(57)【要約】【課題】嵌合部分における摩擦係数を低減して、クリープ現象を抑制することができ、複雑な加工や部品点数の増加による製造コストの増加を防止することができる転がり軸受を提供する。【解決手段】外輪１１の外周面１１ｂが固定部材Ｈに嵌合固定される場合、内輪１２の内周面１２ｂが回転部材Ｓに嵌合固定され、外輪１１の外周面１１ｂが回転部材Ｓに嵌合固定される場合、内輪１２の内周面１２ｂが固定部材Ｈに嵌合固定され、外輪１１の外周面１１ｂ及び内輪１２の内周面１２ｂの少なくとも一方の平均表面粗さが０．１μｍＲａ以下に設定され、この平均表面粗さに設定される周面１１ｂ，１２ｂと固定部材Ｈ又は回転部材Ｓの嵌合面Ｈ１，Ｓ１との間に潤滑剤が塗布される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面が設けられる外輪と、外周面に内輪軌道面が設けられる内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、を備え、
前記外輪の外周面が固定部材に嵌合固定される場合、前記内輪の内周面が回転部材に嵌合固定され、前記外輪の外周面が前記回転部材に嵌合固定される場合、前記内輪の内周面が前記固定部材に嵌合固定される転がり軸受であって、
前記外輪の外周面及び前記内輪の内周面の少なくとも一方の平均表面粗さが０．１μｍＲａ以下に設定され、
前記平均表面粗さに設定される周面と前記固定部材又は前記回転部材の嵌合面との間に潤滑剤が塗布されることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記外輪の外周面及び前記内輪の内周面のうち、前記潤滑剤が塗布される周面に周溝が設けられることを特徴とする請求項１に記載に転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関し、特に、産業用モータ、家電モータなどに用いられる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受は、例えば、内周面に外輪軌道面を有する外輪と、外周面に内輪軌道面を有する内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の玉（転動体）と、複数の玉を周方向に所定の間隔で転動自在に保持する保持器と、を備える。
【０００３】
そして、転がり軸受が内輪回転のタイプである場合、外輪の外周面が所定のハウジングに嵌合固定されると共に内輪の内周面が所定のシャフトに嵌合固定されることによって、シャフトがハウジングに対して回転自在に支持される。
【０００４】
ここで、この種の転がり軸受において、外輪の外周面とハウジングの嵌合面との嵌合部分において、外輪が内輪の回転方向と相対的に逆方向に回転する現象、所謂、クリープ現象が発生することが知られている（外輪回転のタイプの場合には、内輪が外輪の回転方向と逆方向に回転する現象）。このクリープ現象が発生してしまうと、上記嵌合部分で摩耗が発生し、その摩耗による摩耗粉が軸受内部に侵入して、軸受性能を低下させる可能性がある。なお、クリープ現象は、上記嵌合部分に嵌め合い隙間があり、アンバランス荷重が生じる場合に発生する現象であり、嵌め合い隙間を設けて組み立てる自由側軸受に生じる問題である。
【０００５】
そこで、従来の転がり軸受としては、このクリープ現象を防止するため、ハウジング又はシャフトの軸方向の受け面に当接する外輪又は内輪の端面に、受け面との接触摩擦を増加させてクリープ現象の発生を抑制する凹凸構造を設けるものが知られる（例えば、特許文献１参考）。
【０００６】
また、従来の転がり軸受としては、外輪の外周面に周溝を設け、この周溝に摩擦係数の小さいＯリングを装着するものが知られる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−０４１６４４号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／０８４８３５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の転がり軸受では、軸方向の抑え力が小さい場合や過大なアンバランス荷重が負荷される場合に摩擦力がクリープ力に負けるため、使用条件によってはクリープ現象を抑制する効果が充分に得られない可能性があった。さらに、複雑な加工が必要であるため、製造コストが増加する可能性があった。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載の転がり軸受では、Ｏリング等、部品点数を増加させることになるため、製造コストが増加する可能性があった。また、外輪に設ける周溝の寸法交差を厳密に管理する必要があるため、製造コストが増加する可能性があった。さらに、Ｏリングに使用される材料がゴム又は樹脂の場合、使用温度が１２０°程度に限定される問題があった。
【００１０】
さらに、この種の転がり軸受の一般的な問題として、上記嵌合部分においてアンバランス荷重が負荷される場合、外輪でクリープ現象が顕著に発生して、その結果、発熱による軸受寿命の低下や摩耗粉の軸受侵入による軸受寿命の低下が起こる可能性があった。
