JP2014020506A - 転がり軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】転がり軸受の鉄系粒子などの摩耗粉が軸受の軌道面に損傷を与える前に磁性体に摩耗粉を積極的に吸着させることのできる転がり軸受を提供する。
【解決手段】固定輪２および回転輪４間に転動自在に配設された複数の転動体６と、前記転動体６を転動可能に保持する保持器８と、前記固定輪の両端に設けられたシール７と、空間に設けられた潤滑油とを備えた転がり軸受において、前記転動体６および前記シール７間における前記回転輪４の前記保持器８側の周面に、前記潤滑油を一時的に貯留する環状溝１０を形成し、前記環状溝１０に一時的に貯留された潤滑油を金属粉毎に掻き出す突起部９を前記保持器８の前記回転輪４側の周面に、円周方向に少なくとも１箇所以上形成し、前記シール７の前記回転輪４側に掻き出された潤滑油中の金属粉を集約する磁性体２０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受例えば産業用軸受装置や鉄道車両用車軸軸受装置の転がり軸受に関する。
従来、産業用軸受装置や鉄道車両用車軸軸受装置などの転がり軸受において、固定輪と回転輪との間に転動自在に配設された複数の転動体が両輪の軌道面で転がり、その摩擦で、鉄系粒子などの摩耗粉が発生してくるが、この摩耗粉が転がり軸受の軌道面に噛み込むと、その軌道面に損傷を与えてしまう。そして、軌道面の損傷が拡がると、転がり軸受の異音の発生および、転がり軸受の寿命を低下させる畏れがある。このような事態を回避する方法として、例えば潤滑油のろ過装置を設けて摩耗粉を除去する方法が考えられるが、装置構成が複雑化(部品点数が増加)して装置が大型化し、その結果、製造コストが上昇してしまう。また、例えば特許文献１には、鉄道車両車軸用転がり軸受の構成が示されており、転がり軸受の密封装置に磁性体を設置して、摩耗粉を集める工夫が提案されている。
特開２００６−３８０８５号公報
このものは、軌道面と密封装置が互いに離れているため、密封装置の磁性体に摩耗粉を吸着させにくい問題があった。本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、磁性体に摩耗粉を積極的に吸着させることのできる転がり軸受を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、リング状の固定輪と、リング状の回転輪と、前記固定輪および前記回転輪間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記転動体を転動可能に保持するポケットを円周方向に複数設けた保持器と、前記固定輪の両端に設けられたシールと、前記固定輪、前記回転輪および前記シールに囲まれた空間に設けられた潤滑油とを備えた転がり軸受において、前記転動体および前記シール間における前記回転輪の前記保持器側の周面に、前記潤滑油を一時的に貯留する環状溝を形成し、前記環状溝に一時的に貯留された潤滑油を金属粉毎に掻き出す突起部を前記保持器の前記回転輪側の周面に、円周方向に少なくとも１箇所以上形成し、前記シールの前記回転輪側に掻き出された潤滑油中の金属粉を集約する磁性体を設けたことを要旨としている。
本発明によると、環状溝によって潤滑油および摩耗粉を集めることができ、保持器の突起部によって、環状溝の潤滑油および摩耗粉を掻き出して飛ばすため、シールに設けた磁性体へ積極的に摩耗粉を吸着させることができる。
さらに、前記環状溝の底面に潤滑油に含まれている金属粉を磁力でもって吸引する第２磁性体を円周方向に少なくとも１箇所以上配置したことを要旨としている。そのために、第２磁性体により環状溝内の潤滑油に含まれる摩耗粉の含有率が高められ、保持器の突起部によって摩耗粉の含有率が高い潤滑油を突起部により掻き出して飛ばすため、シールに設けた磁性体へより積極的に摩耗粉を吸着させることができる。
本発明の転がり軸受によれば、鉄系粒子などの摩耗粉が軸受の軌道面に損傷を与える前に、シールの磁性体へ積極的に摩耗粉を吸着させることができる転がり軸受を提供できる。
本発明の転がり軸受の部分断面図 本発明の転がり軸受用保持器の斜視図 本発明の転がり軸受用保持器の図２Ａ−Ａ 断面図 本発明の転がり軸受用シールの側面図 図４のシールのＣ−Ｃ断面図 第２実施例の転がり軸受の部分断面図
