JP7003369B1

JP7003369B1 - 玉軸受

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Publication number: JP7003369B1
Application number: JP2021000603A
Authority: JP
Inventors: 泰一岡田
Original assignee: 泰一岡田
Priority date: 2021-01-05
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2041-01-05
Also published as: JP2022105954A

Abstract

【課題】高い軸受性能を発揮すると共に耐用年数を向上させることのできる玉軸受を提供する。【解決手段】玉軸受１は、中心線Ｃ１が一致する環状をなす外輪２及び内輪３と、該外輪２と内輪３との間において中心線Ｃ１を中心とした周方向に複数設けられ、且つ、外輪２の内周面と内輪３の外周面とにそれぞれ接するように配設された玉４とを備えている。該玉軸受１は、玉４の中心線Ｃ１に沿う方向の移動を規制して玉４を周方向に案内する第一転動ガイド部１０ａと、第一転動ガイド部１０ａに並設され、玉４の中心線Ｃ１に沿う方向の移動を規制して玉４を周方向に案内するとともに、玉４の進路方向に見たときに第一転動ガイド部１０ａにより案内される玉４と中心線Ｃ１に沿う方向において部分的に重なるように玉４を案内する第二転動ガイド部１０ｂとを有する。該第一転動ガイド部１０ａにより案内される玉４と第二転動ガイド部１０ｂにより案内される玉４とは、周方向に沿って交互に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、軸体を回転自在に支持する玉軸受に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されている玉軸受は、中心線が一致する環状をなす外輪及び内輪を備え、当該外輪及び内輪の間には、中心線が外輪及び内輪の中心線と一致する環状をなす保持器が配設されている。該保持器は、剛体球である玉を回転可能に保持しており、各玉は、上記中心線周りに所定の間隔をあけて等間隔に位置している。そして、各玉は、外輪の内周面と内輪の外周面とにそれぞれ接していて、保持器によって周方向に隣り合う玉が互いに間隔をあけた状態で外輪と内輪との間を転動することにより、該周方向に隣り合う玉同士が正面から直接接触することで発生しうる大きな摩擦を回避しながら外輪と内輪とがスムーズに相対回転するようになっている。

特開２０２０－１３３７７０号公報

ところで、近年では、故障し難い製品にするための多くの取り組みがなされており、それらの製品に組み込む軸受に関しても同様に、外輪と内輪との間におけるスムーズな相対回転動作を長く維持して耐用年数を向上させることが強く望まれている。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い軸受性能を発揮すると共に耐用年数を向上させることのできる玉軸受を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、玉軸受における玉の軌道配置に工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、中心線が一致する環状をなす外輪及び内輪と、該外輪と内輪との間において前記中心線を中心とした周方向に複数設けられ、且つ、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面とにそれぞれ接するように配設された玉とを備え、前記各玉が前記周方向に転動することにより前記外輪と内輪とが前記中心線周りに相対回転するよう構成された玉軸受を対象とし、次のような対策を講じた。

すなわち、第１の発明では、前記玉の前記中心線に沿う方向の移動を規制して前記玉を前記周方向に案内する第一転動ガイド部と、前記第一転動ガイド部に並設され、前記玉の前記中心線に沿う方向の移動を規制して前記玉を前記周方向に案内するとともに、玉の進路方向に見たときに前記第一転動ガイド部により案内される玉と前記中心線に沿う方向において部分的に重なるように前記玉を案内する第二転動ガイド部とを有し、前記第一転動ガイド部により案内される玉と前記第二転動ガイド部により案内される玉とは、前記周方向に沿って交互に配置されており、前記第一転動ガイド部は、前記外輪の内周面においてその外輪の周方向に沿って形成され前記玉が転動可能な溝から成る第一外側環状溝と、前記内輪の外周面における前記第一外側環状溝と対向する位置においてその内輪の周方向に沿って形成され前記玉が転動可能な溝から成る第一内側環状溝とにより構成され、前記第二転動ガイド部は、前記中心線に沿う方向において前記第一外側環状溝に並設され、前記外輪の内周面においてその外輪の周方向に沿って形成され前記玉が転動可能な溝から成る第二外側環状溝と、前記中心線に沿う方向において前記第一内側環状溝に並設され、前記内輪の外周面における前記第二外側環状溝と対向する位置においてその内輪の周方向に沿って形成され前記玉が転動可能な溝から成る第二内側環状溝とにより構成され、前記第一転動ガイド部により案内される各玉と前記第二転動ガイド部により案内される各玉の少なくとも一方に関し、各玉の前記周方向の間隔が該玉の直径の１０分の１未満となるまで互いに接近するように、前記第一転動ガイド部の第一外側環状溝及び第一内側環状溝ならびに前記第二転動ガイド部の第二外側環状溝及び第二内側環状溝が形成され、前記外輪は、前記中心線に沿う方向の一方側の端部から前記外輪の径方向内側に向かって前記外輪と内輪との間に配設された各玉の中心点を超え且つ前記内輪における前記中心線に沿う方向の一方側の端部を覆う位置まで延びるとともに、各玉と接するように設けられた壁部を有し、前記内輪の前記中心線に沿う方向の他端には、前記第一内側環状溝及び前記第二内側環状溝の底部から相対的に隆起するとともに前記中心線を中心として環状に延びる内側襟部が設けられ、該内側襟部は、前記外輪における前記中心線に沿う方向の他端よりも前記中心線に沿う方向の他方側に飛び出していることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、前記第二外側環状溝は、前記第一外側環状溝よりも径方向内側に偏った位置に配置され、前記第二内側環状溝は、前記第一内側環状溝よりも径方向内側に偏った位置に配置されていることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記外輪及び内輪の対向する一部領域を部分的に切り欠かくことにより形成され、且つ、前記玉が通過可能に構成された開口部が設けられていることを特徴とする。

