転がり軸受
【課題】 フレッチングの進行速度を遅延させて転がり軸受の寿命の改善を図ると共に、経済性に優れた転がり軸受を提供すること。
【解決手段】 外側面１Ｂに転動溝１１を有する内輪部材１と、内側面２Ａに転動溝２１を有する外輪部材２と、これら転動溝１１と２１とを転動する転動体３とを備え、内輪部材１と外輪部材２との間に潤滑剤６を封入してなる転がり軸受において、内輪部材１は外側面１Ｂから内側面１Ａに通じる微細孔Ｈを有し、内側面１Ａには、内輪部材１に隙間バメされるシャフト部材８に接触しないための非摩耗凹所１２が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【解決手段】 外側面１Ｂに転動溝１１を有する内輪部材１と、内側面２Ａに転動溝２１を有する外輪部材２と、これら転動溝１１と２１とを転動する転動体３とを備え、内輪部材１と外輪部材２との間に潤滑剤６を封入してなる転がり軸受において、内輪部材１は外側面１Ｂから内側面１Ａに通じる微細孔Ｈを有し、内側面１Ａには、内輪部材１に隙間バメされるシャフト部材８に接触しないための非摩耗凹所１２が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、玉軸受又はローラ軸受のような転がり軸受、特に隙間嵌め構造を有する転がり軸受の潤滑性能を保持する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
旧くから現在に至るまで、多くの分野における多種多様な機器の回転箇所には軸受が用いられている。軸受の寿命及び摩擦抵抗などは、機器の寿命及び品質などに大きな影響を与えるので、軸受の寿命の向上、あるいは摩擦抵抗の低減などのために潤滑剤を用い、潤滑性能を長期間維持する工夫が種々行われてきた。その代表的な軸受として、多孔質の焼結金属に潤滑油をしみこませた焼結含油軸受が提案されており、実際にすべり軸受として広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。また、軸受に油溜まりを設けると共に、細孔を穿孔し、油溜まりの潤滑油を穿孔した細孔を通してシャフト部材面に供給するすべり軸受（例えば、特許文献２参照）も開示されている。
【０００３】
更に、保持器を焼結金属で形成し、含油させて潤滑性を向上させた転がり軸受（例えば、特許文献３参照）、あるいは転動体であるボールの全部又は潤滑性付与のための径の小さな非負荷ボールを焼結金属で形成し、含油させて潤滑性を向上させた転がり軸受（例えば、特許文献４、５参照）、少なくとも内輪部材又は外輪部材の一方を焼結金属で構成し、含油させて潤滑性を向上させた転がり軸受（例えば、特許文献６参照）、内輪部材に貫通孔を形成し、シャフト部材側から貫通孔を通して潤滑油を軸受内へ供給する転がり軸受（例えば、特許文献７参照）、又は外輪部材に貫通孔を形成し、外輪部材の外側に位置するハウジング側から貫通孔を通して潤滑油を軸受内へ供給する転がり軸受（例えば、特許文献８参照）などが既に提案されている。
【０００４】
前掲の特許文献に限らず焼結金属を用いた軸受は潤滑油の含油を目的にしており、焼結金属でそれぞれ構成した保持器、あるいはボール、若しくは外輪部材又は内輪部材に潤滑油を予め滲み込ませておくことによって、転動体と転動面との潤滑性能を向上させると共に、維持している。また、焼結金属を用いていない転がり軸受にあっては、一般的に潤滑性能を向上させるために軸受内に潤滑剤を封入しているが、前掲の特許文献７、８に記述されているように、外輪部材又は内輪部材に設けた細孔を通してハウジングあるいはシャフト部材から軸受内に潤滑油を供給する構造のものもある。
【特許文献１】特開平５−１０３３１号公報
【特許文献２】特開平６−１４７２２７号公報
【特許文献３】特開平７−２５９８６７公報
【特許文献４】特開平１１−６２９７５公報
【特許文献５】特開２００５−１３３８８１公報
【特許文献６】特開平９−２５９３８号公報
【特許文献７】特開２００１−９９１６６公報
【特許文献８】特開２００５−９８４６７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
転がり軸受をシャフト部材に取り付ける場合には、一般的に転がり軸受の内輪部材にシャフト部材を圧入し、堅牢に固定する。また、転がり軸受の外輪部材を機器などの取付け部材に取り付ける場合には、一般的に転がり軸受の外輪部材又はハウジングをその取付け部材に圧入し、堅牢に固定する。このように圧入によって堅牢に固定する場合には、内輪部材とシャフト部材との間、又は外輪部材と機器などの取付け部材との間に相対的な微小運動が発生しないから、フレッチングとして知られている損傷は発生しない。したがって、転がり軸受を圧入によって堅牢に固定する場合には、転動体と転動面との潤滑性能の向上と維持を考慮するだけでよい。
【０００６】
しかしＯＡ機器、例えばコンピュータの端末機器であるプリンタなどでは使用頻度が飛躍的に増えてきており、途中で転がり軸受を保守、交換する必要が生じる場合がある。この転がり軸受の保守、交換を容易に行えるようにするために、転がり軸受を圧入でシャフト部材などに取り付けるのではなく、隙間嵌めするケースが増えてきている。例えば、シャフト部材を内輪部材に隙間嵌めしたとすると、機器の稼働中、つまりシャフト部材の回転中に内輪部材とシャフト部材との当接面で、微小振動や微小揺動などが繰り返し行われ、それらの当接面での酸化と摩耗が進行し、フレッチングと称される損傷が生じる。隙間嵌めの場合にはフレッチングを避けることはできず、このフレッチングが転がり軸受の寿命を短くし、保守の回数を増やすことになる。
【０００７】
本発明は、転がり軸受をシャフト又は機器の取付け部材に隙間嵌めで取り付けた場合に、フレッチングの進行速度を大幅に遅延することにより寿命を十分に改善することが可能で、かつ簡単な構造で製造し易い転がり軸受を提供することを主目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、前記内輪部材は前記外側面から内側面に通じる微細孔を有し、前記内輪部材の前記内側面には、前記内輪部材に隙間バメされるシャフト部材に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【０００９】
第２の発明は、外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、前記外輪部材は前記内側面から外側面に通じる微細孔を有し、前記外輪部材の前記外側面には、前記外輪部材に隙間バメされる取付け部材に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受を提供するものである。
【００１０】
第３の発明は、外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体と、前記内輪部材の内側面に隙間嵌めされているシャフト部材とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、前記内輪部材は前記外側面から前記内側面に通じる微細孔を有し、前記シャフト部材における前記内輪部材と対向する対向面には、前記内輪部材の前記内側面に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１１】
第４の発明は、外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体と、前記外輪部材の外側面と隙間嵌めされる取付け部材とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、前記外輪部材は前記内側面から前記外側面に通じる微細孔を有し、前記取付け部材における前記外輪部材と対向する対向面には、前記外輪部材の前記外側面に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１２】
第５の発明は、前記第１の発明ないし前記第４の発明のいずれかにおいて、前記転動溝を形成する面は研摩又は研削によって平滑化されており、前記内輪部材における前記転動溝以外の前記外側面、あるいは前記外輪部材における前記転動溝以外の前記内側面の少なくとも一部分は研摩も研削もされておらず、前記微細孔が前記研摩又は研削により塞がれていないことを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１３】
第６の発明は、前記第１の発明ないし前記第５の発明のいずれかにおいて、前記内輪部材と前記シャフト部材との対向面、あるいは前記外輪部材と前記取付け部材との対向面における前記非摩耗凹所が形成された面域と前記非摩耗凹所が形成されていない面域の比率が、０．２〜１．０の範囲にあることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
