(57)【要約】【課題】外輪回転に対応した高速回転用軸受の内部に向けて潤滑剤を噴射することが可能な低コストの軸受ユニットを提供する。【解決手段】固定軸３４周りに回転体３６を回転自在に支持する軸受ユニットであり、固定軸に沿って外嵌された複数の内輪４６と、隣り合う内輪相互に隣接して固定軸に外嵌された環状の軸スリーブ(内輪間座４２)と、軸スリーブを介して互いに連接した複数の内輪に対向して回転体に固定された外輪４８と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体５０とを備え、軸スリーブには、その両側に、内輪の側周面４６ｒに当接する環状の当接面４２ｒと、当接面に連続し且つ内輪の外径面４６ｓに部分的に嵌合する環状の嵌合面４２ｓとが形成され、軸スリーブの両側を通って内外輪間に潤滑剤を噴射させるための潤滑剤通路５６が当接面から嵌合面に亘り連続して凹溝状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非回転常態に固定された固定軸と、当該固定軸の外側に対向して配置された回転体との間に介在され、固定軸周りに回転体を回転自在に支持する軸受ユニットであって、
固定軸に沿って外嵌された複数の内輪と、
隣り合う内輪相互に隣接して固定軸に外嵌された環状の軸スリーブと、
軸スリーブを介して互いに連接した複数の内輪に対向して配置された外輪と、
内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えており、
軸スリーブには、その両側に、隣り合う内輪の側周面に当接する環状の当接面と、当該当接面に連続し且つ隣り合う内輪の外径面に部分的に嵌合する環状の嵌合面とが形成されていると共に、当該軸スリーブの両側を通って内外輪間に潤滑剤を噴射させるための少なくとも１つの潤滑剤通路が当接面から嵌合面に亘り連続して凹溝状に形成されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
軸スリーブを隣り合う内輪相互に隣接させて固定軸に外嵌した状態において、潤滑剤通路は、当接面から嵌合面に向うに従って先細りとなっており、全体として絞りノズル形状を成していることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
【請求項３】
軸スリーブは、隣り合う内輪相互間に介在させた内輪間座として構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受ユニット。
【請求項４】
軸スリーブは、その内径が内輪の内径よりも大きく設定されており、当該軸スリーブを隣り合う内輪相互に隣接させて固定軸に外嵌した状態において、軸スリーブと固定軸との間には、周方向に沿って連続した間隙が構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸受ユニット。
【請求項５】
転動体として玉を適用し、且つ当該玉を内外輪間に組み込んで構成される軸受として、その呼び接触角が０°から４５°の範囲に設定されたアンギュラ玉軸受が構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軸受ユニット。
【請求項６】
固定軸と回転体との間には、複数のアンギュラ玉軸受が介在されており、隣り合うアンギュラ玉軸受において、その外輪相互に隣接させて環状の外輪間座が介挿されていると共に、各外輪は、その背面を外輪間座に当接して位置決めされていることを特徴とする請求項５に記載の軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外輪が高速回転する軸受ユニットの潤滑構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば工作機械をはじめとする一般産業機械の分野では高速回転化が進み、これに対応して、高速回転用軸受の回転性能や潤滑性能を一定に維持するための各種の潤滑方法が採用されている(例えば、特許文献１参照)。しかしながら、軸受が高速回転すると、これに伴って軸受周辺の空気が連れ回ることで生じるエアカーテンの層も増大し、これにより、潤滑剤(例えば、油)が軸受内部に導入し難くなり、潤滑不足による例えば軸受の焼き付きが発生する虞があった。
