JP2018062942A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内輪と外輪との間の環状空間で軸方向一方側から軸方向他方側に潤滑油を流通させる転がり軸受において、前記軸方向他方側から潤滑油が流入するのを抑制する。【解決手段】転がり軸受１は、外輪２、内輪３、外輪２と内輪３との間の環状空間Ｋに設けられた複数の転動体４、及び保持器５を備えており、環状空間Ｋに潤滑油が軸方向一方側から軸受内部に流入し軸方向他方側から軸受外部に流出する。環状空間Ｋの軸方向他方側に、軸受外部の潤滑油が軸方向他方側から軸受内部に流入するのを抑制するの遮蔽部材１０が設けられ、外輪２と遮蔽部材１０との間に軸受内部の潤滑油を軸方向他方側に流出可能な環状の流出隙間Δｓ３が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

転がり軸受に用いられる保持器として、例えば、図２に示すように、内輪８１と外輪８２との間に形成された環状空間８３の軸方向一方側に配置された円環部９１と、この円環部９１から軸方向他方側に突出する複数の柱部９２とを備え、周方向に隣接する柱部９２の間に転動体８４を収容するポケット９３が形成された、いわゆる冠型の保持器９０が知られている。

前記保持器９０を有する転がり軸受では、保持器９０が回転することによって柱部９２がファンのように作用して内外輪８１，８２と円環部９１との隙間から潤滑油が引き込まれる。これにより、図２の矢印で示すように、潤滑油が環状空間８３の軸方向一方側（円環部９１側）から軸方向他方側（円環部９１とは反対側）に向かって流れる作用（ポンプ作用）が生じる。このポンプ作用により、軸受外部の潤滑油が、環状空間８３の軸方向一方側から保持器９０の円環部９１と内外輪８１，８２との間を通過して軸受内部に流入する。そして、軸受内部に導入された潤滑油は、柱部９２によって撹拌された後、環状空間８３の軸方向他方側から排出される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２８１５８５号公報

前記保持器９０を有する転がり軸受では、その使用環境によって環状空間８３の軸方向他方側（円環部９１とは反対側）から軸受内部に潤滑油が流入する場合がある。この場合、軸受外部の潤滑油が環状空間８３の軸方向両側から軸受内部に流入するので、軸受内部における潤滑油の攪拌抵抗が増大し、軸受トルクの損失が大きくなるという問題が生じる。

なお、前記のように潤滑油が環状空間８３の軸方向一方側から軸方向他方側に向かって流れるポンプ作用は、環状空間８３の軸方向一方側のみに円環部９１を有する保持器９０以外でも起こり得る。例えば、環状空間の軸方向両側に一対の円環部を有する保持器であっても、これらの円環部が互いに異なる形状であれば、潤滑油が軸方向一方側から軸方向他方側に向かって流れる場合がある。

そこで、本発明は、内輪と外輪との間の環状空間で軸方向一方側から軸方向他方側に潤滑油を流通させる転がり軸受において、前記軸方向他方側から潤滑油が流入するのを抑制することを目的とする。

本発明は、外輪、内輪、前記外輪と前記内輪との間の環状空間に設けられた複数の転動体、及び前記転動体を保持する保持器を備え、潤滑油が軸方向一方側から軸受内部に流入し軸方向他方側から軸受外部に流出する転がり軸受であって、前記環状空間の前記軸方向他方側に設けられ、前記内輪又は前記外輪との間に軸受内部の潤滑油を前記軸方向他方側に流出可能な環状の流出隙間を形成するとともに、軸受外部の潤滑油が前記軸方向他方側から軸受内部に流入するのを抑制する環状の遮蔽部材を備える。

本発明によれば、外輪と内輪との間の環状空間の前記軸方向他方側に設けられた遮蔽部材により、軸受外部の潤滑油が前記軸方向他方側から軸受内部に流入するのを抑制することができる。この結果、潤滑油の攪拌抵抗を低減することができ、軸受トルクの損失が大きくなるのを抑制することができる。
また、遮蔽部材と内輪又は外輪との間に形成された流出隙間によって、環状空間の前記軸方向一方側から軸受内部に流入した潤滑油を前記軸方向他方側に流出させることができるので、環状空間の軸方向一方側から他方側への潤滑油の流通は阻害されない。

