JP2004084792A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】クリープ防止部又は電気絶縁皮膜によって放熱が阻害される転がり軸受であっても昇温を抑制する。
【解決手段】軌道輪２，３及び転動体４を有し、前記軌道輪１，２に取り付けられる他部材に対して金属接触することなく接する非金属接触範囲７を有する転がり軸受において、他部材に接触しない範囲に、放射率を０．９以上に高める表面処理が施されている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
転がり軸受を高速回転、高荷重条件などで使用した場合、転がり軸受内部での発熱が問題となる。発熱と放熱とのバランスがとれていれば、温度上昇は生じないが、発熱量より放熱量が少ないと、転がり軸受は昇温を続ける。
【０００３】
例えば、転がり軸受の軌道輪（内輪・外輪）に金属製の他部材（軸・ハウジング等）が取り付けられている場合、前記他部材に熱が伝導することにより発熱と放熱のバランスがとれれば、転がり軸受の温度上昇はさほど生じない。
一方、軌道輪に取り付けられる他部材が金属製でない場合には、一般に熱伝導性が低いため転がり軸受からの放熱が促進されず昇温する。また、転がり軸受の軌道輪にはクリープ防止用の弾性リングや電気絶縁被膜が設けられている場合には、他部材が金属製であっても、転がり軸受はクリープ防止用弾性リングや電気絶縁皮膜のように熱伝導性の低い部材を介して当該他部材に接しているため、転がり軸受から他部材に熱が伝わり難く、放熱が促進されないため昇温する。
【０００４】
このように、転がり軸受と他部材との金属接触が絶たれていると、転がり軸受が昇温しやすく、いずれは焼付きが発生する。また、グリースが封入されている転がり軸受の場合、グリースの劣化が早くなってベアリングの寿命が短くなる。本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、放熱が阻害される転がり軸受であっても昇温を抑制することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軌道輪及び転動体を有し、前記軌道輪に取り付けられる他部材に対して金属接触することなく接する非金属接触範囲を有する転がり軸受において、他部材に接触しない範囲に、放射率を高める表面処理が施されていることを特徴とする転がり軸受である。
本発明によれば、他部材が金属でない場合や、軌道輪にクリープ防止部又は電気絶縁皮膜などの金属より著しく熱伝導率低い部材（ゴム又は樹脂等）が設けられている場合などのように転がり軸受が非金属接触範囲を有していても、放射率を高める表面処理がなされているため、当該表面処理がなされている範囲からの放熱作用が向上し、当該表面処理がなされていない転がり軸受に比べて、昇温を抑制することができる。
【０００６】
前記表面処理が施された範囲の放射率は０．９以上であるのが好ましく、この場合、効率的に昇温を抑制することができる。
【０００７】
さらに、前記表面処理は、転がり軸受の放射率を高めるとともに耐熱性を有する材料のコーティングであるのが好ましい。この場合、高温での使用に適したものとなる。そして、耐熱性のコーティングとしては、セラミックコーティングが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施形態に係る転がり軸受１を示しており、この転がり軸受１は、軌道輪である内輪２及び外輪３間に転動体４を配置して構成されている。転動体４は玉であり、複数の玉４が保持器５によって保持されている。この転がり軸受１には、一方の軌道輪（図示のものでは外輪３）にシールド６が取り付けられており、シールド軸受として構成されている。なお、シールド６は軸方向両端面に設けられている。
【０００９】
軌道輪（図示のものでは外輪３の外周）には、クリープ防止のためのクリープ防止部としてＯリング（弾性リング）７が装着されている。Ｏリング７は、例えばゴム製であり、軸方向に対をなして並設されている。なお、外輪３の外周面３ａには、Ｏリング７を装着するための装着溝８が周方向に形成されている。また、この転がり軸受１にはグリースが封入されている。
前記軌道輪２，３は、軸受鋼などの金属製であり、転動体４はセラミック材料により形成されている。また、シールド６は、鉄板などの金属製である。
【００１０】
例えば、この転がり軸受１が内輪回転で使用される場合、外輪３の外周面３ａ側にハウジングが取り付けられ、内輪２の内周面２ａ側に回転軸が取り付けられる。
転がり軸受１をハウジング等の他部材に装着させても、外輪３はクリープ防止部であるＯリング７を介して他部材（ハウジング）に装着されるため、当該他部材にはＯリング７が接するだけで、他部材と外輪外周面３ａとは接しない状態にある。
