JP2023030919A - クリープ防止転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪の外周の環状溝内に樹脂を充填して成形した樹脂バンドの、環状溝の溝底面に対する滑りを防止することができ、かつ、低コストなクリープ防止転がり軸受を提供する。【解決手段】外輪１の外周に周方向に延びる環状溝７が形成され、環状溝７内に樹脂を充填して成形することで環状溝７内に樹脂バンド１１が形成されたクリープ防止転がり軸受において、環状溝７の溝底面８に、幅と深さが一定で細長く延びるレーザ加工凹部１２を形成し、レーザ加工凹部１２内に樹脂が充填されている。【選択図】図２

Description

この発明は、クリープ防止転がり軸受に関する。

一般に、転がり軸受は、外輪と、その外輪の径方向内側に同軸に配置される内輪と、外輪と内輪の間に組み込まれる複数の転動体とを有する。そして、ハウジングに設けられたハウジング穴の内周に外輪の外周を嵌合し、回転軸の外周に内輪の内周を嵌合して用いられる。

ここで、ハウジングに対して外輪がすきまばめのはめあいで取り付けられている場合や、温度上昇等によりハウジングに対する外輪の締め代が減少した場合に、外輪がハウジングに対して次第に回転する現象（クリープ現象）が生じることがある。

このクリープ現象を防止する転がり軸受として、本願の出願人は、既に特許文献１に記載のものを提案している。特許文献１のクリープ防止転がり軸受は、外輪の外周に周方向に延びる環状溝を形成し、その環状溝内に樹脂を充填して成形することで環状溝内に樹脂バンドを形成したものである。この構成を採用すると、樹脂は線膨張係数が大きいので、温度上昇時に、樹脂バンドが熱膨張することで、ハウジングと外輪の間の締め代が確保され、その締め代によってクリープ現象の発生を防止することが可能となる。

また、特許文献１のクリープ防止転がり軸受においては、樹脂が充填される環状溝の溝底面が、断面鋸刃状（周方向に直角な断面が鋸刃状）に形成されている。この構成を採用すると、環状溝内に樹脂を充填して樹脂バンドを成形したときに、その成形後の樹脂の収縮（いわゆるヒケ）が生じても、環状溝の溝底面に対する樹脂バンドの軸方向の滑りが防止されるので、環状溝の内側面と樹脂バンドの側面との間に軸方向の隙間が生じるのを防止することができる。

特開２００６－１５３０９６号公報

ところで、特許文献１のように、断面鋸刃状（周方向に直角な断面が鋸刃状）の溝底面をもつ環状溝を形成するには、まず、外輪の外周を切削加工することで円筒状の溝底面をもつ環状溝を形成し、次に、その溝底面を切削加工することで溝底面を断面鋸刃状とするのが一般的である。

しかしながら、切削加工により溝底面を断面鋸刃状とするのでは、切削加工が１工程分増えるので、軸受の製造コストが高くなってしまう。

また、特許文献１のように、断面鋸刃状（周方向に直角な断面が鋸刃状）の溝底面を加工する場合、その加工は、通常、旋削加工で行われるので、溝底面は、周方向に沿って凹凸を持たない形状となる。そのため、特許文献１のクリープ防止転がり軸受においては、溝底面に対する樹脂バンドの軸方向の滑りは防止することができるが、溝底面に対する樹脂バンドの周方向の滑りを防止することは難しい。

この発明が解決しようとする課題は、外輪の外周の環状溝内に樹脂を充填して成形した樹脂バンドの、環状溝の溝底面に対する滑りを防止することができ、かつ、低コストなクリープ防止転がり軸受を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成のクリープ防止転がり軸受を提供する。
外輪と、
前記外輪の径方向内側に同軸に配置される内輪と、
前記外輪と前記内輪の間に組み込まれる複数の転動体と、を有し、
前記外輪の外周に周方向に延びる環状溝が形成され、
前記環状溝内に樹脂を充填して成形することで前記環状溝内に樹脂バンドが形成されたクリープ防止転がり軸受において、
前記環状溝の溝底面に、幅と深さが一定で細長く延びるレーザ加工凹部を形成し、
前記レーザ加工凹部内に前記樹脂が充填されていることを特徴とするクリープ防止転がり軸受。

このようにすると、環状溝内に樹脂を充填して成形した樹脂バンドの樹脂が、その環状溝の溝底面に形成されたレーザ加工凹部内にも充填されるので、環状溝の溝底面に対する樹脂バンドの滑りを防止することができる。また、幅と深さが一定で細長く延びるレーザ加工凹部は、旋盤などで金属を削って形成するのではなく、レーザ照射で金属を溶融または蒸発させて形成することができるので、低コストである。

