JP2010078114A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寿命が長くて、潤滑剤の消費量が小さく、かつ、潤滑剤の消費量が多い内側軌道部材の高速回転時において、潤滑剤不足が生じにくい転がり軸受装置を提供すること。
【解決手段】回転軸２に内輪３を締まり嵌めにより外嵌して固定する。回転軸２に潤滑剤貯留室７１を形成し、潤滑剤貯留室７１と内輪３の外周面との間に略径方向に延在する通路７２,３３を形成する。通路７２,３３に断面の断面積が異なる部分を設け、通路７２,３３において断面積が大きい部分を、通路７２,３３において断面積が小さい部分よりも径方向の外方に設ける。通路７２,３３において断面積が大きい部分に、玉５０を配置する。つる巻きばねの一端を玉５０に接続し、つる巻きばねの他端を潤滑剤貯留室７１の内面に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受装置に関し、特に、工作機械に使用されれば好適な転がり軸受装置に関する。

従来、転がり軸受装置としては、実開平４−１３３０２４号公報（特許文献１）に記載されている玉軸受装置がある。

この玉軸受装置は、外輪と、内輪との間に玉が配置され、内輪および内輪間座の少なくとも一方に、潤滑剤溜め空間と、この潤滑剤溜め空間から転動体の転送経路に開通する潤滑剤流出路とが設けられている。

上記潤滑剤流出路の一部または全部は、その潤滑剤流出路を構成する部品間の接触面に面粗さにより生じる微小隙間により構成されている。

上記従来の玉軸受装置は、潤滑剤流出路の一部または全部が、その潤滑剤流出路を構成する部品間の接触面に面粗さにより生じる微小隙間により構成されているから、潤滑剤が、グリースである場合に、グリースにおいてグリースから油分のみが分離して、グリース内の油分だけが潤滑剤流出路を通過する場合があり、潤滑の質が低下することがある。

また、一般的に、供給される潤滑剤の量が、少ない場合が多くて、潤滑剤を多く消費する内輪の高速回転時に、潤滑剤の量が不足することがある。

また、逆に、供給される潤滑剤の量が多い場合においては、潤滑剤溜め空間から潤滑剤が速く抜け出て、潤滑剤切れが早期に起こり、転がり軸受の寿命が早期につきるという課題がある。

また、この場合、多くの潤滑剤が必要ない内輪の低速回転時において、余剰の潤滑剤が攪拌されることに起因して、昇温して、焼付きや予圧の変化が助長されることがある。
実開平４−１３３０２４号公報

そこで、本発明の課題は、寿命が長くて、潤滑剤の消費量が小さく、かつ、潤滑剤の消費量が多い内側軌道部材の高速回転時において、潤滑剤不足が生じにくい転がり軸受装置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装置は、
軌道面を内周面に有する外側軌道部材と、
軌道面を外周面に有する一方、潤滑剤を貯留する潤滑剤貯留室およびこの潤滑剤貯留室と上記外周面とを連通する通路を内部に有し、かつ、回転する内側軌道部材と、
上記内側軌道部材と上記外側軌道部材との間に配置された転動体と、
上記内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下の場合に、上記通路を遮断する一方、上記内側軌道部材の回転速度が第１回転速度より大きい場合に、上記通路を連通する潤滑剤流量調整装置と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、上記潤滑剤流量調整装置によって、潤滑剤貯留室と、内側軌道部材の外周面とを連通している通路を遮断または連通させる構成であるから、従来の構成と異なり、潤滑剤の油分だけが分離して、摺動部に供給されることがない。したがって、潤滑剤の品質が低下することがない。

また、本発明によれば、上記潤滑剤流量調整装置が、上記内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下の場合に、上記通路を遮断するから、内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下で潤滑剤の消費が少ない内側軌道部材の低回転速度時に、余剰に潤滑剤が供給されることを抑制できる。したがって、内側軌道部材の低回転速度時に、余剰の潤滑剤がもたらす、昇温や焼付きや予圧の変化を抑制することができる。

また、本発明によれば、上記内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下の場合に、摺動部に供給する潤滑剤の量を抑制できるから、潤滑剤切れを遅らせることができて、寿命を長くすることができる。

また、本発明によれば、上記潤滑剤流量調整装置が、上記内側軌道部材の回転速度が第１回転速度より大きい場合に、上記通路を連通する構成であるから、潤滑剤を多く消費する内側軌道部材の高速回転時に、潤滑剤の量が不足することを抑制できる。

