JP6024291B2

JP6024291B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP6024291B2
Application number: JP2012186842A
Authority: JP
Inventors: 智史上野; 隆文安原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-08-27
Also published as: JP2014043911A

Description

本発明は、転がり軸受に関し、より詳細には、内輪が軸部材に隙間嵌めされ、外輪回転で使用される転がり軸受に関する。

従来から、券売機、自動販売機、事務機器、金融端末などのベルトテンション用、搬送ガイド用、回転部品の位置決め用などの外輪回転用途に適用される転がり軸受では、内輪と軸部材とが隙間嵌めされている。内輪と軸部材とが隙間嵌めされると、内輪と軸部材とで相互運動が発生し、クリープが発生するおそれがある。

その対策として、特許文献１、２に記載の転がり軸受では、内輪に凹溝を形成し、凹溝内にＯリングを装着し、Ｏリングの弾性変形により内輪と軸部材とを実質的に締め代を有する嵌合状態として、クリープを防止している。

特開２０１０−１１２４９０号公報特許第２９０２３４４号公報

しかしながら、ミニチュア軸受においては、寸法的に小型であるために、特許文献１、２に記載のように内輪に溝加工を施すことが困難で、軸方向に複数の凹溝を加工する場合には、更にスペース的に困難であった。より小型のミニチュア軸受においては、これらのスペースに伴う困難さは増大し、紙送り装置などの外輪回転型の軸受を用いる装置の小型化を阻害する要因となっていた。

また、凹溝に装着するＯリングも、前述の凹溝と同様に極細のＯリングを用いる必要があり、弾性変形量が小さくならざるを得ない状況である。このため、軸部材と内輪の内周面との隙間が大きい場合には、隙間を十分に補填できずに、軸部材と内輪とで実質的に十分な締め代が得られず、クリープが発生するおそれがあった。

一方、隙間を十分に補填するためには、軸部材、内輪、凹溝及びＯリングの寸法を厳しく管理する必要があり、部品加工の工数増加、不良率の増加、更には少ない隙間に伴う組立作業性の低下を引き起こすこととなる。公差配分に関しても当然厳しくせざるを得なく、設計の自由度を低下させてしまうという課題もあった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内輪の内周面にＯリングを装着する凹溝を加工する必要がなく、クリープを効果的に抑制可能な転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内輪と、外輪と、該内輪と該外輪との間に転動自在に配置される複数の転動体と、を備え、前記内輪が軸部材に隙間嵌めされ、外輪回転で使用される転がり軸受であって、
前記内輪の少なくとも一方側には、非金属製の弾性リングが取り付けられ、
前記弾性リングは、前記内輪の外周面と締め代をもって嵌合するとともに、前記軸部材の外周面と締め代をもって嵌合し、
前記外輪の内周面には、シールド板が取り付けられており、
前記弾性リングと前記シールド板とは、径方向にオーバラップし、且つ、軸方向においてラビリンス隙間をもって対向していることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記ラビリンス隙間は前記転がり軸受のアキシアル隙間よりも大きいことを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。
（３）（１）又は（２）に記載の転がり軸受を搭載した搬送装置。

本発明の上記（１）の転がり軸受によれば、弾性リングは、内輪の外周面と締め代をもって嵌合するとともに、軸部材の外周面と締め代をもって嵌合するのでクリープを確実に防止することができる。また、弾性リングは内輪の外周面に嵌合するため、内輪の内周面にＯリングなどの弾性部材用溝を加工する必要がなく、そのためミニチュア軸受にも適用することができる。また、弾性リングは、一般的な金属と比較してダンピング特性がよいので、外輪に印加される振動を減衰させることができ、弾性リングの制振作用により、振動を低減し、騒音の発生を抑制することができる。また、弾性リングとシールド板との間にラビリンス隙間を形成することで、軸受内部への異物の浸入を抑制することができる。

