JP5233561B2

JP5233561B2 - 転がり軸受

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Publication number: JP5233561B2
Application number: JP2008258455A
Authority: JP
Inventors: 祐一郎林
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: JP2010090915A

Description

本発明は、転がり軸受に関し、特に、保持器とその案内面との間にオイルエア潤滑方式等の圧縮空気を吹き付ける形式の転がり軸受に関する。

一般に、円筒ころ軸受等の転がり軸受は、外輪と、この外輪の径方向内側に同心状に配置された内輪と、外輪及び内輪の間に転動可能に配置された複数の転動体と、複数の転動体の周方向間隔を保持する保持器とによって構成されている。また、転がり軸受の保持器の案内方式として、外輪案内、内輪案内、転動体案内の３つの方式が知られている。

上記案内方式のうち転動体案内は、高速回転時に発生する遠心力による保持器の振れ回りや、転動体から受ける負荷による面圧の増大、滑り面の潤滑不足等が原因で保持器のポケットに発熱や焼き付きが生じやすくなり、耐久性の点で不利となる。これに対して、外輪案内や内輪案内（以下、これらを軌道輪案内と総称する）は、転動体案内と比べて高速回転時の耐摩耗性能が高いため、例えば工作機械の主軸支持用としても好適に使用できる。しかし、この軌道輪案内においても耐摩耗性能をより向上させることが望まれている。ここで、保持器と軌道輪との接触に伴う摩耗等をより少なくするためには、両者間の潤滑を適切に維持することが要求されるが、特に摩耗が生じやすい箇所において、その摩耗を抑制することが効果的である。

なお、下記特許文献１には、保持器と外輪との間に潤滑油を供給することによって両者の接触による摩耗や焼き付きを防止することが記載されている。
特開平５−６０１４５号公報

本発明は、保持器とその案内面との間の潤滑を適切に維持するとともに、特に摩耗が生じやすい箇所について、その摩耗を抑制することが可能な転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受は、環状の第１軌道面を有する第１軌道部材と、前記第１軌道面に対向する環状の第２軌道面を有する第２軌道部材と、前記第２軌道面に対して軸方向にずれた位置に配置された環状の案内面を有するとともに、前記第２軌道部材と一体又は別体に形成された案内部材と、前記第１軌道面と前記第２軌道面との間に転動可能に配置された複数の転動体と、前記複数の転動体を周方向所定間隔に保持するとともに、前記案内面に摺接可能に対向する被案内面を有する環状の保持器と、を備え、前記案内部材に、潤滑油送給用の圧縮空気が流通する流路が形成され、前記流路が、圧縮空気の流通方向の下流側ほど軸方向内側に位置するように傾斜した部分と、当該部分の下流端において前記案内面と前記被案内面との間に圧縮空気を吐出する吐出口と、を有し、
前記案内面に、前記流路の傾斜した部分と直交する底面を有するとともにこの底面において前記吐出口が開口する環状溝が周方向に沿って形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、オイルエア潤滑方式等の潤滑油送給用の圧縮空気は、流路の傾斜した部分を流れることによって転がり軸受の軸方向内側へ向けて吐出口から吐出される。保持器の被案内面は、案内面の軸方向内側端縁（例えば、図１に符号１１ｃで示す部分）に接触すると、この接触部分で摩耗が局所的に生じやすくなるが、本発明では、軸方向内側へ向けて流れる圧縮空気の圧力によって、保持器の被案内面が案内面の軸方向内側端縁に接触しにくくなり、しかも、この部分に潤滑油を積極的に供給することができるので、この部分における保持器の局所的な摩耗を抑制することが可能となる。

前記案内面には、前記流路の傾斜した部分と直交する底面を有するとともにこの底面において前記吐出口が開口する環状溝が周方向に沿って形成されているので、このような環状溝を形成することによって、この環状溝の底面に対して垂直に流路を穿孔することができ、加工が容易となって、案内部材の製造を容易にすることができる。

