(57)【要約】【課題】熱固化型潤滑剤封入工程では、外輪の軌道面に対してころがスキューすることなく配置された状態で、熱固化型潤滑剤を封入可能としたシェル形総ころ軸受を提供すること。【解決手段】端部に半径方向内向きの鍔部１２ｂを備えたシェル形外輪１２と、この外輪１２の軌道面１２ａ１に配置された複数の針状ころ１４と、軸受１０内部に封入された熱固化型潤滑剤１６とを具備し、鍔部１２ｂは、ころ径の４０％以上、６０％以下に設定された鍔高さと、正規の位置に配置された針状ころ１４の端面１４ａに対向する箇所にころ転走面１４ｂに実質的に直角な平坦部１４ｃとを有し、針状ころ１４は、少なくとも鍔部１２ｂの平坦部（内側面）１２ｂ１に対向する側の端面１４ａに、ころ転走面１４ｂに実質的に直角でかつ潤滑剤１６の封入圧力により軸受１０内部に押し込まれた際に鍔部１２ｂの平坦部１２ｂ１に面接触することが可能な平坦部１４ｃを備えている構成。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に半径方向内向きの鍔部を備えたシェル形外輪と、この外輪の軌道面に配置された複数のころと、軸受内部に封入された熱固化型潤滑剤とを具備したシェル形総ころ軸受において、
上記鍔部は、ころ径の４０％以上、６０％以下に設定された鍔高さと、正規の位置に配置されたころの端面に対向する箇所にころ転走面に実質的に直角な平坦部とを有し、
上記ころは、少なくとも上記鍔部の平坦部に対向する側の端面に、ころ転走面に実質的に直角でかつ潤滑剤の封入圧力により軸受内部に押し込まれた際に鍔部の平坦部に面接触することが可能な平坦部を備えている、ことを特徴するシェル形総ころ軸受。
【請求項２】
ころの両端面間の対角長さを、両鍔部の対向幅以上に設定した、ことを特徴とする請求項１に記載のシェル形総ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二輪車のサスペンション機構のリンク部など、過大な荷重が負荷される部位に用いて好適なシェル形の総ころ軸受に係り、特に、外輪の両端部に備えた鍔部間に熱固化型の潤滑剤を封入したシェル形総ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
シェル形総ころ軸受は、シェル形保持器付きころ軸受よりも、保持器無しの分だけ、外輪の軌道面にころを多数配置することが可能であり荷重負担能力が極めて高い。このような総ころ軸受の潤滑は、一般には、潤滑油やグリース等の潤滑剤が用いられるが、潤滑剤漏れの防止や、メンテナンスの容易化などのために、超高分子量の合成樹脂と、グリースまたは潤滑油との混合物を加熱固化した熱固化型潤滑剤を軸受内部に隙間無く封入したタイプの軸受が提案されている（特許文献１参照。）。このような熱固化型潤滑剤を充填した軸受では、熱固化する前で液状の熱固化型潤滑剤を軸受内部に封入し、次いで、加熱して固化し、次いで、外輪等に付着した熱固化型潤滑剤を分離するという工程を経て製造される。この製造工程の中で熱固化型潤滑剤の封入工程において、軸受内部のころが熱固化型潤滑剤を封入するときの封入圧力等により軸方向に対し斜めの姿勢に傾けられる、つまり、スキュー（ころが正規の自転軸に対して傾くこと）し、このスキューした状態のままで、次の加熱固化工程で熱固化型潤滑剤が加熱固化されてしまうことがある。熱固化型潤滑剤が加熱固化されてしまうと、ころの姿勢を矯正することはできない。ころがスキューしていると、周知されるごとく、軸受運転時にころ転走面が外輪軌道面に対して滑りが生じてスミアリングなど表面損傷の原因になるので好ましくなく、また、ころは熱固化型潤滑剤をガイド面として軸方向に移動して、鍔部内側面に突き当たったり、また、回転トルクを増大させたりするなど、の様々な不具合がある。