第１の発明では、玉軸受において外輪及び内輪を相対回転させると、外輪の内周面及び内輪の外周面とにそれぞれ接する各玉は、第一転動ガイド部及び第二転動ガイド部によって外輪及び内輪の周方向に案内されながら転動する。

このとき、玉の進路方向に見たときに第一転動ガイド部により案内される玉と第二転動ガイド部により案内される玉とが外輪及び内輪の中心線に沿う方向において互いに部分的に重なるようにして、外輪及び内輪の周方向に沿って交互に配置されているため、第一転動ガイド部の玉と第二転動ガイド部の玉との相互接触は、各玉の最大円周部では生じず、該最大円周部から外側に離れたより小さい円周部で生じるようになる。本明細書において、「円周」は、上記の外輪と内輪との間に配設された状態の玉を上記中心線に直交する方向に切ったときの円形断面に関わる円周とする。

このため、従来の玉軸受のように玉の転動ガイド部が１つで各玉が直列に配置されることにより、各玉の相互接触がそれらの最大円周部で生じる構成と比べ、各玉に生じる転がり摩擦（内部摩擦）ないしそれに基づく転動時の抵抗が小さくなる。

すなわち、第二転動ガイド部の玉が第一転動ガイド部の玉同士の最大円周部における相互接触を回避して抵抗を抑える保持器の役割を担い、他方、第一転動ガイド部の玉が第二転動ガイド部の玉同士の最大円周部における相互接触を回避して抵抗を抑える保持器の役割を担う。したがって、第１の発明によれば、外輪と内輪との間に保持器を設けなくても、外輪及び内輪の相対回転動作をスムーズにすることができ、高い軸受性能を発揮させることができる。

また、外輪と内輪との間に保持器を装着する必要がないので、外輪と内輪との間における保持器が占有していた空間に新たに多くの玉を組付可能になる。したがって、第１の発明によれば、もし仮に、各玉の中の１つ又は数個に摩耗や変形等が生じたとしても、その他の多くの玉によって外輪と内輪との間における相対回転動作が維持されるようになるので、従来の玉軸受よりも耐用年数を向上させることができる。

また、第１の発明では、上記の第一転動ガイド部及び第二転動ガイド部が何れも外輪の内周面と内輪の外周面に形成された溝により構成されているため、別途の部材を用いない簡素な構成による製造容易化や低コスト化も図ることができる。

また、第１の発明では、外輪と内輪との間において、各玉が外輪及び内輪の径方向に延びる上記壁部と接し転動しうるので、上記中心線に沿う方向のスラスト荷重を受けることができる。したがって、第３の発明によれば、１つの玉軸受で、上記中心線と垂直をなす方向のラジアル荷重と上記スラスト荷重の両方を受けることができるようになる。

第２の発明では、上記の第一転動ガイド部の玉と第二転動ガイド部の玉とが外輪及び内輪の中心線に沿う方向だけでなく、外輪及び内輪の径方向においても互いに異なる位置に配置されるようになり、玉の進路方向に見たときの第一転動ガイド部の玉と第二転動ガイド部の玉との互いの上記中心線に沿う方向の重なり領域がより減少したものとなる。したがって、第一転動ガイド部の玉と第二転動ガイド部の玉との相互接触時に各玉に作用する荷重がより小さくなる。その結果、第２の発明によれば、各玉に生じる摩擦をいっそう低減でき、より高い軸受性能を発揮させることができる。

第３の発明では、玉を開口部から挿入するとともに、外輪と内輪との間で中心線の周りに移動させると、外輪と内輪との間に玉の装着が完了する一方、外輪と内輪との間に装着した玉を開口部に正確に位置合わせさせると、外輪と内輪との間から開口部を介して玉を取り出すことも可能となる。したがって、外輪と内輪とを分離することなく玉を外輪及び内輪の間に装着することができ、摩耗や損傷等を受けた玉を新しいものに交換するといった玉軸受のメンテナンスも従来に比べて容易となる。

本発明の実施形態１に係る玉軸受を示す図であり、玉軸受をその中心線方向に見た図である。図１の内輪を省略して示すＡ矢視内部模式図である。図１のIII-III線断面図である。図１の玉軸受の組み付け説明図であり、第二転動ガイド部に玉を仮装着した状態を示す図である。図１の玉軸受の組み付け説明図であり、第二転動ガイド部に玉を装着した状態を示す図である。図５の内輪を省略して示すＢ矢視内部模式図である。本発明の実施形態２に係る玉軸受を示す図であり、玉軸受をその中心線方向に見た図である。図７の内輪を省略して示すＣ矢視内部模式図である。図７の玉軸受の外輪及び内輪を示す図である。図９のＸ-Ｘ線断面図である。本発明の実施形態３に係る玉軸受を示す図であり、玉軸受をその中心線方向に見た図である。図１１の玉軸受の外輪及び内輪を示す図である。図１１の玉軸受の外輪及び内輪に係るXIII-XIII断面図である。図１１の玉軸受の内輪の側面図である。図１１の内輪を省略して示すＤ矢視内部模式図である。本発明の実施形態４に係る玉軸受を示す図であり、玉軸受をその中心線方向に見た図である。図１６のXVII-XVII線断面図である。図１６の内輪の背面図である。図１６の玉軸受の組み付け説明図である。図１６の玉軸受における玉の並びを示す内部模式図である。図１６の玉軸受における玉の並びを示すＥ矢視内部模式図である。本発明の他の形態に係る玉の並びを示す参考図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
《発明の実施形態１》
図１乃至図６は、本発明の実施形態１に係る玉軸受１を示す。