前記第１の発明によれば、多孔質材料からなる内輪部材に形成される微細な径の貫通孔（微細孔）により、内輪部材の外面側に存在する潤滑剤の油をその内面側に滲み出させ、内輪部材の内面とシャフト部材との当接面の潤滑性能を向上させるだけでなく、内輪部材の内面に非摩耗凹所を備えているので、内輪部材とシャフト部材との当接面の相対的な微小運動によるフレッチングで生じる金属粒子により微細孔が塞がれても、非摩耗凹所に通じる微細孔は塞がれずに潤滑油を滲み出すので、フレッチングの進行速度を大幅に遅延させることができ、したがって、転がり軸受の寿命を大幅に改善することができる。また、多孔質材料中に形成される微細孔を利用して潤滑油を滲み出させているので、別途に貫通孔を穿孔する工程が不要であり、また、転動孔を研摩などするときに一緒に研摩などを行う面域の広さを調整することにより、内輪部材の内面とシャフト部材との当接面に滲み出す油量を調整することができる。したがって、製造が容易、安価で、潤滑油が漏出することがなく、寿命が大幅に改善された転がり軸受を提供できる。前記第１の発明は、特に内輪部材とシャフト部材とが隙間嵌めされる場合に適する。
【００１５】
前記第２の発明によれば、多孔質材料からなる外輪部材に形成される微細な径の貫通孔（微細孔）により、外輪部材の内面側に存在する潤滑剤の油をその外面側に滲み出させ、外輪部材の外面と取り付け部材との当接面の潤滑性能を向上させるだけでなく、外輪部材の外面に非摩耗凹所を備えているので、外輪部材と取付け部材との当接面の相対的な微小運動によるフレッチングで生じる金属粒子により前記当接面の微細孔が塞がれても、非摩耗凹所に通じる微細孔からは潤滑油が滲み出すので、フレッチングの進行速度を大幅に遅延させることができ、前記第１の発明と同様に、製造が容易、安価で、潤滑油が漏出することがなく、寿命の大幅に改善された転がり軸受を提供できる。前記第２の発明は、特に外輪部材と取付け部材とが隙間嵌めされる場合に適する。
【００１６】
前記第３の発明によれば、多孔質材料からなる内輪部材に非摩耗凹所を形成せずに、シャフト部材における前記内輪部材との対向面に非摩耗凹所を設けており、内輪部材とシャフト部材との当接面の相対的な微小運動によるフレッチングで生じる金属粒子により微細孔が塞がれても、非摩耗凹所に通じる微細孔からは潤滑油が滲み出すので、前記第１の発明と同様な効果を奏することができる。
【００１７】
前記第４の発明によれば、多孔質材料からなる外輪部材に非摩耗凹所を形成せずに、外輪部材に対抗する取り付け部材の対向面に非摩耗凹所を設けており、外輪部材と取付け部材との当接面の相対的な微小運動によるフレッチングで生じる金属粒子により前記当接面の微細孔が塞がれても、非摩耗凹所に通じる微細孔からは潤滑油が滲み出すので、前記第２の発明と同様な効果を奏することができる。
【００１８】
前記第５の発明によれば、前記第１の発明ないし前記第４の発明が奏する効果の他に、多孔質材料からなる内輪部材又は外輪部材の転動溝を研摩などして転動体の転がり摩擦を小さくし、転動溝以外の内輪部材又は外輪部材の面の少なくとも一部分を研摩などしていないので、適量の潤滑油を当接面に滲み出させることができ、したがって、潤滑性能を長期間維持できるので、転がり軸受の品質を高めるだけでなく、より寿命を改善することができる。
【００１９】
前記第６の発明によれば、前記内輪部材と前記シャフト部材との対向面、あるいは前記外輪部材と前記取付け部材との対向面における前記非摩耗凹所が形成された面域と前記非摩耗凹所が形成されていない面域の比率が０．２〜１．０の範囲にあるので、前記第１の発明ないし前記第５の発明の効果をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
[実施形態１]
本発明に係る実施形態１の転がり軸受について図１及び図２により説明する。図１は本発明の転がり軸受の概略を説明するための図である。図２はこの転がり軸受の内輪部材を説明するための図であり、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ内輪部材の断面（斜線は省略）を説明するための図面である。この転がり軸受は、内輪部材１、外輪部材２、転動体３（この実施形態１では鋼球のようなボールを用いるので、以下ではボールと言う。）、ボール３を保持するための保持器４、内輪部材１と外輪部材２との間の空隙を両端で閉じる一対のシールド部材５からなり、内輪部材１と外輪部材２との間の空隙には潤滑剤６が封入されている。
【００２１】
外輪部材２の外側面２Ｂは取付け部材７の取付け面７Ａに隙間嵌めされている。取付け部材７は、例えば不図示の機器の固定部材である。内輪部材１には円柱状又は円筒状のシャフト部材８が隙間嵌めで取り付けられている。したがって、この転がり軸受けの交換、保守を容易に行うことができる。実施形態１では、シャフト部材８は転がり軸受を構成する一部品である必要はない。なお、取付け部材７が転がり軸受のハウジングである場合には、外輪部材２は取付け部材７に圧入され、取付け部材７はネジ止めなど簡便な固定手段によって不図示の機器などに固定される。
【００２２】
内輪部材１は、焼結金属又はメタルインジェクションモールド（ＭＩＭ）材料などのような多孔質材料からなる。メタルインジェクションモールド材料とは、金属粉末と樹脂バインダとを混練し、射出成形した後に樹脂バインダを熱処理によって除去し、金属単体で焼結したものである。焼結金属はメタルインジェクションモールド材料に比べて広く知られているので、説明を省くものとする。焼結金属及びメタルインジェクションモールド材料などのような多孔質材料は、無数の金属粒子と金属粒子との間に形成される微小空間を有し、その微小空間によって微細孔が形成されている。したがって、多孔質材料からなる内輪部材１には狭い幅の内側面１Ａから外側面１Ｂに通ずる複数の微細な貫通孔（以下では微細孔という。）Ｈが形成されている。微細孔Ｈは、電子ビーム又はレーザ光によって穿孔された真っ直ぐに延びる貫通孔と違って曲がりくねっており、平均で２μｍ程度から２０μｍ程度の径の微細孔である。
【００２３】
内輪部材１の外側面１Ｂには、ボール３の転がる転動溝１１が一般的には研摩、又は研削によって形成されている。転動溝１１は深溝タイプの一般的な形状のものであるが、多孔質材料からなる関係上、転動溝１１を研摩などによって仕上げることによって、転動溝１１及び外輪部材２の転動溝２１をボール３が転動するときの転がり摩擦抵抗を低減することができる。転動溝１１が加圧成形時に作られる場合もその溝壁の研摩などを行って平滑化する。研摩などの加工工程によって転動溝１１を形成する溝壁は平滑面になっているが、研摩などの加工時に生じる金属粒子によって転動溝１１の面域の微細孔Ｈは目詰まりし、塞がれてしまう。しかし、転動溝１１を形成する溝壁を除く内輪部材１の外側面１Ｂの一部分は研摩などされないので、内輪部材１の外側面１Ｂに通じる微細孔Ｈは塞がれない。したがって、潤滑剤６の油は転動溝１１を除く外側面１Ｂから内側面１Ａに通じる微細孔Ｈを通して、内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に滲み出る。つまり、微細孔Ｈは潤滑剤６の油を内輪部材１の内側面１Ａまで導く。
【００２４】
一般に、焼結金属の場合は、金属粒子の径と製造時の加圧力の大きさなどの主な条件によって微細孔Ｈの径が決まり、また、インジェクションモールドの場合には、金属粒子と樹脂粒子との混合割合や金属粒子の径と成型時の加圧力の大きさなど主な条件によって微細孔Ｈの径が決まる。したがって、それら製造条件を選定することによって、適当な孔径をもつ微細孔Ｈの多孔質材料を製造することができるが、もし微細孔Ｈを通して滲み出す潤滑油の量が多い場合には、転動溝１１を形成する溝壁を除く内輪部材１の外側面１Ｂの一部分を研摩など行うことによって、微細孔Ｈを通して滲み出す油の量を調整することができる。
【００２５】
このように、潤滑剤６の油が微細孔Ｈを通して内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に滲み出るので、フレッチングの進行速度は遅くなり、寿命は改善されるが、シャフト部材８の回転中には微小振動や微小揺動が潤滑油の有無に関係なく発生する。内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に潤滑油が存在することによってフレッチングの進行速度は遅くなるが、長期間ではやはりフレッチングが生じ、そのフレッチングによって生じた金属粒子が微細孔Ｈを目詰まりさせ、微細孔Ｈから潤滑油が滲み出さなくなる。そして、内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に潤滑油が存在しなくなると、フレッチングの進行速度が速くなり、寿命の改善に悪影響を及ぼす。
