JP2019152247A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】早期に潤滑性を高めることができると共に、長寿命化が可能となる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】転がり軸受装置１０は、外周に内軌道面１６を有する内輪体１１と、内周に外軌道面２０を有する外輪体１２と、内軌道面１６と外軌道面２０との間に設けられている複数の玉１３と、外輪体１２において外軌道面２０から軸方向に離れて設けられ潤滑剤を保持している潤滑剤保持部材２４と、内軌道面１６に設けられている第一グリースｇ１と、外軌道面２０と潤滑剤保持部材２４との間に設けられている第二グリースｇ２とを備えている。【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受装置に関する。

転がり軸受において、高速回転化の他に、長寿命化が特に要求されることがある。長寿命化の要求に応えるべく、例えば特許文献１に記載されているように、内輪の間座に、潤滑剤を保持する潤滑剤溜め空間が設けられた転がり軸受装置が提案されている。

実開平５−２２８５０号公報 特開昭５９−２０８２２０号公報

特許文献１に記載の転がり軸受装置によれば、転走経路に潤滑剤の封入を少量行い、潤滑剤溜め空間に封入した潤滑剤又はその成分が、毛細管現象や回転に伴う遠心力により流れ出し、内輪の軌道面及び外輪の軌道面と転動体（玉）との間の潤滑に利用される。

内輪の軌道面の直下に潤滑剤保持部材（以下、「保持部材」と呼ぶ。）の一部（軸方向端部）が設けられる場合、内輪が回転すると、保持部材の潤滑剤を内軌道面に迅速に供給することが可能となる。しかし、例えば特許文献２に記載されているように、回転輪となる内輪ではなく固定輪となる外輪に保持部材が設けられており、また、軌道面と保持部材とが軸方向に離れて設けられている場合、運転を開始して直ぐに、保持部材の潤滑剤を軌道面に供給することが困難となる。このため、低トルクで安定するまでのなじみ運転に時間を要する。また、なじみ運転の後、常用運転の状態においても、保持部材の潤滑剤が効率よく継続的に軌道面に供給されず、軌道面において油膜切れが発生して寿命を低下させるおそれがある。

そこで、本発明は、早期に潤滑性を高めることができると共に、長寿命化が可能となる転がり軸受装置を提供することにある。

本発明の転がり軸受装置は、外周に内軌道面を有する内輪体と、内周に外軌道面を有する外輪体と、前記内軌道面と前記外軌道面との間に設けられている複数の転動体と、前記外輪体において前記外軌道面から軸方向に離れて設けられ潤滑剤を保持している潤滑剤保持部材と、前記内軌道面又は前記外軌道面に設けられている第一グリースと、前記外軌道面と前記潤滑剤保持部材との間に設けられている第二グリースと、を備えている。

この転がり軸受装置が回転すると、第一グリースが内軌道面及び外軌道面に付着し低トルク化が可能となる。第二グリースが外軌道面と潤滑剤保持部材との間に設けられていることで、外軌道面の第一グリースと潤滑剤保持部材との間に潤滑剤の通路が早期に形成される。このため、早期に潤滑性を高めて低トルク化を図ることができると共に、やがて第一グリースが消費されると、潤滑剤保持部材から潤滑剤が外軌道面及び内軌道面に補充されることで、軌道面における潤滑性が維持される。このように潤滑性が維持されることで、転がり軸受装置の長寿命化が可能となる。

なお、第一グリース及び第二グリースは、基油に増稠剤が添加されて成るものである。潤滑剤保持部材に保持されている潤滑剤は、一般的な半固体又は固体状のグリースの他に、液体状グリースや潤滑油である。

また、早期に低トルクで安定した状態とするためには、第一グリースの充填量を多くしすぎないのが好ましい。そこで、前記内軌道面と前記外軌道面との間を含む空間を第一環状空間とし、前記外輪体が有する前記外軌道面と前記潤滑剤保持部材との間の内周面部と、当該内周面部と径方向で対向する前記内輪体の外周面部との間に形成される空間を、第二環状空間とすると、前記第一環状空間における前記第一グリースの充填率は、前記第二環状空間における前記第二グリースの充填率よりも低いのが好ましい。これにより、低トルクで安定するまでのなじみ運転時間を短縮化することが可能となる。

また、第一グリースと潤滑剤保持部材との間における潤滑剤の前記通路の形成をより一層早期に実現するために、前記第二グリースの前記充填率は、前記第一グリースの前記充填率の６倍の値よりも低いのが好ましい。つまり、前記通路の形成を早めるためには、第二グリースの充填量を多くしすぎないのが好ましい。

