JP2008008408A

JP2008008408A - クリープ防止転がり軸受

Info

Publication number: JP2008008408A
Application number: JP2006179621A
Authority: JP
Inventors: Takashi Karube; 尚軽部
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】従来のクリープ防止転がり軸受における急な加減速によるスピン回転にも対応し、シールリングが摩耗に強く、粘性潤滑剤の保持力にも優れ、よってクリープ防止性ばかりでなく、スピンによる摩耗耐久性にも優れており、シールリング間の粘性潤滑剤の保持性が長期間優れているクリープ防止転がり軸受とすることである。
【解決手段】転がり軸受の外輪１の外周面１ａに、間隔を広く開けて２筋の周溝２を形成し、これら周溝２の内部に弾性シールリング３を嵌め合わせ、弾性シールリング３として２つのリング部３ａ、３ｂがそれぞれ独立したＯリングを採用し、Ｏリング同士を並列に隣接させてＯリング集合体として、２つのリング部の間に周溝４が形成されるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受を隙間嵌めによって取り付ける使用状態においてクリープが防止されるクリープ防止転がり軸受に関する。

一般に、ハウジングに対し、転がり軸受の外輪の外周面または内輪の内周面に弾性シールリングを介して隙間嵌めによって取り付けるクリープ防止転がり軸受が知られている。

図４に示すように、軸受外輪１０がハウジング（軸受箱）１１に正の隙間で嵌め合わされているときに起こるクリープ現象について説明すると、軸受外輪１０に回転荷重（図中、白抜きの太い矢印）が加わると、外輪外周面１０ａはハウジング内周面１１ａに内接しながら転がり運動する。

図４では、外輪上の点Ａ₁とハウジング上の点Ａ₂は接しているが、所定時間後にはＢ₁点とＢ₂点が接するようになり、１回転後には点Ａ₁と点Ａ₂は重ならず、外輪外周の長さとハウジング内周の長さの差だけ点Ａ₁は点Ａ₂より荷重の回転方向（図中、黒線の矢印）に対して遅れることになる。この現象は「クリープ」と称され、回転荷重１回転につきクリープする量は、外輪外径とハウジング内径の差をδとすれば−πδで表される。

このようなクリープ現象は、転がり現象とも解されるが、外輪とハウジングの弾性変形を考慮すると、局部的な滑りも生じており、その際に外輪外周面１０ａおよびハウジング内周面１１ａを摩耗して損傷するばかりでなく、摩耗粉が軸受内へ侵入して軌道面も摩耗損傷する場合がある。

このようなクリープの不利を防止するために、軸受外輪外周面または内輪内周面に少なくとも２筋の周溝を設け、その周溝にそれぞれリング状環を嵌め合わせ、２筋の周溝の間に粘性潤滑剤を付着させて軸受外輪または内輪を、ハウジングが流体薄膜を介したスクイーズ（squeeze）効果によって支えるようにし、クリープおよび摩耗損傷を防止する手段が知られている（特許文献１）。

因みに、スクイーズ（squeeze）効果によれば、上記の軸受が図４に示す状態でハウジングに組込まれているとき、外輪１０はハウジング１１に対して荷重の方向に偏心する。

しかし、外輪外周面１０ａとハウジング内周面１１ａおよびリング状弾性体で囲まれた部分に粘性潤滑剤が封入されていると、外輪外周面がハウジング内周面に急速に接近し始めても薄いフィルム状の粘性潤滑剤は速やかに流動できないため、大きな圧力を生じてスクイーズ（squeeze）効果を奏する。この圧力が軸受荷重とつりあえる条件であれば、外輪１０はハウジング１１と接触することなく、油膜によって支えられることになる。

実公昭５２−８８９６号公報

しかし、上記した従来のクリープ防止転がり軸受では、ハウジングとの締め代が不足することなどにより、軸回転と逆方向の外輪回転によって起こるクリープおよびその摩耗損傷を防止するには効果があるが、それとは逆方向の急激な軸回転速度の増大により同じ方向に外輪が回転しようとする場合には、スクイーズ（squeeze）効果は得られない。

