JP2014031862A - アンギュラ玉軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温高速回転時の転がり疲労寿命および耐摩耗性に優れたアンギュラ玉軸受を提供する。
【解決手段】外輪1の軌道溝10をなす円弧の半径(R1)の玉3の直径(D)に対する比(R1/D)が0. 50以上0. 56以下、内輪2の軌道溝20をなす円弧の半径(R2)の玉3の直径(D)に対する比(R2/D)が0. 52以上0. 60以下であり、接触角(θ)が8°以上25°以下である。(1) 式で示されるパラメータAが6. 9以上24.5以下である。隙間t1が肩落とし部21の外径A1の2. 1%以上3. 3%以下で、隙間t2が肩部22の外径A2の3. 5%以上5. 1%以下で、グリースの封入量が軸受内部空間の10体積%以上50%体積以下である。
A=θ/((R1/D)+(R2/D))…(1) (式中、θの単位は「°」である)
【選択図】図1
【解決手段】外輪1の軌道溝10をなす円弧の半径(R1)の玉3の直径(D)に対する比(R1/D)が0. 50以上0. 56以下、内輪2の軌道溝20をなす円弧の半径(R2)の玉3の直径(D)に対する比(R2/D)が0. 52以上0. 60以下であり、接触角(θ)が8°以上25°以下である。(1) 式で示されるパラメータAが6. 9以上24.5以下である。隙間t1が肩落とし部21の外径A1の2. 1%以上3. 3%以下で、隙間t2が肩部22の外径A2の3. 5%以上5. 1%以下で、グリースの封入量が軸受内部空間の10体積%以上50%体積以下である。
A=θ/((R1/D)+(R2/D))…(1) (式中、θの単位は「°」である)
【選択図】図1
Description
この発明は、軸方向両端に非接触シールが取り付けられ、内部にグリースが封入されているアンギュラ玉軸受に関する。
アンギュラ玉軸受は、接触角θが0°<θ<90°を満たし、内輪または外輪の軸方向片側の溝肩が落とされている単列・非分離形玉軸受である。
アンギュラ玉軸受の用途として自動車のターボージャの回転軸を支持する用途があり、特許文献1には、この用途に好適なアンギュラ玉軸受が記載されている。
特許文献1のアンギュラ玉軸受は、接触角が10°以上18°以下であり、転動体がセラミックス製である。内輪および/または外輪は、Cを0.3重量%以上0.6重量%以下、Siを0.9重量%以上1.2重量%以下、Crを0.7重量%以上1.5重量%以下、Moを0.7重量%以上1.5重量%以下の範囲で含有する鉄鋼材料で所定形状に形成された後に、浸炭窒化処理と焼入れ焼き戻しが施されて、軌道面の表層部の残留オーステナイト量が15.0体積%以下、平均残留オーステナイト量が5.0体積%以下、軌道面の表層部の炭素含有率が0.8重量%以上1.1重量%以下、軌道面の表層部の炭素含有率が0.2重量%以上0.6重量%以下となっている。
アンギュラ玉軸受の用途として自動車のターボージャの回転軸を支持する用途があり、特許文献1には、この用途に好適なアンギュラ玉軸受が記載されている。
特許文献1のアンギュラ玉軸受は、接触角が10°以上18°以下であり、転動体がセラミックス製である。内輪および/または外輪は、Cを0.3重量%以上0.6重量%以下、Siを0.9重量%以上1.2重量%以下、Crを0.7重量%以上1.5重量%以下、Moを0.7重量%以上1.5重量%以下の範囲で含有する鉄鋼材料で所定形状に形成された後に、浸炭窒化処理と焼入れ焼き戻しが施されて、軌道面の表層部の残留オーステナイト量が15.0体積%以下、平均残留オーステナイト量が5.0体積%以下、軌道面の表層部の炭素含有率が0.8重量%以上1.1重量%以下、軌道面の表層部の炭素含有率が0.2重量%以上0.6重量%以下となっている。
