JP2009180239A - ラジアル転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】運転時に於ける軸受内部の潤滑状態を良好にし、耐久性の向上を図る。
【解決手段】中空円管状の回転軸１１ａに外嵌固定している内輪５ｃの内周面の軸方向中央部に、全周に亙り凹溝１２を形成する。又、この凹溝１２の円周方向に関して等間隔な２個所以上位置に、それぞれが上記内輪５ｃを径方向に貫通する供給孔１３ａを形成する。そして、上記回転軸１１ａに形成した給油路１４ａと上記凹溝１２とを、軸方向に関する位置を整合させて組立てる。これにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

この発明は、高速回転で使用される圧縮機、減速機、ガスタービン等の各種機械装置に組み込まれ、ハウジングの内側に回転軸を支承するラジアル転がり軸受の改良に関する。具体的には、運転時に於ける、このラジアル転がり軸受の軸受内部への潤滑油の供給性を向上する事で、このラジアル転がり軸受を構成する、複数の転動体の転動面と、外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部での摩擦低減を図り、このラジアル転がり軸受の耐久性の向上を図るものである。

例えば、ハウジングの内側に、回転軸を回転自在に支承する為の構造の第１例として、図６に示す様なラジアル転がり軸受１が、従来から広く知られている。このラジアル転がり軸受１は、内周面に外輪軌道２を設けた外輪３と、外周面に内輪軌道４を設けた内輪５と、これら外輪軌道２と内輪軌道４との間に、保持器７により保持された状態で転動自在に設けられた、それぞれが転動体である複数個の玉６とから成る、所謂玉軸受である。

又、図７は、やはり従来から広く知られているラジアル転がり軸受１ａの構造の第２例を示している。このラジアル転がり軸受１ａは、外輪３ａと、内輪５ａと、それぞれが転動体である複数の円筒ころ８と、保持器７ａとから成る、所謂円筒ころ軸受である。
このうちの外輪３ａは、内周面の中間部に円筒凹面状の外輪軌道２ａを設けている。又、この内周面の両端部に内向鍔部９、９を、全周に亙り形成している。
又、上記内輪５ａは、外周面の中間部に円筒凸面状の内輪軌道４ａを設けている。
又、上記複数の円筒ころ８は、上記保持器７ａにより保持された状態で、上記外輪軌道２ａと上記内輪軌道４ａとの間に転動自在に設けられている。又、上記各円筒ころ８の軸方向両側端面のうち、これら各円筒ころ８の径方向に関して外径寄り部分（上記ラジアル転がり軸受１ａの径方向に関して外径寄り部分）は、上記内向鍔部９、９のそれぞれの内側面に、油膜を介した状態で、摺接若しくは近接対向している。

この様なラジアル転がり軸受１、１ａが使用される、工作機械の主軸は、使用時に高速回転する。従って、この様な主軸は、これら各ラジアル転がり軸受１、１ａにより回転自在に支持すると共に、この主軸の回転時にはこれら各ラジアル転がり軸受１、１ａの内部に、十分な量の潤滑油を供給する必要がある。この潤滑油の供給が十分でない場合、上記ラジアル転がり軸受１、１ａを構成する前記各玉６又は上記各円筒ころ８の転動面と、上記外輪軌道２、２ａ及び上記内輪軌道４、４ａとの接触面での摩擦が増大して、上記ラジアル転がり軸受１、１ａの耐久性が低下してしまう。そこで、この様なラジアル転がり軸受１、１ａに潤滑油を送り込む為の構造が、特許文献１〜４に記載されている。

先ず、図８は、特許文献１に記載されているラジアル転がり軸受１ｂの構造を示している。このラジアル転がり軸受１ｂは、前述の図６に示したラジアル転がり軸受１の構造と同様に、内周面に外輪軌道２を設けた外輪３と、外周面に内輪軌道４を設けた内輪５ｂと、これら外輪軌道２と内輪軌道４との間に、保持器７により保持された状態で転動自在に設けられた、それぞれが転動体である複数個の玉６とから成る。そして、上記外輪３をハウジング等の固定部分１０に内嵌固定すると共に、上記外輪３を回転軸１１に外嵌固定している。
このうちの内輪５ｂには、それぞれがこの内輪５ｂを径方向に貫通する複数の供給孔１３、１３を、この内輪５ｂの軸方向中央部で軸方向両端寄り位置（上記保持器７の内周面のうちの軸方向両端部と整合する位置）の円周方向に関して等間隔位置に形成している。
又、上記回転軸１１の、これら各供給孔１３、１３と軸方向及び円周方向に関して整合する位置に、これら各供給孔１３、１３へ潤滑油を送り込む為の供給路１４、１４を、これら各供給孔１３、１３と同数だけ形成している。

