JP2016023648A

JP2016023648A - 玉軸受

Info

Publication number: JP2016023648A
Application number: JP2014145849A
Authority: JP
Inventors: 康彦石井; Yasuhiko Ishii
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2016-02-08
Also published as: DE102015111188A1; CN105317845A; US9500232B2; US20160017923A1

Abstract

【課題】外輪軌道面と玉の外周面との間の良好なグリース潤滑を実現できる玉軸受を提供すること。
【解決手段】玉軸受１は、外周に内輪軌道面１１を有する内輪２と、内周に外輪軌道面１５を有する外輪３と、これら内外輪軌道面１１，１５間に配置された複数の玉４と、保持器５とを備える。内輪２の外周において、内輪２の軸方向Ｘの一方には内輪肩部１２が、内輪２の軸方向Ｘの他方にはカウンタボア１３がそれぞれ設けられている。各ポケット穴２７の周壁３０、軸方向Ｘの一方側の端部には、玉４側に向かうに従って径方向Ｚの外方に向かって延びるテーパ面４１が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、グリース潤滑の玉軸受に関する。

玉軸受の潤滑方式として、従来から、グリース潤滑が広く用いられている。グリース潤滑の玉軸受として、たとえば、下記の特許文献１が提案されている。
特許文献１は、内輪、外輪、およびこの内輪と外輪と間に介在した玉と、これら複数の玉を周方向に沿って所定間隔毎に保持する円環状の保持器とを備えた、グリース潤滑の高速回転玉軸受を開示している。この玉軸受では、内輪の外周の軸方向一方側には内輪肩部が設けられており、一方、内輪の外周の軸方向他方側にはカウンタボアが設けられている。また、特許文献１では、保持器の内周は、その全域が円筒面によって構成されている。

特開２０１０−１６４１２２号公報

特許文献１の内輪の外径は、軸方向一方側よりも軸方向他方側の方が小径であるので、内輪の回転状態では、内輪の外周の軸方向一方側と他方側との間に作用する遠心力の差と、内輪におけるグリースの付着とに起因して、内輪の外周に、軸方向の他方側から軸方向の一方側へと向かうグリースの流れが発生する。内輪の外周付近に塗布されているグリースは、この流れに乗って、軸方向の他方側から軸方向の一方側へと移動する。このグリースが、外輪の内周へと導かれ、ひいては外輪軌道面に供給されることが望ましい。

しかしながら、特許文献１では、軸方向の他方側から軸方向の一方側へと移動するグリースは、保持器の内周面と内輪の外周面との間を通って、内外輪間の、保持器に対して軸方向一方側の空間へと移動し、滞留してしまう。したがって、外輪軌道面と玉の外周面との間のグリース潤滑のために用いられるグリースの量が低減し、その結果、潤滑不良が発生するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、外輪軌道面と玉の外周面との間の良好なグリース潤滑を実現できる玉軸受を提供することである。

前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、外周に内輪軌道面（１１）を有する内輪（２）と、内周に外輪軌道面（１５）を有する外輪（３）と、これら内外輪軌道面間に配置された複数の玉（４）と、前記玉を収容する複数のポケット穴（２７）を有し、前記内輪および前記外輪の間に配置された保持器（５）とを備えた玉軸受（１）であって、前記内輪と前記外輪との間にグリースが封入されており、前記内輪の外周において、前記内輪の軸方向（Ｘ）の一方には内輪肩部（１２）が、前記内輪の軸方向の他方にはカウンタボア（１３）がそれぞれ設けられていて、各ポケット穴の周壁（３０）の内周端部（３０Ａ）の、前記保持器の軸方向（Ｘ）の一方側の端部（５Ａ）には、前記玉側に向かうに従って前記保持器の径方向（Ｚ）の外方に向かって延びるテーパ面（４１）が形成されている、玉軸受を提供する。

請求項２に記載の発明は、前記保持器は、前記軸方向の前記一方側の内径（Ｄ_１）が、前記軸方向の他方側の内径（Ｄ_２）よりも小径に設けられている、請求項１に記載の玉軸受である。
なお、前記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

