JP2007292111A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪が、ころの軌道、鍔、前記軌道と前記鍔との間に形成された逃げ部、及び前記逃げ部から内径面まで貫通する油穴を有するころ軸受において、軌道内方部分で内輪と回転軸の嵌合接触を確保し、油穴より軸受内に効率よく潤滑剤を供給しつつ、前記油穴の形成を容易にする。
【解決手段】前記内輪１の内径面８の端部に前記逃げ部７よりもアキシアル方向で外側に位置する面取り部１１、１２を形成し、前記油穴９を前記逃げ部７から前記面取り部１１、１２まで貫通させ、前記面取り部１１、１２に開口する油入口９ａの延長上を前記内輪１と交わらない向きとした。
【選択図】図１

Description

この発明は、ころ軸受に関し、特に、内輪の内径面から逃げ部まで貫通する油穴を有するものに関する。

この種のころ軸受には、アンダーレース潤滑方式で使用されるものがある。ここで、アンダーレース潤滑方式とは、上記油穴を通して遠心力により軸受内部に潤滑剤を供給する潤滑方式のことである。このアンダーレース潤滑方式は、遠心力によって潤滑剤供給を行うため、高速回転する軸を支持するころ軸受に好適であり、工作機械の主軸装置によく利用されている。

従来から、図５に示すように、内輪５１に形成されたラジアル方向の油穴５２が、ころの軌道５３よりもアキシアル方向で外側に位置する部分を通って内径面５４から鍔外径面５５まで貫通するころ軸受がある。

ところが、図５に示すころ軸受では、油穴５２の油出口から流出した潤滑剤が保持器５６の内径面にあたって軸受内外に分離するため、軸受内に要求される量よりも多い潤滑剤を油穴５２に供給する必要がある。

そこで、ラジアル方向の油穴が、軌道と鍔との間に形成された逃げ部から内径面まで貫通するように穿たれたころ軸受が利用されることもある（特許文献１）。前掲の特許文献１のころ軸受では、軌道と鍔の間に位置する油出口から流出した潤滑剤が軸受外に向かおうとしても鍔に遮られるので、軸受内に効率よく潤滑剤を供給することができる。

特開２００２−２４２９４３号公報（図１、図３、図７参照）

ここで、工作機械の主軸装置のように高速回転軸をころ軸受で支持する場合、上記内径面は内輪膨張及び軸膨張の影響を受ける。このため、内輪と回転軸間のクリープ防止、軌道の負荷の均一化を図るべく、内輪と回転軸との嵌合に可及的に大きな接触面積を確保し、かつ均等な嵌め合いを実現して軌道の真円度や内径面の円筒度を高めることが求められる。
特に、内輪の内径面がテーパ穴のころ軸受では、内輪がアキシアル方向に締込まれることにより内径面が強制的に膨張させられた状態で嵌合されるため、内輪と回転軸との嵌め合い力が円筒穴のものよりも大きくなり、これに伴い軌道の膨張も大きくなってしまう。

また、上述のようなアンダーレース潤滑方式では、内輪と回転軸との嵌合時に内輪側の油入口と回転軸側の潤滑剤供給口とのアキシアル方向及び周方向の位置ズレをある程度許容するため、内輪または回転軸に、上記油穴の穴径よりも広い幅の油溝または座ぐりを油入口に重なるように形成することがある（図５では、油穴５２の油入口に重なる油溝５７）。

しかしながら、前掲の特許文献１のころ軸受の場合、内輪の内径面のうち、軌道と鍔の間に形成された逃げ部からラジアル方向で内方に位置する部分に、油穴の油入口が開口している。このため、上記油溝または座ぐりを形成することは、内輪または回転軸のうち、軌道からラジアル方向で内方に位置する部分の表面（以下、この部分を単に軌道内方部分という）に凹部を形成することになり、軌道の真円度の劣化防止等を図る上で好ましくない。