前記遮蔽部材は、前記内輪に固定されており、前記外輪との間に前記流出隙間を形成しているのが好ましい。軸受内部の潤滑油は、転がり軸受の回転に伴う遠心力によって外輪側に流れ易いので、このように外輪側に流れた潤滑油を、遮蔽部材と外輪との間に形成された流出隙間から前記軸方向他方側へ効率的に流出させることができる。また、前記軸方向他方側における軸受外部の潤滑油は、前記遠心力によって内輪側から遮蔽部材に沿って外輪側に流れ易くなるので、軸受外部の潤滑油が前記流出隙間から軸受内部に流入するのをさらに抑制することができる。

前記流出隙間の全周にわたる開口面積が、前記軸方向一方側における前記保持器と前記外輪との隙間の全周にわたる開口面積、及び前記保持器と前記内輪との隙間の全周にわたる開口面積の合計よりも大きいのが好ましい。
この場合、前記軸方向一方側から保持器と外輪との隙間、及び保持器と内輪との隙間を通過して軸受内部に流入する潤滑油量よりも、軸受内部から前記流出隙間を通過して前記軸方向他方側に流出する潤滑油量が多くなる。これにより、潤滑油が軸受内部に滞留しにくくなるので、潤滑油の攪拌抵抗をさらに低減することができる。

また、前記外輪及び前記内輪のうち少なくとも一方と前記保持器との間に、潤滑油の前記軸方向一方側から軸受内部への流入を制限するシール隙間が形成されているのが好ましい。この場合、前記シール隙間によって、環状空間の前記軸方向一方側から軸受内部への潤滑油の流入が制限されるので、潤滑油の撹拌抵抗をさらに低減することができる。

また、前記外輪の内周面の少なくとも一部が、前記保持器の回転を案内する案内面とされているのが好ましい。この場合、保持器と外輪の案内面との間には僅かな案内隙間が形成されるのみであるため、当該案内隙間によって環状空間の前記軸方向一方側から軸受内部への潤滑油の流入が制限されるので、潤滑油の撹拌抵抗をさらに低減することができる。

本発明によれば、内輪と外輪との間の環状空間で軸方向一方側から軸方向他方側に潤滑油を流通させる転がり軸受において、前記軸方向他方側から潤滑油が流入するのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。 従来の転がり軸受の一例を示す断面図である。

以下、本発明の軸受装置の実施の一形態を説明する。
〔軸受装置の全体構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受を示す縦断面図である。本実施形態の転がり軸受１は、外輪２、内輪３、外輪２と内輪３との間の環状空間Ｋに設けられた複数の転動体４、及び転動体４を保持する環状の保持器５を備えている。外輪２、内輪３、及び玉４は、例えば軸受鋼等の金属によって形成され、保持器５は、例えば合成樹脂又は金属によって形成されている。

外輪２の内周面には凹曲面状の外輪軌道面２０が形成され、内輪３の外周面には凹曲面状の内輪軌道面３０が形成されている。外輪軌道面２０と内輪軌道面３０との間には、転動体である複数の玉４が転動可能に配置されており、転がり軸受１が回転すると（本実施形態では内輪３が回転すると）、これら玉４は、保持器５によって保持された状態で、外輪軌道面２０及び内輪軌道面３０を転動する。

本実施形態の転がり軸受１は、過大なアキシャル荷重を受けたときに、玉４が内外輪３，２の軸方向一方側（アキシャル荷重を受けた側）の肩部に乗り上げるのを抑制するために、内外輪３，２の軸方向一方側の肩部を環状空間Ｋ側に突出させた、高アキシャル荷重対応の深溝玉軸受とされている。なお、以下の説明では、軸方向の位置に関して「軸方向一方側」は図１では右側とし、軸方向他方側は図１では左側とする。

外輪２は、外輪軌道面２０を挟んで軸方向両側に第１外肩部２１及び第２外肩部２２を有している。本実施形態では、第２外肩部２２の内径（肩径）を第１外肩部２１の内径（肩径）よりも小さくすることで、第２外肩部２２を径方向内側に突出させている。
内輪３は、内輪軌道面３０を挟んで軸方向両側に第１内肩部３１及び第２内肩部３２を有している。本実施形態では、第１内肩部３１の外径（肩径）を第２内肩部３２の外径（肩径）よりも大きくすることで、第１内肩部３１を径方向外側に突出させている。

