JP2020139609A - 保持器および転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】潤滑油の排出性を向上することができ、動力損失を抑制したジェット潤滑を適用できて、スクリュー圧縮機の稼働効率向上に寄与できる転がり軸受及び保持器を提供する。【解決手段】非案内面に、軸受軸方向両端側に各端面に開口する軸方向油溝を設ける。これにより、一方の端面側から他方の端面側へ、又は他方の端面側から一方の端面側へ流れる油流路を形成する。【選択図】図1
Description
本発明は、保持器および転がり軸受に関する。
図8と図9は標準的なアンギュラ玉軸受を示し、この軸受は、外周面に軌道面1が形成された内輪2と、内周面に軌道面3が形成された外輪4と、前記内輪2と外輪4の軌道面1,3との間に組み込まれる複数の転動体5と、この複数の転動体5を周方向に間隔をおいて収容保持するポケット6を有する保持器7とを備える。
また、内輪2の外周面には肩部8および肩落とし部9を有し、この肩部8と肩落とし部9との間に軌道面1が形成される。外輪4の内周面には肩部10および肩落とし部11を有し、この肩部10と肩落とし部11との間に軌道面3が形成される。
このようなアンギュラ玉軸受をスクリュー圧縮機やスクリュー冷凍機等に使用した場合の潤滑方法は、油浴や循環給油が一般的である。この場合、スクリュー圧縮機の稼働効率を向上させるにはスクリュー軸の回転数を高めると良いが、回転数を高めるとスクリュー軸を支持している軸受の温度上昇が問題となる。また、軸受の温度上昇を抑制する手段として回転輪である内輪の冷却を目的としたジェット潤滑化が挙げられるが、ジェット潤滑を採用すると、過剰に供給された潤滑油が軸受内部に留まり、軸受内部の撹拌抵抗による動力損失が大きくなるため、逆に効率が下がってしまう。
つまり、スクリュー圧縮機の稼働効率を向上させるには、ジェット潤滑下でも潤滑油の供給・排出性の良い軸受の提供が必要である。そこで、従来には、過剰な潤滑油の排出を促す構造としたものがある(特許文献1)。すなわち、図10(a)(b)及び図11(a)(b)に示すように、保持器7の案内面15,16に凹状溝17,18を設け、潤滑油を排出させるものである。
ところで、ジェット潤滑は軸受の側面から潤滑油を高速で噴射させる潤滑方法であり、軸受内部を貫通する潤滑油の排出性向上が動力損出低減に繋がる。また、潤滑油が軸受内部を貫通する場合に最大の障害となるのが保持器であるが、保持器側面の面積を小さくすれば潤滑油の排出性を向上させる事が出来る。しかしながら、保持器側面の面積を小さくすれば、保持器の円周方向の引張強度が低下する。
前記図10及び図11に示すように凹状溝11,13を設けて、潤滑油を排出させるものでは、案内面15又は16は、保持器7と軌道輪(内輪2又は外輪4)に囲まれた略閉鎖空間となるため、潤滑油排出効果は限定的と予測され、凹状溝内に残留する潤滑油が保持器自転の抵抗にもなり得る。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、潤滑油の排出性を向上することができ、動力損失を抑制したジェット潤滑を適用できて、スクリュー圧縮機の稼働効率向上に寄与できる転がり軸受及び保持器を提供するものである。
本発明の第1の保持器は、内輪案内方式の保持器であって、非案内面の、軸受軸方向両端側に各端面に開口する軸方向油溝を設け、一方の端面側から他方の端面側へ、又は他方の端面側から一方の端面側へ流れる油流路を形成したものである。
本発明の第2の保持器は、外輪案内方式の保持器であって、非案内面の、軸受軸方向両端側に各端面に開口する軸方向油溝を設け、一方の端面側から他方の端面側へ、又は他方の端面側から一方の端面側へ流れる油流路を形成したものである。
本発明の第1・第2の保持器によれば、軸方向油溝を設けることによって、外径面又は内径面の面積を削減し、潤滑油の排出性の向上を図ることができる。
一方の端面側の油溝と、これに対向する他方の端面側の油溝とは、同一直線上に配設される溝対を形成し、この溝対が転動体を保持するポケット間に配設するのが好ましい。すなわち、強度的に小さいポケット対応部に設けることなく、強度的に大きいポケット間に油溝が形成されるので、保持器としての強度を確保することができる。
同一直線上に配設される溝対における溝間寸法を、前記ポケットに保持される転動体直径よりも小さくすることによって、一方の端面側から他方の端面側へ、又は他方の端面側から一方の端面側へ流れる油流路を安定して形成することができる。
