JP2018204638A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】グリース保持性と塵や埃の補足性に優れ、かつ、低トルク化にも寄与できる植毛体を備えた転がり軸受を提供することを目的とする。
【解決手段】この転がり軸受は、軌道輪である内輪２および外輪３と、この内・外輪間に介在する複数の玉４と、玉４を保持する保持器５と、シール部材７とを備え、シール部材７は、外輪３に一端部を固定され、内輪２の外径面２ａとの間に隙間を有し、該隙間を塞ぐように内輪２の外径面２ａに植毛体６が固定されており、植毛体６は、先端部が軸受構成部材である内輪２への固定部よりも密な立体構造を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は転がり軸受に関し、特に軸受構成部材に植毛体を固定した転がり軸受に関する。

転がり軸受は、一般的に内輪、外輪、転動体、および保持器で構成されている。外部からの異物の侵入を防ぐ目的や、内部に封入した潤滑剤の流出を防ぐ目的で、開口端部にシール部材が設けられる場合がある。軸受内部の潤滑は、油やグリースなどの潤滑剤により行われており、軸受の潤滑特性向上（長寿命化、低トルク化など）のために種々の工夫がなされている。

例えば、潤滑剤保持性の向上や軸受の回転トルクの低減を図る技術として、特許文献１が提案されている。特許文献１では、転がり軸受内の所定部位に、繊維を植毛してなる部材（植毛体）を設けることで、グリースや潤滑油を潤滑部位に保持し、また、グリースの撹拌やせん断を抑制して、低トルクかつ長寿命を実現している（特許文献１参照）。

特開２０１５−１９４２５６号公報

特許文献１の技術では、グリース種やグリース封入量を既存品から大きく変更せずに、潤滑寿命やトルクの低減などを図り得る。この技術では、静電植毛により部材表面に直毛形状の繊維を立毛固定させている。グリース保持性や塵や埃の補足性を考慮する場合、植毛体を構成する繊維量が多い方が好ましい。一方で、植毛体の軸受構成部材への接触を考慮する場合、低トルクのためには植毛密度は小さいことが好ましい。このため、植毛体の構造などに関して更なる改良技術の開発が望まれている。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたものであり、グリース保持性と塵や埃の補足性に優れ、かつ、低トルク化にも寄与できる植毛体を備えた転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備えてなる転がり軸受であって、上記内輪、上記外輪、および上記保持器から選ばれる少なくとも１つの軸受構成部材の表面に、複数の繊維からなる植毛体が固定されており、上記植毛体は、先端部が上記軸受構成部材への固定部よりも密な立体構造を有することを特徴とする。

上記植毛体の先端部が、枝分かれした上記繊維、または、切込みを有する上記繊維の集合体であることを特徴とする。また、上記繊維が折れ曲がり部を有することを特徴とする。

上記転がり軸受はシール部材を備えてなり、このシール部材は、上記外輪に一端部を固定され、上記内輪の外径面との間に隙間を有し、上記植毛体が該隙間を塞ぐように上記内輪の外径面に固定されていることを特徴とする。

上記繊維が合成樹脂繊維であり、上記植毛体を設けた軸受構成部材の表面に接着固定されていることを特徴とする。

本発明の転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備えてなり、内輪、外輪、および保持器から選ばれる少なくとも１つの軸受構成部材の表面に、複数の繊維からなる植毛体が固定されており、この植毛体は、その先端部が軸受構成部材への固定部よりも密な立体構造を有するので、植毛体の先端部でグリースや油を保持しやすく、また、塵や埃を補足しやすい。一方、植毛体の固定部は疎な構造であるので撓みやすく、植毛体が他の軸受構成部材に接触する際におけるトルク増加を抑制できる。

植毛体の先端部が、枝分かれした繊維、または、切込みを有する繊維の集合体であるので、植毛する繊維本数を少なくしながら、先端部が軸受構成部材への固定部よりも密な立体構造を有する植毛体を形成できる。また、繊維が折れ曲がり部を有するので、少ない繊維本数で効率的に塵や埃を補足できる。

