(57)【要約】【課題】転がり軸受の構成部材の形状を変更しないで転がり軸受から効果的に放熱されるようにする。【解決手段】ＳＵＪ２製の内輪１および外輪２の表面に、放射率が０．５０以上である熱放射被膜６１，６２を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の内輪および外輪の少なくともいずれか一方の表面に、放射率が０．５０以上である熱放射被膜を有することを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の潤滑方法には、潤滑油を使用する油潤滑とグリースを使用するグリース潤滑があり、使用条件が高速回転の場合やメンテナンスフリーを必要とする場合には、グリース潤滑が採用されている。グリース潤滑では、転がり軸受が回転中に発熱して高温になると、焼き付き等の原因となるグリースの劣化が生じる。
また、工作機械の主軸を支持する転がり軸受では、内輪が発熱して内外輪の温度差が大きくなると、軸受隙間が減少して予圧が増大し、回転性能に影響を及ぼす恐れがある。したがって、長期間安定した回転性能を得るためには、転がり軸受が熱を保持しないようにすることが重要である。
【０００３】
そのため、下記の特許文献１には、「ｄｎ値（＝軸受の内輪ｄ（ｍｍ）×回転速度ｎ（ｍｉｎ-1））が５０万以上」である高速領域で回転する軸を支持する転がり軸受において、内輪に放熱用の溝または穴を設けることが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２７４２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載された方法では、内輪の幅を外輪の幅より大きくして、幅方向両端部（外輪と対向しない部分）に放熱用の溝または穴を設ける必要があるため、設計上の制約が大きく、十分な効果が得られ難い。
本発明の課題は、転がり軸受の構成部材の形状を変更しないで転がり軸受から効果的に放熱されるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、金属製の内輪および外輪の少なくともいずれか一方の表面に、放射率が０．５０以上（好ましくは０．７０以上）である熱放射被膜を有することを特徴とする転がり軸受を提供する。
前記被膜は、内輪および外輪の少なくともいずれか一方の表面全体ではなく、軌道面を除いた部分に形成することが好ましい。軌道面に前記被膜が形成されていると、前記被膜が摩耗する。
【０００６】
また、軌道面を除いた部分の全面に形成されている必要はない。例えば、外輪の外周面、外輪の内周面の軌道面を除いた部分、外輪の幅方向端面、内輪の内周面、内輪の外周面の軌道面を除いた部分、および内輪の幅方向端面のうちの一カ所または二カ所以上に形成する。外輪の外周面に前記被膜を形成すると、外輪からハウジングへ効率的に放熱される。内輪の内周面に前記被膜を形成すると、内輪から軸へ効率的に放熱される。
【０００７】
放射率が０．５０以上である熱放射被膜（以下、「高熱放射被膜」と称する。）は、遠赤外線放射体からなる被膜であり、波長領域３〜３０μｍでの分光放射率が高い。
高熱放射被膜が表面に形成された内輪および外輪は、通常の方法で内輪および外輪を作製した後、表面に高熱放射被膜材をスプレー法または浸漬法により塗布した後、必要に応じて仕上げ研磨を行うことで得られる。高熱放射被膜材としては、ＭｎＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＣｕＯ、ＣｏＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＳｉＯ3 等の粒子（熱放射性粒子）が有機高分子材料に分散されている液状物が挙げられる。
【０００８】
放射率は、物体からの放射発散度（或いは放射輝度）と、その物体と同じ温度にある黒体の放射発散度（或いは放射輝度）との比として定義される。したがって、黒体の放射率は「１」であるが、通常の物体では「１」と「０」の間の値となる。ここでは、赤外線分光光度計を用い、試料と黒体の分光放射強度をそれぞれ実測し、黒体の放射強度で試料の放射強度を修正した上で、黒体の理論放射強度に対する試料の放射強度との比を算出し、この比を試料の放射率としている。
【０００９】
熱の移動機構には、物体内で熱が移動する熱伝導、物体からその周りの空気等へ（または物体の周りの空気等からその物体へ）熱が移動する熱伝達、物体から電磁波の形で熱を放出する熱放射がある。物体の周りに熱を移動させる媒体がないと、熱伝導および熱伝達による放熱はなされないが、熱放射による放熱はこのような媒体がなくても（すなわち、真空中でも）生じる。
【００１０】
従来の内輪および外輪の材料（ＳＵＪ２、ＳＵＳ４４０Ｃ等）の放射率は０．１０程度であり、放射率が０．５０以上である熱放射被膜を形成することにより、内輪および外輪から効果的に放熱がなされるようになる。そして、この内輪および外輪を転がり軸受に備えることにより、転動体と内輪および外輪との転がり接触によって生じる熱が効果的に外部に放熱される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表面に高熱放射被膜が形成された金属製の内輪および／または外輪を使用することにより、転がり軸受の構成部材の形状を変更しないで、転がり軸受から効果的に放熱されるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に相当する転がり軸受を示す斜視図である。