また、前記第一グリースの前記充填率は３％以上であり１０％以下であって、前記第二グリースの前記充填率は１５％以上であり２５％以下であるのが好ましい。第一グリースが少なすぎると、転がり軸受装置の潤滑性に影響を与えるおそれがある。これに対して、第一グリースが多すぎると、低トルクで安定した状態とするために時間を要する。また、第二グリースが少なすぎたり多すぎたりすると、第一グリースと潤滑剤保持部材との間における潤滑剤の通路の形成に影響を与えるおそれがある。

本発明によれば、早期に潤滑性を高めて低トルク化を図ることができると共に、潤滑剤保持部材から潤滑剤が内軌道面及び外軌道面に補充されることで、長寿命化が可能となる。

本発明の転がり軸受装置の一例を示す断面図である。 図１に示す転がり軸受装置の軸方向一方側を拡大して示す断面図である。

〔転がり軸受の説明〕
図１は、本発明の転がり軸受装置の一例を示す断面図である。図１に示す転がり軸受装置１０は、複列玉軸受であり、軸方向に長い内輪体１１と、軸方向に長い外輪体１２と、これら内輪体１１と外輪体１２との間に介在する転動体としての複列の玉１３と、各列の玉１３を保持する保持器１４と、軸方向両側に設けられているシール１５とを備えている。

内輪体１１は、その外周側において、軸方向一方側（図１では左側）に第一の内軌道面１６を有すると共に、軸方向他方側（図１では右側）に第二の内軌道面１６を有している。内輪体１１は、第一の内軌道面１６が形成されている軸方向一方側の第一の内輪部１７と、第二の内軌道面１６が形成されている軸方向他方側の第二の内輪部１８と、これら第一の内輪部１７と第二の内輪部１８との間に設けられる第三の内輪部１９とを有している。本実施形態では、第一の内輪部１７と、第二の内輪部１８と、第三の内輪部１９とは、同一部材により構成されている。なお、これらはそれぞれ別体であって、第三の内輪部１９は間座であってもよい。第一の内輪部１７と第二の内輪部１８との断面形状は、左右対称であるが同じである。

外輪体１２は、その内周側において、軸方向一方側に第一の外軌道面２０を有すると共に、軸方向他方側に第二の外軌道面２０を有している。外輪体１２は、第一の外軌道面２０が形成されている軸方向一方側の第一の外輪部２１と、第二の外軌道面２０が形成されている軸方向他方側の第二の外輪部２２と、これら第一の外輪部２１と第二の外輪部２２との間に設けられる第三の外輪部２３とを有している。本実施形態では、第一の外輪部２１と、第二の外輪部２２と、第三の外輪部２３とは、同一部材により構成されている。なお、これらはそれぞれ別体であって、第三の外輪部２３は間座であってもよい。第一の外輪部２１と第二の外輪部２２との断面形状は、左右対称であるが同じである。

図２は、図１に示す転がり軸受装置１０の軸方向一方側を拡大して示す断面図である。本実施形態では、第一の外輪部２１には、軸方向他方側の肩部２７の内径Ｄ１が軸方向に沿って同じ（一定）である部分と、内径が変化している（Ｄ１からＤ３に大きくなって変化している）部分とが含まれる。内径Ｄ３が一定となっている部分が、第三の外輪部２３である。図２では、第一の外輪部２１と第三の外輪部２３との境界を仮想線（二点鎖線）で示している。なお、内輪体１１において、外輪体１２における前記境界（仮想線）と同じ軸方向位置が「第一の内輪部１７」と「第三の内輪部１９」との境界となる。なお、この構成は、軸方向他方側においても同様である。

図１において、軸方向一方側において、第一の内軌道面１６と第一の外軌道面２０との間に複数の玉１３が設けられており、これら複数の玉１３によって第一の転動体列が構成されている。軸方向他方側において、第二の内軌道面１６と第二の外軌道面２０との間に複数の玉１３が設けられており、これら複数の玉１３によって第二の転動体列が構成されている。転動体列それぞれにおいて、複数の玉１３は保持器１４によって周方向に間隔をあけて保持されている。