転がり軸受がシール部材を有し、このシール部材は、外輪に一端部を固定され、内輪の外径面との間に隙間を有し、植毛体が該隙間を塞ぐように内輪の外径面に固定されているので、非接触シールのラビリンス隙間を該植毛体により塞ぐことができ、上記構造から効率的に塵や埃を補足できる。また、植毛体がシール部材と接触する際におけるトルク増加を抑制でき、低トルクの軸受とできる。

繊維が合成樹脂繊維であり、植毛体を設けた軸受構成部材の表面に接着固定されているので、油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、また強固に固定されており脱落などを防止できる。

本発明の一例に係るアンギュラ玉軸受の一部断面図である。 図１におけるアンギュラ玉軸受の一部拡大図である。 本発明の他の例に係るアンギュラ玉軸受の一部断面図である。 植毛体を設けた部分の一部拡大図（枝分かれ・切込み）である。 植毛体を設けた部分の一部拡大図（折れ曲がり）である。

本発明の転がり軸受の一実施例を図１および図２に基づき説明する。図１は、本発明の転がり軸受の一例として、植毛体（案内面）を有する保持器を組み込んだアンギュラ玉軸受の一部断面図であり、図２はこのアンギュラ玉軸受の一部拡大図である。図１に示す形態のアンギュラ玉軸受１は、内輪２と外輪３との間の軌道空間に複数の玉４が周方向に配列され、内輪２および外輪３と、玉４とが所定の接触角θを有して設けられている。これらの玉４は、保持器５により周方向等間隔に保持されている。保持器５は、外輪案内方式であり、保持器５の外輪案内面５ｄが外輪３の内径面３ａに接触することで外輪３に案内される。外輪案内面５ｄは、保持器５の外径面５ａの一部（軸方向片側）に設けられている。このアンギュラ玉軸受１では、シール部材を用いておらず、その潤滑形式は、例えば、潤滑油を軸受外部から軸受内部へ常時供給するエアオイル潤滑やオイルミスト潤滑である。

この形態のアンギュラ玉軸受１では、保持器５の外輪案内面５ｄに複数の繊維からなる植毛体６を設けている。植毛体６は、繊維を所定の方法で植毛してなる。図２に示すように、保持器５の外輪案内面５ｄと外輪３の内径面３ａとの間には、一定の隙間（クリアランス）があり、植毛体６をこの隙間に設けている。外輪案内面５ｄに植毛体６を設けることで、該植毛体に潤滑油が保持され、外輪３と保持器５との直接摺接による摩擦の発生を防止できる。なお、この形態において、保持器案内面に設けた植毛体に加えて、例えば保持器５の幅面５ｂや保持器５の内径面５ｃにも植毛体を設けてもよい。

本発明の転がり軸受の他の実施例を図３に基づき説明する。図３は、本発明の転がり軸受の一例として、非接触のシール部材を有する構成において、そのラビリンス隙間に植毛体を配置したアンギュラ玉軸受の一部断面図である。図３に示す形態のアンギュラ玉軸受１は、内外輪間の軸方向両端開口部に一対のシール部材７を有し、軸受空間を密封している。この軸受空間内にグリース８が封入されている。それ以外の全体構成は、図１に示す形態のアンギュラ玉軸受と同様である。シール部材７は、外輪３に一端部を固定され、内輪２の外径面２ａとの間に隙間を有し、植毛体６が該隙間を塞ぐように内輪２の外径面２ａに固定されている。非接触シールであるシール部材７と内輪２との間のラビリンス隙間を植毛体６により塞ぐことができる。また、この植毛体により隙間から侵入する塵や埃を補足でき、かつ、グリースや潤滑油の漏れも低減でき、シール性に優れる。

