(57)【要約】【課題】高速で回転する転がり軸受の軌道面に、外部から潤滑油を効率よく供給できて、潤滑性能が向上した転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪１４の外周と外輪１２の内周との間の環状空間の軸方向一方側の開口部に向けて潤滑油が供給される転がり軸受であって、保持器２４には、軸方向一方側の端面３０に開口して軸方向他方側に向けて延在する第１凹部４０が周方向の複数箇所に形成されている。第１凹部４０は、保持器２４の外周面及び内周面の少なくとも一方に開口しており、第１凹部４０では、保持器２４の回転方向に対して後方部分を画定する第１側面４１が、軸方向一方側から軸方向他方側に向かうにしたがって、保持器２４の回転方向に対して後方に位置ずれしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に内側軌道面を有する内輪と、
前記内輪の径方向外側に配置され、内周に外側軌道面を有する外輪と、
前記内側軌道面と前記外側軌道面との間に配設された複数の転動体と、
前記転動体をそれぞれ収容するための複数のポケットが形成されている保持器とを備え、
前記内輪の外周と前記外輪の内周との間の環状空間の軸方向一方側の開口部に向けて潤滑油が供給される転がり軸受であって、
前記保持器には、前記軸方向一方側の端面に開口して軸方向他方側に向けて延在する第１凹部が周方向の複数箇所に形成されており、
前記第１凹部は、前記保持器の外周面及び内周面の少なくとも一方に開口しており、
前記第１凹部では、前記保持器の回転方向に対して後方部分を画定する第１側面が、前記軸方向一方側から前記軸方向他方側に向かうにしたがって、前記保持器の回転方向に対して後方に位置ずれしていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記第１凹部は、前記軸方向他方側に、前記内側軌道面及び前記外側軌道面のうち少なくともいずれか一方まで延在していることを特徴とする請求項１に記載する転がり軸受。
【請求項３】
請求項１及び請求項２のいずれかに記載する転がり軸受であって、
前記保持器には、前記軸方向他方側の端面に開口して前記軸方向一方側に向けて延在する第２凹部が周方向の複数箇所にさらに形成されており、
前記第２凹部は、前記保持器の外周面及び内周面の少なくとも一方に開口しており、
前記第２凹部を前記保持器の周方向で画定する一の側面が、前記第１側面と前記保持器の軸方向で対称となる向きに形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。特に、外部から潤滑油を供給したときに、潤滑性能を向上した転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速で回転する用途で使用される転がり軸受では、玉やころ等の転動体が転動する軌道面を潤滑するために、外部から強制的に潤滑油を供給する潤滑方法が使用される場合がある。
例えば、特許文献１では、航空機エンジンやガスタービンなどの主軸を支持する転がり軸受において、転がり軸受の軸方向一方側から潤滑油を噴射する潤滑方法が記載されている。この場合には、潤滑油を軌道面に効率よく供給するために、噴射ノズルが設けられており、保持器と内輪とのすきま、または、保持器と外輪とのすきまに向けて、正確に潤滑油を噴射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１０００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、小径の転がり軸受においては、保持器と内外輪とのすきまが小さいので、噴射ノズルを設置したとしても、潤滑油を正確にすきまに供給することは困難であり、噴射した潤滑油の一部は保持器の側面に衝突する場合がある。転がり軸受が高速で回転しているときには、保持器の側面に衝突した潤滑油ははね返されてしまうので、軌道面を効率よく潤滑することができない。
また、組込スペースが小さいために噴射ノズルを設置できない場合には、跳ねかけ等の簡易な手段で転がり軸受に潤滑油を供給せざるをえない。このため、保持器と内輪とのすきまに向けて正確に潤滑油を供給することがさらに困難である。こうして、高速で回転する転がり軸受の軌道面を効率よく潤滑することができなかった。