そこで、本出願人は、図６に示すように、内輪６１のうち、鍔外径面６２からラジアル方向で内方に位置する部分を通って内径面６３からラジアル方向中程まで達する縦穴６４ａと、逃げ部６５から縦穴６４ａまで貫通する傾斜穴６４ｂとで油穴が構成されたころ軸受を本出願時点で未公開の先行出願において提案している。

図６に示すころ軸受では、傾斜穴６４ｂの油出口が逃げ部６５に開口するため、効率のよい潤滑剤供給が得られる。また、縦穴６４ａの油入口が逃げ部６５よりもアキシアル方向で外側に位置するため、油溝等を軌道内方部分に形成することが避けられる。なお、図６に示す例では、回転軸６６の外周に潤滑剤供給口６７と、これに重なる油溝６８とが形成されている。

図６に示すころ軸受では、縦穴６４ａを内径面６３側からラジアル方向外向きに穿つ場合、加工主軸の回転方向を９０度変換させるアンギュラヘッドが必要となる。

しかしながら、アンギュラヘッドが入らないような小さな内輪（一般的なアンギュラヘッドの場合、内径面がφ７０以下の内輪）では、縦穴６４ａを内径面６３側から穿つことができない。このため、縦穴を鍔外径面側から内径面まで貫通するように穿った後、鍔外径面に形成される開口を閉塞する必要がある。この場合、閉塞材が高速回転する内輪の遠心力により抜ける懸念があり、また、閉塞材の固定工程が増える点で好ましくない。

そこで、この発明の課題は、内輪が、ころの軌道、鍔、前記軌道と前記鍔との間に形成された逃げ部、及び前記逃げ部から内径面まで貫通する油穴を有するころ軸受において、軌道内方部分で内輪と回転軸の嵌合接触を確保し、油穴より軸受内に効率よく潤滑剤を供給しつつ、前記油穴の形成を容易にすることである。

上記の課題を達成するため、この発明は、前記内輪の内径面端部に前記逃げ部よりもアキシアル方向で外側に位置する面取り部が形成されており、前記油穴が前記逃げ部から前記面取り部まで貫通しており、前記面取り部に開口する油入口の延長上が前記内輪と交わらない向きに形成されている構成を採用したものである。

上記構成によれば、内輪の内径面端部が軌道と鍔間の逃げ部よりもアキシアル方向で外側に位置する面取り部とされ、この面取り部に油穴の油入口が開口する。このため、この発明は、軌道内方部分における内輪と回転軸の嵌合接触部を確保することができる。
また、上記構成によれば、軌道と鍔間の逃げ部に油穴の油出口が開口するため、油出口から流出した潤滑剤が鍔により軸受内に向けられるようになる。このため、この発明は、軌道、鍔及びころに効率よく潤滑剤を供給することができる。
また、上記構成によれば、油穴が内輪の内径面端部と逃げ部よりもアキシアル方向で外側に位置する面取り部に油入口の延長上が前記内輪と交わらない向きで形成されるため、アンギュラヘッドを内輪内に入れることなく油穴を面取り部側から穿ち易くなる。このため、この発明は、図６のものに比して前記油穴を容易に形成することができる。

以下、この発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
この実施形態に係るころ軸受は、図１に示すように、回転軸（図示省略）に嵌合される内輪１と、ハウジング（図示省略）に嵌合される外輪２と、内外輪１、２間に介在される保持器３とを備えた円筒ころ軸受として構成されている。

内輪１は、円筒ころ４の軌道５、軌道５よりもラジアル方向で外方に突出するように形成された鍔６、軌道５と鍔６との間に形成された逃げ部７、及び逃げ部７から内径面８まで貫通する油穴９を有する。

鍔６は、鍔輪などの別体から構成することもできる。逃げ部７は、軌道５及び鍔６を研削するための研削逃げとなっている。

内径面８は、テーパ穴となっている。内径面８の両端部は、それぞれアキシアル方向で同側に形成された逃げ部７よりも外側に位置する面取り部１１、１２とされている。なお、内径面８は、円筒穴にすることもできる。

