JP2002327757A

JP2002327757A - 軸受の給油機構

Info

Publication number: JP2002327757A
Application number: JP2001132974A
Authority: JP
Inventors: Michiyoshi Ishimaru; 路芳石丸; Takayuki Asai; 貴之浅井
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-15

Abstract

(57)【要約】【課題】給油能力を向上させた軸受の給油機構を提供
する。【解決手段】軸受２Ａ，２Ｂにより回転自在に支持さ
れた縦方向の軸１の下端を油溜４に入れる。軸１の内部
には、軸方向に延びて下端が軸端面に開口した軸孔５を
設ける。軸１には、軸受２Ａ，２Ｂよりも上方に位置し
て、軸孔５から外径面に貫通した油吐出孔６を設ける。
これにより、軸１の回転によって生じる遠心力で、油溜
４から油７を軸孔５内に吸い上げて油吐出孔６から吐出
させる。

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、縦型の回転軸等
に使用する軸受の給油機構に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】縦型の回
転軸を軸受で支持した機械装置において、回転軸の軸端
である装置下部の油溜から装置上部の油供給部分まで油
を吸い上げて、回転軸に設けられた歯車、軸受、摺動部
等に潤滑油を循環供給する場合に、従来はポンプを用い
て強制循環給油したり、回転軸の外周部に設けたねじ溝
に沿わせて油を上方に汲み上げる等の手段を採用してい
た。

【０００３】しかし、強制循環給油方式では、ポンプ等
の付帯設備が必要で、コスト高になるだけでなく、スペ
ース上の観点からコンパクト化が難しく、メンテナンス
にも手間がかかる等の問題点があった。また、回転軸の
外周部に設けたねじ溝で油を汲み上げる方式では、回転
方向の制約を受けるので、回転軸が正逆両方向に回転す
る場合には使用できないという問題点があった。

【０００４】また、縦型の回転軸を支持する転がり軸受
の従来例として、図１１に示すように、ころ３１を支持
する保持器３０を内輪３２の外径面で案内する内輪案内
形式の軸受２２が知られている。この場合、軸受２２の
案内部を潤滑するには、ジェットやエアオイルを案内部
を狙って吹き付ける方法があるが、このような方法には
相当の装置と厄介な調整作業が必要でコスト高となると
いう問題点がある。また、循環給油や油浴潤滑では、回
転軸の回転が高速になると案内部（内輪案内）や軸受内
部に油が行き渡らなくなり、これらの潤滑法による速度
限界が低く抑えられていた。すなわち、図１１の軸受２
２では、軸２１側に設けられる内輪３２と保持器３０の
隙間が小さく、しかも保持器３０の幅が内輪３２の幅よ
り狭く段差形状になっている。そのため、保持器３０の
外径より内側寄りに供給された油２７（図１１に符号
で示す）は遠心力により飛ばされ、さらに外輪３３の幅
が内輪３２の幅よりも狭い場合には、飛ばされた油２７
が軸受内に供給され難いので、高速での潤滑は困難とな
る。図１１の場合に、符号で示すように、外輪３３側
の隙間から軸受内に油２７を供給するのは可能である
が、最も油が必要な案内部は内径側にあって給油部から
遠いので、油２７が行き届き難い傾向がある。なお、図
１１において、ころ３１内に行き届く油量は、符号か
らの給油に比べて、符号からの給油の方が僅かに多く
なる。

【０００５】また、縦型回転軸を支持する転がり軸受が
上下に多段に設けられている機械装置において、油を上
側から供給して各軸受に行き渡らせるようにした構成の
ものでは、上段の軸受が油を多く取り込んで下段の軸受
に送り出す必要がある。しかし、この種の従来の機械装
置ではそのような給油経路が考慮されていない場合があ
る。例えば、図１１に示す軸受２２において、軸受２２
の上部から油を供給しても、保持器３０の幅面がころ３
１を大きく覆っており、しかも保持器３０の幅面は平坦
面とされているので、油２７は遠心力で外輪３３側に飛
ばされる。このため、外輪３３の幅が内輪３２の幅より
も狭い場合には、軸受２２内まで油２７を供給できな
い。その結果、保持器３０の外径面と外輪３３の軌道面
との間に油２７が供給された場合にしか、軸受２２内に
油２７が取り込まれず、下段の軸受に油を十分供給でき
ない。このため、焼き付きを起こす恐れがある。また、
この場合の保持器３０は、円筒面のポケットでころ３１
を保持しているので油の取込み入口が狭く、この点から
も油２７を軸受２２内に取り込む能力が小さい。