また、一実施形態では、
上記潤滑剤流量調整装置は、
上記通路内に配置された蓋部材と、
上記蓋部材を上記潤滑剤貯留室の方に付勢する付勢部材と
を備え、
上記蓋部材は、上記内側軌道部材の回転速度が上記第１回転速度以下の場合において、付勢部材によって上記通路を密封する密封位置に付勢される一方、上記内側軌道部材の回転速度が上記第１回転速度より大きい場合において、上記内側軌道部材の上記第１回転速度を超える回転速度の回転に伴う遠心力によって上記通路において上記密封位置よりも上記外周面側に位置して上記通路を連通する。

上記実施形態によれば、上記潤滑剤流量調整装置を、蓋部材と、上記蓋部材を上記潤滑剤貯留室の方に付勢する付勢部材とで構成しているから、上記潤滑剤流量調整装置を、安価に製造できる。また、潤滑剤流量調整装置の運転に電力等の外部から供給されるエネルギーが、一切必要がないから、転がり軸受装置の運転コストも小さくすることができ、かつ、メンテナンス費が殆ど発生することがない。

また、一実施形態では、
上記通路は、略径方向に延在し、
上記通路は、
第１通路と、
この第１通路よりも通路の断面積が小さくて上記第１通路に開口すると共に、断面の形状が、略円形状の第２通路と
を有し、
上記蓋部材は、上記第２通路の断面の形状の直径よりも大きい直径を有する玉であり、
上記付勢部材は、略上記径方向に延在するばね部材であり、
上記ばね部材の一端は、上記玉に接続されている一方、上記ばね部材の他端は、上記潤滑剤貯留室の内面に接続され、
上記内側軌道部材の回転速度が上記第１回転速度以下の場合において、上記付勢部材による付勢力に基づいて、上記玉で上記第２通路の上記第１通路側の開口を塞ぐことにより、上記通路を密封する。

上記実施形態によれば、玉で第２通路の上記開口を塞ぐ構成であるから、内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下の場合において、通路の遮断の密封性を優れたものにすることができる。

また、上記ばね部材のばね定数を調整するだけで、第１回転速度を容易に所望の回転速度の近傍の回転速度に設定することができる。

本発明の転がり軸受装置によれば、潤滑剤流量調整装置によって、潤滑剤貯留室と、内側軌道部材の外周面とを連通している通路を遮断または連通させる構成であるから、潤滑剤の油分だけが、摺動部に供給されることがなく、潤滑剤の品質が低下することがない。

また、本発明の転がり軸受装置によれば、内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下で潤滑剤の消費が少ない内側軌道部材の低回転速度時に、余剰に潤滑剤が供給されることを抑制できて、余剰の潤滑剤の攪拌に伴う昇温、焼付、または、予圧の変化を抑制することができる。

また、本発明の転がり軸受装置によれば、内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下である場合に、摺動部に供給する潤滑剤の量を抑制できるから、潤滑剤切れを遅らせることができて、寿命を長くすることができる。

また、本発明の転がり軸受装置によれば、潤滑剤流量調整装置が、内側軌道部材の回転速度が第１回転速度より大きい場合に、通路を連通する構成であるから、潤滑剤を多く消費する内側軌道部材の高速回転時に、潤滑剤の量が不足することを抑制できる。

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装置の一実施形態の玉軸受装置の軸方向の模式断面図である。

この玉軸受装置は、外側軌道部材としての外輪１、回転軸２、内輪３、複数の玉４および潤滑剤流量調整装置７を備える。

上記外輪１は、図示しない工作機械のハウジングの内周面に内嵌されて固定されている。上記外輪１は、内周面に軌道面としての軌道溝１１を有する。

上記回転軸２は、工作機械の主軸を構成し、内輪３は、回転軸２の外周面に締まり嵌めにより外嵌されて固定されている。上記内輪３は、外周面に軌道面としての軌道溝３１を有する。上記回転軸２および内輪３は、内側軌道部材を構成している。

上記複数の玉４は、外輪１の軌道溝１１と、内輪３の軌道溝３１との間に、保持器５によって保持された状態で、周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