また、前記環状溝は、流路と平行に延びる側壁面を有していることが好ましく、これによって環状溝の側壁面が軸方向内側へ向けた圧縮空気の流れを妨げることがない。

前記案内部材は、前記第２軌道部材に隣接して配置された間座であることが好ましい。間座は、第２軌道部材とは別体であるため、第２軌道部材とは異なる放熱性の高い材質としたり、第２軌道部材よりも体積（質量）を大きくして放熱性を高めたりすることも可能となる。そのため、保持器との接触による案内部材の温度上昇を抑制し、焼き付きを防止することが可能となる。

本発明によれば、保持器とその案内面との間の潤滑を適切に維持しつつ、特に摩耗が生じやすい箇所について、その摩耗を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る転がり軸受１０の断面図である。転がり軸受１０は、環状の外輪（第２軌道部材）１１と、外輪１１の内周側に同心状に配置された内輪（第１軌道部材）１２と、外輪１１と内輪１２との間に配置された転動体としての複数の円筒ころ１３と、これら円筒ころ１３を周方向に所定間隔で保持するための保持器１４とを備えている。なお、以下の説明において、軸方向外方（軸方向外側）とは、円筒ころ軸受１０の軸方向中央から軸方向両側へ向かう方向をいい、軸方向内方（軸方向内側）とは、円筒ころ軸受１０の軸方向両側から軸方向中央へ向かう方向をいう。

外輪１１は、軸受鋼等の合金鋼を用いて環状に形成された部材であり、その内周面には、円筒ころ１３が転動する外輪軌道面１１ａが周方向に沿って形成されている。また、外輪軌道面１１ａの軸方向一側（図１の左側）には、径方向内方へ突出する外輪鍔部１１ｂが形成され、この外輪鍔部１１ｂの内周面は、保持器１４を案内する案内面２１とされている。案内面２１は、外輪軌道面１１ａよりも内輪１２側に配置されている。なお、この外輪鍔部１１ｂは、円筒ころ１３と軸方向に間隔をあけて配置されているが、円筒ころ１３と接触することによって円筒ころ１３の軸方向位置を規制するものであってもよい。

内輪１２も、軸受鋼等の合金鋼を用いて環状に形成された部材であり、その外周面には、円筒ころ１３が転動する内輪軌道面１２ａが外輪軌道面１１ａに対向するように形成されている。また、内輪１２の外周部には、内輪軌道面１２ａの軸方向両側において径方向外方に突出する内輪鍔部１２ｂが形成され、この内輪鍔部１２ｂによって円筒ころ１３の軸方向の移動が規制されている。
複数の円筒ころ１３は、外輪軌道面１１ａ及び内輪軌道面１２ａ上を転動可能であり、これによって、外輪１１及び内輪１２は相対回転自在である。

外輪１１の左側には外側間座１５が軸方向に隣接して設けられ、外側間座１５によって外輪１１の軸方向位置が設定されている。また、内輪１２の左側には内側間座１６が軸方向に隣接して設けられ、この内側間座１６によって内輪１２の軸方向位置が設定されている。外側間座１５は、外輪１１よりも内径が小さく形成され、その内周面は内側間座１６の外周面に接近している。なお、外輪１１、内輪１２、及び間座１５，１６の配置は左右逆としてもよい。

保持器１４は、フェノール樹脂等の合成樹脂を用いて形成された円筒状の部材であり、複数の円筒ころ１３を収容し各円筒ころ１３を所定間隔で保持する複数のポケット１４ａが周方向に所定間隔で設けられている。保持器１４は、外輪１１と内輪１２との間に、これら両輪１１，１２とほぼ同心となるように配置されている。保持器１４の軸方向一方側（図１の左側）の外周面には、外輪１１の案内面２１に摺接可能に対向する被案内面２２が設けられている。

