(57)【要約】      （修正有）【課題】軸受内部空間に封入された潤滑剤による攪拌抵抗を減少させることでトルクの低減を図ることを可能にする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環状の軌道輪（内輪２、外輪４）と、軌道輪間に沿って転動自在に配列された複数の転動体６と、各転動体を回転可能に保持する保持器８と、内外輪間の軸方向両側に組み込まれて軸受内部空間を軸受外部から密封する密封部材１０とを備えており、保持器は、樹脂材料で成形され、かつ、その容積が少なくとも軸受内部空間容積の２５％以上を占めるように設計されている。【選択図】図１
2012172818.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環状の軌道輪と、
軌道輪間に沿って転動自在に配列された複数の転動体と、
各転動体を回転可能に保持する保持器と、
内外輪間の軸方向両側に組み込まれて軸受内部空間を軸受外部から密封する密封部材とを備えており、
保持器は、樹脂材料で成形され、かつ、その容積が少なくとも軸受内部空間容積の２５％以上を占めるように設計されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
軸受内部空間容積とは、対向配置された軌道輪と、密封部材とで区画された空間容積から、複数の転動体の容積の合計を差し引いた値であ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】
保持器は、金属よりも比重の小さいポリアミド系樹脂で成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
保持器は、当該保持器の内径側及び外径側のいずれも、内輪及び外輪に触れないように構成され、複数の転動体によってのみ回転案内される転動体案内保持器であることを特徴とする請求項１〜３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、軸受内部空間に封入された潤滑剤、もしくは軸受内部空間に浸入してくる潤滑剤による攪拌抵抗を減少させることでトルクの低減を図ることを可能にする転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受内部空間（外内輪とその両側の密封部材とで囲まれた空間）に封入された潤滑剤、もしくは軸受内部空間に浸入してくる潤滑剤による攪拌抵抗を減少させることを可能にする各種の軸受が知られている。その一例として、特許文献１に示された転がり軸受では、外輪案内される保持器の外径面側を介して、グリースを外輪内周面に送り込むようにすることにより、グリース移動に伴う攪拌抵抗を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４０７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したような従来の軸受、さらには、いわゆる油潤滑の軸受においても、軸受寿命の低下の原因となり得る異物（例えば、水、塵埃など）の軸受内部空間への浸入を防止するために、密封部材を設け、そのシール性を向上させることがある。この場合、軸受内部空間において、潤滑剤量が必要以上に保持されてしまう虞があり、そうなると、当該軸受内部空間に封入された潤滑剤による攪拌抵抗が増大し、その結果、トルクが上昇してしまうといった問題が生じる。
【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、軸受内部空間に封入された潤滑剤による攪拌抵抗を減少させることでトルクの低減を図ることを可能にする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】
このような目的を達成するために、本発明の転がり軸受は、相対回転可能に対向配置された環状の軌道輪と、軌道輪間に沿って転動自在に配列された複数の転動体と、各転動体を回転可能に保持する保持器と、内外輪間の軸方向両側に組み込まれて軸受内部空間を軸受外部から密封する密封部材とを備えており、保持器は、樹脂材料で成形され、かつ、その容積が少なくとも軸受内部空間容積の２５％以上を占めるように設計されている。
本発明において、軸受内部空間容積とは、対向配置された軌道輪と、密封部材とで区画された空間容積から、複数の転動体の容積の合計を差し引いた値である。
本発明において、保持器は、金属よりも比重の小さいポリアミド系樹脂で成形されている。
