JP2007132488A - 円錐ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内外輪に複雑な加工を施すことなく、かつ、軸受の組立方法も変更することなく、大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部に十分な潤滑油を供給できるようにすることである。
【解決手段】ピッチ径よりも内径側で円錐ころ４の軸方向移動を規制する大鍔部６ａを有する別体の鍔輪６を軸受箱１２側に固定して、この鍔輪６の大鍔部６ａの内径面と内輪２の端部外径面との間に隙間を形成し、鍔輪６にこの隙間に向けて潤滑油を吐出する吐油孔７を設けることにより、吐油孔７から隙間に向けて吐出される潤滑油を大鍔部６ａと円錐ころ４の大端面４ａとの摺接部に導き、内輪２や外輪３に複雑な加工を施すことなく、かつ、軸受の組立方法も変更することなく、この摺接部に十分な潤滑油を供給できるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、円錐ころ軸受に関し、特に、工作機械の主軸等の高速回転軸の支持に好適な円錐ころ軸受に関する。

工作機械の主軸等のラジアル荷重とアキシアル荷重が負荷される高速回転軸を支持する転がり軸受には、軸受発熱を低く抑えるために、アンギュラ玉軸受が多く用いられてきた。工作機械で重切削が要求される場合、アンギュラ玉軸受はラジアル荷重やアキシアル荷重に対する軸受剛性があまり高くなく、主軸の変位が大きくなって加工精度が低下する問題があり、軸受剛性の高い円錐ころ軸受に代替されることがある。

このような高速回転軸を支持する円錐ころ軸受は、回転軸に取り付けられる内輪と、軸受箱に固定される外輪との間に複数の円錐ころが配列され、通常、内輪の外径面の両端部に、円錐ころの軸方向移動を規制する大鍔部と小鍔部が設けられており、軸受回転時には、円錐ころの大端面が大鍔部に摺接しながら軸方向移動を規制される。このため、特に高速回転時には、この内輪の大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部での摩擦発熱が大きくなる問題がある。

上述した内輪の大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部での摩擦発熱を抑制するためには、この摺接部に十分な潤滑油を供給すればよいが、軸受内部に供給される潤滑油は、軸受回転の遠心力によって外輪側へ逃げやすいので、内輪の大鍔部と円錐ころの大端面との間には十分な潤滑油が供給されない。この大鍔部と円錐ころの大端面との間に十分な潤滑油を供給する手段としては、大鍔部（案内鍔）を外輪の内径面端部に設ける方法（例えば、特許文献１参照）や、内輪の軌道面と大鍔部との角部付近に、潤滑油を吐出する吐油孔を設ける方法（例えば、特許文献２参照）が、これまでに提案されている。特許文献１に記載されたものでは、外輪の軌道面と案内鍔との隅角の環状凹所に適数の廃油孔を設け、軸受回転の遠心力で環状凹所に溜まる余分な潤滑油を排出するようにしている。

特公昭５３−８８５６号公報（第２図） 特開平８−２７０６６０号公報（第１図）

特許文献１に記載された案内鍔を外輪の内径面端部に設けた円錐ころ軸受は、軸受の組立時に、円錐ころを保持器で内抱きして外輪に組み込んだ後、内輪を内嵌することになるので、円錐ころを保持器で外抱きして内輪に組み込んだ後、外輪を外嵌する従来の円錐ころ軸受と、組立方法を大幅に変更する必要があり、保持器で内抱きした円錐ころのハンドリングも難しくなる問題がある。また、内輪よりも大寸法の外輪に案内鍔を設け、さらに、適数の廃油孔を設ける必要があるので、外輪の加工コストが高くなる問題もある。

一方、特許文献２に記載された内輪の軌道面と大鍔部との角部付近に、潤滑油を吐出する吐油孔を設けた円錐ころ軸受は、潤滑油の吐油孔に連通する給油路を、回転軸に取り付けられる内輪の軸方向に延びるように設ける必要があるので、内輪の加工が複雑になり、加工コストが高くなる問題がある。