更に、上記（２）の転がり軸受によれば、軸受内部への異物の浸入を抑制しつつ、弾性リングとシールド板との接触を防止することができる。

更に、上記（３）の搬送装置によれば、弾性リングの制振作用により、紙送り装置等の搬送装置における振動を低減し、騒音の発生を抑制することができる。また、Ｏリングなどの弾性部材用溝を加工するために軸受を大型化する必要がないため、搬送装置を小型化することができる。

本発明に係る第１実施形態の転がり軸受の断面図である。本発明に係る第２実施形態の転がり軸受の部分断面図である。本発明に係る第３実施形態の転がり軸受の部分断面図である。本発明に係る第４実施形態の転がり軸受の部分断面図である。本発明に係る第５実施形態の転がり軸受の部分断面図である。本発明に係る第６実施形態の転がり軸受の部分断面図である。

以下、本発明に係る転がり軸受の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明に係る第１実施形態の転がり軸受について説明する。

転がり軸受１０は、内周面に外輪軌道溝１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道溝１２ａを有する内輪１２と、これら外輪軌道溝１１ａと内輪軌道溝１２ａとの間に転動自在に設けられた複数の玉１３と、外輪１１の内周面の軸方向両端側に設けられた溝１１ｂに固定された金属製のシールド板１４と、を備える深溝玉軸受である。なお、玉１３は、保持器により回転自在に保持されていてもよい。

この転がり軸受１０では、内輪１２が軸部材１５に隙間嵌めされ、外輪１１の外周面に樹脂部材１６が嵌合固定され外輪回転で使用される。内輪１２の内周面には、凹溝等の特別な加工が施されておらず単純な円筒面をなしている。

内輪１２の軸方向幅は、外輪１１の軸方向幅よりも長く形成され、軸方向外側端部１２ｂが外輪１１よりも外側にはみ出すように構成されている。内輪１２の軸方向外側端部１２ｂには、非金属製の弾性リング２０が取り付けられている。

弾性リング２０は、弾性変形量の大きい材料として、例えばゴムと樹脂の特性を有するエラストマー、粘弾性体等が用いられる。弾性リング２０には、中央に軸部材１５が貫通する貫通穴２１が形成され、さらに貫通穴２１を画成する内周面に貫通穴２１より大径の環状溝２２が一端側に開口するように貫通穴２１と同心状に形成されている。取付前の弾性リング２０は、貫通穴２１の内径寸法が軸部材１５の外周面の外径寸法より小さく、環状溝２２の内径寸法が内輪１２の外周面の外径寸法より小さく設計されている。従って、弾性リング２０の貫通穴２１に軸部材１５が貫通するように、且つ、環状溝２２に内輪１２の軸方向外側端部１２ｂの外周面が嵌合するように弾性リング２０を内輪１２に取り付けることにより、弾性リング２０は、軸部材１５及び内輪１２の外周面に締め代をもって嵌合することとなる。

このように貫通穴２１に締め代を持って嵌合された軸部材１５は弾性リング２０に対し相対回転することが防止され、さらに環状溝２２に締め代を持って嵌合された内輪１２は弾性リング２０に対し相対回転することが抑制される。従って、軸部材１５と内輪１２は弾性リング２０を介して互いの相対回転が抑制され、クリープの発生が抑制される。

また、弾性リング２０は、取付後の弾性リング２０の外径寸法が外輪１１の内周面の内径寸法よりも小さく、且つ、シールド板１４の内径寸法よりも大きくなるように設計される。これにより、弾性リング２０と外輪１１の干渉が防止されると共に、弾性リング２０とシールド板１４とが径方向にオーバラップすることとなり、軸受内部への異物の浸入が抑制される。さらに、取付後の弾性リング２０はシールド板１４と干渉しないように軸方向の位置が決められている。弾性リング２０とシールド板１４とで、軸方向にラビリンス隙間が形成されることが好ましい。ラビリンス隙間とすることで、より効果的に軸受内部への異物の浸入が抑制される。なお、ラビリンス隙間は転がり軸受１０のアキシアル隙間より大きくなっている。なお、ラビリンス隙間は内輪外径と外輪内径の差の半分（半径相当）より小さく設定してある。これにより、軸受内部への異物の浸入を抑制しつつ、弾性リング２０とシールド板１４との接触を防止することができる。

