JP2015064056A

JP2015064056A - 玉軸受用保持器及び玉軸受

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Publication number: JP2015064056A
Application number: JP2013198387A
Authority: JP
Inventors: 匠竹内; Takumi Takeuchi; 康浩石森; Yasuhiro Ishimori
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-04-09

Abstract

【課題】高速回転時においても、潤滑剤を保持するとともに、玉の潤滑に必要な適正量の潤滑剤を供給し、良好な潤滑性を維持することが可能な玉軸受用保持器、及びその保持器を組み込んだ玉軸受を提供する。【解決手段】玉軸受用保持器１は、ポケット４の内周面に、固体潤滑剤溜まりとして機能する凹部として、ディンプル状のくぼみ６が全周にわたって複数形成されている。複数のくぼみ６は、径方向に沿って所定の間隔で直線状に整列させたものを、ポケット４の周方向に所定の間隔で配設され、固体潤滑剤が装着されており、前記凹部の開口の幅が１０〜１００μｍであり、前記凹部の深さが１０〜５０μｍであり、各凹部の間隔が２０〜５００μｍであり、ポケット４の面積に対する前記凹部の面積が５〜５０％である。【選択図】図１

Description

本発明は、玉軸受用保持器及びこの玉軸受用保持器が組み込まれた玉軸受に関し、例えば、電動圧縮機や電動送風機、自動車向けモータ支持用に使用される玉軸受に関する。

電動圧縮機（電動ターボチャージャ）は内燃機関効率向上のために、近年各社が開発を進めている。その電動ターボチャージャ支持に用いられる軸受は、油潤滑が構造上困難であることからグリース潤滑軸受が従来から用いられている。

グリース潤滑軸受に使用される保持器としては、図５に示すように、ポケット１０１の内周面にグリース溜りとして機能する溝１０２を形成し、その溝１０２にグリースが堆積することで、ボール表面にグリースを供給し続ける保持器１００が知られている。（特許文献１参照。）

また、図６に示すように、ポケット１１１の内周面に周方向に連続するグリース溜り１１２を設け、保持器が公転した際にグリース溜り１１２に積極的にグリースが取り込まれるとともに保持され、運転中に転動体表面にグリースが供給される保持器１１０が知られている。（特許文献２参照。）

特開２００７−３１５５８７号公報特開２００８−１０６９１１号公報

ところで、電動ターボチャージャ支持に用いられる軸受の使用回転数は、数万〜十数万ｒｐｍであるため、遠心力や転動体公転による風圧により、グリースが軸受からはき出される、又はシール付近に停滞し転動体軌道面に行き渡らないことで、軸受走行面の焼き付きが生じるおそれがある。また、グリースを軸受内部に停滞させるための対策としてグリース粘度を上げる手段も考えられるが、軸受フリクションが上昇し内燃機関の効率が下がる。また、特許文献１及び２に記載の保持器を用いた場合にも、上記課題を解決するには至らず、さらなる改善の余地があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速回転時においても、潤滑剤を保持するとともに、玉の潤滑に必要な適正量の潤滑剤を供給し、良好な潤滑性を維持することが可能な玉軸受用保持器、及びその保持器を組み込んだ玉軸受を提供することにある。

上記目的は以下の構成により達成される。
（１）円環部と、所定の間隔で配設された複数の柱部とを備え、隣接する前記柱部の間に玉を保持するポケットが形成された玉軸受用保持器であって、
前記ポケットの内周面に固体潤滑剤溜まりとして機能する凹部が設けられ、前記凹部の開口の幅が１０〜１００μｍであり、前記凹部の深さが１０〜５０μｍであり、各凹部の間隔が２０〜５００μｍであり、前記ポケットの面積に対する前記凹部の面積が５〜５０％であって、前記凹部に固体潤滑剤が装着されていることを特徴とする玉軸受用保持器。
（２）前記凹部が、ディンプル状のくぼみとして複数形成されていることを特徴とする（１）に記載の玉軸受用保持器。
（３）前記玉を保持するための一対の爪が、前記ポケットの周方向に対向する開口端から突設されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の玉軸受用保持器。
（４）前記固体潤滑剤が、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）、グラファイト（黒鉛）、ＰＴＦＥ、フッ化黒鉛｛（ＣＦ）ｎ｝、窒化ホウ素（ＢＮ）、二硫化タングステン（ＷＳ₂）メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）、油溶性有機モリブデン化合物のいずれかをベースとする材料からなることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の玉軸受用保持器。
（５）前記保持器が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のいずれかの樹脂材料からなり、前記樹脂材料にグラスファイバーが添加されることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の玉軸受用保持器。
（６）（１）乃至（５）のいずれかに記載の玉軸受用保持器が組み込まれ、該玉軸受用保持器が油潤滑またはグリース潤滑下で使用されることを特徴とする玉軸受。