両面取り部１１、１２は、内径面８の全周に形成されており、それぞれアキシアル方向で同側に形成された側面１３、１４とつながっている。内径面８のうち、両面取り部１１、１２間の部分は、アキシアル方向の絞込みにより回転軸の外周に嵌合される嵌め合い面となっている。なお、両側面１３、１４は、内輪１の中心軸に垂直な平面となっている。

内径小端側の内径面端部に形成された面取り部１１（以下、単に右面取り部１１という）の基本形状は、アキシアル方向に対し４５度の傾斜を有する平面を基本としたＣ形状とされている。

内径大端側の内径面端部に形成された面取り部１２（以下、単に左面取り部１２という）の基本形状は、内径大端側の側面１４（以下、単に左側面１４という）に対し内径小端側にオフセットされ、アキシアル方向に対し４５度の傾斜を有する平面１２ａと、この平面１２ａからアキシアル方向で左外側に向けて形成された肉付け面１２ｂとを有する形状とされている。

なお、両面取り部１１、１２は、両側面１３、１４および内径面８の嵌合面とのつなぎ部分であるＲ形状部分を有しており、この部分でエッジ応力が軽減されている。

油穴９は、アキシアル方向でそれぞれ同側に形成された逃げ部７から面取り部１１、１２まで貫通している。このため、油穴９の油入口９ａは、面取り部１１、１２に開口し、その油出口９ｂは、逃げ部７の最奥部に開口している。

内径面８の両端部がそれぞれ軌道５と鍔６間の逃げ部７よりもアキシアル方向で同側に形成された逃げ部７よりも外側に位置する面取り部１１、１２とされ、かつこの面取り部１１、１２に油穴９の油入口９ａが開口するため、軌道内方部分（軌道５からラジアル方向で内方に位置する部分）における嵌合接触部は、内径面８の両面取り部１１、１２間の部分に確保される。

また、油出口９ｂから流出した潤滑剤は、軌道５と鍔６間の逃げ部７に油穴９の油出口９ｂが開口するため、潤滑剤が鍔６により軸受内に向けられ、その結果、軌道５、鍔６、円筒ころ４に効率よく供給される。

両側の油穴９の配置は、各側で周方向に複数形成され、かつ内輪幅中心Ｃを通るラジアル平面に関し対称配置とされている。なお、油穴９の配置は、所望の潤滑環境に応じて適宜に変更することができ、例えば、周方向に１箇所のみにある構成、内輪１の片側のみにある構成などにすることも可能である。各油穴９の形状が同一である必要はない。

なお、両面取り部１１、１２は、油穴９の穴あけ加工に際して工具刃との当りをよくするため、４５度の平面部分を有するが、この部分が内径面８の全周に形成されている必要はない。例えば、各面取り部は、図２に別例の左面取り部の側面視を示す如く、油穴９の油入口９ａの形成位置を含む一部が平面２２ａとなり、他の部分がＲ形状部２２ｂとなるように形成することができる。

各油穴９は、図１に示すように、その油入口９ａの穴径が油出口９ｂよりも大きい段付穴となっており、各油穴９の穴長方向の中間において、油入口９ａを形成する大径穴９ｃと油出口９ｂを形成する小径穴９ｄとがテーパ９ｅを介して連続している。このように油穴９を段付穴の構成にすれば、穴あけ加工の効率を向上させることができる。
すなわち、逃げ部７を研削逃げと兼ねさせる場合、油穴９の油出口９ｂの穴径を自由に設定することに限界があるが、面取り部１１、１２側の油入口９ａは比較的自由に設定することができる。一般に、穴あけ加工は、穴径が小径になる程、切削速度を落とさざるを得ない。
この構成によれば、油穴９の形成時に、面取り部１１、１２側から油出口９ｂよりも大きな穴径で穴あけ加工を実施する部分が得られ、油穴９を油出口９ｂの穴径を有する単一穴径とした場合よりも切削時間を短縮することができる。