転がり軸受１０は、弾性リング２０を取り付けた状態で軸部材１５に装着され、さらにＥリング等の止め輪１７が軸部材１５に装着される。このとき、弾性リング２０の軸方向外側端面が外輪１１の軸方向外側端面よりも軸方向で外側に位置しているので、止め輪１７が外輪１１と接触することがない。従って、従来、止め輪１７と外輪１１との接触を回避するために内輪１２の両端面にスリーブを挿入してから止め輪１７を取り付けていたが、スリーブを不要とし、取付作業を容易に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受１０によれば、弾性リング２０が、内輪１２の外周面と締め代をもって嵌合するとともに、軸部材１５の外周面と締め代をもって嵌合するのでクリープを確実に防止することができる。弾性リング２０の外径寸法は内輪１２の外径寸法よりも大きく、内径寸法は軸部材１５の外径寸法よりも小さいので、従来のＯリングに比べて大きな断面積を確保できる。これにより、弾性変形量も大きくでき、軸部材１５と内輪１２との隙間が大きくても、実質的に十分な締め代を確保できる。

また、弾性リング２０は内輪１２の外周面に嵌合するため、内輪１２の内周面にＯリングなどの弾性部材用溝を加工する必要がなく、そのためミニチュア軸受にも適用することができる。また、弾性リング２０の制振作用により、振動を低減し、騒音の発生を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図２を参照して、本発明に係る第２実施形態の転がり軸受について説明する。
本実施形態の転がり軸受１０Ａは、内輪１２の外周面と弾性リング２０との嵌合面の形状以外は、第１実施形態の転がり軸受１０と同様であるので、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の転がり軸受１０Ａでは、弾性リング２０Ａの環状溝２２の内径寸法が軸方向内側から軸方向外側に向かうに従って拡径するようにテーパ状に形成され、該環状溝２２と嵌合する、内輪１２の軸方向外側端部１２ｂの外周面が、軸方向外側から軸方向内側に向かうに従って縮径するようにテーパ状に形成される。即ち、内輪１２の軸方向外側端部１２ｂの外周面をテーパ面１２ｃとし、弾性リング２０Ａの環状溝２２をテーパ面２２ａとして、内輪１２と弾性リング２０Ａとの嵌合面を両者が離間するのに抵抗となるようなテーパ面とすることで、弾性リング２０Ａが内輪１２の外周面から外れるのを抑制することができ、密着性及び組み付け性が向上する。

（第３実施形態）
次に、図３を参照して、本発明に係る第３実施形態の転がり軸受について説明する。
本実施形態の転がり軸受１０Ｂは、弾性リング２０Ａの構成以外は、第２実施形態の転がり軸受１０Ａと同様であるので、第２実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の転がり軸受１０Ｂでは、弾性リング２０Ｂは、金属板２４が樹脂２５内に埋設するように金属板２４と樹脂２５とを一体成形したものであり、内輪１２のテーパ面１２ｃに金属板２４をかしめることで固定されている。これにより、確実に弾性リング２０Ｂの抜け止めが可能となり、内輪１２との結合力を高めることができる。

（第４実施形態）
次に、図４を参照して、本発明に係る第４実施形態の転がり軸受について説明する。
本実施形態の転がり軸受１０Ｃは、内輪１２の外周面と弾性リング２０との嵌合面の形状以外は、第１実施形態の転がり軸受１０と同様であるので、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の転がり軸受１０Ｃでは、環状溝２２の内周面に雌ネジと雄ネジのいずれか一方が形成され、内輪１２の軸方向外側端部１２ｂの外周面に雌ネジと雄ネジの他方が形成される。弾性リング２０Ｃの取付時には、弾性リング２０Ｃと内輪１２を相対回転することで弾性リング２０Ｃが内輪１２に螺合することなる。これにより、確実に弾性リング２０の抜け止めが可能となり、さらに密着性及び組み付け性が向上する。