同一直線上に配設される溝対を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積を、一つのポケットの中心線を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積よりも大きくなるように、各溝深を調整したものである。このように設定することによって、保持器全体としての円周方向引張強度の低下を有効に防止できる。
本発明の第1の転がり軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に介在される保持器と、保持器のポケットに保持される転動体とを備えた転がり軸受であって、前記内輪案内方式の保持器を用いたものである。
本発明の第2の転がり軸受は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に介在される保持器と、保持器のポケットに保持される転動体とを備えた転がり軸受であって、前記外輪案内方式の保持器を用いたものである。
本発明の第1・第2の転がり軸受は、軸方向油溝を設けることによって、外径面又は内径面の面積を削減し、潤滑油の排出性の向上を図ることができる。
本発明では、潤滑油の排出性の向上を図ることができる。このため、動力損失を抑制したジェット潤滑を適用できて、スクリュー圧縮機の稼働効率向上に寄与できる。同一直線上に配設される溝対を形成し、この溝対が転動体を保持するポケット間に配設したり、同一直線上に配設される溝対を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積を、一つのポケットの中心線を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積よりも大きくしたりすることにより、保持器全体としての円周方向引張強度の低下を有効に防止できる。
以下本発明の実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。図1と図2は、本発明に係る転がり軸受を示し、この転がり軸受は、アンギュラ玉軸受であり、外周面に軌道面21が形成された内輪22と、内周面に軌道面23が形成された外輪24と、前記内輪22と外輪24の軌道面21,23との間に組み込まれる複数の転動体25と、この複数の転動体25を周方向に間隔をおいて収容保持するポケット26を有する保持器27とを備える。この場合、転動体25としては、鋼球(ボール)が用いられている。
また、内輪22の外周面には肩部28および肩落とし部29を有し、この肩部28と肩落とし部29との間に軌道面21が形成される。外輪24の内周面には肩部30および肩落とし部31を有し、この肩部30と肩落とし部31との間に軌道面23が形成される。
アンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重のほかに一方向からのアキシャル荷重を負荷することができるものであり、鋼球25と内輪22および外輪24との接触点を結ぶ直線がラジアル方向に対して角度(接触角)αをもっている。
アンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重のほかに一方向からのアキシャル荷重を負荷することができるものであり、鋼球25と内輪22および外輪24との接触点を結ぶ直線がラジアル方向に対して角度(接触角)αをもっている。
保持器27は、図3と図4に示すように、所定肉厚のリング体からなり、周方向に沿って所定ピッチでポケット26が形成されている。そして、保持器27の外周面(外径面)27aに一対の軸方向油溝33(33A),33(33B)からなる溝対34が周方向に沿って所定ピッチで設けられている。この溝対34は、周方向に隣り合うポケット26、26間(柱部)に設けられている。
図1に示すように、一方の油溝33Aは、保持器27の一方の軸方向端部側に設けられて、一方の軸方向端面27cに開口し、他方の油溝33Bは、保持器27の他方の軸方向端部側に設けられて、他方の軸方向端面27dに開口している。そして、溝対34の油溝33A,33Bは、同一軸方向線上に配設される。また、油溝33A,33Bは断面形状が半円形状とされ、その端部が半球形状をなしている。
同一直線上に配設される溝対34における溝間寸法を、ポケット26に保持される転動体25の直径よりも小さくしている。すなわち、保持器27の軸方向長さを、HBとし、各油溝33A,33Bの長さをGW1、GW2とし、溝間寸法をHBCとし、転動体25の直径をDWとした場合、GW1=GW2であり、HB=GW1+HBC+GW2であり、DW>HBCである。
