JP6102137B2

JP6102137B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP6102137B2
Application number: JP2012206812A
Authority: JP
Inventors: 雅裕鈴木; 村田　順司; 順司村田; 和芳山川; 齊藤　利幸; 利幸齊藤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: US8821025B2; CN103671556A; CN103671556B; EP2711572A2; EP2711572A3; US20140079348A1; EP2711572B1; JP2014062564A

Description

この発明は転がり軸受に関する。

転がり軸受に対する液体潤滑剤（主に潤滑油）の供給量が過大となると軸受回転時の潤滑剤の攪拌抵抗が大きくなり、低トルク化を図ることが困難となる。
潤滑油の攪拌抵抗の増加を抑えるために、例えば、特許文献１に開示された転がり軸受が知られている。
これにおいては、内輪、及び外輪に、軸方向に延びる軌道輪延長部がそれぞれ設けられ、軸受冷却媒体を兼ねる潤滑油を、軸受内に供給すると共に軸受外に排出する給排油機構が軌道輪延長部に設けられている。
また、攪拌抵抗を抑えるために、液体潤滑剤ではなく、固体潤滑剤を軸受における玉の軌道面に配置させる技術も知られている。

特開２０１２−８７８６４号公報

ところで、特許文献１に開示された転がり軸受においては、内輪、及び外輪に、軸方向に延びる軌道輪延長部がそれぞれ設けられる構造上、軌道輪延長部を設けた分だけ重量が増加すると共に、転がり軸受の軸方向の長さが長くなり大型化する。
一方、液体潤滑剤の代わりに、固体潤滑剤を用いた場合の課題として、固体潤滑剤は放熱特性が液体潤滑剤と比較して劣ること、又は摩耗粉が潤滑に悪影響を及ぼす恐れがあることなどがあげられる。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、大型化や重量増加をまねくことなく、固体潤滑剤を用いることによる悪影響及び液体潤滑剤を用いることによる攪拌抵抗を抑制することが可能な転がり軸受を提供することである。

前記課題を解決するために、この発明の請求項１に係る転がり軸受は、内輪と、この内輪の外周に環状空間を隔てて同一中心線上に配設された外輪と、前記内輪の外周面に形成された内輪軌道面と前記外輪の内周面に形成された外輪軌道面との間に転動可能に配設された複数の転動体とを備えた転がり軸受であって、
前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面は、前記転動体と接触する領域である接触楕円の長径の幅を有する接触領域と、当該接触領域の両端部外側に隣接して形成された非接触領域とを有し、
前記内輪軌道面と、前記外輪軌道面とのうち、少なくとも一方の軌道面には、液体潤滑剤が保留される多数の内側ディンプルと、固体潤滑剤が保留される多数の外側ディンプルとがそれぞれ形成され、
前記多数の内側ディンプルは、前記転動体に対する前記軌道面の前記接触領域内における前記非接触領域に近い外側部分、又は前記非接触領域内における前記接触領域に近い内側部分に配設され、
前記多数の外側ディンプルは、前記多数の内側ディンプルの外側に配設されていることを特徴とする。

前記構成によると、軌道面の接触領域又は非接触領域のうちの接触領域に近い側の内側ディンプルに保留された液体潤滑剤が軌道面の接触領域に供給されることで、転動体を潤滑することができる。
また、外側ディンプルに保留された固体潤滑剤によっても転動体を潤滑することができる。
前記したようにして、軌道面の接触領域又は非接触領域のうちの接触領域に近い側に形成された内側ディンプルの液体潤滑剤と、外側ディンプルの固体潤滑剤によって転動体を潤滑することができる。このため、転がり軸受の重量増加や大型化をまねくことなく、潤滑効率よく転動体を潤滑することができる。この結果、潤滑剤の攪拌抵抗の抑制や、潤滑剤の不足による焼き付きの発生防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。
また、固体潤滑剤は、外側ディンプルにのみ配置されるため、固体潤滑剤が使用されることによることによる、放熱特性への悪影響及び摩耗粉による潤滑への悪影響が引き起こされることについても抑えられる。

請求項２に係る転がり軸受は、請求項１に記載の転がり軸受であって、
外側ディンプルに保留された固体潤滑剤は、多孔質の固体潤滑剤によって構成されていることを特徴とする。

前記構成によると、多孔質の固体潤滑剤に対し、液体潤滑剤を含浸することによって、潤滑性能を向上させることができる。

この発明の実施例１に係る転がり軸受の軸方向断面図である。同じく内輪軌道面を示す内輪の側面図である。同じく内輪軌道面に形成された多数の内側ディンプルと多数の外側ディンプルとを拡大して示す側面図である。同じく内輪軌道面の内側ディンプルと外側ディンプルとを拡大して示す軸方向断面図である。同じく電着処理加工によって外側ディンプルに固体潤滑剤が保留されると共に、外側ディンプル以外の部分に対しても固体潤滑剤の膜が形成された状態を示す説明図である。同じくエアロラップ仕上げ等の超仕上げ加工によって固体潤滑剤の膜が除去されかつ固体潤滑剤が焼成されて多孔質化（ポーラス化）された状態を示す説明図である。

