(57)【要約】【課題】軸方向に空気流がある場合でも、封入された潤滑剤の漏出を低減することが可能な転がり軸受を提供する。【解決手段】本発明にかかる転がり軸受１０は、内周面に外輪軌道面２２が形成された外輪２０と、外周面に内輪軌道面３２が形成された内輪３０と、外輪軌道面２２と内輪軌道面３２との間に転動自在に配置された複数の玉１５と、複数の玉１５を保持する保持器４０と、外輪２０と内輪３０との間の軸受空間を密封する軸方向両側に配置された一対のシール部材５０，５５と、を備え、軸受空間に潤滑剤を封入し、軸方向に空気流が存在する。この転がり軸受１０は、空気流の上流側から潤滑剤を封入するものであり、玉１５の軸方向中心よりも空気流の上流側に初期配置する潤滑剤が、軸受空間に封入する全潤滑剤のうちの８０％以上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】
内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器と、前記外輪と前記内輪との間の軸受空間を密封する軸方向両側に配置された一対のシール部材と、を備え、前記軸受空間に潤滑剤を封入し、軸方向に空気流がある転がり軸受であって、
前記空気流の上流側から前記潤滑剤を封入し、
前記転動体の軸方向中心よりも前記空気流の上流側に初期配置する前記潤滑剤が、前記軸受空間に封入する全潤滑剤のうちの８０％以上であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記空気流の上流側に位置する前記保持器の軸方向端面に、前記軸受空間に封入する全潤滑剤のうちの５０％以上を初期配置することを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記空気流の上流側に位置する前記保持器の軸方向端部が、径方向内側に突出して前記内輪の外周面と近接対向していることを特徴とする請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記空気流の上流側に位置する前記保持器の軸方向端面に、前記潤滑剤を保持する複数の凹部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑剤を封入した転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受においては、シール等により密封された軸受空間内に封入されたグリース等の潤滑剤による軌道輪や転動体の潤滑が行なわれている。シールの開口やすきまからの潤滑剤の漏出を防止するため、従来、種々の技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は特許文献１におけるグリースの封入位置を説明するための図である。図１０に示すように、特許文献１には、グリースの初期封入位置を、内輪１０１と外輪１０２間の軸受空間における転動体１０３のピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側の範囲内とし、且つシール隙間をこの初期封入位置から遠い位置とすることにより、グリース漏れを防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２１７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、軸受空間内にグリースが封入された転がり軸受において軸方向に空気流がある場合、空気流下流側に封入されたグリースは、グリースから染み出した基油が空気流下流側のすきま（シールと回転輪の間）から直接漏れてしまい、転動体や軌道輪を十分に潤滑できないおそれがある。また空気流上流側に封入されたグリースについても、グリースから染み出した基油が転動体や軌道輪を通過して潤滑を行った後、空気流下流側のすきまから排出されてしまう可能性がある。このように、軸受空間内にグリースが封入された軸受において軸方向に空気流がある場合には、転動体や軌道輪を十分に潤滑できないおそれがある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、軸方向に空気流がある場合でも封入された潤滑剤の漏出を低減することが可能な転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置された複数の転動体と、前記複数の転動体を保持する保持器と、前記外輪と前記内輪との間の軸受空間を密封する軸方向両側に配置された一対のシール部材と、を備え、前記軸受空間に潤滑剤を封入し、軸方向に空気流がある転がり軸受であって、
