JP2023155675A - クリープ防止機能を備えた転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】クリープの抑制部材を備えた転がり軸受を、ハウジングへ容易に挿入できるようにするとともに、厳密な寸法管理を要することなく、クリープ防止の信頼性を確保できるようにする。【解決手段】外輪１と内輪２の間に転動体３が配置され、はめあい面の円周上の溝４に、クリープの抑制部材を備えた転がり軸受において、クリープの抑制部材としての弾性体５は、はめあい面である外輪１の外径面１ａからの突出部５ａとヌスミ部５ｂの両方を有するようにインサート成形して、溝４に固着する。転がり軸受１０をハウジングに挿入する際、弾性体５の突出部５ａの撓みがヌスミ部５ｂで弾力的に吸収され、弾性体５が溝４から外れたり、剪断作用で切れたりする現象が防止される。【選択図】図１

Description

この発明は、はめあい面の摩耗による不具合が生じないようにクリープを防止する機能を備えた転がり軸受に関するものである。

通常、内輪が回転する転がり軸受の場合、転がり軸受の外輪とハウジングの内径は、正すきま（すきま嵌め）で組み付けられる。その状態で回転荷重が外輪に作用すると、はめあい面に相対回転（クリープ）が発生し、これに伴い、はめあい面が摩耗して、芯ずれ、摩耗粉、振動等の不具合が発生する場合がある。

このため、はめあい面に弾性体を設け、弾性体がハウジングの内径面に圧接した状態とし、弾性体とハウジングの内径面との間の摩擦により、クリープを防止しようとする対策を講じた転がり軸受が提供されている。

例えば、図６に示すように、外輪５１と内輪５２の間に転動体５３が配置された転がり軸受６０において、従来の一般的なクリープ防止対策は、外輪５１に形成された円周上の溝５４にＯリングからなる弾性体５５を嵌め込むだけのものである。

ところが、このような転がり軸受６０では、図７に示すように、ハウジング７０に挿入する際、弾性体５５がハウジング７０と外輪５１の外径面との間に挟まって、溝５４から外れたり、切れたりする恐れがある。また、弾性体５５は、変形させながら溝５４に装着されるため、弾性体５５の外径寸法ｄ_２（図６参照）が安定しないという問題がある。

また、図８に示すように、転がり軸受６０として、外輪５１に設けられた円周上の溝５４に樹脂５６をインサート成形し、外輪５１と樹脂５６とを一体化したものも考えられているが、このように樹脂５６を成形した構造では、樹脂５６の弾性率が小さいため、樹脂５６の外径寸法ｄ_３の精度を厳しく管理する必要があり、製造工程や検査工程における負担が大きくなるという問題がある。

なお、特許文献１には、外輪に設けられた円周上の溝に、断面形状が楔状の弾性体を嵌め込んだ転がり軸受が提案されており、この楔状とは、実施例によるとＹ字状又はＶ字状を意味している。ところが、このような断面形状の弾性体では、やはり外径寸法が安定せず、また、インサート成形で外輪と一体化することもできない。

また、特許文献２には、外輪に設けられた偏心溝に、欠円環状でその一部に外方への突出部を有する弾性体を嵌め込んだ転がり軸受が記載されているが、この弾性体は完全な円環状ではなく、インサート成形で外輪と一体化することもできない。

また、特許文献３，４には、外輪の外径面及び両側の幅面を樹脂製の絶縁被覆で覆い、その絶縁被覆の外径面に円周方向に延びる突部を設けた転がり軸受が記載されているが、この構造は、電食が問題となる箇所に使用される転がり軸受に適用されるものであり、一般的なものではない。

