JP2014196798A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受がハウジングに固定された状態で、外輪の外周面に潤滑油を十分に供給してクリープの発生を防止することができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】転がり軸受１０の外輪１１の外周面１１ｂには、少なくとも１つの環状溝１５が全周に亘って形成され、環状溝１５は、軸受中心Ｏを通り軸受端面に平行な軸方向中心線ＣＬよりも潤滑油の流れ方向の下流側に形成され、下流側の環状溝１５には、ハウジング１９と外輪１１の外周面１１ｂとのクリープの発生を防止するための環状弾性体１６が装着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に関し、より詳細には、例えば、モータなどの回転軸を支持する転がり軸受に関する。

モータなどの回転軸は、通常、外輪がハウジングに固定される転がり軸受により回転自在に支持される。その外輪の固定が隙間嵌めの場合であって、例えば、モータの回転荷重、又は減速機の低負荷時や荷重相殺時の極軽荷重条件下で使用される際には、外輪の外周面でクリープが発生する可能性がある。

そこで、そのクリープの発生を防止するため、外輪の外周面とハウジングの内周面との間にＯリングなどの環状弾性体を装着し、外輪をハウジングに内嵌する際、この環状弾性体を圧入した状態で取り付けることが一般的に行われる。また、外輪におけるクリープ力について、ハウジングと外輪の外周面との摩擦力が影響し、摩擦力を低減すれば、外輪でのクリープの発生を防止できることが一般的に知られている。

そして、そのクリープ発生抑止のための具体的な例としては、外輪の外周面に２本以上の環状溝を形成すると共に、これら複数の環状溝同士を連絡する３本以上の連絡溝を形成し、これら連絡溝に環状の梯子型弾性体を装着するものが知られる（例えば、特許文献１参照）。なお、この特許文献１によれば、外輪の外周面に粘性潤滑剤を塗布した場合には、連絡溝で仕切られた部分ごとに潤滑剤が保持されて、スクィーズ効果によりクリープの発生を防止できるとされている。また、ハウジングに断面矩形状の環状弾性体を嵌め込み、その内周面に外輪を圧接させることにより、外輪の外周面のクリープの発生を防止しようとするものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−００８４０９号公報 特開昭５８−１９６３２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の転がり軸受では、ハウジングへの取り付けの際、外輪の外周面に粘着性潤滑剤の膜厚を均一となるように塗布させる必要があり、その作業が煩雑であった。また、塗布した粘性潤滑剤のその外周面における保持や粉塵混入回避などに配慮が必要であり、その作業を複雑にしていた。また、転がり軸受をオイル（潤滑油）潤滑で用いる場合には、その稼働中に粘着性潤滑剤がそのオイル中に漏れ出る可能性があり、オイルと粘性潤滑剤との相性が問題となる場合があった。

そこで、オイル潤滑を行う場合には、外輪の外周面に粘性潤滑剤を塗布せず、供給されるオイルによりクリープを防止することが検討されるが、環状弾性体が外輪の潤滑油流入側に配置される場合、オイルが外輪の外周面にほとんど供給されず、転がり軸受の回転荷重が大きくなるとクリープの発生を抑制できない可能性があった。

また、上記特許文献２の転がり軸受では、軸受を軸方向に移動しやすくすると共に軸受組付け性を向上させるために環状弾性体の内周面に切欠きを形成しているが、クリープの発生を抑制する点で改善の余地があった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり軸受がハウジングに固定された状態で、外輪の外周面に潤滑油を十分に供給してクリープの発生を防止することができる転がり軸受を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）ハウジングに内嵌されると共に内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、を備え、外輪の外周面には少なくとも１つの環状溝が全周に亘って形成され、ハウジングに供給される潤滑油が軸方向一端から他端に向けて流入する状態で使用される転がり軸受であって、環状溝は、軸受中心を通り軸受端面に平行な軸方向中心線よりも潤滑油の流れ方向の下流側に形成され、下流側の環状溝には、クリープの発生を防止するための環状弾性体が装着されることを特徴とする転がり軸受。
（２）環状溝は、軸方向中心線よりも潤滑油の流れ方向の上流側にも形成され、上流側の環状溝には、環状弾性体は装着されないことを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。
（３）ハウジングに内嵌されると共に内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、を備え、外輪の外周面には複数の環状溝が全周に亘って形成されると共に、複数の環状溝にはクリープを防止するための環状弾性体がそれぞれ装着され、ハウジングに供給される潤滑油が軸方向一端から他端に向けて流入する状態で使用される転がり軸受であって、複数の環状溝のうち少なくとも１つは、軸受中心を通り軸受端面に平行な軸方向中心線よりも潤滑油の流れ方向の上流側に形成され、上流側の環状溝に装着される環状弾性体の外周面には、軸方向に延びる切欠き部が少なくとも１つ形成され、外輪がハウジングに内嵌されていない状態で、切欠き部の径方向深さをＶ、環状弾性体の径方向幅寸法をＢ、環状弾性体の外径と外輪の外周面との間の径方向幅寸法をＨとした場合、０．５・Ｂ＞Ｖ＞０.３・Ｂ、且つＶ＞Ｈに設定されることを特徴とする転がり軸受。
（４）外輪がハウジングに内嵌された状態で、環状弾性体の径方向に圧縮される割合である潰し率が１０〜３５％であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の転がり軸受。
（５）外輪がハウジングに内嵌された状態で、環状溝における環状弾性体の充填率が６０〜９５％であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の転がり軸受。