その場合は、軸の回転と外輪の回転は同一軸で同方向に回転(スピンまたは共回り)しようとするため、Ｏリングのハウジングとの摩擦力だけがスピンまたは共回りの抑止力として作用し、急な加減速によりスピンが繰り返し起こると、Ｏリングが摩耗して、粘性潤滑剤の保持力も弱まり、前記したクリープ防止機能さえ損なわれるという問題点がある。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、従来のクリープ防止転がり軸受における急な加減速によるスピン回転にも対応し、シールリングが摩耗に強く、粘性潤滑剤の保持力にも優れ、よってクリープ防止性ばかりでなく、スピンによる摩耗耐久性にも優れており、シールリング間の粘性潤滑剤の保持性が長期間優れているクリープ防止転がり軸受とすることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、転がり軸受の外輪の外周面または内輪の内周面に複数の周溝を形成し、これら周溝内にそれぞれ弾性シールリングを嵌め合わせて設けたクリープ防止転がり軸受からなり、前記弾性シールリングは同軸に複数のリング部を有し、これら複数のリング部の間に周溝を介在させた弾性シールリングであるクリープ防止転がり軸受としたのである。

上記したように構成されるこの発明に係るクリープ防止転がり軸受は、同一の軸に並列させて複数のリング部を有する弾性シールリングを設けたので、この弾性シールリングが外部のハウジングや軸受箱に対して摩擦接触する面積を必要に応じて効果的に増大させることができる。

そのため、弾性シールリングの接触面積を増大させると、急激な軸回転速度の増大により同方向に外輪が回転しようとする場合に、スピンまたは共回りの抑止力として接触面積の大きな弾性シールリングが効果的にその摩擦力を作用させる。

これによりＯリングは全体として摩耗し難くなり、粘性潤滑剤すなわち油膜の保持力も高まり、軸受のクリープ防止機能も安定して維持できる。

また、弾性シールリングは複数のリング部からなるため、転がり軸受の外輪の外周面または内輪の内周面における複数の周溝の間に粘性潤滑剤を塗布した使用状態において、一つのリング部の一部が破損しても全てのシール機能が損なわれず、粘性潤滑剤の漏出が起こり難い耐久性に優れた軸受になる。

このような機能を有する弾性シールリングの構成としては、複数のシールリング部を構成する２以上のＯリングを並列に隣接させたＯリング集合体からなる弾性シールリングである構成を採用することができる。

この発明は、転がり軸受の外輪の外周面または内輪の内周面に形成した複数の周溝に、複数のリング部を有し、これら複数のリング部の間に周溝を介在させた弾性シールリングを嵌めたクリープ防止転がり軸受としたので、複数の周溝の間に粘性潤滑剤を塗布した使用状態において、スピンまたは共回りの抑止力として接触面積の大きな弾性シールリングが効果的にその摩擦力を作用させ、急な加減速によるスピン回転にも耐えて弾性シールリングが摩耗に強く、粘性潤滑剤の保持力にも優れるという利点がある。

また、そのようなクリープ防止転がり軸受は、弾性シールリングによってシールリング間の粘性潤滑剤の保持性が安定し、また長期間の耐久性にも優れており、スピンによる摩耗耐久性ばかりでなく、クリープの防止性も優れているという利点もある。

この発明のクリープ防止転がり軸受の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、実施形態のクリープ防止転がり軸受は、転がり軸受の外輪１の外周面1ａにできるだけ間隔を広く開けて２筋の周溝２を形成し、これら周溝２の内部に弾性シールリング３を嵌め合わせたものであり、弾性シールリング３として２つのリング部３ａ、３ｂがそれぞれ独立したＯリングからなり、Ｏリング同士を同軸上に並列状に隣接させてＯリング集合体とし、これら２つのＯリング同士の接触によりＶ溝状の周溝４が形成されるようにしている。
なお、図中の符号５は内輪、６は保持器、７は球状の転動体(ボール)、８は非接触シールを示している。

弾性シールリング３に代わる他の形態のものとしては、図２(ａ)に示すように２つのＯリングが融合した状態でリングの径方向断面がアレイ型の弾性シールリング１２、図２(ｂ)に示すように上半分は図２(ａ)の上面と同形状であるが、その底部には空隙を有しない底部矩形の弾性シールリング１３、同図（ｃ）のようにリングの径方向断面がＨ型であって２つのリング部を有する弾性シールリング１４、同図(ｄ)のようにリングの径方向断面が凹型であって上部のみに２つのリング部を有する弾性シールリング１５などが挙げられる。断面Ｈ型の弾性シールリング１４は、特に材料力学的にバンドの強度が高いものになる点で有利である。

