JP2008082547A

JP2008082547A - 転がり軸受の潤滑方法

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Publication number: JP2008082547A
Application number: JP2007219737A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Fujiwara; 宏樹藤原; Takatsugu Furubayashi; 卓嗣古林
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】転がり軸受の寿命を低下させることなく、動力損失を低減することが可能な転がり軸受の潤滑方法を提供する。
【解決手段】転がり軸受の潤滑方法は、円環状の外輪転走面が形成された外輪１１と、外輪転走面に対向する円環状の内輪転走面が形成された内輪１２と、転動体転走面が形成され、外輪転走面および内輪転走面の各々に転動体転走面において接触し、円環状の軌道上に配置される複数の玉１３とを備えた転がり軸受としての深溝玉軸受１の潤滑方法である。そして、外輪１１および内輪１２に挟まれる空間である軌道空間１５には、直径が中央油膜厚さ以下の気泡３２を含む潤滑油３１が供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受の潤滑方法に関し、より特定的には、動力損失を低減することが可能な転がり軸受の潤滑方法に関するものである。

近年、機械製品のさらなる高効率化の要求に伴い、機械製品に使用される転がり軸受に対して、一層の動力損失の低減が求められている。油潤滑により潤滑される転がり軸受において、動力損失が発生する主な原因としては、転がり軸受を構成する部品と潤滑油との相互作用に起因した抗力および転がり粘性抵抗が挙げられる。したがって、この抗力および転がり粘性抵抗を低減することにより、転がり軸受の動力損失を低減することができる。

ここで、抗力とは、転がり軸受の運転時において、転がり軸受を構成する転動体や保持器などが、潤滑油またはミスト状の潤滑油を含む気体中で運動する際に発生する抵抗である。また、転がり粘性抵抗は、流体潤滑部における、潤滑油のポアズイユ流れによる粘性せん断応力に起因する抵抗である。なお、転がり軸受の運転時において、見かけ上、転動体と軌道部材とが接触している領域においては、潤滑が正常に行なわれている場合、実際には転動体と軌道部材とは直接接触せず、両者が僅かに弾性変形し、油膜を挟んで対向している（弾性流体潤滑）。本明細書、特許請求の範囲、図面、要約書等においては、上記見かけ上、転動体と軌道部材とが接触している領域を流体潤滑部という。

軸受の動力損失を低減する方策としては、外レースと内レースとを有し、転動体を有さない軸受であるすべり軸受において、フリクションを低減する目的で、外レースと内レースとの間に介在する潤滑油中に数マイクロメートル〜数十マイクロメートル以下の微細な気泡を混在させる対策が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
特開２００６−２２９２３号公報

しかし、転がり軸受は、すべり軸受とは異なり、転動体を有している。そのため、特許文献１に記載されたすべり軸受のフリクションを低減する対策を、そのまま転がり軸受に適用することはできない。すなわち、潤滑油中に数マイクロメートル〜数十マイクロメートル以下の微細な気泡を混在させた場合、転がり軸受の寿命が低下するという問題を生じる。

そこで、本発明の目的は、転がり軸受の寿命を低下させることなく、動力損失を低減することが可能な転がり軸受の潤滑方法を提供することである。

本発明に従った転がり軸受の潤滑方法は、円環状の第１転走面が形成された第１軌道部材と、第１転走面に対向する円環状の第２転走面が形成された第２軌道部材と、転動体転走面が形成され、第１転走面および第２転走面の各々に転動体転走面において接触し、円環状の軌道上に配置される複数の転動体とを備えた転がり軸受の潤滑方法である。そして、第１軌道部材および第２軌道部材に挟まれる空間である軌道空間には、直径が中央油膜厚さ以下の気泡を含む潤滑油が供給される。

本発明者は、油潤滑される転がり軸受に供給される潤滑油に含まれる気泡と、転がり軸受の抗力および転がり粘性抵抗との関係について検討を行なった。その結果、以下の知見を得た。