したがって、外輪３に取り付けられる他部材が金属製でない場合はもちろん、他部材が金属製であっても、転がり軸受１から他部材（ハウジング）への熱の伝導（放熱）が妨げられた状態となっている。すなわち、他部材が熱伝導性の高い金属製であって、かつ外輪３と接していれば、転がり軸受１において発生した熱が他部材に伝導することによって放熱が促進されるが、他部材と外輪３との間に、熱伝導性の低いゴム製のＯリング７が介在しているため、放熱が抑制された構造となっている。
【００１１】
このように、本実施形態の転がり軸受１では、外輪３側における他部材との接触範囲がクリープ防止部であるＯリング７の部分であり、このＯリング７はゴム製であって非金属であるため非金属接触範囲となっている。なお、他部材が非金属であれば、転がり軸受１がＯリング７を備えていなくても非金属接触範囲を有することとなり、この場合、転がり軸受１の外周面全体が非金属接触範囲となる。
Ｏリング７による非金属接触範囲によって妨げられた放熱を促進するため、前記外輪３及び前記シールド６，６には、表面処理９が施されている。この表面処理９は、外輪３及びシールド６，６の表面の放射率を高めるための処理である。ここでは、表面処理９は、軌道輪２，３やシールド６よりも放射率の高い材料をコーティングすることによってなされている。
【００１２】
ここで、転がり軸受１の軌道輪２，３やシールド６の材料である金属は一般的に放射率が低いが、軌道輪２又はシールド６よりも放射率の高いコーティング９を施すことによって、コーティング９無しのものに比べて転がり軸受１からの放熱を促進することができる。
【００１３】
放射範囲となるコーティング９は、放熱を行うべく、他部材と接しておらず転がり軸受１の露出した外表面となる範囲に形成する。他部材と接していない範囲としては、例えば、転がり軸受１の軸方向端面の範囲があるが、本実施形態では、外輪３及びシールド６にコーティング９が施されている。外輪３のコーティング９は、外輪３の外周面３ａ、内周面（軌道面を除く）３ｂ、及び軸方向両端面３ｃ，３ｃに施されている。また、内輪２にも軌道面を除き、同様にコーティング９を施すことができる。シールド６のコーティング９は、図示のものでは、シールド６のほぼ全表面に施されているが、少なくともシールド６の外表面６ａに施すだけでも足りる。シールド表面のほぼ全体にコーティング９を施すことでコーティング表面積を広くでき放熱効率を大きくすることができる。また、外輪３とシールド６の双方にコーティング９を施すことでもコーティング面積を広くすることができている。つまり、コーティング９は、他部材に接触しない範囲の一部又は全部に施すことができ、軸受形状や使用条件、コスト等を考慮し、適宜、コーティング範囲を設定すればよい。
【００１４】
なお、本実施形態では、シールド６が転がり軸受１の軸方向両側に設けられているが、シールド６が軸方向片側だけに存在するものであってもよい。さらに、シールド６が転がり軸受１の軸方向両側に設けられている場合に、図示のように両方のシールド６，６にコーティング９を施しても良いし、一方のシールド６だけにコーティング９を施しても良い。
【００１５】
コーティング９の材料としては、放射率の高いものを適宜採用することができる。例えば、コーティング９は、セラミックコーティング又は放射率の高い金属酸化物のコーティングによって行うことができる。好ましくは、シリカ、アルミナ等の放射率の高い物質からなる粒子を分散させた無機系又は有機系のコーティングとすることができる。
また、コーティング９は、ＤＬＣなどの炭素系硬質膜を形成することによって行っても良い。あるいは、エポキシ樹脂などの樹脂材料でコーティングしてもよい。さらには、黒色塗装（好ましくは、つや消し黒色塗装）することによっても放射率を高くすることができる。
コーティング材料は、放射率の高いものであれば適宜採用できるが、セラミック材料、金属酸化物、ＤＬＣ等の耐熱性を有するものを採用した場合には、高温環境での使用に耐えることができ好ましい。また、コーティングとしてセラミック材料を用いる場合には、セラミック材料による輻射によって特に優れた放熱性が得られる。
【００１６】
本実施形態に係る転がり軸受１によれば、コーティング９によって形成された放射範囲によって、コーティング９のない転がり軸受１に比べて放熱性が高い。したがって、Ｏリング７によってハウジング等の他部材への放熱が妨げられている場合に、高速回転・高荷重など発熱を生じる条件下で転がり軸受１を使用しても、コーティング９からの放熱によって転がり軸受１の昇温を抑制することができる。よって、転がり軸受１の焼付きを防止できるとともに、グリースの劣化を防止できるため、転がり軸受１の寿命を長くすることができる。