【０００６】この発明の目的は、このような課題を解消
し、給油能力を向上させた軸受の給油機構を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明における第１の
発明の軸受の給油機構は、軸受により回転自在に支持さ
れた縦方向の軸の下端を油溜に入れ、上記軸の内部に軸
方向に延びて下端が軸端面に開口した軸孔を設け、上記
軸受よりも上方に位置して、上記軸に上記軸孔から外径
面に貫通した油吐出孔を設け、上記軸の回転によって上
記軸孔内の空間に生じる遠心力により、上記油溜から油
を上記軸孔内に吸い上げて上記油吐出孔から吐出させる
ようにしている。この構成によると、軸の回転による遠
心力で油溜の油を軸孔内に吸い上げ、吐出孔から吐出さ
せる。そのため、ポンプのような付帯装置を用いること
なく、またねじ溝による汲み上げのように軸の回転方向
に制約されることなく、簡単で安価な構成により給油能
力の高い循環給油を行うことができる。

【０００８】第１の発明において、上記軸の軸孔の下端
開口部に軸底蓋を設け、この蓋の中心に、内外に開口し
た小孔を設けたものとしても良い。このように吸い込み
口を小孔に形成した場合、油の粘性の変化による油吸い
上げ揚程の増減を防止できる。

【０００９】第１の発明において、上記軸の軸心から離
れた位置に、上記の軸孔を複数本設け、これら各軸孔に
上記油吐出孔を設け、上記軸の下端を覆って上記複数本
の軸孔の下端が開口する内部空間を形成する軸底蓋を上
記軸に設け、この軸底蓋の軸心位置に、内外に貫通した
孔を設けても良い。このように構成した場合、高さの異
なる油吐出孔を複数設定でき、軸受の潤滑性能を高める
ことができる。

【００１０】この発明における第２の発明の軸受の給油
機構は、転がり軸受における内輪を、外径部が内径部よ
りも幅狭になる断面形状とし、保持器の内径部を内輪の
外径部よりも幅方向の外側へ突出させている。この構成
によると、内輪側に注がれた油が、回転に伴う遠心力で
勾配を持つ内輪幅面に沿って外径側に送られ、また内輪
幅と保持器幅の段差により、送られた油が保持器を越え
て外径側に飛ぶことが阻止される。そのため、内輪の保
持器案内部に効率良く給油することができ、給油のため
に制限される回転速度の限界もより高く設定できる。

【００１１】この発明における第３の発明の軸受の給油
機構は、縦方向の軸を支持する転がり軸受において、保
持器の幅面に周方向に沿う溝を設け、この溝の底面から
保持器のポケット内に連通する油導入孔を設けたもので
ある。この構成によると、供給された油が、保持器の幅
面で妨げられることなく、その幅面の溝から油導入孔を
経て保持器のポケット内に導入される。そのため軸受内
への給油能力を高めることができる。

【００１２】この発明における第４の発明の軸受の給油
機構は、円筒ころを保持器のポケット内に保持し、縦方
向の軸を支持する転がり軸受において、上記保持器のポ
ケットの隅に、内外径面に貫通して油保持用の凹部を設
けたものである。この構成によると、軸受に供給された
油が保持器のポケットの隅の凹部に取り込まれる。その
ため、油をポケット内により多く保持することができ、
軸受への給油能力を高めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１およ
び図２と共に説明する。図１はこの軸受の給油機構を装
備した機械装置の要部を示す断面図である。縦型の回転
軸１が上下２段の転がり軸受２Ａ，２Ｂにより、ハウジ
ング２０内に回転自在に支持されている。回転軸１にお
ける上段の軸受２Ａによる支持部と、下段の軸受２Ｂに
よる支持部との間の外周には、歯車３が設けられてい
る。ハウジング２０内の下部には油溜４が設けられ、そ
の油溜４に回転軸１の下端が入れられている。回転軸１
の内部には、軸方向に延びて下端が軸端面に開口した軸
孔５が軸心部に設けられている。また、回転軸１には、
前記両軸受２Ａ，２Ｂよりも上方の位置に、前記軸孔５
から外径面に貫通した複数本の油吐出孔６が設けられて
いる。