すなわち、転がり軸受の運転時に発生する抗力の大きさは、潤滑油の粘度に大きな影響をうける。これに対し、潤滑油に微細な気泡を含有させることにより、潤滑油の見かけの粘度を低下させ、抗力を抑制することができる。

また、流体潤滑部の入口側（流体潤滑部から見て、潤滑油が進入してくる側）において、潤滑油の欠乏状態、いわゆるスターベーションを発生させることにより、転がり粘性抵抗を低減することができる。上述のように、潤滑油に微細な気泡を含有させることにより、流体潤滑部の入口側における潤滑油の見かけの粘度が低下する。その結果、スターベーションと同様の効果が発生し、転がり粘性抵抗を抑制することができる。

一方、流体潤滑部の入口側においては、潤滑油に作用する圧力はほぼ常圧となっている。そのため、流体潤滑部の入口側における油膜厚さよりも大きい気泡が潤滑油中に存在する場合、当該領域において油膜切れが発生し、転動体と軌道部材とが直接接触するおそれがある。この場合、軌道部材に接触する転動体の表面、および転動体に接触する軌道部材の表面（転走面）に損傷が生じ、転がり軸受の寿命が大幅に低下するおそれがある。ここで、流体潤滑部の入口付近の油膜は、転動体が転走する方向における流体潤滑部の中央部での油膜の厚さ（中央油膜厚さ）と同等の厚みを有している。また、油潤滑される転がり軸受においては、中央油膜厚さは通常１μｍ程度となっている。そのため、上述の特許文献１に記載されたすべり軸受の場合と同様に、気泡の直径を数μｍ〜数十μｍとした場合、油膜切れが生じる可能性が高い。そのため、転がり軸受では、気泡の直径を中央油膜厚さ以下とする必要がある。

なお、弾性流体潤滑の状態においては、出口付近に発生する圧力スパイクに起因した油膜のくびれが発生する。しかし、流体潤滑部の内部においては、潤滑油には極めて大きな圧力が作用しており、気泡は大幅に収縮し、または消滅している。そのため、気泡の大きさを当該くびれが発生した領域の油膜の厚さ（最小油膜厚さ）以下にまで抑制する必要はない。

以上のように、本発明の転がり軸受の潤滑方法によれば、寿命を低下させることなく、抗力および転がり粘性抵抗を低下させることにより、転がり軸受の動力損失を抑制することができる。

ここで、潤滑油に含まれる気泡の大きさを０．１μｍ未満とすると、一般的な気泡発生装置を用いた気泡の発生が困難となる。その結果、気泡を発生させるために特別な装置を使用する必要が生じ、潤滑を実施するためのコストが高くなる。そのため、潤滑油に含まれる気泡の大きさは、０．１μｍ以上とすることが好ましい。

また、潤滑油に含まれる気泡の割合（体積割合）が高くなるほど潤滑油の見かけの粘性が低下し、抗力および転がり粘性抵抗を低下させることができる。しかし、潤滑油の見かけの粘性が小さくなりすぎると、流体潤滑部における油膜厚さを十分に確保できなくなるおそれがある。その場合、転動体と軌道部材とが直接接触して表面に損傷を生じ、転がり軸受の寿命が低下する。気泡を含んだ潤滑油の粘度は、気泡の割合が多くなるほど見かけの粘度が低下すると考えられる。この見かけの粘度を用いて、玉軸受にあっては、たとえばＨａｍｒｏｃｋ−Ｄｏｗｓｏｎの式（ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｆＡＳＭＥ，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，９９(１９７７)，２６４）、ころ軸受にあってはたとえばＤｏｗｓｏｎ−Ｈｉｇｇｉｎｓｏｎの式（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，１(１９５９)，６）を用いて最小油膜厚さを求め、最小油膜厚さを合成最小自乗表面粗さで除した油膜パラメータが３以上となるように、気泡の割合を定めることができる。

