JP6597276B2

JP6597276B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP6597276B2
Application number: JP2015247192A
Authority: JP
Inventors: 征太郎金子; 元紀伏見
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: JP2017110776A

Description

本発明は、転がり軸受に関し、より詳細には、例えば、ジェットエンジン、ガスタービン、及びターボ冷凍機などの高速回転下で使用されるアンダーレース潤滑方式の転がり軸受に関する。

従来、高速回転で使用される転がり軸受として、内輪の内周面から内輪軌道面に向けて給油用の油穴を設けて、軸受内部に潤滑油を確実に供給するアンダーレース潤滑方式の転がり軸受が知られており（例えば、特許文献１参照）、その油穴は、穴や切欠きにより構成されている。

また、油穴は、軸受を冷却する目的があり、内輪内部を通過する油穴の距離を延長するために、油穴を径方向に対して軸方向に傾斜して形成することも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−００９５１５号公報特開２０１０−１５６３６７号公報

ところで、上記特許文献１、２に記載の転がり軸受では、冷却効果が不十分であるため、冷却効果の更なる向上が求められていた。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内輪油穴を介して供給される潤滑油による冷却効果を向上することができる転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に設けられる複数の転動体と、を備え、径方向に貫通する複数の軸油穴と、外周面に沿って形成され複数の軸油穴に連通する軸油溝と、を有し、一方向に回転する軸部材に内輪が外嵌される転がり軸受であって、内輪に、軸部材の軸油溝に連通する複数の内輪油穴が内輪の内周面から外周面に向けて形成され、内輪油穴は、径方向外側に向かうに従って軸部材の回転方向に向かって傾斜して形成される転がり軸受。
（２）内輪油穴は、内輪の内周面から内輪軌道面に向けて形成される（１）に記載の転がり軸受。

本発明によれば、内輪に、軸部材の軸油溝に連通する複数の内輪油穴が内輪の内周面から外周面に向けて形成され、内輪油穴が、径方向外側に向かうに従って軸部材の回転方向に向かって傾斜して形成されるため、内輪油穴を介して供給される潤滑油による冷却効果を向上することができる。

本発明に係る転がり軸受の一実施形態を説明する断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。回転数と外輪温度の関係を示すグラフである。軸部材をＡ方向に回転させた場合の潤滑油の流速を示す解析図である。軸部材をＢ方向に回転させた場合の潤滑油の流速を示す解析図である。

以下、本発明に係る転がり軸受の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態の玉軸受（転がり軸受）１０は、３点接触玉軸受であり、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に設けられる複数の玉（転動体）１３と、を備え、一方向（矢印Ｂ方向）に回転する軸部材２０に内輪１２が外嵌されている。なお、玉軸受１０は、保持器を備えていてもよい。

軸部材２０は、図１及び図２に示すように、円筒状の部材であり、径方向に貫通し、内部の油路２１に連通する複数（本実施形態では６本）の軸油穴２２と、外周面に沿って形成され複数の軸油穴２２に連通する軸油溝２３と、を有する。また、６個の軸油穴２２は、周方向に略等間隔に形成されている。

また、図１及び図２に示すように、内輪１２には、軸部材２０の軸油溝２３に連通する複数（本実施形態では８本）の内輪油穴１２ｂが、内輪１２の内周面から外周面の内輪軌道面１２ａに向けて形成されている。そして、内輪油穴１２ｂは、径方向外側に向かうに従って軸部材２０の回転方向（矢印Ｂ方向）に向かって傾斜して形成されている。また、８個の内輪油穴１２ｂは、周方向に略等間隔に形成されている。

このように構成された玉軸受１０では、軸部材２０の油路２１に潤滑油が供給されることにより、軸部材２０の軸油穴２２、軸油溝２３、及び内輪１２の内輪油穴１２ｂを介して、軸受内部に潤滑油が供給される。

以上説明したように、本実施形態の玉軸受１０によれば、内輪１２に、軸部材２０の軸油溝２３に連通する複数の内輪油穴１２ｂが、内輪１２の内周面から外周面の内輪軌道面１２ａに向けて形成され、この内輪油穴１２ｂが、径方向外側に向かうに従って軸部材２０の回転方向（矢印Ｂ方向）に向かって傾斜して形成されるため、内輪油穴１２ｂを介して供給される潤滑油による冷却効果を向上することができる。