保持器５は、いわゆる冠型の保持器であり、円環部５１と、この円環部５１の軸方向他方側の側面から同方向に突出する複数の柱部５２とを備えている。複数の柱部５２は周方向に所定間隔をあけて設けられ、隣接する柱部５２の間には、玉４を収容するためのポケット（収容空間）５３が形成されている。なお、保持器５は、柱部５２の軸方向一方側のみに円環部５１を有しているが、柱部の軸方向両端に円環部を有するものであってもよい。

本実施形態の保持器５は、外輪案内の保持器であり、外輪２の第２外肩部２２の内周面は保持器５の回転を案内する案内面２３とされ、保持器５の円環部５１の外周面は、案内面２３に接触する被案内面５４とされている。案内面２３と被案内面５４との間には、微小な環状の案内隙間Δｓ１が形成されている。保持器５は、案内面２３と被案内面５４とが、軸受外部から案内隙間Δｓ１に流入した潤滑油を介して接触することで外輪２によって案内され、円滑に回転することが可能なように構成されている。なお、案内隙間Δｓ１に流入した潤滑油は軸受内部にも流入する。

保持器５の円環部５１の内周面と、内輪３の第２内肩部３２の外周面との間には環状のシール隙間Δｓ２が形成されている。このシール隙間Δｓ２は、案内隙間Δｓ１よりも大きいが、円環部５１の内周面と第２内肩部３２の外周面との間から軸受内部への潤滑油の流入を制限することが可能な隙間とされている。

保持器５の円環部５１の軸方向一方側の側面には、径方向内端から径方向外方に向かうに従って漸次軸方向一方側へ位置するように傾斜する傾斜面５５に形成されている。この傾斜面５５によって、円環部５１の径方向外端部の軸方向寸法（肉厚）が、径方向内端部の軸方向寸法よりも大きくなっている。また、柱部５２の内周面には、軸方向一方側から他方側に向かうに従って漸次径方向外側に位置するように傾斜する傾斜面５６が形成されている。

以上により、内輪３と共に保持器５が回転すると、柱部５２がファンのように作用して外輪２及び内輪３と円環部５１との隙間から潤滑油が引き込まれる。これにより、潤滑油が環状空間の軸方向一方側から他方側に向かって流れる作用（ポンプ作用）が生じる。

また、本実施形態の転がり軸受１の場合、外輪２の内周面の形状によっても、ポンプ作用が生じる。具体的には、内輪３が回転すると、その遠心力によって軸受内部の潤滑油は外輪２側に流れやすくなる。そして、さらに外輪２の内周面は軸方向一方側から他方側に向かって全体として拡径していることから、外輪２側に流れた潤滑油は、さらに外輪２の内周面に沿って軸方向一方側から他方側に向かって流れる。このような流れによる作用もポンプ作用となり、軸方向一方側の軸受外部の潤滑油が、軸受内部に流入し、軸方向他方側に向かって流れることとなる。

以上のポンプ作用により、軸受外部の潤滑油が、環状空間Ｋの軸方向一方側から外輪２及び内輪３と円環部５１との間を通過して軸受内部に流入する。そして、軸受内部に流入した潤滑油は、保持器５の柱部５２によって撹拌された後、環状空間Ｋの軸方向他方側から排出される。

内輪３の第１内肩部３１の外周面には、軸受外部の潤滑油が環状空間Ｋの軸方向他方側から軸受内部に流入するのを抑制する環状の遮蔽部材１０が固定されている。遮蔽部材１０は、例えば金属によって断面Ｌ字状に形成されている。遮蔽部材１０は、第１内肩部３１の外周面における軸方向他方側の端部に外嵌して固定された円筒部１１と、円筒部１１の軸方向他方側の端部から径方向外方に延びる円板部１２とを有している。

円板部１２の外周面と、外輪２の第１外肩部２１の内周面との間には環状の流出隙間Δｓ３が形成されている。この流出隙間Δｓ３は、前記案内隙間Δｓ１及びシール隙間Δｓ２から軸受内部に流入した潤滑油を、円板部１２の外周面と第１外肩部２１の内周面との間から環状空間Ｋの軸方向他方側に流出可能な隙間とされている。

