(57)【要約】【課題】潤滑性を確保しながら、回転トルクの増大を抑えることにある。【解決手段】内輪１と、外輪２と、これらの軌道３、４間に介在する保持器６により保持された転動体５とを備え、内外輪１、２の軌道３、４及び転動体５の寸法がラジアルすきまを正とするように設定される。外輪２の軌道４のうち、転動する転動体５が外輪２の軌道４にのみ接触する周方向の領域に、複数の貫通孔７が間隔をもって形成される。各貫通孔７に固形潤滑剤８が外輪２の軌道４から突出するように設けられ、前記領域内を転動する転動体５が固形潤滑剤８の突出部分に接触し、固形潤滑剤８が転動体５の接触により径方向外向きに弾性変形可能とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、これらの軌道間に介在する転動体とを備え、前記内外輪の軌道及び前記転動体の寸法がラジアルすきまを正とするように設定された転がり軸受において、
前記外輪の軌道のうち、転動する前記転動体が前記内輪および外輪のいずれか一方の軌道にのみ接触する周方向の領域に、固形潤滑剤が前記外輪の軌道から突出するように設けられ、前記領域内を転動する前記転動体が前記固形潤滑剤の突出部分に接触し、前記固形潤滑剤が前記転動体の接触により径方向外向きに弾性変形可能とされたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記外輪の軌道の前記領域に貫通孔が形成され、その貫通孔内に前記固形潤滑剤が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。
【請求項３】
前記貫通孔は、その前記外輪の外周部側の口径が前記外輪の軌道側での口径よりも大きく形成されたことを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記外輪の外周部に形成された外孔と、前記外孔よりも小径であり前記外輪の軌道に形成される内孔とが連通したものであることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記貫通孔が前記領域内に周方向に間隔をおいて複数形成されたことを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項６】
前記貫通孔が、前記領域内に軸方向に間隔をおいて複数形成されたことを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項７】
前記固形潤滑剤が、未固化状態で前記貫通孔に充填され、前記外輪の焼成時、固化されたものであることを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項８】
前記固形潤滑剤がこれを固化した状態で前記貫通孔に嵌められたものであることを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項９】
前記固形潤滑剤が潤滑油成分及び樹脂成分を備え、前記樹脂成分が固化された固形物であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、旋盤、マシニングセンタなどの工作機械等、各種機械装置の回転支持部に組み込まれる転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、旋盤、マシニングセンタなどの工作機械等、高速回転で運転される各種機械装置の回転支持部には、高速回転に適した転がり軸受の一種である円筒ころ軸受が使用されている。
【０００３】
この種の円筒ころ軸受は、内輪と外輪との間に保持器により保持された円筒ころを複数介在し、運転時、その周方向一部領域でラジアル荷重を受けるものである。ラジアル荷重を受ける転がり軸受では、内外輪の軌道及び円筒ころの寸法をラジアルすきまが正となるように設定されている。
【０００４】
ラジアルすきまがあると、円筒ころを内外輪の軌道間に介在させた状態で、内外輪の間に遊びが生じる。このため、円筒ころ軸受は、その周方向の一部領域で、ラジアル荷重を受ける。このラジアル荷重をうける領域（以下、負荷域という）から外れた他の周方向領域（以下、非負荷域という）は、円筒ころと内外輪の軌道のうち一方との間にラジアルすきまが生じた状態となっている。
