JP2016217384A - ラジアル軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジアル軸受において、潤滑油の円滑な流れを確保することにより排熱効率を高める。
【解決手段】内輪と外輪との間に配置されると共に転動体を保持する保持器を有するラジアル軸受であって、保持器は、内輪側から外輪側に貫通すると共に保持器の回転軸芯を含む断面にて保持器の径方向に対して傾斜する貫通流路を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ラジアル軸受に関するものである。

例えば、特許文献１には、保持器を備える軸受が開示されている。このような軸受では、複数の転動体が保持器により保持されており、転動体同士の間隔が一定に保たれている。また、特許文献１には、転動体を収容するポケットに通じる通油孔が上記保持器に対して形成された構成が開示されている。このような通油孔を有する軸受によれば、通油孔を通じて保持器の外部から潤滑油が転動体の周囲に供給され、転動体の円滑な転動を確保することができる。

特開２０１１−１５３６５０号公報

ところで、ラジアル軸受は、上述の保持器が径方向にて内輪と外輪との間に配置された構成を有しており、ラジアル荷重を受けつつ内輪に固定されたシャフト等を軸支する。このようなラジアル軸受では、シャフト等が回転駆動されることによって潤滑油が連れ回り、遠心力の作用により潤滑油が内輪側から外輪側に移動される。しかしながら、径方向に内輪、保持器及び外輪が配列されていることから、潤滑油の流れが阻害され、潤滑油の滞留が生じ易い。このため、ラジアル軸受の内部に熱が籠りやすく、排熱を促進させるために、冷却能力の高い大規模な潤滑油システムを併設する必要があった。

なお、例えば特許文献１のように保持器に通油孔が形成された構成を採用する場合には、転動体を収容するポケットへの潤滑油の流れを円滑にすることができるが、ポケットに流れ込んだ潤滑油が排出され難い。このため、特許文献１に開示された構成による排熱効率の向上は極めて限定的である。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ラジアル軸受において、潤滑油の円滑な流れを確保することにより排熱効率を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、内輪と外輪との間に配置されると共に転動体を保持する保持器を有するラジアル軸受であって、上記保持器は、上記内輪側から上記外輪側に貫通すると共に上記保持器の回転軸芯を含む断面にて上記保持器の径方向に対して傾斜する貫通流路を有する、という手段を採用する。

第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、上記貫通流路は、上記保持器の上記内輪側の面に形成される入口開口と、上記保持器の上記外輪側の面に形成されると共に上記入口開口に対して上記保持器の回転方向下流側に形成される出口開口とを有する、という手段を採用する。

第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、上記貫通流路は、上記入口開口から上記回転軸芯の延在方向の一方側に向けて傾斜すると共に上記出口開口を有する第１傾斜流路と、上記入口開口から上記回転軸芯の延在方向の他方側に傾斜すると共に上記第１傾斜流路と別の上記出口開口を有する第２傾斜流路とを備える、という手段を採用する。

第４の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、上記保持器は、上記貫通流路の上記入口開口を上記保持器の径方向内側から覆うと共に上記保持器の回転方向の下流側に向けて開口された開口部を有する流体取込部を備える、という手段を採用する。

第５の解決手段として、上記第２〜第４いずれかの解決手段において、上記保持器は、上記貫通流路の上記出口開口から上記保持器の回転軸芯の延在方向に延在する案内流路を備える、という手段を採用する。

