JP2003194066A - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼付きやかじりといった損傷を防止できるこ
ろ軸受を提供する。 【解決手段】 本発明のころ軸受１０は、鍔部１５の保
持器１４と対向する対向面１５ａ及び対向面１５ａによ
って案内される保持器１４の案内面の少なくとも一方に
凹部１７が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、保持器を案内する
面が内輪又は外輪の鍔部であるころ軸受であって、風力
発電機、圧延機、自動車のデファレンシャル装置の歯車
軸、鉄道車両用の駆動装置等で使用されるころ軸受に関
する。 【０００２】 【従来の技術】上記のような用途に、従来、図８に示す
ように、内輪８１と外輪８２との間に介挿されたころ８
３を周方向等間隔に保持した保持器８４を備えたころ軸
受８０が用いられている。内輪８１の軌道面の軸方向両
端部には鍔部８５が形成され、外輪８２の軌道面の軸方
向両端部には鍔部８６が形成されている。鍔部８５、８
５及び８６、８６同士の軸方向に対向する面（鍔面）
が、ころ８３の軸方向端面と摺接している。図９に示す
ように、ころ軸受８０の保持器８４は、保持器８４の案
内面である内径面と内輪８１の鍔部８５の保持器８４と
対向する面である外径面８５ａとの間に極わずかな隙間
（案内隙間）ｇを有し、内輪８１の鍔部８５によって案
内されるように構成されている。なお、図示しないが、
外輪の鍔部によって保持器を案内するころ軸受もある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の構造を有するころ軸受において、希少潤滑条件下
で高速回転する場合、下記の２点について改善が求めら
れていた。 （１）内輪又は外輪の鍔部の保持器と対向する面と保持
器案内面との間に十分な油膜が形成されずに焼付きやか
じりが生じること。 （２）ころの軸方向端面と鍔部の鍔面との接触状態を最
適な状態にしても、内輪又は外輪の鍔部の保持器と対向
する面と保持器案内面との間に潤滑油が入りにくく、こ
ろ軸受内部へ潤滑油が供給されずに、先に保持器案内面
において焼付きやかじりが生じるため、ころの軸方向端
面と鍔部の鍔面との間でも焼付きが生じること。本発明
は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、焼付きやかじりといった損傷を防止できるころ軸受
を提供することにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、内
輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介挿された
複数個のころと、前記ころを保持しつつ前記内輪又は前
記外輪に設けられた鍔部によって案内される保持器とを
有するころ軸受において、前記鍔部の前記保持器と対向
する対向面及び前記対向面によって案内される前記保持
器の案内面の少なくとも一方に凹部が設けられているこ
とを特徴とするころ軸受によって達成される。鍔部の保
持器と対向する対向面とは、内輪の鍔部においては鍔部
の外径面を意味し、外輪の鍔部においては鍔部の内径面
を意味する。このような構成によれば、内輪又は外輪の
鍔部の対向面及び保持器の案内面の少なくとも一方に凹
部を設けたため、その凹部を介して、保持器の案内面や
ころ軸受内部に潤滑油が入りやすくなり、内輪又は外輪
の鍔部の対向面と保持器の案内面との間に十分な油膜を
形成することができる。また、潤滑油が、ころ軸受内部
へより円滑に供給することが可能となることから、ころ
の軸方向端面及び鍔部の鍔面の耐焼付性を十分に向上さ
せることができる。この結果、上記の構成を有するころ
軸受は、過酷な条件下で運転される各種回転支持部に広
く適用できる。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳しく説明する。図１は、本発明の第１実施形
態に係るころ軸受の断面図を示している。ころ軸受１０
は、外周側に軌道面を有する内輪１１と、内周側に軌道
面を有する外輪１２と、内輪１１と外輪１２との間に介
挿された複数の円筒ころ（以下、ころともいう。）１３
と、複数のころ１３をころ軸受１０の周方向等間隔に転
動自在に保持する保持器１４とを有している。 【０００６】ころ軸受１０の保持器１４は、互いに平行
