JP4747598B2 - オイル潤滑式ころ軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、オイル潤滑式のころ軸受装置に関する。

ころ軸受装置の構成は、図５に示すように、内輪１と、外輪２と、これら内外輪間に転動自在に設けられた転動体としてのころ３とを備えており、内輪１にころ３の端面（大端面）と接触して当該ころ３の転走を案内する鍔部４が形成されている。そして、ころ３の前記端面の中央部に凹部５が形成されている。この凹部５は、ころ３の製造面と、軸受装置の使用時における性能面との両観点から形成されている。つまり、製造面については、仮にこの凹部５を予め形成しないでころ端面の研磨を行うと、端面のちょうど中心位置においては砥石による研磨が行われず、中心位置に微小凸部が残されてしまい、その後に微小凸部の除去作業が必要となる。また、微小凸部が残ったままであると、測定基準面となるころ端面が確定しにくくなり、ころ３の軸心方向の寸法測定が困難となる。しかし、凹部５を研磨の前に予め形成しておくことでこれら不具合を解消することができる。
性能面については、凹部５にオイルが溜められ、ころ３が回転することでその遠心力によりオイルをころ端面と鍔部４との間に供給させることができると考えられている。つまり、凹部５はオイル溜まり部とされており、潤滑性能を高めるために必要であると考えられている。

また、従来のころ軸受装置において、潤滑性能を高めるために次の構成のものがある。
例えば、特許文献１、特許文献２に示すように、ころの内部に固形潤滑剤を設けたものがある。これは、固形潤滑剤の端面から滲み出たオイルにより、内輪の鍔部ところとの摩擦トルクを低減させている。また、特許文献３に示すように、ころに軸方向の貫通孔を設け、ころの回転による遠心力で、オイル（潤滑油）を貫通孔を通過させてころの端面と鍔部との間に供給するものがある。

特開２００４−１７６７７１号公報 実開平７−１４２２２号公報 特開２００２−６１６５５号公報

ころに孔部や凹部を形成し、これにオイルを溜め、ころの回転による遠心力でオイルを内輪又は外輪の鍔部側へ供給させる動作は、オイルが少量の場合、不可能であることが今回発明者によって明らかとされた。つまり、ころの端面に形成した凹部内の底部や隅部にオイルがその表面張力や粘着力で保持されてしまい、オイルは鍔部側へ供給されていないことが明らかになった。具体的には、発明者による実験の結果、凹部にオイルが存在しているにもかかわらず、ころ端面と鍔部とが焼き付いたり、回転の際の摩擦トルクが大きくなってしまうという結果を得た。すなわち、凹部に溜められたオイルがころ端面と鍔部の潤滑に寄与し潤滑性能を高めているという従来の常識は、オイルが減少して少量となった場合、全く成立しないということが判明した。

そして、特許文献１、特許文献２に記載されているころ軸受装置は、固形潤滑剤から滲み出るオイルは少量であるため、ころの回転ではそのオイルが鍔部へ供給されない。特に、特許文献１は、ころ本体の端面と固形潤滑剤の端面との間に段差が形成されているため、その段差部分において、オイルはその表面張力や粘着力によりその場所に保持されてしまう。
さらに、特許文献２に記載されているころ軸受装置は、固形潤滑剤が鍔部に接触しており、初期においては潤滑効果を高めることができるが、使用により固形潤滑剤が摩耗し潤滑量が減少し、長期にわたって良好な潤滑性能を維持させることができないという問題点を有している。そして固形潤滑剤の摩耗によりころ端面に凹みが生じ、特許文献１と同様オイルはその凹みに表面張力や粘着力により保持されて滞ってしまう。
特許文献３に記載されているころ軸受装置においても、オイルが少量の場合、オイルの表面張力や粘着力により、ころの回転による遠心力ではオイルが鍔部側へは供給されず、貫通孔内にオイルが滞ってしまう。さらに、オイルが十分多く存在しても、ころの回転による遠心力で貫通孔を通過したオイルは、ころの軸心方向への速度成分を持って直線状の孔部から外側へ勢い良く飛ばされてしまう。従って、オイルをころ端面に沿うよう移動させて鍔部との間にうまく供給させることが、貫通孔の存在により困難となっている。

