(57)【要約】【課題】転がり軸受内部の潤滑油の量を適正に保ち、潤滑油の攪拌抵抗や、転がり粘性抵抗が少なく、回転トルクが低減し発熱を低減した転がり軸受を提供する。【解決手段】相対回転可能に対向配置された外輪１と内輪２と、これら外内輪間に転動自在に組み込まれた複数個の転動体３とを備えた転がり軸受において、前記外内輪間に形成される開口部から軸受内に流入する潤滑油を堰き止める、環状の堰き止め部材５が外輪に備えられ、該堰き止め部材の内径ｄ２は内輪の外径ｄ３よりも大きく形成され、内輪との間に隙間ｄ４を有する。【選択図】図１
2008196580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能に対向配置された外輪と内輪と、これら外内輪間に転動自在に組み込まれた複数個の転動体とを備えた転がり軸受において、
前記外内輪間に形成される開口部から軸受内に流入する潤滑油を堰き止める、環状の堰き止め部材が外輪に備えられ、
該堰き止め部材の内径は内輪の外径よりも大きく形成され、内輪との間に隙間を有することを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
転がり軸受は、外輪内径面の一端側がカウンターボアを有するアンギュラー玉軸受であり、堰き止め部材は、前記外輪の少なくとも一端側に備えられてい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】
堰き止め部材の内径は、転動体の中心を繋いだ仮想円よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
堰き止め部材は、全域若しくは一部に、軸受外からの潤滑油が浸透する潤滑油浸透領域を有している請求項１〜請求項３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項５】
潤滑油浸透領域は、多孔質材で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の転がり軸受。
【請求項６】
潤滑油浸透領域は、メッシュ部材で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の転がり軸受。
【請求項７】
堰き止め部材の公称ろ過精度が１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項８】
油浴潤滑環境下で使用されることを特徴とした請求項１〜請求項７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】
本発明は、例えば、油浴潤滑方式で用いられる産業ポンプ等各種産業機械の回転軸を支持する転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、産業ポンプ等各種産業機械の回転軸を支持する転がり軸受として、一般的にアンギュラー玉軸受が使用されている。このような転がり軸受では、工作機械のスピンドルを支持する転がり軸受のような高速回転が要求されず、例えば、転動体の中心を繋いだ仮想円の径（以下転動体ピッチ円径という）ｄｍ×軸受回転数Ｎで表されるｄｍＮ値が７０万回転を超えるものは少なく、通常、５０万回転以下のものが多い。
【０００３】
このように中低速回転で稼動する転がり軸受では、その一般的な潤滑方法として油浴潤滑方式が採用されている。この油浴潤滑方式では、通常、油浴槽に溜めた潤滑油に転がり軸受の最下位置の転動体を浸けることによって、軸受に潤滑油を供給している。
その場合、転がり軸受の稼動状態では、転がり軸受内に流入した潤滑油が転動体に掻き上られて、転がり軸受内の潤滑油の量が多くなりすぎる場合があったが、転がり軸受が中低速回転で稼動することから、従来は、転動体が潤滑油を掻き上ることによる攪拌抵抗や、潤滑油の量が多くなりすぎることによる転がり軸受の転がり粘性抵抗はあまり問題とされず、それらの抵抗を低減して転がり軸受の回転トルクを低減する技術は必要とされていなかった。
【０００４】
ところが、近年の産業を取り巻く環境の変化から、地球環境保護や省エネルギー化の要望が強くなり、転がり軸受の回転トルクの低減が要望されるようになってきた。