本実施形態の玉軸受１は、図１に示すように、中心線Ｃ１周りに環状に延びる外輪２と、該外輪２の内側に配設され、当該外輪２と中心線Ｃ１が一致する環状をなす内輪３と、何れも同じ直径寸法を有し外輪２及び内輪３の間において中心線Ｃ１を中心とした周方向に複数設けられ、且つ、該外輪２の内周面と該内輪３の外周面とにそれぞれ接するように配設された球形の玉４とを備えてなり、各玉４が周方向に転動することにより外輪２と内輪３とが中心線周りに相対回転するよう構成されている。本実施形態の外輪２、内輪３、及び各玉４は、何れも耐摩耗性に優れる高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ材）製となっている。尚、図１における二点鎖線を境とした概ね上半分は、外輪２及び内輪３の間における玉４の配設の説明上、玉４の飛び出しを防止する外側襟部２ｂ及び内側襟部３ｂを省略して示している。

玉軸受１は、図２及び図３に示すように、玉４ａの中心線Ｃ１に沿う方向の移動を規制して玉４ａを周方向に案内する第一転動ガイド部１０ａと、該第一転動ガイド部１０ａに並設され、第一転動ガイド部１０ａと同様に玉４ｂの中心線Ｃ１に沿う方向の移動を規制して該玉４ｂを周方向に案内するとともに、玉４の進路方向に見たときに第一転動ガイド部１０ａにより案内される玉４ａと中心線Ｃ１に沿う方向において玉直径寸法の１／４程度重なるようにして当該玉４ｂを案内する第二転動ガイド部１０ｂとを備えている。尚、説明の便宜上、図２において内輪３を省略し、図３において玉４の一部を省略している。

第一転動ガイド部１０ａにより案内される玉４ａと玉４ａとの間に第二転動ガイド部１０ｂにより案内される玉４ｂが位置し、第二転動ガイド部１０ｂにより案内される玉４ｂと玉４ｂとの間に第一転動ガイド部１０ａにより案内される玉４ａが位置し、該玉４ａと玉４ｂとが中心線Ｃ１周りの周方向に沿って交互に且つ転動時に互いに間隔を形成するようにして配置されている。

第一転動ガイド部１０ａは、外輪２の内周面においてその外輪２の周方向に沿って形成され玉４ａが転動可能な溝から成る第一外側環状溝２１ａと、内輪３の外周面における第一外側環状溝２１ａと対向する位置においてその内輪３の周方向に沿って形成され玉４ａが転動可能な溝から成る第一内側環状溝３１ａとにより構成されている。第一外側環状溝２１ａ及び第一内側環状溝３１ａは、いずれも玉４ａの球面に対応する曲率を持つ断面視湾曲形状が設定されており、玉４ａが中心線Ｃ１に沿う方向に移動しないようになっている。

第二転動ガイド部１０ｂは、中心線Ｃ１に沿う方向において第一外側環状溝２１ａに並設され、外輪２の内周面においてその外輪２の周方向に沿って形成されて玉４ｂが転動可能な溝から成る第二外側環状溝２１ｂと、中心線Ｃ１に沿う方向において第一内側環状溝３１ａに並設され、内輪３の外周面における第二外側環状溝２１ｂと対向する位置においてその内輪３の周方向に沿って形成されて玉４ｂが転動可能な溝から成る第二内側環状溝３１ｂとにより構成されている。第二外側環状溝２１ｂ及び第二内側環状溝３１ｂは、いずれも玉４ａの球面に対応する曲率を持つ断面視湾曲形状が設定されており、玉４ａが中心線Ｃ１に沿う方向に移動しないようになっている。

そして、第一外側環状溝２１ａ及び第二外側環状溝２１ｂの形成によって、該第一外側環状溝２１ａや第二外側環状溝２１ｂの底部から相対的に隆起した外側襟部２ｂが外輪２の中心線Ｃ１方向外側で周方向に沿って形成されるとともに、該第一外側環状溝２１ａと第二外側環状溝２１ｂとの境界をなし該第一外側環状溝２１ａや第二外側環状溝２１ｂの底部から相対的に隆起した突条のリッジ部２４が外輪２の中心線Ｃ１方向中央部に形成される。

また、第一内側環状溝３１ａ及び第二内側環状溝３１ｂの形成によって、該第一内側環状溝３１ａや第二内側環状溝３１ｂの底部から相対的に隆起した内側襟部３ｂが内輪３の中心線Ｃ１方向外側で周方向に沿って形成されるとともに、該第一内側環状溝３１ａと第二内側環状溝３１ｂとの境界をなし該第一内側環状溝３１ａや第二内側環状溝３１ｂの底部から相対的に隆起した突条のリッジ部３４が内輪３の中心線Ｃ１方向中央部に形成される。

