WO2022059485A1

WO2022059485A1 - 軸受

Info

Publication number: WO2022059485A1
Application number: PCT/JP2021/032064
Authority: WO
Inventors: 研吾平松
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2022-03-24
Also published as: JP2022049361A

Abstract

内外輪間に介在する転動体をポケットに保持する転動体案内の軸受用保持器備える。ポケットは、円筒状の本体孔部と、本体孔部の内径側に外径側から内径側に向かって縮径する円錐形状の転動体案内部とを備える。転動体案内部の転がり方向側を一部省略して転がり方向側に逃がし部を形成した。

Description

軸受

　本発明は、軸受に関する。

　例えば、工作機械（ＮＣ旋盤、研削盤、ＮＣ専用機等）や産業機械（成形機、プレス機等）において、転がり軸受として、特許文献１等に記載のアンギュラ玉軸受を用いる場合がある。

　このような転がり軸受（アンギュラ玉軸受）は、図６と図７Ａと図７Ｂに示すように、内輪１と外輪２との間に鋼球等のボールからなる複数の転動体３が介在し、これら転動体３が保持器４で保持されている。内輪１と外輪２の軌道面１ａ，２ａは、接触角θが生じるように形成されている。この場合、内輪１の外径面の軸方向中央部に軌道面１ａが設けられたものである。また、外輪２の内径面の中央には軌道面２ａが設けられ、軌道面２ａから軸方向一方側に内径が端面に向かって大きくなるカウンタボア６が設けられ、軌道面２ａから軸方向他方側には肩部７が設けられたものである。

　この場合の保持器４は、円筒形状をなし、周方向に沿って、ボールからなる転動体３が保持されるポケット５が周方向に沿って複数配設されている。各ポケット５には、内径側にボール案内用のテーパ縮径部５ｂが設けられている。すなわち、ポケット５は、円筒形状孔部の本体部５ａと、この本体部５ａの内径側に設けられるテーパ縮径部５ｂとからなる。

　このため、各ポケット５に転動体（ボール）３を組み込むと、ポケット５の内周面とボール３の外周面との間に隙間Ｃが形成される。また、ポケット５の縮径部５ｂは、アンギュラ玉軸受のピッチ円径ＰＣＤよりも内径側に位置し、ポケット５内に組み込まれたボール３が縮径部５ｂに案内される。この状態では、ボール３の外周面と縮径部の内周面間に、周方向、軸方向、及び径方向に案内隙間Ｃ１が形成される。

　また、従来には、図８と図９Ａと図９Ｂに示すように、保持器４のポケット５の一部に逃がし部を形成したものがある。すなわち、保持器４の軸方向両端部側の径方向長さ（肉厚）を小さくして、保持器４の軸方向両端部側において、ボール３を案内する縮径部５ｂを省略し、この逃がし部１０、１０を形成している。

　このように、逃がし部１０、１０を形成することによって、グリースの転動体３への付着を促進し、軸受内部空間の拡大により初期グリース封入量を増加させ、潤滑性向上を図ったものである。

　また、従来には、ポケット５に径方向溝を設け、保持器外径面側と内径面側の相互間において潤滑剤の流動性を高めることができ、潤滑剤の攪拌による発熱を抑制しようとしたものがある（特許文献２）。

　この特許文献２に記載の保持器４は、図１０に示すように、ポケット５は円筒形とされている。このポケット５の円筒形内面１４には、径方向に貫通する４本の径方向溝１５が形成され、その径方向溝１５によってポケット５の円筒形内面１４は、保持器周方向で対向する一対の円弧状内面１４ａと、保持器軸方向で対向する一対の円弧状内面１４ｂとに４分割されている。この場合、保持器周方向で対向する一対の円弧状内面１４ａのそれぞれ内径側端部にはボールが案内される円錐形案内面１６が設けられている。

特開平７－４４３９号公報特許第４３８３７６６号公報

ところで、アンギュラ玉軸受の転動体３は、内輪１又は外輪２の回転時には図４のように接触角θ分だけ傾いた自転軸で自転する。このため、ポケット５と転動体３は凡そ転がり方向で摺動する。図５のクロスハッチング部がボール摺動部２０を示している。ここで、ポケット５と転動体３の摺動速度は「軸受ＰＣＤ」、「転動体径」、「内輪又は外輪の回転速度」により決まるため、実使用上容易に抑制する事が出来ない。

　しかし、図４に示す通り転動体の自転速度が一定でも転動体３の自転方向直下の摺動軌跡円寸法（φＤ）に対し、自転軸方向にシフトした位置での軌跡円寸法（φＣ→φＢ→φＡ）は自転方向直下から離れるほど小さくなることが分かる。

