JP4605130B2

JP4605130B2 - 転がり軸受装置

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Publication number: JP4605130B2
Application number: JP2006259114A
Authority: JP
Inventors: 浩関本; 正章大槻
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2026-09-25
Also published as: DE602007003416D1; EP1903230B1; US8529134B2; JP2008075857A; EP1903230A1; EP1903230B2; US20080075400A1

Description

本発明は、転がり軸受装置に関し、特に、高速回転スピンドル等の工作機械やターボ分子ポンプに使用されれば好適な転がり軸受装置に関する。

従来、軸受に対する潤滑剤の供給構造としては、ころがり軸受実用ハンドブック（工業調査会）の初版の２５９頁に記載されているものがある。

この潤滑剤の供給構造は、高速回転可能な回転部材と、油溜まりとを備え、回転部材は、円錐状の先端部を有している。上記回転部材の上記先端部は、先端部の大径側が鉛直方向の上方に位置している状態で鉛直方向に略平行に延在しており、上記先端部の小径側の部分は、油溜まりに浸されている。

この潤滑剤の供給構造は、回転部材の高速回転に伴う遠心力によって、油溜まり中の潤滑油を、回転部材の大径側（鉛直方向上方）に位置する環状の溝まで移動させ、さらに、環状の溝から軸受に供給するようになっている。

上記従来の潤滑剤の供給構造では、回転トルクを格段に低減する目的で、潤滑油量を極力少なくした場合、潤滑油が軸受内に十分に行き渡らず、軸受の保持器の転動体案内面等で潤滑不良が発生するという問題がある。
ころがり軸受実用ハンドブック工業調査会初版２５９頁

そこで、本発明の課題は、極微量の潤滑剤であっても転がり軸受内に問題なく供給できる転がり軸受装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受装置は、
回転輪である内輪と、固定輪である外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された転動体とを有する転がり軸受と、
上記内輪の軸方向の一方の側の端面に当接する当接面と、上記内輪の中心軸と略一致する中心軸を有し、かつ、上記当接面に直接または面取り部を介して間接的につながると共に、上記内輪から離れるにしたがって外径が小さくなる円錐外周面とを有する内輪接触部材と
を備え、
上記円錐外周面は、上記内輪の上記端面における上記内輪の径方向の外方の縁よりも上記径方向の内方に位置すると共に、上記円錐外周面の上記中心軸のまわりに回動可能であり、
上記外輪は、上記内輪の上記端面よりも上記内輪の軸方向の外方に位置する外方部を有し、
上記内輪接触部材は、運転状態で上記内輪よりも鉛直方向の下方側に位置し、
上記内輪の上記軸方向の上記一方の側の肩部の外周面が、円筒形状であり、
上記内輪において上記内輪接触部材に当接する上記軸方向の上記一方の側の端面の外径が、上記内輪の上記軸方向の他方の側の端面の外径よりも大きいことを特徴としている。

本発明によれば、上記円錐外周面の大径側の端が、上記内輪の上記端面に軸方向に隙間がない状態（または殆ど隙間がない状態）で連なり、かつ、上記外輪が内輪の上記端面よりも軸方向の外方に突出しているから、円錐外周面の小径側に極微量の潤滑剤（例えば、グリースや潤滑油）を供給した場合においても、この極微量の潤滑剤を、内輪接触部材の回転および内輪の回転に伴う遠心力で、円錐外周面および内輪の上記端面をつたわせて、さらに、内輪から外輪に径方向の外方にはじき飛ばして、外輪の内周面まで案内することができる。したがって、転がり軸受の微量潤滑を実現することができて、潤滑剤の攪拌抵抗に起因する回転トルクを格段に低減することができる。

また、一実施形態の転がり軸受装置は、上記内輪と上記外輪との間に配置されると共に、上記転動体を収容するポケットを有する環状の保持器を備え、上記保持器は、上記転動体よりも上記軸方向の上記円錐外周面側に位置する円錐面側部を有し、上記保持器の上記円錐面側部は、上記内輪の上記端面に上記径方向に重なっている。

上記実施形態によれば、保持器の上記円錐面側部が、内輪の上記端面に径方向に重なっているから、内輪および内輪接触部材の回転に伴う遠心力で内輪の径方向の外方に飛ばされた潤滑剤が、保持器の上記円錐面側部の径方向の内方の端面に到達することになる。したがって、保持器の転動体案内面の潤滑不足を抑制できると共に、上記保持器の上記円錐面側部に軸方向に隣接している、転動体や、軌道輪（内輪および外輪）の軌道面に到達する潤滑剤の量を多くすることができる。