前記空気流の上流側から前記潤滑剤を封入し、
前記転動体の軸方向中心よりも前記空気流の上流側に初期配置する前記潤滑剤が、前記軸受空間に封入する全潤滑剤のうちの８０％以上であることを特徴とする転がり軸受。
（２）  前記空気流の上流側に位置する前記保持器の軸方向端面に、前記軸受空間に封入する全潤滑剤のうちの５０％以上を初期配置することを特徴とする（１）に記載の転がり軸受。
（３）  前記空気流の上流側に位置する前記保持器の軸方向端部が、径方向内側に突出して前記内輪の外周面と近接対向していることを特徴とする（１）または（２）に記載の転がり軸受。
（４）  前記空気流の上流側に位置する前記保持器の軸方向端面に、前記潤滑剤を保持する複数の凹部を設けたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軸受空間内に潤滑剤が封入された転がり軸受において軸方向に空気流がある場合でも、潤滑剤の漏出を低減し、潤滑性能を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる、両持ち構造の保持器を有するアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる、片持ち構造の保持器を有するアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例にかかる、両持ち構造の保持器を有するアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例にかかる、片持ち構造の保持器を有するアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかるアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第３実施形態にかかる転がり軸受の保持器を径方向外側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の第１変形例にかかる転がり軸受の保持器の、図６（ｂ）と同様の図である。
【図８】本発明の第３実施形態の第２変形例にかかる転がり軸受の保持器の、図６（ｂ）と同様の図である。
【図９】本発明の第４実施形態にかかる転がり軸受の保持器を径方向内側から見た図である。
【図１０】従来のグリース封入方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る転がり軸受について、図１を用いて説明する。図１に示す転がり軸受１０は、内周面に外輪軌道面２２を有する外輪２０と、外周面に内輪軌道面３２を有する内輪３０と、外輪軌道面２２と内輪軌道面３２との間で転動自在に周方向に複数設けられた玉１５と、玉１５を保持する保持器４０と、外輪２０と内輪３０との間の空間（以後、軸受空間とも呼ぶ）を塞ぐように軸方向両側に配置された一対のシール部材５０，５５と、を備える。転がり軸受１０はアンギュラ玉軸受であって、内輪３０の軸方向一方側にはカウンタボア３４が形成されている。
【００１１】
外輪２０及び内輪３０は、ＳＵＪ２等の軸受鋼、特に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した軸受鋼から形成されることが好ましいが、これに限定されない。外輪２０及び内輪３０は、中炭素鋼にケイ素、マンガン、クロム、モリブデン等の合金元素を必要に応じて添加した合金鋼に、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した材料によって形成してもよい。特に、軸受が高速且つ高温条件下で使用される場合には、外輪２０及び内輪３０は、上記合金鋼の中でもケイ素の添加量を多くした合金鋼に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施したものにより形成されることが好ましい。また、玉１５は、軸受鋼やセラミックにより形成されている。
【００１２】
保持器４０は、一対の円環部４１，４２及びこの一対の円環部４１，４２を軸方向に連結する複数の柱部４３により形成された複数のポケットに玉１５を１つずつ保持する、いわゆる両持ち式の保持器である。また、保持器４０は、その外周面が外輪２０の肩部２６により案内される外輪案内方式の保持器であり、必要な強度、耐熱性等の条件を満たす樹脂材料から形成可能である。保持器４０を形成する樹脂材料は特に限定されないが、ナイロン４６、ナイロン６６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂が好ましい。また、樹脂中に、強化繊維としてガラス繊維（ＧＦ）、炭素繊維（ＣＦ）等の補強材を１０〜４０質量％程度含有させた樹脂組成物は、高温下での靱性及び機械的強度が高いことから特に好ましい。
