JP2021014907A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】グリースの漏洩を抑制することができる転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪２２と、外輪２１と、内輪２２と外輪２１との間に配設された複数の転動体２３と、転動体２３を保持する保持器２４と、外輪２１の軸方向の端部に取り付けられかつ外輪２１から内輪２２へ向けて径方向内方へ突出するシール２５とを備え、シール２５が、保持器２４側へ向けて軸方向に突出して保持器２４に対して径方向にオーバーラップして配置され、保持器２４が径方向に接触することで保持器２４の回転を案内する案内部３４を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、転がり軸受に関する。

工作機械として、モータを内蔵したハウジングに転がり軸受を介して主軸（スピンドル）を回転自在に支持したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の工作機械は、加工能率の向上等のために高速化の傾向にあり、モータ及び転がり軸受の発熱も大きくなっている。転がり軸受の内部がグリースによって潤滑される場合、潤滑油やその潤滑油をハウジング内へ送り込むエアによってモータ及び転がり軸受を冷却することができないため、ハウジング内に導入した高圧空気によりモータ及び転がり軸受が空気冷却される。

特開２０１１−２３６９９８号公報

しかしながら、高圧空気により転がり軸受等を冷却すると、転がり軸受の内部を通過する高圧空気により、転がり軸受内のグリースが押し出されて漏洩する可能性がある。
そのため、特許文献１記載の技術では、転がり軸受の外輪の軸方向両端部にシールが設けられており、転がり軸受の内輪の高速回転で外輪側へ集められたグリースの漏洩がシールによって防止されている。また、シールの径方向内端部と内輪との間には隙間が形成されており、この隙間によって内輪側における高圧空気の通過が許容されている。

ところが、外輪側へ集められたグリースには、内輪側へ押し下げるような二次的な渦流が生じることがあるため、特許文献１に開示されるシールを設けるだけでは、十分にグリースの漏洩を抑制することができない。

本発明は、グリースの漏洩を好適に抑制することができる転がり軸受を提供することを目的とする。

（１）本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配設された複数の転動体と、前記転動体を保持する保持器と、前記外輪の軸方向の端部に取り付けられかつ前記外輪から前記内輪へ向けて径方向内方へ突出するシールとを備え、前記シールが、前記保持器側へ向けて軸方向に突出しかつ前記保持器に対して径方向にオーバーラップして配置され、前記保持器が径方向に接触することで当該保持器の回転を案内する案内部を有している。

以上の構成を有する転がり軸受は、外輪の軸方向の端部に取り付けられたシールが、保持器側へ向けて軸方向に突出しかつ保持器に対して径方向にオーバーラップして配置され、保持器が径方向に接触することで当該保持器の回転を案内する案内部を有しているので、当該案内部によって径方向内方へ流れようとするグリースを堰き止め、当該グリースが高圧空気によって転がり軸受の外部へ漏洩するのを抑制することができる。

（２）好ましくは、前記案内部が周方向に連続して形成されている。
このような構成により、転がり軸受の全周に渡って径方向内方へのグリースの流れを抑制することができる。

（３）好ましくは、前記外輪の内周面における軸方向一方側にカウンタボアが形成され、前記シールが、前記外輪における前記軸方向一方側の端部に設けられ、前記案内部が、前記保持器における前記軸方向一方側の端部に接触するように設けられている。
外輪の内周面における軸方向一方側にカウンタボアが形成されている転がり軸受では、保持器の径方向外側に比較的広いスペースが形成され、当該スペースにグリースが集められやすくなるので、保持器における軸方向一方側に端部に接触するように案内部が設けられることによって、グリースの漏洩を効果的に抑制することができる。

本発明の転がり軸受によれば、グリースの漏洩を好適に抑制することができる。

本発明の第１の実施形態における転がり軸受を適用した主軸装置を示す断面図である。 転がり軸受の断面図である。 図２の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。 従来技術に係る転がり軸受を示す断面図である。 従来技術に係る転がり軸受を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態における転がり軸受を適用した主軸装置を示す断面図である。
図１に示す主軸装置１０は、例えば工作機械に用いられ、ハウジング１１と、主軸（スピンドル）１２と、転がり軸受１３とを有している。主軸１２は、ハウジング１１内に配置されている。主軸１２は、ハウジング１１内に配置されたモータ（図示省略）に接続されている。ハウジング１１と主軸１２との間には複数の転がり軸受１３が配置されている。

ハウジング１１の内部には、モータ及び転がり軸受１３を冷却するための高圧空気が導入される。本実施形態では、ハウジング１１の一端側（図１の左端側）から導入された高圧空気（矢印Ｘで示す）が、ハウジング１１と主軸１２との間の隙間を通過して、ハウジング１１の他端側（図１の右端側）から排出されるようになっている。

