JP2002242943A - 円筒ころ軸受の潤滑装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械の振動低減化を図り、円筒ころ軸受の潤
滑性能を向上させることができる潤滑装置を提供するこ
とである。 【解決手段】 スピンドル３の大径軸部３ａに、その両
端面で開口し、その開口端に供給される潤滑油を大径軸
部３ａの外周に形成された複列の円周溝１８に誘導する
給油通路１９を設ける。大径軸部３ａを回転自在に支持
する円筒ころ軸受２のつば付内輪５には、案内つば５ａ
の根元部に形成された逃げ５ｂと円周溝１８とを連通す
る複数の油通路２０を周方向に間隔をおいて形成して、
つば付内輪５の剛性を高め、軌道面の変形を抑制して機
械の振動発生を抑制し、充分な潤滑油が円筒ころ軸受２
内に送り込まれるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高温高速の条件
下で使用される円筒ころ軸受の潤滑装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ターボチャージャ、ガスジェネレータ、
あるいはジェットエンジン用ガスタービン等のスピンド
ルは、普通、負荷容量の大きい円筒ころ軸受によって回
転自在に支持されている。このような高温高速の条件下
で使用される円筒ころ軸受においては、潤滑が不充分で
あると焼付きが生じるため、強制潤滑する潤滑方法が採
用される。

【０００３】高温高速の条件下で使用される円筒ころ軸
受の潤滑装置として、図６に示したものが従来から知ら
れている。この潤滑装置は、高速回転されるスピンドル
３０の大径軸部３１の両端部に一対のフランジ付き内輪
押え３２を取付けて、その大径軸部３１を支持する円筒
ころ軸受３３のつば付内輪３４を軸方向に位置決めし、
各フランジ付き内輪押え３２の内径側に環状の潤滑油溜
り３５を設け、各潤滑油溜り３５の側方に潤滑油供給部
３６を設けている。

【０００４】上記の構成から成る潤滑装置においては、
潤滑油供給部３６に形成された給油口３７に潤滑油を送
り、その潤滑油を給油口３７に連通する複数のノズル３
８から潤滑油溜り３５に送り込むようにしている。ま
た、各潤滑油溜り３５に溜る潤滑油をスピンドル３０の
回転による遠心力によって大径軸部３１に形成された給
油通路３９からつば付内輪３４に設けられた油通路４０
に送り、その油通路４０からつば付内輪３４の案内つば
３４ａの根元部に形成された逃げ３４ｂに送り込んで円
筒ころ軸受３３を潤滑し、かつ冷却するようにしてい
る。

【０００５】ここで、つば付内輪３４に形成された油通
路４０は、図７および図８に示すように、つば付内輪３
４の内径面に形成された複数のアンダレース溝４０ａ
と、そのアンダレース溝４０ａとつば付内輪３４の案内
つば３４ａの根元部に形成された逃げ３４ｂに連通する
複数の半径方向孔４０ｂとから成り、前記各アンダレー
ス溝４０ａは軸方向に延び、つば付内輪３４の内径面両
端部に形成された大径孔部３４ｃに連通している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示す
潤滑装置においては、つば付内輪３４の内径面に複数の
アンダレース溝４０ａを形成しているため、つば付内輪
３４の剛性が低く、スピンドル３０に対するはめ合いや
スピンドル３０の高速回転時における遠心力、あるいは
潤滑油の流入によってつば付内輪３４に変形が生じ易
い。

【０００７】ここで、つば付内輪３４が変形すると、軌
道面の真円度低下により、スピンドル３０の高速回転域
で振動が生じ、使用される機械の機能低下や円筒ころ軸
受３３の動的負荷の増加によって円筒ころ軸受３３の寿
命を大幅に低下させることになる。

【０００８】また、従来の潤滑装置においては、複数の
アンダレース溝４０ａに流入する潤滑油をそのアンダレ
ース溝４０ａに連通する半径方向孔４０ｂから逃げ３４
ｂに送り込む構成であるため、半径方向孔４０ｂの本数
を多くとることができない。このため、円筒ころ軸受３
３の内部に潤滑油を充分に送り込むことができず、円筒
ころ軸受３３を効果的に冷却することができない。

【０００９】この発明の課題は、機械の振動の低減化を
図り、潤滑性能を向上させることができるようにした円
筒ころ軸受の潤滑装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、スピンドルに設けられた大
径軸部を回転自在に支持する円筒ころ軸受の潤滑装置に
おいて、前記大径軸部の外周の軸受嵌合面と、その軸受
嵌合面に圧入された円筒ころ軸受のつば付内輪の内径面
における一方に複列の円周溝を形成し、前記大径軸部に
は、その端面で開口し、その開口端から流入する潤滑油
を各円周溝に誘導する給油通路を設け、前記つば付内輪
には、両側の案内つばの根元部に形成された逃げと各円
周溝とを連通する半径方向の複数の油通路を円周方向に
間隔をおいて設けた構成を採用している。