【０００５】
本発明は、高速で回転する転がり軸受に外部から潤滑油を供給する場合に、潤滑油を軌道面に効率よく供給することができて、潤滑性能が向上した転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態は、外周に内側軌道面を有する内輪と、前記内輪の径方向外側に配置され、内周に外側軌道面を有する外輪と、前記内側軌道面と前記外側軌道面との間に配設された複数の転動体と、前記転動体をそれぞれ収容するための複数のポケットが形成されている保持器とを備え、前記内輪の外周と前記外輪の内周との間の環状空間の軸方向一方側の開口部に向けて潤滑油が供給される転がり軸受であって、前記保持器には、前記軸方向一方側の端面に開口して軸方向他方側に向けて延在する第１凹部が周方向の複数箇所に形成されており、前記第１凹部は、前記保持器の外周面及び内周面の少なくとも一方に開口しており、前記第１凹部では、前記保持器の回転方向に対して後方部分を画定する第１側面が、前記軸方向一方側から前記軸方向他方側に向かうにしたがって、前記保持器の回転方向に対して後方に位置ずれしていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
高速で回転する転がり軸受に外部から潤滑油を供給する場合に、潤滑油を軌道面に効率よく供給することができるので、潤滑性能が向上した転がり軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態である転がり軸受の軸方向断面図である。
【図２】径方向外方から見た保持器の部分展開図である。
【図３】転がり軸受に供給される潤滑油の流れを説明する説明図である。
【図４】図３のＡ−Ａの位置から周方向にみた凹部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図を用いて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」）である転がり軸受１０の軸方向断面図である。転がり軸受１０は、外輪１２と、内輪１４と、転動体である複数の玉１６と、保持器２４とで構成されている。外輪１２と内輪１４はそれぞれ環状で、互いに同軸に組み合わされており、間に玉１６が組み込まれている。これによって、内輪１４と外輪１２とが、軸線ｍの回りで相対的に回転することができる。以下の説明では、軸線ｍの方向を軸方向といい、軸方向と直交する方向を径方向、軸線ｍを中心としてその周りを周回する方向を周方向という。
【００１０】
外輪１２は、その内周の軸方向中央に、全周にわたって、断面が円弧状の外側軌道面１３が形成されている。外側軌道面１３の軸方向両外側には、外輪肩１８が形成されている。外輪肩１８は、それぞれ外側軌道面１３と同軸に配置された円筒形状で、その内径寸法は互いにほぼ等しい。
内輪１４は、その外周の軸方向中央に、全周にわたって、断面が円弧状の内側軌道面１５が形成されている。内側軌道面１５の軸方向両外側には、内輪肩１９が形成されている。内輪肩１９は、それぞれ内側軌道面１５と同軸に形成された円筒形状で、その外径寸法は互いにほぼ等しい。
転がり軸受１０では、外輪１２が内輪１４の径方向外側に配置されており、外側軌道面１３と内側軌道面１５とが径方向に対向するように、同軸に組み合わされている。外側軌道面１３と内側軌道面１５の間に複数の玉１６が、転動自在に組み込まれている。
内輪１４と外輪１２と玉１６は、いずれも軸受鋼や浸炭鋼等で製作されており、熱処理されて硬度を高くした後、研削加工が施されている。
【００１１】
図２によって、保持器２４の形態を詳細に説明する。図２は、径方向外方から見た保持器２４の形態を平面状に展開した図であって、周方向の一部を示している。
保持器２４は合成樹脂製で、ガラス繊維強化されたポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂材料を用いて、インジェクション成形等で製作されている。その他、転がり軸受１０の使用環境によって、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂材料を使用できる。
【００１２】
