JP2015504148A - 内部潤滑を有する転がり軸受組立体 - Google Patents
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Abstract
転がり軸受組立体は、内側リング(2)と、外側リング(3)と、内側リング(2)及び外側リング(3)上に設けられたレースウェイ(13a,13b)の間に配置された少なくとも1列の転がり要素(4)と、その内部にリングの少なくとも一方(3)が配置された環状ハウジング(6)と、を備え、前記一方のリング(3)が2つの半リング部分(3a,3b)を備え、前記一方のリング(3)の2つの半リング部分の少なくとも一方(3a)が環状ハウジング(6)とともに閉鎖スペース(23a)を画定し、閉鎖スペース(23a)の内部に潤滑剤(25)が位置し、少なくとも一方の半リング部分(3a)が潤滑剤(25)を閉鎖スペース(23a)からレースウェイ(13a,13b)へ通過させるための通路手段(24a)を備える。転がり軸受組立体(1)は、前記閉鎖スペース(23a)における前記通路手段(24a)の反対側に配置された圧力発生手段(26a)を備える。
Description
本発明は、転がり軸受、特に、内側リング及び外側リングとともに2つのリングに設けられたレースウェイの間でケージによって保持された1列以上の転がり要素を有する転がり軸受に関する。転がり要素は、例えば玉である。転がり軸受は、例えば産業用電気モータまたは自動車のギアボックスで使用されるものである。
上記用途において、軸受は、主に径方向に装填される。転がり軸受の耐用年数は、軸受の潤滑に本質的に関係する。潤滑することにおけるいかなる不備も、通常、転がり軸受の急な劣化及び不具合につながる。
例として、公知の深溝玉軸受は、内側リング及び外側リングとともにチャンバーを画定する2つのシール部を有しており、チャンバーの内部には、潤滑剤、例えばグリースが軸受の組立中に導入される。このような軸受は、“寿命のための”潤滑型と呼ばれている。しかしながら、長期的には、グリースの経年劣化及び軸受が受ける熱サイクルと組み合わせられるグリースの混合は、グリースを劣化させる。この種類の転がり軸受のために定期的に再びグリースを補給する作業を考えることができる。しかしながら、これら作業は、費用がかかる。
このような定期的に再びグリースを補給する作業を回避するために、特許文献1は、内側リング及び外側リングとともに少なくとも1列の転がり要素と、外側リングを取り囲む環状ハウジングと、を備える転がり軸受を開示している。上記外側リングは、2つの独立部分または半リングであり、各独立部分は、ハウジングとともに閉鎖スペースを画定し、このスペースの内部にグリースまたはオイルが位置している。閉鎖スペースは、グリースまたはオイル容器として機能する。潤滑剤のための通路手段が、潤滑剤を閉鎖スペースから転がり軸受に向かって通過させるために外側リングの2つの独立部分上に設けられている。
上記転がり軸受は、内部潤滑により長い期間稼働することができる。
しかしながら、重力により閉鎖スペースから孔を通る潤滑剤の移動は、転がり軸受における温度及び振動に依存し、且つ従ってやがて変化する。
本発明の特別な目的は、転がり要素に向かう潤滑剤の移動が増大され且つ制御される向上された内部潤滑を有する転がり軸受組立体を提供することである。
一実施形態では、転がり軸受は、内側リングと、外側リングと、内側リング及び外側リング上に設けられたレースウェイの間に配置された少なくとも1列の転がり要素と、その内部にリングの少なくとも一方が配置された環状ハウジングと、を備え、前記一方のリングが2つの半リング部分を備え、各半リング部分が、径方向部分と、径方向部分から外側に向かって延在する2つの円筒状の軸方向部分と、を有し、前記一方のリングの2つの半リング部分の少なくとも一方が環状ハウジングとともに閉鎖スペースを画定し、閉鎖スペースの内部に潤滑剤が位置し、少なくとも一方の半リング部分が潤滑剤を閉鎖スペースからレースウェイへ通過させるための通路手段を備える。
転がり軸受組立体は、前記閉鎖スペース内における前記通路手段の反対側に配置された圧力発生手段を備えている。
