(57)【要約】【課題】トルクの低減及び転動体の溝肩への乗り上げ傷の発生防止や、早期の焼き付き防止を図ることで軸受寿命の延命化を実現することが可能な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内輪２及び外輪４と、内外輪の対向面2m,4mに形成された軌道溝2s,4s間に転動自在に組み込まれた複数の転動体６と、内外輪で区画された軸受内部に封入された潤滑剤とを備えた転がり軸受であって、内外輪の軌道溝の曲率半径2R,4Rは、転動体の直径６ｄの５３％以上で且つ６５％以下の範囲に設定され、且つ、当該軌道溝の溝深さ2d,4dは、転動体の直径の１０％以上で且つ１５％以下の範囲に設定されていると共に、潤滑剤の封入量は、軸受内部の空間容積比で２５％〜５０％の範囲に設定されている。この場合、外輪の軌道溝の曲率は、内輪の軌道溝の曲率よりも大きく設定されている。【選択図】図１
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【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内輪及び外輪と、内外輪の対向面に形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、内外輪で区画された軸受内部に封入された潤滑剤とを備えた転がり軸受であって、
内外輪の軌道溝の曲率半径は、転動体の直径の５３％以上で且つ６５％以下の範囲に設定され、且つ、当該軌道溝の溝深さは、転動体の直径の１０％以上で且つ１５％以下の範囲に設定されていると共に、潤滑剤の封入量は、軸受内部の空間容積比で２５％〜５０％の範囲に設定されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
外輪の軌道溝の曲率は、内輪の軌道溝の曲率よりも大きく設定さ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトルクの低減及び転動体の溝肩への乗り上げ傷の発生防止や、早期の焼き付き防止を図ることにより軸受寿命の延命化を実現することが可能な転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高速回転モータに適用される転がり軸受として、各種の軸受構成が知られている。その一例としては、転動体相互のピッチ径(例えば、転動体の中心を相互に結んだ仮想円の直径PCD)を内側にずらすことでトルクの低減が図られている。また、例えば特許文献１に示すような軸受構成も知られている。かかる構成では、内外輪の軌道溝の曲率半径を転動体の直径の５３％以上で且つ６５％以下に設定することでトルクの低減が図られている。
【０００３】
ところで、高速回転モータに適用される転がり軸受では、例えば転動体や軌道溝に生じた僅かな損傷が軸受寿命の低下を引き起こす一つの要因となっている。なお、損傷としては、例えば転がり軸受を高速回転モータに組み込む際に、転動体が軌道溝の溝肩へ乗り上がることで、当該転動体表面や溝肩周りに発生する乗り上げ傷などがある。この場合、かかる不具合を解消するために、例えば内外輪の軌道溝の溝深さを大きくする方法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、軌道溝の溝深さを大きくすると、それに応じて軸受内部の空間容積が小さくなることで潤滑剤の封入量が制限されてしまう。そうなると、封入量が同量である場合には、軸受内部における潤滑剤の攪拌抵抗が増大し、その結果、トルクが上昇してしまう場合がある。この場合、トルクの上昇を避けるために、潤滑剤の封入量を減らすと、それに応じて軸受の焼き付きが早まって軸受寿命の延命化を図ることが困難になる。
