(57)【要約】      （修正有）【課題】軸受内部へのグリース封入量を限定することにより軸受の早期焼き付きを防止する転がり軸受を提供する。【解決手段】外周面に内輪軌道２を有する内輪１と、内周面に外輪軌道４を有する外輪３と、前記内輪軌道２と外輪軌道４の間に転動自在に組み込まれる複数個の転動体５と、前記複数個の転動体５を転動自在に保持する保持器６とを備え、軸受内部９にはグリース７が封入されて構成されている転がり軸受であって、前記グリース７は、ジウレア系グリースであって、基油に少なくともポリα−オレフィンを含み、グリース封入量は、動的空間容積に対して２５〜６０％とし、７０℃以上、ｄｍＮ値が９０万以上の高温・高速環境下で使用されるモータ支持軸受とした。【選択図】図１
2016001009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内輪軌道を有する内輪と、
内周面に外輪軌道を有する外輪と、
前記内輪軌道と外輪軌道の間に転動自在に組み込まれる複数個の転動体と、
前記複数個の転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、
軸受内部にはグリースが封入されて構成されている転がり軸受であって、
前記グリースは、ジウレア系グリースであって、
基油に少なくともポリα−オレフィンを含み、
グリース封入量は、動的空間容積に対して２５〜６０％としたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記内輪は、軸方向片側の溝肩が落とされており、
前記保持器は環状体で、環状体の周面を径方向に貫通する複数のポケットを周方向に所定間隔で有してい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】
７０℃以上、ｄｍＮ値が９０万以上の高温・高速環境下で使用されるモータ支持軸受であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受内部に所定のグリースを封入し、特に高温・高速環境下にて早期焼き付きを防止する転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速モータ支持に用いられるグリース潤滑の転がり軸受は、グリースの撹拌抵抗等、軸受の発熱が大きいと早期焼き付きを引き起こすことが問題視されている。例えば、特にｄｍＮ値（ピッチ円直径×最高回転数）が９０万以上の高速環境下にて外輪回転で使用されている軸受内に封入されたグリースは、軌道面及び転動体には付着せず、外輪内径の溝肩部、若しくはシール内面に付着していることが多いからである。
【０００３】
従来、この種の問題対策として、高ちょう度のグリースを封入することでグリースの撹拌抵抗を低減し、軸受の発熱を抑えることがなされている（特許文献１参照。）。
【０００４】
しかし、高ちょう度のグリースを封入した場合、グリースが流動し易くなるためグリース漏れが発生し易くなる。
グリース漏れが発生すると、周囲のユニット（電気部品等）へ悪影響を及ぼす虞があり、また軸受内の残存グリース量が不足することにより軸受が焼き付きに至る虞がある。
【０００５】
グリース漏れの対策としては、密封装置（シール,シールド）を備えることが一般的である。
しかし、高速用途には周速の問題で接触シールが使用できない。非接触シールやシールドも高ちょう度のグリースを使用した場合、漏れを効果的に防止することは困難である。
このように、軸受の早期焼き付きを防止する対策としてグリースのちょう度を大きくしても、グリース漏れを加速して潤滑不良を招いてしまうため、結果的に軸受の焼き付き寿命が減少するといった虞を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−７４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、軸受内部へのグリース封入量を限定することにより軸受の早期焼き付きを防止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】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明の第１の発明は、外周面に内輪軌道を有する内輪と、
内周面に外輪軌道を有する外輪と、
前記内輪軌道と外輪軌道の間に転動自在に組み込まれる複数個の転動体と、
前記複数個の転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、
軸受内部にはグリースが封入されて構成されている転がり軸受であって、
前記グリースは、ジウレア系グリースであって、
基油に少なくともポリα−オレフィンを含み、
グリース封入量は、動的空間容積に対して２５〜６０％としたことを特徴とする転がり軸受としたことである。
【０００９】
本発明によれば、グリース封入量を動的空間容積に対して２５〜６０％とすることで軸受の発熱を抑制し、かつならし時間を短縮することができ、軸受の発熱によるグリースの劣化を抑えられ、耐焼き付き性を向上させることができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記内輪は、軸方向片側の溝肩が落とされており、
