JP2015086940A - Rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、潤滑剤を封入した転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing in which a lubricant is enclosed.
転がり軸受においては、シール等により密封された軸受空間内に封入されたグリース等の潤滑剤による軌道輪や転動体の潤滑が行なわれている。シールの開口やすきまからの潤滑剤の漏出を防止するため、従来、種々の技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。 In rolling bearings, the races and rolling elements are lubricated by a lubricant such as grease enclosed in a bearing space sealed by a seal or the like. In order to prevent leakage of the lubricant from the opening and clearance of the seal, various techniques have been conventionally proposed (see, for example, Patent Document 1).
図10は特許文献1におけるグリースの封入位置を説明するための図である。図10に示すように、特許文献1には、グリースの初期封入位置を、内輪101と外輪102間の軸受空間における転動体103のピッチ円直径PCDよりも外径側の範囲内とし、且つシール隙間をこの初期封入位置から遠い位置とすることにより、グリース漏れを防止することが記載されている。
FIG. 10 is a diagram for explaining a grease sealing position in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 10, Patent Document 1 discloses that the initial sealing position of grease is within the range on the outer diameter side of the pitch circle diameter PCD of the
ところで、軸受空間内にグリースが封入された転がり軸受において軸方向に空気流がある場合、空気流下流側に封入されたグリースは、グリースから染み出した基油が空気流下流側のすきま(シールと回転輪の間)から直接漏れてしまい、転動体や軌道輪を十分に潤滑できないおそれがある。また空気流上流側に封入されたグリースについても、グリースから染み出した基油が転動体や軌道輪を通過して潤滑を行った後、空気流下流側のすきまから排出されてしまう可能性がある。このように、軸受空間内にグリースが封入された軸受において軸方向に空気流がある場合には、転動体や軌道輪を十分に潤滑できないおそれがある。 By the way, when there is an air flow in the axial direction in a rolling bearing in which grease is sealed in the bearing space, the grease sealed on the downstream side of the air flow is the clearance of the base oil that has exuded from the grease on the downstream side of the air flow (seal Directly between the rotating wheel and the rotating wheel, and there is a risk that the rolling elements and the raceway cannot be sufficiently lubricated. In addition, for the grease sealed on the upstream side of the airflow, after the base oil that has oozed out of the grease passes through the rolling elements and the raceway and is lubricated, it may be discharged from the clearance on the downstream side of the airflow. is there. Thus, when there is an air flow in the axial direction in a bearing in which grease is sealed in the bearing space, there is a possibility that the rolling elements and the races cannot be sufficiently lubricated.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、軸方向に空気流がある場合でも封入された潤滑剤の漏出を低減することが可能な転がり軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a rolling bearing capable of reducing leakage of the enclosed lubricant even when there is an air flow in the axial direction.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、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た複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器と、前記外輪と前記内輪との間の軸受空間を密封する軸方向両側に配置された一対のシール部材と、を備え、前記軸受空間に潤滑剤を封入し、軸方向に空気流がある転がり軸受であって、
前記空気流の上流側から前記潤滑剤を封入し、
前記転動体の軸方向中心よりも前記空気流の上流側に初期配置する前記潤滑剤が、前記軸受空間に封入する全潤滑剤のうちの80%以上であることを特徴とする転がり軸受。
(2) 前記空気流の上流側に位置する前記保持器の軸方向端面に、前記軸受空間に封入する全潤滑剤のうちの50%以上を初期配置することを特徴とする(1)に記載の転がり軸受。
(3) 前記空気流の上流側に位置する前記保持器の軸方向端部が、径方向内側に突出して前記内輪の外周面と近接対向していることを特徴とする(1)または(2)に記載の転がり軸受。
(4) 前記空気流の上流側に位置する前記保持器の軸方向端面に、前記潤滑剤を保持する複数の凹部を設けたことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の転がり軸受。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) An outer ring having an outer ring raceway surface formed on the inner peripheral surface, an inner ring having an outer ring raceway surface formed on the outer peripheral surface, and a rollable arrangement between the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface. A plurality of rolling elements, a cage for holding the plurality of rolling elements, and a pair of seal members disposed on both sides in the axial direction for sealing a bearing space between the outer ring and the inner ring. A rolling bearing that encloses a lubricant in the space and has an air flow in the axial direction,
Encapsulating the lubricant from the upstream side of the air flow;
The rolling bearing according to claim 1, wherein the lubricant initially disposed upstream of the center in the axial direction of the rolling element is 80% or more of the total lubricant enclosed in the bearing space.