上記回転軸２は、表面から窪んだ取り付け部２１を有する。取り付け部２１には、上記潤滑剤流量調整装置７が嵌め込まれている。潤滑剤流量調整装置７は、取り付け部２１に嵌め込まれた状態で、軸２に固定されている。潤滑剤流量調整装置７は、その内部に、潤滑剤貯留室７１および通路７２を有する。上記潤滑剤貯留室７１内には、潤滑剤の一例としてのグリースＧが貯留されている。上記潤滑剤貯留室７１には潤滑剤貯留室７１にグリースを充填するための充填口７５が形成されている。上記通路７２は、略回転軸２の径方向に延在している。

上記通路７２は、第１通路７７と、第２通路７８とを有する。上記第１通路７７および上記第２通路７８の夫々の延在方向に垂直な方向の断面の形状は、略円形状になっている。上記第１通路７７は、上記第２通路７８よりも径方向の外方に位置している。上記第１通路７７は上記第２通路７８に連通している。上記第１通路７７の断面の断面積は、第２通路７８の断面の断面積よりも大きくなっている。上記第１通路７７の径方向の外方の端は、潤滑剤流量調整装置７の、回転軸２の径方向における外方に開口している一方、第２通路７８の径方向の内方の端は、潤滑剤貯留室７１に開口している。

上記内輪３は通路３３を有する。通路３３は、略内輪３の径方向に延在している。上記通路３３はの延在方向に垂直な断面の形状は、略円形状になっている。上記通路３３の径方向の内方の一端は、上記潤滑剤流量調整装置７の第１通路７７の開口に開口することで上記第１通路７７と連通している一方、上記通路３３の径方向の外方の他端は、上記内輪３の外周面に開口している。上記通路３３の断面の断面積は、上記第１通路７７の断面の断面積よりも小さくなっている。

図１に示すように、上記潤滑剤流量調整装置７の第１通路７７と、上記内輪３の内周面とで画定される空間は、蓋部材収容室４０となっている。

上記潤滑剤流量調整装置７は、蓋部材の一例としての、ゴム製、樹脂製または金属製の玉５０と、つる巻きばね５１と、係止部５２とを有する。上記玉５０は、上記蓋部材収容室４０内に配置されている。上記玉５０の直径は、潤滑剤流量調整装置７の第２通路７８の断面の直径よりも大きくなっている。

上記つる巻きばね５１は、略径方向に延在している。上記つる巻きばね５１の径方向の外方の一端は、玉５０に接続されている一方、つる巻きばね５１の径方向の内方の他端は、潤滑剤貯留室７１の底面（潤滑剤貯留室７１において径方向の内方に位置する面）５８に取り付けられた係止部５２に接続されている。係止部５２は例えば潤滑剤貯留室７１の底面５８に固定されたフックである。前記つる巻きばね５１は、前記つる巻きばね５１の径方向の内方の他端を、上記第２通路７８を通して前記充填口７５から引っ張り、前記係止部５２に引っかけて固定される。

上記玉５０が、潤滑剤流量調整装置７の第２通路７８における蓋部材収容室４０側の開口を塞いでる状態で、つる巻きばね５１の長さは、つる巻きばねの自然長よりも長くなっている。つまり、上記玉５０は、常時つる巻きばねによって、潤滑剤流量調整装置７の第２通路７８における蓋部材収容室４０側の開口の方に付勢されている。上記玉５０が、蓋部材収容室４０側の開口を塞いでいる位置は、玉５０の密封位置になっている。

上記構成において、回転軸２が停止しているときには、潤滑剤流量調整装置７の玉５０が、潤滑剤流量調整装置７の第２通路７８における蓋部材収容室４０側の開口を塞ぐようになっている。

また、回転軸２が回転し始めて、回転軸２の回転速度が大きくなって、玉５０に径方向の外方側の力を与える遠心力が大きくなって、玉５０に加わっている径方向の外方側の力が、玉５０に加わっている径方向の内方側の力と等しくなり（このときの回転軸２の回転速度が第１回転速度となる）、更に、玉５０に加わっている径方向の外方側の力が、玉５０に加わっている径方向の内方側の力を超えると、玉５０が径方向の外方に移動して、潤滑剤流量調整装置７の第２通路７８と潤滑剤流量調整装置７の第１通路７７とが連通するようになっている。