一方、転がり軸受の摩擦トルクに対して抗力が支配的な場合においては、潤滑油に含まれる気泡の割合（体積割合）が１０体積％よりも小さくなると、転がり粘性抵抗が支配的な場合においては、潤滑油に含まれる気泡の割合（体積割合）が１５体積％よりも小さくなると、抗力および転がり粘性抵抗の低下率は１０％以下となり、気泡の効果が十分に発揮されない。そのため、転がり軸受に供給される潤滑油に含まれる気泡の割合は、１５体積％以上とすることが好ましい。

また、潤滑油に含まれる気泡を構成する気体としては、コストを低減する観点から空気を採用してもよいが、窒素、アルゴンなどの他の気体を採用してもよい。

さらに、潤滑油としては、鉱油、ＰＡＯ（Ｐｏｌｙ−Ａｌｐｈａ−Ｏｌｅｆｉｎ；ポリアルファオレフィン）、シリコンオイル、エーテル、エステルなどを採用することができる。

また、潤滑油中の気泡の大きさは、たとえばＣＣＤカメラでの撮影により測定することができる。さらに、潤滑油中の気泡の割合は、たとえば気泡を含んだ潤滑油の比重を測定することにより知ることができる。

上記転がり軸受の潤滑方法において好ましくは、上記気泡を含む潤滑油は、気泡が導入されてから以下の式（１）により算出される時間ｔ以上の時間経過した後、軌道空間に供給される。

ｔ＝Ｌ／ｖ・・・（１）
ここで、ｖ＝ｇ×ｈ_Ｃ ^２／（１８×μ）、Ｌは上記気泡を含む潤滑油が時間ｔ経過する間保持される際の潤滑油の深さ、ｖは気泡の浮上速度、ｇは重力加速度、μは潤滑油の動粘度、ｈ_Ｃは上記中央油膜厚さである。

潤滑油中に導入された気泡は、浮力により当該潤滑油中を上昇し、液面に到達すると消失する。また、直径が大きいほど、気泡は潤滑油中を速く上昇する。上述のように、気泡が導入されてから時間ｔ以上経過することにより、上記中央油膜厚さｈ_Ｃ以上の直径を有する気泡は、液面に到達して消失する。その結果、中央油膜厚さを超える直径を有する気泡が、軌道空間に供給される潤滑油に混入することが抑制される。

上記転がり軸受の潤滑方法において好ましくは、上記気泡を含む潤滑油は、遠心力を付与された後、軌道空間に供給される。

気泡が導入された潤滑油に遠心力が付与されると、気泡よりも密度が大きい潤滑油は遠心力の向きに移動するとともに、潤滑油よりも密度が小さい気泡は遠心力と反対向きに移動する。このとき、気泡は潤滑油の粘性に抗して移動するため、比表面積の小さい気泡（直径が大きい気泡）は比表面積の大きい気泡（直径が小さい気泡）に比べて速く移動する。そのため、直径の大きい気泡が潤滑油から分離される。そして、直径の大きい気泡が分離された上記気泡を含む潤滑油を軌道空間に供給することにより、中央油膜厚さを超える直径を有する気泡が、軌道空間に供給される潤滑油に混入することを抑制することができる。

上記転がり軸受の潤滑方法において好ましくは、上記気泡を含む潤滑油は、超音波が印加された後、軌道空間に供給される。

上記気泡を含む潤滑油に超音波が印加されると気泡が分割され、気泡を微細化することができる。したがって、超音波が印加された後、上記気泡を含む潤滑油が軌道空間に供給されることにより、中央油膜厚さを超える直径を有する気泡が、軌道空間に供給される潤滑油に混入することを抑制することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の転がり軸受の潤滑方法によれば、転がり軸受の寿命を低下させることなく、動力損失を低減することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である実施の形態１における転がり軸受の潤滑方法を説明するための概略図である。また、図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩに沿う転がり軸受の概略断面図である。図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１における転がり軸受の潤滑方法を説明する。

