JP2018168953A - 転がり軸受用保持器および外輪給油穴付き転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】外輪給油で生じる騒音の低下が、簡素な構成で大きく得られる転がり軸受用保持器および外輪給油穴付き転がり軸受を提供する。
【解決手段】外輪２の内周面における転動体３の軸方向幅Ｗ内の範囲に開口する給油穴
を有する外輪給油穴付き転がり軸受およびその保持器であり、例えばアンギュラ玉軸受に適用される。保持器４の外径が、軸受幅中央部における外径Ｄ１よりも、排油側の端部における外径Ｄ２の方が大きい。寸法関係は、（Ｄ２／２）―（Ｄ１／２）＜０．２０×転動体直径Ｄｗ、であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

この発明は、外輪給油穴付きの転がり軸受に用いられる転がり軸受用保持器、およびこれを用いた外輪給油穴付き転がり軸受に関する。

工作機械主軸用アンギュラ玉軸受は、高速回転時の潤滑信頼性を確保するため、エアオイル潤滑が多用される。また、近年の工作機械は、主軸長さをできるだけ短くすることで、小型化や、危険速度および主軸剛性の向上が図られている。以上の背景の下、エアオイル潤滑の供給ノズルを外輪に設けた「外輪給油穴付転がり軸受」の採用が増えている。
図３はその一例を示し、外輪２の内周面における、軌道面２ａからカウンタボア５側に僅かに離れた箇所に、前記エアオイルを吐出する給油穴６が設けられている。

外輪給油穴付転がり軸受は、外輪給油穴から軸受内部に直接給油できることから、上記に加え、「潤滑信頼性が高い」、「圧縮空気や潤滑油の使用量が少ない」という長所を持つが、反面、公転する転動体周辺に形成される連れ回り空気の層（エアカーテン）とエアオイルが直接衝突するため、その衝突音（騒音）が大きいことが課題となっている。

これを解決する方法として、例えば特許文献１では、外輪外径に円周溝と給油穴を設けるとともに、上記の溝と給油穴の断面積比を特定の範囲に規定している。これにより、流路に絞りを与え、ある程度の圧縮空気圧を維持しながら給油穴出口の圧縮空気圧の流速を下げ、騒音を低減している。

特開２０１３−７９７１１号公報

特許文献１の対策は、外輪外径の円周溝と給油穴の断面積比を特定の範囲に規定して流路に絞りを与えているが、絞りの効果を十分に得ることが難しく、さらなる騒音の低減が望まれる。

この発明の目的は、外輪給油で生じる騒音の低下が、簡素な構成で大きく得られる転がり軸受用保持器および外輪給油穴付き転がり軸受を提供することである。

この発明の転がり軸受用保持器は、外輪の内周面における転動体の軸方向幅内の範囲に開口する給油穴を有する転がり軸受であって、保持器の外径が、軸受幅中央部の軸方向幅の中心における外径よりも、排油側の端部における外径の方が大きい。

この構成によると、軸受幅中央部の保持器外径よりも排油側の端部の保持器外径を大きくしたため、その箇所で外輪内径と保持器外径の間の空間を狭くすることができる。これにより、軸受内部空間に絞り部を設けることができ、圧縮空気圧の流速が下がり、騒音が低減する。前記排油側の端部は、保持器と外輪間の空間が広い方の端部であり、アンギュラ玉軸受の場合は、軸受正面側の端部であり、深溝玉軸受の場合は両側の端部である。

この発明において、前記給油穴から吐出される潤滑油は、圧縮空気で搬送される微量潤滑の潤滑油であっても良い。圧縮空気で搬送する微量潤滑としては、例えばエアオイルやオイルミストがある。
この種の微量潤滑の場合、高速回転時の潤滑性の信頼性確保の面で優れているが、前記騒音の問題が大きい。このため、保持器端部の外径面を大きくすることにより得られる圧縮空気圧の流速の低下、騒音低減の効果が大きい。

この発明において、前記転がり軸受が、外輪にカウンタボアを有するアンギュラ玉軸受であり、保持器の外径が大きくなっている端部が、軸受正面側の端部、つまり前記カウンタボア側の端部であっても良い。
外輪にカウンタボアを有するアンギュラ玉軸受の場合、保持器の外周面と外輪の内周面との間の隙間が大きいため、保持器外径を大きして軸受内部空間に絞り部を設けることによる圧縮空気圧の流速の低下、騒音低減の効果が大きい。

