JP2012037046A - ころがり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ころがり軸受内の潤滑油の攪拌によるエネルギー損失を低減し、かつ潤滑不良を防止できるころがり軸受を提供する。
【解決手段】保持器５の軸方向一方側の内径部より径方向内方に円盤部５ｃを有し、前記円盤部５ｃと内輪側面２ｃとの間で潤滑油の流入量を制限するころがり軸受において、前記保持器５の前記円盤部５ｃのポケット側側面に円周状の溝５ｆを備えている。さらに前記円周状の溝５ｆの幅は前記保持器５の本体部５ｂの内径と内輪肩部２ｂの径との半径の差に略等しく形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、給油手段から供給される潤滑油により潤滑されるころがり軸受に関する。

近年、省エネルギー及び地球環境保全の観点から、自動車を初めとする輸送機器や産業機械設備のエネルギー効率化が急務となっており、その構成部品である軸受のエネルギー効率向上が必要になっている。

潤滑油によって潤滑される軸受においては、軸受内部の潤滑油の攪拌によるエネルギー損失が軸受のエネルギー損失の大きな部分を占めていることが知られている。

また、潤滑油の攪拌によるエネルギー損失を軽減する手段として、軸受の構成部品である内輪と保持器の対峙間隙を極力狭くして潤滑油の流入量を制限した軸受がある。（特許文献１参照）

特開２０００−２２０６４７号公報

しかしながら、前記のような潤滑油の流入量制限をおこなった軸受では、装置内の潤滑油の状態によっては、瞬間的に軸受内への潤滑油の供給が停止し、軸受軌道や転動体の一部に潤滑不良による微小焼付等が発生する場合がある。

この発明の目的は、ころがり軸受内の潤滑油の攪拌によるエネルギー損失を低減し、かつ潤滑不良を防止できるころがり軸受を提供することにある。

前記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、外周に内輪軌道及び内輪肩部を有する内輪と、内周に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道の間を転動する複数の転動体と、前記転動体を円周方向に所定の間隔に保持する保持器を備え、かつ前記保持器の軸方向一方側の内径部より径方向内方に円盤部を有し、前記円盤部と前記内輪肩部または内輪側面またはその両面との間で潤滑油の流入量を制限するころがり軸受において、前記保持器の前記円盤部のポケット側側面に円周状の溝を備えていることである。

軸受装置内の潤滑油の動きは複雑で一定の潤滑油油面深さを設定された装置であっても前記のような潤滑油の流入量制限をおこなった軸受では、装置内の潤滑油の状態によっては、瞬間的に軸受内への潤滑油の供給が停止し、軸受軌道や転動体の一部に潤滑油枯渇による微小焼付等が発生し軸受寿命が極端に短くなる事がある。
本発明によれば、外部から軸受への潤滑油の供給が停止された瞬間でも、前記円周状の溝に保持された微量の潤滑油が軌道及び、転動体へ供給され、前記の瞬時の枯渇を回避できる。

又、前記円周状の溝を保持器の強度に影響が少ない前記円盤部のポケット側側面に形成することにより、より断面積の大きな円周状の溝の形成が可能になり、より多くの潤滑油の保持が可能になる。さらに前記円周状の溝を前記円盤部のポケット側側面に形成することにより、前記円周状の溝から前記ポケット方向の段差が無くなり、前記円盤部と内輪の隙間からの軸受内部への潤滑油の供給が途絶えた瞬間に、前記円周状の溝の潤滑油がすべて軌道及び、転動体へ供給され、前記の潤滑油の枯渇をさらに回避できる。

前記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、外周に内輪軌道を有する内輪と、内周に外輪軌道及び外輪肩部を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道の間を転動する複数の転動体と、前記転動体を円周方向に所定の間隔に保持する保持器を備え、かつ前記保持器の軸方向一方側の外径部より径方向外方に円盤部を有し、前記円盤部と前記外輪肩部または外輪側面またはその両面との間で潤滑油の流入量を制限するころがり軸受において、前記保持器の前記円盤部のポケット側側面に円周状の溝を備えていることである。

