JP2022159545A

JP2022159545A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2022159545A
Application number: JP2022131555A
Authority: JP
Inventors: 淳司大塚; Junji Otsuka; 和彦西宮; Kazuhiko Nishinomiya; 浩介琴尾; Kosuke Kotoo
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2022-08-22
Publication date: 2022-10-17
Also published as: CN111365369A; CN111365369B; JP2020101257A; JP7146353B2

Abstract

【課題】回転軸による振動の低減化を効果的に抑制することができる軸受装置を得る。【解決手段】円筒状の軸受ケース５は軸受４の外周面側から軸受４を支持している。軸受ケース５は、外周面上において円周方向に沿って円環状に設けられる一対のＯリング用溝５３と、一対のＯリング用溝５３内に設けられる一対のＯリング５１と、軸受ケース５の側面の円周方向における一方半円側に選択的に設けられ、各々が側面を貫通する４つのケース貫通穴５０とを主要構成部として含んでいる。外輪７はその側面の円周方向における一方半円側において、各々が選択的に設けられ外輪７の側面を貫通する４つの外輪貫通穴７０を有している。４つのケース貫通穴５０と４つの外輪貫通穴７０とが、互いに対応する位置関係で設けられる。【選択図】図１

Description

この発明は、高速に回転する回転軸を受ける軸受装置に関する。

近年、高速回転用の回転軸に対応可能な軸受装置が要求されている。このため、軸受装置は、回転軸の高速回転に対応するための軸受装置として、潤滑方式を採用する以外に、危険速度等が起因して発生する共振現象を減衰させる減衰機能が必要不可欠となっている。

このため、軸受外周部に油膜ダンパ（スクイズフィルムダンパ）機構を設け、共振現象による軸受振動を低減させる技術が軸受装置に要求されている。油膜ダンパ機構を設けた軸受装置として例えば特許文献１で開示された軸受支持装置がある。

特開２０１３－２０４７４０号公報

しかしながら、従来の軸受装置では、回転軸による振動の低減化抑制技術が不十分であるという問題点があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、回転軸による振動の低減化を効果的に抑制することができる軸受装置を得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載の軸受装置は、回転軸を回転自在に支持する円筒状の軸受と、前記軸受の外周面側から前記軸受を支持する円筒状の軸受ケースと、前記軸受ケースの外周面に対向する対向面を有し、前記軸受ケースの外周面と対向面とを接触させて前記軸受ケースを支持する軸受用のハウジングと、前記軸受ケースの外周面上に油を供給する給油回路とを備え、前記軸受ケースは、外周面上において円周方向に沿って円環状に設けられる一対の溝と、前記一対の溝内に設けられる一対のＯリングと、外周面の円周方向における一方半円側に選択的に設けられ、各々が外周面を貫通する複数のケース貫通穴とを含み、前記一対のＯリング間における前記軸受ケースの外周面上の領域が油膜形成領域となり、前記複数のケース貫通穴は前記油膜形成領域に設けられ、前記軸受ケースの内周面に接する外周面を有する円筒状の外輪と、前記外輪との間に内部空間を有するよう設けられる円筒状の内輪とを有し、前記内部空間に転動球が配置され、前記軸受における、前記外輪と前記内輪と前記転動球との組み合わせは１組であり、前記外輪は、外周面の円周方向における前記一方半円側において、各々が前記複数のケース貫通穴に対応して選択的に設けられ、外周面を貫通する複数の外輪貫通穴を有し、前記軸受ケースの外周面の円周方向を規定する第１の円及び前記外輪の外周面の円周方向を規定する第２の円の共通の中心を共通中心点としたとき、前記共通中心点から前記複数のケース貫通穴にかけて延びる複数の直線上に前記複数の外輪貫通穴のうちの一の外輪貫通穴が位置する。

請求項１記載の本願発明である軸受装置は、油圧回路からの給油により、一対のＯリング間における軸受ケースの外周面上の油膜形成領域に油膜が形成される。すなわち、ハウジングの対向面と軸受ケースの外周面との間に油膜が形成される。

この際、外周面おける軸方向の両端部近傍に一対の溝及び一対のＯリングを設けることにより、軸受ケースの外周面上の大部分の領域を油膜形成領域とすることができるため、比較的広い領域で油膜ダンパ機構を発揮させることができる分、回転軸による振動の低減化を効果的に図ることができる。