本発明によれば、保持器に対して、内輪側から外輪側に貫通すると共に保持器の回転軸芯を含む断面にて保持器の径方向に対して傾斜する貫通流路が形成されている。このため、内輪側に供給された潤滑油が遠心力の作用によって貫通流路に流れ込み、貫通流路に流れ込んだ潤滑油が保持器の径方向に対して傾斜する方向に吐出される。これにより、貫通流路から保持器の径方向に吐出される場合と比較して、潤滑油が外輪と内輪との間の隙間から外部に流れ出し易くなり、内輪側から外輪側に抜ける潤滑油の流れを円滑にすることができる。したがって、本発明によれば、ラジアル軸受において、潤滑油の円滑な流れを確保することにより排熱効率を高めることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るラジアル軸受を含む軸支機構を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るラジアル軸受の正面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 内輪及び外輪を省略して図示する本発明の一実施形態に係るラジアル軸受の部分拡大正面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るラジアル軸受の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のラジアル軸受１を含む軸支機構１００を模式的に示す断面図である。この図に示すように、本実施形態において軸支機構１００は、本実施形態のラジアル軸受１と、台座１１０と、潤滑油供給部１２０とを備えており、シャフト２００を円筒状のケース３００に挿通状態で軸支する。なお、シャフト２００は、不図示の動力源で生成された動力を伝達する。また、ケース３００は、シャフト２００を径方向外側から囲むように配置され、潤滑油Ｘを外部に排出するための排油孔３０１を有している。

ラジアル軸受１は、台座１１０とケース３００との間に介挿されており、後述する内輪２が台座１１０の外周面に固定され、後述する外輪３がケース３００の内壁面に固定されている。このラジアル軸受１については、後に詳説する。台座１１０は、シャフト２００の外周面に固定される環状部材である。この台座１１０は、シャフト２００の軸芯に沿う方向における一方の端部がシャフト２００の外周面に接続され、他の領域が図１に示すようにシャフト２００の外周面に対して一定の隙間を空けて配置されている。また、台座１１０は、周方向に等間隔で形成された貫通孔１１１を有している。この貫通孔１１１により、台座１１０とシャフト２００との間に供給された潤滑油Ｘがラジアル軸受１側に通り抜け可能とされている。

潤滑油供給部１２０は、ポンプユニット１２１と、潤滑油ノズル１２２とを備えている。ポンプユニット１２１は、不図示のリザーバタンク等に貯蔵された潤滑油Ｘを潤滑油ノズル１２２に圧送する。潤滑油ノズル１２２は、ケース３００に固定されており、ポンプユニット１２１から供給される潤滑油Ｘを上述の台座１１０とシャフト２００との隙間に向けて吐出する。

潤滑油供給部１２０の潤滑油ノズル１２２から吐出された潤滑油Ｘは、台座１１０とシャフト２００との隙間から台座１１０に形成された貫通孔１１１を通じてラジアル軸受１に供給され、ラジアル軸受１から排出された後に排油孔３０１を介してケース３００の外部に排出される。

続いて、図２〜図４を参照して、本実施形態のラジアル軸受１について詳しく説明する。図２は、本実施形態のラジアル軸受１の正面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、後述の保持器５を含む拡大正面図である。

本実施形態のラジアル軸受１は、図２に示すように、内輪２と、外輪３と、転動体４と、保持器５とを備えている。内輪２は、ラジアル軸受１の径方向の最も内側に配置される環状部材である。また、この内輪２は、図３に示すように、溝部２ａと、貫通孔２ｂとを有している。溝部２ａは、内輪２の外周面に形成されており、転動体４が当接される。この溝部２ａは、内輪２の外周面に沿って環状に形成されており、転動体４を案内する軌道となる。貫通孔２ｂは、内輪２の内周面から外周面に貫通する孔であり、溝部２ａに接続されている。この貫通孔２ｂは、複数形成されており、等間隔で内輪２の周方向に配列されている。このような内輪２は、貫通孔２ｂが図１に示す台座１１０の貫通孔１１１に連通されるように、内周面が台座１１０の外周面に固定されている。

外輪３は、ラジアル軸受１の径方向の最も外側に配置される環状部材であり、内輪２と同心上に配置されている。また、この外輪３は、図３に示すように、溝部３ａを有している。溝部３ａは、外輪３の内周面に形成されており、転動体４が当接される。この溝部３ａは、外輪３の内周面に沿って環状に形成されており、転動体４を案内する軌道となる。このような外輪３は、外周面がケース３００の内周面に固定されている。