図３の構成において、図１と同様に保持器に植毛体を更に設けてもよい。保持器に植毛体を設けることで、グリースが植毛体に固着して保持され、せん断を受けることなく保持器と共に回転することで、撹拌抵抗が生じず、植毛体がない場合と比較して、トルクの低減が図れる。また、グリースは、せん断を受けると軟化して離油しやすくなり潤滑寿命が短くなるが、植毛体に保持させる構造とすることで、せん断を受けにくく潤滑寿命の長寿命化が図れる。なお、潤滑を油潤滑とし、植毛体に潤滑油を吸収させれば、外部から油を供給することなく、軸受内部に十分な量の潤滑油を保持でき、かつ、グリース潤滑のように回転の抵抗となる半固体状の物質が存在しないため、より低トルクとなる。

本発明における植毛体は、その先端部が軸受構成部材への固定部よりも密な立体構造を有することに特徴を有する。図４に基づいて、本発明の転がり軸受における植毛体の形態を説明する。図４は、図３または図１における植毛体を設けた部分の一部拡大断面図である。図４（ａ）の形態では、植毛体６を構成する繊維が枝分かれしており、先端部６ａ側で枝を含めて各繊維が嵩張り、固定部６ｂ側よりも密な立体構造となっている。図４（ｂ）の形態では、植毛体６を構成する繊維に切込みを有し、繊維組織の一部が繊維外側に広がった形状であるため、上記の枝分かれと同様に、先端部６ａ側が固定部６ｂ側よりも密な立体構造とできる。図４（ｂ）の場合では、通常よりも太い繊維を用いることが好ましい。また、切込みは、繊維に対する機械的な処置で入れる方法などがある。

このような構造により、植毛体６の先端部６ａでグリースや油を保持しやすく、塵や埃も補足しやすい。切込みを有する場合では、そのエッジ部などで特にこの効果が得られる。先端部が密であるので、従来の直毛形状の繊維を立毛固定させている場合と比較して、少ない繊維本数で同等のグリース保持性や異物の補足性を発揮できる。さらに、植毛体の形成箇所によっては先端部６ａで軸受軌道面の余分なグリースを掻き取ることができる。また、固定部６ｂ側は、繊維が疎であるため、撓みやすく、植毛体全体に対してクッション性を付与できる。このため、植毛体６が他の軸受構成部材（外輪やシール部材）に接触する際におけるトルク増加を抑制できる。

その他、先端部側が固定部側よりも密な立体構造の植毛体の形成方法として、一旦植毛体を低密度で形成した後、その表面（繊維先端部）に接着剤を塗布して植毛を施す（繊維を接着する）方法を採用してもよい。これにより、固定部に対して先端部の繊維密度が大きい植毛体を形成できる。

また、これらの植毛体６において、図５に示すような、折れ曲がり部を有する繊維を使用してもよい。折れ曲がり部分やそれにより構成される空間部分にグリースや油を保持しやすく、塵や埃も補足しやすい。このため、直毛形状の繊維、単なる枝分かれや切込みのみの繊維と比較して、少ない繊維本数で効率的に塵や埃を補足できる。

植毛体は、繊維（短繊維）を植毛して形成される。植毛方法としては、静電植毛や静電吹き付け植毛があり、公知の方法を採用できる。静電植毛は、接着剤を塗布した基材（軸受構成部材）を対電極とし、高電圧電極により静電界を作り、その静電吸引力で短繊維を飛翔させ接着剤を塗布した形成部に立毛させる方法である。静電吹き付け植毛は、この静電吸引力に加え、短繊維をエアーで強制的に飛ばしながら接着剤を塗布した形成部に植毛する方法である。なお、いずれの方法においても植毛後に乾燥工程・仕上げ工程などを行なう。

植毛に用いる短繊維としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。

短繊維の形状としては、上記疎密な構造を実現可能であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましい。枝分かれや切込みについては、予めこれを有する繊維を用いることが好ましい。なお、植毛体形成後に、繊維全体に対して公知の手段によりこれらを形成してもよい。植毛体の短繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１〜３０％が好ましい。これは固定部の密度であり、先端部はより密な構造となる。短繊維の断面形状は、円形や多角形状がある。多角形状断面の短繊維を利用することで、円形断面の短繊維よりも大きな表面積とすることができ、グリースや油を保持しやすく、塵や埃も補足しやすい。

