JP2000074068A - 転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受

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JP2000074068A
JP2000074068A JP10243035A JP24303598A JP2000074068A JP 2000074068 A JP2000074068 A JP 2000074068A JP 10243035 A JP10243035 A JP 10243035A JP 24303598 A JP24303598 A JP 24303598A JP 2000074068 A JP2000074068 A JP 2000074068A
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JP
Japan
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bearing
rolling
rolling bearing
speed rotation
value
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JP10243035A
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Kazuhisa Kitamura
和久 北村
Tomoya Hattori
智哉 服部
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受部の動力損失を少なくすることができ、
少ない動力で高速回転を実現できる転がり軸受を提供す
る。 【解決手段】 この転がり軸受は、内輪1の内径d=1
2(mm)と使用回転数88000(rpm)との積である
dn値が、105万6000以上の高速回転で使用され
る。そして、転動体としての玉3を、密度が3乃至4.
5g/cm3のセラミック材料で構成した。この転がり軸
受では、dn値が100万以上の高速回転において、入
力された回転駆動力のうち回転数上昇に使われる動力の
割合を、鋼製軸受の1.1倍以上にすることができる。
したがって、軸受部の動力損失を鋼製軸受に比べて顕著
に少なくすることができ、少ない動力で高速回転を実現
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、工作機
械などでスピンドルを高速で回転させる場合に用いられ
る転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の転がり軸受では、軸受部
の動力損失に打ち勝って高速回転させる必要があるの
で、高出力のモータが必要になる。このような高速回転
が必要な用途では、軸受部の動力損失を少なくすること
が求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、軸受部の動力損失を少なくすることができ、少な
い動力で高速回転を実現できる転がり軸受を提供するこ
とにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明の転がり軸受は、内径d(mm)と使
用回転数(rpm)との積であるdn値が、100万以上
の高速回転で使用される転がり軸受であって、軌道輪お
よび転動体の内、少なくとも転動体を密度が3乃至4.
5g/cm3の材料で構成したことを特徴としている。
【0005】この請求項1の発明は、dn値が100万
以上の高速回転で使用される。このような高速回転で
は、少なくとも転動体を密度が3乃至4.5g/cm3
材料で構成することによる軽量化でもって、入力された
回転駆動力のうち回転数上昇に使われる動力の割合を、
鋼製軸受の1.1倍以上にすることができる。すなわ
ち、軸受部の動力損失を少なくすることができ、少ない
動力で高速回転を実現できる。
【0006】また、請求項2の発明の転がり軸受は、入
力された回転駆動力の内、回転数上昇に使われる動力の
割合が、鋼製軸受の1.1倍以上になる条件で使用され
る転がり軸受であって、軌道輪および転動体の内、少な
くとも転動体を密度が3乃至4.5g/cm3の材料で構
成したことを特徴としている。
【0007】この請求項2の発明は、少なくとも転動体
が、密度3乃至4.5g/cm3の材料で構成され、鋼製
軸受に比べて軽量化されている。また、この発明の転が
り軸受は、入力された回転駆動力の内、回転数上昇に使
われる動力の割合が、鋼製軸受の1.1倍以上になる条
件で使用される。この条件とは、すなわち、dn値が1
00万以上の高速回転条件を表している。したがって、
この発明によれば、dn値が100万以上の高速回転時
の軸受部の動力損失を、鋼製軸受に比べて少なくするこ
とができ、鋼製軸受に比べて、少ない動力で高速回転さ
せることができる。
【0008】また、請求項3の発明の転がり軸受は、排
油温度から給油温度を減算した値が20乃至45℃の範
囲になるオイルジェット潤滑で潤滑される転がり軸受で
あって、軌道輪および転動体の内、少なくとも転動体を
密度が3乃至4.5g/cm3の材料で構成したことを特
徴としている。
【0009】この請求項3の発明は、少なくとも転動体
が、密度3乃至4.5g/cm3の材料で構成され、鋼製
