JP2010038351A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑油の不足が生じしたとしても、外輪と保持器との間で焼き付きが生じるのを抑制することができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】 本発明の転がり軸受１は、内輪２と、外輪軌道面３ａを有するとともに、外輪軌道面３ａの軸方向一方側に隣接して形成された肩部３ｂを有する外輪３と、内外輪２，３間を転動する複数の玉４と、玉４を保持するとともに、外輪３の肩部３ｂ内周側に摺接可能に対向している被案内面５ｂを有する保持器５とを備えている。保持器５は、肩部３ｂ内周側に設けられ、被案内面５ｂと摺接する案内面３ｂ１によって自己の回転が案内されている。保持器５の被案内面５ｂには、当該転がり軸受１を潤滑するための潤滑油Ｊが保持される断面Ｖ字型の環状溝６が形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

回転軸等を回転自在に支持するための転がり軸受には、その用途等に応じて種々あるが、この内、アンギュラ玉軸受は、ラジアル方向及びスラスト方向の荷重を負担することができるため、スピンドルやその他機械装置の回転軸を支持するものとして広く用いられている。
上記アンギュラ玉軸受には、外輪内周側に形成された肩部の内周面に摺接することでその回転が案内される、いわゆる外輪案内タイプの保持器を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

上記アンギュラ玉軸受は、当該軸受を組み立てる際に予め潤滑油を塗布したり、潤滑油供給用の小型ポンプを当該軸受に内蔵又は近傍に配置することで僅かな潤滑油を上記アンギュラ玉軸受の内外輪間に供給するといった方法により、微量潤滑が行われることがあり（例えば、特許文献２参照）、これによって、内外輪とこれらの間を転動する玉との間の接触面や、互いに摺接する保持器の外周面と肩部内周面との間における潤滑がなされていた。

特開２００４−３４７００１号公報 特開２００４−１０８３８８号公報

上記従来のアンギュラ玉軸受は、上述のように微量潤滑環境下において使用される場合、当該軸受を潤滑するための潤滑油に不足が生じる場合がある。例えば、当該アンギュラ玉軸受を組み立てる際に予め塗布する潤滑油の量が少なかったり、小型ポンプによる潤滑油の供給量が低下したりすると潤滑油に不足が生じる。このような場合、転動する玉と内外輪との間の潤滑においては、問題のない程度の不足であったとしても、保持器の外周面と肩部内周面との間においては、両者は互いに摺接するため、その潤滑油の不足によって焼き付きが生じ易くなるという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、潤滑油の不足が生じしたとしても、外輪と保持器との間で焼き付きが生じるのを抑制することができる転がり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、外周に内輪軌道面を有する内輪と、内周に外輪軌道面を有するとともに、前記外輪軌道面の軸方向一方側に隣接して形成された肩部を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間を転動する複数の転動体と、前記複数の転動体を周方向に所定間隔に保持するとともに、前記外輪の肩部内周側に摺接可能に対向している環状の被案内面を有する保持器と、を備え、前記肩部内周側に設けられ、前記被案内面と摺接する案内面によって前記保持器の回転が案内される転がり軸受において、前記保持器の被案内面には、当該転がり軸受を潤滑するための潤滑油が保持される断面Ｖ字型の環状溝が形成されていることを特徴としている。

上記のように構成された転がり軸受によれば、外輪の案内面に摺接する保持器の被案内面に、潤滑油が保持される環状溝が形成されているので、当該転がり軸受を潤滑するための潤滑油に不足が生じたとしても、環状溝に保持される潤滑油によって、互いに摺接する案内面と被案内面との間を潤滑することができる。
上記環状溝は周方向に沿って環状に形成されているので、保持器が回転することによっては環状溝内の潤滑油を径方向外側に吸引するような動圧を発生させることがなく、環状溝の内部に侵入した潤滑油が動圧等の作用によって環状溝の外部に一気に飛散してしまうことが防止できる。さらに、上記環状溝は断面Ｖ字型とされているので、環状溝内に侵入する潤滑油は、メニスカス効果によって適度な保持力をもって環状溝内に保持され、案内面と被案内面との間に序々に供給される。
以上により、本発明の転がり軸受によれば、環状溝内に適度な保持力をもって潤滑油を確実に保持することができ、潤滑油に不足が生じたとしても、環状溝内に保持される潤滑油を序々に供給することによって、互いに摺接する案内面と被案内面との間を潤滑することができる。この結果、外輪と保持器との間で焼き付きが生じるのを抑制することができる。