転動体４は、内輪２と外輪３とによってラジアル軸受１の径方向から挟持される球状部材である。この転動体４は、ラジアル軸受１の径方向内側が内輪２の溝部２ａに当接され、ラジアル軸受１の径方向外側が外輪３の溝部３ａに当接されている。このように内輪２及び外輪３に当接された転動体４は、溝部２ａ及び溝部３ａに沿って回転しながら移動可能とされている。本実施形態のラジアル軸受１では、このような転動体４は、８つ設けられており、ラジアル軸受１の周方向に等間隔で配列されている。

保持器５は、ラジアル軸受１の径方向において、内輪２と外輪３との間に配置される環状部材であり、転動体４同士の間隔が一定に保たれるように転動体４を保持する。この保持器５は、内輪２及び外輪３と同心上に配置され、回転軸芯Ｏ（図１及び図２参照）を中心として回転可能とされている。このような保持器５は、ベース部５ａと、流体取込部５ｂと、排出案内部５ｃとを備えている。

ベース部５ａは、転動体４が収容されるポケット５ｄと、内周面５ａ１（内輪側の面）から外周面５ａ２（外輪側の面）に貫通する貫通流路５ｅとを有する環状の部位であり、流体取込部５ｂ及び排出案内部５ｃを支持している。ポケット５ｄは、転動体４の直径よりも小径の円形開口であり、ベース部５ａの周方向に等間隔で配列されている。このポケット５ｄは、転動体４と同一数（すなわち８つ）形成されており、各々が１つの転動体４を収容する。

貫通流路５ｅは、第１傾斜流路５ｆと、第２傾斜流路５ｇとからなる。これらの第１傾斜流路５ｆと第２傾斜流路５ｇとは、共通の入口開口５ｈと、別個の出口開口（第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉと第２傾斜流路５ｇの出口開口５ｊ）とを繋ぐ直線状の流路である。入口開口５ｈは、ベース部５ａの周方向にて隣り合う２つのポケット５ｄ同士の間でかつベース部５ａの内周面５ａ１に形成されている。この入口開口５ｈは、第１傾斜流路５ｆと第２傾斜流路５ｇとに潤滑油を導入する入口となる。

第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉは、入口開口５ｈに対して、回転軸芯Ｏの延在方向（図３の左右方向）の一方側に変位した位置（本実施形態では図３の右側に変位した位置）にてベース部５ａの外周面５ａ２に形成されている。この出口開口５ｉは、第１傾斜流路５ｆから潤滑油を排出する出口となる。このように出口開口５ｉが、入口開口５ｈに対して、回転軸芯Ｏの延在方向の一方側に変位した位置に形成されているため、入口開口５ｈと出口開口５ｉを直線状に繋ぐ第１傾斜流路５ｆは、入口開口５ｈから回転軸芯Ｏの延在方向の一方側に向けて傾斜される。なお、図３は、上述のように図２のＡ−Ａ断面図であり、保持器５の回転軸芯Ｏに沿った断面を示す断面図である。つまり、本実施形態のラジアル軸受１においては、保持器５は、回転軸芯Ｏを含む断面にて保持器５の径方向に対して傾斜する第１傾斜流路５ｆ（すなわち貫通流路５ｅ）を有している。

さらに、第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉは、入口開口５ｈに対して保持器５の回転方向下流側でかつベース部５ａの外周面５ａ２に形成されている。なお、本実施形態においては、内輪２（すなわちシャフト２００）が図２における左回りに回転される。このため、図４における左側が保持器５の回転方向上流側となり、図４における右側が保持器５の回転方向下流側となる。このため、本実施形態においては、第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉは、入口開口５ｈに対して図４の右側に変位した位置に形成されている。このように、第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉが、入口開口５ｈに対して保持器５の回転方向下流側に形成されることによって、入口開口５ｈと出口開口５ｉを直線状に繋ぐ第１傾斜流路５ｆは、回転軸芯Ｏに沿う方向から見て、出口開口５ｉが入口開口５ｈよりも下流側に位置するよう、保持器５の径方向に対して傾斜される。