特許文献2には、自動車用燃料電池システムのコンプレッサや水蒸気圧送機で使用されるインペラ軸支持用転がり軸受装置として、アンギュラ玉軸受を使用することが記載されている。前記コンプレッサは、カソード側へ空気を圧送して供給するための空気供給装置を構成し、前記水蒸気圧送機は、燃料にガソリンを使用する場合に必要となる高温の水蒸気をエネルギー効率良く発生させるために使用する。また、アンギュラ玉軸受の潤滑をグリース潤滑で行うことや、アンギュラ玉軸受の軸方向両端に接触シールまたは非接触シールを取り付けることが記載されている。
しかし、特許文献1に記載されたアンギュラ玉軸受では、潤滑をオイルエア潤滑により行っており、回転速度が数万〜十数万min-1の高速回転の使用条件では、十分な潤滑性能が得られない恐れがある。
また、特許文献2に記載されたインペラ軸支持用転がり軸受装置を構成するアンギュラ玉軸受は、高温高速回転時の転がり疲労寿命および耐摩耗性の点で改善の余地がある。
この発明の課題は、高温高速回転時の転がり疲労寿命および耐摩耗性に優れたアンギュラ玉軸受を提供することである。
また、特許文献2に記載されたインペラ軸支持用転がり軸受装置を構成するアンギュラ玉軸受は、高温高速回転時の転がり疲労寿命および耐摩耗性の点で改善の余地がある。
この発明の課題は、高温高速回転時の転がり疲労寿命および耐摩耗性に優れたアンギュラ玉軸受を提供することである。
上記課題を解決するために、この発明の一態様のアンギュラ玉軸受は、軸方向両端に非接触シールが取り付けられ、内部にグリースが封入され、保持器を有し、内輪または外輪の軸方向片側の溝肩が落とされているアンギュラ玉軸受であって、下記の構成(1) 〜(4) を有することを特徴とする。
(1) 外輪の軌道溝をなす円弧の半径(R1)の玉の直径(D)に対する比(R1/D)が0. 50以上0. 56以下であり、内輪の軌道溝をなす円弧の半径(R2)の玉の直径(D)に対する比(R2/D)が0. 52以上0. 60以下である。
(1) 外輪の軌道溝をなす円弧の半径(R1)の玉の直径(D)に対する比(R1/D)が0. 50以上0. 56以下であり、内輪の軌道溝をなす円弧の半径(R2)の玉の直径(D)に対する比(R2/D)が0. 52以上0. 60以下である。
(2) 接触角(θ)が8°以上25°以下である。
(3) 下記の(1) 式で示されるパラメータAが6. 9以上24.5以下である。
A=θ/((R1/D)+(R2/D))…(1)
(式中、θの単位は「°」である。)
(4) 前記非接触シールと内輪または外輪との軸に垂直な方向の隙間が、溝肩が落とされている側で内輪の外径または外輪の内径の2. 1%以上3. 3%以下であり、溝肩が落とされていない側で内輪の外径または外輪の内径の3. 5%以上5. 1%以下であり、グリースの封入量が軸受内部空間の10体積%以上50%体積以下である。
(3) 下記の(1) 式で示されるパラメータAが6. 9以上24.5以下である。
A=θ/((R1/D)+(R2/D))…(1)
(式中、θの単位は「°」である。)
(4) 前記非接触シールと内輪または外輪との軸に垂直な方向の隙間が、溝肩が落とされている側で内輪の外径または外輪の内径の2. 1%以上3. 3%以下であり、溝肩が落とされていない側で内輪の外径または外輪の内径の3. 5%以上5. 1%以下であり、グリースの封入量が軸受内部空間の10体積%以上50%体積以下である。
このアンギュラ玉軸受は、前記構成(1) を有することで、玉と軌道溝との接触面積(S)および玉と軌道溝との接触面での滑り速度(V)を小さくすることができる。
具体的には、R1/Dが0. 50未満であると、接触面積Sおよび滑り速度Vが大きくなり過ぎて、軸受の回転抵抗および発熱量が大きくなり、焼き付き寿命が不十分となる。R1/Dが0. 56を超えると、接触面積Sが小さくなり過ぎて接触部の面圧(P)が増大し、発熱量が大きくなるとともに玉や軌道面に剥離などの損傷が発生しやすくなる。
