JP2016151290A - 軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】構造が比較的簡易であり、シール性に優れた軸受ユニットを提供する。
【解決手段】 内輪間座４１は、軸方向に延びて内輪２１と当接する第１円環部４２と、第１円環部４２の軸方向一端部から径方向外側に延びる第１凸部４３と、を有する断面略Ｌ字形状である。外輪間座４４は、軸方向に延びて外輪２３と当接する第２円環部４５と、第２円環部４５の軸方向他端部から径方向内側に延びる第２凸部４６と、を有する断面略Ｌ字形状である。内輪間座４１と外輪間座４４との間には、Ｏリング４８が挟持される。
【選択図】図３

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、又はユニット化した、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、一台につき並列に数個〜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。また、取り付け部の構造が複雑となるので、コストアップにつながる可能性がある。

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、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、前記軸受の軸方向両端部に配置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外輪間座が内嵌され、
前記内輪間座は、軸方向に延びて前記内輪と当接する第１円環部と、前記第１円環部の軸方向一端部から径方向外側に延びる第１凸部と、を有する断面略Ｌ字形状であり、
前記外輪間座は、軸方向に延びて前記外輪と当接する第２円環部と、前記第２円環部の軸方向他端部から径方向内側に延びる第２凸部と、を有する断面略Ｌ字形状であり、
前記内輪間座と前記外輪間座との間には、Ｏリングが挟持される
ことを特徴とする軸受ユニット。
（２） 前記内輪間座の前記第１円環部の外径をａとし、前記Ｏリングの内径をｃとしたとき、ａ＞ｃであり、
前記内輪間座の前記第１凸部と前記外輪間座の前記第２凸部との間の軸方向幅をｂとし、前記Ｏリングの外径をｄとすると、（ｄ−ｃ）／２＞ｂである
ことを特徴とする（１）に記載の軸受ユニット。

本発明の軸受ユニットによれば、内輪と当接する断面略Ｌ字形状の内輪間座と、外輪と当接する断面略Ｌ字形状の外輪間座と、を備える。したがって、内輪間座及び外輪間座によって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であるので、軸受内部への異物の浸入を抑制することが可能である。さらに、内輪間座と外輪間座との間には、Ｏリングが挟持されるので、仮に内輪間座と外輪間座との間に異物が浸入した場合であっても、軸受内部への異物の浸入はＯリングによって防止される。このように、軸受ユニットの密封性を高め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。 （ａ）はＯリングの縦断面図であり、（ｂ）はＯリングの横断面図である。 内輪間座、外輪間座、及びＯリングの断面図である。 軸受ユニットの要部断面図である。

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（図１中、左側）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（転動体）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。

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１及び図６に示すように、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）の軸方向幅よりも軸方向幅が大きい柱部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、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、環状の内輪間座４１が外嵌されている。内輪間座４１は、軸方向に延びる第１円環部４２と、第１円環部４２の軸方向一端部から径方向外側に延びる第１凸部４３と、を有する断面略Ｌ字形状である。第１円環部４２は、軸方向において支持アーム５の突起部５ｃ及び内輪２１と当接する。第１凸部４３は、軸方向においてシール部材２７と僅かな隙間を介して対向すると共に、径方向において外輪間座４４の第２円環部４５と僅かな隙間を介して対向する。

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、環状の外輪間座４４が内嵌される。外輪間座４４は、軸方向に延びる第２円環部４５と、第２円環部４５の軸方向他端部から径方向内側に延びる第２凸部４６と、を有する断面略Ｌ字形状である。第２円環部４５は、軸方向において止め輪４７及び外輪２３と当接する。第２凸部４６は、軸方向において支持アーム５の突起部５ｃと僅かな隙間を介して対向すると共に、径方向において内輪間座４１の第１円環部４２と僅かな隙間を介して対向する。さらに、ハウジング３０の円筒部３１には、外輪間座４４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４４と当接し、当該外輪間座４４の軸方向移動を規制し、外輪間座４４及び軸受２０の抜けを防止する。

このように断面略Ｌ字形状の内輪間座４１及び外輪間座４４によって内輪２１と外輪２３との間の開口２２を塞ぐことで、軸受２０内部への異物の浸入を抑制することが可能である。また、内輪間座４１及び外輪間座４４は、シール部材２７を覆うような構造となっているので、シール部材２７（特に径方向内側のシールリップ部）を異物から保護することができる。また、これら内輪間座４１及び外輪間座４４は、構造が比較的単純であるため、製造コストを抑えることができる。

