JPH078628U - ころ軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】潤滑不良時に於ける温度上昇を抑え、焼き付き
を起こしにくくする。 【構成】鍔１６ｂ、１５の片面で、円筒ころ１４の端面
と対向する面に、表面層１７、１７を形成する。この表
面層１７、１７には、固体潤滑剤を含ませる。円筒ころ
１４の端面は、各表面層１７、１７と摺接する為、潤滑
不良時にも温度上昇を低く抑える事ができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係るころ軸受（円筒ころ軸受及び円錐ころ軸受を含む）は、例えば 各種機械装置の一部で、大きなスラスト荷重が加わる回転軸の支持部分に組み込 んだ状態で使用する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば図３に示す様に、工作機械等を構成する回転軸１をハウジング２の内側 に回転自在に支持する為に、図３〜４に示す様なテーパころ軸受３が広く使用さ れている。このテーパころ軸受３は、外周面に内輪軌道４を有する内輪５と、内 周面に外輪軌道６を有する外輪７と、上記内輪軌道４と外輪軌道６との間に転動 自在に設けられた複数個のテーパころ８、８とを備えている。このテーパころ８ 、８は、保持器９に形成したポケット１０、１０内に、転動自在に保持されてい る。又、上記内輪５の外周面両端部にはそれぞれ鍔１１ａ、１１ｂを形成し、各 鍔１１ａ、１１ｂの片側面を上記複数のテーパころ８、８の端面と対向させる事 で、これら各テーパころ８、８が軸方向（図３〜４の左右方向）にずれる事を防 止している。

【０００３】 上述の様なテーパころ軸受３は、前記図３に示す様に、内輪５を回転軸１の外 周面に外嵌し、外輪７をハウジング２の内周面に内嵌する事で、これら両周面の 間に装着する。この状態で上記回転軸１は、上記ハウジング２の内側に回転自在 に支持される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、図３〜４に示した様なテーパころ軸受等のころ軸受の運転時には、 テーパころ８、８等のころの端面と軌道面の端部に設けた鍔の片側面との摩擦に 起因して、しばしば著しい温度上昇が発生する。即ち、図３〜４に示す様なテー パころ軸受の場合には、上記各テーパころ８、８に予圧を付与すべく、内輪５を 各図で左方に押圧する為、各テーパころ８、８の大径側端面１２、１２とこの端 面１２、１２が対向する鍔１１ａの内側面とが擦れ合い易くなって、上記摩擦に 基づく温度上昇が発生する。

【０００５】 又、ころとして軸方向に亙って直径が変化しない円筒ころを使用した円筒ころ 軸受の場合、運転時にしばしば円筒ころの中心軸と内輪及び外輪の中心軸とが非 平行になる、所謂スキューが発生する。この様なスキューが発生すると、各円筒 ころの両端面が対向する鍔の内側面と擦れ合い、上記摩擦に基づく温度上昇が発 生する。

【０００６】 この為従来から、ころ端部の形状等を工夫し、ころの端面と鍔部の片側面との 接触面積を小さくし、摩擦面積を小さくする事により、接触部への油膜形成の容 易化を図り、上記摩擦に基づく温度上昇を低く抑える事が一部で行なわれている 。ところが、上記接触面積を小さくすると、接触部位の面圧が大きくなって、潤 滑不良時にはかえって接触部で金属接触が発生し易くなり、焼き付きに結び付く 様な発熱を生じ易くなる。この様な現象は、通常の軸受鋼により造られたころ軸 受でも生じるが、セラミック材料等、縦弾性係数の大きな材料により造られたこ ろ軸受の場合に著しい。本考案のころ軸受は、この様な事情に鑑みて考案された ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案のころ軸受は、前述した従来のころ軸受と同様に、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、上記内輪軌道と外輪軌道との 間に転動自在に設けられた複数個のころと、上記内輪の外周面と上記外輪の内周 面との少なくとも一方の周面の少なくとも一端部に形成され、その片側面を上記 複数のころの端面と対向させた鍔とを備えている。

【０００８】 特に、本考案のころ軸受に於いては、互いに対向する鍔の片側面ところの端面 との内の少なくとも一方の面に、固体潤滑剤の表面層を形成した事を特徴として いる。