【００１４】回転軸１の軸孔５の下端開口部には軸底蓋
８が設けられている。この軸底蓋８の蓋中心には、図２
（Ａ），（Ｂ）に平面図および縦断面図で示すように、
内外に開口した小孔９が設けられている。この小孔９
は、軸孔５内において、蓋上面と、蓋外周面の複数箇所
（ここでは周方向に等間隔に分離した４箇所）に開口さ
せてある。

【００１５】この軸受の給油機構によると、回転軸１の
回転による遠心力で、軸孔５の内部空間の空気が油吐出
孔６から抜けて軸孔５内が負圧となる。そのため、機械
装置下部の油溜４の油７が軸底蓋８の小孔９から軸孔５
内に吸い上げられ、軸受２Ａ，２Ｂの上方に位置する複
数の油吐出孔６から吐出される。これにより、上下２段
の軸受２Ａ，２Ｂおよび歯車３に油が能率良く循環供給
される。

【００１６】この構成では、従来例のようにポンプ等の
付帯装置を必要とせず、また回転軸１の外周面にねじ溝
を設ける必要がないので、余分なスペースを要すること
なく、簡単でかつ安価に循環型の給油機構を構成でき
る。また、回転軸１の回転方向により給油作用が制限さ
れることもない。そのため、回転軸１が正逆回転する場
合にも適用することができる。

【００１７】また、軸孔５の下端開口部に軸底蓋８を設
け、この蓋の中心に、内外に開口した小孔９を設け、吸
い込み口を絞っているので、油の粘性の変化による油吸
い上げ揚程の増減を防止できる。軸底蓋８の小孔９は、
軸孔５内において蓋外周面の複数箇所に開口させている
ので、軸孔５内に吸い上げられる油７に効果的に遠心力
が作用することになり、油７の吸い上げ効果を向上させ
ることができる。

【００１８】表１は、前記給油機構における軸蓋底８の
揚程効果についての試験結果を示すものである。この試
験では、前記回転軸１の代替品であるアクリル製の円筒
（外径１５ｍｍ，内径１１ｍｍ）に、５ｍｍ間隔の高さ
で直径２ｍｍの油吐出孔６を設けて回転させ、吐出され
る油により揚程を確認した。円筒下端には、図２の構造
の軸底蓋８を取付けた。底のある容器内の液体の揚程Ｚ
は、理論上、Ｚ＝ｒ²ω／ｇとして求められる。したがって、重力加速度単位で表し
た場合、Ｚ＝ｒＧただし、ｒ：管内径半径ｇ：重力加速度Ｇ＝ｒω² となる。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１の試験結果により、理論値の４割程度
が利用可能である。したがって、例えば、軸径φ１００
ｍｍで、ｒ＝４０ｍｍの位置にφ１０ｍｍの孔を明け、
この軸を２０００ｒｐｍで回転したとすると、使用可能
な揚程は３．６ｍとなる。

【００２１】図３は、第１の発明にかかる他の実施形態
の要部を示す。この実施形態は、図１の実施形態におけ
る回転軸１の軸径が大きい場合のものであって、回転軸
１の軸心から離れた位置に、軸孔５が複数本設けられる
と共に、各軸孔５ごとに油吐出孔６が設けられている。
軸底蓋８は、回転軸１の下端を覆って前記複数本の軸孔
５の下端が開口する内部空間を形成するものとされてい
る。この軸底蓋８の軸心位置に、内外に貫通した小孔９
が設けられていることは、先の実施形態と同じである。
この小孔９は、軸底蓋８の軸心位置の内側突出部８ａの
上面だけでなく、外周面の複数箇所（ここでは周方向に
等間隔に分離した４箇所）に開口させてある。

