(57)【要約】【課題】油潤滑の転がり軸受として回転トルクを低減しつつ、潤滑油を軸受内部に十分に保持でき、また、その潤滑油を潤滑部位に安定して供給できる転がり軸受を提供する。【解決手段】転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する環状の保持器５とを備えてなり、保持器５は、内径面および外径面から選ばれる少なくとも一方の面において、該面の一部に該面から窪んだ形状の凹部１０を有し、凹部１０に繊維材または多孔質材からなり潤滑油が予め保持または含浸されている油保持体６が固定されており、凹部１０は隣り合うポケット９の間に、これらのポケット９を連通する空間として設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪である内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する環状の保持器とを備えてなる転がり軸受であって、
前記保持器は、内径面および外径面から選ばれる少なくとも一方の面において、前記少なくとも一方の面の一部に該面から窪んだ形状の凹部を有し、
前記凹部に、繊維材または多孔質材からなり、潤滑油が予め保持または含浸されている油保持体が固定されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記保持器は、環状の保持器本体上に、軸方向一方側に開口して前記転動体を保持する複数のポケットを有し、前記凹部は、隣り合う前記ポケットの間に、これらのポケットを連通する空間として設けられていることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記油保持体が、前記繊維材である合成樹脂の短繊維からなる植毛部であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記潤滑油が、添加剤無添加もしくは添加剤を含んだ状態で前記油保持体に保持または含浸されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関し、特に潤滑油で潤滑される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受は、一般的に内輪、外輪、転動体、および保持器で構成されている。外部からの異物の侵入を防ぐためや、内部に封入した潤滑剤の流出を防ぐために、開口端部にシール部材が設けられる場合がある。軸受内部の潤滑剤には、グリースが用いられることが多い。グリースは、取り扱いが容易で密封装置の設計も簡素化できる。グリースは再供給する必要がなく、メンテナンス性が優れている。しかし、軸受に密封したグリースの攪拌抵抗により、摩擦トルクの増加やそれに伴う熱が発生することが知られている。摩擦トルクなどを低減する技術として、特許文献１〜３のような技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、潤滑剤や潤滑条件を変更することによる潤滑特性向上技術であり、耐剥離性、グリース漏れ性に優れ、かつ外輪回転軸受で使用しても早期焼付きを抑制できる軸受用グリース組成物として、所定のエステル油とジウレア化合物とを所定配合量で含むものが記載されている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献２には、保持器の形状変更などにより、軸受の回転トルクの低減を図るものとして、鋼板プレスにより形成された２枚の環状保持板で構成され、多角形状のポケット部などが形成された保持器を備えた深溝玉軸受が記載されている（特許文献２参照）。また、特許文献３には、固形グリースを利用することによる潤滑特性向上技術として、超高分子量ポリエチレンと潤滑グリースとの混合物を加熱融解させた後、冷却して固形化した軸受用潤滑組成物が記載されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３３０７５５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２１９５号公報
【特許文献３】特公昭６３−２３２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１は封入グリースの改良により、潤滑特性を改善するものであるが、グリースのような半固体状潤滑剤を使用した場合は、潤滑剤に起因する攪拌抵抗のためにトルクが大きくなる。近年における自動車や産業用機器などに用いる転がり軸受では、省エネルギー化を図るため、十分な潤滑寿命を確保しつつ、トルクを低減することは重要な課題である。
【０００７】
この課題に対して、特許文献２のような特殊形状の保持器を用いることでトルクの低減を図り得る。また、グリース種を最適化することや、グリース封入量自体を減らすことでもトルクの低減を図り得る。しかし、これらは製造コストの増加や軸受寿命の低下にも繋がる。
【０００８】
特許文献３は、熱固化型グリースを用いることで回転トルクの低減を図っている。しかし、高温条件では油分の流出が多くなり低寿命という欠点がある。また、フルパック仕様においては、冷却固化時に該組成物が収縮して転動体を抱きこんでしまい、トルクが増加するおそれがある。
【０００９】
