JP2012047196A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ピニオンギヤの転がり軸受のように、外輪側にギヤが一体に設けられた転がり軸受において、そのギヤと他のギヤの噛み合い部分に効率よく潤滑油を供給できるようにした転がり軸受を提供することを課題とする。
【解決手段】外輪２２の外径部にピニオンギヤ１６が一体に設けられた転がり軸受において、外輪２２の端面に外方に突き出した肩部２６が設けられ、前記肩部２６の内径面に油溜め用の内周溝２７が形成され、前記内周溝２７から前記肩部２６の外径面に至る油穴２８が複数個所に設けられ、前記肩部２６の外径面に結合された環状部材２９に前記油穴２８から供給された潤滑油をピニオンギヤ１６側に案内する案内部３１が設けられた構成とした。
【選択図】図２

Description

この発明は、遊星ギヤ装置のピニオンギヤ支持軸受等に用いられる転がり軸受に関し、特に、外輪外径面に形成されたギヤの冷却構造に関するものである。

一般に、歯車装置においては、伝達トルクが大きくなると、歯車の噛み合い部での発熱が大きくなるため、これを冷却すべく歯面へ連続的に潤滑油を供給することが要求される。この場合の潤滑装置として、歯車の噛み合い部分に向けて給油ノズルを固定し、その給油ノズルから潤滑油を噴射させるものが知られている（特許文献１、同２）。

また、回転する歯車に設けた周溝に給油ノズルを非接触状態に臨ませ、その周溝から歯底に至る油穴を設け、歯底に開放された油穴から潤滑油を供給させるようにした装置も知られている（特許文献３）。

特開平１０−１２２３１０号公報 特開２００９−１５６３６８号公報 特開平１０−２０２４６７号公報

一方、遊星ギヤ減速装置（増速装置を含む。）においては、回転するサンギヤと静止したリングギヤの間にピニオンギヤが介在され、ピニオンギヤはサンギヤの周りを自転しつつ公転する。この場合、ピニオンギヤとリングギヤの噛み合い部分は、ピニオンギヤの公転にしたがって常に移動する。このため、前述のような給油装置によっては、リングギヤとピニオンギヤの噛み合い部分に潤滑油を連続的に供給することができない。

そこで、この発明は、ピニオンギヤの転がり軸受のように、外輪側にギヤが一体に設けられた転がり軸受において、そのギヤと他のギヤの噛み合い部分に効率よく潤滑油を供給できるようにした転がり軸受を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、外輪の外径面にギヤが形成された転がり軸受において、前記外輪の端面に前記ギヤより外方に突き出した肩部が設けられ、前記肩部の内径面に周方向の油溜め用の内周溝が形成され、前記内周溝の円周上の複数個所に前記肩部外径面に至る油穴が設けられ、前記肩部の外径面に環状部材が嵌合され、その環状部材に前記油穴から供給された潤滑油を前記ギヤ側に案内する案内部が設けられた構成としたものである。

前記環状部材は、前記の案内部と、その案内部の内側内周部に設けられた取付基部と、外側内周部に設けられた内向きのつば部とからなり、前記取付基部は、前記油穴より外側において前記肩部外径面に結合され、前記つば部は前記肩部の先端面に当接し、前記案内部は案内面を有し、その案内面は前記油穴の出側開口上に臨む傾斜角を有する構成をとることができる。

以上のように、この発明によれば、外輪の肩部外径面に結合した環状部材に案内部を設けたことにより、前記肩部の内周溝に供給されその内周溝に溜められた潤滑油が径方向の油穴から噴出されると、前記案内部によってその方向が変えられる。これにより、内周溝内の潤滑油を外輪外径部のギヤに向けて供給することができる。

このため、前記ギヤが自転しつつ公転する遊星ギヤ減速装置のピニオンギヤであっても、そのピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い部に対し潤滑油を供給することができ、噛み合い部の冷却を促進し、ギヤ付き外輪の温度上昇を抑制することができる。

また、給油ノズルなどにより供給された潤滑油が、肩部の内周溝に溜められるため、連続的にギヤ側へ潤滑油を供給することができるので、噛み合い部の冷却効果が一層増大する。