そのような要望に応えるため、より粘度の低い潤滑油を使用して粘性抵抗を低減したり、潤滑油の油量を減らしたりすることが考えられる。しかし、粘度の低い潤滑油を使用した場合には、転がり軸受の耐荷重や稼動温度が高い条件では油膜が切れることにより回転トルクが上昇する問題がある。また、潤滑油の油量を減らした場合には、潤滑油の枯渇防止のため潤滑油を継ぎ足す頻度が多くなり、点検回数を増やす必要があるなど、メンテナンス頻度の面で問題があった。
【０００５】
また、特許文献１は、外内間に形成される開口部から流入する潤滑油の量を調節する調節部材が該開口部を塞ぐように配設された転がり軸受を開示している。
この場合には、潤滑油が調節部材に浸透して転がり軸受の内部に流入する構成とすることで、流入する潤滑油の量を調整することができる。
また、転がり軸受の内部に流入しすぎた潤滑油は、前記調節部材に浸透して外部に流出する構成となっている。
【特許文献１】特開２００５−２７３７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、転がり軸受の内部に流入しすぎた潤滑油が、前記調節部材を浸透して外部に流出する場合には、潤滑油は、転がり軸受の内部への流入時と同様に、調節部材に浸透する必要がある。そのため、調節部材を潤滑油が透過する浸透速度によっては、潤滑油が調節部材によって堰き止められ、外部に流出せずに、転がり軸受の内部に滞留する時間が生じる。そして、その間は、転がり軸受内部の潤滑油が多すぎる状態となってしまう。
このように、転がり軸受内部の潤滑油が多すぎる状態となると、転動体による潤滑油の掻き上げから発生する攪拌抵抗や、転がり粘性抵抗が高くなり、転がり軸受の回転トルクが上昇し、転がり軸受の発熱の原因となる場合もあった。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、転がり軸受内部の潤滑油の量を適正に保ち、潤滑油の攪拌抵抗や、転がり粘性抵抗が少なく、回転トルクが低減し発熱を低減した転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された外輪と内輪と、これら外内輪間に転動自在に組み込まれた複数個の転動体とを備えた転がり軸受において、前記外内輪間に形成される開口部から軸受内に流入する潤滑油を堰き止める、環状の堰き止め部材が外輪に備えられ、該堰き止め部材の内径は内輪の外径よりも大きく形成され、内輪との間に隙間を有することを特徴とする転がり軸受としたことである。その転がり軸受は、外輪内径面の一端側がカウンターボアを形成したアンギュラー玉軸受である場合もあり、堰き止め部材は前記外輪の少なくとも一端側に備えられていても良い。また、堰き止め部材の内径は、転動体の中心を繋いだ仮想円よりも小さく形成されていても良い。その堰き止め部材は、全域若しくは一部に、軸受外からの潤滑油が浸透する潤滑油浸透領域を有している場合もある。その潤滑油浸透領域は、多孔質材で形成されている場合もあり、メッシュ部材で形成されている場合もある。また、堰き止め部材の公称ろ過精度が１μｍ以上１００μｍ以下であっても良い。それらの転がり軸受は、油浴潤滑環境下で使用されていても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、転がり軸受内部の潤滑油の量を適正に保ち、潤滑油の攪拌抵抗や、転がり粘性抵抗が少なく、回転トルクが低減し発熱を低減した転がり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】
【００１０】
以下本発明の実施の一形態を添付図面に基づいて説明する。
本実施形態は、本発明に係る転がり軸受の一例として、外輪内径面の一端側がカウンターボアを形成したアンギュラー玉軸受に適用した場合を想定している。
転がり軸受は、図１に示すように、相対回転可能に対向配置された外輪１と内輪２と、これら外内輪１，２間に組み込まれた複数個の転動体３と、その転動体３を保持する保持器４と、前記外内輪１，２間に形成される開口部ｄ６，ｄ７から軸受内に流入する潤滑油を堰き止める、堰き止め部材５とで構成される。なお、本実施形態では、外輪１が固定され、内輪２が回転する場合を想定している。
【００１１】
外輪１の内径面には外輪軌道２１が周方向に連続して形成されているとともに、外輪１の内径面１２の一端側１３は、該外輪軌道２１から外径方向に向けた傾斜面を形成し、所謂カウンターボアとなっている。