請求項１に記載の構成によれば、内輪の外周の軸方向一方側には内輪肩部が設けられており、一方、内輪の外周の軸方向他方側にはカウンタボアが設けられている。すなわち、内輪の外径は、軸方向一方側よりも軸方向他方側の方が小径である。したがって、内輪の回転状態では、内輪の外周の軸方向一方側と他方側との間に作用する遠心力の差と、内輪におけるグリースの付着とに起因して、内輪の外周に、軸方向の他方側から軸方向の一方側へと向かうグリースの流れが発生する（ポンプ作用）。そのため、内輪の外周付近に配置されているグリースは、この流れに乗って、軸方向の他方側から軸方向の一方側へと移動する。

また、ポケット穴の周壁の、前記保持器の軸方向の一方側の端部には、玉側に向かうに従って保持器の径方向の外方に向かって延びるテーパ面が形成されている。テーパ面には、小径側に比べて大径側に、より大きな遠心力が作用する。そのため、テーパ面に付着しているグリースが、保持器の径方向の外方（すなわち、ポケット穴に進入する方向）に引っ張られる。したがって、保持器のポケット穴の内部にグリースを良好に導くことができ、これにより、内輪の外周のグリースを、外輪の内周、ひいては外輪軌道面に円滑に供給できる。したがって、外輪軌道面と玉の外周面との間の良好なグリース潤滑を実現でき、ゆえに、グリース潤滑の玉軸受として高速化を実現できる。

請求項２の構成によれば、保持器において、保持器の軸方向の一方側の内径が、軸方向の他方側の内径よりも小径に設けられている。したがって、前記のようなテーパ面を有する保持器を成形品により設ける場合であっても、テーパ面がアンダーカットにならないので、成形品である保持器を金型から容易に離型できる。したがって、アンダーカット処理を行うことなく、保持器の周壁に前記のようなテーパ面を形成することができる。

また、保持器において、保持器の軸方向の一方側の内径が、軸方向の他方側の内径よりも小径に設けられているので、保持器の内周面の軸方向の一方側と、内輪の外周面との間の間隔（Ｗ_２）が狭くされる。この場合、内輪の外周に、軸方向の他方側から軸方向の一方側へと向かうグリースが、保持器の内周面と内輪の外周面との間を通って、内外輪間の、保持器に対して軸方向一方側の空間（４５）に移動するのを抑制でき、これにより、当該空間にグリースが溜まるのを効果的に防止でき、ゆえに、グリース潤滑のために用いられるグリースの量を増大できる。

本発明の一実施形態に係る玉軸受の断面図である。図１のテーパ面の周囲の拡大図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る玉軸受１の断面図である。図２は、図１のテーパ面４１の周囲の拡大図である。
玉軸受１は、たとえば工作機械（図示しない）の回転軸（図示しない）を支持するための高速回転用の玉軸受である。玉軸受１は、工作機械以外にも、コンプレッサやポンプ等のタービン用回転軸を支持する玉軸受として用いられる。

玉軸受１は、たとえばアンギュラ型の玉軸受である。玉軸受１は、回転軸に外嵌固定される内輪２と、工作機械のハウジング（図示しない）に内嵌固定される外輪３と、内輪２の内輪軌道面１１と外輪３の外輪軌道面１５との間に配置された複数の玉４と、複数の玉４を周方向に一定間隔おきに保持するポケットを有する円筒状の保持器５と、内輪２と外輪３と間の環状空間の軸方向の一方端（図１の右端）に設けられた第１のシール６と、内輪２と外輪３と間の環状空間の軸方向の他方端（図１の左端）に設けられた第２のシール７とを含む。玉軸受１では、グリース潤滑が実現されている。