図１は、実施形態１の転がり軸受を使用した遊星ギヤ減速装置の縦断断面図である。 図２（ａ）は、同上の転がり軸受の一部拡大断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ１−Ｘ１線の断面図である。 図３は、図２（ａ）の一部拡大断面図である。 図４（ａ）は、図３の分解断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＸ２−Ｘ２線の断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図３の場合と同じ部分を示す各変形例の拡大断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、肩部と環状部材の結合構造の変形例を示す一部分解断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]

図１は、この発明の対象である転がり軸受１１を使用した遊星ギヤ減速装置を示している。この遊星ギヤ減速装置は、入力軸１２の外径面にサンギヤ１３が設けられ、そのサンギヤ１３の周りにこれと同芯状態のリングギヤ１４がケーシング１５に固定される。サンギヤ１３とリングギヤ１４の間に複数のピニオンギヤ１６が介在される。各ピニオンギヤ１６は、キャリヤ１７に設けられた支持軸１８によって支持される。キャリヤ１７は前記入力軸１２と同軸状態の出力軸（図示省略）に結合されている。

前記支持軸１８とピニオンギヤ１６の間に前記の転がり軸受１１が介在される。前記入力軸１２に入力された回転が一定比率で減速されて出力軸に出力される。入出力を逆にすると増速装置となる。

図２は、前記遊星ギヤ減速装置の一部を示している。転がり軸受１１は、自動調心ころ軸受であり、内輪２１、外輪２２、これらの間に介在された複列のころ２３、及び各ころ２３を一定間隔に保持案内する保持器２５等によって構成される。

前記外輪２２の外径面にピニオンギヤ１６が一体に設けられる。また、その外輪２２の軸方向の両端部に、外向きに突き出した肩部２６が全周にわたり設けられる。肩部２６は、外輪２２及びピニオンギヤ１６の端面より外方へ突き出している。

前記肩部２６の内周面に全周にわたり内周溝２７が設けられる。この内周溝２７は軸方向に対向した内側内壁２７ａと外側内壁２７ｂを有する（図３参照）。軸方向内側の内側内壁２７ａは、外輪２２の端面に連続しているので、肩部２６に形成された軸方向外側の外側内壁２７ｂより径方向に高くなる。潤滑油は、軸受外部に設けられた給油ノズルから供給されるので（図２（ａ）、図３の白抜き矢印参照）、前記のように、潤滑油の入側となる外側内壁２７ｂが相対的に低く、内側内壁２７ａが相対的に高く形成されていると、潤滑油を内周溝２７へ導き易くなる。

前記内周溝２７の溝底の周方向複数個所に油穴２８が径方向に設けられる。各油穴２８の出側は肩部２６の外周面の軸方向の中間部分に設定される。

前記両側の肩部２６の先端部外周に環状部材２９が、焼き嵌め、ネジ結合等の結合手段によって結合される。環状部材２９は、耐熱性合金（例：Ｍ５０）や耐熱性樹脂（例：ＰＥＥＫ）等により構成され、図３に示したように、環状の案内部３１、取付基部３２及び内向きのつば部３３とからなる。案内部３１は、軸受内方に向けて傾斜角α１（図４（ａ）参照）をもった案内面３４を有する。案内面３４の肩部２６外周面からの高さｈ（図３参照）は、ピニオンギヤ１６の歯底３６よりも高い所定の高さに設定される。

図４（ａ）に示したように、前記の取付基部３２は案内部３１の内側内周部に設けられ、前記肩部２６の外周面に対する嵌合面３５を有する。前記のつば部３３は案内部３１の外側内周部に設けられ、肩部２６の端面に当接するように、径方向内側に突き出している。

前記取付基部３２の嵌合面３５は、肩部２６の先端部に差し込む方向に対して逆向きとなる小さい逆テーパ角α２が付与されている。また、肩部２６の外径面にも前記と同じか又は若干大きい逆テーパ角α３が付与されている。前記環状部材２９は、肩部２６に焼き嵌めによって嵌合固定され、焼き嵌め後は、逆テーパ角α２、α３の係合作用によって外れることがない。