第２傾斜流路５ｇの出口開口５ｊは、入口開口５ｈに対して、回転軸芯Ｏの延在方向の他方側に変位した位置（本実施形態では図３の左側に変位した位置）にてベース部５ａの外周面５ａ２に形成されている。この出口開口５ｊは、第２傾斜流路５ｇから潤滑油を排出する出口となる。このように出口開口５ｊが、入口開口５ｈに対して、回転軸芯Ｏの延在方向の他方側に変位した位置に形成されているため、入口開口５ｈと出口開口５ｊを直線状に繋ぐ第２傾斜流路５ｇは、入口開口５ｈから回転軸芯Ｏの延在方向の他方側に向けて傾斜される。つまり、本実施形態のラジアル軸受１においては、保持器５は、回転軸芯Ｏに沿った断面にて保持器５の径方向に対して傾斜する第２傾斜流路５ｇ（すなわち貫通流路５ｅ）を有している。

さらに、第２傾斜流路５ｇの出口開口５ｊは、第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉと同様に、入口開口５ｈに対して保持器５の回転方向下流側でかつベース部５ａの外周面５ａ２に形成されている。このように、第２傾斜流路５ｇの出口開口５ｊが、入口開口５ｈに対して保持器５の回転方向下流側に形成されることによって、入口開口５ｈと出口開口５ｊを直線状に繋ぐ第２傾斜流路５ｇは、回転軸芯Ｏに沿う方向から見て、出口開口５ｉが入口開口５ｈよりも下流側に位置するよう、保持器５の径方向に対して傾斜される。

流体取込部５ｂは、入口開口５ｈを保持器５の径方向内側から覆うカバー部材であり、保持器の回転方向下流側（図４の左側）に向けて開口された開口部５ｂ１を有する。この流体取込部５ｂは、保持器５が回転されたときに、内輪２と保持器５との間にある潤滑油Ｘを掻き取って開口部５ｂ１から内部に取り込むことにより入口開口５ｈに案内する。

排出案内部５ｃは、第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉと第２傾斜流路５ｇの出口開口５ｊとの各々に対して設けられている。第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉに対して設けられる排出案内部５ｃは、回転軸芯Ｏの延在方向の一方側（図３の右側）に延在する内部流路５ｃ１（案内流路）を有している。また、第２傾斜流路５ｇの出口開口５ｊに対して設けられる排出案内部５ｃは、回転軸芯Ｏの延在方向の他方側（図３の左側）に延在する内部流路５ｃ２（案内流路）を有している。これらの排出案内部５ｃは、内部流路（内部流路５ｃ１及び内部流路５ｃ２）によって貫通流路５ｅから吐出された潤滑油を回転軸芯Ｏの延在方向に案内する。

このような構成を採用する本実施形態のラジアル軸受１では、シャフト２００が回転駆動されると、内輪２が回転される。このように内輪２が回転されると、転動体４が転がり、保持器５も回転軸芯Ｏを中心として回転される。

また、このように内輪２が回転している最中には、潤滑油供給部１２０から連続的に潤滑油Ｘが吐出される。このような潤滑油Ｘは、潤滑油供給部１２０の潤滑油ノズル１２２から吐出されると、ラジアル軸受１の全体に供給される。このような潤滑油Ｘの一部は、シャフト２００と台座１１０との隙間に流れ込み、台座１１０の貫通孔１１１を通じてラジアル軸受１に供給される。台座１１０の貫通孔１１１を通じてラジアル軸受１に供給された潤滑油Ｘは、台座１１０の貫通孔１１１に連通する内輪２の貫通孔２ｂを通じて内輪２と保持器５との間に流れ込む。

内輪２と保持器５との間に流れ込んだ潤滑油Ｘは、回転する保持器５に設けられた流体取込部５ｂによって掻き取られ、貫通流路５ｅに案内される。貫通流路５ｅに案内された潤滑油Ｘは、入口開口５ｈから貫通流路５ｅに流れ込み、第１傾斜流路５ｆと第２傾斜流路５ｇとに分岐される。