以下、本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受装置について、添付図面を参照して説明する。図１には、本実施の形態の転がり軸受装置の構成例が示されている。
この発明の一実施形態を図１図２および図３と共に説明する。図１に示すように、この実施形態に係る転がり軸受１は、密閉型の深溝玉軸受であり、外輪２と、内輪４と、複数の玉６と、保持器８と、内外輪２，４間の軸受空間を塞ぐシール７，７とを有する。図１ではシール７として非接触シールが示されている。外輪２は内周に軌道面３を有し、内輪２はこの軌道面３に対向する軌道面５を有し、内輪２の軌道面５から両端面の間の外周面に断面矩形の潤滑油を保持する環状溝１０を有している。軌道面３，５間に複数の玉６を介在させ、保持器８が複数の玉６を保持している。前記軸受空間に潤滑油が封入され、環状溝１０に潤滑油が保持される。
保持器８について説明する。
図２、図３に示すように、保持器８は、環状体８ａの円周方向に内部に玉６を保持するポケット８ｂを複数箇所に有する形状である。この保持器８は、例えば、合成樹脂を射出成形して形成されている。また、この保持器８は各ポケット８ｂの内面を単調な同一曲率から成る球面とし、各ポケット８ｂに玉６がはめ込まれることにより、軸方向、径方向、および円周方向への拘束がなされる転動体案内形式に構成されている。
前記環状体８ａの内周面８ｄからの円周方向へ一定の幅で端面８ｃの両端からそれぞれ半径方向に突出する一対の突起部９，９を設けている。これら一対の突起部９，９は、断面が略３角形で環状体８ａに一体成形されている。内輪４の環状溝１０と軸方向に対向し構成している。
前記保持器８は、このような突起部９，９は半径内側方向に突出しており、その先端９ａは内輪２に形成した、環状溝１０に内輪２の外周面２ａより寸法Ｌだけ入り込んで構成されている。
保持器８の樹脂材料としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６）樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）等のエンジニアリングプラスチックの単体、またはそれにガラス繊維やカーボン繊維等の短繊維（補強材）を１０〜５０重量％程度含有させて強化した複合材等が用いられる。
以上説明した構成によると、保持器８において、一対の突起部９，９を半径方向に、内輪２の環状溝１０に突出して設けたため、一対の突起部９，９が内輪２の環状溝１０の潤滑油を回転ごとに掻き出す働きを有している。すなわち、環状溝によって集められた潤滑油および摩耗粉を、保持器の突起部によって、環状溝から掻き出してシール７側へ飛ばすことができる。そのため、常に潤滑油がシール７側と転動体側へ掻き出しながら、潤滑油の流動させる働きを有している。そのため、潤滑油に存在する摩耗粉を同時に循環させることができる。
軸受の両側に装着されたシール７には、図４、図５に示すような短円筒部およびこれの左端にある内向きフランジ部からなる金属製の環状芯金７ｂと、芯金７ｂの短円筒部外周面および内向きフランジ部左側面に接着されかつ内輪４の肩部とでラビリンスを形成するシール部を有するゴムなどの弾性体７ａと、環状芯金７ｂの短円筒部が弾性体７ａを介して外輪２の両端部に圧入されて固定されている。シール７の先端部７ｃには、内輪２の外周面とラビリンスを形成して、それにより密封効果を維持するようになっている。先端部７ｃの保持器９側に断面矩形の磁性体２０が円周方向に等配に接着して設置されている。
このようなシール７において、磁性体２０は、軸受１の運転時に装置内に発生した鉄系粒子を含んだ磨耗粉に対して磁気吸着作用を与えることにより、当該磨耗粉が拡散する前に磁気的に捕捉する捕捉機能を有している。
本実施の形態において、シール７に捕捉機能を付加する方法として、例えば図４に示す磁性体２０は、その全体が磁性を有する材料で形成されている。この場合、磁性を有する材料としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、フェライト系・マルテンサイト系のステンレス、高炭素鋼、シリコンマンガン鋼、マンガンクロム鋼、クロムバナジウム鋼などの磁性体材料を適用することができる。
