JP6326725B2 - 複列円筒ころ軸受用の櫛型保持器及び複列円筒ころ軸受 - Google Patents
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複列ころ軸受には潤滑性能を維持するためにグリースが設けられており、そのグリースは保持器にも付着して保持されているが、回転速度が急変すると、保持器に保持されていたグリースが飛び散ることがある。例えば、グリースが保持器から軸方向外側へ振り切られ、早期にグリース不足が発生するおそれがある。グリース不足が発生すると、複列ころ軸受の焼き付きや損傷の原因となり、軸受の寿命(耐久性)が低下してしまうという問題点がある。
また、前記外輪の内周面に隙間を有して対向する前記凸部の径方向外側面は、当該内周面との間の径方向隙間寸法が周方向に沿って一定である円弧面と、この円弧面の周方向端部から周方向に延びて設けられかつその延びる方向に向かうにつれて前記内周面との間の径方向隙間寸法が大きくなる小径面とを有している。
このため、凸部の径方向外側面の内の、円弧面は外輪の内周面に沿った形状となり、櫛型保持器は安定して外輪に案内される。そして、外輪と櫛型保持器とが相対回転すると、凹部に保持されているグリースは小径面に沿って移動しやすくなり、そのグリースは凸部の円弧面と外輪の内周面との間に供給される。
この場合、凹部に保持されているグリースが、ポケットに保持されているころ側へも供給され、そのグリースは、ころと外輪との間の潤滑に寄与することができる。
この場合、周方向で隣り合う凹部の間には凸部が存在し、凸部の軸方向寸法は円環部の軸方向寸法以上であることから、この凸部によって、一方の凹部で保持されているグリースが他方の凹部へ流れるのを制限することができ、凹部それぞれにおいてグリースを保持する機能が高まる。
この場合、一方の櫛型保持器の各凹部は、その櫛型保持器のポケットに保持されているころ、周方向両側の凸部、及び他方の櫛型保持器の凸部(又はその櫛型保持器のポケットに保持されているころ)によって囲まれた凹部となり、このような凹部に保持されているグリースは、外部へ流出しにくくなる。つまり、凹部に保持されているグリースが軸方向外側に飛び散るのを抑制することができる。
〔1. 複列ころ軸受の全体構成について〕
図1は、複列ころ軸受1の縦断面図である。なお、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号(参照番号)を付し、重複する説明は省略する。
主軸6の直径は例えば50〜150ミリ程度であり、主軸6の最大回転数は10000〜15000rpmとなる。そして、主軸6は、低速回転する場合や、高速回転する場合があり、また、低速又は停止状態から高速回転状態(最大回転数)へと急加速する。
一方側のころ列用の保持器5と他方側のころ列用の保持器5とは、複列ころ軸受1への取り付け方向が異なるが、同じものである。これら保持器5,5は、軸方向に並べて複列ころ軸受1に組み込まれており、各保持器5の軸方向に向く一側面11が、複列ころ軸受1の軸方向外側へ向くように配置され、保持器5,5の対向する環状の背面14,14同士が接触可能となる。そして、保持器5,5それぞれは独立して各ころ列と共に回転することができる。
そして、二つの保持器5,5(図1参照)はそれぞれ独立して回転可能であることから、一方の保持器5の円環部10の背面14(他側面)は、他方の保持器5の円環部10の背面14(他側面)と摺接する摺接面となり、また、他方の保持器5の円環部10の背面14(他側面)は、一方の保持器5の円環部10の背面14(他側面)と摺接する摺接面となる。
図3は、保持器5の一部を保持器5の軸方向から見た図である。なお、柱部20については断面により示している。図4は、保持器5の一部を拡大して示す斜視図である。この保持器5の円環部10の外周には、凸部41と凹部42とが周方向に沿って交互に設けられている。凸部41は、円環部10の径方向外側部分のうち、凹部42と比較して径方向寸法が大きい部分であり、凹部42は、円環部10の径方向外側部分のうち、凸部41と比較して径方向寸法が小さい部分である。
円弧面46は、内周面3cとの間の径方向隙間寸法Y2が周方向に沿って一定となっている面である。なお、この円弧面46上では、内周面3cとの間の径方向隙間寸法Y2が、軸方向についても一定である。
小径面47は、円弧面46の周方向両端部46a,46aそれぞれから周方向両側に向かって延びて設けられている面であり、各小径面47は、その周方向へ延びる方向に向かうにつれて内周面3cとの間の径方向隙間寸法Y3が大きくなる面である。