また、本発明者は、案内面と被案内面とをほぼ平行に設定した上記転がり軸受を使用した場合に、これら案内面と被案内面との間の面圧分布が、転動体側に位置する端部側に近づくに従って高くなっており、局部的な面圧の上昇が焼き付きの一因となっていることを実験的に見出した。そしてこの知見にに基づき、下記の構成に至った。
すなわち、前記外輪の案内面と前記保持器の被案内面との間には、当該案内面と被案内面との径方向間隔が前記転動体に近づくにつれて大きくなる環状の案内隙間が設けられていることが好ましい。
この場合、案内面と被案内面との径方向間隔が、互いの面圧が高くなる転動体側に近づくにつれて大きくなるように構成されているので、両面間の面圧分布を均等にし、局部的に高面圧となる部分が生じるのを抑制することができる。加えて、上記案内隙間においても潤滑油を保持することができる。この結果、外輪と保持器との間で焼き付きが生じるのをより効果的に抑制することができる。

本発明の転がり軸受によれば、潤滑油の不足が生じたとしても、外輪と保持器との間で焼き付きが生じるのを抑制することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る転がり軸受の構成を示す断面図である。この転がり軸受１は、環状の内輪２と、内輪２の外周側に同心に配置された外輪３と、内輪２と外輪３との間に介在した転動体としての複数の玉４と、これら玉４を保持するための保持器５とを備えており、玉４が、内外輪２，３に対して斜接するアンギュラ玉軸受を構成している。

内輪２は、軸受鋼等の合金鋼を用いて環状に形成された部材であり、その外周面には、玉４が転動する内輪軌道面２ａが周方向に沿って形成されている。
外輪３も、軸受鋼等の合金鋼を用いて環状に形成された部材であり、その内周面には、玉４が転動する外輪軌道面３ａが内輪軌道面２ａに対向するように形成されている。また、外輪３の内周面には、外輪軌道面３ａの軸方向一方側に隣接して肩部３ｂが形成されている。この肩部３ｂは、外輪軌道面３ａの軸方向他方側に形成されたカウンタボア部３ｃよりも径方向内側に突出するように形成されている。
複数の玉４は、上記内輪軌道面２ａ及び外輪軌道面３ａとの間に転動自在に配置されており、これによって、内外輪２，３は互いに相対回転自在である。

保持器５は、フェノール樹脂等の合成樹脂を用いて形成された円筒状の部材であり、複数の玉４を収容し各玉４を所定間隔で保持する複数のポケット５ａが周方向に所定間隔で設けられている。保持器５は、内輪２と外輪３との間に、これら両輪２，３とほぼ同心となるように配置されている。保持器５の軸方向一方側外周端部には、肩部３ｂの内周側に摺接可能に対向している被案内面５ｂが設けられている。
肩部３ｂの内周側には、保持器５の被案内面５ｂが摺接する案内面３ｂ１が設けられている。内外輪２，３が相対回転することで保持器５と外輪３との間においても相対回転したときに、保持器５の被案内面５ｂは、肩部３ｂの案内面３ｂ１に摺接する。このように、保持器５は、被案内面５ｂと摺接する案内面３ｂ１によって、自己の回転が内外輪２，３の回転中心とほぼ同一となるように案内される。
また、保持器５の被案内面５ｂには、多数の環状溝６が周方向に沿って形成されている。多数の環状溝６は、それぞれ互いに軸方向に所定間隔を置いて被案内面５ｂに形成されている。