図１を参照して、本実施の形態においては、転がり軸受である深溝玉軸受１は、その一部が潤滑油３１に浸漬されており、油浴潤滑により潤滑されている。図２を参照して、深溝玉軸受１は、第１軌道部材としての環状の外輪１１と、外輪１１の内側に配置された第２軌道部材としての環状の内輪１２と、外輪１１と内輪１２との間に配置され、図示しない円環状の保持器に保持された転動体としての複数の玉１３とを備えている。外輪１１の内周面には第１転走面としての外輪転走面１１Ａが形成されており、内輪１２の外周面には第２転走面としての内輪転走面１２Ａが形成されている。そして、内輪転走面１２Ａと外輪転走面１１Ａとが互いに対向するように、外輪１１と内輪１２とは配置されている。さらに、複数の玉１３は、内輪転走面１２Ａおよび外輪転走面１１Ａに接触し、かつ保持器により周方向に所定のピッチで配置されることにより、円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、深溝玉軸受１の外輪１１および内輪１２は、互いに相対的に回転可能となっている。

すなわち、本実施の形態の転がり軸受としての深溝玉軸受１の潤滑方法は、円環状の第１転走面としての外輪転走面１１Ａが形成された第１軌道部材としての外輪１１と、外輪転走面１１Ａに対向する円環状の第２転走面としての内輪転走面１２Ａが形成された第２軌道部材としての内輪１２と、転動体転走面（表面）が形成され、外輪転走面１１Ａおよび内輪転走面１２Ａの各々に転動体転走面（表面）において接触し、円環状の軌道上に配置される複数の転動体としての玉１３とを備えた転がり軸受の潤滑方法である。

そして、図１を参照して、外輪１１および内輪１２に挟まれる空間である軌道空間１５、より具体的には軌道空間１５内の流体潤滑部には、直径が中央油膜厚さ以下の気泡３２を含む潤滑油３１が油浴潤滑により供給されている。すなわち、図示しないオイルパンなどの潤滑油容器に溜められた潤滑油３１は、潤滑油循環装置２により循環させられている。潤滑油循環装置２は、潤滑油３１が通るための管である潤滑油管２１と、空気などの気体が通るための気体管２２と、潤滑油３１および気体の混合物が通るための混合管２３、２４と、潤滑油３１および気体を吸入し、潤滑油３１および気体の混合物を潤滑油容器に吐出するポンプ２５と、潤滑油３１および気体の混合物から微細な気泡を含む潤滑油を製造するマイクロバブル発生装置２６とを備えている。

ここで、マイクロバブル発生装置２６としては、たとえば高速旋回流を用いる装置（たとえば、特開２０００−４４７号公報参照）、細孔を用いる装置（たとえば、特開２００１−５８１４２号公報参照）、ベンチュリ管を用いる装置（たとえば、特開２０００−４４７号公報参照）などを採用することができるが、他の機構により微細な気泡を発生させる装置を採用してもよい。たとえば、特開２００５−２４５８１７号公報には、１μｍ以下の気泡を発生させる方法が示されている。

潤滑油管２１は、一端において潤滑油容器内の潤滑油３１に浸漬された開口を有し、他端において気体管２２と連結されている。気体管２２は、一端において大気中に開放された開口を有し、他端において潤滑油管２１に連結されている。混合管２３は、潤滑油管２１と気体管２２との連結部とポンプ２５とを連結している。混合管２４は、一端においてポンプ２５に連結され、他端においてその一部が潤滑油容器内の潤滑油３１に浸漬されたマイクロバブル発生装置２６に連結されている。

