JP2009024796A

JP2009024796A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2009024796A
Application number: JP2007189311A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Hirota; 泰之廣田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】外輪の案内面と樹脂保持器の案内面間の潤滑を高速回転の影響を受けることなく良好にして保持器側の案内面の摩耗を防止する。
【解決手段】樹脂保持器４と外輪２とが摺接する外輪２側の案内面５に凹部７を形成し、その凹部７に相手側の案内面６と摺接する固体潤滑剤８を設けた構成を採用することにより、固体潤滑剤８に含有される潤滑剤が染み出し、両案内面５、６間に拡散して両案内面５、６の潤滑に寄与するようにした。さらに、固体潤滑剤８を外輪２側にのみ設けることで樹脂保持器４の重量バランス変化を避け、外輪２側の案内面５に形成した微小凹部により油膜の形成を促進した。
【選択図】図１

Description

この発明は、保持器を外輪の内径面で径方向に案内する外輪案内方式の転がり軸受に関する。

工作機械の主軸を支持するアンギュラ玉軸受は、回転数が１５０００〜２００００［ｍｉｎ^−１］になる場合がある。このように極めて高速に回転する条件下で使用される転がり軸受では、遠心力による保持器変形の影響を最小限に抑制するため、外輪案内方式が採用されている。近年では、高速回転に伴う作動音、振動の増大を減少させるため、上述の高速回転用の転がり軸受において、樹脂保持器が採用されるようになってきた（例えば、特許文献１）。

特開２００６−９８１６号公報

しかしながら、高速回転用の外輪案内方式の転がり軸受においては、樹脂保持器の案内すきま（樹脂保持器の案内面の直径と外輪内径の保持器案内面の直径との差）が非常に狭くなっており、両案内面間に潤滑剤が到達し難い。また、到達した潤滑剤は、両案内面の摺接によりこれらの間から押し出され易い。

樹脂保持器は、潤滑が悪いと摩耗が発生し易く、その摩耗粉により回転不良を招く恐れがある。また、樹脂保持器の摩耗により、保持器の外径部の形状が損なわれると、保持器の重量バランスが崩れ、高速回転中に保持器の振動騒音を生じる恐れがある。

上述のような樹脂保持器の回転不良や振動は、軸受の回転精度を低下させるため、特に、アンギュラ玉軸受のように工作機械の主軸を支持する転がり軸受では、ワークの加工精度を低下させる原因になる。

上述の事情に鑑み、この発明の課題は、外輪の案内面と樹脂保持器の案内面間の潤滑を高速回転の影響を受けることなく良好にして保持器側の案内面の摩耗を防止することにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、樹脂保持器を外輪に摺接させて径方向に案内するようにした転がり軸受において、前記樹脂保持器と前記外輪とが摺接する案内面に凹部を形成し、その凹部に相手側の案内面と摺接する固体潤滑剤を設けた構成を採用したものである。

具体的には、前記樹脂保持器と前記外輪とが摺接する案内面に凹部を形成することにより、固体潤滑剤の設置スペースを保持器案内を阻害しないように確保した。なお、前記案内面は、前記樹脂保持器側の外径部に形成する保持器側の案内面と前記外輪の内径部に形成する外輪側の案内面とをいい、前記凹部は、少なくとも一方の案内面に形成すればよい。
そして、その凹部に設けた前記固体潤滑剤が相手側の案内面と摺接することにより、固体潤滑剤に含有される潤滑剤が染み出し、保持器側の案内面と外輪側の案内面との間に拡散し、両案内面の潤滑に寄与することになる。
したがって、この発明の構成によれば、外輪側の案内面と保持器側の案内面間に潤滑剤が直接的に供給されるので、両案内面間の潤滑が高速回転の影響を受けることなく良好になり、その結果、保持器側の案内面の摩耗が防止される。これにより、転がり軸受の安定した高速回転が可能となり、主軸の回転も安定させることができる。

また、この発明の構成によれば、外輪側の案内面や保持器側の案内面に凹部を形成して固体潤滑剤を設けるだけなので、簡単な加工で樹脂保持器の摩耗を防止することができる利点がある。