さらに、特許文献１、特許文献２のころ軸受装置は、固形潤滑剤が露出状となるため、また、特許文献３においてはオイルが滞ってしまう貫通孔を有するため、その露出面（固形潤滑剤の端面）やころの貫通孔に、摩耗粉などの異物がオイルにより付着、滞留しやすい。つまり、図６に示すように、ころ３の端面に凹部５が存在すると、オイル４２の表面張力や粘着力により、この凹部５内にオイル４２や異物４３が滞留してしまう。
そして、滞留して大きく固まった異物がやがて滲み出たオイル、飛び出したオイルと共にころ端面と鍔部と間に供給されてしまうと、その異物により軌道面に傷を付けたり軌道面における抵抗を大きくし、寿命を短縮させ、潤滑性能を低下させてしまうという問題点を有する。
また、ころの回転が停止している場合は、凹部からころ端面と鍔部との間にオイルの供給が行われず、回転開始直後は摩擦トルクが大きくなってしまうという問題点を有している。

そこで、この発明は、前記問題点に鑑み、かつ従来の常識を覆してなされたものであり、オイルをころ端面側に溜めずに潤滑性能を高めることのできるオイル潤滑式ころ軸受装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明のころ軸受装置は、内輪と、外輪と、これら内外輪間に転動自在に設けられた円錐ころとを備え、、前記円錐ころの端面と接触して当該円錐ころの転走を案内する鍔部が前記内輪に形成され、前記円錐ころの前記端面の中央部に凹部が形成されているオイル潤滑式ころ軸受装置において、前記円錐ころの前記凹部にオイル浸入防止用の栓部材が埋め込まれており、前記凹部の開口縁が前記鍔部と重ならないように、当該凹部は当該鍔部よりも径方向外側に形成されており、前記栓部材の表面である外端面が前記鍔部と接触しないように、当該外端面の輪郭形状が前記凹部の開口縁の形状と同一となって、当該栓部材は前記凹部にのみ設けられ、前記外端面は、球面による凸形状であって、前記凹部が形成されている前記円錐ころの端面よりも突出するよう形成されていることを特徴としている。

これによれば、オイル浸入防止用の栓部材により、ころの端面に形成された凹部内にオイルが存在することがなく、ころの回転によりころの端面に沿ってオイルが移動して鍔部との間に供給され、潤滑性能を高めることができる。従って、オイルが減少して少量となった低潤滑条件下や、オイルを意図的に少量とさせた低潤滑条件下であっても、回転の際の摩擦トルクを小さくすることができ、かつ回転トルクを安定させることができ、また、鍔部ところ端面との間に焼き付きが起こりにくくなる。さらに、凹部に摩耗粉などの異物を滞留させないため、滞留して大きく固まった異物がころと内輪、外輪との間に侵入するのを防ぐことができる。
また、ころの回転が停止している状態においても、オイルはころの端面に沿って流れることができて、ころ端面と鍔部との間にオイルを供給させることが可能となる。従って、回転開始直後においても、摩擦トルクを小さくさせることができる。
さらに、ころの製造工程で、栓部材を埋め込む前にころ端面の研磨を行う場合に、ころの端面の中央部に凹部が形成されているため、その端面の中心位置において研磨を不要とできる。つまり、研磨必要面積を縮小でき、かつ、ころ端面の中心位置に微小凸部が残されることがなく、また、研磨後にその微小凸部を除去する作業を不要とできる。栓部材をころ端面に埋め込む前において、微小凸部が無いため、凹部が予め形成されて研磨された端面を測定基準面とすることができ、ころの軸心方向の寸法測定が容易となる。

また、栓部材が鍔部と接触して潤滑性能を低下させてしまうことを防止できる。さらに、研磨仕上げされたころの端面の外周縁部を、オイルを介在させて適切に鍔部に接触させることができる。

また、前記栓部材の外端面は、球面による凸形状であって前記凹部が形成されている前記円錐ころの端面よりも突出するよう形成されているので、円錐ころの回転が停止している状態においても、オイルが栓部材の外端面と円錐ころの端面に沿って自然に流れて、円錐ころの端面と鍔部との間にオイルを供給させることが可能となる。従って、回転開始直後においても、摩擦トルクを小さくさせることができる。

本発明のオイル潤滑式ころ軸受装置によれば、凹部にオイル、研磨粉、摩耗粉などの異物を滞留させることがなく、オイルが少量とされた低潤滑条件下においてもオイルを効率よくころ端面と鍔部との間に供給することができ、潤滑性能を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の実施の一形態に係るオイル潤滑式ころ軸受装置を示す縦断面図である。この軸受装置は、内輪１と、外輪２と、内輪１と外輪２との間に転動自在に設けられた転動体とを備えている。転動体は複数個の円錐ころ３からなり、円錐ころ軸受を構成している。そして、この軸受装置は、内輪１ところ３、外輪２ところ３との間に潤滑剤（オイル）を介在させて回転の際の摩擦トルクを小さくさせることのできるオイル潤滑式のものである。ころ３は保持器１０により保持されている。