本実施形態の流出隙間Δｓ３の全周にわたる開口面積Ｓ３は、案内隙間Δｓ１の全周にわたる開口面積Ｓ１と、シール隙間Δｓ２の全周にわたる開口面積Ｓ２との合計（Ｓ１＋Ｓ２）よりも大きい。これにより、本実施形態の転がり軸受１は、環状空間Ｋの軸方向一方側から案内隙間Δｓ１及びシール隙間Δｓ２を通過して軸受内部に流入する潤滑油量よりも、軸受内部から流出隙間Δｓ３を通過して環状空間Ｋの軸方向他方側に流出する潤滑油量が多くなるように構成されている。

なお、遮蔽部材１０は、上記形状に限定されるものではなく、軸受外部の潤滑油が環状空間Ｋの軸方向他方側から軸受内部に流入するのを抑制するものであれば、任意の形状に形成することができる。また、遮蔽部材１０の円筒部１１は、内輪３の第１内肩部３１の外周面に固定されているが、外輪２の第１外肩部２１に内嵌して固定されていてもよい。この場合には、円板部１２の内周面と第１内肩部３１との間に、流出隙間Δｓ３を形成すればよい。

次に、転がり軸受１が回転したときの潤滑油の流れについて説明する。内輪３と共に保持器５が回転すると、上述のポンプ作用によって内輪３及び外輪２と円環部５１との隙間から潤滑油を引き込もうとする。その際、内輪３（第２内肩部３２）と円環部５１との間がシール隙間Δｓ２とされているので、当該シール隙間Δｓ２から軸受内部への潤滑油の流入が制限される。また、外輪２（第２外肩部２２）と円環部５１との間は案内隙間Δｓ１とされているため、当該案内隙間Δｓ１から軸受内部への潤滑油の流入も制限される。

さらに、保持器５の傾斜面５５によって、当該傾斜面５５の径方向下端部の付近に存在する潤滑油は、保持器５の回転に伴う遠心力で径方向外側へ流れようとするため、当該潤滑油が内輪３と円環部５１とのシール隙間Δｓ２から軸受内部に流入するのを抑制することができる。

シール隙間Δｓ２から軸受内部に流入した潤滑油は、上記ポンプ作用と保持器５の回転に伴う遠心力によって、柱部５２の傾斜面５６に沿ってその軸方向他方側の端部へ導かれた後、径方向外側の第１外肩部２１の内周面に導かれる（矢印Ａ参照）。また、シール隙間Δｓ２から軸受内部に流入した潤滑油は、上記ポンプ作用によって、外輪軌道面２０に沿って第１外肩部２１の内周面に導かれる（矢印Ｂ参照）。そして、第１外肩部２１の内周面に導かれた潤滑油は、遮蔽部材１０（円板部１２）の外周面と第１外肩部２１の内周面との間の流出隙間Δｓ３を通過して軸方向他方側へ流出する。

一方、内輪３の軸方向他方側の付近に存在する軸受外部の潤滑油は、内輪３の回転に伴う遠心力によって、内輪３の軸方向他方側の側面、及び遮蔽部材１０（円板部１２）の軸方向他方側の側面に沿って径方向外方へ導かれるため（矢印Ｃ参照）、当該潤滑油が外輪２（第１外肩部２１）と円板部１２との流出隙間Δｓ３から軸受内部へ流入するのを抑制することができる。

以上の構成を備えている転がり軸受１によれば、外輪２と内輪３との間の環状空間Ｋの軸方向他方側に設けられた遮蔽部材１０により、軸受外部の潤滑油が軸方向他方側から軸受内部に流入するのを抑制することができる。この結果、潤滑油の攪拌抵抗を低減することができ、軸受トルクの損失が大きくなるのを抑制することができる。
また、遮蔽部材１０と外輪２との間に形成された流出隙間Δｓ３によって、環状空間Ｋの軸方向一方側から軸受内部に流入した潤滑油を軸方向他方側に流出させることができるので、環状空間Ｋの軸方向一方側から他方側への潤滑油の流通は阻害されない。