加えて、軸受ケースの側面を貫通する複数のケース貫通穴及び軸受の側面を貫通する複数の外輪貫通穴を介して、油膜形成領域における油膜を形成する油の一部を軸受内にも供給することができる。このため、請求項１記載の本願発明は、装置を大型化することなく軸受を冷却することができる。

軸受内への油の供給は、選択的に形成された複数のケース貫通穴及び複数の外輪貫通穴のみを介して行われるため、軸受内への油供給量を制限して油膜形成領域における油膜の形成を安定して行うことができる。

この発明の実施の形態である軸受装置の全体構成を示す説明図である。図１で示した軸受ケースの外観構造を模式的に示す斜視図である。図１で示した外輪の外観構造を模式的に示す斜視図である。軸受ケース及び外輪における側面の円周方向における位置関係を模式的に示す説明図である。図１で示した内輪の外観構造を模式的に示す斜視図である。本実施の形態の軸受装置における油供給系統を模式的に示すブロック図である。油膜の形成状態を模式的に示す説明図である。

＜実施の形態＞
図１はこの発明の実施の形態である軸受装置の全体構成を示す説明図である。同図に示すように、軸受装置１００は、回転軸９を回転自在に支持する円筒状の軸受４と、軸受４の外周面側から軸受４を支持する円筒状の軸受ケース５と、軸受ケース５の外周面に対向する対向面（内周面）を有し、軸受ケース５の外周面と対向面とを一対のＯリング５１を介して接触させて軸受ケース５を支持する軸受用のハウジング１とを主要構成部として含んでいる。

図２は図１で示した軸受ケース５の外観構造を模式的に示す斜視図である。図１及び図２に示すように、軸受ケース５は内部に軸受４を収容するため空洞部を有する円筒状を呈している。

軸受ケース５は、外周面上において円周方向に沿って円環状に設けられる一対のＯリング用溝５３（一対の溝）と、一対のＯリング用溝５３内に設けられる一対のＯリング５１と、軸受ケース５の側面の円周方向における一方半円側（上部半円側）に選択的に設けられ、各々が側面を貫通する４つのケース貫通穴５０（図２では２つのケース貫通穴５０のみ図示）とを主要構成部として含んでいる。なお、図２では説明の都合上、一対のＯリング５１の図示を省略している。

このように、軸受ケース５は、側面を貫通する複数のケース貫通穴として４つのケース貫通穴５０を有している。また、図２に示すように、一対のＯリング用溝５３は、軸受ケース５の側面における軸方向（底面と上面とを結ぶ方向）の両端部近傍に設けられる。そして、一対のＯリング５１間における軸受ケース５の外周面上の領域が油膜形成領域Ｒ５となり、４つのケース貫通穴５０は油膜形成領域Ｒ５に選択的に設けられる。

さらに、図２に示すように、軸受ケース５の側面において、上部半円部と下部半円部との境界に一対の回り止め窪み５５が設けられる。

一対の回り止め窪み５５に対しハウジング１側から回転方向に拘束することにより、ハウジング１内で軸受ケース５が回転する現象を防止することができる。

軸受４は、内輪６、外輪７及び転動球８を主要構成要素として含んでいる。外輪７は軸受ケース５内周面に接する外周面を有する円筒状を呈し、内輪６は外輪７との間に内部空間を有するよう設けられる円筒状を呈している。そして、内輪６と外輪７との間の内部空間に転動球８が配置される。

図１に示すように、外輪７は外輪側部７ａ、外輪側部７ｂ及び外輪中心部７ｃにより構成され、外輪側部７ａ，７ｂ間に外輪中心部７ｃが挟まれる位置関係を有している。

外輪７の上部の外輪中心部７ｃにおいて、外輪中心部７ｃを貫通する外輪貫通穴７０が設けられる。さらに、外輪７の下部の外輪中心部７ｃにおいて、外輪中心部７ｃを貫通する貫通穴７１が設けられる。貫通穴７１は、下方領域に、上部領域より幅広構造の回転方向に拘束するための窪みが形成され、この窪みがネジ収容領域７１ｘとなる。

図３は外輪７の外観構造を模式的に示す斜視図である。図１及び図３に示すように、外輪７は、側面の円周方向における一方半円側（図３の上部半円側）において、各々が複数のケース貫通穴５０に対応して選択的に設けられ、側面を貫通する複数の外輪貫通穴である４つの外輪貫通穴７０（図３では２つの外輪貫通穴７０のみ図示）を有する。