第１傾斜流路５ｆ及び第２傾斜流路５ｇに流れ込んだ潤滑油Ｘは、第１傾斜流路５ｆ及び第２傾斜流路５ｇに沿って流れることによって、図３に示すように、流れ方向が、保持器５の径方向から回転軸芯Ｏの延在方向に向けて偏向される。このように流れ方向が保持器５の回転軸芯Ｏの延在方向に向けて変化された潤滑油Ｘは、さらに排出案内部５ｃの内部流路５ｃ１及び内部流路５ｃ２を流れることによって、より保持器５の回転軸芯Ｏの延在方向に沿った方向に流れ方向が変化され、外輪３と保持器５との間に吐出される。このように外輪３と保持器５との間に吐出された潤滑油Ｘは、外輪３と保持器５との間に先に供給された潤滑油Ｘを押出し、ラジアル軸受１の外部に排出される。

以上のような本実施形態のラジアル軸受１によれば、保持器５に対して、内輪２側から外輪３側に貫通すると共に保持器５の回転軸芯Ｏを含む断面にて保持器５の径方向に対して傾斜する貫通流路５ｅが形成されている。このため、内輪２側に供給された潤滑油Ｘが遠心力の作用によって貫通流路５ｅに流れ込み、貫通流路５ｅに流れ込んだ潤滑油Ｘが保持器５の径方向に対して傾斜する方向に吐出される。これにより、貫通流路５ｅから保持器５の径方向に沿って吐出される場合と比較して、潤滑油Ｘが内輪２と外輪３との間の隙間から外部に流れ出し易くなり、内輪２側から外輪３側に抜ける潤滑油Ｘの流れを円滑にすることができる。したがって、本実施形態のラジアル軸受１によれば、潤滑油Ｘの円滑な流れを確保することにより排熱効率を高めることが可能となる。

また、本実施形態のラジアル軸受１においては、貫通流路５ｅが、保持器５の内周面５ａ１に形成される入口開口５ｈと、保持器５の外周面５ａ２に形成されると共に入口開口５ｈに対して保持器５の回転方向下流側に形成される出口開口（第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉと第２傾斜流路５ｇの出口開口５ｊ）とを有している。このため、第１傾斜流路５ｆ及び第２傾斜流路５ｇが、回転軸芯Ｏに沿う方向から見て、保持器５の径方向に対して傾斜される。よって、貫通流路５ｅに対して潤滑油Ｘが流れ込み易くなり、潤滑油Ｘの流れをより円滑にすることが可能となる。

また、本実施形態のラジアル軸受１においては、貫通流路５ｅは、入口開口５ｈから回転軸芯Ｏの延在方向の一方側に向けて傾斜すると共に出口開口５ｉを有する第１傾斜流路５ｆと、入口開口５ｈから回転軸芯Ｏの延在方向の他方側に傾斜すると共に第１傾斜流路５ｆと別の出口開口５ｊを有する第２傾斜流路５ｇとを備える。このため、入口開口５ｈに流れ込んだ潤滑油Ｘを回転軸芯Ｏの延在方向の両側に吐出することができる。よって、潤滑油Ｘの流れをより円滑にすることが可能となる。

また、本実施形態のラジアル軸受１においては、保持器５は、貫通流路５ｅの入口開口５ｈを保持器５の径方向内側から覆うと共に保持器５の回転方向の下流側に向けて開口された開口部５ｂ１を有する流体取込部５ｂを備える。このため、内輪２と保持器５との間の潤滑油Ｘを流体取込部５ｂによって掻き取り、より多くの潤滑油Ｘを貫通流路５ｅに流すことができる。したがって、より排熱効率を高めることが可能となる。

