JP5316249B2

JP5316249B2 - 転がり軸受装置及びこれに用いられる転がり軸受

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Publication number: JP5316249B2
Application number: JP2009144190A
Authority: JP
Inventors: 康一奥田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: JP2011001990A

Description

本発明は、オイルエア潤滑方式等の圧縮空気によって潤滑油を供給するタイプの転がり軸受装置及びこれに用いられる転がり軸受に関する。

工作機械の主軸支持用等として高速回転にも対応可能な潤滑機能を備えた転がり軸受装置が従来知られている（例えば、特許文献１参照）。このような転がり軸受装置には、例えば図７に示すように、ハウジングに固定される外輪１１１、回転軸に嵌合される内輪１１２、および外輪１１１と内輪１１２との間を転動する複数の転動体１１３を備えている転がり軸受１１０と、外輪１１１に隣接して配置された外側間座１１５と、転がり軸受１１０に給脂するオイルエア潤滑方式の給脂装置（図示略）とを備えたものがある。外側間座１１５には、外周面から径方向内方に向けて径方向に形成された第１給脂孔１３１と、この第１給脂孔１３１から転動体１１３へ向けて軸方向に沿って延びる第２給脂孔１３２とが形成され、第１給脂孔１３１に供給されたオイルエアが第２給脂孔１３２を経て転がり軸受１１０に供給されるようになっている。

特開２００４−３２４８１１号公報

図７に示す転がり軸受装置において、転動体１１３は、内輪１１２の高速回転に伴って高速で周方向に移動（公転）するため、第２給脂孔１３２から転動体１１３へ向けて吹き付けられるオイルエアを横切り、これによって「風切り音」が発生するという問題がある。このような「風切り音」は工場等の作業環境を悪化する原因となるため、できる限り小さくすることが望まれる。

また、内輪１１２が高速回転すると、この内輪１１２と外輪１１１との間の空間には、例えば符号Ｃで示すようなエアカーテンが形成されると考えられている。このエアカーテンＡは、第２給脂孔１３２から吐出されたオイルエアを遮り、転動体１１３への給脂の妨げになるため、転がり軸受１１０を十分に潤滑するにはより多くの潤滑油が必要となり、無駄に潤滑油を消費してしまうという問題がある。また、第２給脂孔１３２から吐出されたオイルエアがエアカーテンＣに衝突することによっても風切り音が発生するという問題がある。

そこで、本発明は、「風切り音」の発生を防止しつつ適切に潤滑油を供給することが可能な転がり軸受装置及びこれに用いられる転がり軸受を提供することを目的とする。

（１）本発明の転がり軸受装置は、内輪と、この内輪の径方向外側に対向する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動可能に配置された複数の転動体と、環状部とこの環状部から軸方向に延びる周方向に複数の柱部とを有するとともに前記環状部と前記柱部とによって囲まれたポケット内で前記転動体を保持する保持器と、前記外輪又は前記内輪に隣接して配置され、圧縮空気によって送給される潤滑油を流通させる給脂路が形成された給脂用部材と、を備えており、
前記給脂路は、前記環状部の内周面に向けて前記潤滑油を吐出する吐出口を有し、
前記保持器には、前記環状部の内周面で開口し、前記吐出口から吐出された潤滑油を導入する導入口と、前記ポケット内における前記保持器の回転方向後方側に位置する前記柱部の側面で開口し、自転する前記転動体と前記柱部の側面との間で生じた空気流による減圧作用によって前記導入口から導入された潤滑油を排出する排出口とを有する油路が形成されていることを特徴とする。

本発明の転がり軸受装置によれば、圧縮空気によって給脂路を介して送給される潤滑油が保持器の環状部の内周面に向けて吐出されるので、圧縮空気が転動体側へ流れ難くなり、従来（図７参照）のように転動体が圧縮空気を横切ることが少なくなる。これにより「風切り音」の発生を抑制することができる。
そして、給脂路から吐出された潤滑油は、環状部の内周面に形成された導入口から油路内に導入され、自転する転動体と前記柱部の側面との間で生じた空気流による減圧作用によって排出口から排出される。したがって、潤滑油を転動体に直接吹き付けなくても転がり軸受内部の潤滑を適切に行うことができる。
（２）前記排出口は、前記柱部の側面において前記転動体との隙間が最も狭くなる位置に対応して形成されていることが好ましい。前記柱部の側面において前記転動体との隙間が最も狭くなる位置は、空気流による減圧作用が最も大きくなるため、より確実に排出口から潤滑油を排出することができる。