また、本実施形態の玉軸受１０によれば、内輪油穴１２ｂが、径方向外側に向かうに従って軸部材２０の回転方向（矢印Ｂ方向）に向かって傾斜して形成されるため、軸油溝２３内に潤滑油が滞留した後、滞留した潤滑油が内輪油穴１２ｂから吐出される。これにより、全ての内輪油穴１２ｂにおいて潤滑油の流速が均一化されるので、軸油穴２２と内輪油穴１２ｂの周方向の位置合わせが不要になる。

なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、本発明を玉軸受に適用する場合を例示したが、これに限定されず、円筒ころ軸受や円すいころ軸受などの他のタイプの転がり軸受に本発明を適用してもよい。

本発明の作用効果を確認するため、図２に示す玉軸受を作成して、それを矢印Ａ方向（比較例）及び矢印Ｂ方向（実施例）に回転させる評価試験を行った。試験結果を下記表１及び図３に示し、解析結果を図４及び図５に示す。

表１及び図３から明らかなように、全ての回転数において、実施例の方が比較例よりも外輪温度が低いことから、実施例の方が冷却効果が高いことがわかった。

この軸受の冷却効果の相違は、内輪から熱を奪う時間の長さに依存している。つまり、内輪油穴内を潤滑油の流速が遅いほど冷却効果が高くなる。そして、比較例では、図４から明らかなように、各内輪油穴で潤滑油の流速に相互差があり、流速の速い油穴（矢印Ａ１参照）が存在しているので、十分な冷却効果が得られないことがわかった。これに対して、実施例では、図５から明らかなように、比較例と比べて潤滑油の流速が遅く、流速も均一化されているので（矢印Ｂ１参照）、十分な冷却効果が得られることがわかった。

そして、上記した潤滑油の流速の相違は、軸部材の軸油溝内を流れる潤滑油の運動方向に依存している。具体的には、軸油溝内の潤滑油の移動方向に対して内輪油穴の傾斜方向が近い場合（比較例に近い構造の場合）、潤滑油の移動方向は大きく変化せず、潤滑油が内輪油穴に抵抗なく移動する。

従って、比較例の場合、潤滑油が内輪油穴に抵抗なく移動する（図４の矢印Ａｍ参照）ため、その潤滑油の吐出度合いは、軸部材の軸油穴と内輪の内輪油穴の遠近のみ依存し、軸油穴に近い内輪油穴から潤滑油が積極的に吐出されるため、各内輪油穴で潤滑油の流速に相互差が生じる。

これに対して、実施例の場合、軸油溝内の潤滑油の移動方向（図５の矢印Ｂｍ参照）に対して内輪油穴の傾斜方向が遠く、潤滑油の移動方向が大きく変化するため、軸油溝内に潤滑油が滞留しようとする。これにより、滞留後に内輪油穴から潤滑油が吐出されるため、比較例と比べて潤滑油の流速が遅く、全ての内輪油穴において流速も均一化されているので、十分な冷却効果を得ることができる。

１０玉軸受（転がり軸受）
１１外輪
１１ａ外輪軌道面
１２内輪
１２ａ内輪軌道面
１２ｂ内輪油穴
１３玉（転動体）
２０軸部材
２１油路
２２軸油穴
２３軸油溝

Claims

内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に設けられる複数の転動体と、を備え、
径方向に貫通する複数の軸油穴と、外周面に沿って形成され前記複数の軸油穴に連通する軸油溝と、を有し、一方向に回転する軸部材に前記内輪が外嵌される転がり軸受であって、
前記内輪に、前記軸部材の前記軸油溝に連通する複数の内輪油穴が前記内輪の内周面から外周面に向けて形成され、
前記内輪油穴は、径方向外側に向かうに従って前記軸部材の回転方向に向かって傾斜して形成される転がり軸受。
前記内輪油穴は、前記内輪の内周面から前記内輪軌道面に向けて形成される請求項１に記載の転がり軸受。