KR20200032201A - 앵귤러 볼 베어링, 베어링 장치 및 주축 장치 - Google Patents

앵귤러 볼 베어링, 베어링 장치 및 주축 장치 Download PDF

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Abstract

내륜 (12) 에는, 내륜 궤도면 (12a) 에 대해 베어링 배면측에 카운터보어 (12b) 가 형성되고, 카운터보어 (12b) 의 최소 외경 (D1) 은, 내륜 궤도면 (12a) 에 대해 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 작다. 또, 외륜 (11) 의 베어링 배면측에 고정된 시일 부재 (15) 는, 원반부 (23) 와, 그 원반부 (23) 로부터 직경 방향 내측을 향함에 따라 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 축 방향 중심을 향하여 경사지는 적어도 1 개의 환상의 경사부 (24) 를 구비한다. 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 에 있어서의 내경 (D5) 보다 작고, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 은, 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 크다.

Description

앵귤러 볼 베어링, 베어링 장치 및 주축 장치
본 발명은, 앵귤러 볼 베어링, 베어링 장치 및 주축 장치에 관한 것으로, 특히, 모터나, 절삭형 공작 기계 (선반, 프레이즈반, 머시닝 센터 등) 의 주축, 연삭반의 주축 및 고주파 스핀들 등에 적용되는 앵귤러 볼 베어링, 베어링 장치 및 주축 장치에 관한 것이다.
공작 기계의 주축에 있어서는, 구름 피로 수명이나 고강성 등의 요구 특성을 만족시키기 위해, 원통 롤러 베어링이나 앵귤러 볼 베어링을 복수 개 사용한 베어링 배열이 채용되고 있다. 특히, 고주파 스핀들이나 연삭반 등의 고속 회전하는 주축 장치에는, 그리스 봉입된 앵귤러 볼 베어링이 사용되는 경우가 많다. 이와 같은 앵귤러 볼 베어링에는, 시일 부재가 장착되어 있어, 그리스의 외부로의 비산이나, 외부로부터의 절삭액의 침입을 방지하고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또, 볼 베어링에 형성되는 시일 부재로는, 그리스를 시일 부재에 효과적으로 부착시켜 저토크화를 도모한 것으로서, 시일 부재의 내외주 단부에, 대응하는 내외륜 숄더면을 향하여 경사지는 경사부를 형성한 것이 개시되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조). 또한, 볼 베어링으로는, 내단부가 굴곡 형성된 시일 부재를 구비한 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 3, 4 참조).
일본 공개특허공보 2006-46609호 일본 공개특허공보 2003-336650호 일본 공개특허공보 2005-291304호 일본 공개특허공보 평11-287255호
종래의 주축 장치로는, 베어링 내로의 절삭수나 절분 (切粉) 등의 먼지의 침입을 방지하기 위해서, 베어링의 측방에서, 하우징과 회전축의 간극으로 개구되는 에어 퍼지용의 에어 유로가 형성되는 것이 알려져 있다.
도 18 은, 전측 베어링으로서 종래의 앵귤러 볼 베어링이 병렬 조합된 주축 장치의 단면도이다. 이 주축 장치 (100) 에서는, 하우징 (152) 에 형성된 에어 퍼지용의 에어 유로 (155) 로부터 공급된 에어의 일부가 병렬 조합된 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (110) 내에 흘러든다. 앵귤러 볼 베어링 (110) 에서는, 이 에어에 의해, 베어링 배면측에 형성된 시일 부재 (115) 가 변형될 우려가 있고, 그 경우, 이웃하는 앵귤러 볼 베어링 (110) 의 내륜 (112) 이나, 회전축 (141) 의 단차부 (143) 와 접촉하여, 토크의 증대나 시일 부재 (115) 의 손상 등의 문제가 발생할 가능성이 있다.
또, 앵귤러 볼 베어링 (110) 에 장착되는 시일 부재 (115) 는, 시일 홈에 대한 장착 어긋남이나, 금속 시일의 경우의 코킹 오차 등에 의해서도, 시일 부재 (115) 가 비스듬해지는 경우가 있다. 이 때문에, 베어링 배면측에 형성된 시일 부재 (115) 는, 시일 부재 (115) 의 장착 요인에 의해서도, 이웃하는 앵귤러 볼 베어링 (110) 의 내륜 (112) 이나, 회전축 (141) 의 단차부 (143) 와 접촉할 가능성이 있다.
이에 대하여, 시일 부재 전체를 보다 내측으로 설정 (베어링의 축 방향 중심 방향으로 평행 이동) 함으로써, 시일 부재와 이웃하는 베어링의 내륜의 접촉을 방지하는 것도 생각할 수 있지만, 시일 부재가 유지기와 간섭할 가능성이 있다.
특허문헌 2 ∼ 4 에 기재된 볼 베어링에서는, 시일 부재의 내외주 단부, 또는, 시일 부재의 내단부에 경사부가 형성되어 있지만, 경사부의 절곡 위치를 구체적으로 특정하고 있지 않고, 유지기나, 인접하는 부재와의 접촉에 대해서는 고려되어 있지 않다.
본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 시일 부재가, 인접하는 베어링의 내륜이나 내륜 스페이서 등의 내륜과 인접하는 부재, 및 유지기와 접촉하는 것을 확실하게 방지하고, 특히, 에어 퍼지에 의해 베어링 내에 유입되는 공기류의 영향을 억제할 수 있는 앵귤러 볼 베어링, 베어링 장치 및 주축 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 목적은, 하기의 구성에 의해 달성된다.
(1) 내주면에 외륜 궤도면을 갖는 외륜과, 외주면에 내륜 궤도면을 갖는 내륜과, 상기 외륜 궤도면 및 상기 내륜 궤도면 사이에 소정의 접촉각을 가지고 자유롭게 전동하도록 배치 형성되는 복수의 볼과, 상기 복수의 볼을 자유롭게 전동하도록 유지하는 유지기와, 적어도 베어링 배면측에 형성되고 상기 외륜과 상기 내륜 사이의 개구를 덮는 비접촉형의 시일 부재를 구비하는 앵귤러 볼 베어링으로서,
상기 내륜에는, 상기 내륜 궤도면에 대해 상기 베어링 배면측에 카운터보어가 형성되고, 상기 카운터보어의 최소 외경은, 상기 내륜 궤도면에 대해 베어링 정면측에 형성된 숄더부의 외경보다 작고,
상기 외륜의 상기 베어링 배면측에 고정된 상기 시일 부재는, 원반부와, 그 원반부로부터 직경 방향 내측을 향함에 따라 상기 앵귤러 볼 베어링의 축 방향 중심을 향하여 직선상 또는 곡선상으로 경사지는 적어도 1 개의 환상의 경사부를 구비하고,
상기 시일 부재의 축 방향 내면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 유지기의 베어링 배면측 단면에 있어서의 내경보다 작고,
상기 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 내륜의 상기 베어링 정면측의 상기 숄더부의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼 베어링.