1つの閉鎖スペースの内部の圧力発生手段により、転がり軸受の内部の潤滑は、向上され、転がり要素に向かう潤滑剤の移動は、容易に制御することができる。
有利には、潤滑剤のための通路手段は、前記一方のリングの一方の半リング部分の少なくとも1つの部分の厚さに設けられた少なくとも1つの貫通孔を備え、圧力発生手段は、環状ハウジングにおける前記軸方向孔と反対の少なくとも1つの内面上に配置されている。
潤滑剤のための通路手段は、前記一方のリングの一方の半リング部分の径方向部分の厚さに設けられた少なくとも1つの軸方向孔を備え、圧力発生手段は、環状ハウジングにおける前記軸方向孔と反対の少なくとも1つの内面に配置されてもよい。
圧力発生手段は、膨張可能な材料の層を備えてもよい。例えば、材料は、軸受組立体の内部の温度が既定温度に達したときに膨張する。既定温度は、70℃から250℃の間に含まれてもよい。
別の実施形態では、前記一方のリングの2つの半リング部分のそれぞれは、環状ハウジングとともに閉鎖スペースを画定し、閉鎖スペースの内部に潤滑剤が位置している。
例えば、転がり軸受組立体は、閉鎖スペース内双方に配置された圧力発生手段を備えている。
有利には、潤滑剤のための通路手段は、前記一方のリングの2つの半リング部分のそれぞれの径方向部分の厚さに設けられた互いに少なくとも部分的に面する軸方向孔を備え、各圧力発生手段は、環状ハウジングにおける対応する軸方向孔と反対の1つの内面上に配置されている。
各圧力発生手段が、膨張可能な材料の層を備えてもよい。例えば、一方の閉鎖スペース内に配置された第1層は、軸受組立体の内部の温度が第1既定温度に達したときに膨張し、他方の閉鎖スペース内に配置された第2層は、軸受組立体の内部の温度が第2既定温度に達したときに膨張する。
特に、一方の閉鎖スペース内に配置された第1層は、軸受組立体の内部の温度が70℃から135℃の間または好ましくは80℃から135℃の間に含まれるときに膨張する。より正確に、第1層の膨張は、温度が例えば80℃から95℃の間の閾値に達したときに始まり、且つ温度が例えば120℃から135℃の間のときに終わる。他方の閉鎖スペース内に配置された第2層は、軸受組立体の内部の温度が100℃から250℃の間または好ましくは120℃から205℃の間に含まれるときに膨張する。より正確に、第2層の膨張は、温度が例えば120℃から130℃の間の閾値に達したときに始まり、且つ温度が例えば185℃から205℃の間のときに終わる。
有利には、環状ハウジングは、前記一方のリングの半リング部分を保持するための2つの別個の部分を備えている。
本発明は、全体として非限定的な例のために考えられ且つ添付の図面に示された複数の実施形態の詳細な説明を読むことによってより好ましく理解されるであろう。
図1から図3に示されるように、全体として参照符号1で示される転がり軸受は、内側リング2と、外側リング3と、内側リング2と外側リング3との間でケージ5によって保持される、図示される実施例では玉からなる1列の転がり要素4と、外側リング3を取り囲む環状ハウジング6と、を備えている。
内側リング2は、ソリッドであり、且つその円筒状外面2aにおいてトロイダル状の溝7を有し、溝7の湾曲の半径は、転がり要素4の半径よりも若干大きく、且つ転がり要素4のための軸受レースを形成している。内側リング2は、スチールブランクを機械加工またはプレス加工することによって製造され、この製造されたものは、その後、リング2にその幾何学的特徴及びその最終的な表面仕上げを与えるために、軸受レース7で研磨され且つ任意にラッピングされる。
ケージ5は、転がり要素4を収納し且つ転がり要素4における周方向において均一に間隔をあけられる状態を保つように構成された複数のキャビティ8を備えている。有利には、キャビティ8は、転がり要素4の直径よりも若干大きい直径を有する球形状からなる。キャビティ8は、外側リング3と径方向で面する径方向部分5aを有し且つ円錐状部分5bによって径方向内側に延在するケージ5の径方向の厚さに設けられている。円錐状部分5bは、内側リング2と径方向で面して位置し、且つ転がり要素4に向かって軸方向に延在している。径方向部分5a及び円錐状部分5bは、キャビティ8を画定している。円錐状部分5bは、転がり要素4のためのガイド部分を形成している。