　この摺動軌跡円が小さくなれば同一条件下でのポケット５と転動体３の摺動速度を小さくすることが可能であり、摺動に伴う発熱を抑制でき、従来仕様よりも高速回転速度での使用が可能となる。

　しかしながら、前記した各従来の保持器では、ポケットの転がり方向側には、円錐形案内面（縮径部）が設けられ、摺動軌跡円が小さくできない。このため、摺動に伴う発熱を抑制できず、高速回転速度での使用が比較的難しかった。

　そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、摺動に伴う発熱を抑制でき、従来仕様より高速回転速度での使用が可能となる保持器を用いた軸受（転がり軸受）を提供するものである。

　本発明の第１の軸受は、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、前記転動体をポケットに保持する転動体案内の保持器により構成される軸受であって、前記ポケットは、円筒状の本体孔部と、この本体孔部の内径側に外径側から内径側に向かって縮径する円錐形状の転動体案内部とを備え、前記転動体案内部の転がり方向側を一部省略してこの転がり方向側に逃がし部を形成したものである。

　本発明の第２の軸受は、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、前記転動体をポケットに保持する転動体案内の保持器により構成される軸受であって、前記ポケットは、楕円乃至長円形状の本体孔部と、この本体孔部の内径側に外径側から内径側に向かって縮径する楕円乃至長円錐形状の転動体案内部とを備え、転がり方向の前記転動体案内部を一部省略してこの転がり方向側に逃がし部を形成したものである。

　本発明の第１・第２の軸受によれば、ポケットの転がり方向側に逃がし部を形成したので、摺動軌跡円を比較的小さくでき、ポケットと転動体との摺動速度を小さくできる。

　前記保持器の内径面の軸方向中央部に、周方向凹溝を形成することによって、前記逃がし部を構成することができる。このため、逃がし部を安定して確実に形成することができる。

　逃がし部の軸方向幅が小さすぎると、摺動軌跡円が大きくなって摺動速度を小さくできず、逆に逃がし部の軸方向幅が大きすぎると、転動体の案内面が小さくなって、転動体が安定して転動しにくくなる。このため、前記逃がし部の軸方向幅を、前記転動体の径をＤｗとしたときに、０．４Ｄｗ～０．８Ｄｗとするのが好ましく、より好ましくは、０．５Ｄｗ～０．７Ｄｗである。

　転動体の転がり方向の転動体案内部は、転動体の非案内部である必要がある。しかしながら、逃がし部の径方向幅が小さすぎると、接触するおそれがあり、逆に逃がし部の径方向幅が大きすぎると、保持器としても強度が低くなるおそれがある。このため、逃がし部の径方向幅を、保持器径方向肉厚をＤｘとしたときに、０．０５Ｄｘ～０．５Ｄｘとするのが好ましく、より好ましくは、０．１Ｄｘ～０．４Ｄｘである。

　本発明では、摺動に伴う発熱を抑制でき、従来の仕様よりも高速回転速度での使用が可能となる。

本発明に係る軸受用保持器を組み込んだ軸受（転がり軸受）の断面図である。図１の軸受用保持器を示し、径方向外方から見た保持器のポケットの簡略図である。図１の軸受用保持器を示し、要部断面図である。本発明に係る他の軸受用保持器のポケットを示し、径方向外方から見た保持器のポケットの簡略図である。本発明に係る他の軸受用保持器のポケットを示し、要部断面図である。ボールからなる転動体の摺動軌跡円の径を示す簡略図である。ポケット内の転動体摺動部位を示す簡略図である。従来の軸受用保持器を組み込んだ転がり軸受の断面図である。図６の軸受用保持器を示し、径方向外方から見た保持器のポケットの簡略図である。図６の軸受用保持器を示し、要部断面図である。従来の他の軸受用保持器を組み込んだ転がり軸受の断面図である。図８の軸受用保持器を示し、径方向外方から見た保持器のポケットの簡略図である。図８の軸受用保持器を示し、要部断面図である。従来の別の軸受用保持器の簡略図である。

　以下本発明の実施の形態を図１～図３Ｂに基づいて説明する。図１は、本発明に係る軸受用保持器を組み込んだ転がり軸受（アンギュラ玉軸受）を示している。このアンギュラ玉軸受は、内輪３１と、外輪３２と、内外輪間に介在する転動体３３と、転動体３３を保持する保持器３４とを備えたものである。

