸方向一端側に延びて外輪２３と当接する軸方向部４３ｄと、を有する。

なお、シールド板４３は鉄系材料からなるので、容易に加工可能である。本実施形態におけるシールド板４３は、弾性を有するバネ鋼としたが、他の鉄系材料でもよく、又は可撓性があれば、金属又は樹脂であってもよい。

そして、第２径方向部４３ｃと外輪間座４５の凸部４５ｂとの軸方向における間には第１ラビリンス隙間Ａが形成され、軸方向部４３ｄと外輪間座４５の円環部４５ａとの径方向における間には、第２ラビリンス隙間Ｂが形成され、外輪間座４５の凸部４５ｂと内輪間座４１との径方向における間には第３ラビリンス隙間Ｃが形成される。

このように、シールド板４３が内輪２１と外輪２３との間の開口２２を塞ぎ、軸受２０に設けられたシール部材２７を覆うような構造となっているので、異物によるシール部材２７の損傷の発生を防止することが可能である。また、シールド板４３と外輪間座４５と内輪間座４１によって第１〜第３ラビリンス隙間Ａ〜Ｃが形成されるので、軸受２０内部への異物や水等の浸入防止効果を向上させることができる。したがって、軸受２０の長寿命化を実現することが可能である。

ここで、第１及び第２ラビリンス隙間Ａ、Ｂの大きさを、Ａ＞Ｂに設定すると、仮に異物が第３ラビリンス隙間Ｃを通過し、第１ラビリンス隙間Ａを通過して、第２ラビリンス隙間Ｂに向かった場合であっても、第２ラビリンス隙間Ｂに浸入し難くすることができる。また、浸水した場合であっても、Ａ＞Ｂに設定することで、第２ラビリンス隙間Ｂを通過する水の流量を低減することができる。このように、Ａ＞Ｂに設定すると、ラビリンスの効果が高まり、防水及び防塵効果が一層高まる。また、軸受２０のラジアル隙間をＲとしたとき、Ａ＞Ｂ＞Ｒとすれば、第２ラビリンス隙間Ｂが小さくなり過ぎて、シールド板４３と外輪間座４５とが接触することを回避することが可能である。

また、止め輪４７と支持アーム５の突起部５ｃとの径方向における間には第４ラビリンス隙間Ｄが形成され、支持アーム５の突起部５ｃと外輪間座４５の凸部４５ｂとの軸方向における間には第５ラビリンス隙間Ｅが形成される。ここで、第３及び第４ラビリンス隙間Ｃ、Ｄの大きさを、Ｄ＞Ｃに設定すると、仮に異物が第４及び第５ラビリンス隙間Ｄ、Ｅを通過して、第３ラビリンス隙間Ｃに向かった場合であっても、第３ラビリンス隙間Ｃに浸入し難くすることができる。また、浸水した場合であっても、Ｄ＞Ｃに設定することで、第３ラビリンス隙間Ｃを通過する水の流量を低減することができる。このように、Ｄ＞Ｃに設定すると、ラビリンスの効果が高まり、防水及び防塵効果が一層高まる。また、軸受２０のラジアル隙間をＲとしたとき、Ａ＞Ｃ＞Ｒとすれば、第３ラビリンス隙間Ｃが小さくなり過ぎて、内輪間座４１と外輪間座４５とが接触することを回避することが可能である。

また、本実施形態の軸受ユニット１は外輪回転で使用されるが、シールド板４３が傾斜部４３ｂを有する構成であるため、回転時に異物が遠心力を受けて径方向外側に向かって移動した場合であっても、当該異物がシールド板４３の傾斜部４３ｂで跳ね返されるので、第２径方向部４３ｃと外輪間座４５の凸部４５ｂとの間の第１ラビリンス隙間Ａを異物が通過し難くなる効果がある。

また、図４に示すように、シール部材２７とシールド板４３との間の空間には、グリースＧを封入しても構わない。このように構成すれば、異物等が第１〜第３ラビリンスＡ〜Ｃを通過してしまった場合であっても、当該グリースＧによって捕捉することができ、シール部材２７の損傷を防止できる。また、シール部材２７と内輪２１との摺接部の潤滑状態が良好となり、当該摺接部の摩耗が減少し、シール部材２７が長寿命化する。なお、グリースＧの封入量（封入体積）は、シール部材２７とシールド板４３との間の空間体積の９０％以上とすることが好ましい。

