JP2007303528A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音が発生しにくく、かつ、軌道輪の軌道面を問題なく潤滑できて、転動体および軌道輪の焼付きが生じにくい転がり軸受を提供すること。
【解決手段】内輪１に、内輪１の軸方向の一方の側の端面のみに開口して周方向に延在する環状溝１１と、この環状溝１１と内輪１の軌道溝とを連通するオイル通路１３とを形成する。また、環状溝１１の大径周面１４におけるオイル通路１３よりも軸方向の上記一方の側に、オイル通路１３にオイルを導くためのネジ溝１７を形成する。また、外輪２の軌道溝の軸方向の上記一方の側に、外輪２の軌道溝にオイルを導くためのネジ溝２７を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転動体を有する転がり軸受に関し、特に、工作機械の主軸を回転自在に支持する転がり軸受に関する。

従来、転がり軸受としては、特開２０００−５５０６３号公報（特許文献１）に記載された玉軸受がある。この玉軸受は、高速度で回転する工作機械の主軸を回転自在に支持している。この玉軸受は、軌道輪の軌道面を潤滑する方法として、微量なオイルを圧縮エアで軸受の軌道面周辺に搬送・噴射するオイルエア潤滑（オイルミスト潤滑）を使用することによって、回転輪の高速回転や、玉軸受の低昇温や、上記主軸の低動力損失等を実現するようにしている。

しかしながら、上記従来の玉軸受では、回転輪の高速回転や、玉軸受の低昇温や、上記主軸の低動力損失を実現できる一方、圧縮エアが玉軸受内を通過する際に、圧縮エアが、玉軸受回転中、玉の公転および回転輪の回転に起因して発生した玉の軸方向の両側の径方向の空気の流れ（エアカーテン）に衝突して、この衝突に起因して１００デシベル程度の耳障りな騒音（風切音）が発生するという問題がある。また、この騒音を抑制するために、圧縮エアの量を減らすと、圧縮エアの噴射力が弱くなって、オイルが軸受内部へ入りにくくなって、玉軸受の転動体と転動面との間の潤滑剤不足に起因する焼付きが発生するという問題がある。
特開２０００−５５０６３号公報

そこで、本発明の課題は、騒音が発生しにくく、かつ、軌道輪の軌道面を問題なく潤滑できて、転動体および軌道輪の焼付きが生じにくい転がり軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受は、
静止輪である外輪と、
回転輪である内輪と、
上記外輪の軌道面と、上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と
を備え、
上記内輪は、
上記内輪の軸方向の一方の側の端面に開口すると共に、上記内輪の周方向に延在する環状溝と、
上記環状溝と上記内輪の上記軌道面との間を連通するオイル通路と
を有し、
上記環状溝の小径周面と大径周面とのうちの上記大径周面は、
上記オイル通路よりも上記軸方向の上記一方の側に、上記オイル通路にオイルを導くための第１オイル誘導溝を有していることを特徴としている。

本発明によれば、内輪が、上記内輪の軸方向の一方の端面に開口すると共に、上記内輪の周方向に延在する環状溝を有すると共に、上記環状溝と上記内輪の上記軌道面との間を連通するオイル通路を有し、かつ、上記大径周面が、上記オイル通路よりも上記軸方向の上記一方の側に、上記オイル通路にオイルを導くための第１オイル誘導溝を有しているから、オイルミストを含む圧縮エアを上記内輪の端面の開口から上記環状溝に噴射するだけで、上記圧縮エアに含まれるオイルミストを、内輪の回転に起因して発生する遠心力で、上記環状溝の上記大径周面の方に押圧することができて、上記第１オイル誘導溝に沿わせるように上記オイル通路の方に移動させることができる。したがって、内輪の回転に起因して発生する遠心力で、上記オイルミストを、上記オイル通路内を通過させて上記内輪の軌道面に供給することができるから、転動体と軌道面との間の潤滑剤不足に起因する焼付きを防止することができる。

また、本発明によれば、オイルミストを、上記第１オイル誘導溝および上記オイル通路を介して、上記内輪の軌道面に供給できるから、オイルミストを含む圧縮エアを外輪と内輪との間に噴射する必要がないか、または、外輪と内輪との間に噴射する圧縮エアの噴射力を、圧縮エアが転動体の軸方向の両側の径方向の空気の流れ（エアカーテン）に衝突した際に騒音（風切音）を発生しない程度迄低減することができる。したがって、耳障りな騒音（風切音）が発生することを防止できる。