【００１１】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、嵌合部分における摩擦係数を低減して、クリープ現象を抑制することができ、複雑な加工や部品点数の増加による製造コストの増加を防止することができ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】
【００１２】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）内周面に外輪軌道面が設けられる外輪と、外周面に内輪軌道面が設けられる内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面との間に転動自在に配置される複数の転動体と、を備え、外輪の外周面が固定部材に嵌合固定される場合、内輪の内周面が回転部材に嵌合固定され、外輪の外周面が回転部材に嵌合固定される場合、内輪の内周面が固定部材に嵌合固定される転がり軸受であって、外輪の外周面及び内輪の内周面の少なくとも一方の平均表面粗さが０．１μｍＲａ以下に設定され、平均表面粗さに設定される周面と固定部材又は回転部材の嵌合面との間に潤滑剤が塗布されることを特徴とする転がり軸受。
（２）外輪の外周面及び内輪の内周面のうち、潤滑剤が塗布される周面に周溝が設けられることを特徴とする（１）に記載に転がり軸受。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外輪の外周面及び内輪の内周面の少なくとも一方の平均表面粗さが０．１μｍＲａ以下に設定され、平均表面粗さに設定される周面と固定部材又は回転部材の嵌合面との間に潤滑剤が塗布されるため、嵌合部分における摩擦係数を低減して、クリープ現象を抑制することができる。また、外輪の外周面又は内輪の内周面を所定の平均表面粗さに加工するだけでよいため、複雑な加工や部品点数の増加による製造コストの増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る転がり軸受の第１実施形態を説明する断面図である。
【図２】本発明に係る転がり軸受の第２実施形態を説明する断面図である。
【図３】嵌め合い隙間と限界クリープ力との関係を示すグラフである。
【図４】軸受の回転継続時間と耐クリープ力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る転がり軸受の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明に係る転がり軸受の第１実施形態について説明する。
【００１７】
本実施形態の転がり軸受１０は、図１に示すように、内周面に外輪軌道面１１ａを有する外輪１１と、外周面に内輪軌道面１２ａを有する内輪１２と、外輪軌道面１１ａと内輪軌道面１２ａとの間に転動自在に配置される複数の玉（転動体）１３と、複数の玉１３を周方向に所定の間隔で転動自在に保持する保持器１４と、を備える。そして、転がり軸受１０は、内輪回転タイプの軸受であり、外輪１１の外周面１１ｂがハウジング（固定部材）Ｈに嵌合固定され、内輪１２の内周面１２ｂがシャフト（回転部材）Ｓに嵌合固定されている。
【００１８】
外輪１１の軸方向両端部には、外輪１１及び内輪１２間の軸受空間を密封するシール部材１５がそれぞれ取り付けられている。シール部材１５は、円環形状の芯金１６と、芯金１６に射出成形される樹脂製の弾性体１７と、を備える。
【００１９】
そして、本実施形態では、外輪１１の外周面１１ｂに研摩加工が施され、外輪１１の外周面１１ｂの平均表面粗さが０．１μｍＲａ以下に設定されている。さらに、外輪１１の外周面１１ｂとハウジングＨの嵌合面Ｈ１との嵌合部分にはウレア系グリースなどの潤滑剤Ｇが塗布されている。なお、潤滑剤Ｇであるグリースは、その使用環境に合わせて適宜選択可能である。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態の転がり軸受１０によれば、外輪１１の外周面１１ｂの平均表面粗さが０．１μｍＲａ以下に設定され、外輪１１の外周面１１ｂとハウジングＨの嵌合面Ｈ１との嵌合部分に潤滑剤Ｇが塗布されるため、外輪１１とハウジングＨとの嵌合部分における摩擦係数を低減して、クリープ現象を抑制することができる。また、外輪１１の外周面１１ｂを所定の平均表面粗さに加工するだけでよいため、複雑な加工や部品点数の増加による製造コストの増加を防止することができる。
【００２１】
ここで、上記嵌合部分に嵌め合い隙間があり、アンバランス荷重が生じる場合において、上記嵌合部分の摩擦係数が小さく且つ上記嵌合部分において十分な潤滑状態が維持されていれば、外輪１１は内輪１２の回転と共に連れ回り、上記嵌合部分に更に油膜を形成するため、クリープ現象は生じない。そして、本発明は、上記嵌合部分における油膜形成によるクリープ現象の遅延効果を利用するものである。
【００２２】
なお、本実施形態では、内輪回転タイプの軸受であるため、外輪１１の外周面１１ｂの平均表面粗さを０．１μｍＲａ以下に設定し、外輪１１の外周面１１ｂとハウジングＨの嵌合面Ｈ１との間に潤滑剤Ｇを塗布しているが、外輪回転タイプの軸受の場合は、内輪１２の内周面１２ｂの平均表面粗さを０．１μｍＲａ以下に設定し、内輪１２の内周面１２ｂとシャフトＳの嵌合面Ｓ１との間に潤滑剤Ｇを塗布する。
【００２３】
（第２実施形態）
次に、図２を参照して、本発明に係る転がり軸受の第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一或いは同等符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００２４】
