JP5353432B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

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等の圧縮空気を用いて潤滑油を供給するタイプの転がり軸受装置に関する。

従来、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として、例えば図４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から転動体１１３へ向けて軸方向に沿って延びる２つの第二給脂孔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４に示す転がり軸受装置において、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Ａで示すようなエアカーテンが形成されることが知られている。このエアカーテンＡは、給脂孔１３２から転動体１１３への給脂の妨げになるため、転がり軸受を十分に潤滑するには多くの潤滑油を給脂孔１３２から吐出する必要があり、潤滑油の無駄が生じるという問題があった。また、給脂孔１３２から吐出されたオイルエアがエアカーテンＡに衝突することによって風切り音が発生し、工場等の作業環境を悪化する原因となっていた。

そこで、本発明は、転がり軸受内に発生するエアカーテンを小さくするとともに、特に、外輪の内周面の案内面と保持器の外周面の被案内面との間（案内隙間）に効率よく潤滑油を供給することが可能な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、内周に案内面が形成された固定側の外輪と、前記外輪の径方向内側に配置される回転側の内輪と、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、前記転動体の周方向の間隔を保持するとともに、前記案内面によって案内される被案内面を有する保持器と、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前記案内面と前記被案内面との間の案内隙間に向けて軸方向に吐出する給脂路が形成された給脂用部材と、前記内輪の外周面から径方向外方に延びるとともに、前記内輪と一体回転可能に設けられた環状部材とを備え、前記環状部材の外周面と前記外輪の内周面との間であって、前記給脂路と前記案内隙間との軸方向間には、潤滑油の流通隙間が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、内輪と外輪との間に環状部材を設けることによってエアカーテンを小さくすることができ、さらに、環状部材の外周面は、内輪の外周面よりも周速度が高められるので、給脂路を通って吐出される潤滑油が流通隙間に引き込まれやすくなり、この流通隙間を介して案内隙間に効率よく潤滑油を供給することが可能となる。したがって、潤滑油の消費量を少なくすることができる。また、給脂路から吐出された潤滑油がエアカーテンに衝突することによって発生する風切り音も低減することができる。

前記流通隙間は、前記給脂路側から前記案内隙間側へ向けて漸次径方向寸法が大きくなるように形成されていてもよい。この場合、案内隙間は、給脂路側において径方向寸法が小さくなり、案内隙間側において径方向寸法が大きくなるため、給脂路側と案内隙間側との間で圧力差が生じ、給脂路側から流通隙間に引き込まれた潤滑油を、低圧側の案内隙間側へ適切に導くことができる。

本発明によれば、外輪の内周面の案内面と、保持器の外周面の被案内面との間に効率よく潤滑油を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。 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。 本発明の第３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。

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。

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環状の部材であり、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。具体的にいうと、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。

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。

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の右方向への軸方向位置が設定されている。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。

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）に嵌合固定されている。また、外側間座１５の外輪１１側の端部は、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（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路が形成されている。具体的に言うと、外側間座１５の外周面には径方向内方へ向けて第１給脂路３１が形成され、この第１給脂路３１の径内端から外輪１１側へ向けて軸方向に第２給脂路３２が形成され、この第２給脂路３２は、外側間座１５の外輪１１側の側面において開口している。第２給脂路３２の径は、第１給脂路３１の径よりも小さく、第２給脂路３２は、実質的に転がり軸受１０に向けて潤滑油を吐出するノズル部を構成している。

第２給脂路３２は、外輪１１の案内面１１ｂと保持器１４の被案内面２１ａとの間に形成された案内隙間Ｓ１に軸方向に対向し、この案内隙間Ｓ１に向けて潤滑油を吐出するように径方向の位置が設定されている。この第２給脂路３２の直径Ａは、例えば、約０．８〜１．０ｍｍとされている。

外側間座１５の第１，第２給脂路３１，３２には、オイルエア潤滑方式の給脂装置（図示略）が接続されている。この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、第１給脂路３１から第２給脂路３２を流れ、第２給脂路３２から転がり軸受１０に向けて軸方向に吐出される。

内輪１２の内周面の軸方向一方側（図１の右側）の端部には、径方向内側に凹む凹部４１が形成されている。そして、この凹部４１には、環状部材４０の内周面が嵌合・固定されている。この環状部材４０は円環状に形成され、断面形状が略矩形状とされている。環状部材４０の外周面は外輪１１の内周面に対向している。そして、環状部材４０の外周面と外輪１１の内周面との間には、第２給脂路３２から吐出されたオイルエアを流通させて案内隙間Ｓ１に導くための流通隙間Ｓ２が形成されている。

