(57)【要約】【課題】転がり軸受の運転開始初期の「保持器の触れ回り」現象に伴う衝突音や衝撃を緩和し、低騒音で保持器の破損を予防できるようにし、しかも保持器の被案内面にシール性を持たせて転動体案内面や転走面に対する異物の侵入を防ぐことが可能な転がり軸受にすることである。【解決手段】外輪２に案内されて相対回転可能な環状の保持器４とを備えた単列円筒ころ軸受等の転がり軸受において、保持器４に対する外輪２の案内面２ａ、および保持器４の外輪２に対する被案内面４ａのいずれかまたは両方の面に、繊維材からなる柔軟性構造体である植毛層５を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪および外輪からなる一対の軌道輪と、前記内輪と前記外輪の間に介在する複数の転動体と、これら転動体を潤滑油の存在下で回転自在に保持すると共に前記内輪または外輪のいずれかに案内されて相対回転可能な環状の保持器とを備え、
前記軌道輪の前記保持器に対する案内面もしくは前記保持器の前記軌道輪に対する被案内面またはそれら両方の面に植毛層、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体を設けた転がり軸受。
【請求項２】
前記柔軟性構造体を設ける案内面が、軌道輪に設けた鍔部または肩部である請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記柔軟性構造体が、非接触シールまたは接触シールを形成可能であるように配置された柔軟性構造体である請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記植毛層が、前記軌道輪の前記保持器に対する案内面および前記保持器の前記軌道輪に対する被案内面の両方の面に設けられており、前記両方の面の植毛層の繊維長さの合計が、前記案内面と被案内面が対向する案内隙間の幅以上の繊維長さに設けた植毛層である請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内輪または外輪のいずれかに案内されて相対回転可能な保持器を備えた転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転動体を潤滑油の存在下で回転自在に保持する転がり軸受について、内輪または外輪のいずれかの軌道輪に案内されて相対回転可能な環状の保持器とを備えたものが周知である。
【０００３】
転がり軸受に必要な潤滑油は、グリース潤滑、オイルエア潤滑、ジェット潤滑などによって供給されるが、一般的には潤滑油に増ちょう剤を配合して調製された潤滑グリースが封入されていることが多い。
【０００４】
このような転がり軸受の保持器が、内輪または外輪のいずれかの軌道輪に接触して案内される状態で潤滑油が不足すると、摩擦抵抗が大きくなって転がり軸受の回転トルクを上昇させることにもなる。
【０００５】
保持器の潤滑油の保持力を高めるため、内輪または外輪のいずれかの軌道輪に案内される保持器の被案内面に、ディンプルを形成し接触界面に油膜をできるだけ途切れないようにする技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−９４４０３号公報（段落［００１１］〜［００１３］参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記した従来の転がり軸受では、運転開始直後に保持器の被案内面が、内輪または外輪のいずれかの軌道輪に案内され、保持器が安定して相対回転を開始するまでに、軌道輪に何度も触れて衝突音が発生し、保持器の破損を招来するような衝撃を繰り返すことにもなり、いわゆる「保持器の触れ回り」による支障を回避することはできない。
【０００８】
また、保持器の被案内面に形成されたディンプルによる接触界面の油膜の維持だけでは、シール性を持たせて軌道輪の転動体案内面や転走面に対する異物の侵入を防ぐことも困難である。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決し、転がり軸受の運転開始初期の「保持器の触れ回り」現象に伴う衝突音や衝撃を緩和して低騒音であり、かつ保持器の破損が予防され、しかも保持器の被案内面にシール性を持たせて軌道輪の転動体案内面や転走面に異物の侵入を防ぐことができる転がり軸受を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明では、内輪および外輪からなる一対の軌道輪と、前記内輪と前記外輪の間に介在する複数の転動体と、これら転動体を潤滑油の存在下で回転自在に保持すると共に前記内輪または外輪のいずれかに案内されて相対回転可能な環状の保持器とを備えた転がり軸受において、前記軌道輪の前記保持器に対する案内面もしくは前記保持器の前記軌道輪に対する被案内面またはそれら両方の面に、植毛層、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体を設けたのである。