図２は、転がり軸受１の要部を拡大した断面図である。被案内面５ｂに形成された環状溝６は、図２に示すように、被案内面５ｂの外側端部５ｂ１から玉４側に向かって縮径するように傾斜している第一傾斜面６ａと、外側端部５ｂ１から玉４側に向かって拡径するように傾斜している第二傾斜面６ｂとによって構成されており、断面Ｖ字型に形成されている。この環状溝６の内部には、転がり軸受１を潤滑するための潤滑油Ｊが保持される。
この潤滑油Ｊは、例えば、当該転がり軸受１を組み立てる際に予め各部品に塗布したり、内外輪２，３間に充填することで転がり軸受１に与えられ、各部の潤滑に供される。
上記のように与えられる潤滑油Ｊにより、転がり軸受１に対して微量潤滑が行われる。

転がり軸受１に与えられる潤滑油Ｊは、転がり軸受１の各部を潤滑することで、環状溝６の内部にも侵入する。このとき、環状溝６は周方向に沿って環状に形成されているので、保持器５が回転することによっては、環状溝６内の潤滑油Ｊを径方向外側に吸引するような動圧を発生させることがなく、環状溝６の内部に侵入した潤滑油Ｊが動圧等の作用によって環状溝６の外部に一気に飛散してしまうことが防止できる。さらに、環状溝６は、断面Ｖ字型とされているので、環状溝６内に侵入する潤滑油Ｊは、環状溝６の両傾斜面６ａ、６ｂに対するメニスカス効果によって適度な保持力をもって環状溝６内に保持され、案内面３ｂ１と被案内面５ｂとの間に序々に供給される。

上記環状溝６の両傾斜面６ａ、６ｂが成す溝角度θは、１０〜１５０°の範囲に設定されることが好ましい。この場合、潤滑油Ｊを適度に保持することができる程度に、潤滑油Ｊの環状溝６に対するメニスカス効果を得ることができる。
また、環状溝６の溝深さｂは、保持器５の厚み寸法ａ（図１参照）の１／１００〜１／１０の寸法に設定されていることが好ましい。この場合、環状溝６の内部に適度な量の潤滑油Ｊを保持することができる。

また、外輪３の肩部３ｂに設けられた案内面３ｂ１は、図２に示すように、外輪３の外側端部側から外輪軌道面３ａ側（玉４側）に向かって漸次拡径するテーパ面とされている。このテーパ面の傾斜角度αは、例えば０．１〜１°に設定される。

外輪３の前記案内面３ｂ１と、保持器５の被案内面５ｂとの間には、環状の案内隙間Ｓが設けられている。
案内面３ｂ１は、上述のように、玉４側に向かって漸次拡径するテーパ面とされているのに対して、円筒状の保持器５の外周面である被案内面５ｂは円筒面であるので、案内隙間Ｓは、案内面３ｂ１と被案内面５ｂとの径方向間隔が玉４側に近づくにつれて大きくなっている。また、案内面３ｂ１の外側端部３ｂ２と、被案内面５ｂとの間のクリアランスｓ１は、例えば、０．２〜０．４ｍｍに設定されている。このクリアランスｓ１は、保持器５の案内面５ｂと外輪３の被案内面３ｂ１とが摺接しつつ相対回転を可能にするために設定されている。