本発明の玉軸受用保持器によれば、保持器のポケットの内周面に固体潤滑剤溜まりとして機能する凹部が設けられ、前記凹部の開口の幅が１０〜１００μｍであり、前記凹部の深さが５〜１００μｍであり、各凹部の間隔が２０〜５００μｍであり、ポケット部の面積に対する凹部の面積が５〜５０％であって、該凹部に固体潤滑剤が装着されているため、固体潤滑剤が玉の転動面に付着して、外輪又は内輪の軌道面に行き渡り、転動面と軌道面の焼き付きを防止することができる。

保持器のポケットの内周面の全面ではなく、特定の部分に設けた凹部にのみ固体潤滑剤を使用するので、少ない材料で潤滑性能を維持することができるとともに、材料費の節約もできる。

（ａ）は、本発明に係る第１実施形態の玉軸受用保持器の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図であり、（ｃ）は、（ｂ）のI−I拡大断面図である。（ａ）は、本発明に係る第２実施形態の玉軸受用保持器の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図であり、（ｃ）は、（ｂ）のII−II拡大断面図である。（ａ）は、本発明に係る第３実施形態の玉軸受用保持器の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図であり、（ｃ）は、（ｂ）のIIIの部分の拡大断面図である。（ａ）は、本発明に係る第４実施形態の玉軸受用保持器の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図であり、（ｃ）は、（ｂ）のIVの部分の拡大断面図である。ポケットの内周面に周方向のグリース溜りを形成した特許文献１の保持器を示す斜視図である。ポケットの内周面に周方向のグリース溜りを形成した特許文献２の保持器を示す斜視図である。

以下、本発明の玉軸受用保持器及び玉軸受の各実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る玉軸受用保持器の斜視図であり、図１（ｂ）は、該保持器のポケット周辺の拡大斜視図であり、図１（ｃ）は、該ポケットの凹部周辺の拡大断面図である。
本実施形態の玉軸受用保持器１は、例えば、電動ターボチャージャ用モータの玉軸受に適用されるもので、グリース潤滑下で使用される。保持器１は、一対の円環部２と、一対の円環部２を連結し、所定の間隔で配設された複数の柱部３とを備え、隣接する柱部３の間には、玉（図示せず）を保持する円筒状のポケット４が形成される。保持器１の外周面で、ポケット４の周方向に対向する開口端には、玉を保持するための一対の爪５が突設されている。この爪５は、開口端の外周面側から径方向外側に向けて延在し、一対の爪５の対向する各面は、玉８を保持する球面形状に形成されている。

また、ポケット４の内周面には、固体潤滑剤溜まりとして機能する凹部として、平面視円形状のディンプル状のくぼみ６が全周にわたって複数形成されている。複数のディンプル状のくぼみ６は、径方向に沿って所定の間隔で直線状に整列させたものを、ポケット４の周方向に所定の間隔で配設されている。

そして、複数のディンプル状のくぼみ６は、開口の幅Ｗ１が１０〜１００μｍであり、深さＤが１０〜５０μｍであり、各間隔Ｗ２が２０〜５００μｍであり、ポケット４の面積に対するディンプル状のくぼみ６の面積が５〜５０％であって、固体潤滑剤７がそれぞれ装着されている。ポケット４の面積に対するディンプル状のくぼみ６の面積が５％未満では潤滑性能不足で、５０％より大きいと、ポケット内周面の強度が不足する。固体潤滑剤は、一般的な油やグリースといった潤滑剤と比べ、耐熱温度が高いため、保持器１に固体潤滑剤７を予め接着、圧着等させておいて、保持器成形することができる。