この転がり軸受は、内輪１と、外輪２と、玉（転動体）３と、保持器４と、シール５とを備えた深溝玉軸受である。保持器４は、鋼板をプレス加工して形成された波形保持器である。シール５は、鋼板をプレス加工して形成されたものである。
【００１３】
図１の例では、ＳＵＪ２製の内輪１の表面の軌道面１１を除いた部分に、熱放射被膜６１が形成されている。また、ＳＵＪ２製の外輪２の表面の軌道面２１とシール５を取り付ける溝２２とを除いた部分にも、熱放射被膜６２が形成されている。この熱放射被膜６１，６２が形成された内輪１および外輪２は、軌道面１１，１２および溝２２に剥離可能なフィルムを貼り付けた状態で熱放射被膜材を塗布して熱放射被膜６１，６２を形成した後に、このフィルムを剥離することで得られる。
【００１４】
高熱放射被膜による放熱効果を確認するために以下の試験を行った。
先ず、下記の表１に示す各構成で、呼び番号６２０６の転がり軸受用の内輪および外輪を作製した。
ここで、図１に示す内輪１に形成された熱放射被膜６１を、内輪１の外周面の軌道面１１を除いた部分に形成された部分６１ａ、内輪１の内周面に形成された部分６１ｂ、および内輪１の幅方向端面に形成された部分６１ｃに分けて考える。また、図１に示す外輪２に形成された熱放射被膜６２を、外輪２の外周面に形成された部分６２ａ、外輪２の内周面の軌道面２１と溝２２とを除いた部分に形成された部分６２ｂ、および外輪１の幅方向端面に形成された部分６２ｃに分けて考える。
【００１５】
そして、ＳＵＪ２製の内輪１として、内周面の熱放射被膜６１ｂのみを有するもの（放射率が０．５０と０．７０の二種類）と、いずれの面にも熱放射被膜６１が形成されていないものと、全面に銅メッキが施されたものを用意した。また、ＳＵＳ４４０Ｃ製の内輪１として、内周面の熱放射被膜６１ｂのみを有するもの（放射率が０．５０と０．７０の二種類）と、いずれの面にも熱放射被膜６１が形成されていないものと、全面に銅メッキが施されたものを用意した。
【００１６】
ＳＵＪ２製の外輪２として、外周面の熱放射被膜６２ａのみを有するもの（放射率が０．５０と０．７０の二種類）と、いずれの面にも熱放射被膜６２が形成されていないものを用意した。また、ＳＵＳ４４０Ｃ製の外輪２として、外周面の熱放射被膜６２ａのみを有するもの（放射率が０．５０と０．７０の二種類）と、いずれの面にも熱放射被膜６２が形成されていないものを用意した。
【００１７】
これらの内輪および外輪を表１の組み合わせで用い、玉３、保持器４、およびシール５は全てのサンプルで同じとして、呼び番号６２０６の転がり軸受を組み立てて回転試験装置に取り付け、軸受内にグリースを充填して回転試験を行った。試験条件は、回転速度：４１８０ｍｉｎ-1、ラジアル荷重：１０７８０Ｎ、使用グリース：ウレア系グリースとした。
【００１８】
そして、軸受に焼き付きが発生して回転が停止した時点を寿命とした。また、試験開始から終了まで連続して外輪の温度を測定した。さらに、No. １１の寿命を「１」とした寿命比を算出した。この試験の結果を下記の表１に示す。外輪の温度は試験開始により上昇するが、温度上昇が止まった時点での外輪の温度を表１に「外輪温度」として示した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
この表に示すように、内外輪の材料に関わらず、内輪の内周面または外輪の外周面に放射率が０．５以上である熱放射被膜が形成されているNo. １〜８は、熱放射被膜が形成されていないNo. ９および１１と銅メッキの形成により放射率が０．１５となったNo. １０と比較して、外輪温度が低く抑えられ、寿命も長く（No. １１の１．３７倍以上に）なった。
【００２１】
ＳＵＪ２とＳＵＳ４４０Ｃとでは、ＳＵＳ４４０Ｃの方が熱伝導率が低いため、No. ９とNo. １１との比較では、ＳＵＳ４４０Ｃ製の内外輪を使用しているNo. ９の方が外輪温度が高く、寿命が短くなっている。内外輪の材料のみが異なるNo. １とNo. ５、No. ２とNo. ６、No. ３とNo. ７、No. ４とNo. ８の比較では、ＳＵＳ４４０Ｃ製の内外輪を使用している方が外輪温度が高くなっている。
なお、この実施形態では深溝玉軸受について説明したが、本発明の転がり軸受はこれに限定されず、各種ころ軸受等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に相当する転がり軸受を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  内輪
２  外輪
３  玉（転動体）
４  保持器
５  シール
【図１】
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