JP2014119013A - アンギュラ玉軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】標準的な軸受寸法から外れ、軸受の径方向寸法に対して軸方向寸法を大きく設定することにより、軸受空間を従来よりも大きくしてグリース封入量を多くしたアンギュラ玉軸受の、軸受空間内でのグリースの流動性を改善して、グリース封入量を多くした効果が十分に発揮され易くする。
【解決手段】環状の保持器４の内周面の、複数のポケット４１間に凹部４２を形成する。凹部４２の深さＨ２を玉３の直径の５％以上２０％以下にする。凹部４２の底部での軸方向寸法Ｈ３を玉３の直径の３０％以上１２０％以下にする。保持器４の軸方向寸法Ｈ１を、非接触シール５，６の軸方向に沿った間隔の７０％以上９０％以下にする。
【選択図】図１

Description

この発明は、軸方向両端に非接触シールが取り付けられ、内部にグリースが封入されているアンギュラ玉軸受に関する。

近年、工作機械の主軸を回転支持するアンギュラ玉軸受として、グリースが予め封入され、シールにより密封されているシール付きアンギュラ玉軸受が使用されている。標準的な軸受寸法を有するアンギュラ玉軸受では、シールによって囲まれる内輪と外輪との間の軸受空間に、例えば、空間容積の１５〜３０％程度のグリースが封入されている。
このようなシール付きアンギュラ玉軸受では、グリースの封入量を多くすることでグリース寿命が向上できるため、軸受空間を大きくすることが提案されている。軸受空間を大きくする方法として、保持器の幅（軸方向寸法）を小さくする方法がある。しかし、この方法は、保持器が強度不足になる恐れがあるため、高速回転軸を支持する用途には不向きである。

特許文献１には、アンギュラ玉軸受における標準的な軸受幅の寸法を変更し、軸受の径方向断面寸法に対し軸方向断面寸法を大きく設定することにより、空間容積を従来よりも大きくすることが提案されている。このように設定することで、空間容積に対するグリース封入量の割合が従来と同等の場合でも、封入されるグリースの絶対量が多くなる。具体的には、アンギュラ玉軸受の内輪の内径寸法をｄ、外輪の外径寸法をＤ、玉径をＤａとしたとき、軸受の軸方向断面寸法Ｘと、軸受の径方向断面寸法（Ｄ−ｄ）／２と、玉径Ｄａとの関係が(1) 式を満たすように構成している。
１．２≦（Ｘ／Ｄａ）／｛（Ｄ−ｄ）／２／Ｄａ｝≦１．４…(1)

特許文献２には、外輪の内周面に案内される保持器を備えたアンギュラ玉軸受に関し、運転時の保持器音、特に冷えた状態からの運転開始時の保持器音を抑えることを目的として、軸受内部に、グリースまたはグリースの基油を外輪の内周面の案内面部に供給する潤滑剤供給機構を設けることが提案されている。潤滑油供給機構からの潤滑油が外輪の案内面部の潤滑に寄与することにより、保持器音の発生を抑えることができる。

また、潤滑剤供給機構として、外輪の案内面部の円周方向複数箇所に凹形状部を設け、これら凹形状部にグリースを溜めておくことも記載されている。この構成によると、溜めておいたグリースが軸受運転時に、外輪案内型保持器の案内面の潤滑に寄与し、保持器音の発生を抑えることができるため、１日の運転開始時等の冷えた状態からの暖機運転時にも、保持器音の発生が抑えられる。

さらに、潤滑剤供給機構として、保持器の内径面（内周面）に、半径方向外方に凹みグリースを溜めるグリース溜り溝を設け、このグリース溜り溝から保持器の外径面（外周面）に連通して、前記グリースの基油を通過させる貫通孔を形成することも記載されている。この構成によると、保持器の回転によってグリースに遠心力が作用することにより、グリースの基油が分離して、保持器の貫通孔から除々に保持器の外径面および外輪の内周面に移動し、潤滑に寄与することで、保持器音の発生を抑えることができる。また、基油の一部が外輪軌道面に供給されるため、アンギュラ玉軸受の高速化を図ることができる。

特開２００７−２３９８０１号公報 特開２００８−２８６２９６号公報

上述のように、特許文献１には、標準的な軸受寸法から外れ、軸受の径方向寸法に対して軸方向寸法を大きく設定することにより、軸受空間を従来よりも大きくして、アンギュラ玉軸受のグリース封入量を多くする方法が記載されている。しかし、この方法では、特に、高速回転軸を支持する用途の場合、軸受空間の軌道面から離れている部分（内輪または外輪の軸方向両端部のシール取付溝肩部や、シールの近くなど）に存在するグリースが、その場に滞留して潤滑に寄与せず、グリースの封入量を多くした効果が十分に発揮できない恐れがある。