で、且つ、同心に配された円環形状を有する一対の側板
部と、保持器１４の軸方向に延びて、且つ、側板部同士
を連結する柱部とを有している。側板部と柱部に区画さ
れる略長方形のポケットにころ１３が回転自在に受容さ
れている。なお、保持器の構造は、凹部の構成を除き、
後述する実施形態の保持器においても同様である。 【０００７】内輪１１の軌道面の軸方向両端部には、こ
ろ軸受１０の径方向外方に突設した鍔部１５が形成され
ている。鍔部１５同士の間隔は、ころ１３の軸方向にわ
たる長さ寸法よりもわずかに大きくなるように設定され
ている。つまり、ころ１３の軸方向端面と鍔部１５の鍔
面との間には若干の隙間が存在する。内輪１１と同様
に、外輪１２の軌道面の軸方向両端部には、ころ軸受１
０の径方向に突設した鍔部１６が形成されている。鍔部
１６の鍔面同士の間隔は、ころ１３の軸方向にわたる長
さ寸法よりもわずかに大きくなるように設定されてい
る。鍔部１５側と同様に、ころ１３の軸方向端面と鍔部
１６の鍔面との間には、若干の隙間が存在する。鍔部１
５の外径面（以下、対向面ともいう。）１５ａは、保持
器１４の内径面に対して径方向にわずかな隙間（案内隙
間）を隔てて対向している。保持器１４の内径面は、鍔
部１５の外径面（以下、対向面ともいう。）１５ａによ
って、内輪１１の回転方向に案内される案内面である。 【０００８】図２は、図１のころ軸受１０の保持器１４
を軸方向から見た図である。図２に示すように、保持器
１４の案内面には、周方向等間隔に凹部としてのキャビ
ティ１７が複数設けられている。本実施形態において
は、キャビティ１７の数は３個としている。キャビティ
１７は、軸方向視において、内径面から外径面側に向っ
て深さｄ１を有している。なお、図２において、内輪１
１を２点鎖線で示している。また、キャビティ１７は、
保持器１４をころ軸受１０に組み込んだ状態で軸方向か
らみた場合、保持器１４の軸方向端面から、内輪１１の
鍔部１５の対向面１５ａと保持器１４の内径面との間の
隙間を介して、ころ１３の軸方向端面に向って開口して
いる。 【０００９】キャビティ１７は、キャビティ１７の周方
向両端部から保持器１４の軸線Оに向って２本の仮想線
を引いたとき、この２本の仮想線がなす角度（以下、凹
部１７の中心角という。）Ａは６０°となるように設け
られている。なお、角度Ａは、キャビティの数をｎとし
たとき、Ａ＝３６０°／（２×ｎ）とすることが好まし
い。また、保持器１４の内径面に対するキャビティ１７
の深さｄ１は１ｍｍ〜５ｍｍの範囲とすることが好まし
い。本実施形態においては、キャビティ１７の深さｄ１
を２ｍｍとしている。本実施形態においてはキャビティ
の数を３個としたが、これに限定はされず、３個未満で
もよいし、４個以上形成してもよい。キャビティの保持
器案内面に対する周方向長さは、保持器案内面の１／２
程度とすることが好ましい。つまり、全てのキャビティ
の中心角は合計で１８０°程度とすることが好ましい。
これは、キャビティを大きくしすぎると（つまり、キャ
ビティの中心角を大きくしすぎると）、保持器の案内面
が小さくなるからである。 【００１０】本実施形態の転がり軸受１０によれば、保
持器１４の内径面には複数（３個）のキャビティ１７が
設けられており、このキャビティ１７に保持器１４の案
内面に存在する潤滑油が入りやすくなるように構成され
ている。このため、内輪１１の鍔部１５の対向面と保持
器１４の案内面との間に十分な油膜を形成させ、案内面
の焼付きやかじりといった損傷を防止することが可能で
ある。また、ころ軸受１０内へ潤滑油を供給することが
可能であるから、ころ１３の軸方向端面と鍔面１５の鍔
面との間において、十分に潤滑油が供給され、耐焼付性
を十分に向上させることができる。この結果、ころ軸受
１０は過酷な条件下で運転される各種回転支承部に広く
適用できる。 【００１１】本実施形態において、一例として内輪１１
によって保持器１４が案内される型のころ軸受１０を用
いたが、外輪に保持器が案内される型のころ軸受も用い
ることができる。外輪に保持器が案内される場合、凹部
（キャビティ）が、保持器の外輪と対向する外径面に設
られる構成とすればよい。こうすれば、本実施形態と同
様の効果を得ることができる。以下の実施形態において
も同様である。 【００１２】図３に基づいて、本発明の第２実施形態を
説明する。なお、以下に説明する実施形態において、す
でに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材