凹部42の外周面(底面)42aは、円弧面からなり、外輪3の内周面3cに径方向の隙間(隙間寸法Y4)を有して対向している。この隙間(隙間寸法Y4)は、周方向に沿って一定であり、凸部41と内周面3cとの径方向の隙間Y(隙間寸法Y2、Y3)よりも大きい。そして、この隙間(Y4)が形成されている領域Mに、グリースが溜められる。
この場合、図6の右側に示す保持器5の凹部42(図6においてクロスハッチで示している部分)は、その保持器5のポケット7に保持されているころ4、周方向両側の凸部41,41、及び図6の左側に示す保持器5の凸部41によって囲まれた凹部となり、このような図6に示す右側の保持器5の凹部42に保持されているグリースは、軸方向の流れが阻害され、外部へ流出しにくくなる。つまり、凹部42に保持されているグリースが軸方向外側に飛び散るのを抑制することができる。
また、第2円弧部44の軸方向全長にわたって、凹部42の底面が構成されている。つまり、凹部42の軸方向寸法は、円環部10の軸方向寸法E0と同じに構成されている。
また、柱部20の径方向外側面27は、外輪3の内周面3cに径方向隙間を有して対向しており、この径方向外側面27の基部27a(図7参照)では、凸部41の円弧面46(図5参照)と同様に、外輪3の内周面3cとの径方向隙間寸法Y2が周方向に沿って一定となっている。そして、この径方向外側面27は、基部27aから先部27bへ向かうにしたがって、径方向の隙間(Y5)が大きくなる面となっている。
この場合、外輪3と保持器5とが相対回転すると、一方の凹部42に保持されているグリースは、通路48を通って、周方向で隣りに位置する他方の凹部42側へと流れる。そして、通路48を通過したグリースは、隣りの凹部42に一側面11側から押し込まれ、その凹部42に保持されていたグリースは、背面14側から軸方向に押し出されるおそれがある。
以上より、凹部42においてグリースを保持する機能は、凸部41の軸方向寸法E1が、円環部10の軸方向寸法E0以上である場合(図7に示す形態)の方が、優れている。
しかし、本実施形態の櫛型保持器5の場合(図1参照)、各櫛型保持器5は単一の円環部10を有しており、複列ころ軸受1の軸方向外側には、円環部が存在していない。このため、ころ4が存在する空間は、かご型保持器のように閉塞されておらず、軸方向外側へ向かって開放されている。したがって、グリースの撹拌抵抗が大きくなるのを抑えることができ、高速回転の環境で用いられても、発熱を抑制することが可能となる。
図9は、櫛型保持器5の変形例を示す斜視図である。図9に示す保持器5は、図2に示す保持器5と比べて次の点で異なる。すなわち、図9に示す保持器5は、ころ4の端面4a(図1参照)との間でグリースを溜めて保持することができ、かつ、保持しているグリースを、ころ4の端面4aとの間(ポケット7)に供給する機能を有している。
なお、図2と図9とに示す保持器5に関して、他の構成については同じであり、同じ構成については説明を省略する。前記機能を奏するための構成について以下説明する。
保持器5の円環部10において、ポケット7内のころ4の端面4a(図12参照)が対向する面15に、凹部16が形成されている。この凹部16は、ころ4の端面4aとの間でグリースを保持するために、端面4a側に開口して形成されている。なお、凹部16が形成されている前記面15は、ポケット7内の一側面11である。そして、凹部16は、更に、円環部10の内周面12に存在しているグリースを導入させるために、内周面12において開口している。
そこで、本実施形態の保持器5では、凹部16の外側壁面18における開口縁18a(図11と図12の太線部分)は、一側面11(面15)のうち窪部40に対向する領域内に位置している。なお、図11では、前記領域を符号Kで示しており、その領域Kにクロスハッチを付している。
さらに、図10に示すように、保持器5が前記機能(グリースを溜めて保持し、そのグリースをころ4の端面4aとの間に供給する機能)をより発揮させるために、円環部10の内周面12に、周方向を溝長手方向とする溝(第一溝)13が形成されている。そして、この第一溝13と凹部16とは繋がっている。つまり、凹部16の一部は、第一溝13において開口している。なお、本実施形態では、第一溝13は周方向に連続した溝である。また、この図10に示す実施形態では、第一溝13の他に、第二溝22及び第三溝23が、保持器内面9に形成されている。
図13は、第一溝13の溝断面形状(横断面形状)を説明する説明図である。図13に示す第一溝13の溝断面形状は、円弧形状であり、一定の半径を有する円弧からなる。最も径方向内側の開口端で溝幅Bが最大であり、この開口端から径方向外側に向かうにしたがって溝の軸方向寸法が小さくなる。つまり、第一溝13の溝断面形状は、溝底部30に向かうにしたがって溝幅Bが小さくなる形状である。溝底部30は、第一溝13内で最も径方向外側に位置する部分であり、図13の場合、溝底部30は周方向に連続している。そして、この第一溝13は、溝長手方向(周方向)に沿って断面形状が変化しない。