【００１３】
シール部材５０は、金属薄板を略円環状に形成した芯金５１と、芯金５１を被覆するようにゴムで形成した弾性部５３と、を有し、シール部材５５は、金属薄板を略円環状に形成した芯金５６と、芯金５６を被覆するようにゴムで形成した弾性部５８と、を有する。シール部材５０は、外周部５２によって外輪２０の内周面の軸方向一方側端部に固定されており、シール部材５５は、外周部５７によって外輪２０の内周面の軸方向他方側端部に固定されている。シール部材５０（弾性部５３）の内周側縁部となるシールリップ５４は、内輪３０の外周面の近傍まで、内輪３０の外周面と対向するように延びており、シール部材５５（弾性部５８）の内周側縁部となるシールリップ５９は、内輪３０の外周面の近傍まで、内輪３０の外周面と対向するように延びている。このように、シール部材５０，５５は、内輪３０の外周面に対して非接触のシール部材となっている。
【００１４】
ところで、アンギュラ玉軸受である転がり軸受１０において、内輪３０が回転した際には、内輪３０のカウンタボア３４によって軸受空間内に差圧が生じる。このようなポンプ効果により、転がり軸受１０の軸受空間内には矢印Ａの方向の空気流が発生する。
【００１５】
このように、本実施形態では、軸受空間内に軸方向の空気流が発生する転がり軸受について、軸受空間内へのグリースの初期封入の詳細を規定する。ここでは、軸受空間内へのグリースの初期封入を、空気流下流側ではなく、空気流上流側から行なう。また、本実施形態では、図１に示すように、空気流上流側に位置する保持器４０の軸方向端面、すなわち円環部４１の軸方向端面に、グリース（以下、グリースＧ１とも呼ぶ）を封入する。このグリースＧ１の封入量は、軸受空間内へのグリースの全封入量の５０％以上となるようにする。このように保持器４０の軸方向端面に配置したグリースＧ１は、空気流を受けにくく、さらにグリースＧ１の空気流下流側への移動が円環部４１によって堰き止められる。これにより、グリースを空気流上流側に留めることができるので、空気流下流側に位置するシール部材５５と内輪３０との間のすきまから漏れるグリースの量を低減することができ、潤滑性能を長期にわたり向上し、軸受の焼付きを防止して軸受の寿命を向上することができる。
【００１６】
また、上述したように保持器４０は外輪案内方式の保持器であるため、保持器４０と外輪２０との間のすきまが小さいので、グリースＧ１の移動をさらに抑制することができる。
【００１７】
さらに、本実施形態では、保持器４０の内周面と内輪３０のカウンタボア３４との間であって、玉１５の軸方向中心よりも空気流上流側に位置する箇所に、グリース（以下、グリースＧ２とも呼ぶ）を封入する。このグリースＧ２の封入量及び上記したグリースＧ１の封入量の和は、軸受空間内へのグリースの全封入量の８０％以上となるようにする。これにより、軸受運転初期の潤滑性を確保し、潤滑性能をさらに向上することができる。
【００１８】
本実施形態にかかる転がり軸受は、上記した両持ち式の保持器４０を有するアンギュラ玉軸受に限られず、他の形式の転がり軸受であってもよい。例えば、図２に示すような、軸方向片側に配置された円環部６１及びこの円環部６１から円周方向に所定の間隔で軸方向に延びる複数の柱部６３により形成された複数のポケットを有する保持器（冠型保持器）６０を備えた転がり軸受１０’であってもよい。この保持器６０はいわゆる片持ち式の保持器であり、円環部６１と外輪２０との間のすきまを小さくした状態で、転動体である玉１５によって案内される。
【００１９】
（変形例）
以下、本発明の第１実施形態の変形例にかかる転がり軸受について、図３を用いて説明する。図３に示す転がり軸受１０Ａは、図１の転がり軸受１０と同様の構成を有しているが、第１実施形態で封入されたグリースＧ１，Ｇ２に加え、玉１５の軸方向中心よりも空気流下流側に、より詳細には空気流下流側に位置する円環部４２の軸方向端面に、グリース（以下、グリースＧ３とも呼ぶ）が封入されている。グこのように、空気流上流側だけではなく、下流側にもグリースを封入することで、グリースの封入量が増加し、潤滑性能を向上するので、軸受の寿命を向上することができる。
【００２０】
尚、本変形例にかかる転がり軸受も、図３に示したような転がり軸受１０Ａに限られず、図４に示すような片持ち式の保持器６０を有する転がり軸受１０Ａ’であってもよい。この場合、グリースＧ３は、図４に示すように外輪２０の内周面上且つ内輪３０の内周面上に配置してもよく、またはこれらのいずれかに配置してもよい。