内輪１は、その外周面にテーパ状の軌道面１１が形成されており、軌道面１１の軸方向の両端部に鍔部４，１４が形成されている。そして、ころ３の直径が大きい側である大端面７が大径側の鍔部４に接触して、ころ３の転走が案内されている。具体的には内輪１の外周側部において、ころ３の外周面と接触する軌道面１１と、軌道面１１の一端部側から径方向外方に突出する大径の鍔部４の内側当接面４ａと、軌道面１１の他端部側から径方向外方に突出する小径の鍔部１４の内側面１４ａとにより周溝が形成されており、大径の鍔部４の内側当接面４ａがころ３の大端面７の周縁部に接触している。
外輪２は内輪１の径方向外方に設けられており、その内周面にころ３の外周面と接触する軌道面１２が形成されている。

そして、内輪１の鍔部４と接触する側のころ３の端面の中央部に凹部５が形成されている。つまり、ころ３の大端面７の中央部に凹部５が形成されている。凹部５は、ころ３の切削加工の際に、ころ３の軸心を中心として大端面７に形成されている。そして、ころ３の大端面７は、凹部５よりも径方向外方の周縁部が研磨されて仕上げられ、この研磨された大端面７の部分（一部）が内輪１の鍔部４と摺接する。つまり、凹部５が形成されている大端面７の中心部は研磨を省略することができる。また、凹部５は円形の窪み部として形成されており、深さ寸法は半径よりも小さくされている。

そして、図２に示すように、この凹部５にオイル浸入防止用の栓部材６が取り付けられている。栓部材６は、凹部５内にオイルが流入（浸入）するのを阻止する部材であり、凹部５に埋め込まれている。
栓部材６はウレタン樹脂などの樹脂製や、金属製とすることができるが、硬質ではなく凹部５から脱落しにくいもの（剥がれにくいもの）がよく、脱落しにくい手段により取り付けられるのがよい。栓部材６はネジやピンなどの別の止め部材（図示せず）によりころ３に固定してもよいが、このような止め部材を用いることなく栓部材６を凹部５に嵌着させた構成とするのが、製作の簡略化の面で好ましい。
栓部材６の形成は、例えば、栓部材６を樹脂製とした場合、研磨仕上げが済んだころ３に対して、ディスペンサーにより溶融状態にある樹脂をころ３の凹部５に供給し、その樹脂を硬化させて栓部材６を形成すればよい。

そして、図２において、栓部材６の側周面１５は凹部５の内周面５ａに密着し、栓部材６の内端面１６が凹部５の底面５ｂに密着している。
また、図２において、ころ３に形成されている凹部５の内周面５ａは、外方へ向かって（奥部側から開口縁８側へ向かって）直径が大きくなるテーパ周面とされているが、内周面５ａをころ３の軸心に平行な方向に直線的な円筒状としたり、逆に外方へ向かって直径が小さくなるテーパ周面（図示せず）としてもよく、これにより栓部材６が凹部５から脱落しにくくなる。

さらに、図１に示すように、ころ３の大端面７に形成している凹部５は、凹部５の開口縁８が鍔部４の内側当接面４ａと重ならないよう形成されている。そして、栓部材６は、その外端面９が鍔部４の内側当接面４ａと接触しないよう凹部５に取り付けられている。つまり、ころ３の凹部５は、内輪１の鍔部４の内側当接面４ａよりも径方向外側に配置されている。

以上の構成を備えるころ軸受装置は、オイル（潤滑剤）を凹部５に溜めてころ３の回転による遠心力で凹部５内のオイルを鍔部４側へ供給させるというものではなく、オイルをころ３の凹部５に溜めないよう栓部材６により凹部５を埋めて、ころ３の大端面７においてオイルの移動、循環を良くさせ、鍔部４との間に効率よくオイルを供給させることのできる構成である。そして、研磨仕上げされたころ３の大端面７の周縁部を、オイルを介在させて適切に鍔部４の内側当接面４ａに接触、摺動させることができる。