(2) 50% or more of the total lubricant to be sealed in the bearing space is initially disposed on an axial end surface of the cage located on the upstream side of the air flow. Rolling bearings.
(3) An axial end portion of the cage located on the upstream side of the air flow protrudes radially inward and is in close proximity to the outer peripheral surface of the inner ring (1) or (2) ) Rolling bearing according to
(4) In any one of (1) to (3), a plurality of recesses for holding the lubricant is provided on an axial end surface of the cage located on the upstream side of the air flow. Rolling bearings.
本発明によれば、軸受空間内に潤滑剤が封入された転がり軸受において軸方向に空気流がある場合でも、潤滑剤の漏出を低減し、潤滑性能を向上することが可能である。 According to the present invention, even when there is an air flow in the axial direction in a rolling bearing in which a lubricant is sealed in the bearing space, leakage of the lubricant can be reduced and the lubrication performance can be improved.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る転がり軸受について、図1を用いて説明する。図1に示す転がり軸受10は、内周面に外輪軌道面22を有する外輪20と、外周面に内輪軌道面32を有する内輪30と、外輪軌道面22と内輪軌道面32との間で転動自在に周方向に複数設けられた玉15と、玉15を保持する保持器40と、外輪20と内輪30との間の空間(以後、軸受空間とも呼ぶ)を塞ぐように軸方向両側に配置された一対のシール部材50,55と、を備える。転がり軸受10はアンギュラ玉軸受であって、内輪30の軸方向一方側にはカウンタボア34が形成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a rolling bearing according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The rolling
外輪20及び内輪30は、SUJ2等の軸受鋼、特に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した軸受鋼から形成されることが好ましいが、これに限定されない。外輪20及び内輪30は、中炭素鋼にケイ素、マンガン、クロム、モリブデン等の合金元素を必要に応じて添加した合金鋼に、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した材料によって形成してもよい。特に、軸受が高速且つ高温条件下で使用される場合には、外輪20及び内輪30は、上記合金鋼の中でもケイ素の添加量を多くした合金鋼に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施したものにより形成されることが好ましい。また、玉15は、軸受鋼やセラミックにより形成されている。
The
保持器40は、一対の円環部41,42及びこの一対の円環部41,42を軸方向に連結する複数の柱部43により形成された複数のポケットに玉15を1つずつ保持する、いわゆる両持ち式の保持器である。また、保持器40は、その外周面が外輪20の肩部26により案内される外輪案内方式の保持器であり、必要な強度、耐熱性等の条件を満たす樹脂材料から形成可能である。保持器40を形成する樹脂材料は特に限定されないが、ナイロン46、ナイロン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)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の合成樹脂が好ましい。また、樹脂中に、強化繊維としてガラス繊維(GF)、炭素繊維(CF)等の補強材を10〜40質量%程度含有させた樹脂組成物は、高温下での靱性及び機械的強度が高いことから特に好ましい。
The
シール部材50は、金属薄板を略円環状に形成した芯金51と、芯金51を被覆するようにゴムで形成した弾性部53と、を有し、シール部材55は、金属薄板を略円環状に形成した芯金56と、芯金56を被覆するようにゴムで形成した弾性部58と、を有する。シール部材50は、外周部52によって外輪20の内周面の軸方向一方側端部に固定されており、シール部材55は、外周部57によって外輪20の内周面の軸方向他方側端部に固定されている。シール部材50(弾性部53)の内周側縁部となるシールリップ54は、内輪30の外周面の近傍まで、内輪30の外周面と対向するように延びており、シール部材55(弾性部58)の内周側縁部となるシールリップ59は、内輪30の外周面の近傍まで、内輪30の外周面と対向するように延びている。このように、シール部材50,55は、内輪30の外周面に対して非接触のシール部材となっている。
The
ところで、アンギュラ玉軸受である転がり軸受10において、内輪30が回転した際には、内輪30のカウンタボア34によって軸受空間内に差圧が生じる。このようなポンプ効果により、転がり軸受10の軸受空間内には矢印Aの方向の空気流が発生する。
By the way, in the rolling bearing 10 which is an angular ball bearing, when the
このように、本実施形態では、軸受空間内に軸方向の空気流が発生する転がり軸受について、軸受空間内へのグリースの初期封入の詳細を規定する。ここでは、軸受空間内へのグリースの初期封入を、空気流下流側ではなく、空気流上流側から行なう。また、本実施形態では、図1に示すように、空気流上流側に位置する保持器40の軸方向端面、すなわち円環部41の軸方向端面に、グリース(以下、グリースG1とも呼ぶ)を封入する。このグリースG1の封入量は、軸受空間内へのグリースの全封入量の50%以上となるようにする。このように保持器40の軸方向端面に配置したグリースG1は、空気流を受けにくく、さらにグリースG1の空気流下流側への移動が円環部41によって堰き止められる。これにより、グリースを空気流上流側に留めることができるので、空気流下流側に位置するシール部材55と内輪30との間のすきまから漏れるグリースの量を低減することができ、潤滑性能を長期にわたり向上し、軸受の焼付きを防止して軸受の寿命を向上することができる。
