JP6331062B2

JP6331062B2 - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP6331062B2
Application number: JP2013058631A
Authority: JP
Inventors: 谷本　清; 清谷本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: CN104061235A; US9004772B2; EP2781777A1; JP2014181810A; CN104061235B; EP2781777B1; US20140286602A1

Description

この発明は転がり軸受装置に関する。

従来、工作機械のスピンドルなどに用いられる軸受として、グリース封入タイプの潤滑機構が知られている。このようなグリース封入タイプの転がり軸受装置として、下記特許文献１のような構成の転がり軸受装置が知られている。
特許文献１には、グリース溜まりと、グリース溜まりから軌道輪の軌道面の付近まで連通する隙間を形成する隙間形成片とを含み、隙間形成片によって形成される隙間を介して毛細管現象によりグリースの基油を軌道輪まで導く転がり軸受が記載されている。

特開２００６−１０５３４５号公報

本願発明者は、グリース封入タイプの転がり軸受け装置を模した実験装置を用いて耐久動作試験を行った。その結果、グリースの熱履歴が所定時間を超えると、グリースに空隙（割れ）が形成される可能性があることを知見した。また併せて、グリースが封入されている空間が狭くなるのに従って、このような空隙の発生頻度が高くなることを知見した。
たとえば図４に示すように、外輪間座２０１の内周面２０２や外輪２０３の内周面２０４と、隙間形成片２０５とによって形成される隙間Ｓ２は狭く、その隙間Ｓ２に封入されているグリースＧに空隙Ｓが発生するおそれがある。このような空隙Ｓが形成されると、グリース溜まり２０７のグリースＧと外輪２０３のグリースＧとが分断される。そのため、グリースＧに含まれる基油の外輪２０３への供給が途切れ、その結果、外輪２０３の軌道面（図示しない）へのグリースＧの供給が不十分になることも考えられる。

高速回転性能が求められる工作機械では、グリースを途切れることなく、軸受の内部に供給し続ける必要がある。
そこで、本発明の目的は、グリースに空隙が生じた場合であってもグリースに含まれる基油を軸受に供給し続けることができ、これにより、長寿命化が実現された転がり軸受装置を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、内輪（５）、外輪（６）、およびこれら内外輪間に配置された複数の転動体（７）を有する転がり軸受（３）と、前記内輪に隣接配置された内輪間座（２６）、および前記外輪に隣接配置された外輪間座（１２）を含む間座と、前記内輪間座または外輪間座の固定側（１２）に形成され、グリース（Ｇ）を溜めておくためのグリース溜まり（１９）とを含み、前記内輪間座または外輪間座の前記固定側は、前記転がり軸受が支持される軸（２）の軸方向（Ｘ）に関して互いに対向して、前記グリース溜まりを区画する第１および第２内壁（第１側壁２０の内壁、第２側壁２１の内壁）を有し、前記第１および第２内壁のうち、前記軸方向において前記内輪または外輪の固定側と反対側に位置する前記第２内壁（側壁２１の内壁）と、前記内輪または外輪の固定側とを接続し、前記グリースに含まれる基油が浸透可能な基油浸透可能媒体（２３；１２３）をさらに含み、前記内輪間座または外輪間座の前記固定側が、前記グリース溜まりに対して径方向に対向する対向面（２４）を有し、前記基油浸透可能媒体が、前記軸方向に直交する方向の断面において、前記基油浸透可能媒体と前記対向面との間の径方向距離が円周方向位置に応じて異なるように設けられている、転がり軸受装置（１）である。

なお、この項において、括弧内の英数字等は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この構成によれば、グリース溜まりを区画する第２内壁と、内輪または外輪の固定側とが、基油浸透可能媒体を介して接続されている。基油浸透可能媒体には、グリースに含まれる基油が浸透可能であり、そのため、グリース溜まりに溜められているグリースに含まれる基油が、基油浸透可能媒体を通して内輪または外輪の固定側に与えられる。基油浸透可能媒体に浸透している状態の基油に、空隙が発生することはない。

基油浸透可能媒体が、内輪または外輪の固定側と第２内壁とを接続しているので、グリース溜まりに溜められたグリースは、グリース溜まりにおける軸方向の全域において、基油浸透可能媒体と接触可能である。グリース溜まりのグリースに空隙（割れ）が生じた場合であっても、空隙が形成されていない他の軸方向位置から基油浸透可能媒体内に基油が浸透する。浸透したグリースの基油は、基油浸透可能媒体を介して、内輪または外輪の固定側に供給される。これにより、グリース溜まりに溜められているグリースに空隙（割れ）が生じた場合であっても、内輪または外輪の固定側への基油の供給を、途切れることなく続行させることができる。ゆえに、転がり軸受の断続的な潤滑を図ることができ、転がり軸受装置の長寿命化を実現できる。