そして、このとき、潤滑剤貯留室７１内のグリースＧが、蓋部材収容室４０内に移動すると共に、蓋部材収容室４０内のグリースＧが、玉５０の径方向の外方の移動によって、玉５０によって径方向の外方側に押し出されて、内輪３の通路３３を経由して、内輪３の外周面に供給されるようになっている。

上記実施形態の玉軸受装置によれば、上記潤滑剤流量調整装置７によって、潤滑剤貯留室７１と、内輪３の外周面とを連通している通路７２,３３を遮断または連通させる構成であるから、従来の構成と異なり、潤滑剤としてのグリースの油分だけが分離して、摺動部に供給されることがない。したがって、グリースの品質が低下することがない。

また、上記実施形態の玉軸受装置によれば、内側軌道部材（回転軸２および内輪３）の回転速度が上記第１回転速度以下の場合に、上記潤滑剤流量調整装置７が、通路７２,３３を遮断するから、内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下でグリースＧの消費が少ない内側軌道部材の低回転速度時に、余剰にグリースＧが供給されることを抑制できる。したがって、上記内側軌道部材の低回転速度時に、余剰のグリースがもたらす、昇温や焼付きや予圧の変化を抑制することができる。

また、上記実施形態の玉軸受装置によれば、上記内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下の場合に、摺動部に供給するグリースＧの量を抑制できるから、グリース切れを遅らせることができて、寿命を長くすることができる。

また、上記実施形態の玉軸受装置によれば、上記潤滑剤流量調整装置７が、内側軌道部材の回転速度が第１回転速度より大きい場合に、通路７２,３３を連通する構成であるから、グリースＧを多く消費する内側軌道部材の高速回転時に、グリースＧの量が不足することを抑制できる。

また、上記実施形態の玉軸受装置によれば、上記潤滑剤流量調整装置７を、蓋部材である玉５０と、玉５０を潤滑剤貯留室７１の方に付勢するつる巻きばね５１とで構成しているから、潤滑剤流量調整装置７を、安価に製造できる。また、上記潤滑剤流量調整装置７の運転に電力等の外部から供給されるエネルギーが、一切必要がないから、玉軸受装置の運転コストも小さくすることができ、かつ、メンテナンス費が殆ど発生することがない。

また、上記実施形態の玉軸受装置によれば、玉５０で潤滑剤流量調整装置７の第２通路７８の開口を塞ぐ構成であるから、内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下の場合において、通路の遮断の密封性を優れたものにすることができる。また、上記つる巻きばね５１のばね定数を調整するだけで、上記第１回転速度を容易に所望の回転速度の近傍の回転速度に設定することができる。

尚、上記実施形態の玉軸受では、内側軌道部材を、回転軸２および内輪３で構成し、潤滑剤流量調整装置７を回転軸２に形成した取り付け部２１に固定すると共に、通路７２,３３を潤滑剤流量調整装置７および内輪３に形成して、回転軸２の回転速度が第１回転速度より大きい場合に、潤滑剤貯留室７１と内輪３の外周面とを通路７２,３３で連通するようにした。しかしながら、この発明では、内側軌道部材を、内輪のみで構成し、内輪のみに潤滑剤貯留室および通路を形成しても良い。

また、上記実施形態の玉軸受では、つる巻きばね５１が、玉５０と潤滑剤貯留室７１の内面とを連結していたが、この発明では、ばねの一端を、蓋部材に固定すると共に、ばねの他端を、例えば、蓋部材よりも径方向の外方に位置する通路内に設けた段部等に固定する構成であっても良い。そして、蓋部材が、通路を連通する際に、ばねの長さが縮む構成であっても良い。

また、上記実施形態の玉軸受では、上記潤滑剤流量調整装置７の通路７２の第１通路７７、および、第２通路７８の両方を、断面円形状に形成し、かつ、第１通路７７の断面積を、第２通路７８の断面積よりも大きくしたが、この発明では、図２に示すように、通路１７２が、円錐内周面を有する部分１７３を有していても良く、玉１５０が、円錐内周面の所定の場所に位置した際、円錐内周面を有する部分１７３が塞がれる構成であっても良い。

また、上記実施形態の玉軸受では、蓋部材が、玉５０であったが、この発明では、図３に示すように、蓋部材は、板状の部材２５０であっても良い。

また、上記実施形態では、付勢部材がつる巻きばね５１であったが、この発明では、付勢部材は、コイルばね、板ばね等のつる巻きばね以外の周知のばねであっても良い。

また、上記実施形態の玉軸受では、通路７７,７８が、回転軸２の径方向に延在していたが、この発明では、図４に示すように、通路３７７,３７８が、回転軸の径方向に対して鋭角をなして傾いていても良い。