外輪２には、図１及び図３に示すように、中心線Ｃ１方向に見て円弧状をなす第一外側切り欠き凹部２ａが形成されている。該第一外側切り欠き凹部２ａの中心線Ｃ１に沿う方向の奥行は、外輪２における該中心線Ｃ１に沿う方向の外側から内側に向かうにつれて外輪２の径方向外側に向かう形状をなして該中心線Ｃ１に対してやや傾斜し、玉４ａを第一転動ガイド部１０ａに案内するようになっている。

内輪３にも、中心線Ｃ１方向に見て円弧状をなす第一内側切り欠き凹部３ａが形成されている。該第一内側切り欠き凹部３ａの中心線Ｃ１に沿う方向の奥行も、内輪３における該中心線Ｃ１に沿う方向の外側から内側に向かうにつれて内輪３の径方向外側に向かう形状をなして該中心線Ｃ１に対してやや傾斜し、玉４ａを第一転動ガイド部１０ａに案内するようになっている。該第一外側切り欠き凹部２ａと第一内側切り欠き凹部３ａとで形成される第一開口部５ａは、第一転動ガイド部１０ａに装着される玉４ａを挿通可能な寸法を有する。
次に、玉軸受１の組み付け方法の一例を説明する。

玉軸受１の組み付けにおいては、先ず、図４に示すように、中心線Ｃ１が鉛直方向を向くようにして外輪２及び内輪３を台座上に載置するとともに外輪２の内周面に内輪３の外周面を接触させて、外輪２と内輪３との間における第二外側環状溝２１ｂに沿って、つまり、第二転動ガイド部１０ｂの軌道上に、配置可能な最大個数の玉４ｂを配置する。次いで、図５に示すように、外輪２及び内輪３の中心線Ｃ１が一致した状態となるように外輪２と内輪３との相対位置を変化させる。このとき、第二転動ガイド部１０ｂに配置された各玉４ｂの間隔を等間隔に維持しながら、外輪２及び内輪３の相対回転位置を第一外側切り欠き凹部２ａと第一内側切り欠き凹部３ａとが向かい合い第一開口部５ａが形成される状態（図１、３の状態）に移動させる。そして、第一開口部５ａを介し、第二転動ガイド部１０ｂにおいて周方向に隣り合う２つの玉４ｂの間に玉を挿入し、第一転動ガイド部１０ａに玉４ａを装着する。

以降、第二転動ガイド部１０ｂの各玉４ｂを等間隔に保った状態で該玉４ｂを周方向に回転させるか、又は、該間隔を保った状態で外輪２及び内輪３を回転させて第一開口部５ａの位置を移動させ、第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとが交互になるよう第一転動ガイド部１０ａに玉４ａを装着していく。第一開口部５ａから挿入した玉４ａは、第一外側環状溝２１ａと第二外側環状溝２１ｂとの境界をなすリッジ部２４及び第一内側環状溝３１ａと第二内側環状溝３１ｂとの境界をなすリッジ部３４により、第二転動ガイド部１０ｂ側に進入できないようになっている。尚、図５においては、説明の便宜上、図１と同様に外側襟部２ｂ及び内側襟部３ｂを省略している。これで、玉軸受１の組み付けが完了し、図１及び図２に示す玉軸受１の状態となる。
次に、玉軸受１の使用時の動作について詳述する。

本実施形態の玉軸受１において外輪２及び内輪３を相対回転させると、外輪２の内周面及び内輪３の外周面とにそれぞれ接する各玉４は、第一転動ガイド部１０ａ及び第二転動ガイド部１０ｂによって外輪２及び内輪３の周方向に案内されながら転動する。

このとき、玉４の進路方向に見たときに第一転動ガイド部１０ａにより案内される玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂにより案内される玉４ｂとが外輪２及び内輪３の中心線Ｃ１に沿う方向において互いに部分的に重なるようにして、外輪２及び内輪３の周方向に沿って交互に配置されているため、第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとの相互接触は、各玉４の最大円周部Ｌ１（図２参照）では生じず、該最大円周部Ｌ１から離れたより小さい円周部で生じるようになる。

すなわち、第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂが第一転動ガイド部１０ａの玉４ａ同士の最大円周部Ｌ１における相互接触を回避して抵抗を抑える保持器の役割を担い、他方、第一転動ガイド部１０ａの玉４ｂが第二転動ガイド部１０ｂの玉４ａ同士の最大円周部Ｌ１における相互接触を回避して抵抗を抑える保持器の役割を担う。したがって、本実施形態の玉軸受１によれば、外輪２と内輪３との間に保持器を設けなくても、外輪２及び内輪３の相対回転動作をスムーズにすることができ、高い軸受性能を発揮させることができる。

また、外輪２と内輪３との間に保持器を装着する必要がないので、外輪２と内輪３との間における保持器が占有していた空間に新たに多くの玉４を組付可能になる。したがって、本実施形態の玉軸受１によれば、もし仮に、各玉４の中の１つ又は数個に摩耗や変形等が生じたとしても、その他の多くの玉４によって外輪２と内輪３との間における相対回転動作が維持されるようになるので、従来の玉軸受１よりも耐用年数を向上させることができる。

さらに、第一転動ガイド部１０ａ及び第二転動ガイド部１０ｂが何れも外輪２の内周面と内輪３の外周面に形成された溝により構成されているため、別途の部材を用いない簡素な構成による製造容易化や低コスト化も図ることができる。