【００１１】上記のように構成すれば、つば付内輪に対
するアンダレース溝の加工を不要とすることができるた
め、剛性の高いつば付内輪を得ることができる。このた
め、スピンドルを支持するはめ合いやスピンドルの回転
時における遠心力によってつば付内輪に変形が生じると
いう不都合の発生もなく、機械の振動低減化を図ること
ができる。

【００１２】また、スピンドルの大径軸部に設けられた
給油通路から円周溝に潤滑油を送り、その潤滑油を円周
溝に連通する半径方向の油通路からつば付内輪の逃げに
潤滑油を送り込むようにしたので、円周溝の周方向に数
多くの油通路を形成することができる。このため、つば
付内輪の案内つばと円筒ころの端面の接触部および円筒
ころと軌道面の接触部に充分な潤滑油を供給することが
でき、円筒ころ軸受の潤滑性能の向上を図ることができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１乃至図５に基づいて説明する。図１に示すように、軸
受箱１の内部には円筒ころ軸受２が組込まれ、その円筒
ころ軸受２によってスピンドル３に設けられた大径軸部
３ａが回転自在に支持されている。

【００１４】図２に示すように、円筒ころ軸受２は外輪
４と、つば付内輪５と、その両輪４、５間に組込まれた
円筒ころ６およびその円筒ころ６を保持する保持器７と
から成る。

【００１５】円筒ころ軸受２のつば付内輪５は、大径軸
部３ａの両端部に取付けた一対のフランジ付き内輪押え
８によって軸方向に位置決めされ、各フランジ付き内輪
押え８の内径側に環状の潤滑油溜り９が設けられてい
る。

【００１６】各潤滑油溜り９の外側方には、その潤滑油
溜り９に潤滑油を供給する潤滑油供給部１０が設けられ
ている。

【００１７】潤滑油供給部１０は、スピンドル３に嵌合
されてフランジ付き内輪押え８と軸方向で対向する環状
のノズルホルダ１１を有し、そのノズルホルダ１１のフ
ランジ付き内輪押え８と対向する側面にプレート嵌合凹
部１２を設け、このプレート嵌合凹部１２にノズルプレ
ート１３を嵌合してその嵌合部間に環状空間１４を形成
し、前記ノズルホルダ１１の外周一部にはその環状空間
１４に連通する給油口１５を設け、その給油口１５から
環状空間１４に送り込んだ潤滑油をノズルプレート１３
に形成された複数のノズル１６から潤滑油溜り９に送り
込むようにしている。

【００１８】スピンドル３の大径軸部３ａの外周に形成
された軸受嵌合面１７には２条の円周溝１８が設けられ
ている。また、大径軸部３ａには、前記潤滑油溜り９と
各円周溝１８とを連通する給油通路１９が設けられてい
る。給油通路１９は一対の潤滑油溜り９に連通する複数
の軸方向孔１９ａと、各円周溝１８の底面から各軸方向
孔１９ａに連通する複数の半径方向孔１９ｂとから成
り、潤滑油溜り９の潤滑油を各円周溝１８に導くように
なっている。

【００１９】円筒ころ軸受２のつば付内輪５には案内つ
ば５ａの根元部に形成された逃げ５ｂと各円周溝１８と
を連通する複数の油通路２０が図３および図４に示すよ
うに、周方向に間隔をおいて形成されている。

【００２０】いま、潤滑油供給部１０のノズル１６から
潤滑油溜り９に潤滑油を供給すると、その潤滑油溜り９
の潤滑油は、ノズル１６からの噴射圧力と、スピンドル
３の回転による遠心力により給油通路１９に流れて円周
溝１８内に流入し、その円周溝１８から油通路２０に流
れて円筒ころ軸受２内に流れ、円筒ころ６の端面と案内
つば５ａの接触面および円筒ころ６と軌道面の接触部を
潤滑する。

【００２１】上記のように、潤滑油溜り９の潤滑油を円
周溝１８に流入させ、その円周溝１８内の潤滑油を油通
路２０から円筒ころ軸受２の内部に流入させることによ
り、つば付内輪の内径面に形成されたアンダレース溝を
介して円筒ころ軸受の内部に潤滑油を流入させる図６の
潤滑装置に比較して、剛性の高いつば付内輪５を得るこ
とができる。

【００２２】このため、スピンドル３のはめ合いや、ス
ピンドル３の高速回転による遠心力あるいは潤滑油の供
給によってつば付内輪５が変形するという不都合の発生
はきわめて少なく、軌道面の真円度の低下による機械の
振動の発生および円筒ころ軸受２の寿命の低下を抑制す
ることができる。

【００２３】また、潤滑油溜り９の潤滑油を複列の円周
溝１８に導き、その円周溝１８の潤滑油をつば付内輪５
に形成された半径方向の油通路２０から円筒ころ軸受２
の内部に供給することにより、油通路２０をつば付内輪
５の周方向に間隔をおいて多数設けることができ、円筒
ころ軸受２の内部に充分な量の潤滑油を供給することが
できる。

