JP5320957B2

JP5320957B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP5320957B2
Application number: JP2008258522A
Authority: JP
Inventors: 祐一郎林; 健山本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: JP2010090918A

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しつつ、保持器が傾くことがないように径方向の位置を安定させることが要求される。

下記特許文献１には、転動体の軸方向両側方において外輪に形成した供給孔から圧縮空気を吐出し、圧縮空気によって送られた潤滑油を保持器と外輪との間に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。この技術では、保持器の軸方向両側に圧縮空気を吹き付けることによって保持器を傾きにくくすることが可能であるが、保持器の軸方向一方側のみを軌道輪によって案内するタイプの転がり軸受に対しては特に考慮されていない。
特開平５−６０１４５号公報

本発明は、保持器の軸方向一方側のみが軌道輪によって案内されるタイプの転がり軸受において、保持器とその案内面との間の潤滑を適切に維持しつつ、保持器の径方向の位置を安定させることができ、保持器の摩耗や焼き付きを好適に防止することができる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一方側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前記転動体の軸方向一方側に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の流路が設けられ、前記流路が、互いに軸方向に離れて配置されているとともに前記被案内面に圧縮空気を吹き付ける複数の吐出口を前記案内面に有し、前記吐出口が、軸方向に複数列で、かつ各列において周方向複数箇所に形成されており、各列における吐出口からの圧縮空気の総吐出量が、軸方向内側の列ほど多くなるように設定されていることを特徴としている。

以上の構成によれば、オイルエア潤滑方式等の潤滑油送給用の圧縮空気は、軸方向に離れて形成された複数の吐出口からそれぞれ吐出され、保持器の被案内面にそれぞれ吹き付けられる。案内面と被案内面との間には圧縮空気によって送られた潤滑油が供給されるので、案内面と被案内面との接触による摩耗や焼き付きを抑制できることができる。そして、保持器の被案内面に対して軸方向に離れた複数箇所に圧縮空気を吹き付けることによって、保持器が径方向に傾きにくくなり、保持器の径方向に関する位置を安定させることができる。

上記構成において、前記吐出口は、軸方向に複数列で、かつ各列において周方向複数箇所に形成されており、各列における吐出口からの圧縮空気の総吐出量が、軸方向内側の列ほど多くなるように設定されている。この構成によれば、軸方向内側（転動体側）の列の吐出口からより多くの圧縮空気を吐出することによって、保持器の被案内面の軸方向内側部分をより強く支持することができる。このため、被案内面が案内面の軸方向内側端縁（例えば図１の符号１５ｅで示す部分）に接触するのを抑制することができ、この接触部分において局所的に保持器が摩耗するのを防止することができる。

また、各列における吐出口の総開口面積は、軸方向内側の列ほど大きくなるように設定することができる。これによって、簡単な構造によって軸方向内側の列ほど総吐出量を多くすることができる。

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、保持器の径方向の位置を安定させることができ、保持器の摩耗や焼き付きを好適に防止することができる。

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。
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の外周面には、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は、内輪１２よりも軸方向の長さが短く、軸方向一端（図１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の軸方向左側には外側間座１５が隣接して設けられ、外側間座１５によって外輪１１の軸方向位置が設定されている。また、内輪１２の軸方向左側には内側間座１６が隣接して設けられ、この内側間座１６によって内輪１２の軸方向位置が設定されている。なお、外輪１１、内輪１２、及び間座１５，１６の配置は左右逆としてもよい。

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１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）に配置されている。

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、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）は外輪１１よりも軸方向外方に突出し、その外周面には、外側間座１５の部分１５ａの内周面（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と外側間座１５とが相対回転したとき、保持器１４の被案内面２２は外側間座１５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、外側間座１５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には、円筒ころ軸受１０に潤滑油を供給するための流路１７ａ〜１７ｄが形成されている。この流路１７ａ〜１７ｄは、外側間座１５の外周面に周方向に沿って形成された周溝１７ａと、外側間座１５の部分１５ｂにおいて、周溝１７ａの底部から径方向内方に向けて形成された第１流路１７ｂと、この第１流路１７ｂよりも外輪１１側の部分１５ａにおいて、周溝１７ａの底部から径方向内方へ向けて形成され、案内面２１において開口する第２流路１７ｃ１，１７ｃ２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１７ｄとからなる。第１流路１７ｂ、第２流路１７ｃ１，１７ｃ２、及び第３流路１７ｄは外側間座１５の周方向複数箇所（好ましくは３箇所以上）に形成されている。