また、同一直線上に配設される溝対34を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積を、一つのポケット26の中心線を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積よりも大きくなるように、各溝深を調整する。すなわち、溝対34を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積をS2とし、ポケット26の中心線を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積をS1としたときに、S2>S1としている。S1は、ポケット26を介して分割され、一端側の部位35の断面積と他方側の部位36の断面積とを加えたものとなる。一端側の部位35の断面積をS3とし、他方側の部位36の断面積をS4としたときに、S3=S4となり、S1=S3+S4となり、部位35の断面積がS1/2となり、部位36の断面積がS1/2となる。S2>S1の関係をなすように、溝深さGD及び溝長さGWを設定する。
ところで、図1及び図2に示すように、この転がり軸受は、内輪案内方式である。このため、保持器27の内径面(内周面)27bが案内面となり、保持器の外径面(外周面)27aが非案内面となり、この非案内面に油溝33(33A,33B)が形成されている。そして、対向する33A、33Bからなる溝対34を構成することによって、図5の破線の矢印Fに示すような油流路Rを形成することができる。図5では、他方の油溝33Bから一方の油溝33Aへ流れるものであるが、逆に一方の油溝33Aから他方の油溝33Bに流れるものであってもよい。
図6は、前述のように構成された転がり軸受を3列に配設したものである。この図例では、中央の軸受と図面右側の軸受は、前記図1に示す軸受の同一形状のものを用い、図面左側の軸受は、内輪22の肩部28を一方の端部側に設け、内輪22の肩落とし部29を他方の端部側に設け、外輪24の肩部30を他方の端部側に設け、外輪24の肩落とし部31を一方の端部側に設けている。このため、各転がり軸受には、一方の油溝33Aから他方の油溝33Bに流れたり、他方の油溝33Bから一方の油溝33Aへ流れたりする油流路Rが形成される。
スクリュー圧縮機のロータ軸に使用されるアキシャル玉軸受は、複数列(2列から4列)のものが使用される。このため、潤滑油の排出性が悪く、3列の場合、中央(内部)に配設される軸受は、他の軸受に挟まれたものとなって、両側の軸受に潤滑油の排出が阻まれて潤滑油の排出性の確保が困難となる。しかしながら、図6に示すように、本発明のような軸受を用いることによって、複数列に配設された場合でも、潤滑油の排出性を確保することができ、このように、複数列の軸受を用いるスクリュー圧縮機等に最適の軸受となる。
本発明の保持器によれば、軸方向油溝33(33A,33B)を設けることによって、外径面(外周面)27aの面積を削減し、潤滑油の排出性の向上を図ることができる。このため、動力損失を抑制したジェット潤滑を適用できて、スクリュー圧縮機の稼働効率向上に寄与できる。
実施形態では、一方の端面27c側の油溝33Aと、これに対向する他方の端面27d側の油溝33Bとは、同一直線上に配設される溝対34を形成し、この溝対34が転動体25を保持するポケット26間に配設するものであるので、強度的に小さいポケット対応部に設けることなく、強度的に大きいポケット26,26間に油溝が形成されるので、保持器27としての強度を確保することができる。
また、同一直線上に配設される溝対34における溝間寸法を、ポケット26に保持される転動体直径よりも小さくしているので、一方の端面27c側から他方の端面27d側へ、又は他方の端面27d側から一方の端面27c側へ流れる油流路Rを安定して形成することができる。
さらに、同一直線上に配設される溝対34を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積を、一つのポケット26の中心線を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積よりも大きくなるように、各溝深を調整するようにすれば、保持器全体としての円周方向引張強度の低下を有効に防止できる。
前記転がり軸受は内輪案内方式であったが、図7に示す転がり軸受は、外輪案内方式である。このため、保持器27の案内面が外周面(外径面)27aとなり、非案内面が内周面(内径面)27bとなる。したがって、この内周面27bである非案内面に、軸受軸方向両端部側に各端面27c、27dに開口する軸方向油溝33(33A,33B)を設け、一方の端面27c側から他方の端面27d側へ、又は他方の端面27d側から一方の端面27c側へ流れる油流路Rを形成している。