【０００５】
前記負荷域内にある円筒ころは、内外輪の軌道の双方と接触しながら転動するため、自転滑りを伴うことなく公転する。
一方、前記非負荷域内にある円筒ころは、内外輪の軌道のうちいずれか一方にのみ接触するため、自転に必要な摩擦力をほとんど得ることができず、保持器や後方の円筒ころに押されて公転する。したがって、負荷域から非負荷域に押し出された円筒ころは、自転速度を緩めながら負荷域内の円筒ころと同じ公転速度で公転することとなる。このため、非負荷域内の円筒ころは、内外輪の軌道のいずれか一方との間に滑りを生じ、この滑りが擦過音やスミアリング損傷の原因となり得る。
【０００６】
さらに、非負荷域内で自転速度が落ちた円筒ころが負荷域内に押し出されると、円筒ころと内外輪の軌道との間の摩擦力が急激に増大し、その結果、円筒ころの自転速度が急激に上昇する。このとき、内外輪と円筒ころの滑り速度が最大となり、スミアリングが最も発生し易い。
【０００７】
このスミアリング対策として、従来、内外輪の軌道及び円筒ころのラジアルすきまが負になる寸法設定として、円筒ころと内外輪の軌道間におけるラジアル方向の締め代によって転動体の全公転領域においてラジアル予圧を得られるようにし、その予圧で上述の滑りを防止する手段が適用されている。
【０００８】
しかし、ラジアルすきまを負に設定する場合、運転中の発熱が想定を超えると、負のラジアルすきま量が過大となり、転がり軸受の寿命に悪影響を及ぼす問題が生じる。
【０００９】
そこで、前記ラジアルすきまを負に設定せずに、円筒ころと内外輪および保持器相互の摩擦面を潤滑させることが有効であり、固形潤滑剤を軸受内部の円筒ころの転走する軌道面間のスペースの全体に渡って充填するフルパック仕様を適用したものが知られている。
【００１０】
この固形潤滑剤は、軸受に封入して固化させると、潤滑油を徐々に滲み出させるものであり、これを用いると潤滑油の補充のためのメンテナンスが不要となり、円筒ころと内外輪および保持器相互の摩擦面の潤滑が確保され、軸受寿命の長期化を図ることができる。
【００１１】
また、固形潤滑剤を充填した転がり軸受としては、外輪の軌道面に円周溝を形成し、その円周溝に固形潤滑剤をその表面が前記軌道面より若干突出するように充填し、内輪の回転に伴い円筒ころが固形潤滑剤を圧縮しながら転動するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３５１７２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、前述の固形潤滑剤を充填したフルパック仕様の転がり軸受では、固形潤滑剤を軸受内で固化させた後冷却する過程において、固形潤滑剤が収縮するために潤滑剤自身が転動体を抱きこんでしまい、運転時、回転トルクが大きくなりやすく、高速回転させることが難しい。
【００１４】
また、特許文献１に記載の転がり軸受においても、運転時に、各円筒ころが、外輪の軌道面の全周にわたって形成された円周溝内の固形潤滑剤を圧縮しながら転走するため、回転トルクが大きくなり易く、高速回転に対応させることが難しい。
【００１５】
そこで、この発明の課題は、潤滑性を確保しながら、回転トルクの増大を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題を解決するために、この発明に係る転がり軸受は、内輪と、外輪と、これらの軌道間に介在する転動体とを備え、前記内外輪の軌道及び前記転動体の寸法がラジアルすきまを正とするように設定されたものを前提としている。これは、ラジアルすきまを負に設定した場合、運転中の発熱が想定を超えると、負のラジアルすきま量が過大となり、転がり軸受の寿命に悪影響を及ぼす問題が生じるためである。
【００１７】
この発明は、そのような転がり軸受において、前記外輪の軌道のうち、転動する前記転動体が前記内輪および外輪のいずれか一方の軌道にのみ接触する周方向の領域に、固形潤滑剤が前記外輪の軌道から突出するように設けられ、前記領域内を転動する前記転動体が前記固形潤滑剤の突出部分に接触し、前記固形潤滑剤が前記転動体の接触により径方向外向きに弾性変形可能とされた構成を採用したのである。
【００１８】