大径穴９ｃと小径穴９ｄの穴中心線は、同一直線上に設定されている。これは、加工軸を一直線上に設定するためである。なお、油穴９の段付数は２段以上でもよい。大径穴９ｃと小径穴９ｄとは、異なる加工軸で穴あけされてもよく、例えば、両穴９ｃ、９ｄ間で平行する加工軸、または交差する加工軸で穿つようにすることができる。

この実施形態では、油穴９が刃先角を有する回転刃により面取り部１１、１２側からのみ穿たれているため、そのテーパ９ｅが大径穴９ｃ側から小径穴９ｄ側に向けて縮径する傾斜を有する。このテーパ９ｅは、穴あけ加工に使用する工具刃の刃先形状に応じた長さ、傾きで形成されるが、潤滑剤の小径穴９ｄ側への流入が円滑になる点で好ましい。
また、油入口９ａと油出口９ｂ間の穴径差が大きい場合、一段の段付穴にすると上記連続部分の段差が大きくなるが、刃先角の小さい工具刃を用いることで緩やかなテーパにより大径穴と小径穴とを連続させることができる。段数を増やすことで対応してもよいが、工具刃の交換時間を要するため、加工効率の点で一段の段付穴が特に好ましい。なお、小径穴９ｄを逃げ部７側から穿ち、大径穴９ｃを面取り部１１、１２側から穿つことも可能である。

面取り部１１、１２のうち、アキシアル方向に対し４５度の傾きをもった平面部分は、内輪１の他の部分と対面しない。このため、上記油穴９（この実施形態では大径穴９ｃ）は、上記平面部分に開口する油入口９ａの延長上が内輪１と交わらない向きに形成される。すなわち、アンギュラヘッドを内輪１内に入れることなく油穴９を面取り部１１、１２側から穿つことができるようにしている。
この効果を得る点では、油入口９ａの穴中心線が外側に傾く程に、工具刃の基部側を内輪１からアキシアル方向に遠ざけて穴あけ加工を実施することが可能になり、穴あけ加工が内径面８の寸法によって制限され難くなる。
この構成は、油穴を段付穴とする場合や油穴の穴中心が一直線上にない場合などのように、逃げ部７側のみからの穴あけ加工で油穴を形成することができない場合に有効である。

この実施形態では、内輪１の内径面８がテーパ穴となっているため、回転軸を支持させる場合には、通常、図３に示すように、内輪１をアキシアル方向に位置決めする内輪間座３１と、外輪２をアキシアル方向に位置決めする外輪間座３２とが設けられる。

ここで、内輪１を回転軸（図示省略）に装着した状態で、回転軸の外周と面取り部１１、１２とが離間する。このため、回転軸側の潤滑剤供給口から油入口９ａに潤滑剤を供給する手段を講じることになる。
例えば、回転軸の外周に潤滑剤供給口が形成されている場合、内輪１及び回転軸の外周の壁面を含んで形成される閉鎖空間を構成することにより、内輪１及び回転軸のいずれの側においても油入口９ａに重なる油溝等を省略しつつ、油入口９ａに潤滑剤を供給することができる。

上記閉鎖空間を構成する場合、遠心力を考慮すると、内輪１と内輪間座３１との間を潤滑剤が漏洩しないように密封することが好ましい。例えば、図３に示すように、内輪間座３１の側面にＯリング３３を設けることが考えられる。

ここで、内輪１の内径面８がテーパ穴となっているため、図４に示す如く、この実施形態において左面取り部が平面１２ａを左側面１４まで延長した形状の場合、ラジアル面取寸法が内径大端側の側面１４で大きくなり、内径小端側の側面１３では、Ｏリング３３との接触を十分に確保することができても、内径大端側の側面１４では、Ｏリング３３との接触が不十分になることが起こり得る。

