Processing

Please wait...

Settings

Settings

Goto Application

1. WO2020195861 - ROLLER BEARING

Document

明 細 書

発明の名称 転がり軸受

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005   0006  

発明の効果

0007  

図面の簡単な説明

0008  

発明を実施するための形態

0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034  

符号の説明

0035  

請求の範囲

1   2   3   4  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : 転がり軸受

技術分野

[0001]
 本発明は、転がり軸受に関し、特に、エアタービンに使用される転がり軸受に関する。

背景技術

[0002]
 従来の歯科エアタービン用の転がり軸受として、超高速回転に適したシール部材を使用したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。そして、その転がり軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される複数の玉と、複数の玉を回転可能に保持する保持器と、外輪と内輪との間に設けられる円環状のシール部材と、外輪にシール部材を取り付ける止め輪と、を備え、シール部材が芯金を備えず弾性材料のみで構成されている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 日本国特開2017-211076号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 しかしながら、上記特許文献1に記載の転がり軸受では、シール部材は止め輪のスラスト方向の押圧力により外輪の溝部に固定されるため、圧縮空気がシール部材に作用する状況下で使用される場合、より一層の強固な固定が必要になる可能性がある。この様な場合、ラジアル方向の固定手段を設けることができれば、より強固なシールの固定が可能となる。
[0005]
 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、シール部材の拘束力をより強固にした転がり軸受を提供することにある。
[0006]
 本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1)内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動可能に配置される複数の転動体と、前記外輪の軸方向端部に形成されるシール取付溝に止め輪によって固定され、前記外輪と前記内輪との間の軸受内部空間の軸方向端部を密封するシール部材と、を備える転がり軸受であって、前記シール部材の外径は、前記シール取付溝内の前記止め輪の外径よりも大きく、前記シール部材の径方向外端部は、前記シール取付溝の内周面と前記止め輪の外周面との間に挟まれている、転がり軸受。
(2)前記シール取付溝は、前記シール部材の外周面が接触する溝底面と、前記溝底面の軸方向外側に設けられ、前記溝底面と前記外輪の内周面とを繋ぎ、前記止め輪が接触するテーパ面と、前記溝底面の軸方向内側に設けられ、前記シール部材の軸方向内側面が接触する溝内側面と、を有する、(1)に記載の転がり軸受。
(3)前記シール取付溝は、前記溝底面と前記溝内側面との境界部分に設けられる段部を有する、(2)に記載の転がり軸受。
(4)前記転がり軸受は、歯科エアタービン用である、(1)~(3)のいずれか1つに記載の転がり軸受。

発明の効果

[0007]
 本発明によれば、シール部材の径方向外端部が、シール取付溝の内周面と止め輪の外周面との間に挟まれるため、シール部材のラジアル方向の拘束力を生じさせることができる。これにより、シール部材の拘束力をより一層高めることができる。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 本発明に係る転がり軸受の第1実施形態が採用された歯科エアタービンハンドピースのヘッド部の拡大断面図である。
[図2] 図1に示す転がり軸受の断面図である。
[図3] 図2に示す止め輪の周辺の拡大断面図である。
[図4] 図2に示すシール部材の取り付け前の状態の拡大断面図である。
[図5] 図2に示す止め輪とシール部材の取り付けを説明する図である。
[図6] 第1実施形態の転がり軸受の第1変形例を説明する要部拡大断面図である。
[図7] 第1実施形態の転がり軸受の第2変形例を説明する要部拡大断面図である。
[図8] 本発明に係る転がり軸受の第2実施形態を説明する要部拡大断面図である。
[図9] 図8に示すシール部材の取り付け前の状態の拡大断面図である。

