JP2004092719A

JP2004092719A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2004092719A
Application number: JP2002252637A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shibazaki; 柴崎　健一
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】高荷重、　高速回転、　高温という厳しい条件下で使用される場合においてもグリース寿命の長寿命化を図ることができる良好な転がり軸受を提供する。
【解決手段】玉軸受は、内外輪１，２の間に冠型保持器１４を介して周方向に転動自在に配設された複数の玉３と、軸受両端の開口部を覆うシール部材１６とを備え、軸受空間内にグリースが封入される。静的空間容積／動的空間容積を３以上とし、且つ静的空間容積／基準容積を０．３以上とする。
但し、前記静的空間容積とは、軸受内部の空間容積である。前記動的空間容積とは、前記静的空間容積から軸受内で運動する部品が一回転する間に通過した空間を除いた空間容積である。前記基準容積とは、πｗ（ｒ_０ ^２−ｒ_ｉ　^２　）であり、ｗ＝軸受両端のシール部材内面間の距離、ｒ_０　＝外輪溝肩内半径、ｒ_ｉ　＝内輪溝肩外半径とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や各種の電気機器等に広く使用されている軸受内部空間内にグリースが封入される密封型の転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、軸受内部空間内にグリースが封入される密封型の転がり軸受としては、例えば図５に示す様な玉軸受が広く使用されている。
この玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内外輪１，２の間に転動自在に配設された複数の転動体としての玉３と、これら玉３を周方向に沿って等間隔に保持する複数のポケット５が設けられた合成樹脂製の保持器４と、軸受両端の開口部を覆うシール部材１６とを備え、軸受空間内にグリースが封入されている。
【０００３】
前記シール部材１６は、外周縁が外輪２の端部内周面に装着されており、内周縁に設けた軸方向内方のリップ７が内輪１の端部外周面に形成されたシール溝９の側壁斜面に摺接され、軸方向外方のリップ８がシール溝９との間でラビリンスを形成している。
【０００４】
前記前記保持器４は、図６に示したように、円環状の主部１０と、この主部１０の軸方向片面（図６中、上面）に等間隔に設けられた複数のポケット５とが、合成樹脂を射出成形することにより一体成形された冠型保持器であり、各ポケット５間は柱部１２とされている。
これら各ポケット５は、前記主部１０の軸方向片面に互いに間隔をあけて配置された一対の爪部１１，１１の間に設けられると共に、前記玉３の形状に対応する凹面状のポケット内周面を有しており、該ポケット５には前記玉３が転動自在に保持される。
【０００５】
ところで、近年、　自動車部品については、　省エネルギーのために、　小型化、　軽量化とともに、　高性能化が求められており、　それに伴い、　上記転がり軸受は、　高荷重、　高速回転、　高温という厳しい条件下で使用されるようになっている。
通常、　グリースを封入した軸受においては、　軸受自体の疲労からくる寿命より、　潤滑性能の劣化からくる焼付による寿命（　以下、グリース寿命）　の方が短く、　このグリース寿命によって軸受の耐久寿命が左右される傾向がある。
【０００６】
そこで、　密封型の転がり軸受のグリース寿命向上技術としては、　例えば特開平８−２７０６４４号に開示されているものがある。
これは密封型複列アンギュラ玉軸受において、軌道溝間の肩部を低くして、軸受内部の空間容積（静的空間容積）を増やし、グリース封入率（＝グリース封入量／静的空間容積）　を変えずに、グリース封入量を増加させるというものである。
【０００７】
しかしながら、このように軌道溝間の肩部を低くして、軸受内部の空間容積を増やすことには限界があり、また、ある一定のグリース封入率（以下、限界グリース封入率）　を超えてグリースを封入すると、グリースが漏れるという問題点は解決されない。
【０００８】
そこで、前述の限界グリース封入率を超えてグリースを多く封入してもグリース漏れを防ぐ従来の技術としては、特開平１１−２４７８６０号に開示されているものがある。
これは保持器にグリース収納部を設け、グリースを保持器とともに回転させることにより、グリース漏れを防ぐというものである。
【０００９】