(2) 상기 시일 부재의 축 방향 내면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 앵귤러 볼 베어링.
(3) 상기 유지기와 상기 시일 부재의 경사부는, 직경 방향에서 보아 중첩되는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2) 에 기재된 앵귤러 볼 베어링.
(4) 상기 유지기와, 상기 시일 부재의 상기 경사부는, 축 방향에 있어서 이간되는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2) 에 기재된 앵귤러 볼 베어링.
(5) (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 상기 앵귤러 볼 베어링을 복수 구비하고,
상기 복수의 앵귤러 볼 베어링은, 병렬 조합되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
(6) 상기 병렬 조합된 복수의 앵귤러 볼 베어링에 대하여, 배면 조합되는 상기 앵귤러 볼 베어링을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 (5) 에 기재된 베어링 장치.
(7) 상기 병렬 조합된 복수의 앵귤러 볼 베어링에 대하여, 정면 조합되는 상기 앵귤러 볼 베어링을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 (5) 에 기재된 베어링 장치.
(8) (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 상기 앵귤러 볼 베어링과,
상기 앵귤러 볼 베어링의 상기 베어링 배면측에 인접 배치된 원환 부재를 구비하고,
상기 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 원환 부재의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
(9) (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 상기 앵귤러 볼 베어링과,
상기 앵귤러 볼 베어링의 상기 베어링 배면측에 인접 배치된 단차부를 갖는 회전축을 구비하고,
상기 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 단차부의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 주축 장치.
(10) 회전축과,
하우징과,
(1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 상기 앵귤러 볼 베어링을 각각 갖는 전측 베어링 및 후측 베어링을 구비하고,
상기 전측 베어링과 상기 후측 베어링은, 정압 예압으로 배면 조합되고,
상기 하우징에는, 상기 전측 베어링의 상기 베어링 정면측에서, 상기 하우징과 상기 회전축 사이의 공간으로 개구되어, 외부로부터 에어를 공급하는 에어 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 주축 장치.
본 발명의 앵귤러 볼 베어링 및 베어링 장치에 의하면, 내륜에는, 내륜 궤도면에 대해 베어링 배면측에 카운터보어가 형성되고, 카운터보어의 최소 외경은, 내륜 궤도면에 대해 베어링 정면측에 형성된 숄더부의 외경보다 작고, 외륜의 베어링 배면측에 고정된 시일 부재는, 원반부와, 그 원반부로부터 직경 방향 내측을 향함에 따라 앵귤러 볼 베어링의 축 방향 중심을 향하여 직선상 또는 곡선상으로 경사지는 적어도 1 개의 환상의 경사부를 구비한다. 그리고, 시일 부재의 축 방향 내면측에 있어서의 경사부의 최대 직경은, 유지기의 베어링 배면측 단면에 있어서의 내경보다 작고, 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부의 최대 직경은, 내륜의 베어링 정면측의 숄더부의 외경보다 크다. 이로써, 예를 들어, 시일 부재를 외륜에 장착할 때에, 시일 부재의 위치에 편차가 생겼을 경우라도, 경사부가 유지기와 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 또, 예를 들어, 앵귤러 볼 베어링이 병렬 조합된 경우나, 내륜 스페이서 등의 원환 부재, 혹은 회전축의 단차부가 베어링 배면측에 인접 배치되는 경우에, 시일 부재가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재와, 앵귤러 볼 베어링의 베어링 배면측에 인접 배치되는 부재의 접촉이 방지되어, 토크 증대나 시일 부재의 손상을 방지할 수 있다.
또, 본 발명의 주축 장치에 의하면, 본 발명의 앵귤러 볼 베어링이 적용되는 전측 베어링과 후측 베어링이, 정압 예압으로 배면 조합되고, 하우징에는, 전측 베어링의 베어링 정면측에서, 하우징과 회전축 사이의 공간으로 개구되어, 외부로부터 에어를 공급하는 에어 유로가 형성된다. 이로써, 에어 유로로부터의 에어에 의해 전측 베어링의 베어링 배면측의 시일 부재가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재의 접촉이 방지되어, 토크 증대나 시일 부재의 손상을 방지할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 주요부 단면도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 앵귤러 볼 베어링의 시일 부재와 내륜의 외주면의 주요부 확대도이다.
도 3(a) 는, 제 1 실시형태의 제 1 변형예에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 시일 부재의 단면도이고, 도 3(b) 는, 제 1 실시형태의 제 2 변형예에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 시일 부재의 단면도이고, 도 3(c) 는, 제 1 실시형태의 제 3 변형예에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 시일 부재의 단면도이고, 도 3(d) 는, 제 1 실시형태의 제 4 변형예에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 시일 부재의 단면도이다.
도 4 는, 병렬 조합된 앵귤러 볼 베어링을 구비하는 베어링 장치 및 주축 장치의 단면도이다.
도 5 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다.
도 6 은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다.
도 7 은, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다.
도 8 은, 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다.
도 9 는, 본 발명의 제 6 실시형태에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다.
도 10 은, 도 9 의 X-X 단면도이다.
도 11 은, 본 발명의 제 7 실시형태에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다.
도 12 는, 본 발명의 제 8 실시형태에 관련된 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다.
도 13 은, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링이 적용된 본 발명의 베어링 장치의 제 1 변형예의 단면도이다.
도 14 는, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링이 적용된 본 발명의 베어링 장치의 제 2 변형예의 단면도이다.
도 15 는, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링이 적용된 본 발명의 베어링 장치의 제 3 변형예의 단면도이다.
도 16 은, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링이 적용된 본 발명의 주축 장치의 제 1 변형예의 단면도이다.
도 17 은, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링이 적용된 본 발명의 주축 장치의 제 2 변형예의 단면도이다.
도 18 은, 종래의 앵귤러 볼 베어링이 병렬 조합된 주축 장치의 단면도이다.
이하, 본 발명에 관련된 앵귤러 볼 베어링, 베어링 장치 및 주축 장치의 각 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 은, 내주면에 외륜 궤도면 (11a) 을 갖는 외륜 (11) 과, 외주면에 내륜 궤도면 (12a) 을 갖는 내륜 (12) 과, 외륜 궤도면 (11a) 및 내륜 궤도면 (12a) 사이에 소정의 접촉각 (θ) 을 가지고 자유롭게 전동하도록 배치되는 복수의 볼 (13) 과, 복수의 볼 (13) 을 자유롭게 전동하도록 유지하는 유지기 (14) 와, 외륜 (11) 의 축 방향 양측에 장착되어, 외륜 (11) 과 내륜 (12) 사이의 개구를 덮는 비접촉형의 1 쌍의 시일 부재 (15, 16) 를 구비한다.