この様なラジアル転がり軸受１ｂによれば、このラジアル転がり軸受１ｂの運転時に於いて、潤滑油は、上記回転軸１１に形成された上記各供給路１４、１４から、これら各供給路１４、１４とそれぞれ整合する上記各供給孔１３、１３に送り込まれる。この様にして、上記内輪５ｂと上記保持器７との間に潤滑油が供給される。この供給された潤滑油は、この内輪５ｂの回転に伴う遠心力により、上記保持器７の内周面に沿って保持器の幅方向中央側に導かれ、上記ラジアル転がり軸受１ｂの軸受内部の潤滑を行う。

但し、上述した構造のラジアル転がり軸受１ｂの場合、上記各供給路１４、１４を、上記内輪５ｂに形成された上記各供給孔１３、１３と同数、上記回転軸１１に形成している。この為、この回転軸１１の強度が低下してしまう事が考えられる。
又、組立て時に、上記内輪５ｂに形成された上記各供給孔１３、１３と上記回転軸１１に形成された上記各供給路１４、１４との軸方向及び円周方向に関する位置を合わせる作業が必要になる。この為、組立て作業が面倒になり、作業効率が低下する。
更に、上記ラジアル転がり軸受１ｂの運転時に於いて、上記内輪５ｂにクリープが発生すると、この内輪５ｂに形成された上記各供給孔１３、１３と上記回転軸１１に形成された上記各供給路１４、１４との位置関係がずれる事が考えられる。又、長期間の使用により、やはり上記各供給孔１３、１３と上記各供給路１４、１４との位置関係が組立て時の位置関係とずれる事が考えられる。この様な位置関係のずれが発生すると、潤滑油の供給性が低下する。この様な問題は、特許文献２に記載された従来構造の場合も発生する。

又、図示は省略するが、特許文献３に記載されたラジアル転がり軸受の構造は、このラジアル転がり軸受を構成する内輪の内周面に、この内周面の軸方向一端部に開口した凹溝を、軸方向に形成している。又、この凹溝の複数個所に、上記内輪を径方向に貫通する供給孔を形成している。又、上記ラジアル転がり軸受の外部で上記凹溝の開口部と整合する位置に、この開口部に潤滑油を送り込む為の、ノズル等の潤滑油供給手段を設けている。
この様なラジアル転がり軸受によれば、このラジアル転がり軸受の運転時に、潤滑油は、先ず、上記ノズル等の潤滑油供給手段により、上記内輪の内周面に形成した上記凹溝の開口部に送り込まれる。そして、この潤滑油は、この凹溝から上記各供給孔に送り込まれ、更に、上記ラジアル転がり軸受の軸受内部に送り込まれる。この様にして、上記ラジアル転がり軸受の軸受内部を潤滑する。
但し、上記ラジアル転がり軸受の場合、上記ノズル等の上記潤滑油供給手段を設ける作業が面倒になる。又、この潤滑油供給手段は、このラジアル転がり軸受の軸方向外側に設ける必要がある。この為、この潤滑油供給手段の設置スペース等により設計の自由度が制限される事が考えられる。

更に、図示は省略するが、特許文献４に記載されたラジアル転がり軸受の構造は、このラジアル転がり軸受を構成する内輪の複数個所位置に、それぞれこの内輪を径方向に貫通する複数個の供給孔を形成している。
又、上記内輪の内側に支持固定されている回転軸の外周面のうち、上記各供給孔と軸方向に関して整合する位置に、それぞれ環状溝を設けている。そして、これら各環状溝に潤滑油を供給する為の、潤滑油供給手段を設けている。
この様なラジアル転がり軸受によれば、このラジアル転がり軸受の運転時に、潤滑油は、先ず、上記回転軸に形成された潤滑油供給手段から、上記各環状溝に送り込まれる。そして、これら各環状溝から上記各供給孔に送り込まれ、更に、上記ラジアル転がり軸受の軸受内部に送り込まれる。この様にして、上記ラジアル転がり軸受の軸受内部を潤滑する。
但し、上記特許文献４に記載された従来構造の場合、比較的大型の部品である上記回転軸の周面に、上記各環状溝を、切削加工等により形成する作業が面倒になる。この為、加工コストが増加する。又、上記回転軸には、上記潤滑油供給手段及び上記各環状溝を形成している為、この回転軸の耐久性が低下する事も考えられる。