【０００９】

【作用】

上述の様に構成される本考案のころ軸受の場合には、ころの端面と鍔の片側面 とが擦れ合った場合でも、擦れ合い面に作用する摩擦力は小さいものとなる。こ の結果、発熱量が少なく、温度上昇も低く抑えられる。

【００１０】

【実施例】

図１は、円筒ころ軸受に本考案を適用した第一実施例を示している。この円筒 ころ軸受１３は、外周面に内輪軌道４ａを有する内輪５ａと、内周面に外輪軌道 ６ａを有する外輪７ａと、上記内輪軌道４ａと外輪軌道６ａとの間に転動自在に 設けられた複数個の円筒ころ１４とを備えている。この円筒ころ１４は、保持器 ９ａに形成したポケット１０ａ、１０ａ内に、転動自在に保持されている。又、 上記内輪５ａの外周面片端部（図１の左端部）には鍔１５を、上記外輪７ａの内 周面両端部には鍔１６ａ、１６ｂを、それぞれ形成している。

【００１１】 特に、本考案の実施例である、上記円筒ころ軸受１３の場合には、使用時に上 記円筒ころ１４の端面と対向する、上記内輪５ａ片端部の鍔１５の片側面と、こ の鍔１５と反対側部分で上記外輪７ａに形成された鍔１６ｂの片側面とに、固体 潤滑剤の表面層１７、１７を形成している。

【００１２】 尚、これら各表面層１７、１７を形成する為の固体潤滑剤としては、二硫化モ リブデン（MoS₂）、ポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）の単体若しくは混合物が、 好ましく使用可能である。又、この様な固体潤滑剤は、エポキシ又はポリアミド イミド等の高分子マトリックス中に混入した状態で、上記表面層１７、１７を形 成する事が好ましい。更に、この様な表面層１７、１７と、上記鍔１５、１６ｂ の片側面との間に、燐酸塩化合物又は硫化化合物の中間層を形成すれば、各鍔１ ５、１６ｂに対する表面層１７、１７の結合強度が大きくなる。

【００１３】 上述の様に構成される円筒ころ軸受１３の場合には、上記各円筒ころ１４、１ ４の端面と上記各鍔１５、１６ｂの片側面とが擦れ合った場合でも、擦れ合い面 に作用する摩擦力は小さいものとなる。この結果、発熱量も少なくて済み、上記 円筒ころ軸受１３に加わるスラスト荷重が同じとした場合には、温度上昇を低く 抑えられる。又、温度上昇を同じと仮定した場合には、上記円筒ころ軸受１３に 大きなスラスト荷重を加える事が可能となる。

【００１４】 次に、図２は、テーパころ軸受に本考案を適用した第二実施例を示している。 テーパころ軸受３の基本構造自体は、前述した従来構造と同じである為、同等部 分には同一符号を付して重複する説明を省略し、以下、本考案の特徴部分に就い て説明する。

【００１５】 使用時に各テーパころ８の大径側端面と対向する鍔１１ａの内側面には、上述 した第一実施例の場合と同様の表面層１７を形成している。この結果、本実施例 の場合も、上記各テーパころ８の端面と上記鍔１１ａの内側面とが擦れ合っても 、擦れ合い面に作用する摩擦力が小さいものとなり、発熱量も少なくて済み、温 度上昇を低く抑えたり、或は上記テーパころ軸受３に大きなスラスト荷重を加え る事が可能となる。

【００１６】 次に、本考案の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。先ず、実 験例１、２では、前記図１に示した様な形状で、外径５２mm、内径２５mm、幅１ ６mm、円筒ころ１４、１４の数が１１個である、円筒ころ軸受１３を使用した。 そして、この様な円筒ころ軸受１３の鍔１５、１６ｂの片側面に、それぞれ次に 述べる様な処理を施す事により、固体潤滑剤の表面層１７、１７を形成した。