そこで、本発明の課題は、内外輪に複雑な加工を施すことなく、かつ、軸受の組立方法も変更することなく、大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部に十分な潤滑油を供給できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、回転軸に取り付けられる内輪と、軸受箱に固定される外輪との間に複数の円錐ころを配列し、これらの円錐ころの大端面を摺接させてその軸方向移動を規制する大鍔部を、前記内輪の外径面側の端部に設けた円錐ころ軸受において、前記円錐ころのピッチ径よりも内径側に位置する大鍔部を有する別体の鍔輪を、前記軸受箱側または回転軸側に固定して、この鍔輪の大鍔部の内径面と前記内輪の端部外径面との間に隙間を形成し、この隙間に向けて潤滑油を吐出する吐油孔を設けた構成を採用した。

すなわち、円錐ころのピッチ径よりも内径側に位置する大鍔部を有する別体の鍔輪を、軸受箱側または回転軸側に固定して、この鍔輪の大鍔部の内径面と内輪の端部外径面との間に隙間を形成し、この隙間に向けて潤滑油を吐出する吐油孔を設けることにより、吐油孔から隙間に向けて吐出される潤滑油を大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部に導き、内外輪に複雑な加工を施すことなく、かつ、軸受の組立方法も変更することなく、この摺接部に十分な潤滑油を供給できるようにした。

前記吐油孔を前記鍔輪に設けることにより、簡単に吐油孔を形成することができる。

前記隙間を形成する内輪の端部外径面を、軸受内方に向かって拡径するテーパ面で形成することにより、吐油孔から吐出されて内輪の端部外径面に付着する潤滑油を、潤滑油に作用する遠心力でこの内輪のテーパ面に沿わせて、効率よく大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部に導くことができる。

前記隙間を形成する鍔輪の大鍔部の内径面を軸受内方に向かって拡径するテーパ面で形成し、これと対向する前記内輪の端部外径面を、端部側の円筒面と、これに連なって軸受内方に向かって前記大鍔部の内径面のテーパ面よりも急傾斜で拡径する第１のテーパ面と、これに連なって軸受内方に向かって前記第１のテーパ面よりも緩傾斜で拡径する第２のテーパ面とで形成することによっても、吐油孔から吐出されて内輪の端部外径面に付着する潤滑油を、潤滑油に作用する遠心力でこれらの内輪のテーパ面に沿わせて、効率よく大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部に導くことができる。

本発明の円錐ころ軸受は、円錐ころのピッチ径よりも内径側に位置する大鍔部を有する別体の鍔輪を、軸受箱側または回転軸側に固定して、この鍔輪の大鍔部の内径面と内輪の端部外径面との間に隙間を形成し、この隙間に向けて潤滑油を吐出する吐油孔を設けたので、吐油孔から隙間に向けて吐出される潤滑油を大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部に導き、内外輪に複雑な加工を施すことなく、かつ、軸受の組立方法も変更することなく、この摺接部に十分な潤滑油を供給することができる。

前記吐油孔を鍔輪に設けることにより、簡単に吐油孔を形成することができる。

前記隙間を形成する内輪の端部外径面を、軸受内方に向かって拡径するテーパ面で形成することにより、吐油孔から吐出されて内輪の端部外径面に付着する潤滑油を、潤滑油に作用する遠心力でこの内輪のテーパ面に沿わせて、効率よく大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部に導くことができる。