【００１１】
上記したように構成されるこの発明の転がり軸受は、軌道輪の前記保持器に対する案内面もしくは前記保持器の前記軌道輪に対する被案内面またはそれら両方の面が、これらの面に設けられた植毛層、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体によって緩衝作用を受け、保持器の衝突時の衝撃力を吸収される。
【００１２】
運転開始直後の転がり軸受では、保持器の被案内面が、内輪または外輪のいずれかの軌道輪に衝突をしやすく、安定して案内されるまでに所要時間を必要とするが、そのような「保持器の触れ回り」があるときにも、前記の緩衝作用によって衝突音が発生し難くなり、保持器は軌道輪に対して速やかに安定して円滑に相対回転する。
【００１３】
また、転がり軸受は、潤滑グリースなどから供給される潤滑油の存在下で運転されているので、植毛層、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体には、必然的に潤滑油がしみ込んだ状態で使用される。
【００１４】
そのような使用状態で、軌道輪の前記保持器に対する案内面もしくは前記保持器の前記軌道輪に対する被案内面またはそれら両方の面には、運転初期から充分に潤滑油が供給されるので、保持器と軌道輪との接触時の回転速度の差、換言すれば周速度差によって発生する摩擦抵抗が、前記潤滑油の潤滑性によって低減される。
【００１５】
上記のような緩衝性や液体潤滑の作用効果が確実に奏されるように、前記柔軟性構造体を設ける案内面は、ころ軸受の場合には鍔部であり、または玉軸受の場合には肩部であることが好ましい。また、前記柔軟性構造体は、転がり軸受の幅方向の両側の案内面に設けても良いが、幅方向の一方側（片側）に設けた鍔部または肩部であっても、他方側の案内面と被案内面のラジアル方向の動きは同調するので、緩衝作用や潤滑性については、ほぼ同様の作用効果が奏される。
【００１６】
柔軟性構造体にシール性の効果を発揮させて軌道輪の転動体案内面や転走面に対する異物の侵入を防ぐには、例えば前記柔軟性構造体が、非接触シールを形成可能な層状等の形態と配置で設けられた柔軟性構造体であってもよい。
【００１７】
また、柔軟性構造体が植毛層である場合には、前記軌道輪の前記保持器に対する案内面および前記保持器の前記軌道輪に対する被案内面の両方の面に設けられ、前記両方の面の植毛層の繊維長さの合計が、前記案内面と被案内面が対向する案内隙間の幅以上の繊維長であることにより、柔軟な植毛層同士が先端を対向させて接触した接触シールを形成可能である。このようにすると、植毛層同士の接触抵抗は極めて低いので、転がり軸受の回転トルクの損失は小さい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、転がり軸受の軌道輪の保持器に対する案内面もしくは保持器の軌道輪に対する被案内面またはそれら両方の面に、植毛層、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体を設けたので、転がり軸受の運転開始初期の「保持器の触れ回り」現象に伴う衝突音や衝撃が緩和され、低騒音で保持器の破損を予防できるようになり、しかも保持器の被案内面にシール性を持たせて転動体案内面や転走面に対する異物の侵入を防ぐことが可能な転がり軸受になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の転がり軸受の断面図
【図２】保持器の案内面と被案内面の植毛層を説明する図１の要部拡大図
【図３】第１実施形態の案内隙間と植毛の長さを説明する軸方向から見る断面図
【図４】（ａ）静電吹き付け植毛方法の説明図、（ｂ）静電植毛方法の説明図
【図５】第２実施形態の保持器の案内面と被案内面の植毛層を説明する要部拡大図
【図６】第３実施形態の転がり軸受の要部を拡大して示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１〜３に示すように、第１実施形態の転がり軸受Ａは、内輪１および外輪２からなる一対の軌道輪と、内輪１と外輪２の間に介在する複数の円筒ころからなる転動体３と、これら複数の転動体３を潤滑油の存在下で回転自在に保持し、かつ外輪２に案内されて相対回転可能な環状の保持器４とを備えた単列円筒ころ軸受である。