【００２６】
このことを解決するために、図２（Ａ）に示すように、この実施形態１では内輪部材１の内側面１Ａに、シャフト部材８に接触しない非摩耗凹所１２を形成し、内輪部材１の外側面１Ｂから非摩耗凹所１２に通じる微細孔Ｈがフレッチングによって生じる金属粒子で目詰まりを起こすことが無いようにしている。つまり、非摩耗凹所１２を除く内輪部材１の内側面１Ａに通じる微細孔Ｈが摩耗による目詰まりで塞がれて、潤滑油を滲み出さなくなっても、内輪部材１の非摩耗凹所１２はシャフト部材８に接触しないから摩耗せず、目詰まりをおこさないので、非摩耗凹所１２に通じる微細孔Ｈからは潤滑油が滲み出し続ける。したがって、内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面の潤滑性能はほとんど変化せずに保持され、寿命は更に改善される。図２（Ａ）では内輪部材１の幅Ｗの方向に非摩耗凹所１２が延びているが、円環状の凹所、あるいは円環状の凹所を断続させた縞状の凹所、幅Ｗ方向に対して斜めに形成された凹所など、凹所の形状は任意である。なお、非摩耗凹所１２は内輪部材１の加圧成形時に同時に造られる。
【００２７】
内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８とは隙間嵌めで結合されているので、シャフト部材８が回転するときに、前述したように内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８と当接面では微小振動や微小揺動が存在すること、また、非摩耗凹所１２に通じる微細孔Ｈから滲み出す潤滑油の量も微少であることから、非摩耗凹所１２に潤滑油が溜まることはなく、内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に薄い油膜を形成し、潤滑性能を保つ。このことからも非摩耗凹所１２は従来の油溜りとは違って、シャフト部材８に接触しない非接触部分を形成するためのものであり、実質的に潤滑油が非摩耗凹所１２に溜まることは無い。
【００２８】
非摩耗凹所１２の面域を除く内側面１Ａの面域と非摩耗凹所１２の面域とがほぼ等しくなるのが好ましいが、０．２〜１．０程度の範囲にあればよい。非摩耗凹所１２を除く内側面１Ａの面域に対する非摩耗凹所１２の面域の比率が０．２程度よりも小さくなると、非摩耗凹所１２を除く内輪部材１の内側面１Ａに通じる微細孔Ｈが目詰まりを起こした段階から、滲み出る潤滑油が少なくなり過ぎて、潤滑性能が低下するので好ましくない。また、非摩耗凹所１２を除く内側面１Ａの面域に対する非摩耗凹所１２の面域の比率が１．０を越えると、非摩耗凹所１２を除く内側面１Ａにかかる単位面積当たりの荷重が大きくなるために、フレッチングの低減効果が小さくなり、所期の寿命が得られなくなる。
【００２９】
なお、外輪部材２、ボール３、保持器４、及びシールド部材５は一般的なものであるので説明を省略する。以上述べたように、実施形態１の転がり軸受は、多孔質材料からなる内輪部材１を用い、内輪部材１の転動溝を除く外側面１Ｂの少なくとも一部分は研摩などせず、内側面１Ａに非摩耗凹所を形成しているので、特に内輪部材１にシャフト部材８を隙間嵌めによって固定する場合に適した構造であり、シャフト部材８の回転中に内輪部材１とシャフト部材８との当接面で相対的な微小運動が生じても、従来に比べてフレッチングの進行速度が大幅に小さくなるので、寿命を改善できる。なお、内輪部材１に予め含油させておいても勿論よい。
【００３０】
[実施形態２]
図１及び図３によって実施形態２の転がり軸受について説明する。図３は外輪部材を説明するための図である。図３において、図１及び図２で用いた記号と同じ記号は同一の名称の部材を示すものとする。この実施形態２の転がり軸受も図１に示したものと構造の概略は同じであり、外輪部材２の外側面２Ｂが取付け部材７の取付け面７Ａに隙間嵌めされた転がり軸受である。実施形態２は、取付け部材７が回転し、シャフト部材８は固定の形態で使用される転がり軸受に適している。
【００３１】
この転がり軸受の内輪部材１は鋼材などからなる一般的な金属材料からなり、多孔質材料からなる必要はない。実施形態２では内輪部材１はシャフト部材８に圧入で堅固に固定されており、シャフト部材８はこの転がり軸受を構成する部材である。また、この実施形態２においても転動体３としてボールを用いているので、転動体をボール３と言う。ボール３、保持器４、シールド部材５も一般的なものでよいので説明を省略する。外輪部材２は、実施形態１の内輪部材１を形成するのに用いられた焼結金属又はメタルインジェクションモールド材料などのような多孔質材料からなる。
【００３２】
実施形態１の内輪部材１と同様に、外輪部材２にはその内側面２Ａから外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈが形成されている。外輪部材２の内側面２Ａのほぼ中央には研摩などによって平滑化された転動溝２１が形成されている。この研摩などの工程によって、ボール３が転動溝２１の溝壁を転がるときの転がり摩擦は低減されるが、その工程で生じる金属粒子によって転動溝２１を形成する溝壁に通じる微細孔Ｈは目詰まりし、微細孔Ｈが塞がるために、転動溝２１を形成する溝壁に通じる微細孔Ｈに潤滑剤６の油は滲み込まない。
【００３３】
このため、外輪部材２における転動溝２１の溝壁を除く内側面２Ａの少なくとも一部分は研摩などをしていない。内側面２Ａの研摩されていない面域に通じる微細孔Ｈには潤滑剤６の油が滲み込み、ある時間を経て外輪部材２の外側面２Ｂに滲み出る。この滲み出る潤滑油によって、外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７との当接面の潤滑性能が良好な状態で維持され、転がり軸受の寿命が改善される。
【００３４】
外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７との当接面の潤滑性能が良好な状態で維持されていても、シャフト部材８は内輪部材１に圧入されていて、外輪部材２と取付け部材７とが隙間嵌めであるために、取付け部材７が回転するとき、外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７との当接面では相対的な微小運動が当然に発生する。潤滑性能が維持されていることによって、前述したフレッチングの進行速度は遅くなるものの、やはりフレッチングは避けられない。長い間にはフレッチングによって生じる金属粒子が外輪部材２の外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈを目詰まりさせ、塞いでしまう。微細孔Ｈが塞がれてしまうと、潤滑油は外側面２Ｂに滲み出すことができず、潤滑性能が低下し、フレッチングの進行速度が速くなるので、軸受の寿命の改善が抑制される。
【００３５】
したがって、実施形態２では、取付け部材７に隙間嵌めされる外輪部材２の外側面２Ｂに非摩耗凹所２２を設け、外輪部材２の内側面２Ａから非摩耗凹所２２に通じる微細孔Ｈは目詰まりを起こさないようにしている。つまり、外輪部材２の外側面２Ｂにおいては、非摩耗凹所２２だけが取付け部材７に当接しないから摩耗せず、非摩耗凹所２２以外の外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈが摩耗によって生じる金属粒子で目詰まりを起こした後も、非摩耗凹所２２に通じる微細孔Ｈは目詰まりを起こすことなく、潤滑油を外側面２Ｂに滲み出し続け、潤滑性能を保持する。非摩耗凹所２２は外輪部材２の加圧成形時に一緒に造られる。
【００３６】
ここで、前述したように外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７との当接面では微小振動や微小揺動などの相対的な微小運動が存在すること、また、非摩耗凹所２２に通じる微細孔Ｈから滲み出す潤滑油の量も微少であることから、非摩耗凹所２２に潤滑油が溜まることはなく、外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７の取付け面７Ａとの当接面に薄い油膜を形成し、潤滑性能を保つ。このことからも非摩耗凹所２２は従来の油溜りとは違って、取付け部材７に接触しない非接触部分を形成するためのものであり、実質的に潤滑油が非摩耗凹所１２に溜まることは無く、潤滑油が漏れ出すことも無い。
【００３７】