具体的には、R1/Dが0. 50未満であると、接触面積Sおよび滑り速度Vが大きくなり過ぎて、軸受の回転抵抗および発熱量が大きくなり、焼き付き寿命が不十分となる。R1/Dが0. 56を超えると、接触面積Sが小さくなり過ぎて接触部の面圧(P)が増大し、発熱量が大きくなるとともに玉や軌道面に剥離などの損傷が発生しやすくなる。
R2/Dが0. 52未満であると、接触面積Sおよび滑り速度Vが大きくなり過ぎて、軸受の回転抵抗および発熱量が大きくなり、焼き付き寿命が不十分となる。R2/Dが0. 60を超えると、接触面積Sが小さくなり過ぎて接触部の面圧(P)が増大し、発熱量が大きくなるとともに玉や軌道面に剥離などの損傷が発生しやすくなる。
このアンギュラ玉軸受は、また、前記構成(2) を有することで、アキシャル剛性を確保しつつ、高温環境での焼き付き寿命が良好になる。接触角(θ)が8°未満であるとアキシャル剛性が不十分となる。θが25°を超えると、高速回転時に玉のジャイロスピン滑りが大きくなり、玉の温度が上昇する。その結果、軸受温度が急激に上昇して、潤滑剤不足となり易く、早期に焼き付きが生じやすい。
このアンギュラ玉軸受は、また、前記構成(2) を有することで、アキシャル剛性を確保しつつ、高温環境での焼き付き寿命が良好になる。接触角(θ)が8°未満であるとアキシャル剛性が不十分となる。θが25°を超えると、高速回転時に玉のジャイロスピン滑りが大きくなり、玉の温度が上昇する。その結果、軸受温度が急激に上昇して、潤滑剤不足となり易く、早期に焼き付きが生じやすい。
このアンギュラ玉軸受は、また、前記構成(3) を有することで、剥離寿命および焼き付き寿命の両方が良好になる。パラメータAが6. 9未満であると、焼き付き寿命は良好であるが剥離寿命が不良である。パラメータAが24.5を超えると、剥離寿命は良好であるが焼き付き寿命が不良である。パラメータAは8. 9以上18.9以下であることが好ましい。
このアンギュラ玉軸受は、また、前記構成(4) を有することで、グリース漏れや軸受温度の著しい上昇が生じることなく、焼き付き寿命が良好になる。グリースの封入量は軸受内部空間の15体積%以上35%体積以下であることが好ましい。
このアンギュラ玉軸受は、また、前記構成(4) を有することで、グリース漏れや軸受温度の著しい上昇が生じることなく、焼き付き寿命が良好になる。グリースの封入量は軸受内部空間の15体積%以上35%体積以下であることが好ましい。
このアンギュラ玉軸受は、さらに下記の構成(5) 〜(9) の少なくともいずれかを有することが好ましい。
(5) 内輪および外輪は、Cを0.2質量%以上1.2質量%以下、Siを0.4質量%以上1.5質量%以下、Crを0.5質量%以上2.0質量%以下、Moを0.5質量%以上1.5質量%以下の範囲で含有し、残部鉄および不可避的不純物からなる鉄鋼材料で所定形状に形成された後に、浸炭窒化処理と焼入れ焼き戻しが施されて、軌道面の表層部の炭素含有率が0.8質量%以上1.3質量%以下、軌道面の表層部の窒素含有率が0.2質量%以上0.8質量%以下となっている。
(5) 内輪および外輪は、Cを0.2質量%以上1.2質量%以下、Siを0.4質量%以上1.5質量%以下、Crを0.5質量%以上2.0質量%以下、Moを0.5質量%以上1.5質量%以下の範囲で含有し、残部鉄および不可避的不純物からなる鉄鋼材料で所定形状に形成された後に、浸炭窒化処理と焼入れ焼き戻しが施されて、軌道面の表層部の炭素含有率が0.8質量%以上1.3質量%以下、軌道面の表層部の窒素含有率が0.2質量%以上0.8質量%以下となっている。
(6) 保持器は、内輪の外周面で案内される内輪案内型、または外輪の内周面で案内される外輪案内型であり、内輪または外輪の保持器案内面(内輪の外周面または外輪の内周面)に浸炭窒化処理が施されている。