軸受装置内の潤滑油の動きは複雑で一定の潤滑油油面深さを設定された装置であっても前記のような潤滑油の流入量制限をおこなった軸受では、装置内の潤滑油の状態によっては、瞬間的に軸受内への潤滑油の供給が停止し、軸受軌道や転動体の一部に潤滑油枯渇による微小焼付等が発生し軸受寿命が極端に短くなる事がある。
本発明によれば、外部から軸受への潤滑油の供給が停止された瞬間でも、前記円周状の溝に保持された微量の潤滑油が軌道及び、転動体へ供給され、前記の瞬時の枯渇を回避できる。

又、前記円周状の溝を保持器の強度に影響が少ない前記円盤部のポケット側側面に形成することにより、より断面積の大きな円周状の溝の形成が可能になり、より多くの潤滑油の保持が可能になる。さらに前記円周状の溝を前記円盤部のポケット側側面に形成することにより、前記円周状の溝から前記ポケット方向の段差が無くなり、前記円盤部と外輪の隙間からの軸受内部への潤滑油の供給が途絶えた瞬間に、前記円周状の溝の潤滑油がすべて、軌道及び、転動体へ供給され、前記の潤滑油の枯渇をさらに回避できる。

前記の課題を解決するため、請求項３に係る発明の構成上の特徴は、
前記円周状の溝の幅は、前記保持器の前記円盤部のポケット側側面の径方向外方延長面と前記保持器の前記内径部との交差部と前記内輪肩部との半径の差に略等しく形成されていることである。

又、前記円周状の溝の幅は、前記円盤部のポケット側側面の径方向外方延長面と、保持器の内径部との交差部と前記内輪肩部との半径の差と略等しく形成されていることにより、潤滑油の保持量が確実になり、前記円盤部と内輪の隙間からの潤滑油の供給が途絶えた瞬間に、前記円周状の溝から軌道及び、転動体へ供給される潤滑油の量が確保され、前記の潤滑油の枯渇をさらに回避できる。

前記の課題を解決するため、請求項４に係る発明の構成上の特徴は、
前記円周状の溝の幅は、前記保持器の前記円盤部のポケット側側面の径方向内方延長面と前記保持器の前記外径部との交差部と前記外輪肩部との半径の差に略等しく形成されていることである。

又、前記円周状の溝の幅は、前記円盤部のポケット側側面の径方向内方延長面と、保持器の外径部との交差部と前記外輪肩部との半径の差と略等しく形成されていることにより、潤滑油の保持量が確実になり、前記円盤部と外輪の隙間からの潤滑油の供給が途絶えた瞬間に、前記円周状の溝から軌道及び、転動体へ供給される潤滑油の量が確保され、前記の潤滑油の枯渇がさらに回避できる。

本発明の転がり軸受によれば、軸受軌道及び転動体の潤滑油不足による焼き付き等を防止できる。この結果軸受及び、軸受装置の寿命が延長できる。又、従来より少ない潤滑油量による潤滑が可能になり、装置の摩擦損失によるエネルギー損失が減少し、かつ消費潤滑油の量も減少可能となり、装置のエネルギー効率向上が可能となる。

本発明の第１の実施形態のころがり軸受の断面図である。 図１の内輪及び保持器を説明する拡大断面図である。 図１の潤滑油供給時の潤滑油の流れを説明する拡大断面図である。 図１の潤滑油供給停止時の潤滑油の流れを説明する拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態のころがり軸受の断面図である。 図５の外輪及び保持器を説明する拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態のころがり軸受の断面図である。 本発明の第４の実施形態のころがり軸受の断面図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態のころがり軸受の断面図である。
図１におけるころがり軸受１は内輪２と、外輪３と、これらの間に配置された転動体としての玉４と、この玉を保持する保持器５とで構成される深溝玉軸受である。

