JP2008008409A

JP2008008409A - クリープ防止転がり軸受

Info

Publication number: JP2008008409A
Application number: JP2006179646A
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】軸受外輪外周または内輪内周の円周方向の位置によって油膜の厚さが均一に保持して、確実にスクイーズ効果が奏されてクリープ防止性が発揮され、またシールの一部の損傷にも耐えてクリープ防止効果を発揮でき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２筋の周溝２を形成すると共に、これら周溝２同士を連絡する３本以上の連絡溝３を形成し、これら周溝２および連絡溝３からなる環状の梯子型溝に嵌めた状態の無端環状の梯子型弾性シール４を設けたクリープ防止転がり軸受とする。
【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、上記した従来技術のように、軸受外輪または内輪の２筋の周溝の間に粘性潤滑剤を付着させて、ハウジングが流体薄膜を介して支える状態になった場合、例えばラジアル方向（半径方向）に振動するときに、軸受外輪外周または内輪内周の円周方向の位置によって油膜の厚さが不均一になり、確実にスクイーズ（squeeze）効果が奏されずクリープ防止性が発揮され難くなり、最悪の場合には金属接触が起こり、クリープ現象が起こるという問題点がある。

また、軸受外輪または内輪の２筋の周溝に通常のシール用にＯリングを嵌めた状態では、Ｏリングの１箇所が損傷するとそこから潤滑剤が全て外部に漏れ出し、油膜のスクイーズ効果によるクリープ防止効果が全く損なわれるという問題点もある。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、軸受外輪外周または内輪内周の円周方向の位置によって油膜の厚さが均一に保持して、確実にスクイーズ効果が奏されてクリープ防止性が発揮され、またシールの一部の損傷にも耐えてクリープ防止効果を発揮でき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すると共に、これら周溝同士を連絡する３以上の連絡溝を形成し、これら周溝および連絡溝からなる環状の梯子型溝に嵌めた状態の無端環状の梯子型弾性シールを設けてな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のクリープ防止転がり軸受は、梯子型溝に嵌めた状態で設けた梯子型の弾性シールにより、転がり軸受の外輪の外周面または内輪の内周面は周方向に仕切られた部分ごとに粘性（粘液状）潤滑剤を保持することができる。

そのため、ハウジングが流体薄膜を介して転がり軸受を支える状態で使用される場合、例えばラジアル方向（半径方向）に振動していても、軸受外輪外周または内輪内周の円周方向が梯子型の弾性シールによって仕切られた区域内での粘性潤滑剤の移動量が少ないので、そのような仕切られた部分内では油膜の厚さが比較的均一になり、クリープ防止性が発揮されるのである。

２筋の周溝に通常のシールとしてＯリングを嵌めた状態を想定すると、この発明の実施形態では、Ｏリングの１箇所が破損してその部分のシールはなくなっても、その区域部分以外の油膜のスクイーズ効果によるクリープ防止効果は損なわれないので、金属接触が起こらず、クリープ現象も起こらない。

また、無端環状の梯子型の弾性シールは、複数の環状部およびこれらを連結する３以上の棒状連結部を弾性樹脂で一体に成形されたものを採用できる。３以上の棒状連結部を有する無端環状の梯子型の弾性シールは、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周方向を３以上に区画して、それぞれに粘性潤滑剤を保持できるので、転がり軸受は３点以上でハウジングに支持されて安定して保持される。

無端環状の梯子型の弾性シールは、複数の環状部およびこれらを連結する３以上の棒状連結部を弾性樹脂で一体に成形されたものを採用することができる。

このようなクリープ防止転がり軸受は、ハウジングへの隙間嵌めの直前に外輪の外周面または内輪の内周面における周溝および連絡溝で囲まれた面に粘性潤滑剤を塗布した状態にし、次いでハウジングへ組込めばよい。

この発明は、クリープ防止転がり軸受の外輪の外周面または内輪の内周面に、複数の周溝を形成すると共に、これら周溝同士を３以上の連絡溝で連結した環状の梯子型溝に、無端環状の梯子型弾性シールを嵌めた状態に設けたので、輪の外周面または内輪の内周面は周方向に仕切られた部分ごとに粘性（粘液状）潤滑剤を保持することができ、仕切られた区域内での粘性潤滑剤の移動量が少ないので、そのような仕切られた部分内では油膜の厚さが比較的均一になり、クリープ防止性が発揮される利点がある。