内輪間座４１と外輪間座４４との間には、より具体的に径方向に関して第１円環部４２及び第２円環部４５の間で且つ軸方向に関して第１凸部４３及び第２凸部４６の間には、略円環状のＯリング４８が挟持される。したがって、仮に内輪間座４１と外輪間座４４との間に異物が浸入した場合であっても、それ以降の軸受２０内部への異物の浸入はＯリング４８によって防止される。なお、Ｏリング４８の材料は特に限定されないが、例えばニトリル系、アクリル系、フッ素系の各種ゴム材が適用可能である。また、Ｏリング４８は、一般的に非常に安価であり、鉄製のシールド板のようにプレス型を必要とせず、入手も容易である。

ここで、図４及び図５に示すように、内輪間座４１の第１円環部４２の外径をａとし、Ｏリング４８の内径をｃとしたとき、ａ＞ｃに設定されるので、Ｏリング４８は点Ａで第１円環部４２に当接する。また、内輪間座４１の第１凸部４３と外輪間座４４の第２凸部４６との間の軸方向幅をｂとし、Ｏリング４８の弾性変形前の軸方向幅ｅ｛ｅ＝（ｄ−ｃ）／２｝とすると、ｂ＜ｅ＝（ｄ−ｃ）／２に設定されるので、Ｏリング４８は点Ｂ及びＣで第１凸部４３及び第２凸部４６に当接する。このように、Ｏリング４８と内輪間座４１及び外輪間座４４との密着性を高めることにより、密封性をさらに向上させ、異物がＯリング４８を通過して軸受２０内部に浸入することを防止する。

また、Ｏリング４８の外径をｄとし、内輪間座４１の第１凸部４３の外径ｈとすると、ｈ＞ｄに設定される。さらに、外輪間座４４の第２凸部４６の内径ｆと、Ｏリングの内径ａ及び外径ｄの平均｛（ｃ＋ｄ）／２｝と、の関係は（ｃ＋ｄ）／２＞ｆに設定される。したがって、Ｏリング４８は、上述した点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて内輪間座４１及び外輪間座４４と接触し、密封性が維持される。

外輪間座４４の軸方向幅をＭ１とし、内輪間座４１の軸方向幅Ｍ２の軸方向幅をＭ２としたとき、Ｍ１＜Ｍ２に設定することで、内輪間座４１を外輪間座４４よりも軸方向他端側に延在させる。これにより、内輪間座４１は支持アーム５に当接する一方、外輪間座４４は支持アーム５と干渉しない。また、第１凸部４３の外径ｈと第２円環部４５の内径ｇとはｇ＞ｈの関係となっており、第１円環部４２の外径ａと第２凸部４６の内径ｆとはｆ＞ａの関係となっている。したがって、内輪間座４１と外輪間座４４は干渉しない。

図３及び図５に示すように、シール部材２７と内輪間座４１との間の領域、並びに、内輪間座４１と外輪間座４４との間においてＯリング４８よりも径方向外側（軸受２０側）の領域には、グリースＧを封入することが好ましい。このように構成すれば、異物等がＯリング４８を通過してしまった場合であっても、異物をグリース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。さらに、Ｏリング４８の潤滑状態も良好となり、Ｏリング４８の摩耗が減少し、Ｏリング４８の長寿命化が可能である。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、グリースＧが封入される空間の体積の９０％以上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おり、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。

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
１０ 軸
１１ 頭部
１３ 柱部
２０ 軸受
２１ 内輪
２２ 開口
２３ 外輪
２５ 玉（転動体）
２７ シール部材
２９ 保持器
３０ ハウジング
３１ 円筒部
３３ 底部
３４ 貫通孔
３５ フランジ部
３６ ボルト
３７ キャップ部材
４１ 内輪間座
４２ 第１円環部
４３ 第１凸部
４４ 外輪間座
４５ 第２円環部
４６ 第２凸部
４７ 止め輪
４８ Ｏリング

Claims (2)

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、前記軸受の軸方向両端部に配置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外輪間座が内嵌され、
   前記内輪間座は、軸方向に延びて前記内輪と当接する第１円環部と、前記第１円環部の軸方向一端部から径方向外側に延びる第１凸部と、を有する断面略Ｌ字形状であり、
   前記外輪間座は、軸方向に延びて前記外輪と当接する第２円環部と、前記第２円環部の軸方向他端部から径方向内側に延びる第２凸部と、を有する断面略Ｌ字形状であり、
   前記内輪間座と前記外輪間座との間には、Ｏリングが挟持される
   ことを特徴とする軸受ユニット。
2. 前記内輪間座の前記第１円環部の外径をａとし、前記Ｏリングの内径をｃとしたとき、ａ＞ｃであり、
   前記内輪間座の前記第１凸部と前記外輪間座の前記第２凸部との間の軸方向幅をｂとし、前記Ｏリングの外径をｄとすると、（ｄ−ｃ）／２＞ｂである
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。