前記レーザ加工凹部は、前記環状溝の溝底面を周方向に延び、軸方向に間隔をおいて複数形成することができる。

このようにすると、溝底面に対する樹脂バンドの軸方向の滑りを効果的に防止することが可能となる。

この場合、前記溝底面に、前記レーザ加工凹部の形成部と前記レーザ加工凹部の非形成部とが周方向に交互に並ぶように、前記レーザ加工凹部は、周方向に断続的に形成されている構成を採用すると好ましい。

このようにすると、レーザ加工凹部の形成部と、レーザ加工凹部の非形成部とが周方向に交互に並ぶことから、溝底面に対する樹脂バンドの軸方向の滑りに加え、溝底面に対する樹脂バンドの周方向の滑りも効果的に防止することが可能となる。

前記レーザ加工凹部は、前記環状溝の溝底面を軸方向に延び、周方向に間隔をおいて複数形成することができる。

このようにすると、溝底面に対する樹脂バンドの周方向の滑りを効果的に防止することが可能となる。

この場合、前記溝底面に、前記レーザ加工凹部の形成部と、前記レーザ加工凹部の非形成部とが軸方向に並ぶように、前記レーザ加工凹部は、前記溝底面の軸方向の一部にのみ形成されている構成を採用すると好ましい。

このようにすると、レーザ加工凹部の形成部と、レーザ加工凹部の非形成部とが軸方向に並ぶことから、溝底面に対する樹脂バンドの周方向の滑りに加え、溝底面に対する樹脂バンドの軸方向の滑りも効果的に防止することが可能となる。

前記レーザ加工凹部は、周方向に対して傾斜して延びるように形成してもよい。

このようにすると、溝底面に対する樹脂バンドの軸方向の滑りと周方向の滑りを効果的に防止することが可能となる。

この発明のクリープ防止転がり軸受は、環状溝内に樹脂を充填して成形した樹脂バンドの樹脂が、その環状溝の溝底面に形成されたレーザ加工凹部内にも充填されているので、環状溝の溝底面に対する樹脂バンドの滑りを防止することができる。また、幅と深さが一定で細長く延びるレーザ加工凹部は、旋盤などで金属を削って形成するのではなく、レーザ照射で金属を溶融または蒸発させて形成することができるので、低コストである。

この発明の第１実施形態にかかるクリープ防止転がり軸受を示す断面図 図１の外輪の外周の近傍を拡大して示す図 図２の環状溝を拡大して示す図 図２の外輪を外径側から見た状態を、樹脂バンドを省略して示す図 図４のV－V線に沿った断面図 図５のVI－VI線に沿った断面図 図４に示すレーザ加工凹部をレーザマーカで加工する状態を示す図 この発明の第２実施形態にかかるクリープ防止転がり軸受を図４に対応して示す図 図８のIX－IX線に沿った断面図 レーザ加工凹部の他の例を示す図 レーザ加工凹部のさらに他の例を示す図 図２に示す環状溝の変形例を示す図

図１に、この発明の第１実施形態にかかるクリープ防止転がり軸受を示す。このクリープ防止転がり軸受は、外輪１と、外輪１の径方向内側に同軸に配置される内輪２と、外輪１と内輪２の間に周方向に間隔をおいて組み込まれる複数の転動体３と、複数の転動体３の周方向の間隔を保持する保持器４とを有する。外輪１、内輪２はいずれも軸受鋼で形成されている。転動体３は、ここでは玉である。

外輪１の内周には、転動体３が転がり接触する外輪軌道溝５が形成されている。外輪軌道溝５は、凹円弧状の断面をもつ円弧溝であり、外輪１の内周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。内輪２の外周にも、転動体３が転がり接触する内輪軌道溝６が形成されている。内輪軌道溝６は、凹円弧状の断面をもつ円弧溝であり、内輪２の外周の軸方向中央を周方向に延びて形成されている。

図２に示すように、外輪１の外周には、周方向に延びる環状溝７が形成されている。環状溝７は、外輪１の軸方向中央を挟んで対称に一対設けられている。各環状溝７は、溝底面８と、軸方向内側の溝側面９と、軸方向外側の溝側面１０とを有する。溝底面８は、外輪１と同心の円筒面である。軸方向内側の溝側面９は、軸方向内側に向かって次第に径が大きくなる傾斜面である。軸方向外側の溝側面１０は、軸方向に直角な平面である。