なお、基油浸透可能媒体は弾性を有する固体状をなしていてもよい。
基油浸透可能媒体と内輪間座または外輪間座の固定側の対向面（外輪間座の内周面２４や内輪間座の外周面）との隙間（Ｓ３）の大きさ（径方向距離）が、円周方向位置に応じて異なっている。

たとえば、軸方向に直交する方向の基油浸透可能媒体の断面が内輪間座または外輪間座の固定側の周面に沿っていると、前記の隙間が狭い場合には、当該隙間において円周方向の多領域にわたって空隙が発生するおそれがある。
これに対し、請求項１では、内輪間座または外輪間座の固定側の周面と基油浸透可能媒体との隙間（Ｓ３）の大きさが円周方向位置に応じて異なっており、隙間の大きな部分に空隙は形成され難い。これにより、隙間の円周方向の多領域にわたって空隙が発生するのを防止することができる。

また、基油浸透可能媒体を、内輪間座または外輪間座の固定側ならびに、内輪または外輪の固定側に取り付ける際に、基油浸透可能媒体の山折り部分（谷折り部分）を内輪間座または外輪間座の固定側の周面にあてがうことにより、基油浸透可能媒体の円周方向の位置決めを行いつつ取付け易い。
請求項２に記載のように、前記基油浸透可能媒体は、前記軸方向に直交する方向の断面形状が、連続する山型または谷型をなしていてもよい。

この構成によれば、山型または谷型を有する基油浸透可能媒体を用いて、グリース溜まりの周囲を取り囲むことができる。
基油浸透可能媒体の形状を、グリース溜まりの全周を取り囲む円筒形状とする場合には、内輪間座または外輪間座の固定側の全周において、グリースに含まれる基油を、内輪または外輪の固定側に供給することができる。これにより、転がり軸受の潤滑を、より一層図ることができる。

請求項３に記載の発明は、前記基油浸透可能媒体は、前記内輪間座または外輪間座の前記固定側が前記内輪または外輪の前記固定側に隣接配置された状態で、前記第２内壁と、前記内輪間座または外輪間座の前記固定側とに挟持される、請求項１または２に記載の転がり軸受装置である。
この構成によれば、内輪間座または外輪間座の固定側が、内輪または外輪の固定側に隣接配置された状態で、第２内壁と内輪間座または外輪間座の固定側とによって基油浸透可能媒体が挟持される。したがって、内輪間座または外輪間座の固定側が内輪または間座の固定側に対し位置決めされることにより、基油浸透可能媒体が軸方向に位置決めされる。これにより、他の取付部材を設けることなく、基油浸透可能媒体を、内輪間座または外輪間座の固定側ならびに内輪または間座の固定側に対し、軸方向に位置決めすることができる。
また、請求項４に記載のように、前記グリース溜まりに溜められているグリースが、前記グリース溜まりにおける前記軸方向の全域において前記基油浸透可能媒体と接触するように配置されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。図１を、矢視Ａから見た図である。グリース媒体の変形例を示す図である。グリース媒体を設けない構成を示す拡大断面図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。図２は、図１を、矢視Ａから見た図である。転がり軸受装置１は、たとえば工作機械の主軸（転がり軸受が支持される軸）２を支持する装置である。
図１および図２を参照して、転がり軸受装置１は、アンギュラ玉軸受からなる転がり軸受３と、転がり軸受３に隣接して設けられたグリース貯留部材４とを含む。

図１に示すように、転がり軸受３は、内周が主軸２に外嵌された内輪（内輪および外輪の回転側）５と、外周が工作機械のハウジング（図示しない）に内嵌された外輪（内輪および外輪の固定側）６と、内輪５と外輪６との間に介在する転動体７と、複数の転動体７を円周方向Ｙに一定間隔おきに保持する円筒状の保持器８と、前記内輪５と外輪６と間の環状空間の軸方向（主軸２の軸方向）Ｘの一方端（図１の右端）を密封するシール９とを含む。なお、図１では、転がり軸受３としてアンギュラ型の玉軸受を採用しているが、これに代えて深溝玉軸受を採用してもよく、その他、円筒ころ軸受や円すいころ軸受等を用いてもよい。

