JP4632977B2

JP4632977B2 - 軸受の潤滑層を形成する方法

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Publication number: JP4632977B2
Application number: JP2006070810A
Authority: JP
Inventors: 祥司長尾
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2026-03-15
Also published as: US7735227B2; JP2007247739A; US20070217723A1

Description

この発明は、軸受に潤滑層を形成する方法に関する。

潤滑層を形成した軸受として、特許文献１，２に示される軸受が従来から知られている。この従来の軸受について図７〜図１０を用いて説明する。
図７に示す軸受１は、筒状の保持器２を外輪３の内側にはめ込んでなる。保持器２には、軸方向に伸びる複数のころ保持孔が円周上に均等間隔で設けられている。そして、このころ保持孔に針状ころ４が転動自在に保持されている。
上記の軸受１は、図８に示すように軸５を挿入し、この状態において外輪３と軸５との間にころ４が介在するとともに、このころ４が外輪３と軸５との間で転動して両者の相対回転をスムーズにしている。

このような軸受１の内部には固形潤滑剤からなる潤滑層Ｇを満遍なく形成している。したがって、ころ４の外周面が、常に潤滑層Ｇに含浸される油等に満たされて、ころ４と外輪３及びころ４と軸５の相対回転をスムーズにするとともに、両者の接触部分に摩擦熱を生じさせない。なお、図８中符号Ｓは内接円を示すものであるが、ここでいう内接円とは保持器２に保持される全てのころ４に接触する仮想円のことをいう。ただし、全てのころ４に接触する円は、ころ４の内側に形成されるものと外側に形成されるものと２つあるが、ここでいう内接円とはころ４の内側に形成されるものを指し、図８においては、軸５の外周とほぼ一致することになる。
また、図９に示す軸受６は、軸５の外周面から保持器２側に潤滑層Ｇが形成されない空間ｘを僅かに形成している。このように潤滑層Ｇが形成されない部分を僅かに形成することで、潤滑層Ｇがころ４と軸５の転動面との間に入り込むのを防止している。

次に、上記の軸受１，６内に潤滑層Ｇを形成する方法について図１０を用いて説明する。
まず、外輪３に保持器２を組み込むとともに、保持器２の内側からころ保持孔２ａにころ４を嵌め込んで軸受１を構成する。そして、外輪３の外径とほぼ等しい内径を有する成形型７に、上記軸受１を挿入するとともに、軸受１における複数のころ４の内接円径Ｓ１と等しいかあるいは僅かに小さな軸径を有するアルミ製軸部材８を軸受１（内接円Ｓ）内に挿入する。なお、内接円径Ｓ１とは保持器２に保持される複数のころ４の内接円Ｓの直径のことをいう。

上記の状態で成形型７に熱可塑性樹脂を含んだ液状潤滑剤９を注入し、軸受１内に形成される空間に液状潤滑剤９を充満させた後、上記成形型７内を密封状態にするとともに減圧して液状潤滑剤９に含まれる気泡を取り除く。そして、成形型７全体を１５０℃程度に加熱して、液状潤滑剤９に含まれる熱可塑性樹脂を加熱固化させる。
このような方法によれば、図７、図８からも明らかなように、外輪３ところ４との接触部及び軸５ところ４との僅かな接触部を除いて、外輪３と保持器２との間、ころ保持孔２ａところ４との間、ころ４の内接円Ｓ（軸５）と保持器２との間全てに満遍なく潤滑層Ｇを形成することができる。

また、軸受６に潤滑層Ｇを形成する際に、軸受６の内側に図示しないスペーサを取り付けておけば、ころ４の内接円Ｓから上記スペーサの厚さ分だけ潤滑層Ｇが形成されない空間ｘを形成することができる。したがって、図９からも明らかなように、外輪３ところ４との接触部、及び内接円Ｓから保持器２側に形成される僅かな空間ｘを除いて、軸受６内に満遍なく潤滑層Ｇを形成することができる。言い換えると、上記スペーサの厚さ分に相当する空間ｘを、積極的に確保することができる。
特開２００４−２５７４９１特開平１１−１５３１４４

上記の軸受１によれば、その初期状態において外輪３ところ４との接触部及び軸５ところ４との接触部の極僅かな部分を除いて、ころ４のほぼ全周に潤滑層Ｇが満遍なく形成されることになる。つまり、初期状態においては、潤滑層Ｇがころ４のほぼ全周に密着した状態になっている。このように潤滑層Ｇがころ４のほぼ全周に密着した初期状態においては、ころ４に対する潤滑層Ｇの密着力が大きくなるので、この初期状態でころ４が転動するとき、上記密着力の影響でころ４に大きな回転力を必要とする。そのために、上記初期状態に、小さな荷重で外輪３を回転させると、ころ４がスムーズに転動せず、ころ４と外輪３とがすべり接触してしまう。このようにころ４と外輪３とがすべり接触すると、そのときの摩擦熱によって、ころ４と外輪３とが焼き付いたり、接触部が塑性変形したりすることがある。そのため、軸受１を使用する初期状態においては、正常に回転させるために基本動定格荷重の１％以上の荷重を作用させなければならないという問題があった。