（３）前記環状部の内周面には、前記給脂路の吐出口から吐出された潤滑油を受け止める環状溝が周方向に形成され、この環状溝内に前記導入口が形成されていることが好ましい。
このような構成によって、吐出口から吐出された潤滑油を環状部の内周面で確実に受け止めて周方向に流動可能とし、環状溝内に形成された導入口から油路内に潤滑油を導入させることができる。

（４）前記給脂用部材は、前記環状部の径方向内方に配置される吐出部を有しており、この吐出部の外周面に前記吐出口が形成されていることが好ましい。
このような構成によって、吐出口から径方向外方へ潤滑油を吐出して保持器の環状部の内周面に吹き付けることができ、圧縮空気を転動体側へより流れ難くすることができる。したがって、転動体が圧縮空気を横切ることがより少なくなり、「風切り音」の抑制効果を高めることができる。

（５）また、前記給脂用部材における前記外輪又は前記内輪に隣接する端面には、軸方向に凹んだ凹溝が周方向に連続して形成され、前記環状部が、前記凹溝内に入り込むように軸方向外側へ延長された延長部を有し、前記吐出部が、前記給脂用部材における前記凹溝よりも径方向内側の部分によって構成され、前記吐出口が、前記延長部の内周面に向けて潤滑油を吐出するように形成されていてもよい。
このような構成によって、吐出口を転動体からより離れた位置に配置することができ、圧縮空気を転動体側へより流れ難くすることができる。したがって、転動体が圧縮空気を横切ることがより少なくなり、「風切り音」の抑制効果をより高めることができる。また、内輪及び外輪よりも軸方向外側において吐出口から吐出した潤滑油が環状部（延長部）の内周面に吹き付けられるので、内輪と外輪との間に発生するエアカーテンの影響をほとんど受けることがなく、潤滑油が無駄に消費されるのを防止することができる。

（６）本発明の転がり軸受は、上述のような転がり軸受装置に用いられるものであって、内輪と、この内輪の径方向外側に対向する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動可能に配置された複数の転動体と、環状部とこの環状部から軸方向に延びる周方向に複数の柱部とを有するとともに前記環状部と前記柱部とによって囲まれたポケット内で前記転動体を保持する保持器と、を備えており、
前記保持器には、前記環状部の内周面で開口する潤滑油の導入口と、前記ポケット内における前記保持器の回転方向後方側に位置する前記柱部の側面で開口し、自転する前記転動体と前記柱部の側面との間で生じた空気流による減圧作用によって前記導入口から導入された潤滑油を排出する排出口とを有する油路が形成されていることを特徴とする。

本発明の転がり軸受によれば、上述の転がり軸受装置と同様に、「風切り音」の発生を防止しつつ潤滑油の適切な供給が可能になる。

本発明の転がり軸受装置及び転がり軸受によれば、「風切り音」の発生を防止しつつ潤滑油を適切に供給することができる。

本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。図１のII−II矢視断面図である。保持器を径方向内側から見た図である。図１の要部を拡大して示す断面図である。図２の要部を拡大して示す断面説明図である。本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。従来技術に係る転がり軸受装置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受１０の断面図、図２は、図１のII−II矢視断面図である。
転がり軸受１０は、環状の外輪１１と、外輪１１の内周側に同心状に配置された環状の内輪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玉１３と、この複数の玉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、転がり軸受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、転がり軸受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、玉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。
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、玉１３が転動する内輪軌道面１２ａが外輪軌道面１１ａに対向するように周方向に沿って形成されている。

複数の玉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の外周面は、ハウジング（図示略）の支持孔に嵌合・固定される。また、内輪１２の内周面には回転軸２０が一体回転可能に嵌合される。したがって、回転軸２０は、内輪１２、転動体１３、および外輪１１を介してハウジングに回転自在に支持される。

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、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は、複数の玉１３を収容し、各玉１３を所定間隔で保持する複数のポケット１４ａを周方向に所定間隔で備えている。
図３は、保持器１４を径方向内側から見た図であり、保持器１４は、軸方向両側に配置された一対の環状部２１と、この環状部２１から軸方向に延び、一対の環状部２１を接続する周方向に複数の柱部２２とを備え、環状部２１と柱部２２とによって囲まれた円筒形状の空間がポケット１４ａとされている。