このような観点から、非摩耗凹所１２の面域を除く外側面２Ｂの面域と非摩耗凹所２２の面域とがほぼ等しくなるのが好ましいが、それらの比率が０．２〜１．０程度の範囲にあればよい。非摩耗凹所２２を除く外側面２Ｂの面域に対する非摩耗凹所２２の面域の比率が０．２程度よりも小さくなると、非摩耗凹所２２を除く外輪部材２の外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈが目詰まりを起こした段階から、滲み出る潤滑油が少なくなりすぎて、潤滑性能が低下するので好ましくない。また非摩耗凹所２２を除く外側面２Ｂの面域に対する非摩耗凹所２２の面域の比率が１．０を越えると、非摩耗凹所２２を除く外側面２Ｂにかかる単位面積当たりの荷重が大きくなるために、フレッチングの低減効果が小さくなり、所期の寿命が得られなくなる。
【００３８】
[実施形態３]
図４により実施形態３について説明する。図４は内輪部材１とシャフト部材８との当接面近傍を拡大して示しており、断面に斜線を付していない。この実施形態では、内輪部材１の内側面１Ａにシャフト部材８が隙間嵌めされる。実施形態１では、シャフト部材８が隙間嵌めされる内輪部材１の内側面１Ａに非摩耗凹所１２を設けたが、この実施形態３では内輪部材１の内側面１Ａに対向するシャフト部材８の面（以下、対向面と言う。）８１に非摩耗凹所８２を形成している。内輪部材１は前述のような多孔質材料からなり、内輪部材１の内側面１Ａに前述の非摩耗凹所を形成せずに、シャフト部材８の対向面８１に非摩耗凹所８２を形成した構造が実施形態１と異なり、他は前述の実施形態１と同様であるので、この異なる点について説明する。
【００３９】
シャフト部材８の対向面８１に形成する非摩耗凹所８２は、実施形態１で内輪部材１の内側面１Ａに非摩耗凹所１２を形成したものと同様な形状、配置で形成すればよい。この構造によれば、シャフト部材８の非摩耗凹所８２を除く対向面８１に当接する内輪部材１の内側面１Ａに通じる微細孔Ｈがフレッチングによって生じる金属粒子で塞がれてしまって潤滑油を滲み出さなくなっても、シャフト部材８の非摩耗凹所８２は内輪部材１の内側面１Ａに当接せず、この当接しない内輪部材１の内側面１Ａの面域は摩耗しないから、シャフト部材８の非摩耗凹所８２に向き合った内側面１Ａの面域に通じている微細孔Ｈは潤滑油を滲み出し続ける。この滲み出た潤滑油は、シャフト部材８の回転に生じる相対的な微小運動によってシャフト部材８の対向面８１に広がり、実施形態１の場合と同様に潤滑性能が保持されるので、寿命を大幅に改善することができる。
【００４０】
[実施形態４]
図５により実施形態４について説明する。図５は外輪部材２と取付け部材７との当接面近傍を示しており、断面に斜線を付していない。この実施形態では取付け部材７の取付け面７Ａに外輪部材２が隙間嵌めされており、実施形態２と同様にシャフト部材８が固定で、取付け部材７が回転する形態で使用される転がり軸受に適している。実施形態２では、外輪部材２の外側面２Ｂに非摩耗凹所２２を設けたが、この実施形態４では外輪部材２の外側面２Ｂに対向する取付け部材７の面（以下、対向面と言う。）７１に非摩耗凹所７２を形成している。外輪部２は前述のような多孔質材料からなる。外輪部材２の外側面２Ｂに非摩耗凹所２２を形成せずに、取付け部材７の対向面７１に非摩耗凹所７２を形成した構造が実施形態２と異なり、他は前述の実施形態２とほぼ同様であるので、この異なる点について説明する。
【００４１】
取付け部材７の対向面７１に形成する非摩耗凹所７２は、実施形態２で外輪部材２の外側面２Ｂに形成された非摩耗凹所２２と同様な形状、配置でよい。この構造によれば、取付け部材の非摩耗凹所７２を除く対向面７１に当接する外輪部材２の外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈがフレッチングによって塞がれて潤滑油を滲み出さなくなっても、取付け部材７の非摩耗凹所７２は外輪部材２の外側面２Ｂに当接せず、この当接しない外輪部材２の外側面２Ｂの面域は摩耗しないから、非摩耗凹所７２に向き合った外輪部材２の外側面２Ｂの面域に通じている微細孔Ｈは潤滑油を滲み出し続ける。その滲み出た潤滑油は、取付け部材７の回転やそのときに生じる相対的な微小運動によって外輪部材２の外側面２Ｂに広がり、実施形態２の場合と同様な潤滑性能が保持されるので、寿命を大幅に改善することができる。
【００４２】
なお、以上述べた実施形態では転動体をボールで説明したが、転動体は一般的なローラ、ニードロ又はテーパーローラなどであっても勿論よい。この場合には、ローラの転動溝は一般的に研削仕上げされることが多いが、研摩仕上げなどであっても良い。このとき、転動溝を除く内輪部材の内側面、又は転動溝を除く外輪部材の外側面についてはほとんど研削又は研摩の工程を施さず、焼結したままの状態がよい。非摩耗凹所はＶ字状、又は円弧状など任意の形状でよい。多孔質材料として焼結金属、メタルインジェクションモールド材料を挙げたが、セラミック材料などの多孔質材料であっても良い。転動溝は転動体を保持する保持器を省略できるような凹所であっても勿論よい。
【００４３】
実施形態１及び実施形態３において、取付け部材７が転がり軸受のハウジングであって、外輪部材とハウジング部材との間は圧入で固定され、ハウジングが不図示の機器にネジ止めなど簡単な取り付け手段によって固定される場合は、外輪部材２は多孔質材料からなる必要は無い。しかし、取付け部材７が不図示の機器の固定部材であって、軸受の着脱を容易なものにするために外輪部材２をその固定部材に隙間嵌めする場合には、外輪部材２は前記実施形態２又は実施形態４で説明したような多孔質材料からなる外輪部材からなってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】発明の実施形態１に係る転がり軸受を説明するための図面である。
【図２】この転がり軸受の内輪部材を説明するための図面である。
【図３】実施形態２に係る転がり軸受の外輪部材を説明するための図面である。
【図４】実施形態３に係る転がり軸受を説明するための図面である。
【図５】実施形態４に係る転がり軸受を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・内輪部材
１Ａ・・・内輪部材１の内側面
１Ｂ・・・内輪部材１の外側面
２・・・外輪部材
２Ａ・・・外輪部材２の内側面
２Ｂ・・・外輪部材２の外側面
３・・・転動体
４・・・保持器
５・・・シールド部材
６・・・潤滑剤
７・・・取付け部材
７Ａ・・・取り付け部材７の取付け面
８・・・シャフト部材
１１・・・内輪部材１の転動溝
１２・・・内輪部材１の非摩耗凹所
２１・・・外輪部材２の転動溝
２２・・・外輪部材２の非摩耗凹所
７１・・・取付け部材７の対向面
７２・・・取付け部材７の非摩耗凹所
８１・・・シャフト部材８の対向面
８２・・・シャフト部材８の非摩耗凹所
Ｈ・・・微細孔
【技術分野】
【０００１】
この発明は、玉軸受又はローラ軸受のような転がり軸受、特に隙間嵌め構造を有する転がり軸受の潤滑性能を保持する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
旧くから現在に至るまで、多くの分野における多種多様な機器の回転箇所には軸受が用いられている。軸受の寿命及び摩擦抵抗などは、機器の寿命及び品質などに大きな影響を与えるので、軸受の寿命の向上、あるいは摩擦抵抗の低減などのために潤滑剤を用い、潤滑性能を長期間維持する工夫が種々行われてきた。その代表的な軸受として、多孔質の焼結金属に潤滑油をしみこませた焼結含油軸受が提案されており、実際にすべり軸受として広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。また、軸受に油溜まりを設けると共に、細孔を穿孔し、油溜まりの潤滑油を穿孔した細孔を通してシャフト部材面に供給するすべり軸受（例えば、特許文献２参照）も開示されている。
【０００３】
更に、保持器を焼結金属で形成し、含油させて潤滑性を向上させた転がり軸受（例えば、特許文献３参照）、あるいは転動体であるボールの全部又は潤滑性付与のための径の小さな非負荷ボールを焼結金属で形成し、含油させて潤滑性を向上させた転がり軸受（例えば、特許文献４、５参照）、少なくとも内輪部材又は外輪部材の一方を焼結金属で構成し、含油させて潤滑性を向上させた転がり軸受（例えば、特許文献６参照）、内輪部材に貫通孔を形成し、シャフト部材側から貫通孔を通して潤滑油を軸受内へ供給する転がり軸受（例えば、特許文献７参照）、又は外輪部材に貫通孔を形成し、外輪部材の外側に位置するハウジング側から貫通孔を通して潤滑油を軸受内へ供給する転がり軸受（例えば、特許文献８参照）などが既に提案されている。
【０００４】
