JP2006316842A

JP2006316842A - 内輪案内保持器付き転がり軸受

Info

Publication number: JP2006316842A
Application number: JP2005138330A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hattori; 純一服部
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】内輪の供給孔から供給される潤滑油の転動体への潤滑の寄与率を高めることができて、適切な潤滑が行える内輪案内保持器付き転がり軸受を提供する。
【解決手段】この転がり軸受１は、転動体４を保持する保持器５を、内輪２で案内されるものとする。内輪２には、その外径面における保持器５と対向する部分に出口７ａが開口する潤滑油供給孔７を設ける。保持器５の内径面５ｂは、幅方向の中央側が大径となるテーパ面５ｂａに形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、工作機械の主軸支持に用いられるアンギュラ玉軸受等の内輪案内保持器付き転がり軸受に関する。

従来、工作機械の主軸支持に、図９のように内輪２２で案内される保持器２５を有する転がり軸受２１が用いられている。転がり軸受２１への潤滑油の供給構造としては、同図のように内輪２２の外径面における保持器２５と対向する部分に開口する供給孔２７から軸受内に潤滑油を供給するものが知られている（例えば特許文献１）。
特開２００２−６６８７４号公報

上記転がり軸受２２における保持器２５は、図１０に断面図で示すように内径面が全幅にわたって平坦な面とされている。このため、内輪２２の供給孔２７から内輪２２と保持器２５の間に供給される潤滑油のうち、一部の潤滑油が保持器２５の両側へそのまま排出されてしまう。そのため、供給された潤滑油が、内外輪２２，２３の軌道面２２ａ，２３ａを転がり運動する転動体２４の潤滑に寄与する比率が低く、または十分でなく、潤滑が不十分となる場合があった。

この発明の目的は、内輪の供給孔から供給される潤滑油の転動体への潤滑の寄与率を高めることができて、適切な潤滑が行える内輪案内保持器付き転がり軸受を提供することである。

この発明の内輪案内保持器付き転がり軸受は、内輪と外輪の軌道面間に複数の転動体を介在させ、これら複数の転動体をそれぞれ保持するポケットを有する保持器を設け、この保持器を内輪で案内されるものとし、前記内輪の外径面における保持器と対向する部分に出口が開口する潤滑油供給孔を前記内輪に設けた転がり軸受であって、前記保持器の内径面を幅方向の中央側が大径となるテーパ面に形成したことを特徴とする。
この構成によると、内輪の潤滑油供給孔から内輪と保持器の内径面との間に潤滑油が供給される。この供給された潤滑油は、保持器の内径面が、幅方向の中央側が大径となるテーパ面とされているため、内輪の回転に伴う遠心力により保持器のテーパ面に沿って保持器幅方向の中央へ導かれ、転動体の潤滑に効果的に寄与する。これにより、内輪の潤滑油供給孔から供給された潤滑油の転動体の潤滑への寄与率が高められ、潤滑不良が生じることが防止される。

転がり軸受は、アンギュラ玉軸受であっても良い。その場合に、前記内輪は、軌道面に対する両側の外径面部分で保持器を案内するものであって、これら両側の外径面部分に前記潤滑油供給孔の出口が開口したものであっても良い。
アンギュラ玉軸受は、スラスト負荷を受けることができるため、工作機械の主軸支持等に多く用いられる。工作機械では、軸受の潤滑不足による温度上昇は加工精度に影響するばかりでなく、焼き付きに至る場合もあるため、上記のように保持器内径面をテーパ形状としたことにより潤滑性の向上で温度上昇が抑制される効果が有効に発揮される。
アンギュラ玉軸受においても、内輪による保持器の案内を上記のように軌道面の両側の外径面部分で行うことより、保持器の安定した案内を行える。この場合に、内輪の両側の外径面部分に前記潤滑油供給孔の出口が開口したものとすることで、潤滑油をバランス良く転動体へ供給することができ、潤滑性がさらに向上する。