また、グリースを使用せずに油潤滑とすることで、グリースによるトルク増加などの問題は解消できる。しかしながら、基油を増ちょう剤成分から徐放できるグリース潤滑と比較して油潤滑は潤滑寿命が短い。長寿命化を図るためには、通常、潤滑油の再供給が必須となる。このため、再供給を必要としないように軸受内に潤滑油を十分に保持できることが望まれる。また、潤滑性能を長期間にわたり維持するため、潤滑油を十分に保持しつつ、その潤滑油を潤滑部位に安定して供給できることも望まれる。
【００１０】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、油潤滑の転がり軸受として回転トルクを低減しつつ、潤滑油を軸受内部に十分に保持でき、また、その潤滑油を潤滑部位に安定して供給できる転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する環状の保持器とを備えてなる転がり軸受であって、上記保持器は、内径面および外径面から選ばれる少なくとも一方の面において、上記少なくとも一方の面の一部に該面から窪んだ形状の凹部を有し、上記凹部に、繊維材または多孔質材からなり、潤滑油が予め保持または含浸されている油保持体が固定されていることを特徴とする。
【００１２】
上記保持器は、環状の保持器本体上に、軸方向一方側に開口して上記転動体を保持する複数のポケットを有し、上記凹部は、隣り合う上記ポケットの間に、これらのポケットを連通する空間として設けられていることを特徴とする。
【００１３】
上記油保持体が、上記繊維材である合成樹脂の短繊維からなる植毛部であることを特徴とする。また、上記潤滑油が、添加剤無添加もしくは添加剤を含んだ状態で上記油保持体に保持または含浸されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の転がり軸受は、軌道輪である内輪および外輪と、この内・外輪間に介在する複数の転動体と、この転動体を保持する環状の保持器とを備えてなり、この保持器は、内径面および外径面から選ばれる少なくとも一方の面において、該面の一部に該面から窪んだ形状の凹部を有し、この凹部に繊維材または多孔質材からなり潤滑油が予め保持または含浸されている油保持体が固定されているので、潤滑油を軸受内部（上記凹部の油保持体）に十分に保持でき、潤滑油の再供給なしで長時間連続運転できる。また、グリースを軸受内空間に封入しないので、低トルクとなる。
【００１５】
保持器は、環状の保持器本体上に、軸方向一方側に開口して転動体を保持する複数のポケットを有し、上記凹部は隣り合うポケットの間に、これらのポケットを連通する空間として設けられているので、凹部の油保持体からポケット内に、潤滑油を安定して供給でき、長期にわたり潤滑性能を維持できる。
【００１６】
植毛部の繊維が合成樹脂の短繊維であるので、油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例に係る転がり軸受の一部断面図である。
【図２】保持器の一形態を示す一部斜視図である。
【図３】保持器の他の形態を示す一部斜視図である。
【図４】保持器の他の形態を示す一部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の転がり軸受の一例を図１および図２に基づき説明する。図１は、本発明の転がり軸受として所定の樹脂製冠形保持器を組み込んだ深溝玉軸受の一部断面図であり、図２は、この冠形保持器の一部斜視図である。図１に示すように、転がり軸受１は、外周面に転走面２ａを有する内輪２と、内周面に転走面３ａを有する外輪３とが同心に配置される。内輪の転走面２ａと外輪の転走面３ａとの間に複数個の転動体４が介在して配置される。この複数個の転動体４が、冠形の保持器５により周方向等間隔に保持される。
【００１９】
図２に示すように、冠形の保持器５は、環状の保持器本体７上に、軸方向一方側に開口して転動体である玉を保持するポケット９を備える。より詳細には、環状の保持器本体７上に周方向に一定ピッチをおいて対向一対の保持爪８を形成し、その対向する各保持爪８を相互に接近する方向にわん曲させるとともに、その保持爪８間にポケット９を形成したものである。ここで、隣接するポケット９の間に凹部１０が形成されている。凹部１０は、保持器５の内径面７ａから窪んだ形状であり、凹部両端のポケット９を連通する空間として設けられている。すなわち、凹部１０は、その両端の一部がポケット９にかかり、連通口１０ａにおいてポケット９と連通している。また、凹部１０は、保持器５のポケット反開口側の端面７ｂに開口した形状とされている。
【００２０】
図１および図２に示す形態では、該構造の冠形の保持器５において、凹部１０内に、繊維材からなる植毛部などの油保持体６を接着固定している。該図に示す網掛け部分が油保持体６の最大形成箇所である。凹部１０に油保持体６を設けることで、潤滑油を軸受内部（上記凹部の油保持体）に十分に保持できる。例えば、油保持体が植毛部である場合、運転前に潤滑油を繊維に保持させると、繊維の表面張力や繊維間の毛細管現象により運転中でも油を繊維に保持することができる。また、それに加え凹部は潤滑油が溜まりやすく、植毛部などの油保持体があることで潤滑油の保持力も高まる。保持器は転動体と接触しているため、潤滑油を潤滑面に常に供給することができる。その結果、長寿命化が図れる。
【００２１】