さらに、外輪７は、側面の円周方向における一方半円側に対向する他方半円側（下部半円側）に設けられる１つの貫通穴７１を有している。

図４は軸受ケース５及び外輪７における側面の円周方向における位置関係を模式的に示す説明図である。図４で示すＡ－Ａ断面が図１で示す構造となる。

図４に示すように、軸受ケース５の４つのケース貫通穴５０と、外輪７の４つの外輪貫通穴７０とが、対応するケース貫通穴５０及び外輪貫通穴７０間で連続的に繋がるように、互いに対応する位置関係で設けられる。すなわち、図４に示すように、軸受ケース５の側面の円周方向を規定する円及び外輪７の側面の円周方向を規定する円の共通の中心を中心点Ｃ１とすると、中心点Ｃ１から４つのケース貫通穴５０にかけて延びる４つの直線上に４つの外輪貫通穴７０のうちの一の外輪貫通穴７０が必ず位置するように設けられる。すなわち、４つのケース貫通穴５０と４つの外輪貫通穴７０とは１対１に対応し、対応するケース貫通穴５０と外輪貫通穴７０とは中心点Ｃ１を起点として同一直線上に存在する。

なお、外輪貫通穴７０の先端領域は他の領域より油の流通経路が狭くなり、かつ、２つに分岐する絞り構造７０ｓを有し、これら絞り構造７０ｓによって油の流れを制限することにより、軸受４の内輪６及び転動球８に安定した油の供給を行うことができる。

また、図２及び図４に示すように、軸受ケース５の側面において、上部半円部と下部半円部との境界に一対の回り止め窪み５５が設けられる。したがって、一対の回り止め窪み５５を結ぶ線上に中心点Ｃ１が存在する。

図４に示すように、軸受ケース５及び外輪７は、それぞれの側面の円周方向における上記他方半円側に設けられる軸受ケース５の貫通穴５７及び貫通穴７１を有している。

図５は内輪６の外観構造を模式的に示す斜視図である。図１及び図５に示すように、内輪６は外輪７との間に内部空間が形成されるように、外輪７の側面より小さい径の側面を有して円筒状に形成される。

そして、図１に示すように、固定用ネジである底部ネジ７３は、軸受ケース５及び外輪７の側面の上記他方半円側において、外輪７と軸受ケース５との間に設けられ、外輪中心部７ｃの回転方向の動きを拘束している。

図６は本実施の形態の軸受装置における油供給系統を模式的に示すブロック図である。同図に示す給油回路１０から軸受ケース５の外周面上に油が供給される。軸受ケース５の外周面上に供給された油は、軸受ケース５の４つのケース貫通穴５０及び外輪７の４つの外輪貫通穴７０のみを介して、軸受４の内部に供給される。

なお、図１において、油の流れを矢印で示している。図１に示すように、給油回路１０から軸受ケース５及び外輪７の外輪中心部７ｃを介して軸受４の外輪７及び転動球８に供給された油は、外輪７の外周方向の他方半円側において軸受４から外部に排出される。

図７は油膜の形成状態を模式的に示す説明図である。同図に示すように、一対のＯリング５１間における軸受ケース５の外周面上の領域が油膜形成領域Ｒ５となる。したがって、給油回路１０から軸受ケース５の外周面上に油が供給されると、軸受ケース５の外周面とハウジング１の対向面（内周面）との間の油膜形成領域Ｒ５に油膜２５が形成される。

本実施の形態の軸受装置は、油圧回路１０からの給油により、図１及び図７に示すように、油膜形成領域Ｒ５に油膜２５が形成される。なぜなら、一対のＯリング５１によって軸受ケース５の外周面上の油膜形成領域Ｒ５は、油膜形成領域Ｒ５に選択的に設けられる４つのケース貫通穴５０を除いて、他の領域から遮断される閉鎖空間となるからである。

なお、図７では模式的に示しているため、油膜２５が所定の厚みを有する態様で図示しているが、実際には油膜２５の厚みは微小である。

さらに、図１及び図２に示すように、一対のＯリング用溝５３を軸受ケース５の側面における軸方向の両端部近傍に設けることにより、軸受ケース５の外周面の大部分の領域を油膜形成領域Ｒ５とすることができるため、比較的広い領域で油膜２５による油膜ダンパ機構を発揮させることができる。