これに対して上記のように空間ｘを形成した軸受６は、ころ４外周面における潤滑層Ｇの接触面積が、軸受１の場合よりも、上記空間ｘの分だけ小さくなる。そのため、軸受６においては、初期状態といえども小さな回転力でころ４を回転させることができ、初期状態で必要となる軸受６に対する必要最低限の軸受荷重は、軸受１の場合よりも小さくできる。
しかし、上記の軸受６は、潤滑層Ｇを形成する際に、空間ｘを設けるためのスペーサが必要となる。したがって、軸受６の場合には、潤滑層を形成する過程で、上記スペーサを別個に設けなければならず、その分、製造コストが高くなるという問題があった。

さらに、上記スペーサは、ころ４ところ４との間に形成される間隔の数分だけ必要とする小片単位のものなので、それらスペーサを配置する作業が難しいだけでなく、作業工数も多くなるので、その分、製造コストがかさむという問題があった。

この発明の目的は、運転初期に必要となる必要最低限の軸受荷重を小さくした軸受の潤滑層を形成する方法を提供することである。

この発明は、外輪に多数のころを保持した筒状の保持器を組み込み、この外輪内にころの表面を潤滑するための固形潤滑剤からなる潤滑層を形成するとともに、上記複数のころに内接する内接円から上記保持器の最小内周面までの間に、上記潤滑層が形成されない非潤滑空間を有する軸受の潤滑層形成方法を前提とする。
そして、多数のころを保持した筒状の保持器を外輪に組み込んだ軸受を、この軸受の外輪外径以上の内径を有する成形型に挿入する工程と、この成形型に熱可塑性樹脂を含んだ液状潤滑剤を注入する工程と、成形型に潤滑剤を注入した状態で減圧して潤滑剤に含まれる気泡を取り除く工程と、保持器の最小内径以上の外径を有する円柱状の弾性体をころに内接する内接円内に圧入する工程と、熱可塑性樹脂を加熱固化して潤滑層を形成する工程とからなる点に特徴を有する。

この発明によれば、複数のころの内接円内に保持器の最小内径以上の外径を有する円柱状の弾性体を圧入しておくだけで、非潤滑空間を簡単に形成することができる。したがって、運転初期において必要となる必要最低限の軸受荷重を小さくできる軸受を製造する際に、従来のように上記非潤滑空間を形成するためのたくさんのスペーサを用意したり、あるいはそのスペーサをころの間に配置したりする必要がなくなる。このようにスペーサを必要としないので、従来の軸受の製造方法に比べて、そのコストを大幅に低減することができる。

図１〜図４を用いてこの発明の第１実施形態について説明する。なお、従来と同様の構成要素については同様の符号を付して説明する。
図１に示す軸受１０は、後述する筒状の保持器１１を外輪３の内側にはめ込んでなる。保持器１１には、軸方向に伸びる複数のころ保持孔１１ａが円周上に均等間隔で設けられるとともに、このころ保持孔１１ａに針状ころ４が転動自在に保持されている。
上記軸受１０は、軸５を挿入するが、この状態において外輪３と軸５との間にころ４が介在するとともに、このころ４が外輪３と軸５との間で転動して両者の相対回転をスムーズにする。

上記保持器１１は、外輪３と軸５との間からころ４が脱落しないようにころ４を保持しているが、その構成について図２を用いて説明する。
図２中（ａ）は、保持器１１の軸方向断面図であり、（ｂ）は保持器１１の部分平面図である。図中一点鎖線で示すころ４は、保持器１１のころ保持孔１１ａ内において図に示す位置に保持されるが、これはころ４ところ保持孔１１ａとが次のような寸法関係を維持しているからである。すなわち、ころ保持孔１１ａは幅Ｌ２を有する底部１１ｂと幅Ｌ３を有する案内部１１ｃとによって形成される。そして、底部１１ｂの幅Ｌ２はころ４の直径Ｌ１よりもわずかに小さく、案内部１１ｃの幅Ｌ３はころ４の直径Ｌ１よりもわずかに大きい。したがって、図２（ａ）中上方から、ころ４をころ保持孔１１ａに位置させると、ころ４が底部１１ｂに保持される。一方、ころ４はその上方においては、保持器１１に対してフリーな状態となる。しかし、図１に示すように、保持器１１を外輪３に組み込むと、ころ４が外輪３の内周面と底部１１ｂとの間で保持されるため、ころ４がころ保持孔１１ａから脱落することはない。

