CN108368883A - 深沟球轴承 - Google Patents

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Abstract

提供深沟球轴承，该深沟球轴承在稀薄润滑条件或无润滑条件下使用，能够不产生由滚珠的滞后超前导致的保持器破损地实现长寿命化。在该深沟球轴承中，介于内圈和外圈之间的多个滚珠保持于铆接波纹型铁板保持器，该深沟球轴承在稀薄润滑条件或无润滑条件下使用，至少在与滚珠滑动的内圈和外圈的滚道面或保持器的内表面部位形成有厚度为15μm以上、优选为烧结成的聚四氟乙烯等的氟树脂覆膜。

Description

深沟球轴承
技术领域
本发明涉及深沟球轴承，特别是涉及在汽车用压缩机或汽车用马达中在高定位误差、稀薄润滑条件或无润滑条件下使用的深沟球轴承。
背景技术
汽车用马达有小型化的倾向，与此相伴，壳体刚性变低而容易产生较大定位误差，所以存在轴承提前损坏的风险。另外，压缩机在稀薄润滑条件下使用而产生如下现象：由于因压缩机用深沟球轴受到高定位误差作用而产生的球(以下也称作滚珠)的滞后超前，导致保持器破损。
为了即使在稀薄润滑条件或无润滑条件下使用滚动轴承，其寿命也不会降低，已知有滚道圈和/或滚动体的表面层具有表面侧与内部相比碳浓度低、氮浓度高的分布的滚动轴承(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-206523号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，即使是在专利文献1中记载的滚动轴承，有时在稀薄润滑条件或无润滑条件下使用的压缩机或产生高定位误差的马达的用途中仍会发现保持器的破损，而期待进行改良。
另外，近年来，不仅是在上述这些用途中，而且从环境问题等出发，在轴承中使用的润滑油有低黏度化的倾向。在深沟球轴承的情况下，若产生过大的定位误差，则轴承内的各滚珠的接触角变化，由此产生如下那样所谓滚珠的滞后超前的现象，即公转速度变化，由快速旋转的滚珠、慢速旋转的滚珠相互拉拽保持器。另外，存在如下这样的问题：若稀薄润滑与高定位误差加在一起，则会产生兜孔的异常磨损和由滚珠的滞后超前导致的保持器的以圆角为起点的破损。
作为上述由滚珠的滞后超前导致的保持器破损的对策，有例如使保持器的周向兜孔空隙比滚珠的滞后超前量大那样的保持器形状和尺寸的改良，但在深沟球轴承中经常使用的铆接波纹型铁板保持器由铆钉固定两侧的保持器，因此有时由于尺寸关系的不同而上述改良不成立。另外，能够考虑到通过保持器材质选用SUS(不锈钢)，从而强化材质而使由滚珠的滞后超前导致的兜孔磨耗难以产生的方法，但由于SUS过硬，成型用模具的提前磨损、由破损导致保持器的生产性不佳，所以导致成本增加。因此存在相对于冲模加工的制作不优选的问题。
本发明是为了应对上述问题而做出的，其目的在于提供一种深沟球轴承，该深沟球轴承在高定位误差、稀薄润滑条件或无润滑条件下使用，该深沟球轴承能够不产生由滚珠的滞后超前导致的保持器破损地实现长寿命化。
用于解决课题的手段
本发明的深沟球轴承为，介于内圈和外圈间的多个滚珠保持在保持器，所述深沟球轴承在稀薄润滑条件或无润滑条件下使用，其特征在于，所述保持器至少在与滚珠滑动的部位形成有15μm以上厚度的氟树脂覆膜。特别地，所述深沟球轴承的特征在于，所述保持器是铆接波纹型铁板保持器。另外，所述深沟球轴承的特征在于，所述氟树脂覆膜是烧结氟树脂覆膜。而且，所述深沟球轴承的特征在于，在所述内圈和外圈的至少滚道面上形成有氟树脂覆膜。