本実施形態の保持器１４は樹脂製である。図２において、保持器１４は、玉１３の軸方向一方側に設けられている円環部１４ａと、円環部１４ａから軸方向に延びて設けられている複数のつめ１４ｂとを有している。複数のつめ１４ｂは周方向に沿って等間隔で設けられている。周方向で隣り合うつめ１４ｂ，１４ｂの間が、玉１３を収容するポケットとなる。また、本実施形態の保持器１４では、円環部１４ａの外周面が、外輪体１２（第一の外輪部２１）の内周面の一部に滑り接触可能である。つまり、保持器１４は、外輪体１２によって案内（ガイド）される外輪案内のものである。これにより、転がり軸受装置１０は、高速回転にも対応可能となる。保持器１４を外輪案内とするために、円環部１４ａの外周面と、外輪体１２（第一の外輪部２１）の内周面との間に形成される隙間ｅ１は小さい。この隙間ｅ１は、円環部１４ａの内周面と、内輪体１１（第一の内輪部１７）の外周面との間に形成される隙間ｅ２よりも小さい。

このため、本実施形態では、シール１５を取り付ける前に、内輪体１１と保持器１４との間（つまり、隙間ｅ２）から、第一の内軌道面１６に対して（図示しないが）ノズルによりグリースｇ１を与えることができる。内軌道面１６に塗布されたグリースｇ１を、以下において「第一グリースｇ１」という。図１及び図２において、塗布した第一グリースｇ１の断面をクロスハッチで示している。前記のような保持器１４の構成、及び第一グリースｇ１については、図１に示す転がり軸受装置１０の軸方向他方側においても同様である。

また、図１において、内輪体１１と外輪体１２との間に玉１３を設ける前に、外輪体１２の内周面の一部に、グリースｇ２（以下において「第二グリースｇ２」という。）が塗布される。図１及び図２において、塗布した第二グリースｇ２の断面をクロスハッチで示している。第一グリースｇ１、及び第二グリースｇ２については、後に説明する。

シール１５は、内輪体１１と外輪体１２との間に形成されている環状空間２６のグリースｇ１、ｇ２が外部へ流出するのを防ぐと共に、軸受外部から異物が環状空間２６に侵入するのを防ぐ。

潤滑剤保持部材２４（以下、「保持部材２４」と呼ぶ。）が、外輪体１２に設けられている。具体的に説明すると、保持部材２４は、第一の外輪部２１が有する第一の外軌道面２０から軸方向に離れて設けられている。また、この保持部材２４は、第二の外輪部２２が有する第二の外軌道面２０から軸方向に離れて設けられている。第三の外輪部２３の内径は、第一の外輪部２１（及び第二の外輪部２２）の内径よりも大きく、この第三の外輪部２３の内周側に保持部材２４が設けられている。保持部材２４は円筒状であり、第三の外輪部２３の内周面に沿って取り付けられている。保持部材２４は、金属製又は樹脂製の多孔質体からなり、互いに連通した微小な空孔を多数有している。このため、保持部材２４に潤滑剤を含浸させることで、保持部材２４は潤滑剤を保持することができる。保持部材２４は多孔質部材である織布、フェルトであってもよいが、本実施形態では、樹脂製（例えば、ポリエチレン）であって硬質の多孔質体に潤滑剤を含浸させたものである。

本実施形態では、前記のとおり、保持器１４が外輪案内されることから、つまり、保持器１４と外輪体１２との間の隙間ｅ１（図２参照）が小さいことから、転がり軸受装置１０の組み立ての際、第一グリースｇ１は、第一の内軌道面１６に設けられる。第一の内軌道面１６に設けられた第一グリースｇ１は、組み立て完了後、内輪体１１が回転すると、玉１３を通じて第一の外軌道面２０にも与えられる。なお、隙間ｅ１が広い場合、第一グリースｇ１は第一の外軌道面２０に設けられていてもよい。つまり、本発明では、第一グリースｇ１は、内軌道面１６又は外軌道面２０に設けられていればよい。

転がり軸受装置１０の組み立ての際、外輪体１２において、外軌道面２０と保持部材２４との間に第二グリースｇ２が設けられる（塗布される）。第二グリースｇ２は、外輪体１２の内周面のうちの外軌道面２０と保持部材２４との間に全周にわたって塗布される。なお、第一グリースｇ１及び第二グリースｇ２は、基油に増稠剤が添加されて成るものである。保持部材２４に保持されている潤滑剤は、一般的な半固体又は固体状のグリースの他に、液体状グリースや潤滑油である。

このように、本実施形態の転がり軸受装置１０は、潤滑剤を保持している保持部材２４を備えており、この保持部材２４は、外輪体１２において第一の外軌道面２０から軸方向に離れて設けられている。そして、転がり軸受装置１０の軸方向一方側において、第一の内軌道面１６（又は第一の外軌道面２０）に第一グリースｇ１が設けられている。更に、第一の外軌道面２０と保持部材２４との間に第二グリースｇ２が設けられている。なお、転がり軸受装置１０の軸方向他方側においても、第一グリースｇ１及び第二グリースｇ２が同様に設けられている。