また、一実施形態の転がり軸受は、上記外輪の内周面が、上記外輪の上記軌道面における上記軸方向の上記一方の側に、上記外輪の上記軌道面にオイルを導くための第２オイル誘導溝を有している。

上記実施形態によれば、上記外輪の内周面が、上記外輪の上記軌道面における上記軸方向の上記一方の側に、上記外輪の上記軌道面にオイルを導くための第２オイル誘導溝を有しているから、オイルミストを含む圧縮エアを外輪と内輪との間に噴射した場合に、この圧縮エアを、内輪および保持器の回転に起因する遠心力で上記外輪の内周面の方に押圧することができて、オイルミストを、上記外輪の内周面に形成されている上記第２オイル誘導溝を通じて上記外輪の軌道面の方に誘導することができる。したがって、軸受の転動体と軌道面との間の潤滑剤不足に起因する焼付きを更に抑制することができる。

また、本発明の転がり軸受は、
外輪と、
内輪と、
上記外輪の軌道面と、上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と
を備え、
上記外輪の内周面は、
上記外輪の上記軌道面における上記軸方向の上記一方の側に、上記外輪の上記軌道面にオイルを導くためのオイル誘導溝を有していることを特徴としている。

ここで、上記外輪は、回転輪であっても静止輪であってもどちらでも構わない。

本発明によれば、外輪の内周面が、上記外輪の上記軌道面における上記軸方向の上記一方の側に、上記外輪の上記軌道面にオイルを導くためのオイル誘導溝を有しているから、圧縮エアに含まれるオイルミストを、保持器の回転に起因する遠心力で上記外輪の内周面の方に押圧することができて、オイルミストを、上記オイル誘導溝を介して外輪の軌道面に誘導することができる。したがって、転がり軸受の焼付きを防止できる。更に言うと、オイルミストを、上記オイル誘導溝を介して外輪の軌道面に誘導することができて、上記オイル誘導溝がない場合と比較してオイルミストを上記外輪の軌道面まで効率的に誘導することができるから、回転輪および保持器の回転に起因して発生する転動体の軸方向の両側の径方向の空気の流れ（エアカーテン）にはね返されて軌道面まで達することができないオイルミスト分を差し引いても、オイルミストを十分に軌道面に供給できる。したがって、軸受の転動体と軌道面との間の潤滑剤不足に起因する焼付きを確実に防止することができる。

また、本発明によれば、オイルミストを、保持器の回転に起因する遠心力で上記外輪の内周面の方に押圧することができて、オイルミストを、上記オイル誘導溝を介して外輪の軌道面に誘導することができるから、オイルミストを有する圧縮エアの噴射力を、圧縮エアが転動体の軸方向の両側の径方向の空気の流れ（エアカーテン）に衝突した際に騒音（風切音）を発生しない程度迄低減することができる。したがって、耳障りな騒音の発生を防止することができる。

本発明の転がり軸受によれば、オイルミストを含む圧縮エアがエアカーテンに衝突する際に生じる騒音（風切音）を抑制できる。また、本発明の転がり軸受によれば、軸受の軌道面へオイルを円滑に浸入させることができて、軸受の転動体と軌道面との間の潤滑剤不足に起因する焼付きを抑制できる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の転がり軸受の第１実施形態であるアンギュラ玉軸受の軸方向の断面図である。

このアンギュラ玉軸受は、回転輪である内輪１と、静止輪である外輪２と、転動体の一例としての玉３とを有する。

上記内輪は、工作機械の主軸（図示せず）の外周面に外嵌されており、上記主軸の回転に伴って回転するようになっている（主軸と同期回転するようになっている）。上記内輪１は、その外周面の軸方向の略中央に軌道面である軌道溝を有している。また、上記内輪１は、軸方向の一方の側の端面１０のみに開口する環状溝１１を有すると共に、環状溝１１と内輪１の軌道溝との間を連通するオイル通路１３を、１個または内輪１の周方向に互いに間隔をおいて複数個有している。上記環状溝１１の小径周面と大径周面１４のうちの大径周面１４は、オイル通路１３よりも上記一方の側に第１オイル誘導溝の一例としてのネジ溝１７を有している。このネジ溝１７に収容されたオイル（潤滑油）は、ネジ溝１７によってオイル通路１３の方に導かれるようになっている。詳しくは、上記ネジ溝１７に収容されたオイルは、内輪１が周方向の一方の方向である所定の方向に回転すると、この内輪１の回転に伴って発生する次の三つの力、すなわち、径方向の外方の力（遠心力）、内輪１から受ける周方向の摩擦力、および、内輪１のネジ溝１７の側面から受ける抗力によって、ネジ溝１７を通じて軸方向の内方すなわちオイル通路１３の方に自発的に移動するようになっている。別の言い方をすれば、ネジ溝１７は、上記三つの力が加わったとき、ネジ溝１７内のオイルが軸方向の内方に移動する向きにねじ切りされている。

