JP2011231885A - 転がり軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】転がり軸受装置の周囲を流体が流動するような環境下で、固定側軌道輪と回転側軌道輪との間の環状空間に流体が侵入するのを抑制する。
【解決手段】転がり軸受１０は、ハウジング２０に固定される外輪１２と、この外輪１２に対して径方向に対向して配置され、回転軸１７に固定される内輪１１と、外輪１２と内輪１１との径方向の間に転動可能に配置された玉１３と、外輪１２と内輪１１との間の環状空間をシールするシール部材２４と、を備えている。外輪１２におけるハウジング２０に対する当接部には、流体を軸方向に流通させて逃がすための逃がし流路４１が形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受装置に関するものである。
内輪及び外輪の間に複数の転動体を備えている転がり軸受において、内外輪の間の環状空間にグリースを充填すると共に、このグリースの漏れを防止するために当該環状空間をシール部材によってシールしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシール部材は、径方向外端部が外輪の軸方向両側に固定され、径方向内端部に内輪に摺接する摺接面を備えている。
特開２００８−９５７５３号公報
上記のような接触タイプのシール部材を備えている転がり軸受は、シール部材と内輪との間に摺動抵抗が発生するため、高速回転が求められる機器に対しては回転負荷が大きくなり、好ましくない。したがって、このような高速回転が求められる機器に対しては、接触タイプのシール部材よりもラビリンスシール等の非接触タイプのシール部材を用いることが好適である。
しかしながら、転がり軸受の周囲を気体や液体等の流体が流動するような環境下、特に、高圧の流体が流動するような環境下では、シール部材と内輪との間のシール隙間から内輪と外輪との間の環状空間に流体が入り込む可能性が高くなり、入り込んだ流体によって環状空間内のグリースが流されてしまい、潤滑機能が早期に低下するという問題が生じる。したがって、このような問題が生じないように対策を講じる必要がある。
また、接触タイプのシール部材を用いる場合においても、高圧の流体が流動する環境下では、シール部材単独のシール機能だけではなく、転がり軸受全体としてシール部材と内輪との間に流体が入り込むのを防止するための機能を加えることがより好適である。
そこで、本発明は、周囲を流体が流動するような環境下であっても、固定側軌道輪と回転側軌道輪との間の環状空間に流体が入り込むのを抑制することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。
本発明は、固定部材と、この固定部材に固定される固定側軌道輪と、この固定側軌道輪に対して径方向に対向して配置され、回転部材に固定される回転側軌道輪と、前記固定側軌道輪と前記回転側軌道輪との径方向の間に転動可能に配置された転動体と、前記固定側軌道輪と前記回転側軌道輪との間の環状空間をシールするシール部材と、を備えている転がり軸受装置において、
前記固定部材及び固定側軌道輪の少なくとも一方における他方に対する当接部に、流体を軸方向に流通させて逃がすための逃がし流路が形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、固定部材に固定される固定側軌道輪と、この固定側軌道輪に対して径方向に対向して配置され、回転部材に固定される回転側軌道輪と、前記固定側軌道輪と前記回転側軌道輪との径方向の間に転動可能に配置された転動体と、前記固定側軌道輪と前記回転側軌道輪との間の環状空間をシールするシール部材と、を備えている転がり軸受装置において、
前記固定側軌道輪における前記固定部材に対する当接部に、流体を軸方向に流通させて逃がすための逃がし流路が形成されていることを特徴とする。
以上の各構成によれば、周囲を流体が流動しているような環境下で転がり軸受装置を使用する場合、その流体を逃がし流路を通して逃がすことによって、シール部材でシールされている固定側軌道輪と回転側軌道輪との間の環状空間に当該流体が入り込むのを抑制することができる。したがって、この環状空間にグリースを充填している場合であっても、当該グリースが流体によって流されてしまうことはほとんど無く、潤滑機能の低下を抑制することができる。