以降の説明において、回転軸（図示しない）の軸方向を軸方向Ｘとする。外輪３の軸方向および保持器５の軸方向は、軸方向Ｘと一致する。また、便宜上、軸方向Ｘのうち、内輪軌道面１１（接触点）における転動体荷重が作用する側（接触角を生じる側）の軸方向（図１の右側の方向）を、軸方向の一方側とし、軸方向Ｘのうち、外輪軌道面１５（接触点）における転動体荷重が作用する側（接触角を生じる側）の軸方向（図１の左側の方向）を、軸方向の他方側とする。また、玉軸受１の径方向を径方向Ｚとする。外輪３の径方向は、径方向Ｚと一致する。径方向Ｚにおいて回転軸（図示しない）に近づく側を「内側」ということにし、径方向Ｚにおいて回転軸（図示しない）から離れる側を「外側」という。さらに、玉軸受１の周方向を周方向Ｙとする。

内輪２は、回転軸と一体回転可能である。内輪２の外周には、軸方向Ｘの中央部に、玉４を転走させるための内輪軌道面１１が形成されている。内輪軌道面１１は、当該内輪軌道面１１と玉４との接触角が予め定める角度になるように形成されている。内輪２の外周の軸方向Ｘの一方側（図１の右側）に、内輪肩部１２が形成されている。また、内輪２の外周の軸方向Ｘの他方側（図１の左側）には、接触角を生じる側と軸方向Ｘの反対側（軸方向Ｘの一方側。図１の右側）に、カウンタボア１３（肩落とし部）が設けられている。内輪２の外周の軸方向Ｘの両端部には、径方向Ｚの内方に凹む第１のシール溝１４が形成されている。

外輪３はハウジング（図示しない）に固定的に設けられている。外輪３の内周には、軸方向Ｘの中央部に、玉４を転走させるための外輪軌道面１５が形成されている。外輪軌道面１５は、当該外輪軌道面１５と玉４との接触角が予め定める角度になるように形成されている。外輪３の内周には、外輪軌道面１５を除く部分に、当該外輪軌道面１５から見て軸方向Ｘの双方に第１および第２の外輪肩部１６，１７が形成されている。第１および第２の外輪肩部１６，１７の内周は、それぞれ、互いに同径を有する円筒面からなる内周面１８，１９を有している。すなわち、内周面１８と内周面１９とは互いに面一の円筒面である。

外輪３の内周には、外輪軌道面１５の軸方向Ｘの一方側（図１の右側）に隣接して（すなわち、外輪軌道面１５と第１の外輪肩部１６との間に）、グリース（図示しない）を溜めるためのグリース貯留溝２０が形成されている。グリース貯留溝２０は、軸方向Ｘ回りに延びる円筒壁２１と、径方向Ｚに沿って延びる垂直壁２２と、円筒壁２１と垂直壁２２とを繋ぐ湾曲壁９とによって区画された断面略Ｌ字状の溝である。円筒壁２１は、外輪軌道面１５に連続している。グリース貯留溝２０の底面をなす円筒壁２１は、外輪軌道面１５の最深部１５Ａ(外輪軌道面１５の軸方向Ｘの中央位置における底部)よりも、径方向Ｚの内方に位置している。換言すると、グリース貯留溝２０の底部が、外輪軌道面１５の最深部１５Ａよりも径方向Ｚの内方に位置している。グリース貯留溝２０の底部が、テーパ面等でなく円筒壁２１によって区画されているので、グリース貯留溝２０の底部への玉４の乗り上がりを効果的に抑制できる。また、グリース貯留溝２０の底部が、外輪軌道面１５の最深部１５Ａよりも外輪３の径方向の内方に位置しているので、グリース貯留溝２０の底部への玉の乗り上がりを効果的に抑制できる。

垂直壁２２は、内周面１８に連続している。円筒壁２１の軸方向Ｘの長さは、垂直壁２２の径方向Ｚの長さよりも長い。換言すると、垂直壁２２の径方向Ｚの長さが、円筒壁２１の軸方向Ｘの長さよりも短い。したがって、グリース貯留溝２０を径方向Ｚの外方に深くすることなく、グリース貯留溝２０の容積を大きく保つことができる。これにより、グリース貯留溝２０の底部への玉４の乗り上がりを、より一層効果的に抑制できる。