前掲の特許文献に限らず焼結金属を用いた軸受は潤滑油の含油を目的にしており、焼結金属でそれぞれ構成した保持器、あるいはボール、若しくは外輪部材又は内輪部材に潤滑油を予め滲み込ませておくことによって、転動体と転動面との潤滑性能を向上させると共に、維持している。また、焼結金属を用いていない転がり軸受にあっては、一般的に潤滑性能を向上させるために軸受内に潤滑剤を封入しているが、前掲の特許文献７、８に記述されているように、外輪部材又は内輪部材に設けた細孔を通してハウジングあるいはシャフト部材から軸受内に潤滑油を供給する構造のものもある。
【特許文献１】特開平５−１０３３１号公報
【特許文献２】特開平６−１４７２２７号公報
【特許文献３】特開平７−２５９８６７公報
【特許文献４】特開平１１−６２９７５公報
【特許文献５】特開２００５−１３３８８１公報
【特許文献６】特開平９−２５９３８号公報
【特許文献７】特開２００１−９９１６６公報
【特許文献８】特開２００５−９８４６７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
転がり軸受をシャフト部材に取り付ける場合には、一般的に転がり軸受の内輪部材にシャフト部材を圧入し、堅牢に固定する。また、転がり軸受の外輪部材を機器などの取付け部材に取り付ける場合には、一般的に転がり軸受の外輪部材又はハウジングをその取付け部材に圧入し、堅牢に固定する。このように圧入によって堅牢に固定する場合には、内輪部材とシャフト部材との間、又は外輪部材と機器などの取付け部材との間に相対的な微小運動が発生しないから、フレッチングとして知られている損傷は発生しない。したがって、転がり軸受を圧入によって堅牢に固定する場合には、転動体と転動面との潤滑性能の向上と維持を考慮するだけでよい。
【０００６】
しかしＯＡ機器、例えばコンピュータの端末機器であるプリンタなどでは使用頻度が飛躍的に増えてきており、途中で転がり軸受を保守、交換する必要が生じる場合がある。この転がり軸受の保守、交換を容易に行えるようにするために、転がり軸受を圧入でシャフト部材などに取り付けるのではなく、隙間嵌めするケースが増えてきている。例えば、シャフト部材を内輪部材に隙間嵌めしたとすると、機器の稼働中、つまりシャフト部材の回転中に内輪部材とシャフト部材との当接面で、微小振動や微小揺動などが繰り返し行われ、それらの当接面での酸化と摩耗が進行し、フレッチングと称される損傷が生じる。隙間嵌めの場合にはフレッチングを避けることはできず、このフレッチングが転がり軸受の寿命を短くし、保守の回数を増やすことになる。
【０００７】
本発明は、転がり軸受をシャフト又は機器の取付け部材に隙間嵌めで取り付けた場合に、フレッチングの進行速度を大幅に遅延することにより寿命を十分に改善することが可能で、かつ簡単な構造で製造し易い転がり軸受を提供することを主目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、前記内輪部材は前記外側面から内側面に通じる微細孔を有し、前記内輪部材の前記内側面には、前記内輪部材に隙間バメされるシャフト部材に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【０００９】
第２の発明は、外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、前記外輪部材は前記内側面から外側面に通じる微細孔を有し、前記外輪部材の前記外側面には、前記外輪部材に隙間バメされる取付け部材に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受を提供するものである。
【００１０】
第３の発明は、外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体と、前記内輪部材の内側面に隙間嵌めされているシャフト部材とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、前記内輪部材は前記外側面から前記内側面に通じる微細孔を有し、前記シャフト部材における前記内輪部材と対向する対向面には、前記内輪部材の前記内側面に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１１】
第４の発明は、外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体と、前記外輪部材の外側面と隙間嵌めされる取付け部材とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、前記外輪部材は前記内側面から前記外側面に通じる微細孔を有し、前記取付け部材における前記外輪部材と対向する対向面には、前記外輪部材の前記外側面に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１２】
第５の発明は、前記第１の発明ないし前記第４の発明のいずれかにおいて、前記転動溝を形成する面は研摩又は研削によって平滑化されており、前記内輪部材における前記転動溝以外の前記外側面、あるいは前記外輪部材における前記転動溝以外の前記内側面の少なくとも一部分は研摩も研削もされておらず、前記微細孔が前記研摩又は研削により塞がれていないことを特徴とする転がり軸受を提供する。
【００１３】
第６の発明は、前記第１の発明ないし前記第５の発明のいずれかにおいて、前記内輪部材と前記シャフト部材との対向面、あるいは前記外輪部材と前記取付け部材との対向面における前記非摩耗凹所が形成された面域と前記非摩耗凹所が形成されていない面域の比率が、０．２〜１．０の範囲にあることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
前記第１の発明によれば、多孔質材料からなる内輪部材に形成される微細な径の貫通孔（微細孔）により、内輪部材の外面側に存在する潤滑剤の油をその内面側に滲み出させ、内輪部材の内面とシャフト部材との当接面の潤滑性能を向上させるだけでなく、内輪部材の内面に非摩耗凹所を備えているので、内輪部材とシャフト部材との当接面の相対的な微小運動によるフレッチングで生じる金属粒子により微細孔が塞がれても、非摩耗凹所に通じる微細孔は塞がれずに潤滑油を滲み出すので、フレッチングの進行速度を大幅に遅延させることができ、したがって、転がり軸受の寿命を大幅に改善することができる。また、多孔質材料中に形成される微細孔を利用して潤滑油を滲み出させているので、別途に貫通孔を穿孔する工程が不要であり、また、転動孔を研摩などするときに一緒に研摩などを行う面域の広さを調整することにより、内輪部材の内面とシャフト部材との当接面に滲み出す油量を調整することができる。したがって、製造が容易、安価で、潤滑油が漏出することがなく、寿命が大幅に改善された転がり軸受を提供できる。前記第１の発明は、特に内輪部材とシャフト部材とが隙間嵌めされる場合に適する。
【００１５】
前記第２の発明によれば、多孔質材料からなる外輪部材に形成される微細な径の貫通孔（微細孔）により、外輪部材の内面側に存在する潤滑剤の油をその外面側に滲み出させ、外輪部材の外面と取り付け部材との当接面の潤滑性能を向上させるだけでなく、外輪部材の外面に非摩耗凹所を備えているので、外輪部材と取付け部材との当接面の相対的な微小運動によるフレッチングで生じる金属粒子により前記当接面の微細孔が塞がれても、非摩耗凹所に通じる微細孔からは潤滑油が滲み出すので、フレッチングの進行速度を大幅に遅延させることができ、前記第１の発明と同様に、製造が容易、安価で、潤滑油が漏出することがなく、寿命の大幅に改善された転がり軸受を提供できる。前記第２の発明は、特に外輪部材と取付け部材とが隙間嵌めされる場合に適する。
【００１６】
前記第３の発明によれば、多孔質材料からなる内輪部材に非摩耗凹所を形成せずに、シャフト部材における前記内輪部材との対向面に非摩耗凹所を設けており、内輪部材とシャフト部材との当接面の相対的な微小運動によるフレッチングで生じる金属粒子により微細孔が塞がれても、非摩耗凹所に通じる微細孔からは潤滑油が滲み出すので、前記第１の発明と同様な効果を奏することができる。
【００１７】
前記第４の発明によれば、多孔質材料からなる外輪部材に非摩耗凹所を形成せずに、外輪部材に対抗する取り付け部材の対向面に非摩耗凹所を設けており、外輪部材と取付け部材との当接面の相対的な微小運動によるフレッチングで生じる金属粒子により前記当接面の微細孔が塞がれても、非摩耗凹所に通じる微細孔からは潤滑油が滲み出すので、前記第２の発明と同様な効果を奏することができる。
【００１８】
前記第５の発明によれば、前記第１の発明ないし前記第４の発明が奏する効果の他に、多孔質材料からなる内輪部材又は外輪部材の転動溝を研摩などして転動体の転がり摩擦を小さくし、転動溝以外の内輪部材又は外輪部材の面の少なくとも一部分を研摩などしていないので、適量の潤滑油を当接面に滲み出させることができ、したがって、潤滑性能を長期間維持できるので、転がり軸受の品質を高めるだけでなく、より寿命を改善することができる。
【００１９】