このため、保持器5が急加速して回転しても、溝底部30及びその両側の溝側面31,32によって囲まれた溝(13)内に溜められているグリースが、両側の溝側面31,32によって、溝(13)内から飛び散るのを抑えることができ、早期にグリース不足となるのを抑制することができる。
しかも、溝(13)内に保持されているグリースは、保持器5の回転に伴って徐々に溝側面31,32それぞれをつたって内周面12のうちの第一溝13の両側の面に出ることができ、やがて、この面に達したグリースを、環状部10の一側面11側及び他側面(背面14)側へ供給することができる。
また、第三溝23の断面形状は、第一溝13と同じであり、溝長手方向(軸方向)に沿って断面形状が変化しない。
図15(A)(B)(C)それぞれは、第一溝13の他の形態の説明図である。
図15(A)に示す第一溝13の溝断面形状は、図13に示すものよりも、溝深さが浅い。この場合、図13に示す第一溝13と比較して、グリースの保持性能は低くなるが、グリースを一側面11及び背面14側へ供給しやすくなる。
図16(A)に示す第一溝13の溝断面形状は、複合円弧からなる。つまり、溝断面は、半径R1を有する第一円弧面34と、この第一円弧面34の溝幅方向両側に設けられ半径R1と大きさが異なる半径R2を有する第二円弧面35,35とを含む。第一円弧面34と第二円弧面35,35とは滑らかに連続しており、また、第二円弧面35,35は円環部10の内周面12と滑らかに連続している。
溝底部30は、第一円弧面34の最も径方向外側の部分からなる。そして、この溝底部30の溝幅方向の両側に溝側面31,32が設けられており、これら溝側面31,32は、溝底部30から径方向内側へ広がるように形成されている。溝側面31,32それぞれは、第一円弧面34の一部(溝底部30を除く部分)と、第二円弧面35とを含む。
また、図15及び図16に示す各第一溝13が形成されている保持器5の保持器内面9に、更に、第三溝23を形成する場合、その第三溝23の断面形状は、第一溝13と同じであり、溝長手方向(軸方向)に沿って断面形状が変化しない。または、その第三溝23の溝断面形状は、第一溝13の溝断面形状と異なっていてもよく、例えば、図10に示す第二溝22と同様の形状であってもよい。
前記実施形態(図9参照)では、保持器内面9に、第一溝13、第二溝22及び第三溝23が形成されている場合について説明した。他の形態の保持器5として、図17に示すように、保持器内面9には第一溝13のみが形成されている。つまり、円環部10の内周面12に、周方向を溝長手方向とする第一溝13が形成されている。なお、図17は、環状である保持器5を平面的に展開し、その保持器内面9を模式的に示した図である。図17に示す第一溝13は、図9に示す第一溝13と構成が同じであり、ここでは、その詳細についての説明を省略する。
また、図18の二点鎖線で示すように、保持器5の中心線に平行な仮想直線に沿う方向を溝長手方向とする(第二溝22のような)溝22aを、第二溝22とは別に、又は、第二溝22に代えて、円環部10の内周面12に形成してもよい。
以上の前記各実施形態に係る保持器5によれば、ポケット7内のころ4の端面4aが対向する面15(一側面11)に、端面4a側に開口している凹部16が形成されており、この凹部16により、ころ4の端面4aとの間でグリースを保持することができる。更に、この凹部16は、円環部10の内周面12において開口していることから、その内周面12に存在しているグリースが導入される。
特に、本実施形態では、円環部10の内周面12に第一溝13が形成されていることから、この第一溝13にはグリースが保持されており、また、この第一溝13と凹部16とが繋がっていることから、保持されているグリースを、凹部16へ導入することができる。
なお、保持器には黄銅製(銅合金製)のものがあるが、特に高速回転の環境で用いられる場合、保持器の内周面、外周面及びポケット面等が、内輪、外輪及びころに接触することで摩耗し、摩耗粉が発生する。この摩耗粉が、複列ころ軸受の潤滑用のグリース中に混入すると、グリースの潤滑性能が劣化し、軸受の焼き付きや損傷の原因になるおそれがある。しかし、本実施形態の保持器5は樹脂製であるため、前記のような摩耗粉によるグリースの潤滑性能の劣化を防ぐことができる。つまり、樹脂製の保持器5は、黄銅製のものに比べて高速回転に適している。
また、前記実施形態では、第一溝13の他に、第二溝22及び第三溝23を有している場合について説明したが、図19に示すように、第一溝13、更には、第二溝22及び第三溝23を省略してもよい。この場合、凹部16は、円環部10の平滑な内周面12において開口しており、この内周面12に存在しているグリースを凹部16へ導入させることができる。凹部16の形状及び機能は、前記実施形態で説明したものと同じであり、ここでは詳細な説明を省略する。
