JP2007285367A

JP2007285367A - スラスト負荷対応転がり軸受

Info

Publication number: JP2007285367A
Application number: JP2006111630A
Authority: JP
Inventors: Takayasu Ozaki; 孝泰尾嵜; Naoya Masumoto; 直哉舛本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】スラスト負荷対応転がり軸受にアキシアル荷重が負荷された際に、この軸受の内外輪の弾性変形量がほぼ同一となるようにして、転動体への負荷分布を軸方向に均一化し、軸受の長寿命化を図る。
【解決手段】スラスト負荷対応転がり軸受がアンギュラ玉軸受１である場合、外輪３の軸受背面側の幅面Ｗ３の面積と、内輪２の軸受正面側の幅面Ｗ２の面積とを略同じとする。また、スラスト負荷対応転がり軸受が円すいころ軸受である場合、外輪の軸受背面側の幅面またはこの幅面から内径側へ続く仮想延長面を含む幅面における外径縁からころ中心径までの範囲の面積と、内輪の軸受正面側の幅面またはこの幅面から外径側へ続く仮想延長面を含む幅面における内径縁から上記ころ中心径までの範囲の面積とを略同じする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボールねじの支持部等のように大きなアキシアル荷重が負荷される箇所に用いられるスラスト負荷対応転がり軸受に関する。

電機プレス機のプレス駆動部や、電動射出成形機の射出部には、回転力を推力に変換するためのボールねじが設けられている。このボールねじを支持する軸受としては、アンギュラ玉軸受（例えば特許文献１）や円すいころ軸受等のスラスト負荷対応転がり軸受が使用される。この支持部には非常に大きなアキシアル荷重が負荷されるため、例えば図１１および図１２に示すようなスラスト負荷対応転がり軸受４１を並列組合せにて多列に使用することが多い。なお、図１１および図１２は、従来のアンギュラ玉軸受を示している。
特開２００３−１６６５５１号公報

上述したように、ボールねじ支持部に用いる軸受では、プレス機や射出成形機の可動部から、軸受４１の内輪４２や外輪４３に比較的大きな負荷荷重が加わる。これにより、内輪４２や外輪４３が負荷荷重によって軸方向に弾性変形する。ところで、従来のスラスト負荷対応転がり軸受４１は、図１１および図１２にも例示されているように、内輪４２の径方向の肉厚と外輪４３の径方向の肉厚にさほど差が無いため、図１２（Ａ）において網目を付して示す内輪４２の軸受正面側の幅面Ｗ４２の面積Ａ４２に比べ、図１２（Ｂ）において網目を付して示す外輪４３の軸受背面側の幅面Ｗ４３の面積Ａ４３が格段に大きかった（Ａ４２：Ａ４３＝１：１．２〜２）。このため、内輪４２および外輪４３が軸方向に弾性変形するとき、内輪４２の軸方向移動量と外輪４３の軸方向移動量とが異なり、内輪軌道面４６および外輪軌道面４７の軸方向位置が一致しなくなる事態が生じた。このような事態となった場合、軸受の各列において転動体４４への負荷分布が軸方向に不均一となり、軸受寿命に悪影響を与える。

この発明の目的は、スラスト負荷対応転がり軸受にアキシアル荷重が負荷された際に、この軸受の内外輪の弾性変形量がほぼ同一となるようにして、転動体への負荷分布を軸方向に均一化し、軸受の長寿命化を図ることである。

この発明のスラスト負荷対応転がり軸受は、軸受がアンギュラ玉軸受である場合、外輪の軸受背面側の幅面の面積と、内輪の軸受正面側の幅面の面積とを略同じとしたことを特徴とする。具体的には、外輪の軸受背面側の幅面の面積と、内輪の軸受正面側の幅面の面積との比を、１．２〜１．０とするのが好ましい。
外輪の軸受背面側の幅面の面積と、内輪の軸受正面側の幅面の面積とが略同じであると、軸受にアキシアル荷重が負荷されたとき、内輪の軸方向移動量と外輪の軸方向移動量とがほぼ同じになり、内輪軌道面および外輪軌道面の軸方向位置がほぼ一致する。このため、転動体への負荷分布が軸方向に均一になり、軸受の長寿命化が図れる。

この発明のスラスト負荷対応転がり軸受は、ボールねじの支持に用いられてアキシアル荷重を負荷する軸受支持部に好適に用いることができる。
ボールねじ支持部は大きなアキシアル荷重が負荷される軸受支持部であり、この軸受支持部にこの発明のスラスト負荷対応転がり軸受を用いることにより、上記したこの発明の作用効果が最大限に発揮させられ、ボールねじを安定して支持することができる。

