(57)【要約】【課題】トルク損失の上昇を抑制すると共に、潤滑性能を向上させたフォロア軸受を提供する。【解決手段】フォロア軸受としてのカムフォロア１１は、外径面に外側軌道面１２ａを有する内方部材としてのスタッド１２と、内径面に内側軌道面１３ａを有する外方部材としての外輪１３と、内側軌道面１２ａおよび外側軌道面１３ａの間に配置される複数のころ１４と、外輪１３の外径面に当接する位置で外輪１３の回転に追従して回転可能に保持され、回転によって内部に保持された潤滑成分を排出する潤滑部材２１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径面に内側軌道面を有する内方部材と、
内径面に外側軌道面を有する外方部材と、
前記内側軌道面および前記外側軌道面の間に配置される複数の転動体と、
前記外方部材の外径面に当接する位置で前記外方部材の回転に追従して回転可能に保持され、回転によって内部に保持された潤滑成分を排出する潤滑部材とを備える、フォロア軸受。
【請求項２】
前記内方部材に嵌合して、前記転動体の軸方向への移動を規制するリング部と、
前記リング部の厚み方向一方側の壁面から突出して前記潤滑部材を回転自在に支持する潤滑部材支持部とを有する側板をさらに備える、請求項１に記載のフォロア軸受。
【請求項３】
前記側板は、前記リング部を前記内方部材に圧入して固定される、請求項２に記載のフォロア軸受。
【請求項４】
前記側板は、前記潤滑部材支持部の先端に配置され、前記潤滑部材の軸方向への移動を規制する規制部材をさらに有する、請求項２または３に記載のフォロア軸受。
【請求項５】
前記潤滑部材は、高分子成分と、前記高分子成分に吸蔵される前記潤滑成分とを含む固体潤滑剤によって形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載のフォロア軸受。
【請求項６】
前記固体潤滑剤は、
前記高分子成分としてのポリエチレンと、前記潤滑成分としてのグリースとを焼成して形成されたものである、請求項５に記載のフォロア軸受。
【請求項７】
前記フォロア軸受は、カムフォロアおよびローラフォロアのうちのいずれかである、請求項１〜６のいずれかに記載のフォロア軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フォロア軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のフォロア軸受は、内方部材と、外方部材と、内方部材および外方部材の間に配置される複数の転動体とを備え、外方部材の外径面と相手ガイド面とが当接する。このとき、当接部分の磨耗を防止するには、定期的に給脂メンテナンスを行うか、または外径面が摩耗する度に軸受自体を交換する必要があった。これらの作業は多大な工数を必要とするだけでなく、資源保護等の観点からも問題があった。
【０００３】
そこで、このような問題を解決したフォロア軸受が、特開２００４−２７０８７６号公報（特許文献１）に記載されている。同公報に記載されているフォロア軸受は、潤滑剤を含む潤滑装置を外方部材の外径面に摺接させている。これにより、外方部材の転動に伴って潤滑装置から適量の潤滑油が供給されると記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２７０８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成のフォロア軸受においては、外方部材と潤滑装置とを摺接させたことよるトルク損失の上昇が問題となる。また、潤滑装置は、外方部材への押圧力を加減することによって潤滑油の供給量を調整している。しかし、その構造上、押圧力を厳密に管理することは難しく、回転トルクや潤滑油の供給量を適切に設定するのは難しいと考えられる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、トルク損失の上昇を抑制すると共に、潤滑性能を向上させたフォロア軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るフォロア軸受は、外径面に内側軌道面を有する内方部材と、内径面に外側軌道面を有する外方部材と、内側軌道面および外側軌道面の間に配置される複数の転動体と、外方部材の外径面に当接する位置で外方部材の回転に追従して回転可能に保持され、回転によって内部に保持された潤滑成分を排出する潤滑部材とを備える。
【０００７】