前記保持器は環状体で、環状体の周面を径方向に貫通する複数のポケットを周方向に所定間隔で有していることを特徴とする転がり軸受としたことである。
【００１１】
本発明によれば、動的空間容積を増やすことが出来、より多くのグリースを封入することが可能となるため、結果的に焼き付き寿命を向上することができる。また、保持器形状を上述のとおりとしたため、遠心力による径方向変形が少なく、高速回転に有利である。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、７０℃以上、ｄｍＮ値が９０万以上の高温・高速環境下で使用されるモータ支持軸受であることを特徴とする転がり軸受としたことである。
【００１３】
本発明によれば、高温・高速環境下で使用されるモータ支持軸受において、特に効果が発揮され得る。すなわち、例えばｄｍＮ値が９０万以上の高速環境下では、グリースは軌道面及び転動体には付着せず、多くは外輪内径の溝肩部、若しくはシール内面に付着している。つまり、ならし終了後のグリースは動的空間に付着していることから、本発明のようにグリース封入量を動的空間容積に対する割合で最適化することにより軸受内潤滑を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明転がり軸受の一実施形態で、グリース封入位置の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明転がり軸受の一実施形態で、グリース封入位置の他の一例を示す概略縦断面図である。
【図３】グリース封入量と軸受温度上昇の関係を示す図である。
【図４】グリース封入量とならし時間の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明転がり軸受の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、本発明の一実施形態であって、何等図示例に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
【００１６】
本実施形態では、７０℃以上で、かつｄｍＮ値が９０万以上の高温・高速環境下で使用される自動車のモータ支持用の転がり軸受を想定している。
【００１７】
転がり軸受は、外周面に内輪軌道２を有する円筒状の内輪１と、内周面に外輪軌道４を有し、前記内輪１の外径よりも大径の内径を有して相対回転可能に配される円筒状の外輪３と、前記内輪軌道２と外輪軌道４の間に転動自在に組み込まれる複数個の転動体（玉）５と、前記複数個の転動体５を転動自在に保持する保持器６とを備え、軸受内部にはグリース７が封入されて構成されている。
なお、本実施形態では、軸受内部９を密封する非接触シール８を軸方向（図中矢印Ｌ１で示す）左右の開口部分１０に配設している。
【００１８】
本実施形態の転がり軸受は、内輪１が、内輪軌道面２を挟んだ軸方向片側に溝肩が落とされている肩落とし部１１（カウンタボア）を有し、外輪３が、外輪軌道面４の軸方向両側にそれぞれ溝肩１２を有する、アンギュラ玉軸受を採用している。
このようなアンギュラ玉軸受を用いることにより、動的空間容積を増やすことが出来、より多くのグリースを封入することが可能となるため、結果的に焼き付き寿命を向上することができる。
【００１９】
ここで、動的空間容積とは、外輪３の内径面と内輪１の外径面、及び両側のシール（本実施形態では非接触シール）８によって囲まれた空間容積のうち、転動体５と保持器６が通過しない空間の容積をいう。
【００２０】
保持器６は、環状体で、環状体の周面を径方向に貫通する複数のポケット６ａを周方向に所定間隔で有している。
ｄｍＮ値が９０万を超えるような高速回転下において、例えば冠型の保持器を使用した場合、遠心力によりポケット開口の径方向の開きが発生する虞があり、転動体や外輪と接触して発熱が大きくなってしまう虞がある。本実施形態のように、環状体の周面を径方向に貫通する複数のポケット６ａを周方向に所定間隔で有している保持器であれば、遠心力による径方向変形が少なく、高速回転に有利である。
【００２１】
保持器６を構成する樹脂材料は、例えば、ナイロン４６、ナイロン６６、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、あるいは上記各樹脂材料にガラス繊維（ＧＦ）、炭素繊維（ＣＦ）を１０〜４０質量％含有した樹脂材料が想定される。
【００２２】
軸受内部に封入されるグリース７は、例えば、増ちょう剤、基油、添加剤を含み、増ちょう剤はジウレア化合物からなり、基油の４０℃における動粘度が３０〜８０cStとする。基油の動粘度が３０cSt未満であると、油膜切れによる早期焼き付きが生じる虞があり、８０cStを超えると、軸受の発熱が大きく、グリースの劣化が進み、かえって焼き付き寿命を減少する虞がある。
【００２３】
基油の種類は、例えば、耐焼き付き性の観点からポリα−オレフィン（ＰＡＯ）を含んだものが好ましい。
グリース７の混和ちょう度は、大きいほうが撹拌抵抗による発熱は低くなるが、ちょう度が大きいほどグリース漏れの虞があるため、２１０〜３００とし、さらに好ましくは２１０〜２７０とする。