As described above, in this embodiment, the details of the initial encapsulation of grease in the bearing space are defined for the rolling bearing in which an axial air flow is generated in the bearing space. Here, initial filling of the grease into the bearing space is performed not from the air flow downstream side but from the air flow upstream side. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, grease (hereinafter also referred to as grease G1) is applied to the axial end surface of the
また、上述したように保持器40は外輪案内方式の保持器であるため、保持器40と外輪20との間のすきまが小さいので、グリースG1の移動をさらに抑制することができる。
Further, as described above, since the
さらに、本実施形態では、保持器40の内周面と内輪30のカウンタボア34との間であって、玉15の軸方向中心よりも空気流上流側に位置する箇所に、グリース(以下、グリースG2とも呼ぶ)を封入する。このグリースG2の封入量及び上記したグリースG1の封入量の和は、軸受空間内へのグリースの全封入量の80%以上となるようにする。これにより、軸受運転初期の潤滑性を確保し、潤滑性能をさらに向上することができる。
Further, in the present embodiment, grease (hereinafter, referred to as “grease”) is provided between the inner peripheral surface of the
本実施形態にかかる転がり軸受は、上記した両持ち式の保持器40を有するアンギュラ玉軸受に限られず、他の形式の転がり軸受であってもよい。例えば、図2に示すような、軸方向片側に配置された円環部61及びこの円環部61から円周方向に所定の間隔で軸方向に延びる複数の柱部63により形成された複数のポケットを有する保持器(冠型保持器)60を備えた転がり軸受10’であってもよい。この保持器60はいわゆる片持ち式の保持器であり、円環部61と外輪20との間のすきまを小さくした状態で、転動体である玉15によって案内される。
The rolling bearing according to the present embodiment is not limited to the angular ball bearing having the above-described double-supported
(変形例)
以下、本発明の第1実施形態の変形例にかかる転がり軸受について、図3を用いて説明する。図3に示す転がり軸受10Aは、図1の転がり軸受10と同様の構成を有しているが、第1実施形態で封入されたグリースG1,G2に加え、玉15の軸方向中心よりも空気流下流側に、より詳細には空気流下流側に位置する円環部42の軸方向端面に、グリース(以下、グリースG3とも呼ぶ)が封入されている。グこのように、空気流上流側だけではなく、下流側にもグリースを封入することで、グリースの封入量が増加し、潤滑性能を向上するので、軸受の寿命を向上することができる。
(Modification)
Hereinafter, the rolling bearing concerning the modification of 1st Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. A rolling
尚、本変形例にかかる転がり軸受も、図3に示したような転がり軸受10Aに限られず、図4に示すような片持ち式の保持器60を有する転がり軸受10A’であってもよい。この場合、グリースG3は、図4に示すように外輪20の内周面上且つ内輪30の内周面上に配置してもよく、またはこれらのいずれかに配置してもよい。
Note that the rolling bearing according to this modification is not limited to the rolling bearing 10A as shown in FIG. 3, but may be a rolling
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態に係る転がり軸受について、図5を用いて説明する。第1実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、説明を省略する。図5に示す転がり軸受10Bは、内輪30にカウンタボア34が形成されているアンギュラ玉軸受であり、一対の円環部71,72及びこの一対の円環部71,72を軸方向に連結する複数の柱部73を有する両持ち式の保持器70を備えている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the rolling bearing which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. Parts having the same configuration as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. A rolling
図5に示すように、保持器70は、空気流上流側に位置する円環部71の軸方向端部から径方向内側へと突出するグリース留め部78を有する。グリース留め部78の内周面は、内輪30のカウンタボア34と近接対向している。これにより、軸受空間内に空気流が生じた場合であっても、空気流上流側に初期封入されたグリースがそのまま上流側に留められ、空気流下流側に位置するシール部材55と内輪30との間のすきまから漏れるグリースの量を大きく低減することができる。これにより、軸受の潤滑性能を長期にわたり向上することができるので、軸受の焼付きを防止して軸受の寿命を向上することができる。また、グリース留め部78を設けることにより、グリースが初期封入される保持器70の軸方向端面が径方向に拡大されて面積が大きくなるので、より多くのグリースを封入することができるようになる。
As shown in FIG. 5, the