【０００３】
そこで、高圧状態に加圧した潤滑剤をノズル先端(先細りに絞られた先端)から高速で軸受内部に向けて噴射するジェット潤滑方式が提案されている。この場合、軸受内部に向けて噴射される潤滑剤の慣性力が大きくなるため、軸受の高速回転時に生じるエアカーテンの影響を受けること無く、適量の潤滑剤を軸受内部に導入することが可能となる。
【０００４】
ところで、高速回転用軸受は、その多くが内輪回転での高速化に対応させた構成となっており、潤滑剤は、非回転状態に固定された外輪側から軸受内部に導入されている。例えば図３に示す軸受構造において、間座(内輪間座２、外輪間座４)を介して連接された一対の軸受6,8が回転軸１０とハウジング１２との間に設けられている。各軸受6,8は、その内輪１４が回転軸１０に固定され、その外輪１６がハウジング１２に固定されており、これら内外輪14,16間には、保持器１８で保持された複数の転動体(玉)２０が転動自在に配列されている。
【０００５】
また、外輪間座４には、潤滑剤導入路４ａが形成されており、当該潤滑剤導入路４ａの基端には、ハウジング１２に形成された潤滑剤供給路１２ａが連結され、その先端には、一対の軸受6,8の内部に向けて延出したノズル４ｂが形成されている。そして、回転軸１０に嵌合(螺合)した止め輪２２で一対の軸受6,8を回転軸１０とハウジング１２との間に所定の予圧を付した状態で固定することにより、当該軸受構造全体が一つの軸受ユニットとして構成されている。
【０００６】
この場合、図示しない高圧ポンプからハウジング１２の潤滑剤供給路１２ａに供給された高圧の潤滑剤は、外輪間座４の潤滑剤導入路４ａからノズル４ｂに導入された後、当該ノズル４ｂ先端から各軸受6,8の内部に向けて噴射される。しかしながら、かかる軸受構造では、外輪間座４に潤滑剤導入路４ａやノズル４ｂを穿孔しなければならず、手間がかかると共に、その穿孔に要する加工コストが別途加わるため、当該外輪間座４を含んだ軸受ユニットの製造コストが上昇してしまう。
【０００７】
また、高速回転用軸受としては、上述した内輪回転に対応させた構成以外に、外輪回転での高速化に対応させた構成も提案されており、かかる構成において、潤滑剤は、非回転状態に固定された内輪側から軸受内部に導入されている。例えば図４に示す軸受構造において、間座(内輪間座２、外輪間座４)を介して連接された一対の軸受6,8が固定軸２４と回転体２６との間に設けられており、各軸受6,8は、その内輪１４が固定軸２４に固定され、その外輪１６が回転体２６に固定されている。また、それぞれの内輪１４には、ノズル２８が穿孔されており、各ノズル２８の基端は、固定軸２４に形成された潤滑剤供給路３０に連結され、その先端は、一対の軸受6,8の内部に向けて開口されている。なお、他の構成は、図３の軸受構造と同様であるため、図面上に同一符号を付して、その説明を省略する。
【０００８】
この場合、図示しない高圧ポンプから固定軸２４の潤滑剤供給路３０に供給された高圧の潤滑剤は、各内輪１４のノズル２８から軸受内部に向けて噴射される。しかしながら、かかる軸受構造では、各内輪１４にそれぞれノズル２８を個別に穿孔しなければならず、手間がかかると共に、その穿孔に要する加工コストが別途加わるため、当該内輪１４を含んだ軸受ユニットの製造コストが上昇してしまう。
【０００９】
そこで、外輪回転に対応させた他の高速回転用軸受として、例えば図５に示すように、内輪間座２に潤滑剤導入路２ａを形成した軸受構造が提案されている。かかる軸受構造において、潤滑剤導入路２ａの基端には、固定軸２４に形成された潤滑剤供給路３０が連結され、その先端には、一対の軸受6,8の内部に向けて延出したノズル２ｂが形成されている。ところで、現在知られている一般的な加工機械では、内輪間座２の内径側から潤滑剤導入路２ａを穿孔することができないため、その外径側から潤滑剤導入路２ａが穿孔されることになる。
【００１０】
この場合、当該内輪間座２を軸受6,8相互間にセットすると、その状態において潤滑剤導入路２ａが外径側に開口した状態となる。このため、当該開口を塞ぐために例えば潤滑剤導入路２ａの開口に止め穴部材３２を嵌め込むなどの止め穴処理を施す必要がある。しかしながら、このような止め穴処理は、手間がかかると共に、それに要する加工コストが別途加わるため、当該内輪間座２を含んだ軸受ユニットの製造コストが上昇してしまう。
