JP5578244B2

JP5578244B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP5578244B2
Application number: JP2013008938A
Authority: JP
Inventors: 祐一郎林; 健山本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: JP2013100907A

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潤滑方式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することが要求されるが、特に摩耗が生じやすい箇所において、その摩耗を抑制することが効果的である。

なお、下記特許文献１には、保持器と外輪との間に潤滑油を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。

特開平５−６０１４５号公報

本発明は、保持器とその案内面との間の潤滑を適切に維持するとともに、特に摩耗が生じやすい箇所について、その摩耗を抑制することが可能な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有する環状の保持器と、を備え、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り、前記案内部材に、潤滑油送給用の圧縮空気が流通する流路が設けられ、前記案内面に直接オイルエアを供給していることを特徴としている。

この構成によれば、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り、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。

上記構成において、前記誘導面は、前記環状溝の軸方向両側に配置された側壁面とすることができる。この場合、側壁面が、前記環状溝の溝底側から開口側へ向かうに従い軸方向内側へ傾斜する傾斜面とされていることが好ましい。さらに、前記環状溝の軸方向内側に配置された側壁面と前記案内面とがなす劣角をαとし、軸方向外側に配置された側壁面と前記案内面とがなす劣角をβとしたとき、β＜αの関係に設定されていることが好ましい。これによって、吐出口から吐出された圧縮空気を軸方向内側へ好適に誘導することができる。

上記構成において、前記誘導面は、前記環状溝の軸方向内側に配置された側壁面としたり、軸方向両側の側壁面としたりすることができる。いずれの場合も、側壁面が、前記環状溝の溝底側から開口側へ向かうに従い軸方向内側へ傾斜する傾斜面とされていることが好ましい。さらに、前記環状溝の軸方向内側に配置された側壁面と前記案内面とがなす劣角をαとし、軸方向外側に配置された側壁面と前記案内面とがなす劣角をβとしたとき、β＜αの関係に設定されていることが好ましい。これによって、吐出口から吐出された圧縮空気を軸方向内側へ好適に誘導することができる。

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、特に摩耗が生じやすい箇所について、その摩耗を抑制することができる。

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。本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受の要部の断面図である。

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１７ｃ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１７ｃ、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との間に潤滑油を供給し、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１７ｃ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、円筒ころ軸受１０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１７ｃは、その吐出口１７ｃ１が案内面２１に形成された環状溝３１の溝底部において開口するように配置されている。
この環状溝３１は、案内面２１の周方向に沿って形成され、円筒ころ軸受１０の軸心を通る断面の形状が略台形状とされている。環状溝３１は、第２流路１７ｃの径（吐出口１７ｃ１の径）φよりも軸方向の開口幅が大きく形成されており、溝底側から開口側へ向けて徐々に幅広となるように互いに逆向きに傾斜した一対の側壁面３１ａ１，３１ａ２を備えている。一対の側壁面３１ａ１，３１ａ２の間の底面３１ｂは、案内面２１と平行な面であり、第２流路１７ｃの吐出口１７ｃ１の径φと略同じかやや大きい軸方向幅を有している。

環状溝３１の軸方向内側（図２の右側）の側壁面３１ａ１は、径方向内方へ向かうに従い軸方向内側へ傾斜する傾斜面とされている。これに対して、環状溝３１の軸方向外側（図２の左側）の側壁面３１ａ２は、径方向内方へ向かうに従い軸方向外側へ傾斜する傾斜面とされている。そして、軸方向内側の側壁面３１ａ１と案内面２１とがなす劣角αと、軸方向外側の側壁面３１ａ２と案内面２１とがなす劣角βとは、次の条件（ａ）〜（ｃ）を満たしている。
（ａ） π／２＜α＜π，
（ｂ） π／２＜β＜π，
（ｃ） β＜α