【００２１】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る転がり軸受について、図５を用いて説明する。第１実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、説明を省略する。図５に示す転がり軸受１０Ｂは、内輪３０にカウンタボア３４が形成されているアンギュラ玉軸受であり、一対の円環部７１，７２及びこの一対の円環部７１，７２を軸方向に連結する複数の柱部７３を有する両持ち式の保持器７０を備えている。
【００２２】
図５に示すように、保持器７０は、空気流上流側に位置する円環部７１の軸方向端部から径方向内側へと突出するグリース留め部７８を有する。グリース留め部７８の内周面は、内輪３０のカウンタボア３４と近接対向している。これにより、軸受空間内に空気流が生じた場合であっても、空気流上流側に初期封入されたグリースがそのまま上流側に留められ、空気流下流側に位置するシール部材５５と内輪３０との間のすきまから漏れるグリースの量を大きく低減することができる。これにより、軸受の潤滑性能を長期にわたり向上することができるので、軸受の焼付きを防止して軸受の寿命を向上することができる。また、グリース留め部７８を設けることにより、グリースが初期封入される保持器７０の軸方向端面が径方向に拡大されて面積が大きくなるので、より多くのグリースを封入することができるようになる。
【００２３】
（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態にかかる転がり軸受の保持器について、図６（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図６（ａ）は例えばアンギュラ玉軸受に用いられる、一対の円環部８１，８２及びこの一対の円環部８１，８２を軸方向に連結する複数の柱部８３により形成された、外輪案内方式の保持器８０を径方向外側から見た図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【００２４】
保持器８０は、空気流上流側に位置する円環部８１の軸方向端面の径方向中間に開口して、円環部８１から柱部８３の軸方向中途部まで軸方向にわたって形成された保持凹部８５を有する。保持凹部８５は、周方向に隣り合うポケット８４の間において、周方向に所定間隔で複数設けられている。保持凹部８５とポケット８４との間における肉厚を確保するため、保持凹部８５は、径方向から見ると、２辺がポケット８４の輪郭に沿った曲面となっている略三角形状となっている。図６（ｂ）に示すように、保持凹部８５の軸方向断面形状は矩形である。
【００２５】
このように、保持器８０においては、空気流上流側に位置する軸方向端面に複数の保持凹部８５が設けられている。本実施形態では、この保持凹部８５にグリースを封入することができるので、空気流下流側へのグリースの移動や、空気流下流側からのグリースの漏れを低減することができる。また、保持凹部８５が保持器８０の外周面には開口していないことにより、保持器８０はその外周面で外輪により安定的に案内される。
【００２６】
（第１変形例）
図７は、本発明の第３実施形態の第１変形例にかかる転がり軸受の保持器の断面図を示す。図７に示すように、保持器８０’は、空気流上流側に位置する円環部８１の軸方向端面に開口して、円環部８１から柱部８３の軸方向中途部まで軸方向にわたって形成された保持凹部８６を有する。この保持凹部８６は、図６（ａ）（ｂ）に示した保持器８０の保持凹部８５とは異なり、保持器８０’の内周面にも開口している。このように、保持凹部８６が保持器８０’の内周側にも開口していることで、より多くのグリースを封入・保持することができる。また、保持凹部８６が保持器８０’の外周面には開口していないことにより、保持器８０’はその外周面で外輪により安定的に案内される。
【００２７】
（第２変形例）
図８は、本発明の第３実施形態の第２変形例にかかる転がり軸受の保持器の断面図を示す。図８に示す保持器８０’’は、空気流上流側に位置する円環部８１の軸方向端面に開口して、円環部８１から柱部８３の軸方向中途部まで軸方向にわたって形成された保持凹部８７を有する。保持凹部８７の径方向深さは、図７に示した保持器８０’の保持凹部８６よりも浅くなるように形成されている。このように、複数の保持凹部８７が設けられることにより、保持凹部８７にグリースを封入・保持することができるので、空気流下流側へのグリースの移動や、空気流下流側からのグリースの漏れを低減することができる。
【００２８】