この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

この発明の実施例１を図面にしたがって説明する。
この実施例では転がり軸受が深溝玉軸受である場合を例示する。
図１に示すように、転がり軸受としての深溝玉軸受は、内輪１０と、外輪２０と、転動体としての複数の玉３１と、保持器３５とを備えている。
内輪１０は、円筒状に形成され、その外周面１１の軸方向中央部には、円弧状の環状溝をなす内輪軌道面１２が形成されている。

外輪２０は、内輪１０の外径寸法よりも大きい内径寸法を有する円筒状に形成され、内輪１０の外周に環状空間を隔てて同一中心線上に配設される。この外輪２０の内周面２１の軸方向中央部には、円弧状の環状溝をなす外輪軌道面２２が形成されている。
複数の玉３１は、保持器３５によって保持された状態で内輪軌道面１２と外輪軌道面２２との間に転動可能に配設されている。

図２に示すように、内輪軌道面１２及び外輪軌道面２２は、玉３１に接触する接触領域１３、２３と、その接触領域１３、２３の両端部外側に隣接して形成されかつ玉３１に接触しない非接触領域１４、２４とを有する。なお、図２と図３に示す二点鎖線の楕円は、玉３１との接触楕円４０を示し、接触領域１３、２３の軸方向の幅寸法は、接触楕円４０の長径寸法に相当する。
なお、図２と図３に示される接触楕円４０は、軸方向に直交する方向に軽荷重が作用している場合を表している。この場合、接触楕円４０の長径寸法は、接触領域１３（又は２３）の幅寸法よりも小さくなる。また、接触楕円４０は、玉３１にかかる荷重の大きさに応じて非接触領域１４（又は２４）にはみ出す場合がある。例えば、玉３１にかかる荷重が中程度（中荷重）である場合には、接触楕円４０の長径方向における外縁は、次に述べる内側ディンプル１６の配置領域に達し、玉３１にかかる荷重が重程度（重荷重）である場合には、接触楕円４０の長径方向における外縁は、次に述べる外側ディンプル１８の配置領域に達する。

図３に示すように、内輪軌道面１２と、外輪軌道面２２とのうち、少なくとも一方の軌道面、この実施例１では内輪軌道面１２には、多数の内側ディンプル１６と、多数の外側ディンプル１８とがそれぞれ形成されている。
また、多数の内側ディンプル１６は、内輪軌道面１２の接触領域１３又は非接触領域１４のうちの接触領域１３に近い側に配設され、多数の外側ディンプル１８は、内側ディンプル１６の外側に配設されている。
この実施例１では、内側ディンプル１６は、接触領域１３に近い側、すなわち非接触領域１４における接触領域１３側に配置されている。

この実施例１において、多数の内側ディンプル１６及び多数の外側ディンプル１８は、直径寸法が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ、深さ寸法が５μｍ程度である。
このような、多数の内側ディンプル１６及び多数の外側ディンプル１８は、ショットブラスト加工によって容易に形成することができる。この際、多数の内側ディンプル１６の内側に位置する接触領域１３はマスキング処理される。
なお、多数の内側ディンプル１６は、玉３１の転動性能を悪化させることがないように、接触領域１３内の外側部分や、接触領域１３外の非接触領域１４に配設されることが望ましい。

また、図４に示すように、多数の内側ディンプル１６には、潤滑油やグリース等の液体潤滑剤１７が保留され、多数の外側ディンプル１８には、ＰＴＥＦ、ＭｏＳ２等の固体潤滑剤１９が保留される。
固体潤滑剤１９は、電着処理加工によって、多数の内側ディンプル１６の外側部分に膜状をなして形成される。この際、多数の内側ディンプル１６が配設される部分や接触領域１３はマスキングされる。
また、固体潤滑剤１９の電着処理加工によって、図５に示すように、多数の外側ディンプル１８に固体潤滑剤１９が保留されると共に、これら多数の外側ディンプル１８以外の部分に対しても固体潤滑剤の膜１９ａが形成される。
この固体潤滑剤の膜１９ａは、エアロラップ仕上げ等の超仕上げ加工によって除去される（図６参照）。
また、固体潤滑剤１９の電着処理加工の後、１５０℃程度の低い焼成温度で固体潤滑剤１９を焼成することによって、固体潤滑剤１９を多孔質化（ポーラス化）することができる。
そして、固体潤滑剤１９を多孔質とすることで、固体潤滑剤１９内に液体潤滑剤を含浸させることが望ましい。