【００２２】このように構成した軸受の給油機構では、
高さの異なる油吐出孔６を複数設定でき、軸受の潤滑性
能をさらに高めることができる。

【００２３】図４は、図１の機械装置において回転軸１
を支持する転がり軸受２Ａ，２Ｂの拡大断面図を示す。
この転がり軸受２Ａ，２Ｂは円筒ころ軸受であって、リ
ング状の保持器１０で保持された複数の円筒ころ１１
を、回転軸１に設けられた内輪１２の軌道面１２ａと、
その内輪１２の外周側に設けられた外輪１３の軌道面１
３ａとの間に回転自在に介在させたものであり、内輪１
２の外径面１２ｂは保持器１０の案内部とされている。
内輪１２は、外径部が内径部よりも幅狭になる断面形状
とされている。この幅狭になる断面形状は、内輪１２の
幅面が直線状のテーパ面となる形状であっても、曲線状
のテーパ面となる形状であっても、また段付き面となる
形状であっても良い。また、保持器１０は、少なくと
も、その内径部を内輪１２の外径部よりも幅方向の外側
へ突出させている。

【００２４】この構成の転がり軸受２Ａ，２Ｂによる
と、上方から内輪１２側に注がれた油７が、回転に伴う
遠心力でテーパとなった内輪幅面１２ｃに沿って外径側
に送られる。この油は、さらに内輪幅と保持器幅の段差
形状により、保持器１０を越えて外径側に飛ぶことが阻
止される。そのため、内輪１２の保持器案内部１２ｂに
効率良く給油することができ、給油のために制限される
回転速度の限界もより高く設定できる。

【００２５】図１の機械装置に使用される転がり軸受２
Ａ，２Ｂにおける保持器１０の一例を図５〜図７に示
す。図５はその保持器１０の要部水平断面図、図６は内
径側から見た一部破断正面図、図７は縦断面図である。
この保持器１０では、図７に示すように、その幅面１０
ａに周方向に沿う溝１４が設けられ、この溝１４の底面
から保持器１０の各ポケット１５内に連通する油導入孔
１６が設けられている。また、保持器１０のポケット１
５は、図６に示すように、上下壁面１５ａ，１５ａおよ
び周方向に向く両側壁面１５ｂ，１５ｂで囲まれた断面
方形の角筒状に形成されている。上下壁面１５ａ，１５
ａは互いに平行な水平面状とされ、両側壁面１５ｂ，１
５ｂは互いに平行な垂直面状とされている。特に、両側
壁面１５ｂ，１５ｂは、図５に示すように軸心からポケ
ット１５の中心を通る径方向線分Ｌと平行となる垂直面
状とされていて、これにより側壁面１５ｂの形成部を通
る径方向線分Ｌ１に対して側壁面１５ｂが外径側でポケ
ット１５の内側に絞られる角度となるようにされてい
る。さらに、ポケット１５の４隅には、内外径面に貫通
する油保持用の凹部１７が設けられている。

【００２６】このような構成とした保持器１０を備える
転がり軸受２Ａ，２Ｂでは、図１の機械装置において、
上方から供給される油が、保持器１５の幅面１０ａで妨
げられることなく、図８に示すように、幅面１０ａの溝
１４から油導入孔１６を経て保持器１０のポケット１５
内に導入される。そのため、軸受内への給油能力を高め
ることができる。したがって図１の機械装置において
は、上方から供給される油７を、上段の軸受２Ａを経て
下段の軸受２Ｂへ十分に供給することができる。

【００２７】また、保持器１０のポケット１５の隅に、
内外径面に貫通して油保持用の凹部１７が設けられてい
るので、転がり軸受２Ａ，２Ｂに供給された油が前記凹
部１７に取り込まれることになり、油をポケット１５内
により多く保持することができ、軸受２Ａ，２Ｂへの給
油能力を高めることができる。