この発明のスラスト負荷対応転がり軸受は、軸受が円すいころ軸受である場合、外輪の軸受背面側の幅面またはこの幅面から内径側へ続く仮想延長面を含む幅面における外径縁からころ中心径までの範囲の面積と、内輪の軸受正面側の幅面またはこの幅面から外径側へ続く仮想延長面を含む幅面における内径縁から上記ころ中心径までの範囲の面積とを略同じとしたことを特徴とする。この場合も、外輪の軸受背面側の幅面またはこの幅面から内径側へ続く仮想延長面を含む幅面における外径縁からころ中心径までの範囲の面積と、内輪の軸受正面側の幅面またはこの幅面から外径側へ続く仮想延長面を含む幅面における内径縁から上記ころ中心径までの面積との比を、１．２〜１．０とするのが好ましい。
外輪の軸受背面側の幅面またはこの幅面から内径側へ続く仮想延長面を含む幅面における外径縁からころ中心径までの範囲の面積と、内輪の軸受正面側の幅面またはこの幅面から外径側へ続く仮想延長面を含む幅面における内径縁から上記ころ中心径までの範囲の面積とが略同じであると、軸受にアキシアル荷重が負荷されたとき、内輪の軸方向移動量と外輪の軸方向移動量とがほぼ同じになり、内輪軌道面および外輪軌道面の軸方向位置がほぼ一致する。このため、転動体への負荷分布が軸方向に均一になり、軸受の長寿命化が図れる。

この発明のスラスト負荷対応転がり軸受を複数個並設して、転がり軸受並列組合せ体とすることができる。
複数のスラスト負荷対応転がり軸受を互いに向きを逆にして並設した転がり軸受並列組合せ体とした場合は、正面側および背面側いずれの方向からのアキシアル荷重の負荷も受けることができる。また、複数のスラスト負荷対応転がり軸受を同じ向きで並設した転がり軸受並列組合せ体とした場合は、大きなアキシアル荷重の負荷を受けることができる。３個以上のスラスト負荷対応転がり軸受を、向きを逆にしたものと、向きを同じにしたものとを組み合わせて、転がり軸受並列組合せ体としても良い。

この発明のスラスト負荷対応転がり軸受は、軸受がアンギュラ玉軸受である場合、外輪の軸受背面側の幅面の面積と、内輪の軸受正面側の幅面の面積とを略同じとし、また、軸受が円すいころ軸受である場合、外輪の軸受背面側の幅面またはこの幅面から内径側へ続く仮想延長面を含む幅面における外径縁からころ中心径までの範囲の面積と、内輪の軸受正面側の幅面またはこの幅面から外径側へ続く仮想延長面を含む幅面における内径縁から上記ころ中心径までの範囲の面積とを略同じとしたため、軸受にアキシアル荷重が負荷された際に、この軸受の内外輪の弾性変形量がほぼ同一となり、転動体への負荷分布が軸方向に均一化することにより、軸受の長寿命化を図ることができる。

この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。このスラスト負荷対応転がり軸受１はアンギュラ玉軸受であり、内輪２の外周に形成された軌道面６と、外輪３の内周に形成された軌道面７との間に、転動体である複数のボール４が介在している。これらボール４は、保持器５のポケット５ａに保持されている。内輪２は、負荷側（正面側Ｆ）の外径を大きくし、外輪３は負荷側（背面側Ｂ）の内径を小さくしてあり、軌道面６，７に接触角θが生じている。軸受組立の都合上、内輪２の非負荷側には軌道面６の肩の一方を落とした部分であるカウンタボア８が形成され、外輪３の非負荷側にも軌道面７の一方の肩を落とした部分であるカウンタボア９が形成されている。

アンギュラ玉軸受であるこのスラスト負荷対応転がり軸受１は、ボール４の中心径１０（ピッチ円径ＰＣＤ）から内輪２の内周までの距離の方が、ボール４の中心径１０から外輪３の外周までの距離よりも長くすることにより、内輪２の軸受正面側の幅面Ｗ２の面積（図２（Ａ）で網目を付して示す部分）Ａ２と、外輪３の軸受背面側の幅面Ｗ３の面積（図２（Ｂ）で網目を付して示す部分の面積）Ａ３とを略同じにしてある。具体的には、Ａ２：Ａ３＝１：１．０〜１．２とするのが好ましい。