外側リング3は、2つの半リング部分3a,3bまたは半リングを備えている。半リング部分3a,3bは、略同一であり、且つ軸受1の軸方向対称平面Y1に対して対称であり、これにより、製造コストを減少させる。有利には、これら2つの半外側リング3a,3bは、金属シートを切断及びスタンピングすることによって製造され、得られたピースは、その後、熱処理によって硬化される。転がり要素4を対象とした軸受レースは、それらに、それらの幾何学的特徴及びそれらの最終的な表面仕上げを与えるために、研磨され且つ/またはラッピングされる。本実施例では2つの半リング3a,3bが略同一であるので、これら半リングの一方のみ、参照符号“a”を有する半リングが本明細書で説明され、他方の半リング3bの同一の要素が図において参照符号“b”を有することが理解されるであろう。
外側リング3の半リング3aは、円筒状の外側軸方向部分9a、径方向部分10a、トロイダル状部分11a及び円筒状の内側軸方向部分12aを備えている。径方向部分10aは、外側軸方向部分9a及びトロイダル状部分11aに接続されている。トロイダル状部分11aは、転がり要素4のためのレースウェイ13aの一部を規定している。レースウェイ13aの湾曲の半径は、転がり要素4の半径を若干超える。トロイダル状部分11aは、内側軸方向部分12aに対して転がり軸受1の外側に向かって軸方向に延在している。2つの半外側リング3a,3bは、径方向部分10a,10bの内側径方向面14a,14bが軸方向で接触して配置されている。
本実施形態では、有利にはスタンピングされた金属シートから製造されたハウジング6は、2つの半外側リング3a,3bを軸方向においてともにしっかりと保持するように取り囲む2つの別個の環状部分15,16を備えている。有利には、ハウジング6の部分15,16は、単一の金属シートを切断及びプレス加工することによって経済的な方法で製造される。別個の各部分15,16は、L字状の構造を有している。
第1部分15は、前記外側リング3a,3bを径方向に保持するための円筒状の内側軸方向部分17を備えている。円筒状の内側軸方向部分17は、外側リング3a,3bを取り囲み、且つ外側リング3a,3bの軸方向部分9a,9bの外面と接触している。第1部分15は、円筒状の内側軸方向部分17から内側リング2の円筒状外面2aのごく近傍に向かって径方向に延在する径方向フランジ18をさらに備え、径方向フランジ18の内縁18aと内側リング2の円筒状面2aとの間にはクリアランスを残している。
ハウジング6の第2部分16は、第1部分15の円筒状の内側軸方向部分17を取り囲む円筒状の外側軸方向部分19を備えている。第2部分16は、円筒状外側部分19から内側リング2の円筒状外面2aのごく近傍に向かって径方向に延在する径方向フランジ20をさらに備え、径方向フランジ20の内縁20aと内側リング2の円筒状外面2aとの間にはクリアランスを残している。円筒状の外側軸方向部分19は、溶接、炎または接着によって円筒状の内側軸方向部分17に固定されている。
代替手段として、ハウジング6は、円筒状軸方向部分と、円筒状軸方向部分から内側リングに向かって延在する2つの径方向フランジと、を有する単一部分を備えてもよい。
半リング3a,3bは、軸方向部分9a,9bと前記内側軸方向部分17の内孔17aとの間の接触によって、ハウジング6の第1部分15の内側軸方向部分17で中心に合わせられる。外側軸方向部分9a,9bの外縁を形成する外側径方向面21a,21bは、ハウジング6における部分15,16の径方向フランジ18,20の内面18b,20bとそれぞれ接触し、従って軸方向において2つの半リング3a,3bをともに締めている。また、内側軸方向部分12a,12bの外縁を形成する外側径方向面22a,22bは、前記径方向フランジ18,20と接触している。
半リング3a,3bのそれぞれは、ハウジング6とともに環状の閉鎖スペース23a,23bを画定している。より具体的に、閉鎖スペース23aは、外側軸方向部分9a,径方向部分10a,トロイダル状部分11a及び内側軸方向部分12aと、これら部分と隣り合うハウジング6の第1部分15の径方向フランジ18と、によって画定されている。