外輪３の内周の軸方向Ｘの両端部には、第２のシール溝２４が形成されている。軸方向Ｘの一方側（図１の右側）の第２のシール溝２４は、第１の外輪肩部１６の内周面１８に、内周面１８と外輪３の一方側端面３Ａとを接続する第１の段部３６を形成することにより設けられる。第１の段部３６は、内周面１８と垂直な面である。軸方向Ｘの他方側（図１の左側）の第２のシール溝２４は、第１の外輪肩部１７の内周面１９に、内周面１９と外輪３の他方側端面３Ｂとを接続する第２の段部３７を形成することにより設けられる。第２の段部３７は、内周面１９と垂直な面である。第２のシール溝２４には、対応するシール（第１または第２のシール６，７）の外周部２５が嵌っている。

保持器５は円環板状の保持器本体２６を有している。保持器本体２６には、保持器本体２６を径方向Ｚに貫通する複数のポケット穴２７が、周方向Ｙに等間隔で並んで形成されている。保持器５は、保持器本体２６が内輪２と同軸になるように配置されている。保持器５の各ポケット穴２７には、玉４が１つずつ配置されている。玉軸受１では、保持器５の案内方式として、外輪３の内周（すなわち、第１および第２の外輪肩部１６，１７の内周面１８，１９）と保持器５の外周面２８とを滑り接触させて保持器５の外径を案内する外輪案内方式が採用されている。これにより、玉軸受１の回転時における保持器５の挙動を安定させることができる。

各ポケット穴２７は、円筒面をなす周壁３０によって区画されている。前述のように、外輪３の内周に滑り接触することにより、保持器５の姿勢が安定させられている。
保持器５を玉軸受１内に収容した状態では、保持器５のポケット穴２７の周壁３０の軸方向Ｘの一方側（図１の右側）端部が、軸方向Ｘに関し、グリース貯留溝２０の垂直壁２２と略揃っている（軸方向Ｘの一方側にやや寄っている）。換言すると、グリース貯留溝２０の軸方向Ｘの一方側の端縁４０が、軸方向Ｘに関し、保持器５のポケット穴２７の周壁３０の軸方向Ｘの一方側端部と略揃っている（やや外輪軌道面１５側に寄っている）。前述のように、第１および第２の外輪肩部１６，１７の内周面１８，１９が面一の円筒面を有している（外輪３の内周のグリース貯留溝２０を除く領域が円筒面をなしている）ので、軸方向Ｘの一方側の保持器５の外周面２８全域が外輪の内周に案内される。

保持器５の内周面２９においてポケット穴２７に対し軸方向Ｘの一方側（図１の右側）の端部には、径方向Ｚの内方側に突出する突条４２が設けられている。そのため、保持器５の、軸方向Ｘの一方側の端部５Ａの内径Ｄ_１は、端部５Ａを除く部分の内径Ｄ_２よりも小径である。換言すると、保持器５は、軸方向Ｘの一方側の内径Ｄ_１が、軸方向Ｘの他方側の内径Ｄ_２よりも小径に設けられている。

保持器５において、ポケット穴２７の周壁３０の内周端部３０Ａの、軸方向Ｘの一方側の端部には、玉４側（すなわち、軸方向Ｘの他方側）に向かうに従って保持器５の径方向Ｚの外方に向かって延びる断面直線状のテーパ面４１が形成されている。後述するように、テーパ面４１は、保持器５の内周面２９に付着しているグリースを、ポケット穴２７の内部へと誘導するように機能する。

保持器５において、軸方向Ｘの一方側の内径Ｄ_１が、軸方向Ｘの他方側の内径Ｄ_２よりも小径に設けられているので、テーパ面４１がアンダーカットにならず、そのために、成形品である保持器５を金型（図示しない）から容易に離型できる。したがって、アンダーカット処理を行うことなく、保持器５の周壁３０にテーパ面４１を形成することができる。

保持器５の、軸方向Ｘの一方側の端部５Ａの内径Ｄ_１は、内周面２９の他の部分の内径Ｄ_２よりも小径であるので、内外輪２，３間の空間に保持器５を収容した状態において、保持器５の端部５Ａの内周面（突条４２の内周面）と内輪３の内輪肩部１２の外周面４３との間の間隔Ｗ_２（図２参照）が狭く設定されている。具体的には、間隔Ｗ_２の寸法は、保持器５の内周面の内周面２９と内輪３のカウンタボア１３の外周面４４との間の間隔をＷ_１とし、保持器５の外周面２８と、外輪３の内周面１８，１９との間の隙間をＷ_３すると、Ｗ_３＜Ｗ_２＜Ｗ_１である。