上記のように構成された本実施形態の転がり軸受１によれば、外輪３の案内面３ｂ１に摺接する保持器５の被案内面５ｂに、潤滑油Ｊが保持される環状溝６が形成されているので、転がり軸受１を潤滑するための潤滑油Ｊに不足が生じたとしても、環状溝６に保持される潤滑油Ｊによって、互いに摺接する案内面３ｂ１と被案内面５ｂとの間を潤滑することができる。
環状溝６内に侵入する潤滑油Ｊは、上述したように、動圧等の作用によって外部に飛散してしまうことがなく、かつ適度な保持力をもって環状溝６内に保持され、案内面３ｂ１と被案内面５ｂとの間に序々に供給される。
以上より、本実施形態の転がり軸受１によれば、環状溝６内に適度な保持力をもって潤滑油Ｊを確実に保持することができ、転がり軸受１を潤滑するための潤滑油Ｊに不足が生じたとしても、環状溝６内に保持される潤滑油Ｊを序々に供給することによって、互いに摺接する案内面３ｂ１と被案内面５ｂとの間を潤滑することができる。この結果、外輪３と保持器５との間で焼き付きが生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、本発明者が見出した上述の知見に基づき、案内面３ｂ１と、保持器５の被案内面５ｂとの間に、案内面３ｂ１と被案内面５ｂとの径方向間隔が玉４側に近づくにつれて大きく設定された環状の案内隙間Ｓが設けられている。すなわち、案内面３ｂ１と被案内面５ｂとの径方向間隔が、互いの面圧が高くなる玉４側に近づくにつれて大きく設定されているので、案内面３ｂ１と被案内面５ｂとの間の面圧分布を均等にし、局部的に高面圧となる部分が生じるのを抑制することができる。加えて、案内隙間Ｓにおいても潤滑油を保持することができる。この結果、外輪３と保持器５との間で焼き付きが生じるのをより効果的に抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、環状溝６は、図２に示すようにほぼ直線状に傾斜する両傾斜面６ａ，６ｂによって、断面Ｖ字型に形成されたものを例示したが、環状溝６の断面形状は、ほぼＶ字型とされていればよく、例えば、図３（ａ）に示すように、適度に両傾斜面６ａ，６ｂを凹湾曲させて形成したものや、逆に凸湾曲させたもの、あるいは、図３（ｂ）に示すように、両傾斜面６ａ，６ｂをそれぞれ複数の傾斜面６ａ１，６ａ２（６ｂ１，６ｂ２）でほぼＶ字型としたものも、本発明における断面Ｖ字型に含まれる。

また、上記実施形態の転がり軸受１では、潤滑油Ｊの供給は、当該転がり軸受１を組み立てる際に予め各部品に塗布したり、内外輪２，３間に充填することによって行う構成としたが、図４に示すように、潤滑油Ｊを供給するためのポンプＰを内蔵することで、潤滑油Ｊの供給が行われる転がり軸受に対しても適用することができる。図４中の転がり軸受１は、内外輪２，３それぞれの一方側端面に突設された環状のハウジング２ｂ，３ｄの間にポンプＰを収容し内蔵している。ポンプＰは、ダイアフラムポンプ等からなり、保持器５と内輪２との間の空間に延ばされたノズルｐ１から潤滑油Ｊを吐出する。これにより、転がり軸受１の各部に潤滑油Ｊが供給される。
この場合においても、ポンプＰによる潤滑油Ｊの供給量が低下し、潤滑油Ｊに不足が生じたとしても、外輪３と保持器５との間の焼き付きを効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受の構成を示す断面図である。 転がり軸受１の要部を拡大した断面図である。 環状溝の断面形状のバリエーションを示す断面図である。 他の態様の転がり軸受の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 転がり軸受
２ 内輪
２ａ 内輪軌道面
３ 外輪
３ａ 外輪軌道面
３ｂ 肩部
３ｂ１ 案内面
４ 玉（転動体）
５ 保持器
５ｂ 被案内面
６ 環状溝
Ｓ 案内隙間

Claims (2)

1. 外周に内輪軌道面を有する内輪と、
   内周に外輪軌道面を有するとともに、前記外輪軌道面の軸方向一方側に隣接して形成された肩部を有する外輪と、
   前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間を転動する複数の転動体と、
   前記複数の転動体を周方向に所定間隔に保持するとともに、前記外輪の肩部内周側に摺接可能に対向している環状の被案内面を有する保持器と、を備え、
   前記肩部内周側に設けられ、前記被案内面と摺接する案内面によって前記保持器の回転が案内される転がり軸受において、
   前記保持器の被案内面には、当該転がり軸受を潤滑するための潤滑油が保持される断面Ｖ字型の環状溝が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記外輪の案内面と前記保持器の被案内面との間には、当該案内面と被案内面との径方向間隔が前記転動体に近づくにつれて大きくなる環状の案内隙間が設けられている請求項１に記載の転がり軸受。

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