図1に示されるように、2つのスペース23a,23bの一方は、潤滑剤容器として機能し:閉鎖スペース23a内に収容された潤滑剤25は、グリースまたはオイルである。潤滑剤は、半リング3aと内側リング2との間の第1潤滑剤容器を構成するスペース23a内に入れられる。代替手段として、潤滑剤は、第2スペース23b及び内側リング2と外側リング3との間に残る容積内に入れられてもよい。
図示されるように、外側リング3の半リング部分3aの一方は、対応する閉鎖スペース23a内に収容された潤滑剤25のための通路手段を備えている。図1に示される実施例では、これら通路手段は、少なくとも1つ、好ましくは複数の軸方向貫通孔24aを備え、軸方向貫通孔24aは、半外側リング部分3aの径方向部分10aの厚さに設けられている。各貫通孔24aは、潤滑剤が玉4の列内にまたは玉におけるレースウェイ13a,13bとのそれぞれの接触面の間に流れるための通路を残すために、その内側端部に向かって開いている径方向凹所または溝27aと連通している。しかしながら、補足的または代替的な他の種類の通路手段が使用されてもよい:例えば、径方向貫通孔(図示せず)が、閉鎖スペース23a内に収容された潤滑剤が重力によって転がり要素4に向かって直接的に流れることを可能とするために、軸方向部分12aの厚さに設けられてもよい。
転がり軸受1は、閉鎖スペース23aの内部に配置された膨張可能な材料の層を備える圧力発生手段26aをさらに備えている。層26aは、閉鎖スペース23aにおける通路手段24aと反対の側面に配置されている。
図1に示される実施形態では、層26aは、閉鎖スペース23aにおける軸方向貫通孔24aと反対の壁を形成する環状ハウジング6の径方向フランジ18の内面18b上に最初に位置している。
代替手段として、層は、半リング部分3aの円筒状の外側軸方向部分9aの内面上に位置してもよく、潤滑剤のための通路手段は、半リング部分3aの円筒状の内側軸方向部分12aの厚さに設けられた径方向貫通孔を備えてもよい。膨張可能な材料の層は、膨張可能な材料によって加えられる圧力が潤滑剤を通路手段から流出させるために促すように、潤滑剤通路手段と面する所定位置で対応する閉鎖スペース内に位置することが好ましい。
膨張可能な材料は、軸受組立体1の内部の温度が既定温度に達したときに膨張することができる材料である。既定温度は、好ましくは70℃から150℃の間、最も好ましくは80℃から135℃の間に含まれる。さらに、層26aの膨張は、軸受組立体1の内部の温度が例えば80℃から95℃の間に含まれる既定温度に達したときに始まり、且つ軸受組立体1の内部の温度が、例えば120℃から135℃の間に含まれるときに終わる。
層26aは、膨張可能な材料から製造された平坦な環状リングとして形成されてもよい。あるいは、層26aは、不連続的であり、閉鎖スペース23aは、内面18bに対して配置された膨張可能な材料の個別の区画を包囲してもよい。
好ましい実施形態では、層は、潤滑剤が半リング部分3a及び/または3b内に導入された後に、且つハウジング6を取り付けることによって対応するスペース23a,23bを閉鎖する前に、粉末材料のような小さい直径の粒子を潤滑剤の表面に対して射出することによって形成される。
室温での粒子のサイズは、約10μmから15μmである。
既定温度、例えば70℃−100℃または好ましくは80℃−95℃に達した後に、粒子のサイズは、約60倍の体積増加を表す最大40μmであってもよい。
本発明に用いることができる膨張可能な材料の一実施例は、アクゾノーベル製造会社からのマイクロスフィア社による“エクスパンセル”の名称で販売される材料である。
同一の要素が同一の参照符号を有する図2の実施形態は、外側リング3の2つの半リング部分2a,2bのそれぞれが環状ハウジング6とともに、潤滑剤25が位置する閉鎖スペース23a,23bを画定する事実のみが図1の実施形態と異なっている。
図2に示されるように、圧力発生手段26a,26bが、閉鎖スペース23a,23b双方の内部に配置されている。各圧力発生手段26a,26bは、対応する閉鎖スペース23a,23bにおける通路手段24a,24bと反対の側面上に配置された膨張可能な材料の層を備えている。潤滑剤は、孔24a,24b及び溝27a,27bを通って転がり要素4に向かって流れることができる。層26a,26bは、対応する閉鎖スペース23a,23bにおける軸方向貫通孔24a,24bと反対の壁を形成する環状ハウジング6の径方向フランジ18及び20の内面18b及び20b上に位置している。