この転がり軸受は、ラジアルすきまがあるため、その周方向の一部領域でラジアル荷重を受けると、ラジアル荷重を受ける領域（以下、負荷域という）から外れた転がり軸受の他の周方向領域（以下、非負荷域という）は、転動体と内外輪の軌道のうち一方との間にラジアルすきまが生じた状態、すなわち、転動体が前記内輪および外輪のいずれか一方の軌道にのみに接触する状態となる。
【００１９】
このため、前記構成における前記転動体が前記内輪および外輪のいずれか一方の軌道にのみ接触する周方向の領域は、非負荷域とされる。この非負荷域に固形潤滑剤が設けられることにより、運転時、前記領域内にある転動体は、内輪回転の場合、遠心力が作用して、外輪の軌道に接触しながら公転し、外輪の軌道から突出する固形潤滑剤に接触する。このとき、固形潤滑剤は、遠心力が作用する転動体により径方向外向きに弾性変形し、その油分が転動体および外輪の軌道に付着し、潤滑性が確保される。
【００２０】
また、前記固形潤滑剤は、従来の転がり軸受とは異なり、外輪の軌道に対して、非負荷域にのみ設けられているので、全周にわたって接触することがなく、転動体の回転トルクの増大を抑えることができる。
【００２１】
前記構成において、前記外輪の軌道の前記領域に貫通孔が形成され、その貫通孔内に前記固形潤滑剤が設けられると、軸受運転時に、非負荷域内を転動する転動体が固形潤滑剤に接触する接触面積がより小さくなる。このため、転動体の回転トルクの増大を抑えることができる。
【００２２】
また、前記固形潤滑剤が設けられた前記貫通孔は、固形潤滑剤の軸受内部への落ち込みを防止するため、その前記外輪の軌道側の口径が、前記外輪の外周部側の口径よりも小さく形成された構成を採用することができる。
【００２３】
前記外輪の軌道側の口径が、前記外輪の外周部側の口径よりも小さく形成された貫通孔としては、径方向内側に向かうに従って口径が小さくなるようにテーパ状に形成したものとすることができるが、例えば、前記貫通孔は、前記外輪の外周部に形成された外孔と、前記外孔よりも小径であり前記外輪の軌道に形成される内孔とが連通したものとすることができる。この貫通孔は外輪の軌道側に小径の内孔が形成されるので、固形潤滑剤が軸受内部に落ち込むことのない貫通孔の加工が比較的容易となる。
【００２４】
前記貫通孔としては、固形潤滑剤の軸受内部への落ち込み防止の目的で、外輪の軌道側の口径が小さく形成されると、転動体の固形潤滑剤に対する接触面積を確保する必要がある。その場合には、前記貫通孔が前記領域内に周方向に間隔をおいて複数形成された構成、あるいは、前記貫通孔が前記領域内に軸方向に間隔をおいて複数形成された構成のいずれか一方、またはその両方を採用することにより、前記接触面積を確保してもよい。
【００２５】
また、貫通孔内に設けられる固形潤滑剤としては、前記固形潤滑剤が、未固化状態で前記貫通孔に充填され、前記外輪の焼成時、固化されたものや、前記固形潤滑剤を固化した状態で前記貫通孔に嵌められたものを適用することができる。
【００２６】
また、固形潤滑剤としては、内部に潤滑油成分を保持することができるものであればよく、例えば、前記固形潤滑剤が潤滑油成分及び樹脂成分を備え、前記樹脂成分が固化された固形物である構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、この発明は、外輪の軌道のうち、転動する転動体が内輪および外輪のいずれか一方の軌道にのみ接触する周方向の領域に固形潤滑剤が設けられ、その領域内を転動する転動体が固形潤滑剤に接触するようにしたので、潤滑性が確保される。
また、転動体が周方向の全周にわたって固形潤滑剤に接触することがないため、転動体の回転トルクの増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る転がり軸受の軸受中心軸を含む平面での断面図
【図２】同上の転がり軸受の軌道幅中央を通るラジアル平面での断面図
【図３】同上の転がり軸受の外輪を非負荷域側から見た外側図
【図４】同上の転がり軸受の要部を拡大した断面図
【図５】第２実施形態に係る転がり軸受の軸受中心軸を含む平面での断面図
【図６】同上の転がり軸受の軌道幅中央を通るラジアル平面での断面図