また、玉４を第一開口部５ａから挿入するとともに、外輪２と内輪３との間で中心線Ｃ１の周りに移動させると、外輪２と内輪３との間に玉４の装着が完了する一方、外輪２と内輪３との間に装着した玉４を第一開口部５ａに正確に位置合わせさせると、外輪２と内輪３との間から第一開口部５ａを介して玉４を取り出すことも可能となる。したがって、外輪２と内輪３とを分離することなく玉４を外輪２及び内輪３の間に装着することができ、摩耗や損傷等を受けた玉４を新しいものに交換するといった玉軸受１のメンテナンスも従来に比べて容易となる。

さらに、第一開口部５ａにおける第一外側切り欠き凹部２ａ及び第一内側切り欠き凹部３ａの奥行の傾斜により、万一、玉４が中心線Ｃ１に沿って移動し第一開口部５ａから飛び出そうとしても、該傾斜によって玉４の中心線Ｃ１方向の移動が妨げられ該玉４の飛び出しが防止される。
《発明の実施形態２》

図７乃至図１０は、本発明の実施形態２に係る玉軸受１を示す。この実施形態２は、実施形態１の玉軸受１における外輪２及び内輪３の構成の一部が異なっている以外は実施形態１と同様であるので、実施形態１と同様の部分には同じ符号を付し、その他、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

外輪２には、図９及び図１０に示すように、中心線Ｃ１方向に見て円弧状をなす第二外側切り欠き凹部２ｃが形成されている。該第二外側切り欠き凹部２ｃの中心線Ｃ１に沿う方向の奥行は、外輪２における該中心線Ｃ１に沿う方向の外側から内側に向かうにつれて外輪２の径方向外側に向かう形状をなして該中心線Ｃ１に対してやや傾斜し、玉４ｂを第二転動ガイド部１０ｂに案内するようになっている。

内輪３にも、中心線Ｃ１方向に見て円弧状をなす第二内側切り欠き凹部３ｃが形成されている。該第二内側切り欠き凹部３ｃの中心線Ｃ１に沿う方向の奥行も、内輪３における該中心線Ｃ１に沿う方向の外側から内側に向かうにつれて内輪３の径方向外側に向かう形状をなして該中心線Ｃ１に対してやや傾斜し、玉４ｂを第二転動ガイド部１０ｂに案内するようになっている。該第二外側切り欠き凹部２ｃと第二内側切り欠き凹部３ｃとで形成される第二開口部５ｃは、第二転動ガイド部１０ｂに装着される玉４ｂを挿通可能な寸法を有する。
次に、本実施形態の玉軸受１の組み付け方法の一例を説明する。

玉軸受１の組み付けにおいては、先ず、図９に示すように中心線Ｃ１が鉛直方向を向くようにして外輪２及び内輪３を台座上に載置する。このとき、外輪２及び内輪３の中心線Ｃ１が一致しており且つ第一開口部５ａ及び第二開口部５ｃが形成されている状態にしておく。そして、第一開口部５ａから所定数の玉を挿入して第一転動ガイド部１０ａに玉４ａを装着し、第一転動ガイド部１０ａの各玉４ａの間隔を等間隔に維持する。

以降、第一転動ガイド部１０ａの各玉４ａを等間隔に保った状態で該玉４ａを周方向に回転させるか、又は、該間隔を保った状態で外輪２及び内輪３を回転させて第二開口部５ｃの位置を移動させ、第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとが交互になるよう第二開口部５ｃから第二転動ガイド部１０ｂに玉４ｂを順次装着していく。これで、玉軸受１の組み付けが完了し、図７及び図８に示す玉軸受１の状態となる。

以上より、本発明の実施形態２によると、第一開口部５ａと第二開口部５ｃとを介して第一転動ガイド部１０ａと第二転動ガイド部１０ｂとに玉４を装着できることから、実施形態１のように外輪２の内周面と内輪３の外周面とを接触させて生じるスペース内でのみ玉を装着できる構成よりも多くの玉４を配設できるようになり、玉軸受１の耐久性をより高めることができる。
《発明の実施形態３》

図１１乃至図１５は、本発明の実施形態３に係る玉軸受１を示す。この実施形態３は、実施形態１の玉軸受１における外輪２及び内輪３の構成の一部が異なっている以外は実施形態１と同様であるので、実施形態１と同様の部分には同じ符号を付し、その他、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

実施形態３の玉軸受１においては、図１１に示すように、第二転動ガイド部１０ｂを案内される玉４ｂが第一転動ガイド部１０ａを案内される玉４ａよりも所定の寸法Ａ１だけ径方向内側に偏るように構成されている。すなわち、図１３及び図１４に示すように、第二外側環状溝２１ｂの底部が第一外側環状溝２１ａの底部よりも径方向内側に所定の寸法Ａ１だけ偏った位置に配置され、また、これに対応し、第二内側環状溝３１ｂの底部が第一内側環状溝３１ａの底部よりも径方向内側に所定の寸法Ａ１だけ偏った位置に配置されている。第一転動ガイド部１０ａと第二転動ガイド部１０ｂとの径方向の相対的なずれの寸法Ａ１は、玉直径寸法の概ね１／５程度に設定されている。