第1層26aは、第1既定温度で膨張する第1材料から形成され、第2層26bは、第2既定温度で膨張する第2材料から形成されている。さらに、層26aの膨張は、軸受組立体1の内部の温度が例えば80℃から95℃の間に含まれる既定温度に達したときに始まり、且つ軸受組立体1の内部の温度が例えば120℃から135℃の間に含まれるときに終わる。
第2層26bの膨張は、軸受組立体1の内部の温度が例えば120℃から130℃の間に含まれる既定温度に達したときに始まり、且つ軸受組立体1の内部の温度が例えば185℃から205℃の間に含まれるときに終わる。この場合、2つのスペース23a,23bそれぞれにおいて異なる潤滑剤が用いられてもよい。代替手段として、層26a,26b双方が、温度が同じ温度、例えば80℃から95℃の間に含まれる既定温度に達したときに膨張することができる同じ材料から形成されてもよい。
代替手段として、層は、各半リング部分3a,3bの円筒状の外側軸方向部分9a,9bの内面上に位置してもよく、通路手段は、半リング部分3a,3bの円筒状の内側軸方向部分12a,12bの厚さに設けられた径方向貫通孔を備えてもよい。
図3は、温度が双方の既定温度よりも高いレベルまで上昇したときの図2の転がり軸受組立体1を示している。従って、各層26a,26bは、各層26a,26bの体積が増大しながら潤滑剤25に残された自由なスペースの体積が減少されるように、膨張し、閉鎖スペース23a,23bの内部に圧力を発生させる。従って、発生された圧力は、潤滑剤25に、転がり要素4及びレースウェイ13a,13bに向かって対応する軸方向貫通孔24a,24b及び対応する径方向溝27a,27bを通過させる。
通路手段の寸法は、用いられる潤滑剤と相関関係にある。実際には、潤滑剤としてオイルが使用される場合の通路手段は、断面が、潤滑剤としてグリースが使用された場合に設けられる通路手段よりも大きい。
少なくとも1つの閉鎖スペース内に設けられた膨張可能な材料により、圧力は、閉鎖スペースの一方または双方の内部で発生され:転がり軸受の潤滑が向上され、且つ転がり軸受の使用中に制御される。膨張可能な材料の熱的性質により、潤滑剤がレースウェイと転がり要素との間の接触面を潤滑させるために必要とされるときにのみ、圧力が閉鎖スペースの内部に発生される。
また、本発明は、温度が高くなるとき、すなわちレースウェイに対する摩擦が不十分な潤滑に起因して増大するときに、潤滑剤に加えられる圧力が増大するので、潤滑の自動調整につながる利点を有している。
さらに、潤滑剤は、室温では圧力が潤滑剤に加えられないので、軸受が室温で保管されるときに漏れる危険性なく半リングの一方または双方に形成された容器の内部に保たれる。
2 内側リング、3 外側リング、3a,3b 半リング部分、4 転がり要素、6 環状ハウジング、9a,9b 円筒状の軸方向部分、10a,10b 径方向部分、12a,12b 円筒状の軸方向部分、13a,13b レースウェイ、18b 内面、20b 内面、23a,23b 閉鎖スペース、24a,24b 通路手段、25 潤滑剤、26a,26b 圧力発生手段、27a 通路手段
Claims (14)
- 内側リング(2)と、外側リング(3)と、前記内側リング(2)及び前記外側リング(3)上に設けられたレースウェイ(13a,13b)の間に配置された少なくとも1列の転がり要素(4)と、その内部に前記リングの少なくとも一方(3)が配置された環状ハウジング(6)と、
を備え、
前記一方のリング(3)が2つの半リング部分(3a,3b)を備え、各半リング部分(3a,3b)が、径方向部分(10a,10b)と、前記径方向部分(10a,10b)から外側に向かって延在する2つの円筒状の軸方向部分(9a,9b,12a,12b)と、を有し、前記一方のリング(3)の前記2つの半リング部分の少なくとも一方(3a)が前記環状ハウジング(6)とともに閉鎖スペース(23a)を画定し、前記閉鎖スペース(23a)の内部に潤滑剤(25)が位置し、少なくとも一方の半リング部分(3a)が、前記潤滑剤(25)を前記閉鎖スペース(23a)から前記レースウェイ(13a,13b)へ通過させるための通路手段(24a,27a)を備える転がり軸受組立体において、