【特許文献１】特願平１０−２４５２９４号（特開２０００−７４０７４号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、トルクの低減及び転動体の溝肩への乗り上げ傷の発生防止や、早期の焼き付き防止を図ることで軸受寿命の延命化を実現することが可能な転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された内輪及び外輪と、内外輪の対向面に形成された軌道溝間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、内外輪で区画された軸受内部に封入された潤滑剤とを備えた転がり軸受であって、内外輪の軌道溝の曲率半径は、転動体の直径の５３％以上で且つ６５％以下の範囲に設定され、且つ、当該軌道溝の溝深さは、転動体の直径の１０％以上で且つ１５％以下の範囲に設定されていると共に、潤滑剤の封入量は、軸受内部の空間容積比で２５％〜５０％の範囲に設定されている。この場合、外輪の軌道溝の曲率は、内輪の軌道溝の曲率よりも大きく設定されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、トルクの低減及び転動体の溝肩への乗り上げ傷の発生防止や、早期の焼き付き防止を図ることで軸受寿命の延命化を実現することが可能な転がり軸受を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受について添付図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る転がり軸受は、相対回転可能に対向配置された内輪２及び外輪４と、内外輪2,4の対向面2m,4mに形成された軌道溝2s,4s間に転動自在に組み込まれた複数の転動体６と、内外輪2,4で区画された軸受内部に封入された潤滑剤と(図示しない)を備えて構成されている。なお、転動体６としては、コロや玉を適用することができるが、ここでは一例として玉を想定する。また、潤滑剤としては、例えば油やグリースを想定する。
【０００９】
内外輪2,4は、それぞれ連続した円環状を成しており、内輪２の外側を覆うように対向して外輪４が位置付けられている。なお、内輪２の対向面(外輪４に対向する外周面)２ｍには、その周方向に沿って連続した軌道溝(内輪軌道溝)２ｓが形成されており、一方、外輪４の対向面(内輪２に対向する内周面)４ｍには、その周方向に沿って連続し且つ内輪軌道溝２ｓに対向した軌道溝(外輪軌道溝)４ｓが形成されている。この場合、軸受回転時、複数の転動体(玉)６が内輪軌道溝２ｓと外輪軌道溝４ｓとに沿って転動しながら走行することで、内外輪2,4をスムーズに相対回転させることができる。
【００１０】
このような転がり軸受において、内輪軌道溝２ｓの曲率半径２Ｒ及び外輪軌道溝４ｓの曲率半径４Ｒは、転動体(玉)６の直径６ｄの５３％以上で且つ６５％以下の範囲に設定されている。この場合、内輪軌道溝２ｓ及び外輪軌道溝４ｓの曲率半径2R,4Rは、互いに同一値に設定しても良いが、外輪軌道溝４ｓの曲率を内輪軌道溝２ｓの曲率よりも大きく設定することが好ましい。
【００１１】
ここで、曲率半径とは曲率円の半径であり、曲率の逆数で表される。なお、曲率とは曲率円の各点において、その曲がりの程度を示す値である。この場合、曲率半径が大きくなるに従って曲率が小さくなるため、内輪軌道溝２ｓ及び外輪軌道溝４ｓの曲がりが緩やかになり、逆に、曲率半径が小さくなるに従って曲率が大きくなるため、内輪軌道溝２ｓ及び外輪軌道溝４ｓの曲がりが急になる。
【００１２】
また、内輪軌道溝２ｓの溝深さ２ｄ及び外輪軌道溝４ｓの溝深さ４ｄは、転動体(玉)６の直径６ｄの１０％以上で且つ１５％以下の範囲に設定されている。この場合、内輪軌道溝２ｓ及び外輪軌道溝４ｓの溝深さ2d,4dは、上記の設定範囲内であれば、互いに同一値でも良いし、相違する値でも良い。
【００１３】
更に、潤滑剤の封入量は、軸受内部の空間容積比で２５％〜５０％の範囲に設定されている。この場合、軸受内部の空間容積とは、内外輪2,4間に区画された空間領域であり、内輪２の対向面(外周面)２ｍと外輪４の対向面(内周面)４ｍと複数の転動体(玉)６の各表面との間に構成される環状空間の全容積を示す。この場合、潤滑剤の封入量は、環状空間の全容積に対する空間容積比として２５％〜５０％の範囲に設定される。
【００１４】
以上、本実施の形態によれば、トルクの低減及び転動体(玉)６の溝肩2k,4kへの乗り上げ傷の発生防止や、早期の焼き付き防止を図ることで軸受寿命の延命化を実現することが可能な転がり軸受を実現することができる。なお、溝肩２ｋは、内輪軌道溝２ｓの両側に周方向に沿って連続した部分を指し、溝肩４ｋは、外輪軌道溝４ｓの両側に周方向に沿って連続した部分を指す。
【００１５】
