JP5321052B2

JP5321052B2 - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP5321052B2
Application number: JP2008334055A
Authority: JP
Inventors: 隼樹本條
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP2010156383A

Description

本発明は、転がり軸受装置に関し、主に、オイルエア潤滑方式によって潤滑される転がり軸受装置に関する。

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）。かかる転がり軸受装置には、例えば図５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一給脂孔１３１と、この第一給脂孔１３１の径方向内端から転動体１１３へ向けて軸方向に沿って延びる第二給脂孔１３２とが形成され、第一給脂孔１３１に供給されたオイルエアが第二給脂孔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５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、第二給脂孔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った。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。

そこで、本発明は、潤滑油送給用の圧縮空気を転動体が横切ることに起因する「風切り音」の発生を好適に防止することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受装置は、内輪軌道面を有する内輪と、前記内輪軌道面に対向する外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面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環状の給脂用部材と、を備え、前記環状部の内周面に、前記給脂路から吐出された潤滑油が吹き付けられるとともにこの潤滑油を周方向に流通させる環状溝と、この環状溝と前記ポケットとを連通し、前記環状溝から前記ポケットへと前記潤滑油を流通させる連通溝とが形成され、前記給脂路が、前記給脂用部材の外周部に設けられた潤滑油の流入口と、前記環状溝よりも径方向内側から当該環状溝に向けて前記潤滑油を吐出する吐出口とを有し、さらに前記給脂路は、前記給脂用部材の外周部から径方向内方かつ軸方向内方へ傾斜して延びる第一の孔部と、この第一の孔部の径方向内端から前記環状溝に向けて径方向外方かつ軸方向内方へ傾斜して延びる第二の孔部とからなり、前記給脂用部材の外周面には、前記第一の孔部に直交するとともに、当該第一の孔部の径方向外端が前記流入口として開口する側面を有するＶ字溝が周方向に渡って形成され、さらに前記給脂用部材には、前記第二の孔部に直交するとともに、当該第二の孔部の径方向外端が前記吐出口として開口するテーパー面が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、圧縮空気により給脂路を通って送給される潤滑油は保持器内周面の環状溝に向けて径方向内側から吹き付けられるので、従来技術のように転動体が圧縮空気を横切ることが少なくなり、「風切り音」の発生を抑制することができる。さらに、給脂路から吐出された潤滑油は環状溝で受け止められるとともに保持器の回転に伴って周方向に環状溝を流れ、さらに連通溝からポケットへと供給される。したがって、転がり軸受の潤滑も十分に行うことができる。

上記構成において、前記内輪、前記外輪、前記転動体、及び前記保持器からなる転がり軸受が、ラジアル方向に対して傾斜した接触角をもつアンギュラ玉軸受により構成され、前記保持器は、軸方向に間隔をあけて配置された２つの環状部を有し、前記２つの環状部のうち、前記外輪と前記転動体との接触部に近い一方の環状部の内周面に前記環状溝及び前記連通溝が形成され、当該一方の環状部の外周面が前記外輪の内周面に摺接可能に対向する被案内面とされており、前記連通溝が、前記環状溝と前記ポケットとが軸方向に関して最も接近する部分において軸方向に沿って形成され、前記連通溝の溝底は、前記環状溝から前記ポケットに向かう従って径方向外側へ傾斜していることが好ましい。このようにすれば、保持器の回転による遠心力を利用して、環状溝からポケットへ向けて連通溝内で潤滑油を流れやすくすることができる。

さらに、前記連通溝は、少なくとも前記環状溝との接続部分において当該環状溝よりも浅く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、環状溝内で潤滑油をある程度保持した状態で周方向に流通させることができ、周方向全体のポケットに対して潤滑油を供給することが可能となる。

本発明によれば、転動体が潤滑油送給用の圧縮空気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。

図１は、本発明の第一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１１と、外輪１１の内周側に同心状に配置された内輪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、これら玉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。また、図示された転がり軸受１０は、ラジアル方向に対して傾斜した接触角をもつアンギュラ玉軸受とされている。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、内輪１２の内周面には回転軸２０が嵌合される。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。

内輪１２は、外輪１１よりも軸方向の長さが短く、軸方向一端（図１の左端）において外輪１１と軸方向の位置が一致しているが、軸方向他端（右端）において外輪１１よりも軸方向内側に後退している。外輪１１の軸方向一方側（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の軸方向位置が設定されている。また、内輪１２の軸方向一方側（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の配置は左右逆であってもよい。