しかしながら、グリース収納部に入ったグリースや、シール部材付近等の動的空間容積（静的空間容積から軸受内で運動する部品が一回転する間に通過した空間を除いた空間容積：図５に一点鎖線で表示）の空間に留まったグリースは、流動することが無く、時間と共に固化してしまい、潤滑には有効に利用されない。即ち、グリースの流動による軸受トルクの増加が問題となる用途においては、この技術は効果的であるが、高荷重、　高速回転、　高温という厳しい条件下で使用される分野では、封入されたグリースを有効に潤滑に利用し、グリース寿命を長寿命化することが求められる。
【００１０】
更に、封入されたグリースを循環させて有効に潤滑に利用し、グリース寿命を長寿命化する従来の技術としては、実開平５−７３３１８号に開示されているものがある。
これは冠型保持器の背面に半径方向の溝を設けることにより、背面側に入り込んだグリースを背面に設けた溝を通して、遠心力により外径側に流動させるというものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的には冠型保持器を使用した密封型転がり軸受の場合、図７に示したように、グリースＧの大部分は保持器４の爪部１１側の比較的大きな空間に留まっており、このグリースＧが次第に固化し潤滑には有効に利用されないという問題点は解決されない。
【００１２】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、高荷重、　高速回転、　高温という厳しい条件下で使用される場合においてもグリース寿命の長寿命化を図ることができる良好な転がり軸受を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、内輪と、外輪と、内外輪の間に保持器を介して周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、軸受両端の開口部を覆うシール部材とを備え、軸受空間内にグリースが封入される転がり軸受であって、静的空間容積／動的空間容積が３以上であり、且つ静的空間容積／基準容積が０．３以上であることを特徴とする転がり軸受により達成される。
但し、前記静的空間容積とは、軸受内部の空間容積である。前記動的空間容積とは、前記静的空間容積から軸受内で運動する部品が一回転する間に通過した空間を除いた空間容積である。前記基準容積とは、πｗ（ｒ_０ ^２−ｒ_ｉ　^２　）であり、ｗ＝軸受両端のシール部材内面間の距離、ｒ_０　＝外輪溝肩内半径、ｒ_ｉ　＝内輪溝肩外半径とする。
【００１４】
上記構成によれば、静的空間容積／基準容積を０．３以上とすることで、従来と同等かそれ以上の静的空間容積が確保されるので、従来と同等かそれ以上の量のグリースを封入することができる。
更に、静的空間容積／動的空間容積が３以上とは、静的空間容積は大きいが動的空間容積が従来品よりも小さい軸受内部形状を有することであり、例えば、冠型保持器の端面上に軸線方向に突出する突起を設けることによって、該突起が円周方向に連続する爪部側の空間を部分的に遮るので、静的空間容積を犠牲にせずに動的空間容積のみを減らすことができる。
【００１５】
そこで、爪部側空間にあるグリースが、円周方向に移動する前記突起により流動させられて軸受内を循環することにより、軸受内部に封入したグリースは全て均等に潤滑に利用される。又、前記突起によって、爪部側のシール部材内面付近のグリースに作用する遠心力が大きくなり、グリースは外輪側に移動するので、一定のグリース封入率を超えてグリースを封入しても、内輪側にあるシール部材のリップ部からグリースが漏れることはない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る転がり軸受を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る転がり軸受の断面図、図２は図１に示した保持器の部分斜視図、図３は図１に示した転がり軸受のグリース分布を説明する部分断面図である。尚、本実施形態に係る転がり軸受は、保持器を除いて図５に示した玉軸受と略同様の構成を有するので、同部材には同符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１７】
本実施形態に係る転がり軸受としての玉軸受は、図１に示したように、内輪１と、外輪２と、内外輪１，２の間に保持器１４を介して周方向に転動自在に配設された転動体である複数の玉３と、軸受両端の開口部を覆うシール部材１６とを備え、軸受空間内にグリースが封入されている。
【００１８】
前記保持器１４は、図１及び図２に示したように、円環状の主部２０と、この主部２０の軸方向片面（図２中、上面）に等間隔に設けられた複数のポケット１５とが、合成樹脂を射出成形することにより一体成形された冠型保持器であり、各ポケット１５間は柱部２２とされている。
【００１９】
これら各ポケット１５は、図２に示したように、前記主部２０の軸方向片面に互いに間隔をあけて配置された一対の爪部２１，２１の間に設けられると共に、前記玉３の形状に対応する凹面状のポケット内周面を有しており、該ポケット１５には前記玉３が転動自在に保持される。