また、図５に示すように、外輪間座４５の軸方向幅Ｘと、内輪間座４１の軸方向幅Ｙと、止め輪４７の軸方向幅Ｚと、内輪２１と内輪間座４１との間におけるシールド板４３（第１径方向部４３ａ）の軸方向幅Ｖと、の関係は、Ｘ＜Ｙ＋Ｖ、且つＸ＋Ｚ＞Ｙ＋Ｖとなるように設定される。

Ｘ＜Ｙ＋Ｖとすることにより、軸１０が支持アーム５に螺合した際に、外輪間座４５よりも先に内輪間座４１が支持アーム５の突起部５ｃに当接する。したがって、外輪回転で使用される軸受ユニット１において、外輪間座４５と支持アーム５の干渉を回避することが可能である。なお、支持アーム５と他部品との干渉を防止するため、内輪間座４１の軸方向幅Ｙは適宜調節してもよく、又は、別の間座を内輪間座４１と支持アーム５の突起部５ｃの間に配置してもよい。また、このように内輪２１と支持アーム５との間に内輪間座４１が配置されるので、軸受２０と支持アーム５の位置決めを容易にすることができる。

Ｘ＜Ｙ＋Ｖ且つＸ＋Ｚ＞Ｙ＋Ｖとすることにより、止め輪４７と支持アーム５の突起部５ｃとが軸方向にオーバーラップすることになる。したがって、止め輪４７及び外輪間座４５の凸部４５ｂと、支持アーム５の突起部５ｃと、の間が第４及び第５ラビリンス隙間Ｄ、Ｅからなるラビリンス構造となり、防水及び防塵効果が一層向上する。なお、当該ラビリンス構造を実現するため、止め輪４７の内径は、支持アーム５の突起部５ｃの外径よりも大きくなるように構成する必要がある。

さらに、軸受２０の軸方向幅Ｆと、軸１０の柱部１３の軸方向幅Ｌと、雄ねじ部１３ａの軸方向幅Ｍと、内輪２１の軸方向幅Ｙと、内輪２１と内輪間座４１との間におけるシールド板４３（第１径方向部４３ａ）の軸方向幅Ｖと、の関係はＦ＋Ｙ＋Ｖ＞Ｌ−Ｍを満たすように設定される。これにより、軸１０を支持アーム５に螺合して取り付ける際に、支持アーム５と内輪間座４１との間に、他の間座等を配置しなくても、軸受２０の位置決めを容易に行うことが可能である。但し、Ｌ−Ｍを必要以上に小さくすると、軸受２０の負荷荷重を十分に支持できなくなる虞があるので、Ｌ−Ｍ＞Ｆとすることが好ましい。

次に、図１及び図６に示すように、軸１０の頭部１１の軸方向一端側側面には、略中心において、当該軸１０を回転可能な工具（不図示）が嵌合する凹部１１ａが形成される。本実施形態における凹部１１ａは、市販の工具を挿入することができるよう、六角穴とされているが、他の工具にあった形状となるように適宜変更してよい。

また、ハウジング３０の底部３３には、軸１０の凹部１１ａと軸方向に対向する位置に、すなわち略中心に、工具を挿入可能な貫通孔３４が形成される。したがって、工具を貫通孔３４に挿入し、軸１０の凹部１１ａに嵌合させて回転させることができる。これにより、ハウジング３０の径方向内側に位置する軸１０を支持アーム５に螺合して取り付け、又は支持アーム５から取り外すことが可能となり、支持アーム５に対する軸受ユニット１の脱着が容易となる。

また、貫通孔３４は、軸方向一端側の小径部３４ａと、軸方向他端側の大径部３４ｂと、が連続して形成されている。貫通孔３４の小径部３４ａの内径をＤａとし、軸１０の凹部１１ａの内径をＤｂとすると、Ｄａ＞Ｄｂに設定されている。したがって、工具がハウジング３０と干渉することを防止しつつ、軸１０（軸受ユニット１）を支持アーム５に対して脱着することが可能である。更に、Ｄａ＞Ｄｂ且つＤａ≒Ｄｂにすると、貫通孔３４の大きさをなるべく小さく設定することで、塵埃やゴミ等が浸入する可能性を低減することができるため、より好ましい。