本発明において、保持器は、当該保持器の内径側及び外径側のいずれも、内輪及び外輪に触れないように構成され、複数の転動体によってのみ回転案内される転動体案内保持器である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、軸受内部空間に封入された潤滑剤による攪拌抵抗を減少させることでトルクの低減を図ることを可能にする転がり軸受を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、本実施形態の軸受と従来の軸受との測定結果に基づく回転速度と回転トルクとの関係を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る転がり軸受の他の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施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(ａ)に示すように、本実施形態の転がり軸受は、相対回転可能に対向配置された環状の軌道輪（内輪２、外輪４）と、内外輪２,４間に沿って転動自在に配列された複数の転動体６と、各転動体６を１つずつ回転可能に保持する複数のポケット８ｐを有する保持器８と、内外輪２,４間の軸方向両側（複数の転動体６が保持器８に保持された状態における当該転動体６及び保持器８の軸方向両側）に組み込まれて軸受内部空間を軸受外部から密封する密封部材１０とを備えている。なお、軸受内部空間には、所定量の潤滑剤（例えば、油、グリース）が封入、あるいは、転がり軸受外部から供給されて存在している。
【００１０】
軌道輪（内輪２、外輪４）を構成する材料の種類としては、特に限定されないが、例えば、高炭素クロム鋼（ＳＵＪ２）等の軸受鋼を使用することが好ましく、特に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した軸受鋼がより好ましい。また、中炭素鋼に例えばケイ素、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、これに浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した合金鋼を使用してもよい。特に、転がり軸受が高温環境下において高速回転で使用される場合には、中炭素鋼に対するケイ素の添加量を多くし、これに浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した合金鋼を使用することが好ましい。
【００１１】
転動体６としては、例えば、玉、ころ、ニードルなどを適用することができるが、図面では一例として、玉を想定しており、これにより、玉軸受が構成されている。この場合、転動体（玉）６を構成する材料の種類としては、特に限定されないが、例えば、軸受鋼やセラミックス等を適宜使用することが好ましい。
【００１２】
保持器８としては、当該保持器８の内径側及び外径側のいずれも、内輪２の外周面２ｓ（以下、内輪外周面２ｓという）、及び、外輪４の内周面４ｓ（以下、外輪内周面４ｓという）に触れないように構成され、転動体（玉）６によってのみ回転案内される転動体案内保持器を適用することが好ましい。なお、当該保持器８としては、例えば波形保持器、合せ保持器、冠形保持器等を適用することができるが、ここでは一例として、その一方側に周方向に沿って等間隔で複数のポケット８ｐが開口され、その他方側（各ポケット８ｐが開口された側とは反対側）の周面８ａが周方向に沿って閉塞された冠形保持器８を想定する。
【００１３】
また、保持器８を構成する材料の種類としては、当該保持器８の容積を大きくするために、金属よりも比重の小さい樹脂材料を適用することが好ましい。ここで、樹脂材料の種類としては、保持器８に必要な強度、耐熱性等を有していれば特に限定されないが、射出成形が可能で、かつ、その比重が小さいポリアミド系のものを適用することが好ましい。なお、ポリアミド系樹脂としては、例えば、ナイロン４６、ナイロン６６等があげられる。また、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂を使用することも好ましい。
【００１４】
この場合、軸受の高速回転における使用環境下では、保持器８の重量が少ない方が好ましいことから、上記した樹脂材料に配合する強化繊維（例えば、ガラス繊維（ＧＦ）、炭素繊維（ＣＦ）など）は、当該樹脂材料の比重を増加させるために、通常よりも比較的少なめ（例えば、樹脂全量の３〜２５重量（質量）％程度）に設定することが好ましい。
【００１５】
また、密封部材１０としては、例えば、接触形又は非接触形シール（ゴムシール、樹脂シール）、金属シールドなど各種のものを適用することができる。なお、図１(ａ)には、一例として、心金１０ａ入りのゴム１０ｂ製を成す非接触形シール１０が組み込まれた玉軸受が示されている。なお、密封部材（シール）１０は、その基端１０ｅが外輪４の内周面４ｓに形成された取付溝部４ｇに嵌合させて取り付けられており、その先端１０ｔが内輪２の外周面２ｓに対して非接触状態に位置決めされている。
【００１６】