そして、樹脂成形されている保持器４に対する外輪２の案内面２ａ、および保持器４の外輪２に対する被案内面４ａの両方の面に、植毛層５からなる柔軟性構造体を設けている。
【００２１】
この発明でいう保持器４は、複数個の転動体３を囲み、それらと共に内輪１または外輪２に対して相対回転する軸受部品であり、図示した実施形態のものは円筒ころを回転自在に保持する方形状のポケット穴４ｂを有している。環状の保持器４の外径は、被案内面４ａを外輪２の案内面２ａに常時接しない程度に接近させ、軸受運転時には外輪２に間欠的に触れ合って案内されるように所要寸法に設定されている。
【００２２】
保持器の材質や形態は、特に図示した樹脂成形体からなる保持器に限定されるものではなく、他の例として、金属製のもみ抜き保持器、冠型保持器、くし歯型保持器などであってもよい。また、セパレート型の保持器（図示せず。）であれば、数個の転動体３を部分的に囲み、それらを１組として所要組み備えた保持器を用いてもよい。
保持器４の軌道輪に対する被案内面４ａは、円筒面からなり、通常は連続面からなるが、必要に応じて不連続状の円筒面にすることも可能である。
【００２３】
また、外輪２の案内面２ａは、上記したような保持器４を案内するため、軌道輪の転走面の周方向に沿って軸方向の外側に形成されている円筒面であり、ころ軸受では鍔部２ｂ、玉軸受では肩部と称される部分である。
【００２４】
保持器４に対する外輪２の案内面２ａ、および保持器４の軌道輪に対する被案内面４ａのいずれかまたは両方の面に形成する柔軟性構造体の一例とする植毛層５は、合成樹脂の所定繊維長の短繊維を植毛したものであり、対向する接触可能性のある部分に対して接触面積を少なくできるので、接触した場合にも摩擦抵抗が少なくなる特性があり、また繊維材による弾性を有している。
【００２５】
第１実施形態では、植毛層５は、環状の保持器４の軌道輪（外輪２）に対する軸方向両端部の被案内面４ａのうち、片側の端部にのみ設けられている。また、保持器４に対する軌道輪（外輪２）の案内面２ａについても軸方向の両端部に一対あるが、前記植毛層５を設けた被案内面４ａに対応する片側にのみ植毛層５を設けている。
このようにすると図１中の矢印の方向から、転がり軸受Ａを備えた装置内を循環などする潤滑油が転がり軸受Ａを通過する際、必要充分な潤滑油が植毛層５に保持される。
また、図示を省略したが、被案内面４ａまたは案内面２ａのいずれか片面のみに植毛層５を設けても、上述したような所期した緩衝性や潤滑性を得ることが可能である。
【００２６】
植毛層５には、転がり軸受に用いられる潤滑油を染み込ませるか、または潤滑グリースを保持可能な程度に繊維間の隙間に充填してもよく、その場合には植毛層５から滲み出した潤滑油で対向部が液体潤滑される。
【００２７】
図４に示すように、植毛層５は、周知の静電吹付植毛技術または静電植毛技術を用いて作製できるものであり、一定の繊維長の短繊維を植毛対象の表面に、予め塗布しておいた接着剤層（図示せず。）を介して直立状に、または一定の角度を持たせて接着により短繊維を固定し、最終的には所要密度で植毛されたように表面を層状に覆っている。
【００２８】
例えば、図４（ｂ）に示す静電植毛では、外輪２または保持器４からなる植毛対象部材の表面に接着剤を予め塗布して接着剤層５ｂを形成しておき、短繊維５ａを帯電させて静電気力により上記接着剤層５ｂに略垂直に植毛した後、乾燥工程および仕上げ工程などを行なうことにより植毛層５を設けることができる。
【００２９】
より好ましい植毛方法としては、図４（ａ）に示す静電吹き付け植毛が挙げられる。この場合は、植毛に際して静電気力だけではなく、短繊維５ａをエアーで接着剤層５ｂに吹き付けることによって、短繊維５ａが基材表面に対して傾いた状態に固定することができ、静電植毛に比べて植毛密度を減少させて、短時間で効率よく植毛できる。
【００３０】
植毛に用いる短繊維としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。合成樹脂繊維を柔軟性構造体に用いた場合、油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができる。
【００３１】
これらの繊維の中でも油による膨潤や溶解などが生じ難く化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるようにするために、合成樹脂繊維を用いることが好ましい。
【００３２】