また、磁性を有しない材料(例えば、ゴムや樹脂)中に磁性体の粉末を混入することにより、全体として磁性を持たせても良い。磁性体形成方法の一例としては、合成ゴムに磁性粉末(フェライト粉末、サマリウムコバルト粉末など)を混入することでフェライトゴム磁石やサマリウムコバルトゴム磁石などの磁性体を形成することができる。同様に、塩素化ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂に磁性粉末を混入することで樹脂製磁石を形成することができる。
また、例えば図４に示すシール７は、その全体が磁性を有しない材料で形成されており、その１部には、磁性を有する材料で形成された磁性体２０が付加されている。この場合、磁性を有しない材料としては、例えば、ゴム、樹脂、或いは、オーステナイト系(１８Ｃｒ−８Ｎｉ系)のステンレス、銅、アルミニウム、真鍮などの非磁性体材料を適用することができる。この場合、外部に付加する磁性体２０としては、上述した磁性体材料や磁性体形成方法を適用することができるため、その説明は省略する。
以上、本実施の形態によれば、例えば鉄道車両車軸用複列軸受の内部で鉄系粒子を含んだ摩耗粉が発生しても、シール７の磁性体２０の捕捉機能により摩耗粉が拡散する前に磁気的に捕捉することができる。この場合、また摩耗粉がラビリンスシールで噛み込むことが事前に防止されるため、内輪２の外周面に損傷を与えることは少ない。この結果、シール７の密封精度を高い状態に保持することができ、異物の浸入防止や潤滑油の漏洩防止を維持することが可能となる。
さらに図６に示す第２の実施形態では、軸受け１００の内輪１０４の軌道面１０５から両端面の間の外周面に断面矩形の潤滑油を保持する環状溝１１０の溝底部１１０ａに磁性体１１５を接着して設けている。磁性体１１５は一箇所以上、シール７の円周状に等配に設けてもよい。
以上の構成によれば、環状溝１１０に設置した磁性体１１５により、潤滑油に含まれる摩耗粉を吸着しやすくして、一時的に集約して、含有濃度を高めた上で保持器１０８の突起１０９により飛ばされてシール１０７の磁性体１２０側へ吸着できるため、効率的に摩耗粉の集約できる。
さらに磁性体１１０と磁性体１２０の磁力の大きさをかえて（例えば、磁性体１２０の磁力を磁性体１１０より大きくする）形成することで外側にあるシール側の磁性体１２０に集めやすくなり、より効果的に摩耗粉を集約できる。
本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
上述した実施形態は、図１のシール７として非接触シールを挙げた。他の実施形態として、シール７は、接触シールであっても良い。また、金属板からなるシール７を設けても良い。
上述した実施形態は、図１のシール７として金属製の環状芯金７ｂと、ゴム製の弾性体７ａとからなるものを使用した。他の実施形態として、シール７は、金属板のみで構成しても良い。
２…外輪、４…内輪、６…転動体、７…シール、８…保持器、９…突起部、１０，１１０…環状溝、２０，１１５…磁性体

Claims (2)

  1. リング状の固定輪と、リング状の回転輪と、前記固定輪および前記回転輪間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記転動体を転動可能に保持するポケットを円周方向に複数設けた保持器と、前記固定輪の両端に設けられたシールと、前記固定輪、前記回転輪および前記シールに囲まれた空間に設けられた潤滑油とを備えた転がり軸受において、前記転動体および前記シール間における前記回転輪の前記保持器側の周面に、前記潤滑油を一時的に貯留する環状溝を形成し、前記環状溝に一時的に貯留された潤滑油を金属粉毎に掻き出す突起部を前記保持器の前記回転輪側の周面に、円周方向に少なくとも１箇所以上形成し、前記シールの前記回転輪側に掻き出された潤滑油中の金属粉を集約する磁性体を設けたことを特徴とする転がり軸受。
  2. 前記環状溝の底面に潤滑油に含まれている金属粉を磁力でもって吸引する第２磁性体を円周方向に少なくとも１箇所以上配置したことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
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