JP2013204679A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受において、回転トルクを低減しつつ、長期間にわたって潤滑性能の維持する。
【解決手段】外輪２と内輪３とボール４と保持器５とを組み合わせた後、外輪２と内輪３との間にグリース７を充填する。グリース７は、外輪２の内周面の軌道溝８に対して軸方向外側に付着し円周方向に沿って連続する円環状になるように充填する。また、円環状に充填されたグリース７の内周部が内輪３の外周部に接触しないように、内輪３との間に間隔Ｃをあけて充填される。グリース７は、外輪２の内周面に付着し、外輪２の軌道溝８及び内輪２から離れて保持されるので、適当量の潤滑剤を供給しつつ、外輪２と内輪３との回転により撹拌されないので、回転トルクを低減することができる。また、必要な量のグリース７を保持できるので、長期にわたって良好な潤滑性能を維持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑用のグリースを保持した転がり軸受に関するものである。

玉軸受等の転がり軸受には、内輪と外輪との間の軸受空間にグリースを保持し、内輪、外輪、転動体及び保持器の隙間に潤滑剤を供給して潤滑を行うものがある。例えば特許文献１に記載された玉軸受では、ボールを保持する合成樹脂製の保持器のボールポケット間に形成されたグリース溜りにグリースを保持している。また、特許文献２には、ちょう度の異なる２種類のグリースを保持し、軸受の状態に応じてそれぞれのグリースによって潤滑剤を供給することにより、潤滑性能を高めた玉軸受が記載されている。

特開２００２−２２７８４６号公報 特開２００１−２６３３５８号公報

このようにグリースを保持した転がり軸受においては、回転時にグリースが撹拌されることにより、回転抵抗が生じるため、一般的に、保持するグリースの量が多いと回転トルクが大きくなる傾向がある。一方、保持するグリースの量を少なくすることにより、ある程度、回転トルクを低減することができるが、この場合、長期にわたる潤滑剤の供給が困難になり、軸受寿命が短くなるという問題を生じる。特に、消費電力の低減と共に長期の軸受寿命が要求されるＯＡ機器や精密モータ等に組込まれる転がり軸受では、長期の軸受寿命を維持しつつ、回転トルクを極力低減することが望まれている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、回転トルクを低減しつつ、長期にわたって潤滑性能の維持することができる転がり軸受を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に装填された複数の転動体とを備え、前記外輪と前記内輪との間の軸受空間内にグリースを保持した転がり軸受において、
前記グリースは、前記外輪の前記転動体に接触する軌道面を避けた内周面に付着し、かつ、前記内輪の外周面に接触しないように、前記外輪の内周面側に偏って円環状に充填されていることを特徴とする。
請求項２の発明に係る転がり軸受は、上記請求項１の構成において、前記外輪の一端部に取付けられて前記外輪と前記内輪との間を覆うシールドを有し、前記グリースは、前記シールドの内面に付着することを特徴とする。
請求項３の発明に係る転がり軸受は、上記請求項１又は２の構成において、前記グリースは、連続した円環状に設けられていることを特徴とする。
請求項４の発明に係る転がり軸受は、上記請求項１又は２の構成において、前記グリースは、円周方向に間隔をあけて円環状に配置されていることを特徴とする。

請求項１の発明に係る転がり軸受によれば、外輪と内輪との回転により、撹拌されるグリースが少ないので、回転トルクを低減することができ、また、必要な量のグリースを保持することができるので、長期にわたって潤滑性能を維持することができる。
請求項２の発明に係る転がり軸受によれば、保持されたグリースをシールドによって密閉すると共にグリースの保持性を高めることができる。
請求項３の発明に係る転がり軸受によれば、グリースの充填が容易であり、また、グリースの保持量を大きくすることができる。
請求項４の発明に係る転がり軸受によれば、グリースの間隔を調整することにより、グリースの保持量を制御することができる。