図２は、転がり軸受１３の断面図である。
転がり軸受１３は、外輪２１、内輪２２と、転動体２３と、保持器２４と、シール２５とを有する。本実施形態の転がり軸受１３は、アンギュラ玉軸受である。

外輪２１は、円環状に形成されている。外輪２１の内周面には、軌道２１ａが形成されている。軌道２１ａの軸方向一方側には、カウンタボア２１ｂが形成されている。軌道２１ａの軸方向他方側には、肩２１ｃが形成されている。カウンタボア２１ｂは、肩２１ｃよりも内径が大きく形成されている。肩２１ｃ及びカウンタボア２１ｂよりも軸方向外側（転がり軸受１３の中心Ｃから離れた側）には、シール２５を装着するためのシール溝２１ｄが形成されている。

内輪２２は、円環状に形成され、外輪２１の径方向内方に配置されている。内輪２２の外周面には、軌道２２ａが形成されている。軌道２２ａの軸方向一方側には、肩２２ｃが形成されている。軌道２２ａの軸方向他方側には、カウンタボア２２ｂが形成されている。カウンタボア２２ｂは、肩２２ｃよりも外径が小さく形成されている。内輪２２の軌道２２ａと外輪２１の軌道２１ａとは、径方向に対向して配置されている。

転動体２３は、周方向に並べて複数設けられている。複数の転動体２３は、外輪２１の軌道２１ａと内輪２２の軌道２２ａとの間に配置され、各軌道２１ａ，２２ａ上を転動する。本実施形態の転動体２３は、玉である。

保持器２４は、円環状に形成されている。保持器２４は、一対の環状体２４ａと、一対の環状体２４ａを接続する複数の柱２４ｂとを有している。一対の環状体２４ａと複数の柱２４ｂとによって囲まれた空間が、転動体２３を収容するためのポケット２４ｃとされている。したがって、保持器２４には、径方向に貫通するポケット２４ｃが周方向に並べて複数形成されている。複数の転動体２３は、保持器２４によって周方向の間隔が保持されている。

シール２５は、外輪２１の軸方向両端に形成されたシール溝２１ｄに装着されている。シール２５は、円環状に形成されている。シール２５は、芯材３１と、弾性部材３６とを有している。芯材３１は、スチールやステンレス等の金属、合成樹脂等の硬質な板材により形成されている。芯材３１は、円板部３２と、屈曲部３３とを有する。

円板部３２は、径方向に沿って配置されている。
屈曲部３３は、円板部３２の径方向内端部に形成されている。屈曲部３３は、円板部３２から軸方向内側（転がり軸受１３の中心Ｃに向かう側）に向けて屈曲している。屈曲部３３は、シール溝２１ｄ内に配置されている。

軸方向一方側に配置されたシール２５の芯材３１には、さらに案内部３４が設けられている。この案内部３４は、円筒形状に形成され、円板部３２から軸方向内側（保持器２４側）に向けて突出している。案内部３４の先端部は、保持器２４における軸方向一方側の環状体２４ａの径方向外側に配置されている。したがって、案内部３４と保持器２４とは、径方向にオーバーラップした関係にある。案内部３４は、保持器２４の外周面に接触することによって保持器２４の回転を案内する機能を有している。

弾性部材３６は、ゴムや合成樹脂材等の弾性材料により形成されている。弾性部材３６は、芯材３１の表面を部分的に覆うとともに、径方向内端部が、内輪２２の外周面と隙間ｔをあけて配置されている。この隙間ｔは、前述の高圧空気の通過を許容する通路を形成している。シール２５は、弾性部材３６がシール溝２１ｄに嵌合されることで外輪２１に取り付けられる。

転がり軸受１３における外輪２１と内輪２２との間の空間には、潤滑剤としてグリースＧが供給される。このグリースＧは、内輪２２が回転することによる遠心力で径方向外方へ流れ、外輪２１側（外輪２１の内周面と保持器２４との径方向の間）に集まりやすくなっている。

上述したようなシール２５を備えていない転がり軸受であると、例えば図６に示すように、転がり軸受１１３の内部における保持器１２４の径方向内側と径方向外側との双方を高圧空気が通過する（矢印Ｘ参照）。そのため、外輪１２１の内周側の集められたグリースＧは、高圧空気によって押し出され、転がり軸受１１３の外部へ漏洩しやすくなっている。