上記構成のように、回転によって潤滑成分を排出する潤滑部材を外方部材の外径面に当接させることにより、フォロア軸受の潤滑性能が向上する。このとき、外方部材と潤滑部材とを転がり接触させることにより、トルク損失の上昇を抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、内方部材に嵌合して、転動体の軸方向への移動を規制するリング部と、リング部の厚み方向一方側の壁面から突出して潤滑部材を回転自在に支持する潤滑部材支持部とを有する側板をさらに備える。
【０００９】
潤滑部材支持部を一体化した側板を採用することにより、側板を所定の位置に固定すれば、潤滑部材を常に一定の押圧力で外方部材の外径面に当接させることができる。その結果、回転トルクや潤滑油の供給量を適切に設定することが可能となる。また、潤滑部材が保持している潤滑成分が枯渇しても、潤滑部材のみを取り替えればフォロア軸受を継続して使用することができる。その結果、メンテナンス工数が削減されると共に、資源保護にも寄与する。
【００１０】
さらに好ましくは、側板は、リング部を内方部材に圧入して固定される。側板を内方部材に圧入固定することにより、側板を固定するための固定部材を省略することができる。その結果、部品点数の削減に寄与する。
【００１１】
好ましくは、側板は、潤滑部材支持部の先端に配置され、潤滑部材の軸方向への移動を規制する規制部材をさらに有する。これにより、軸受使用時に潤滑部材が潤滑部材支持部から脱落するのを防止することができる。
【００１２】
好ましくは、潤滑部材は、高分子成分と、高分子成分に吸蔵される潤滑成分とを含む固体潤滑剤によって形成されている。固体潤滑剤によって形成された潤滑部材は、軸受の回転による遠心力や温度上昇により潤滑成分が滲み出す。また、固体潤滑剤によって形成された潤滑部材は、表面に水分がかかっても内部の潤滑成分が流出することがない。
【００１３】
一実施形態として、固体潤滑剤は、高分子成分としてのポリエチレンと、潤滑成分としてのグリースとを焼成して形成されたものである。上記組成の固体潤滑剤は、ポリルーブ（登録商標）としてＮＴＮ株式会社から提供されている。
【００１４】
一実施形態として、フォロア軸受は、カムフォロアおよびローラフォロアのうちのいずれかである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、外方部材と潤滑部材とを転がり接触させたことにより、トルク損失の上昇を抑制すると共に、潤滑性能を向上させたフォロア軸受を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図８を参照して、この発明の一実施形態に係るフォロア軸受としてのカムフォロア１１を説明する。なお、図１はカムフォロア１１の断面図、図２は図１の矢印ＩＩの方向から見た矢視図、図３は図１のＩＩＩの方向から見た矢視図、図４は側板１７の断面図、図５は図４の矢印Ｖの方向から見た矢視図、図６は図４の矢印ＶＩの方向から見た矢視図、図７は潤滑部材２１を径方向から見た図、図８は潤滑部材２１を軸方向から見た図である。
【００１７】
まず、図１〜図３を参照して、カムフォロア１１は、内方部材としてのスタッド１２と、外方部材としての外輪１３と、転動体としての複数のころ１４と、隣接するころ１４の間隔を保持する保持器１５と、スタッド１２および外輪１３の間の隙間を密封する密封部材としての密封シール１６と、ころ１４の軸方向の移動を規制すると共に、潤滑部材２１を保持する側板１７と、外輪１３の外径面１３ｂに潤滑油を供給する潤滑部材２１とを備える。なお、この発明は、保持器１５を省略した総ころ形式のカムフォロアにも適用することができる。
【００１８】
スタッド１２は、ハウジング（図示省略）に固定される固定軸である。スタッド１２の外径面には、ころ１４と当接する内側軌道面１２ａが設けられている。また、軸方向一方側端部（図１中の左端）には、フランジ部１２ｂが設けられている。このフランジ部１２ｂは、ころ１４の軸方向一方側（図１中の左側）への移動を規制する側板として機能する。さらに、軸方向他方側端部（図１中の右側）には、雄ねじ１２ｃが形成されている。この雄ねじ１２ｃにはナット（図示省略）等が螺合して、スタッド１２をハウジングに対して確実に固定する。
【００１９】
外輪１３は、円筒形状の部材である。外輪１３の内径面には、ころ１４と当接する外側軌道面１３ａが設けられている。また、外径面は、相手部材（図示省略）と当接してガイド面として機能する。