本発明の一実施形態に係る転がり軸受を一部破断して示す正面図である。 図１の転がり軸受の側面の縦断面図である 図１に示す転がり軸受と従来の転がり軸受との回転トルクの比較試験結果を示すグラフ図である。 図１に示す転がり軸受と従来の転がり軸受との耐久性の比較試験結果を示すグラフ図である。 図１に示す実施形態の変形例に係るグリースの充填方法を示す転がり軸受の正面図である。 図１に示す実施形態の他の変形例に係るグリースの充填方法を示す転がり軸受の正面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る転がり軸受１は、グリースが封入されたシールド付の玉軸受であって、内輪３と、外輪２と、これらの間に装填された複数のボール４と、ボール４を保持する保持器５と、転がり軸受１の両端部に設けられて外輪２と内輪３との間を覆うシールド６（図１では図示を省略する）とを備え、外輪２と内輪３との間の軸受空間にグリース７が保持されている。

外輪２の内周面に形成され、円周方向に延びてボール４と接触する軌道溝８（軌道面）と、内輪３の外周面に形成され、円周方向に沿って延びてボール４と接触する軌道溝９とで形成された軌道に転動体である複数（図示の例では８個）のボール４が装填されている。各ボール４は、合成樹脂製の冠型の保持器５によって回転可能に保持されて軌道内に等間隔で配置されている。なお、保持器５は、冠型に限らず他の形状のものでもよく、また、金属等の他の材質でもよい。

図２に示すように、シールド６は、外周部が外輪２の内周縁部に形成された取付溝１０に止輪１１によって固定され、内周部が内輪３の外周縁部に形成されたシール溝１２に挿入されて内輪３の直近まで延び、これにより、内輪３と外輪２との間の軸受空間に保持されたグリース７を密封している。なお、シールド７は、金属、合成樹脂等のある程度剛性を有する部材を用いることができるが、ゴム等の弾性体として取付溝１０に直接嵌合して取付けることにより、止輪１１を省略してもよい。

グリース７は、外輪２と、内輪３と、ボール４と、保持器５とを組み合わせた後、転がり軸受１の保持器５の挿入側とは反対側（冠型の保持器５のボール４を挿入するポケットの開口側）から充填される。そして、外輪２の内周面の軌道溝８に対して軸方向外側に付着し、円周方向に沿って連続する円環状になるように充填されている。また、円環状に充填されたグリース７の内周部が内輪３の外周部に接触しないように、内輪３との間に間隔Ｃをあけて充填されている。すなわち、グリース７は、外輪２の軌道溝８を避けた内周面に付着し、かつ、内輪２の外周面に接触しないように、外輪２の内周面側に偏って円環状に充填されている。グリース７を充填した後、外輪２の両端部の取付溝１０にシールド６が取付けられて、外輪２と内輪２との間の軸受空間が密封される。これにより、グリース７は、外輪２の内周面の軌道８の軸方向外側の部分及びシールド６の内面に付着して保持され、外輪２の軌道面８及び内輪３には直接的には接触しない。また、グリース７の充填量は、外輪２と内輪３との間の軸受空間の１０％〜５０％程度とすることができる。

グリース７を上述の円環状に保持し易くするためのグリース性状の一例を次に示す。
増ちょう剤：
種類 ウレア化合物、又は、リチウム石鹸
混和ちょう度 １９０〜２８０
基油：
種類 エステル系合成油、ポリ−α−オレフィン系合成油、又は、これらと鉱油の混合油
粘度 ２０ｍｍ^２／ｓ〜１０５ｍｍ^２／ｓ（４０℃）

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
グリース７は、外輪２の内周面及びシールド６の内面に付着して、外輪２の軌道溝８及び内輪２から離れて保持され、外輪２の軌道溝８、ボール４、保持器５、内輪３の軌道溝９の接触面に適当量だけ供給され、あるいは、適当量の基油を供給して油膜を形成する。これにより、これらの接触面を良好に潤滑すると共に、外輪２と内輪３との回転に伴うグリース７の撹拌を最小限にして回転トルクを低減することができる。グリース７は、外輪２の内周面から内輪３の外周面の近傍まで充填することができるので、必要な量を保持することができ、長期にわたって良好な潤滑性能を維持することができる。また、グリース７は、連続して円環状に充填することができるので、充填が簡単であり、容易に自動化が可能である。