(7) 保持器は、ポリアミド46、ポリアミド66、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化エチレン、およびポリエーテルエーテルケトンから選択される1以上の合成樹脂と、ガラス繊維または炭素繊維からなる繊維状充填剤とで構成された樹脂組成物を溶融成形することで得られたものである。樹脂組成物中の繊維状充填剤の含有率は10質量%以上40%以下である。
(7) 保持器は、ポリアミド46、ポリアミド66、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化エチレン、およびポリエーテルエーテルケトンから選択される1以上の合成樹脂と、ガラス繊維または炭素繊維からなる繊維状充填剤とで構成された樹脂組成物を溶融成形することで得られたものである。樹脂組成物中の繊維状充填剤の含有率は10質量%以上40%以下である。
(8) 転動体はセラミックス製である。
(9) グリースは、増ちょう剤がジウレア化合物からなり、基油が、40℃における動粘度が15〜50mm2 /sであるポリαーオレイン(PAO)とジエステル油との混合油であり、基油の含有率がグリース全体の85〜90質量%であり、混和ちょう度が265〜295である。ジエステル油としては、ジオクチルアジペート(DOA)、ジイソデシルアジペート(DIBA)、ジブチルアジペート(DBA)、ジオクチルアゼレート(DOZ)、ジブチルセバケート(DBS)、ジオクチルセバケート(DOS)等を使用することができる。
(9) グリースは、増ちょう剤がジウレア化合物からなり、基油が、40℃における動粘度が15〜50mm2 /sであるポリαーオレイン(PAO)とジエステル油との混合油であり、基油の含有率がグリース全体の85〜90質量%であり、混和ちょう度が265〜295である。ジエステル油としては、ジオクチルアジペート(DOA)、ジイソデシルアジペート(DIBA)、ジブチルアジペート(DBA)、ジオクチルアゼレート(DOZ)、ジブチルセバケート(DBS)、ジオクチルセバケート(DOS)等を使用することができる。
このアンギュラ玉軸受が前記構成(5) を有するもの(すなわち、内輪および外輪が炭化物形成元素を所定範囲で含む耐熱、耐摩耗鋼で構成されているもの)であると、前記構成(5) を有さないものと比較して、転がり疲労寿命が長くなり、耐摩耗性が良好になる。
このアンギュラ玉軸受が前記構成(6) を有するものであると、前記構成(6) を有さないものと比較して、内輪または外輪の保持器案内面の耐摩耗性が良好になる。
このアンギュラ玉軸受が前記構成(6) を有するものであると、前記構成(6) を有さないものと比較して、内輪または外輪の保持器案内面の耐摩耗性が良好になる。
このアンギュラ玉軸受が前記構成(7) を有するものであると、前記構成(7) を有さないもの(前記樹脂組成物中の繊維状充填剤の含有率が10質量%未満または40質量%超であるもの)と比較して、溶融成形時の流動性が良好でありながら、保持器の寸法安定性および機械的強度が確保される。
このアンギュラ玉軸受が前記構成(8) を有するものであると、前記構成(8) を有さないもの(玉が鋼製であるもの)と比較して、高速回転時の玉の遠心力が小さくなり、軌道輪が鋼製である場合に軌道輪に対する耐焼き付き性が向上し、異物混入時に転動体に圧痕が形成されにくくなる。
このアンギュラ玉軸受が前記構成(8) を有するものであると、前記構成(8) を有さないもの(玉が鋼製であるもの)と比較して、高速回転時の玉の遠心力が小さくなり、軌道輪が鋼製である場合に軌道輪に対する耐焼き付き性が向上し、異物混入時に転動体に圧痕が形成されにくくなる。
このアンギュラ玉軸受が前記構成(9) を有するものであると、前記構成(9) を有さないものと比較して、潤滑性能が良好になり、発熱量が低くなり、グリース漏れが生じにくくなる。基油の40℃における動粘度が15mm2 /s未満であると、高温環境で基油が蒸発し易いため良好な潤滑性能が得られない。基油の40℃における動粘度が50mm2 /sを超えると、トルクが上昇し発熱量が多くなる。混和ちょう度が265未満であると、グリースが硬すぎて流動性が不良となる。混和ちょう度が295を超えると、グリースが柔らか過ぎて、非接触シールと軌道輪との隙間から漏れやすくなる。