외륜 (11) 에는, 외륜 궤도면 (11a) 에 대해 베어링 정면측 (외륜 (11) 의 정면측) 에 대략 일정한 내경의 카운터보어 (11b) 가 형성된다. 이 때문에, 외륜 궤도면 (11a) 에 대해 베어링 배면측 (외륜 (11) 의 배면측) 의 숄더부 (11c) 의 내경이, 외륜 궤도면 (11a) 에 대해 베어링 정면측의 숄더부 (11d) 의 내경보다 작다.
한편, 내륜 (12) 에는, 내륜 궤도면 (12a) 에 대해 베어링 배면측 (내륜 (12) 의 정면측) 에 축 방향 단부를 향하여 축경되는 테이퍼상의 카운터보어 (12b) 가 형성되어 있다. 이 때문에, 카운터보어 (12b) 의 최소 외경 (D1) 은, 내륜 궤도면 (12a) 에 대해 베어링 정면측 (내륜 (12) 의 배면측) 에 형성된 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 작아진다.
유지기 (14) 는, 예를 들어, 합성 수지제나 금속제 등으로 형성된 외륜 안내 유지기이고, 베어링 배면측의 숄더부 (11c) 에 의해 안내되어 있고, 볼 (13) 을 유지하는 포켓 (14a) 은, 원통 형상으로 형성되어 있다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 시일 부재 (15, 16) 는, 금속판을 원환상으로 형성한 심금 (21, 17) 과, 고무나 엘라스토머 등의 탄성 재료로 이루어지고, 심금 (21, 17) 에 고착된 탄성부 (22, 18) 를 갖는다. 탄성부 (22, 18) 는, 심금 (21, 17) 의 외주측을 덮고 반경 방향 외방으로 약간 돌출되어 형성된 외주 가장자리부 (25) 와, 심금 (21, 17) 의 내주측을 덮도록 형성된 립부 (26) 와, 외주 가장자리부 (25) 와 립부 (26) 를 연결하는 측벽부 (27) 를 갖는다. 또, 본 실시형태에서는, 베어링 배면측의 시일 부재 (15) 는, 후술하는 경사부 (24) 를 구성하는 심금 (21) 의 내측면에도 탄성부 (22) 로 이루어지는 내측 벽부 (28) 가 형성된다.
1 쌍의 시일 부재 (15, 16) 는, 외륜 (11) 의 축 방향 양 단부에 형성된 장착홈 (11e) 에 외주 가장자리부 (25) 가 압입됨으로써 고정된다.
시일 부재 (15) 의 내경면은, 내륜 (12) 의 베어링 배면측의 카운터보어 (12b) 의 외주면과 비접촉으로 대향하여 라비린스 시일을 형성한다. 또, 시일 부재 (16) 의 내경면은, 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외주면과 비접촉으로 대향하여 라비린스 시일을 형성한다.
또, 베어링 배면측의 시일 부재 (15) 는, 장착홈 (11e) 에 고정되는 부분으로부터 직경 방향으로 연장되는 원반부 (23) 와, 그 원반부 (23) 로부터 직경 방향 내측을 향함에 따라 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 축 방향 중심 (도 1 에 있어서 우측 방향) 을 향하여 경사각 (α) 으로 직선상으로 경사지는 환상의 경사부 (24) 를 구비한다. 심금 (21) 은, 원반부 (23) 및 경사부 (24) 에 걸쳐 형성되어 있고, 원반부 (23) 의 직경 방향 외측에서 절곡되고, 외주 가장자리부 (25) 의 내측에 위치하는 절곡부 (29) 를 갖는다.
여기서, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측 (도 1 및 도 2 에 있어서 좌측면) 에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) (즉, 축 방향 외면측에 있어서의 원반부 (23) 와 경사부 (24) 의 경계점 (A2) 에 있어서의 원의 직경 (D3)) 은, 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 크게 되어 있다 (D3 ＞ D). 이로써, 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 예를 들어, 시일 부재 (15) 와, 베어링 배면측에 인접 배치되는 부재 (병렬 조합된 다른 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12), 내륜 스페이서나 오일 시일, 회전축의 단차부 등) 의 간섭이 방지되어, 간섭에 의한 토크 증대나 시일 부재 (15) 의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 숄더부 (12c) 의 축 방향 단부에, 구석 R 부, 또는, 모따기부가 형성되어 있는 경우에는, 축 방향 외면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 은, 구석 R 부, 또는, 모따기부와 축 방향 단면의 교점에 있어서의 직경 (D2) 보다 크게 함으로써, 상기 효과를 발휘한다.
또, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측 (도 1 및 도 2 에 있어서 우측면) 에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) (즉, 축 방향 내면측에 있어서의 원반부 (23) 와 경사부 (24) 의 경계점 (A1) 에 있어서의 원의 직경 (D4)) 은, 유지기 (14) 의 내경 (D5), 보다 엄밀하게는, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 의 내경 (D5) 보다 작아져 있다 (D4 ＜ D5). 이로써, 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와 유지기 (14) 의 간섭이 방지되어, 간섭에 의한 토크 증대나 시일 부재 (15) 의 손상을 방지할 수 있다.
또, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 은, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측 (도 1 에 있어서 우측면) 에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 보다 작게 설정되어 있다. 이로써, 시일 부재 (15) 의 경사부 (24) 의 축 방향의 두께가 확보되어 시일 부재 (15) 의 변형이 억제된다 (D3 ＜ D4).
또, 본 실시형태에서는, 경사부 (24) 의 경사각 (α) 은, 0°초과 45°이하로 설정되어 있다 (0°＜ α ≤ 45°). 이로써, 시일 부재 (15) 의 변형에 대한 강도를 확보할 수 있다. 또한, 경사각 (α) 은, 30°이상, 45°이하로 하는 것이 바람직하다 (30° ≤ α ≤ 45°). 경사각 (α) 을 30°이상으로 함으로써, 시일 부재 (15) 가 내경측으로 변형될 때, 경사부 (24) 에 작용하는 원주 응력 (압축력) 이 커지기 때문에 보다 변형되기 어려워진다.
립부 (26) 의 내경 단면 (26a) 은, 볼 (13) 의 공전축과 대략 평행한 평면으로 형성되어 있다. 또, 이것에 맞춰, 심금 (21) 의 내경 단면 (21a) 도, 경사부 (24) 가 굽힘 가공된 후, 볼 (13) 의 공전축과 대략 평행한 평면으로 가공된다. 또, 상기 경사부 (24) 의 경사각 (α) 을 45°초과로 하면, 심금 (21) 의 내경부 선단의 각도가 작아 (보다 예각) 져, 심금 (21) 의 성형시에, 버가 발생되기 쉬워진다.
또, 립부 (26) 의 내경 단면 (26a) 이, 볼 (13) 의 공전축 (X) 과 대략 평행한 평면으로 형성되어 있으므로, 축 방향으로 긴 라비린스 시일가 구성되어 라비린스 효과가 높아진다.