この転がり軸受装置１０が回転すると、つまり、内輪体１１が回転すると、第一グリースｇ１が内軌道面１６及び外軌道面２０に付着し、これにより、低トルク化が可能となる。また、この転がり軸受装置１０では、第二グリースｇ２が外軌道面２０と保持部材２４との間に設けられていることで、外軌道面２０に移動した第一グリースｇ１と保持部材２４との間に、潤滑剤の通路Ｐ（図２参照）が早期に形成される。このため、早期に潤滑性を高めて低トルク化を図ることができる。つまり、外軌道面２０及び内軌道面１６と玉１３との間において、グリースが早期になじみ、低トルク化が可能となる。これにより、低トルクでかつその低トルクが安定した状態が得られるまでのなじみ運転時間を短縮させることができる。そして、なじみ運転の後、常用運転の状態で、やがて第一グリースｇ１が消費されると、保持部材２４から潤滑剤が前記通路Ｐを通じて外軌道面２０及び内軌道面１６に補充される。このため、外軌道面２０及び内軌道面１６における潤滑性が維持される。このように潤滑性が維持されることで、転がり軸受装置１０の長寿命化が可能となる。

本実施形態では、軸方向一方側において、第一の内軌道面１６と第一の外軌道面２０との間を含む空間を第一環状空間Ｋ１としている。本実施形態では（図２参照）、第一環状空間Ｋ１は、第一の内軌道面１６と第一の外軌道面２０との間の空間を含み、第一の内軌道面１６の軸方向他方側の端縁１６ａと第一の外軌道面２０の軸方向他方側の端縁２０ａとを通過する仮想面Ｆから、シール１５の軸方向他方側の端面１５ａまでの間の空間である。また、外輪体１２が有する第一の外軌道面２０と保持部材２４との間の内周面部２８と、この内周面部２８と径方向で対向する内輪体１１の外周面部２９との間に形成される空間を、第二環状空間Ｋ２としている。第一環状空間Ｋ１と第二環状空間Ｋ２との境界が、前記仮想面Ｆとなる。

転がり軸受装置１０を早期に低トルクで安定した状態とするためには、つまり、低トルクで安定するまでのなじみ運転時間を短縮させるためには、第一グリースｇ１の充填量を多くしすぎないのが好ましい。そこで、第一環状空間Ｋ１における第一グリースｇ１の充填率Ｑ１は、第二環状空間Ｋ２における第二グリースｇ２の充填率Ｑ２よりも低くされている（Ｑ１＜Ｑ２）。また、第一グリースｇ１と保持部材２４との間における潤滑剤の通路Ｐ（図２参照）の形成を、より一層早期に実現するために、第二グリースｇ２の充填率Ｑ２は、第一グリースｇ１の充填率Ｑ１の６倍の値よりも低いのが好ましい（Ｑ２＜Ｑ１×６）。つまり、第二グリースｇ２を多くしすぎないのが好ましい。

なお、第一環状空間Ｋ１における第一グリースｇ１の充填率Ｑ１は、第一環状空間Ｋ１の全容積を１００とした場合に、この第一環状空間Ｋ１に設けられている第一グリースｇ１の全容積の割合である。同様に、第二環状空間Ｋ２における第二グリースｇ２の充填率Ｑ２は、第二環状空間Ｋ２の全容積を１００とした場合に、この第二環状空間Ｋ２に設けられている第二グリースｇ２の全容積の割合である。

第一グリースｇ１の充填率Ｑ１、及び第二グリースｇ２の充填率Ｑ２の具体例について説明する。第一グリースｇ１の充填率Ｑ１は、３％以上であり１０％以下であるのが好ましい。第二グリースｇ２の充填率Ｑ２は、１５％以上であり２５％以下であるのが好ましい。より好ましくは、充填率Ｑ２は、１７．５％以上であり２２．５％以下である。本実施形態では、第一グリースｇ１の充填率Ｑ１が５％（５％±１％）であり、第二グリースｇ２の充填率Ｑ２が２０％（２０％±１％）である。第一グリースｇ１の充填率Ｑ１は、前記なじみ運転時間を短縮させる量として、前記のとおり設定されている。第二グリースｇ２の充填率Ｑ２は、第一グリースｇ１と保持部材２４とを効率よく繋げるために必要となる量として、前記のとおり設定されている。