【特許文献１】特開平６−５０３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、熱固化型潤滑剤封入工程では、外輪の軌道面に対してころがスキューすることなく配置された状態で、熱固化型潤滑剤を封入可能としたシェル形総ころ軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によるシェル形総ころ軸受は、端部に半径方向内向きの鍔部を備えたシェル形外輪と、この外輪の軌道面に配置された複数のころと、軸受内部に封入された熱固化型潤滑剤とを具備したシェル形総ころ軸受において、上記鍔部は、ころ径の４０％以上、６０％以下に設定された鍔高さと、正規の位置に配置されたころの端面に対向する箇所にころ転走面に実質的に直角な平坦部とを有し、上記ころは、少なくとも上記鍔部の平坦部に対向する側の端面に、ころ転走面に実質的に直角でかつ潤滑剤の封入圧力により軸受内部に押し込まれた際に鍔部の平坦部に面接触することが可能な平坦部を備えていることを特徴とするものである。
【０００５】
鍔部は、外輪の軸方向端部から半径方向内側にストレートに延びた第１の形状、外輪の軸方向端部から半径方向内側にストレートに延びるとともに、さらに、軸受内側に向けて折曲げた第２の形状、等を含む。第１の形状を備えた鍔部における平坦部は、その内側面で構成することができる。第２の形状を備えた鍔部における平坦部は、その折曲げ端部の端面で構成することができる。
【０００６】
本発明によると、外輪の鍔部の鍔高さを、ころ径の４０％以上、６０％以下に設定したので、ころが潤滑剤の封入圧力を受けてスキューしようとするとき、鍔部の内径端部がころの中心を通るころ端面の最大直径部分ないしは最大直径部分の近傍に当接してころのスキューを抑え込むことができ、ころのスキューを有効に防止することができる。鍔高さがころ径の４０％未満であると鍔部の内径端部はころ端面の最大直径部分から離れた部位でころ端面に接触するのでスキュー発生防止効果が低くなり、かつ、鍔高さがころ径の６０％を超えると鍔部の内径端部はころ端面の最大直径部分から離れた部位でころ端面に接触するのでスキュー発生防止効果が低くなり、かつ、鍔部内径面ところ内接円に外接する軸体の外径面との対向隙間から軸受内部に潤滑剤を封入するときに、該対向隙間が小さくなって潤滑剤の封入速度が高くなり、これによって潤滑剤が軸受内部に進入する勢いを増して、ころスキュー力を減じにくくなる。
【０００７】
本発明は、上記のごとく、鍔部の鍔高さを、ころ径の４０％以上、６０％以下に設定したことに加えて、鍔部に正規の位置に配置されたころの端面に対向する箇所にころ転走面に実質的に直角な平坦部を設けるとともに、ころ端面には、ころ転走面に実質的に直角でかつ潤滑剤封入によりころが潤滑剤の封入方向に押し込まれた際に鍔部の平坦部に面接触することが可能な平坦部を設けたことに特徴がある。すなわち、上記鍔高さの設定にもかかわらず、ころが潤滑剤の封入圧力を受けてその圧力方向に押し込まれる過程でスキューした状態でころ端面が鍔部に当接したとき、ころには、ころ端面の平坦部が鍔部の平坦部に面接触しようとする回転モーメントが作用し、これによって、ころスキューが無くなる。
【０００８】
ころの両端面間の対角長さを、両鍔部の対向幅以上に設定することが好ましい。この対向幅は、外輪の軸方向端部から半径方向内側にストレートに延びた形状の鍔部では、両鍔部の内側面間距離であり、外輪の軸方向端部から半径方向内側にストレートに延びるとともに、さらに、軸受内側に向けて折曲げた形状の鍔部では、上記軸受内側に折曲げた両端部の軸方向対向間距離である。
【０００９】
両鍔部の対向幅設定によると、ころが潤滑剤の封入圧力を受けてその圧力方向に押し込まれる過程でスキューした状態でころ端面が鍔部に当接したとき、そのスキュー状態によっては、ころ面取部が鍔部に当接している状態がある。このような当接状態では、ころ端面の平坦部と鍔部の平坦部との面接触によるころスキューを無くすことはできなくなる。そこで、ころの両端面間の対角長さを鍔部の対向幅以上に設定することにより、ころ面取部が鍔部に接触することを無くすことができる。これによって、ころスキューは鍔部の平坦部ところ端面の平坦部とにより無くすことができるようになる。
【００１０】