또한, 라비린스 클리어런스가 최소가 되는, 립부 (26) 의 내경 단면 (26a) 의 베어링 정면측 모서리부와 내륜 (12) 의 외주면의 클리어런스 (C) 는, 그 클리어런스 (C) 에 대한 내륜 (12) 의 카운터보어 (12b) 의 최소 외경 (D1) 의 비 (C/D1) 가, 0.0005 이상, 0.03 이하를 만족하도록 설정되어 있다 (0.0005 ≤ C/D1 ≤ 0.03). 이로써, 시일성을 향상시킬 수 있음과 함께, 윤활성을 양호하게 유지하는 것이 가능한 라비린스 시일을 확보할 수 있다.
또한, 심금 (21) 의 판두께 (t) 에 대한 내륜 (12) 의 카운터보어 (12b) 의 최소 외경 (D1) 의 비 (t/D1) 를, 0.0003 이상, 0.3 이하로 설정함으로써 (0.0003 ≤ t/D1 ≤ 0.3), 시일 부재 (15) 의 변형에 대한 강도와, 가공성의 양방을 확보할 수 있다.
또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 과 립부 (26) 의 베어링 정면측 단부 (26b) 는, 직경 방향에서 보아 Δ1 만큼 중첩된다 (Δ1 ≥ 0). 이 때문에, 유지기 (14) 로부터 압출되어 시일 부재 (15) 의 내면에 부착된 그리스가, 구름 접촉부에 가깝기 때문에, 그리스의 윤활유 성분을 용이하게 구름 접촉부에 공급할 수 있어, 윤활 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 시일 부재 (15) 에 있어서, 탄성부 (22) 의 내측 선단 (A4) 은, 축 방향 내면측에 있어서의 원반부 (23) 와 경사부 (24) 의 경계점 (A1) 으로부터, 경사부 (24) 와 심금 (21) 의 내경 단면 (21a) 의 경계점 (A3) 까지의 어느 위치여도 된다. 즉, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 시일 부재 (15) 는, 내측 벽부 (28) 를 갖지 않는 구성이어도 된다. 혹은, 경계점 (A1) 으로부터 경계점 (A3) 까지의 직경 방향 높이를 L 로 하면, 내측 벽부 (28) 는, 경계점 (A3) 으로부터의 직경 방향 높이가, 도 3(b) 에 나타내는 L/10, 도 3(c) 에 나타내는 L/2, 도 3(d) 에 나타내는 4L/5 가 되도록 형성해도 된다. 도 3(a) ∼ 도 3(d) 의 경우, 축 방향 내면측에 있어서의 원반부 (23) 와 경사부 (24) 의 경계점 (A1) 은, 심금 (21) 에 의해 구성된다.
단, 내측 벽부 (28), 즉, 내측 선단 (A4) 의 위치는, 직경 방향 높이가 적어도 L/10 ∼ L/2 의 범위로 하는 것이 바람직하고, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이 직경 방향 높이를 L/10 으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 이유로서, 내측 벽부 (28) 를 형성함으로써, 시일 단체 취급시에, 에지 형상의 경계점 (A3) 과의 접촉에 의해 고무가 박리되는 것을 방지할 수 있는 점, 또, 내측 벽부 (28) 를 경사부 (24) 의 내측면으로 돌아 들어가는 길이가 짧으므로, 가황 성형시에, 탄성부 (22) 의 선단 (A4) 의 위치에 불균일이 생기기 어렵고, 부분적으로 경계점 (A1) 에 달하여 고무가 박리되어 버리는 것을 방지할 수 있는 점을 들 수 있다.
또한, 베어링 정면측의 시일 부재 (16) 의 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 경사부 (24) 를 구비하지 않고, 직경 방향 내측까지 평평한 원반상으로 형성되어 있다.
도 4 는, 이와 같은 앵귤러 볼 베어링 (10) 이 병렬 조합된 베어링 장치 (30) 를 사용한 주축 장치 (40) 의 단면도이다. 이 주축 장치 (40) 에서는, 병렬 조합된 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (10) 이 회전축 (41) 과 하우징 (52) 사이에 배치된다. 또, 하우징 (52) 에는, 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 외륜 (11) 을 위치 결정하는 전측 외륜 누름부 (56) 가 장착된다. 그리고, 하우징 (52) 과 전측 외륜 누름부 (56) 에는, 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 베어링 정면측에서, 하우징 (52) 과 회전축 (41) 사이의 공간으로 개구되어, 외부로부터 에어를 공급하는 에어 퍼지용의 에어 유로 (55) 가 형성되어 있다.
이와 같은 베어링 장치 (30) 에 있어서도, 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 베어링 배면측에 배치된 시일 부재 (15) 는, 경사부 (24) 를 구비하고, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 에 있어서의 내경 (D5) 보다 작고, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 은, 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 크다. 이 때문에, 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와 베어링 배면측에 배치된 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) (베어링 정면측의 숄더부 (12c)) 이나 회전축 (41) 의 단차부 (43) 가 간섭하는 경우가 없다. 또한, 시일 부재 (15) 와 앵귤러 볼 베어링 (10) 자체의 유지기 (14) 의 간섭이 확실하게 방지되어, 간섭에 의한 토크 증대나 시일 부재 (15) 의 손상을 억제할 수 있다.
또, 에어 유로 (55) 로부터 공급된 에어의 일부가 병렬 조합된 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (10) 내로 흘러들어, 베어링 배면측에 형성된 시일 부재 (15) 가 변형되는 경우라도, 상기 경사부 (24) 의 구성에 의해, 이웃하는 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 이나, 회전축 (41) 의 단차부 (43) 와의 간섭이 방지되어, 토크의 증대나 시일 부재 (15) 의 손상을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 에 의하면, 내륜 (12) 에는, 내륜 궤도면 (12a) 에 대해 베어링 배면측에 카운터보어 (12b) 가 형성되고, 카운터보어 (12b) 의 최소 외경 (D1) 은, 내륜 궤도면 (12a) 에 대해 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 작다. 또, 외륜 (11) 의 베어링 배면측에 고정된 시일 부재 (15) 는, 원반부 (23) 와, 원반부 (23) 로부터 직경 방향 내측을 향함에 따라 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 축 방향 중심을 향하여 경사지는 환상의 경사부 (24) 를 구비한다. 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 에 있어서의 내경 (D5) 보다 작고, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 은, 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 크다. 따라서, 예를 들어, 시일 부재 (15) 를 외륜 (11) 에 장착할 때에, 시일 부재 (15) 의 위치에 편차가 생겼을 경우라도, 경사부 (24) 가, 내륜 (12) 과 인접 배치되는 부재나 유지기 (14) 와 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 앵귤러 볼 베어링 (10) 이 병렬 조합된 경우에, 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와, 인접 배치된 다른 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 의 접촉이 방지되어, 토크 증대나 시일 부재 (15) 의 손상을 방지할 수 있다.
또, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 보다 크기 때문에, 시일 부재 (15) 의 경사부 (24) 의 축 방향의 두께가 확보되어 시일 부재 (15) 의 변형이 억제된다.
