(57)【要約】【課題】シール装着溝の加工に起因する加工コストの増大とクラック等の発生を防止するとともに、腐食環境下でも長期に渡り良好な潤滑を維持することのできる密封形セラミック転がり軸受を提供する。【解決手段】保持器４より軸方向外側に位置する内輪１の外周面１ｘあるいは外輪２の内周面２ｘのどちらか一方の面に、断面略円弧状の円周溝２ａを形成し、この円周溝２ａに樹脂製のシール部材５を嵌め入れて固定する。この構成により、軸受の環状空間内に充填されるグリース等を確実に密封することができる。また、この円周溝２ａは、加工が難しいセラミックス製部材においても、比較的容易に加工することができる上、円周溝２ａを起点とするクラック等の発生を防止することもできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心状に配置されたセラミックス製の内輪と外輪と、これら内外輪の間の環状空間内に配置された複数の転動体と、これら転動体を周方向に所定の間隔で保持する保持器とを備え、前記環状空間の軸方向両端に位置する開口の少なくとも一方が、樹脂製の円環状シール部材によって密封されてなる転がり軸受において、
前記保持器より軸方向外側に位置する前記内輪の外周面と前記外輪の内周面のどちらか一方の面には、断面略円弧状の円周溝が形成されているとともに、前記シール部材が、この円周溝に嵌め入れて固定されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
同心状に配置されたセラミックス製の内輪と外輪と、これら内外輪の間の環状空間内に配置された複数の転動体と、これら転動体を周方向に所定の間隔で保持するポケット部とこれらポケット部を繋ぐ柱部とからなる冠型保持器とを備え、前記環状空間の軸方向両端に位置する開口の一方が、樹脂製の円環状シール部材によって密封されてなる転がり軸受において、
前記冠型保持器のポケット部より軸方向外側に位置する前記内輪の外周面と前記外輪の内周面のどちらか一方の面には、断面略円弧状の円周溝が形成され、前記シール部材がこの円周溝に嵌め入れて固定されているとともに、前記転動体を挟んでこのシール部材と反対側に位置する前記冠型保持器の柱部には、この柱部側の環状空間開口を密封するように、径方向に突出する凸部が設けられていることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内外輪および転動体のうち、少なくとも内輪と外輪とがセラミックスにより構成されてなる転がり軸受に関し、更に詳しくは、水中や溶液中あるいは腐食性のガス雰囲気下等、特殊な環境下においても長寿命な転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
腐食性のガス雰囲気下等、特殊な環境下で使用される軸受の部材には、その環境に対する軸受材料の耐久性（耐食性）を考慮して、セラミックスが用いられている。セラミックスにより内外輪を構成したセラミック転がり軸受は、軸受鋼を用いた一般的な転がり軸受に比べ加工性が悪く、シールを装着するための深い溝を加工することが困難なことから、開放形（シール部材なし）の構成で用いられることが多い（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
従来、このようなセラミック転がり軸受の長寿命化のために、その開口を密封する手段として、シールの代わりとなる部材を固定輪両端部の外側にそれぞれ装着し、この部材により環状空間の開口を覆うことにより、シール性を確保する方法が提案されている（特許文献２等参照）。
【０００４】
【特許文献１】特公平６−１７６８８号公報
【特許文献２】特開平６−３３７０１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内外輪がセラミックス製の転がり軸受に金属製の密封板を用いる場合は、この密封板や難加工であるセラミックス製内外輪の密封板装着溝（装着面）に厳密な寸法精度が要求されるため、加工コストが上昇してしまうという問題があった。また、耐食性を要求される環境では、この金属製密封板自身が腐食され、使用することができない場合もある。
【０００６】