内輪２は環状に形成されており、その外周に周方向全周に亘って形成された溝状の内輪軌道２ａとその両側に内輪肩部２ｂを有している。又、側面２ｃは内輪肩部２ｂから径方向の内方に延在し、内輪２の中心軸に垂直な平面とされている。
外輪３は環状に形成されており、その内周に周方向全周に亘って形成された溝状の外輪軌道３ａとその両側に外輪肩部３ｂを有している。側面３ｃは外輪肩部３ｂから径方向の外方に延在し、外輪３の中心軸に垂直な平面とされている。又、外輪３は内輪２と同心に配置されている。

保持器５は本体部５ｂと円盤部５ｃとで形成されている。本体部５ｂには玉４を収容する複数のポケット５ａが周方向において所定の間隔に設けられている。本体部５ｂの内径部５ｄは軸受内部の潤滑油の排出を容易にする為、円すい形状となっている。

玉４は保持器本体部５ｂの各ポケット５ａ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て、内輪軌道２ａと外輪軌道３ａとの間を転動する。

図２は図１の内輪及び保持器を説明する拡大断面図である。
図２において、本体部５ｂの軸方向一方側の内径端部には内径部５ｇが内輪肩部２ｂの直径より小さい円盤部５ｃが形成され、そのポケット側側面５ｅは内輪側面２ｃに対峙し隙間Ａを形成している。

保持器５の円盤部５ｃのポケット側側面５ｅを径方向外方に延在させた時のポケット側側面５ｅと本体部５ｂの内径部５ｄとの交差部より内径側のポケット側側面５ｅに、径方向の幅ｌで開口し、軸方向に深さδで窪む円周状の溝５ｆが形成されている。
この円周状の溝５ｆの深さδは、保持器の強度に影響しない範囲で極力大きな値、幅ｌは前記交差部と内輪肩部２ｂの外周の半径の差Ｈと等しい値となっている。

前記円周状の溝５ｆの深さδ及び幅ｌは、潤滑油の保持効果を確実にする為には、極力大きな値が望ましいが、深さδは保持器の強度に影響しない範囲で極力大きな値、幅ｌについては、前記Ｈ寸法を大きく超える値はラビリンス効果が損なわれたり、十分な潤滑油の滞留が起こらない危険がある為、前記Ｈ寸法に略等しい値とする。

図３は図１の潤滑油供給時の潤滑油の流れを説明する拡大断面図であり、図４は図１の潤滑油供給停止時の潤滑油の流れを説明する拡大断面図である。
図１、図３及び図４において、ころがり軸受１は内輪２が回転し外輪３は固定されており、潤滑油は図中左側より供給され右側へ流出する。ここで、図３及び図４の黒塗り矢印は潤滑油の流れを模式的に示している。

図２及び図３において、図中左側から供給された潤滑油は、回転部品である軸６や軸受内輪２によって跳ね飛ばされ保持器５の円盤部の内径部５ｇ及び本体部の内径部５ｄで受止められ、転動体４、軌道２ａ、３ａに達する。
ここで、内輪の側面２ｃと保持器円盤部のポケット側側面５ｅとの間の隙間Ａを形成することにより、供給側から転動体４、軌道２ａ、３ａに達する潤滑油の量を制限している。この時潤滑油の流れに当たらない円周状の溝５ｆには潤滑油が滞留する。

軸受け装置内の潤滑油は供給側において他の軸受や軸受以外の回転部品によって攪拌され、特に高速回転時には、一定の油面は保たれず、瞬時においては、軸受内輪および外輪と保持器の隙間を通過する潤滑油が極端に少なかったり、全く通過しない場合がある。
この時、図４に示すように、円周状の溝５ｆに滞留していた潤滑油は本体部の内径部５ｄを伝って転動体４、軌道２ａ、３ａに達する。

この為、軸受内輪および外輪と保持器の隙間を通過する潤滑油が極端に少なかったり、全く通過しない場合に見られる軸受軌道や転動体表面の潤滑油枯渇による微小焼付等を回避することができる。