次に、潤滑油循環装置２の動作について説明する。ポンプ２５が作動すると、潤滑油管２１に潤滑油３１が吸い上げられて矢印Ａの向きに移動するとともに、気体管２２に空気が吸入されて矢印Ｂの向きに移動する。そして、混合管２３において当該潤滑油３１と気体が混合されてポンプ２５内に吸入される。さらに、ポンプ２５内に吸入された潤滑油３１と気体との混合物は、混合管２４に押し出され、矢印Ｃの向きに移動する。さらに、当該混合物は、マイクロバブル発生装置２６に到達し、微細な気泡３２を含む潤滑油３１となる。そして、この微細な気泡３２を含む潤滑油３１が矢印Ｄの向きに沿って潤滑油容器内に吐出される。これにより、潤滑油３１に気泡３２が混入されつつ、潤滑油３１が循環される。

次に、本実施の形態における転がり軸受の動力損失低減のメカニズムについて説明する。図３は、実施の形態１における外輪と転動体との間の流体潤滑部付近の状態を示す模式図である。なお、図３においては、流体潤滑部付近の圧力Ｐの分布が破線で示されている。また、図４は、本発明の範囲外の気泡が存在する場合の流体潤滑部付近の状態を示す模式図である。

図１を参照して、外輪１１が図示しないハウジングなどに固定された状態で内輪１２が矢印αの向きに回転すると、玉１３は、矢印βの向きに回転する。その結果、図３を参照して、玉１３と内輪１２とは潤滑油３１の油膜を挟んで弾性流体潤滑の状態を保ちつつ、玉１３が内輪１２の内輪転走面１２Ａ上を移動する。このとき、内輪１２と玉１３との間を矢印γの向きに相対的に移動する潤滑油３１は、直径が中央油膜厚さｈ_Ｃ以下の気泡３２Ａを含んでいる。そのため、潤滑油３１の見かけの粘度が低下しており、上記玉１３の移動に対して生じる抗力が抑制されている。また、流体潤滑部３３の入口側（図３における流体潤滑部３３の左側）においてスターベーションが発生し、転がり粘性抵抗が低減されている。

一方、流体潤滑部３３の入口付近において、潤滑油３１に作用する圧力は、ほぼ常圧である。そのため、上述の潤滑油３１の相対的な移動に伴い、流体潤滑部３３の入口に対して矢印γの向きに近づく気泡３２Ａは、流体潤滑部３３の入口である気泡３２Ｂの位置に到達するまでは、供給時の中央油膜厚さ以下の直径（マイクロバブル発生装置２６により潤滑油３１に混入された際の直径）をほぼ保っている。しかし、流体潤滑部３３の内部においては、潤滑油３１に極めて大きな圧力が作用している。そのため、気泡３２Ｂは、気泡３２Ｃの位置においては大幅に収縮し、気泡３２Ｄの位置においては消滅している場合もある。ここで、流体潤滑部３３の入口付近の油膜の厚さは、中央油膜厚さｈ_Ｃと同等の厚みである。また、Ｈａｍｒｏｃｋ−Ｄｏｗｓｏｎによれば中央油膜厚さｈ_Ｃは、以下の式（１）により表される。

一般に、中央油膜厚さｈ_Ｃは１μｍ程度となる。たとえば、深溝玉軸受６２１２について、潤滑油の粘度を０．０５４Ｐａ・ｓ、内輪回転速度を４０００ｒｐｍ、ラジアル荷重を基本動定格荷重の５％（２６００Ｎ）とすると、内輪１２と玉１３との間の中央油膜厚さｈ_Ｃは、１．２６μｍとなる。気泡３２の直径が中央油膜厚さｈ_Ｃ以下である本実施の形態においては、内輪１２と玉１３との間に気泡３２に起因した油膜切れは生じない。なお、ここには点接触の式のみを示したが、線接触の式の計算値は、点接触の式のｋを十分大きくすることで近似できる。