【００２０】
ここで、本実施形態の玉軸受は、静的空間容積／動的空間容積が３以上、且つ静的空間容積／基準容積が０．３以上とされる。
但し、前記静的空間容積とは、軸受内部の空間容積である。又、前記動的空間容積（図１に、一点鎖線で表示）とは、前記静的空間容積から軸受内で運動する部品（玉３及び保持器１４）が一回転する間に通過した空間を除いた空間容積である。更に、前記基準容積とは、πｗ（ｒ_０ ^２−ｒ_ｉ　^２　）であり、ｗ＝軸受両端のシール部材１６，１６内面間の距離、ｒ_０　＝外輪溝肩内半径、ｒ_ｉ　＝内輪溝肩外半径とする。
【００２１】
そして、このように静的空間容積／動的空間容積を３以上、且つ静的空間容積／基準容積を０．３以上の条件を満足させるための一例として、前記保持器１４のポケット開口側の端面である各柱部２２の上面に、軸方向に延びる板状の突起２３を爪部２１，２１の間より突出させている。前記突起２３は、前記ポケット１５に保持された前記玉３の頂点よりも軸線方向に高く突出する高さに設定される。
【００２２】
即ち、本実施形態に係る玉軸受によれば、静的空間容積／基準容積を０．３以上とすることで、従来と同等かそれ以上の静的空間容積が確保されるので、図５に示した従来の玉軸受と同等かそれ以上の量（従来の限界グリース封入率を超えた量）のグリースを封入することができる。
【００２３】
更に、上述した静的空間容積／動的空間容積が３以上とは、静的空間容積は大きいが、動的空間容積が従来品よりも小さい軸受内部形状を有することであり、図１及び図２に示したように、前記保持器１４の端面上に軸線方向に突出する前記突起２３を設けたことによって、該突起２３が円周方向に連続する爪部２１側（図１中、左側）の空間を部分的に遮るので、静的空間容積を犠牲にせずに動的空間容積のみを減らすことができる。
そこで、爪部２１側の空間にあるグリースＧが、円周方向に移動する前記突起２３により流動させられて軸受内を循環することにより、玉軸受内に封入したグリースは全て均等に潤滑に利用される。
【００２４】
又、本実施形態の玉軸受における爪部２１側のシール部材１６内面付近におけるグリースＧの流動速度は、前記突起２３が近くで回転するため、近くに運動するものが無かった従来の玉軸受（図５、参照）に比べて速く、グリースＧに働く遠心力も大きくなる。
そこで、図３に示したように、グリースＧは外輪２側に移動するので、従来の限界グリース封入率を超えた量のグリースＧを封入しても、内輪１側にあるシール部材１６のリップ部であるリップ７からグリースＧが漏れることはない。
【００２５】
従って、本実施形態の玉軸受によれば、静的空間容積を犠牲にせず、従来の限界グリース封入率を超えた量のグリースＧを封入しても漏れが生じず、封入した総てのグリースを循環させ有効に潤滑に利用できる為、グリース寿命の長寿命化を図ることができる。
【００２６】
尚、本発明の転がり軸受における内外輪、保持器、転動体等の構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、玉軸受に本発明を適用した場合を例に採ったが、これに限定されず、玉軸受以外の転がり軸受に本発明を適用してもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、保持器１４に設けた突起２３の形状を長方形としているが、必ずしもこの形状に限るものではなく、静的空間容積／動的空間容積が３以上、且つ静的空間容積／基準容積が０．３以上の条件を満足する限りにおいて、種々の形状の突起を採用することができる。
更に、上記実施形態では、全ての柱部２２の上面における爪部２１，２１間に前記突起２３を設けた場合を例に採ったが、必ずしも全ての爪部２１，２１間に設ける必要はなく、静的空間容積／動的空間容積を３以上、且つ静的空間容積／基準容積を０．３以上とする条件を満足する範囲において適宜設定される。
【００２８】
また、図４に示した保持器３４のように、主部２０の背面側に半径方向に貫通する溝３０を設けることによって、動的空間容積を同等としたまま静的空間容積を大きくし、静的空間容積／動的空間容積の値を更に大きくすることができる。このようにすると、前記保持器３４の背面側に流れてきたグリースＧを溝３０を通して遠心力により外輪２側に流動させることができ、背面側のシール部材１６のリップ７からのグリース漏れも防止することができる。
【００２９】
【実施例】
上述した本発明の作用効果を確認するために、上記各実施形態に準じた実施例１，２の玉軸受と従来品の玉軸受とについて、高温高速焼付試験を実施した。