この結果軸受及び、軸受装置の寿命が延長できる。又、従来より少ない潤滑油量による潤滑が可能になり、軸受の潤滑油攪拌抵抗の減少により、装置の摩擦損失によるエネルギー損失が減少し、かつ消費潤滑油の量も減少可能となり、装置のエネルギー効率向上が可能となる。

図５は本発明の第２の実施形態の転がり軸受の断面図である。第２の実施形態の転がり軸受は保持器１５の円盤部１５ｃ及び円周状の溝１５ｆの位置が第１の実施形態と異なる。
第２の実施形態のころがり軸受では、第１の実施形態のころがり軸受と共通の構成、作用効果については説明を省略することにし、第１の実施形態のころがり軸受と異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。

図６は図５の外輪及び保持器を説明する拡大断面図である。
図６において、保持器１５の本体部１５ｂの軸方向一方側の外径端部には外径部１５ｉが外輪肩部３ｂの直径より大きい円盤部１５ｃが形成され、そのポケット側側面１５ｅは外輪側面３ｃに対峙し隙間Ａを形成している。

保持器１５の円盤部１５ｃのポケット側側面１５ｅの径方向内方の延長面と本体部１５ｂの外径部１５ｈとの交差部より外径側に、径方向の幅ｌで開口し、軸方向に深さδで窪む円周状の溝１５ｆが形成されている。
この円周状の溝１５ｆの深さδは保持器の強度に影響しない範囲で極力大きな値、幅ｌは前記交差部と外輪肩部３ｂの内周の半径の差Ｈと等しい値となっている。

図５及び図６において図中左側から供給された潤滑油は保持器１５と内輪肩部２ｂの間及び、保持器１５と外輪側面３ｃの間を通過して、転動体４、軌道２ａ、３ａに達する。
ここで、軸受外輪の側面３ｃと保持器円盤部のポケット側側面１５ｅとの間の隙間Ａを形成することにより、供給側から転動体４、軌道２ａ、３ａに達する潤滑油の量を制限している。この時潤滑油の流れに当たらない円周状の溝１５ｆには潤滑油が滞留する。

軸受装置内の潤滑油は供給側において他の軸受や軸受以外の回転部品によって攪拌され、特に高速回転時には、一定の油面は保たれず、瞬時においては、軸受内輪および外輪と保持器の隙間を通過する潤滑油が極端に少かったり、全く通過しない場合がある。
この時、円周状の溝１５ｆに滞留していた潤滑油は外輪肩部３ｂや保持器本体部の外径部１５ｈを伝って転動体４、軌道２ａ、３ａに達する。

この為、軸受内輪および外輪と保持器の隙間を通過する潤滑油が極端に少なかったり、全く通過しない場合に見られる軸受軌道や転動体の潤滑油枯渇による微小焼付等を回避することができる。

第１の実施形態及び第２の実施形態におけるころがり軸受は、転動体が玉であるいわゆる深溝玉軸受であるが、この発明ではアンギュラ玉軸受等のその他の玉軸受であってもよく、さらには転動体が円すいころや、円筒ころである、円すいころ軸受や、円筒ころ軸受等、玉軸受以外のころがり軸受であっても良い。

又、第１の実施形態及び第２の実施形態におけるころがり軸受は、保持器５，１５の円周状の溝５ｆ、１５ｆの幅ｌは前記Ｈ寸法に略等しい値となっているが、円盤部のポケット側側面５ｅ、１５ｅの幅を確保できない等の寸法的な制約がある場合は、図７（第３の実施形態）に示すように、前記幅ｌが極力前記Ｈ寸法に近い値の円周状の溝２５ｆを形成するころがり軸受であっても良い。

又、第１の実施形態及び第２の実施形態におけるころがり軸受は、保持器５、１５の円周状の溝５ｆ、１５ｆは連続した環状の溝で形成されているが、保持器５、１５の円周状の溝５ｆ、１５ｆは円周上の不連続な溝で形成されたころがり軸受であっても良い。