（第５実施形態）
次に、図５を参照して、本発明に係る第５実施形態の転がり軸受について説明する。
本実施形態の転がり軸受１０Ｄは、弾性リング２０の貫通穴２１の形状以外は、第１実施形態の転がり軸受１０と同様であるので、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の転がり軸受１０Ｄでは、弾性リング２０Ｄの貫通穴２１の内径寸法が、軸方向内側から軸方向外側に向かうに従って拡径するようにテーパ面２１ａをなしている。これにより、軸部材１５へ挿入する際に、滑らかな挿入ができ、装着時の挿入性が向上する。なお、本実施形態は、第２〜第４実施形態の転がり軸受１０Ａ〜１０Ｃに適用してもよい。

（第６実施形態）
次に、図６を参照して、本発明に係る第６実施形態の転がり軸受について説明する。
本実施形態の転がり軸受１０Ｅは、弾性リング２０の形状以外は、第１実施形態の転がり軸受１０と同様であるので、第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の転がり軸受１０Ｅでは、弾性リング２０Ｅの外周部に、軸方向内側に向かって突出する円筒状の突起部２６が形成される。突起部２６とシールド板１４との間には、ラビリンス隙間が形成され、さらにその内径側にグリース等の潤滑剤を充填した潤滑剤充填空間２７が全周に亘って形成される。突起部２６は、潤滑剤充填空間２７内にグリースを保持するためのものであり、突起部２６によりグリースが外部に飛散するのが抑制される。従って、潤滑剤充填空間２７内のグリースにより軸受内部への異物の浸入をより確実に抑制することができる。なお、本実施形態は、第２〜第５実施形態の転がり軸受１０Ａ〜１０Ｄに適用してもよい。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、外輪１１の外周面に樹脂部材１６を嵌合した、いわゆる樹脂巻き軸受を例示したが、樹脂巻き軸受に限定されるものではない。
また、上記実施形態では、内輪１２の軸方向両端部に弾性リング２０を取り付けたが、一方側の軸方向端部にのみ弾性リング２０を嵌合固定してもよい。例えば、組合せ軸受の場合には一端側に位置する軸受の軸方向一端部に弾性リング２０を取り付け、他端側に位置する軸受の軸方向他端部に弾性リング２０を取り付けてもよい。

また、内輪１２の軸方向幅は、必ずしも外輪１１の軸方向幅よりも長く形成されている必要はない。ただし、弾性リング２０を取り付けた状態で、弾性リング２０の軸方向外側端面が、外輪１１の軸方向外側端面よりも軸方向で外側に位置していることが好ましい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ転がり軸受
１１外輪
１２内輪
１３転動体
１４シールド板
１５軸部材
２０弾性リング
２４金属板
２７潤滑剤充填空間

Claims

内輪と、外輪と、該内輪と該外輪との間に転動自在に配置される複数の転動体と、を備え、前記内輪が軸部材に隙間嵌めされ、外輪回転で使用される転がり軸受であって、
前記内輪の少なくとも一方側には、非金属製の弾性リングが取り付けられ、
前記弾性リングは、前記内輪の外周面と締め代をもって嵌合するとともに、前記軸部材の外周面と締め代をもって嵌合し、
前記外輪の内周面には、シールド板が取り付けられており、
前記弾性リングと前記シールド板とは、径方向にオーバラップし、且つ、軸方向においてラビリンス隙間をもって対向していることを特徴とする転がり軸受。
前記ラビリンス隙間は前記転がり軸受のアキシアル隙間よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
請求項１又は２に記載の転がり軸受を搭載した搬送装置。