또, 유지기 (14) 와 시일 부재 (15) 의 경사부 (24) 는, 직경 방향에서 보아 중첩되므로, 유지기 (14) 로부터 압출되어 시일 부재 (15) 의 내면에 부착된 그리스가 구름 접촉부에 가까워, 그리스의 윤활유 성분을 용이하게 구름 접촉부에 공급할 수 있어, 윤활 성능이 향상된다.
(제 2 실시형태)
도 5 는, 제 2 실시형태의 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다. 제 2 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10A) 은, 베어링 배면측의 시일 부재 (15A) 의 형상에 있어서, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 상이하다. 그 밖의 부분에 대해서는, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 동일하므로, 동일 부분에는 동일 부호 또는 상당 부호를 붙이고 설명을 간략화 또는 생략한다.
본 실시형태의 시일 부재 (15A) 는, 경사부 (24) 가, 2 단으로 굴곡되어 형성되고, 외경측으로부터 제 1 경사부 (24a) 와 제 2 경사부 (24b) 를 구비한다. 이 경우에도, 시일 부재 (15A) 의 축 방향 외면측 (도 5 에 있어서 좌측면) 에 있어서 제 1 경사부 (24a) 의 최대 직경 (D3) 은, 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 커져 있다. 또, 시일 부재 (15A) 의 축 방향 내면측에 있어서 제 1 경사부 (24a) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 의 내경 (D5) 보다 작아져 있다.
이로써, 시일 부재 (15A) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 베어링 배면측에 인접 배치되는, 병렬 조합된 다른 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 이나, 내륜 스페이서나 오일 시일 등의 원환 부재, 혹은 회전축의 단차부, 및 앵귤러 볼 베어링 (10A) 자체의 유지기 (14) 와의 간섭이 방지되어, 토크 증대나 시일 부재 (15A) 의 손상을 방지할 수 있다.
(제 3 실시형태)
도 6 은, 제 3 실시형태의 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다. 제 3 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10B) 은, 베어링 배면측의 시일 부재 (15B) 의 형상에 있어서, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 상이하다. 그 밖의 부분에 대해서는, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 동일하므로, 동일 부분에는 동일 부호 또는 상당 부호를 붙이고 설명을 간략화 또는 생략한다.
제 3 실시형태의 시일 부재 (15B) 에서는, 경사부 (24c) 는, 곡선상으로 만곡됨으로써, 원반부 (23) 로부터 직경 방향 내측을 향함에 따라 앵귤러 볼 베어링 (10B) 의 축 방향 중심을 향하여 경사지는 환상의 곡면으로 형성되어 있다. 그리고, 시일 부재 (15B) 의 축 방향 외면측 (도 6 에 있어서 좌측면) 에 있어서 경사부 (24c) 의 최대 직경 (D3) (축 방향 외면측에 있어서의 원반부 (23) 와 경사부 (24c) 의 경계점에 있어서의 원의 직경 (D3)) 은, 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 커져 있다. 또, 시일 부재 (15B) 의 축 방향 내면측에 있어서 경사부 (24c) 의 최대 직경 (D4) (축 방향 내면측에 있어서의 원반부 (23) 와 경사부 (24c) 의 경계점에 있어서의 원의 직경 (D4)) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 의 내경 (D5) 보다 작아져 있다.
이로써, 시일 부재 (15B) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 베어링 배면측에 인접 배치되는, 병렬 조합된 다른 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 이나, 내륜 스페이서나 오일 시일 등의 원환 부재, 혹은 회전축의 단차부, 및 앵귤러 볼 베어링 (10B) 자체의 유지기 (14) 와의 간섭이 방지되어, 토크 증대나 시일 부재 (15B) 의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 경사부 (24c) 의 곡면은, 단일 곡면으로 형성되어도 되고, 복수의 곡면의 조합으로 형성되어도 된다.
(제 4 실시형태)
도 7 은, 제 4 실시형태의 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다. 제 4 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10C) 은, 베어링 배면측의 시일 부재 (15C) 에 있어서, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 상이하다. 그 밖의 부분에 대해서는, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 동일하므로, 동일 부분에는 동일 부호 또는 상당 부호를 붙이고 설명을 간략화 또는 생략한다.
제 4 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10C) 의 시일 부재 (15C) 는, 탄성부를 구비하지 않고, 금속만으로 형성되는, 소위, 실드판 (21A) 이다. 실드판 (21A) 은, 외륜 (11) 의 베어링 배면측의 숄더부 (11c) 에 형성된 장착홈 (11e) 에 코킹됨으로써 외륜 (11) 에 고정되는 컬부 (61) 와, 컬부 (61) 의 내경측으로부터 앵귤러 볼 베어링 (10C) 의 축 방향 외측을 향하여 경사지는 다른 경사부 (62) 와, 경사부 (62) 로부터 직경 방향으로 연장되는 원반부 (23) 와, 원반부 (23) 로부터 직경 방향 내측을 향함에 따라 앵귤러 볼 베어링 (10C) 의 축 방향 중심을 향하여 경사지는 환상의 경사부 (24) 를 구비한다.
그리고, 시일 부재 (15C) 의 축 방향 외면측 (도 7 에 있어서 좌측면) 에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 은, 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 커져 있다. 또, 시일 부재 (15C) 의 축 방향 내면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 의 내경 (D5) 보다 작아져 있다.
이로써, 시일 부재 (15C) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 베어링 배면측에 인접 배치되는, 병렬 조합된 다른 앵귤러 볼 베어링 (10C) 의 내륜 (12) 이나, 내륜 스페이서나 오일 시일 등의 원환 부재, 혹은 회전축의 단차부, 및 앵귤러 볼 베어링 (10) 자체의 유지기 (14) 와의 간섭이 방지되어, 토크 증대나 시일 부재 (15C) 의 손상을 방지할 수 있다.
(제 5 실시형태)
도 8 은, 제 5 실시형태의 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다. 제 5 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10D) 은, 유지기 (14D) 의 형상에 있어서, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 상이하다. 그 밖의 부분에 대해서는, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 동일하므로, 동일 부분에는 동일 부호 또는 상당 부호를 붙이고 설명을 간략화 또는 생략한다.
제 5 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10D) 의 외륜 안내 유지기 (14D) 는, 적어도 베어링 배면측의 축 방향 길이가 짧게 형성됨으로써, 유지기 (14D) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 과 립부 (26) 의 베어링 정면측 단부 (26b) 가 축 방향에 있어서 이간되어, 클리어런스 (Δ2) 가 형성되어 있다 (Δ2 ＞ 0).
이와 같이, 시일 부재 (15) 가 외륜 안내 유지기 (14D) 로부터 이간되어 있으므로, 외륜 안내 유지기 (14D) 로부터 압출된 그리스가, 시일 부재 (15) 의 내면, 바꾸어 말하면 라비린스의 개구부에 부착되기 어려워져, 라비린스로부터의 그리스 누출이 억제된다.