また、第一溝13を設ける場合、その第一溝13を、周方向に連続する溝とする以外に、断続的(間欠的)な溝であってもよい。
また、複列ころ軸受1は、工作機械の主軸6の支持以外の用途であってもよい。
3c:内周面 4:ころ 5:保持器(櫛型保持器)
7:ポケット 10:円環部 11:一側面
14:背面(他側面) 20:柱部 41:凸部
42:凹部 43:第1円弧部 44:第2円弧部
45:径方向外側面 46:円弧面 47:小径面
Y:隙間 Y2:隙間寸法 Y3:隙間寸法
E0:軸方向寸法 E1:軸方向寸法
Claims (6)
- 内輪と外輪との間に複列状態で複数の円筒ころが配置される複列円筒ころ軸受に組み込まれ、列毎に複数の前記円筒ころを保持する櫛型保持器であって、
円環部、及び、この円環部の一側面から軸方向に延びかつ周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部を備え、前記円環部の前記一側面側であって周方向隣り合う前記柱部の間に前記円筒ころを保持するポケットが形成され、
前記円環部の外周に、前記外輪の内周面に隙間を有して対向し当該内周面に案内される凸部と、前記外輪の内周面との間でグリースを保持する凹部と、がそれぞれ周方向に複数設けられており、
前記外輪の内周面に隙間を有して対向する前記凸部の径方向外側面は、当該内周面との間の径方向隙間寸法が周方向に沿って一定である円弧面と、この円弧面の周方向端部から周方向に延びて設けられかつその延びる方向に向かうにつれて前記内周面との間の径方向隙間寸法が大きくなる小径面と、を有し、
前記凸部の径方向外側面と前記柱部の径方向外側面とは滑らかに連続して一つの面を構成し、前記柱部の前記径方向外側面は、前記凸部の径方向外側面と連続する当該柱部の基部から先部へ向かうにしたがって、前記外輪の内周面との間に形成される径方向の隙間が徐々に大きくなっていることを特徴とする複列円筒ころ軸受用の櫛型保持器。 - 前記円環部は、前記柱部とそれぞれ繋がっている複数の第1円弧部と、周方向で隣り合う前記第1円弧部の間に存在する第2円弧部とから構成され、
前記第1円弧部の外周側に前記凸部が設けられ、前記第2円弧部の外周側に前記凹部が設けられている請求項1に記載の複列円筒ころ軸受用の櫛型保持器。 - 前記凸部と前記凹部とは周方向に沿って交互に配置されており、
前記凸部の軸方向寸法は、前記円環部の軸方向寸法以上である請求項1又は2に記載の複列円筒ころ軸受用の櫛型保持器。 - 前記小径面は、前記円弧面の周方向端部から延びている平坦面と、当該平坦面と前記凹部との間に設けられているアール面部と、により構成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の複列円筒ころ軸受用の櫛型保持器。
- 内輪と、外輪と、これら内輪と外輪との間に二列状態で配置された複数の円筒ころと、列毎に複数の前記円筒ころを保持すると共に独立して回転可能な二つの保持器と、を備え、
前記保持器それぞれは、円環部、及び、この円環部の一側面から軸方向に延びかつ周方向に間隔をあけて設けられている複数の柱部を備えた櫛型保持器であり、
前記円環部の前記一側面側であって周方向隣り合う前記柱部の間に前記円筒ころを保持するポケットが形成され、
前記円環部の外周に、前記外輪の内周面に隙間を有して対向し当該内周面に案内される凸部と、前記外輪の内周面との間でグリースを保持する凹部と、がそれぞれ周方向に複数設けられており、
前記外輪の内周面に隙間を有して対向する前記凸部の径方向外側面は、当該内周面との間の径方向隙間寸法が周方向に沿って一定である円弧面と、この円弧面の周方向端部から周方向に延びて設けられかつその延びる方向に向かうにつれて前記内周面との間の径方向隙間寸法が大きくなる小径面と、を有し、
前記凸部の径方向外側面と前記柱部の径方向外側面とは滑らかに連続して一つの面を構成し、前記柱部の前記径方向外側面は、前記凸部の径方向外側面と連続する当該柱部の基部から先部へ向かうにしたがって、前記外輪の内周面との間に形成される径方向の隙間が徐々に大きくなっていることを特徴とする複列円筒ころ軸受。 - 二つの前記櫛型保持器それぞれが有する前記円環部は、前記柱部とそれぞれ繋がっている複数の第1円弧部と、周方向で隣り合う前記第1円弧部の間に存在する第2円弧部とから構成され、
前記第1円弧部の外周側に前記凸部が設けられ、前記第2円弧部の外周側に前記凹部が設けられ、
一方の前記櫛型保持器の前記円環部の他側面は、他方の前記櫛型保持器の前記円環部の他側面と摺接する摺接面となる請求項5に記載の複列円筒ころ軸受。
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