前記第６の発明によれば、前記内輪部材と前記シャフト部材との対向面、あるいは前記外輪部材と前記取付け部材との対向面における前記非摩耗凹所が形成された面域と前記非摩耗凹所が形成されていない面域の比率が０．２〜１．０の範囲にあるので、前記第１の発明ないし前記第５の発明の効果をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
[実施形態１]
本発明に係る実施形態１の転がり軸受について図１及び図２により説明する。図１は本発明の転がり軸受の概略を説明するための図である。図２はこの転がり軸受の内輪部材を説明するための図であり、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ内輪部材の断面（斜線は省略）を説明するための図面である。この転がり軸受は、内輪部材１、外輪部材２、転動体３（この実施形態１では鋼球のようなボールを用いるので、以下ではボールと言う。）、ボール３を保持するための保持器４、内輪部材１と外輪部材２との間の空隙を両端で閉じる一対のシールド部材５からなり、内輪部材１と外輪部材２との間の空隙には潤滑剤６が封入されている。
【００２１】
外輪部材２の外側面２Ｂは取付け部材７の取付け面７Ａに隙間嵌めされている。取付け部材７は、例えば不図示の機器の固定部材である。内輪部材１には円柱状又は円筒状のシャフト部材８が隙間嵌めで取り付けられている。したがって、この転がり軸受けの交換、保守を容易に行うことができる。実施形態１では、シャフト部材８は転がり軸受を構成する一部品である必要はない。なお、取付け部材７が転がり軸受のハウジングである場合には、外輪部材２は取付け部材７に圧入され、取付け部材７はネジ止めなど簡便な固定手段によって不図示の機器などに固定される。
【００２２】
内輪部材１は、焼結金属又はメタルインジェクションモールド（ＭＩＭ）材料などのような多孔質材料からなる。メタルインジェクションモールド材料とは、金属粉末と樹脂バインダとを混練し、射出成形した後に樹脂バインダを熱処理によって除去し、金属単体で焼結したものである。焼結金属はメタルインジェクションモールド材料に比べて広く知られているので、説明を省くものとする。焼結金属及びメタルインジェクションモールド材料などのような多孔質材料は、無数の金属粒子と金属粒子との間に形成される微小空間を有し、その微小空間によって微細孔が形成されている。したがって、多孔質材料からなる内輪部材１には狭い幅の内側面１Ａから外側面１Ｂに通ずる複数の微細な貫通孔（以下では微細孔という。）Ｈが形成されている。微細孔Ｈは、電子ビーム又はレーザ光によって穿孔された真っ直ぐに延びる貫通孔と違って曲がりくねっており、平均で２μｍ程度から２０μｍ程度の径の微細孔である。
【００２３】
内輪部材１の外側面１Ｂには、ボール３の転がる転動溝１１が一般的には研摩、又は研削によって形成されている。転動溝１１は深溝タイプの一般的な形状のものであるが、多孔質材料からなる関係上、転動溝１１を研摩などによって仕上げることによって、転動溝１１及び外輪部材２の転動溝２１をボール３が転動するときの転がり摩擦抵抗を低減することができる。転動溝１１が加圧成形時に作られる場合もその溝壁の研摩などを行って平滑化する。研摩などの加工工程によって転動溝１１を形成する溝壁は平滑面になっているが、研摩などの加工時に生じる金属粒子によって転動溝１１の面域の微細孔Ｈは目詰まりし、塞がれてしまう。しかし、転動溝１１を形成する溝壁を除く内輪部材１の外側面１Ｂの一部分は研摩などされないので、内輪部材１の外側面１Ｂに通じる微細孔Ｈは塞がれない。したがって、潤滑剤６の油は転動溝１１を除く外側面１Ｂから内側面１Ａに通じる微細孔Ｈを通して、内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に滲み出る。つまり、微細孔Ｈは潤滑剤６の油を内輪部材１の内側面１Ａまで導く。
【００２４】
一般に、焼結金属の場合は、金属粒子の径と製造時の加圧力の大きさなどの主な条件によって微細孔Ｈの径が決まり、また、インジェクションモールドの場合には、金属粒子と樹脂粒子との混合割合や金属粒子の径と成型時の加圧力の大きさなど主な条件によって微細孔Ｈの径が決まる。したがって、それら製造条件を選定することによって、適当な孔径をもつ微細孔Ｈの多孔質材料を製造することができるが、もし微細孔Ｈを通して滲み出す潤滑油の量が多い場合には、転動溝１１を形成する溝壁を除く内輪部材１の外側面１Ｂの一部分を研摩など行うことによって、微細孔Ｈを通して滲み出す油の量を調整することができる。
【００２５】
このように、潤滑剤６の油が微細孔Ｈを通して内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に滲み出るので、フレッチングの進行速度は遅くなり、寿命は改善されるが、シャフト部材８の回転中には微小振動や微小揺動が潤滑油の有無に関係なく発生する。内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に潤滑油が存在することによってフレッチングの進行速度は遅くなるが、長期間ではやはりフレッチングが生じ、そのフレッチングによって生じた金属粒子が微細孔Ｈを目詰まりさせ、微細孔Ｈから潤滑油が滲み出さなくなる。そして、内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に潤滑油が存在しなくなると、フレッチングの進行速度が速くなり、寿命の改善に悪影響を及ぼす。
【００２６】
このことを解決するために、図２（Ａ）に示すように、この実施形態１では内輪部材１の内側面１Ａに、シャフト部材８に接触しない非摩耗凹所１２を形成し、内輪部材１の外側面１Ｂから非摩耗凹所１２に通じる微細孔Ｈがフレッチングによって生じる金属粒子で目詰まりを起こすことが無いようにしている。つまり、非摩耗凹所１２を除く内輪部材１の内側面１Ａに通じる微細孔Ｈが摩耗による目詰まりで塞がれて、潤滑油を滲み出さなくなっても、内輪部材１の非摩耗凹所１２はシャフト部材８に接触しないから摩耗せず、目詰まりをおこさないので、非摩耗凹所１２に通じる微細孔Ｈからは潤滑油が滲み出し続ける。したがって、内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面の潤滑性能はほとんど変化せずに保持され、寿命は更に改善される。図２（Ａ）では内輪部材１の幅Ｗの方向に非摩耗凹所１２が延びているが、円環状の凹所、あるいは円環状の凹所を断続させた縞状の凹所、幅Ｗ方向に対して斜めに形成された凹所など、凹所の形状は任意である。なお、非摩耗凹所１２は内輪部材１の加圧成形時に同時に造られる。
【００２７】
内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８とは隙間嵌めで結合されているので、シャフト部材８が回転するときに、前述したように内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８と当接面では微小振動や微小揺動が存在すること、また、非摩耗凹所１２に通じる微細孔Ｈから滲み出す潤滑油の量も微少であることから、非摩耗凹所１２に潤滑油が溜まることはなく、内輪部材１の内側面１Ａとシャフト部材８との当接面に薄い油膜を形成し、潤滑性能を保つ。このことからも非摩耗凹所１２は従来の油溜りとは違って、シャフト部材８に接触しない非接触部分を形成するためのものであり、実質的に潤滑油が非摩耗凹所１２に溜まることは無い。
【００２８】
非摩耗凹所１２の面域を除く内側面１Ａの面域と非摩耗凹所１２の面域とがほぼ等しくなるのが好ましいが、０．２〜１．０程度の範囲にあればよい。非摩耗凹所１２を除く内側面１Ａの面域に対する非摩耗凹所１２の面域の比率が０．２程度よりも小さくなると、非摩耗凹所１２を除く内輪部材１の内側面１Ａに通じる微細孔Ｈが目詰まりを起こした段階から、滲み出る潤滑油が少なくなり過ぎて、潤滑性能が低下するので好ましくない。また、非摩耗凹所１２を除く内側面１Ａの面域に対する非摩耗凹所１２の面域の比率が１．０を越えると、非摩耗凹所１２を除く内側面１Ａにかかる単位面積当たりの荷重が大きくなるために、フレッチングの低減効果が小さくなり、所期の寿命が得られなくなる。
【００２９】
なお、外輪部材２、ボール３、保持器４、及びシールド部材５は一般的なものであるので説明を省略する。以上述べたように、実施形態１の転がり軸受は、多孔質材料からなる内輪部材１を用い、内輪部材１の転動溝を除く外側面１Ｂの少なくとも一部分は研摩などせず、内側面１Ａに非摩耗凹所を形成しているので、特に内輪部材１にシャフト部材８を隙間嵌めによって固定する場合に適した構造であり、シャフト部材８の回転中に内輪部材１とシャフト部材８との当接面で相対的な微小運動が生じても、従来に比べてフレッチングの進行速度が大幅に小さくなるので、寿命を改善できる。なお、内輪部材１に予め含油させておいても勿論よい。