本実施形態の外輪２の第一外側切り欠き凹部２ａにおいては、図１３に示すように、中心線Ｃ１に沿う方向の奥行は、該中心線Ｃ１に沿う方向の外側端部から第一外側環状溝２１ａに至るまでは当該中心線Ｃ１と概ね並行をなしており、該第一外側環状溝２１ａから第二外側環状溝２１ｂに至るまで外輪２の径方向内側に向かう形状をなして該中心線Ｃ１に対してやや傾斜し、玉を第一転動ガイド部１０ａ及びその先にある第二転動ガイド部１０ｂまで案内するようになっている。

第一内側切り欠き凹部３ａにおいても、中心線Ｃ１に沿う方向の奥行は、該中心線Ｃ１に沿う方向の外側端部から第一内側環状溝３１ａに至るまでは当該中心線Ｃ１と概ね並行をなしており、該第一内側環状溝３１ａから第二内側環状溝３１ｂに至るまで内輪３の径方向内側に向かう形状をなして該中心線Ｃ１に対してやや傾斜し、玉を第一転動ガイド部１０ａ及びその先にある第二転動ガイド部１０ｂまで案内するようになっている。

また、外輪２における中心線Ｃ１に沿う方向の中央部、すなわち、第一外側環状溝２１ａと第二外側環状溝２１ｂとで挟まれた位置には、外輪中央油溝２２が周方向に沿って環状に設けられている。該外輪中央油溝２２には、玉４の転動を滑らかにするための潤滑油を貯められるようになっている。
次に、本実施形態の玉軸受１の組み付け方法の一例を説明する。

玉軸受１の組み付けにおいては、先ず、図１２に示すように、中心線Ｃ１が鉛直方向を向くようにして外輪２及び内輪３を台座上に載置する。このとき、外輪２及び内輪３の中心線Ｃ１が一致しており且つ第一開口部５ａが形成されている状態にしておく。そして、第一開口部５ａから所定数の玉を挿入して第二転動ガイド部１０ｂに玉４ｂを装着し、第二転動ガイド部１０ｂの各玉４ｂの間隔を等間隔に維持する。

以降、第二転動ガイド部１０ｂの各玉４ｂを等間隔に保った状態で該玉４ｂを周方向に回転させるか、又は、該間隔を保った状態で外輪２及び内輪３を回転させて第一開口部５ａの位置を移動させ、第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとが交互になるよう第一開口部５ａから玉を挿入し第一転動ガイド部１０ａに玉４ａを順次装着していく。これで、玉軸受１の組み付けが完了し、図１１及び図１５に示す玉軸受１の状態となり、第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとが中心線Ｃ１に沿う方向及び外輪２及び内輪３の径方向において互いに位置ずれした状態で外輪２と内輪３との間を転動するように配設される。

以上より、本発明の実施形態３によると、第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとが外輪２及び内輪３の中心線Ｃ１に沿う方向だけでなく、外輪２及び内輪３の径方向内側においても互いに位置がずれて転動するようになり、玉４の進路方向に見たときの第一転動ガイド部１０ａの玉４と第二転動ガイド部１０ｂの玉４との互いの中心線Ｃ１に沿う方向の重なり領域がより減少するようになる。したがって、第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとの相互接触時に各玉４に作用する荷重がより小さくなる。その結果、本実施形態の玉軸受１によれば、各玉４に生じる摩擦をいっそう低減でき、より高い軸受性能を発揮させることができる。

また、本実施形態の外輪２には、外輪中央油溝２２が設けられているので、第一転動ガイド部１０ａを案内される玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂを案内される玉４ｂとの相互接触時の摩擦や、第一転動ガイド部１０ａや第二転動ガイド部１０ｂと各玉４との摩擦を緩和でき、さらに高い軸受性能を発揮させることができる。
《発明の実施形態４》

図１６乃至図２１は、本発明の実施形態４に係る玉軸受１を示す。この実施形態４は、実施形態３の玉軸受１における外輪２及び内輪３の構成の一部、及び玉４ａの寸法が異なっている以外は実施形態３と同様であるので、実施形態３と同様の部分には同じ符号を付し、その他、実施形態３と異なる構成についてのみ説明する。

本実施形態の外輪２の第一外側環状溝２１ａは、図１７に示すように、第二外側環状溝２１ｂより曲率半径が小さくなっており、また、外輪２における第二外側環状溝２１ｂの底部は、第一外側環状溝２１ａの底部よりも外輪２径方向内側寄りに偏っている。当該偏りの寸法Ａ２は、実施形態３における対応する偏りの寸法Ａ１よりも大きく設定されている。

本実施形態の内輪３の第一内側環状溝３１ａも、図１７に示すように、第二内側環状溝３１ｂより曲率半径が小さくなっており、また、内輪３における第二内側環状溝３１ｂの底部は、第一内側環状溝３１ａの底部よりも径方向内側寄りに偏っている。そして、当該偏りの寸法Ａ２は、実施形態３における対応する偏りの寸法Ａ１よりも大きく設定されている。また、第一内側環状溝３１ａ及び第二内側環状溝３１ｂは、断面視対称軸Ｃ２（図１９）が中心線Ｃ１と概ね４５°の角度をなしている。

第一内側環状溝３１ａと第二内側環状溝３１ｂとの境界に位置する突条のリッジ部３４は、図１９に示すよう、内輪３の中心線Ｃ１が鉛直方向を向くようにして該内輪３を平台に置いた状態で該第二内側環状溝３１ｂに玉４ｂを安定して載置できる玉受け形状部としても機能するようになっている。