この発明のアンギュラ玉軸受によれば、高温高速回転時の転がり疲労寿命および耐摩耗性が従来品より優れたものとなる。
以下、この発明の実施形態について説明する。
図1に示すように、この実施形態のアンギュラ玉軸受は、外輪1、内輪2、玉3、保持器4、および非接触シール5,6で構成されている。
内輪2の軸方向片側(図1の左側)の溝肩が落とされている。肩落とし部21側に配置された非接触シール5と、内輪2との軸に垂直な方向の隙間t1は、内輪2の外径(肩落とし部21の非接触シール5と対向する位置での外径)A1の2. 5%である。肩部22側に配置された非接触シール6と、内輪2との軸に垂直な方向の隙間t2は、内輪2の外径(肩部22の非接触シール6と対向する位置での外径)A2の4. 0%である。保持器4は外輪案内型であり、外輪1の転動溝10より肩落とし部21側で内輪2と対向する内周面12で案内される。
非接触シール5,6は、芯金51,61とゴム成形体52,62とからなるゴム付きシールである。外輪1の内周面に、非接触シール5,6を取り付ける取付溝15,16が形成されている。
図1に示すように、この実施形態のアンギュラ玉軸受は、外輪1、内輪2、玉3、保持器4、および非接触シール5,6で構成されている。
内輪2の軸方向片側(図1の左側)の溝肩が落とされている。肩落とし部21側に配置された非接触シール5と、内輪2との軸に垂直な方向の隙間t1は、内輪2の外径(肩落とし部21の非接触シール5と対向する位置での外径)A1の2. 5%である。肩部22側に配置された非接触シール6と、内輪2との軸に垂直な方向の隙間t2は、内輪2の外径(肩部22の非接触シール6と対向する位置での外径)A2の4. 0%である。保持器4は外輪案内型であり、外輪1の転動溝10より肩落とし部21側で内輪2と対向する内周面12で案内される。
非接触シール5,6は、芯金51,61とゴム成形体52,62とからなるゴム付きシールである。外輪1の内周面に、非接触シール5,6を取り付ける取付溝15,16が形成されている。
[パラメータAについて]
図1のアンギュラ玉軸受として、内径が8mm、外径が22mm、幅(軸方向寸法)が11mm、玉3の直径(D)が5/32インチ(3. 97mm)であり、外輪1の軌道溝10をなす円弧の半径(R1)、内輪2の軌道溝20をなす円弧の半径(R2)、および接触角(θ)が異なる8種類のサンプル(No.1〜8)を用意した。
各サンプルのR1、R2、θ、R1/D、R2/Dおよび前記(1) 式で算出したパラメータAを表1に示す。
図1のアンギュラ玉軸受として、内径が8mm、外径が22mm、幅(軸方向寸法)が11mm、玉3の直径(D)が5/32インチ(3. 97mm)であり、外輪1の軌道溝10をなす円弧の半径(R1)、内輪2の軌道溝20をなす円弧の半径(R2)、および接触角(θ)が異なる8種類のサンプル(No.1〜8)を用意した。
各サンプルのR1、R2、θ、R1/D、R2/Dおよび前記(1) 式で算出したパラメータAを表1に示す。
No.1〜8のアンギュラ玉軸受において、外輪1と内輪2の材質および製造方法は全て同じにした。すなわち、各サンプルの外輪1および内輪2の素材として、下記の鋼材Aからなる同じ素材を用意した。
<鋼材A>
Cの含有率が0.7質量%、Siの含有率が1.0質量%、Crの含有率が1.2質量%、Moの含有率が1.0質量%、残部鉄および不可避的不純物からなる。