【特許文献１】特開２００６−３８１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、外輪回転に対応した高速回転用軸受の内部に向けて潤滑剤を噴射することが可能な低コストの軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明は、非回転常態に固定された固定軸と、当該固定軸の外側に対向して配置された回転体との間に介在され、固定軸周りに回転体を回転自在に支持する軸受ユニットであって、固定軸に沿って外嵌された複数の内輪と、隣り合う内輪相互に隣接して固定軸に外嵌された環状の軸スリーブと、軸スリーブを介して互いに連接した複数の内輪に対向して回転体に固定された外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えており、軸スリーブには、その両側に、隣り合う内輪の側周面に当接する環状の当接面と、当該当接面に連続し且つ隣り合う内輪の外径面に部分的に嵌合する環状の嵌合面とが形成されていると共に、当接面から嵌合面に亘り少なくとも１つの潤滑剤通路が連続して凹溝状に形成されている。
【００１３】
このような発明では、軸スリーブを隣り合う内輪相互に隣接させて固定軸に外嵌した状態において、潤滑剤通路は、当接面から嵌合面に向うに従って先細りとなっており、全体として絞りノズル形状を成している。これにより、軸スリーブの両側を通って内外輪間に潤滑剤を噴射させることができる。なお、軸スリーブは、隣り合う内輪相互間に介在させた内輪間座として構成されている。
【００１４】
また、軸スリーブは、その内径が内輪の内径よりも大きく設定されており、当該軸スリーブを隣り合う内輪相互に隣接させて固定軸に外嵌した状態において、軸スリーブと固定軸との間には、周方向に沿って連続した間隙が構成されている。この場合、当該間隙を潤滑剤の流路として利用することができる。
【００１５】
また、本発明では、転動体として玉を適用し、且つ当該玉を内外輪間に組み込んで構成される軸受として、その呼び接触角が０°から４５°の範囲に設定されたアンギュラ玉軸受が構成されている。また、固定軸と回転体との間には、複数のアンギュラ玉軸受が介在されており、隣り合うアンギュラ玉軸受において、その外輪相互に隣接させて環状の外輪間座が介挿されていると共に、各外輪は、その背面を外輪間座に当接して位置決めされている。これにより、背面組合せ形(ＤＢ)軸受が構成され、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)に対して高い剛性を維持することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、外輪回転に対応した高速回転用軸受の内部に向けて潤滑剤を噴射することが可能な低コストの軸受ユニットを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて説明する。
本実施の形態の軸受ユニットは、近年高速化の要求が高い減速機の「はすば歯車」に使用される場合を想定しており、外輪回転に対応して構成されている。この場合、軸受ユニットは、例えば図１(ａ)に示すように、非回転常態に固定された固定軸３４と、当該固定軸３４の外側に対向して配置された回転体３６との間に介在され、これにより、固定軸３４周りに回転体３６を回転自在に支持している。
【００１８】
また、軸受ユニットには、隣り合う２つのアンギュラ玉軸受38,40が背面組合せ形(ＤＢ)を構成しており、後述する作用点位置を離間させるために、軸スリーブとしての内輪間座４２及び外輪間座４４が２つの軸受38,40相互に隣接して配置されている。具体的に説明すると、それぞれのアンギュラ玉軸受38,40には、固定軸３４に沿って外嵌された内輪４６と、内輪４６に対向して回転体３６に固定された外輪４８と、内外輪46,48間に転動自在に組み込まれた複数の転動体５０と、各転動体５０を１つずつ回転自在に保持する保持器５２とを備えている。ここでは、各転動体５０として玉が適用されており、当該転動体(玉)５０を内外輪46,48間に組み込んだ状態において、その呼び接触角は、０°から４５°の範囲に設定されている。
【００１９】