本発明の転がり軸受によれば、環状溝は、軸受中心を通り軸受端面に平行な軸方向中心線よりも潤滑油の流れ方向の下流側に形成され、下流側の環状溝には、クリープの発生を防止するための環状弾性体が装着されるため、転がり軸受をオイル潤滑で用いて回転荷重や極軽荷重を受けたとしても、外輪の外周面とハウジングとの間に潤滑油を十分に供給することができる。これにより、外輪の外周面とハウジングとの摩擦力を低減することができるので、環状弾性体の諸元（締め代など）を変更することなく、外輪の外周面でのクリープの発生を防止することができる。

また、本発明の転がり軸受によれば、複数の環状溝のうち少なくとも１つは、軸受中心を通り軸受端面に平行な軸方向中心線よりも潤滑油の流れ方向の上流側に形成され、上流側の環状溝に装着される環状弾性体の外周面には、軸方向に延びる切欠き部が少なくとも１つ形成され、外輪がハウジングに内嵌されていない状態で、切欠き部の径方向深さをＶ、環状弾性体の径方向幅寸法をＢ、環状弾性体の外径と外輪の外周面との間の径方向幅寸法をＨとした場合、０．５・Ｂ＞Ｖ＞０.３・Ｂ、且つＶ＞Ｈに設定されるため、転がり軸受をオイル潤滑で用いて回転荷重や極軽荷重を受けたとしても、破断することなく外輪の外周面とハウジングとの間に潤滑油を十分に供給することができる。これにより、外輪の外周面とハウジングとの摩擦力を低減することができるので、外輪の外周面でのクリープの発生を防止することができる。

本発明に係る転がり軸受の第１実施形態を説明する要部断面図である。 図１に示す転がり軸受の変形例を説明する要部断面図である。 本発明に係る転がり軸受の第２実施形態を説明する外輪の要部断面図である。 図３に示す転がり軸受の要部正面図である。 本発明に係る転がり軸受の評価試験の結果を示すグラフである。

以下、本発明に係る転がり軸受の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明に係る転がり軸受の第１実施形態について説明する。

本実施形態の転がり軸受１０は、図１に示すように、ハウジング１９に内嵌されると共に内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動可能に配設される複数の玉（転動体）１３と、玉１３を円周方向に等間隔に保持する保持器１４と、を備える。

ハウジング１９には、貫通孔１９ａが形成されており、この貫通孔１９ａには、所定の潤滑油供給手段により、潤滑油が常時供給されている。これにより、ハウジング１９の貫通孔１９ａ内において潤滑油の流れが発生して、ハウジング１９の貫通孔１９ａ内の潤滑油は、転がり軸受１０の軸方向一端から他端に向けて流入している。従って、転がり軸受１０はオイル（潤滑油）潤滑で使用されることになる。また、本実施形態の転がり軸受１０は、回転駆動系、例えば、モータ軸の振れ回りによる回転荷重や極軽荷重を受ける部分に適用される。

そして、本実施形態では、外輪１１の外周面１１ｂに、１つの環状溝１５が全周に亘って形成されると共に、この環状溝１５に、ハウジング１９と外輪１１の外周面１１ｂとのクリープの発生を防止するための断面略円形状の環状弾性体１６が装着されている。

環状溝１５は、軸受中心Ｏを通り軸受端面に平行な軸方向中心線ＣＬよりも潤滑油の流れ方向の下流側に形成されている。なお、本実施形態では、環状溝１５を１つとしたが、その数に限定はなく、複数としてもよい。この場合、複数の環状溝１５のうちの少なくとも１つが、上記軸方向中心線ＣＬよりも潤滑油の流れ方向の下流側に形成されると共に、その環状溝１５に環状弾性体１６が装着されていればよい。

環状弾性体１６としては、Ｏリングなどを挙げることができる。なお、図１では、外輪１１がハウジング１９に内嵌されるに伴い、環状弾性体１６は径方向内方に圧縮されて（潰されて）、その断面形状が楕円形状となっている。