前記転がり軸受組立体(1)は、前記閉鎖スペース(23a)内に配置された圧力発生手段(26a)を備えていることを特徴とする転がり軸受組立体。 - 前記閉鎖スペース(23a)内に配置された前記圧力発生手段(26a)は、前記通路手段(24a)の反対側にあることを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受組立体。
- 前記潤滑剤(25)のための前記通路手段(24a)は、前記一方のリング(3)の一方の半リング部分(3a)の少なくとも1つの部分(9a,10a,11a,12a)の厚さに設けられた少なくとも1つの貫通孔を備え、前記圧力発生手段(26a)は、前記環状ハウジング(6)における前記軸方向孔(24a)と反対の少なくとも1つの内面(18b)に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の転がり軸受組立体。
- 前記潤滑剤(25)のための前記通路手段(24a)は、前記一方のリング(3)の一方の半リング部分(3a)の前記径方向部分(10a)の厚さに設けられた少なくとも1つの軸方向孔を備えていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の転がり軸受組立体。
- 前記圧力発生手段(26a)は、膨張可能な材料の層を備えていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の転がり軸受組立体。
- 前記材料は、前記軸受組立体(1)の内部の温度が既定温度に達したときに膨張することを特徴とする請求項5に記載の転がり軸受組立体。
- 前記既定温度は、70℃から250℃の間に含まれることを特徴とする請求項5または6に記載の転がり軸受組立体。
- 前記一方のリング(3)の前記2つの半リング部分(3a,3b)のそれぞれは、前記環状ハウジング(6)とともに閉鎖スペース(23a,23b)を画定し、前記閉鎖スペースの内部に潤滑剤(25)が位置していることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の転がり軸受組立体。
- 閉鎖スペース(23a,23b)内双方に配置された圧力発生手段(26a,26b)を備えていることを特徴とする請求項8に記載の転がり軸受組立体。
- 前記潤滑剤(25)のための前記通路手段(24a,24b)は、前記一方のリング(3)の前記2つの半リング部分(3a,3b)のそれぞれの径方向部分(10a,10b)の厚さに設けられた互いに少なくとも部分的に面する軸方向孔を備え、各圧力発生手段(26a,26b)は、前記環状ハウジング(6)における対応する前記軸方向孔(24a,24b)と反対の1つの内面(18b,20b)上に配置されていることを特徴とする請求項8または9に記載の転がり軸受組立体。
- 各圧力発生手段(26a,26b)は、膨張可能な材料の層を備えていることを特徴とする請求項9または10に記載の転がり軸受組立体。
- 一方の閉鎖スペース(23a)内に配置された前記第1層(26a)は、前記軸受組立体(1)の内部の温度が第1既定温度に達したときに膨張し、他方の前記閉鎖スペース(23b)内に配置された前記第2層(26b)は、前記軸受組立体(1)の内部の温度が第2既定温度に達したときに膨張することを特徴とする請求項11に記載の転がり軸受組立体。
- 前記第1層(26a)の既定温度は、80℃から135℃の間に含まれ、前記第2層(26b)の既定温度は、120℃から205℃の間に含まれることを特徴とする請求項12に記載の転がり軸受組立体。
- 前記環状ハウジング(6)は、前記一方のリング(3)の前記半リング部分(3a,3b)を保持するための2つの別個の部分を備えていることを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の転がり軸受組立体。
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