【００２０】
ころ１４は、内側軌道面１２ａおよび外側軌道面１３ａの間に配置されている。また、内側軌道面１２ａと外側軌道面１３ａとで囲まれた空間（「軸受空間」という）には、ころ１４の転動面を潤滑するグリースが充填されている。カムフォロア１１の軸方向両端部を閉鎖する密封シール１６は、塵埃の軸受内部への侵入を防止する。なお、塵埃の少ない清浄な環境で使用される場合には、シール１６を省略してもよい。
【００２１】
図４〜図６を参照して、側板１７は、リング部１８と、潤滑部材支持部１９とを有する。リング部１８は、スタッド１２に嵌合（この実施形態では「圧入」）して、ころ１４の軸方向他方側（図１中の右側）への移動を規制する。潤滑部材支持部１９は、リング部１８の厚み方向一方側（図１中の左側）の壁面から突出して、潤滑部材２１を回転自在に支持する。
【００２２】
また、潤滑部材支持部１９の先端には止め輪２０が取り付けられている。具体的には、略Ｃ型形状の止め輪２０を潤滑部材支持部１９の先端近傍に設けられた円周溝に嵌め入れている。この止め輪２０は、潤滑部材２１の軸方向への移動を規制する規制部材として機能する。
【００２３】
図７および図８を参照して、潤滑部材２１は、円筒形状の部材であって、潤滑部材支持部１９に回転可能に保持される。具体的には、外輪１３の外径面に当接する位置で保持されており、外輪１３の回転に追従して回転する。そして、自らの回転によって内部に保持された潤滑成分を排出する。
【００２４】
上記構成のように、回転によって潤滑成分を排出する潤滑部材２１を外輪１３の外径面に当接させることにより、カムフォロア１１の潤滑性能が向上する。また、外輪１３と潤滑部材２１とを転がり接触させることにより、トルク損失の上昇を抑制することができる。
【００２５】
また、潤滑部材２１は、止め輪２０を外すだけで容易に着脱することができる。したがって、潤滑部材２１が保持している潤滑成分が枯渇しても、潤滑部材２１のみを取り替えればカムフォロア１１を継続して使用することができる。その結果、メンテナンス工数が削減されると共に、資源保護にも寄与する。
【００２６】
また、側板１７をスタッド１２に圧入固定することにより、側板１７を固定するための固定部材を省略することができる。その結果、部品点数の削減に寄与する。さらに、潤滑部材支持部１９とリング部１８とを一体化したので、側板１７を所定の位置に固定すれば、潤滑部材２１を常に一定の押圧力で外輪１３の外径面に当接させることができる。その結果、回転トルクや潤滑油の供給量を適切に設定することが可能となる。
【００２７】
なお、潤滑部材２１は、例えば、固体潤滑剤によって形成されている。固形潤滑剤は、高分子成分と潤滑成分とを含む。高分子成分としては、天然ゴムおよび樹脂（プラスチック）等のうち、エラストマーまたはプラストマーのいずれかまたは両方を、アロイまたは共重合成分として採用することができる。潤滑成分としては、グリース、またはワックス等を採用することができる。
【００２８】
高分子成分としてのゴムは、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレンプレピレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンエラストマー、フッ素ゴムクロロスルフォンゴム等が挙げられる。
【００２９】
高分子成分としての樹脂（プラスチック）は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリアミド４，６（ＰＡ４，６）、ポリアミド６，６（ＰＡ６，６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）等の汎用プラスチックやエンジニアリングプラスチックが挙げられる。
【００３０】
さらに、高分子成分として、軟質ウレタンフォーム、硬質ウレタンフォーム、半硬質ウレタンフォーム等のポリウレタンフォームやポリウレタンエラストマーを採用することもできる。
【００３１】
次に、潤滑成分としては、高分子成分中で化学反応を起こして化合物を生成したり、固化した高分子成分を溶解しないものを採用する必要がある。具体的には、以下のようなものが挙げられる。
【００３２】
潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、エステル系、エーテル系、または炭素系の合成油、ＧＴＬ基油、フッ素油、シリコーン油等の通常使用される潤滑油またはそれらの混合油を採用することができる。