この発明において、保持器の外径面における前記ポケットの開口周縁に座ぐりを設けても良い。
内輪から供給されて転動体の潤滑に供された潤滑油は、ポケットと転動体との間の隙間から内輪の回転に伴う遠心力により保持器の外径面側に出て軸受外へ排出される。このとき、ポケットの出口側となる開口周縁に座ぐりが設けられているため、潤滑油の排出が円滑に行われる。

また、この発明において、保持器の外径面における前記ポケットの開口幅の全体に渡る幅の円周溝を設けても良い。上記円周溝を設けた場合も、ポケットの出口側の開口縁が広がるため、ポケットからの潤滑油の排出が円滑に行われる。

この発明の内輪案内保持器付き転がり軸受は、内輪と外輪の軌道面間に複数の転動体を介在させ、これら複数の転動体をそれぞれ保持するポケットを有する保持器を設け、この保持器を内輪で案内されるものとし、前記内輪の外径面における保持器と対向する部分に出口が開口する潤滑油供給孔を前記内輪に設けた転がり軸受において、前記保持器の内径面を幅方向の中央側が大径となるテーパ面に形成したため、内輪の潤滑油供給孔から供給される潤滑油の転動体への潤滑の寄与率が高められ、潤滑不足の生じない適切な潤滑が行える。

この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。図１はこの実施形態の内輪案内保持器付き転がり軸受を主軸の支持に用いた状態を示す断面図である。この内輪案内保持器付き転がり軸受１は、工作機械の主軸支持に用いられるものであって、内輪２および外輪３と、これら内外輪２，３の軌道面２ａ，３ａ間に介在させた複数の転動体４と、これら複数の転動体４をそれぞれ保持するポケット６を有する保持器５とを有する。この転がり軸受１は、アンギュラ玉軸受であって、転動体４はボールからなる。
この転がり軸受１の保持器案内形式は、内輪案内であり、内輪２が、軌道面２ａに対する両側の外径面部分で保持器５を案内するように、内輪２の外径面と保持器５の内径面の径寸法の関係が設定されている。内輪２は、その両側の外径面部分における保持器５と対向する部分に出口７ａが開口する潤滑油供給孔７を有する。潤滑油供給孔７は、内輪２の周方向に等配して複数本設けられる。これら潤滑油供給孔７は、内輪２を半径方向に貫通した孔である。

潤滑油供給孔７の出口７ａの内輪幅方向の位置は、内輪２に対する保持器５の軸方向の動き量と、軸方向の動き量および径方向の動き量から生じ得る傾き量とを考慮して、使用中に保持器５がどのような位置および姿勢にあっても、ポケット６の周縁から保持器５の幅面までの幅部分５ａの幅方向中央よりもポケット６側に位置するように設定される。

保持器５の内径面５ｂは、幅方向の中央側が大径となるテーパ面５ｂａに形成されている。詳しくは、図２に示すように、保持器５の内径面５ｂにおける保持器幅方向の両側縁の部分５ｂｂは円筒面状であり、また保持器５の内径面５ｂにおけるポケット６の幅の範囲に対応する幅方向中央の部分５ｂｃは円筒面状とされ、これら両側縁の円筒面状部分５ｂｂと中央の円筒面状部分５ｂｃとの間の範囲が、上記テーパ面５ｂａとされている。なお、上記両側縁の円筒面状部分５ｂｂおよび中央の円筒面状部分５ｂｃは、いずれも必ずしも設けなくても良く、例えば保持器５の内径面５ｂの全体をテーパ面として、内径面５ｂの断面形状をＶ字状としても良い。
保持器５の外径面におけるポケット６の開口周縁には、図２のように座ぐり６ａが設けられている。なお、この座ぐり６ａの代わりに、図３のように保持器５の外径面に、ポケット６の開口幅の全体に渡る幅の円周溝５ｃを設けても良い。