前記隙間を形成する鍔輪の大鍔部の内径面を軸受内方に向かって拡径するテーパ面で形成し、これと対向する内輪の端部外径面を、端部側の円筒面と、これに連なって軸受内方に向かって前記大鍔部の内径面のテーパ面よりも急傾斜で拡径する第１のテーパ面と、これに連なって軸受内方に向かって前記第１のテーパ面よりも緩傾斜で拡径する第２のテーパ面とで形成することによっても、吐油孔から吐出されて内輪の端部外径面に付着する潤滑油を、潤滑油に作用する遠心力でこれらの内輪のテーパ面に沿わせて、効率よく大鍔部と円錐ころの大端面との摺接部に導くことができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る円錐ころ軸受１で支持された工作機械の主軸１１を示す。この主軸１１は、軸受箱１２に背面側を対向させて配設された一対の円錐ころ軸受１で支持されている。軸受箱１２は外筒１３に内嵌され、外筒１３に設けられた給冷媒路１４から冷却溝１５を通って排冷媒路１６へ循環する冷媒によって外部冷却される。また、軸受箱１２は両側を蓋１７、１８で密閉され、内部がエアオイル潤滑されるようになっており、各蓋１７、１８に設けられた給油孔１９から、軸受箱１２に設けられた給油路２０を通して、各円錐ころ軸受１の正面側と背面側とにエアオイルが供給され、使用済のエアオイルは、軸受箱１２に設けられた排油路２１を通して、各蓋１７、１８に設けられた排油孔２２から外部に排出される。

前記一対の円錐ころ軸受１の各内輪２は、内輪間座２３で背面側の間隔を開けて主軸１１に取り付けられ、前側（図１の左側）の内輪２は主軸１１の段差部１１ａに軸方向を固定され、後側（図１の右側）の内輪２は内輪間座２４で位置決めされて、ナット２５で締付け固定されている。また、各外輪３は外輪間座２６を介して軸受箱１２の段差部１２ａに背面側を位置決め固定され、各蓋１７、１８に設けられた環状突出部１７ａ、１８ａで正面側を押さえ込まれている。

図２は、前記前側の円錐ころ軸受１を拡大して示す。この円錐ころ軸受１は、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に、複数の円錐ころ４を保持器５に保持して配列したものであり、内輪２の軌道面２ａの正面側に、円錐ころ４のピッチ径よりも内径側で大端面４ａと摺接する大鍔部６ａを有する別体の鍔輪６が、軸受箱１２の蓋１７の環状突出部１７ａ内径面に固定されている。

前記大鍔部６ａの内径面と内輪２の端部外径面との間には隙間が形成され、この隙間を形成する内輪２の端部外径面は、軸受内方に向かって拡径するテーパ面２ｂで形成されている。また、鍔輪６には、前記軸受箱１２の給油路２０に連通する吐油孔７が設けられており、この吐油孔７から隙間のテーパ面２ｂに向けてエアオイルが吐出されるようになっている。したがって、吐油孔７から吐出されてテーパ面２ｂに付着するエアオイルが、軸受回転に伴う遠心力によって軸受内方の大鍔部６ａと円錐ころ４の大端面４ａとの摺接部に効率よく導かれ、摺接部に十分なエアオイルが供給される。

なお、前記円錐ころ４の小端面４ｂ側は、内輪２と一体に形成された小鍔部２ｃで、軸方向移動を規制されるようになっている。また、外輪３の背面側を位置決め固定する外輪間座２６には、軸受箱１２の給油路２０に連通する吐油孔２６ａが設けられ、この吐油孔２６ａからエアオイルが円錐ころ軸受１の背面側に吐出されるようになっている。

拡大図示は省略するが、前記後側の円錐ころ軸受１も同様の構成とされ、蓋１８の環状突出部１８ａ内径面に固定された別体の鍔輪６に、軸受箱１２の給油路２０に連通する吐油孔７が設けられ、吐油孔７から大鍔部６ａの内径面と内輪２の端部外径面との間の隙間に向けてエアオイルが吐出されるようになっている。

図３は、前記円錐ころ軸受１の鍔輪６側の部分の第１変形例を示す。この第１変形例では、大鍔部６ａの内径面が軸受内方に向かって拡径するテーパ面６ｂで形成され、これと対向する内輪２の端部外径面が、端部側から円筒面２ｄ、軸受内方に向かって大鍔部６ａのテーパ面６ｂよりも急傾斜で拡径する第１のテーパ面２ｅ、および軸受内方に向かって第１のテーパ面２ｅよりも緩傾斜で拡径する第２のテーパ面２ｆで形成されている。この変形例でも、吐油孔７から吐出されて第１のテーパ面２ｅに付着するエアオイルが、軸受回転に伴う遠心力によって、第２のテーパ面２ｆから大鍔部６ａと円錐ころ４の大端面４ａとの摺接部に効率よく導かれ、摺接部に十分なエアオイルが供給される。