また、ぜい性材料であるセラミックス製内外輪の端面にシール装着溝を設けた場合、その溝形状の一部に急激な角度変化を伴う入隅（入角）が生じてしまい、この入隅部を起点にクラック等が生じてしまう恐れもある。
【０００７】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、シール装着溝の加工に起因する加工コストの増大とクラック等の発生を防止するとともに、腐食環境下でも長期に渡り良好な潤滑を維持することのできる密封形セラミック転がり軸受を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、同心状に配置されたセラミックス製の内輪と外輪と、これら内外輪の間の環状空間内に配置された複数の転動体と、これら転動体を周方向に所定の間隔で保持する保持器とを備え、前記環状空間の軸方向両端に位置する開口の少なくとも一方が、樹脂製の円環状シール部材によって密封されてなる転がり軸受において、前記保持器より軸方向外側に位置する前記内輪の外周面と前記外輪の内周面のどちらか一方の面には、断面略円弧状の円周溝が形成されているとともに、前記シール部材が、この円周溝に嵌め入れて固定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、同心状に配置されたセラミックス製の内輪と外輪と、これら内外輪の間の環状空間内に配置された複数の転動体と、これら転動体を周方向に所定の間隔で保持するポケット部とこれらポケット部を繋ぐ柱部とからなる冠型保持器とを備え、前記環状空間の軸方向両端に位置する開口の一方が、樹脂製の円環状シール部材によって密封されてなる転がり軸受において、前記冠型保持器のポケット部より軸方向外側に位置する前記内輪の外周面と前記外輪の内周面のどちらか一方の面には、断面略円弧状の円周溝が形成され、前記シール部材がこの円周溝に嵌め入れて固定されているとともに、前記転動体を挟んでこのシール部材と反対側に位置する前記冠型保持器の柱部には、この柱部側の環状空間開口を密封するように、径方向に突出する凸部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、少なくとも内外輪がセラミックスよりなる転がり軸受において、環状空間を密封するシール部材の材料に、耐食性に優れる樹脂を用いるとともに、内輪側あるいは外輪側に形成するこのシール部材の装着溝を、加工が容易で、かつ、クラック等を生じることのない形状とすることによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、シール部材を装着するための円周溝を、内輪の外周面あるいは外輪の内周面のどちらか一方の平面に設けたことにより、加工が難しいセラミックス製部材においても、比較的容易に形成することができる。また、この円周状のシール装着溝は、断面形状を穏やかな略円弧状としたことにより、加工が容易である上、このシール装着溝を起点とするクラック等を防止することもできる。なお、シール装着溝は、従来、固定輪の端面に形成されるものであるが、本発明においては、シール装着溝およびその周辺の形状に伴うクラックの発生を避けるため、上記の形状のシール装着溝を、固定輪端部と保持器端部の間のフラットな領域（軌道溝肩部）に形成する。
【００１２】
また、この転がり軸受のシール部材には、弾性を有する樹脂材料が使用されていることから、シール部材をこのシール装着溝に直接かつ容易に嵌め入れて固定することができるとともに、環状空間内部に充填される潤滑剤（グリース等）を確実に密封することができる。従って、本発明の転がり軸受は、腐食環境下においても、長期に渡り良好な潤滑を維持する、長寿命な転がり軸受とすることができる。
【００１３】
また、この転がり軸受は、樹脂製のシール部材を使用するため、金属製の密封板を使用する従来の方法に比べ、シール部材自身と内外輪（あるいはシール装着溝）の寸法誤差の許容範囲を大きくすることができ、製品の歩留まりが向上するというメリットもある。
【００１４】