貫通孔３４には、軸方向一端側から弾性材料からなるキャップ部材３７が着脱自在に嵌め込まれている。キャップ部材３７は、容易に弾性変形する材質であれば、その種類は特に限定されず、例えば樹脂やゴム製とされる。また、キャップ部材３７は、軸方向一端側の鍔部３７ａと、鍔部３７ａの略中心から軸方向に延びて、貫通孔３４に嵌め込まれる環状部３７ｂと、を有する。環状部３７ｂの内部は空隙とされており、貫通孔３４に嵌め込まれる際に弾性変形がし易い構成とされている。また、環状部３７ｂの軸方向他端には、より具体的に、環状部３７ｂが貫通孔３４に嵌め込まれた状態において、貫通孔３４の小径部３４ａよりも軸方向他端側には、径方向外側に突出する突部３７ｃが形成される。突部３７ｃの先端部は、外周面がテーパ形状とされており、貫通孔３４に挿入して嵌め込む際に、小径部３４ａに案内されて変形し易い構造となっている。ここで、突部３７ｃの外径をｄａとし、鍔部３７ａの外径をｄｂとすると、貫通孔３４の小径部３４ａの内径Ｄａとの関係において、ｄａ＞Ｄａ、且つｄｂ＞Ｄａとなるように設定される。

このように、貫通孔３４に着脱自在に嵌め込まれるキャップ部材３７により、防水及び防塵効果を高めることが可能である。すなわち、工具を用いて軸受ユニット１の脱着を行う際には、貫通孔３４からキャップ部材３７を取り外し、通常の使用状態では、貫通孔３４にキャップ部材３７を取り付ければよい。

また、ｄａ＞Ｄａとすることにより、キャップ部材３７の突部３７ｃを、貫通孔３４の小径部３４ａの軸方向他端側に係合させることができるので、外部からの異物や水の浸入を防止する効果が高まる。但し、突部３７ｃの外径ｄａを必要以上に大きくすると、キャップ部材３７の着脱が困難となるため、ｄａ＜１．２Ｄａとすることが好ましい。

また、ｄｂ＞Ｄａとすることにより、キャップ部材３７の鍔部３７ａを、ハウジング３０の底部３３に係合させることができるので、外部からの異物や水の浸入を防止する効果が高まる。但し、鍔部３７ａの外径ｄｂを必要以上に大きくすると、キャップ部材３７の着脱が困難となるため、ｄｂ＜２．０Ｄａとすることが好ましい。

（実施例）
図１に示すような軸受ユニット１において、玉２５と外輪２３及び内輪２１との接触角α（図２参照）を０°から５０°まで変化させることにより、軸受２０の寿命について試験を実施した。表１には試験条件が示され、図７には試験結果が示されている。

試験は、軸受２０の振動をモニタリングし、初期振動値から二倍となった時点で試験を中止し、その時間を軸受２０の寿命時間とした。図７には、接触角αが０°である場合の寿命時間を１とした場合の比として、各接触角αにおける軸受２０の寿命時間（寿命比）が表されている。２０°≦α≦５０°の範囲で、接触角αが０°である場合と比べて２倍以上の寿命となることが確認でき、さらに、２５°≦α≦４５°の範囲において寿命時間が延びていることがわかる。特に接触角αが約４０°であるとき、接触角αが０°である場合と比べて、寿命時間は約２．８倍となり最長となる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。

１ 軸受ユニット
３ 耕作用ディスク
５ 支持アーム（支持部材）
５ａ 雌ねじ部
５ｂ アーム部
５ｃ 突起部
１０ 軸
１１ 頭部
１１ａ 凹部
１３ 柱部
１３ａ 雄ねじ部（締結部）
２０ 軸受
２１ 内輪
２１ａ 軌道面
２１ｂ 軸方向一端側面
２２ 開口
２３ 外輪
２３ａ 軌道面
２３ｂ シール溝
２５ 玉（転動体）
２７ シール部材
２７ａ 芯金
２７ｂ 弾性材
２９ 保持器
３０ ハウジング
３１ 円筒部
３１ａ 止め輪溝
３３ 底部
３４ 貫通孔
３４ａ 小径部
３４ｂ 大径部
３５ フランジ部
３７ キャップ部材
３７ａ 鍔部
３７ｂ 環状部
３７ｃ 突部
４１ 内輪間座
４３ シールド板
４３ａ 第１径方向部
４３ｂ 傾斜部
４３ｃ 第２径方向部
４３ｄ 軸方向部
４５ 外輪間座
４５ａ 円環部
４５ｂ 凸部
４７ 止め輪

