JP4327670B2 - 円筒ころ軸受 - Google Patents

Description

この発明は、円筒ころ軸受に関し、特に内輪に潤滑用通油路を有する円筒ころ軸受に関するものである。

特開平７−２４６８７号公報（特許文献１）は、アンダーレース潤滑方式を採用した工作機械の主軸装置を開示している。ここで、アンダーレース潤滑方式とは、内輪に形成した通油路を通して遠心力によって軸受内部に潤滑油を供給する潤滑方式である。特開平７−２４６８７号公報に開示された装置では、主軸を支持する軸受として玉軸受が使用され、内輪に径方向に貫通する通油路が設けられている。この公報には特に明記されていないが、主軸を支持する軸受として、玉軸受に代えて円筒ころ軸受を採用することができる。

図１は、アンダーレース潤滑を行なうための円筒ころ軸受の一例を示している。図示する円筒ころ軸受１は、外輪２と、両鍔タイプの内輪３と、ころ４と、保持器５とを備える。内輪３には、径方向に貫通する通油路１０が設けられている。

図２は、内輪３を拡大して示している。図示するように、内輪３は、軌道面３１と、この軌道面３１の両端に位置するぬすみ部３２と、ころ４の端面に当接する鍔面３３を有する鍔部３４と、軌道面３１の直下に位置する軌道面直下領域Ａと、鍔部３４の下に位置する鍔下領域Ｂとを備える。

なお、図１および図２を含めて後述する各図において、同一の参照番号および符号は、同一または相当の要素を示すものである。

図２に示すように、通油路１０は、内輪３の鍔下領域Ｂを径方向に延びており、内輪内径面に油入口１１を有し、鍔部３４の外径面に油出口１２を有している。通油路１０は、内輪３の円周方向に間隔をあけて複数個設けられる。各通油路１０に潤滑油（潤滑剤）を安定して供給するために、内輪３の内径面に円周方向に延びる油溝１３が形成されている。鍔部３４の外径面から鍔下領域Ｂを径方向に貫通する通油路１０は、ドリル加工等によって容易に形成することができる。

円筒ころ軸受１の潤滑性能の向上のためには、ころ４の端面と鍔面３３との間、およびころ４の外周面と軌道面３１との間に十分な潤滑油を供給することが必要である。しかしながら、図２に示した構造の内輪３では、良好な潤滑性能が得られない。図３は、潤滑油の流れを矢印で示している。図示するように、油溝１３から通油路１０内に入った潤滑油は、鍔部３４の油出口１２から保持器５の内径面に向けて放出される。放出された潤滑油は、ころ４側に向かって進む流れと、軸受１の外側に向かう流れとに分かれる。そのため、鍔面３３および軌道面３１の潤滑が不足しがちになる。これらの部分への潤滑油の安定供給を考えると、通油路１０に供給する潤滑油の量を多くしなければならない。

特開２００２−２４２９４３号公報（特許文献２）は、上記の問題点を解消し得る円筒ころ軸受を開示している。図４は、この公報に開示されたものと実質的に同じ構造の円筒ころ軸受１を示している。図示する円筒ころ軸受１の内輪３は、軌道面３１の両端に位置するぬすみ部３２から内径面にまで径方向に貫通して延びる通油路１４を有する。通油路１４の油出口１２は、ぬすみ部３２に露出している。また、通油路１４の油入口１１に重なるように、内輪３の内径面に円周方向に延びる油溝１３が形成される。

図４に示すような構造の内輪３の場合、潤滑油は軌道面３１と鍔面３３との境界に位置するぬすみ部３２に供給されるので、ころ４の端面と鍔面３３との間、およびころ４の外周面と軌道面３１との間に潤滑油を安定して供給することができる。また、潤滑油供給量のコントロールが容易である。
特開平７−２４６８７号公報 特開２００２−２４２９４３号公報

図４に示す内輪３において、通油路１４は円周方向に間隔をあけて複数個設けられる。潤滑油供給源からの供給路と通油路１４との軸方向の位置ずれおよび円周方向の位置ずれを許容して通油路１４に安定して潤滑油を供給するために、内輪３の内径面または軸の外径面に、通油路１４に重なる溝加工または座ぐり加工を施す。形成される溝または座ぐりは、通油路１４の穴径よりも大きな溝幅または座ぐり径を有していることが必要である。

図４に示す内輪３の場合、通油路１４の穴径よりも大きな溝幅を持って円周方向に延びる油溝１３が形成されている。図４から明らかなように、大きな溝幅を持つ油溝１３は、軌道面３１と鍔面３３との境界に位置するぬすみ部３２の直下に位置する。