内輪２の外径面には内輪軌道１１が周方向に連続して形成されており、複数個の転動体３は、前記複数個の転動体３は、当該内輪軌道１１と外輪軌道２１との間で保持器４によって等間隔に保持されて転動自在に組み込まれている。
なお、本実施形態では、転動体３として玉が採用され、単列アンギュラー玉軸受を構成している。
【００１２】
堰き止め部材５は、その外径ｄ１が外輪１の外径と同径に形成された環状の板からなり、外輪１と同心に外輪１の側面に密着して配され、外輪１の両側面にそれぞれ強固に固定されて備えられている。
本実施形態では、堰き止め部材５の固定方法として、接着剤によって強固に固定する方法が採用されている。なお、堰き止め部材５が外輪１の側面に強固に固定されれば他の固着手段であっても良い。例えば、堰き止め部材５の側面の外輪内径面に内嵌する嵌合部材を備えて外輪１に固着する構成であっても良い。
【００１３】
堰き止め部材５の内径ｄ２は、内輪２の外径ｄ３よりも大きく（大径の）設定され、なおかつ、転動体ピッチ円径ｄ５（図中２点鎖線参照）よりも小さく（小径に）設定されている。このように設定すれば、油浴潤滑方式では、通常、油面ＯＬを転動体ピッチ円径ｄ５と同一レベルとなるように設定しているので、堰き止め部材５の内径ｄ２の内径面は、油面ＯＬ（転動体ピッチ円径ｄ５）の上方に突出している状態となる。この場合、油浴槽に溜められた潤滑油は、堰き止め部材５によって堰き止められて、転がり軸受の内部に流入することができない。
【００１４】
従って、転がり軸受内部の保持器４と外輪１との間には、余分な潤滑油が滞留せず、転動体３が掻き上げる転がり軸受内の潤滑油の量が抑制されるので、潤滑油の攪拌抵抗や、転がり粘性抵抗を少なくすることができ、その結果、転がり軸受の回転トルクを低減することができ、前記抵抗の増加による転がり軸受の発熱も抑制することができる。
また、油浴槽の油面ＯＬを転動体ピッチ円径ｄ５よりも高く設定する場合には、その油面ＯＬに合わせて、堰き止め部材５の内径ｄ２を小さく設定すればよい。この場合には、油浴槽の油量を多くすることができるので、稼動時の点検回数を少なくすることができる。
【００１５】
さらに、転がり軸受は、堰き止め部材５の内径ｄ２の内周面と内輪の外径ｄ３との間に隙間ｄ４を有している。転がり軸受内に流入した潤滑油のうち、必要外の潤滑油は跳ね上げられて、上記隙間ｄ４から転がり軸受の外に排出される。これにより、転がり軸受内には、常に、適量の潤滑油が残されるので、潤滑油の攪拌抵抗や、転がり粘性抵抗が発生することなく、転がり軸受の回転トルクが低減される。
【００１６】
また、転がり軸受の内部に適量の潤滑油を流入させるためには、前記堰き止め部材５の全域若しくは一部に潤滑油浸透領域を備えても良い。例えば、前記堰き止め部材５の全域を多孔質材の材質で形成しても良い。
この場合には、油浴槽に溜められた潤滑油は、堰き止め部材５に堰き止められて転がり軸受内への自由な流入が抑制されつつも、堰き止め部材５に浸透した適量の潤滑油が転がり軸受内へ染み出して流入するので、転がり軸受の内部の潤滑油が枯渇して焼き付きを起こすことがない。
【００１７】
なお、転がり軸受内へ流入する潤滑油の量は、堰き止め部材５の公称ろ過精度で制御することが可能であり、本実施形態では１μｍ以上１００μｍ以下の公称ろ過精度の多孔質材が選択される。なお、公称ろ過精度が１μｍ未満の場合には、所望の潤滑油の量が得られなくなり、１００μｍを超えた場合には、転がり軸受内部の潤滑油が過多な状態となる。多孔質部材の公称ろ過精度は、潤滑油の粘度や機器の使用温度に合わせ、上記範囲内で自由に選定可能であるのでここでは特に限定しない。なお、公称ろ過精度は、多孔質材の孔径によって変更することができる。
【００１８】
また、潤滑油浸透領域として、堰き止め部材５の全域をメッシュ部材で形成しても良い。この場合であっても、１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内の公称ろ過精度を有するメッシュ部材を選択することによって、潤滑油浸透領域を多孔質部材で形成した場合の前述した効果と同様に、転がり軸受内部への潤滑油の流入量を適量に調節することができる。
さらに、潤滑油浸透領域としてメッシュ部材を用いることにより、油浴槽の潤滑油中に大きな異物が混入した場合であっても、メッシュ部材によって異物の転がり軸受内部への侵入を防止することができるので、異物が侵入することによる焼き付きを防ぐことができ、転がり軸受の寿命を延ばすことができる。