この実施例１に係る転がり軸受としての深溝玉軸受は上述したように構成される。
このような構造であるため、玉３１にかかる荷重に応じて、接触楕円４０が接触領域１３内に収まる場合には、多数の内側ディンプル１６に保留された液体潤滑剤１７が少量ずつ接触領域１３に流れ出て潤滑に作用する。つまり、少量の液体潤滑剤１７で潤滑が行われる。
また、玉３１にかかる荷重に応じて、接触楕円４０の外縁が非接触領域１４まではみ出して、内側ディンプル１６の配設領域に達する場合には、玉３１の圧力が直接、内側ディンプル１６に作用するため、内側ディンプル１６内の液体潤滑剤１７は、玉３１の圧力を受けて染み出しやすくなる。具体的に、玉３１の圧力は、軌道面における内側（接触領域１３側）に、より大きく作用する。このため、内側ディンプル１６に液体潤滑剤１７が保持されることにより、内側ディンプル１６内の液体潤滑剤１７は少量であっても染み出しやすくなり、効率的に潤滑のための油膜が形成される。つまり、内側ディンプル１６内の液体潤滑剤１７は少量であっても有効に用いられ、接触楕円４０が大きくなるにもかかわらず、液体潤滑剤１７の使用量を抑えつつ、十分に潤滑を行うことができる。

さらに、玉３１にかかる荷重に応じて、接触楕円４０の外縁が外側ディンプル１８の配設領域に達する場合には、外側ディンプル１８の固体潤滑剤１９も潤滑に作用することになる。このため、接触楕円４０が大きくなるにもかかわらず、液体潤滑剤１７の使用量を増量することなく、潤滑が行われる。
このように、接触楕円４０の外縁が外側ディンプル１８の配設領域に達する場合には、液体潤滑剤１７と固体潤滑剤１９とが潤滑剤として併用されるため、液体潤滑剤１７の量を抑えて攪拌抵抗を生じにくくしつつも、潤滑性が損なわれることによる焼き付きが生じることが抑えられる。

以上のように、この実施例１では、少量の液体潤滑剤１７を用いて効率的に潤滑が行われるため、攪拌抵抗が抑えられる。
また、このような形態を実現するにあたって、軌道面の加工のみを行えばよいため、特殊な機構は不要であり、軸受の重量増加、大型化することが抑えられる。さらに、固体潤滑剤１９は外側ディンプル１８に部分的に配置されるのみであるため、固体潤滑剤１９が使用されることによる、放熱特性への悪影響及び摩耗粉による潤滑への悪影響が引き起こされることについても抑えられる。

なお、この実施例１では、内側ディンプル１６が非接触領域１４に配置されているが、内側ディンプル１６は、接触領域１３に配置されてもよい。この場合、玉３１から内側ディンプル１６が受ける圧力はより大きくなるため、内側ディンプル１６から液体潤滑剤１７が染み出しやすくなり、より効率的に液体潤滑剤１７を用いて潤滑を行うことができる。また、この場合、外側ディンプル１８についても、内側ディンプル１６よりも外側に配置されているのであれば、接触領域１３に配置されても構わない。

また、固体潤滑剤１９が多孔質をなし、その固体潤滑剤１９に対し、液体潤滑剤を含浸させることによって、潤滑性能を向上させることができる。具体的には、固体潤滑剤１９が多孔質であることによって、液体潤滑剤を保持することが可能である。よって、固体潤滑剤１９に含浸された液体潤滑剤が流れ出た後には固体潤滑剤１９によって潤滑が行われることになるため、長寿命化を図ることが可能であり、潤滑性能は向上する。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
例えば、前記実施例１においては、内輪軌道面１２に多数の内側ディンプル１６と、多数の外側ディンプル１８とがそれぞれ形成される場合を例示したが、内輪軌道面１２及び／又は外輪軌道面２２に多数の内側ディンプルと、多数の外側ディンプルとがそれぞれ形成されてもこの発明を実施することができる。
また、前記実施例１においては、転がり軸受が深溝玉軸受である場合を例示したが、アンギュラ玉軸受であってもよく、ころ軸受けであってもよい。
但し、転がり軸受がころ軸受である場合には、ころがクラウニング形状に形成される。

１０内輪
１２内輪軌道面（軌道面）
１３接触領域
１４非接触領域
１６多数の内側ディンプル
１７液体潤滑剤
１８多数の外側ディンプル
１９固体潤滑剤
２０外輪
２２外輪軌道面（軌道面）
２３接触領域
２４非接触領域
３１玉（転動体）

Claims

内輪と、この内輪の外周に環状空間を隔てて同一中心線上に配設された外輪と、前記内輪の外周面に形成された内輪軌道面と前記外輪の内周面に形成された外輪軌道面との間に転動可能に配設された複数の転動体とを備えた転がり軸受であって、
前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面は、前記転動体と接触する領域である接触楕円の長径の幅を有する接触領域と、当該接触領域の両端部外側に隣接して形成された非接触領域とを有し、
前記内輪軌道面と、前記外輪軌道面とのうち、少なくとも一方の軌道面には、液体潤滑剤が保留される多数の内側ディンプルと、固体潤滑剤が保留される多数の外側ディンプルとがそれぞれ形成され、
前記多数の内側ディンプルは、前記転動体に対する前記軌道面の前記接触領域内における前記非接触領域に近い外側部分、又は前記非接触領域内における前記接触領域に近い内側部分に配設され、
前記多数の外側ディンプルは、前記多数の内側ディンプルの外側に配設されていることを特徴とする転がり軸受。
請求項１に記載の転がり軸受であって、
外側ディンプルに保留された固体潤滑剤は、多孔質の固体潤滑剤によって構成されていることを特徴とする転がり軸受。