【図７】同上の転がり軸受の外輪を非負荷域側から見た外側図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明の第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、第１実施形態に係る転がり軸受１０は、内輪１と、外輪２と、これらの軌道３、４の間に介在する円筒ころである複数の転動体５と、転動体５を周方向に間隔をもって保持する保持器６と備え、内外輪１、２の軌道および転動体５の寸法を、ラジアルすきまが正となるように設定したものである。なお、前記転がり軸受は、図示するように単列円筒ころ軸受に限定されるものでなく、複列円筒ころ軸受や多列円筒ころ軸受であってもよい。
【００３０】
内輪１の外周に形成された軌道３、および外輪２の内周に形成された軌道４の中心軸が、軸受中心軸Ｃと一致し、この状態での内外輪１、２の軌道３、４間のラジアル間隔は、転動体５の径よりも大きく、これにより、寸法設計上においては、ラジアルすきまが正の値δに設定されている（図２参照）。
【００３１】
外輪２は、軌道４の周方向の一部領域に貫通孔７が間隔をおいて複数形成されている。貫通孔７は、図３に示すように、転がり軸受１０の軸方向中央に沿って形成されており、その内部に、固形潤滑剤８が設けられている。なお、貫通孔７は、周方向に複数形成されているが、転がり軸受１０の潤滑性が確保される限り、１箇所にのみ形成することが可能である。
【００３２】
固形潤滑剤８は、潤滑油成分および樹脂成分を備え、その樹脂成分が固化された固形物であり、弾性変形可能に形成されている。貫通孔７内に固定された固形潤滑剤８の径方向内部側が、図４に示すように、非圧縮状態で外輪２の軌道４から若干突出している。
【００３３】
貫通孔７内の固形潤滑剤８は、転がり軸受１０の運転時、転動する転動体５が、固形潤滑剤８の突出部分を圧縮しながら転動する（図４参照）。圧縮された固形潤滑剤８から潤滑剤成分（潤滑油）が浸み出し、転動体５およびその軌道４に付着して、転動体５の公転によって転がり軸受１０内部の全周に潤滑油を行き渡らせる。これにより、転がり軸受１０の潤滑性が確保される。
【００３４】
この固形潤滑剤８を貫通孔７内に設ける手段としては、種々考えられるが、例えば、未固化状態の固形潤滑剤８を貫通孔７に充填し、外輪２の焼成時、熱により樹脂成分を固化させるものや、固形潤滑剤８を固化した状態で、貫通孔７に圧入により嵌めるものを適用することができる。
【００３５】
未固化の固形潤滑剤８を固化すると収縮するため、固形潤滑剤８を固化した状態で嵌め合わせるようにすれば、貫通孔７に対して、予め収縮した固形潤滑剤８を確実に固定することができる。
【００３６】
ここで、転がり軸受１０の内輪１に回転軸が嵌められ、外輪２を固定ハウジングに嵌められた軸支持装置において、図２に示すように、転がり軸受１０に軸受中心軸に垂直な一方向力Ｆを受け、その結果、転がり軸受１０にラジアル負荷を受ける負荷域αと、ラジアル負荷を受けない非負荷域βとが生じた状態を考える。なお、ハウジングと回転軸の図示を省略する。
【００３７】
その状態では、内外輪１、２間のラジアル方向の遊び量であるラジアルすきまは、負荷域αで０となり、その最大負荷域と１８０度反対側に生じる非負荷域βの中間位置で最大となり、ここで、概ね寸法設定上の正の値δを示し、そこから負荷域αに周方向に近づくに程に狭くなる。
【００３８】
この非負荷域βでは、転動体５が内輪１の軌道３にのみに接触する状態となっており、外輪２は、その軌道４のうち複数の貫通孔７が形成された周方向領域が、その非負荷域β内に含まれる位置にハウジングにより固定される。
【００３９】
内輪１が回転し（図２中の内輪１の矢印参照）、転がり軸受１０が運転状態になると、前記負荷域α内にある転動体５は、内輪１の軌道３および外輪２の軌道４に接触した状態で公転する。
一方、前記非負荷域β内にある転動体５は、内輪１の軌道３および外輪２の軌道４のいずれか一方にのみに接触しており、この状態で、保持器６や後方の転動体５に押されて公転し、この公転により遠心力が作用する。遠心力が作用する転動体５は、外輪２の軌道４に接触するように公転する。この非負荷域内での外輪２の軌道４には、固形潤滑剤８が設けられた貫通孔７が形成されている（図２参照）。このため、転動体５は、外輪２の軌道４から突出する固形潤滑剤８の突出部分を圧縮しながら転動する。圧縮された固形潤滑剤８からは潤滑剤（潤滑油）が浸み出し、転動体５およびその軌道４に付着する。