等については、図中に同一符号又は相当符号を付すこと
により、説明を簡略化或いは省略する。図３は、第２実
施形態のころ軸受２０の部分断面図を示している。本図
において外輪は図示を省略している。ころ軸受２０の概
略構造は、保持器の案内面に形成される凹部の構造以外
は、第１実施形態のころ軸受１０と同じである。また、
ころ軸受２０の各寸法は、特に説明しない限り、第１実
施形態のころ軸受１０のものと同じである。 【００１３】ころ軸受２０の保持器２４には、内径面に
沿って周回する凹部としての周溝２７が形成されてい
る。軸方向視において、周溝２７は、保持器２４の内径
面から外径面側に向って深さｄ２を有している。ここ
で、深さｄ２は周溝２７の軸方向幅と等しくすることが
好ましい。周溝２７の軸方向の幅は、案内面２４の軸方
向の幅に対して１／３程度がよい。なお、本実施形態に
おいては、深さｄ２を２ｍｍとし、また、周溝２７の軸
方向の幅を２ｍｍとしている。周溝２７は、略矩形状の
断面を有している。周溝２７のこの断面の形状は、潤滑
油が入ることが容易であればどのような形状でもよく、
半円形状、三角形状等であってもよい。 【００１４】本実施形態の構成によれば、保持器２４の
内径面に周溝２７が形成されているため、鍔部２５の対
向面２５ａと周溝２７との間に潤滑油が保持されやすく
なる。このため、保持器案内面と鍔部２５の対向面２５
ａとの案内隙間ｇが従来のころ軸受と同様に狭い場合に
おいても、対向面２５ａと保持器２４の案内面との間に
十分な油膜を形成でき、内面２４の焼付きやかじりとい
った損傷を防止することが可能である。また、保持器２
４の案内面に存在する潤滑油がころ軸受２０内に供給さ
れやすく、ころの軸方向端面及び鍔部２５の鍔面におけ
る焼付きやかじりといった損傷を防止できる。 【００１５】図４、５に基づいて、本発明の第３実施形
態を説明する。図４は、本実施形態のころ軸受３０を示
す断面図である。図５は、図４に示すころ軸受３０の保
持器３４の内径面を示している。ここで、ころ３３を２
点鎖線で示している。なお、ころ軸受３０は、保持器の
案内面に形成される凹部の構造を除いては、第１実施形
態及び第２実施形態のころ軸受１０、２０と同じ構造を
有している。また、ころ軸受３０の寸法は、特に説明し
ない限り、第１実施形態及び第２実施形態のころ軸受１
０、２０のものと同じである。図４において、外輪の図
示は省略している。 【００１６】図５に示すように、保持器３４の側板部３
４ａの内径面には、保持器３４の外径側に向って深さｄ
３を有し、凹部としてほぼ軸方向に延びる溝３７が形成
されている。溝３７の一方の端部は、側板部３４ａと柱
部３４ｂとが連結している箇所の周方向両側近傍に開口
しており、溝３７がポケットに連通するように構成され
ている。一方、溝３７の他方の端部は保持器３４の軸方
向外側に向って開口している。上記の溝３７によれば、
保持器３４の軸方向外側に存在する潤滑油が、ポケット
とは反対側の溝３７から入り、溝３７の空間を移動し、
溝３７のポケット側端部からころ３３の軸方向端面と鍔
部３５の鍔面との間に供給される。ここで、溝３７がほ
ぼ径方向に延びるとは、潤滑油が溝３７に適宜に入り、
また、ポケット側へ送り出されることができれば、溝３
７は保持器３４の軸方向に対して必ずしも平行に形成す
る必要がなく、軸方向に対して適宜傾斜する溝であって
もよいことを意味する。 【００１７】溝３７の深さｄ３は１〜５ｍｍの範囲とす
ることが好ましく、溝３７の周方向の幅ｂは、ｂ＝Ｂ／
３（Ｂ：案内幅）程度とし、１〜５ｍｍの範囲とするこ
とが好ましい。本実施形態においては、溝の深さｄ３を
２ｍｍとし、周方向の幅を２ｍｍとした。 【００１８】本実施形態の構成によれば、保持器３４の
案内面に存在する潤滑油がころ軸受３０内に入りやすく
なり、ころ軸受３０内の転動面の潤滑状態が良好であ
る。このため、ころ軸受の性能は一層向上し、焼付きや
かじりといった損傷を防止できる。溝３７は、本実施形
態のように、保持器３４の両方の側板部３４ａに形成さ
れることが好ましいが、いずれか一方の側板部３４ａに
のみ形成されていてもよい。 【００１９】なお、本発明は、前述した実施形態に限定
されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能であ
る。前述した実施形態の構成を兼ね備えたころ軸受であ
ってもよい。例えば、第２実施形態の保持器２４の内径
面周方向に延びる周溝２７と第３実施形態の保持器３４