一対のシール６，７は、内輪２と外輪３と間の環状空間を封止して、当該環状空間からのグリースの飛散を防止するためのものであり、互いに同じ諸元を有している。本実施形態では、各シール６，７は円環状をなす非接触シールである。なお、接触シールであってもかまわない。各シール６，７は、円環状の鋼板製の芯金３１と、ゴムまたは樹脂を用いて形成されて、芯金３１が埋設されたシール本体３２とを含む。芯金３１は、径方向Ｚに沿うように配置された環状板３３と、環状板３３の外周縁から軸方向Ｘに沿うように延設された板状の円筒部３４とを備えている。環状板３３の径方向Ｚの内方部分は、軸方向Ｘの他方側（図１の左側）に向かうようにやや折り曲げられている。シール６，７が内輪２および外輪３に装着された状態では、シール６，７の外周部２５（シール本体３２の外周部）が、外輪３の第２のシール溝２４に嵌合しており、各芯金３１の円筒部３４の先端縁３４Ａが、対応する段部３６，３７に突き当てられている。このような装着状態で、各円筒部３４の内周面３４Ｂが、対応する内周面１８，１９と略面一である。

このように、各芯金３１の円筒部３４の先端縁３４Ａが、対応する段部３６，３７に突き当てられているので、第２のシール溝２４へのグリースの侵入が阻止される。そのため、第２のシール溝２４におけるグリースの滞留を防止でき、これにより、グリース潤滑のために用いられるグリースの量の増大を図ることができる。また、この実施形態では、各円筒部３４の内周面３４Ｂが、対応する内周面１８，１９と略面一であるので、第２のシール溝２４におけるグリースの滞留をより一層確実に防止でき、その結果、グリース潤滑のために用いられるグリースの量の、より一層の増大を図ることができる。

前述のように、内輪２の外周の軸方向Ｘの一方側（図１の右側）には内輪肩部１２が設けられており、その一方、内輪２の外周の軸方向Ｘの他方側（図１の左側）にはカウンタボア１３（肩落とし部）が設けられている。すなわち、内輪２の外径は、軸方向Ｘの一方側（図１の右側）よりも軸方向Ｘの他方側（図１の左側）の方が小径である。したがって、内輪２の回転状態では、内輪２の外周の軸方向Ｘの一方側と他方側との間に作用する遠心力の差に起因して、内輪２の外周に、軸方向Ｘの他方側から軸方向Ｘの一方側へと向かうグリースの流れが発生する（ポンプ作用）。そのため、内輪２の外周付近に配置されているグリースは、軸方向Ｘの他方側から軸方向Ｘの一方側へと移動する。すなわち、図１および図２に破線で示すように、玉４に対し軸方向Ｘの他方側寄りに配置されているグリースの一部は、内輪軌道面１１と玉４の外表面との間を通って、玉４に対し軸方向Ｘの一方側へと移動し、その後、内輪２の回転による遠心力を受けて径方向Ｚの外方に向けて飛散する。

前述のように、保持器５の、軸方向Ｘの一方側の端部５Ａの内径Ｄ_１は、内周面２９の他の部分の内径Ｄ_２よりも小径であるので、内輪２の外周を、軸方向Ｘの他方側から軸方向Ｘの一方側へと向かうグリースは、保持器５の端部５Ａの突条４２（すなわちテーパ面４１）によって捕獲される。
テーパ面４１には、径方向Ｚの内方に比べて径方向Ｚの外方に、より大きな遠心力が作用する。そのため、テーパ面４１によって捕獲されたグリースは、図２に実線の矢印で示すように、テーパ面４１を、大径側（すなわち、ポケット穴２７に進入する方向）に引っ張られる。したがって、テーパ面４１に捕獲されたグリースを、保持器５のポケット穴２７の内部に円滑に供給できる。