また、一実施形態の転がり軸受装置は、上記保持器の上記円錐面側部の上記径方向の内方の端面が、上記軸方向の上記転動体側にいくにしたがって内径が大きくなっている。

上記実施形態によれば、保持器の上記円錐面側部の径方向の内方の端面が、軸方向の転動体側にいくにしたがって内径が大きくなっているから、保持器の上記円錐面側部の上記端面に到達した潤滑剤を、上記転動体側に円滑に案内することができる。したがって、保持器の転動体案内面の潤滑不足を防止できると共に、保持器の上記円錐面側部に軸方向に隣接している、転動体や、軌道輪の軌道面に到達する潤滑剤の量を更に多くすることができる。
また、一実施形態の転がり軸受装置は、上記円錐外周面の小径側の端部は、運転状態において潤滑油が充填されている油溜まりに浸されている。

本発明の転がり軸受装置によれば、円錐外周面の大径側の端が、内輪の円錐外周面側の端面に軸方向に隙間がない状態（または殆ど隙間がない状態）で連なり、かつ、外輪が内輪の上記端面よりも軸方向の外方に突出しているから、円錐外周面の小径側に極微量の潤滑剤を供給した場合においても、この極微量の潤滑剤を、円錐外周面および内輪の端面をつたわせて、外輪の内周面に円滑に案内することができる。したがって、転がり軸受の微量潤滑を実現することができて、回転トルクを格段に低減することができる。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。

この転がり軸受装置は、ターボ分子ポンプに設置されている。この転がり軸受装置は、転がり軸受の一例としての単列のアンギュラ玉軸受１と、内輪接触部材２とを備える。

上記アンギュラ玉軸受１は、ターボ分子ポンプの回転軸１０と、ハウジング（図示せず）との間に配置されている。上記アンギュラ玉軸受１は、内輪３、外輪４、玉５および保持器６を有する。上記内輪３は、略鉛直方向に延在している回転軸１０の外周面に外嵌されて固定されている。一方、外輪４は、上記ハウジングの内周面に内嵌されて固定されている。上記外輪４は、内輪３の軸方向の一方の側の端面１１よりも軸方向の外方に位置する外方部１２を有している。上記玉５は、内輪３の軌道溝と外輪４の軌道溝との間に、保持器６によって保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。上記保持器６は、軸方向の上記一方の側に位置する第１環状部１３と、軸方向の他方の側に位置する第２環状部１４と、第１環状部１３と第２環状部１４とを連結する複数の柱部（図示せず）とを有している。上記第１環状部１３は、内輪３の端面１１よりも軸方向の内方に位置している。

上記内輪接触部材２は、回転軸１０の外周面に外嵌されて固定されている。上記内輪接触部材２は、内輪３の軸方向の上記一方の側、詳しくは、内輪３よりも鉛直方向の下方側に位置している。上記内輪接触部材２は、軸方向に内輪３に当接しており、内輪３の上記端面１１に当接する当接面１５を有している。

また、内輪接触部材２は、円錐外周面１６を有している。上記円錐外周面１６は、当接面１５に当接面１５の径方向の外端付近に存在する面取り部を介して滑らかにつながっている。上記円錐外周面１６の外径は、内輪３から離れるにしたがって小さくなっている。すなわち、円錐外周面１６の軸方向の大径側の端は、略内輪３の端面１１に突き当たった状態になっている。上記円錐外周面１６は、内輪３の端面１１の径方向の外方の縁よりも径方向の内方に位置している。円錐外周面１６の小径側（鉛直方向下方側）の端部は、フッ素系の潤滑油が充填されている油溜まり（図示せず）に浸されている。

上記構成において、上記ターボ分子ポンプが駆動されて、回転軸１０が数万回転の回転速度で回転すると、円錐外周面１６の回転に伴う遠心力によって、油溜まり内の潤滑油が、矢印ａで示すように円錐外周面１６に沿うように鉛直方向に上昇して、内輪３の端面１１に到達し、さらに、矢印ｂで示すように内輪３の端面１１にそって径方向に外方に移動するようになっている。そして、端面１１の径方向の外方に到達した潤滑油は、内輪３の端面１１から径方向の外方に外輪４の内周面まで飛ばされるようになっている。

