JP3062675B2 - グリース封入転がり軸受 - Google Patents

グリース封入転がり軸受

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JP3062675B2
JP3062675B2 JP6180220A JP18022094A JP3062675B2 JP 3062675 B2 JP3062675 B2 JP 3062675B2 JP 6180220 A JP6180220 A JP 6180220A JP 18022094 A JP18022094 A JP 18022094A JP 3062675 B2 JP3062675 B2 JP 3062675B2
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靖彦 工藤
一 田積
弘 上野
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
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    • F16C33/6603Special parts or details in view of lubrication with grease as lubricant

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車や各種の電気機
器等に広く使用されているラジアル荷重用のグリース封
入転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】グリース封入の転がり軸受、例えば玉軸
受は、自動車の電装部品等の一般的な部品に広く使用さ
れている。従来のものは、内・外輪が軸受鋼のような鋼
製で、その間には同じく鋼製の玉がグリースとともに装
入されている。
【0003】近年、自動車部品については、省エネルギ
ーのために、小型化、軽量化とともに、高性能化が求め
られており、それに伴い、上記の玉軸受は、高荷重、高
速回転、高温という厳しい条件下で使用されるようにな
っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の鋼製のグリース
封入玉軸受は、上記のような厳しい使用条件下では、軌
道面に金属疲労による剥離その他の損傷が発生するほ
か、高温によりグリースの分解が促進され、劣化したグ
リースでは十分な潤滑効果が発揮できないために、剥離
を生じやすく、長寿命が期待できない。
【0005】一方、小型、軽量で高性能の軸受として
は、セラミック軸受があり、これは、既に一部の分野で
使用されている。
【0006】しかしながら、現在のセラミック軸受は、
材料が高価であるため、構成要素すべてがセラミックス
製ではなく、玉のみをセラミックス製としたものであ
り、それでも製品価格が高いため、利用範囲が限られ、
自動車部品等の一般的な部品にはまだ採用されるには至
っていない。
【0007】したがって、本発明は、鋼製のグリース封
入転がり軸受の一部にセラミック部品を取り込むこと
で、できるだけ低いコストでセラミック軸受並みの高性
能が得られるようにすることを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、内・外輪が鋼
製で、その間にグリースが封入されている転がり軸受に
おいて、転動体は鋼製転動体とセラミックス製転動体と
からなり、セラミックス製転動体は、ラジアル荷重負荷
領域に常に少なくとも1個存在するように、鋼製転動体
の間に分散配置されているとともに、前記セラミックス
製転動体の径は、鋼製転動体の無負荷時の径以下で、そ
の破断限界時の径より大に設定されている
【0009】
【0010】
【作用】ラジアル荷重負荷領域には必ずセラミックス製
転動体が存在し、これが大きなラジアル荷重の大部分を
支える。特に、セラミックス製転動体を鋼製転動体より
小径にしているから、ラジアル荷重が小さいときは、鋼
製転動体のみが内・外輪に接して、この鋼製転動体だけ
で荷重が支えられるが、ラジアル荷重が所定以上になっ
たときは、その荷重により鋼製転動体が圧縮変形して、
硬質のセラミックス製転動体が内・外輪に接するように
なり、このセラミックス製転動体と鋼製転動体とで荷重
が分担して支えられる。このように、高荷重は両種の転
動体に均等的に支えられ、いずれか一方の転動体に負荷
が集中しないから、無理なく高荷重を支えられる。
【0011】また、軌道面には、接触状態の異なるセラ
ミックス製転動体と鋼製転動体とが交互に接触するよう
になるから、軌道面に微小な傷が生じても、硬質なセラ
ミックス製転動体によってならされることになる。
【0012】さらに、セラミックス製転動体の熱容量が
大きいので、軌道輪が高温化せず、グリースの分解が抑
えられ、グリースの劣化による潤滑能力低下に起因する
軌道面の剥離が抑制されることになる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の詳細を図1および図2に示す
一実施例に基づいて説明する。図1は、グリース封入玉
軸受の縦断面図、図2は、玉配置状況を模式的に示す側
面図である。図中、符号1は内輪、2は外輪、3Aは鋼
製の玉,3Bはセラミックス製の玉、4はシール、5は
保持器である。
【0014】内輪1および外輪2は、軸受鋼(JIS規
格SUJ−2)などからなり、その間にはグリースが塗
布されてシール4より密封されている。
【0015】鋼製の玉3Aは、内・外輪1,2と同様の
軸受鋼などからなり、セラミックス製の玉3Bは窒化け
い素を主体とする焼結体からなる。セラミックス製玉3
Bの個数は、3個以上であればよいが、最適の個数とし
ては、玉3の総個数のほぼ半数、すなわち鋼製玉3Aと
ほぼ同数が望ましい。実施例では、図2に示すように、
総個数7個のうち、4個を鋼製玉3Aとし、3個をセラ
ミックス製玉3Bとしている。
【0016】そして、一般のラジアル軸受では、ラジア
ル荷重負荷領域に常に3個の玉が存在し、これらの玉で
ラジアル荷重を受けるようになっているが、本発明で
は、上記した所定複数個のセラミックス製玉3Bを鋼製
玉3Aの間に分散配置することで、少なくとも1個のセ
ラミックス製玉3Bが常にラジアル荷重負荷領域に存在
するようにしている。