또한, 유지기 (14D) 는, 강도의 문제가 없으면, 베어링 정면측의 원환부의 축 방향 길이도 베어링 배면측의 원환부의 축 방향 길이와 대략 동일폭으로 짧게 해도 된다. 이와 같이 함으로써, 베어링 공간 용적을 크게 할 수 있어, 그리스 봉입량의 증가에 의해 윤활 수명의 향상을 기대할 수 있다.
(제 6 실시형태)
도 9 는, 제 6 실시형태의 앵귤러 볼 베어링의 단면도, 도 10 은 도 9 의 X-X 단면도이다. 제 6 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10E) 은, 유지기 (14E) 에 있어서, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 상이하다. 그 밖의 부분에 대해서는, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 동일하므로, 동일 부분에는 동일 부호 또는 상당 부호를 붙이고 설명을 간략화 또는 생략한다.
제 6 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10E) 은, 포켓 (14a1) 내에 자유롭게 전동하도록 배치 형성된 복수의 볼 (13) 에 의해 안내되는 볼 안내 유지기 (14E) 를 구비한다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 볼 안내 유지기 (14E) 의 기둥부의 내주면에는, 포켓 (14a1) 을 구성하는 볼록부 (14c) 가 형성되어 있다. 이 경우에도, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 마찬가지로, 유지기 (14E) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 과 립부 (26) 의 베어링 정면측 단부 (26b) 는, 직경 방향에서 보아 Δ1 만큼 겹친다 (Δ1 ≥ 0). 따라서, 유지기 (14E) 로부터 압출되어 시일 부재 (15) 의 내면에 부착된 그리스가, 구름 접촉부에 가깝기 때문에, 그리스의 윤활유 성분을 용이하게 구름 접촉부에 공급할 수 있어, 윤활 성능이 향상된다.
(제 7 실시형태)
도 11 은, 제 7 실시형태의 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다. 제 7 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10F) 은, 외륜 (11) 및 내륜 (12) 의 형상, 및 시일 부재 (15, 16) 의 형상에 있어서, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 상이하다. 그 밖의 부분에 대해서는, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 동일하므로, 동일 부분에는 동일 부호 또는 상당 부호를 붙이고 설명을 간략화 또는 생략한다.
제 7 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10F) 의 외륜 (11) 은, 외륜 궤도면 (11a) 에 대해 베어링 정면측에 축 방향 단부를 향하여 확경되는 테이퍼상의 카운터보어 (11b) 가 형성되어 있다. 또, 내륜 (12) 에는, 내륜 궤도면 (12a) 에 대해 베어링 배면측에 대략 일정한 외경의 카운터보어 (12b) 가 형성되어 있고, 카운터보어 (12b) 의 최소 외경 (D1) (즉, 베어링 배면측의 숄더부 (12d) 의 외경) 은, 베어링 정면측에 형성된 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 작다. 이 때문에, 도 1 에 나타내는 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 비교하여, 시일 부재 (16) 의 외경이 크게 형성되고, 또, 시일 부재 (15) 의 내경이 크게 형성되어 있다.
단, 본 실시형태에 있어서도, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 에 있어서의 내경 (D5) 보다 작고, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 은, 앵귤러 볼 베어링 (10F) 의 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 크기 때문에, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
(제 8 실시형태)
도 12 는, 제 8 실시형태의 앵귤러 볼 베어링의 단면도이다. 제 8 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10G) 은, 외륜 (11) 의 형상, 및 시일 부재 (16) 의 형상에 있어서, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 상이하다. 그 밖의 부분에 대해서는, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 동일하므로, 동일 부분에는 동일 부호 또는 상당 부호를 붙이고 설명을 간략화 또는 생략한다.
제 8 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10G) 에서는, 내륜 (12) 에만 카운터보어 (12b) 가 형성되어 있다. 이 때문에, 외륜 (11) 은, 베어링 배면측의 숄더부 (11c) 와 베어링 정면측의 숄더부 (11d) 의 내경이 동일 직경으로 되어 있다. 이 때문에, 도 1 에 나타내는 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 과 비교하여, 시일 부재 (16) 의 외경이 작게 형성된다.
단, 본 실시형태에 있어서도, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 에 있어서의 내경 (D5) 보다 작고, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 은, 앵귤러 볼 베어링 (10G) 의 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 크기 때문에, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
(베어링 장치의 제 1 변형예)
도 13 은, 제 1 실시형태 의 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링이, 외륜 스페이서 (31) 및 내륜 스페이서 (32) 를 개재하여 배면 조합된 베어링 장치의 제 1 변형예의 단면도이다. 도 13 에 있어서, 내륜 스페이서 (32) 의 외경 (D6) 은, 카운터보어 (12b) 의 최소 외경 (D1) 보다 크고, 베어링 정면측에 형성된 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 이하이며, 양 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 시일 부재 (15) 는, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 이, 내륜 스페이서 (32) 의 외경 (D6) 보다 커져 있다. 또, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 의 내경 (D5) 보다 작아져 있다.
이로써, 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와 내륜 스페이서 (32) 가 간섭하는 경우는 없다. 또한, 시일 부재 (15) 와 앵귤러 볼 베어링 (10) 자체의 유지기 (14) 의 간섭도 방지된다.
이와 같이, 제 1 변형예의 베어링 장치 (30) 에 의하면, 앵귤러 볼 베어링 (10) 과, 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 베어링 배면측에 인접 배치된 내륜 스페이서 (32) 를 구비하고, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 은, 내륜 스페이서 (32) 의 외경 (D6) 보다 크고, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 의 내경 (D5) 보다 작다. 이 때문에, 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와, 내륜 스페이서 (32) 의 간섭, 및 앵귤러 볼 베어링 (10) 자체의 유지기 (14) 의 간섭을 방지할 수 있어, 간섭에 의한 토크 증대나 시일 부재 (15) 의 손상을 방지할 수 있다.
(베어링 장치의 제 2 변형예)
도 14 는, 베어링 장치의 제 2 변형예의 단면도이다. 이 변형예에서는, 병렬 조합된 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링을 2 세트 준비하고, 각 세트의 앵귤러 볼 베어링끼리를 배면 조합한, 정위치 예압이 부여되는, 4 열 조합 (DBB) 의 베어링 장치로 하고 있다.
베어링 장치 (30) 를 구성하는 각 앵귤러 볼 베어링 (10) 에 있어서도, 베어링 배면측에 배치된 시일 부재 (15) 는, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 이, 배면측에 배치된 앵귤러 볼 베어링 (10) (도 14 에 있어서는 중앙측) 의 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 크다. 또, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 이, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 의 내경 (D5) 보다 작다.
