JP2016128710A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器に付着したグリースから潤滑油を効率的に転動体へと供給することにより、耐焼付性を向上させた転がり軸受を提供する。【解決手段】保持器２０は、軸方向に対向する一対の円環部２１と、一対の円環部２１を軸方向に連結する複数の柱部２２とを有し、周方向に隣接する柱部２２間には、玉１３を保持するポケット２３が形成されている。保持器２０の内周面に、軸方向に延在する複数の貫通溝２５及び凹溝２６が形成されている。貫通溝２５は、保持器２０の軸方向端部とポケット２３との間を軸方向に貫通する状態で形成されている。凹溝２６は、柱部２２の軸方向両端部を軸方向に貫通する状態で形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、軸方向両端に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転がり軸受に関する。

工作機械の主軸、燃料電池自動車（ＦＣＶ）用コンプレッサの高速モータ等に適用される転がり軸受として、グリースが予め封入され、シールにより密封されている転がり軸受が使用されている。特に、高速モータ支持に用いられるグリース潤滑の転がり軸受は、高速回転時に転動体及び保持器が通過する領域からグリースが排除されてしまうと、軌道面及び転動体は潤滑剤が不足した状態となる。グリース或いはその潤滑成分が軌道面及び軌道面付近に少量しか存在しない場合、油膜切れを引き起こして、転がり軸受が焼付に至る可能性がある。

特許文献１には、軌道面及び転動体付近に潤滑剤を保持する方法として、保持器の内径面に周方向の潤滑剤受け溝を設け、潤滑剤微量供給装置から流出した潤滑剤を遠心力により潤滑剤受け溝に導くことが記載されている。
また、特許文献２には、保持器の内周面と外周面の少なくとも一方に、保持器の側面から軸方向に延びる給脂溝を形成し、この給脂溝にグリースを充填する構成が記載されている。

実開平０６−０３５６５９号公報 特開２００４−０１９８５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された保持器を合成樹脂材の射出成形により製造する場合、保持器の内径面に周方向に延びる潤滑剤受け溝を形成することが困難であり、潤滑剤受け溝は切削加工で形成することになる。従って、加工工程が増えて高コストとなってしまう。
また、特許文献２に記載された保持器は、ポケット間の柱部のみに軸方向に延びる給脂溝を形成するものであり、ポケット部には溝を形成していない。転がり軸受の焼付寿命を向上させるためには、軌道面或いは転動体に潤滑剤を供給する必要があるが、給脂溝に貯えられた潤滑剤はポケット（転動体）には直接供給されない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、保持器に付着したグリースから潤滑油を効率的に転動体へと供給することにより、耐焼付性を向上させた転がり軸受を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の転がり軸受は、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、前記転動体を周方向に略等間隔に保持する円環状の保持器と、を備え、前記保持器は、軸方向に対向する一対の円環部と、前記一対の円環部を軸方向に連結すべく、周方向に略等間隔に配置される複数の柱部と、を有し、
周方向に互いに隣り合う前記柱部間に、前記転動体を転動自在に保持するポケットが形成されている。

特に、本発明の転がり軸受は、前記保持器の内周面に、軸方向端部と前記ポケットとの間を軸方向に貫通する貫通溝が形成されている。
更に、前記柱部の内周面に、軸方向端部から軸方向に延在する凹溝が形成されている。

本発明によれば、保持器の貫通溝に保持されたグリースから潤滑油を効率的に転動体へと供給することにより、耐焼付性を向上させた転がり軸受を提供することができる。
即ち、保持器の軸方向端部とポケットとの間、及び柱部の軸方向端部に於いて、保持器の内周面を軸方向に延びる溝をそれぞれ形成し、軸方向端部とポケットとの間を貫通する貫通溝は、ポケットに開口している。本構成により、保持器の内周面に設けた各溝にグリースを貯えて軌道面付近にグリースを保持し、かつ貫通溝をポケットに開口させることで、保持器に付着したグリースから潤滑油を効率的に転動体へと供給することができる。これにより、転がり軸受の耐焼付性を向上させることができる。

実施形態に係わる転がり軸受の部分断面図。 図１の転がり軸受を構成する保持器の内周面。 図１の転がり軸受を構成する保持器の（ａ）正面図、（ｂ）貫通溝の断面形状を三角形にした場合の正面図、（ｃ）貫通溝の断面形状を矩形にした場合の正面図。 第１変形例に係わる保持器の内周面。 第２変形例に係わる保持器の内周面。

以下、本発明の実施形態に係る転がり軸受について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の転がり軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有すると共に、軸方向一端部側（図１の左側）にカウンタボア（肩部を有しない形状）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との間に転動自在に配置される複数の玉（転動体）１３と、複数の玉１３を周方向に略等間隔に保持する円環状の保持器２０と、外輪１１の内周面の軸方向両端部にそれぞれ取り付けられ、内輪１２と非接触のシール部材１４と、を備えている。軸受内部には潤滑剤であるグリースが封入されている。

外輪１１の軸方向他端部（図１の右側）には肩部が形成されている。さらに、外輪１１の内周面の軸方向両端部には、シール部材１４を取り付けるための係止溝１１ｂがそれぞれ形成されている。また、内輪１２の軸方向両端部には肩部が互いに同じ外径でそれぞれ形成されている。なお、玉１３は、焼き付き性向上のためセラミック製としている。

シール部材１４は、鋼板などの金属板を円環状に形成した芯金１５と、芯金１５に固着され、ゴムやエラストマーなどの弾性材料からなる円環状のシール部１６と、を備えている。シール部１６は、芯金１５の内周縁から径方向内側に延び、内輪１２の外周面のシール溝１２ｂに対して非接触のリップ１６ａを有している。