上記外輪２は、工作機械のハウジング（図示せず）の内周面に内嵌されている。上記外輪２は、その内周面の軸方向の中央部に軌道面である軌道溝を有すると共に、内周面における軌道溝の軸方向の上記一方の側に、第２オイル誘導溝の一例としてのネジ溝２７を有している。このネジ溝２７に収容されたオイルは、ネジ溝２７によって外輪２の軌道溝の方に導かれるようになっている。詳しくは、上記ネジ溝２７に収容されているオイルは、保持器１５の回転に伴って発生する次の三つの力、すなわち、径方向の外方の力（遠心力）、外輪２から受ける周方向の摩擦力、および、外輪２のネジ溝２７の側面から受ける抗力によって、ネジ溝２７を通じて外輪２の軌道溝の方に自発的に移動するようになっている。別の言い方をすれば、ネジ溝２７は、上記三つの力が加わったとき、ネジ溝２７内のオイルが軸方向の内方に移動する向きにねじ切りされている。上記玉３は、内輪１の軌道溝と外輪２の軌道溝との間に、保持器１５によって保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。

このアンギュラ玉軸受の内輪１と外輪２との間および内輪１の環状溝１１には、圧縮エア供給装置３０からオイルミストを含む圧縮エアが噴射されるようになっている。詳しくは、圧縮エア供給装置３０は、気体圧縮部（図示せず）と、気体圧縮部の吐出口に接続されているガス通路とを有し、ガス通路は、途中で第１通路３１と、第２通路３２とに分岐されている。上記第１通路３１および第２通路３２の夫々は、軸方向に延在する噴射ノズル３４,３５を有している。また、上記第１通路３１の噴射ノズル３４の噴射口が、内輪１と外輪２との軸方向の開口のうちの一方に向けられている一方、第２通路３２の噴射ノズル３５の噴射口は、環状溝１１の開口に向けられている。上記圧縮エア供給装置３０は、第１通路３１の噴射ノズル３４の噴射口から開口のうちの一方に向けて略軸方向にオイルミストを含む圧縮エアを噴射すると共に、第２通路３２の噴射ノズル３４の噴射口から環状溝１１に向けて略軸方向にオイルミストを含む圧縮エアを噴射するようになっている。

上記構成において、工作機械の主軸の回転に伴って軸受の内輪１が回転すると、圧縮エア供給装置３０から所定時間毎にオイルミストを含む圧縮エアが、内輪１と外輪２との軸方向の開口のうちの一方および内輪１の環状溝１１に噴射されるようになっている。すなわち、工作機械が運転状態になると、微量なオイルが圧縮エアで軸受の軌道溝周辺に搬送・噴射されるようになっており、軌道溝をオイルエア潤滑（オイルミスト潤滑）するようになっている。

上記第１実施形態のアンギュラ玉軸受によれば、内輪１が、内輪１の軸方向の一方の端面に開口すると共に、内輪１の周方向に延在する環状溝１１を有すると共に、環状溝１１と内輪１の軌道面との間を連通するオイル通路１３を有し、かつ、環状溝１１の大径周面１４が、オイル通路１３よりも軸方向の外方に、オイル通路１３にオイルを導くためのネジ溝（第１オイル誘導溝）１７を有しているから、オイルミストを含む圧縮エアを内輪１の端面１０の開口から環状溝１１に噴射するだけで、圧縮エアに含まれるオイルミストを、内輪１の回転に起因して発生する遠心力で、環状溝１１の大径周面１４の方に押圧することができて、ネジ溝１７に沿わせるようにオイル通路１３の方に移動させることができる。したがって、内輪１の回転に起因して発生する遠心力で、オイルミストを、オイル通路１３内を通過させて内輪１の軌道面に供給することができるから、軌道面の焼付きを防止することができる。