発明を実施するための形態

[0009]
 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。
[0010]
(第1実施形態)
 まず、図1~図7を参照して、本発明に係る転がり軸受の第1実施形態について説明する。
[0011]
 本実施形態の転がり軸受10は、歯科エアタービンハンドピース100のヘッド部110の軸受ユニット120に採用されている。軸受ユニット120は、一端に工具(例えば、歯科処置工具)を取り付け可能な回転軸121と、回転軸121に一体に固定され、圧縮空気を受けて回転するタービンブレード122と、ハウジング130に対して回転軸121を回転可能に支持する一対の転がり軸受10と、を備える。
[0012]
 転がり軸受10は、ハウジング130の環状凹部131,132に装着されるゴム製リング123を介してハウジング130にそれぞれ支持されている。また、一方側(図1の下側)の転がり軸受10は、スプリングワッシャ124により他方側(図1の上側)の転がり軸受10に向かって付勢されている。
[0013]
 転がり軸受10は、図2に示すように、内周面に外輪軌道面11aを有する外輪11と、外周面に内輪軌道面12aを有する内輪12と、外輪軌道面11aと内輪軌道面12aとの間に転動可能に配置される複数の玉(転動体)13と、複数の玉13を周方向に略等間隔に保持する保持器14と、外輪11の軸方向一端部に形成されるシール取付溝15に止め輪30によって固定され、外輪11と内輪12との間の軸受内部空間10aの軸方向一端部を密封するシール部材20と、を備える。なお、転がり軸受10は、図示した深溝玉軸受に限定されず、アンギュラ玉軸受であってもよい。
[0014]
 保持器14は、冠型保持器であり、円環状のリム部14aが玉13に対して圧縮空気の供給方向上流側(図2の右側)に配置されている。なお、図2中の矢印は、圧縮空気の流れる方向を示している。また、保持器は、冠型保持器に限定されるものではない。
[0015]
 シール部材20は、円環状部材であり、芯金を備えず弾性部材のみで構成されている。シール部材20は、玉13に対して圧縮空気の供給方向下流側(図2の左側)に配置されている。
[0016]
 シール部材20は、図2及び図4に示すように、径方向に沿って延びる基部21と、基部21の径方向内端から径方向内側且つ軸方向外側に斜めに延び、内輪12の外周面に接触するリップ部22と、を有する。また、図4に示すように、外輪11に取り付けられる前の、シール部材20単体での基部21には、後述する段部15dの形状に合うような段差は形成されておらず、径方向外端部まで等しい幅を有する。
[0017]
 そして、シール部材20の外周部は、外輪11の内周面の軸方向一端部(図2の左端部)に形成されるシール取付溝15に止め輪30によって固定されている。止め輪30は、一部が分断されてなる断面矩形状のリング状部材である。また、シール部材20の外径は、シール取付溝15内の止め輪30の外径よりも大きく設定されている。
[0018]
 シール部材20の材料としては、例えば、ショアA硬さ(JIS K 6253)60~90の耐水アクリルゴム、ショアA硬さ60~90の一般耐水フッ素ゴム等を挙げることができる。シール部材20は、上記材料を用いることで、適切な弾性特性が得られ、耐久性、耐摩耗性を向上することができる。
[0019]
 内輪12の外周面の軸方向一端部(図2の左端部)には、シール部材20のリップ部22が接触するテーパ面12bが形成されている。テーパ面12bは、軸方向外側に向かうに従って次第に縮径するように形成されている。
[0020]
 シール取付溝15は、図3に示すように、シール部材20の外周面が接触する溝底面15aと、溝底面15aの軸方向外側に設けられ、溝底面15aと外輪11の外側内周面11bとを繋ぎ、止め輪30が接触するテーパ面15bと、溝底面15aの軸方向内側に設けられ、シール部材20の軸方向内側面が接触する溝内側面15cと、溝底面15aと溝内側面15cとの境界部分に設けられる段部15dと、を有する。テーパ面15bは、軸方向内側に向かうに従って次第に拡径するように形成されている。
[0021]
 そして、図5に示すように、シール部材20がシール取付溝15に嵌め入れられ、縮径された止め輪30がシール取付溝15に嵌め入れられることにより、止め輪30が拡径し、止め輪30の軸方向外側面の外周縁がシール取付溝15のテーパ面15bに接触する。これにより、止め輪30の径方向外側に広がろうとする力がテーパ面15bによってシール部材20を軸方向内側に押圧する力(スラスト方向の押圧力)に変換され、シール部材20の基部21が、止め輪30と段部15d(溝内側面15c含む)との間に挟み込まれる。
[0022]
 このため、シール部材20の径方向外端部の一部が、シール取付溝15のテーパ面15bの方向に、弾性変形してはみ出し、シール取付溝15の内周面(本実施形態では、溝底面15a)と止め輪30の外周面との間に挟まれている。そして、図3中の符号21aが、シール部材20の径方向外端部のシール取付溝15の内周面と止め輪30の外周面との間に挟まれた部分である。なお、シール部材20の径方向外端部を挟むシール取付溝15の内周面は、テーパ面15bを含んでいてもよい。
[0023]
 このように、シール取付溝15の内周面と止め輪30の外周面との間にシール部材20の径方向外端部の一部(符号21aの部分)が挟まれることにより、シール部材20のラジアル方向の拘束力が発生する。また、シール取付溝15に段部15dが形成されることにより、従来よりもシール部材20の基部21の変形量が大きくなるため、シール部材20のスラスト方向の拘束力が増大する。つまり、本実施形態では、従来技術にはないシール部材20のラジアル方向の拘束力が発生すると共に、従来技術よりもシール部材20のスラスト方向の拘束力が増大する。
[0024]
 また、シール取付溝15、シール部材20、及び止め輪30などの寸法公差を考慮して、シール取付溝15の内周面と止め輪30の外周面との間にスペースSが形成されていた方が好ましい。
[0025]
 さらに、本実施形態では、シール取付溝15にシール部材20及び止め輪30を取り付けた状態において、段部15dの径方向内端部15eは、止め輪30の外周面と外輪11の内周面との間の径方向の中点Pよりも径方向内側になるように設けられていた方が好ましい。これにより、シール取付溝15内においてシール部材20を押圧する段部15dの面積が増大するため、シール取付溝15の内周面と止め輪30の外周面との間にシール部材20の径方向外端部の一部(符号21aの部分)が挟まれやすくなる。
[0026]
 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、シール部材20の径方向外端部が、シール取付溝15の内周面と止め輪30の外周面との間に挟まれるため、シール部材20のラジアル方向の拘束力を生じさせることができる。これにより、シール部材20の拘束力をより一層高めることができる。
[0027]
 また、本実施形態の転がり軸受10によれば、シール取付溝15が、溝底面15aと溝内側面15cとの境界部分に設けられる段部15dを有するため、段部15dが形成されていない場合と比較して、シール部材20の基部21の変形量が大きくなり、シール部材20のスラスト方向の拘束力を増大させることができる。これにより、シール部材20の拘束力を更に高めることができる。
[0028]
 また、本実施形態の第1変形例として、図6に示すように、シール取付溝15の段部15dは、1段に限定されるものではなく、2段以上であってもよい。
[0029]
 また、本実施形態の第2変形例として、図7に示すように、シール取付溝15の段部15dは、断面矩形状に限定されず、断面凸円弧状であってもよく、さらに、断面多角形状であってもよい。
[0030]
(第2実施形態)
 次に、図8及び図9を参照して、本発明に係る転がり軸受10の第2実施形態について説明する。なお、上記第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。
[0031]
 本実施形態では、図8及び図9に示すように、シール部材20は、基部21に芯金25を備えていてもよい。芯金25は、基部21の軸方向内側に一体的に設けられており、その軸方向内側面の一部が玉13側に露出している。また、芯金25は、段部15dの径方向内端部15eよりも径方向内側に配置されている。また、芯金25の軸方向内側面の径方向外端部は、シール取付溝15の溝内側面15cと接触している。
[0032]
 そして、本実施形態によれば、シール部材の固定に必要であった芯金25の体積を小さくすることができるため、シール部材20の摩擦トルクを低減することができ、シール部材20の製造コストを削減することができる。
 その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
[0033]
 なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
 例えば、シール取付溝の段部は、外輪の内周面と同じ径方向位置まで形成されていてもよい。つまり、この場合、溝内側面は形成されないことになる。
 また、止め輪は、断面矩形状に限定されず、断面円形状であってもよい。
 また、止め輪にテーパ面を形成すると共に、シール取付溝を断面矩形状に形成して、止め輪のテーパ面を断面矩形状のシール取付溝の角部に接触させる構成にしてもよい。
[0034]
 なお、本出願は、2019年3月28日出願の日本特許出願(特願2019-063257)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