一方、図４を参照して、中央油膜厚さｈ_Ｃを超える直径を有する気泡３２Ｅを含む潤滑油３１が供給される、本発明の範囲外の潤滑方法が採用された場合、入り口付近は常圧に近く、気泡は収縮しないので、入り口部で気泡３２Ｆにより油膜切れが生じてしまう。弾性流体潤滑では、中央油膜厚さｈ_Ｃは入り口部の油膜厚さで決定されるため、結局、潤滑部全域で油膜切れが生じてしまうことになる。その結果、内輪１２と玉１３とが直接接触し、表面損傷を生じて、深溝玉軸受１の寿命が大幅に低下する。

なお、図３および図４を参照して、流体潤滑部３３においては、出口付近に発生する圧力スパイクＰ_Ｓに起因した油膜のくびれ３１Ａが発生する。しかし、図３を参照して、本実施の形態における流体潤滑部３３の内部においては、上述のように、気泡は大幅に収縮し、または消滅している。そのため、気泡３２Ａの大きさを最小油膜厚さｈ_ｍｉｎ以下にまで抑制する必要はない。

以上のように、本実施の形態の転がり軸受の潤滑方法によれば、寿命を低下させることなく、抗力および転がり粘性抵抗を低下させることにより、転がり軸受の動力損失を抑制することができる。また、一般に、転がり軸受に作用する荷重や軸受の回転数に応じて、潤滑油の最適な粘度は変化する。本実施の形態における転がり軸受の潤滑方法によれば、潤滑油に含まれる気泡の量（体積割合）を変化させることで、潤滑油そのものを変更することなく、粘度を所望の値に制御することが可能となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図５は、実施の形態２における転がり軸受の潤滑方法を説明するための概略図である。図５を参照して、実施の形態２における転がり軸受の潤滑方法およびこれに使用される潤滑油循環装置は、基本的には図１に基づいて説明した実施の形態１の場合と同様の構成を有している。しかし、実施の形態２は、潤滑油循環装置のマイクロバブル発生装置よりも下流側の構成において、実施の形態１とは異なっている。

すなわち、実施の形態２の潤滑油循環装置２は、マイクロバブル発生装置２６に接続された潤滑油貯留槽２９をさらに備えている。そして、マイクロバブル発生装置２６から排出された気泡３２を含む潤滑油３１は、潤滑油貯留槽２９において貯留された後、矢印Ｄの向きに沿って潤滑油容器内に吐出される。

より具体的には、マイクロバブル発生装置２６において気泡３２が導入された潤滑油３１は、潤滑油貯留槽２９において、以下の式（１）により算出される時間ｔ以上の時間経過した後、矢印Ｄの向きに沿って潤滑油容器内に吐出され、軌道空間１５に供給される。

ｔ＝Ｌ／ｖ・・・（１）
ここで、ｖ＝ｇ×ｈ_Ｃ ^２／（１８×μ）、Ｌは潤滑油貯留槽２９内の潤滑油３１の深さ、ｖは気泡３２の浮上速度、ｇは重力加速度、μは潤滑油３１の動粘度、ｈ_Ｃは中央油膜厚さである。

一般に、転がり軸受における中央油膜厚さｈ_Ｃは、高々２μｍ程度である。また、マイクロバブル発生装置が稼動可能な流体の粘度を考慮すると、潤滑油としてはＩＳＯ規格ＶＧ２〜３２程度のものを採用することができる。ここで、たとえば潤滑油貯留槽２９内の潤滑油３１の深さを１０ｍｍ、潤滑油３１の動粘度を２ｍｍ^２／ｓとすると、中央油膜厚さｈ_Ｃが２μｍである場合、すなわち２μｍを超える気泡３２を液面まで到達させて消失させるためには、気泡３２を含む潤滑油３１を潤滑油貯留槽２９内において２．５時間以上貯留した後、潤滑油容器内に吐出すればよい。