また、この素材を外輪1および内輪2の形状に加工した後に、浸炭窒化処理と焼入れ焼き戻しを行い、外輪1の軌道溝10を含む内周面全体および内輪2の軌道溝20を含む外周面全体で、表層部の炭素含有率を1.0質量%、表層部の窒素含有率を0.5質量%にした。すなわち、外輪1の保持器4の案内面(肩落とし部21と対向する内周面)12に対しても浸炭窒化処理が施されている。
玉3は窒化珪素(Si3 N4 )製である。
Cの含有率が0.7質量%、Siの含有率が1.0質量%、Crの含有率が1.2質量%、Moの含有率が1.0質量%、残部鉄および不可避的不純物からなる。
また、この素材を外輪1および内輪2の形状に加工した後に、浸炭窒化処理と焼入れ焼き戻しを行い、外輪1の軌道溝10を含む内周面全体および内輪2の軌道溝20を含む外周面全体で、表層部の炭素含有率を1.0質量%、表層部の窒素含有率を0.5質量%にした。すなわち、外輪1の保持器4の案内面(肩落とし部21と対向する内周面)12に対しても浸炭窒化処理が施されている。
玉3は窒化珪素(Si3 N4 )製である。
保持器4は、所定厚さの円環体に、その周面を貫通する円形のポケット41が形成されたものであり、ポリエーテルエーテルケトンと炭素繊維からなる樹脂組成物(炭素繊維の含有率が30質量%)を溶融成形することで得られたものである。
グリースは、増ちょう剤がジウレア化合物からなり、基油が40℃における動粘度22mm2 /sの混合油(ポリαーオレイン:ジオクチルセバケート=1:1)であり、基油の含有率がグリース全体の87質量%であり、混和ちょう度が280である。
No.1〜8のアンギュラ玉軸受に、グリースを軸受内部空間の10体積%、15体積%に相当する量だけ封入して、下記の条件で回転試験を行い、外輪温度が115℃になるまでの時間を焼き付き寿命とした。また、回転試験中に振動値を測定し、回転試験中の振動値が初期値(試験開始時の振動値)の2倍になるまでの時間を剥離寿命とした。
グリースは、増ちょう剤がジウレア化合物からなり、基油が40℃における動粘度22mm2 /sの混合油(ポリαーオレイン:ジオクチルセバケート=1:1)であり、基油の含有率がグリース全体の87質量%であり、混和ちょう度が280である。
No.1〜8のアンギュラ玉軸受に、グリースを軸受内部空間の10体積%、15体積%に相当する量だけ封入して、下記の条件で回転試験を行い、外輪温度が115℃になるまでの時間を焼き付き寿命とした。また、回転試験中に振動値を測定し、回転試験中の振動値が初期値(試験開始時の振動値)の2倍になるまでの時間を剥離寿命とした。
<試験条件>
回転速度:110000min-1で一定
外輪温度:100℃
荷重:Fa=120N、Fr=55N
この試験の結果を下記の表2に示す。
回転速度:110000min-1で一定
外輪温度:100℃
荷重:Fa=120N、Fr=55N
この試験の結果を下記の表2に示す。
表2の焼き付き寿命「◎」は、焼き付き寿命が150時間以上、「○」は焼き付き寿命が100時間以上150時間未満、「△」は焼き付き寿命が50時間以上100時間未満、「×」は焼き付き寿命が50時間未満であることを意味する。表2の剥離寿命「○」は剥離寿命が焼き付き寿命より長い、「△」は剥離寿命が焼き付き寿命と同等、「×」は剥離寿命が焼き付き寿命より短いことを意味する。
表2の総合評価「◎」は、グリース封入量が10体積%と15体積%の両方の場合で評価が「○」以上のため優れた結果であること、「○」はグリース封入量が10体積%と15体積%の両方の場合で評価が「△」以上のため良好な結果であること、「×」はグリース封入量が10体積%と15体積%のいずれかで評価に「×」を含むため、不適切な結果であることを意味する。
この結果から以下のことが分かる。パラメータAが6. 9以上24.5以下であると、剥離寿命および焼き付き寿命のいずれについても優れたものとなる。特に、パラメータAが8. 9以上18.9以下であると、両寿命がより長くなるため好ましい。