特開２０１４－０２９１７３号公報 特開平１０－０８２４２８号公報 特開２００１－０９９１７６号公報 特開平１０－２４６２３８号公報

上記のように、従来のＯリング等の弾性体を溝に嵌め込むタイプの転がり軸受では、ハウジングへ挿入する際、弾性体が溝から外れたり、切れたりすることがある。また、樹脂を溝にインサート成形するタイプの転がり軸受では、樹脂の弾性が小さいため、転がり軸受をハウジングへ挿入する際、樹脂が削れる可能性がある。このように、いずれのタイプの転がり軸受もハウジングへ挿入する際には、注意が必要である。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、クリープの抑制部材を備えた転がり軸受を、ハウジングへ容易に挿入できるようにするとともに、厳密な寸法管理を要することなく、クリープ防止の信頼性を確保できるようにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明は、外輪と内輪の間に転動体が配置され、はめあい面の円周上の溝に、クリープの抑制部材を備えた転がり軸受において、
前記クリープの抑制部材としての弾性体は、前記はめあい面である外輪の外径面又は内輪の内径面からの突出部とヌスミ部の両方を有するように、前記溝に固着されているものとしたのである。

これにより、転がり軸受を嵌合対象物であるハウジング等に挿入する際、弾性体の突出部が大きな弾性限界内で柔軟に撓んで、その撓みがヌスミ部で吸収されるので、弾性体が溝から外れたり、剪断作用で切れたりする現象が防止される。

また、外輪が回転する転がり軸受の場合に、内輪の内径面をはめあい面として固定側の軸に挿入する過程においても、内輪の内径面の溝に固着した弾性体が溝から外れたり、剪断作用で切れたりする現象が防止される。

前記弾性体は、インサート成形することにより前記溝に固着すれば、はめあい面の溝にしっかりと固着することができ、突出部を自由な形状として、締め代やはめあい面圧の最適化を図ることができる。

或いは、前記弾性体は、前記溝に接着剤により加硫接着しても、はめあい面の溝にしっかりと固着することができ、突出部を自由な形状として、締め代やはめあい面圧の最適化を図ることができる。

また、前記弾性体のヌスミ部により前記はめあい面から凹んだ空間の容積が、前記弾性体の前記はめあい面からの突出部の容積以上の大きさを有するものとすれば、弾性体の変形が全て吸収されるので、弾性体の溝からの逸脱や切れが確実に防止される。

また、前記弾性体の嵌合対象物への接触面は、前記はめあい面に対して傾斜し、その傾斜角が３０°以下となるようにすると、転がり軸受をハウジング等に挿入する際、大きな抵抗を受けることなくスムーズに挿入でき、弾性体が溝から外れたり、剪断作用で切れたりする現象が抑制される。

また、前記弾性体の嵌合対象物への接触面は、前記嵌合対象物への挿入方向に対して、方向性を有する形状とすれば、弾性体の寸法が小さくても、弾性体の突出部の撓みがヌスミ部で十分に吸収される。

また、前記弾性体の突出部の嵌合対象物への接触面は、前記転がり軸受の軸方向中央部で最大径となる曲面状とし、その曲率半径を５ｍｍ以上とすれば、転がり軸受の軸方向の寸法が小さく、はめあい面に溝と弾性体を１本しか設けられない場合でも、接触面がテーパー状である場合と同様、弾性体の突出部の撓みがヌスミ部で吸収される。

この発明に係る転がり軸受は、ハウジング等に挿入する際、弾性体の突出部の撓みがヌスミ部で弾力的に吸収されるので、弾性体の溝からの逸脱や切れを防止しつつ、ハウジングへ容易に挿入することができる。

また、弾性体の寸法精度を厳密に管理することなく、クリープトルクを容易に管理することができ、クリープ防止の信頼性を確保することができる。

この発明の第１実施形態に係るクリープ防止機能を備えた転がり軸受を示す（Ａ）主要構造部の部分断面図、（Ｂ）同図のＢ部拡大図 同上の転がり軸受をハウジングに挿入する過程の部分断面図 この発明の第２実施形態に係るクリープ防止機能を備えた転がり軸受を示す（Ａ）ハウジングに挿入する過程の部分断面図、（Ｂ）同図のＢ部拡大図 この発明の第３実施形態に係るクリープ防止機能を備えた転がり軸受の部分断面図 この発明の第４実施形態に係るクリープ防止機能を備えた転がり軸受を軸に挿入する過程の部分断面図 クリープの抑制部材としてＯリングである弾性体を備えた従来の転がり軸受の部分断面図 同上の転がり軸受をハウジングに挿入する過程の部分断面図 クリープの抑制部材として樹脂をインサート成形した従来の転がり軸受の部分断面図