内輪５の外周の軸方向Ｘの中央部には、転動体７を転走させるための内輪軌道面１０が形成されている。また、内輪５の外周の軸方向Ｘの両端部には、第１シール溝１１が形成されている。軸方向Ｘの一方側（図１の右側）の第１シール溝１１には、シール９の内周部（シールリップ）が嵌っている。
外輪６の内周の軸方向Ｘの中央部には、転動体７を転走させるための外輪軌道面１３が形成されている。外輪６の内周の軸方向Ｘの両端部には、第２シール溝１５が形成されている。軸方向Ｘの一方側（図１の右側）の第２シール溝１５には、シール９の内周部（シールリップ）が嵌っている。

軸方向Ｘの他方側（図１の左側）の第２シール溝１５は、第２シール溝１５は、グリースＧを溜めるための環状溝３０として機能する。環状溝３０は、外輪６の他端部（図１の左側部）に設けられた段部２２によって形成されている。段部２２は、外輪６の他端面（図１の左端面）につながっている。環状溝３０には予めグリースＧが充填されている。
グリース貯留部材４は、外輪間座（内輪間座および外輪間座の固定側）１２と、貯油環１６とを含む。貯油環１６は、ボルト１７によって外輪間座１２に固定されている。外輪間座１２は、外輪６の他端面（図１の左端面）に当接され、外周が工作機械のハウジング（図示しない）に嵌合された円筒部材である。外輪間座１２および外輪６は、ハウジング（図示しない）に固定された位置決め部材（図示しない）によって、軸方向Ｘに位置決めされている。

外輪６の軸方向Ｘの他方側（図１の左側）に隣接して内輪間座（内輪間座および外輪間座の回転側）２６が配置されている。内輪間座２６および内輪５は、主軸２にそれぞれ固定された間座Ｋ１，Ｋ２によって軸方向Ｘに位置決めされている。
貯油環１６は、主軸２の中心軸線Ｃを中心とする円筒状をなし、内輪間座２６の外周を取り囲む円筒状の底部２７と、底部２７の一端部（図１の右端部）から径方向外方に向けて突出する円環板状の第１側壁２０と、底部２７の他端部（図１の左端部）から径方向外方に向けて突出する円環板状の第２側壁２１とを備えている。底部２７の外周壁、第１側壁２０の内壁（第１内壁）、および第２側壁２１の内壁（第２内壁）によって、外周側が開口する環状の油溝１８が区画形成されている。油溝１８と外輪間座１２の内周面（対向面）２４とによって、グリースＧを溜めるための環状空間からなるグリース溜まり１９が形成されている。

貯油環１６の第１側壁２０は、転がり軸受３の内部、すなわち内輪５と外輪６との間に入り込んでいる。より詳しくは、第１側壁２０は、環状溝３０の径方向内側に位置している。第１側壁２０の外周端の径は、外輪間座１２の内径（内周面２４の径）よりも小径に設定されており、そのため、油溝１８の外周側が開口している。具体的には、外輪間座１２の内周面２４の一方端（図１の右端）と、第１側壁２０の外周端とによって、グリース溜まり１９の開口３１が形成される。開口３１は、外輪６の第２シール溝１５に近接している。開口３１と環状溝３０とによって環状隙間Ｓ１が形成されている。環状隙間Ｓ１は、グリース溜まり１９の外周部と第２シール溝１５とを連通している。

グリースＧとしては、ウレア化合物、Ｂａコンプレックス石鹸またはＬｉコンプレックス石鹸等を増ちょう剤とし、エステル、ポリアルファオレフィン等を基油としたものを用いることができる。
外輪間座１２の第２側壁２１と外輪６の段部２２との間には、グリース溜まり１９のグリースＧと、環状溝３０のグリースＧとを繋ぐためのグリース媒体（基油浸透可能媒体）２３が架け渡されている。グリース媒体２３は、不織布（フェルト）を用いて形成されている。換言すると、グリース媒体２３は弾性を有する固体状をなしている。グリース媒体２３は、主軸２の中心軸線Ｃを中心とする円筒状をなし、油溝１８の全周の外周を取り囲んでいる。なお、グリース媒体２３の材料は不織布に限られず、紙や繊維等の基油が浸透可能な材料であれば採用できる。

図２に示すように、グリース媒体２３は、円周方向Ｙに沿って山折り／谷折りを繰り返す蛇腹状をなしている。換言すると、グリース媒体２３は、軸方向Ｘに直交する方向の断面が、連続する山型をなしている。グリース媒体２３の各谷折り部分２５Ｂは、主軸２の中心軸線Ｃを中心とする円周上に配置されており、この円周と同心かつ大径の円周上に、グリース媒体２３の各山折り部分２５Ａが配置されている。各山折り部分２５Ａの稜線および各谷折り部分２５Ｂの稜線は、軸方向Ｘに沿って延びている。なお、図２においては、外輪間座２６等の記載を省略している。