また、特許文献２で、保持器の内周面に設けたグリース溜まり溝は、貫通孔を介して徐々に保持器の外周面にグリースの基油を向かわせる目的で形成されている。
この発明の課題は、標準的な軸受寸法から外れ、軸受の径方向寸法に対して軸方向寸法を大きく設定することにより、軸受空間を従来よりも大きくしてグリース封入量を多くしたアンギュラ玉軸受の、軸受空間内でのグリースの流動性を改善して、グリース封入量を多くした効果が十分に発揮され易くすることである。

上記課題を解決するために、この発明の一態様のアンギュラ玉軸受は、下記の構成(1) および(2) を有するアンギュラ玉軸受であって、下記の構成(3) および(4) を有することを特徴とする。
(1) 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置された複数の玉と、前記複数の玉を転動自在に保持する保持器と、軸方向両端部に取り付けられた非接触シールと、前記内輪、前記外輪、前記玉、前記保持器、および前記非接触シールで形成される空間（軸受空間）に配置されたグリースと、を有する。

(2) 前記保持器は環状体からなり、前記環状体の周面を径方向に貫通する複数のポケットを周方向に所定間隔で有し、前記ポケットに前記玉が配置されている。
(3) 前記保持器の軸方向寸法が、前記両非接触シールの軸方向に沿った間隔の７０％以上９０％以下である。
(4) 前記環状体の内周面の前記複数のポケット間に凹部を有し、前記凹部の深さが前記玉の直径の５％以上２０％以下であり、前記凹部の底部での軸方向寸法が前記玉の直径の３０％以上１２０％以下である。

この態様のアンギュラ玉軸受によれば、前記構成(3) および(4) を有することにより、これらの構成を有さないものと比較して、保持器に付着するグリース量が多くなるため、下記の構成(5) または(6) を有する幅広軸受とした場合でも、軸受空間の軌道面から離れている部分に存在するグリースが流動し易くなる。
前記凹部の深さが前記玉の直径の５％未満であると、前記凹部を設けたことによる効果が実質的に得られない。２０％を超えると、保持器の強度が不十分になる恐れがある。

前記凹部の底部での軸方向寸法が前記玉の直径の３０％未満であると、前記凹部を設けたことによる効果が実質的に得られない。１２０％を超えると、保持器の強度が不十分になる恐れがある。
構成(1) および(2) を有する標準的なアンギュラ玉軸受において、保持器の軸方向寸法は両非接触シールの軸方向に沿った間隔の５０％程度であるが、この態様のアンギュラ玉軸受では７０％以上とすることで、保持器に付着するグリース量を増やしている。また、保持器の軸方向寸法を両非接触シールの軸方向に沿った間隔の９０％以下とすることで、保持器が両非接触シールと干渉することが防止される。

(5) 標準的な軸受寸法から外れ、軸受の径方向寸法に対して軸方向寸法を大きく設定することにより、軸受空間が従来よりも大きくなり、グリース封入量が多くなっている。
(6) 軸受の軸方向寸法は、前記内輪の内径ｄと前記外輪の外径Ｄにより「Ｙ＝（Ｄ−ｄ）／２」で表される軸受の径方向寸法Ｙの１．２倍以上１．４倍以下である。なお、内輪と外輪で軸方向寸法が異なる場合、いずれか小さい方の軸方向寸法を「軸受の軸方向寸法」とする。

このアンギュラ玉軸受が下記の構成(7) を有するものであると、下記の構成(7) を有さないもの（前記樹脂組成物中の繊維状充填剤の含有率が１０質量％未満または４０質量％超であるもの）と比較して、溶融成形時の流動性が良好でありながら、保持器の寸法安定性および機械的強度が確保される。
(7) 保持器は、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から選択される１以上の合成樹脂と、ガラス繊維または炭素繊維からなる繊維状充填剤とで構成された樹脂組成物を溶融成形することで得られたものである。樹脂組成物中の繊維状充填剤の含有率は１０質量％以上４０％以下である。

この発明のアンギュラ玉軸受によれば、標準的な軸受寸法から外れ、軸受の径方向寸法に対して軸方向寸法を大きく設定することにより、軸受空間を従来よりも大きくしてグリース封入量を多くした場合に、軸受空間内でのグリースの流動性が改善されることで、グリース封入量を多くした効果が十分に発揮され易くなる。

実施形態のアンギュラ玉軸受を示す断面図である。 図１のアンギュラ玉軸受を構成する保持器の断面図である。

以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されない。
図１に示すように、この実施形態のアンギュラ玉軸受は、外輪１、内輪２、玉３、保持器４、および非接触シール５，６で構成されている。
外輪１の内周面に外輪軌道面１０が形成されている。内輪２の外周面に内輪軌道面２０が形成されている。