また、パラメータAが小さい場合、焼き付き寿命は長いが剥離寿命が短くなり、パラメータAが大きい場合、剥離寿命は長いが焼き付き寿命が短くなる傾向にある。パラメータAが5. 8であると、焼き付き寿命は良好であるが剥離寿命が不良である。パラメータAが26.5であると、剥離寿命は良好であるが焼き付き寿命が不良である。
また、パラメータAが小さい場合、焼き付き寿命は長いが剥離寿命が短くなり、パラメータAが大きい場合、剥離寿命は長いが焼き付き寿命が短くなる傾向にある。パラメータAが5. 8であると、焼き付き寿命は良好であるが剥離寿命が不良である。パラメータAが26.5であると、剥離寿命は良好であるが焼き付き寿命が不良である。
[グリース封入量について]
表1のNo.4のアンギュラ玉軸受として、グリース封入量を変えた8種類のサンプル(No.4-1〜No.4-8)を用意し、上述の方法で回転試験を行い、外輪温度が115℃になるまでの時間を焼き付き寿命とした。また、回転開始から20時間経過した後に、軸受内部のグリースの残存量と外輪温度を測定した。その結果を下記の表3に示す。
表1のNo.4のアンギュラ玉軸受として、グリース封入量を変えた8種類のサンプル(No.4-1〜No.4-8)を用意し、上述の方法で回転試験を行い、外輪温度が115℃になるまでの時間を焼き付き寿命とした。また、回転開始から20時間経過した後に、軸受内部のグリースの残存量と外輪温度を測定した。その結果を下記の表3に示す。
表3の焼き付き寿命「◎」は、焼き付き寿命が150時間以上、「○」は焼き付き寿命が100時間以上150時間未満、「△」は焼き付き寿命が50時間以上100時間未満、「×」は焼き付き寿命が50時間未満であることを意味する。表3のグリース漏れ「○」は、軸受内部のグリース残存率が97体積%以上であること、「△」は軸受内部のグリース残存率が90体積%以上97体積%未満であること、「×」は軸受内部のグリース残存率が90体積%未満であることを意味する。
表3の軸受温度「○」は、δT(=外輪温度ー室温)が30℃未満であること、「△」はδTが30℃以上40℃未満であること、「×」はδTが40℃以上であることを意味する。表3の総合評価「◎」は、3項目全てで評価が「○」以上のため優れた結果であること、「○」は3項目全てで評価が「△」以上のため良好な結果であること、「×」は、3項目のいずれかで評価に「×」を含むか全てで「△」であるため、不適切な結果であることを意味する。
この結果から以下のことが分かる。グリースの封入量が軸受内部空間の10体積%以上50%体積以下であると、焼き付き寿命が長く、グリース漏れ量が少なく、軸受温度もさほど上昇しなくなる。また、グリースの封入量が軸受内部空間の15体積%以上35%体積以下であると、焼き付き寿命が特に長くなる。
なお、グリースの封入量が5体積%であるNo.4-1では、グリースの絶対量が少ないため、潤滑性能が不十分となって早期に焼き付きが生じた。グリースの封入量が60体積%以上であるNo.4-7と4-8 では、グリースの絶対量が多いことで軸受温度が著しく上昇して、早期に焼き付きが生じた。また、No.4-7と4-8 では、グリースの絶対量が多いためにグリース漏れ量が多く、周囲の環境を汚染する恐れがある。
なお、グリースの封入量が5体積%であるNo.4-1では、グリースの絶対量が少ないため、潤滑性能が不十分となって早期に焼き付きが生じた。グリースの封入量が60体積%以上であるNo.4-7と4-8 では、グリースの絶対量が多いことで軸受温度が著しく上昇して、早期に焼き付きが生じた。また、No.4-7と4-8 では、グリースの絶対量が多いためにグリース漏れ量が多く、周囲の環境を汚染する恐れがある。
なお、この実施形態のアンギュラ玉軸受では内輪の軸方向片側の溝肩が落とされているが、外輪の軸方向片側の溝肩が落とされているものであってもよい。
また、この実施形態では、非接触シールとして、芯金とゴム成形体とからなるゴム付きシールを使用しているが、金属製のシールド板を使用してもよい。