【００２４】このため、円筒ころ軸受２内を効果的に潤
滑することができると共に、円筒ころ軸受２を効果的に
冷却することができる。また、つば付内輪５に形成され
た複列の油通路２０の相互において、その油通路２０の
ピッチを円周方向に半ピッチ位置をずらして形成して千
鳥の配置とすることができる。この場合、剛性のより高
いつば付内輪５を得ることができ、機械の振動をより効
果的に抑制することができる。

【００２５】因みに、本発明の潤滑装置を適用した図１
に示すスピンドル装置（本発明品）のスピンドル３を回
転して円筒ころ軸受２の外輪４の温度と、軸受箱１の振
動を測定したところ、図５（Ｉ）および図５（II）に示
す結果を得た。

【００２６】その比較として、図６に示す従来の潤滑装
置を適用したスピンドル装置（比較品）のスピンドルを
回転して円筒ころ軸受の外輪温度と軸受箱の振動を測定
した。その測定結果を図５（Ｉ）および（II）に記載す
る。

【００２７】いずれのスピンドル装置も軸受組込みすき
まを３７μｍとしている。また、給油に際しては、潤滑
油の温度を１５０℃とし、供給油量を１０Ｌ／ｍｉｎと
している。

【００２８】なお、図１に示す２１は軸受箱１の振動を
検出する振動検出センサを示し、２２はスピンドル３の
回転数を検出する回転数検出センサを示す。

【００２９】図５（Ｉ）に示す測定結果から、本発明品
の外輪温度は従来品より低いことから、潤滑性能が向上
していることが理解できる。また、このような低温度下
は高温軸受の油膜強度アップにも寄与すると考えられ
る。

【００３０】軸受箱１の振動については、ｄｎ値３５０
×１０⁴ で差は見られなかったが、ｄｎ値２００×１０
⁴ 〜３００×１０⁴ では１Ｇ程度の振動低下が認めら
れ、振動低減に効果のあることが理解できる。

【００３１】なお、実施の形態では大径軸部３ａの軸受
嵌合面１７に複列の円周溝１８を形成したが、軸受嵌合
面１７に代えてつば付内輪５の内径面に円周溝１８を形
成してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、この発明においては、ス
ピンドルの大径軸部に形成された軸受嵌合面と円筒ころ
軸受におけるつば付内輪の内径面の一方に複列の円周溝
を形成し、つば付内輪には各円周溝と案内つばの根元部
に形成された逃げとを連通する複数の油通路を円周方向
に間隔をおいて形成したので、剛性の高い変形の少ない
つば付内輪を得ることができ、機械の振動低減化を図る
ことができる。また、つば付内輪の周方向に数多くの油
通路を形成することができるため、円筒ころ軸受内に充
分な量の潤滑油を供給することができ、潤滑性能の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る潤滑装置を適用したスピンドル
装置の一部切欠正面図

【図２】図１の潤滑装置部を拡大して示す断面図

【図３】図２に示す円筒ころ軸受の一部を拡大して示す
断面図

【図４】図３の一部切欠側面図

【図５】図１、図６に示すスピンドル装置のスピンドル
を回転させた場合の外輪温度と軸受箱の振動の測定結果
を示すグラフ

【図６】従来の潤滑装置を示す断面図

【図７】図６に示す円筒ころ軸受の一部分を拡大して示
す断面図

【図８】図７の一部切欠側面図

【符号の説明】

２ 円筒ころ軸受 ３ スピンドル ３ａ 大径軸部 ５ つば付内輪 ５ａ 案内つば ５ｂ 逃げ １７ 軸受嵌合面 １８ 円周溝 １９ 給油通路 ２０ 油通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 幸生 三重県桑名市大字東方字尾弓田3066番地 エヌティエヌ株式会社軸受技術研究所内株 式会社先進材料利用ガスジェネレータ研究 所内 Ｆターム(参考） 3G005 EA04 EA16 FA12 FA31 GB39 GB55 GB73 3J101 AA13 AA24 AA42 AA62 BA53 BA56 CA07 CA08 CA32 FA01 FA32 GA26 GA29

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピンドルに設けられた大径軸部を回転
   自在に支持する円筒ころ軸受の潤滑装置において、前記
   大径軸部の外周の軸受嵌合面と、その軸受嵌合面に圧入
   された円筒ころ軸受のつば付内輪の内径面における一方
   に複列の円周溝を形成し、前記大径軸部には、その端面
   で開口し、その開口端から流入する潤滑油を各円周溝に
   誘導する給油通路を設け、前記つば付内輪には、両側の
   案内つばの根元部に形成された逃げと各円周溝とを連通
   する半径方向の複数の油通路を円周方向に間隔をおいて
   設けたことを特徴とする円筒ころ軸受の潤滑装置。