また、本実施形態のラジアル軸受１においては、保持器５は、貫通流路５ｅの出口開口（第１傾斜流路５ｆの出口開口５ｉと第２傾斜流路５ｇの出口開口５ｊ）から保持器５の回転軸芯Ｏの延在方向に延在する内部流路（内部流路５ｃ１及び内部流路５ｃ２）を備える。このため、貫通流路５ｅから吐出される潤滑油Ｘが外輪３に衝突することをより確実に回避することができ、潤滑油Ｘの流れをより円滑にすることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、第１傾斜流路５ｆ及び第２傾斜流路５ｇが、回転軸芯Ｏに沿う方向から見て、保持器５の径方向に対して傾斜されている。つまり、上記実施形態では、第１傾斜流路５ｆ及び第２傾斜流路５ｇが、周方向に沿う方向から見て傾斜しているのみならず、回転軸芯Ｏに沿う方向から見て傾斜している。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、第１傾斜流路５ｆ及び第２傾斜流路５ｇが、周方向に沿う方向から見た場合のみ保持器５の径方向に対して傾斜するようにしても良い。

（２）上記実施形態では、貫通流路５ｅが第１傾斜流路５ｆ及び第２傾斜流路５ｇの２つの流路を有しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１傾斜流路５ｆ及び第２傾斜流路５ｇのいずれかのみを有するようにしても良い。また、３つ以上の傾斜流路を備えることも可能である。

（３）上記実施形態では、流体取込部５ｂ及び排出案内部５ｃを備えているが、本発明はこれに限定されない。例えば、流体取込部５ｂ及び排出案内部５ｃのいずれか一方あるいは両方を備えないことも可能である。

（４）上記実施形態では、球状の転動体４を有する玉軸受に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、円柱状のコロを転動体として有するころ軸受に本発明を適用することも可能である。

１ ラジアル軸受
２ 内輪
２ａ 溝部
２ｂ 貫通孔
３ 外輪
３ａ 溝部
４ 転動体
５ 保持器
５ａ ベース部
５ａ１ 内周面
５ａ２ 外周面
５ｂ 流体取込部
５ｂ１ 開口部
５ｃ 排出案内部
５ｃ１ 内部流路
５ｃ２ 内部流路
５ｄ ポケット
５ｅ 貫通流路
５ｆ 第１傾斜流路
５ｇ 第２傾斜流路
５ｈ 入口開口
５ｉ 出口開口
５ｊ 出口開口
１００ 軸支機構
１１０ 台座
１１１ 貫通孔
１２０ 潤滑油供給部
１２１ ポンプユニット
１２２ 潤滑油ノズル
２００ シャフト
３００ ケース
３０１ 排油孔
Ｏ 回転軸芯
Ｘ 潤滑油

Claims (5)

1. 内輪と外輪との間に配置されると共に転動体を保持する保持器を有するラジアル軸受であって、
   前記保持器は、前記内輪側から前記外輪側に貫通すると共に前記保持器の回転軸芯を含む断面にて前記保持器の径方向に対して傾斜する貫通流路を有することを特徴とするラジアル軸受。
2. 前記貫通流路は、
   前記保持器の前記内輪側の面に形成される入口開口と、
   前記保持器の前記外輪側の面に形成されると共に前記入口開口に対して前記保持器の回転方向下流側に形成される出口開口と
   を有することを特徴とする請求項１記載のラジアル軸受。
3. 前記貫通流路は、
   前記入口開口から前記回転軸芯の延在方向の一方側に向けて傾斜すると共に前記出口開口を有する第１傾斜流路と、
   前記入口開口から前記回転軸芯の延在方向の他方側に傾斜すると共に前記第１傾斜流路と別の前記出口開口を有する第２傾斜流路と
   を備えることを特徴とする請求項２記載のラジアル軸受。
4. 前記保持器は、前記貫通流路の前記入口開口を前記保持器の径方向内側から覆うと共に前記保持器の回転方向の下流側に向けて開口された開口部を有する流体取込部を備えることを特徴とする請求項２または３記載のラジアル軸受。
5. 前記保持器は、前記貫通流路の前記出口開口から前記保持器の回転軸芯の延在方向に延在する案内流路を備えることを特徴とする請求項２〜４いずれか一項に記載のラジアル軸受。