これにより、中央油膜厚さｈ_Ｃ以上の直径を有する気泡は、潤滑油貯留槽２９内において液面に到達して消失する。その結果、中央油膜厚さｈ_Ｃを超える直径を有する気泡が、軌道空間１５に供給される潤滑油３１に混入することが抑制される。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図６は、実施の形態３における転がり軸受の潤滑方法を説明するための概略図である。図６を参照して、実施の形態３における転がり軸受の潤滑方法およびこれに使用される潤滑油循環装置は、基本的には図５に基づいて説明した実施の形態２の場合と同様の構成を有している。しかし、実施の形態３は、潤滑油貯留槽の構成において、実施の形態２とは異なっている。

すなわち、実施の形態３の潤滑油循環装置２に含まれる潤滑油貯留槽２９は、内壁の底面２９Ａに沿って回転可能なインペラ２８を備えている。そして、気泡３２を含む潤滑油３１は、潤滑油貯留槽２９内においてインペラ２８の回転を受けて回転し、遠心力を付与される。これにより、気泡３２よりも密度が大きい潤滑油３１は、潤滑油貯留槽２９内において外周側に移動し、潤滑油３１よりも密度が小さい気泡３２は、潤滑油貯留槽２９内において中央側に移動する。このとき、気泡３２は潤滑油３１の粘性に抗して移動するため、直径が大きい気泡３２は直径が小さい気泡３２に比べて速く移動する。その結果、直径の大きい気泡３２が潤滑油貯留槽２９の中央部に集まるとともに、潤滑油貯留槽２９内の外周側には直径の小さい気泡３２が残留する。そして、潤滑油貯留槽２９の外周側から気泡３２を含む潤滑油３１が採取されて潤滑油容器内に吐出され、軌道空間１５に供給される。その結果、中央油膜厚さｈ_Ｃを超える直径を有する気泡が、軌道空間１５に供給される潤滑油３１に混入することが抑制される。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図７は、実施の形態４における転がり軸受の潤滑方法を説明するための概略図である。図７を参照して、実施の形態４における転がり軸受の潤滑方法およびこれに使用される潤滑油循環装置は、基本的には図６に基づいて説明した実施の形態３の場合と同様の構成を有している。しかし、実施の形態４は、潤滑油循環装置２が気泡３２を微細化するための振動子２７を備える点で、実施の形態３とは異なっている。

すなわち、実施の形態４の潤滑油循環装置２は、超音波を発生させる超音波発生部材としての振動子２７をさらに備えている。振動子２７は、複数の振動針２７Ａを有しており、当該振動針２７Ａが潤滑油貯留槽２９内の潤滑油３１中に浸漬されている。そして、振動子２７により発生された超音波が、振動針２７Ａを介して気泡３２を含む潤滑油３１に印加される。その結果、潤滑油３１中の気泡３２が分割され、気泡３２が微細化される。本実施の形態においては、振動針２７Ａが潤滑油貯留槽２９のインペラ２８の回転軸を含む領域である中央部において、潤滑油３１に浸漬されている。そのため、中央部に集まった直径の大きい気泡３２を効率的に分割することができる。そして、超音波が印加された後、気泡３２を含む潤滑油３１が矢印Ｄの向きに沿って潤滑油容器内に吐出され、軌道空間１５に供給される。その結果、中央油膜厚さｈ_Ｃを超える直径を有する気泡が、軌道空間１５に供給される潤滑油３１に混入することが一層抑制される。

なお、本実施の形態においては、超音波が潤滑油貯留槽２９の中央部において局所的に潤滑油３１に印加される場合について説明したが、超音波は潤滑油貯留槽２９内の潤滑油３１全体に印加されてもよい。