이로써, 축 방향 외측에 배치된 앵귤러 볼 베어링 (10) (도 14 에 있어서 좌우 양단) 의 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와 베어링 배면측에 배치된 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 과 간섭하는 경우가 없다. 또한, 시일 부재 (15) 와 앵귤러 볼 베어링 (10) 자체의 유지기 (14) 의 간섭이 방지되어, 간섭에 의한 토크 증대나 시일 부재의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는, 4 열 조합 (DBB) 의 베어링 장치로서 설명했지만, 4 열 조합에 한정되지 않고, 3 열 조합 (DBD) 으로 할 수도 있다.
(베어링 장치의 제 3 변형예)
도 15 는, 베어링 장치의 제 3 변형예의 단면도이다. 이 변형예에서는, 병렬 조합된 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링을 2 세트 준비하고, 각 세트의 앵귤러 볼 베어링끼리를 정면 조합한, 정위치 예압이 부여되는, 4 열 조합 (DFF) 의 베어링 장치로 하고 있다.
이 경우에도, 베어링 장치 (30) 를 구성하는 각 앵귤러 볼 베어링 (10) 에 있어서, 베어링 배면측에 배치된 시일 부재 (15) 는, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 이, 배면측에 배치된 앵귤러 볼 베어링 (10) (도 15 에 있어서는 좌우 양측) 의 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 크다. 또, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 이, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 의 내경 (D5) 보다 작다.
이로써, 축 방향 내측에 배치된 앵귤러 볼 베어링 (10) (도 15 에 있어서 축 방향 중앙) 의 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와 베어링 배면측에 배치된 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 과 간섭하는 경우가 없다. 또한 시일 부재 (15) 와 앵귤러 볼 베어링 (10) 자체의 유지기 (14) 의 간섭이 방지되어, 간섭에 의한 토크 증대나 시일 부재의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는, 4 열 조합 (DFF) 의 베어링 장치로서 설명했지만, 4 열 조합에 한정되지 않고, 3 열 조합 (DFD) 으로 할 수도 있다.
(주축 장치의 제 1 변형예)
도 16 은, 서로 병렬 조합된 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링끼리가, 전측 베어링 및 후측 베어링으로서, 배면 조합되는 주축 장치의 제 1 변형예의 주요부 단면도이다.
제 1 변형예의 주축 장치 (40) 는, 회전축 (41) 과 하우징 (52) 사이에 배치되고 회전축 (41) 의 전단부 (도 16 에 있어서는 우측) 를 지지하기 전측 베어링 (33) 과, 회전축 (41) 의 후단부 (도 16 에 있어서는 좌측) 를 지지하는 후측 베어링 (34) 을 구비한다. 전측 베어링 (33) 및 후측 베어링 (34) 은, 각각 병렬 조합된 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (10) 으로 구성되어 있다.
전측 베어링 (33) 의 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (10) 은, 베어링 배면측을 회전축 (41) 의 후방을 향하여 배치되고, 후측 베어링 (34) 의 1 쌍의 앵귤러 볼 베어링 (10) 은, 베어링 배면측을 회전축 (41) 의 전방을 향하여 배치되어 있다. 즉, 전측 베어링 (33) 과 후측 베어링 (34) 은, 배면 조합으로 배치되어 있다.
회전축 (41) 은, 대략 축 방향 중앙에 대직경부 (41a) 를 구비하고, 대직경부 (41a) 보다 전방의 축부 (41b) 에 전측 베어링 (33) 의 내륜 (12) 이 끼워 맞춰지고, 대직경부 (41a) 보다 후방의 축부 (41c) 에 후측 베어링 (34) 의 내륜 (12) 이 끼워 맞춰진다. 전측 베어링 (33) 및 후측 베어링 (34) 의 각 내륜 (12) 은, 대직경부 (41a) 의 단차부 (43) 와, 회전축 (41) 에 나사 결합하는 너트 (46) 에 의해, 각각 축 방향 위치에 위치 결정된다. 단차부 (43) 의 외경 (D7) 은, 카운터보어 (12b) 의 최소 외경 (D1) 보다 크고, 베어링 정면측에 형성된 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 이하로 설정된다.
하우징 (52) 은, 대략 축 방향 중앙에 내향 플랜지부 (52a) 를 갖는다. 내향 플랜지부 (52a) 보다 전방의 장착공 (53a) 에는, 전측 베어링 (33) 의 외륜 (11) 이 끼워 맞춰지고, 내향 플랜지부 (52a) 보다 후방의 장착공 (53b) 에는, 후측 베어링 (34) 의 외륜 (11) 이 끼워 맞춰진다.
전측 베어링 (33) 의 외륜 (11) 은, 내향 플랜지부 (52a) 와, 하우징 (52) 에 장착된 전측 외륜 누름부 (56) 에 의해, 축 방향 위치에 위치 결정된다. 또, 후측 베어링 (34) 의 외륜 (11) 과 내향 플랜지부 (52a) 사이에는, 복수의 압축 스프링 (60) 이 원주 방향으로 소정의 간격으로 배치 형성되어 있다. 후측 베어링 (34) 의 외륜 (11) 의 후방에는, 후측 외륜 누름부 (57) 가 배치되어 있다. 이로써, 전측 베어링 (33) 과 후측 베어링 (34) 은, 배면 조합되고 압축 스프링 (60) 의 탄성력에 의한 정압 예압이 부여된다.
하우징 (52) 과 전측 외륜 누름부 (56) 에는, 전측 베어링 (33) 의 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 베어링 정면측에서, 하우징 (52) 과 회전축 (41) 사이의 공간으로 개구되어, 외부로부터 에어를 공급하는 에어 퍼지용의 에어 유로 (55) 가 형성되어 있다.
에어 유로 (55) 로부터 하우징 (52) 과 회전축 (41) 사이의 공간에 공급되는 에어의 일부는, 전측 베어링 (33) 의 앵귤러 볼 베어링 (10) 에, 베어링 정면측으로부터 베어링 배면측을 향하여 유입된다. 이 때문에, 전측 베어링 (33) 내에 유입된 에어에 의해, 베어링 배면측에 장착된 시일 부재 (15) 가, 축 방향으로 변형되거나 또는 경사지는 경우가 있다.