の軸方向に延びる溝３７とが設けられた保持器を備える
ころ軸受としてもよい。 【００２０】なお、本発明に係るころ軸受の潤滑方式
は、ころ軸受が使用される装置による。例えば、本発明
のころ軸受が風力発電機に用いられる場合、潤滑方式は
オイルバス方式である。なお、オイルバス方式として
は、特公平６−７２６１４号公報に記載されたもの等が
ある。また、本発明のころ軸受が圧延機に用いられる場
合、潤滑方式はオイルミスト方式である。なお、オイル
ミスト方式としては、特開平１１−２７０７８５号公報
に記載されたもの等がある。さらに、本発明のころ軸受
が自動車のデファレンシャル装置の歯車軸又は鉄道車両
用の駆動装置に用いられる場合、潤滑方式ははねかけ式
である。なお、はねかけ式としては、特開平８−２５４
２５９号公報に記載されたものがある。 【００２１】本発明に係るころ軸受の構成による効果を
確認するため、下記のような試験を行った。本試験にお
いては、図６に示すような試験装置を用いた。この試験
装置は、転がり軸受を受容可能な軸受部と、軸受部に備
えられた転がり軸受に潤滑油を供給する給油部とを備え
ており、また、転がり軸受の外輪の温度変化を監視でき
る機構を有している。本試験に供される転がり軸受とし
ては、図１に示した第１実施形態から第３実施形態のこ
ろ軸受１０、２０、３０をそれぞれ実施例１、２、３と
し、凹部を有していないころ軸受を比較例として用意し
た。本試験において、実施例及び比較例のころ軸受のラ
ジアル荷重Ｆｒを１５９７４（Ｎ）として、アキシアル
荷重Ｆａを１３３２８（Ｎ）、回転数を５１５０ｍｉｎ
^-1（ｒｐｍ）とし、給油量１リットル／ｍｉｎで回転さ
せ、ころ軸受の温度が飽和状態に達した時点で給油を遮
断し、給油の遮断から焼付くまでの時間（ｓｅｃ）を測
定した。比較例については上記の測定を３回行った。本
試験の結果を図７に示す。 【００２２】図７に示すように、比較例のころ軸受は、
３回とも、給油の遮断から約３００（ｓｅｃ）で、保持
器の案内面と鍔部の対向面及び鍔面ところの軸方向端面
のそれぞれに焼付きが発生した。一方で、実施例１〜３
のころ軸受１０、２０、３０は、いずれも、８００（ｓ
ｅｃ）を経過した時点で焼付きが発生する箇所は確認さ
れなかったため、試験を打ち切った。 【００２３】本試験の結果によれば、実施例１〜３のよ
うに保持器の案内面の内径面上に凹部を設けることによ
り、案内面からころ軸受内部に潤滑油が入りやすくな
り、内輪の鍔部と保持器の案内面との間に十分な油膜を
形成させ、保持器の案内面の焼付きやかじりといった損
傷を防止できることが確認された。 【００２４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
焼付きやかじりといった損傷を防止できるころ軸受を提
供できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１実施形態のころ軸受を示す断面図
である。 【図２】図１のころ軸受に組み込まれた保持器の全体図
である。 【図３】本発明の第２実施形態のころ軸受を示す部分断
面部である。 【図４】本発明の第３実施形態のころ軸受を示す部分断
面図である。 【図５】図４のころ軸受の保持器を示す要部拡大図であ
る。 【図６】本発明の効果を確認するための試験装置であ
る。 【図７】試験結果を示すグラフである。 【図８】従来のころ軸受を示す部分断面図である。 【図９】図８のころ軸受の部分拡大図である。 【符号の説明】 １０、２０、３０ ころ軸受 １１、２１、３１ 内輪 １２、２２、３２ 外輪 １３、２３、３３ ころ １４、２４、３４ 保持器 １５、２５、３５ 鍔部 １７、２７、３７ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J101 AA13 AA24 AA32 AA42 AA62 BA34 BA44 CA08 FA33 GA02 GA24 GA36

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪と
   の間に介挿された複数個のころと、前記ころを保持しつ
   つ前記内輪又は前記外輪に設けられた鍔部によって案内
   される保持器とを有するころ軸受において、 前記鍔部の前記保持器と対向する対向面及び前記対向面
   によって案内される前記保持器の案内面の少なくとも一
   方に凹部が設けられていることを特徴とするころ軸受。