JPWO2018084219A1 - 保持器、及びこれを備えた転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
Description
このような転がり軸受の潤滑法としては、グリース潤滑、オイルエア潤滑、ジェット潤滑等が適宜、選択されており、一般的には、低コストでメンテナンスも容易なことから初期封入によるグリース封入潤滑が利用されることが多い(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、グリースが保持器案内面を通り、保持器の軸方向外側へ移動するためには、保持器案内面と外輪案内面がグリースと接することによる上記のせん断、若しくは軸方向溝の段部による上記の掻き出しが必要となる。ところが、保持器外径面にエッジ逃し溝等が形成された場合、エッジ逃し溝に対面する外輪案内面の位置に溜まったグリースに、排出するための力が働かない場合がある。このグリースは、再び転動体に付着し、軸受内を循環して保持器内径面に戻る。このようなグリースの挙動は、攪拌抵抗を大きくし、通常よりも発熱量を増大させ、軸受の寿命低下や焼付きの原因となる虞がある。これは、特にグリース潤滑でdmn値が80万(PCD(玉ピッチ円直径)×回転数)以上で使用するような工作機械主軸用軸受について顕著となる。
(1) 内輪と、外輪と、前記外輪及び前記内輪の間に配置される複数の転動体とを備える転がり軸受に用いられ、前記転動体が収容される複数のポケットを有する外輪案内方式の保持器であって、
前記保持器の保持器外径面における少なくとも一方の軸方向端部に設けられ、前記外輪に案内される保持器案内面と、
前記保持器外径面の前記保持器案内面よりも軸方向中央側に、前記保持器案内面よりも小さな外径で円周方向に沿って形成された逃し面と、
前記保持器外径面の前記ポケットから軸方向端まで延設され、前記保持器案内面を軸方向に横断して軸方向段部を形成し、前記逃し面よりも溝底が径方向内側に形成された軸方向溝と、
を備える保持器。
本構成の保持器によれば、保持器外径面のポケットから保持器外径側へ移動したグリースが、軸方向溝へ入り込む。この軸方向溝に入り込んだグリースは、回転方向上流側の軸方向段部との間に堆積され、軸方向段部に押し付けられる。これにより、グリースが軸方向外側へ移動する。また、ポケットから逃し面に付着したグリースは、周方向に移動して、逃し面よりも溝底が径方向内側に形成された軸方向溝に入り込み、軸方向段部に突き当たって堆積される。堆積されたグリースは、上記したグリースの流れと合流して、軸方向段部によって一方の軸方向端部から軸方向外側へ排出される流れと、再び転動体に付着して保持器内径部に戻って軸受内を循環する流れとなって流動する。これにより、グリースによる攪拌抵抗を低減し、発熱量の増大を抑制することが可能となる。
本構成の保持器によれば、逃し溝に付着したグリースが保持器案内面と転動体との間の隙間から軸方向溝に入り込むグリース進入口が広くなり、逃し面のグリースを、より円滑に軸方向溝に入り込ませることができる。
本構成の保持器によれば、ポケットから保持器外径側に移動するグリースが軸方向溝内に入りやすくなる。その結果、グリースが逃し面のみで円周方向に沿って移動することが抑制される。
D1×0.999≧D2
である(1)〜(3)のいずれか一つに記載の保持器。
本構成の保持器によれば、転動体と、外輪案内面との間に、適切な隙間が設定され、グリースの円滑な流れが得られる。
本構成の保持器によれば、保持器の向きを意識することなく、軸受に組み込むことができ、保持器の組立作業性を向上できる。
本構成の転がり軸受によれば、グリースの攪拌抵抗による発熱量を低減し、寿命低下を抑制できる。
本構成の転がり軸受によれば、反カウンタボア側を案内面として、グリースの排出が円滑に行われる。
本発明によれば、グリースの攪拌抵抗による発熱量を低減し、転がり軸受の寿命低下を抑制できる。
<第1構成例>
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、保持器を備える転がり軸受の一部断面図である。ここでは、転がり軸受として工作機械の主軸等、高速回転する装置に用いられるアンギュラ玉軸受を用いて説明するが、これに限らず、他の構成の転がり軸受であってもよい。