図１は内外輪２，３間の軸受空間の両側にシールが設けられていない開放型の軸受を示しているが、本発明は、内外輪２，３間の軸受空間の両側にシールが設けられている密封型の軸受についても適用できる。図３は密封型の軸受の一例を示すものであり、このアンギュラ玉軸受１は、外輪３の内周面に形成されたシール取付溝１１，１２にシール１３，１４が取付けられている。シール１３，１４の先端のリップ部は内輪２の外周面に接触している。このような接触型シールとせずに、先端が内輪２に接触しない非接触型シールとしてもよい。密封型の軸受の場合も、上記同様、内輪２の軸受正面側の幅面Ｗ２の面積Ａ２と、外輪３の軸受背面側の幅面Ｗ３の面積Ａ３とを略同じとする。

図４は、上記実施形態のアンギュラ玉軸受を用いた工作機械の送り機構を示す。テーブル５１は、基台５２にガイド（図示せず）を介して進退自在に設置されており、駆動モータ５３の駆動により、ボールねじ５４を介して進退駆動される。ボールねじ５４は、ナット５５がテーブル５１に取付けられ、ねじ軸５６が両端の支持部５７，５８で基台５２に回転自在に支持されている。ねじ軸５６は、駆動モータ５３のモータ軸５３ａとカップリング５９を介して連結されている。上記各支持部５７，５８は、ハウジング５７ａ，５８ａに設置された転がり軸受により，ねじ軸５６を支持するものである。このうち、駆動モータ５３側の支持部５７は大きなアキシアル荷重を受ける箇所であり、この支持部５７の転がり軸受に上記実施形態のアンギュラ玉軸受１が用いられている。このような大きなアキシアル荷重を受ける箇所では、アンギュラ玉軸受１を複列に組合せることが多い。

図５は、アンギュラ玉軸受１を４列に組合せた例を示している。この例では、４列のうち、一方（図の右）の端の２列を正面合わせとし、残りの２列を隣の向きと同じとしてあり（ＤＦＴＴ組合せ）、３列でアキシアル荷重を受ける構成としている。このように複数列にアンギュラ玉軸受１を配列した場合、外輪３の正面側の幅面Ｗ３、および内輪２の背面側の幅面Ｗ２に大きなアキシアル荷重が負荷される。それにより、複列の外輪３および内輪２におけるＰ３，Ｐ２の部分に弾性変形が生じる。
この発明のアンギュラ玉軸受１は、外輪３の軸受背面側の幅面Ｗ３の面積Ａ３と、内輪２の軸受正面側の幅面Ｗ２の面積Ａ２とが略同じであるため、外輪３のＰ３部分の軸方向変形量と内輪２のＰ２部分の軸方向変形量とがほぼ等しく、内輪軌道面６および外輪軌道面７の軸方向の位置ずれが生じない。このため、転動体であるボール４への負荷分布が軸方向にほぼ均一となり、軸受の長寿命化を図れる。

次に、この発明の第２の実施形態を図６および図７と共に説明する。このスラスト負荷対応転がり軸受２１は円すいころ軸受であり、内輪２２と、外輪２３と、これら内外輪２２，２３間に介在する転動体である複数個の円すいころ２４とを備えている。内輪２２は、外周に円すい面からなる軌道面２６が形成されたものであり、軌道面２６の大径側および小径側に大鍔２２ａおよび小鍔２２ｂをそれぞれ有する。外輪２３は、内周に内輪２２の軌道面２６に対向する軌道面２７が形成されたものであり、鍔無しとされている。円すいころ２４は、外周が転動面２８として形成され、上記両軌道面２６，２７間で転動自在となっている。円すいころ２４は、内輪２２の負荷側（正面側Ｆ）の方が外輪２３の負荷側（背面側Ｂ）よりも直径が大きい形状であり、その中心軸は軸受の中心軸に対して傾斜させてあり、接触角θが生じている。各円すいころ２４は、保持器２５のポケット２５ａ内に入れられ、円周方向に所定の間隔を隔てて保持されている。

円すいころ軸受であるこのスラスト負荷対応転がり軸受２１は、円すいころ２４の中心径３０（ピッチ円径ＰＣＤ）から内輪２２の内周までの距離の方が、円すいころ２４の中心径３０から外輪２３の外周までの距離よりも長くすることにより、内輪２２の軸受正面側の幅面Ｗ２２における外径縁から円すいころ２４の中心径３０までの範囲の面積（図７（Ａ）で網目を付して示す部分の面積）Ａ２２と、外輪２３の軸受背面側の幅面Ｗ２３における外径縁から円すいころ２４の中心径３０までの範囲の面積（図７（Ｂ）で網目を付して示す部分の面積）Ａ２３とを略同じにしてある。具体的には、アンギュラ玉軸受の場合と同様に、Ａ２２：Ａ２３＝１：１．０〜１．２とする。なお、円すいころ２４の中心Ｏは、この円すいころ２４の回転中心軸上で両端面からそれぞれ等距離の位置である。