【００３３】
グリースの増ちょう剤としては、リチウム石鹸、リチウムコンプレックス石鹸、カルシウム石鹸、カルシウムコンプレックス石鹸、アルミニウム石鹸、アルミニウムコンプレックス石鹸等の石鹸類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。
【００３４】
ジウレア化合物としては、例えば、ジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ−トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。
【００３５】
ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネート、モノアミン、およびジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられる。ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等が挙げられる。
【００３６】
ワックスとしては、炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素固化油等が挙げられる。
【００３７】
なお、グリースの基油およびワックスの油成分としては、前述の潤滑油と同様のものを採用することができる。
【００３８】
さらに、これらの潤滑成分には、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、有機モリブデン等の摩擦調整剤、アミン、脂肪酸、油脂類等の油性剤、アミン系、フェノール系等の酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステル等の錆止め剤、イオウ系、イオウーリン系等の極圧剤、有機亜鉛、リン系等の摩擦防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダ等の金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等の各種添加剤を添加することができる。
【００３９】
次に、固体潤滑剤から潤滑部材２１を製造する方法を説明する。まず、固形潤滑剤は、高分子成分と潤滑成分の他、固形潤滑剤に空孔（以下、空孔を有する固形潤滑剤を「発泡グリース」という）を生じさせる発泡成分を混合しておく。次に、液体の固形潤滑剤を型に注入し、型を加熱する。これにより、高分子成分が固化すると共に高分子成分に空孔が形成される。また、潤滑成分は高分子成分内に吸蔵される。
【００４０】
なお、高分子成分を発泡させる方法としては、任意の発泡手段を採用することができる。具体的には、水、アセトン、ヘキサン等の比較的沸点の低い有機溶媒を気化させる物理的手法、エアーや窒素等の不活性ガスを外部から吹き込む機械的手法、アゾビスイソプチロニトリル（ＡＩＢＮ）やアゾジカルボンイミド（ＡＤＣＡ）等のように温度や光によって分解して窒素ガス等を発生させる分解型発泡剤を使用する方法、さらには、イソシアネート基と水分子との化学反応で生じる二酸化炭素によって発泡させる化学的手法等が挙げられる。なお、発泡成分を混合する工程は、固形潤滑剤として後述するポリルーブ（登録商標）を採用する場合には省略される。
【００４１】
上記構成の潤滑部材２１は、自らの回転に伴う遠心力等によって高分子成分内部の潤滑成分を排出し、外輪１３の外径面に供給する。なお、潤滑成分は空孔から徐々に沁み出すので、軸受外への漏洩が少ない。また、固体潤滑剤によって形成された潤滑部材２１は、表面に水分がかかっても内部の潤滑成分が流出することがない。
【００４２】
次に、固形潤滑剤の一例としてのポリルーブ（登録商標、以下同じ）を説明する。ポリルーブは、高分子成分として超高分子量ポリエチレンを採用し、潤滑成分として上記組成の潤滑油またはグリースを採用する。特に、リチウム石鹸（増ちょう剤）と鉱物油（潤滑油）とを混合したグリース等が好ましい。
【００４３】
常温でのポリルーブは、粉末状の超高分子量ポリエチレン（以下「ＰＥ粒子」という）とグリースとを含む液体である（以下「未硬化ポリルーブ」という）。この時の流動性や硬さは、潤滑成分としてのグリースとほとんど変わらない。
【００４４】