特開２００６−３１６８４２号公報 特開平７−１２１３５号公報 特公平７−１１７１０６号公報 実願平３−５８０８４号（実開平５−１０８２７号）のＣＤ−ＲＯＭ

本発明は、上述の様な事情に鑑み、ラジアル転がり軸受の運転時に於ける軸受内部の潤滑状態を良好にし、このラジアル転がり軸受の耐久性を向上できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の対象となるラジアル転がり軸受は、外輪と、内輪と、複数個の転動体とを備える。
このうちの外輪は、内周面に外輪軌道を有する。
又、上記内輪は、外周面に内輪軌道を有する。
又、上記各転動体は、上記外輪軌道と上記内輪軌道との間に、転動自在に設けられている。

特に、本発明のラジアル転がり軸受に於いては、上記外輪の外周面と上記内輪の内周面とのうちの少なくとも一方の周面に、全周に亙り凹溝を形成し、この凹溝の少なくとも円周方向２個所位置に、この凹溝を形成した上記外輪又は内輪を径方向に貫通する通孔を形成している。
又、上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、上記凹溝を、上記内輪の内周面に形成する。そして、この凹溝の形状を、内径側の開口部から外径側の底部に向かうほど軸方向の幅が狭くなる断面形状を有するものとする。

上述の様にラジアル転がり軸受の場合には、外輪の外周面と内輪の内周面とのうちの少なくとも一方の周面に、全周に亙り凹溝を形成し、この凹溝の少なくとも円周方向２個所位置に、この凹溝を形成した上記外輪又は内輪を径方向に貫通する通孔（供給孔）を形成している。
この為、上記ラジアル転がり軸受の運転時に、軸受内部への潤滑油の供給性を向上する事ができ、このラジアル転がり軸受を構成する、複数の転動体の転動面と、外輪軌道及び内輪軌道との転がり接触部での摩擦低減を図り、このラジアル転がり軸受の耐久性の向上を図る事ができる。

又、上記内輪、又は上記外輪の周面のうちで、上記凹溝を形成した周面と嵌合する部材（ハウジング等の固定部材、回転軸等）に、上記供給孔と同数の給油路を形成する必要がない。即ち、上記部材の、上記凹溝と軸方向に関して整合する位置の少なくとも１個所に上記給油路を設けておけば、この給油路から上記凹溝を通じて上記各供給孔に潤滑油を送り込み、上記ラジアル転がり軸受の内部を潤滑する事ができる。この様に、上記部材に設ける給油路の数を少なくする事ができる為、この部材の強度が低下する事を防止できる。
又、上記ラジアル転がり軸受の組立て作業時に於いて、上記給油路と上記各供給孔との円周方向に関する位置を整合させる面倒な作業が必要なくなる。この為、作業効率の向上を図れる。
又、上記ラジアル転がり軸受の運転時に於いて、上記内輪にクリープが発生したり、長期間の使用により、上記各給油孔と上記給油路との円周方向に関する位置がずれた場合でも、潤滑油の供給性が低下する事はない。尚、軸方向のずれに関しては、ずれ防止の為のストッパを設けたり、上記凹溝の軸方向幅を、この凹溝を形成する部材の強度が不足しない範囲内で調整する事で対応できる。

［実施の形態の第１例］
図１〜３は、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例は、本発明を、各転動体が玉６である玉軸受に適用したものである。本例の特徴は、玉軸受であるラジアル転がり軸受１ｃを構成する内輪５ｃに、このラジアル転がり軸受１ｃの内部空間１５を効率良く潤滑する為の構造を設けた点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図６に示した従来構造の第１例の玉軸受（ラジアル転がり軸受１）と同様であるから、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例のラジアル転がり軸受１ｃは、中空円管状の回転軸１１ａに外嵌固定している上記内輪５ｃの内周面の一部で、軸方向に関する位相が内輪軌道４の端に位置する部分に、凹溝１２を、全周に亙り形成している。この凹溝１２の断面形状は断面略半円状として、この凹溝１２の幅を、内径側の開口部で最も大きく、外径側の底部に向かうほど小さくなる様にしている。又、この凹溝１２の円周方向に関して等間隔な４個所位置（図３参照）に、上記内輪５ｃを径方向に貫通する供給孔１３ａ、１３ａを形成している。
又、上記内輪５ｃを外嵌固定している回転軸１１ａの一部で、上記供給孔１３ａ、１３ａと軸方向に関して整合する位置に、給油路１４ａを形成している。