この構成の場合に、
（軸受正面側端部の保持器外径）／２―（軸受幅中央部の保持器外径）／２
＜０．２０×転動体直径
であっても良い。なお、１／２を乗じているのは、半径の差を示している。
前記のように、保持器正面側端部の外径を大きくして圧縮空気圧の流速の低下が得られるが、大きすぎると、前記空間が狭くなりすぎ、潤滑油の排油性が低下することで、潤滑油の撹拌抵抗による過度な昇温を招く可能性がある。
上記のように軸受正面側端部の保持器外径と中央部の保持器外径との半径差が、転動体直径の０．２０倍の寸法未満であると、前記空間が狭くなりすぎず、潤滑油の排油性が低下することが防止される。前記空間の大きさはカウンタボアの大きさにも影響するが、前記転動体直径の０．２０倍の寸法未満とすれば、通常の設計で形成されるカウンタボアの大きさと適合する。

この発明の外輪給油穴付き転がり軸受は、この発明の上記いずれかに記載の保持器を有する軸受である。
この構成の軸受によると、この発明の前記保持器につき説明した騒音低減の効果が得られる。

この発明の転がり軸受用保持器は、外輪の内周面における転動体の軸方向幅内の範囲に開口する給油穴を有する転がり軸受であって、保持器の外径が、軸受幅中央部における外径よりも、排油側の端部における外径の方が大きいため、外輪給油で生じる騒音の低下を、簡素な構成で大きく得ることができる。

この発明の外輪給油穴付き転がり軸受は、この発明の上記いずれかに記載の保持器を有するため、外輪給油で生じる騒音の低下を、簡素な構成で大きく得ることができる。

この発明の第１の実施形態に係る外輪給油穴付き転がり軸受の半部を示す断面図である。 この発明の他の実施形態に係る外輪給油穴付き転がり軸受の半部を示す断面図である。 従来例の断面図である。

この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。同図は、外輪給油穴付き転がり軸受の半部を示す断面図である。この外輪給油穴付き転がり軸受は、工作機械の主軸の支持や産業機械等に用いられる。この外輪給油穴付き転がり軸受は、内輪１と外輪２の軌道面１ａ，２ａ間にボールからなる複数の転動体３を介在させ、これら複数の転動体３を保持器４で保持したアンギュラ玉軸受である。前記軌道面１ａ，２ａは、接触角θが生じるように設けられ、外輪２の正面側における内周面にカウンタボア５が形成されている。カウンタボア５の形状は、図示の例では軸受端部側が次第に深くなるテーパ形状とされているが、一定深さの形状であっても良い。

外輪２には、内周面に開口する給油穴６が、円周方向の１〜数箇所、例えば直径方向に開口する２箇所に設けられている。給油穴６は、この例では、カウンタボア５の軸方向範囲で軌道面２ａに近接する箇所に設けられている。給油穴６が外輪２の内周面に開口する位置は、転動体３の軸受軸方向幅内であれば良いが、負荷により接触楕円が生じる範囲の外であることが望ましい。外輪２の外周面には、給油穴６を挟む両側に円周溝７，７が形成され、これら円周溝７，７にＯリング等からなる環状のシール部材８，８が嵌め込まれている。外輪２は、これらシール部材８，８を介してハウジング９の内周面に嵌合させられ、外輪２の外周面とハウジング９の内周面との間に環状の密閉空間が生じている。前記給油穴６は、ハウジング９内の給油経路（図示せず）および前記環状空間を通して、圧縮空気で搬送される微量潤滑の潤滑油が給油装置（図示せず）が送り込まれる。前記圧縮空気で搬送される潤滑油は、例えはエアオイルまたはオイルミストである。内輪１の内周には、工作機械の主軸等の各種の回転軸（図示せず）が嵌合する。