グリース媒体２３は、外輪間座１２のグリース溜まり１９の外周部分と外輪６の環状隙間Ｓ１とに跨って配置されている。この配置状態では、グリース媒体２３の各山折り部分２５Ａが外輪間座１２の内周面２４に当接している。
また、この配置状態では、グリース媒体２３の軸方向Ｘの他端縁（図１の左端縁）における円周方向Ｙ全域が、貯油環１６の第２側壁２１の内壁に当接し、かつグリース媒体２３の軸方向Ｘの一端縁（図１の右端縁）における円周方向Ｙ全域が、外輪６の段部２２に当接している。そのため、グリースＧに含まれる基油を、より確実に段部２２に供給することができる。換言すると、グリース溜まり１９の外周部分および環状隙間Ｓ１に収容配置された状態で、グリース媒体２３は外輪間座１２の第２側壁２１と外輪６の段部２２とによって軸方向Ｘに挟持され、これにより、これにより、グリース媒体２３の軸方向Ｘへの位置決めが達成されている。そのため、グリース媒体２３が、外輪間座１２および外輪６にガタつきなく取り付けられている。

グリース媒体２３には、グリース溜まり１９のグリースＧに含まれる基油が浸透可能である。グリース媒体２３に浸透した基油によって、グリース溜まり１９のグリースＧと、環状溝３０のグリースＧとが互いに繋がれている。そのため、グリースＧに含まれる増ちょう剤の毛細管現象によって、環状溝３０のグリースＧに含まれる基油の消耗に従って、グリース溜まり１９に溜められたグリースＧに含まれる基油が、環状溝３０のグリースＧに浸透移動させられる。

そして、環状溝３０に溜められているグリースＧに含まれる基油は、外輪軌道面１３にこびりついた増ちょう剤の毛細管現象によって、外輪軌道面１３へと引っ張られて移動する。このため、第２シール溝１５に移動されたグリースＧに含まれる基油が、外輪軌道面１３に対して継続的に供給される。その結果、外輪軌道面１３、外輪軌道面１３および転動体７の良好な潤滑状態が、長期にわたって維持される。

この実施形態によれば、外輪間座１２の第２側壁２１の内壁と、外輪６の段部２２との間に蛇腹状のグリース媒体２３が配置される。グリース媒体２３は、第２側壁２１の内壁と外輪６の段部２２とを接続する。グリース媒体２３にはグリースＧに含まれる基油が浸透可能であり、そのため、グリース溜まり１９に溜められているグリースＧに含まれる基油が、グリース媒体２３を通して外輪６の段部２２に与えられる。グリース媒体２３に浸透している状態の基油に、空隙Ｓ（図４参照。割れ）が発生することはない。

グリース媒体２３が、第２側壁２１の内壁と外輪６とを接続しているので、グリース溜まり１９に溜められたグリースＧは、グリース溜まり１９における軸方向Ｘの全域において、グリース媒体２３と接触する。グリース溜まり１９の軸方向Ｘの途中部のグリースＧに空隙Ｓ（図４参照）が生じている場合（より具体的には、たとえば、第２側壁２１の内壁付近で空隙Ｓが生じている場合）であっても、空隙Ｓ（図４参照）が形成されていない軸方向Ｘの他位置からグリース媒体２３内に基油が浸透する。浸透したグリースＧの基油は、グリース媒体２３を介して、外輪６の段部２２に供給される。これにより、グリース溜まり１９に溜められているグリースＧに空隙Ｓが生じた場合であっても、外輪６の段部２２への基油の供給を、途切れることなく続行させることができる。ゆえに、転がり軸受３の潤滑を図ることができ、転がり軸受装置１の長寿命化を実現できる。

また、グリース媒体２３がグリース溜まり１９の全周を取り囲んでいるので、外輪間座１２および外輪６の全周において、グリースＧに含まれる基油を外輪６に供給することができる。これにより、転がり軸受３の潤滑をより一層図ることができる。
また、グリース媒体２３の軸方向Ｘに直交する方向の断面が連続する山型であるので、グリース媒体２３と外輪間座１２の内周面２４との隙間の大きさが、円周方向Ｙ位置に応じて異なっている。たとえば、グリース媒体２３の軸方向Ｘに直交する方向の断面が外輪間座１２の内周面２４に沿っていると、グリース媒体２３と外輪間座１２の内周面２４との隙間Ｓ３が狭い場合には、当該隙間において円周方向Ｙの多領域にわたって空隙Ｓ（図４参照）が発生するおそれがある。