この様な本例のラジアル転がり軸受１ｃの運転時に、潤滑油は、先ず上記回転軸１１ａに形成している上記給油路１４ａから上記凹溝１２に送り込まれる。そして、上記潤滑油は、この凹溝１２から上記各供給孔１３ａ、１３ａに送り込まれ、更に、これら各供給孔１３ａ、１３ａから上記内部空間１５へ送り込まれる。この様にしてこの内部空間１５内に潤滑油を送り込む事で、上記各玉６の転動面と外輪軌道２及び内輪軌道４との転がり接触部での摩擦低減を図り、上記ラジアル転がり軸受１ｃの耐久性の向上を図る事ができる。尚、上記凹溝１２の形状は、上記内輪５ｃの径方向外方に向かうほど幅寸法が小さくなる、断面略半円状である。この為、上記内輪５ｃの回転に基づく遠心力によって、上記凹溝１２内に送り込まれた潤滑油がこの凹溝１２の底部に集中する為、上記凹溝１２から上記各供給孔１３ａ、１３ａに上記潤滑油を、効率良く送り込む事ができる。
又、上記ラジアル転がり軸受１ｃの構造は、上記内輪５ｃに形成している上記各供給孔１３ａ、１３ａの数と上記回転軸１１ａに形成している給油路１４ａの数とを同じにする必要がない。即ち、上記回転軸１１ａの、上記内輪５ｃの内周面に形成した凹溝１２と軸方向に関して整合する位置の少なくとも１個所に上記給油路１４ａを形成しておけば、この給油路１４ａから上記凹溝１２を通じて上記各供給孔１３ａ、１３ａに潤滑油を送り込む事ができる。この様に、上記回転軸１１ａに形成する上記給油路１４ａの数を少なくする事ができて、この回転軸１１ａの強度が低下する事を防止できる。
又、上記ラジアル転がり軸受１ｃの組立て作業時に於いて、前述した特許文献１に記載されているラジアル転がり軸受１ｂの様に、上記給油路１４ａと上記各供給孔１３ａ、１３ａとの円周方向に関する位置を整合させる面倒な作業が必要ない。この為、作業効率の向上を図れる。
又、上記ラジアル転がり軸受１ｃの運転時に於いて、上記内輪５ｃにクリープが発生したり、長期間の使用により、上記各供給孔１３ａ、１３ａと上記給油路１４ａとの円周方向に関する位置がずれた場合でも、潤滑油の供給性が低下する事はない。尚、軸方向に関するずれは、ずれ防止の為のストッパを設けたり、或いは、上記凹溝１２の軸方向幅寸法を、上記内輪５ｃの強度が不足しない範囲内で調整する事で対応できる。
又、上記凹溝１２及び供給孔１３ａ、１３ａを形成した上記内輪５ｃを鍛造加工等により造れば、製造コストの増加を抑える事ができる。

尚、上記内輪５ｃに形成している上記凹溝１２の数は、本例の様な１個所に限らず、軸方向に関してずれた位置の複数個所に形成しても良い。又、この凹溝１２に形成している上記各供給孔１３ａ、１３ａの数も、本例の様な４個所に限らず、３個所、若しくは５個所以上としても良い。
又、上記凹溝１２の形状、及び上記各供給孔１３ａ、１３ａの形状も本例の様な形状に限らず、加工コスト面、耐久性、潤滑油の供給性等を考慮して設計的に決めれば良い。

［実施の形態の第２例］
図４も、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例は、複数の転動体が円筒ころ８である円筒ころ軸受に本発明を適用したものである。この円筒ころ軸受自体の構造は、前述した従来構造の第２例の円筒ころ軸受（ラジアル転がり軸受１ｂ）と同様であるので、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例のラジアル転がり軸受１ｄは、中空円管状の回転軸１１ｂに外嵌固定している内輪５ｄの内周面の軸方向両端寄り２個所位置に、それぞれ全周に亙り１対の凹溝１２ａ、１２ａを形成している。又、これら両凹溝１２ａ、１２ａの形状は、上記内輪５ｄの内周面から離れるほど軸方向の幅寸法が小さくなる、断面略半長円状である。
又、これら両凹溝１２ａ、１２ａの円周方向に関して等間隔な４個所位置（図３参照）に、上記内輪５ｄを径方向に貫通する供給孔１３ｂ、１３ｂを形成している。尚、本例では、上記両凹溝１２ａ、１２ａ同士の間で、上記各供給孔１３ｂ、１３ｂ同士の円周方向に関する位相を一致させているが、この円周方向に関する位相は、必ずしも一致させる必要はない。
又、上記内輪５ｄを外嵌固定している回転軸１１ｂには、上記供給孔１３ｂ、１３ｂ同士の軸方向に関する距離と同じだけ離れた軸方向２個所位置に１対の給油路１４ｂ、１４ｂを形成している。