第２流路１７ｃを流通する圧縮空気は吐出口１７ｃ１から吐出され、環状溝３１を経て被案内面２２に吹き付けられる。この際、圧縮空気は、環状溝３１の一対の側壁面３１ａ１，３１ａ２の傾斜によって、軸方向内側及び軸方向外側に誘導され（図１の矢印ａ、ｂ参照）、案内面２１と被案内面２２との間を流れるとともに当該間に潤滑油を供給する。
環状溝３１の軸方向内側の側壁面３１ａ１は、軸方向外側の側壁面３１ａ２よりも大きく傾斜（β＜α）しているので、圧縮空気は、吐出口１７ｃ１からその軸方向外側よりも軸方向内側へ向けて多く流れる。このように軸方向内側へ向けて流れる多量の圧縮空気の圧力によって、図１に示すように、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に接触することが少なくなり、この部分１５ｅにおいて保持器１４が局所的に摩耗するのを抑制することができる。また、吐出口１７ｃ１からその軸方向内側へ向けて流れる多量の圧縮空気によって、潤滑油の供給量も多くなるので、当該部分１５ｅにおける保持器１４の摩耗をより抑制することができるとともに、円筒ころ１３と外輪軌道面１１ａとの間にも積極的に潤滑油を供給することができる。

さらに、吐出口１７ｃ１から圧縮空気を吐出することによって案内面２１と被案内面２２との接触面圧が低くなるので、保持器１４の回転抵抗を低減できるとともに、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。

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。

図３は本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受の要部の拡大断面図である。本実施形態は、環状溝３１の軸方向外側の側壁面３１ａ２と案内面２１とがなす劣角βが９０°未満（π／２未満）とされている点で第１実施形態とは異なる。また、軸方向外側の側壁面３１ａ２は、軸方向内側の側壁面３１ａ１よりも軸方向内側への傾斜度合いが小さくなっている。すなわち、本実施形態では、軸方向内側の側壁面３１ａ１と案内面２１とがなす劣角αと、軸方向外側の側壁面３１ａ２と案内面２１とがなす劣角βとは、以下の条件（ｄ）〜（ｆ）を満たしている。
（ｄ） π／２＜α＜π，
（ｅ）０＜β＜π／２，
（ｆ）（π／２−β）＜（α−π／２）

本実施形態では、軸方向外側の側壁面３１ａ２も、圧縮空気を軸方向内側へ向けて誘導する誘導面として機能しており（矢印ｂ’参照）、これによって、第１実施形態の作用効果をより高めることができる。

本発明は、上記各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。
上記各実施形態において、第２流路１７ｃ、被案内面２２、案内面２１、及び環状溝３１は、円筒ころ１３を挟んで軸方向両側に設けてもよい。ただし、本発明は、軸方向片側のみに第２流路１７ｃ、被案内面２２、案内面２１を設けている円筒ころ軸受１０において、保持器１４の被案内面２２が案内面２１の軸方向内側端縁１５ｅに接触するのを防止するうえで非常に有用である。
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。

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、１７ｃ流路、１７ｃ１吐出口、２１案内面、２２被案内面、３１環状溝、３１ａ１軸方向内側の側壁面（誘導面）、３１ａ２軸方向外側の側壁面（誘導面）

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有する環状の保持器と、を備え、
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り、
前記案内部材に、潤滑油送給用の圧縮空気が流通する流路が設けられ、前記案内面に直接オイルエアを供給していることを特徴とする転がり軸受。
前記案内面に、環状溝が周方向に沿って形成され、
前記流路が、前記環状溝の溝底部において開口する吐出口を有し、
前記環状溝が、前記吐出口から吐出された圧縮空気を軸方向内側へ向けて誘導する誘導面を有している請求項１に記載の転がり軸受。
前記誘導面が、前記環状溝の軸方向両側の側壁面であり、
この側壁面が、前記環状溝の溝底側から開口側へ向かうに従い軸方向内側へ傾斜する傾斜面とされている請求項２に記載の転がり軸受。
前記環状溝の軸方向内側に配置された側壁面と前記案内面とがなす劣角をαとし、軸方向外側に配置された側壁面と前記案内面とがなす劣角をβとしたとき、β＜αの関係に設定されている請求項３に記載の転がり軸受。