【００１７】 実験例１の場合 先ず、上記鍔部１５、１６ｂの片側面に燐酸塩化成処理を施した。次いで、Ｐ ＴＦＥ粒子を分散したポリアミドイミドＤＭＦ溶液を上記各片側面にスプレーす る事により、１０μｍの膜厚で、上記ＤＭＦ溶液を塗布した。最後に、塗布した ポリアミドイミド樹脂を、内輪５ａ及び外輪７ａと共に１８０℃で熱硬化処理す る事により、上記表面層１７、１７を有する内輪５ａ及び外輪７ａを得た。

【００１８】 実験例２の場合 先ず、上記鍔部１５、１６ｂの片側面に浸硫化処理を施した。次いで、二硫化 モリブデン粒子を分散したエポキシ−酢酸エチル溶液を上記各片側面にスプレー する事により、１０μｍの膜厚で、上記溶液を塗布した。最後に、塗布したエポ キシ樹脂を、内輪５ａ及び外輪７ａと共に１５０℃で熱硬化処理する事により、 上記表面層１７、１７を有する内輪５ａ及び外輪７ａを得た。

【００１９】 上述の様な処理により表面層１７、１７を形成した、本考案に属する２種類の 円筒ころ軸受と、この様な表面層を形成していない、比較例１である円筒ころ軸 受とを、回転試験（内輪回転）に供した。回転試験の条件は次の通りである。 ラジアル荷重 ２０kg スラスト荷重 １０kg、５０kg 回転速度 ３０００r.p.m.（内輪軌道中心の周速＝４．８m/s)、 １０００r.p.m.（同＝１．６m/s) 潤滑方法 パラフィン系鉱油２０μｌを円筒ころと軌道面との間 に一様に添加（境界潤滑状態）

【００２０】 この回転試験の結果を下表に示す。尚、この表中で、外輪飽和温度とは、回転 時に放熱量と発熱量とがバランスして、外輪７ａの温度がそれ以上上昇しなくな った状態での温度を言う。又、総回転数とは、円筒ころ軸受１３に焼き付きによ る振動が発生するまでの内輪５ａの回転数を言う。

【００２１】

【表１】

【００２２】 この表の記載から明らかな通り、本考案によれば、温度上昇を抑えて、焼き付 きを起こしにくくでき、円筒ころ軸受１３の寿命延長を図れる。

【００２３】 次に、実験例３、４では、前記図２に示した様な形状で、外径５２mm、内径２ ５mm、接触角１６度、テーパころの円錐角１度５５分、作用点位置１１．８mmで あるテーパころ軸受３を使用した。そして、この様なテーパころ軸受３の鍔１１ ａの片側面に、それぞれ次に述べる様な処理を施す事により、固体潤滑剤の表面 層１７を形成した。

【００２４】 実験例３の場合 先ず、上記鍔部１１ａの片側面に燐酸塩化成処理を施した。次いで、ＰＴＦＥ 粒子を分散したポリアミドイミドＤＭＦ溶液を上記各片側面にスプレーする事に より、１０μｍの膜厚で、上記ＤＭＦ溶液を塗布した。最後に、塗布したポリア ミドイミド樹脂を、内輪５ａ及び外輪７ａと共に１８０℃で熱硬化処理する事に より、上記表面層１７を有する内輪５ａ及び外輪７ａを得た。

【００２５】 実験例４の場合 先ず、上記鍔部１１ａの片側面に浸硫化処理を施した。次いで、二硫化モリブ デン粒子を分散したエポキシ−酢酸エチル溶液を上記各片側面にスプレーする事 により、１０μｍの膜厚で、上記溶液を塗布した。最後に、塗布したエポキシ樹 脂を、内輪５ａ及び外輪７ａと共に１５０℃で熱硬化処理する事により、上記表 面層１７を有する内輪５ａ及び外輪７ａを得た。

【００２６】 上述の様な処理により表面層１７を形成した、本考案に属する２種類のテーパ ころ軸受と、この様な表面層を形成していない、比較例２であるテーパころ軸受 とを、回転試験（内輪回転）に供した。回転試験の条件は次の通りである。 ラジアル荷重 無負荷 スラスト荷重 ５０kg、１００kg、１５０kg、２００kg、３００kg 回転速度 １０００r.p.m.（内輪軌道中心の周速＝１．６m/s)、 ２０００r.p.m.（同＝３．２m/s) 潤滑方法 パラフィン系鉱油２０μｌを円筒ころと軌道面との間 に一様に塗布（境界潤滑状態）