Claims (18)

1. 軸方向に延びる軸と、
   前記軸の径方向外側に、軸受を介して配置されたハウジングと、
   を備える軸受ユニットであって、
   前記ハウジングは、軸方向に延びて、その軸方向一端部が前記軸よりも軸方向一端側に位置する円筒部と、前記円筒部の軸方向一端部から径方向内側に向かって延びる底部と、前記円筒部の軸方向他端部から径方向外側に向かって延び、耕作用ディスクを取り付け可能なフランジ部と、を有し、
   前記軸受は、前記軸に外嵌する内輪と、前記ハウジングの前記円筒部に内嵌する外輪と、前記内輪の軌道面及び前記外輪の軌道面の間に配置された複数の転動体と、を有し、
   前記軸は、前記内輪の内径よりも外径が大きく、前記内輪の軸方向一端側側面に当接する頭部と、前記頭部から軸方向他端側に延び、前記軸受よりも軸方向幅が大きい柱部と、を有し、
   前記柱部の軸方向他端部の外周面には、支持部材と締結するための締結部があり、
   前記軸の軸方向一端側側面には、前記軸を回転可能な工具が嵌合する凹部が形成され、
   前記ハウジングの前記底部には、前記凹部と対向する位置に、前記工具を挿入可能な貫通孔が形成されることを特徴とする軸受ユニット。
2. 前記軸受は、前記外輪の内周面の軸方向両端部に固定された一対のシール部材を有し、
   前記軸には、前記内輪の軸方向他端側において、内輪間座が外嵌され、
   前記内輪と前記内輪間座との間には、前記内輪と前記外輪との間の開口を塞ぐ環状のシールド板が挟持され、
   前記ハウジングの前記円筒部には、前記外輪の軸方向他端側において、前記外輪と当接するように外輪間座が内嵌されると共に、前記外輪間座の軸方向他端側において、前記外輪間座の軸方向移動を規制する止め輪が内嵌される止め輪溝が凹設され、
   前記外輪間座は、軸方向に延びる円環部と、前記円環部の軸方向他端部から径方向内側に延びる凸部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
3. 前記柱部の軸方向他端部の外周面には、支持部材の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成され、
   前記凹部は、前記頭部に形成される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受ユニット。
4. 前記シール部材と前記シールド板との間の空間には、グリースが封入されることを特徴とする請求項２に記載の軸受ユニット。
5. 前記ハウジングの前記フランジ部は、軸方向他端部にディスク取付溝が凹設され、
   前記ディスク取付溝に、前記耕作用ディスクが取り付けられることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の軸受ユニット。
6. 前記貫通孔の内径をＤａとし、前記凹部の内径をＤｂとすると、Ｄａ＞Ｄｂであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の軸受ユニット。
7. 前記シールド板と前記外輪間座の凸部との軸方向における間には第１ラビリンス隙間が形成され、
   前記シールド板と前記外輪間座の円環部との径方向における間には第２ラビリンス隙間が形成されることを特徴とする請求項２又は４に記載の軸受ユニット。
8. 前記第１ラビリンス隙間をＡとし、前記第２ラビリンス隙間をＢとすると、Ａ＞Ｂであることを特徴とする請求項７に記載の軸受ユニット。
9. 前記軸は、支持部材の雌ねじ部に螺合して支持されており、
   前記支持部材は、前記内輪間座と軸方向に当接し、且つ、前記止め輪と軸方向にオーバーラップし、
   前記外輪間座の凸部と前記内輪間座との径方向における間には第３ラビリンス隙間が形成され
   前記止め輪と前記支持部材との径方向における間には第４ラビリンス隙間が形成され、
   前記支持部材と前記外輪間座の凸部との軸方向における間には第５ラビリンス隙間が形成され、
   前記第３ラビリンス隙間をＣとし、前記第４ラビリンス隙間をＤとすると、Ｄ＞Ｃであることを特徴とする請求項２、４、７、又は８に記載の軸受ユニット。
10. 前記シールド板は、前記内輪と前記内輪間座との間に挟持され、径方向外側に延びる第１径方向部と、前記第１径方向部に接続し、径方向外側に向かうにしたがって軸方向他端側に延びる傾斜部と、前記傾斜部に接続し、径方向外側に延びる第２径方向部と、前記第２径方向部と接続し、軸方向一端側に延びる軸方向部と、を有し