この様な本例のラジアル転がり軸受１ｄによれば、このラジアル転がり軸受１ｄの運転時に、潤滑油は、先ず、上記回転軸１１ｂの上記両給油路１４ｂ、１４ｂから、これら両給油路１４ｂ、１４ｂと軸方向に関してそれぞれ整合する位置に設けられた、上記両凹溝１２ａ、１２ａに送り込まれる。そして、上記潤滑油は、これら両凹溝１２ａ、１２ａから上記各供給孔１３ｂ、１３ｂに送り込まれ、更に、上記ラジアル転がり軸受１ｄの内部空間１５ｂに送り込まれる。この様にしてこの内部空間１５ｂの潤滑を行う事で、上記各円筒ころ８の転動面と、外輪軌道２ａ及び内輪軌道４ａとの転がり接触部での摩擦低減を図り、このラジアル転がり軸受１ｄの耐久性の向上を図る事ができる。
その他の作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する説明を省略する。

［実施の形態の第３例］
図５も、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例のラジアル転がり軸受１ｅは、内輪５ｅの内周面に形成している凹溝１２ｂの形状を、上記内輪５ｅの内周面から離れるほど（径方向外側ほど）軸方向の幅寸法が小さくなる、断面略台形状としている。この様な形状にする事で、潤滑油を上記ラジアル転がり軸受１ｅの軸受内部に送り込む際の、上記凹溝１２ｂの底部への、遠心力に基づく集中（ポンプ作用）を大きくする事ができる。その他の構造及び作用は、前述した実施の形態の第１例、又は上述した実施の形態の第２例と同様であるから、重複する説明を省略する。

本発明は、前述した実施の形態の第１〜２例の様な、玉軸受、円筒ころ軸受に限らず、他の様々なラジアル転がり軸受に適用する事で、上述した作用効果と同様の作用効果を得る事ができる。又、本発明は、内輪回転のラジアル転がり軸受に限らず、外輪回転のラジアル転がり軸受に適用しても、同様の作用効果を得る事ができる。
又、上記実施の形態の第１〜２例では、それぞれのラジアル転がり軸受１ｃ、１ｄを構成する前記各内輪５ｃ、５ｄに本発明の構造を設けているが、前記各外輪３、３ａに上記本発明の構造を設けてもこれらラジアル転がり軸受１ｃ、１ｄの各内部空間１５、１５ｂを良好に潤滑する事ができる。又、本発明の構造は、ラジアル転がり軸受を構成する内輪又は外輪のどちらか一方に設ける構造だけでなく、これら内輪及び外輪の両方に設ける構造とする事もできる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、ラジアル転がり軸受の部分断面図。 同じく、回転軸を除いて示す、図１のイ矢視図。 同じく、玉及び保持器を除いて示す、図１のロ−ロ断面図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、ラジアル転がり軸受の部分断面図。 同第３例を示す、凹溝の形状を説明する為の部分断面図。 従来構造のラジアル転がり軸受の第１例を示す部分断面図。 同第２例を示す部分断面図。 ラジアル転がり軸受の内部空間を潤滑する為の従来構造の１例を説明する為の部分断面図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ ラジアル転がり軸受
２、２ａ 外輪軌道
３、３ａ 外輪
４、４ａ 内輪軌道
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ 内輪
６ 玉
７、７ａ 保持器
８ 円筒ころ
９ 内向鍔部
１０ 固定部分
１１、１１ａ、１１ｂ 回転軸
１２、１２ａ、１２ｂ 凹溝
１３、１３ａ、１３ｂ 供給孔
１４、１４ａ、１４ｂ 供給路
１５、１５ｂ 内部空間

Claims (2)

1. 内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、この外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えたラジアル転がり軸受に於いて、上記外輪の外周面と上記内輪の内周面とのうちの少なくとも一方の周面に、全周に亙り凹溝を形成しており、この凹溝の少なくとも円周方向２個所位置に、この凹溝を形成した上記外輪又は内輪を径方向に貫通する通孔を形成している事を特徴とするラジアル転がり軸受。
2. 凹溝が内輪の内周面に形成されており、この凹溝が、内径側の開口部から外径側の底部に向かうほど軸方向の幅が狭くなる断面形状を有する、請求項１に記載したラジアル転がり軸受。

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