　内輪３１の外径面の軸方向中央部に軌道面３１ａが設けられたものである。また、外輪３２の内径面の中央には軌道面３２ａが設けられ、軌道面３２ａから軸方向一方側に内径が端面に向かって大きくなるカウンタボア３５が設けられ、軌道面３２ａから軸方向他方側には肩部３６が設けられたものである。このため、内輪３１の軌道面３１ａと外輪３２の軌道面３２ａとの間に、接触角θをもって転動体３３としてのボール３７が転動自在に配置される。

　保持器３４は、周方向に沿って所定ピッチで、複数個のポケット４０を有し、各ポケット４０にボール３７が保持される。ポケット４０は、円筒状の本体孔部４０ａと、この本体孔部４０ａの内径側に外径側から内径側に向かって縮径する円錐形状の転動体案内部４０ｂとを備える。この場合、転動体案内部４０ｂは、このアンギュラ玉軸受のピッチ円径ＰＣＤよりも内側（内径側）に形成される。

　このため、ボール３７がポケット４０に保持された際には、本体孔部４０ａの内径面とボール３７の外周面との間に隙間４１が設けられ、ポケット４０に組み入れられたボールは転動体案内部４０ｂで案内される。すなわち、この軸受用保持器は、内外輪間に介在する転動体３３を転動体案内部４０ｂで案内しポケット４０に保持する転動体案内の保持器である。

　ポケット４０に組み入れられたボールは転動体案内部４０ｂで案内される状態では、ボール３７の外周面と転動体案内部４０ｂのテーパ面４２との間に微小隙間Ｓが形成される。なお、転動体案内部４０ｂのテーパ面４２の傾斜角度α（図２Ｂ参照）として、ボール３７の大きさ等にもよるが、例えば、５５°～７５°程度に設定される。

　また、図２Ｂに示すように、この保持器３４の内径面の軸方向中央部には、周方向凹溝４５が形成されている。この周方向凹溝４５は、溝本体部４５ａと、この溝本体部４５ａの軸方向端部のテーパ部４５ｂとからなる。このように、周方向凹溝４５を設けることによって、転がり方向の転動体案内部４０ｂを一部省略して転がり方向側に図２Ａに示すように逃がし部４６が形成されることになる。

　逃がし部４６の軸方向幅Ｗを、転動体３３の径をＤｗとしたときに、Ｗ＝０．４Ｄｗ～０．８Ｄｗとするのが好ましく、より好ましくは、Ｗ＝０．５Ｄｗ～０．７とする。また、逃がし部４６の径方向幅Ｔを、保持器肉厚をＤｘとしたときに、Ｔ＝０．０５Ｄｘ～０．５Ｄｘとするのが好ましく、より好ましくは、Ｔ＝０．１Ｄｘ～０．４Ｄｘとする。

　このように、ポケット４０の転がり方向側に逃がし部４６を形成したことによって、摺動軌跡円は、図４に示すように、φＤではなく、このφＤよりも小さい円となる。すなわち、逃がし部４６を形成することによって、摺動軌跡円を比較的小さくでき、ポケット４０と転動体３３との摺動速度を小さくできる。このため、摺動に伴う発熱を抑制でき、従来の仕様よりも高速回転速度での使用が可能となる。また、逃がし部４６の軸方向幅Ｗが小さすぎると、摺動軌跡円が大きくなって摺動速度を小さくできず、逆に逃がし部４６の軸方向幅Ｗが大きすぎると、転動体３３の案内部４０ｂが小さくなって、転動体３３が安定して転動しにくくなる。このため、逃がし部４６の軸方向幅Ｗを、転動体３３の径をＤｗとしたときに、Ｗ＝０．４Ｄｗ～０．８Ｄｗとするのが好ましく、より好ましくは、Ｗ＝０．５Ｄｗ～０．７Ｄｗである。

　転動体３３の転がり方向の転動体案内部４０ｂは、転動体３３の非案内部である必要がある。しかしながら、逃がし部４６の径方向幅が小さすぎると、転動体３３（ボール３７）が接触するおそれがあり、逆に逃がし部４６の径方向幅が大きすぎると、保持器３４としても強度が低くなるおそれがある。このため、逃がし部４６の径方向幅Ｔを、保持器径方向肉厚をＤｘとしたときに、Ｔ＝０．０５Ｄｘ～０．５Ｄｘとするのが好ましく、より好ましくは、Ｔ＝０．１Ｄｘ～０．４Ｄｘである。