この場合、外輪間座４４は、２つの軸受38,40の外輪４８相互に隣接して介挿されており、このとき、各外輪４８は、その背面を外輪間座４４に当接して位置決めされている。また、内輪間座４２は、２つの軸受38,40の内輪４６相互に隣接して固定軸３４に外嵌されている。なお、特に参照符号は付さないが、各内輪４６は、転動体(玉)５０が転動する軌道溝の両肩のうち、内輪間座４２側の溝肩が落とされて当該内輪４６の外径面４６ｓに連続している。
【００２０】
そして、固定軸３４に嵌合(螺合)させた止め輪５４で軸受38,40の一方側(例えば、図中向って左側の軸受３８)から固定軸３４に沿って押圧力を付与することにより、各軸受38,40に所定の予圧が付された一つの軸受ユニットとして構成される。この状態において、各軸受38,40の転動体(玉)５０は、所定の接触角を成して内輪４６及び外輪４８の軌道溝に２点で接触し、これら２点を結んだ作用線(図示しない)は、各軌道溝に直交し且つ各転動体(玉)５０の中心を通り、軸受ユニットの中心線上の１点(作用点)で交わる。
【００２１】
このような構成において、減速機の高速回転中に「はすば歯車」に力が加わると、軸受ユニットには、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用する。しかし、軸受ユニットは、背面組合せ形(ＤＢ)軸受となっているため、各種の荷重に対して高い剛性が維持され、高速回転に対して高い適応性及び安定性が確保される。
【００２２】
図１(ｂ),(ｃ)及び図２に示すように、内輪間座４２には、その両側に、隣り合う内輪４６の側周面４６ｒに当接する環状の当接面４２ｒと、当該当接面４２ｒに連続し且つ隣り合う内輪４６の外径面４６ｓに部分的に嵌合する環状の嵌合面４２ｓとが形成されている。具体的に説明すると、内輪間座４２の両側の当接面４２ｒは、隣り合う内輪４６の側周面４６ｒに沿って外方に延出しており、また、嵌合面４２ｓは、当接面４２ｒの延出端から内輪４６方向に折り返され、当該内輪４６の外径面４６ｓに沿って延出している。なお、内輪間座４２の嵌合面４２ｓの延出量(延出長さ)は、例えば隣り合う内輪４６の大きさや外径面４６ｓの広さなどに応じて最適な量(長さ)に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
【００２３】
また、内輪間座４２の両側には、当該両側を通って内外輪46,48間に潤滑剤を噴射させるために、少なくとも１つの潤滑剤通路５６が当接面４２ｒから嵌合面４２ｓに亘り連続して凹溝状に形成されている。この場合、内輪間座４２を隣り合う内輪４６相互に隣接させて固定軸３４に外嵌した状態において、潤滑剤通路５６は、内輪４６の側周面４６ｒ及び外径面４６ｓによって密閉された１本の筒状のノズルとして構成される。かかる構成において、潤滑剤通路５６は、当接面４２ｒから嵌合面４２ｓに向うに従って先細りとなっており、全体として絞りノズル形状を成している。
【００２４】
具体的に説明すると、図２に示すように、潤滑剤通路５６は、内輪間座４２の両側において、その当接面４２ｒの下端から当該当接面４２ｒに沿って延出した後、内輪４６方向に折り返された嵌合面４２ｓに沿って延出している。この場合、潤滑剤通路５６には、その当接面４２ｒの下端に潤滑剤導入口５６ｇが形成され、嵌合面４２ｓの延出端に潤滑剤噴射口５６ｐが形成されており、潤滑剤導入口５６ｇから潤滑剤噴射口５６ｐに向うに従って先細りに絞られたノズル形状を成している。これにより、潤滑剤導入口５６ｇから潤滑剤通路５６に導入された潤滑剤は、先細りに絞られた潤滑剤噴射口５６ｐで最も液圧が高められるため、潤滑剤噴射口５６ｐから高速で噴射されることになる。
【００２５】
また、図１(ａ)及び図２に示すように、内輪間座４２は、その内径が内輪４６の内径よりも大きく設定されている。この場合、内輪間座４２を隣り合う内輪４６相互に隣接させて固定軸３４に外嵌した状態において、内輪間座４２と固定軸３４との間には、周方向に沿って連続した潤滑剤流動用の間隙５８が構成されている。なお、間隙５８は、内輪間座４２の内径に応じて任意に設定することができる。例えば内径を大きくすれば間隙５８を広く確保することができ、逆に小さくすれば狭い間隙５８が構成されるが、これは軸受ユニットの使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
【００２６】