【0017】さらに、セラミックス製玉3Bの径は、鋼
製玉3Aの径と同径でもよいが、ラジアル荷重による鋼
製玉3Aの圧縮変形を考慮し、鋼製玉3Aの無負荷時の
径より小径にすることが望ましく、その値は、鋼製玉3
Aの破断限界時の径より大に設定されていればよい。要
するに、鋼製玉3Aがラジアル荷重により破壊されない
範囲内で、同荷重により若干圧縮変形したとき、セラミ
ックス製玉3Bが内・外輪1,2の両軌道面に接触する
ようにしておくことが望ましい。
【0018】上記の構成において、ラジアル荷重負荷領
域には3個の玉3が存在するが、そのうちの1個は必ず
セラミックス製玉3Bである。このセラミックス製玉3
Bが大きなラジアル荷重の大部分を支えるから、鋼製玉
3Aのストレスが軽減され、全体として高荷重での使用
が可能になる。
【0019】この場合、セラミックス製玉3Bが鋼製玉
3Aより小径であると、ラジアル荷重が小さいときは、
鋼製玉3Aのみが内・外輪1,2に接して、この鋼製玉
3Aだけで荷重が支えられるが、ラジアル荷重が所定以
上になったときは、その荷重により鋼製玉3Aが圧縮変
形して、硬質のセラミックス製玉3Bが内・外輪1,2
に接するようになり、このセラミックス製玉3Bと鋼製
玉3Aとで荷重が分担して支えられる。このように、高
荷重は両種の玉3A,3Bに均等的に支えられ、いずれ
か一方の玉に負荷が集中しないから、無理なく高荷重を
支えられる。
【0020】また、内・外輪1,2の軌道面には、硬度
や平滑度等の違いで接触状態の異なるセラミックス製玉
3Bと鋼製玉3Aとが交互に接触するようになる。その
ため、内・外輪1,2と同種金属である鋼製玉3Aとの
間で微小な焼き付きや剥離等が生じても、これらの傷は
セラミックス製玉3Bの接触によりならされることにな
り、大きな損傷にならずに済む。
【0021】さらに、セラミックス製玉3Bは熱容量が
大きく、熱伝導率も低いので、内・外輪1,2は高温化
しない。そのため、グリースの分解が抑えられ、グリー
スの寿命が延びるとともに、グリースの劣化による潤滑
能力低下に起因する軌道面の剥離が抑制される。
【0022】上記のような作用を確認するための試験を
行ったので、説明する。試料軸受としてJIS規格呼び
番号6302密封型を用いた。
【0023】試料は(イ)従来品、(ロ)本発明実施
品、(ハ)比較品の計3つで、従来品では7個の玉がす
べて軸受鋼(JIS規格SUJ−2)製、本発明実施品
では、4個の玉が軸受鋼で、3個がセラミックスであ
り、配置状態は図2に示す通りである。このセラミック
ス製玉の径は7.937、鋼製の玉の径は、7.942
である。比較品では7個の玉すべてがセラミックス製で
ある。
【0024】試料のその他の部分の材料は、従来品、本
発明実施品、比較品とも同一で、内・外輪は軸受鋼(S
UJ−2)、保持器は66ナイロン、シールはアクリル
樹脂で、グリースには合成油グリースを使用した。
【0025】そして、試験条件として、ラジアル荷重=
100kgf、回転数=20000rpm、軸受温度=
150℃として、各試料のグリース寿命(時間)を測定
したところ、次のような結果を得た。
【0026】 (イ)従来品 ……… 543hr (ロ)本発明実施品 ………1370hr (ハ)比較品 ………1500hr この試験結果から、本発明実施品では、グリースの分解
が抑制されて、その寿命が、総玉セラミックス製の比較
品と同程度の長寿命となっていることが明らかで、グリ
ースの分解に起因する軌道面の剥離も効果的に抑制され
ていると考えられる。
【0027】なお、上記の実施例にはグリース封入玉軸
受を示したが、本発明は、グリース封入のころ軸受にも
実施可能で、上記の玉に適用した条件をそのままころに
適用すればよい。
【0028】
【発明の効果】本発明では、転動体の一部をセラミック
ス製とすることにより、高荷重、高速回転、高温等の厳
しい使用条件下でも長寿命である軸受が得られ、しか
も、セラミックス部品が少ないので、コストがかさま
ず、転動体のすべてがセラミックス部品からなる軸受と
同程度の高性能を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るグリース封入玉軸受の
縦断面図。
【図2】玉配置状況を模式的に示す側面図。
【符号の説明】
1 内輪 2 外輪 3A 鋼製玉 3B セラミックス製玉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−7422(JP,U) 実開 平4−97115(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 33/66 F16C 19/06 F16C 33/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内・外輪が鋼製で、その間にグリースが
    封入されている転がり軸受において、 転動体は鋼製転動体とセラミックス製転動体とからな
    り、セラミックス製転動体は、ラジアル荷重負荷領域に
    常に少なくとも1個存在するように、鋼製転動体の間に
    分散配置されているとともに、前記セラミックス製転動
    体の径は、鋼製転動体の無負荷時の径以下で、その破断
    限界時の径より大に設定されている、ことを特徴とする
    グリース封入転がり軸受。
JP6180220A 1994-08-01 1994-08-01 グリース封入転がり軸受 Expired - Fee Related JP3062675B2 (ja)

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FR2835025B1 (fr) * 2002-01-18 2004-04-02 Skf Ab Palier a roulement rigide a billes
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WO2016139622A1 (en) * 2015-03-04 2016-09-09 Husqvarna Ab Chainsaw guide bar with hybrid bearing assembly

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