　ところで、前記実施形態では、ポケット４０の本体孔部４０ａを円筒状としていたが、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ポケット４０の本体孔部４０ａを、長軸が転がり方向に沿う長円形状の孔部から構成したものであってもよい。この場合も、本体孔部４０ａの内径側に外径側から内径側に向かって縮径する転動体案内部４０ｂを備えているが、転動体案内部４０ｂが長円錐形状とされる。

　そして、転がり方向の転動体案内部４０ｂを一部省略してこの転がり方向側に逃がし部４６を形成している。すなわち、保持器３４の内径面の軸方向中央部に周方向凹溝４５を設けることによって、逃がし部４６を形成している。

　このため、本体孔部４０ａを長円形状の孔部から構成したものであっても、摺動軌跡円を比較的小さくでき、ポケット４０と転動体３３との摺動速度を小さくできるので、図２Ａ及び図２Ｂに示すような本体孔部４０ａを円形状の孔部で形成したものと、同様の作用効果を奏することができる。

　図３Ａ及び図３Ｂでは、本体孔部４０ａを長円形状の孔部から構成していたが、本体孔部４０ａを楕円形状の孔部から構成してもよい。この場合、本体孔部４０ａの内径側に外径側から内径側に向かって縮径する転動体案内部４０ｂとしては、楕円錐形状とされる。また、保持器３４の内径面の軸方向中央部に周方向凹溝４５を設けることによって、逃がし部４６を形成している。従って、このように本体孔部４０ａを楕円形状の孔部から構成しても、本体孔部４０ａを円形状の孔部で形成したものと、同様の作用効果を奏することができる。

　以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、図１と図２Ａと図２Ｂに示す軸受では、外輪３２の内径面に、カウンタボア３５と肩部３６を形成したものとしたが、内輪３１の外径面に、カウンタボアと肩部を形成したものであっても、内輪３１の外径面と外輪３２の内径面とにそれぞれカウンタボアと肩部を形成したものであってもよい。

　また、前記各実施形態では、保持器３４の内径面の軸方向中央部に周方向凹溝４５を形成することで、逃がし部４６を形成したが、周方向凹溝４５を設けることなく、ポケット４０の転動体案内部４０ｂのみを切り欠いて、逃がし部４６を形成するようにしてもよい。逃がし部４６の底部として、各実施形態では、平坦面であったが、凹円弧面や、扁平Ｖの字形状等であってもよい。

　転がり軸受をアンギュラ玉軸受とし、保持器を円筒型のものとしたが、本発明に係る玉軸受は、深溝玉軸受にも適用することができ、保持器も冠型や分割型のものとすることもできる。

　ＮＣ旋盤当の工作機械や成形機等の産業機械に用いる転がり軸受であるアンギュラ玉軸受に適用することができる。また、深溝玉軸受であってもよい。保持器として、円筒型や冠型であっても、さらには分割型であってもよい。

３１   内輪
３２   外輪
３３   転動体
３４   保持器
３７   ボール
４０   ポケット
４０ａ本体孔部
４０ｂ転動体案内部
４５   周方向凹溝
４６   逃がし部
ＰＣＤピッチ円径

Claims

　外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、前記転動体をポケットに保持する転動体案内の保持器により構成される軸受であって、
　前記ポケットは、円筒状の本体孔部と、この本体孔部の内径側に外径側から内径側に向かって縮径する円錐形状の転動体案内部とを備え、前記転動体案内部の転がり方向側を一部省略してこの転がり方向側に逃がし部を形成したことを特徴とする軸受。
　外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、前記転動体をポケットに保持する転動体案内の保持器により構成される軸受であって、
　前記ポケットは、楕円乃至長円形状の本体孔部と、この本体孔部の内径側に外径側から内径側に向かって縮径する楕円乃至長円錐形状の転動体案内部とを備え、転がり方向の前記転動体案内部を一部省略してこの転がり方向側に逃がし部を形成したことを特徴とする軸受。
　前記保持器の内径面の軸方向中央部に、周方向凹溝を形成することによって、前記逃がし部を構成したことを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の軸受。
　前記逃がし部の軸方向幅を、前記転動体の径をＤｗとしたときに、０．４Ｄｗ～０．８Ｄｗとしたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の軸受。
　前記逃がし部の軸方向幅を、前記転動体の径をＤｗとしたときに、０．５Ｄｗ～０．７Ｄｗとしたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の軸受。
　前記逃がし部の径方向幅を、保持器径方向肉厚をＤｘとしたときに、０．０５Ｄｘ～０．５Ｄｘとしたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の軸受。
　前記逃がし部の径方向幅を、保持器径方向肉厚をＤｘとしたときに、０．１Ｄｘ～０．４Ｄｘとしたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の軸受。