保持器２４は、円筒形状であって、外周面２６及び内周面２８（図１参照）は互いに同軸の円筒面となっている。軸方向両側には、端面３０，３１が形成されている。端面３０，３１は、軸線ｍと直交する向きに延在し、外周面２６及び内周面２８とつながっている。外周面２６の外径寸法は、外輪肩１８の内径寸法より小径であり、内周面２８の内径寸法は、内輪肩１９の外径寸法より大径である。転がり軸受１０に組込まれたときには、保持器２４と外輪肩１８及び保持器２４と内輪肩１９との間にわずかなすきまが形成される。
【００１３】
保持器２４には、周方向に等しい間隔で、玉１６と同数のポケット３４が形成されている。ポケット３４は、保持器２４の軸方向の中央に形成されており、径方向に貫通している。こうして、保持器２４には、軸方向の両端に、周方向に環状につながった円環部３６，３７が形成されており、一対の円環部３６，３７が、周方向に複数配置された柱部３８で連結された形態となっている。ポケット３４は、隣接する柱部３８と、軸方向両側の円環部３６，３７によって画定されている。
本実施形態では、ポケット３４の内周は、円筒面であり、その直径寸法は玉１６の外径寸法よりわずかに大きい。
【００１４】
保持器２４の軸方向一方側（転がり軸受１０に組み込まれたときに、潤滑油が供給される側である）の円環部３６には、複数の凹部（第１凹部）４０が形成されている。各凹部４０は、それぞれ柱部３８と周方向のほぼ同じ位置に形成されている。凹部４０は、互いに周方向に向き合った第１側面４１と第２側面４２とで形成されており、径方向外方から見たときの形状は、概ね三角形である。第１側面４１と第２側面４２は、軸方向に端面３０の位置では互いに周方向に離れており、反対側の端面３１に向かうにしたがって互いに接近し、図２にＰで示す位置で互いにつながっている。
こうして、凹部４０は、端面３０に向けて開口し、端面３０から他方の端面３１に向けて略軸方向に延在するとともに、保持器２４の外周面２６及び内周面２８にそれぞれ開口している。
【００１５】
再び図１を参照する。転がり軸受１０では、保持器２４は、外輪１２と内輪１４との間の環状空間に組み込まれている。玉１６は、各ポケット３４に収容されて、周方向に等しい間隔で配置されている。ポケット３４の内周と玉１６との間のすきまが小さいので、保持器２４は、玉１６に案内されて、内輪１４及び外輪１２と同軸に組み込まれている。
【００１６】
外輪１２と内輪１４とが相対的に回転するときには、玉１６が各軌道面１３，１５を転動して、周方向に公転する。例えば、外輪１２が固定されて、内輪１４の内周に嵌め合わされた軸が回転する場合に、内輪１４が時計回りの方向に回転するときには、玉１６は、内輪１４と同じく時計回りの方向に公転する。このときの公転速度は、概ね内輪１４の回転速度の１／２である。
【００１７】
このとき、玉１６とともにポケット３４の位置が周方向に移動するので、保持器２４は玉１６の公転速度と同じ速度で、時計回りの方向に回転する。保持器２４は、外周面２６と外輪肩１８との間、及び、内周面２８と内輪肩１９との間に、それぞれ径方向にわずかなすきまを有しており、内輪１４及び外輪１２と同軸に回転することができる。
【００１８】
次に、図３及び図４によって、本実施形態の転がり軸受１０が、高速で回転するときの潤滑状態について説明する。
図３は、転がり軸受１０に向けて供給される潤滑油の流れを説明する説明図であって、図１の転がり軸受１０に組込まれている保持器２４の一の凹部４０を、図２と同様の径方向外方から見た部分拡大図である。図４は、図３のＡ−Ａの位置から周方向に凹部４０をみたときの模式図である。
【００１９】
転がり軸受１０には、図１の白抜き矢印で示す向きに、潤滑油が供給されている。図３、図４においても同様に、潤滑油が供給される向きを白抜き矢印で示している。転がり軸受１０は、内輪１４が所定の方向に回転しており、図３では、保持器２４が図の上から下に向けて矢印Ｄで示す向きに回転しており、図４では、紙面に垂直に奥側から手前側に向けて回転している場合について説明する。
図３及び図４では、保持器２４に対して潤滑油の流れる向きを、Ｅ１からＥ７に至る実線で示している。なお、実際に転がり軸受１０に潤滑油を供給するときには、潤滑油は軸方向の一定方向に流れるに過ぎず、保持器２４の位置が移動している。そこで、理解を容易にするために、図３及び図４では、保持器２４の位置を固定して、保持器２４に対する潤滑油の相対的な流れとして図示している。
【００２０】
本実施形態の転がり軸受１０では、凹部４０を形成する第１側面４１及び第２側面４２のうち第１側面４１が、保持器２４の回転方向に対して後方に形成されている。