また、前記シール部材は、前記固定側軌道輪に固定され、前記回転側軌道輪との間にシール隙間を形成する非接触タイプのシール部材とされていることが好ましい。
この場合、シール部材と回転側軌道輪との間の摺動抵抗はほとんど無く、また、両者間のシール隙間に周囲の流体が流入して当該シール隙間からグリースが流れ出してしまうこともほとんど無いので、潤滑機能も好適に維持することができる。したがって、この発明の転がり軸受装置は、高速回転を行う回転機器に対して好適に使用することができる。
前記逃がし流路は、前記固定側軌道輪における周面と軸方向端面とに形成されていてもよい。この場合、固定側軌道輪の軸方向端面が固定部材に当接されることによって、固定側軌道輪の軸方向移動が規制されているような場合であっても、固定側軌道輪の周面と軸方向端面とに形成された逃がし流路によって流体を適切に逃がすことができる。
前記逃がし流路は、周方向に間隔をあけて複数形成されていることが好ましい。これによって周方向の全体において流体を逃がすことができる。
また、この場合、前記固定側軌道輪における前記周面と前記軸方向端面との境界部には、前記固定側軌道輪の周面に形成された複数の逃がし流路と、軸方向端面に形成された複数の逃がし流路とを周方向に連通する連通溝が形成されていることが好ましい。
このような構成によって、固定側軌道輪の周面に形成された複数の逃がし流路と、軸方向端面に形成された複数の逃がし流路とを相互に連通させて、流体をより流れやすくすることができる。
本発明の転がり軸受装置によれば、周囲を流体が流動するような環境下であっても、固定側軌道輪と回転側軌道輪との間の環状空間に流体が侵入するのを抑制することができる。
本発明の実施形態に係る転がり軸受装置を示す概略断面図である。 図１のII−II断面図である。 転がり軸受を示す斜視図である。 軸心を通る面で切断した転がり軸受を示す斜視図である。 変形例に係る転がり軸受の断面図（図１のII−II断面に相当する図）である。 変形例に係る転がり軸受の断面図（図１のII−II断面に相当する図）である。
以下、本発明の実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る転がり軸受装置を示す概略断面図、図２は、図１のII−II断面図である。また、図３は、転がり軸受１０の斜視図、図４は、転がり軸受１０の断面斜視図である。
本実施形態の転がり軸受装置は、ハウジング２０に装着された転がり軸受１０を備えている。この転がり軸受１０は、内輪１１と、外輪１２と、これらの間に配置された転動体としての玉１３と、この玉１３を保持する保持器１４とで構成される玉軸受とされている。
内輪１１は、環状に形成されており、その外周面の軸方向略中央部には、溝状の内輪軌道面１６が周方向全周に亘って形成されている。内輪１１の内周面には回転軸（回転部材）１７が嵌合・固定されており、この回転軸１７の回転に伴って内輪１１も一体的に回転する。したがって、本実施形態の内輪１１は、本発明における回転側軌道輪を構成する。
外輪１２は、内輪１１と同様に環状に形成されており、内輪１１の径方向外側に同一軸心状に配置されている。外輪１２の内周面の軸方向略中央部には、溝状の外輪軌道面１９が周方向全周に亘って形成されている。この外輪１２は、外周面がハウジング（固定部材）２０に嵌合されることによって固定されている。したがって、本実施形態の外輪１２は、本発明における固定側軌道輪を構成する。
保持器１４は、例えば、フェノール樹脂等の合成樹脂によって環状に形成されており、玉１３を収容するための複数のポケット２２を周方向に等間隔をあけて有している。玉１３は保持器１４の各ポケット２２に収容されることにより周方向において所定間隔に保持され、内輪軌道面１６と外輪軌道面１９との間を転動する。
外輪１２の内周面には、２つの環状のシール部材２４が取り付けられている。このシール部材２４は、外輪１２の内周面の軸方向両側に嵌合されることによって外輪１２に固定されている。シール部材２４の内周面２４ａは円筒面に形成され、内輪１１の外周面の軸方向両側に対して隙間ｔをもって近接して配置されており、この隙間ｔがシール隙間（ラビリンス隙間）を構成している。また、２つのシール部材２４の間には、グリース等の潤滑剤が充填されている。