図１に示すように、保持器１４の一方（左側）の環状部２１の外周面２１ｂは、外輪１１の内周面（案内面）に摺接可能に対向する被案内面とされ、保持器１４は、その回転が外輪１１の内周面によって案内され、径方向の振れが抑制されている。ただし、保持器１４は、その環状部２１の内周面が内輪１２の外周面によって案内されるものであってもよい。

図２に示すように、回転軸２０及び内輪１２が矢印Ａ方向に回転すると、玉１３は、矢印Ｂ方向に自転するとともに外輪軌道面１１ａ上を矢印Ａ方向に公転する。玉１３は保持器１４のポケット１４ａ内に挿入されているので、矢印Ａ方向に公転すると、玉１３の矢印Ａ方向の先端部がポケット１４ａ内面に当接し、保持器１４も同方向Ａに回転する。この際、玉１３の矢印Ａ方向の後端部とポケット１４ａの内面との間には隙間Ｓが形成される。

図１に示すように、外輪１１の右側には外側間座１５が隣接して設けられ、外側間座１５によって外輪１１の右方向への移動が規制されている。また、内輪１２の右側には内側間座１６が隣接して設けられ、この内側間座１６によって内輪１２の右方向への移動が規制されている。なお、外輪１１、内輪１２、及び間座１５，１６の配置は左右逆であってもよい。また、外輪１１及び内輪１２の軸方向両側に、間座１５，１６が設けられていてもよい。

図１に示すように、内側間座１６は、内輪１２と内径が同一であり、内輪１２と同様に内周面には回転軸２０が嵌合される。また、内側間座１６は内輪１２よりも若干外径が小さく、内輪１２よりも薄肉に形成されている。
また、外側間座１５は、外輪１１と外径が同一であり、外輪１１と同様に外周面がハウジング（図示略）に嵌合固定される。また、外側間座１５は外輪１１よりも内径が小さく、外輪１１よりも厚肉に形成されている。外側間座１５の外輪１１側の端面において、保持器１４の軸方向外側に対応する位置には、反外輪１１側へ軸方向に凹む凹溝２７が周方向にわたって形成されている。

外側間座１５（本発明の給脂用部材）には、オイルエア潤滑方式の圧縮空気および潤滑油が流通する給脂孔（給脂路）３０が周方向の一箇所又は複数箇所に形成されている。この給脂孔３０は、外側間座１５の外周部にオイルエア（圧縮空気によって送給される潤滑油）の流入口３０ａを有している。
一方、外側間座１５において凹溝２７よりも径方向内側に配置された部分は、オイルエアを吐出するための吐出部２８とされており、この吐出部２８の外周面には、給脂孔３０の吐出口３０ｂが形成されている。

給脂孔３０は、流入口３０ａから径方向内方に延びる第１の孔部３１と、この第１の孔部３１の径方向内端から転がり軸受１０側（図１の左側）へ延びるとともにその先端が径方向外方へ屈曲して吐出口３０ｂに連なる第２の孔部３２とから構成されている。
外側間座１５の流入口３０ａには、オイルエア潤滑方式の給脂装置（図示略）が接続され、給脂装置から供給されるオイルエアは、流入口３０ａから流入して給脂孔３０を流れ、吐出口３０ｂから径方向外方へ吐出される。

一方、保持器１４の右側の環状部２１は、外輪１１及び内輪１２よりも軸方向外側に延びる延長部２１ａを備え、この延長部２１ａが凹溝２７内に挿入されている。そして、延長部２１ａの内周面には、吐出口３０ｂから径方向外方へ向けて吐出されたオイルエアが吹き付けられる。

本実施形態の保持器１４には、外側間座１５の給脂路３０を介して吹き付けられたオイルエアを玉１３に供給するための油路構造を備えている。以下、この油路構造について詳細に説明する。
保持器１４における右側の環状部２１の内周面（延長部２１ａの内周面）には、環状溝２４が形成されている。この環状溝２４は、吐出口３０ｂの径方向外方に対向する位置に形成され、周方向に連続している。また、環状溝２４の断面形状は、略円弧状とされている。

また、保持器１４には、環状溝２４とポケット１４ａの内部とを連通する油路２５が複数形成されている。図４は、図１の要部を拡大して示す断面図であり、図５は、図２の要部を拡大して示す断面説明図である。油路２５は、環状溝２４内で開口する導入口２５ａと、ポケット１４ａ内で開口する排出口２５ｂとを有し、導入口２５ａと排出口２５ｂとの間で略直線状に延びている。