また、軸受内部の潤滑油は、転がり軸受１の回転に伴う遠心力によって外輪２側に流れ易いので、このように外輪２側に流れた潤滑油を、遮蔽部材１０と外輪２との間に形成された流出隙間Δｓ３から軸方向他方側へ効率的に流出させることができる。また、軸方向他方側における軸受外部の潤滑油は、前記遠心力によって内輪３側から遮蔽部材１０に沿って外輪２側に流れ易くなるので、軸受外部の潤滑油が流出隙間Δｓ３から軸受内部に流入するのをさらに抑制することができる。

また、保持器５と外輪２の案内面２３との間に形成された案内隙間Δｓ１によって、環状空間Ｋの軸方向一方側から軸受内部への潤滑油の流入が制限されるので、潤滑油の撹拌抵抗をさらに低減することができる。
また、内輪３と保持器５との間に形成されたシール隙間Δｓ２によって、環状空間Ｋの軸方向一方側から軸受内部への潤滑油の流入がさらに制限されるので、潤滑油の撹拌抵抗をさらに低減することができる。

また、軸方向他方側における流出隙間Δｓ３の全周にわたる開口面積Ｓ３は、軸方向一方側における案内隙間Δｓ１の全周にわたる開口面積Ｓ１、及びシール隙間Δｓ２の全周にわたる開口面積Ｓ２の合計よりも大きい。このため、前記隙間Δｓ１，Δｓ２から軸受内部に流入する潤滑油量よりも、軸受内部から流出隙間Δｓ３を通過して軸方向他方側に流出する潤滑油量が多くなる。したがって、潤滑油が軸受内部に滞留しにくくなるので、潤滑油の攪拌抵抗をさらに低減することができる。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の転がり軸受は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、前記実施形態では、転がり軸受１が、内外輪３，２の軸方向両側の肩径が異なる深溝玉軸受である場合について説明したが、軸受の形式はこれに限らず、内外輪３，２の軸方向両側の肩径が同一の深溝玉軸受や、アンギュラ玉軸受であってもよく、また、円筒ころ軸受や円すい転がり軸受であってよい。

また、前記実施形態では、外輪２の内周面により保持器５の回転を案内しているが、内輪３の外周面により保持器５の回転を案内してもよいし、転動体４により保持器５の回転を案内してもよい。前者の場合には、外輪２の内周面と保持器５の外周面との間にシール隙間を形成することができ、後者の場合には、外輪２の内周面と保持器５の外周面との間、及び内輪３の外周面と保持器５の内周面との間にそれぞれシール隙間を形成することができる。また、前記実施形態では、内輪３が回転輪である場合について説明したが、外輪２が回転輪であり、内輪３が固定輪であってもよい。

１：転がり軸受、２：外輪、３：内輪、４：転動体、５：保持器、１０：遮蔽部材、２３：案内面、Ｋ：環状空間、Ｓ１：保持器と外輪との隙間の全周にわたる開口面積、Ｓ２：保持器と内輪との隙間の全周にわたる開口面積、Ｓ３：流出隙間の全周にわたる開口面積、Δｓ２：シール隙間、Δｓ３：流出隙間

Claims (5)

1. 外輪、内輪、前記外輪と前記内輪との間の環状空間に設けられた複数の転動体、及び前記転動体を保持する保持器を備え、潤滑油が軸方向一方側から軸受内部に流入し軸方向他方側から軸受外部に流出する転がり軸受であって、
   前記環状空間の前記軸方向他方側に設けられ、前記内輪又は前記外輪との間に軸受内部の潤滑油を前記軸方向他方側に流出可能な環状の流出隙間を形成するとともに、軸受外部の潤滑油が前記軸方向他方側から軸受内部に流入するのを抑制する環状の遮蔽部材を備える、転がり軸受。
2. 前記遮蔽部材は、前記内輪に固定されており、前記外輪との間に前記流出隙間を形成している、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記流出隙間の全周にわたる開口面積が、前記軸方向一方側における前記保持器と前記外輪との隙間の全周にわたる開口面積、及び前記保持器と前記内輪との隙間の全周にわたる開口面積の合計よりも大きい、請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 前記外輪及び前記内輪のうち少なくとも一方と前記保持器との間に、潤滑油の前記軸方向一方側から軸受内部への流入を制限するシール隙間が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
5. 前記外輪の内周面の少なくとも一部が、前記保持器の回転を案内する案内面とされている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転がり軸受。

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