本実施形態においては、第一転動ガイド部１０ａを案内される玉４ａが第二転動ガイド部１０ｂを案内される玉４ｂよりも直径が小さく、また、第二転動ガイド部１０ｂを案内される玉４ｂが第一転動ガイド部１０ａを案内される玉４ａよりも外輪２及び内輪３の径方向内側に偏って配置されるようになっている。

本実施形態の外輪２は、中心線Ｃ１に沿う方向の一方側の端部から外輪２の径方向内側に向かって平板状に延び、且つ、第二転動ガイド部１０ｂの各玉４ｂの中心点を超える位置まで延びるとともに、各玉４ｂと接するように設けられた壁部２３を有している。中心線Ｃ１に沿う方向に見ると、第二転動ガイド部１０ｂを案内される玉４ｂは、該壁部２３の領域内に完全に含まれている。

また、第一外側環状溝２１ａ内、第二外側環状溝２１ｂ内、第一内側環状溝３１ａ内、及び第二内側環状溝３１ｂ内の適所には、それぞれ、外輪２及び内輪３の周方向に沿って環状に延びる第一外輪油溝２２ａ、第二外輪油溝２２ｂ、第一内輪油溝３２ａ、第二内輪油溝３２ｂが形成されている。

本実施形態の第一開口部５ａを形成する第一外側切り欠き凹部２ａ及び第一内側切り欠き凹部３ａは、図２１に示すように、その奥行きが中心線Ｃ１に並行となっており、傾斜は設定されていない。

次に、本実施形態の玉軸受１の組み付け方法の一例を説明する。
玉軸受１の組み付けにおいては、先ず、図１９に示すように、内輪３の中心線Ｃ１が鉛直方向を向くように該内輪３を平台上に載置し、第二内側環状溝３１ｂに所定数の玉を載置する。そして、内輪３の第二内側環状溝３１ｂの玉４ｂが外輪２の第二外側環状溝２１ｂないし壁部２３に当接するように、内輪３の上方から矢印Ｆの方向に外輪２を下げる。このとき、外輪２の第一外側切り欠き凹部２ａと内輪３の第一内側切り欠き凹部３ａとが向かい合い第一開口部５ａが形成されるように位置合わせを行うとともに、第二転動ガイド部１０ｂの各玉４ｂの間隔を等間隔に維持する。そして、第一開口部５ａを介し、第二転動ガイド部１０ｂにおいて周方向に隣り合う２つの玉４ｂの間に玉を挿入し、第一転動ガイド部１０ａに玉４ａを装着する。

以降、第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂを等間隔に保った状態で該玉４ｂを周方向に回転させるか、又は、該間隔を保った状態で外輪２及び内輪３を回転させて第一開口部５ａの位置を移動させ、第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとが交互になるよう第一転動ガイド部１０ａに玉４ａを装着していく。これで、本実施形態の玉軸受１が完成し、図２０及び図２１のように第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとが中心線Ｃ１に沿う方向及び外輪２及び内輪３の径方向に互いに位置ずれした状態で外輪２と内輪３との間を転動するように、且つ、第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂが外輪２の壁部２３と接し転動するように配設される。

以上より、実施形態４の玉軸受１では、外輪２と内輪３との間において、各玉４ｂが外輪２及び内輪３の径方向に延びる壁部２３と接し転動しうるので、内輪３に装着される回転軸から伝わる中心線Ｃ１に沿う方向のスラスト荷重を受けることができる。したがって、本実施形態の玉軸受１によれば、１つの玉軸受で、中心線Ｃ１と垂直をなす方向のラジアル荷重とスラスト荷重の両方を受けることができる。

また、本実施形態の玉軸受１における第一転動ガイド部１０ａの玉４ａと第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂとの外輪２及び内輪３の径方向の相対的な位置のずれが実施形態３よりも大きいので、実施形態３よりも各玉４の相互接触により生じる転動時の抵抗が小さくなる。

また、本実施形態の玉軸受１では、第一外輪油溝２２ａ、第二外輪油溝２２ｂ、第一内輪油溝３２ａ、第二内輪油溝３２ｂが形成されており、１つの外輪中央油溝２２のみが形成された実施形態３の玉軸受１よりも、外輪２及び内輪３と玉４との間により多くの潤滑油をより広範囲均等に充填でき、軸受性能や耐久性をより良好に維持することができる。

また、他の実施形態と異なり、第一転動ガイド部１０ａの玉４ａは、第二転動ガイド部１０ｂの玉４ｂよりも相対的に小さくなっているので、各玉４ならびに各玉４を収容する外輪２及び内輪３のサイズとコストを抑えることができる。

尚、上記の実施形態１～４は、一例である。実際には、図２２に示すように２つの玉が間隔を置いて並列して転動する並列玉軸受と２つの玉が直列に配置されて転動する単列玉軸受との中間形態のすべてが本発明の対象となりうる。すなわち、玉の進路方向に見たときに２つの玉が中心線Ｃ１に沿う方向において部分的に重なるように配列されていればよい。但し、本発明の実施にあっては、各玉の相互接触時の抵抗の観点からは、上記間隔を可能な限り小さくすることが好ましい。例えば、図２２の例において、各玉の接触時に前後（周方向）の玉の間隔が５ｍｍとなる形態よりも該間隔が１ｍｍとなる形態の方が各玉の相互接触時の抵抗は理論上小さくなるので、各玉の相互接触時の抵抗の観点からは、前後（周方向）の玉の間隔が５ｍｍとなる形態よりも該間隔が１ｍｍとなる形態の方が好ましい。尚、図２２における前後（周方向）の玉の間隔は、玉の直径を１０ｍｍとした場合の具体例を離散的に示したものにすぎず、理論上、該間隔の下限は、０ｍｍよりも大きくなればよい。

