特開 2024-46161 転がり軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024046161

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】転がり軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/58 20060101AFI20240327BHJP

   F16C 19/04 20060101ALI20240327BHJP

   F16C 33/66 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

F16C33/58

F16C19/04

F16C33/66 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022151386

(22)【出願日】2022-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(72)【発明者】

【氏名】石田 光

【テーマコード（参考）】

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J701AA02

3J701AA12

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA54

3J701BA56

3J701BA69

3J701CA14

3J701FA13

3J701FA32

3J701GA24

3J701GA31

3J701XB01

3J701XB03

3J701XB14

3J701XB18

(57)【要約】

【課題】グリース保持性に優れる転がり軸受を提供することにある。
【解決手段】外周面に転走面（３ａ）が形成された内輪（３）と、内周面に転走面（５ａ）が形成された外輪（５）と、前記内輪（３）の転走面（３ａ）と前記外輪（５）の転走面（５ａ）との間に介在する複数の転動体（７）とを備える転がり軸受（１）において、前記外輪（５）の内周面における前記転走面に隣接した部分（５ｂ）に複数の溝（２１）が形成されており、前記外輪（５）の転走面側端における前記溝の深さ（Ｄ）が、転動体径の０．５％以上かつ３．５％以下の範囲にある。前記溝（２１）が、前記外輪（５）の端面側から前記転走面（５ａ）側に向かって次第に深くなるテーパ状に形成されていてもよい。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面に転走面が形成された内輪と、
内周面に転走面が形成された外輪と、
前記内輪の転走面と前記外輪の転走面との間に介在する複数の転動体と、
を備える転がり軸受であって、
前記外輪の内周面における前記転走面に隣接した部分に複数の溝が形成されており、
前記外輪の転走面側端における前記溝の深さが、転動体径の０．５％以上かつ３．５％以下の範囲にある、
転がり軸受。

【請求項2】

請求項１に記載の転がり軸受において、
前記溝が、前記外輪の端面側から前記転走面側に向かって次第に深くなるテーパ状に形成されている、
転がり軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば高速回転するモータに用いられる転がり軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の主軸は、加工能率を上げるために高速で回転するものが好ましく、これに用いられる転がり軸受には、高い信頼性で潤滑を維持できることが要求される。そのための技術として、例えば、外輪転走面に隣接する両側部分にグリースポケットを設けてグリースを保持することにより、転走面への油分供給性の向上を図ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２７５１７６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、例えば縦軸で使用されるｄｍｎ１００万以上の高速スピンドルモータの場合、せん断安定性に劣るグリースを用いると、グリース保持性が劣ることから油分供給性が不十分となる。上記の高速スピンドルモータ用に、せん断安定性に優れ軟化し難いグリースを用いた場合も、軸受の雰囲気温度が十分高くないと、やはり油分供給性が不十分となる。

【0005】

他方で、軸受の雰囲気温度を高い状態、例えば８０℃以上とすると、酸化劣化が主要因でグリースの寿命が低下する。また、油供給性に優れる低粘度でちょう度の大きいグリースを用いる場合、縦軸使用においてグリース保持性に劣るため、十分な油供給性が得られない。したがって、転がり軸受の内部における軸受自体のグリース保持性を高めることが求められる。

【0006】

そこで、本発明の目的は、上記の課題を解決するために、グリース保持性に優れる転がり軸受を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記した目的を達成するために、本発明に係る転がり軸受は、。
外周面に転走面が形成された内輪と、
内周面に転走面が形成された外輪と、
前記内輪の転走面と前記外輪の転走面との間に介在する複数の転動体と、
を備える転がり軸受であって、
前記外輪の内周面における前記転走面に隣接した部分に複数の溝が形成されており、
前記外輪の転走面側端における前記溝の深さが、転動体径の０．５％以上かつ３．５％以下の範囲にある。

【0008】

この構成によれば、外輪の転走面に隣接する複数の溝を設けた部分の表面積が増加することにより、軸受自体の構造によってグリース保持性が向上する。特に、前記溝の深さを上記の範囲とすることにより、潤滑耐久性および溝による音響、振動の両面において良好な性能が得られる。

【0009】

本発明の一実施形態において、前記溝が、前記外輪の端面側から前記転走面側に向かって次第に深くなるテーパ状に形成されていてもよい。この構成によれば、溝の毛細管力の効果がより大きく影響し、グリースの基油が溝に留められやすくなり、転走面へ供給される油分が増加する。

【発明の効果】

【0010】

以上のように、本発明に係る転がり軸受によれば、転がり軸受のグリース保持性を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る転がり軸受の概略構成を示す断面図である。

【図2A】図１の転がり軸受の複数の溝のパターンの一例を示す概略図である。

【図2B】図１の転がり軸受の複数の溝のパターンの他の例を示す概略図である。

【図2C】図１の転がり軸受の複数の溝のパターンの他の例を示す概略図である。

【図2D】図１の転がり軸受の複数の溝のパターンの他の例を示す概略図である。

【図3A】図１の転がり軸受の複数の溝の断面形状の一例を模式的に示す断面図である。

【図3B】図１の転がり軸受の複数の溝の断面形状の他の例を模式的に示す断面図である。

【図3C】図１の転がり軸受の複数の溝の断面形状の他の例を模式的に示す断面図である。

【図3D】図１の転がり軸受の複数の溝の断面形状の他の例を模式的に示す断面図である。

【図4】図１の転がり軸受の溝周辺部分を拡大して示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

【0013】

図１に、本発明の第１実施形態に係る転がり軸受１を示す。この転がり軸受１は、例えば、１００万ｄｍｎ以上の高速スピンドルモータの回転軸を支持するために用いられる。この例では、転がり軸受１は深溝玉軸受として構成されている。転がり軸受１は、外周面に転走面３ａが形成された内輪３と、内周面に転走面５ａが形成された外輪５と、内輪３の転走面と前記外輪５の転走面との間に介在する複数の転動体であるボール７とを備える。なお、以下の説明では、内輪３に形成された転走面を「内輪転走面３ａ」と呼び、外輪５に形成された転走面を「外輪転走面５ａ」と呼ぶ。