この図7に示す外輪案内方式であっても、軸方向油溝33(33A,33B)を設けることによって、内径面(内周面)27bの面積を削減し、潤滑油の排出性の向上を図ることができる。このため、動力損失を抑制したジェット潤滑を適用できて、スクリュー圧縮機の稼働効率向上に寄与できる。
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6では軸受を3列に並べたものであったが、2列のものであっても、4列以上であってもよい。また、内輪22及び外輪24に、いずれか一方の端部側に肩部28(30)を設けていたが、両側に肩部28(30)を設けたものであってもよい。
保持器25として、樹脂製保持器であっても、金属製保持器であってもよい。また、ボール25が嵌合するポケット26は実施形態では、12個であったが、これに限らず増減は任意である。溝対34として、実施形態では周方向に隣り合うポケット間全部に設けていたが、1個飛ばしや2個飛ばしを行って全ポケット間全部に設けなくてもよい。この場合、周方向に沿って所定の定ピッチに配設するのが好ましい。また、油溝33としてその断面形状が半円形状に限るものではなく、三角形状、半楕円乃至半長円形状、さらには、四角形状、又は、半多角形状のものであってもよい。
21,23 軌道面
22 内輪
24 外輪
25 転動体(鋼球、ボール)
26 ポケット
27 保持器
33、33A,33B 軸方向油溝
34 溝対
R 油流路
22 内輪
24 外輪
25 転動体(鋼球、ボール)
26 ポケット
27 保持器
33、33A,33B 軸方向油溝
34 溝対
R 油流路
Claims (7)
- 内輪案内方式の保持器であって、非案内面の、軸受軸方向両端側に各端面に開口する軸方向油溝を設け、一方の端面側から他方の端面側へ、又は他方の端面側から一方の端面側へ流れる油流路を形成したことを特徴とする保持器。
- 外輪案内方式の保持器であって、非案内面の、軸受軸方向両端側に各端面に開口する軸方向油溝を設け、一方の端面側から他方の端面側へ、又は他方の端面側から一方の端面側へ流れる油流路を形成したことを特徴とする保持器。
- 一方の端面側の油溝と、これに対向する他方の端面側の油溝とは、同一直線上に配設される溝対を形成し、この溝対が転動体を保持するポケット間に配設したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の保持器。
- 同一直線上に配設される溝対における溝間寸法を、前記ポケットに保持される転動体直径よりも小さくしたことを特徴とする請求項3に記載の保持器。
- 同一直線上に配設される溝対を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積を、一つのポケットの中心線を含む部位での軸線に沿った断面における保持器断面積よりも大きくなるように、各溝深を調整したことを特徴とする請求項3に記載の保持器。
- 内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に介在される保持器と、保持器のポケットに転動体とを備えた転がり軸受であって、
前記保持器に前記請求項1に記載の保持器を用いたことを特徴とする転がり軸受。 - 内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に介在される保持器と、保持器のポケットに保持される転動体とを備えた転がり軸受であって、
前記保持器に前記請求項2に記載の保持器を用いたことを特徴とする転がり軸受。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019037444A JP2020139609A (ja) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 保持器および転がり軸受 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115388086A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-25 | 北京理工大学 | 一种自主调控润滑流场高效润滑轴承 |
-
2019
- 2019-03-01 JP JP2019037444A patent/JP2020139609A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115388086A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-25 | 北京理工大学 | 一种自主调控润滑流场高效润滑轴承 |
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