第一グリースｇ１が少なすぎると、つまり、充填率Ｑ１が３％未満であると、内軌道面１６及び外軌道面２０と玉１３との間における潤滑性に影響を与えるおそれがある。これに対して、第一グリースｇ１が多すぎると、つまり、充填率Ｑ１が１０％を越えると、第一グリースｇ１のなじみに時間がかかり、低トルクで安定した状態とするために時間を要する。また、第二グリースｇ２が少なすぎたり多すぎたりすると、つまり、充填率Ｑ２が１５％未満であったり、２５％を越えたりするような場合、第一グリースｇ１と保持部材２４との間における潤滑剤の通路Ｐ（図２参照）の形成が遅れる場合がある。よって、図１の転がり軸受装置１０の軸方向一方側において、第一グリースｇ１の充填率Ｑ１、及び第二グリースｇ２の充填率Ｑ２を、前記のとおり設定するのが好ましい。なお、図１の転がり軸受装置１０の軸方向他方側においても、第一グリースｇ１及び第二グリースｇ２が、軸方向一方側と同様に設けられている。

本実施形態では、第二グリースｇ２は、その一部が保持部材２４と接触するように設けられているが、微小な隙間が設けられていてもよい。また、図１に示すように、第二グリースｇ２は、第一グリースｇ１と非接触で設けられていてもよいが、第一グリースｇ１と接触するように設けられていてもよい。つまり、第一グリースｇ１と第二グリースｇ２とは連続していてもよい。なお、組み立て段階では、第一グリースｇ１と第二グリースｇ２とが非接触であっても、転がり軸受装置１０が回転すると（なじみ運転の初期において）第一グリースｇ１の一部が第二グリースｇ２側へ移動し、第一グリースｇ１と第二グリースｇ２とは連続する。

以上より、本実施形態の転がり軸受装置１０によれば、低トルクで安定するまでのなじみ運転の時間を短くすることができる。また、なじみ運転の後、常用運転の状態において、保持部材２４の潤滑剤が効率よく継続的に外軌道面２０、内軌道面１６、及び玉１３に供給される。この結果、外軌道面２０、内軌道面１６、玉１３の表面において油膜切れが発生するのを抑制し、転がり軸受装置１０を長寿命化することが可能となる。

本実施形態の保持部材２４は、樹脂製（例えば、ポリエチレン）であって硬質の多孔質体である。これにより、保持部材２４を軟質のフェルトや織布とする場合よりも、剛性を高くすることができ、組み立てが容易となる。また、保持部材２４の、高温、水分、油分に対する耐久性が向上する。この結果、保持部材２４自体も長寿命化される。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の転がり軸受装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。前記実施形態では、転がり軸受装置１０が複列玉軸受である場合について説明したが、単列の玉軸受であってもよい。また、内輪体１１と外輪体１２との間に設けられている転動体は、玉１３以外に、ころであってもよい。つまり、転がり軸受装置１０はころ軸受であってもよい。

１０：転がり軸受装置 １１：内輪体 １２：外輪体
１３：玉（転動体） １６：内軌道面 ２０：外軌道面
２４：潤滑剤保持部材 ２８：内周面部 ２９：外周面部
ｇ１：第一グリース ｇ２：第二グリース Ｋ１：第一環状空間
Ｋ２：第二環状空間

Claims (4)

1. 外周に内軌道面を有する内輪体と、内周に外軌道面を有する外輪体と、前記内軌道面と前記外軌道面との間に設けられている複数の転動体と、前記外輪体において前記外軌道面から軸方向に離れて設けられ潤滑剤を保持している潤滑剤保持部材と、前記内軌道面又は前記外軌道面に設けられている第一グリースと、前記外軌道面と前記潤滑剤保持部材との間に設けられている第二グリースと、を備えている転がり軸受装置。
2. 前記内軌道面と前記外軌道面との間を含む空間を第一環状空間とし、
   前記外輪体が有する前記外軌道面と前記潤滑剤保持部材との間の内周面部と、当該内周面部と径方向で対向する前記内輪体の外周面部との間に形成される空間を、第二環状空間とすると、
   前記第一環状空間における前記第一グリースの充填率は、前記第二環状空間における前記第二グリースの充填率よりも低い、請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記第二グリースの前記充填率は、前記第一グリースの前記充填率の６倍の値よりも低い、請求項２に記載の転がり軸受装置。
4. 前記第一グリースの前記充填率は３％以上であり１０％以下であって、
   前記第二グリースの前記充填率は１５％以上であり２５％以下である、請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。

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