このような間隙５８には、固定軸３４に形成された潤滑剤供給路６０が連通しており、図示しない高圧ポンプから潤滑剤供給路６０に供給された高圧の潤滑剤は、内輪間座４２と固定軸３４との間の間隙５８に沿って流動しながら内輪間座４２の両側の潤滑剤導入口５６ｇから潤滑剤通路５６に導入された後、先細りに絞られた潤滑剤噴射口５６ｐから高速で内外輪46,48間に噴射される。このとき、間隙５８を流動する潤滑剤は、流動による遠心力が加わりながら潤滑剤導入口５６ｇから潤滑剤通路５６に導入されるため、その潤滑剤噴射口５６ｐ付近の液圧は、遠心力による圧力が更に加わるため、潤滑剤噴射口５６ｐからの噴射速度が更に高めることができる。
【００２７】
また、上述した潤滑剤通路５６は、内輪間座４２の両側から例えばエンドミルなどの削り加工具で簡単且つ短時間に形成することができるため、従来の穿孔加工(図３〜図５)や止め穴処理(図５)が不要となり、その結果、軸受ユニットの製造コストを大幅に低減させることができる。更に、潤滑剤通路５６を内輪間座４２に併設したことで、潤滑剤を軸受内部に噴射させるための潤滑用スリーブを別途設ける必要がないため、軸受ユニット全体の小型化を図りつつ潤滑剤の噴射性能及び噴射効率の維持向上を実現することができる。
【００２８】
また、内輪間座４２の内径を内輪４６の内径よりも大きく設定し、内輪間座４２と固定軸３４との間に潤滑剤流動用の間隙５８を構成したことで、固定軸３４や内輪間座４２の内径側に潤滑剤流動用の溝を別途形成する必要がない。このため、固定軸３４や内輪間座４２の加工の簡素化を図ることができ、これにより、軸受ユニットの製造コストを大幅に低減させることができる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、２つのアンギュラ玉軸受38,40で軸受ユニットを構成したが、これに限定されることは無く、例えば３つ以上の軸受により軸受ユニットを構成するようにしても良い。また、上述した実施の形態では、外輪４８を外輪間座４４を介して２つに分けて構成したが、これに限定されることは無く、例えば２つの外輪４８と外輪間座４４とを一体化させ、全体として一つの外輪を構成するようにしても良い。また、外輪４８や外輪間座４４を設ける代わりに、例えば回転体３６を外輪として併用し、その内周面に軌道溝を直接形成して軸受ユニットを構成するようにしても良い。
【００３０】
また、上述した実施の形態では、潤滑剤通路５６の数について言及しなかったが、例えば図１(ｃ)において周方向に沿って等間隔に配置した３つの潤滑剤通路５６を構成しても良い。或いは、３つ以下又は３つ以上であっても良いし、等間隔に配置しなくても良い。また、上述した実施の形態では、潤滑剤通路５６の形状について言及しなかったが、軸受ユニットの使用目的や使用環境に応じて、例えば断面円弧形状や矩形状或いは三角形状など各種の形状を適用することができ、それに対応して潤滑剤通路５６の幅や溝深さも任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニット全体の構成を概略的に示す断面図、(ｂ)は、内輪間座の断面図、(ｃ)は、内輪間座の平面図。
【図２】内輪間座に形成された潤滑剤通路の構成を一部拡大して示す断面図。
【図３】内輪回転に対応させた従来の軸受ユニット全体の構成を概略的に示す断面図。
【図４】外輪回転に対応させた従来の軸受ユニット全体の構成を概略的に示す断面図。
【図５】外輪回転に対応させた従来の他の軸受ユニット全体の構成を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
３４  固定軸
３６  回転体
４２  内輪間座
４２ｒ  内輪間座の当接面
４２ｓ  内輪間座の嵌合面
４４  外輪間座
４６  内輪
４６ｒ  内輪の側周面
４６ｓ  内輪の外径面
４８  外輪
５０  転動体
【図１】
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【図２】
2008038999.tif 000004
【図３】
2008038999.tif 000005
【図４】
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【図５】
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