各環状溝７には、環状溝７内に樹脂を充填して成形することで樹脂バンド１１が形成されている。樹脂バンド１１は、溶融樹脂を環状溝７内に射出して充填し、硬化することで形成され、環状溝７の内面に接着している。樹脂バンド１１を形成する樹脂としては、線膨張係数が大きく、かつ、耐熱性に優れた樹脂であるポリアミド樹脂（ＰＡ６６、ＰＡ１１等）を使用することができる。

図３に示すように、環状溝７の溝底面８に、軸方向の幅と径方向の深さが一定で周方向に細長く延びるレーザ加工凹部１２が形成されている。樹脂バンド１１を形成する樹脂は、レーザ加工凹部１２内にも充填されている。

図４～図６に示すように、レーザ加工凹部１２は、環状溝７の溝底面８を周方向に延び、軸方向に間隔をおいて複数形成されている。軸方向に隣り合うレーザ加工凹部１２の間は、円筒状の溝底面８である。図６に示すように、レーザ加工凹部１２は、レーザ加工凹部１２の形成部とレーザ加工凹部１２の非形成部１３とが周方向に交互に並ぶように、周方向に断続的に形成されている。レーザ加工凹部１２の非形成部１３は、円筒面である。図では、レーザ加工凹部１２の深さを誇張しているが、レーザ加工凹部１２の深さは、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下（好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下）の微小深さである。

このレーザ加工凹部１２は、例えば、図７に示すように、レーザマーカ１４を用いて形成することができる。すなわち、まず、外輪１の外周を切削加工することで円筒状の溝底面８をもつ環状溝７を形成し、次に、レーザマーカ１４から溝底面８にレーザ照射をすることで、溝底面８の表面の金属を溶融または蒸発させ、レーザ加工凹部１２を形成する。その後、環状溝７内に樹脂を充填して成形することで、樹脂バンド１１を形成する。

このクリープ防止転がり軸受は、図示しないハウジングに対して外輪１をしまりばめのはめあいで取り付けて使用する。ここで、外輪１の外周の環状溝７内に樹脂バンド１１が形成されており、この樹脂バンド１１を構成する樹脂は金属よりも線膨張係数が大きいので、温度上昇時に、樹脂バンド１１が熱膨張することで、ハウジングと外輪１の間の締め代が確保され、その締め代によってクリープ現象の発生を防止することが可能である。

このクリープ防止転がり軸受は、図３に示すように、環状溝７内に樹脂を充填して成形した樹脂バンド１１の樹脂が、その環状溝７の溝底面８に形成されたレーザ加工凹部１２内にも充填されているので、環状溝７の溝底面８に対する樹脂バンド１１の滑りを防止することが可能である。

また、このクリープ防止転がり軸受は、幅と深さが一定で細長く延びるレーザ加工凹部１２を、旋盤などで金属を削って形成するのではなく、図７に示すように、レーザマーカ１４からのレーザ照射で金属を溶融または蒸発させて形成することができるので、低コストである。

また、このクリープ防止転がり軸受は、図４に示すように、環状溝７の溝底面８を周方向に延びるレーザ加工凹部１２を、軸方向に間隔をおいて複数形成しているので、溝底面８に対する樹脂バンド１１の軸方向の滑りを効果的に防止することが可能である。そのため、外輪１を締め代をもってハウジングに圧入するときに、樹脂バンド１１が溝底面８に対して軸方向に滑ることで、樹脂バンド１１が捲れたり、環状溝７から外れたりするのを確実に防止することが可能である。

また、このクリープ防止転がり軸受は、図６に示すように、レーザ加工凹部１２の形成部とレーザ加工凹部１２の非形成部１３とが周方向に交互に並ぶように、レーザ加工凹部１２を、周方向に断続的に形成しているので、溝底面８に対する樹脂バンド１１の軸方向の滑りに加え、溝底面８に対する樹脂バンド１１の周方向の滑りも効果的に防止することが可能である。

図８、図９に、この発明の第２実施形態を示す。第２実施形態は、第１実施形態と比べてレーザ加工凹部１２の構成のみが異なり、それ以外の構成は同一なので、第１実施形態に対応する部分は同一の符号を付して説明を省略する。

環状溝７の溝底面８には、周方向の幅と径方向の深さが一定で軸方向に細長く延びるレーザ加工凹部１２が形成されている。図８に示すように、レーザ加工凹部１２は、環状溝７の溝底面８を軸方向に延び、周方向に間隔をおいて複数形成されている。周方向に隣り合うレーザ加工凹部１２の間は、円筒状の溝底面８である。図９に示すように、レーザ加工凹部１２は、レーザ加工凹部１２の形成部と、レーザ加工凹部１２の非形成部１３とが軸方向に並ぶように、（溝底面８の軸方向の全長に形成するのではなく）溝底面８の軸方向の一部にのみ形成されている。各環状溝７内には、樹脂を充填して成形することで樹脂バンド１１が形成されている。