【００２８】さらに、保持器１０のポケット１５は、水
平面状とされた上下壁面１５ａ，１５ａと、垂直面状と
された両側壁面１５ｂ，１５ｂとで囲まれた断面方形の
角筒状に形成されているので、ポケット１５内へ油を取
り込む取込み口が広くなり、ポケット１５内への油の取
込みが容易となる。

【００２９】また、ポケット１５の両側壁面１５ｂ，１
５ｂは、側壁面１５ｂの形成部を通る径方向線分Ｌ１に
対して側壁面１５ｂが外径側でポケット１５の内側に絞
られる角度、つまり油を掬い取る角度とされているの
で、取り込んだ油が回転に伴う遠心力で外径側に流れる
ことを緩和することができ、油の保持性をそれだけ向上
させることができる。

【００３０】表２は、前記構成の保持器１５を使用した
軸受の油保持性を従来品と比較した試験における保持器
幅面の孔（油導入孔１６）やポケット周囲のぬすみ（油
保持用凹部１７）の条件を示す。この試験は、縦軸で軸
受を回転させることができる試験機を用いて軸受を回転
させ、軸受の上から油を注入して行っている。この試験
では、油が軸受内部に取り込まれると、攪拌抵抗により
モータに負荷がかかり、電流値が増大するので、その電
流値の変動を油取込み量（油保持量）として記録してい
る。すなわち、図９および図１０に示す実験結果では、
油の注入後、電流値が増大し、その後油が抜けると共に
電流値が減少して、注入前の電流値に戻るまでの時間を
油の保持時間として記録している。この場合の各種試験
条件は以下の通りである。軸受回転速度：１１７２ｒｐｍ保持器公転速度：６９９ｒｐｍ油注入量：２０ｍｌ（ＶＧ１５０）

【００３１】

【表２】

【００３２】この試験の結果は、保持器幅面の孔（溝１
４と油導入孔１６）、ポケット周囲のぬすみ（油保持用
凹部１７）が油の取込み性・保持性に効果があることを
示している。すなわち、保持器幅面の孔による油取込み
効果の試験では、図９（Ｂ）のように、従来品では、保
持器幅面に注入した油を軸受内部に全く取り込まれなか
ったが、改良品の保持器では図９（Ａ）に示すように、
油を軸受内部に取り込むことができることを示ししてい
る。また、ポケット周囲のぬすみによる油保持効果の試
験では、図１０（Ａ），（Ｂ）に改良品と従来品の場合
を示すように、改良品の方が従来品に比べて、油を軸受
内部に長時間保持することができることが分かる。

【００３３】

【発明の効果】この発明における第１の発明の軸受の給
油機構は、軸受により回転自在に支持された縦方向の軸
の下端を油溜に入れ、上記軸の内部に軸方向に延びて下
端が軸端面に開口した軸孔を設け、上記軸受よりも上方
に位置して、上記軸に上記軸孔から外径面に貫通した油
吐出孔を設け、上記軸の回転によって生じる遠心力によ
り、上記油溜から油を上記軸孔内に吸い上げて上記油吐
出孔から吐出させるようにしたため、付帯装置を用いる
ことなく、また軸の回転方向に制約されることなく、簡
単で安価な構成により給油能力の高い循環給油を行うこ
とができる。上記軸の軸孔の下端開口部に軸底蓋を設
け、この軸底蓋の中心に、内外に開口した小孔を設けた
場合は、油の粘性の変化による油吸い上げ揚程の増減を
防止できる。上記軸の軸心から離れた位置に、上記軸孔
を複数本設け、これら各軸孔に上記油吐出孔を設け、上
記軸の下端を覆って上記複数本の軸孔の下端が開口する
内部空間を形成する軸底蓋を上記軸に設け、この軸底蓋
の軸心位置に、内外に貫通した孔を設けた場合は、高さ
の異なる油吐出孔を複数設定でき、軸受の潤滑性能を高
めることができる。この発明における第２の発明の軸受
の給油機構は、転がり軸受における内輪を、外径部が内
径部よりも幅狭になる断面形状とし、保持器の内径部を
内輪の外径部よりも幅方向の外側へ突出させたため、内
輪側に注がれた油が、回転に伴う遠心力で勾配を持つ内
輪幅面に沿って外径側に送られ、また内輪幅と保持器幅
の段差形状により、上記油が保持器を越えて外径側に飛
ぶことが阻止されるので、内輪の保持器案内部に効率良
く給油することができ、給油のために制限される回転速
度の限界もより高く設定できる。この発明における第３
の発明の軸受の給油機構は、縦方向の軸を支持する転が
り軸受において、保持器の幅面に周方向に沿う溝を設
け、この溝の底面から保持器のポケット内に連通する油
導入孔を設けたため、供給される油が、保持器の幅面で
妨げられることなく、その幅面の溝から油導入孔を経て
保持器のポケット内に導入されるので、軸受内への給油
能力を高めることができる。この発明における第４の発
明の軸受の給油機構は、円筒ころを保持器のポケット内
に保持し、縦方向の軸を支持する転がり軸受において、
上記保持器のポケットの隅に、内外径面に貫通して油保
持用の凹部を設けたため、軸受に供給された油が保持器
のポケットの隅の凹部に取り込まれ、油をポケット内に
より多く保持することができ、軸受への給油能力を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる軸受の給油機構
を備えた機械装置の要部を示す断面図である。