また、上記実施形態の玉軸受では、通路３３の径方向の外方の端が、内輪３の外周面の軌道溝３１でない部分に開口していたが、この発明では、通路の径方向の外方の端は、内輪の軌道面に開口していても良い。

また、上記実施形態では、転動体が玉４であったが、この発明では、転動体は、円筒ころ、円錐ころまたは凸面ころ等の玉以外の転動体であっても良い。また、転動体は、玉、筒ころ、円錐ころおよび凸面ころのうちの少なくとも二つ以上で構成されていても良い。

また、上記実施形態では、潤滑剤流量調整装置７が、玉５０およびつる巻きばね５１からなっていたが、この発明では、潤滑剤流量調整装置は、電磁弁および回転速度検出装置を有し、回転速度検出装置からの制御信号を受けた電磁弁が弁の開閉を行う構成であっても良く、また、回転速度検出装置からの制御信号を受けた電磁弁が弁の開度を調整する構成であっても良い。

本発明の転がり軸受装置の一実施形態の玉軸受装置の軸方向の模式断面図である。 変形例の転がり軸受装置の一部を示す模式図である。 変形例の転がり軸受装置の一部を示す模式図である。 変形例の転がり軸受装置の一部を示す模式図である。

符号の説明

１ 外輪
２ 回転軸
３ 内輪
４ 玉
７ 潤滑剤流量調整装置
１１ 内輪の軌道溝
３１ 内輪の軌道溝
３３ 内輪の通路
４０ 蓋部材収容室
５０,１５０ 玉
５１ つる巻きばね
５８ 潤滑剤貯留室の底面
７１ 潤滑剤貯留室
７２ 潤滑剤流量調整装置の通路
７７ 潤滑剤流量調整装置の第１通路
７８ 潤滑剤流量調整装置の第２通路
２５０ 板状の部材
１２２,３２２,３３３ 通路

Claims (3)

1. 軌道面を内周面に有する外側軌道部材と、
   軌道面を外周面に有する一方、潤滑剤を貯留する潤滑剤貯留室およびこの潤滑剤貯留室と上記外周面とを連通する通路を内部に有し、かつ、回転する内側軌道部材と、
   上記内側軌道部材と上記外側軌道部材との間に配置された転動体と、
   上記内側軌道部材の回転速度が第１回転速度以下の場合に、上記通路を遮断する一方、上記内側軌道部材の回転速度が第１回転速度より大きい場合に、上記通路を連通する潤滑剤流量調整装置と
   を備えることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 請求項１に記載の転がり軸受装置において、
   上記潤滑剤流量調整装置は、
   上記通路内に配置された蓋部材と、
   上記蓋部材を上記潤滑剤貯留室の方に付勢する付勢部材と
   を備え、
   上記蓋部材は、上記内側軌道部材の回転速度が上記第１回転速度以下の場合において、付勢部材によって上記通路を密封する密封位置に付勢される一方、上記内側軌道部材の回転速度が上記第１回転速度より大きい場合において、上記内側軌道部材の上記第１回転速度を超える回転速度の回転に伴う遠心力によって上記通路において上記密封位置よりも上記外周面側に位置して上記通路を連通することを特徴とする転がり軸受装置。
3. 請求項２に記載の転がり軸受装置において、
   上記通路は、略径方向に延在し、
   上記通路は、
   第１通路と、
   この第１通路よりも通路の断面積が小さくて上記第１通路に開口すると共に、断面の形状が、略円形状の第２通路と
   を有し、
   上記蓋部材は、上記第２通路の断面の形状の直径よりも大きい直径を有する玉であり、
   上記付勢部材は、略上記径方向に延在するばね部材であり、
   上記ばね部材の一端は、上記玉に接続されている一方、上記ばね部材の他端は、上記潤滑剤貯留室の内面に接続され、
   上記内側軌道部材の回転速度が上記第１回転速度以下の場合において、上記付勢部材による付勢力に基づいて、上記玉で上記第２通路の上記第１通路側の開口を塞ぐことにより、上記通路を密封することを特徴とする転がり軸受装置。

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