第１側面４１は、潤滑油が供給される側の端面３０から他方の端面３１に向かうにしたがって、保持器２４の回転方向に対して後方に位置ずれしている。
第２側面４２は、第１側面４１より保持器２４の回転方向の前方に、所定寸法離れて形成されている。第２側面４２は、潤滑油が供給される側の端面３０から他方の端面３１に向かうにしたがって、保持器２４の回転方向に対して後方に、第１側面４１より大きく位置ずれしている。
こうして、第１側面４１と第２側面４２とが、端面３０から所定寸法だけ軸方向に離れた位置Ｐでつながるとともに、軸方向一方側の端面３０に開口する凹部４０が形成されている。
【００２１】
図３に示すように、白抜き矢印の向きに供給された潤滑油（Ｅ１）は、端面３０の位置を越えて凹部４０の内側（第１側面４１と第２側面４２とで周方向に挟まれた領域をいう）に浸入する（Ｅ２）。転がり軸受１０が高速で回転しているので、保持器２４の第１側面４１が、潤滑油（Ｅ２）に向かって図の上から下に向かって移動している。こうして、潤滑油（Ｅ２）が、第１側面４１と衝突（Ｅ３）したのち、第１側面４１に沿って、Ｐに向かって流れる（Ｅ４）。
このとき、保持器２４が高速で回転しているので、第１側面４１に沿って流れる潤滑油（Ｅ４）には遠心力が作用する。このため、図４に示すように、潤滑油（Ｅ４）はＰに向かうとともに、径方向外方に向けて流れる（Ｅ５）。凹部４０は、保持器２４の外周面２６及び内周面２８にそれぞれ開口しているので、潤滑油（Ｅ５）は、外輪肩１８に沿って流れて、その後外側軌道面１３に到達する。こうして、玉１６と外側軌道面１３との接触部に潤滑油が供給される。
【００２２】
更に、凹部４０の内側に向けて噴射された潤滑油は、その噴射された勢いによって、径方向外方及び径方向内方に分散している。本実施形態の保持器２４では、凹部４０が外周面２６及び内周面２８にそれぞれ開口しているので、凹部４０の内側に噴射された潤滑油（Ｅ２）が、第１側面４１に衝突するまでに、外輪肩１８及び内輪肩１９に到達し、それぞれの肩に沿って流れ得る。この場合においても、潤滑油が外側軌道面１３及び内側軌道面１５に到達するので、玉１６と各軌道面１３，１５との接触部に潤滑油を供給することができる。
【００２３】
凹部４０は、外側軌道面１３または内側軌道面１５のうち少なくともいずれか一方まで延在していることが望ましい。すなわち、第１側面４１と第２側面４２とがつながるＰの軸方向の位置が、外側軌道面１３または内側軌道面１５のうち少なくともいずれか一方と重なる位置に形成されることが望ましい。玉１６と外側軌道面１３または内側軌道面１５との接触部に、直接、潤滑油を供給できるからである。
すなわち、図４に示すように、凹部４０の内側に浸入した潤滑油（Ｅ２）が第１側面４１と衝突し（Ｅ３）、第１側面４１に沿ってＰまで到達した潤滑油（Ｅ４）は、径方向内方（Ｅ６）又は径方向外方（Ｅ７）に流れる。Ｐの軸方向の位置が、外側軌道面１３または内側軌道面１５と重なる位置に形成されているので、Ｐに到達した潤滑油（Ｅ４）は，玉１６と外側軌道面１３または内側軌道面１５との接触部に直接流入する。
【００２４】
この場合に、凹部４０が、外側軌道面１３及び内側軌道面１５の双方の位置まで延在する必要はない。外側軌道面１３及び内側軌道面１５のうちいずれか一方に供給された潤滑油は、玉１６の表面に付着する。玉１６が転動することによって、玉１６の表面に付着した潤滑油は、他方の軌道面１３，１５に移動する。こうして、外側軌道面１３及び内側軌道面１５のいずれか一方に供給された潤滑油は、玉１６を介して、いずれか他方の軌道面１３，１５にも供給される。
【００２５】
こうして、凹部４０が、外側軌道面１３または内側軌道面１５のうち少なくともいずれか一方まで延在して形成されることによって、潤滑油をさらに確実に各軌道面１３，１５に供給することができる。このため、玉１６と各軌道面１３，１５との接触部の潤滑状態を、さらに確実に向上させることができる。
【００２６】
上記のように、玉１６を介して潤滑油が移動するので、凹部４０は、保持器２４の外周面及び内周面の少なくとも一方に開口していればよい。また、アンギュラ形式の転がり軸受であっても、玉１６と各軌道面１３，１５との接触部に潤滑油を供給することができる。
【００２７】
