(57)【要約】【課題】高速回転時の非常に厳しいせん断にも耐えうるグリースを用いることにより、保持器に留まったグリースから転がり面に油が供給されることにより、グリース寿命を長くし、温度上昇や振動や異音を抑制する。【解決手段】前記の目的を達成するために本発明は、外輪と、内輪と、複数の転動体と、保持器とを備えた転がり軸受であって、前記保持器の外周面にディンプル加工を施し、ウレアグリースを封入し、前記ウレアグリースの増ちょう剤は、脂環式ウレア化合物か芳香族ウレア化合物のどちらか一方もしくは両方含有し、前記ウレアグリースの基油粘度は、４０℃における動粘度が１０ｍｍ２／ｓ以上８０ｍｍ２／ｓ以下であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、複数の転動体と、保持器とを備えた転がり軸受であって、前記保持器の外周面にディンプル加工を施し、ウレアグリースを封入し、前記ウレアグリースの増ちょう剤は、脂環式ウレア化合物か芳香族ウレア化合物のどちらか一方もしくは両方含有し、前記ウレアグリースの基油粘度は、４０℃における動粘度が１０ｍｍ２／ｓ以上８０ｍｍ２／ｓ以下であることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械やターボチャージャー等の高速で回転する機械に用いる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸は、加工能率を上げるため高速で回転するものが好ましく、加えて様々な材料の加工を要求されていることから、高荷重で回転するものが好ましい。高速回転する主軸に適した潤滑方法としては、例えば、オイルミスト潤滑、オイルエア潤滑、ジェット潤滑などの方法が知られている。しかしこのような潤滑方法は、圧縮空気や給油装置などの付帯設備が必要なものであり、工作機械の初期投資及びランニングコストを高める原因であり、これに対してグリース潤滑は、メンテナンスの必要が少なくて好ましい潤滑方法であるといえる。高速で回転する回転軸を支持する高速転がり軸受としては、工作機械主軸（スピンドル）などを支持するアンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受などが挙げられる。これらの高速転がり軸受に使用されるグリースとしては、低粘度の合成油を基油としたグリースや、バリウム石けんで増ちょうしたグリースが汎用されている。しかしこれらのグリースを用いても、高速下では遠心力が大きいため、グリースは転走面近傍から外側に排除されやすく、また基油と増ちょう剤の分離も進行しやすいため、潤滑不良が起きやすい。また高速下では潤滑剤の攪拌抵抗による発熱が大きな問題となるため、グリース封入量は通常の軸受よりも少なくすることが一般的である。従って、グリースを転走面近傍に留め、長期に亘り潤滑不良を起こさないグリース技術が必要となる。
【０００３】
この部分の改善の先行技術としては、特許文献１があり、これは、保持器の外周に無数のディンプル状のグリース溜りを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４０８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、グリースの種類については記載されておらず、組合わせるグリースの種類によっては、高速回転時に必要な性能が得られない可能性がある。
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みたものであり、高速回転時の非常に厳しいせん断にも耐えうるグリースを用いることにより、保持器に留まったグリースから転がり面に油が供給されることにより、グリース寿命を長くし、温度上昇や振動や異音を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために本発明は、外輪と、内輪と、複数の転動体と、保持器とを備えた転がり軸受であって、前記保持器の外周面にディンプル加工を施し、ウレアグリースを封入し、前記ウレアグリースの増ちょう剤は、脂環式ウレア化合物か芳香族ウレア化合物のどちらか一方もしくは両方含有し、前記ウレアグリースの基油粘度は、４０℃における動粘度が１０ｍｍ２／ｓ以上８０ｍｍ２／ｓ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
保持器に留まったグリースから転がり面に油が供給されることにより、グリース寿命を長くし、温度上昇や振動や異音を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の転がり軸受の構造を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。図１に示す転がり軸受１はアンギュラ玉軸受であって、内輪２と外輪３の対向する軌道溝２ａ，３ａの間に、転動体である複数の玉４を介在させ、グリース潤滑で使用されるものである。玉４は、保持器５によって、周方向に所定の間隔で転動自在に保持されている。上記軌道溝２ａ，３ａは、内輪２の外径面および外輪３の内径面に、玉４との接触角が所定の角度となるように形成されている。
【００１１】
保持器５は、複数の玉４を保持するポケット５ａが保持器幅方向中間部分に円周方向に並んで複数設けられたものである。また、保持器５は、外輪３の内径面に案内されるものとされ、その外径面には、外輪３で案内される部分を含み全体に分布して無数のディンプル状のグリース溜まり５ｂが形成されている。保持器５を案内する外輪３の内径面における保持器案内面６となる部分は、軌道溝３ａの両側に設けられている。
上記ディンプル状のグリース溜り５ｂは、例えば球面状の凹部や、楕円回転体面状、円すい面状、円すい台状、角すい面状、角すい台状、あるいは開口縁が多角形状で内面が球面状のものなど、種々の形状のものが採用できる。このディンプル状のグリース溜り５ｂは、ショットブラスト等によって簡易に形成することができ、ディンプル形状の大きさや深さ、あるいは分布は、グリースの性状に応じて最適に設定することができる。