符号の説明

[0035]
  10  転がり軸受
  10a 軸受内部空間
  11  外輪
  11a 外輪軌道面
  12  内輪
  12a 内輪軌道面
  13  玉(転動体)
  14  保持器
  15  シール取付溝
  15a 溝底面
  15b テーパ面
  15c 溝内側面
  15d 段部
  15e 段部の径方向内端部
  20  シール部材
  21  基部
  21a シール取付溝と止め輪との間に挟まれた部分
  22  リップ部
  30  止め輪

請求の範囲

[請求項1]
 内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
 前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動可能に配置される複数の転動体と、
 前記外輪の軸方向端部に形成されるシール取付溝に止め輪によって固定され、前記外輪と前記内輪との間の軸受内部空間の軸方向端部を密封するシール部材と、を備える転がり軸受であって、
 前記シール部材の外径は、前記シール取付溝内の前記止め輪の外径よりも大きく、
 前記シール部材の径方向外端部は、前記シール取付溝の内周面と前記止め輪の外周面との間に挟まれている、転がり軸受。
[請求項2]
 前記シール取付溝は、
 前記シール部材の外周面が接触する溝底面と、
 前記溝底面の軸方向外側に設けられ、前記溝底面と前記外輪の内周面とを繋ぎ、前記止め輪が接触するテーパ面と、
 前記溝底面の軸方向内側に設けられ、前記シール部材の軸方向内側面が接触する溝内側面と、を有する、請求項1に記載の転がり軸受。
[請求項3]
 前記シール取付溝は、前記溝底面と前記溝内側面との境界部分に設けられる段部を有する、請求項2に記載の転がり軸受。
[請求項4]
 前記転がり軸受は、歯科エアタービン用である、請求項1~3のいずれか1項に記載の転がり軸受。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]