上記第１実施形態の転がり軸受装置によれば、円錐外周面１６の大径側の端が、内輪３の一方の側の端面１１に軸方向に殆ど隙間がない状態で連なり、かつ、外輪４が内輪３の端面よりも軸方向の外方に位置している外方部１２を有しているから、円錐外周面１６の小径側に極微量の潤滑油を供給した場合においても、この極微量の潤滑油を、円錐外周面１６の回転および内輪３の回転に伴う遠心力で、円錐外周面１６、内輪３の端面１１を順につたわせて、外輪４の内周面に案内することができる。したがって、極微量の潤滑油であっても、潤滑油を円滑かつ効率的にアンギュラ玉軸受１内に供給することができる。また、このことから、アンギュラ玉軸受１の微量潤滑を行うことができて、潤滑油の攪拌抵抗に起因する回転トルクを格段に低減することができる。

尚、上記第１実施形態の転がり軸受装置では、回転軸１０上に設置されている転がり軸受が、単列のアンギュラ玉軸受１であったが、この発明では、回転軸に設置されている転がり軸受は、複列のアンギュラ玉軸受であっても良く、深溝玉軸受であっても良い。また、回転軸に設置されている転がり軸受は、円錐ころ軸受や、円筒ころ軸受等、玉軸受以外の転がり軸受であっても良い。

また、上記第１実施形態の転がり軸受装置では、内輪接触部材２は、回転軸１０と別部材であって、内輪接触部材２は、回転軸１０に外嵌されて固定されていたが、この発明では、内輪接触部材は、回転軸であっても良い。すなわち、回転軸が、回転軸の外周面における内輪が固定されている部分の隣接部に、円錐外周面を有していても良い。

尚、上記第１実施形態の転がり軸受装置では、図１に示すように、内輪の軌道溝の円錐外周面１６側の肩部の外周面が、円筒形状である。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。

第２実施形態の転がり軸受装置は、内輪１０３の軸方向の長さが小さくなって、内輪１０３の軸方向の円錐外周面１１６側の端面１１１が、保持器６の円錐外周面１１６側の第１環状部１３に径方向に重なっている点が、第１実施形態の転がり軸受装置と異なっている。

第２実施形態の転がり軸受装置では、第１実施形態の転がり軸受装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第２実施形態の転がり軸受装置では、第１実施形態の転がり軸受装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第１実施形態の転がり軸受装置と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

上述のように、第２実施形態では、アンギュラ玉軸受１０１の内輪１０３の軸方向の長さが小さくなって、内輪１０３の軸方向の円錐外周面１１６側の端面１１１が、保持器６の第１環状部１３に径方向に重なっている。上記保持器６の第１環状部１３は、保持器６における玉５よりも円錐外周面１１６側に位置している。第１環状部１３は、保持器６の円錐面側部を構成している。

上記内輪接触部材１０２は、内輪１０３の鉛直方向下方に位置している。上記内輪接触部材１０２は、内輪１０３に軸方向に当接しており、内輪１０３の端面１１１に当接する当接面１１５を有している。上記内輪接触部材１０２は、第１実施形態との比較において短くなった内輪の軸方向の寸法分だけ長くなっている。尚、第２実施形態の内輪接触部材として第１実施形態の内輪接触部材を使用すると、転がり軸受装置の軸方向の寸法を小さくすることができて、転がり軸受装置を小型化することができる。

上記第２実施形態の転がり軸受装置によれば、保持器６の第１環状部１３が、内輪１０３の端面１１１に径方向に重なっているから、内輪１０３および内輪接触部材１０２の回転に伴う遠心力で内輪１０３の径方向の外方に飛ばされた潤滑油が、保持器６の第１環状部１３の径方向の内方の端面に到達することになる。したがって、保持器６の転動体案内面の潤滑不足を抑制できると共に、保持器６の第１環状部１３に軸方向に隣接している、玉５や、内輪１０３および外輪４の軌道溝に到達する潤滑油の量を多くすることができる。したがって、アンギュラ玉軸受１０１に供給する潤滑油の量を少なくすることができて、回転トルクを低減することができる。

尚、上記第２実施形態の転がり軸受装置では、保持器６が、２つの環状部１３,１４の環状部の間を複数の柱部で連結してなる構造を有していたが、この発明では、保持器は、保持器の円錐外周面側だけに環状部を有する冠型保持器であっても良い。

（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。

第３実施形態の転がり軸受装置は、円錐面側部である保持器２０６の第１環状部２１３の径方向の内方の端面２３０が、軸方向の玉５側にいくにしたがって内径が大きくなる形状をしている点が、第２実施形態の転がり軸受装置と異なる。