また、この実施形態では、非接触シールとして、芯金とゴム成形体とからなるゴム付きシールを使用しているが、金属製のシールド板を使用してもよい。
1 外輪
10 外輪軌道溝
12 案内面
15 取付溝
16 取付溝
2 内輪
20 内輪軌道溝
21 肩落とし部
22 肩部
3 玉
4 保持器
41 ポケット
5 非接触シール
51 芯金
52 ゴム成形体
6 非接触シール
61 芯金
62 ゴム成形体
10 外輪軌道溝
12 案内面
15 取付溝
16 取付溝
2 内輪
20 内輪軌道溝
21 肩落とし部
22 肩部
3 玉
4 保持器
41 ポケット
5 非接触シール
51 芯金
52 ゴム成形体
6 非接触シール
61 芯金
62 ゴム成形体
Claims (2)
- 軸方向両端に非接触シールが取り付けられ、内部にグリースが封入され、保持器を有し、内輪または外輪の軸方向片側の溝肩が落とされているアンギュラ玉軸受であって、
外輪の軌道溝をなす円弧の半径(R1)の玉の直径(D)に対する比(R1/D)が0. 50以上0. 56以下であり、
内輪の軌道溝をなす円弧の半径(R2)の玉の直径(D)に対する比(R2/D)が0. 52以上0. 60以下であり、
接触角(θ)が8°以上25°以下であり、
下記の(1) 式で示されるパラメータAが6. 9以上24.5以下であり、
A=θ/((R1/D)+(R2/D))…(1)
(式中、θの単位は「°」である。)
前記非接触シールと内輪または外輪との軸に垂直な方向の隙間が、溝肩が落とされている側で内輪の外径または外輪の内径の2. 1%以上3. 3%以下であり、溝肩が落とされていない側で内輪の外径または外輪の内径の3. 5%以上5. 1%以下であり、
グリースの封入量が軸受内部空間の10体積%以上50%体積以下であることを特徴とするアンギュラ玉軸受。 - 前記パラメータAが8. 9以上18.9以下であり、
グリースの封入量が軸受内部空間の15体積%以上35%体積以下であることを特徴とする請求項1記載のアンギュラ玉軸受。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012174074A JP2014031862A (ja) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | アンギュラ玉軸受 |
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---|---|---|---|---|
CN115013443A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-06 | 重庆市新超力轴承有限公司 | 一种低摩擦轴承 |
Citations (4)
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JP2002089570A (ja) * | 2000-09-18 | 2002-03-27 | Nsk Ltd | ターボチャージャ用玉軸受 |
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JP2006029473A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Nsk Ltd | アンギュラ玉軸受及び工作機械 |
JP2007239801A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Nsk Ltd | シール付きアンギュラ玉軸受 |
-
2012
- 2012-08-06 JP JP2012174074A patent/JP2014031862A/ja active Pending
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