本実施形態では、図２に示すように、潤滑剤Ｇが塗布される外輪１１の外周面１１ｂに環状の周溝２０が軸方向に離間して２本形成されており、この周溝２０は、潤滑剤溜まりとして機能する。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の転がり軸受１０によれば、外輪１１の外周面１１ｂに２本の周溝２０が形成されるため、軸受１０を長期間使用したとしても、外輪１１の外周面１１ｂとハウジングＨの嵌合面Ｈ１との嵌合部分において潤滑性を維持することができる。これにより、長期間に亘ってクリープ現象を抑制することができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、内輪回転タイプの軸受であるため、外輪１１の外周面１１ｂに周溝２０を形成したが、外輪回転タイプの軸受の場合は、内輪１２の内周面１２ｂに周溝２０を形成する。また、周溝２０の形状（深さ、幅）、本数などは、上記に限定されず、必要とする潤滑剤Ｇの量により適宜調整可能である。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明の作用効果を確認するため、本発明の転がり軸受と比較例の転がり軸受について、クリープ試験及び回転耐久試験を行い比較した。
【００２８】
（クリープ試験）
本試験では、本発明の転がり軸受として、外輪（１１）の外周面（１１ｂ）の表面粗さを０．１μｍＲａ、０．０５μｍＲａ、０．０２μｍＲａにそれぞれ設定し、外輪（１１）の外周面（１１ｂ）に潤滑剤（ウレア系グリース）を塗布した３種類の転がり軸受（本発明例１〜３、上記第１実施形態に相当）を用意する。また、比較例の転がり軸受として、標準品（比較例１）、及び外輪（１１）の外周面（１１ｂ）に形成される一対の周溝にＯリングをそれぞれ装着した転がり軸受（比較例２）を用意する。なお、いずれの試験軸受も軸受呼び番号６２０２ＺＺをベースに使用している。
【００２９】
本試験では、まず、試験軸受の外輪（１１）の外周面（１１ｂ）をハウジング（Ｈ）の嵌合面（Ｈ１）に嵌合固定すると共に、内輪（１２）の内周面（１２ｂ）にシャフト（Ｓ）を挿入して、内輪（１２）の内周面（１２ｂ）をシャフト（Ｓ）の嵌合面（Ｓ１）に嵌合固定した。次いで、シャフト（Ｓ）に取り付けられた円盤にアンバランス荷重を設置し、シャフト（Ｓ）を回転させて、試験軸受にアンバランス荷重を負荷した。そして、シャフト（Ｓ）の回転数を徐々に増加させて、外輪（１１）にクリープ現象が発生し始める限界クリープ力を複数回測定して平均値を算出した。さらに、上記測定を、外輪（１１）の外周面（１１ｂ）とハウジング（Ｈ）の嵌合面（Ｈ１）との嵌め合い隙間を変化させて行った。結果を図３に示す。
【００３０】
図３から明らかなように、本発明例１〜３のいずれも、比較例１と比較して、嵌め合い隙間によらず限界クリープ力が高く、耐クリープ性能を発揮することがわかった。また、本発明例１〜３のいずれも、嵌め合い隙間が１５μｍ以上のルーズな領域において比較例２より高い耐クリープ性能を発揮することがわかった。また、嵌め合い交差はＧ７、Ｇ６、Ｆ７、Ｆ６が有効であるが、軽量化のためハウジングにアルミニウムなどを用いる場合、よりタイトな、例えば、Ｈ７、Ｈ６とした場合でも、ハウジングの熱膨張により上記と同様の嵌め合い隙間が得られるため、より有利となることがわかった。
【００３１】
（回転耐久試験）
本試験では、本発明の転がり軸受として、外輪（１１）の外周面（１１ｂ）の表面粗さを０．１μｍＲａに設定し、外輪（１１）の外周面（１１ｂ）に２本の周溝（２０）を形成して、２本の周溝（２０）に潤滑剤（ウレア系グリース）を充填した転がり軸受（本発明例４、上記第２実施形態に相当）を用意する。また、本発明例４の比較として上記本発明例１を用意する。なお、本発明例４の試験軸受も軸受呼び番号６２０２ＺＺをベースに使用している。
【００３２】
本試験では、上記試験と同様に、試験軸受をハウジング（Ｈ）及びシャフト（Ｓ）にセットして、シャフト（Ｓ）を５０００時間継続して回転させ、このときの耐クリープ力の時系的変化を測定した、結果を図４に示す。
【００３３】
図４から明らかなように、本発明例４では、５０００時間回転させたとしても、耐クリープ力が低下せず維持され、長寿命の耐クリープ性能が確認できた。また、本発明例１及び本発明例４共に、外輪（１１）の外周面（１１ｂ）に顕著なフレッチング跡はなく、同様に試験した一般軸受（図中データなし）にフレッチング跡があることから、フレッチング防止効果も確認された。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    転がり軸受
１１    外輪
１１ａ  外輪軌道面
１１ｂ  外周面
１２    内輪
１２ａ  外輪軌道面
１２ｂ  内周面
１３    玉（転動体）
１４    保持器
２０    周溝
Ｇ      潤滑剤
Ｈ      ハウジング（固定部材）
Ｈ１    嵌合面
Ｓ      シャフト（回転部材）
Ｓ１    嵌合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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