また、上記第１実施形態のアンギュラ玉軸受によれば、オイルミストを、ネジ溝（第１オイル誘導溝）１７およびオイル通路１３を介して、内輪１の軌道面に供給できるから、内輪１と外輪２との間に噴射する圧縮エアの噴射力を、圧縮エアが玉３の軸方向の両側の径方向の空気の流れ（エアカーテン）に衝突した際に騒音（風切音）を発生しない程度迄低減することができる。したがって、耳障りな騒音（風切音）が発生することを防止できる。

また、上記第１実施形態のアンギュラ玉軸受によれば、外輪２の内周面が、外輪２の軌道面における上記軸方向の一方の側に、外輪２の軌道面にオイルを導くためのネジ溝（第２オイル誘導溝）２７を有しているから、オイルミストを含む圧縮エアを内輪１と外輪２との間に噴射した場合に、この圧縮エアを、内輪１および保持器１５の回転に起因する遠心力で外輪２の内周面の方に押圧することができて、オイルミストを、外輪２の内周面に形成されているネジ溝（第２オイル誘導溝）２７を通じて外輪２の軌道面の方に誘導することができる。したがって、軸受の焼付きを更に抑制することができる。

尚、上記第１実施形態のアンギュラ玉軸受では、外輪２の内周面にネジ溝２７を形成したが、この発明では、外輪２の内周面のネジ溝２７を省略して、オイルミストの搬送経路を、第１オイル誘導溝を有する内輪の環状溝と、オイル通路とからなる経路のみに限定しても良い。このようにすると、圧縮空気がエアカーテンに衝突することがないから、騒音を完全に防止することができる。また、この発明では、ネジ溝１７を有する内輪１の環状溝１１と、オイル通路１３とを省略して、内輪回転の仕様において、オイル誘導溝が形成されている場所を、外輪の内周面のみにしても良い。

また、上記第１実施形態のアンギュラ玉軸受では、内輪１の環状溝１１に形成された第１オイル誘導溝と、外輪２の内周面に形成された第２オイル誘導溝がともにネジ溝１７,２７であったが、この発明では、第１オイル誘導溝と、第２オイル誘導溝のうちの少なくとも一方は、オイルを軸方向に導くための螺旋溝や、オイルを軸方向に導くための斜め溝等、オイルを軸方向に導くことができる溝であれば如何なる溝であっても良い。

また、上記第１実施形態のアンギュラ玉軸受では、オイル誘導溝１７,２７は、軌道溝の軸方向の一方の側のみに形成されていたが、この発明では、オイルミストを含む圧縮エアを、内輪と外輪の軸方向の両側の開口から流入させても良く、オイル誘導溝を、軌道面の軸方向の両側に形成しても良い。

また、上記第１実施形態では、第１および第２オイル誘導溝が形成された転がり軸受が、アンギュラ玉軸受であったが、第１オイル誘導溝および第２オイル誘導溝のうちの少なくとも一方が形成された転がり軸受は、深溝玉軸受等のアンギュラ玉軸受以外の玉軸受であっても良い。また、第１オイル誘導溝および第２オイル誘導溝のうちの少なくとも一方が形成された転がり軸受は、円筒ころ軸受や円錐ころ軸受等の玉軸受以外の転がり軸受であっても良い。

図２は、本発明の転がり軸受の第２実施形態であるアンギュラ玉軸受の軸方向の断面図である。第２実施形態のアンギュラ玉軸受は、内輪の環状溝と内輪のオイル通路を省略した点と、内輪５１の外周面の軌道溝の片側にネジ溝５７を形成した点と、内輪５１が静止輪であり、外輪５２が回転輪である点等が第１実施形態のアンギュラ玉軸受と異なる。

第２実施形態のアンギュラ玉軸受では、第１実施形態のアンギュラ玉軸受の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態のアンギュラ玉軸受では、第１実施形態のアンギュラ玉軸受と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態のアンギュラ玉軸受と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

図２に示すように、第２実施形態のアンギュラ玉軸受は、静止輪である内輪５１と、回転輪である外輪５２と、転動体の一例としての玉５３とを有する。

上記内輪５１は、軌道面としての軌道溝を有すると共に、この軌道溝の軸方向の一方の側にネジ溝５７を有する。また、上記外輪５２は、軌道面としての軌道溝と、この軌道溝の軸方向の上記一方の側にオイル誘導溝の一例としてのネジ溝６７とを有する。また、上記玉３は、内輪５１の軌道溝と外輪５２の軌道溝との間に、保持器６５によって保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。上記内輪５１のネジ溝５７および外輪５２のネジ溝６７は、ともに軸方向に延在する成分を有している。