回転軸１７の外周面には、内輪１１が嵌合されている箇所（被嵌合部２６）よりも外径が大きい大径部２７が形成されており、内輪１１は、その軸方向一端部（右端部）が被嵌合部２６と大径部２７との間の段部２８に当接することによって、回転軸１７に対する軸方向一方側（右方向）への相対移動が規制されている。
また、ハウジング２０には、外輪１２が嵌合されている箇所（被嵌合部３０）よりも内径が小さい小径部３１が形成されており、外輪１２は、その軸方向他端部（左端部）が被嵌合部３０と小径部３１との間の段部３２に当接することによって、ハウジング２０に対する軸方向他方側（左方向）への相対移動が規制されている。
外輪１２の外周面の軸方向中央部には、周方向全周に亘って凹部３５が形成されている。また、当該外周面の軸方向両側には、軸方向に延びる軸方向溝３６が形成されている。この軸方向溝３６は、図２〜図４に示すように、周方向に間隔をあけて多数形成されている。軸方向溝３６の深さは、凹部３５と略同一であり、シール部材２４と内輪１１の外周面との間に形成されたシール隙間ｔよりも十分に大きい寸法に形成されている。
ハウジング２０に形成された段部３２に対して当接する外輪１２の軸方向端部（左端部）には、径方向に延びる径方向溝３８が形成されている。この径方向溝３８は、軸方向溝３６と同様に周方向に間隔をあけて多数形成されている。また、本実施形態では、軸方向溝３６と径方向溝３８とは同数形成されるとともに、周方向に関して同じ位置に形成されている。
また、軸方向溝３６が形成された外輪１２の外周面と、径方向溝３８が形成された外輪１２の軸方向端面との境界部分（角部）には、周方向溝（連通溝）４０が周方向全周に亘って形成されている。この周方向溝４０は、全ての軸方向溝３６と径方向溝３８とを互いに連通させている。
図１に示すように、前述した軸方向溝３６及び径方向溝３８は、転がり軸受１０の周囲において流動する流体を流通させる逃がし流路４１を構成している。転がり軸受１０の周囲に高圧の気体や液体等の流体が存在する場合、軸方向溝３６や径方向溝３８がなかったとすると、ハウジング２０内に入り込んだ流体は、シール隙間ｔから転がり軸受１０内の環状空間に入り込み、転がり軸受１０内のグリースを流してしまう可能性があり、早期のグリース切れによって回転負荷を増大させたり、耐久性を低下させたりする原因となる。
これに対して、本実施形態では、外輪１２に軸方向溝３６及び径方向溝３８が形成されているので、ハウジング２０内に入り込んだ流体を、図１に矢印で示すように軸方向溝３６及び径方向溝３８により形成された逃がし流路４１を通して軸方向に流通させ、シール隙間ｔから転がり軸受１０内部に流体が入り込まないように流体を逃がすことができる。したがって、転がり軸受１０内にグリースを適切に保持し、潤滑機能を維持することができる。
また、外輪１２には周方向溝４０が形成され、複数の径方向溝３８と複数の軸方向溝３６とが相互に連通されているので、より流体を流通しやすくすることができる。
また、外輪１２の外周面の軸方向中央部形成された凹部３５によって逃がし流路４１が拡大されているので、軸方向溝３６を通過する流体の流動抵抗をより小さくすることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で適宜変更することが可能である。
外輪１２に形成された軸方向溝３６や径方向溝３８の数（逃がし流路４１の数）は、特に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、図５に示す変形例では、外輪１２の外周面に４本の軸方向溝３６が互いに等間隔（９０度間隔）をあけて形成されている。このような構成においても、軸方向溝３６を通して転がり軸受１０の周囲の流体を逃がすことができ、外輪１２と内輪１１との間の環状空間に周囲の流体が入り込むのを抑制することができる。なお、図５には、径方向溝３８や周方向溝４０は示されていないが、上記実施形態と同様に外輪１２に対してこれらの溝を形成してもよい。
また、軸方向溝３６や径方向溝３８（逃がし流路４１）は、外輪１２ではなく、ハウジング２０に形成されていてもよい。例えば、図６に示す変形例では、ハウジング２０に形成された外輪嵌合用の被嵌合部３０に対して多数の軸方向溝３６（逃がし流路４１）が周方向に間隔をあけて形成されている。したがって、各軸方向溝３６を通して転がり軸受１０の周囲の流体を逃がすことができ、外輪１２と内輪１１との間の環状空間に周囲の流体が入り込むのを抑制することができる。なお、図６には、径方向溝３８や周方向溝４０は示されていないが、ハウジング２０に対してこれらの溝を形成してもよい。