以上のように、本発明の総ころ軸受では、熱固化型潤滑剤の封入時に、ころスキューが発生しにくくなり、ころを正規の姿勢に保持した状態で熱固化型潤滑剤を軸受内部に封入することができる。
【００１１】
熱固化型潤滑剤は、超高分子量ポリエチレン等のポリマに潤滑油を混合したものであり、加熱により固化している潤滑剤である。この熱固化型潤滑剤は、ポリマが保油機構をなす。固形化したポリマは微細な多孔質構造であり、この孔に潤滑油を保持している。その保持している潤滑油は、応力の作用による樹脂の弾性変形、加熱による樹脂と潤滑油の線膨張係数の相違等により、また、毛細管現象により、徐々に滲み出して軸受の潤滑を行う。熱固化型潤滑剤内蔵の総ころ軸受は、グリース封入過多の軸受や通常のグリース封入軸受と比較して、潤滑油の保持能力において優れていることが実験で確認されている。
【００１２】
潤滑油の種類としては、鉱油、合成炭化水素、エーテル油、エステル油、シリコン油、フッ素油、等があり、これらを任意に用いることができる。また、熱固化型潤滑剤は、これら潤滑油に極圧添加剤や摩耗防止剤を配合することができる。これら極圧添加剤や摩耗防止剤には、Ｍｏジカチオルバメート、Ｚｎジチオフォスフェートなどの有機金属錯体全般、ジエステルサルファイド、ベンジルサルファイドなどの硫黄系、トリクレジルフォスフェート、リン酸エステルなどのリン系、塩化アルキルベンゼンなどのハロゲン系、等を使用することができる。
【００１３】
熱固化型潤滑剤の封入方法は特に限定されないが、軸受内部空間を軸方向両側から蓋し、熱固化型潤滑剤注入チューブもしくは治具により流動状、半固体状等の液状の熱固化型潤滑剤を注入して封入する方法等、がある。このような熱固化型潤滑剤の封入により、回転トルクの低減、軸受寿命の向上、異物の侵入防止、耐焼付性の向上を図ることができる。
【００１４】
以上述べた熱固化型潤滑剤の軸受内部への注入は、鍔部の内径面と、ころ内接円に外接するダミー軸体の外径面との対向隙間を介して行われる。この対向隙間の大きさは、鍔高さにより設定されるものであり、鍔高さをころ径の４０％以上、６０％以下の範囲に設定することにより、ころをスキューさせない適正な封入圧力にして液状の熱固化型潤滑剤を封入することができる。上記鍔高さは、より好ましくは、５０％以上、６０％以下、最も好ましくは、５５％以上、６０％以下である。
【００１５】
なお、本出願人の出願に係る発明が特開２００１−２０９４８号公報に開示されている。この公報には、軌道輪両端部の鍔部間に熱固化型潤滑剤が封入されたシェル形総ころ軸受が記載されている。しかしながら、同公報に記載されているシェル形総ころ軸受では、同公報図１には、鍔高さが、ころ径の５０％程度としたシェル形総ころ軸受が示されているが、同公報図１の鍔高さは、熱固化型潤滑剤の封入圧力でころのスキューを防止することを意図したものではない。また、同公報図４には、鍔高さをころ径の６０％超としたシェル形総ころ軸受が示されているが、熱固化型潤滑剤の封入圧力でころのスキューを防止することを意図したものではない。
【００１６】
本発明においては、第１に、鍔高さをころ径の４０％以上、６０％以下の範囲とし、かつ、鍔部に平坦部を設けた構成とし、第２に、ころ端面に、鍔部の平坦部に面接触する平坦部を設けた構成とし、第３に、ころの両端面間の対角長さを、両鍔部の対向幅以上に設定し、これら第１および第２の組み合わせ、あるいは第１、第２および第３の組み合わせにより、軸受内部に潤滑剤を封入する過程でころがスキューすることを有効確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ころがスキューすることなく熱固化型潤滑剤を軸受内部に封入可能としたシェル形総ころ軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る熱固化型潤滑剤封入形のシェル形総ころ軸受を説明すると、図１ないし図４は実施の形態のシェル形総ころ軸受に係り、図１は同シェル形総ころ軸受の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図１の部分平面図、図４はシェル形総ころ軸受の斜視図である。