また、上記した玉軸受において、内輪外周面２ｓには、周方向に沿って連続した内輪軌道面２ｍが形成されており、一方、外輪内周面４ｓには、内輪軌道面２ｍに対向して周方向に連続した外輪軌道面４ｍが形成されている。この場合、複数の転動体（玉）６は、保持器８の各ポケット８ｐに１つずつ回転可能に保持された状態で、内輪軌道面２ｍと外輪軌道面４ｍとの間に沿って転動自在に配列されている。
【００１７】
このような状態で、玉軸受を回転（内外輪２,４を相対回転）させると、複数の転動体（玉）６は、内輪軌道面２ｍと外輪軌道面４ｍとの間に沿って転動し、このとき、保持器８は、各転動体（玉）６を各ポケット８ｐに１つずつ回転可能に保持しながら、当該各転動体（玉）６と共に内外輪２,４間（軸受内部空間）に沿って公転する。
【００１８】
ここで、上記した軸受内部空間とは、内輪２（内輪外周面２ｓ）と、外輪４（外輪内周面４ｓ）と、一対の密封部材（シール）１０とで区画された空間領域を指し、当該軸受内部空間容積とは、内輪２（内輪外周面２ｓ）と、外輪４（外輪内周面４ｓ）と、一対の密封部材１０とで区画された空間容積から、複数の転動体（玉）６の容積の合計を差し引いたもの（値）を指す。
【００１９】
この場合、本実施形態の転がり軸受において、保持器８は、金属よりも比重の小さいポリアミド系樹脂材料で成形され（射出成形可能であって）、かつ、その容積が少なくとも軸受内部空間容積の２５％以上を占めるように設計されていることが好ましい。
【００２０】
これによれば、軸受内部空間を減少させることができるため、当該軸受内部空間に封入、あるいは外部から供給されて滞留する潤滑剤（例えば、油、グリース）の量を減少させることができる。また、軸受内部空間に過剰に存在する潤滑剤をすみやかに軸受外部に排出することもできる。これにより、一対の密封部材（シール）１０で密封された軸受特有の攪拌抵抗（即ち、滞留する潤滑剤による攪拌抵抗）を大幅に減少させることができる。この結果、当該軸受のトルク（即ち、回転トルク）を飛躍的に低減することができる。
【００２１】
また、かかる効果を奏する本実施形態の転がり軸受は、当該軸受の最高回転数がｄｍｎ値で１５万以上の環境下で使用される場合に、その効果が大きい。
なお、ｄｍｎ値とは、ｄｍ（軸受内径：ｍｍ）×ｎ（回転速度（数）：ｍｉｎ−１）なる関係式によって算出される許容回転数を示す。
【００２２】
更に、上記した効果を奏する本実施形態の転がり軸受は、低速回転での使用環境下において、潤滑に使用される潤滑剤の粘度が高い場合、例えば、４０℃での粘度が１３０ｍｍ２／ｓ以上の潤滑油を使用した場合にも、その効果が大きい。
【００２３】
ここで、上記した効果について、上記した樹脂製の保持器８と密封部材１０を備えた本実施形態の転がり軸受（本件の軸受）と、鉄製の保持器を備えた従来の軸受とについて、軸受の回転速度と、そのときの回転トルクとの関係について測定した。なお、かかる測定では、本件の軸受及び従来の軸受は、保持器のみ異なり、それ以外の部分及び測定条件は同一として実施した。即ち、軸受サイズは、軸受内径：４５φ、軸受外径：１００φ、軸受幅：２６φとし、また、測定荷重は無負荷、雰囲気温度及び潤滑油温度は４０℃、潤滑油レベルは軸心とした。
【００２４】
図１(ｂ)には、本件の軸受と従来の軸受との測定結果に基づく回転速度と回転トルクとの関係が示されている。これによれば、従来の軸受に比べて、本件の軸受では、低速回転から高速回転に亘って常に回転トルクが大きく下回っていることが判明した。これによれば、一対の密封部材（シール）１０で密封された軸受特有の攪拌抵抗（即ち、滞留する潤滑剤による攪拌抵抗）を大幅に減少させ、当該軸受のトルク（即ち、回転トルク）を飛躍的に低減することができることが確認された。
【００２５】
なお、上記した実施形態では、内輪軌道面２ｍ及び外輪軌道面４ｍが共に、軸受幅に対して中心に位置付けられた転がり軸受を想定しているが、これに代えて、図２に示すように、内輪軌道面２ｍ及び外輪軌道面４ｍを共に、軸受幅に対してオフセット（偏心）させた転がり軸受としてもよい。この場合、当該転がり軸受に適用する保持器８は、その容積が軸受内部空間容積の７０％を占めるように設計することが好ましい。
【００２６】
このような構成の転がり軸受によれば、さらに効率よく軸受内部空間容積を減少させることができるため、当該軸受内部空間に封入されて滞留する潤滑剤（例えば、油、グリース）の量をさらに減少させることができる。これにより、一対の密封部材（シール）１０で密封された軸受特有の攪拌抵抗（即ち、滞留する潤滑剤による攪拌抵抗）を大幅に減少させることができる。この結果、当該軸受のトルク（即ち、回転トルク）を飛躍的に低減することができる。なお、その他の効果は、上記した実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
【符号の説明】
【００２７】
２  内輪（軌道輪）
４  外輪（軌道輪）
６  転動体
８  保持器
１０  密封部材
【図１】
2012172818.tif 000003
【図２】
2012172818.tif 000004