JP2005155696A

JP2005155696A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2005155696A
Application number: JP2003391975A
Authority: JP
Inventors: Koichi Goto; 耕一後藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】車両用電装補機に用いられる転がり軸受において、保持器のポケット面と転動体との潤滑性能の向上を図ることにより、保持器音を低減すると共に、長寿命の転がり軸受を提供する。
【解決手段】転動体が摺接する各ポケット６のポケット面５ｃにディンプル状の微小な凹部５ｄを複数形成し、凹部５ｄに潤滑剤を保持し、転動体の転動に伴ってポケット面５ｃと転動体の転動面との間に潤滑剤を安定して供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されるオルタネータ等の電装補機に用いられる転がり軸受に関する。

車両に搭載されるオルタネータ等の電装補機の回転軸を支持する転がり軸受には、転動体である複数の玉を外輪および内輪間に形成された軌道内に転動自在に配置した転がり玉軸受が多用されている。図５に示されるように、転がり玉軸受に組み込まれる保持器１００は、合成樹脂を射出成形する事により一体に形成された、いわゆる冠型保持器であり、転動体である玉を転動自在に保持するためのものである。

保持器１００は円筒状の主部１００ａと、主部１００ａの周方向に所定の間隔をもって設けられた複数のポケット１０１とを有している。各ポケット１０１は、互いに間隔をおいて主部１００ａの軸方向一端面に突設された一対の弾性片１００ｂ、１００ｂと、前記一端面において前記一対の弾性片１００ｂ、１００ｂの間に設けられた凹部により画成されており、主部１００ａの内周面及び外周面にそれぞれ開口している。そして、前記玉はポケット１０１に転動自在に保持される。前記玉と摺接する各ポケット１０１の内面（以下、ポケット面と呼ぶ）１００ｃは前記玉より僅かに大きな半径の部分球面又は円筒状に形成されている。

通常、射出成形された樹脂製の保持器１００のポケット面１００ｃは、表面粗さ０．１μｍ以下の平滑面であるが、ポケット面１００ｃを粗面化することにより、ポケット面１００ｃに潤滑剤を保持し易いようにして、転がり軸受の潤滑性能の向上を図った保持器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−６８４２１号公報（第２頁、第２図）

特許文献１に開示されている保持器は、精密機器の回転支持部に用いられる負荷荷重の極めて小さいミニチュア玉軸受に組み込まれる保持器であり、合成樹脂を射出成形したものである。射出成形に用いる金型部品にシボ加工等のエッチングを施し、ポケット面に多数の突起を形成し、ポケット面を平均粗さで２〜１０μｍＲａとしている。そして、該突起間（凹部）に潤滑剤を保持すると共に、玉の転動に伴って前記突起と玉の転動面との間に潤滑剤を供給するようにし、軸受の低トルク化及び音響寿命の向上を図っている。

ところが、車両に搭載されるオルタネータ等の電装補機の回転軸を支持する転がり軸受は、高負荷荷重・高速回転の厳しい条件下で使用され、且つ使用環境も低温から高温までの広範囲な温度環境下で使用される。このため、電装補機に用いられる転がり軸受の場合、例えばエーテル系ウレアグリース等の耐熱性・機械的安定性に優れた合成油系グリースを潤滑剤として封入するのが一般的である。しかし、低温環境下においては前記グリースの流動性がやや低下する傾向にあり、転動体とポケット面との間にグリースが供給されにくく、潤滑が不十分となり焼付きや保持器音が発生する場合があった。

特許文献１に開示されている保持器においては、平滑なポケット面に多数の突起を形成することによりポケット面が粗面化されており、前記突起の先端において玉を支持する。しかし、前記多数の突起の高さが均一ではないため、前記突起の先端と玉の転動面との間に形成される油膜厚さが不均一となり、一部の突起の先端部に過大な剪断応力が作用する可能性があり、また、玉の支持に関与しない突起が発生して一部の突起に負荷が集中する可能性があった。そのため、高負荷荷重・高速回転の条件下で使用される場合に磨耗や保持器音の発生が懸念されていた。

従って、車両用電装補機に用いられ、高負荷荷重・高速回転且つ低温から高温までの厳しい条件下で使用される転がり軸受においては、軸受寿命の長期化、静粛性の向上を図るために、保持器と転動体との潤滑に関して改善の余地があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用電装補機に用いられる転がり軸受において、保持器と転動体との潤滑性能の向上を図ることにより、保持器音を低減すると共に、長寿命の転がり軸受を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る転がり軸受は、下記の点を特徴としている。