ポケット穴２７内のグリースは、保持器５の回転による遠心力を受けて、ポケット穴２７の周壁３０の軸方向Ｘの一方側端部を伝って、保持器５を径方向Ｚの内端（図１の下端）から径方向Ｚの外端（図１の上端）まで移動する。ポケット穴２７の周壁３０の径方向Ｚの外端に達したグリースは、保持器５の回転による遠心力を受けて、径方向Ｚの外方に向けて飛散する。

また、前述のように、保持器５のポケット穴２７の周壁３０の軸方向Ｘの一方側端部が、軸方向Ｘに関し、グリース貯留溝２０の垂直壁２２と略揃っているので、ポケット穴２７の周壁３０の軸方向Ｘの一方側端部から飛散するグリースは、グリース貯留溝２０へと供給され、グリース貯留溝２０に貯留される。グリース貯留溝２０に溜められたグリースは、外輪軌道面１５と玉４の外表面との間に供給される。

また、グリースを封入する際には、径方向Ｚにおける保持器５の内周面２９に対向する内輪２の外周面を主としてグリースが塗布されることが好ましい。
以上によりこの実施形態によれば、内輪２の外周のグリースを、ポケット穴２７の周壁３０、およびグリース貯留溝２０を通して、外輪軌道面１５に円滑に供給できる。したがって、外輪軌道面１５と玉４の外周面との間の良好なグリース潤滑を実現でき、ゆえに、グリース潤滑の玉軸受として高速化を実現できる。

また、前述のように、保持器５の端部５Ａの内周面（突条４２の内周面）と内輪２の内輪肩部１２の外周面４３との間の間隔Ｗ_２が狭く設定されているので、グリースが、保持器５の端部５Ａの内周面（突条４２の内周面）と内輪２の外周面４３との間を通って、内外輪２，３間の、保持器５に対して軸方向Ｘ一方側の空間４５（以下、一方側空間４５という）に移動するのを抑制できる。これにより、一方側空間４５にグリースが溜まるのを効果的に防止でき、ゆえに、グリース潤滑のために用いられるグリースの量の増大を図ることができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
前述の実施形態では、保持器５を、軸方向Ｘの一方側の内径Ｄ_１が、軸方向Ｘの他方側の内径Ｄ_２よりも小径であるとして説明したが、保持器５の内径が、軸方向Ｘの一方側と軸方向Ｘの他方側とで同等にされていてもよい。

また、前述の各実施形態では、内輪２が、回転軸に伴って回転する回転側であり、外輪３が固定側である場合を例に挙げて説明した。しかし、外輪３を回転側とし、内輪２を固定側とする場合にも、本願発明を適用できる。
その他、特許請求の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

１…玉軸受、２…内輪、３…外輪、４…玉、５…保持器、５Ａ…端部、１１…内輪軌道面、１２…内輪肩部、１３…カウンタボア、１５…外輪軌道面、２７…ポケット穴、３０…周壁、３０Ａ…内周端部、４１…テーパ面、４５…一方側空間、Ｄ_１…端部５Ａの内径（軸方向の一方側の内径）、Ｄ_２…端部５Ａを除く部分の内径（軸方向の他方側の内径）

Claims

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外輪と、これら内外輪軌道面間に配置された複数の玉と、前記玉を収容する複数のポケット穴を有し、前記内輪および前記外輪の間に配置された保持器とを備えた玉軸受であって、
前記内輪と前記外輪との間にグリースが封入されており、
前記内輪の外周において、前記内輪の軸方向の一方には内輪肩部が、前記内輪の軸方向の他方にはカウンタボアがそれぞれ設けられていて、
各ポケット穴の周壁の内周端部の、前記保持器の軸方向の一方側の端部には、前記玉側に向かうに従って前記保持器の径方向の外方に向かって延びるテーパ面が形成されている、玉軸受。
前記保持器は、前記軸方向の前記一方側の内径が、前記軸方向の他方側の内径よりも小径に設けられている、請求項１に記載の玉軸受。