冠形の保持器の他の例を図３に基づき説明する。図３は、この冠形保持器の一部斜視図である。図３に示す保持器５は、図２と同様に、環状の保持器本体７上に、軸方向一方側に開口して転動体である玉を保持するポケット９と、隣接するポケットの間に形成された凹部１０とを有する。凹部１０は、保持器５の内径面７ａから窪んだ形状であり、凹部両端のポケット９を連通する空間として設けられている。凹部１０内に、繊維材からなる植毛部などの油保持体６を接着固定している。該図に示す網掛け部分が油保持体６の最大形成箇所である。
【００２２】
この形態では、凹部１０におけるポケット９との連通口１０ａが図２の場合と比較して小さい範囲とされている。このため、ポケット９において、より安定して転動体である玉を保持できる。また、連通口１０ａが小さい場合でも、該部分にも植毛部を形成することで、繊維の表面張力や繊維間の毛細管現象により繊維を伝って潤滑油がポケット内に安定して供給される。
【００２３】
また、隣接するポケット９の縁に形成された相互に隣接する保持爪８の背面相互間に、保持爪８の立ち上がり基準面となる平坦部１１が形成され、これら保持爪８と平坦部１１とでポケット間の溝部１２が構成される。すなわち、保持爪８の背面（ポケット反対側面）が溝部１２の内側面を、平坦部１１の表面が溝部１２の底面をそれぞれ構成する。上記凹部１０に加えて、この溝部１２にも油保持体を形成してもよい。
【００２４】
図２および図３では、保持器５の内径面７ａに凹部１０を設ける構造を例示したが、凹部１０は外径面に設ける構造としてもよい。凹部１０を内径面と外径面の両面に形成してもよい。
【００２５】
図４に示すように、保持器５の内外径面にそのまま油保持体６を形成する場合（図中の網掛け部分）、保持器案内形式によっては油保持体と内外輪との接触により、トルク増加などのおそれがある。これに対して、図２や図３のように保持器の内外径面から窪んだ形状の凹部を形成し、この凹部内に油保持体を形成することで、上記接触が避けられ、トルク増加を防止できる。また、油保持体を植毛部とする場合、凹部内から植毛繊維の先端のみが突出する形態としてもよい。特に、凹部の連通口からポケット内に植毛繊維の先端のみが突出する形態とすることで、転動体である玉と繊維が軽接触し、凹部の油保持体に保持された潤滑油を玉とポケット間まで円滑に供給できる。
【００２６】
油保持体は、繊維材または多孔質材からなり、潤滑油が放出可能な状態で予め保持または含浸されている。繊維材の場合は、潤滑油が繊維間に保持され、多孔質材の場合は、潤滑油が連通孔内に含浸される。表面に非連通の独立気泡中等に取り込まれた潤滑油は放出可能といえないが、その場合でも表面連通孔に含まれる分の潤滑油は放出可能である。よって、潤滑油が完全に取り込まれる、または、完全に固形化している等の場合を除き、繊維材の繊維間に保持する場合や多孔質材の連通孔内に含浸する場合は、潤滑油が放出可能な状態で保持または含浸されているといえる。
【００２７】
油保持体に潤滑油を保持し、これを保持器の凹部に固定（接着など）することで軸受内部に潤滑油を留めておくことができる。油保持体より潤滑油が徐放され、また、過剰な潤滑油は再度、油保持体に保持される。これにより、潤滑油が無駄なく効率的に利用され、外部からの潤滑油の再供給なしでも連続運転が可能となる。特に、上記の図２や図３に示すような構造では、凹部１０の油保持体６から連通口１０ａを介してポケット９内に潤滑油を安定して供給できる。本発明の転がり軸受は、この油保持体に含まれるもの以外には初期にグリースや潤滑油が封入されておらず、また、この油保持体以外からは軸受内空間にグリースや潤滑油が供給されない形態とできる。
【００２８】
油保持体は、繊維材または多孔質材からなる。これらを用いることで表面積が増加して油保持性が向上する。繊維材としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。また、多孔質材としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂や、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムを発泡して得られるフォームが挙げられる。
【００２９】
繊維材からなる油保持体である植毛部は、これら繊維を植毛して形成される。固定は接着剤によりなされる。植毛方法としては、吹き付けや静電植毛を採用できる。エッジ部などにおいても、多量の繊維を短時間で密に植毛できることから、静電植毛を採用することが好ましい。静電植毛方法としては、公知の方法を採用でき、例えば、静電植毛する範囲に接着剤を塗布し、繊維を帯電させて静電気力により上記接着剤塗布面に略垂直に植毛した後、乾燥工程・仕上げ工程などを行なう方法が挙げられる。また、静電吹き付け（ファイバーコート）も採用できる。また、多孔質材からなる油保持体は、予め所定形状に形成・加工したものを接着剤などにより接着固定して設けられる。
【００３０】
油保持体の接着固定に用いる接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３１】