複数の玉19は、外輪軌道面11及び内輪軌道面15との間に接触角αを有して転動自在に配置される。保持器200は、内輪17と外輪13との間に配置され、保持器外径面には周方向に間隔を有して複数のポケット21が形成される。それぞれのポケット21には、玉19が転動自在に保持される。
周方向に隣接する被案内部23と被案内部23との間、及び、周方向に隣接する被案内部25と被案内部25との間は、保持器案内面27より径方向高さが低い軸方向溝31とされている。軸方向溝31は、後述するように潤滑剤(グリ−ス)の排出溝として機能する。
一般に、軸受内に配置された保持器は、保持器案内面27と外輪案内面29(図2参照)との間の案内すきまと、ポケットすきまとの範囲で移動自在となる。そのため、外輪案内方式のアンギュラ玉軸受においては、外輪13の外輪案内面29と外輪軌道面11との境界の軌道面エッジ33(図2参照)に、保持器案内面27が接触することがある。保持器案内面27が軌道面エッジ33に接触すると、保持器案内面27は軌道面エッジ33との接触部分から摩耗が進行する。そこで、本構成の保持器200は、軌道面エッジ33と接触しないように、外輪13の軌道面エッジ33との対面領域に、径方向内側に窪む逃し面(本構成例ではエッジ逃し溝35)を設けてある。
保持器200は、保持器外径面において、保持器案内面27を軸方向に横断する軸方向溝31が形成される。軸方向溝31は、ポケット21から軸方向端面30まで形成される。本構成の軸方向溝31は、被案内部23と被案内部25との双方を横断して形成される。即ち、被案内部23,25に形成されるそれぞれの軸方向溝31は、周方向の位相が一致しており、エッジ逃し溝35よりも溝底が径方向内側に形成される。つまり、軸方向溝31は、エッジ逃し溝35よりも低い位置に形成される。
D1>D2>D3>PCD・・・(式1)
である。但し、PCDは、玉ピッチ円直径とする。
D1×0.999≧D2・・・(式2)
である。
(軸方向溝の深さH)>(3×エッジ逃し溝の深さh)・・・(式3)
とすることが望ましい。保持器200は、(式3)を満たすことにより、ポケット21から軸受端面側に延在する軸方向段部39の面積(S1+S2)を大きく確保できる。軸方向段部39の面積(S1+S2)を大きくすることにより、軸方向段部39によりグリースを押し出す力を増大させることができ、グリースの排出効果を高められる。更には、(式3)を満足することで、S2の面積と軸方向段部39の段差が確保されるので、ポケット21と玉19とのすきま部分から径方向外側に掻き出されたグリースが円周方向に移動した際、グリースを軸方向段部39の部分にスクープすることが可能となる。
図6は外輪13にグリースが付着するまでのグリース移動の様子を示す作用説明図である。
アンギュラ玉軸受100をグリース潤滑で使用する際には、初期に慣らし運転を実施する。慣らし運転は、初期に封入したグリースが軸受内部から排出される所定の位置へ移動することによって完了する。
カウンタボア側のグリースは、滞留位置53へ留まる。一方、反カウンタボア側のグリースは、滞留位置49に付着するが、従来構造の場合、滞留位置49のグリースは軸方向外側へ移動する力が働かず、矢印47から矢印51の流れを繰り返す。
ここで、外輪案内面29の、保持器200の軸方向溝31が存在しない部位に対面する対面位置においては、滞留位置49のグリースが、外輪案内面29と保持器案内面27の間の狭い隙間(案内隙間)に入り、保持器200と外輪13との相対運動によるせん断により、案内隙間から押し出されるように、軸方向外側へ排出される。
図8Aは第2構成例の保持器の一部断面図、図8Bは図8Aに示す保持器の要部正面図である。
上記の保持器200は、エッジ逃し溝35を二分する仮想線37を境に左右対称形状であったが、保持器は非対称であってもよい。本構成の保持器200Aは、保持器外径面の軸方向一端のみに半径方向外側へ突出する被案内部23を有する。保持器外径面には、被案内部23に対し軸方向の反対側に、保持器案内面27より小外径のエッジ逃し面55が形成される。したがって、保持器案内面27とエッジ逃し面55との間は、周方向段部57となる。保持器200Aのこれ以外の構成は、前述の保持器200と同様である。