短繊維は、植毛層の形成箇所において、軸受機能に悪影響を与えるような他部材との干渉がない形態のものであれば特に限定されない。具体的な形状と繊維長さとしては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、繊維長は特に限定することなく、転がり軸受の大きさに応じて設定できるが、例えば１〜１０ｍｍ程度のものが挙げられ、植毛層の短繊維の密度は、植毛した面積当たりに繊維の占める割合が１０〜３０％であることが好ましい。
【００３３】
図３に示す第１実施形態では、植毛層５が、案内面２ａおよび被案内面４ａの両方の面に設けられており、案内面２ａ側の繊維長さＨ１と被案内面４ａ側の繊維長さＨ２の合計（Ｈ１＋Ｈ２）が、対向する案内面２ａと被案内面４ａの間の案内隙間Ｔの幅寸法未満に設けられており、転がり軸受Ａの安定した回転状態では、対向する一対の植毛層５同士の毛先同士が、僅かな距離を保って非接触な状態に維持されるので、非接触シールを形成している。
【００３４】
なお、多角形状断面の短繊維を利用することで、円形断面の短繊維よりも大きな表面積とすることができ、潤滑剤の表面張力を大きくすることができ、必要な特性に合わせて、短繊維の形状を選定することが好ましい。
【００３５】
短繊維を基材上に植毛し固定するための接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤などが挙げられ、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３６】
また、この発明では、水分に触れることの多い環境で使用される転がり軸受に対応するために、植毛層を構成する短繊維として撥水性短繊維を用いることもできる。撥水性短繊維は、前述の短繊維を撥水加工処理したものである。
短繊維に対する撥水加工処理は、繊維の表面を疎水性物質で覆うか、または化学反応により疎水性基を繊維分子に結合させることであり、できるだけ耐久性のある撥水加工処理をすることが好ましい。
【００３７】
周知の撥水加工剤としては、フッ素系撥水剤、シリコーン系撥水剤、パラフィン含有撥水剤等が挙げられる。シリコーン系撥水剤としては、水酸基、グリシジル基、アミノ基等の官能基を有するシリコーン化合物を主成分とするものが挙げられ、フッ素系撥水剤は、パーフルオロアルキル基を有するフッ素化合物を主成分とするものは耐久性が良くて好ましい。
【００３８】
撥水加工は、塗布やスプレーであってもよいが、必要に応じて架橋剤等の各種補助薬剤を配合した、液状の撥水加工剤を繊維に含浸し、熱乾燥、キュアリングのための熱セットを採用することが好ましい。
【００３９】
植毛層５に含ませる液状または半固体状の潤滑剤は、通常、軸受に別途供給されるか、または当初から軸受内空間に封入されている潤滑油またはグリースであって、軸受の回転時の遠心力またはその他の外力を受けて軸受内で移動して柔軟性構造体と接触した潤滑剤が含浸されてもよく、または軸受の組み立て当初から潤滑剤を含浸しておくこともできる。必要ならば、柔軟性構造体に当初から含ませる潤滑油またはグリースは、軸受内に封入される種類とは異なるものであるように、別途、調製されたものであっても良い。
【００４０】
上記のように用いられる潤滑油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブテン油、ポリ−α−オレフィン油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油などの炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、りん酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油などの非炭化水素系合成油などが挙げられ、通常、転がり軸受に用いられるものであれば特に制限なく用いることができる。これらの潤滑油は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４１】
潤滑グリースについても、上記同様に、通常、転がり軸受に用いられるグリースであれば特に制限なく用いることができ、グリースを構成する基油として、上記潤滑油が挙げられる。
【００４２】
また、グリースを構成する増ちょう剤としては、例えば、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物などのウレア系化合物、ＰＴＦＥ樹脂などのフッ素樹脂粉末が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独で用いられてもよく、または２種以上が併用されてもよい。
【００４３】