外輪１１と内輪１２とが相対回転することによって保持器１４と外輪１１とが相対回転したとき、保持器１４の被案内面２２は外輪１１の案内面２１に摺接する。これにより、保持器１４は、自己の回転中心が外輪１１及び内輪１２の回転中心とほぼ同一となるように案内面２１によって案内される。したがって、外輪１１は、保持器１４の回転を案内するための案内部材として機能している。

外側間座１５及び外輪１１には、円筒ころ軸受１０に潤滑油を供給するための流路１７ａ〜１７ｃが形成されている。この流路１７ａ〜１７ｃは、外側間座１５の外周面から径方向内方に向けて形成された第１流路１７ａと、この第１流路１７ｂの径方向外側部分と外輪１１の案内面２１との間で斜めに傾斜して形成された第２流路１７ｂと、第１流路１７ｂの径方向内端部から内輪１２と保持器１４との間へ向けて形成された第３流路１７ｃとからなる。第２流路１７ｂは、外側間座１５に形成された第１の部分１７ｂ１と、外輪１１に形成された第２の部分１７ｂ２とからなり、第１の部分１７ｂ１は、第１流路１７ａの内周面と外側間座１５の右側面において開口し、第２の部分１７ｂ２は、外輪１１の左端面と内周面（案内面２１）において開口している。また、第１〜第３流路１７ａ〜１７ｃは、周方向複数箇所（好ましくは３箇所以上）に形成されている。

第１〜第３流路１７ａ〜１７ｃには、図示しない潤滑手段から潤滑油が送られる。この潤滑手段は、圧縮空気によって潤滑油を微量ずつ供給するオイルエア潤滑方式が採用されており、第１流路１７ａから第３流路１７ｃを介して保持器１４と内輪１２との間に潤滑油を供給し、内輪１２と円筒ころ１３との間を潤滑する。また、潤滑手段は、第１流路１７ａから第２流路１７ｂを介して外輪１１と保持器１４との間（案内面２１と被案内面２２との間）に潤滑油を供給し、主としてこれらの間の潤滑を行う。

図２は、円筒ころ軸受１０の要部（案内面２１及び被案内面２２の部分）を拡大して示す断面図である。第２流路１７ｂ（第２の部分１７ｂ２）は、径方向内方にいくに従い円筒ころ軸受１０の軸方向内側（図２の右側）に向かうように傾斜して配置されている。言い換えると、第２流路１７ｂは、圧縮空気の流通方向の下流側ほど軸方向内側に位置するように傾斜している。

また、外輪１１の左端面には、底面３０ｂと側壁面３０ａとを有する断面略Ｖ字状の環状溝３０が形成され、この環状溝３０の側壁面３０ａは第２流路１７ｂと平行に形成され、底面３０ｂは第２流路１７ｂと垂直に形成されている。第２流路１７ｂの第２の部分１７ｂ２の径方向外端（上流端）は、環状溝３０の底面３０ｂにおいて開口している。

このような環状溝３０を設けることによって、外輪１１に対して第２流路１７ｂの第２の部分１７ｂ２を形成する場合に、底面３０ｂに対して垂直に孔を形成すればよいため、加工を容易に行うことができる。また、図１に示すように、第２流路１７ｂは、第１の部分１７ｂ１と第２の部分１７ｂ２とが環状溝３０を介して接続されているため、両者の周方向の位置がずれていたとしても相互に連通することができる。したがって、外輪１１と外側間座１５との周方向の相対位置を考慮することなく軸等に組み付けることができる。なお、環状溝３０は、外輪１１の周方向全周ではなく、周方向に関して部分的に形成してもよい。

図２に示すように、第２流路１７ｂ（第２の部分１７ｂ２）は、その径方向内端（下流端）が案内面２１において開口し、この開口が圧縮空気の吐出口１７ｂ’とされている。第２流路１７ｂは、案内面２１に対しても傾斜して配置されているため、吐出口１７ｂ’は軸方向に長い楕円形状となる。第２流路１７ｂを流通し、吐出口１７ｂ’から吐出された圧縮空気は、被案内面２２に吹き付けられる。そして、圧縮空気は、案内面２１と被案内面２２との間を流れるとともに当該間に潤滑油を供給する。