外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間で周方向に転動自在に配置された複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器と、を備える転がり軸受であって、
前記転動体が摺接する前記保持器の摺接面にディンプル状の微小な凹部が複数設けられることにより、該摺接面が３μｍ以上且つ１０μｍ未満の表面粗さに形成され、
前記摺接面と、前記転動体の転動面と、が合成油系グリースにより潤滑されており、
車両用電装補機に使用されること。

本発明に係る転がり軸受によれば、転動体が摺接する保持器の摺接面にディンプル状の微小な凹部を複数形成したので、該凹部に潤滑剤を保持し、転動体の転動に伴って前記摺接面と転動体の転動面との間に潤滑剤を安定して供給することができる。特に、潤滑剤として耐熱性・機械的安定性に優れるエーテル系ウレアグリース等の合成油系グリースを用いた場合に、グリースの流動性が低下する低温環境下においても、摺接面に設けられたディンプル状の凹部に保持されたグリースにより、摺接面と転動体の転動面との間にグリースを安定して供給することができる。また、凹部を除く摺接面は平滑な面であるため、転動体の転動面との間に均一な厚さの油膜が形成されると共に、広範な面積において転動体を支持することができる。これにより、高負荷荷重・高速回転且つ低温から高温までの厳しい条件下での使用においても磨耗や保持器音の発生を低減することができる。

そして、摺接面の表面粗さを３μｍ以上且つ１０μｍ未満としたので、保持器と転動体との潤滑に必要な適正量の潤滑剤を、過不足なく凹部に保持し、転動体の転動に伴って、保持器の摺接面と転動体の転動面との間に潤滑剤を安定して供給することができる。これにより、高負荷荷重・高速回転且つ低温から高温までの厳しいの条件下での使用においても磨耗や保持器音の発生を低減することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態である転がり玉軸受の縦断面図、図２は図１における保持器の斜視図、図３は図２における保持器の摺接面を示す要部拡大斜視図である。

図１に示されるように、転がり玉軸受１は、外輪２と、内輪３と、転動体である複数の玉４と、保持器５とを備えている。外輪２の内周面の略中央部には、円弧溝状の外輪軌道面２ａが形成されており、内輪３の外周面の略中央部には、外輪軌道面２ａと対向する円弧溝状の内輪軌道面３ａが形成されている。外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとの間には、複数の玉４が転動自在に配置されており、複数の玉４は、保持器５のポケット６内に転動自在に保持されて円周方向に所定の間隔で配置されている。外輪２と内輪３とによって構成される軸方向両側の開口端部には、円環状のシールド板８がそれぞれ配設されており、前記開口端部を封止して、封入されたグリースの流出を防止すると共に、外部からの異物の進入を阻止するようになっている。尚、グリースにはエーテル系ウレアグリース等の耐熱性・機械的安定性に優れた合成油系グリースが使用されている。

図２に示されるように、本実施形態の保持器５は、いわゆる冠型保持器であり、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、等の合成樹脂を射出成形することにより形成されている。保持器５は円筒状の主部５ａと、主部５ａの周方向に所定の間隔をもって設けられた複数のポケット６と、を有している。各ポケット６は、互いに間隔をあけて主部５ａの軸方向一端面に突設された一対の弾性片５ｂ、５ｂと、前記一端面において前記一対の弾性片５ｂ、５ｂの間に設けられた凹部により画成されており、主部５ａの内周面及び外周面にそれぞれ開口している。そして、玉４はポケット６に転動自在に保持される。玉４が摺接する各ポケット６のポケット面（摺接面）５ｃは玉４より僅かに大きな半径の部分球面状に形成されている。

図２および図３に示されるように、ポケット６のポケット面５ｃ全面にディンプル状の凹部５ｄが多数形成されており、ポケット面５ｃの表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１で規定されている算術平均粗さＲａについて３μｍ以上且つ１０μｍ未満に設定されている。また、各ポケット面５ｃに設けられる凹部５ｄの個数は、各凹部５ｄの占める面積の合計がポケット面５ｃの表面積の１／４以上且つ１／２未満となる個数が好ましい。

ここで、ポケット面５ｃの表面粗さを３μｍ以上としたのは、表面粗さが３μｍ未満の場合に、凹部５ｄに保持可能なグリースの量が少なく、玉４とポケット面５ｃとの潤滑に必要なグリースを十分に供給できないためである。また、ポケット面５ｃの表面粗さを１０μｍ未満としたのは、表面粗さが１０μｍ以上の場合に、多量のグリースが凹部５ｄに溜まって、転がり玉軸受１の振動が大きくなる傾向があるためである。また、各ポケット面５ｃに設けられる凹部５ｄの個数について、各凹部５ｄの占める面積の合計がポケット面５ｃの表面積の１／４以上且つ１／２未満としたのは、面積の合計が１／４未満であると、凹部５ｄがまばらに分散してしまい玉４とポケット面５ｃとの潤滑に必要なグリースを十分に供給できないためであり、面積の合計が１／２以上であると、油膜を介して玉４を支持するポケット面の平滑部を十分に確保できないためである。