【００４０】
転がり軸受１０の運転により、転動体５および外輪２の軌道４に潤滑剤が付着し、その転動体５が公転して転がり軸受１０の全周に潤滑剤を行き渡らせるので、転がり軸受１０の潤滑性を確保することが可能となる。
【００４１】
また、転動体５は、転がり軸受１０の非負荷域β内において、外輪２の軌道４の周方向一部領域に間隔をおいて固形潤滑剤８に接触することになる。このため、従来の転がり軸受のように、転動体が周方向の全周にわたって固形潤滑剤に接触することがなく、転動体の回転トルクの増大を抑えることができる。
【００４２】
この発明の第２の実施形態を図５から図７に基づいて説明する。この実施形態において、貫通孔７が、外輪２の軌道４の軸方向にも複数形成されたものであり、各貫通孔７に前記固形潤滑剤８が設けられた点で、前述の第１実施形態と相違する。その他の構成は、第１実施形態と同様であり、同じ構成を考えられるものには、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
この実施形態では、図５、図６に示すように、外輪２の軌道４のうち周方向一部領域に、貫通孔７が周方向に間隔をおいて形成されており、さらに、貫通孔７は、外輪２の軌道４の軸方向の２箇所に形成されている。
【００４４】
すなわち、図７に示すように、外輪２の軌道４のうち、周方向一部領域に周方向に並んだ複数の貫通孔７が、軸方向に２列に形成されており、その各貫通孔７に前記固形潤滑剤８が設けられている。図７に示す２列に形成された貫通孔７は、例えば、一方の列を他方の列に対してその位置を周方向に所要角度ずらせたり、列ごとに、周方向の間隔を異ならせたりすることができる。また、貫通孔７は、外輪２の軌道のうち、周方向一部領域に対して、千鳥状の配列となるように形成することも可能である。
【００４５】
この貫通孔７は、前記外輪の外周部に形成された外孔７ａと、その外孔７ａよりも小径であり外輪２の軌道４に形成された内孔７ｂとが連通するものである。このような構造であるため、貫通孔７は、その内部に設けられた固形潤滑剤８が軸受内部に落ち込むことを防止することができる。
【００４６】
この貫通孔７としては、その外輪２の外周部側の口径が外輪２の軌道４側での口径よりも大きく形成されたもの、例えば、貫通孔７を径方向内側に向かってその内径が小さくなるテーパ状とすることができる。この場合も、固形潤滑剤８の軸受内部への落ち込みを防止可能であるが、この実施形態のように貫通孔７を外孔７ａと内孔７ｂとから形成すると、貫通孔７の形成が容易である。
【００４７】
この実施形態の外輪２は、その軌道４のうち複数の貫通孔７が形成された周方向領域が、前記第１実施形態の場合と同様に、前記非負荷域β内に含まれる位置にハウジングにより固定される。
【００４８】
転がり軸受１０が運転状態になると、前記負荷域α内にある転動体５は、内輪１の軌道３および外輪２の軌道４に接触した状態で公転する。
一方、前記非負荷域β内にある転動体５は、第１実施形態の場合と同様に、外輪２の軌道４から突出する固形潤滑剤８の突出部分を圧縮しながら転動する。圧縮された固形潤滑剤８からは潤滑剤（潤滑油）が浸み出し、転動体５およびその軌道４に付着する。
【００４９】
内輪１が回転し（図６中の内輪１の矢印参照）、転がり軸受１０の運転により、転動体５および外輪２の軌道４に潤滑剤が付着し、その転動体５が公転して転がり軸受１０の全周に潤滑剤を行き渡らせるので、第１実施形態の場合と同様、転がり軸受１０の潤滑性を確保することが可能となる。
【００５０】
また、転動体５は、転がり軸受１０の非負荷域β内において、外輪２の軌道４の周方向一部領域に間隔をおいて固形潤滑剤８に接触することになる。このため、第１実施形態の場合と同様、転動体の回転トルクの増大を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  内輪
２  外輪
３  軌道
４  軌道
５  転動体
６  保持器
７  貫通孔
７ａ  外孔
７ｂ  内孔
８  固形潤滑剤
１０  転がり軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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