第２流路１７ｂを流れる圧縮空気は、第２流路１７ｂの傾斜によって円筒ころ軸受１０の軸方向内側へ向けて吐出口１７ｂ’から流出する。このように軸方向内側へ向けて流出する多量の圧縮空気の圧力によって、図１に示すように、保持器１４の被案内面２２が外輪鍔部１１ｂの軸方向内側角部（案内面２１の軸方向内側端縁）１１ｃに接触することが少なくなり、この部分１１ｃにおいて保持器１４が局所的に摩耗するのを抑制することができる。また、軸方向内側へ向けて流れる多量の圧縮空気によって、潤滑油の供給量も多くなるので、当該部分１１ｃにおける保持器１４の摩耗をより抑制することができるとともに、円筒ころ１３と外輪軌道面１１ａとの間にも積極的に潤滑油を供給することができる。

さらに、吐出口１７ｂ’から圧縮空気を吐出することによって案内面２１と被案内面２２との接触面圧が低くなるので、保持器１４の回転抵抗を低減できるとともに、案内面２１と被案内面２２との接触に伴う摩耗や焼き付きを抑制することができる。

図３は本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。
本実施形態では、外輪１１は、内輪１２よりも軸方向の長さが短く、軸方向一端（図３の右端）において内輪１２と軸方向の位置が一致しているが、軸方向他端（左端）において内輪１２よりも軸方向に後退している。外輪１１の左側に設けられた外側間座１５は、外輪１１に軸方向に隣接する部分１５ａにおいて内径が大きく、外輪１１から軸方向に離れた部分１５ｂにおいて内径が小さく形成され、当該部分１５ｂは保持器１４の軸方向外側（図３の左側）に配置され、その内周面は内側間座１６の外周面に接近している。また、外輪１１に隣接する部分１５ａの内周面２１は、外輪軌道面１１ａよりもやや径方向内側（内輪１２側）に配置され、保持器１４の被案内面２２が摺接可能に対向する案内面２１とされている。

外側間座１５には、円筒ころ軸受１０に潤滑油を供給するための第１〜第３流路１７ａ〜１７ｃが形成されている。第１流路１７ａ及び第３流路１７ｃは第１の実施形態と同様であるが、第２流路１７ｂは外側間座１５に対して１本の流路として形成されている点で第１の実施形態と異なっている。

図４は第２の実施形態に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。本実施形態において、案内面２１には、底面３１ｂと側壁面３１ａとを有する断面略Ｖ字状の環状溝３１が周方向に沿って形成されている。この環状溝３１の側壁面３１ａは第２流路１７ｂと平行に形成され、底面３１ｂは第２流路１７ｂに垂直に形成されている。したがって、外側間座１５に対して第２流路１７ｂを形成する場合に、底面３１ｂに対して垂直に孔を形成すればよいので、加工を容易に行うことができる。

第２流路１７ｂを流れる圧縮空気は、第２流路１７ｂの傾斜によって軸方向内側へ向けて吐出口１７ｂ’から流出する。そのため、第１実施形態と同様に、保持器１４の被案内面２２が外側間座１５の外輪１１側の内周角部（案内面２１の軸方向内側端縁）１５ｅに接触することが少なくなり、この部分１５ｅにおいて保持器１４が局所的に摩耗するのを抑制することができる。また、軸方向内側へ向けて流れる多量の圧縮空気によって、潤滑油の供給量も多くなるので、当該部分１５ｅにおける保持器１４の摩耗をより抑制することができるとともに、円筒ころ１３と外輪軌道面１１ａとの間にも積極的に潤滑油を供給することができる。また、本実施形態では、環状溝３１の側壁面３１ａが第２流路１７ｂと平行に形成されているので、この側壁面３１ａが圧縮空気の軸方向内側への流れの妨げになることもない。