この構成の内輪案内保持器付き転がり軸受１によると、図１のように、主軸８の潤滑油供給路９から内輪２の潤滑油供給孔７を経て内輪２と保持器５との間に潤滑油が供給される。この供給された潤滑油は、内輪２の回転に伴う遠心力により保持器５の内周のテーパ面５ｂに沿って保持器幅方向の中央側に導かれ、転動体４の潤滑に効果的に寄与する。これにより適切な潤滑が可能となり、潤滑不足が解消される。
転動体４の潤滑に供された潤滑油は、ポケット６と転動体４との間の隙間から内輪２の回転に伴う遠心力により、保持器４の外径面側に出て軸受外へ排出される。このとき、ポケット６の開口周縁に座ぐり６ａ（図２）が設けられているため、潤滑油の排出が円滑に行われる。ポケット６の開口周縁に座ぐり６ａを設ける代わりに、図３のように保持器５の外径面に円周溝５ｃを設けた場合にも、この円周溝５ｃによりポケット６からの潤滑油の排出が円滑に行われる。

図４は、この実施形態の内輪案内保持器付き転がり軸受の潤滑性能を、従来例の場合と比較するのに使用した試験装置の半部断面図を示す。この試験装置１０は、主軸を模した回転側部材１１と、軸受ハウジングに模した固定側部材１２とを備える。回転側部材１１は、外径面に開口する複数本の潤滑油供給路１６を有し、その外径面に試料である内輪案内保持器付き転がり軸受１（２１）の内輪２（２２）を嵌合させることで、内輪２（２２）の潤滑油供給孔７（２７）が前記潤滑油供給路１６に連結される。固定側部材１２は、前記転がり軸受１（２１）の外輪３（２３）を嵌合させる固定側部材本体１３と、この固定側部材本体１３の内周側に設けられ外輪３（２３）の両幅面に押し当てられる断面コ字状の一対の外輪間座１４，１４とでなる。この固定側部材本体１３と一対の外輪間座１４，１４にまたがって、転がり軸受１（２１）の保持器５（２５）の外径面側のポケット開口から排出される潤滑油を外部に排出する一対の排油出口Ｂ１，Ｂ２が設けられている。さらに、前記固定側部材１２の両幅面はそれぞれ押え蓋１５で塞がれ、これら一対の押え蓋１５には、転がり軸受１（２１）の内輪２（２２）と保持器５（２５）の間からポケットに導入されずに排出される潤滑油を外部に排出する一対の排油出口Ａ１，Ａ２が設けられている。

実際の運転では、転がり軸受１（２１）の転動体４（２４）の公転に伴うエアの流れが軸受内への潤滑油の流入を阻害する要因となるので、前記エアの流れの影響を加味する手段として、前記試験装置１０の回転側部材１１には、その外径面における内輪２（２２）の嵌合部に開口するエア供給路１７が設けられている。このエア供給路１７は、各潤滑油供給路１６から周方向に４５°隔てた位置に等配して複数本設けられる。この試験装置１０で性能試験する転がり軸受１（２１）の内輪２（２２）には、前記エア供給路１７に連通し内輪軌道面側に開口するエア供給孔１８を形成する。これにより、回転側部材１１のエア供給路１７から内輪２（２２）のエア供給孔１８を経て内輪軌道面側にエアを流入させて、転動体４（２４）の公転に伴うエアの流れの影響を加味する。

表１および図５，図６は、上記試験装置１０を用いて行った横軸状態での転がり軸受１（２１）の潤滑油流量の測定結果を示す。

なお、このときの各試験条件は以下の通りである。
潤滑油吐出量：２００，３５０，５５０ｍl／min
測定時間：２min
潤滑油：モービルベロシティーNo．３（商品名）
エア量：３０Ｎl／min

上記測定によると、従来例の転がり軸受２１の場合、全吐出油量４００，７００，１１００ｍlの３条件共に、排油出口Ａ１，Ａ２へは８２〜８７％の潤滑油が排出され、排油出口Ｂ１，Ｂ２へは１３〜１８％の潤滑油が排出された。これに対して、この実施形態の転がり軸受１の場合、上記３条件共に、排油出口Ａ１，Ａ２へは４６〜４８％の潤滑油が排出され、排油出口Ｂ１，Ｂ２へは５２〜５４％の潤滑油が排出された。この測定結果から、実施形態の転がり軸受１では、従来例の転がり軸受２１に比べて、保持器ポケット５の隙間を通り軸受内へ流れる潤滑油の流量が２倍以上に増えていることが分かる。