このクリープ防止転がり軸受は、図８に示すように、環状溝７の溝底面８を軸方向に延びるレーザ加工凹部１２を、周方向に間隔をおいて複数形成しているので、溝底面８に対する樹脂バンド１１（図９参照）の周方向の滑りを効果的に防止することが可能である。

また、このクリープ防止転がり軸受は、図９に示すように、レーザ加工凹部１２の形成部とレーザ加工凹部１２の非形成部１３とが軸方向に並ぶように形成しているので、溝底面８に対する樹脂バンド１１の周方向の滑りに加え、溝底面８に対する樹脂バンド１１の軸方向の滑りも効果的に防止することが可能である。その他、第１実施形態と同様の効果を有する。

図１０、図１１に示すように、レーザ加工凹部１２は、周方向に対して傾斜して延びるように形成してもよい。このようにすると、環状溝７に樹脂を充填して成形した樹脂バンド１１の、溝底面８に対する軸方向の滑りと周方向の滑りを効果的に防止することが可能となる。

図１０において、レーザ加工凹部１２は、環状溝７の溝底面８を軸方向に往復しながら周方向に進むように形成されている。図１１において、レーザ加工凹部１２は、周方向に対して軸方向の一方に傾斜して直線状に延びる部分と、周方向に対して軸方向の他方に傾斜して直線状に延びる部分とを有し、その両部分が交差するように、環状溝７の溝底面８に形成されている。

上記各実施形態のように、外輪１の軸方向中央を挟んで対称に環状溝７を設けると、外輪軌道溝５の部分における外輪１の肉厚を確保することができるので好ましいが、図１２に示すように、環状溝７は、外輪１の軸方向中央を含むように形成してもよい。

上記各実施形態において、レーザ加工凹部１２を形成する際に、金属の蒸発により３次元的な微細な凹凸がレーザ加工凹部１２の内面およびその縁部に生じるようにレーザ照射を行ない、その微細な凹凸に、樹脂バンド１１の樹脂を流し込んで固化させることで、樹脂バンド１１が強固に接着するアンカー効果を持たせることが可能である。ここで、隣り合うレーザ加工凹部１２の距離が１ｍｍ以下となるように多数のレーザ加工凹部１２を形成すると、更にアンカー効果を高めることが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 外輪
２ 内輪
３ 転動体
７ 環状溝
８ 溝底面
１１ 樹脂バンド
１２ レーザ加工凹部
１３ 非形成部

Claims (6)

1. 外輪（１）と、
   前記外輪（１）の径方向内側に同軸に配置される内輪（２）と、
   前記外輪（１）と前記内輪（２）の間に組み込まれる複数の転動体（３）と、を有し、
   前記外輪（１）の外周に周方向に延びる環状溝（７）が形成され、
   前記環状溝（７）内に樹脂を充填して成形することで前記環状溝（７）内に樹脂バンド（１１）が形成されたクリープ防止転がり軸受において、
   前記環状溝（７）の溝底面（８）に、幅と深さが一定で細長く延びるレーザ加工凹部（１２）を形成し、
   前記レーザ加工凹部（１２）内に前記樹脂が充填されていることを特徴とするクリープ防止転がり軸受。
2. 前記レーザ加工凹部（１２）は、前記環状溝（７）の溝底面（８）を周方向に延び、軸方向に間隔をおいて複数形成されている請求項１に記載のクリープ防止転がり軸受。
3. 前記溝底面（８）に、前記レーザ加工凹部（１２）の形成部と前記レーザ加工凹部（１２）の非形成部（１３）とが周方向に交互に並ぶように、前記レーザ加工凹部（１２）は、周方向に断続的に形成されている請求項２に記載のクリープ防止転がり軸受。
4. 前記レーザ加工凹部（１２）は、前記環状溝（７）の溝底面（８）を軸方向に延び、周方向に間隔をおいて複数形成されている請求項１に記載のクリープ防止転がり軸受。
5. 前記溝底面（８）に、前記レーザ加工凹部（１２）の形成部と、前記レーザ加工凹部（１２）の非形成部（１３）とが軸方向に並ぶように、前記レーザ加工凹部（１２）は、前記溝底面（８）の軸方向の一部にのみ形成されている請求項４に記載のクリープ防止転がり軸受。
6. 前記レーザ加工凹部（１２）は、周方向に対して傾斜して延びるように形成されている請求項１に記載のクリープ防止転がり軸受。

Images