これらはいずれもリング部の間に周溝１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａを形成している。そして、このような周溝には、後述する使用状態で外輪の外周面などに塗布された潤滑油を保持することができる。これにより、シール性の向上と共に、クリープ防止性をさらに高めることができる。

なお、２つのリング部を有するもののみを図示したが、弾性シールリングの他の形態として、３以上のリング部を有する一体のものであってもよく、または３以上の複数のシールリングの集合体であってもよく、前者の場合には複数のリング部の間に周知形状の周溝が形成されているものである。

このような形態の弾性シールリング３は、予め外輪の外周面または内輪の内周面に形成した周溝に嵌め合わせた状態で設ける。その場合、成型した弾性シールリング３を周溝２に嵌め入れてもよいが、周溝２を成型用の金型の一部に利用し、周溝２の開口部に上金型を被せ、この上金型に設けた１箇所または複数箇所のゲートから、溶融流動性を有する未硬化樹脂やゴム材料を注入し、好ましくは射出成型法その他の溶融成型法により弾性シールリング３を一体成形して設けてもよい。

この発明に用いる弾性シールリングの成形材料は、特に限定されるものではなく、周知のシール性のある樹脂やゴムを採用し、たとえば耐油性のあるゴム(ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴムなど)のほか、ナイロン（ポリアミド樹脂）やポリエーテルサルフォン、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）など、単独の樹脂または２種以上の混合樹脂、熱可塑性エラストマーなどを用いたり、適宜に添加剤を配合した樹脂組成物を採用できる。

そして、図３に示すように、クリープ防止転がり軸受の外輪１の外周面１ａにおける周溝２の間には、潤滑グリースなどの所要粘性の粘性潤滑剤１７を塗布し層状に付着させている。

粘性潤滑剤１７の具体例としては、防錆油などの粘性油や潤滑グリース等のように粘度を高めてある程度の厚みで油膜を形成できるように調製したものが好ましい。特に潤滑油に増ちょう剤を添加し、所要の粘度に高めた潤滑グリースは好適なものである。

上記のように構成される実施形態のクリープ防止転がり軸受は、複数のリング部を有する弾性シールリング３を採用することにより、外部のハウジング１６などに対して弾性シールリング３が摩擦接触する面積を増大させている。
そのため、急激な軸回転速度の増大により、同方向に外輪が回転しようとするスピンまたは共回りの抑止力として、弾性シールリングの摩擦力が効果的に作用するものとなっている。

また、複数のリング部の間に潤滑油を保持する使用状態とすることにより、Ｏリングは、より摩耗し難くなり、それだけシール性も向上し、潤滑油膜の保持力も高まって、軸受は、そのクリープ防止機能を安定して維持できる。

また、弾性シールリングは複数のリング部からなるため、一つのリング部が破損しても全てのシール機能が損なわれないから、粘性潤滑剤の漏出が起こり難く、耐久性に優れたクリープ防止転がり軸受になる。

実施形態の径方向の要部断面図弾性シールリングの他の形態を示す断面図実施形態の使用状態を説明する径方向の要部断面図軸受におけるクリープ現象の説明図

符号の説明

１外輪
１ａ外周面
２、４周溝
３、１２、１３、１４、１５弾性シールリング
３ａ、３ｂリング部
５内輪
６保持器
７転動体
８非接触シール
１０軸受外輪
１０ａ外輪外周面
１１、１６ハウジング
１１ａハウジング内周面
１７粘性潤滑剤

Claims

転がり軸受の外輪の外周面または内輪の内周面に複数の周溝を形成し、これら周溝内にそれぞれ弾性シールリングを嵌め合わせて設けたクリープ防止転がり軸受からなり、前記弾性シールリングは同軸に複数のリング部を有し、これら複数のリング部の間に周溝を介在させた弾性シールリングであるクリープ防止転がり軸受。
弾性シールリングが、複数のシールリング部を構成する２以上のＯリングを並列に隣接させたＯリング集合体からなる弾性シールリングである請求項１に記載のクリープ防止転がり軸受。
転がり軸受の外輪の外周面または内輪の内周面における複数の周溝の間に粘性潤滑剤を塗布してなる請求項１又は２に記載のクリープ防止転がり軸受。