これに対し、本実施形態では、外輪間座１２の内周面２４とグリース媒体２３との隙間Ｓ３の大きさが円周方向Ｙ位置に応じて異なっており、隙間Ｓ３の大きな部分に空隙Ｓ（図４参照）は形成され難い。これにより、隙間Ｓ３の円周方向Ｙの多領域にわたって空隙Ｓ（図４参照）が形成されるのを防止することができる。
さらにまた、外輪間座１２が外輪６に隣接配置された状態で、外輪間座１２の第２側壁２１と外輪６とによってグリース媒体２３が挟持される。したがって、外輪間座１２が外輪６に対し位置決めされることにより、グリース媒体２３が軸方向Ｘに位置決めされる。これにより、他の取付部材を設けることなく、外輪間座１２および外輪６に対しグリース媒体２３を、軸方向Ｘに位置決めすることができる。

また、グリース媒体２３を外輪間座１２および外輪６に取り付ける際に、グリース媒体２３の山折り部分２５Ａを外輪間座１２の内周面２４にあてがうことができ、これにより、グリース媒体２３の円周方向の位置決めを行いつつ取付け易い。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。

図３に示すように、グリース媒体１２３が、円周方向に分割された複数の分割体１２３Ａによって構成されていてもよい。各分割体１２３Ａは、円周方向Ｙに沿う円弧状に設けられ、円周方向Ｙに沿って山折り／谷折りを繰り返す蛇腹状をなしている。換言すると、各分割体１２３Ａは、軸方向Ｘ（図１参照）に直交する方向の断面が、連続する山型をなしている。外輪間座１２のグリース溜まり１９（図１も併せて参照）の外周部分と外輪６の環状隙間Ｓ１（図１も併せて参照）とに跨って配置された状態で、各分割体１２３Ａは、その他端縁（図１の左端縁）が貯油環１６の第２側壁２１（図１参照）の内壁に当接し、かつその一端縁（図１の右端縁）が外輪６の段部２２（図１参照）に当接する。

なお、前述の実施形態では、内輪５および内輪間座２６が、主軸２に伴って回転する回転側であり、外輪６および外輪間座１２が、ハウジング（図示しない）に固定される静止状態にある固定側である場合を例に挙げて説明した。しかし、外輪６および外輪間座１２を回転側とし、内輪５および内輪間座２６を固定側とする場合にも、本願発明を適用することができる。この場合には、グリース溜まり１９が内輪間座２６に形成され、かつグリース媒体２３，１２３が、グリース溜まり１９を区画する内壁（第２側壁２１の内壁に相当する内壁）と内輪５とを接続する。

その他、特許請求の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

１…転がり軸受装置、２…主軸（転がり軸受が支持される軸）、３…転がり軸受、５…内輪、６…外輪、７…転動体、１２…外輪間座、１９…グリース溜り、２０…第１側壁、２１…第２側壁、２３…グリース媒体、２６…内輪間座、Ｇ…グリース、Ｓ３…隙間

Claims

内輪、外輪、およびこれら内外輪間に配置された複数の転動体を有する転がり軸受と、
前記内輪に隣接配置された内輪間座、および前記外輪に隣接配置された外輪間座を含む間座と、
前記内輪間座または外輪間座の固定側に形成され、グリースを溜めておくためのグリース溜まりとを含み、
前記内輪間座または外輪間座の前記固定側は、前記転がり軸受が支持される軸の軸方向に関して互いに対向して、前記グリース溜まりを区画する第１および第２内壁を有し、
前記第１および第２内壁のうち、前記軸方向において前記内輪または外輪の固定側と反対側に位置する前記第２内壁と、前記内輪または外輪の固定側とを接続し、前記グリースに含まれる基油が浸透可能な基油浸透可能媒体をさらに含み、
前記内輪間座または外輪間座の前記固定側が、前記グリース溜まりに対して径方向に対向する対向面を有し、
前記基油浸透可能媒体が、前記軸方向に直交する方向の断面において、前記基油浸透可能媒体と前記対向面との間の径方向距離が円周方向位置に応じて異なるように設けられている、転がり軸受装置。
前記基油浸透可能媒体は、前記軸方向に直交する方向の断面形状が、連続する山型または谷型をなしている、請求項１に記載の転がり軸受装置。
前記基油浸透可能媒体は、前記内輪間座または外輪間座の前記固定側が前記内輪または外輪の前記固定側に隣接配置された状態で、前記第２内壁と、前記内輪間座または外輪間座の前記固定側とに挟持される、請求項１または２に記載の転がり軸受装置。
前記グリース溜まりに溜められているグリースが、前記グリース溜まりにおける前記軸方向の全域において前記基油浸透可能媒体と接触するように配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受装置。