本発明の実施形態１～４では、外輪２、内輪３、及び各玉４の材質として、何れも耐摩耗性に優れる高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ材）を用いているが、材質は用途等に応じて適宜選択でき、例えば、ステンレス鋼材やセラミックなどを用いることもできる。

本発明の実施形態１～４では、第一外側環状溝２１ａ、第一内側環状溝３１ａ、第二外側環状溝２１ｂ、及び第二内側環状溝３１ｂは、外輪２の内周面や内輪３の外周面を玉４の球面に対応するように窪ませて構成したものであるが、第一外側環状溝２１ａ等は、外輪２の内周面及び内輪３の外周面のそれぞれの中央において外輪２の内周面及び内輪３の外周面に沿った隆起部を設け、該隆起部、外輪２の外側襟部２ｂ、及び内輪３の内側襟部３ｂにおける玉４との接触面を該玉４の球面に沿った形状とすることによっても構成しうる。
本発明の実施形態４は、壁部２３を外輪２に設ける場合の例であるが、壁部２３を内輪３に設けるようにしてもよい。

本発明は、軸体を回転自在に支持するものに適している。

１玉軸受
１０ａ第一転動ガイド部
１０ｂ第二転動ガイド部
２外輪
２１ａ第一外側環状溝
２１ｂ第二外側環状溝
２３壁部
３内輪
３１ａ第一内側環状溝
３１ｂ第二内側環状溝
４、４ａ、４ｂ玉
５ａ第一開口部
５ｃ第二開口部
Ｃ１中心線

Claims

中心線が一致する環状をなす外輪及び内輪と、該外輪と内輪との間において前記中心線を中心とした周方向に複数設けられ、且つ、前記外輪の内周面と前記内輪の外周面とにそれぞれ接するように配設された玉とを備え、前記各玉が前記周方向に転動することにより前記外輪と内輪とが前記中心線周りに相対回転するよう構成された玉軸受であって、
前記玉の前記中心線に沿う方向の移動を規制して前記玉を前記周方向に案内する第一転動ガイド部と、前記第一転動ガイド部に並設され、前記玉の前記中心線に沿う方向の移動を規制して前記玉を前記周方向に案内するとともに、玉の進路方向に見たときに前記第一転動ガイド部により案内される玉と前記中心線に沿う方向において部分的に重なるように前記玉を案内する第二転動ガイド部とを有し、
前記第一転動ガイド部により案内される玉と前記第二転動ガイド部により案内される玉とは、前記周方向に沿って交互に配置されており、
前記第一転動ガイド部は、前記外輪の内周面においてその外輪の周方向に沿って形成され前記玉が転動可能な溝から成る第一外側環状溝と、前記内輪の外周面における前記第一外側環状溝と対向する位置においてその内輪の周方向に沿って形成され前記玉が転動可能な溝から成る第一内側環状溝とにより構成され、
前記第二転動ガイド部は、前記中心線に沿う方向において前記第一外側環状溝に並設され、前記外輪の内周面においてその外輪の周方向に沿って形成され前記玉が転動可能な溝から成る第二外側環状溝と、前記中心線に沿う方向において前記第一内側環状溝に並設され、前記内輪の外周面における前記第二外側環状溝と対向する位置においてその内輪の周方向に沿って形成され前記玉が転動可能な溝から成る第二内側環状溝とにより構成され、
前記第一転動ガイド部により案内される各玉と前記第二転動ガイド部により案内される各玉の少なくとも一方に関し、各玉の前記周方向の間隔が該玉の直径の１０分の１未満となるまで互いに接近するように、前記第一転動ガイド部の第一外側環状溝及び第一内側環状溝ならびに前記第二転動ガイド部の第二外側環状溝及び第二内側環状溝が形成され、
前記外輪は、前記中心線に沿う方向の一方側の端部から前記外輪の径方向内側に向かって前記外輪と内輪との間に配設された各玉の中心点を超え且つ前記内輪における前記中心線に沿う方向の一方側の端部を覆う位置まで延びるとともに、各玉と接するように設けられた壁部を有し、
前記内輪の前記中心線に沿う方向の他端には、前記第一内側環状溝及び前記第二内側環状溝の底部から相対的に隆起するとともに前記中心線を中心として環状に延びる内側襟部が設けられ、該内側襟部は、前記外輪における前記中心線に沿う方向の他端よりも前記中心線に沿う方向の他方側に飛び出していることを特徴とする玉軸受。
請求項１に記載の玉軸受において、
前記第二外側環状溝は、前記第一外側環状溝よりも径方向内側に偏った位置に配置され、前記第二内側環状溝は、前記第一内側環状溝よりも径方向内側に偏った位置に配置されていることを特徴とする玉軸受。
請求項１又は２に記載の玉軸受において、
前記外輪及び内輪の対向する一部領域を部分的に切り欠かくことにより形成され、且つ、前記玉が通過可能に構成された開口部が設けられていることを特徴とする玉軸受。