【図２】（Ａ）は同給油機構における軸底蓋の平面図、
（Ｂ）はその縦断面図である。

【図３】この発明の他の実施形態にかかる軸受の給油機
構の断面図である。

【図４】同機械装置に設けられた軸受の構成を示す断面
図である。

【図５】同機械装置に設けられた軸受に使用される保持
器の一例を示す要部水平断面図である。

【図６】同保持器を内径側から見た一部破断正面図であ
る。

【図７】同保持器の縦断面図である。

【図８】同保持器による給油作用の説明図である。

【図９】（Ａ）は同保持器の幅面からの油取込み性の効
果の試験結果を示す図、（Ｂ）は従来品についての試験
結果を示す図である。

【図１０】（Ａ）は同保持器のポケット隅の油保持用凹
部による油保持性の効果の試験結果を示す図、（Ｂ）は
従来品についての試験結果を示す図である。

【図１１】従来例の給油作用の説明図である。

【符号の説明】１…回転軸２Ａ，２Ｂ…転がり軸受４…油溜５…軸孔６…油吐出孔７…油８…軸底蓋９…小孔１０…保持器１１…円筒ころ１２…内輪１４…溝１５…ポケット１６…油導入孔１７…油保持用凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受により回転自在に支持された縦方向
の軸の下端を油溜に入れ、上記軸の内部に軸方向に延び
て下端が軸端面に開口した軸孔を設け、上記軸受よりも
上方に位置して、上記軸に上記軸孔から外径面に貫通し
た油吐出孔を設け、上記軸の回転によって生じる遠心力
により、上記油溜から油を上記軸孔内に吸い上げて上記
油吐出孔から吐出させるようにした軸受の給油機構。
【請求項２】上記軸の軸孔の下端開口部に軸底蓋を設
け、この軸底蓋の中心に、内外に開口した小孔を設けた
請求項１記載の軸受の給油機構。
【請求項３】上記軸の軸心から離れた位置に、上記軸
孔を複数本設け、これら各軸孔に上記油吐出孔を設け、
上記軸の下端を覆って上記複数本の軸孔の下端が開口す
る内部空間を形成する軸底蓋を上記軸に設け、この軸底
蓋の軸心位置に、内外に貫通した孔を設けた請求項１記
載の軸受の給油機構。
【請求項４】転がり軸受における内輪を、外径部が内
径部よりも幅狭になる断面形状とし、保持器の内径部を
内輪の外径部よりも幅方向の外側へ突出させた軸受の給
油機構。
【請求項５】縦方向の軸を支持する転がり軸受におい
て、保持器の幅面に周方向に沿う溝を設け、この溝の底
面から保持器のポケット内に連通する油導入孔を設けた
軸受の給油機構。
【請求項６】円筒ころを保持器のポケット内に保持
し、縦方向の軸を支持する転がり軸受において、上記保
持器のポケットの隅に、内外径面に貫通して油保持用の
凹部を設けた軸受の給油機構。