前記のようにして環状部材２９を肩部２６に結合すると、図３に示したように、取付基部３２は油穴２８より外側において肩部２６の先端部外径面に嵌合される。同時に、つば部３３が肩部２６の先端面に当接することにより、環状部材２９が位置決めされる。案内部３１は、その傾斜角α１をもって傾斜した案内面３４の中央部分が油穴２８の出側開口上に臨む。傾斜角α１の大きさは、油穴２８から噴出され案内面３４に衝突した潤滑油が、矢印Ａで示したように、ピニオンギヤ１６の歯底３６の方向に曲げられる所定の角度（例えば、５０°〜６０°）に設定される。

前記のように、油穴２８から径方向に噴出した潤滑油は、環状部材２９の案内面３４によって内向きに曲げられ、ピニオンギヤ１６の歯底３６の方向に曲げられ、リングギヤ１４との噛み合い部に供給されるが、このような案内をするためには、油穴２８が外輪２２の端面からある程度離れている必要がある。一方、油穴２８の位置が肩部２６の先端に接近した位置であると、環状部材２９の取付けが困難になる。このようなことから、油穴２８の出側の開放位置は、前記のように肩部２６の中間部に設定されている。

油穴２８の内周溝２７の溝底における位置は、図３に示したように、油穴２８の出側の開放位置に合わせて、溝底の軸方向外側となる外側内壁２７ｂに寄った位置に設定される。この場合において、図５（ａ）に示したように、他方の内側内壁２７ａから油穴２８までの溝底に傾斜角α４を付与すると、内周溝２７内に溜まった潤滑油を油穴２８に導き易くなる。

さらに、図５（ｂ）に示したように、油穴２８を軸方向外側へ傾斜角α５を持つように設けることにより、油穴２８から噴射され案内面３４に衝突する潤滑油Ａの衝突角度を変えることができる。

前記油穴２８から噴出され案内面３４に衝突した潤滑油Ａの流れは、ピニオンギヤ１６の自転に伴う回転速度の影響を受け、回転速度が高くなるほど油穴２８からの流出角が小さくなり、歯底３６側への潤滑油の供給効率が低下する。このことを、図２（ｂ）及び図４（ｂ）に基づいて説明する。

図２（ｂ）は、油穴２８が肩部２６の径方向に対する傾斜角がゼロの場合において、肩部２６及びこれと一体の外輪２２の周速度Ｓ１（回転方向を矢印Ｂで示す。）、その周速度Ｓ１を考慮に入れない場合の流出速度Ｓ２及び考慮に入れた場合の実際の流出速度Ｓ３の関係を示す。この場合の実際の流出速度Ｓ３の流出角度をβ１とする。

図４（ｂ）は、油穴２８の出側開口に対し入側開口が回転方向に変位し、傾斜角α６をもって傾斜した場合の前記の各速度Ｓ１〜Ｓ３の関係を示す。この場合の流出角度β２は前記の流出角度β１より大となる。

したがって、油穴２８に径方向に対して一定の傾斜角α６をもつように傾斜させて形成することにより、高い流出角度β２で潤滑油を案内面３４に当てることができ、効率よく歯底３６側へ潤滑油を供給することができる。

図６（ａ）（ｂ）は、環状部材２９を肩部２６の外径面に結合する他の構造を示している。図６（ａ）の場合は、肩部２６の外径面の全周に凹部３８を形成し、環状部材２９の取付基部３２の内径面全周に凸部３９を形成したものである。逆に凹部３８を取付基部３２側に、凸部３９を肩部２６側に形成してもよい。いずれの場合も、焼き嵌めによって強制嵌合され、凹部３８と凸部３９の嵌合によって環状部材２９の抜け止めが図られる。

図６（ｂ）の場合は、肩部２６の外径面に雄ネジ部４０を形成し、取付基部３２の内径面に雌ネジ部４１を形成したものである。両者のネジ結合によって環状部材２９が肩部２６に結合される。

この場合、ピニオンギヤ１６の自転及び公転の回転方向が、図２（ａ）の左側から見て右回転（時計方向回転）である場合、左側の環状部材２９のネジ結合部分は左ネジ（反時計方向ネジ）とし、右側の環状部材２９のネジ結合部分は右ネジとすることにより、ネジ結合部分の緩みを防止することができる。自転及び公転の方向が前記と逆の場合は、これらのネジ結合部分のネジの向きも逆になる。