ただし、図４には熱固化型潤滑剤の図示は省略している。これらの図に示すシェル形総ころ軸受１０は、外輪１２と、針状ころ１４と、軸受内部に封入される熱固化型潤滑剤１６とから構成されている。外輪１２は、円筒状本体部１２ａと該円筒状本体部１２ａの両端部から半径方向内きに延びる円環状の鍔部１２ｂとを備えている。針状ころ１４は、外輪１２の円筒状本体部１２ａの内周側軌道面１２ａ１に配置される、端面平坦形とされたころである。熱固化型潤滑剤１６は、超高分子量ポリエチレン等のポリマに潤滑油あるいはグリースを混合したものであり、初期状態では流動性を有していて、加熱することにより固形化するものであり、封入後に加熱により固形化されている潤滑剤である。
【００１９】
以上の構成を備えたシェル形総ころ軸受１０においては、潤滑剤が固形化しているので、潤滑剤が流出しにくく、軸受内に多量の潤滑油を封入保持することができる。また、潤滑不良の防止と清浄な環境の保持に好ましく、また、軸受に飛沫がかかる状況でもグリースのように乳化したり流出したりしない。さらに、オイル潤滑と同等であるから、グリースとは異なって、攪拌抵抗が小さく、したがって、回転トルクの低減に貢献することができる、など多くの利点を提供することができる。上記熱固化型潤滑剤１６は、大量の油分を保持しているにもかかわらず、硬質ゴム程度の機械的強度を有する。
【００２０】
以上の構成を備えたシェル形総ころ軸受１０は、熱固化型潤滑剤封入時にけるころスキュー防止構造として、鍔部１２ｂの鍔高さ（Ｈ＝外輪１２の円筒状本体部１２ａの内径寸法Ｄ１−鍔部１２ｂの内径寸法Ｄ２）をころ径（Ｄ０）の４０％以上、６０％以下の範囲に設定した構造と、ころ端面１４ａには、ころ転走面１４ｂに実質的に直角でかつ上記潤滑剤１６封入により針状ころ１４が軸方向他方に押し込まれた際に鍔部１２ｂの内側面１２ｂ１（鍔部１２ｂの平坦部１２ｂ１を構成）に面接触することが可能な平坦部１４ｃを設けた構造と、針状ころ１４の両端面１４ａ間の対角長さ（Ｌ１）を、両鍔部１２ｂの内側面１２ｂ１間の対向幅（Ｌ２，Ｌ２≦Ｌ１）以上に設定した構造とを備えている。
【００２１】
以上の構成を備えたシェル形総ころ軸受１０は、熱固化型潤滑剤１６の封入時に、針状ころ１４にかかる負荷力（針状ころ１４をスキューさせる向きの力）が小さくなり、針状ころ１４がスキューして正規の自転軸に対し斜めに傾いても、その傾きを修正することができ、その傾きを修正することができる限界を超えて針状ころ１４の傾きを防止することができる。
【００２２】
図５ないし図７を参照して総ころ軸受１０の内部への熱固化型潤滑剤１６の封入工程を説明する。図５（ａ）（ｂ）は、封入開始直後の総ころ軸受１０の断面図と平面図、図６（ａ）（ｂ）は封入中の総ころ軸受１０の断面図と平面図、図７（ａ）（ｂ）は封入中に針状ころ１４がスキューした状態の総ころ軸受１０の断面図と平面図である。
【００２３】
図５（ａ）（ｂ）で示すように、総ころ軸受１０の針状ころ１４の半径方向内側にダミー軸（内輪）１８を配置する。ダミー軸１８の外径面はころ内接円と外接するとともに、鍔部１２ｂの内径面１２ｂ２と半径方向で相対向している。ダミー軸１８の外径面１８ａと鍔部内径面１２ｂ２との対向隙間２０は潤滑剤１６の封入口２０を形成する。この対向隙間２０のうち総ころ軸受１０の軸方向他方側の対向隙間２０を治具２２により蓋するとともに、残りの対向隙間２０を潤滑剤１６の封入口２０とし、この封入口２０を通じて軸受１０内部に液状の熱固化型潤滑剤１６を注入する。図５中の矢印は、熱固化型潤滑剤１６の注入方向を示す。潤滑剤注入口２０は、外輪鍔部１２ｂの内径面１２ｂ２とダミー軸１８の外径面１８ａとの間の対向隙間により構成されるので、注入口２０の断面積は、鍔高さが高くなる（鍔部内径が小さくなる）と小さくなり、鍔高さが低くなる（鍔部内径が大きくなる）と大きくなる。
【００２４】