【００１９】
なお、ここでは、潤滑油浸透領域の一例として多孔質材やメッシュ部材を使用した場合を説明したが、これに限定されず、前記公称ろ過精度の範囲内で転がり軸受の内部に適量の潤滑油を浸透させ流入させることができれば、他の材質を使用しても良い。
さらに、堰き止め部材５の全域を潤滑油が浸透する部材で形成した場合を説明したが、これに限定されず、堰き止め部材５の一部を潤滑油が浸透する部材で形成しても良い。
【００２０】
また、本実施形態による転がり軸受は、２つの転がり軸受を対向させて組み合わせて使用することも可能である。その場合には、図２に示すように、組み合わせ面でない外側の面、すなわち、外内輪１，２間に形成され、転がり軸受の外部に開放されている開口部ｄ７，ｄ７のカウンターボアを形成する外輪１に、それぞれ、堰き止め部材５を備えていれば良い。この場合であっても、上述した各効果を得ることができる。
【００２１】
本実施形態では、転がり軸受の外輪１の両側面に、それぞれ、堰き止め部材５を備えたが、堰き止め部材５は、図３に示すように、外輪１の片側面のみに備えられても良い。この場合には、堰き止め部材５は、アンギュラー玉軸受の外輪１の内径面１２のカウンターボアが形成されている一端側１３に備えれば良い。
また、転がり軸受の配置を、転がり軸受の他端側が他の部材に沿って配置されており、その他端側から油浴槽の潤滑油が流入しないように配置した場合には、油浴槽の潤滑油が流入する一端側１３に堰き止め部材５を備えれば良い。
【００２２】
上述の実施形態では、堰き止め部材を転がり軸受の外輪の側面に備えた場合を説明したが、これに限定されず、堰き止め部材が、前記外内輪間に形成される開口部から軸受内に流入する潤滑油を堰き止めることができるように備えられる限りにおいて、外輪の他の部分に備えられていても良い。例えば、堰き止め部材の外径面が外輪内径面に内嵌されていても良いし、堰き止め部材が外輪外周面から延出していても良い。
なお、上述の実施形態では、アンギュラー玉軸受に堰き止め部材を備えた場合を想定して説明したが、これに限定されず、他の構成の軸受に堰き止め部材を備えた場合であっても、上述した各効果を得ることができる。例えば、深溝玉軸受や円錐コロ軸受に堰き止め部材５を備えても良い。
さらに、上述の実施形態では、転がり玉軸受の潤滑方式を油浴潤滑方式とした場合を想定して説明したが、これに限定されず、堰き止め部材５の潤滑油浸透領域に潤滑油が浸透するような潤滑方式であれば他の潤滑方式としても良い。例えば、飛まつ潤滑方式であっても良い。
【００２３】
次に、上述した効果を検証するための評価試験を実施し、その結果について図４を参照して説明する。
本評価試験では、堰き止め部材５を備えないアンギュラー玉軸受と、堰き止め部材５を備えたアンギュラー玉軸受を油浴潤滑して、そのアンギュラー玉軸受の温度上昇値を比較する実験を実施した。
軸受サイズ：外径１２０ｍｍ、内径５５ｍｍ、幅２３ｍｍのアンギュラー玉軸受
回転数：毎分３６００回転
アキシャル荷重：６４００Ｎ
潤滑方式：油浴潤滑方式
潤滑油：ＩＳＯグレードＶＧ６８
比較例Ａ：堰き止め部材なし
実施品Ｂ：堰き止め部材あり
【００２４】
図４に示すように、比較例Ａでは、アンギュラー玉軸受の温度が２９℃まで上昇しているのに対して、実施品Ｂでは、アンギュラー玉軸受の温度の上昇は１７℃に抑制されおり、堰き止め部材による効果が証明された。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受を油浴潤滑した状態を示す断面図である。
【図２】転がり軸受を２つ対向して配置し、油浴潤滑した状態を示す断面図である。
【図３】堰き止め部材を転がり軸受の片側に備え、油浴潤滑した状態を示す断面図である。
【図４】堰き止め部材を備えない転がり軸受と堰き止め部材を備えた転がり軸受の性能評価試験結果を比較するグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１  内輪
２  外輪
３  転動体
４  保持器
５  堰き止め部材
ｄ２  堰き止め部材の内径
ｄ３  内輪の外径
ｄ４  内輪とせき止め部材の内径との隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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