また、この発明に用いる潤滑油または潤滑グリースには、必要に応じて公知の添加剤を添加しても良い。
添加剤としては、例えば、有機亜鉛化合物、有機モリブデン化合物などの極圧剤、アミン系、フェノール系、イオウ系化合物などの酸化防止剤、イオウ系、リン系化合物などの摩耗抑制剤、多価アルコールエステルなどの防錆剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイトなどの固体潤滑剤、エステル、アルコールなどの油性剤などが挙げられる。
【００４４】
なお、第１実施形態では、柔軟性構造体を植毛層で構成した場合、つまり、多数の繊維が植設された植毛層５について説明したが、柔軟性構造体を軟質発泡材または軟質樹脂材で構成してもよい。
これらは、いずれも所要の緩衝性を発揮するための弾性を有するものであり、潤滑油を含浸させるか、または樹脂中に混和して成形することにより、外力を受けて表面から潤滑油の滲み出る柔軟性構造体にすることができる。
【００４５】
軟質発泡材としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂や、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムを発泡したものが挙げられる。
軟質樹脂材としては、コルク材、ゴム板材、ポリエチレンや塩化ビニルなどの軟質シートが挙げられる。
【００４６】
また、第１実施形態では、転がり軸受Ａの種類として、円筒ころ軸受で説明したが、円筒ころ軸受に限らず、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受などのころ軸受、または深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受等の玉軸受であってもよい。
【００４７】
上記したように構成される第１実施形態の転がり軸受は、外輪２の案内面２ａおよび保持器の被案内面４ａの両方の面に植毛層５を設けたので、転がり軸受の運転開始初期の「保持器の触れ回り」現象に伴う衝突音や衝撃が緩和され、低騒音で保持器の破損を予防できるようになる。
【００４８】
図５に示す第２実施形態の転がり軸受Ｂは、第１実施形態と同様に、植毛層５が、軌道輪（外輪２）の保持器４に対する案内面２ａおよび保持器４の軌道輪（外輪２）に対する被案内面４ａの両方の面に設けられているが、同実施形態との相違点は、案内面２ａ側の繊維長さＨ１と被案内面４ａ側の繊維長さＨ２の合計（Ｈ１＋Ｈ２）が、対向する案内面２ａと被案内面４ａの間の案内隙間Ｔの幅寸法以上の繊維長さに設けた植毛層５であり、いわゆる接触シールを形成している。
【００４９】
このように対向する一対の植毛層５が、その先端部分を重ね合わせた状態であることにより、植毛層５を接触シールとして機能させることができ、保持器４の被案内面４ａにシール性を持たせて転動体案内面や転走面に対する異物の侵入を防ぐことが可能な転がり軸受になり、その他には、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
【００５０】
図６に示す第３実施形態の転がり軸受Ｃは、第１実施形態(図１参照)に用いた外輪２に案内される保持器４に代えて、内輪１に案内される保持器６を用い、保持器６に対する内輪１の案内面１ａ、および保持器６の内輪１に対する被案内面６ａの両方の面に、繊維材からなる柔軟性構造体である植毛層５を設けていること以外は、全く同様に構成したものである。
【００５１】
第３実施形態については、保持器６は転がり軸受Ｃの運転初期において、内輪１の案内面１ａに衝突しやすいものであるが、この衝突による衝撃が植毛層５によって緩和されるので、第１実施形態と同様に緩衝作用および潤滑油を保持した場合の潤滑作用が奏される。
前記潤滑油は、図６中の矢印の方向から、転がり軸受Ｃを具備する装置内に潤滑油が流れて転がり軸受Ｃを通過する際、必要充分な潤滑油が植毛層５に保持される。
【符号の説明】
【００５２】
１  内輪
１ａ  案内面
２  外輪
２ａ  案内面
２ｂ  鍔部
３  転動体
４、６  保持器
４ａ、６ａ  被案内面
４ｂ  ポケット穴
５  植毛層
５ａ  短繊維
５ｂ  接着剤層
Ａ、Ｂ、Ｃ  転がり軸受
Ｈ１、Ｈ２  繊維長さ
Ｔ  案内隙間
【図１】
2018162801.tif 000003
【図２】
2018162801.tif 000004
【図３】
2018162801.tif 000005
【図４】
2018162801.tif 000006
【図５】
2018162801.tif 000007
【図６】
2018162801.tif 000008