特に、工作機械の主軸をこの発明に係る転がり軸受で支持すれば、主軸が高速回転しても、保持器側の案内面と外輪側の案内面との間に直接的に潤滑剤が供給されるので、主軸の高速運転時に回転不良や振動が起き難く、信頼性が向上する。

前記固体潤滑剤としては、例えば、ポリルーブを採用することができる。より具体的には、特許第３６２９３４４号公報に開示されたものを用いることができる。

前記凹部は、前記樹脂保持器が前記固体潤滑剤により偏心回転させられることがなく、所望の潤滑が得られる限り、適宜の配置、形状にすることができる。

前記凹部の態様としては、例えば、周方向に延びる溝状にすることができる。
周方向の全域に亘って連続する溝状とすれば、凹部の加工形状が単純になり、簡単に形成することができる。また、溝状の凹部を周方向に断続的に形成した構成にすれば、周方向の全域に亘って連続する構成よりも潤滑剤の保持性がよくなる。

ここで、前記外輪側の案内面にのみ前記固体潤滑剤を設けた構成を採用することが好ましい。これは、前記保持器側の案内面に前記固体潤滑剤が摺接することになり、固体潤滑剤から染み出た潤滑剤がその樹脂保持器の案内面の摩耗防止に直接的に寄与すること、また、固体潤滑剤の消費により樹脂保持器の重量バランスが崩れることを避けることができるからである。

また、前記凹部の軸方向幅を、前記保持器側の案内面と前記外輪側の案内面とが摺接する軸方向の案内幅の４０〜６０％の長さとした構成を採用することができる。前記固体潤滑剤は、樹脂保持器の案内させられる剛性がないものである。工作機械の主軸のような回転速度に対応させる場合、前記凹部の軸方向幅を上記の範囲に制限することにより保持器の案内機能を確保することができる。

また、前記樹脂保持器側の案内面と前記外輪側の案内面の少なくとも一方に、油膜形成を促進する微小凹部を形成した構成を採用することができる。微小凹部は、固体潤滑剤から染み出た潤滑剤が両案内面間から流出することを抑制して油膜の形成を促進する。このため、両案内面の潤滑性が向上させられ、より摩耗を抑制することができる。この構成は、高速回転に際し、前記潤滑剤を微量にして回転抵抗にならないようにする場合に有効である。

前記微小凹部は、ディポット状、微細な溝状などにすることができる。より具体的には、例えば、特開昭６１−２４８１８号公報の技術を前記外輪側の案内面に適用することができる。
前記微小凹部を微細な溝状にする場合、その全体としての方向性は問題でなく、全体として各溝状凹部が無方向な態様、交差する態様、軸方向に平行な態様、螺旋様など適宜の筋目にすることができる。

上述のように、この発明に係る転がり軸受は、外輪の案内面と樹脂保持器の案内面間の潤滑を高速回転の影響を受けることなく良好にして保持器側の案内面の摩耗を防止することができる。

以下、この発明の実施形態に係る転がり軸受を図１、図２に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態に係る転がり軸受は、内輪１と外輪２の間に複数の玉３を樹脂保持器４で保持させたアンギュラ玉軸受として構成されている。

前記樹脂保持器４は、外輪２の肩内径部に形成された円筒状の案内面５と、樹脂保持器４の環状部の外径部に形成された円筒状の案内面６とが摺接することにより径方向に案内されるようになっている。

前記外輪２の肩部内径の軸方向中間部分に凹部７が形成されており、その凹部７に固体潤滑剤８が設けられている。

前記外輪２側の案内面５は、固体潤滑剤８と凹部７の両側に形成された円筒面部とからなる。このため、固体潤滑剤８は、相手側の案内面６（樹脂保持器４側の案内面６）と摺接する。この摺接により、固体潤滑剤８に含有される潤滑剤が染み出し、樹脂保持器４側の案内面６と外輪２側の案内面５との間に拡散し、両案内面５、６の潤滑に寄与する。