本実施形態の効果は、第１側面４１の傾斜する向きが、潤滑油が供給される側の一方の端面３０から他方の端面３１に向かうにしたがって、保持器２４の回転方向に対して後方に位置ずれすることによって得られる。いい換えれば、端面３０と第１側面４１とのなす角度θが、９０°より小さく設定されることによって得ることができる。
【００２８】
仮に、第１側面４１が、本実施形態とは逆の方向に傾斜していると仮定した場合、すなわち、角度θが９０°より大きい場合には、凹部４０の内側に浸入した潤滑油（Ｅ２）は、第１側面４１と衝突した後、第１側面４１に沿って端面３０に向かって流れることになる。したがって、玉１６と各軌道面１３，１５との接触部に潤滑油を供給することができない。
また、保持器２４が、凹部４０を有していないと仮定した場合には、白抜き矢印の向きに供給された潤滑油が、保持器２４の端面３０で跳ね返されて、図４にＸ１，Ｘ２で示した向きに流れるため、玉１６と各軌道面１３，１５との接触部に潤滑油を供給することができない。
【００２９】
こうして、本実施形態の転がり軸受１０では、高速で回転中に外部から潤滑油を供給する場合に、潤滑油を各軌道面１３，１５に効率よく供給することができるので、潤滑性能を向上することができる。
【００３０】
第１側面４１は、単一の平面で形成された形態に限定されない。保持器２４の回転方向に対して後方部分を画定する第１側面４１が、端面３０から端面３１に向かうにしたがって、保持器２４の回転方向に対して後方に位置ずれしていればよい。これによって、凹部４０の内側に浸入した潤滑油（Ｅ２）が、全体としてＰに向かって流れる効果を有するからである。
したがって、図示を省略するが、第１側面４１は、Ｐに向かって傾斜する曲面であってもよいし、部分的に軸に平行な面を含む階段状に形成されていてもよい。
さらに、本実施形態では、凹部４０は、第１側面４１と第２側面４２とで確定されていたが、このような形態には限られない。例えば、第２側面４２が、軸線ｍを含む平面とＰを含んで端面３０に平行な平面とで形成されることによって、凹部４０は３以上の側面で確定されていてもよい。
【００３１】
本実施形態では、凹部４０が一方の円環部３６にのみ形成されている。しかし、これに限定されるものではなく、両側の円環部３６，３７に形成されていてもよい。
この場合には、軸方向の一方の側に形成される凹部４０と、軸方向の他方の側に形成される凹部４０（第２凹部）が、軸方向に互いに対称となる形態で形成されるのが望ましい。軸対称の形態とすることによって、転がり軸受１０を組み付けるときに軸方向の向きを反転させたときに、潤滑油を供給する側に面する側の円環部３７に形成された凹部４０において、第１側面４１が周方向に傾斜する向きを反転できるからである。すなわち、内輪１４の回転方向が正逆いずれの向きであっても、軸に組付けるときに、転がり軸受１０の軸方向の向きを選択することによって、上記で説明したように玉１６と各軌道面１３，１５との接触部に潤滑油を供給することができる。なお、軸方向の両側に形成された凹部４０，４０の周方向の位相は、互いに同一である必要はない。
したがって、保持器２４を製作するにあたって、転がり軸受１０が装着される装置の回転方向をあらかじめ考慮する必要がない。このため、単一の形態で生産できるので、転がり軸受１０の生産効率を向上することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、保持器２４は円筒形状で軸方向の両側に円環部３６，３７を備えた形態であるが、一方のみに備えた、いわゆる冠型保持器であってもよい。この場合には、その一方の円環部が、潤滑油供給側に対向していればよい。また、本実施形態では、転動体が玉の場合について説明したが、円筒ころや球面ころであっても、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０：転がり軸受、１２：外輪、１３：外側軌道面、１４：内輪、１５：内側軌道面、１６：玉、１８：外輪肩、１９：内輪肩、２４：保持器、２６：外周面、２８：内周面、３０：端面、３１：端面、３４：ポケット、３６：円環部、３７：円環部、３８：柱部、４０：凹部、４１：第１側面、４２：第２側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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