그러나, 베어링 배면측의 시일 부재 (15) 는, 시일 부재 (15) 의 축 방향 외면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D3) 이, 배면측에 배치된 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 의 베어링 정면측의 숄더부 (12c) 의 외경 (D) 보다 크고, 또, 회전축 (41) 의 단차부 (43) 의 외경 (D7) 보다 크다. 따라서, 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와 베어링 배면측에 배치된 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12), 및 회전축 (41) 의 단차부 (43) 와 간섭하는 경우가 없다. 또한, 시일 부재 (15) 의 축 방향 내면측에 있어서 경사부 (24) 의 최대 직경 (D4) 은, 유지기 (14) 의 베어링 배면측 단면 (14b) 의 내경 (D5) 보다 작아져 있으므로, 시일 부재 (15) 가 축 방향으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와 앵귤러 볼 베어링 (10) 자체의 유지기 (14) 의 간섭이 방지되어, 간섭에 의한 토크 증대나 시일 부재 (15) 의 손상을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 주축 장치 (40) 의 제 1 변형예에 의하면, 제 1 실시형태의 앵귤러 볼 베어링 (10) 이 병렬 조합된 전측 베어링 (33) 과 후측 베어링 (34) 이, 정압 예압으로 배면 조합되고, 하우징 (52) 에는, 전측 베어링 (33) 의 베어링 정면측에서, 하우징 (52) 과 회전축 (41) 사이의 공간으로 개구되어, 외부로부터 에어를 공급하는 에어 유로 (55) 가 형성된다. 이로써, 에어 유로 (55) 로부터 전측 베어링 (33) 의 앵귤러 볼 베어링 (10) 에 유입되는 에어에 의해, 시일 부재 (15) 가 축 방향 외측으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와, 인접 배치된 다른 앵귤러 볼 베어링 (10) 의 내륜 (12) 의 간섭, 및 회전축 (41) 의 단차부 (43) 의 간섭이 방지된다. 또한, 시일 부재 (15) 가 축 방향 내측으로 변형되거나 또는 경사져도, 시일 부재 (15) 와 앵귤러 볼 베어링 (10) 자체의 유지기 (14) 의 간섭이 방지된다. 이로써, 간섭에 의한 토크 증대나 시일 부재 (15) 의 손상을 방지할 수 있다.
(주축 장치의 제 2 변형예)
도 17 은, 단일의 앵귤러 볼 베어링 (10) 으로 구성되어 있는 전측 베어링 (33) 과, 단일의 앵귤러 볼 베어링 (10) 으로 구성되어 있는 후측 베어링 (34) 이, 배면 조합된 주축 장치의 제 2 변형예의 단면도이다. 이 경우에도, 전측 베어링 (33) 과 후측 베어링 (34) 은, 압축 스프링 (60) 의 탄성력에 의한 정압 예압이 부여되어 있다.
그 밖의 부분에 대해서는, 도 16 에 나타내는 주축 장치의 제 1 변형예와 동일하고, 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명은, 전술한 각 실시형태 및 각 변형예에 한정되는 것은 아니고, 적절히, 변형, 개량 등이 가능하다.
상기 실시형태에서는, 축 방향 양측에 1 쌍의 시일 부재 (15, 16) 가 장착되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 베어링 배면측에만 시일 부재 (15) 가 장착되는 경우도 본 발명에 포함된다.
본 출원은, 2017년 9월 1일 출원의 일본 특허출원 2017-168552 및 2018년 1월 22일 출원의 일본 특허출원 2018-008244 에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 취입된다.
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G : 앵귤러 볼 베어링
11 : 외륜
11a : 외륜 궤도면
12 : 내륜
12a : 내륜 궤도면
12b : 카운터보어
13 : 볼
14 : 유지기
14b : 베어링 배면측 단면
14D : 외륜 안내 유지기 (유지기)
14E : 볼 안내 유지기 (유지기)
15, 15A, 15B, 15C : 시일 부재
23 : 원반부
24 : 경사부
24a : 제 1 경사부 (경사부)
24b : 제 2 경사부 (경사부)
30 : 베어링 장치
32 : 내륜 스페이서 (원환 부재)
33 : 전측 베어링
34 : 후측 베어링
40 : 주축 장치
41 : 회전축
43 : 단차부
52 : 하우징
55 : 에어 유로
D : 내륜의 베어링 정면측의 숄더부의 외경
D1 : 카운터보어의 최소 외경
D3 : 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 경사부의 최대 직경
D4 : 시일 부재의 축 방향 내면측에 있어서의 경사부의 최대 직경
D5 : 유지기의 베어링 배면측 단면에 있어서의 내경
D6 : 내륜 스페이서의 외경 (원환 부재의 외경)
D7 : 단차부의 외경
θ : 접촉각

Claims (10)

  1. 내주면에 외륜 궤도면을 갖는 외륜과, 외주면에 내륜 궤도면을 갖는 내륜과, 상기 외륜 궤도면 및 상기 내륜 궤도면 사이에 소정의 접촉각을 가지고 자유롭게 전동하도록 배치 형성되는 복수의 볼과, 상기 복수의 볼을 자유롭게 전동하도록 유지하는 유지기와, 적어도 베어링 배면측에 형성되고 상기 외륜과 상기 내륜 사이의 개구를 덮는 비접촉형의 시일 부재를 구비하는 앵귤러 볼 베어링으로서,
    상기 내륜은, 상기 내륜 궤도면에 대해 상기 베어링 배면측에 카운터보어가 형성되고, 상기 카운터보어의 최소 외경은, 상기 내륜 궤도면에 대해 베어링 정면측에 형성된 숄더부의 외경보다 작고,
    상기 외륜의 상기 베어링 배면측에 고정된 상기 시일 부재는, 원반부와, 그 원반부로부터 직경 방향 내측을 향함에 따라 상기 앵귤러 볼 베어링의 축 방향 중심을 향하여 직선상 또는 곡선상으로 경사지는 적어도 1 개의 환상의 경사부를 구비하고,
    상기 시일 부재의 축 방향 내면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 유지기의 베어링 배면측 단면에 있어서의 내경보다 작고,
    상기 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 내륜의 상기 베어링 정면측의 상기 숄더부의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시일 부재의 축 방향 내면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼 베어링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유지기와 상기 시일 부재의 경사부는, 직경 방향에서 보아 중첩되는 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼 베어링.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유지기와, 상기 시일 부재의 상기 경사부는, 축 방향에 있어서 이간되는 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼 베어링.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 앵귤러 볼 베어링을 복수 구비하고,
    상기 복수의 앵귤러 볼 베어링은, 병렬 조합되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 병렬 조합된 복수의 앵귤러 볼 베어링에 대하여, 배면 조합되는 상기 앵귤러 볼 베어링을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 병렬 조합된 복수의 앵귤러 볼 베어링에 대하여, 정면 조합되는 상기 앵귤러 볼 베어링을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 앵귤러 볼 베어링과,
    상기 앵귤러 볼 베어링의 상기 베어링 배면측에 인접 배치된 원환 부재를 구비하고,
    상기 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 원환 부재의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 앵귤러 볼 베어링과,
    상기 앵귤러 볼 베어링의 상기 베어링 배면측에 인접 배치된 단차부를 갖는 회전축을 구비하고,
    상기 시일 부재의 축 방향 외면측에 있어서의 상기 경사부의 최대 직경은, 상기 단차부의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 주축 장치.
  10. 회전축과,
    하우징과,
    제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 앵귤러 볼 베어링을 각각 갖는 전측 베어링 및 후측 베어링을 구비하고,
    상기 전측 베어링과 상기 후측 베어링은, 정압 예압으로 배면 조합되고,
    상기 하우징에는, 상기 전측 베어링의 상기 베어링 정면측에서, 상기 하우징과 상기 회전축 사이의 공간으로 개구되어, 외부로부터 에어를 공급하는 에어 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 주축 장치.
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