第３実施形態の転がり軸受装置では、第２実施形態の転がり軸受装置の構成部と同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略することにする。また、第３実施形態の転がり軸受装置では、第１、第２実施形態の転がり軸受装置と共通の作用効果および変形例については説明を省略することにし、第２実施形態の転がり軸受装置と異なる構成、および、第１、第２実施形態の転がり軸受装置と異なる作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。

第３実施形態の転がり軸受装置は、円錐面側部である保持器２０６の第１環状部２１３の径方向の内方の端面２３０が、軸方向の内方（玉５側）にいくにしたがって内径が大きくなる形状をしている。詳細には、軸方向の断面図において、上記端面２３０は、軸方向の内方にいくにしたがって内径が大きくなる放物線の一部の形状をしている。

上記第３実施形態の転がり軸受装置によれば、保持器２０６の第１環状部２１３の径方向の内方の端面２３０が、軸方向の玉５側にいくにしたがって内径が大きくなっているから、保持器２０６の第１環状部２１３の端面２３０に到達した潤滑剤を、玉５側に円滑に案内することができる。したがって、保持器２０６の玉案内面の潤滑不足を防止できると共に、保持器２０６の第１環状部２１３に軸方向に隣接している、玉５や、内輪１０３および外輪４の軌道溝に到達する潤滑剤の量を更に多くすることができる。したがって、転がり軸受装置に供給する潤滑油の量を更に少なくすることができるから、回転トルクを更に低減することができる。

尚、第３実施形態の転がり軸受装置によれば、円錐面側部を構成する保持器の第１環状部２１３の径方向の内方の端面２３０は、軸方向の断面において、放物線形状を有していたが、この発明では、保持器の円錐面側部の径方向の内方の端面は、軸方向の内方にいくにしたがって内径が大きくなる形状であれば如何なる形状であっても良く、例えば、軸方向の内方にいくにしたがって内径が大きくなる円錐形状等であっても良い。

本発明の第１実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。本発明の第２実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。本発明の第３実施形態の転がり軸受装置の軸方向の断面図である。

１,１０１アンギュラ玉軸受
２,１０２内輪接触部材
３,１０３内輪
４外輪
５玉
６,２０６保持器
１０回転軸
１１,１１１内輪の円錐外周面側の端面
１２外輪の外方部
１３,２１３第１環状部
１４,２１４第２環状部
１５,１１５当接面
１６,１１６円錐外周面
２３０第１環状部の径方向の内方の端面

Claims

回転輪である内輪と、固定輪である外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された転動体とを有する転がり軸受と、
上記内輪の軸方向の一方の側の端面に当接する当接面と、上記内輪の中心軸と略一致する中心軸を有し、かつ、上記当接面に直接または面取り部を介して間接的につながると共に、上記内輪から離れるにしたがって外径が小さくなる円錐外周面とを有する内輪接触部材と
を備え、
上記円錐外周面は、上記内輪の上記端面における上記内輪の径方向の外方の縁よりも上記径方向の内方に位置すると共に、上記円錐外周面の上記中心軸のまわりに回動可能であり、
上記外輪は、上記内輪の上記端面よりも上記内輪の軸方向の外方に位置する外方部を有し、
上記内輪接触部材は、運転状態で上記内輪よりも鉛直方向の下方側に位置し、
上記内輪の上記軸方向の上記一方の側の肩部の外周面が、円筒形状であり、
上記内輪において上記内輪接触部材に当接する上記軸方向の上記一方の側の端面の外径が、上記内輪の上記軸方向の他方の側の端面の外径よりも大きいことを特徴とする転がり軸受装置。
請求項１に記載の転がり軸受装置において、
上記内輪と上記外輪との間に配置されると共に、上記転動体を収容するポケットを有する環状の保持器を備え、
上記保持器は、上記転動体よりも上記軸方向の上記円錐外周面側に位置する円錐面側部を有し、
上記保持器の上記円錐面側部は、上記内輪の上記端面に上記径方向に重なっていることを特徴とする転がり軸受装置。
請求項２に記載の転がり軸受装置において、
上記保持器の上記円錐面側部の上記径方向の内方の端面は、上記軸方向の上記転動体側にいくにしたがって内径が大きくなっていることを特徴とする転がり軸受装置。
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の転がり軸受装置において、
上記円錐外周面の小径側の端部は、運転状態において潤滑油が充填されている油溜まりに浸されていることを特徴とする転がり軸受装置。