JP2022076505A - 転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】 アルミニウム、またはマグネシウム、またはそれらの合金を軸受の軌道に適用する。【解決手段】 融点の低いこれらの材質を軌道に適用する場合、温度上昇による軟化防止対策として、保持器を使用しないで負荷を受ける玉同士を非接触とする自律分散式転がり軸受の構成とすることが必要であった。これにより軸受が起動から高速回転まで加速する場合において、負荷を受ける玉は、その自転を阻害する隣接玉と接触せずに摩擦を生じないから、軌道と玉が滑らず、摩擦熱の発生を抑止する。【選択図】図２
Description
本発明は、産業用、民生用で使用される転がり軸受に関する。
航空機や自動車等の筐体は、鋼材に対し軽量なアルミニウムやマグネシウムの合金が多く使用されているが、転がり軸受の軌道（玉が転がり接触する部位）には高硬度の鋼材が用いられる。例えば 特許文献１の０００６には、「軌道面の部分は耐久性、耐摩耗性が要求される部分であるので、重量のある鉄系素材を使用せざるを得ない。」と記載されている。
アルミニウム、またはマグネシウム、またはそれらの合金（以降、これを軽合金と記す）は機械装置の軽量化に有用で既に多用されているが、これらを軸受の軌道に適用した製品や文献がない。その原因を明らかにし、軽合金を軸受の軌道として適用可能にすることが課題である。
通常、転がり軸受は潤滑下で使われる。適切な動粘度の潤滑剤を選択するならば、一般的な速度（1000rpm～１万rpm）において軌道と玉は流体潤滑（軌道と玉が接触せず、潤滑剤の上を浮いた状態）である。その場合、軌道の材質が転がり性能と強い相関を持つことは考えられないので、軽合金の軌道は成立するはずである。
一方、起動から低速時において転がり軸受の軌道と玉の凸部が油膜を介さず接触する境界潤滑となることが知られている。この時、隣接する玉同士、あるいは保持器がある場合は保持器と玉との間、これらも境界潤滑となっており、玉が自転するか否かは、両接触点の摩擦力の大小によって決まる。即ち、隣接する玉同士、あるいは保持器と玉の摩擦力が大きい場合、転がり軸受の玉は自転せずに軌道を滑る。
この際の軌道の摩耗問題はDLC等の表面処理によって大方解決できるであろう。その根拠は、それらの処理面の硬度は鋼材と同等以上であり、摩擦係数は同等以下であることによる。よって起動から低速時においても軽合金の軌道は成立するはずである。
しかしながら軸受が起動から高速回転まで加速する場合、前期摩擦力の大小によって起動時に自転しなかった玉はそのまま高速回転まで自転せずに滑り続ける恐れがある。詳しくは、自転しない玉同士（あるいは玉と保持器）は、静摩擦状態である一方、その時の玉と軌道は動摩擦状態であるからである。静摩擦係数は動摩擦係数より大きいので、玉の自転を阻害する玉同士の摩擦のほうが、玉が自転を始めるための軌道との摩擦よりも大きいことによる。
そして、高速回転まで自転せずに滑り続ける場合、軌道と玉の滑り面に摩擦熱が発生する。軽金属の融点は鋼の半分以下の６００℃程度であり、しかも１００℃を超えると強度低下が始まることより、この摩擦熱が軽合金の軌道を妨げる要因と判った。
上記課題を解決するため本発明は、融点の低いこれらの材質の軟化防止対策として、内輪、外輪の少なくとも一方をアルミニウム、またはマグネシウム、またはそれらの合金とした転がり軸受において、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道と外輪軌道との間に介在する複数の玉と、玉の動作時の公転と自転比率を変えることにより負荷を受ける玉同士を非接触とする自律分散式転がり軸受、としたことを特徴とする。
なお自律分散式転がり軸受は、特開２００７－１７７９９３を参照されたい。
なお自律分散式転がり軸受は、特開２００７－１７７９９３を参照されたい。
本発明によれば、軸受が起動から高速回転まで加速する場合において、負荷を受ける玉は、その自転を阻害する隣接玉と接触せずに摩擦を生じないから、軌道と玉が滑らず、摩擦熱を発生しない。よって転がり軸受の軌道に軽金属が適用可能となる。
これによる波及効果は多岐にわたる。例えば、軸受の軽量化、軌道を研削ではなく切削仕上げによる短納期化、素材硬度が低いことによる軌道の転造仕上げやローラ・バニシング加工化、熱膨張率が高いことによる内外輪温度差の制御による予圧管理やアンギュラ玉軸受を非分解化するための内外輪組付け時の勘合代となるカウンターボアー寸法の公差拡大、熱伝導率が高いことによる、軸受の氷結状態からの復帰時間短縮、などである。
本発明は、自律分散式転がり軸受の構成をとることによって軌道材質に軽合金を適用可能とした。これによる軽量化は実施例での説明が不要と判断するが、他に構成上の顕著なメリットについて、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１に本発明に係る第一実施例、アンギュラ玉軸受の軌道断面を示す。