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、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２は、転がり軸受装置の要部を示す拡大断面図であり、図３は、保持器１４を内径側から見た概略図である。図３に示すように、保持器１４は、軸方向両側に配置された２つの環状部２１と、この環状部２１から軸方向に延び、２つの環状部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及び図２に示すように、保持器１４の一方（右側）の環状部２１の外周面２１ａは、外輪１１の内周面（案内面）１１ｂ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１１ｂによって案内され、径方向の振れが抑制されている。
また、右側の環状部２１の内周面２１ｂには、環状溝２４と連通溝２５とが形成されている。この環状溝２４は、図３に示すように保持器１４の右端近傍において周方向に連続するように形成されている。また、連通溝２５は、各ポケット１４ａに対応して複数形成されており、環状溝２４とポケット１４ａとを連通するように軸方向に沿って延びている。

また、図２において、右側の環状部２１の内周面２１ｂは、軸方向外端部（右端部）から軸方向内方（左方向）へ向かうにしたがって内径が漸次拡大する傾斜面とされている。この環状部２１の内周面２１ｂに形成された連通溝２５は深さが一定であり、そのため、連通溝２５の溝底は、軸方向外側（右側）から軸方向内側（左側）へ向かうにしたがって径方向外方へ向かうように傾斜している。

図１に示すように、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側の側面において、その径方向略中央の保持器１４の軸方向外側に対応する位置には、反外輪１１側に凹む凹溝２７が周方向にわたって形成されている。さらにこの凹溝２７よりも径方向内側には外輪１１側に突出する突状部２８が周方向にわたって形成されている。この突状部２８は、右側の環状部２１の径方向内方に配置されている。

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よりも外径が小さく、内輪１２よりも薄肉に形成されている。

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が周方向に間隔をあけて複数形成されている。図１には１つの給脂孔３０のみを示す。この給脂孔３０は、外側間座１５の外周部に流入口３０ａを有し、突状部２８の外周部に吐出口３０ｂを有している。さらに給脂孔３０は、流入口３０ａから径方向内方かつ外輪１１側（図１の左側）へ傾斜して延びる第一の孔部３１と、この第一の孔部３１の径方向内端から径方向外方かつ外輪１１側（図１の左側）へ傾斜して延びる第二の孔部３２とから構成されている。

第一，第二の孔部３１，３２は、軸心方向に対して互いに逆向きに約４５°傾斜しており、第一，第二の孔部３１，３２の相対角度は約９０°である。外側間座１５の外周面には、第一の孔部３１に直交する側面を有するＶ字溝３３が周方向に渡って形成され、流入口３０ａは当該側面において開口している。
また、突状部２８には、第二の孔部３２に直交するテーパー面３４が形成され、吐出口３０ｂはこのテーパー面３４において開口している。このようなＶ字溝３３やテーパー面３４を形成することによって、外側間座１５に対して第一，第二の孔部３１，３２を加工し易くなっている。

外側間座１５のＶ字溝３３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（圧縮空気によって送給される潤滑油）は、流入口３０ａから流入して給脂孔３０を流れ、吐出口３０ｂから吐出される。なお、図１において、オイルエアの潤滑油（油滴）を符号Ｄで示す。

吐出口３０ｂから吐出されたオイルエア（油滴Ｄ）は、保持器１４の環状溝２４めがけて吹き付けられ、この環状溝２４において受け止められる。特に第二の孔部３２は、環状溝２４に対して径方向内方かつ軸方向外方からオイルエアを吹き付けるように傾斜しているので、オイルエアが直接的に玉１３に吹き付けられ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。さらに、オイルエアが転がり軸受１０の軸方向外側へ拡散してしまうことが少なくなり、転がり軸受１０内へ潤滑油を確実に供給することができる。

環状溝２４に吹き付けられたオイルエアの潤滑油Ｄは、内輪１２の回転に伴う保持器１４の回転によって環状溝２４内を周方向に流れる。さらに、潤滑油Ｄは環状溝２４から連通溝２５に流入し、連通溝２５を介してポケット１４ａへと流れ、ポケット１４ａ内の玉１３に供給される。したがって、オイルエアを直接玉１３に吹き付けなくても適切に潤滑を行うことが可能である。