その結果、本実施の形態の軸受装置１００は、高速回転用の回転軸９に対応し、回転軸９による振動を油膜による減衰によって効果的に低減することができる。

加えて、軸受ケース５の４つのケース貫通穴５０（複数のケース貫通穴）及び軸受４の４つの外輪貫通穴７０（複数の外輪貫通穴）を介して、油膜形成領域Ｒ５における油膜２５を形成する油の一部を軸受４内に供給している。このため、本実施の形態の軸受装置１００は、装置を大型化することなく軸受４を冷却することができる。

この際、軸受４内への油の供給は、油膜形成領域Ｒ５に選択的に形成された４つのケース貫通穴５０と４つの外輪貫通穴７０とのみを介することにより、軸受４への油供給量に制限されることによって、油膜形成領域Ｒ５における油膜２５の形成を安定して行うことができる。

実施の形態の軸受装置１００において、複数の外輪貫通穴７０それぞれの先端領域は他の領域より油の流通経路が狭くなる絞り構造７０ｓを有している。すなわち、軸受装置１００において、外輪７の外輪中心部７ｃに設けられる外輪貫通穴７０の先端領域は他の領域より油の流通経路が狭くなる絞り構造７０ｓを有している。

このため、実施の形態の軸受装置１００は、軸受４内の内輪６及び転動球８への油の供給をスムーズにして、油膜形成領域Ｒ５における油膜２５の形成を安定して維持することができる。

さらに、底部ネジ７３よって、外輪７と軸受ケース５とを固定することにより、外輪７の外輪中心部７ｃによる回転方向の動きを拘束することができる。

その結果、本実施の形態の軸受装置１００は、比較的少ない部材で回転軸９による振動の低減化及び軸受４の冷却を図ることができる効果を奏する。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ハウジング
４軸受
５軸受ケース
６内輪
７外輪
９回転軸
２５油膜
５０ケース貫通穴
５１Ｏリング
５３Ｏリング用溝
７１貫通穴
７０外輪貫通穴
７３底部ネジ
Ｒ５油膜形成領域

Claims

回転軸を回転自在に支持する円筒状の軸受と、
前記軸受の外周面側から前記軸受を支持する円筒状の軸受ケースと、
前記軸受ケースの外周面に対向する対向面を有し、前記軸受ケースの外周面と対向面とを接触させて前記軸受ケースを支持する軸受用のハウジングと、
前記軸受ケースの外周面上に油を供給する給油回路とを備え、
前記軸受ケースは、
外周面上において円周方向に沿って円環状に設けられる一対の溝と、
前記一対の溝内に設けられる一対のＯリングと、
外周面の円周方向における一方半円側に選択的に設けられ、各々が外周面を貫通する複数のケース貫通穴とを含み、
前記一対のＯリング間における前記軸受ケースの外周面上の領域が油膜形成領域となり、前記複数のケース貫通穴は前記油膜形成領域に設けられ、
前記軸受ケースの内周面に接する外周面を有する円筒状の外輪と、
前記外輪との間に内部空間を有するよう設けられる円筒状の内輪とを有し、前記内部空間に転動球が配置され、
前記軸受における、前記外輪と前記内輪と前記転動球との組み合わせは１組であり、
前記外輪は、外周面の円周方向における前記一方半円側において、各々が前記複数のケース貫通穴に対応して選択的に設けられ、外周面を貫通する複数の外輪貫通穴を有し、
前記軸受ケースの外周面の円周方向を規定する第１の円及び前記外輪の外周面の円周方向を規定する第２の円の共通の中心を共通中心点としたとき、前記共通中心点から前記複数のケース貫通穴にかけて延びる複数の直線上に前記複数の外輪貫通穴のうちの一の外輪貫通穴が位置する、
軸受装置。
請求項１記載の軸受装置であって、
前記複数の外輪貫通穴それぞれの先端領域は他の領域より油の流通経路が狭くなる絞り構造を有する、
軸受装置。
請求項２記載の軸受装置であって、
前記軸受ケース及び前記外輪の外周面の円周方向の前記一方半円側に対向する他方半円側において、前記外輪と前記軸受ケースとの間に設けられる固定用ネジをさらに備える、
軸受装置。