【００３０】
[実施形態２]
図１及び図３によって実施形態２の転がり軸受について説明する。図３は外輪部材を説明するための図である。図３において、図１及び図２で用いた記号と同じ記号は同一の名称の部材を示すものとする。この実施形態２の転がり軸受も図１に示したものと構造の概略は同じであり、外輪部材２の外側面２Ｂが取付け部材７の取付け面７Ａに隙間嵌めされた転がり軸受である。実施形態２は、取付け部材７が回転し、シャフト部材８は固定の形態で使用される転がり軸受に適している。
【００３１】
この転がり軸受の内輪部材１は鋼材などからなる一般的な金属材料からなり、多孔質材料からなる必要はない。実施形態２では内輪部材１はシャフト部材８に圧入で堅固に固定されており、シャフト部材８はこの転がり軸受を構成する部材である。また、この実施形態２においても転動体３としてボールを用いているので、転動体をボール３と言う。ボール３、保持器４、シールド部材５も一般的なものでよいので説明を省略する。外輪部材２は、実施形態１の内輪部材１を形成するのに用いられた焼結金属又はメタルインジェクションモールド材料などのような多孔質材料からなる。
【００３２】
実施形態１の内輪部材１と同様に、外輪部材２にはその内側面２Ａから外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈが形成されている。外輪部材２の内側面２Ａのほぼ中央には研摩などによって平滑化された転動溝２１が形成されている。この研摩などの工程によって、ボール３が転動溝２１の溝壁を転がるときの転がり摩擦は低減されるが、その工程で生じる金属粒子によって転動溝２１を形成する溝壁に通じる微細孔Ｈは目詰まりし、微細孔Ｈが塞がるために、転動溝２１を形成する溝壁に通じる微細孔Ｈに潤滑剤６の油は滲み込まない。
【００３３】
このため、外輪部材２における転動溝２１の溝壁を除く内側面２Ａの少なくとも一部分は研摩などをしていない。内側面２Ａの研摩されていない面域に通じる微細孔Ｈには潤滑剤６の油が滲み込み、ある時間を経て外輪部材２の外側面２Ｂに滲み出る。この滲み出る潤滑油によって、外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７との当接面の潤滑性能が良好な状態で維持され、転がり軸受の寿命が改善される。
【００３４】
外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７との当接面の潤滑性能が良好な状態で維持されていても、シャフト部材８は内輪部材１に圧入されていて、外輪部材２と取付け部材７とが隙間嵌めであるために、取付け部材７が回転するとき、外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７との当接面では相対的な微小運動が当然に発生する。潤滑性能が維持されていることによって、前述したフレッチングの進行速度は遅くなるものの、やはりフレッチングは避けられない。長い間にはフレッチングによって生じる金属粒子が外輪部材２の外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈを目詰まりさせ、塞いでしまう。微細孔Ｈが塞がれてしまうと、潤滑油は外側面２Ｂに滲み出すことができず、潤滑性能が低下し、フレッチングの進行速度が速くなるので、軸受の寿命の改善が抑制される。
【００３５】
したがって、実施形態２では、取付け部材７に隙間嵌めされる外輪部材２の外側面２Ｂに非摩耗凹所２２を設け、外輪部材２の内側面２Ａから非摩耗凹所２２に通じる微細孔Ｈは目詰まりを起こさないようにしている。つまり、外輪部材２の外側面２Ｂにおいては、非摩耗凹所２２だけが取付け部材７に当接しないから摩耗せず、非摩耗凹所２２以外の外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈが摩耗によって生じる金属粒子で目詰まりを起こした後も、非摩耗凹所２２に通じる微細孔Ｈは目詰まりを起こすことなく、潤滑油を外側面２Ｂに滲み出し続け、潤滑性能を保持する。非摩耗凹所２２は外輪部材２の加圧成形時に一緒に造られる。
【００３６】
ここで、前述したように外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７との当接面では微小振動や微小揺動などの相対的な微小運動が存在すること、また、非摩耗凹所２２に通じる微細孔Ｈから滲み出す潤滑油の量も微少であることから、非摩耗凹所２２に潤滑油が溜まることはなく、外輪部材２の外側面２Ｂと取付け部材７の取付け面７Ａとの当接面に薄い油膜を形成し、潤滑性能を保つ。このことからも非摩耗凹所２２は従来の油溜りとは違って、取付け部材７に接触しない非接触部分を形成するためのものであり、実質的に潤滑油が非摩耗凹所１２に溜まることは無く、潤滑油が漏れ出すことも無い。
【００３７】
このような観点から、非摩耗凹所１２の面域を除く外側面２Ｂの面域と非摩耗凹所２２の面域とがほぼ等しくなるのが好ましいが、それらの比率が０．２〜１．０程度の範囲にあればよい。非摩耗凹所２２を除く外側面２Ｂの面域に対する非摩耗凹所２２の面域の比率が０．２程度よりも小さくなると、非摩耗凹所２２を除く外輪部材２の外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈが目詰まりを起こした段階から、滲み出る潤滑油が少なくなりすぎて、潤滑性能が低下するので好ましくない。また非摩耗凹所２２を除く外側面２Ｂの面域に対する非摩耗凹所２２の面域の比率が１．０を越えると、非摩耗凹所２２を除く外側面２Ｂにかかる単位面積当たりの荷重が大きくなるために、フレッチングの低減効果が小さくなり、所期の寿命が得られなくなる。
【００３８】
[実施形態３]
図４により実施形態３について説明する。図４は内輪部材１とシャフト部材８との当接面近傍を拡大して示しており、断面に斜線を付していない。この実施形態では、内輪部材１の内側面１Ａにシャフト部材８が隙間嵌めされる。実施形態１では、シャフト部材８が隙間嵌めされる内輪部材１の内側面１Ａに非摩耗凹所１２を設けたが、この実施形態３では内輪部材１の内側面１Ａに対向するシャフト部材８の面（以下、対向面と言う。）８１に非摩耗凹所８２を形成している。内輪部材１は前述のような多孔質材料からなり、内輪部材１の内側面１Ａに前述の非摩耗凹所を形成せずに、シャフト部材８の対向面８１に非摩耗凹所８２を形成した構造が実施形態１と異なり、他は前述の実施形態１と同様であるので、この異なる点について説明する。
【００３９】
シャフト部材８の対向面８１に形成する非摩耗凹所８２は、実施形態１で内輪部材１の内側面１Ａに非摩耗凹所１２を形成したものと同様な形状、配置で形成すればよい。この構造によれば、シャフト部材８の非摩耗凹所８２を除く対向面８１に当接する内輪部材１の内側面１Ａに通じる微細孔Ｈがフレッチングによって生じる金属粒子で塞がれてしまって潤滑油を滲み出さなくなっても、シャフト部材８の非摩耗凹所８２は内輪部材１の内側面１Ａに当接せず、この当接しない内輪部材１の内側面１Ａの面域は摩耗しないから、シャフト部材８の非摩耗凹所８２に向き合った内側面１Ａの面域に通じている微細孔Ｈは潤滑油を滲み出し続ける。この滲み出た潤滑油は、シャフト部材８の回転に生じる相対的な微小運動によってシャフト部材８の対向面８１に広がり、実施形態１の場合と同様に潤滑性能が保持されるので、寿命を大幅に改善することができる。
【００４０】
[実施形態４]
図５により実施形態４について説明する。図５は外輪部材２と取付け部材７との当接面近傍を示しており、断面に斜線を付していない。この実施形態では取付け部材７の取付け面７Ａに外輪部材２が隙間嵌めされており、実施形態２と同様にシャフト部材８が固定で、取付け部材７が回転する形態で使用される転がり軸受に適している。実施形態２では、外輪部材２の外側面２Ｂに非摩耗凹所２２を設けたが、この実施形態４では外輪部材２の外側面２Ｂに対向する取付け部材７の面（以下、対向面と言う。）７１に非摩耗凹所７２を形成している。外輪部２は前述のような多孔質材料からなる。外輪部材２の外側面２Ｂに非摩耗凹所２２を形成せずに、取付け部材７の対向面７１に非摩耗凹所７２を形成した構造が実施形態２と異なり、他は前述の実施形態２とほぼ同様であるので、この異なる点について説明する。
【００４１】