前記高温高速焼付試験は、内径１７ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍのグリース密封玉軸受（冠型保持器付）　にグリースを１．５ｇ封入し、内輪回転速度２００００ｍｉｎ^−１、雰囲気温度１５０°Ｃ、ラジアル荷重１３７２Ｎ（１４０ｋｇｆ）、アキシアル荷重６８６Ｎ（７０ｋｇｆ）の条件で軸受を連続回転させ、焼付が生じて軸受外輪温度が１８０°Ｃ以上に上昇するまでの運転時間を測定し、焼付に至るまでの時間が１０００時間以上であれば○、１０００時間未満であれば×とした。
【００３０】
但し、図５に示した玉軸受を従来品、図１に示した玉軸受を実施例１、図１に示した玉軸受の保持器１４を図４の保持器３４に代えたものを実施例２とし、それぞれの静的空間容積、動的空間容積、静的空間容積／動的空間容積、基準容積、静的空間容積／基準容積の値を表１示す。なお、これら従来品及び実施例１，２は、保持器以外は全て同一条件とした。
【００３１】
【表１】

【００３２】
先ず、上記表１から明らかなように、実施例１の玉軸受は、従来品の玉軸受と比較し静的空間容積をほとんど犠牲にせずに、動的空間容積を大きく減少させている。そのため、従来品の玉軸受における静的空間容積／動的空間容積は高々２．６なのに対し、実施例１の玉軸受は静的空間容積／動的空間容積が３．５と３　を超えている。
また、実施例２は、実施例１の玉軸受と動的空間容積は同じであるが、保持器背面に切欠き形成された溝３０の容積分、静的空間容積が増加し、静的空間容積／動的空間容積は４．１と４を超えている。
【００３３】
そして、基準容積については、三者とも同一である。静的空間容積／基準容積の値は、従来品の玉軸受が０．３４３に対し、実施例１の玉軸受が０．３３１とわずかに減少した。
しかしながら、実施例１の玉軸受は、上述したように従来品の玉軸受よりも限界グリース封入率が高いため、従来品と比較して十分な量のグリースを封入することができる。また、実施例２の玉軸受は、静的空間容積が従来品よりも大きいため、グリースが封入可能な容量は十分あり問題ない。
そして、上記高温高速焼付試験の結果は、実施例１及び実施例２ともに、従来品よりも優れた結果が得られた。
【００３４】
【発明の効果】
以上、上述した本発明の転がり軸受によれば、静的空間容積／基準容積を０．３以上とすることで、従来と同等かそれ以上の静的空間容積が確保されるので、従来と同等かそれ以上の量のグリースを封入することができる。
更に、静的空間容積／動的空間容積が３以上とは、静的空間容積は大きいが動的空間容積が従来品よりも小さい軸受内部形状を有することであり、例えば、冠型保持器の端面上に軸線方向に突出する突起を設けることによって、該突起が円周方向に連続する爪部側の空間を部分的に遮るので、静的空間容積を犠牲にせずに動的空間容積のみを減らすことができる。
【００３５】
そこで、爪部側空間にあるグリースが、円周方向に移動する前記突起により流動させられて軸受内を循環することにより、軸受内部に封入したグリースは全て均等に潤滑に利用される。又、前記突起によって、爪部側のシール部材内面付近のグリースに作用する遠心力が大きくなり、グリースは外輪側に移動するので、一定のグリース封入率を超えてグリースを封入しても、内輪側にあるシール部材のリップ部からグリースが漏れることはない。
【００３６】
従って、静的空間容積を犠牲にせず、従来の限界グリース封入率を超えた量のグリースＧを封入しても漏れが生じず、封入した総てのグリースを循環させ有効に潤滑に利用できる為、高荷重、　高速回転、　高温という厳しい条件下で使用される場合においても、グリース寿命の長寿命化を図ることができる良好な転がり軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受の断面図である。
【図２】図１に示した保持器の部分斜視図である。
【図３】図１に示した転がり軸受のグリース分布を説明する部分断面図である。
【図４】図１に示した保持器の変形例を示す部分正面図である。
【図５】従来の転がり軸受の部分断面図である。
【図６】図５に示した保持器の部分斜視図である。
【図７】図５に示した転がり軸受のグリース分布を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
１　内輪
２　外輪
３　玉（転動体）
１４　冠型保持器（保持器）
１６　シール部材
２３　突起

Claims

内輪と、外輪と、内外輪の間に保持器を介して周方向に転動自在に配設された複数の転動体と、軸受両端の開口部を覆うシール部材とを備え、軸受空間内にグリースが封入される転がり軸受であって、
静的空間容積／動的空間容積が３以上であり、且つ静的空間容積／基準容積が０．３以上であることを特徴とする転がり軸受。
但し、
前記静的空間容積とは、軸受内部の空間容積である。
前記動的空間容積とは、前記静的空間容積から軸受内で運動する部品が一回転する間に通過した空間を除いた空間容積である。
前記基準容積とは、πｗ（ｒ_０ ^２−ｒ_ｉ　^２　）であり、ｗ＝軸受両端のシール部材内面間の距離、ｒ_０　＝外輪溝肩内半径、ｒ_ｉ　＝内輪溝肩外半径とする。