実施形態１の転がり軸受１１は以上のようなものであり、次にその作用について説明する。

転がり軸受１１を用いた遊星ギヤ減速装置において、その転がり軸受１１の外輪２２が通過する部分のうちリングギヤ１４に最も近い複数個所の両側に給油ノズルが設置され、内周溝２７に向け潤滑油が供給される（図２（ａ）の白抜き矢印参照）。

装置が駆動されると、ピニオンギヤ１６が前記の給油ノズルの部分を通過する際に、内周溝２７に潤滑油が流入貯留され、その潤滑油が遠心力によって油穴２８を通って径方向に噴出される。潤滑油は案内面３４に衝突してピニオンギヤ１６の歯底３６の方向に曲げられ、ピニオンギヤ１６とリングギヤ１４の噛み合い部分における歯面を冷却する。

潤滑油の供給効率を上げるために、内周溝２７の溝底に傾斜角α４を付与すること（図５（ａ）参照）、油穴２８に軸方向外向きの傾斜角α５を付与するこ（図５（ｂ）参照）と、油穴２８に回転方向の傾斜角α６を付与すること（図４（ｂ）参照）は、いずれも有効な手段である。

１１ 転がり軸受
１２ 入力軸
１３ サンギヤ
１４ リングギヤ
１５ ケーシング
１６ ピニオンギヤ
１７ キャリヤ
１８ 支持軸
２１ 内輪
２２ 外輪
２３ ころ
２５ 保持器
２６ 肩部
２７ 内周溝
２７ａ 内側内壁
２７ｂ 外側内壁
２８ 油穴
２９ 環状部材
３１ 案内部
３２ 取付基部
３３ つば部
３４ 案内面
３５ 嵌合面
３６ 歯底
３８ 凹部
３９ 凸部
４０ 雄ネジ部
４１ 雌ネジ部

Claims (12)

1. 外輪の外径面にギヤが形成された転がり軸受において、前記外輪の端面に前記ギヤより外方に突き出した肩部が設けられ、前記肩部の内径面に周方向の油溜め用の内周溝が形成され、前記内周溝の円周上の複数個所に前記肩部外径面に至る油穴が設けられ、前記肩部の外径面に環状部材が嵌合され、その環状部材に前記油穴から供給された潤滑油を前記ギヤ側に案内する案内部が設けられたことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記肩部が前記外輪の軸方向の両端部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記環状部材は、前記の案内部と、その案内部の内側内周部に設けられた取付基部と、外側内周部に設けられた内向きのつば部とからなり、前記取付基部は、前記油穴より外側において前記肩部外径面に結合され、前記つば部は前記肩部の先端面に当接し、前記案内部は案内面を有し、その案内面は前記油穴の出側開口上に臨む傾斜角を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 前記案内面の傾斜角が、前記油穴から当該案内面に噴射された潤滑油を前記外輪のギヤの方向に曲げる大きさに設定されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の転がり軸受。
5. 前記油穴が、前記内周溝を形成する外側内壁に片寄って形成され、前記内周溝の内側内壁から前記油穴までの溝底に傾斜角を付与したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の転がり軸受。
6. 前記油穴が、前記内周溝から外向きに傾斜して形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の転がり軸受。
7. 前記油穴が、前記外輪の回転方向に傾斜角をもって形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の転がり軸受。
8. 前記環状部材の取付基部の内周面と、前記肩部外周面にそれぞれ逆テーパ面が形成され、その逆テーパ面相互が強制嵌合されたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の転がり軸受。
9. 前記環状部材の取付基部の内周面と、前記肩部外周面にそれぞれネジ部が形成され、相互にネジ結合されたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の転がり軸受。
10. 前記環状部材の取付基部の内周面と、前記肩部外周面の一方に周方向の凸部、他方に周方向の凹部が形成され、相互に凹凸嵌合されたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の転がり軸受。
11. 前記環状部材が、耐熱性合金又は耐熱性樹脂であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の転がり軸受。
12. 前記ギヤが、遊星ギヤ装置のピニオンギヤであることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の転がり軸受。

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