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態にかかる転がり軸受の保持器について、図6(a)(b)を用いて説明する。図6(a)は例えばアンギュラ玉軸受に用いられる、一対の円環部81,82及びこの一対の円環部81,82を軸方向に連結する複数の柱部83により形成された、外輪案内方式の保持器80を径方向外側から見た図であり、図6(b)は図6(a)のX−X断面図である。
(Third embodiment)
Hereinafter, a rolling bearing cage according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6A shows an outer ring guide formed by a pair of
保持器80は、空気流上流側に位置する円環部81の軸方向端面の径方向中間に開口して、円環部81から柱部83の軸方向中途部まで軸方向にわたって形成された保持凹部85を有する。保持凹部85は、周方向に隣り合うポケット84の間において、周方向に所定間隔で複数設けられている。保持凹部85とポケット84との間における肉厚を確保するため、保持凹部85は、径方向から見ると、2辺がポケット84の輪郭に沿った曲面となっている略三角形状となっている。図6(b)に示すように、保持凹部85の軸方向断面形状は矩形である。
The
このように、保持器80においては、空気流上流側に位置する軸方向端面に複数の保持凹部85が設けられている。本実施形態では、この保持凹部85にグリースを封入することができるので、空気流下流側へのグリースの移動や、空気流下流側からのグリースの漏れを低減することができる。また、保持凹部85が保持器80の外周面には開口していないことにより、保持器80はその外周面で外輪により安定的に案内される。
Thus, in the
(第1変形例)
図7は、本発明の第3実施形態の第1変形例にかかる転がり軸受の保持器の断面図を示す。図7に示すように、保持器80’は、空気流上流側に位置する円環部81の軸方向端面に開口して、円環部81から柱部83の軸方向中途部まで軸方向にわたって形成された保持凹部86を有する。この保持凹部86は、図6(a)(b)に示した保持器80の保持凹部85とは異なり、保持器80’の内周面にも開口している。このように、保持凹部86が保持器80’の内周側にも開口していることで、より多くのグリースを封入・保持することができる。また、保持凹部86が保持器80’の外周面には開口していないことにより、保持器80’はその外周面で外輪により安定的に案内される。
(First modification)
FIG. 7: shows sectional drawing of the holder | retainer of the rolling bearing concerning the 1st modification of 3rd Embodiment of this invention. As shown in FIG. 7, the
(第2変形例)
図8は、本発明の第3実施形態の第2変形例にかかる転がり軸受の保持器の断面図を示す。図8に示す保持器80’’は、空気流上流側に位置する円環部81の軸方向端面に開口して、円環部81から柱部83の軸方向中途部まで軸方向にわたって形成された保持凹部87を有する。保持凹部87の径方向深さは、図7に示した保持器80’の保持凹部86よりも浅くなるように形成されている。このように、複数の保持凹部87が設けられることにより、保持凹部87にグリースを封入・保持することができるので、空気流下流側へのグリースの移動や、空気流下流側からのグリースの漏れを低減することができる。
(Second modification)
FIG. 8: shows sectional drawing of the holder | retainer of the rolling bearing concerning the 2nd modification of 3rd Embodiment of this invention. The cage 80 '' shown in FIG. 8 is formed in the axial direction from the
さらに、保持器80’’の円環部81には、円環部81の軸方向端面に開口すると共に保持器80’’の外周面に開口した掻き出し部89をさらに有している。掻き出し部89の形状は、径方向から見ると、2辺がポケット84の輪郭に沿った曲面となっている略三角形状となっている。保持器80’’が回転すると、掻き出し部89の2つの曲面により、外輪の内周面に付着したグリースが空気流上流側へと戻されるので、空気流下流側からのグリースの漏れをさらに低減することができる。尚、掻き出し部89の軸方向寸法はポケット84に達しない寸法、すなわち保持凹部87よりも軸方向に短い寸法となっており、掻き出し部89と外輪軌道面とが連通しないようになっている。これにより、外輪による保持器案内面の面積を確保すると共に、軸受非回転時におけるグリースの外輪軌道面への流出を防止することができる。
Further, the
(第4実施形態)
以下、本発明の第4実施形態に係る転がり軸受の保持器について、図9を用いて説明する。第1実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、説明を省略する。第4実施形態の潤滑剤封入方法においては、図9に示すような、一対の円環部91,92及びこの一対の円環部91,92を軸方向に連結する複数の柱部93により形成された保持器90が使用される。尚、図9は、保持器90を径方向内側から見た図である。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a cage for a rolling bearing according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Parts having the same configuration as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the lubricant encapsulating method of the fourth embodiment, as shown in FIG. 9, a pair of
保持器90は、図5に示した保持器70と図7に示した保持器80’とを組み合わせたような形状を有している。すなわち、図9に示すように、保持器90は、空気流上流側に位置する円環部91から柱部93にかけて、軸方向端部から径方向内側へと突出するグリース留め部98を有している。グリース留め部98には、周方向に隣り合うポケット94の間に設けられた複数の保持凹部96が形成されている。保持凹部96は、径方向から見ると、2辺がポケット84の輪郭に沿った曲面となっている略三角形状となっている。また、保持凹部96は、内輪軌道面と連通しないように形成されている。