上記のようにころ保持孔１１ａにころ４を保持した保持器１１を外輪３に組み込んだ状態で、図１および図３に示すように固形潤滑剤からなる潤滑層Ｇを軸受１０内に形成する。ただし、この第１実施形態における軸受１０においては、保持器１１と軸５との間に潤滑層Ｇが形成されていない。言い換えれば、保持器１１の最小内周面１１ｄと複数のころ４の内接円Ｓとの間は、潤滑層Ｇが形成されない非潤滑空間１２となるようにしている。したがって、保持器１１の最小内周面１１ｄよりも内接円Ｓ側に突出したころ４の外周面には潤滑層Ｇが密着しないことになる。

次にこの第１実施形態における軸受１０の作用について説明する。
軸受１０に軸５を挿入した状態で軸５を固定し、外輪３に荷重を作用させながら外輪３と軸５とを相対回転させると、ころ４が外輪３と軸５との間で転動する。このとき、ころ４外周には潤滑層Ｇが密着しているので、潤滑層Ｇに含浸された油がころ４を潤滑して、ころ４の転動をスムーズにするとともに、外輪３と軸５との相対回転をスムーズにする。
ただし、保持器１１の最小内周面１１ｄと内接円Ｓとの間に形成された非潤滑空間１２においては、潤滑層Ｇが形成されていない。

このように、第１実施形態においては、複数のころ４に内接する内接円Ｓと保持器の最小内周面１１ｄとの間を、潤滑層Ｇが形成されない非潤滑空間１２としたので、言い換えると、保持器１１の最小内周面１１ｄを非潤滑空間１２の最深レベルにしているので、上記非潤滑空間１２を簡単に形成することができる。したがって、非潤滑空間１２を保持した軸受は、従来の軸受に比べて、大幅にコストダウンさせることができる。つまり、非潤滑空間１２を保持していながら、製造コストを大幅に低減した軸受を得ることができる。
また、上記のように非潤滑空間１２を形成しているので、この非潤滑空間１２に突出するころ４の外周面に潤滑層Ｇが密着することがない。したがって、ころ４が転動する際にころ４外周面に作用する潤滑層Ｇによって生じるトルクを低減させることができ、運転初期において最低限必要となる軸受荷重を小さくすることができる。

次に、上記軸受１０に潤滑層Ｇを形成する方法について図４を用いて説明する。
まず、外輪３に保持器１１を組み込むとともに、保持器１１のころ保持孔１１ａにころ４を嵌め込んで軸受１０を形成する。このように形成した軸受１０を、外輪３の外径とほぼ等しい内径を有する成形型７に挿入したら、この成形型７内に、熱可塑性樹脂を含んだ液状潤滑剤９を、軸受１０内に形成される空間全てに充満するまで注入する。そして、上記成形型７内を密封状態にするとともに、減圧して潤滑剤に含まれる気泡を取り除く。

上記の状態から、保持器１１の最小内径Ｓ２と等しいか又はこれよりも僅かに大きな軸径を有する円柱状の弾性体１３を軸受１０内（内接円Ｓ内）に圧入する。なお、最小内径Ｓ２とは保持器１１の最小内周面１１ｄの直径をいう。また、弾性体１３は、シリコンゴム等の耐熱性と弾力性を有する部材であるが、耐熱性と弾力性を有するものであれば、特にその部材は限定されない。
上記のように軸受１０内（内接円Ｓ内）に弾性体１３を圧入すると、図４に示すように、弾性体１３の外周面がその弾性力により変形する。すなわち、弾性体１３は保持器１１の最小内周面１１ｄ及びころ４に押圧されるとともに、最小内周面１１ｄ及びころ４にぴったりと密着する。

この状態で成形型７全体を加熱して、液状潤滑剤９に含まれる熱可塑性樹脂を加熱固化させると、図３に示すように、簡単に非潤滑空間１２を形成することができるとともに、非潤滑空間１２を除いて軸受１０内に満遍なく潤滑層Ｇを形成することができる。いずれにしても、上記のように非潤滑空間１２を簡単に形成できるのは、その非潤滑空間１２の最深レベルを、保持器１１の最小内周面１１ｄに設定した結果である。

次に、図５、図６を用いてこの発明の第２実施形態について説明する。なお、この第２実施形態においては、上記第１実施形態における保持器１１の構成のみが異なり、他の構成要素及び潤滑層Ｇの形成方法については上記第１実施形態と同様である。したがって、同様の構成要素については同様の符号を付するとともに、その詳細な説明は省略する。
図５に示す軸受１４は、筒状の保持器１５を外輪３の内側にはめ込んでなる。保持器１５には、軸方向に伸びる複数のころ保持孔１５ａが円周上に均等間隔で設けられるとともに、このころ保持孔１５ａに針状ころ４が転動自在に保持されている。