接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

植毛体６は、図１に示す形態では保持器５に、図３に示す形態では内輪２に、それぞれ設けられている。保持器５は、もみ抜き型保持器であり、円環状の樹脂製保持器本体に転動体である玉を保持するポケット部が周方向に一定間隔で設けられている。保持器の材質は樹脂に限定されず、金属材料など、任意の材料を採用できる。保持器形式についても特に限定されず、冠形保持器や波型保持器などであってもよい。また、軌道輪である内輪２の材質は、主に金属材料（ＳＵＪ２など）であり、植毛体６の形成する部分（外径面２ａ）の形状も特に限定されない。保持器や軌道輪の材質や形式に応じて、植毛体に使用する上述の短繊維材質や接着剤種などを決定する。

本発明の転がり軸受は、上述のとおり、潤滑剤（潤滑油またはグリース）で潤滑される。これらの潤滑剤は内・外輪間の空間内に供給・封入され、転走面などに介在して潤滑がなされる。潤滑油やグリースとしては、通常、転がり軸受に用いられるものであれば特に制限なく用いることができる。なお、高速回転するアンギュラ玉軸受の案内面での潤滑には、低粘度油、脂環式・芳香族ウレア増ちょう剤などからなるグリースが好適に使用される。このように転がり軸受の形式や使用条件によっては、通常、潤滑剤の最適化が図られ、潤滑剤種は限定されることが多い。これに対して、本発明では保持器案内面などに所定形状の植毛体を設け、該植毛体で潤滑剤を保持できるので、潤滑剤が直接的なせん断を受けにくく、潤滑剤種に大きくは依存せずに、保持器案内面などでの潤滑特性に優れる。

また、本発明の転がり軸受では、使用前に予め植毛体にグリースや潤滑油を保持させておくことができる。本発明における植毛体は、繊維の固定部が疎な構造であるため、該空間部分に潤滑油などを保持させておくことで、長期間にわたり潤滑油が徐放されて潤滑特性を維持できる。

以上、各図などに基づき本発明の実施形態（アンギュラ玉軸受）を説明したが、本発明の転がり軸受はこれらに限定されるものではない。例えば、深溝玉軸受、スラスト玉軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト針状ころ軸受、円すいころ軸受、スラスト円すいころ軸受、自動調心玉軸受、自動調心ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受などの任意の転がり軸受に適用できる。また、これらの転がり軸受に対して、シール部材（シールド板）の有無は問わず適用できる。

本発明の転がり軸受は、グリース保持性と塵や埃の補足性に優れ、かつ、低トルク化にも寄与できる植毛体を備えるので、種々の用途における転がり軸受として広く利用できる。

１ アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
２ 内輪
３ 外輪
４ 玉
５ 保持器
６ 植毛体
７ シール部材
８ グリース
９ 接着剤

Claims (5)

1. 軌道輪である内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する保持器とを備えてなる転がり軸受であって、
   前記内輪、前記外輪、および前記保持器から選ばれる少なくとも１つの軸受構成部材の表面に、複数の繊維からなる植毛体が固定されており、
   前記植毛体は、先端部が前記軸受構成部材への固定部よりも密な立体構造を有することを特徴とする転がり軸受。
2. 前記植毛体の先端部が、枝分かれした前記繊維、または、切込みを有する前記繊維の集合体であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
3. 前記繊維が折れ曲がり部を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の転がり軸受。
4. 前記転がり軸受はシール部材を備え、
   該シール部材は、前記外輪に一端部を固定され、前記内輪の外径面との間に隙間を有し、前記植毛体が該隙間を塞ぐように前記内輪の外径面に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の転がり軸受。
5. 前記繊維が合成樹脂繊維であり、前記植毛体を設けた軸受構成部材の表面に接着固定されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の転がり軸受。

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