グリース７に含まれる増ちょう剤の種類は、例えば、耐熱性に優れたジウレアとし、さらに、ならし時間短縮の観点から、軌道面に残り難い脂肪族ウレアが好ましいため、増ちょう剤のうち少なくとも１０％は脂肪族ウレアを含むものとする。
【００２４】
グリース７の封入量は、軸受の動的空間容積に対して２５〜６０％、好ましくは４０〜６０％、最も好ましくは４０〜５０％である。
グリース７の封入量を動的空間容積に対して２５〜６０％とすることで軸受の発熱を抑制し、かつならし時間を短縮することができ、軸受の発熱によるグリースの劣化を抑えられ、耐焼き付き性を向上させることができる。
【００２５】
グリース７の封入位置は、例えば、周方向で隣り合う転動体５と転動体５の間で、内輪１の内輪軌道２と接する位置及び外輪３の内径側の溝肩１２付近の複数個所にも封入する。
例えば図１の実施例では、内輪軌道２の転動体５，５間と、外輪３の背面側（図面にて符合Ｂで示す側）の内径部の２箇所封入とした形態を示す。
また、図２の実施例では、内輪軌道２の転動体５，５間と、外輪３の背面側（図面にて符合Ｂで示す側）の内径部及び正面側（図面にて符合Ｆで示す側）の内径部の３箇所封入とした形態を示す。
【００２６】
封入されるグリース７は、初期潤滑を確保し、早期焼き付きを防止するため、前記内輪軌道２の転動体５，５間のグリース封入量が全グリース封入量の１０％以上とするとよい。
また、ならし時間の減少のため、前記内輪軌道２の転動体５，５間に封入されるグリース量は１０〜５０％が好ましい。
【００２７】
図３は、転がり軸受（アンギュラ玉軸受）について、動的空間容積に対するグリース７の封入量の割合と軸受の温度上昇の試験結果を示す。軸受の温度上昇は、軸受の外輪と雰囲気温度との差である。
【００２８】
試験には、内径８ｍｍ、外径２２ｍｍのシール付アンギュラ玉軸受を使用した。グリースは、増ちょう剤にジウレア、基油に４０℃における動粘度が５０cStのポリα-オレフィン（ＰＡＯ）、混和ちょう度が２３０のものを封入した。
上記軸受を用いて、室温下でＰ／Ｃ＝０．１の荷重条件にて、ｄｍＮ値１３０万まで段階的に上げていき、試験の軸受温度上昇の最高値をプロットした。なお、上記荷重条件のＰは動等価荷重［Ｎ］、Ｃは基本動定格荷重［Ｎ］を示す。
【００２９】
本試験結果により、グリース封入量を増やしていくと、グリースの撹拌抵抗が大きくなり、軸受の温度上昇が大きくなることが確認できる。
【００３０】
また、図４には、本試験実施時の動的空間容積に対するグリース封入量とならし時間の関係を示す。ここで、ならし時間とは、上記本試験において、試験開始から軸受の外輪温度が最高温度より急激に低下するまでの時間を示している。
軸受外輪温度が急激に下がったポイントが、グリースの撹拌が落ち着き、軌道面外でグリースが溜まった状態となり、ならしが完了したポイントである。
【００３１】
本試験結果により、動的空間容積に対するグリース封入量が５０％以下では、ならし時間に大きな差は見られないが、７５％になるとならし終了まで多大な時間を要していることが確認できる。これは、動的空間容積に対するグリース量が多いために、軌道面のグリースが軌道面外にまで飛散され難い状態にあったことを示している。
【００３２】
以上の試験結果から、軸受内へのグリース封入量が多すぎると軸受の発熱が大きくなり、ならしにも時間が掛かってしまうことがわかる。軸受自身の発熱によりグリースが高温に晒され、その状態が長時間続くとグリースの劣化を進めてしまう。
これに対して、グリース封入量が少なすぎると、潤滑不良を引き起こし、早期焼き付きの原因となってしまう。
従って、本試験結果によって、グリース封入量は動的空間容積に対して２５〜６０％、好ましくは４０〜６０％、最も好ましくは４０〜５０％であるといえる。
【００３３】
本発明の転がり軸受は、高温・高速環境下で使用される自動車用モータの回転軸を支持する軸受において特に効果が発揮され得る。
すなわち、例えばｄｍＮ値が９０万以上の高速環境下では、グリースは軌道面及び転動体には付着せず、多くは外輪内径の溝肩部、若しくはシール内面に付着している。つまり、ならし終了後のグリースは動的空間に付着していることから、本発明のようにグリース封入量を動的空間容積に対する割合で最適化することにより軸受内潤滑を向上させることが出来るため、高温・高速環境下で使用される自動車用モータの回転軸を支持する軸受などにあっても、早期焼き付きを防止することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の転がり軸受は、自動車（電気自動車・ハイブリッド車も含む）のモータ支持軸受に限らず、自動車の他の回転軸を支持する軸受にも利用可能であり、また、ジェットエンジン用や工作機械用として利用することも可能であり、特に高温・高回転下において使用される可能性のある位置に使用される転がり軸受として利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  内輪
２  内輪軌道
３  外輪
４  外輪軌道
５  転動体
６  保持器
７  グリース
８  シール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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