導入口２５ａは、図３に示すように、各ポケット１４ａ間に対応する位置であって、環状溝２４の最も深い部分に形成されている。
一方、排出口２５ｂは、各ポケット１４ａにおける保持器回転方向Ａの後方側に位置する柱部２２の側面（ポケット１４ａの内面）１４ａ１に形成されている。また、排出口２５ｂは、ポケット１４ａの軸方向略中央であって、図４に示すように玉１３の中心位置に対応する位置に形成されている。したがって、図５に示すように、排出口２５ｂが形成された部分では、玉１３とポケット１４ａの内面（柱部２２の側面）１４ａ１との隙間Ｓが最も狭くなっている。図５には、最も狭い隙間寸法をｔで示している。

外側間座１５の吐出口３０ｂから吐出されたオイルエアは環状溝２４によって受け止められる。保持器１４は、矢印Ａ方向（図１）に回転しているため、その遠心力によってオイルエアに含まれる潤滑油が環状溝２４内に保持された状態で周方向に流動する。そして、環状溝２４内の潤滑油は、環状溝２４に形成された導入口２５ａから油路２５内に導入される。

図５に示すように、ポケット１４ａの内面１４ａ１と玉１３との間には隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓは、玉１３の上下方向中央部において最も狭い寸法ｔとなり、その上下で広くなっている。玉１３は、矢印Ｂ方向に自転しているため、玉１３とポケット１４ａの内面１４ａ１との隙間Ｓには矢印ａで示すような空気の流れが形成される。油路２５の排出口２５ｂは、このような空気流の途中に形成されているので、当該排出口２５ｂ付近の圧力が低下し、負圧が働く。このような減圧作用によって油路２５内の潤滑油が隙間Ｓ側へ引き込まれ、排出口２５ｂから積極的に排出される。そして、排出口３０ｂから排出された潤滑油は玉１３に供給され、玉１３の自転および公転によって内輪軌道面１２ａおよび外輪軌道面１１ａにも供給される。

特に、当該空気流は、隙間Ｓの最も狭い部分を通過するときに最も流速が増し、これによって当該部分の圧力が最も低下するため、当該部分に排出口２５ｂを形成することによって油路２５内の潤滑油は隙間Ｓ側へより引き込まれ易くなっている。

以上のように、本実施形態では、外側間座１５に形成された吐出口３０ｂから保持器１４の内周面（環状溝２４）に向けてオイルエアが吐出されるので、当該オイルエアが直接的に玉１３に吹き付けられることはほとんどなく、玉１３がオイルエアを横切ることに起因する「風切り音」の発生を抑制することができる。

そして、吐出口３０ｂから吐出された潤滑油は、環状溝２４内に形成された導入口２５ａから油路２５内に導入され、更に、玉１３とポケット１４ａの内面１４ａ１との隙間Ｓに生じた空気流による減圧作用によって排出口２５ｂから積極的に排出されるので、オイルエア１３を直接玉１３に吹き付けなくても転がり軸受１０の潤滑を適切に行うことができる。

また、環状部２１の内周面に環状溝２４を形成することによって、吐出口３０ｂから吐出されたオイルエアを確実に受け止めることができ、このオイルエアに含まれる潤滑油を保持器１４の周方向に流動させて導入口２５ａから油路２５内に導入させることができる。

外側間座１５には、保持器１４の環状部２１の径方向内方に配置された吐出部２８が設けられているので、吐出口３０ｂから径方向外方へ向けてオイルエアを吐出し、環状部２１の内周面に吹き付けることができる。したがって、環状部２１に吹き付けられた後のオイルエアが玉１３に到ることが少なくなり、玉１３がオイルエアを横切ることに起因する「風切り音」の発生を抑制することができる。

特に、保持器１４の環状部２１には、内輪１２及び外輪１１の間から軸方向外側へ突出する延長部２１ａが形成され、この延長部２１ａの内周面に吐出口３０ｂから吐出されたオイルエアが吹き付けられるので、玉１３からより離れた位置に吐出口３０ｂを配置することができ、玉１３がオイルエアを横切ることに起因する「風切り音」の発生をより抑制することができる。