保持器２０は、合成樹脂を射出成形することにより形成される円環状部材であり、図２に示すように、軸方向に対向する一対の円環部２１と、一対の円環部２１を軸方向に連結すべく、周方向に略等間隔に配置される複数の柱部２２と、を有している。そして、周方向に互いに隣り合う柱部２２間には、玉１３を転動自在に保持するポケット２３が形成されている。ポケット２３の内周面は、円筒形状に形成されており、保持器２０は外輪１１の内周面により案内されている。

保持器２０の合成樹脂材料としては、例えば、４６ナイロン、６６ナイロン、ポリフェ
ニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテ
ルケトン（ＰＥＥＫ）などが好ましい。また、これら樹脂材料にガラス繊維（ＧＦ）や炭
素繊維（ＣＦ）などの強化繊維を１０〜４０質量％程度含有させてもよい。この場合、高
温下での靭性及び機械的強度を高めることができる。

本実施形態では、保持器２０の内周面に、軸方向に延在する複数の貫通溝２５及び凹溝２６が形成されている。貫通溝２５は、保持器２０の軸方向端部とポケット２３との間を軸方向に貫通する状態で形成されており、ポケット２３及び保持器２０の軸方向端部にそれぞれ開口している。凹溝２６は、柱部２２の軸方向両端部を軸方向に貫通する状態で形成されており、保持器２０の軸方向両端部にそれぞれ開口している。貫通溝２５及び凹溝２６の径方向断面は、図３（ａ）に示す様に、円形状（半円形）としている。
なお、貫通溝２５及び凹溝２６の断面形状は、円形状に限定されず、図３（ｂ）に示す三角形状や、図３（ｃ）に示す矩形であってもよく、その形状は任意である。また、円形、三角形、矩形の各形状を組み合わせることもできる。

ポケット２３が安定して玉１３を保持するため、貫通溝２５の周方向長さはポケット２３の直径よりも小さく設定すると共に、凹溝２６の周方向長さは柱部２２の周方向長さ（最も狭い部分）よりも小さく設定されている。本実施形態の場合、貫通溝２５の周方向長さと凹溝２６の周方向長さとは、略同一としている。

貫通溝２５は、グリースを保持し、ポケット２３に潤滑油を供給することが目的であるため、可能な限り容積が大きい方が好ましい。例えば、貫通溝２５の周方向長さをポケット２３の直径以上であってもよい。或いは、貫通溝２５の周方向長さをポケット２３に向かうに従い小さくする構成（保持器２０の内径側から見て略三角形状）とすれば、ポケット２３に対する貫通溝２５の開口面積を小さくしながら、より多くのグリースを貫通溝２５に保持することができる。
また、凹溝２６の周方向長さを大きくする、或いは凹溝２６を周方向にオフセットさせる等により、凹溝２６の軸方向中央部をポケット２３に開口させてもよい。

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、保持器２０のポケット２３に、軸方向に貫通する貫通溝２５が形成されるため、保持器２０の内周面に付着したグリースを貫通溝２５に貯え、その潤滑油をポケット２３（玉１３）に供給することができる。これにより、転がり軸受１０の潤滑性を向上することができ、転がり軸受１０の耐焼付性を向上することができる。また、保持器２０を射出成形により製造する際、アキシャルドローにより貫通溝２５及び凹溝２６を一体成形できるので、コストアップすることはない。

次に、本実施形態の第１変形例を図４に示す。本変形例の場合、凹溝２６ａは柱部２２を軸方向に貫通しておらず、保持器２０ａの軸方向端部から軸方向に所定の長さだけ形成されている。この場合、柱部２２の強度を確保して、高速回転時に保持器２０ａが変形することを防止できる。

次に、本実施形態の第２変形例を図５に示す。本変形例の場合、凹溝２６ｂは柱部２２を軸方向に貫通しておらず、凹溝２６ｂの周方向長さを貫通溝２５の周方向長さよりも大きくしている。この場合、柱部２２の強度を確保しながら、より多くのグリースを凹溝２６ｂに保持する事が出来る。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
また、本実施形態では、転がり軸受として、アンギュラ玉軸受を用いて説明したが、これに限定されず、例えば、深溝玉軸受やころ軸受に適用することができる。

本発明は、高速回転するモータの回転軸を回転支持する転がり軸受として好適に使用できる。

１０ 転がり軸受
１１ 外輪
１１ａ 外輪軌道面
１１ｂ 係止溝
１２ 内輪
１２ａ 内輪軌道面
１２ｂ シール溝
１３ 玉（転動体）
１４ シール部材
１５ 芯金
１６ シール部
１６ａ リップ
２０，２０ａ，２０ｂ 保持器
２１ 円環部
２２ 柱部
２３ ポケット
２５ 貫通溝
２６，２６ａ，２６ｂ 凹溝

Claims (2)

1. 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、前記転動体を周方向に略等間隔に保持する円環状の保持器と、を備え、
   前記保持器は、軸方向に対向する一対の円環部と、前記一対の円環部を軸方向に連結すべく、周方向に略等間隔に配置される複数の柱部と、を有し、
   周方向に互いに隣り合う前記柱部間に、前記転動体を転動自在に保持するポケットが形成される転がり軸受であって、
   前記保持器の内周面に、軸方向端部と前記ポケットとの間を軸方向に貫通する貫通溝が形成されることを特徴とする転がり軸受。
2. 前記柱部の内周面に、軸方向端部から軸方向に延在する凹溝が形成される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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