すなわち、軸受外輪外周または内輪内周の円周方向の位置によって油膜の厚さが均一に保持され、スクイーズ効果が充分に奏されてクリープ防止性が発揮され、またシールの一部の損傷にも耐えてクリープ防止効果を発揮できるクリープ防止転がり軸受となる利点がある。

この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１〜３に示すように、実施形態は、転がり軸受の外輪１の外周面１ａに２筋の周溝２を形成すると共に、これら周溝２同士を連絡する６本の連絡溝３を形成し、これら周溝２および連絡溝３からなる環状の梯子型溝に嵌めた状態の無端環状の梯子型弾性シール４を設けたクリープ防止転がり軸受である。
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。

図１に示すように、無端環状の梯子型弾性シール４は、２本の環状部４ａおよびこれらを等間隔で連結する６本の棒状連結部４ｂを円柱状の弾性樹脂で一体に成形したものである。

図３に示すように、転がり軸受の外輪の外周面１ａにおける周溝２および連絡溝３（図１参照）で囲まれた面には、粘性潤滑剤９を層状に塗布してハウジング１２との間に密閉されるように取り付けている。

この発明において転がり軸受の外輪１の外周面１ａまたは内輪５の内周面５ａに形成する周溝２は、２筋のものを図示したが、３本以上であってもよいが、軸方向にできるだけ広い間隔をとるように軸方向の両端部付近を含めて複数配置することが好ましい。具体例としては、大径の軸受では２〜５筋程度の周溝を形成する場合も想定される。

連絡溝３は、周溝２同士を最短距離で連絡する直線状のものを示したが、曲線または斜線上のものであってもよく、要するに軸受の内輪または外輪を３点以上の区域で粘性潤滑材の油膜を介して支持できるようにすればよい。

このような周溝２と連絡溝３の溝形状は、円溝などの周知形状の溝で形成され、それらの形状と大きさに合わせて嵌るように、無端環状の梯子型弾性シール４は、２本以上の環状部４ａおよびこれらを連結する３本以上の棒状連結部４ｂを弾性樹脂で一体に成形する。
すなわち、環状部４ａおよび棒状連結部４ｂの断面形状は、円形のものを示したが、円、楕円、多角形、これらの組合せその他の周知形状であってよい。

このような形態の無端環状の梯子型弾性シール４を、予め外輪１の外周面１ａまたは内輪５の内周面５ａに形成した周溝２および連絡溝３に嵌め合わせた状態に設けるには、通常、別途成型した梯子型弾性シール４を各溝に嵌め入れる。また、各溝を成型用の金型の一部に利用して、溝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梯子型弾性シール４を設けることもできる。

この発明に用いる梯子型弾性シール４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ものであり、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すればよい。

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９を塗布して層状に付着させる。

このような粘性潤滑剤としては、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スクイーズ効果のある厚みで油膜を形成できるように調製したものを採用することが好ましい。なかでも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。

上記した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、梯子型溝に嵌めた状態で設けた梯子型の弾性シールにより、転がり軸受の外輪の外周面または内輪の内周面は周方向に仕切られた部分ごとに粘性（粘液状）潤滑剤を保持することができる。

そのため、ハウジングが流体薄膜を介して転がり軸受を支える状態で使用される場合、例えばラジアル方向（半径方向）に振動していても、軸受外輪外周または内輪内周の円周方向が梯子型の弾性シールによって仕切られた区域内での粘性潤滑剤の移動量が少ないので、そのような仕切られた部分内では油膜の厚さが比較的均一になり、クリープ防止性が発揮される。

実施形態の径方向の要部正面図実施形態の径方向の要部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周溝
３連絡溝
４梯子型弾性シール
４ａ環状部
４ｂ棒状連結部
５内輪
５ａ内周面
６保持器
７転動体
８非接触シール
９粘性潤滑剤
１０軸受外輪
１０ａ外輪外周面
１１、１２ハウジング
１１ａハウジング内周面

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すると共に、これら周溝同士を連絡する３以上の連絡溝を形成し、これら周溝および連絡溝からなる環状の梯子型溝に嵌めた状態の無端環状の梯子型弾性シールを設けてなるクリープ防止転がり軸受。
無端環状の梯子型弾性シールが、複数の環状部およびこれらを連結する３以上の棒状連結部を弾性樹脂で一体に成形されたものである請求項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周溝および連絡溝で囲まれた面に粘性潤滑剤を塗布してなる請求項１または２に記載のクリープ防止転がり軸受。