環状部材４０は、内輪１２と外輪１１との径方向の間隔の大部分を埋め尽くすように配置されており、流通隙間Ｓ２の径方向寸法Ｂは、第１給脂路３２の外径Ａよりも若干大きく設定されている。例えば、案内隙間Ｓ２の径方向寸法Ｂは、第１給脂路３２の直径Ａに対して、Ａ≦Ｂ≦１．５Ａ の関係が満たされるように設定されている。

工作機械の主軸支持用等として転がり軸受１０が高速回転下で使用される場合、内輪１２の高速回転に伴って、内輪１２と外輪１１との径方向間にはエアカーテンが発生するが、本実施形態では、この内輪１２と外輪１１との径方向の間隔の大部分が環状部材４０で埋め尽くされ、内輪１２と外輪１１との間には径方向寸法の小さい流通隙間Ｓ２が形成されるので、内輪１２と外輪１１との間に発生するエアカーテンを小さくすることができる。したがって、第２給脂路３２から吐出されたオイルエアがエアカーテンによって遮られるのを抑制することができる。

そして、環状部材４０は、内輪１２よりも外径が大きいので、その外周面の周速度が内輪１２の外周面の周速度よりも速くなり、第２給脂路３２から吐出された潤滑油は環状部材４０の回転によって流通隙間Ｓ２内に引き込まれやすくなっている。したがって、この流通隙間Ｓ２を介して案内隙間Ｓ１内に効果的にオイルエアを供給することが可能である。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受１０の断面図である。
本実施形態の転がり軸受装置１０は、環状部材４０の形状が第１の実施形態とは異なり、その他の構成は第１の実施形態と同様である。
本実施形態の環状部材４０は、その外周面４０ａが、第２給脂路３２側から案内隙間Ｓ１側に向けて漸次外径が小さくなるように傾斜している。したがって、環状部材４０の外周面４０ａと外輪１１の内周面１１ｂとの間に形成される流通隙間Ｓ２は、第２給脂路３２側の径方向寸法Ｂよりも案内隙間Ｓ１側の径方向寸法Ｃの方が大きく、この径方向寸法は、第２給脂路３２側から案内隙間Ｓ１側へ向かうに従い漸次増大するように変化している。

本実施形態の場合、第２給脂路３２側においては流通隙間Ｓ２が小さいので、第１実施形態と同様に、第２給脂路３２から吐出されたオイルエアを流通隙間Ｓ２内に引き込みやすくなっており、さらに、流通隙間Ｓ２の径方向寸法差から生じる流通隙間Ｓ２内の圧力差によって流通隙間Ｓ２内に引き込まれたオイルエアは低圧側の案内隙間Ｓ１側へと流れやすくなっている。したがって、より効率よく案内隙間Ｓ１にオイルエアを供給することができる。

図３は、本発明の第３の実施形態に係る転がり軸受１０の断面図である。本実施形態は、外輪１１の内周面（案内面）１１ｂが、軸方向外側へ向かうに従い、内径が小さくなるような傾斜面に形成されている。また、外輪１１の内周面１１ｂによって案内される保持器１４の被案内面２１ａも、径方向外側へ向かうに従って内径が小さくなるように、外輪１１の内周面１１ｂとほぼ同じ角度で傾斜している。一方、環状部材４０の外周面４０ａは、第１の実施形態と同様に軸方向に亘って均一な外径とされている。

したがって、本実施形態においても、流通隙間Ｓ２の径方向寸法が、軸方向内側（案内隙間Ｓ１側）ほど大きくなるように変化しており、第２の実施形態と同様の効果を奏する。

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、外側間座１５に給脂路３１，３２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、当該部分を給脂用部材として給脂路３１，３２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路３１，３２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、１１ｂ：外周面（案内面）、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）、３１：第１給脂路、３２：第２給脂路、環状部材：４０、外周面：４１ａ、案内隙間：Ｓ１，流通隙間：Ｓ２

Claims (2)

1. 内周に案内面が形成された固定側の外輪と、
   前記外輪の径方向内側に配置される回転側の内輪と、
   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、
   前記転動体の周方向の間隔を保持するとともに、前記案内面によって案内される被案内面を有する保持器と、
   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前記案内面と前記被案内面との間の案内隙間に向けて軸方向に吐出する給脂路が形成された給脂用部材と、
   前記内輪の外周面から径方向外方に延びるとともに前記内輪と一体回転可能に設けられた環状部材とを備え、
   前記環状部材の外周面と前記外輪の内周面との間であって、前記給脂路と前記案内隙間との軸方向間に、潤滑油の流通隙間が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記流通隙間が、前記給脂路側から前記案内隙間側へ向けて漸次径方向寸法が大きくなるように形成されている請求項１に記載の転がり軸受装置。

Images