また、上記実施の形態においては、転がり軸受の一例として、深溝玉軸受について説明したが、本発明の転がり軸受の潤滑方法が適用可能な転がり軸受は、これに限られない。たとえば、本発明の転がり軸受の潤滑方法が適用される転がり軸受は、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などの他のラジアル軸受であってもよいし、スラスト玉軸受などのスラスト軸受であってもよい。すなわち、本発明の転がり軸受の潤滑方法が適用される転がり軸受は、軌道空間に潤滑油を供給可能な形式の転がり軸受であればよい。

さらに、上記実施の形態においては、転がり軸受の一例として、外輪および内輪を有する転がり軸受について説明したが、本発明の転がり軸受の潤滑方法が適用される転がり軸受は、これに限られない。たとえば、軌道部材である外輪および内輪は、玉、ころなどの転動体が表面を転走するように使用される軸や板などであってもよい。すなわち、軌道部材は、転動体が転走するための転走面が形成された部材であればよい。

また、上記実施の形態においては、油浴潤滑により転がり軸受が潤滑される場合について説明したが、本発明の転がり軸受の潤滑方法はこれに限られず、たとえば、飛沫（はねかけ）給油、滴下給油、循環給油、ディスク給油、オイルミスト潤滑（噴霧潤滑）、エアオイル潤滑、ジェット潤滑などにより転がり軸受が潤滑されてもよい。

今回開示された実施の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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の転がり軸受の潤滑方法は、動力損失を低減することが求められる転がり軸受の潤滑方法に、特に有利に適用され得る。

実施の形態１における転がり軸受の潤滑方法を説明するための概略図である。図１の線分ＩＩ−ＩＩに沿う転がり軸受の概略断面図である。実施の形態１における外輪と転動体との間の流体潤滑部付近の状態を示す模式図である。本発明の範囲外の気泡が存在する場合の流体潤滑部付近の状態を示す模式図である。実施の形態２における転がり軸受の潤滑方法を説明するための概略図である。実施の形態３における転がり軸受の潤滑方法を説明するための概略図である。実施の形態４における転がり軸受の潤滑方法を説明するための概略図である。

符号の説明

１深溝玉軸受、２潤滑油循環装置、１１外輪、１１Ａ外輪転走面、１２内輪、１２Ａ内輪転走面、１３玉、１５軌道空間、２１潤滑油管、２２気体管、２３，２４混合管、２５ポンプ、２６マイクロバブル発生装置、２７振動子、２７Ａ振動針、２８インペラ、２９潤滑油貯留槽、２９Ａ底面、３１潤滑油、３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆ気泡、３３流体潤滑部。

Claims

円環状の第１転走面が形成された第１軌道部材と、
前記第１転走面に対向する円環状の第２転走面が形成された第２軌道部材と、
転動体転走面が形成され、前記第１転走面および前記第２転走面の各々に前記転動体転走面において接触し、円環状の軌道上に配置される複数の転動体とを備えた転がり軸受の潤滑方法であって、
前記第１軌道部材および前記第２軌道部材に挟まれる空間である軌道空間には、直径が中央油膜厚さ以下の気泡を含む潤滑油が供給される、転がり軸受の潤滑方法。
前記気泡を含む潤滑油は、前記気泡が導入されてから以下の式（１）により算出される時間ｔ以上の時間経過した後、前記軌道空間に供給される、請求項１に記載の転がり軸受の潤滑方法。
ｔ＝Ｌ／ｖ・・・（１）
ここで、ｖ＝ｇ×ｈ_Ｃ ^２／（１８×μ）、Ｌは前記気泡を含む潤滑油が前記時間ｔ経過する間保持される際の潤滑油の深さ、ｖは前記気泡の浮上速度、ｇは重力加速度、μは前記潤滑油の動粘度、ｈ_Ｃは前記中央油膜厚さである。
前記気泡を含む潤滑油は、遠心力を付与された後、前記軌道空間に供給される、請求項１または２に記載の転がり軸受の潤滑方法。
前記気泡を含む潤滑油は、超音波が印加された後、前記軌道空間に供給される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受の潤滑方法。