そこで、この実施形態では、図１に示すように、左面取り部１２に開口する油入口９ａが左側面１４に対し内径小端側にオフセットされている。すなわち、加工面である左面取り部１２の平面１２ａも左側面１４に対し内径小端側にオフセットされる。これにより、油入口９ａと左側面１４との間で肉付けすることが可能になる。

ここで、図１、図３、図４は、平面１２ａに開口する油入口９ａ（以下、単に左側の油入口９ａという）の直径線を含むアキシアル平面Ａｓ（参考までにアキシアル平面Ａｓを図２に示した）の切断面を示している。

この実施形態では、図１に示すように、油入口９ａと左側面１４との間が油入口９ａの直径線Ｌの延長上が左側面１４と交わるように肉付けされている。この肉付けにより、左側面１４のうち、アキシアル方向で油穴９の左外側に位置する部分（図２で説明すると、一点鎖線の斜線で示した部分が相当する）のラジアル方向寸法は、右側面１３と同一になっている。このため、図３に示すように、油穴９の左外側においてＯリング３３と左側面１４との確実な接触を得ることができる。
なお、左側面１４のうち、アキシアル方向で油穴９の左外側に位置しない部分は、油入口９ａの形態に制限されることなく適宜に肉付けすることができる。この実施形態では、左面取り部１２の平面１２ａが全周に亘るため、左側面１４のラジアル方向寸法が全周に亘って右側面１３と同一になるように肉付けされており、Ｏリング３３と左側面１４の全周との間で確実な接触を得ている。

上記のように、この発明においては、内径面がテーパ穴となっている場合、油入口の形態や向きによって面取り部の大きさが決まるため、内径大端側の側面のラジアル方向寸法が内径小端側に比して不足がちになるが、油入口を内径大端側の側面に対し内径小端側にオフセットすることにより、不足を補う肉付けを行うことができる。

なお、上記構成においては、複列の内輪に構成することができ、また、円錐ころ軸受、ニードル軸受、自動調心ころ軸受に構成することができる。

面取り部のラジアル実測面取り寸法とアキシアル実測面取り寸法は、油穴や油溝等が軌道内方部分に達しない限り、これらの形状に対応させて適宜に設定することができる。

実施形態に係るころ軸受の半断面図 図１の面取り部の別例を示す部分拡大側面図 図１のころ軸受の左面取り部を他の別例とし、軸受両側に内輪間座と外輪間座とを設けた状態の半断面図 図１のころ軸受の両側に内輪間座と外輪間座とを設けた状態の半断面図 従来例のころ軸受の要部拡大断面図 回転軸に装着された状態で別の従来例のころ軸受の要部を示した拡大断面図

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
４ 円筒ころ
５ 軌道
６ 鍔
７ 逃げ部
８ 内径面
９ 油穴
９ａ 油入口
１１、１２ 面取り部

Claims (3)

1. 内輪が、ころの軌道、鍔、前記軌道と前記鍔との間に形成された逃げ部、及び前記逃げ部から内径面まで貫通する油穴を有するころ軸受において、
   前記内輪の内径面端部に前記逃げ部よりもアキシアル方向で外側に位置する面取り部が形成されており、前記油穴が前記逃げ部から前記面取り部まで貫通しており、前記面取り部に開口する油入口の延長上が前記内輪と交わらない向きに形成されていることを特徴とするころ軸受。
2. 前記油穴は、その油入口の穴径が油出口よりも大きい段付穴となっている請求項１に記載のころ軸受。
3. 前記内径面がテーパ穴となっており、その内径大端側に形成された面取り部に開口する油入口が内径大端側の側面に対し内径小端側にオフセットされており、その油入口と内径大端側の側面との間が、油入口の直径線を含むアキシアル平面の切断面でその直径線延長上が内径大端側の側面と交わるように肉付けされている請求項１または２に記載のころ軸受。

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