The
グリース留め部98の内径部は、円筒面である内輪のカウンタボア(不図示)に近接対向している。これにより、軸受空間内に空気流が生じた場合であっても、空気流上流側において初期封入されたグリースがそのまま上流側に留められ、空気流下流側に位置するシール部材と内輪との間のすきまから漏れるグリースの量を大きく低減することができる。また、グリースを封入・保持する保持凹部96が、内輪軌道面と連通しないように形成されていることにより、グリースの流出がさらに抑制される。また、グリース留め部98を設ける事により、複数の保持凹部96を形成しても、円環部91の強度を確保することができる。
The inner diameter portion of the
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。上記した各実施形態及び変形例では、転がり軸受がアンギュラ玉軸受である例を示したが、深溝玉軸受やその他の軸受であってもよい。また、前述した実施形態では、転がり軸受に空気流が生じる原因として、アンギュラ玉軸受の内輪のカウンタボアに起因したものについて説明したが、これに限定されず、転がり軸受が例えば過給機に組み込まれた軸を支持する場合等、軸受外部からの圧力差がある場合にも、転がり軸受に空気流が生じ、本発明を適用することができる。 In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A change, improvement, etc. are possible suitably. In each of the above-described embodiments and modifications, an example in which the rolling bearing is an angular ball bearing has been shown, but a deep groove ball bearing or other bearings may be used. In the above-described embodiment, the cause of the air flow in the rolling bearing has been described as being caused by the counter bore of the inner ring of the angular ball bearing. However, the present invention is not limited to this, and the rolling bearing is incorporated in, for example, a turbocharger. Even when there is a pressure difference from the outside of the bearing, such as when a supported shaft is supported, an air flow is generated in the rolling bearing, and the present invention can be applied.
本発明は、軸方向に空気の流れが生じる軸受、例えば、高速運転に使用される軸受であって、軸受空間を密封するためのシール部材を設けると共に特にグリース潤滑される転がり軸受に適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to a bearing in which an air flow is generated in the axial direction, for example, a bearing used for high-speed operation, in which a seal member for sealing a bearing space is provided and grease lubricated. is there.
10,10’,10A,10A’,10B 転がり軸受
15 玉
20 外輪
22 外輪軌道面
30 内輪
32 内輪軌道面
40,60,70,80,80’,80’’,90 保持器
50,55 シール部材
78,98 グリース留め部
85,86,87,96 保持凹部
89 掻き出し部
10, 10 ', 10A, 10A', 10B Rolling bearing 15
Claims (4)
前記空気流の上流側から前記潤滑剤を封入し、
前記転動体の軸方向中心よりも前記空気流の上流側に初期配置する前記潤滑剤が、前記軸受空間に封入する全潤滑剤のうちの80%以上であることを特徴とする転がり軸受。 An outer ring having an outer ring raceway surface formed on the inner peripheral surface, an inner ring having an outer ring raceway surface formed on the outer peripheral surface, and a plurality of rolling elements disposed between the outer ring raceway surface and the inner ring raceway surface so as to be capable of rolling. A moving body, a cage for holding the plurality of rolling elements, and a pair of seal members disposed on both sides in the axial direction for sealing the bearing space between the outer ring and the inner ring, and lubricating the bearing space A rolling bearing that encloses the agent and has an air flow in the axial direction,
Encapsulating the lubricant from the upstream side of the air flow;
The rolling bearing according to claim 1, wherein the lubricant initially disposed upstream of the center in the axial direction of the rolling element is 80% or more of the total lubricant enclosed in the bearing space.
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