次いで、熱固化型潤滑剤１６の注入が開始されると、実施の形態では、鍔高さ（Ｈ）をころ径（Ｄ）の４０%以上、６０%以下に設定し、かつ、ころ端面１４ａにころ転走面１４ｂに実質的に直角な平坦部１４ｃを設けたから、潤滑剤１６の封入圧力により、針状ころ１４はその封入圧力の方向に押し込まれ、ころ端面１４ａの平坦部１４ｃは鍔部１２ｂの内径側端部の平坦な内側面１２ｂ１とは、図６（ａ）（ｂ）で示すように面接触する。この場合、鍔部１２ｂの内径側端部はころ端面１４ａの最大直径部分またはその近傍と接触しているので、針状ころ１４にはそのスキュー状態を無くし正規の自転軸に対する針状ころ１４の傾きを修正する向きのモーメントが大きく作用する結果、ころスキューは発生しない。同時に、上記鍔高さの設定により潤滑剤１６の封入圧力は大きすぎず、適正であるから、この点からも、ころはスキューしにくくころ傾きは防止される。
【００２５】
この場合、針状ころ１４の両端面１４ａの対角線長さ（Ｌ１）を、両鍔部１２ｂの内側面１２ｂ１間の対向距離（Ｌ２）以上に設定しているので、図７（ａ）（ｂ）で示すように、ころ端面１４ａはころ面取部１４ｄを越えてスキューしなくなり、熱固化型潤滑剤１６が熱固化する前の段階で、針状ころ１４はころ端面１４ａの平坦部１４ｃにより正規の姿勢に修正され、この修正された正規の姿勢状態で熱固化型潤滑剤１６が熱固化される。
【００２６】
図８は、外輪１２の軸方向両側端部が半径方向内側に折曲げられ、その折曲げ端部が軸受内部に向けて折曲げられた鍔部１２ｂを備えており、このような構成の鍔部１２を備えた総ころ軸受１０においても、本発明を同様に適用することができる。すなわち、図８に示す総ころ軸受１０においては、円筒状本体部１２ａと該円筒状本体部１２ａの両端部から半径方向内向きに延びる円環状の鍔部１２ｂを備えた外輪１２と、この外輪１２の円筒状本体部１２ａの内周側軌道面１２ａ１に配置される、端面平坦形とされた複数の針状ころ１４と、軸受１０内部に封入された熱固化型潤滑剤１６とを備える。熱固化型潤滑剤１６封入時にけるころスキュー防止構造として、鍔部１２ｂの鍔高さ（Ｈ）をころ径（Ｄ０）の４０％以上、６０％以下の範囲に設定した構造、ころ端面１４ａには、ころ転走面１４ｂに実質的に直角でかつ上記潤滑剤封入により針状ころ１４が軸方向他方に押し込まれた際に鍔部１２ｂに面接触する平坦部１４ｃを設けた構造、針状ころ１４の両端面１４ａ間の対角長さ（Ｌ１）を、両鍔部１２ｂの端部（平坦部）１２ｂ３の対向幅（Ｌ２）以上に設定した構造を備えている。
【００２７】
上記実施の形態の総ころ軸受は、二輪車のサスペンション機構のリンク部（図示略）などに適用実施することができる。
【００２８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るシェル形総ころ軸受の断面図である。
【図２】図１の総ころ軸受のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の総ころ軸受の部分平面図である。
【図４】図１の総ころ軸受の斜視図である。
【図５】熱固化型潤滑剤の封入開始直後の総ころ軸受の断面図、平面図である。
【図６】熱固化型潤滑剤の封入中の総ころ軸受の断面図、平面図である。
【図７】熱固化型潤滑剤封入中にころがスキューしたときの総ころ軸受の断面図、平面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係るシェル形総ころ軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  シェル形総ころ軸受
１２  外輪
１２ａ  円筒状本体部
１２ａ１  軌道面
１２ｂ  鍔部
１２ｂ１  内側面
１２ｂ２  内径面
１２ｂ３  端部
１４  ころ
１４ａ  ころ端面
１４ｂ  ころ転走面
１４ｃ  平坦部
１４ｄ  面取部
１６  熱固化型潤滑剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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