【００２７】 この回転試験の結果を下表に示す。外輪飽和温度と総回転数との意味は、前述 の通りである。

【００２８】

【表２】

【００２９】 この表の記載から明らかな通り、本考案によれば、温度上昇を抑えて、焼き付 きを起こしにくくでき、円筒ころ軸受１３の寿命延長を図れる。

【００３０】 例えば、回転速度が１０００r.p.m.の場合には、スラスト荷重の増加に伴う外 輪飽和温度と総回転数との数値は、実験例４のものが最も良い。この事から、実 験例４のものは、スラスト荷重が大きく、テーパころ８の端面と鍔１１ａの片側 面との滑り接触部が高面圧になる様な場合に適用して、優れた耐久性を得られる 事が解る。

【００３１】 又、回転速度が２０００r.p.m.の場合には、スラスト荷重の増加に伴う外輪飽 和温度と総回転数との数値は、実験例３のものが最も良い。例えば、スラスト荷 重が１５０kgの場合には、実験例３、４のものは、比較例２のものに比べて、外 輪飽和温度で２０℃以上、総回転数で１００倍以上良い。

【００３２】 更に、実験例３と実験例４との間での外輪飽和温度及び総回転数の数値の大小 関係が、回転数の違いにより逆転する事から、実験例３は高速回転で使用される 場合に特に有効であり、実験例４は高スラスト負荷状態で使用される場合に特に 有効である事が解る。但し、実験例３、４は、どの様な使用条件であっても、比 較例２に比べ優れた結果を得られる。以上の実験から明らかな通り、ころ軸受を スラスト負荷を伴って運転した場合、内輪外周面の軸方向中心位置の周速（m/s ：π×内輪軌道直径×回転数（／秒））が１．６m/s 以上の条件下で、特に本考 案は軸受の耐発熱性及び耐焼付性に効果がある。

【００３３】 尚、上述した実験例１〜４では、表面層１７と当該鍔部の片面との密着性を向 上させる為、上記片面に燐酸塩化処理或は浸硫化処理を施したが、この片面の表 面処理方法はこれらに限定されるものではない。他にも例えば、酸を使用する表 面処理、或はバレル加工、サンドブラスト、ショット・ピーニング等の機械的表 面処理も利用可能である。

【００３４】 又、表面層１７を構成する固体潤滑剤としても、ＰＴＦＥ、二硫化モリブデン に限定されず、他にも例えば、摩擦係数の低減効果を有する鉱物質や有機化合物 等を利用可能である。

【００３５】

【考案の効果】

本考案のころ軸受は、以上に述べた通り構成され作用するので、潤滑不良時に も温度上昇を低く抑えて、焼き付きを起こしにくくでき、ころ軸受の寿命延長に より、ころ軸受を組み込んだ各種機械装置の信頼性向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す部分断面図。

【図２】同第二実施例を示す部分断面図。

【図３】ころ軸受の一種であるテーパころ軸受の使用状
態の１例を示す断面図。

【図４】テーパころ軸受の部分切断斜視図。

【符号の説明】 １ 回転軸 ２ ハウジング ３ テーパころ軸受 ４、４ａ 内輪軌道 ５、５ａ 内輪 ６、６ａ 外輪軌道 ７、７ａ 外輪 ８ テーパころ ９、９ａ 保持器 １０、１０ａ ポケット １１、１１ａ、１１ｂ 鍔 １２ 端面 １３ 円筒ころ軸受 １４ 円筒ころ １５、１６ａ、１６ｂ 鍔 １７ 表面層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、上記内輪軌道と外輪軌道
   との間に転動自在に設けられた複数個のころと、上記内
   輪の外周面と上記外輪の内周面との少なくとも一方の周
   面の少なくとも一端部に形成され、その片側面を上記複
   数のころの端面と対向させた鍔とを備えたころ軸受に於
   いて、互いに対向する鍔の片側面ところの端面との内の
   少なくとも一方の面に、固体潤滑剤の表面層を形成した
   事を特徴とするころ軸受。