取付け部材７の対向面７１に形成する非摩耗凹所７２は、実施形態２で外輪部材２の外側面２Ｂに形成された非摩耗凹所２２と同様な形状、配置でよい。この構造によれば、取付け部材の非摩耗凹所７２を除く対向面７１に当接する外輪部材２の外側面２Ｂに通じる微細孔Ｈがフレッチングによって塞がれて潤滑油を滲み出さなくなっても、取付け部材７の非摩耗凹所７２は外輪部材２の外側面２Ｂに当接せず、この当接しない外輪部材２の外側面２Ｂの面域は摩耗しないから、非摩耗凹所７２に向き合った外輪部材２の外側面２Ｂの面域に通じている微細孔Ｈは潤滑油を滲み出し続ける。その滲み出た潤滑油は、取付け部材７の回転やそのときに生じる相対的な微小運動によって外輪部材２の外側面２Ｂに広がり、実施形態２の場合と同様な潤滑性能が保持されるので、寿命を大幅に改善することができる。
【００４２】
なお、以上述べた実施形態では転動体をボールで説明したが、転動体は一般的なローラ、ニードロ又はテーパーローラなどであっても勿論よい。この場合には、ローラの転動溝は一般的に研削仕上げされることが多いが、研摩仕上げなどであっても良い。このとき、転動溝を除く内輪部材の内側面、又は転動溝を除く外輪部材の外側面についてはほとんど研削又は研摩の工程を施さず、焼結したままの状態がよい。非摩耗凹所はＶ字状、又は円弧状など任意の形状でよい。多孔質材料として焼結金属、メタルインジェクションモールド材料を挙げたが、セラミック材料などの多孔質材料であっても良い。転動溝は転動体を保持する保持器を省略できるような凹所であっても勿論よい。
【００４３】
実施形態１及び実施形態３において、取付け部材７が転がり軸受のハウジングであって、外輪部材とハウジング部材との間は圧入で固定され、ハウジングが不図示の機器にネジ止めなど簡単な取り付け手段によって固定される場合は、外輪部材２は多孔質材料からなる必要は無い。しかし、取付け部材７が不図示の機器の固定部材であって、軸受の着脱を容易なものにするために外輪部材２をその固定部材に隙間嵌めする場合には、外輪部材２は前記実施形態２又は実施形態４で説明したような多孔質材料からなる外輪部材からなってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】発明の実施形態１に係る転がり軸受を説明するための図面である。
【図２】この転がり軸受の内輪部材を説明するための図面である。
【図３】実施形態２に係る転がり軸受の外輪部材を説明するための図面である。
【図４】実施形態３に係る転がり軸受を説明するための図面である。
【図５】実施形態４に係る転がり軸受を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・内輪部材
１Ａ・・・内輪部材１の内側面
１Ｂ・・・内輪部材１の外側面
２・・・外輪部材
２Ａ・・・外輪部材２の内側面
２Ｂ・・・外輪部材２の外側面
３・・・転動体
４・・・保持器
５・・・シールド部材
６・・・潤滑剤
７・・・取付け部材
７Ａ・・・取り付け部材７の取付け面
８・・・シャフト部材
１１・・・内輪部材１の転動溝
１２・・・内輪部材１の非摩耗凹所
２１・・・外輪部材２の転動溝
２２・・・外輪部材２の非摩耗凹所
７１・・・取付け部材７の対向面
７２・・・取付け部材７の非摩耗凹所
８１・・・シャフト部材８の対向面
８２・・・シャフト部材８の非摩耗凹所
Ｈ・・・微細孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、
前記内輪部材は前記外側面から内側面に通じる微細孔を有し、
前記内輪部材の前記内側面には、前記内輪部材に隙間バメされるシャフト部材に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、
前記外輪部材は前記内側面から外側面に通じる微細孔を有し、前記外輪部材の前記外側面には、前記外輪部材に隙間バメされる取付け部材に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体と、前記内輪部材の内側面に隙間嵌めされているシャフト部材とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、
前記内輪部材は前記外側面から前記内側面に通じる微細孔を有し、
前記シャフト部材における前記内輪部材と対向する対向面には、前記内輪部材の前記内側面に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項４】
外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体と、前記外輪部材の外側面と隙間嵌めされる取付け部材とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、
前記外輪部材は前記内側面から前記外側面に通じる微細孔を有し、
前記取付け部材における前記外輪部材と対向する対向面には、前記外輪部材の前記外側面に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記転動溝を形成する面は研摩又は研削によって平滑化されており、
前記内輪部材における前記転動溝以外の前記外側面、あるいは前記外輪部材における前記転動溝以外の前記内側面の少なくとも一部分は研摩も研削もされておらず、前記微細孔が前記研摩又は研削により塞がれていないことを特徴とする転がり軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記内輪部材と前記シャフト部材との対向面、あるいは前記外輪部材と前記取付け部材との対向面における前記非摩耗凹所が形成された面域と前記非摩耗凹所が形成されていない面域の比率が、０．２〜１．０の範囲にあることを特徴とする転がり軸受。
【請求項１】
外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、
前記内輪部材は前記外側面から内側面に通じる微細孔を有し、
前記内輪部材の前記内側面には、前記内輪部材に隙間バメされるシャフト部材に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、
前記外輪部材は前記内側面から外側面に通じる微細孔を有し、前記外輪部材の前記外側面には、前記外輪部材に隙間バメされる取付け部材に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体と、前記内輪部材の内側面に隙間嵌めされているシャフト部材とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、
前記内輪部材は前記外側面から前記内側面に通じる微細孔を有し、
前記シャフト部材における前記内輪部材と対向する対向面には、前記内輪部材の前記内側面に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項４】
外側面に転動溝を有する内輪部材と、内側面に転動溝を有する外輪部材と、これら転動溝を転動する転動体と、前記外輪部材の外側面と隙間嵌めされる取付け部材とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間に潤滑剤を封入してなる転がり軸受において、
前記外輪部材は前記内側面から前記外側面に通じる微細孔を有し、
前記取付け部材における前記外輪部材と対向する対向面には、前記外輪部材の前記外側面に接触しないための非摩耗凹所が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記転動溝を形成する面は研摩又は研削によって平滑化されており、
前記内輪部材における前記転動溝以外の前記外側面、あるいは前記外輪部材における前記転動溝以外の前記内側面の少なくとも一部分は研摩も研削もされておらず、前記微細孔が前記研摩又は研削により塞がれていないことを特徴とする転がり軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記内輪部材と前記シャフト部材との対向面、あるいは前記外輪部材と前記取付け部材との対向面における前記非摩耗凹所が形成された面域と前記非摩耗凹所が形成されていない面域の比率が、０．２〜１．０の範囲にあることを特徴とする転がり軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１３３４１８（Ｐ２００９−１３３４１８Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１０４３４（Ｐ２００７−３１０４３４）
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（０００１０３９７６）オリジン電気株式会社 (223)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（０００１０３９７６）オリジン電気株式会社 (223)
【Ｆターム（参考）】
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