ポリルーブを１２０℃以上に加熱すると、ＰＥ粒子がグリース中の潤滑油を吸蔵して膨潤する。このとき、ポリルーブ中のＰＥ粒子の割合が多いほど各粒子の膨潤量は少なく、ＰＥ粒子の割合が少ないほど各粒子の膨潤量は多くなる。一方、グリース中の増ちょう剤はＰＥ粒子中には吸収されない。したがって、膨潤したＰＥ粒子間には増ちょう剤または増ちょう剤濃度の高いグリースが残存する。
【００４５】
さらに、ポリルーブを１２０℃〜１７０℃に加熱すると、ＰＥ粒子は硬質ゴム程度の硬さにまで硬化する（以下「硬化ポリルーブ」という）。また、温度を下げても元に戻ることはない。そして、硬化ポリルーブに遠心力を負荷したり、高温雰囲気下に置くと、表面からグリースが滲みだしてくる。
【００４６】
上記組成のポリルーブから潤滑部材２１を製造する方法は、固体潤滑剤の場合と同様であるので、説明は省略する。なお、流動性の高い未硬化ポリルーブは、型の間の隙間をムラなく埋めることができる。また、上記構成の潤滑部材２１は、自らの回転に伴う遠心力等によってポリルーブ中からグリースが染み出して、外輪１３の外径面を潤滑する。
【００４７】
また、ＰＥ粒子間に残存するグリースは、必要以上の潤滑油の滲み出しを抑制し、供給油量を調整する役割を果たす。その結果、排出過多による潤滑成分の飛散を防止すると共に、潤滑寿命を延伸することができる。
【００４８】
さらに、グリースの滲み出しを抑制するために、上記組成のポリルーブに固体ワックス等を添加してもよい。具体的には、カルナバロウ、カンデリナロウなどの植物性ワックス、ミツロウ、虫白ロウ等の動物性ワックス、またはパラフィンロウ等の石油系ワックス等が挙げられる。なお、上記の添加剤の配合割合が多い程、グリースの滲み出る速度は小さくなる。一方、配合割合が多すぎると硬化ポリルーブの強度を低下させる。したがって、上記添加剤の配合割合は５０ｗｔ％未満とするのが望ましい。
【００４９】
なお、潤滑部材２１は、外輪１３の外径面上の少なくとも１箇所に設ければよく、上記の実施形態のように外径面上の１箇所にのみ設けてもよいし、外径面上の複数箇所に設けてもよい。
【００５０】
また、上記の実施形態においては、潤滑部材２１を固定潤滑剤（ポリルーブ）で形成した例を示したが、これに限ることなく、外輪１３の外径面に潤滑油を供給可能なあらゆる構成を採用することができる。例えば、潤滑成分を保持する複数の空孔を有する多孔質部材を潤滑部材支持部１９に回転自在に保持してもよい。
【００５１】
また、上記の実施形態においては、潤滑部材支持部１９とリング部１８とを一体化した例を示したが、これに限ることなく、潤滑部材２１を外輪１３の外径面に当接する位置で回転自在に保持可能なあらゆる構成を採用することができる。
【００５２】
さらに、上記の実施形態では、この発明に係るフォロア軸受としてカムフォロア１１の例を示したが、この発明はローラフォロアも適用することができる。すなわち、本明細書中の「フォロア軸受」とは、ローラフォロアおよびカムフォロアの両方を含む概念として理解すべきである。
【００５３】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
この発明は、フォロア軸受に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の一実施形態に係るローラフォロアの断面図である。
【図２】図１の矢印ＩＩの方向から見た矢視図である。
【図３】図１の矢印ＩＩＩの方向から見た矢視図である。
【図４】図１の側板の断面図である。
【図５】図４の矢印Ｖの方向から見た矢視図である。
【図６】図４の矢印ＶＩの方向から見た矢視図である。
【図７】図１の潤滑部材を径方向から見た図である。
【図８】図１の潤滑部材を軸方向から見た図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１  カムフォロア、１２  スタッド、１２ａ  内側軌道面、１２ｂ  フランジ部、１２ｃ  雄ねじ、１３  外輪、１３ａ  外側軌道面、１４  ころ、１５  保持器、１６  密封シール、１７  側板、１８  リング部、１９  潤滑部材支持部、２０  止め輪、２１  潤滑部材。
【図１】
2009036218.tif 000003
【図２】
2009036218.tif 000004
【図３】
2009036218.tif 000005
【図４】
2009036218.tif 000006
【図５】
2009036218.tif 000007
【図６】
2009036218.tif 000008
【図７】
2009036218.tif 000009
【図８】
2009036218.tif 000010