図４は、前記円錐ころ軸受１の鍔輪６側の部分の第２変形例を示す。この第２変形例では、前記吐油孔７が主軸１１に設けられ、鍔輪６の内径側にエアオイルが吐出されるようになっている。また、大鍔部６ａの内径面は軸受内方に向かって拡径するテーパ面６ｂで形成され、これと対向する内輪２の端部外径面は、軸受内方に向かって拡径するテーパ面２ｂで形成されて、端部に面取り部２ｇが設けられている。この変形例では、主軸１１の吐油孔７から鍔輪６の内径側に吐出されるエアオイルが、内輪２の面取り部２ｇからテーパ面２ｂに導かれ、軸受回転に伴う遠心力によって、大鍔部６ａと円錐ころ４の大端面４ａとの摺接部に供給される。

上述した実施形態では、別体の鍔輪を軸受箱側に固定したが、この鍔輪は回転軸側に固定することもできる。また、円錐ころ軸受を工作機械の主軸を支持するものとしたが、本発明に係る円錐ころ軸受は、高速回転で予圧が変化する他の回転軸を支持するものに適用してもよい。

本発明に係る円錐ころ軸受で支持した工作機械の主軸を示す縦断面図 図１の軸中央側の円錐ころ軸受の部分を拡大して示す断面図 図２の鍔輪側の部分の第１変形例を示す断面図 図２の鍔輪側の部分の第２変形例を示す断面図

符号の説明

１ 円錐ころ軸受
２ 内輪
２ａ 軌道面
２ｃ 小鍔部
２ｄ 円筒面
２ｂ、２ｅ、２ｆ テーパ面
２ｇ 面取り部
３ 外輪
３ａ 軌道面
４ 円錐ころ
４ａ 大端面
４ｂ 小端面
５ 保持器
６ 鍔輪
６ａ 大鍔部
６ｂ テーパ面
７ 吐油孔
１１ 主軸
１１ａ 段差部
１２ 軸受箱
１２ａ 段差部
１３ 外筒
１４ 給冷媒路
１５ 冷却溝
１６ 排冷媒路
１７、１８ 蓋
１７ａ、１８ａ 環状突出部
１９ 給油孔
２０ 給油路
２１ 排油路
２２ 排油孔
２３、２４ 内輪間座
２５ ナット
２６ 外輪間座
２６ａ 吐油孔

Claims (4)

1. 回転軸に取り付けられる内輪と、軸受箱に固定される外輪との間に複数の円錐ころを配列し、これらの円錐ころの大端面を摺接させてその軸方向移動を規制する大鍔部を、前記内輪の外径面側の端部に設けた円錐ころ軸受において、前記円錐ころのピッチ径よりも内径側に位置する大鍔部を有する別体の鍔輪を、前記軸受箱側または回転軸側に固定して、この鍔輪の大鍔部の内径面と前記内輪の端部外径面との間に隙間を形成し、この隙間に向けて潤滑油を吐出する吐油孔を設けたことを特徴とする円錐ころ軸受。
2. 前記吐油孔を前記鍔輪に設けた請求項１に記載の円錐ころ軸受。
3. 前記隙間を形成する内輪の端部外径面を、軸受内方に向かって拡径するテーパ面で形成した請求項１または２に記載の円錐ころ軸受。
4. 前記隙間を形成する鍔輪の大鍔部の内径面を軸受内方に向かって拡径するテーパ面で形成し、これと対向する前記内輪の端部外径面を、端部側の円筒面と、これに連なって軸受内方に向かって前記大鍔部の内径面のテーパ面よりも急傾斜で拡径する第１のテーパ面と、これに連なって軸受内方に向かって前記第１のテーパ面よりも緩傾斜で拡径する第２のテーパ面とで形成した請求項１または２に記載の円錐ころ軸受。

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