軸受に比べて軽量化されている。また、この発明の転が
り軸受は、オイルジェット潤滑で潤滑され、排油温度か
ら給油温度を減算した潤滑油の温度上昇値が20乃至4
5℃の範囲になる条件で使用される。この条件とは、こ
の発明においては、dn値が100万以上の高速回転条
件を表している。したがって、この発明によれば、上記
高速回転時の軸受の焼き付きを防止できると共に、軽量
化によって鋼製軸受に比べて、駆動トルクを軽減でき
る。
【0010】また、請求項4の発明の転がり軸受は、請
求項1乃至3のいずれか一つに記載の転がり軸受であっ
て、軌道輪および転動体の内、少なくとも転動体をセラ
ミックスで構成したことを特徴とする転がり軸受。
【0011】この請求項4の発明では、少なくとも転動
体がセラミックスで構成されているから、鋼製軸受に比
べて軽量化でき、駆動トルクを低減できると同時に、高
温耐久性を特に向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。
【0013】〔第1の実施の形態〕図1に、この発明の
転がり軸受の実施の形態の断面を示す。この転がり軸受
は、内輪1と外輪2と、この内輪1と外輪2との間に配
置された複数の玉3とを備える。この玉3はセラミック
ス製であり、密度が3.2g/cm3の窒化珪素からな
る。一方、内輪1と外輪2は軸受鋼で作製されている。
また、この内輪1の内径dは12mmである。そして、
この転がり軸受は、88000(回転/分)以上の高速回
転で使用される。したがって、この転がり軸受は、dn
値が、105万6000(12×88000)以上で使用
される。
【0014】ここで、図2に、この実施形態の転がり軸
受において、入力された回転駆動力のうち回転数上昇に
使われた動力の割合W1を、内輪,外輪,玉の3者が軸受
鋼製の転がり軸受において、入力された回転駆動力のう
ち回転数上昇に使われた動力の割合W2で除した値(W
1/W2)が回転数によって変化する特性を示す。なお、
W1,W2は、それぞれ、本実施形態の転がり軸受と軸
受鋼製の転がり軸受において、一定の動力を与えた時の
単位時間当たりの回転数上昇の割合か、回転数上昇に使
われた動力を求めたものである。図2に示すように、こ
の実施形態では、回転数が88000rpm以上になる
と、回転数上昇に使われた動力の割合W2が、鋼製軸受
での割合W1の1.1倍以上になる。また、回転数が8
8000rpm以上になると、(W2/W1)が急激に上
昇し、回転数上昇に使われる動力の割合を、鋼製軸受に
比べて飛躍的に向上させることができることが判明し
た。
【0015】したがって、この実施形態の転がり軸受の
ように、dn値が100万以上の高速回転で使用される
場合に、セラミックス製の玉3を採用することによっ
て、軸受鋼製軸受に比べて、動力損失を顕著に少なくす
ることができ、鋼製軸受に比べて少ない動力で高速回転
を実現できる。
【0016】〔第2の実施の形態〕次に、第2の実施の
形態を説明する。この第2の実施の形態は、前述の第1
実施形態と相似形であり、内輪の内径dが20mmであ
る点が、第1実施形態と異なっている。玉がセラミック
ス製である点は第1実施形態と同じである。
【0017】この転がり軸受は、50000rpm以上
の高速回転で使用される。したがって、この転がり軸受
は、dn値が100万以上で使用される。また、この第
2実施形態の転がり軸受は、オイルジェット潤滑で潤滑
される。
【0018】ここで、図3に、この第2実施形態の転が
り軸受においてオイルジェット潤滑での油温上昇値(排
油温度−給油温度)が回転数によって変化する様子を、
実線10で示す。また、この第2実施形態と同じ形状で
あるが、外輪,内輪だけでなく玉も軸受鋼で作製した軸
受において、オイルジェット潤滑での油温上昇値が回転
数によって変化する様子を破線20で示す。
【0019】図3を参照すれば分かるように、回転数が
40000rpmを越えると、鋼製軸受の温度上昇値が
セラミック製の本実施形態の温度上昇値よりも大きくな
る。そして、回転数50000rpm(dn値:100
万)では、鋼製軸受の温度上昇が約25℃であるのに対
し、本実施形態のセラミック製軸受では温度上昇が約2
0℃である。また、回転数80000rpm(dn値:1
60万)では、鋼製軸受の温度上昇が約40℃であるの
に対し、本実施形態のセラミック製軸受では温度上昇が
約30℃であった。また、回転数100000rpm
(dn値:200万)では、鋼製軸受の温度上昇が約52
℃であるのに対し、本実施形態のセラミック製軸受では
温度上昇が約45℃であった。
【0020】このように、この実施形態では、転動体と
しての玉をセラミック製とし、軽量化したから、特に、
オイルジェット潤滑で潤滑され、dn値が100万以上
で使用される転がり軸受において、玉が鋼製である場合
に比べて、油温上昇を5℃以上抑えることができる。言
い換えると、軸受部での熱エネルギーへの損失が少な
く、軸受鋼の転がり軸受と比較して、少ない動力で効率
的に軸受を運転することが可能になる。また、この実施
形態では、転動体としての玉がセラミックスで構成され
ているから、鋼製軸受に比べて軽量化でき、高速回転時
の焼き付きを防止できるため、高温耐久性を一層向上さ
せることができる。
【0021】尚、上記第1,第2の実施形態では、内輪,
外輪,玉のうちの玉だけをセラミック製としたが、玉と