通常、工作機械の主軸を支持する円筒ころ軸受は、主軸のガタを抑えるために、組込み後の隙間が０μｍ付近となるように組付けられる。この場合、運転時の内外輪温度差によりさらにラジアル隙間は小さくなり、負すきま（予圧状態）となる。このように負すきま（予圧状態）で高速運転される使用条件下では、内輪組込み後の軌道面の真円度および円筒度の劣化防止が重要である。

とりわけ、内輪の内径面がテーパ状になっているテーパ穴タイプの円筒ころ軸受（テーパ穴角度１／１２が主流）においては、組込み後すきまの調整およびクリープ防止のために、軸方向に内輪を締め込み、内輪を径方向に膨張させて取付けを行なう。この場合、内輪と軸との嵌め合い力の増加に伴い、軌道面が径方向に膨張する。

図４に示す内輪３では、ぬすみ部３２の直下に位置する内径面に大きな溝幅を持つ油溝１３が形成されている。また、内径面はテーパ状になっている。そのため、内輪３と軸との嵌め合い力を増加させると、軌道面３１を膨張させるよりも、両鍔部３４を膨張させることになる。その結果、必要以上に締め込むことになったり、鍔部３４の軌道面３１側への倒れが懸念される。さらに、それらの影響等で、内輪膨張後の軌道面の真円度および円筒度が劣るようになるおそれがある。

この発明の目的は、内輪と軸との嵌め合い力を増加させて内輪を径方向に膨張させても、内輪軌道面の真円度および円筒度を良好に保ち、かつ内輪鍔部の軌道面側への倒れ込みを生じさせない円筒ころ軸受を提供することである。

この発明は、外輪と内輪ところとを備え、内輪が、その内径面から外径側の面にまで延びる通油路を有する円筒ころ軸受を前提とし、以下のことを特徴とする。すなわち、内輪は、軌道面と、この軌道面の端に位置するぬすみ部と、ころの端面に当接する鍔部と、軌道面の直下に位置する軌道面直下領域と、軌道面直下領域の両側であって鍔部の下に位置する一対の鍔下領域とを含み、通油路は、各鍔下領域内にそれぞれ設けられ、内輪の内径面に設けられた油入口から各鍔下領域内を径方向に延びる縦穴と、縦穴とぬすみ部に設けられた油出口とを連結する傾斜穴とで構成される。

上記構成の円筒ころ軸受によれば、内輪の内径面に露出する通油路の油入口は鍔下領域に位置する。したがって、内輪の内径面に、油入口と重なるように油溝および座ぐりを設けたとしても、それらは軌道面直下領域ではなく鍔下領域に位置することになる。その結果、軌道面直下領域の内輪内径面と軸との間に十分な嵌め合い面を確保できる。こうして、本発明によれば、内輪と軸との嵌め合い力増加に伴う内輪膨張後においても、軌道面の真円度および円筒度を良好に保ち、かつ鍔部の軌道面側への倒れ込みを生じさせない。

好ましくは、縦穴の穴径は、傾斜穴の穴径よりも大きい。このようにすれば、潤滑油供給路から縦穴内に安定して潤滑油を供給することができるようになる。

一つの実施形態では、内輪の内径面は、テーパ状に形成されている。

図５および図６は、この発明の一実施形態を示している。図６には、内輪と軸との嵌め合い時に、内輪内径面に作用する力を矢印で示している。

図示する円筒ころ軸受１は、外輪２と、両鍔タイプの内輪３と、ころ４と、保持器５とを備える。内輪３は、その内径面から外径側の面にまで延びる通油路１５を有している。また、内輪３の内径面は、テーパ状（テーパ角度１／１２）になっている。

内輪３は、軌道面３１と、この軌道面３１の両端に位置するぬすみ部３２と、ころ４の端面に当接する鍔面３３を有する鍔部３４と、軌道面３１の直下に位置する軌道面直下領域Ａと、鍔部３４の下に位置する鍔下領域Ｂとを備える。

図示するように、通油路１５は、内輪３の内径面に設けられた油入口１１から鍔下領域Ｂ内を径方向に延びる縦穴１５ａと、この縦穴１５ａとぬすみ部３２に設けられた油出口１２とを連結する傾斜穴１５ｂとで構成される。

縦穴１５ａおよび傾斜穴１５ｂは、ドリル加工等によって容易に形成できる。縦穴１５ａに関しては、内輪３の内径面から鍔部３４の外径面にまで貫通させた後に、鍔部３４の外径側の部分を塞ぐようにしてもよいが、高速運転時の遠心力で穴を塞いでいた材料が抜け出ることが懸念される。そこで、図示した実施形態では、縦穴１５ａを貫通させていない。

縦穴１５ａの穴径は、傾斜穴１５ｂの穴径よりも大きくするのが好ましい。大きな穴径の縦穴１５ａであれば、傾斜穴１５ｂと縦穴１５ａとの間の多少の位置ずれを許容できる。また、潤滑油供給路から縦穴１５ａ内に安定して潤滑油を供給することができる。