転がり軸受１は、外輪２を固定して内輪３が回転する場合のほか、内輪３を固定して外輪２が回転する場合にも適用することができる。この場合、外輪２の回転により、グリース７に遠心力が作用したとき、外輪２の内周面及び外輪２に固定されたシールド６の内面に付着して保持されたグリース７は、外輪２側に移動しようとするので、内輪３に接触することがなく、回転トルクを増大させることがない。

上述の実施形態の転がり軸受１と、外輪と内輪との間の軸受空間にこれらの両方に接触するようにグリースを充填した従来の転がり軸受との回転トルク及び耐久性の比較試験結果を以下に示す。
本比較試験において、いずれの軸受も、呼び径が外径８ｍｍ、内径３ｍｍで、非接触形の金属シールド及びポリアミド樹脂製冠型保持器を用いたものとし、グリースは、冠型保持器のポケットの開口側から充填し、その充填量は軸受空間の３０％とした。

回転トルクの比較試験結果を図３に示す。回転数１００００ｒｐｍ、常温において、回転トルク（μＮｍ）を測定した。図３において、線分（１）は最大トルク、線分（２）は平均トルク、線分（３）は最小トルクをそれぞれ示す。図３に示されるように、本実施形態の転がり軸受１は、従来のものに比して、最大、平均及び最小トルク共に低減され、トルクのばらつきも小さくなっていることが分かる。

耐久性の比較試験結果を図４に示す。試験対象の軸受を組込んだサーバー用ファンモータ（定格電圧１２Ｖ、回転数約１７０００ｒｐｍ）を８０℃で運転し、経過時間毎に常温、回転数５０００ｒｐｍで５台測定した騒音値（ｄＢ（Ａ））の平均を示す。図４において、線分（１）は本実施形態の転がり軸受１の騒音値を示し、線分（２）は従来の転がり軸受の騒音値を示す。図４に示されるように、本実施形態と従来品との経過時間毎の騒音値に有意差は認められない。

図３及び図４に示される比較試験結果から、本実施形態の転がり軸受１は、従来のものに比して、回転トルクを低減することができ、かつ、長期にわたって良好な潤滑性能を維持することができることが分かる。

次に、上述の実施形態の転がり軸受１のグリース７の充填方法の変形例について、図５及び図６を参照して説明する。
グリース７は、上述のように連続して円環状に充填するほか、図５に示すように、径方向に沿って延ばしたグリース７−１、７−２、７−３、７−４、７−５、…として、複数回に分けて充填して円環状に形成することもできる。この場合、図６に示すように、径方向に沿って延ばした複数のグリース７−１、７−２、７−３、７−４、７−５、…を周方向に沿って間隔をあけて配置してもよい。このとき、グリースの間隔及び径方向の充填長さを調整することにより、軸受空間へのグリースの充填量を容易に制御することができる。

なお、上記実施形態では、一例として本発明を玉軸受に適用した場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、ローラ軸受等の他の形式の転がり軸受にも同様に適用することができる。

１…転がり軸受、２…外輪、３…内輪、４…ボール（転動体）、７…グリース、８…軌道溝（軌道溝）

Claims (4)

1. 外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に装填された複数の転動体とを備え、前記外輪と前記内輪との間の軸受空間内にグリースを保持した転がり軸受において、
   前記グリースは、前記外輪の前記転動体に接触する軌道面を避けた内周面に付着し、かつ、前記内輪の外周面に接触しないように、前記外輪の内周面側に偏って円環状に充填されていることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記外輪の一端部に取付けられて前記外輪と前記内輪との間を覆うシールドを有し、前記グリースは、前記シールドの内面に付着することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記グリースは、連続した円環状に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
4. 前記グリースは、円周方向に間隔をあけて円環状に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。

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