【0014】

転がり軸受１は、さらに、内輪３と外輪５との間に形成された軸受空間９において、ボール７を保持する保持器１１を備えている。外輪５の内周面における軸心Ｃ方向の両端部付近にはそれぞれ係止溝１３が設けられており、各係止溝１３に嵌合されたシール部材１５によって軸受空間９が密閉されている。軸受空間９内における、少なくともボール７の周囲に、潤滑用のグリースが封入される。

【0015】

なお、本発明に係る転がり軸受１は、例示した深溝玉軸受に限定されず、例えば、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受等であってよい。

【0016】

本実施形態では、図２Ａに示すように、外輪５の内周面における外輪転走面５ａに隣接した両側部分５ｂに複数の溝２１が形成されている。具体的には、複数の溝２１は、互いに平行に延びる多数の直線状の溝２１の組合せによって、規則的なパターンを形成するように構成されている。複数の溝２１のパターンとして、同図の例では、転がり軸受１の軸心Ｃ方向に対して傾斜した、互いに直交して延びる直線状の溝２１からなる格子状としている。複数の溝２１のパターンは、この例に限定されず、例えば、図２Ｂに示すように軸心Ｃ方向に互いに平行に延びる直線状であってもよく、図２Ｃに示すように周方向に体外に平行に延びる直線状であってもよく、図２Ｄに示すように軸心Ｃ方向と周方向に互いに直交して延びる直線状の溝２１からなる格子状であってもよい。

【0017】

溝２１の断面形状は、本実施形態では、図３Ａに示すように三角形状としている。もっとも、溝２１の断面形状はこの例に限定されず、例えば、図３Ｂに示すように四角形状であってもよく、図３Ｃに示すようにテーパ状であってもよく、図３Ｄに示すように円弧状であってもよい。

【0018】

複数の溝２１は、例えばローレット加工によって設けることができるが、これに限らず、例えば放電加工やマシニング，旋盤による切削加工等、他の加工方法によって設けてもよい。また、複数の溝２１は、外輪５の内周面における外輪転走面５ａに隣接した両側部分５ｂに、各隣接部分を外径側へ凹ませた周方向に延びる溝２１であるグリースポケットを設けたうえで、グリースポケットの表面に設けてもよい。

【0019】

図４に示すように、本実施形態では、複数の溝２１全体が、外輪５の端面側から外輪転走面５ａ側に向かって次第に深くなるテーパ状に形成されている。具体的には、図示の例では、溝底が、軸心Ｃ方向に対して、外輪転走面５ａ側に向かって次第に深くなる直線状に形成されている。このように構成することにより、溝２１の毛細管力の効果がより大きく影響し、グリースの基油が溝２１に留められやすくなり、転走面へ供給される油分が増加する。

【0020】

また、本実施形態に係る転がり軸受１において、外輪転走面５ａ側端における溝２１の深さＤ（以下の説明では、単に「溝深さＤ」という。）が、転動体径の０．５％以上かつ３．５％以下の範囲にあることが耐久性の点から実使用上好ましいことが見出された。以下この点について説明する。

【0021】

図１に示したのと同様の構成を有する深溝玉軸受について、溝深さＤのボール径に対する比率を０．１％～５．０％と変化させたサンプルを用意し、下記の試験条件にて軸受を回転させる耐久試験を行い、外輪５の温度変化および音響振動の程度を確認した。
・軸受種類：深溝玉軸受
・回転速度：１００００ｍｉｎ．^－１
・軸受予圧（アキシアル荷重）：５８８Ｎ
・試験時間：５００時間
上記試験の結果を表１に示す。

【0022】

【表1】

【0023】

表１に示す通り、溝深さＤのボール７径比が0.3％以下の比較例においては、外輪５温度の急上昇が認められた。また、溝深さＤのボール径比が4.0％以上の比較例においては、外輪５温度の急上昇はないものの、音響振動が大きくなることが確認された。他方で、溝深さＤのボール径比が０．５％以上かつ３．５％以下の範囲にある実施例において、長時間の動作後であっても外輪５温度の急上昇や音響振動の増大が発生せず、良好な耐久性を示した。

【0024】

以上説明した本実施形態に係る転がり軸受１によれば、外輪転走面５ａに隣接する複数の溝２１を設けた部分の表面積が増加することにより、軸受自体の構造によってグリース保持性が向上する。特に、前記溝２１の深さＤを上記の範囲とすることにより、潤滑耐久性および溝による音響、振動の両面において良好な性能が得られる。

【0025】

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0026】

１ 転がり軸受
３ 内輪
３ａ 内輪転走面
５ 外輪
５ａ 外輪転走面
５ｂ 外輪転走面に隣接する両側部分
２１ 溝
Ｄ 溝の深さ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】