【００１２】
内輪２の外径面には、軌道溝２ａの片側に、つまり接触角の生じる方向と反対側部分に、外径が外側へ次第に小径となるカウンタボア７が設けられている。外輪３の内径面は円筒状とされ、カウンタボアは形成されていない。軸受組立時において、このアンギュラ玉軸受１は、玉４が組付けられた外輪３を加熱することによって膨張させ、カウンタボア７側から内輪２を挿入することにより組付けることができる。そのため、特に外輪３にカウンタボアを設けなくても組立上の問題は生じない。
【００１３】
また、図示のアンギュラ玉軸受１は、その両端部にシール８，８を備えている。このシール８ は非接触シールであり、外輪３の内径面に設けられたシール取付溝に外周部を嵌合させてある。このように、アンギュラ玉軸受１の両端部にシール８，８を設けた場合、グリースの軸受外部への飛散を抑えることができ、さらに耐久性を向上させることができる。なお、複数のアンギュラ玉軸受１
を隣接した組合せで使用する場合、合わせ面側のシール８は省略しても、両側に設けた場合と同等の効果が得られる。
【００１４】
上記のような保持器５を組付けたアンギュラ玉軸受１に対するグリースの封入は、図１に示すように、内輪２の外径面におけるカウンタボア７と保持器５との間よりなされる。封入されたグリースｇは、ポケット５ａ内における保持器５と玉４との隙間を経て外輪３の内径面側に流動し、一部は保持器５の外径面と外輪３の保持器案内面６との間の隙間に滲入する。この隙間に滲入したグリースｇは、ディンプル状のグリース溜まり５ｂに保持される。したがって、内輪２の回転に伴い保持器５の外径面と外輪３の保持器案内面６とが相互摺接する際、この滲入・保持されたグリースｇが潤滑作用を奏し、良好な潤滑状態に維持され、保持器音の発生が抑えられる。また、高速回転時に遠心力を受けても、ディンプル状の微小な凹部にグリースが保持され、十分なグリースを留めておくことができる。これにより保持器に留まったグリースから転走面に油が供給され、グリース寿命を長くすることが期待でき、また温度上昇や振動、異音抑制の効果も有する。また、グリース溜り５ｂが無数のディンプル状のものからなるから、高速回転時においても回転抵抗や発熱の原因になることもない。更に、外輪３の内径面における軌道溝３ａの両側に保持器案内面６，６を有するため、保持器５の挙動が安定し、保持器５の挙動による温度上昇が抑えられる。
【００１５】
上記転がり軸受に封入されるグリースは、増ちょう剤に高速の非常に厳しいせん断にも耐えられる脂環式ウレア、芳香族ウレアのいずれかを含むものを使用する。基油の粘度は高速においても異音やトルク上昇が起こらないよう40℃における動粘度が10〜80ｍｍ２/sの範囲のものを使用する。上記ウレアグリースは耐熱性、せん断安定性に優れているため、せん断により増ちょう剤が破壊されにくく、回転初期の新品に近いグリース状態を長期的に維持することができる。
上記保持器へのディンプル加工とウレアグリースを組み合わせることにより、高速下でも潤滑不良を起こしにくくし、グリース寿命を長くすることが可能となる。
【００１６】
各試験結果を表１に示す。
（１）軸受耐久試験
軸受試験は、アンギュラ玉軸受（内径φ５０ｍｍ）にグリースを空間容積の５％封入し、定圧のアキシアル荷重１２００Ｎを負荷し、内輪回転数１８０００ｍｉｎ−１で回転させた。外輪は冷却水により冷却を行っている。温度は成り行きであるが、異常温度上昇となった時点を焼付き寿命とした。焼付き寿命は実施例１の寿命を１とし、他はそれに対する比として表した。
【００１７】
（２）トルク試験結果
軸受に実施例と比較例のグリースを封入し、回転開始３０分後のトルクを測定結果とした。条件は単列深溝玉軸受(内径φ２５ｍｍ、外径φ６２ｍｍ、幅１７ｍｍ)にグリースを０．６ｇ封入し、回転数１２０００ｍｉｎ−１、荷重Ｆｒ＝２９．４Ｎ、Ｆａ＝２９４Ｎ、室温の条件下で行った。
【００１８】
（３）せん断安定性試験
ＡＳＴＭＤ１８３１に定められている方法に従い、ロールの入ったシリンダ内に試料を５０ｇ入れ、室温、１６５ｍｉｎ−１、２ｈ回転させてせん断を与えた後のちょう度を測定した。結果は初期のちょう度からのちょう度変化量として表した。
【００１９】
（表１）
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【００２０】
実施例１は、保持器にディンプル加工を施し、グリースの増ちょう剤に脂環式ウレアを使用し、基油には低粘度油を使用した場合の例である。初期からのグリースのちょう度変化も小さく、トルクも小さく抑えられている。実施例２から４は実施例１の増ちょう剤種類を変更したものである。脂環式ウレア、芳香族ウレアのいずれかを含む場合、グリースのせん断安定性に優れ、軸受の耐久性も高いことが分かる。比較例１と２は実施例２と３のディンプル加工が施されていないものである。ディンプルが無いことによりグリース溜まりの効果が得られず、グリースは転走面にとどまりにくくなり、耐久性は低くなる。比較例３と４は実施例１から４の増ちょう剤の種類を変更したものである。脂肪族ウレアとリチウム（Ｌｉ）石けんは、ともにせん断安定性が悪いため、グリースが軟化して転走面からよりはじかれやすくなり、耐久性に劣ることがわかる。比較例５は実施例１の基油粘度が高いものである。基油粘度が高いと粘性抵抗が大きく、トルクは高くなる。また非常に高速条件のため、発熱も非常に大きく、耐久性が極端に低くなることがわかる。
【符号の説明】
【００２１】
１    転がり軸受
２    内輪
２ａ  軌道溝
３    外輪
３ａ  軌道溝
４    玉（転動体）
５    保持器
５ａ  ポケット
５ｂ  ディンプル状のグリース溜り
６    保持器案内面
７    カウンタボア
８    シール
ｇ    グリース
【図１】
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