しかも、本実施形態に係る転がり軸受１では、転動体に軽量のセラミックス材料が用いられているため、高速回転時における遠心力の軽減効果によって転がり軸受１からの発熱量も抑えられている。
【００１７】
図２は、第２実施形態に係る転がり軸受１を示している。この転がり軸受１では、第１実施形態に係る転がり軸受１とは異なり外輪３にＯリング７が設けられておらず、合成樹脂製の電気絶縁被膜１０が形成されている。したがって、外輪３側に装着される他部材（ハウジング等）には電気絶縁皮膜１０が接しており、外輪３は他部材に直接には接していない。
したがって、第２実施形態に係る転がり軸受１においても、外輪３に取り付けられる他部材が金属製でない場合はもちろん、他部材が金属製であっても、転がり軸受１から他部材（ハウジング）への熱の伝導（放熱）が電気絶縁皮膜１０によって妨げられた状態となっている。すなわち、他部材と外輪３との間に、熱伝導性の低い合成樹脂製の電気絶縁皮膜１０が介在しているため、放熱が抑制された構造となっている。
【００１８】
このように、本実施形態の転がり軸受１では、外輪３側における他部材との接触範囲が電気絶縁皮膜１０であり、この電気絶縁皮膜１０は合成樹脂製であって非金属であるため非金属接触範囲となっている。
第２実施形態では、放熱を促進するためのコーティング９は、シールド６にだけ施されている。ただし、必要に応じて軌道輪２，３にも施してもよい。第２実施形態では、電気絶縁被膜１０によって放熱が阻害されているがコーティング９によって放熱が促進され、昇温を抑制することができる。
なお、第２実施形態において、説明を省略した点は第１実施形態と同様である。また、図面においては同符号が附されている。
【００１９】
【実施例】
図１に示す転がり軸受１の外輪３とシールド６に液体セラミックス（商品名：セラックα、セラック株式会社製）をスプレー、ディッピング等で塗布し、薄膜を形成してコーティングを行った。この転がり軸受１のコーティング９の放射率は約０．９２であり、セラミックスによる輻射熱によって効率的な放熱が行われ、耐熱性にも優れる。
このコーティングされた転がり軸受を実施例とし、図１の転がり軸受１にコーティング９を施していないものを比較例とし、以下の条件で試験を行った。
＜試験条件＞
回転数：１００００ｒｐｍ
荷重：ラジアル荷重４００ｋｇｆから２４ｈ毎に２００ｋｇｆ増加
潤滑：グリース（商品名：イソフレックスＮＢＵ１５　空間の１０％封入）
【００２０】
図３に示すように、実施例では、比較例と比較して外輪温度が約１０℃低く、昇温が抑制されている。しかも、実施例では、より高荷重まで運転が可能であることがわかる。したがって、同じ荷重であれば、実施例の方が、グリースの温度劣化が少なくグリース寿命が長くなり、転がり軸受として長寿命となる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、放射率を高める表面処理によって放熱が促進されるため、他部材との金属接触による放熱が抑制されていても、転がり軸受の昇温を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る転がり軸受１の断面図である。
【図２】第２実施形態に係る転がり軸受２の断面図である。
【図３】試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１　転がり軸受
２　内輪（軌道輪）
３　外輪（軌道輪）
４　玉（転動体）
７　Ｏリング（クリープ防止部；非金属接触範囲）
９　コーティング（表面処理）
１０　電気絶縁皮膜（非金属接触範囲）

Claims (5)

1. 軌道輪及び転動体を有し、前記軌道輪に取り付けられる他部材に対して金属接触することなく接する非金属接触範囲を有する転がり軸受において、
   他部材に接触しない範囲に、放射率を高める表面処理が施されていることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記表面処理が施された範囲の放射率が０．９以上であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
3. 前記非金属接触範囲は、軌道輪に設けられたクリープ防止部又は電気絶縁皮膜であることを特徴とする請求項１又は２記載の転がり軸受。
4. 前記表面処理は、転がり軸受の放射率を高めるとともに耐熱性を有する材料のコーティングであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
5. 前記表面処理は、セラミックコーティングであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受。

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