表２および図７は、試験装置１０における回転側部材１１のエア供給路１７から内輪２（２２）のエア供給孔１８を経て内輪軌道面にエアを流入させて、転動体４（２４）の公転に伴うエアの流れの影響を加味した場合の潤滑油流量の測定結果を示す。なお、この場合のエア量は３０Ｎl／min である。

上記測定によると、従来例の転がり軸受２１の場合、排油出口Ｂ１，Ｂ２へは３％の潤滑油が排出されたが、この実施形態の転がり軸受１では４４％となった。この測定結果からも、従来例の転がり軸受２１に比べて、実施形態の転がり軸受１で保持器ポケット５の隙間を通り軸受内へ流れる潤滑油の流量が大幅に増えていることが分かる。

表３および図８は、上記試験装置１０を用いて行った立軸状態での転がり軸受１（２１）の潤滑油流量の測定結果を示す。

上記測定によると、従来例の転がり軸受２１の場合、排油出口Ｂ１，Ｂ２へは６％の潤滑油が排出されたが、この実施形態の転がり軸受１では３６％となった。この測定結果からも、従来例の転がり軸受２１に比べて、実施形態の転がり軸受１で保持器ポケット５の隙間を通り軸受内へ流れる潤滑油の流量が大幅に増えていることが分かる。

以上の測定結果より、この実施形態における保持器５の形状とすることで、ポケット６の隙間を通って軸受内に潤滑油が流れ易くなることが確認された。

この発明の一実施形態にかかる内輪案内保持器付き転がり軸受で主軸を支持した状態を示す断面図である。同転がり軸受における保持器の一部を示す斜視図である。同転がり軸受における保持器の他の例の一部を示す斜視図である。同転がり軸受の潤滑性能の従来例との比較試験に用いられる試験装置の断面図である。横軸状態での排油出口Ａ１，Ａ２からの排油量の試験結果を示すグラフである。横軸状態での排油出口Ｂ１，Ｂ２からの排油量の試験結果を示すグラフである。横軸状態でエアの流れの影響を加味した場合の排油出口Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２からの排油量の試験結果を示すグラフである。縦軸状態での排油出口Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２からの排油量の試験結果を示すグラフである。従来例の断面図である。同従来例の保持器の断面図である。

符号の説明

１…内輪案内保持器付き転がり軸受
２…内輪
３…外輪
２ａ，３ａ…軌道面
４…転動体
５…保持器
５ｂ…内径面
５ｂａ…テーパ面
５ｃ…円周溝
６…ポケット
６ａ…座ぐり
７…潤滑油供給孔
７ａ…出口

Claims

内輪と外輪の軌道面間に複数の転動体を介在させ、これら複数の転動体をそれぞれ保持するポケットを有する保持器を設け、この保持器を内輪で案内されるものとし、前記内輪の外径面における保持器と対向する部分に出口が開口する潤滑油供給孔を前記内輪に設けた転がり軸受において、前記保持器の内径面を幅方向の中央側が大径となるテーパ面に形成したことを特徴とする内輪案内保持器付き転がり軸受。
請求項１において、前記転がり軸受がアンギュラ玉軸受である内輪案内保持器付き転がり軸受。
請求項２において、前記内輪は、軌道面に対する両側の外径面部分で保持器を案内するものであって、これら両側の外径面部分に前記潤滑油供給孔の出口が開口したものである内輪案内保持器付き転がり軸受。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、保持器の外径面における前記ポケットの開口周縁に座ぐりを設けた内輪案内保持器付き転がり軸受。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、保持器の外径面における前記ポケットの開口幅の全体に渡る幅の円周溝を設けた内輪案内保持器付き転がり軸受。
転がり軸受に内輪案内で用いられて転動体を保持する保持器であって、内径面を幅方向の中央側が大径となるテーパ面に形成したことを特徴とする転がり軸受用保持器。