また、図８および図９に示すように、接触角αが比較的小さく、外輪２３の軸受背面側の幅面Ｗ２３の内周端が円すいころ２４の中心径３０よりも内径側に位置し、かつ内輪２２の軸受正面側の幅面Ｗ２２が円すいころ２４の中心径３０よりも外径側に位置している円すいころ軸受２１については、内輪２２の軸受正面側の幅面Ｗ２２から外径側へ続く仮想延長面を含む幅面における内径縁から円すいころ２４の中心径３０までの範囲の面積（図９（Ａ）で網目を付して示す部分の面積）Ａ２２と、外輪２３の軸受背面側の幅面Ｗ２３から内径側へ続く仮想延長線を含む幅面における外径縁から円すいころ２４の中心径３０までの範囲の面積（図９（Ｂ）で網目を付して示す部分の面積）Ａ２３とを略同じとする。

図１０に示すように、円すいころ軸受２１も、アンギュラ玉軸受１と同様に、複数個並設した転がり軸受並列組合せ体として使用することができる。その場合、外輪２３の正面側の幅面Ｗ２３、および内輪２２の背面側の幅面Ｗ２２に大きなアキシアル荷重が負荷される。それにより、複列の外輪２３および内輪２２におけるＰ２３，Ｐ２２の部分に弾性変形が生じる。
この発明の円すいころ軸受２１は、外輪２３の軸受背面側の幅面Ｗ２３またはこの幅面Ｗ２３から内径側へ続く仮想延長面を含む幅面における外径縁からころ中心径３０までの範囲の面積Ａ２３と、内輪２２の軸受正面側の幅面Ｗ２２またはこの幅面Ｗ２２から外径側へ続く仮想延長面を含む幅面における内径縁から上記ころ中心径３０までの範囲の面積Ａ２２とが略同じであるため、外輪２３のＰ２３部分の軸方向変形量と内輪２２のＰ２２部分の軸方向変形量とがほぼ等しく、内輪軌道面２６および外輪軌道面２７の軸方向の位置ずれが生じない。このため、転動体である円すいころ２４への負荷分布が軸方向にほぼ均一となり、軸受の長寿命化を図れる。

この発明の第１の実施形態にかかるスラスト負荷対応転がり軸受の断面図である。（Ａ）は図１の内輪および外輪のＦ矢視図、（Ｂ）は図１の内輪および外輪のＢ矢視図である。同スラスト負荷対応転がり軸受の変形例の断面図である。図１に示すスラスト負荷対応転がり軸受を用いた工作機械の送り機構を示す断面図である。同スラスト負荷対応転がり軸受の配列例の断面図である。この発明の第２の実施形態にかかるスラスト負荷対応転がり軸受の断面図である。（Ａ）は図６の内輪および外輪のＦ矢視図、（Ｂ）は図６の内輪および外輪のＢ矢視図である。同スラスト負荷対応転がり軸受の変形例の断面図である。（Ａ）は図８の内輪および外輪のＦ矢視図、（Ｂ）は図８の内輪および外輪のＢ矢視図である。図６に示すスラスト負荷対応転がり軸受の配列例の断面図である。従来のスラスト負荷対応転がり軸受の断面図である。（Ａ）は図１１の内輪および外輪のＦ矢視図、（Ｂ）は図１１の内輪および外輪のＢ矢視図である。

符号の説明

１…アンギュラ玉軸受（スラスト負荷対応転がり軸受）
２，２２…内輪
３，２３…外輪
４…ボール（転動体）
５，２５…保持器
２１…円すいころ軸受（スラスト負荷対応転がり軸受）
２４…円すいころ（転動体）
３０…ころ中心径
Ｗ２，Ｗ２２…内輪の軸受正面側の幅面
Ｗ３，Ｗ２３…外輪の軸受背面側の幅面

Claims

アンギュラ玉軸受において、外輪の軸受背面側の幅面の面積と、内輪の軸受正面側の幅面の面積とを略同じとしたことを特徴とするスラスト負荷対応転がり軸受。
請求項１において、ボールねじの支持に用いられてアキシアル荷重を負荷するものであるスラスト負荷対応転がり軸受。
円すいころ軸受において、外輪の軸受背面側の幅面またはこの幅面から内径側へ続く仮想延長面を含む幅面における外径縁からころ中心径までの範囲の面積と、内輪の軸受正面側の幅面またはこの幅面から外径側へ続く仮想延長面を含む幅面における内径縁から上記ころ中心径までの範囲の面積とを略同じとしたことを特徴とするスラスト負荷対応転がり軸受。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスラスト負荷対応転がり軸受を複数個並設した転がり軸受並列組合せ体。