本実施形態では、保持器１４を案内する案内面２１が、外輪１１とは別体の外側間座１５に形成されているので、この外側間座１５の材質を外輪１１とは異なる放熱性の高いものとしたり、外側間座１５の体積（質量）を大きくし、放熱性を高めたりすることも可能となる。このように外側間座１５の放熱性を高めることによって、保持器１４との接触による外側間座１５の温度上昇を抑制し、保持器１４の焼き付きを防止することが可能となる。

外側間座１５に形成された案内面２１は、外輪軌道面１１ａよりも径方向内側、すなわち内輪１２側（内輪軌道面１２ａ側）に配置されているので、案内面２１を保持器１４の被案内面２２に近づけることができ、保持器１４の被案内面２２を径方向外側へ大きく張り出すような特殊な形状とすることなく保持器１４を案内することができる。

本発明は、上記各実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。例えば、第１の実施形態において、第２の実施形態で示した環状溝３１を案内面２１に形成してもよい。また、第１の実施形態において、外側間座１５に形成された第２流路１７ｂの第１の部分１７ｂ１は、傾斜することなく軸方向に沿うように形成してもよい。

上記各実施形態において、被案内面２２、案内面２１、第２流路１７ｂは、円筒ころ１３を挟んで軸方向両側に設けてもよい。ただし、本発明は、軸方向片側のみに被案内面２２、案内面２１等を設けている円筒ころ軸受１０において、保持器１４の被案内面２２が案内面２１の軸方向内側端縁１１ｃ，１５ｅに接触するのを防止するうえで非常に有用である。

本発明は、保持器の案内形式が内輪案内とされた転がり軸受にも適用することができる。また、本発明は、玉軸受、針状ころ軸受、円すいころ軸受等の円筒ころ軸受以外の転がり軸受にも採用することができる。また、上記実施形態では、潤滑手段としてオイルエア潤滑方式を例示しているが、本発明は、圧縮空気を用いて潤滑油を送給する潤滑方式であれば特に限定されず、例えば圧縮空気によってミスト状の潤滑油を供給するオイルミスト潤滑方式等の他の潤滑方式を採用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。同転がり軸受の要部の拡大断面図である。本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。同転がり軸受の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１０円筒ころ軸受
１１外輪
１２内輪
１３円筒ころ
１４保持器
１５外側間座
１７ｂ第２流路
１７ｂ’ 吐出口
２１案内面
２２被案内面
３１環状溝
３１ａ側壁面
３１ｂ底面

Claims

環状の第１軌道面を有する第１軌道部材と、
前記第１軌道面に対向する環状の第２軌道面を有する第２軌道部材と、
前記第２軌道面に対して軸方向にずれた位置に配置された環状の案内面を有するとともに、前記第２軌道部材と一体又は別体に形成された案内部材と、
前記第１軌道面と前記第２軌道面との間に転動可能に配置された複数の転動体と、
前記複数の転動体を周方向所定間隔に保持するとともに、前記案内面に摺接可能に対向する被案内面を有する環状の保持器と、を備え、
前記案内部材に、潤滑油送給用の圧縮空気が流通する流路が形成され、
前記流路が、圧縮空気の流通方向の下流側ほど軸方向内側に位置するように傾斜した部分と、当該部分の下流端において前記案内面と前記被案内面との間に圧縮空気を吐出する吐出口と、を有し、
前記案内面に、前記流路の傾斜した部分と直交する底面を有するとともにこの底面において前記吐出口が開口する環状溝が周方向に沿って形成されていることを特徴とする転がり軸受。
前記環状溝が、前記流路の傾斜した部分と平行に延びる側壁面を有している請求項１に記載の転がり軸受。
前記案内部材が、前記第２軌道部材に隣接して配置された間座である請求項１又は２に記載の転がり軸受。