図６は上記の保持器１５を示しており、（ａ）は保持器１５の軸方向断面図であり、（ｂ）は保持器１５の部分平面図である。図６（ａ）からも明らかであるように、この保持器１５はその断面形状が薄い板状の部材からなり、その軸方向中央部に凹みが形成されている。そして、この凹みの底が保持器１５の底部１５ｂとなり、この底部１５ｂの両側が平坦部１５ｃとなる。そして、この平坦部１５ｃから底部１５ｂを横切るように上記ころ保持孔１５ａが形成されている。

そして、ころ保持孔１５ａの幅は、底部１５ｂに対応する部分において幅Ｌ２であり、平坦部１５ｃに対応する部分において幅Ｌ３である。また、図中一点鎖線で示すころ４の直径をＬ１とすると、底部１５ｂにおけるころ保持孔１５ａの幅Ｌ２はころ４の直径Ｌ１よりも小さく、平坦部１５ｃにおけるころ保持孔１５ａの幅Ｌ３はころ４の直径Ｌ１よりも大きい。したがって、図６（ａ）中上方から、ころ４をころ保持孔１５ａに位置させると、ころ４が底部１５ｂに保持される一方、ころ４の上方においては、保持器１５に対してフリーな状態となる。ただし、図５に示すように、保持器１５を外輪３に組み込むと、ころ４が外輪３の内周面と底部１５ｂとの間で保持されるため、ころ４がころ保持孔１５ａから脱落することはない。

上記のようにした軸受１４に、上記第１実施形態と同様の弾性体１３を用いて潤滑層Ｇを形成すると、図５に示すように保持器１５の最小内周面１５ｄと軸５（内接円Ｓ）との間に非潤滑空間１２が形成される。この非潤滑空間１２は、上記第１実施形態と同様潤滑層Ｇが形成されない空間であるが、この軸受１４においては最小内周面１５ｄと保持器１５の平坦部１５ｃとの間にも潤滑層Ｇが形成されている。ただし、上記第１実施形態と同様、最小内周面１５ｄよりも内接円Ｓ側には潤滑層Ｇが形成されないので、この非潤滑空間１２に突出するころ４の外周面に潤滑層Ｇが密着しない。したがって、上記第1実施形態と同様、ころ４が転動したときにころ４外周面に作用する潤滑層Ｇのトルクを低減することができ、運転初期において必要となる軸受１４の最低限必要な軸受荷重を小さくすることができる。
また、非潤滑空間１２の最深レベルは保持器１５の最小内周面１５ｄを基準に形成されるため、非潤滑空間１２を設ける際にスペーサのような別部材が必要なく、安価に製造することができる。

なお、上記第１，２実施形態では、ころ４の内側に軸５を直接挿入する軸受について説明したが、上記ころ４の内側に、図示していない内輪を組み込む軸受にも、この発明を適用できること当然である。

第１実施形態における軸受に軸を挿入した状態を示す断面図である。第１実施形態における保持器を示す図である。第１実施形態における軸受の一部を拡大して示す部分断面図である。第１実施形態における軸受に潤滑層を形成する方法を示す図である。第２実施形態における軸受に内輪を挿入した状態を示す断面図である。第２実施形態における保持器を示す図である。従来の軸受を示す図である。従来の軸受の一部を拡大して示す部分断面図である。従来の別の軸受の一部を拡大して示す部分断面図である。従来の軸受に潤滑層を形成する方法を示す図である。

符号の説明

３外輪
４ころ
７成形型
９液状潤滑剤
１０，１４軸受
１１，１５保持器
１１ｄ，１５ｄ最小内周面
１２非潤滑空間
１３弾性体
Ｇ潤滑層
Ｓ内接円
Ｓ２最小内径

Claims

外輪に多数のころを保持した筒状の保持器を組み込み、この外輪内にころの表面を潤滑するための固形潤滑剤からなる潤滑層を形成するとともに、上記複数のころに内接する内接円から上記保持器の最小内周面までの間に、上記潤滑層が形成されない非潤滑空間を有する軸受の潤滑層形成方法において、多数のころを保持した筒状の保持器を外輪に組み込んだ軸受を、この軸受の外輪外径以上の内径を有する成形型に挿入する工程と、この成形型に熱可塑性樹脂を含んだ液状潤滑剤を注入する工程と、成形型に潤滑剤を注入した状態で減圧して潤滑剤に含まれる気泡を取り除く工程と、保持器の最小内径以上の外径を有する円柱状の弾性体をころに内接する内接円内に圧入する工程と、熱可塑性樹脂を加熱固化して潤滑層を形成する工程とからなる軸受の潤滑層形成方法。