上記内輪５１と外輪５２との軸方向の上記一方の側の開口の周辺には、図示しないが圧縮エア供給装置の噴射ノズルが配置されている。この噴射ノズルの噴射口は、上記開口の方に向けられており、ノズルから上記開口を通じてオイルミストを含む圧縮エアが軸受内に噴射されるようになっている。また、詳述しないが、外輪５２のネジ溝６７は、外輪５２および保持器６５が回転したとき、ネジ溝６７内のオイルが軸方向の内方に移動する向きにねじ切られている一方、内輪５１のネジ溝５７は、保持器６５が回転したときに、ネジ溝５７内のオイルが軸方向の内方に移動する向きにねじ切られている。

上記構成において、軸受の外輪５２が回転すると、圧縮エア供給装置から所定時間毎にオイルミストを含む圧縮エアが、内輪５１と外輪５２との軸方向の上記一方の側の開口から軸受内に噴射されるようになっている。すると、圧縮エアに含まれていたオイルミストの一部が外輪５２および保持器６５の回転に伴う遠心力で外輪５２のネジ溝６７に収容され、その後、ネジ溝６７に沿って軸方向の内方側に、すなわち、外輪５２の軌道溝の方に自発的に移動するようになっている（ネジ溝６７は、保持器６５が所定の方向に回転したとき、ネジ溝６７内のオイルが軸方向の内方に移動するようにネジ切られている）。

また、同時に、オイルミストの一部が、保持器６５の回転に伴う遠心力によって径方向の内方に移動して内輪５１のネジ溝５７に収容され、その後、内輪５１のネジ溝５７内を移動して内輪５１の軌道溝の方に自発的に移動するようになっている（ネジ溝５７は、保持器６５が所定の方向に回転したとき、ネジ溝６７内のオイルが軸方向の内方に移動するようにネジ切られている）。

上記第２実施形態のアンギュラ玉軸受によれば、第１実施形態と異なり、内輪の環状溝とオイル通路が省略されているので、軸受の製造コストを小さくできる。また、転がり軸受が外輪回転の仕様であって、かつ、外輪５２の内周面に加えて内輪５１の外周面にもオイル誘導溝を有しているから、効率的にオイルミストを軌道面に誘導することができる。

尚、上記第２実施形態のアンギュラ玉軸受では、外輪回転の仕様において、ネジ溝５７,６７を内輪５１の外周面と外輪５２の内周面とに形成したが、この発明では、外輪回転の仕様において、内輪５１の外周面に形成されたネジ溝（オイル誘導溝）５７を省略して、外輪回転の仕様において、オイル誘導溝が形成されている場所を、外輪の内周面のみにしても良い。

本発明の転がり軸受の第１実施形態であるアンギュラ玉軸受の軸方向の断面図である。 本発明の転がり軸受の第２実施形態であるアンギュラ玉軸受の軸方向の断面図である。

符号の説明

１,５１ 内輪１
２,５２ 外輪
３ 玉
１０ 内輪の軸方向の端面
１１ 環状溝
１３ オイル通路
１４ 大径周面
１５,６５ 保持器
１７,２７,５７,６７ ネジ溝

Claims (3)

1. 静止輪である外輪と、
   回転輪である内輪と、
   上記外輪の軌道面と、上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と
   を備え、
   上記内輪は、
   上記内輪の軸方向の一方の側の端面に開口すると共に、上記内輪の周方向に延在する環状溝と、
   上記環状溝と上記内輪の上記軌道面との間を連通するオイル通路と
   を有し、
   上記環状溝の小径周面と大径周面とのうちの上記大径周面は、
   上記オイル通路よりも上記軸方向の上記一方の側に、上記オイル通路にオイルを導くための第１オイル誘導溝を有していることを特徴とする転がり軸受。
2. 請求項１に記載の転がり軸受において、
   上記外輪の内周面は、
   上記外輪の上記軌道面における上記軸方向の上記一方の側に、上記外輪の上記軌道面にオイルを導くための第２オイル誘導溝を有していることを特徴とする転がり軸受。
3. 外輪と、
   内輪と、
   上記外輪の軌道面と、上記内輪の軌道面との間に配置された転動体と
   を備え、
   上記外輪の内周面は、
   上記外輪の上記軌道面における上記軸方向の上記一方の側に、上記外輪の上記軌道面にオイルを導くためのオイル誘導溝を有していることを特徴とする転がり軸受。

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