前述した３μｍ以上且つ１０μｍ未満のポケット面の表面粗さにおいて、凹部５ｄの深さはポケット面の表面積に比較して微小であるので、凹部５ｄに保持されたグリースは、凹部５ｄから容易に剥離してポケット面５ｃと玉４の転動面との間に容易に入り込むことができる。従って、グリースの流動性が低下する低温環境下においても、玉４の転動に伴って、凹部５ｄに保持されたグリースがポケット面５ｃと玉４の転動面との間に入り込み油膜を形成して、玉４を円滑に転動させることができる。

本発明の効果を確認するため、本発明の一実施形態である転がり玉軸受１に係る実施例、および該実施例と比較するための比較例について説明する。

実施例および比較例の試験に用いた転がり玉軸受は、何れも、内径１５ｍｍ、外径３５ｍｍ、幅１１ｍｍの単列深溝玉軸受（呼び番号６２０２）である。該単列深溝玉軸受にモーメント負荷を懸けた状態において３０００ｒｐｍで回転させた。グリースの粘度は５０〜１１０ｃｓｔが望ましく、本実施例においてグリースは、１００ｃｓｔ（センチストークス）のエーテルを基油とし、これにウレア増ちょう剤を添加したものを用いている。グリース封入量は、空間容積比１５％とし、シールド板は装着していない。実施例の単列深溝玉軸受には、ポケット面にディンプル状の凹部を多数形成し、ポケット面の表面粗さを３μｍ以上且つ１０μｍ未満とした保持器が組み込まれており、また、比較例の単列深溝玉軸受には、ポケット面の表面粗さを０．１μｍ以下の平滑面とした保持器が組み込まれている。

上記した条件で単列深溝玉軸受を回転させながら、騒音計によって騒音レベルを測定して評価した。

結果を図４に示す。図４に示されるように、ポケット面が平滑な保持器を用いた比較例の単列深溝玉軸受においては平均騒音レベルが５３ｄＢであり、保持器音の発生が確認されたのに対して、ディンプル状の凹部を多数形成した保持器を用いた実施例の単列深溝玉軸受においては平均騒音レベルが４６ｄＢであり、比較例に比べ低い数値を示し、且つ保持器音の発生は認められなかった。
従って、本発明の有効性が実証された。

上述した転がり玉軸受１によれば、玉４が摺接するポケット面５ｃにディンプル状の微小な凹部５ｄを複数形成したので、凹部５ｄにグリースを保持し、玉４の転動に伴ってポケット面５ｃと玉４の転動面との間にグリースを安定して供給することができる。特に、グリースの流動性が低下する低温環境下においても、ポケット面５ｃに設けられた凹部５ｄに保持されたグリースにより、ポケット面５ｃと玉４の転動面との間にグリースを安定して供給することができる。また、凹部５ｄを除くポケット面５ｃは平滑な面であるため、玉４の転動面との間に均一な厚さの油膜が形成されると共に、広範な面積において玉４を支持することができる。これにより、高負荷荷重・高速回転且つ低温から高温までの厳しい条件下での使用においても磨耗や保持器音の発生を低減することができる。

また、ポケット面５ｃの表面粗さを３μｍ以上且つ１０μｍ未満としたので、ポケット面５ｃと玉４との潤滑に必要な適正量のグリースを、過不足なく凹部５ｄに保持し、玉４の転動に伴って、ポケット面５ｃと玉４の転動面との間にグリースを安定して供給することができる。これにより、高負荷荷重・高速回転且つ低温から高温までの厳しいの条件下での使用においても磨耗や保持器音の発生を低減することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態及び実施例における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明の一実施形態である転がり玉軸受の縦断面図である。図１における保持器の斜視図である。図２における保持器のポケット面を示す要部拡大斜視図である。本発明の転がり玉軸受と従来の転がり玉軸受の騒音レベルを比較して示すグラフである。従来技術による保持器の斜視図である。

符号の説明

１転がり玉軸受
２外輪
２ａ外輪軌道面
３内輪
３ａ内輪軌道面
４玉（転動体）
５保持器
５ｃポケット面（摺接面）
５ｄディンプル状の凹部
６ポケット

Claims

外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間で周方向に転動自在に配置された複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持する保持器と、を備える転がり軸受であって、
前記転動体が摺接する前記保持器の摺接面にディンプル状の微小な凹部が複数設けられることにより、該摺接面が３μｍ以上且つ１０μｍ未満の表面粗さに形成され、
前記摺接面と、前記転動体の転動面と、が合成油系グリースにより潤滑されており、
車両用電装補機に使用されることを特徴とする転がり軸受。