上記の繊維材の中でも、油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、合成樹脂の短繊維を用いることが好ましい。また、保持器として樹脂製保持器を用い、この表面に油保持体を形成する場合では、合成樹脂の中でも樹脂製保持器の材料として広く使用されているポリアミド樹脂を使用することで、軸受の使用条件を落とすことなく該軸受を使用することが可能である。
【００３２】
繊維（短繊維）の形状としては、油保持体の形成箇所において、軸受機能に悪影響を与えるような他部材との干渉がない形状であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、保持体である植毛部の繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１〜４０％が好ましい。また、短繊維の形状としては、ストレートとベンド(繊維の先端が曲がっている)タイプのものがあり、また、断面形状は円状と多角断面状のものがある。ベンドタイプの繊維はストレートに比べ、潤滑油を保持する能力が高い。また、多角断面形状の繊維は、円状断面に比べ、表面積が大きいことから潤滑油を保持する能力が高い。
【００３３】
本発明の転がり軸受は、油保持体に保持された潤滑油により潤滑される。ここで、油保持体に潤滑油を保持・含浸させる際に、グリース化した潤滑油を保持・含浸させてもよい。この場合は、グリースが油保持体から脱離しないように保持・含浸させる。潤滑油としては、通常、転がり軸受に用いられるものであれば特に制限なく用いることができる。例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブテン油、ポリ−α−オレフィン油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油などの炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、りん酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素化油などの非炭化水素系合成油などが挙げられる。これらの潤滑油は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。また、上述のようにグリース化する際の増ちょう剤は、通常、転がり軸受の潤滑剤に使用される増ちょう剤（金属石けん、ウレア化合物など）であれば特に制限なく用いることができる。
【００３４】
また、潤滑油には、必要に応じて公知の添加剤を添加できる。この場合、添加剤を含んだ状態の潤滑油を油保持体に保持・含浸させる。添加剤としては、例えば、有機亜鉛化合物、有機モリブデン化合物などの極圧剤、アミン系、フェノール系、イオウ系化合物などの酸化防止剤、イオウ系、リン系化合物などの摩耗抑制剤、多価アルコールエステルなどの防錆剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイトなどの固体潤滑剤、エステル、アルコールなどの油性剤などが挙げられる。特に、酸化防止剤を添加しておくことで、潤滑油の劣化を抑制し、長寿命化が図れる。
【００３５】
以上、各図などに基づき本発明の実施形態を説明したが、本発明の転がり軸受はこれらに限定されるものではない。例えば、軸受形式として、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト針状ころ軸受、円すいころ軸受、スラスト円すいころ軸受、自動調心玉軸受、自動調心ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受などの任意の形式の転がり軸受に適用できる。また、これらの転がり軸受に対して、シール部材（シールド板）の有無は問わず適用できる。
【００３６】
また、各図に示す例は冠形保持器であるが、本発明の転がり軸受では、波形保持器やもみ抜き保持器などの保持器において、その内外径面の凹部に植毛部などの油保持体を形成する形態としてもよい。また、保持器の材質については、金属材料や樹脂材料など、任意の材料を採用できる。保持器材質、短繊維材質などに合わせて上記接着剤種などを決定する。図２や図３の冠形保持器は樹脂製である。例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン４６樹脂などのポリアミド樹脂を樹脂母材とし、炭素繊維、ガラス繊維などの強化繊維と、他の添加剤を配合した樹脂組成物を用いて、射出成形により製造される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の転がり軸受は、油潤滑の転がり軸受として回転トルクを低減しつつ、潤滑油を軸受内部に十分に保持でき、また、その潤滑油を潤滑部位に安定して供給できるので、種々の用途における転がり軸受として広く利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  転がり軸受
２  内輪
３  外輪
４  転動体
５  保持器
６  油保持体
７  保持器本体
８  保持爪
９  ポケット
１０  凹部
１１  平坦部
１２  溝部
【図１】
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【図２】
2017180717.tif 000004
【図３】
2017180717.tif 000005
【図４】
2017180717.tif 000006