一方、請求項２記載の発明は、密封形セラミック転がり軸受における軸方向寸法の短縮を目的としたものであって、一方側の環状空間開口には、請求項１と同様の構成で、樹脂製シール部材を装着するとともに、反対側の環状空間開口には、この開口を密封する径方向の凸部を有する冠型保持器の柱部を配置するものである。以上の構成により、この転がり軸受も、環状空間内部に充填される潤滑剤を確実に密封することができるとともに、冠型保持器の柱部側にはシール装着溝が不要となり、軸方向にコンパクトで長寿命な転がり軸受とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態における転がり軸受の構造を示す断面図である。この第１の実施の形態における転がり軸受の基本構成は、従来の深溝玉軸受と同様であり、同心状に配置された内輪１と外輪２と、複数のボール３と、保持器４と、円環状のシール部材５，５とからなる。
【００１６】
内輪外周面１ｘの軸方向中央には、内輪側軌道溝１ｚが形成されており、この内輪軌道溝１ｚに対向する外輪内周面２ｘには、外輪側軌道溝２ｚが形成されている。また、ボール３は、これら内輪側軌道溝１ｚと外輪側軌道溝２ｚとによって形成されるボール軌道上に配置され、保持器４のポケットにより、周方向に所定の間隔を開けて転動自在に保持されている。なお、これらボール３と保持器４とが配置された環状空間内には、図示しないグリース等が充填されているとともに、この環状空間の軸方向両端の開口には、グリースの漏出を防止するシール部材５，５がそれぞれ配置されている。
【００１７】
この玉軸受は、内輪１，外輪２およびボール３がセラミックスを用いて形成された、いわゆる総セラミック軸受として構成されている。また、この玉軸受は、保持器４およびシール部材５，５が、耐食性を有する樹脂を用いて形成されている。環状空間内に充填されているグリースは、使用される環境に合わせて適宜選定される。水中や溶液中など、特に耐水性を要求される環境ではシリコーン系のグリースを、耐食性のガス雰囲気等により化学的に安定なグリースが必要な場合には、フッ素系のグリースを使用することが望ましい。
【００１８】
この転がり軸受における構造上の特徴は、環状空間を密封する樹脂製シール部材５の装着方法であり、この軸受の保持器４より軸方向外側に位置する外輪２の内周面２ｘには、シール装着溝となる断面略円弧状の円周溝２ａ，２ａがそれぞれ形成されているとともに、シール部材５，５が、これら円周溝２ａ，２ａに嵌め入れて固定されている点である。また、これらの円周溝２ａは、シール部材５が保持器４に干渉しないように、保持器４の端面４ｙより外側で、かつ、外輪端面２ｙよりも内側の平坦な領域に形成されている。
【００１９】
以上の構成により、この転がり軸受は、シール部材５をこの円周溝２ａに直接かつ容易に嵌め入れて固定することができるとともに、環状空間内部に充填されるグリースを確実に密封することができる。従って、本実施の形態における転がり軸受は、腐食環境下においても、長期に渡り良好な潤滑を維持する、長寿命な転がり軸受とすることができる。
【００２０】
また、この円周溝２ａは、加工が難しいと言われるセラミックス製軸受部材においても、容易に加工することができる上、その断面形状を角のない略円弧状としたことにより、加工コストの増大およびこの円周溝２ａを起点とするクラック等を防止することができる。
【００２１】
なお、この円周溝２ａの最大深さは、加工の容易さやクラックの防止効果等を考慮した場合、０．２ｍｍ以下にすることが好適であり、更に好ましくは、０．１ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施の形態における転がり軸受の構造を示す断面図である。この第２の実施の形態における転がり軸受の基本構成も、第１の実施の形態で示した例と同様であり、内輪１１と、外輪１２と、複数のボール１３と、冠型保持器１４と、円環状のシール部材１５とからなる。また、内輪１１の外周面１１ｘには、内輪側軌道溝１１ｚが形成されており、外輪２内周面１２ｘには、外輪側軌道溝１２ｚが形成されている。ボール１３は、これら軌道溝によって形成されるボール軌道上に配置され、冠型保持器１４のポケット部１４ａにより、周方向に所定の間隔を開けて転動自在に保持されている。
【００２３】