（第１実施形態）
図１に示すクリープ防止機能を備えた転がり軸受１０は、外輪１と内輪２の間に転動体３として玉が配置されたものである。外輪１のはめあい面である外輪１の外径面１ａの円周上には、溝４が２本並行するように形成され、各溝４には、クリープの抑制部材としての弾性体５がそれぞれ設けられている。

弾性体５は、外径側に転がり軸受１０の軸方向の両端寄りの部分から中央部へかけて大径となるように、山形状に対をなす傾斜面が形成され、各傾斜面の小径側の端部が切り欠かれた断面形状とされている。

これにより、弾性体５は、外輪１の外径面１ａから外側へ突出した突出部５ａと、内側へ凹入したヌスミ部５ｂの両方を有するものとされている。

転がり軸受１０の製造に際して、弾性体５は、インサート成形されて溝４に固着されており、その成形と同時に外輪１と一体化されている。

この弾性体５の材質は、転がり軸受１０の使用温度に合わせて、ＮＢＲ（アクリルニトリル・ブタジエンゴム）、ＡＣＲ(アクリルゴム)、ＦＫＭ（フッ素ゴム）のいずれかを基本とするが、その他のゴム材を使用してもよい。

このような転がり軸受１０は、図２に示すように、外輪１の外径面１ａがはめあい面となるようにハウジング２０に挿入する過程において、クリープの抑制部材としての弾性体５の突出部５ａが弾性限界内で柔軟に撓んで、その撓みがヌスミ部５ｂで吸収される。

このため、弾性体５が溝４から外れたり、剪断作用で切れたりする現象が防止され、ハウジング２０へ容易に挿入することができる。

また、弾性体５の寸法精度を厳密に管理することなく、クリープトルクを容易に管理することができ、クリープ防止の信頼性を確保することができる。

そして、弾性体５をインサート成形により、成形と同時に溝４に固着したので、溝４にしっかりと固着することができ、突出部５ａを自由な形状として、図２に示す締め代ｔやはめあい面圧の最適化を図ることができる。

なお、弾性体５は、溝４に接着剤により加硫接着しても、溝４にしっかりと固着することができ、インサート成形の場合と同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、図３に示すクリープ防止機能を備えた転がり軸受１０においても、はめあい面である外輪１の外径面１ａの円周上に２本並行するように形成された溝４には、クリープの抑制部材としての弾性体５がそれぞれ設けられている。

この弾性体５のハウジング２０への接触面は、外輪１の外径面１ａに対して一方向へ傾斜しており、その傾斜角αが３０°以下となるように設定されている。

傾斜角αをこのような範囲に設定すると、転がり軸受１０をハウジング２０に挿入する際、大きな抵抗を受けることなくスムーズに挿入でき、弾性体５が溝４から外れたり、剪断作用で切れたりする現象が抑制される。

また、弾性体５のヌスミ部５ｂにより外輪１の外径面１ａから凹んだ空間の容積Ｆは、弾性体５の外輪１の外径面１ａからの突出部５ａの容積Ｅ以上の大きさを有する設定とされている。これにより、弾性体５の変形が全て吸収されるので、弾性体５の溝４からの逸脱や切れが確実に防止される。

なお、この実施形態では、弾性体５のハウジング２０への接触面が方向性を有する形状となっているため、転がり軸受１０のハウジング２０への挿入方向が限定される。

しかしながら、このような形状により、転がり軸受１０の軸方向における弾性体５の寸法が小さくても、外輪１の外径面１ａから凹んだ空間の容積Ｆを十分に確保できるので、弾性体５の突出部５ａの撓みがヌスミ部５ｂで十分に吸収され、弾性体５の溝４からの逸脱や切れを抑制する効果が確実に得られる。