ころ３の大端面７に形成した凹部５に栓部材６を設けることにより、凹部５内にオイルが滞ることがなく、ころ３の回転によりころ３の大端面７に沿ってオイルが移動できる。つまり、ころ３の大端面７と鍔部４の内側当接面４ａとの間にオイルが供給され、潤滑性能を高めることが可能となる。従って、回転の際の摩擦トルクを小さくすることができ、回転トルクを安定させることができ、鍔部４ところ３の大端面７との間において焼き付きが起こりにくくなる。さらに、凹部５に摩耗粉などの異物が滞留するのを防止できる。

図３は栓部材６の変形例を示す断面図であり、図２と図３に示すように、栓部材６の外端面９は、凹部５が形成されているころ３の大端面７よりも突出するよう形成されており、さらに、その外端面９は球面（曲面）による凸形状となるよう形成されている。
また、図２の栓部材６は、その外端面９の輪郭形状（外周形状）が凹部５の開口縁８の形状と同一とされている。図３の栓部材６は、凹部５に埋設状態とされた本体部６ａと、凹部５の開口縁８の形状よりも大きい輪郭形状（外周形状）を有する蓋部６ｂとを備えている。つまり、ころ３の大端面７よりも突出状とされた部分である蓋部６ｂの輪郭形状（直径）が、凹部５の開口縁８の形状（直径）よりも大きくされており、蓋部６ｂが凹部５を完全に覆っている。
図２、図３の実施形態のように構成することで、ころ３の回転が停止している状態においても、オイルが栓部材６の外端面９ところ３の大端面７に沿って自然に流れることができ、ころ３の大端面７と鍔部４の内側当接面４ａとの間にオイルを供給させることが可能となる。従って、回転開始直後においても、摩擦トルクを小さくさせることができる。

すなわち、栓部材６の外端面９の形状を、オイルや摩耗粉が溜まりにくい形状として、栓部材６の外端面９ところ３の大端面７とに沿ってオイルを移動させることができる形状としている。従って、栓部材６のさらに別の変形例を示す図４のように、外端面９を僅かに凹んだ曲面（球面）で形成した栓部材６とすることもできる。これは、栓部材６の外端面９がころ３の大端面７よりも凹んだ形状とされており、これによれば、栓部材６の外端面９が保持器１０と接触することを防止できる。

また、本発明のオイル潤滑式ころ軸受装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、栓部材６の外端面９を、ころ３の大端面７よりも凸状または凹状とする以外に、図示しないが、ころ３の大端面７と滑らかな一つの面を形成するようしてもよい。
また、図１の軸受装置は、内輪１にころ３を案内する鍔部４が形成されているが、これに限らず、外輪２側に鍔部４を形成してもよく、内輪１と外輪２の少なくとも一方に鍔部４を形成させればよい。
さらに、ころ３が円柱状とされた円筒ころ軸受装置であってもよい。そして、凹部５はころ３の一方側の端面のみならず、他方側の端面に形成されてもよく、両側の端面の凹部５に栓部材６を取り付けてもよい。

本発明の実施の一形態に係るころ軸受装置を示す縦断面図である。 凹部に取り付けられた栓部材を示す要部断面図である。 栓部材の変形例を示す要部断面図である。 栓部材のさらに別の変形例を示す要部断面図である。 従来のころ軸受装置を示す縦断面図である。 図５の要部を示す断面図である。

符号の説明

１ 内軸
２ 外輪
３ ころ
４ 鍔部
５ 凹部
６ 栓部材
７ 大端面
８ 開口縁
９ 外端面

Claims (1)

1. 内輪と、外輪と、これら内外輪間に転動自在に設けられた円錐ころと、を備え、前記円錐ころの端面と接触して当該円錐ころの転走を案内する鍔部が前記内輪に形成され、前記円錐ころの前記端面の中央部に凹部が形成されているオイル潤滑式ころ軸受装置において、
   前記円錐ころの前記凹部にオイル浸入防止用の栓部材が埋め込まれており、
   前記凹部の開口縁が前記鍔部と重ならないように、当該凹部は当該鍔部よりも径方向外側に形成されており、
   前記栓部材の表面である外端面が前記鍔部と接触しないように、当該外端面の輪郭形状が前記凹部の開口縁の形状と同一となって、当該栓部材は前記凹部にのみ設けられ、
   前記外端面は、球面による凸形状であって、前記凹部が形成されている前記円錐ころの端面よりも突出するよう形成されていることを特徴とするオイル潤滑式ころ軸受装置。

Images