これら玉軸受を構成する各部材は、第１の実施の形態同様、耐食性を考慮した材料により構成されており、内輪１１，外輪１２およびボール１３はセラミックス製、冠型保持器１４およびシール部材１５は耐食性を有する樹脂製であり、環状空間内に充填されるグリース（図示省略）は、使用される環境に合わせて適宜選定される。
【００２４】
この実施の形態における転がり軸受が、第１の実施の形態と異なる点は、軸受の軸方向寸法の短縮と部品点数の削減のために、環状空間の一方の開口側のシール部材が省略されている点である。しかしながら、内部に充填されたグリースの漏出を防止するためには、このシール部材を省略した側の開口も密封する必要がある。そこで、本実施の形態の転がり軸受においては、冠型保持器１４のポケット部１４ａ側の開口を、第１の実施の形態と同様のシール部材１５で密封する一方、反対側の開口を密封すべく、冠型保持器１４の柱部１４ｂに、径方向の凸部１４ｃを設けたものである。
【００２５】
通常、冠型保持器１４と保持器案内面（この実施の形態においては内輪外周面１１ｘ）とのすき間は小さく設計されているが、反対側の冠型保持器１４と外輪外周面１２ｘとのすき間は、比較的大きく設計されている。本実施の形態における冠型保持器１４は、その柱部１４ｂに、外輪外周面１２ｘ近傍まで伸びる凸部１４ｃを設けたことにより、この柱部１４ｂ側の開口からのグリースの漏出を防止することができる。
【００２６】
以上の構成により、この転がり軸受も、第１の実施の形態同様、腐食環境下においても長期に渡り良好な潤滑を維持する、長寿命な転がり軸受とすることができる。また、本実施の形態における転がり軸受も、シール部材１５を固定する円周溝１２ａを容易に加工することができ、コストの増大およびこの円周溝１２ａを起点とするクラック等を防止することができる。
【００２７】
なお、この実施の形態においては、図２のように、保持器柱部１４ｂの外周面側にのみ凸部１４ｃを設けたが、この凸部は、保持器柱部の内周面側あるいは内周面側と外周面側の両方に設けても良い。
【００２８】
また、以上２つの実施の形態においては、内外輪およびボールがセラミックスを用いて形成された、いわゆる総セラミック軸受を例に説明したが、ボールを形成する材料はセラミックスに限定されず、耐食性を有する金属材料や、その金属材料の上にセラミックスのコーティングを施したものでも良い。また、内外輪を形成するセラミックス材料も、特に限定されるものではないが、例えば窒化ケイ素系セラミックス、炭化ケイ素系セラミックス、アルミナ系セラミックス、ジルコニア系セラミックスあるいはこれらの複合セラミックス材等を好適に採用することができる。
【００２９】
保持器やシール部材を形成する樹脂材料も、特に限定されるものではないが、耐食性に優れるフッ素樹脂等が好適に採用される。なお、シール部材には、対象とする腐食環境に耐え得る金属で形成した芯金を用いることもできるが、この場合は、シール部材の外側表面に露出しないように、この芯金をシール部材の内面側に装着するか、あるいはシール内部に内包した形状が好ましい。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の転がり軸受によれば、シール装着溝の加工に起因する加工コストの増大とクラック等の発生が抑えられるとともに、腐食環境下でも長期に渡り良好な潤滑を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるセラミック転がり軸受の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態におけるセラミック転がり軸受の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１  内輪
１ｘ，１１ｘ  外周面
１ｙ，１１ｙ  端面
１ｚ，１１ｚ  軌道溝
２，１２  外輪
２ａ，１２ａ  円周溝（シール装着溝）
２ｘ，１２ｘ  内周面
２ｙ，１２ｙ  端面
２ｚ，１２ｚ  軌道溝
３，１３  ボール
４  保持器
４ｙ  端面
５  シール部材
１４  冠型保持器
１４ａ  ポケット部
１４ｂ  柱部
１４ｃ  凸部
１５  シール部材
【図１】
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【図２】
2004251298.tif 000004