また、図７に示すように、上述したような案内部３４を備えていないシール２２５が転がり軸受２１３に設けられている場合、高圧空気は、矢印Ｘで示すように、シール２２５の径方向内端部と内輪２２２の外周面との隙間ｔを通過するため、外輪２２１側に集められたグリースＧが高圧空気により押し出されることは少なくなる。しかしながら、外輪２２１側に集められたグリースＧには、内輪２２２の回転に伴って矢印ａのような二次的な渦流が発生し、径方向内方へ押し下げられることがある。そのため、高圧空気によるグリースＧの漏洩を十分に抑制することは困難である。

本実施形態では、シール２５に案内部３４が設けられており、この案内部３４は、保持器２４と径方向にオーバーラップして配置されるとともに、保持器２４に径方向に接触可能となっている。そのため、外輪２１側に集まったグリースＧは、径方向内方へ流れないように案内部３４によって堰き止められ、高圧空気によって転がり軸受１３の外部へ漏洩してしまうのを抑制することができる。

また、カウンタボア２１ｂが形成された外輪２１の軸方向一方側では、外輪２１の内周面の外径が大きくなり、広いスペースが形成されるので、グリースＧが集められやすくなっている。本実施形態の案内部３４は、カウンタボア２１ｂ側である軸方向一方側のシール２５に形成されているので、グリースＧの漏洩を効果的に抑制することができる。

また、案内部３４は、周方向に連続した円筒形状に形成されているので、外輪２１側に集められたグリースＧが径方向内方へ移動するのを確実に抑制することができる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る転がり軸受１３を示す断面図である。
本実施形態では、外輪２１の軸方向両側に取り付けられたシール２５の双方に案内部３４が形成されている。双方の案内部３４は、いずれも保持器２４に径方向にオーバーラップして配置され、保持器２４の外周面に接触することによって保持器２４の回転を案内する機能を有している。

したがって、本実施形態においても、外輪２１側に集まったグリースＧが径方向内方へ流れるのを、軸方向両側の案内部３４によって抑制することができる。

図５は、本発明の第３の実施形態に係る転がり軸受１３を示す断面図である。
本実施形態では、第２の実施形態と同様に、外輪２１の軸方向両側に取り付けられたシール２５の双方に案内部３４が形成されている。しかし、各案内部３４は、保持器２４よりも径方向内側に配置され、保持器２４の内周面に接触することによって保持器２４の回転を案内する機能を有している。

本実施形態では、外輪２１側に集まったグリースＧが二次的な渦流によって径方向内方へ向けて流れたとしても、案内部３４によって堰き止められ、高圧空気が通過する内輪２２の外周面近傍には到らない。したがって、グリースＧの漏洩を抑制することができる。

本発明は、上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜設計変更することができる。
例えば、シール２５は、芯材３１と、弾性部材３６とを備えていたが、弾性部材３６を省略し、芯材３１のみで構成されていてもよい。この場合は、芯材３１の径方向外端部を外輪２１の内周面に嵌合させることで、シール２５を外輪２１に固定することができる。

第２の実施形態において、案内部３４は、軸方向他方側（右側）のシール２５のみに設けられていてもよい。また、第３の実施形態において、案内部３４は、軸方向一方側又は他方側のシール２５のみに設けられていてもよい。また、各シール２５には、保持器２４の外周側と内周側との双方においてオーバーラップするように２つの案内部３４が設けられていてもよい。

図１に示すように、２つの転がり軸受１３が並べて設けられる場合、軸方向一方側に配置された転がり軸受１３には、外輪２１の軸方向一方側の端部にのみシール２５が取り付けられ、軸方向他方側に配置された転がり軸受１３には、外輪２１の軸方向一方側の端部にのみシール２５が取り付けられていてもよい。

本発明の転がり軸受は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。前記実施形態では、転がり軸受１３がアンギュラ玉軸受である場合について説明したが、転がり軸受１３は、深溝玉軸受、又は円筒ころ軸受等であってもよい。

１３：転がり軸受、２１：外輪、２１ｂ：カウンタボア、２２：内輪、２３：転動体、２４：保持器、２５：シール、３４：案内部

Claims (3)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配設された複数の転動体と、前記転動体を保持する保持器と、前記外輪の軸方向の端部に取り付けられかつ前記外輪から前記内輪へ向けて径方向内方へ突出するシールと、を備え、
   前記シールが、前記保持器側へ向けて軸方向に突出しかつ前記保持器に対して径方向にオーバーラップして配置され、前記保持器が径方向に接触することで前記保持器の回転を案内する案内部を有している、転がり軸受。
2. 前記案内部が周方向に連続して形成されている、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記外輪の内周面における軸方向一方側にカウンタボアが形成され、
   前記シールが、前記外輪の軸方向一方側の端部に設けられ、
   前記案内部が、前記保持器における前記軸方向一方側の端部に接触するように設けられている、請求項１又は２に記載の転がり軸受。
   

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