本发明的深沟球轴承的特征在于，在压缩机的密闭容器内使用。
发明效果
本发明的深沟球轴承由于保持器在至少与滚珠滑动的部位形成厚度为15μm以上的氟树脂覆膜，所以即使在高定位误差、稀薄润滑条件或无润滑条件下使用，也能够不产生保持器的破损地实现长寿命化。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的深沟球轴承的剖视图。
图2是图1所示的保持器的放大立体图。
图3是其它的深沟球轴承的剖视图。
图4是涡旋式压缩机的剖视图。
具体实施方式
基于图1～图3，说明本发明的深沟球轴承。图1、表示在保持器的兜孔内表面形成有氟树脂覆膜的深沟球轴承的剖视图，图2表示图1的保持器的放大图，图3表示在内圈滚道面和外圈滚道面上形成有氟树脂覆膜的深沟球轴承的剖视图。
如图1所示，深沟球轴承1具备：在外周具有内圈滚道面2a的内圈2、在内周具有外圈滚道面3a的外圈3、和在内圈滚道面2a与外圈滚道面3a之间滚动的多个滚珠4。滚珠4由保持器5沿周向以一定间隔保持。
在与滚珠4滑动的保持器5的滑动面成膜有氟树脂覆膜6。如图2所示，保持器5是铆接波纹型铁板保持器，该保持器5通过将使用后述的铁类材料而冲压成型的两个构件5a、5a组合并由铆钉5b进行铆接而制作，形成有保持作为滚动体的滚珠4的保持器兜孔5c。保持器兜孔5c的内周面(兜孔面)是与滚珠4滑动的滑动面，至少在该兜孔面上形成有氟树脂覆膜6。另外，氟树脂覆膜6形成于从与滚道圈(内圈2或外圈3)滑动的滑动面和与滚珠4滑动的滑动面中选择的至少一个滑动面即可。另外，除该保持器5的滑动面外，还可以一并在图1和图2所示的内圈滚道面2a、外圈滚道面3a等上也使氟树脂覆膜6成膜。
图3是在内圈和外圈的至少滚道面上形成有氟树脂覆膜6的深沟球轴承1的例子，在图3(a)的深沟球轴承1中，在内圈2的外周面(包括内圈滚道面2a在内)上形成有氟树脂覆膜6，在图3(b)的深沟球轴承1中，在外圈3的内周面(包括外圈滚道面3a在内)上形成有氟树脂覆膜6。在将该氟树脂覆膜6形成于内圈和外圈的情况下，至少形成于该内圈和外圈的滚道面即可。由此，如各图所示那样也可以形成于内圈外周面整体、外圈外周面整体或形成于内圈和外圈的整体。
成为氟树脂覆膜6的成膜对象的作为轴承构件的内圈2和外圈3由铁类材料构成。作为该铁类材料能够使用一般用作轴承构件的任意的钢材等，例如高碳铬轴承钢(SUJ1、SUJ2、SUJ3、SUJ4、SUJ5等；JIS G4805)、渗碳钢(SCr420、SCM420等；JIS G4053)、不锈钢(SUS440C等；JIS G4303)、高速钢(M50等)、冷轧钢等。
成为氟树脂覆膜6的成膜对象的保持器5由铁类材料构成。作为该铁类材料能够使用一般用作保持器材的任意材料，例如冲切保持器用冷轧钢板(SPCC；JIS G3141等)、不锈钢(SUS440C等；JIS G4303)、切制保持器用碳素钢(JIS G4051)、切制保持器用高强度黄铜铸件(JIS H5102等)等。并且，也能够采用其它的轴承合金。
作为构成氟树脂覆膜6的氟树脂，可列举例如聚四氟乙烯(以下称为PTFE)、四氟乙烯-全氟(烷氧基乙烯基醚)共聚物(以下称为PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(以下称为FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯。这些树脂既可以单独使用也可以作为混合物使用。并且，在这些树脂中优选的是耐热性和滑动性优异的PTFE。