図9は第3構成例の保持器200Bの外観斜視図、図10は保持器200Bの側面図、図11は保持器200Bの正面図である。
本構成の保持器200Bは、図3に示す保持器200の被案内部23,25に、軸方向に沿って凹溝61が形成されたこと以外は、保持器200と同様の構成である。
更に、第3構成例の保持器200Bは、第2構成例と同様に非対称な形状であってもよい。
図15は第4構成例の保持器200Cの外観斜視図、図16は保持器200Cの側面図、図17は保持器200Cの正面図である。また、図18は保持器200Cの端面部の拡大図、図19は保持器200Cのポケット21を内径側から見た拡大図、図20は保持器200Cのポケット21を外径側から見た拡大図である。
実施例1の保持器は、外径部に円周方向に沿ったエッジ逃し溝と、軸方向に沿った軸方向溝とを共に有し、エッジ逃し溝の幅が、ポケット径と等しくされている。溝の深さは、エッジ逃し溝よりも軸方向溝の方が深い。この保持器の軸方向溝は、径方向に貫通するポケットを跨いで2つに分断して形成され、保持器端部でそれぞれ開口する。軸方向溝は、ポケットと軸方向に沿ってオーバーラップし、オーバーラップしたポケットの軸方向端部が、分断して形成される軸方向溝の内側端部となる。
比較例2の保持器は、実施例1の保持器におけるエッジ逃し溝を深くして、軸方向溝と同じ深さにされている。
比較例3の保持器は、比較例2の保持器におけるエッジ逃し溝の軸方向幅を広げ、ポケット径より大きい幅にされている。
各保持器の材質は、カーボン繊維強化ポリフェニレンサルファイド(PPS−CF)である。
更に、軸受内部に過剰なグリースが残存するので、攪拌抵抗による発熱が生じ、軸受の早期損傷の恐れがある。
なお、図21に示す○印は良品レベル、×印は通常の使用条件では問題ないが、使用条件が過酷になる場合に不良品となり得るレベル、△印は良品ではないが使用状態によっては適用可能なレベルを表す。
17 内輪
19 玉(転動体)
21 ポケット
27 保持器案内面
31 軸方向溝
35 エッジ逃し溝(逃し面)
100 アンギュラ玉軸受
200,200A,200B,200C 保持器
Claims (7)
- 内輪と、外輪と、前記外輪及び前記内輪の間に配置される複数の転動体とを備える転がり軸受に用いられ、前記転動体が収容される複数のポケットを有する外輪案内方式の保持器であって、
前記保持器の保持器外径面における少なくとも一方の軸方向端部に設けられ、前記外輪に案内される保持器案内面と、
前記保持器外径面の前記保持器案内面よりも軸方向中央側に、前記保持器案内面よりも小さな外径で円周方向に沿って形成された逃し面と、
前記保持器外径面の前記ポケットから軸方向端まで延設され、前記保持器案内面を軸方向に横断して軸方向段部を形成し、前記逃し面よりも溝底が径方向内側に形成された軸方向溝と、
を備える保持器。 - 前記保持器案内面を前記逃し面が円周方向に横断して形成される周方向段部は、前記軸方向段部が前記ポケットと接続される軸方向位置よりも前記一方の軸方向端部側に配置された請求項1に記載の保持器。
- 前記周方向段部は、前記ポケットの前記一方の軸方向端部側におけるポケット端部よりも軸方向中央側に配置された請求項2に記載の保持器。
- 前記保持器案内面の外径をD1、前記逃し面の外径をD2としたとき、
D1×0.999≧D2
である請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の保持器。 - 前記保持器案内面は、前記一方の軸方向端部と、前記一方の軸方向端部とは反対側の他方の軸方向端部とに設けられた請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の保持器。
- 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の保持器を備える転がり軸受。
- アンギュラ玉軸受である請求項6に記載の転がり軸受。
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