また、環状弾性体１６は、外輪１１がハウジング１９に内嵌された状態で、潰し率（環状弾性体１６の径方向に圧縮される割合）が１０〜３５％であり、環状溝１５における環状弾性体１６の充填率が６０〜９５％である。これにより、環状弾性体１６による軸受１０の耐クリープ性能を更に高めることができる。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受１０によれば、環状溝１５は、軸受中心Ｏを通り軸受端面に平行な軸方向中心線ＣＬよりも潤滑油の流れ方向の下流側に形成され、この下流側の環状溝１５には、ハウジング１９と外輪１１の外周面１１ｂとのクリープの発生を防止するための環状弾性体１６が装着されるため、転がり軸受１０をオイル潤滑で用いて回転荷重や極軽荷重を受けたとしても、外輪１１の外周面１１ｂとハウジング１９との間に潤滑油を十分に供給することができる。これにより、外輪１１の外周面１１ｂとハウジング１９との摩擦力を低減することができるので、環状弾性体１６の諸元（締め代など）を変更することなく、外輪１１の外周面１１ｂでのクリープの発生を防止することができる。

なお、本実施形態の変形例として、図２に示すように、外輪１１の外周面１１ｂにおいて、上記軸方向中心線ＣＬよりも潤滑油の流れ方向の上流側にも環状溝２５が形成されていてもよい。そして、この場合、上流側の環状溝２５には、環状弾性体は装着されない。本変形例によれば、環状溝２５が流入してくる潤滑油の油溜まりとして機能するので、軸受１０の耐クリープ性能を更に高めることができる。

（第２実施形態）
次に、図３及び図４を参照して、本発明に係る転がり軸受の第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一或いは同等符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。また、説明の便宜上、図３ではハウジング１９の図示が省略され、図４ではハウジング１９及び保持器１４の図示が省略されている。

本実施形態では、図３に示すように、外輪１１の外周面１１ｂに、２つの環状溝３５，３５が全周に亘って形成されると共に、この２つの環状溝３５，３５に、ハウジング１９と外輪１１の外周面１１ｂとのクリープの発生を防止するための断面略円形状の環状弾性体３６がそれぞれ装着されている。

２つの環状溝３５，３５は、上記軸方向中心線ＣＬよりも潤滑油の流れ方向の上流側及び下流側にそれぞれ形成されている。換言すると、２つの環状溝３５，３５は、上記軸方向中心線ＣＬを中心にして対称に形成されている。

そして、図３及び図４に示すように、上流側の環状溝３５に装着される環状弾性体３６の外周面には、軸方向に延びる断面略半円形状の切欠き部３６ａが周方向に略等間隔で６つ形成されている。

また、図３に示すように、外輪１１がハウジング１９に内嵌されていない状態において、切欠き部３６ａの径方向深さをＶ、環状弾性体３６の径方向幅寸法をＢ、環状弾性体３６の外径と外輪１１の外周面１１ｂとの間の径方向幅寸法をＨとした場合、０．５・Ｂ＞Ｖ＞０.３・Ｂ、且つＶ＞Ｈに設定されている。なお、環状弾性体３６の荷重負荷時の変形により、切欠き部３６ａの空間の大部分が潰れる可能性があるため、切欠き部３６ａを複数形成する方が好適である。環状弾性体３６がＶ＜０.３・Ｂ、あるいはＶ＜Ｈに設定される場合、環状弾性体３６の圧入時の変形により切欠き部３６ａの空間が潰れる可能性がある。また、環状弾性体３６が０．５・Ｂ＜Ｖに設定される場合、環状弾性体３６の強度が不足し、圧入や荷重負荷時に環状弾性体３６が破断する可能性がある。

以上説明したように、本実施形態の転がり軸受１０によれば、２つの環状溝３５，３５のうち１つは、軸受中心Ｏを通り軸受端面に平行な軸方向中心線ＣＬよりも潤滑油の流れ方向の上流側に形成され、上流側の環状溝３５に装着される環状弾性体３６の外周面には、軸方向に延びる切欠き部３６ａが複数形成され、外輪１１がハウジング１９に内嵌されていない状態で、切欠き部３６ａの径方向深さをＶ、環状弾性体３６の径方向幅寸法をＢ、環状弾性体３６の外径と外輪１１の外周面１１ｂとの間の径方向幅寸法をＨとした場合、０．５・Ｂ＞Ｖ＞０.３・Ｂ、且つＶ＞Ｈに設定されるため、転がり軸受１０をオイル潤滑で用いて回転荷重や極軽荷重を受けたとしても、破断することなく外輪１１の外周面１１ｂとハウジング１９との間に潤滑油を十分に供給することができる。これにより、外輪１１の外周面１１ｂとハウジング１９との摩擦力を低減することができるので、外輪１１の外周面１１ｂでのクリープの発生を防止することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