利用喷丸机等将形成有覆膜的保持器等的表面进行表面粗糙化，之后浸渍在石油挥发油等有机溶剂内进行脱脂，在进行底漆液涂敷处理后，使用氟树脂涂敷液来形成氟树脂覆膜6。
作为底漆液可列举例如将氟树脂和芳香族酰胺树脂等耐热性树脂分散在包括非离子表面活性剂、无机颜料、N-甲基-2-吡咯烷酮等任意混合于水的非质子系极性溶剂在内的水中的水分散液。另外，氟树脂涂敷液是分散PTFE树脂颗粒的水分散液。
氟树脂覆膜6通过在保持器等的表面上较薄地涂敷底漆液并干燥后，涂敷氟树脂涂敷液并干燥而形成。作为涂敷方法只要是喷涂法、浸渍法、刷涂法等能够形成覆膜的方法，便能够使用。考虑到尽可能减小氟树脂覆膜6的表面粗糙度和涂敷形状、以及覆膜厚度的均匀性，优选喷涂法。
作为氟树脂覆膜的干燥条件，优选例如90℃×30分钟左右的干燥。氟树脂覆膜的覆膜厚度为大于5μm且20μm以下。优选在15μm以上20μm以下。若氟树脂覆膜的覆膜厚度为5μm以下，则在后述的耐久试验中破损时间变短。另外，若超过20μm，则有可能在覆膜形成时产生裂缝或在运转中剥离而润滑状态变差。
氟树脂覆膜6优选干燥后烧结。通过进行烧结，从而与保持器等的表面的紧贴性提高。其结果是，破损时间大幅延长。作为烧结条件，在加热炉内，在空气中以氟树脂的熔点以上的温度烧结氟树脂覆膜，优选以(熔点(Tm)+30℃)～(熔点(Tm)+100℃)并在5～40分钟的范围内烧结氟树脂覆膜。在氟树脂为PTFE的情况下，优选在380℃的加热炉内烧结30分钟。
深沟球轴承1在保持器的至少与滚珠滑动的部位以及/或者内圈和外圈的至少滚道面上形成有上述氟树脂覆膜，该深沟球轴承1作为压缩机用深沟球轴承、汽车电气设备和辅助机械用深沟球轴承，能够用于压缩机用深沟球轴承、风扇联轴器装置用深沟球轴承、汽车用交流发电机用深沟球轴承和惰轮用深沟球轴承等。
图4表示使用本发明的深沟球轴承的压缩机的一个例子。图4是涡旋式压缩机的剖视图。涡旋式压缩机7是适用于以制冷剂作为工作流体的冷冻循环的电动式压缩机，在壳体8内，在图中右方配设有压缩机构9，另外在图中左侧配设有驱动压缩机构9的电动马达10。电动马达10通过由固定于壳体8内的定子10a产生的旋转磁场而使固定于转子10b的中心轴的旋转驱动轴11旋转。旋转驱动轴11经由深沟球轴承12、13而能够旋转地被支承。压缩机构9侧和电动马达10侧由间隔壁14分隔，深沟球轴承13固定于该间隔壁14。
压缩机构9为具有固定涡旋盘15和与该固定涡旋盘相向配置的可动涡旋盘16的涡旋式，固定涡旋盘15由圆板状的基板15a和从基板15a向图中左方竖立设置的涡旋状的涡旋壁15b构成。另外，可动涡旋盘16包括圆板状的基板16a和从该基板16a向图中右方竖立设置的涡旋状的涡旋壁16b构成，在设置于基板16a的背面中央的嵌合凹部17，相对旋转驱动轴11的轴心而偏心设置的偏心轴18能够以旋转驱动轴11的轴心为中心公转运动地设置。
固定涡旋盘15和可动涡旋盘16使各自的涡旋壁15b、16b相互咬合，通过由固定涡旋盘15的基板15a及涡旋壁15b和可动涡旋盘16的基板16a及涡旋壁16b包围的空间而形成压缩室19。
制冷剂从吸入口20被导入压缩室19，经由形成于固定涡旋盘15的背后的大致中央的排出孔21由排出口22压缩而排出。被排出的制冷剂向省略图示的冷冻循环路压送。
在上述涡旋式压缩机中，深沟球轴承12、13在制冷剂及冷冻机油共存下使用。制冷剂及冷冻机油在压缩机容器8内浓度变动大，另外若共存轴承的润滑脂成分等，则存在使在冷冻循环路内的排出阀堵塞等情况。因此，润滑脂封入型轴承的使用是困难的，在涡旋式压缩机的机构，容易产生定位误差，所以有时容易产生保持器兜孔的异常磨损、由滚珠的滞后超前导致的保持器的破损。