更に、第１の実施形態及び第２の実施形態におけるころがり軸受は、保持器５、１５は内輪側面２ｃ及び外輪側面３ｃより飛び出す様に形成されているが、本発明のころがり軸受けは図７、図８（第４の実施形態）に示す様な、保持器５、２５が内輪側面２ｃ及び外輪側面３ｃより内側に位置するように形成されたころがり軸受であっても良い。

又、第１の実施形態及び第２の実施形態におけるころがり軸受は、保持器円盤部５ｃ、のポケット側側面５ｅと内輪側面２ｃ又は、保持器円盤部１５ｃのポケット側側面１５ｅと外輪側面３ｃとの間で潤滑油の流入量制限を行う構成だが、本発明のころがり軸受は図７に示す様な保持器円盤部２５ｃの内径部２５ｇと内輪肩部２ｂの間または、図８に示す様な、保持器円盤部５ｃの内径部５ｇと内輪肩段部３２ｂ´及び、保持器円盤部５ｃのポケット側側面５ｅと内輪段部側面３２ｃ´の間等、保持器円盤部と内輪又は外輪の側面以外の面との間で潤滑油の流入量制限を行う構成のころがり軸受であっても良い。

１、１０、２０、３０ ‥ころがり軸受（深溝玉軸受）
２、３２ ‥内輪
２ａ、３２ａ ‥内輪軌道
２ｂ、３２ｂ ‥内輪肩部
３２ｂ´ ‥内輪肩段部
２ｃ、３２ｃ ‥内輪側面
３２ｃ´ ‥内輪肩段部側面
３ ‥外輪
３ａ ‥外輪軌道
３ｂ ‥外輪肩部
３ｃ ‥外輪側面
４ ‥転動体（玉）
５、１５、２５ ‥保持器
５ａ、１５ａ ‥保持器ポケット
５ｂ、１５ｂ ‥保持器本体部
５ｃ、１５ｃ、２５ｃ ‥保持器円盤部
５ｄ ‥保持器本体部の内径部
５ｅ、１５ｅ，２５ｅ ‥保持器円盤部のポケット側側面
５ｆ、１５ｆ、２５ｆ ‥保持器円盤部ポのケット側側面の円周状の溝
５ｇ、２５ｇ ‥保持器円盤部の内径部
１５ｈ ‥保持器本体部の外径部
１５ｉ ‥保持器円盤部の外径部
６ ‥軸
ｌ ‥保持器円盤部のポケット側側面の円周状の溝の幅

Claims (4)

1. 外周に内輪軌道及び内輪肩部を有する内輪と、内周に外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道と外輪軌道の間を転動する複数の転動体と、前記転動体を円周方向に所定の間隔に保持する保持器を備え、かつ前記保持器の軸方向一方側の内径部より径方向内方に円盤部を有し、前記円盤部と前記内輪肩部または、内輪側面またはその両面との間で潤滑油の流入量を制限するころがり軸受において、前記保持器の前記円盤部のポケット側側面に円周状の溝を備えることを特徴とするころがり軸受。
2. 外周に内輪軌道を有する内輪と、内周に外輪軌道及び外輪肩部を有する外輪と、内輪軌道と外輪軌道の間を転動する複数の転動体と、前記転動体を円周方向に所定の間隔に保持する保持器を備え、かつ前記保持器の軸方向一方側の外径部より径方向外方に円盤部を有し、前記円盤部と前記外輪肩部または、外輪側面またはその両面との間で潤滑油の流入量を制限するころがり軸受において、前記保持器の前記円盤部のポケット側側面に円周状の溝を備えることを特徴とするころがり軸受。
3. 前記円周状の溝の幅は、前記保持器の前記円盤部のポケット側側面の径方向外方延長面と前記保持器の前記内径部との交差部と前記内輪肩部との半径の差に略等しく形成されたことを特徴とする請求項１に記載のころがり軸受。
4. 前記円周状の溝の幅は、前記保持器の前記円盤部のポケット側側面の径方向内方延長面と前記保持記の前記外径部との交差部と前記外輪肩部との半径の差に略等しく形成されたことを特徴とする請求項２に記載のころがり軸受。

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