流路１７ａ〜１７ｄ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、周溝１７ａから第１流路１７ｂ及び第３流路１７ｄを介して保持器１４と内輪１２との間へ向けて圧縮空気を吹き付けることによって潤滑油を供給し、内輪１２と円筒ころ１３との間を潤滑する。また、潤滑手段は、周溝１７ａから第２流路１７ｃ１，１７ｃ２を介して外側間座１５と保持器１４との間（案内面２１と被案内面２２との間）に圧縮空気を吹き付けることによって潤滑油を供給し、主としてこれらの間の潤滑を行う。

図２は、転がり軸受の要部（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１７ｃ１，１７ｃ２は、その吐出口１７ｃ１’，１７ｃ２’が被案内面２２に対向するように配置されている。
本実施形態の第２流路１７ｃ１，１７ｃ２は、円筒ころ軸受１０の軸心を通る所定の断面において軸方向に並べて２本形成されている。また、円筒ころ軸受１０の全周では、第２流路１７ｃ１，１７ｃ２は、軸方向２列の配置で各列に複数形成されている。

このように第２流路１７ｃ１，１７ｃ２が軸方向２列に配列されていると、各第２流路１７ｃ１，１７ｃ２の吐出口１７ｃ１’，１７ｃ２’から吐出された圧縮空気が被案内面２２に吹き付けられることによって、保持器１４を軸方向の２位置で支持することが可能となり、これによって保持器１４が径方向に傾きにくくなり、保持器１４の径方向に関する位置を安定させることができる。また、被案内面２２に圧縮空気が吹き付けられることによって案内面２１と被案内面２２との接触面圧を低くすることができ、保持器１４の回転抵抗を低減するとともに、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。

円筒ころ軸受１０の軸方向内側（図２の右側；円筒ころ１３側）の列の各第２流路１７ｃ２の径（吐出口１７ｃ２’の径）φ２は、軸方向外側（図２の左側）の列の各第２流路１７ｃ１の径（吐出口１７ｃ１’の径）φ１よりも大きくなっている。したがって、軸方向内側の列の第２流路１７ｃ２の吐出口１７ｃ２’の総開口面積は、軸方向外側の列の第２流路１７ｃ１の吐出口１７ｃ１’の総開口面積よりも大きく、軸方向内側の列の第２流路１７ｃ２から吐出される圧縮空気の総吐出量は、軸方向外側の列の第２流路１７ｃ１から吐出される圧縮空気の総吐出量よりも多い。そのため、軸方向内側の列の第２流路１７ｃ２から吐出される圧縮空気によって保持器１４がより強く支持されることになる。
このため、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（図１参照）に接触し、この部分で保持器１４が局所的に摩耗するのを防止することができる。

保持器１４を案内する案内面２１は、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、案内面２１は外輪１１に形成することができ、この場合、外輪１１の内周部に円筒ころ１３の軸方向の移動を規制する鍔部を形成し、この鍔部の内周面を案内面２１とすることができる。また、上記実施形態において、各列の第２流路１７ｃ１，１７ｃ２に流れる圧縮空気の流量を流量制御弁等によって変化させてもよい。また、上記実施形態において、圧縮空気が流通する第２流路は、軸方向に３列以上形成してもよい。

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
１７ｃ１流路
１７ｃ２流路
１７ｃ１’ 吐出口
１７ｃ２’ 吐出口
２１案内面
２２被案内面

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一方側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前記転動体の軸方向一方側に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の流路が設けられ、
前記流路が、互いに軸方向に離れて配置されているとともに前記被案内面に圧縮空気を吹き付ける複数の吐出口を前記案内面に有し、
前記吐出口が、軸方向に複数列で、かつ各列において周方向複数箇所に形成されており、
各列における吐出口からの圧縮空気の総吐出量が、軸方向内側の列ほど多くなるように設定されていることを特徴とする転がり軸受。
各列における吐出口の総開口面積が、軸方向内側の列ほど大きくなるように設定されている請求項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または２に記載の転がり軸受。