内輪,外輪のうちのいずれか一つをセラミック製にして
もよい。また、内輪,外輪,玉の全部をセラミック製にし
た方がより一層軽量化でき、駆動トルク低減および油温
上昇低減を一層促進できる。また、上記セラミックとし
ては、窒化珪素だけでなく、アルミナとジルコニアを含
有した複合セラミックであってもよい。また、密度が3
乃至4.5g/cm3の材料としては、炭化チタンを含有
した複合セラミックを採用してもよい。
【0022】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1の発
明の転がり軸受は、内径d(mm)と使用回転数(rpm)
との積であるdn値が、100万以上の高速回転で使用
される転がり軸受であって、軌道輪および転動体の内、
少なくとも転動体を密度が3乃至4.5g/cm3の材料
で構成した。この請求項1の発明は、dn値が100万
以上の高速回転で使用される。このような高速回転で
は、軌道輪,転動体の少なくとも転動体を密度が3乃至
4.5g/cm3の材料で構成することによって、入力さ
れた回転駆動力のうち回転数上昇に使われる動力の割合
を、鋼製軸受の1.1倍以上にすることができる。すな
わち、軸受部の動力損失を少なくすることができ、少な
い動力で高速回転を実現できる。
【0023】また、請求項2の発明の転がり軸受は、入
力された回転駆動力の内、回転数上昇に使われる動力の
割合が、鋼製軸受の1.1倍以上になる条件で使用され
る転がり軸受であって、軌道輪および転動体の内、少な
くとも転動体を密度が3乃至4.5g/cm3の材料で構
成した。この請求項2の発明は、軌道輪,転動体の少な
くとも転動体が、密度3乃至4.5g/cm3の材料で構
成されている。また、入力された回転駆動力の内、回転
数上昇に使われる動力の割合が、鋼製軸受の1.1倍以
上になる条件で使用される。この条件とは、すなわち、
dn値が100万以上の高速回転条件を表している。し
たがって、この発明によれば、dn値が100万以上の
高速回転時の軸受部の動力損失を少なくすることがで
き、少ない動力で高速回転させることができる。
【0024】また、請求項3の発明の転がり軸受は、排
油温度から給油温度を減算した値が20乃至45℃の範
囲になるオイルジェット潤滑で潤滑される転がり軸受で
あって、軌道輪および転動体の内、少なくとも転動体を
密度が3乃至4.5g/cm3の材料で構成した。この請
求項3の発明は、軌道輪,転動体の少なくとも転動体
が、密度3乃至4.5g/cm3の材料で構成されてい
る。また、この発明の転がり軸受は、オイルジェット潤
滑で潤滑され、排油温度から給油温度を減算した潤滑油
の温度上昇値が20乃至45℃の範囲になる条件で使用
される。この条件とは、すなわち、dn値が100万以
上の高速回転条件を表している。したがって、この発明
によれば、dn値が100万以上の高速回転時の軸受の
焼き付きを防止できると共に、軸受部の動力損失を少な
くすることができ、駆動トルクを軽減できる。
【0025】また、請求項4の発明の転がり軸受は、請
求項1乃至3のいずれか一つに記載の転がり軸受であっ
て、軌道輪および転動体の内、少なくとも転動体をセラ
ミックスで構成した。この請求項4の発明では、軌道
輪,転動体の少なくとも転動体がセラミックスで構成さ
れているから、高温耐久性を特に向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の転がり軸受の第1実施形態の断面
図である。
【図2】 上記第1実施形態において、回転数上昇に使
われた動力の割合が、回転数の上昇にしたがって、鋼製
軸受に比べて増大していく特性を表す図である。
【図3】 第2実施形態において、回転数が40000
rpmを越えると、セラミック製軸受に比べて鋼製軸受
の方が、潤滑油の温度上昇幅が大きくなっていることを
表す図である。
【符号の説明】
1…内輪、2…外輪、3…玉。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内径d(mm)と使用回転数(rpm)との
    積であるdn値が、100万以上の高速回転で使用され
    る転がり軸受であって、 軌道輪および転動体の内、少なくとも転動体を密度が3
    乃至4.5g/cm3の材料で構成したことを特徴とする
    転がり軸受。
  2. 【請求項2】 入力された回転駆動力の内、回転数上昇
    に使われる動力の割合が、鋼製軸受の1.1倍以上にな
    る条件で使用される転がり軸受であって、 軌道輪および転動体の内、少なくとも転動体を密度が3
    乃至4.5g/cm3の材料で構成したことを特徴とする
    転がり軸受。
  3. 【請求項3】 排油温度から給油温度を減算した値が2
    0乃至45℃の範囲になるオイルジェット潤滑で潤滑さ
    れる転がり軸受であって、 軌道輪および転動体の内、少なくとも転動体を密度が3
    乃至4.5g/cm3の材料で構成したことを特徴とする
    転がり軸受。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか一つに記載の
    転がり軸受であって、 軌道輪および転動体の内、少なくとも転動体をセラミッ
    クスで構成したことを特徴とする転がり軸受。
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