    前記第２径方向部と前記外輪間座の凸部との軸方向における間には、前記第１ラビリンス隙間が形成され、
    前記軸方向部と前記外輪間座の円環部との径方向における間には、前記第２ラビリンス隙間が形成されることを特徴とする請求項７又は８に記載の軸受ユニット。
11. 前記貫通孔は、軸方向一端側の小径部と、軸方向他端側の大径部と、が連続して形成されており、
    前記貫通孔には、軸方向一端側から弾性材料からなるキャップ部材が着脱自在に嵌め込まれており、
    前記キャップ部材は、軸方向一端側の鍔部と、前記鍔部から軸方向に延びて、前記貫通孔に嵌め込まれる環状部と、を有し、
    前記環状部の軸方向他端には、径方向外側に突出する突部が形成され、
    前記貫通孔の内径をＤａとし、前記突部の外径をｄａとし、前記鍔部の外径をｄｂとすると、ｄａ＞Ｄａ、且つｄｂ＞Ｄａであることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の軸受ユニット。
12. 前記外輪間座の軸方向幅をＸとし、前記内輪間座の軸方向幅をＹとし、前記止め輪の軸方向幅をＺとし、前記内輪と前記内輪間座との間における前記シールド板の軸方向幅をＶとすると、Ｘ＜Ｙ＋Ｖ、且つＸ＋Ｚ＞Ｙ＋Ｖであることを特徴とする請求項２、４、７、８、９、又は１０に記載の軸受ユニット。
13. 前記軸は、前記内輪の内径よりも外径が大きく、前記内輪の軸方向一端側側面に当接する頭部と、前記頭部から軸方向他端側に延び、前記軸受よりも軸方向幅が大きい柱部と、を有し、
    前記柱部の軸方向他端部の外周面には、支持部材の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成され、
    前記軸受の軸方向幅をＦとし、前記軸の前記柱部の軸方向幅をＬとし、前記雄ねじ部の軸方向幅をＭとすると、Ｆ＋Ｙ＋Ｖ＞Ｌ−Ｍであることを特徴とする請求項１２に記載の軸受ユニット。
14. 前記軸受は、複列タイプのアンギュラ玉軸受であり、
    前記転動体と前記外輪及び前記内輪との接触角をαとしたとき、２０°≦α≦５０°であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の軸受ユニット。
15. 前記転動体の直径をＤｗとし、前記軸受の断面高さをＨとすると、０．２０≦Ｄｗ／Ｈ≦０．５０であることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の軸受ユニット。
16. 前記外輪の肉厚をＩとし、前記内輪の肉厚をＪとし、前記軸受の断面高さをＨとしたとき、０．２５≦Ｉ／Ｈ≦０．４０と０．２５≦Ｊ／Ｈ≦０．４０の関係式の少なくとも一方を満たすことを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の軸受ユニット。
17. 軸方向に延びる軸と、
    前記軸の径方向外側に、軸受を介して配置されたハウジングと、
    を備える軸受ユニットであって、
    前記ハウジングは、軸方向に延びて、その軸方向一端部が前記軸よりも軸方向一端側に位置する円筒部と、前記円筒部の軸方向一端部から径方向内側に向かって延びる底部と、前記円筒部の軸方向他端部から径方向外側に向かって延び、耕作用ディスクを取り付け可能なフランジ部と、を有し、
    前記軸受は、前記軸に外嵌する内輪と、前記ハウジングの前記円筒部に内嵌する外輪と、前記内輪の軌道面及び前記外輪の軌道面の間に配置された複数の転動体と、前記外輪の内周面の軸方向両端部に固定された一対のシール部材と、を有し、
    前記軸には、前記内輪の軸方向他端側において、内輪間座が外嵌され、
    前記内輪と前記内輪間座との間には、前記内輪と前記外輪との間の開口を塞ぐ環状のシールド板が挟持されることを特徴とする軸受ユニット。
18. 前記ハウジングの前記円筒部には、前記外輪の軸方向他端側において、前記外輪と当接するように外輪間座が内嵌されると共に、前記外輪間座の軸方向他端側において、前記外輪間座の軸方向移動を規制する止め輪が内嵌される止め輪溝が凹設され、
    前記外輪間座は、軸方向に延びる円環部と、前記円環部の軸方向他端部から径方向内側に延びる凸部と、を有することを特徴とする請求項１７に記載の軸受ユニット。

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