図１において、連通溝２５は、軸方向外側から軸方向中央へ向けて径方向外方へ傾斜しているので、保持器１４の回転による遠心力で潤滑油Ｄを傾斜に沿ってポケット１４ａへ積極的に導くことが可能となっている。また、連通溝２５は、環状溝２４よりも浅く形成されており、環状溝２４から連通溝２５に移行する部分には小さな堰が形成される。これによって、潤滑油をある程度環状溝２４内で保持した状態で周方向に流通させることができ、周方向全体のポケット１４ａに対して適切に潤滑油を供給することが可能となっている。

図４は、本発明の第二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、内輪１２の軸方向寸法が外輪１１と略同一とされ、両者の軸方向位置が略一致している。また、保持器１４は、右側の環状部２１が外輪１１よりも軸方向外側に突出し、外側間座１５の凹溝２７内に侵入している。本実施形態では、内輪１２の右側面の軸方向位置が外輪１１の右側面の軸方向位置と略一致しているため、第一の実施形態において突状部２８とされていた部分２８ｂは実質的に突出しておらず、本実施形態では第一の実施形態と比べて給脂孔３０が全体的に右側（転がり軸受１０に対して軸方向外側）に配置されている。

本実施形態においても第一の実施形態と同様の作用効果を奏する。しかしながら、本実施形態では第一の実施形態と比べて給脂孔３０が全体的に右側に配置され、外側間座１５の軸方向寸法が大きくなっていることから、コンパクト化の観点では第一の実施形態の方が好ましい。

本発明は、上記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。

また、給脂孔３０の第二の孔部３２は、保持器１４の環状溝２４に向けて径方向に沿ってオイルエアを吹き付けるように構成してもよい。
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。

上記実施形態では、保持器１４の右側の環状部２１の内周面２１ａを傾斜させることによって、連通溝２５の溝底が軸方向外側から軸方向中央へ向けて径方向外方へ傾斜しているが、環状部２１の内周面２１ａを軸方向に対して平行な面にし、連通溝２５の溝底が軸方向外側から軸方向中央へ向けて径方向外方へ傾斜するように、連通溝２５を軸方向外側から軸方向中央へ漸次深くしてもよい。
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。

本発明の第一の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。転がり軸受装置の要部を示す拡大断面図である。保持器を内径側から見た概略図である。本発明の第二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。

符号の説明

１０転がり軸受
１１外輪
１１ａ外輪軌道面
１２内輪
１２ａ内輪軌道面
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
２１ｂ内周面
２２柱部
２４環状溝
２５連通溝
３０給脂孔

Claims

内輪軌道面を有する内輪と、
前記内輪軌道面に対向する外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面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環状の給脂用部材と、を備え、
前記環状部の内周面に、前記給脂路から吐出された潤滑油が吹き付けられるとともにこの潤滑油を周方向に流通させる環状溝と、この環状溝と前記ポケットとを連通し、前記環状溝から前記ポケットへ前記潤滑油を流通させる連通溝とが形成され、
前記給脂路が、前記給脂用部材の外周部に設けられた潤滑油の流入口と、前記環状溝よりも径方向内側から当該環状溝に向けて前記潤滑油を吐出する吐出口とを有し、
さらに前記給脂路は、前記給脂用部材の外周部から径方向内方かつ軸方向内方へ傾斜して延びる第一の孔部と、この第一の孔部の径方向内端から前記環状溝に向けて径方向外方かつ軸方向内方へ傾斜して延びる第二の孔部とからなり、
前記給脂用部材の外周面には、前記第一の孔部に直交するとともに、当該第一の孔部の径方向外端が前記流入口として開口する側面を有するＶ字溝が周方向に渡って形成され、
さらに前記給脂用部材には、前記第二の孔部に直交するとともに、当該第二の孔部の径方向外端が前記吐出口として開口するテーパー面が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
前記内輪、前記外輪、前記転動体、及び前記保持器からなる転がり軸受が、ラジアル方向に対して傾斜した接触角をもつアンギュラ玉軸受により構成され、
前記保持器は、軸方向に間隔をあけて配置された２つの環状部を有し、
前記２つの環状部のうち、前記外輪と前記転動体との接触部に近い一方の環状部の内周面に前記環状溝及び前記連通溝が形成され、当該一方の環状部の外周面が前記外輪の内周面に摺接可能に対向する被案内面とされており、
前記連通溝が、前記環状溝と前記ポケットとが軸方向に関して最も接近する部分において軸方向に沿って形成され、
前記連通溝の溝底が、前記環状溝から前記ポケットに向かう従って径方向外側へ傾斜して形成されている、請求項１に記載の転がり軸受装置。
前記連通溝が、少なくとも前記環状溝との接続部分において当該環状溝よりも浅く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。