なお、本発明は上記各実施形態に例示したものに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適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、環状弾性体を断面略円形状としたが、これに限定されず、例えば、断面矩形状、断面多角形状のものなどであってもよい。
また、環状弾性体の材質としては、ゴムや樹脂の他、種々の材料を使用することができる。
また、外輪の外周面に固体潤滑皮膜が施されていてもよい。この場合、軸受の耐クリープ性能を更に高めることができる。
また、上記実施形態では、転動体を玉として例示したが、これに限定されず、円すいころなど種々のものを採用することができる。
また、上記実施形態では、外輪の外周面に環状溝、環状弾性体を設けたが、これに限定されず、内輪の内周面に設けてもよい。この場合においても、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

次に、本発明の効果を確認するために、比較例１、２及び実施例１、２の転がり軸受についてクリープ限界荷重の評価試験を行った。

実施例１、２及び比較例１、２の転がり軸受は、いずれも軸受サイズがφ６６ｍｍのものを用いた。そして、比較例１には、外輪の外周面に環状溝及び環状弾性体を設けず、比較例２には、潤滑油の流れ方向の上流側にのみ環状溝を形成し、この環状溝に環状弾性体を装着した。実施例１には、上記第１実施形態と同様に、潤滑油の流れ方向の下流側にのみ環状溝を形成し、この環状溝に環状弾性体を装着した。実施例２には、上記第２実施形態と同様に、潤滑油の流れ方向の上流側及び下流側の両方に環状溝をそれぞれ形成し、これら環状溝の両方に環状弾性体を装着すると共に、上流側の環状溝に装着される環状弾性体の外周面に切欠き部を周方向に６つ形成した。なお、環状弾性体としてはＯリングを使用する。また、それ以外の軸受諸元は全て共通とした。

評価試験では、潤滑油としてオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）を用い、ハウジング内に１０ｍｌ／ｍｉｎの流量で供給し、また、軸受荷重は回転荷重のみとして試験を行った。この条件下で試験を行い、比較例１を基準としたクリープ限界荷重の比率をそれぞれについて求めた。その結果を図５に示す。

図５から明らかなように、本発明に係る実施例１、２は、比較例１、２と比較してクリープ限界荷重比が高いことがわかった。特に、実施例２は、比較例１の５倍以上、比較例２の２倍以上であり、クリープ限界荷重が顕著に向上することがわかった。

１０ 転がり軸受
１１ 外輪
１１ａ 外輪軌道面
１１ｂ 外周面
１２ 内輪
１２ａ 内輪軌道面
１３ 玉（転動体）
１４ 保持器
１５ 環状溝
１６ 環状弾性体
１９ ハウジング
２５ 環状溝
３５ 環状溝
３６ 環状弾性体
３６ａ 切欠き部
Ｏ 軸受中心
ＣＬ 軸方向中心線

Claims (5)

1. ハウジングに内嵌されると共に内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、を備え、
   前記外輪の外周面には少なくとも１つの環状溝が全周に亘って形成され、
   前記ハウジングに供給される潤滑油が軸方向一端から他端に向けて流入する状態で使用される転がり軸受であって、
   前記環状溝は、軸受中心を通り軸受端面に平行な軸方向中心線よりも前記潤滑油の流れ方向の下流側に形成され、
   前記下流側の前記環状溝には、クリープの発生を防止するための環状弾性体が装着されることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記環状溝は、前記軸方向中心線よりも前記潤滑油の流れ方向の上流側にも形成され、
   前記上流側の前記環状溝には、前記環状弾性体は装着されないことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. ハウジングに内嵌されると共に内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、を備え、
   前記外輪の外周面には複数の環状溝が全周に亘って形成されると共に、前記複数の環状溝にはクリープを防止するための環状弾性体がそれぞれ装着され、
   前記ハウジングに供給される潤滑油が軸方向一端から他端に向けて流入する状態で使用される転がり軸受であって、
   前記複数の環状溝のうち少なくとも１つは、軸受中心を通り軸受端面に平行な軸方向中心線よりも前記潤滑油の流れ方向の上流側に形成され、
   前記上流側の前記環状溝に装着される前記環状弾性体の外周面には、軸方向に延びる切欠き部が少なくとも１つ形成され、
   前記外輪が前記ハウジングに内嵌されていない状態で、前記切欠き部の径方向深さをＶ、前記環状弾性体の径方向幅寸法をＢ、前記環状弾性体の外径と前記外輪の前記外周面との間の径方向幅寸法をＨとした場合、０．５・Ｂ＞Ｖ＞０.３・Ｂ、且つＶ＞Ｈに設定されることを特徴とする転がり軸受。
4. 前記外輪が前記ハウジングに内嵌された状態で、前記環状弾性体の径方向に圧縮される割合である潰し率が１０〜３５％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
5. 前記外輪が前記ハウジングに内嵌された状態で、前記環状溝における前記環状弾性体の充填率が６０〜９５％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受。

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