保持器４は、円周方向の複数箇所に、内外方向に貫通する円形等のポケット１０が形成され、各ポケット１０内に転動体３が保持される。保持器４の材質は、金属であっても、合成樹脂であっても良い。保持器４は、この例では、外輪２の背面側の内周面部分２ｂに案内される外輪案内とされている。保持器４の外周面の形状は、軸受軸方向の中央よりも軸受背面側の外周面部４ａが、外径が一定の円筒面とされ、前記外輪案内が可能とされている。保持器４の外周面における軸受軸方向の中央よりもカウンタボア５側の外周面部４ｂは、軸方向幅の端部に至に従って次第に拡径するテーパ状とされ、軸受中央部の保持器外径Ｄ１よりも端部の保持器外径Ｄ２が大きくなっている。前記カウンタボア５側は、外輪２との隙間が大きくて外輪案内されず、排油側となる。

保持器外径Ｄ２を大きくする程度については、
（軸受正面側端部の保持器外径Ｄ２）／２―（軸受の幅中央部の保持器外径Ｄ１）／２ ＜０．２０×転動体直径Ｄｗ ……（１）
とされている。
なお、保持器４の内周面は、軸方向の全体にわたって一定の径となる円筒面形状されている。

この構成によると、軸受幅中央部の保持器外径Ｄ１よりも排油側の端部の保持器外径Ｄ２を大きくしたため、軸受正面側の外輪内径と保持器外径の間の空間Ｓを狭くすることができる。これにより、軸受内部空間に絞り部を設けることができ、給油穴６から吐出されるエアオイル等の潤滑油搬送空気による圧縮空気圧の流速が下がり、騒音が低減される。
ただし、保持器正面側端部Ｄ２の外径が大きすぎると、空間Ｓが狭くなりすぎ、潤滑油の排油性が低下することで、潤滑油の撹拌抵抗による過度な昇温を招く可能性がある。
しかし、（１）式で示すように軸受正面側端部の保持器外径Ｄ２と中央部の保持器外径Ｄ１との半径差が、転動体直径Ｄｗの０．２０倍の寸法未満であると、前記空間Ｓが狭くなりすぎず、潤滑油の排油性が低下することが防止される。前記空間Ｓの径方向範囲は、カウンタボア５の大きさにも影響するが、前記転動体直径の０．２０倍の寸法未満とすれば、通常の設計で形成されるカウンタボアの大きさであると適合する。

図２は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、保持器４の軸受正面側の外周面部４ｂ′を、ポケット１０の付近から端面に至る部分だけ大径となる段付き形状としている。前記（１）式の関係は、この実施形態においても同じである。

この実施形態の場合も、前記実施形態と同様に、給油穴６から吐出されるエアオイル等の潤滑油搬送空気による圧縮空気圧の流速が下がり、騒音が低減される。また、前記（１）式の寸法関係を持つことで、空間Ｓが狭くなりすぎず、潤滑素の排油性が低下することが防止される。この実施形態におけるその他の構成および効果は、第１の実施形態と同様である。

なお、この発明は軸受空間内の保持器４での工夫であるため、軸受の外部での騒音低減の工夫と併用することができる。また、前記各実施形態は、いずれもアンギュラ玉軸受に適用した場合につき説明したが、この発明は、転がり軸受一般に適用することができ、例えば深溝玉軸受や、４点接触玉軸受等の玉軸受にも効果的に適用することができる。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…内輪
１ａ…軌道面
２…外輪
２ａ…軌道面
３…転動体
４…保持器
５…カウンタボア
６…給油穴
Ｄ１…軸受中央部の保持器外径
Ｄ２…端部の保持器外径
Ｄｗ…転動体径

Claims (5)

1. 外輪の内周面における転動体の軸方向幅内の範囲に開口する給油穴を有する転がり軸受であって、
   保持器の外径が、軸受幅中央部における外径よりも、排油側の端部における外径の方が大きい転がり軸受用保持器。
2. 請求項１に記載の転がり軸受用保持器において、前記給油穴から吐出される潤滑油は、圧縮空気で搬送される微量潤滑の潤滑油である転がり軸受用保持器。
3. 請求項１または請求項２に記載の転がり軸受用保持器あって、前記転がり軸受が、外輪にカウンタボアを有するアンギュラ玉軸受であり、前記保持器の外径が大きくなっている側の端部が、前記カウンタボア側の端部である転がり軸受用保持器。
4. 請求項２に記載の転がり軸受用保持器であって、
   （軸受正面側端部の保持器外径）／２―（軸受幅中央部保持器外径）／２
   ＜０．２０×転動体直径
   である転がり軸受用保持器。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の転がり軸受用保持器を有する外輪給油穴付き転がり軸受。

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