さらに、保持器８０’’の円環部８１には、円環部８１の軸方向端面に開口すると共に保持器８０’’の外周面に開口した掻き出し部８９をさらに有している。掻き出し部８９の形状は、径方向から見ると、２辺がポケット８４の輪郭に沿った曲面となっている略三角形状となっている。保持器８０’’が回転すると、掻き出し部８９の２つの曲面により、外輪の内周面に付着したグリースが空気流上流側へと戻されるので、空気流下流側からのグリースの漏れをさらに低減することができる。尚、掻き出し部８９の軸方向寸法はポケット８４に達しない寸法、すなわち保持凹部８７よりも軸方向に短い寸法となっており、掻き出し部８９と外輪軌道面とが連通しないようになっている。これにより、外輪による保持器案内面の面積を確保すると共に、軸受非回転時におけるグリースの外輪軌道面への流出を防止することができる。
【００２９】
（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態に係る転がり軸受の保持器について、図９を用いて説明する。第１実施形態と同様の構成を有する部分については同様の符号を付し、説明を省略する。第４実施形態の潤滑剤封入方法においては、図９に示すような、一対の円環部９１，９２及びこの一対の円環部９１，９２を軸方向に連結する複数の柱部９３により形成された保持器９０が使用される。尚、図９は、保持器９０を径方向内側から見た図である。
【００３０】
保持器９０は、図５に示した保持器７０と図７に示した保持器８０’とを組み合わせたような形状を有している。すなわち、図９に示すように、保持器９０は、空気流上流側に位置する円環部９１から柱部９３にかけて、軸方向端部から径方向内側へと突出するグリース留め部９８を有している。グリース留め部９８には、周方向に隣り合うポケット９４の間に設けられた複数の保持凹部９６が形成されている。保持凹部９６は、径方向から見ると、２辺がポケット８４の輪郭に沿った曲面となっている略三角形状となっている。また、保持凹部９６は、内輪軌道面と連通しないように形成されている。
【００３１】
グリース留め部９８の内径部は、円筒面である内輪のカウンタボア（不図示）に近接対向している。これにより、軸受空間内に空気流が生じた場合であっても、空気流上流側において初期封入されたグリースがそのまま上流側に留められ、空気流下流側に位置するシール部材と内輪との間のすきまから漏れるグリースの量を大きく低減することができる。また、グリースを封入・保持する保持凹部９６が、内輪軌道面と連通しないように形成されていることにより、グリースの流出がさらに抑制される。また、グリース留め部９８を設ける事により、複数の保持凹部９６を形成しても、円環部９１の強度を確保することができる。
【００３２】
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。上記した各実施形態及び変形例では、転がり軸受がアンギュラ玉軸受である例を示したが、深溝玉軸受やその他の軸受であってもよい。また、前述した実施形態では、転がり軸受に空気流が生じる原因として、アンギュラ玉軸受の内輪のカウンタボアに起因したものについて説明したが、これに限定されず、転がり軸受が例えば過給機に組み込まれた軸を支持する場合等、軸受外部からの圧力差がある場合にも、転がり軸受に空気流が生じ、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、軸方向に空気の流れが生じる軸受、例えば、高速運転に使用される軸受であって、軸受空間を密封するためのシール部材を設けると共に特にグリース潤滑される転がり軸受に適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０，１０’，１０Ａ，１０Ａ’，１０Ｂ    転がり軸受
１５    玉
２０    外輪
２２    外輪軌道面
３０    内輪
３２    内輪軌道面
４０，６０，７０，８０，８０’，８０’’，９０    保持器
５０，５５    シール部材
７８，９８    グリース留め部
８５，８６，８７，９６    保持凹部
８９    掻き出し部
【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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【図９】
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【図１０】
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