外輪２側の案内面５と樹脂保持器４側の案内面６間に、固体潤滑剤８から潤滑剤が直接的に供給されるので、両案内面５、６間の潤滑が高速回転の影響を受けることなく良好になり、その結果、樹脂保持器４側の案内面６の摩耗が防止される。これにより、転がり軸受の安定した高速回転が可能となり、主軸の回転も安定させることができる。

ここで、凹部７の軸方向幅は、前記樹脂保持器４側の案内面６と前記外輪２側の案内面５とが摺接する軸方向の案内幅Ｌの４０〜６０％の長さとなっている。これにより、工作機械の主軸のような回転速度に対応させる場合に、樹脂保持器４の案内機能を確保することができる。

なお、この実施形態では、凹部７の両側に外輪２の肩部からなる円筒面部があり、樹脂保持器４側の案内面６の軸方向両端部と摺接するようになっている。
したがって、この実施形態では、樹脂保持器４の摺接に際し、固体潤滑剤８に案内面６がめり込むことを防止し、より安定した樹脂保持器４の回転を図ることができる。

なお、固体潤滑剤８は、図２に示すように、軸受を分解した状態で前記外輪２側の案内面５より僅かに径方向に突出している。固体潤滑剤８は、軸受に組み立てた状態で予圧が加えられると、樹脂保持器４の環状部の外径面に圧縮されて前記外輪２側の案内面５と略同一面を形成し、環状部の外径面と確実に摺接するようになっている。

前記外輪２側の案内面５の円筒面部分には、全域に亘って微小凹部が形成されている（なお、図２中では、微小凹部を交差する筋目として強調している）。微小凹部は、固体潤滑剤から染み出た潤滑剤が両案内面５、６間から流出することを抑制して油膜の形成を促進する。このため、両案内面５、６の潤滑性が向上させられ、より摩耗を抑制することができる。

この実施形態では、前記外輪２側の案内面５にのみ固体潤滑剤８が設けられているため、固体潤滑剤８が使用時間の経過により軽量になっても樹脂保持器４の重量バランスが変化せず、その回転特性の変化を防止することができる。

この実施形態においては、前記外輪２側の案内面５にのみ固体潤滑剤８を設けたが、この発明では樹脂保持器側にのみ、又は両案内面に固体潤滑剤を設けることができる。

例えば、図３に示すように、環状部１１と柱部１２とで複数のポケット１３を周方向に形成した樹脂保持器１０において、樹脂保持器１０側の案内面となる環状部１１の外径面に凹部１４を形成し、その凹部に固体潤滑剤１５を設けたものを用いて転がり軸受を構成すればよい。

なお、図３の例では、凹部１４は、周方向全域に亘って断続的に形成されており、固体潤滑剤１５に含有された潤滑剤が保持され易くなっている。

また、環状部１１の外径面のうち、凹部１４の両側に、油膜の形成を促進する微小凹部が形成されている（なお、図３中では、微小凹部を軸方向に平行な筋目として強調している）。この樹脂保持器１０のように、保持器側に固体潤滑剤を設ける場合でも、外輪側の案内面にのみ、又は両案内面に微小凹部を形成することができるのは勿論である。

実施形態に係る転がり軸受の部分縦断正面図図１の外輪を内径側から示す部分斜視図他例の樹脂保持器の構造を示す部分斜視図

符号の説明

１内輪
２外輪
３玉
４、１０樹脂保持器
５外輪側の案内面
６樹脂保持器側の案内面
７、１４凹部
８、１５固体潤滑剤

Claims

樹脂保持器を外輪に摺接させて径方向に案内するようにした転がり軸受において、前記樹脂保持器と前記外輪とが摺接する案内面に凹部を形成し、その凹部に相手側の案内面と摺接する固体潤滑剤を設けたことを特徴とする転がり軸受。
前記外輪側の案内面にのみ前記固体潤滑剤を設けた請求項１に記載の転がり軸受。
前記凹部の軸方向幅を、前記保持器側の案内面と前記外輪側の案内面とが摺接する軸方向の案内幅の４０〜６０％の長さとした請求項１又は２に記載の転がり軸受。
前記樹脂保持器側の案内面と前記外輪側の案内面の少なくとも一方に、油膜形成を促進する微小凹部を形成した請求項１から３のいずれかに記載の転がり軸受。