保持器、特别是铆接波纹型铁板保持器的情况下，作为改善上述保持器破损的不良状况的方法有如下方法等：(1)增加保持器的板厚；(2)通过盐浴软氮化处理提高表面硬度；(3)组合上述(1)和(2)；(4)将保持器材质SUS(不锈钢)化。上述(4)的方法是最优异的，但是存在轴承的使用环境变差、模具提前磨损、由破损导致保持器的生产性不佳等问题。
氟树脂覆膜对制冷剂及冷冻机油的耐化学品性、润滑性优异，另外，通过进行烧结从而与基材的紧贴性也优异。因此，作为密闭在容器内的密封压缩机用深沟球轴承的滑动部位的表面覆膜是最适合的。本发明的深沟球轴承除了涡旋式压缩机之外，还能够使用于旋转式压缩机、往复式压缩机、斜板式压缩机等。
实施例
实施例1和2
在表1中记载的材质(厚度1mm的SPCC)的金属平板表面形成PTFE树脂层。干燥时间在90℃的恒温槽内干燥30分钟，在380℃的加热炉内烧结30分钟。使用形成有氟树脂覆膜的该金属平板，使氟树脂覆膜成为兜孔内表面来制作图2所示的铆接波纹型铁板保持器。利用该保持器来制作具有大致相同径向空隙的深沟球轴承(6206C3)。
使用得到的深沟球轴承，在以下所示的条件下进行耐久试验。图1表示结果。另外，计算各实验次数的平均值，通过将比较例1设为100的比率来表示破损时间。另外，保持器的破损部位是图2所示的附图标记A即圆角部、附图标记B即铆孔部、和C即兜孔顶部。
<耐久试验条件>
旋转速度：3000RPM
扭矩负载：19.6Nm
润滑：完全不存在润滑剂的完全脱脂的状态
实验次数：各3次
比较例1和2
比较例1是在保持器的兜孔面上未形成氟树脂覆膜的标准深沟球轴承(6206C3)，比较例2是除了将保持器的材料替换为SUS(不锈钢)之外与比较例1相同的深沟球轴承。
比较例3和4
比较例3是除了在实施例1中使氟树脂覆膜为5μm之外与实施例1相同的深沟球轴承，比较例4是除了在实施例2中使氟树脂覆膜为5μm之外与实施例2是相同的深沟球轴承。
[表1]
如实施例1、2所示，氟树脂覆膜的厚度为15μm，从而与各比较例相比，由破损时间表示的耐久性显著提高。而且，如实施例1所示，氟树脂覆膜的厚度为15μm并且进行烧结，从而耐久性进一步显著提高。
产业上的可利用性
本发明的深沟球轴承在高定位误差、稀薄润滑条件或无润滑条件下使用，也能够不会产生保持器的破损地实现长寿命化，所以能够作为在苛刻环境下使用的轴承而广泛利用。
附图标记的说明
1、12、13 深沟球轴承
2 内圈
3 外圈
4 滚珠
5 保持器
6 氟树脂覆膜
7 涡旋式压缩机
8外壳
9 压缩机构
10 电动马达
11 旋转驱动轴
14 间隔壁
15 固定涡旋盘
16 可动涡旋盘
17 嵌合凹部
18 偏心轴
19 压缩室
20 吸入口
21 排出孔
22 排出口

Claims (5)

1.一种深沟球轴承，介于内圈和外圈之间的多个球保持于保持器，所述深沟球轴承在稀薄润滑条件或无润滑条件下使用，其特征在于，
所述保持器至少在与所述球滑动的部位形成有厚度为15μm以上的氟树脂覆膜。
2.根据权利要求1所述的深沟球轴承，其特征在于，
所述保持器是铆接波纹型铁板保持器。
3.根据权利要求1所述的深沟球轴承，其特征在于，
所述氟树脂覆膜是烧结氟树脂覆膜。
4.根据权利要求1所述的深沟球轴承，其特征在于，
在所述内圈和外圈的至少滚道面形成有所述氟树脂覆膜。
5.根据权利要求1所述的深沟球轴承，其特征在于，
所述轴承在压缩机的密闭容器内使用。
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