また、軸方向溝３６や径方向溝３８は、外輪１２とハウジング２０との双方に形成することもできる。
上記実施形態では、外輪１２の外周面の軸方向中央部に凹部３５が形成されているが、これを省略して、外輪１２の軸方向全体に亘って軸方向溝３６を形成してもよい。また、周方向溝４０についても省略することが可能である。
転がり軸受１０の外輪１２の軸方向両側の端面がハウジング２０に当接している場合には、この両方の端面に対して径方向溝３８を形成することができる。逆に、外輪１２のいずれの軸方向端面もハウジング２０に当接していない場合には、径方向溝３８を省略してもよい。
外輪１２と内輪１１との間の環状空間をシールするシール部材は、接触タイプのシール部材であってもよい。
上記実施形態では、外輪１２がハウジング（固定部材）２０に固定される固定側軌道輪とされ、内輪１１が回転軸（回転部材）１７に固定される回転側軌道輪とされているが、外輪１２が回転部材に固定される回転側軌道輪とされ、内輪１１が固定部材に固定される固定側軌道輪とされている転がり軸受装置に対しても本発明を適用することができる。
また、本発明は、上記実施形態とは異なる形式の溝玉軸受や、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受等の種々の軸受に対して適用することができる。
１０：転がり軸受、１１：内輪（回転側軌道輪）、１２：外輪（固定側軌道輪）、１３：玉（転動体）、１７：回転軸（回転部材）、２０：ハウジング（固定部材）、２４：シール部材、３６：軸方向溝、３８：径方向溝、４０：周方向溝、４１：逃がし流路

Claims (6)

  1. 固定部材と、この固定部材に固定される固定側軌道輪と、この固定側軌道輪に対して径方向に対向して配置され、回転部材に固定される回転側軌道輪と、前記固定側軌道輪と前記回転側軌道輪との径方向の間に転動可能に配置された転動体と、前記固定側軌道輪と前記回転側軌道輪との間の環状空間をシールするシール部材と、を備えている転がり軸受装置において、
    前記固定部材及び前記固定側軌道輪の少なくとも一方における他方に対する当接部に、流体を軸方向に流通させて逃がすための逃がし流路が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
  2. 固定部材に固定される固定側軌道輪と、この固定側軌道輪に対して径方向に対向して配置され、回転部材に固定される回転側軌道輪と、前記固定側軌道輪と前記回転側軌道輪との径方向の間に転動可能に配置された転動体と、前記固定側軌道輪と前記回転側軌道輪との間の環状空間をシールするシール部材と、を備えている転がり軸受装置において、
    前記固定側軌道輪における前記固定部材に対する当接部に、流体を軸方向に流通させて逃がすための逃がし流路が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
  3. 前記シール部材は、前記固定側軌道輪に固定され、前記回転側軌道輪との間にシール隙間を形成する非接触タイプのシール部材とされている請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。
  4. 前記逃がし流路は、前記固定側軌道輪における周面と軸方向端面とに形成されていている請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受装置。
  5. 前記逃がし流路は、周方向に間隔をあけて複数形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受装置。
  6. 前記逃がし流路は、周方向に間隔をあけて複数形成され、
    前記固定側軌道輪における前記周面と前記軸方向端面との境界部には、前記固定側軌道輪の周面に形成された複数の逃がし流路と、軸方向端面に形成された複数の逃がし流路とを周方向に連通する連通溝が形成されている請求項４に記載の転がり軸受装置。
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