内輪２の軸方向片側（図１の右側）の溝肩が落とされている。すなわち、内輪２の内輪軌道面２０を挟んだ両側は、肩落とし部２１と肩部２２になっている。外輪１の軸方向寸法Ｘ１は内輪２の軸方向寸法Ｘ２より小さく、内輪２の肩部２２の軸方向端部が外輪１の軸方向端部より突出している。
外輪１の内径は、内輪２の肩落とし部２１と対向する内周面１１の内径が、内輪２の肩部２２と対向する内周面１２の内径より小さい。外輪１の内周面に、非接触シール５，６を取り付ける取付溝１５，１６が形成されている。

外輪１の軸方向寸法Ｘ１は、内輪２の内径ｄと外輪１の外径Ｄにより「Ｙ＝（Ｄ−ｄ）／２」で表される軸受の径方向寸法Ｙの１．４倍である。内輪２の軸方向寸法Ｘ２は軸受の径方向寸法Ｙの１．５倍である。すなわち、このアンギュラ玉軸受の軸方向寸法は、径方向寸法Ｙの１．４倍である。
保持器４は、所定厚さの円環体からなり、環状体の周面を径方向に貫通する複数の円形のポケット４１を、周方向に所定間隔で有する。各ポケット４１に玉３が転動自在に配置されている。保持器４の軸方向寸法Ｈ１は、両非接触シール５，６の軸方向に沿った間隔Ｓの７６％である。

保持器４の内周面の複数のポケット４１間に凹部４２が形成されている。凹部４２の深さＨ２は玉３の直径の１２％である。凹部４２の底部での軸方向寸法Ｈ３は玉３の直径の７１％である。図１における保持器４の断面は、図２のＡ−Ａ断面に相当する。
保持器４は外輪案内型であり、内輪２の肩落とし部２１と対向する外輪１の内周面１１で案内される。保持器４は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）と炭素繊維からなる樹脂組成物（炭素繊維の含有率が３０質量％）を溶融成形することで得られたものである。

非接触シール５，６は金属板のプレス加工により形成されている。
この実施形態のアンギュラ玉軸受は、軸受の軸方向寸法Ｘ１が内輪２の内径ｄと外輪２の外径Ｄにより「Ｙ＝（Ｄ−ｄ）／２」で表される軸受の径方向寸法Ｙの１．４倍にすることにより、軸受空間が従来よりも大きく、グリース封入量が多くなっている。これに加えて、保持器４の軸方向寸法Ｈ１が大きく、保持器４に凹部４２が形成されていることにより、軸受空間内でのグリースの流動性が改善されている。このように、この実施形態のアンギュラ玉軸受によれば、グリース封入量を多くした効果が十分に発揮され易くなっているため、耐焼き付き性が向上する。

１ 外輪
１０ 外輪軌道溝
１１ 外輪の内周面（保持器の案内面）
１２ 外輪の内周面
１５ 取付溝
１６ 取付溝
２ 内輪
２０ 内輪軌道溝
２１ 肩落とし部
２２ 肩部
３ 玉
４ 保持器
４１ ポケット
４２ 凹部
５ 非接触シール
６ 非接触シール

Claims (3)

1. 外周面に内輪軌道面を有する内輪と、
   内周面に外輪軌道面を有する外輪と、
   前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配置された複数の玉と、
   前記複数の玉を転動自在に保持する保持器と、
   軸方向両端部に取り付けられた非接触シールと、
   前記内輪、前記外輪、前記玉、前記保持器、および前記非接触シールで形成される空間に配置されたグリースと、
   を有し、
   前記保持器は環状体からなり、前記環状体の周面を径方向に貫通する複数のポケットを周方向に所定間隔で有し、前記ポケットに前記玉が配置され、
   前記保持器の軸方向寸法が、前記両非接触シールの軸方向に沿った間隔の７０％以上９０％以下であり、
   前記環状体の内周面の前記複数のポケット間に凹部を有し、前記凹部の深さが前記玉の直径の５％以上２０％以下であり、前記凹部の底部での軸方向寸法が前記玉の直径の３０％以上１２０％以下であるアンギュラ玉軸受。
2. 請求項１記載のアンギュラ玉軸受であって、
   軸受の軸方向寸法は、前記内輪の内径ｄと前記外輪の外径Ｄにより「Ｙ＝（Ｄ−ｄ）／２」で表される軸受の径方向寸法Ｙの１．２倍以上１．４倍以下であるアンギュラ玉軸受。
3. ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から選択される１以上の合成樹脂と、ガラス繊維または炭素繊維からなる繊維状充填剤とで構成され、繊維状充填剤の含有率は１０質量％以上４０％以下である樹脂組成物を溶融成形することで得られたものである請求項１または２記載のアンギュラ玉軸受。

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