軸受は、外輪１、内輪２、複数の玉３で構成される。外輪１のカウンターボアー（中心線で示す溝底より左側の肩が低い部分の内径）は、内輪溝底に玉を配置したときの玉の外接円径よりも０．０４ｍｍ小径（図は半径表示なので０．０２ｍｍ）としている。これにより軸受使用者が取り扱いを誤って内外輪を分離させることを防いでいる。
軸受は、外輪１、内輪２、複数の玉３で構成される。外輪１のカウンターボアー（中心線で示す溝底より左側の肩が低い部分の内径）は、内輪溝底に玉を配置したときの玉の外接円径よりも０．０４ｍｍ小径（図は半径表示なので０．０２ｍｍ）としている。これにより軸受使用者が取り扱いを誤って内外輪を分離させることを防いでいる。
このようなアンギュラ玉軸受の組付け方法として、外輪を加熱してカウンターボアーを熱膨張により拡径させた状態で玉をセットした内輪に組付けるが、軽合金製の外輪とすることで熱膨張係数が軸受鋼の２倍程度にできるので、同一の温度設定で内外輪の直径寸法公差をより緩くすることが可能となる。
図２に本発明に係る第二実施例、４点接触玉軸受の軌道断面を示す。
軸受は、外輪１、２分割された内輪２ａと２ｂ、複数の玉３と、内輪の軸方向にドリル加工された貫通穴を通して締結するリベット４で構成される。
内輪が軸受鋼の場合、この様な細穴加工は放電加工が必要で生産性が悪いが軽合金であるので実用的な生産性が可能となる。
軸受は、外輪１、２分割された内輪２ａと２ｂ、複数の玉３と、内輪の軸方向にドリル加工された貫通穴を通して締結するリベット４で構成される。
内輪が軸受鋼の場合、この様な細穴加工は放電加工が必要で生産性が悪いが軽合金であるので実用的な生産性が可能となる。
さらに本図では、内外輪の肩を細く伸ばして隙間０．１ｍｍのラビリンスシールとしている。
軸受鋼を材料とする場合、熱処理による変形やその修正のための研削代の増大などによりこのような設計は不可能。結果ラビリンスシールは後付け部品となる。これより寸法公差が累積し、０．１mmの隙間での設計は困難である。結果、内外輪を軽合金とすることによって防じん性を改善できる。
軸受鋼を材料とする場合、熱処理による変形やその修正のための研削代の増大などによりこのような設計は不可能。結果ラビリンスシールは後付け部品となる。これより寸法公差が累積し、０．１mmの隙間での設計は困難である。結果、内外輪を軽合金とすることによって防じん性を改善できる。
以上、実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものでは無い。例えばころ軸受やプレス軸受にも適用できる。
本発明は、産業用、民生用に使用される転がり軸受に広く利用できる。
１ 外輪
２ 内輪
３ 玉
２ 内輪
３ 玉
Claims (1)
- 内輪、外輪の少なくとも一方をアルミニウム、またはマグネシウム、またはそれらの合金とした転がり軸受において、外周面に内輪軌道を有する内輪と、内周面に外輪軌道を有する外輪と、前記内輪軌道と前記外輪軌道との間に介在する複数の玉と、前記玉の動作時の公転と自転比率を変えることにより保持器を使用しないで負荷を受ける玉同士を非接触とする自律分散式転がり軸受、としたことを特徴とする。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020186871A JP2022076505A (ja) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020186871A JP2022076505A (ja) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 転がり軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022076505A true JP2022076505A (ja) | 2022-05-20 |
Family
ID=81618076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020186871A Pending JP2022076505A (ja) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | 転がり軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022076505A (ja) |
-
2020
- 2020-11-10 JP JP2020186871A patent/JP2022076505A/ja active Pending
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