通油路１５は、円周方向に間隔をあけて複数個設けられる。これらの通油路１５に安定して潤滑油を供給するために、内輪３の内径面に、油入口１１に重なるように円周方向に延びる油溝１３が形成される。油溝１３は、軌道面直下領域Ａに位置するのではなく、鍔下領域Ｂに位置している。油溝１３の代わりに、内輪３の内径面に、油入口１１に重なるように座ぐりを形成してもよい。

図６は、内輪３と軸（図示省略）との嵌め合い時に内輪３の内径面に作用する力を、模式的に矢印で示しているが、図示した実施形態では、軌道面直下領域Ａの内輪内径面と軸との間に十分な嵌め合い面を確保できる。したがって、内輪３と軸との嵌め合い力増加に伴って内輪３が径方向に膨張した後においても、軌道面３１の真円度および円筒度を良好に保つことができる。また、油溝１３を鍔下領域Ｂに位置させることにより、油溝１３よりも外側に位置する内輪内径面の面積を小さくし、この領域に作用する力の大きさを相対的に減じている。その結果、鍔部３４の軌道面３１側への倒れ込みを生じさせなくなる。

潤滑油供給路から送り出された潤滑油は、油溝１３、縦穴１５ａおよび傾斜穴１５ｂを経てぬすみ部３２に放出されるので、ころ４の端面と鍔面３３との間、およびころ４の外周面と軌道面３１との間に安定して潤滑油を供給できる。

図７は、この発明の他の実施形態を示している。この実施形態では、内輪３の内径面に油溝を形成しておらず、その代わりに主軸２０の外周面に、通油路１５の油入口１１に重なるように円周方向に延びる油溝２１を形成している。潤滑油供給路から送られてきた潤滑油は、主軸２１に設けられた油供給口２２を経由して油溝２１に導入され、さらに縦穴１５ａと傾斜穴１５ｂとからなる通油路１５を通って所定部分に給油される。

なお、図７の実施形態において、油溝２１の代わりに、主軸２０の外周面に、通油路１５の油入口１１に重なるように座ぐりを設けてもよい。

図示した実施形態では、両鍔タイプの内輪３が使われていたが、この発明は、片鍔タイプの内輪を有する円筒ころ軸受にも適用可能である。この場合、一つの鍔下領域に、縦穴と傾斜穴とからなる通油路が形成される。

また、図示した実施形態は、内輪の内径面がテーパ状になっているテーパ穴タイプの円筒ころ軸受であったが、この発明は、テーパ穴タイプではない通常の円筒ころ軸受にも等しく適用可能である。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変更を加えることが可能である。

この発明は、特にアンダーレース潤滑方式にて工作機械の主軸を支持する円筒ころ軸受に有利に利用され得る。

従来の通油路付円筒ころ軸受を示す断面図である。 図１に示した軸受の内輪を拡大して示す断面図である。 図１に示した軸受において、潤滑油の流れを矢印で示した図である。 従来の通油路付円筒ころ軸受の他の例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る円筒ころ軸受を示す断面図である。 図５に示した軸受において、内輪と軸との嵌め合い時に、内輪の内径面に作用する力を矢印で模式的に示した図である。 本発明の他の実施形態に係る円筒ころ軸受を示す断面図である。

符号の説明

１ 円筒ころ軸受、２ 外輪、３ 内輪、４ ころ、５ 保持器、１０ 通油路、１１ 油入口、１２ 油出口、１３ 油溝、１４ 通油路、１５ 通油路、１５ａ 縦穴、１５ｂ 傾斜穴、２０主軸、２１ 油溝、２２ 油供給口、３１ 軌道面、３２ ぬすみ部、３３ 鍔面、３４ 鍔部、Ａ 軌道面直下領域、Ｂ 鍔下領域。

Claims (3)

1. 外輪と内輪ところとを備え、前記内輪が、その内径面から外径側の面にまで延びる通油路を有する円筒ころ軸受において、
   前記内輪は、軌道面と、この軌道面の端に位置するぬすみ部と、前記ころの端面に当接する鍔部と、軌道面の直下に位置する軌道面直下領域と、前記軌道面直下領域の両側であって前記鍔部の下に位置する一対の鍔下領域とを含み、
   前記通油路は、前記各鍔下領域内にそれぞれ設けられ、前記内輪の内径面に設けられた油入口から前記各鍔下領域内を径方向に延びる縦穴と、前記縦穴と前記ぬすみ部に設けられた油出口とを連結する傾斜穴とで構成されることを特徴とする、円筒ころ軸受。
2. 前記縦穴の穴径は、前記傾斜穴の穴径よりも大きい、請求項１に記載の円筒ころ軸受。
3. 前記内輪の内径面は、テーパ状に形成されている、請求項１または２に記載の円筒ころ軸受。

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