（第３実施形態）
次に、図４に示すクリープ防止機能を備えた転がり軸受１０においては、はめあい面である外輪１の外径面１ａの円周上に１本のみ形成された溝４に、クリープの抑制部材としての弾性体５が設けられている。

弾性体５の突出部５ａのハウジング（図示省略）への接触面は、転がり軸受１０の軸方向中央部で最大径となる曲面状とされ、その曲率半径Ｒは、５ｍｍ以上とされている。

このようにすれば、転がり軸受１０の軸方向の寸法が小さく、外輪１の外径面１ａに溝４と弾性体５を１本しか設けられない場合でも、接触面がテーパー状である場合と同様、弾性体５の突出部５ａの撓みがヌスミ部５ｂで吸収され、弾性体５が溝４から外れたり、剪断作用で切れたりする現象が抑制される。

（第４実施形態）
なお、上記第１乃至第３実施形態では、外輪１の外輪１の外径面１ａがはめあい面となる場合について例示したが、図５に示すように、外輪１が回転する転がり軸受１０において、内輪２の内径面２ａを固定側の軸３０へのはめあい面とする場合には、内輪２の内径面２ａの円周上に形成した溝４に弾性体５を設け、弾性体５が内輪２の内径面２ａからの突出部５ａとヌスミ部５ｂの両方を有するものとしてもよい。

なお、弾性体５は、第１実施形態と同様の断面形状のものを図示しているが、第２実施形態や第３実施形態と同様の断面形状のものとしてもよい。

このような転がり軸受１０の内輪２を軸３０に挿入する過程においても、弾性体５の突出部５ａが弾性限界内で柔軟に撓んで、その撓みがヌスミ部５ｂで吸収されるので、弾性体５が溝４から外れたり、剪断作用で切れたりする現象が防止される。

（その他）
ところで、上記のような弾性体５を固着する溝４は、転がり軸受１０の軸方向の寸法や使用状況に応じて、３本以上並行するように形成してもよい。また、溝４は、円周に沿った直線でなくてもよく、溝４の幅は、円周上で変化してもよい。さらに、溝４の底部の径は、円周上で変化してもよい。

また、上記各実施形態では、転がり軸受１０として、転動体３が玉である玉軸受を例示したが、ころ軸受においても、クリープの抑制部材としての弾性体５の形状及び固着に関して、同様の構造を適用できる。

１ 外輪
１ａ 外径面
２ 内輪
２ａ 内径面
３ 転動体
４ 溝
５ 弾性体
５ａ 突出部
５ｂ ヌスミ部
１０ 転がり軸受
２０ ハウジング
３０ 軸

Claims (7)

1. 外方部材である外輪と内方部材である内輪の間に転動体が配置され、はめあい面の円周上の溝に、クリープの抑制部材を備えた転がり軸受において、
   前記クリープの抑制部材としての弾性体は、前記はめあい面である外輪の外径面又は内輪の内径面からの突出部とヌスミ部の両方を有するように、前記溝に固着されていることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記弾性体は、インサート成形により前記溝に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記弾性体は、前記溝に接着剤により加硫接着されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
4. 前記弾性体のヌスミ部により前記はめあい面から凹んだ空間の容積が、前記弾性体の前記はめあい面からの突出部の容積以上の大きさを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。
5. 前記弾性体の嵌合対象物への接触面は、前記はめあい面に対して傾斜し、その傾斜角が３０°以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。
6. 前記弾性体の嵌合対象物への接触面は、前記嵌合対象物への挿入方向に対して、方向性を有する形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。
7. 前記弾性体の突出部の嵌合対象物への接触面は、前記転がり軸受の軸方向中央部で最大径となる曲面状とされ、その曲率半径が５ｍｍ以上となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。

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