ここで、本実施の形態の効果について個別に検証した結果について説明する。かかる検証試験では、２つの従来例に係る軸受(従来例1,2)と、本実施の形態の軸受(実施例)とを用意し、試験条件として、軸受の予圧４９Ｎ、温度８０℃、潤滑剤の封入量を空間容積比で４０％に設定した上で、各軸受を毎分44,000回転させた。なお、従来例１の軸受は、内輪軌道溝２ｓの曲率半径２Ｒが転動体(玉)６の直径６ｄの５１％の内輪２と、外輪軌道溝４ｓの曲率半径４Ｒが転動体(玉)６の直径６ｄの５６％の外輪４とを備えた仕様であり、従来例２の軸受は、転動体相互のピッチ径を内側にずらした仕様である。
【００１６】
そして、本実施の形態の軸受(実施例)は、内輪軌道溝２ｓの曲率半径２Ｒが転動体(玉)６の直径６ｄの５５％の内輪２と、外輪軌道溝４ｓの曲率半径４Ｒが転動体(玉)６の直径６ｄの６３％の外輪４とを備えた仕様である。なお、内輪軌道溝２ｓ及び外輪軌道溝４ｓの溝深さ2d,4dについては、従来例1,2及び実施例ともに、内輪軌道溝２ｓの溝深さ２ｄを転動体(玉)６の直径６ｄの１４％に設定し、外輪軌道溝４ｓの溝深さ４ｄを転動体(玉)６の直径６ｄの１２.５％以下の範囲に設定している。
【００１７】
図２には、従来例1,2及び実施例のトルク測定の検証結果が示されている。これによれば、実施例の仕様では、軌道溝2s,4sと転動体(玉)６との接触面積が従来例1,2よりも小さくしたことで、相互の滑り摩擦を低減することが可能となる。この結果、動トルク値を従来例1,2に比べて低減させることができる。
【００１８】
図３には、従来例1,2及び実施例の転動体(玉)６の溝肩乗り上げに対する安全率の検証結果が示されている。これによれば、実施例の仕様では、軌道溝2s,4sの曲率半径2R,4Rを従来例1,2よりも大きくしたことで、溝深さ2d,4dを変更すること無く、転動体(玉)６が軌道溝2s,4sの溝肩2k,4kへ乗り上げる安全率を高めることが可能となる。特に、アキシアル荷重が作用した際に転動体(玉)６が軌道溝2s,4sの溝肩2k,4kへ乗り上がることで、当該転動体(玉)６表面や溝肩2k,4k周りに乗り上げ傷が発生するといった従来の不具合を解消させることができる。
【００１９】
図４には、潤滑剤の封入量(空間容積比)と動トルク値との関係について検証した結果が示されている。なお、かかる検証では、潤滑剤の封入量が空間容積比で４０％と５０％の場合を想定した。これによれば、本実施の形態の軸受では、軌道溝2s,4sの溝深さ2d,4dを小さく(浅く)設定することで、軸受内部の空間容積を大きく取ることが可能となる。この結果、潤滑剤の封入量を増やすことができるため、軸受寿命の延命化を実現することができる。
【００２０】
また、外輪軌道溝４ｓの曲率を内輪軌道溝２ｓの曲率よりも大きく設定することで、内輪軌道溝２ｓ及び外輪軌道溝４ｓと転動体(玉)６との間の接触面圧を略等しく(均一)にすることができる。これによれば、軌道溝2s,4sと転動体(玉)６との間の早期の破損(剥離)を防止することが可能となり、その結果、軸受寿命の延命化を実現することができる。
【００２１】
図５には、従来例と実施例との軸受焼き付き寿命比(耐久寿命比)について検証した結果が示されている。かかる検証試験では、各軸受を毎分60,000回転させた。なお、その他の試験条件は同様である。これによれば、相互の滑り摩擦を低減させたことで、軸受の高速回転時の自己発熱量を低減させることができる。これによれば、潤滑剤の早期劣化を抑制することが可能となり、その結果、軸受の早期の焼き付きを防止することができるため、軸受寿命の延命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の構成を一部拡大して示す断面図。
【図２】従来例と実施例とのトルク測定結果を示す図。
【図３】アキシアル荷重が作用した際の転動体の溝肩乗り上げに対する安全率を示す図。
【図４】潤滑剤の封入量(空間容積比)と動トルク値との関係を示す図。
【図５】従来例と実施例との軸受焼き付き寿命比(耐久寿命比)を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
２  内輪
２ｓ  内輪軌道溝
２ｄ  内輪軌道溝の溝深さ
２Ｒ  内輪軌道溝の曲率半径
４  外輪
４ｓ  外輪軌道溝
４ｄ  外輪軌道溝の溝深さ
４Ｒ  外輪軌道溝の曲率半径
６  転動体
６ｄ  転動体の直径
【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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