JP5501199B2

JP5501199B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP5501199B2
Application number: JP2010258607A
Authority: JP
Inventors: 孝志則久
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: JP2012107728A

Description

この発明は、例えば、工作機械の主軸を支持するために使用される転がり軸受に関する。

この種の転がり軸受としては、外輪および内輪間に、複数の転動体およびこれを保持している環状保持器が介在されており、外輪の内面に、円筒状ガイド面が外輪内面幅方向に並んで形成されており、保持器の外面に、複数のグリース排出溝が保持器の外面周方向に等間隔で形成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この転がり軸受では、外輪のガイド面および保持器の外面間の隙間から、グリースを排出溝を通じて積極的に排出し、保持器の挙動を安定させようとするものであるが、その隙間の分だけ、保持器が偏心して回転させられる。そのため、保持器の回転精度が良くない。

また、他の転がり軸受としては、外輪および内輪間に、複数の転動体およびこれを保持している環状保持器が介在されており、外輪の内面に、円筒状ガイド面が外輪内面幅方向に並んで形成されており、軸受回転数が設定値以上のときに、外輪のガイド面に保持器の外面がその全周にわたって接触させられるようになされているものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

この転がり軸受では、外輪のガイド面および保持器の外面間の隙間を無くすことによって、保持器の偏心を防止して保持器の回転精度を向上させようとするものであるが、外輪のガイド面および保持器の外面の接触圧が急激に上昇し発熱が大きくなる可能性がある。

特開２００６−３２９２３３号公報特開２００８−１６９９３６号公報

この発明の目的は、保持器を偏心させること無く回転させることによって保持器の回転精度を向上させ、外輪のガイド面および保持器の外面の接触圧を適切に保持することのできる転がり軸受を提供することにある。

この発明による転がり軸受は、外輪および内輪間に、複数の転動体およびこれを保持している円筒状保持器が介在されており、外輪の内面に、円筒状ガイド面が外輪と同心状に形成されており、保持器は、その半径方向に弾性変形可能であり、保持器の外面に、３以上の突起が保持器の外面周方向に等ピッチで設けられており、軸受回転数が設定値以上のときに、全ての突起の先端がガイド面に接触しうるようになされているものである。

この発明による転がり軸受では、全ての突起の先端がガイド面に同時に接触させられると、外輪のガイド面および保持器の外面間の隙間を全ての突起の部分において無くすことになる。そのため、その隙間による保持器の偏心回転を防止することができる。また、外輪のガイド面および保持器の外面の接触圧が適正値を超えようとすると、保持器が弾性変形することにより、接触圧の急激を上昇を防止することができる。

さらに、保持器は、突起の部分を除いて、一定の厚みを有しており、突起のピッチが、保持器の厚み以上であることが好ましい。

この発明によれば、保持器を偏心させること無く回転させることによって保持器の回転精度を向上させ、外輪のガイド面および保持器の外面の接触圧を適切に保持することのできる転がり軸受が提供される。

この発明による軸受の垂直横断面図である。図１のII-II線にそう縦断面図である。同軸受の保持器が膨張する様子を示す説明図である。同保持器の変形状態を示す図１相当の横断面図である。

図１を参照すると、転がり軸受は、外輪11および内輪12と、外輪11および内輪12間に介在されている複数のボール13と、各ボール13をはめ入れた保持孔14を有している円筒状保持器15とを備えている。

外輪11の内面右縁部には外肩部21が設けられている。外肩部21の内面には円筒状ガイド面22が外輪11と同心状に形成されている。外肩部21の左側面には円筒状外軌道面23が外輪11と同心状に形成されている。外軌道面23は、ボール13の一部と合致させられた左下向きの横断面円弧状輪郭を有している。

内輪12の外面左縁部には内肩部31が設けられている。内肩部31の右側面には円筒状内軌道面33が内輪12と同心状に形成されている。内軌道面33は、ボール13の一部と合致させられた右上向きの横断面円弧状輪郭を有している。

保持器15の外面には４つの突起41が保持器15の外面周方向に等ピッチで形成されている。各突起41は、隣り合う２つの保持孔14間に位置させられている。突起41の先端は、保持器15幅方向に一様とする横断面円弧状輪郭を有している。突起41の部分を除いて、保持器15の厚みtは、その周の全長にわたって一定である。

図１および図２において、全ての突起41の先端がガイド面22に接触させられているように図示されているが、厳密には、全ての突起41の先端を結ぶ外接円C1の直径は、ガイド面22の直径未満である。したがって、少なくとも１つの突起41の先端およびガイド面22間には間隙が生じている。この状態で、内輪12の外面および保持器15内面間には間隙が形成されている。

内輪12が回転させられると、ボール13が転動させられ、これにしたがって、保持器15が回転させられる。このときの保持器15の回転数は、一般的に、内輪12の回転数の略１／２である。保持器15が回転させられると、保持器15に遠心力が作用させられ、これにより、保持器15は、半径方向外向きに膨張させられる。

図３に、保持器15を、膨張によって変形させた状態が示されている。図３において、その膨張代が、各突起41の部分において、「δ」で示されている。この状態で、全ての突起41の先端を結ぶ外接円C2の直径は、ガイド面22の直径よりも大である。

ガイド面22の存在によって、図３に示すように保持器15は変形することはできず、実際には、図４に示すように保持器15は変形させられる。

突起41の先端は、図４中、矢印Aで示すように、ガイド面22から保持器15半径方向内向きの反力を受け、突起41を含む保持器15の一部が内向きに変形させられる。この場合の変形代が、図４中、「δ'」で示されている。

図４に示すように保持器15が変形させられることにより、ガイド面22および突起41の接触圧力は低減される。しかも、その接触圧力は、図４中、矢印Bで示すように、保持器15の周方向に均等に作用させられる。したがって、高精度の回転が実現される。

上記転がり軸受において、高精度の回転を要求される回転数では、保持器15の膨張時に、突起41がガイド面22と適切な圧力で接触させられることが必要である。

軸受の静止時、すなわち、内輪12の回転数が零のときに、ガイド面22の直径より、全ての突起41の先端を結ぶ外接円C1の直径が小である。つまり、ガイド面22および突起41の先端間には初期隙間が存在する。軸受の想定最高回転数が4000rpmであるとすると、例えば、回転数が2000rpmで、全ての突起41がガイド面22に同時に接触するように設定する。そのための条件を、以下に、具体的数値を挙げて、例示する。

ガイド面22の直径D1：100mm
保持器15外面の直径D2：98mm
突起41の高さH：0.95mm
初期隙間：0.1mm
上記条件は、軸受の回転数が2000rpmになったときに、保持器15が初期隙間に相当する分だけ膨張させられて、初期隙間が零になることを意味する。

上記条件以外に、保持器15の材質、保持器15の厚みt、突起41の数等が必要な条件となる。

この発明による転がり軸受は、工作機械の主軸を支持するために使用することを達成するのに適している。

11 外輪
12 内輪
21 ガイド面
15 保持器
41 突起

Claims

外輪および内輪間に、複数の転動体およびこれを保持している円筒状保持器が介在されており、外輪の内面に、円筒状ガイド面が外輪と同心状に形成されており、保持器は、その半径方向に弾性変形可能であり、保持器の外面に、３以上の突起が保持器の外面周方向に等ピッチで設けられており、軸受回転数が設定値以上のときに、全ての突起の先端がガイド面に接触しうるようになされている転がり軸受。
保持器は、突起の部分を除いて、一定の厚みを有しており、突起のピッチが、保持器の厚み以上である請求項１に記載の転がり軸受。