また、内輪１２及び外輪１１よりも軸方向外側において吐出口３０ｂから吐出した潤滑油が環状部２１（延長部２１ａ）の内周面に吹き付けられるので、内輪と外輪との間に発生するエアカーテンの影響をほとんど受けることがない。したがって、潤滑油が無駄に消費されるのを防止することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。本実施形態では、第１の実施形態のように保持器１４の右側の環状部２１には延長部が形成されておらず、また外側間座１５の外輪１１側の端面には凹溝が形成されていないが、同端面には、転がり軸受１０側に突出するとともに右側の環状部２１の径方向内側に配置される吐出部２８が形成され、この吐出部２８に、環状溝２４に対向するように吐出口２５ｂが形成されている。したがって、本実施形態においても第１の実施形態と略同様の作用効果を奏する。しかし、本実施形態では、第１の実施形態と比べて吐出口３０ｂが玉１３に近づいているので、環状部２１に吹き付けられた後のオイルエアが玉１３に到る可能性が若干高くなり、また、吐出口３０ｂが外輪１１及び内輪１２の間に配置されているので、エアカーテンの影響を若干受け易くなると考えられる。したがって、これらの点を考慮した場合、第１の実施形態の方がより有利であるといえる。

本発明は、上記各実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、上記実施形態では、外輪１１がハウジングに固定され、内輪１２が回転軸２０とともに回転する構成であったが、内輪１２を固定側とし、外輪１１を回転側とすることができる。この場合、内側間座１６に給脂孔３０を形成するとともに保持器１４の内周面に向けてオイルエアを吐出する構成とすることができる。

上記実施形態では、外側間座１５に給脂孔３０を形成しているが、例えば、外輪１１に、外側間座１５に相当する部分を一体的に形成し、当該部分に給脂孔３０を形成してもよい。また、外輪１１を固定するハウジングに給脂孔３０を形成してもよい。
本発明は、玉軸受に限らず、ころ軸受にも適用することができる。

１０：転がり軸受、１１：外輪、１２：内輪、１３：玉（転動体）、１４：保持器、１４ａ：ポケット、１５：外側間座（給脂用部材）、２１：環状部、２２：柱部、２４：環状溝、２５：油路、２５ａ：導入口、２５ｂ：排出口、３０：給脂孔、３０ｂ：吐出口

Claims

内輪と、この内輪の径方向外側に対向する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動可能に配置された複数の転動体と、環状部とこの環状部から軸方向に延びる周方向に複数の柱部とを有するとともに前記環状部と前記柱部とによって囲まれたポケット内で前記転動体を保持する保持器と、前記外輪又は前記内輪に隣接して配置され、圧縮空気によって送給される潤滑油を流通させる給脂路が形成された給脂用部材と、を備えており、
前記給脂路は、前記環状部の内周面に向けて前記潤滑油を吐出する吐出口を有し、
前記保持器には、前記環状部の内周面で開口し、前記吐出口から吐出された潤滑油を導入する導入口と、前記ポケット内における前記保持器の回転方向後方側に位置する前記柱部の側面で開口し、自転する前記転動体と前記柱部の側面との間で生じた空気流による減圧作用によって前記導入口から導入された潤滑油を排出する排出口とを有する油路が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
前記排出口が、前記柱部の側面において前記転動体との隙間が最も狭くなる位置に対応して形成されている請求項１に記載の転がり軸受装置。
前記環状部の内周面には、前記給脂路の吐出口から吐出された潤滑油を受け止める環状溝が周方向に形成され、この環状溝内に前記導入口が形成されている請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。
前記給脂用部材は、前記環状部の径方向内側に配置された吐出部を有し、
この吐出部の外周面に前記吐出口が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受装置。
前記給脂用部材における前記外輪又は前記内輪に隣接する端面には、軸方向に凹む凹溝が周方向に連続して形成され、
前記環状部が、前記凹溝内に入り込むように軸方向外側へ延長された延長部を有し、
前記吐出部が、前記給脂用部材における前記凹溝よりも径方向内側の部分によって構成され、
前記吐出口が、前記延長部の内周面に向けて潤滑油を吐出するように形成されている請求項４に記載の転がり軸受装置。
内輪と、この内輪の径方向外側に対向する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動可能に配置された複数の転動体と、環状部とこの環状部から軸方向に延びる周方向に複数の柱部とを有するとともに前記環状部と前記柱部とによって囲まれたポケット内で前記転動体を保持する保持器と、を備えており、
前記保持器には、前記環状部の内周面で開口する潤滑油の導入口と、前記ポケット内における前記保持器の回転方向後方側に位置する前記柱部の側面で開口し、自転する前記転動体と前記柱部の側面との間で生じた空気流による減圧作用によって前記導入口から導入された潤滑油を排出する排出口とを有する油路が形成されていることを特徴とする転がり軸受。