なお、保持器１は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のいずれかの樹脂材料からなる。樹脂材料には、グラスファイバーが添加されてもよい。

また、固体潤滑剤７は、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）、グラファイト（黒鉛）、ＰＴＦＥ、フッ化黒鉛｛（ＣＦ）ｎ｝、窒化ホウ素（ＢＮ）、二硫化タングステン（ＷＳ₂）メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）、油溶性有機モリブデン化合物のいずれかをベースとする材料からなる。

このような本実施形態では、複数のディンプル状のくぼみ６に固体潤滑剤７が保持されているので、固体潤滑剤が玉の転動面に付着して、外輪又は内輪（図示せず）の軌道面に行き渡り、転動面と軌道面の焼き付きを防止することができる。

これにより、グリースがなくなった場合や、玉の転動面や、外輪又は内輪の軌道面にグリースが行き渡らない場合であっても、固体潤滑剤を安定して玉の転動面や、外輪又は内輪の軌道面に供給することができる。
なお、ディンプル状のくぼみ６は、グリースも溜めることができるため、固体潤滑剤だけでなく、ディンプル状のくぼみ６に溜まったグリースも玉に供給することができる。

（第２実施形態）
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る玉軸受用保持器の斜視図であり、図２（ｂ）は、該保持器のポケット周辺の拡大斜視図であり、図２（ｃ）は、該ポケットの凹部周辺の拡大断面図である。
本実施形態の玉軸受用保持器１ａでは、第１実施形態と同様、ポケット４の内周面に、固体潤滑剤溜まりとして機能する凹部として、ディンプル状のくぼみ６ａが複数形成されている一方、本実施形態のディンプル状のくぼみ６ａは、平面視長球形状で断面視円弧状に形成されている。この場合にも、ディンプル状のくぼみ６ａは、開口の幅Ｗ１が１０〜１００μｍであり、深さＤが１０〜５０μｍであり、各間隔Ｗ２が２０〜５００μｍであり、ポケット４の面積に対するディンプル状のくぼみ６ａの面積が５〜５０％であって、固体潤滑剤７が装着されている。
また、第２実施形態の保持器１ａ及び後述の第３実施形態の保持器１ｂと第４実施形態の保持器１ｃは、第１実施形態のものと異なり、外周面に爪を持たずに構成されている。
なお、その他の構成及び機能については、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図３（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る玉軸受用保持器の斜視図であり、図３（ｂ）は、該保持器のポケット周辺の拡大斜視図であり、図３（ｃ）は、該ポケットの凹部周辺の拡大図である。
本実施形態の玉軸受用保持器１ｂでは、ポケット４の内周面に、固体潤滑剤溜まりとして機能する凹部として、保持器１ｂの径方向に延在する溝部６ｂが複数形成されている。溝部６ｂは、ポケット４の周方向に所定の間隔で設けられており、ポケット４の内周面側開口周縁から外周面側開口周縁まで連続する。そして、溝部６ｂは、開口の幅Ｗ１が１０〜１００μｍであり、深さＤが１０〜５０μｍであり、各間隔Ｗ２が２０〜５００μｍであり、ポケット４の面積に対する溝部６ｂの面積が５〜５０％であって、固体潤滑剤７が装着されている。
なお、その他の構成及び機能については、第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
図４（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る玉軸受用保持器の斜視図であり、図４（ｂ）は、該保持器のポケット周辺の拡大斜視図であり、図４（ｃ）は、該ポケットの凹部周辺の拡大断面図である。
本実施形態の玉軸受用保持器１ｃは、固体潤滑剤溜まりとして機能する凹部として、ポケット４の内周面に全周にわたって延在する溝部６ｃが複数形成されている。そして、溝部６ｃは、開口の幅Ｗ１が１０〜１００μｍであり、深さＤが１０〜５０μｍであり、各間隔Ｗ２が２０〜５００μｍであり、ポケット４の面積に対する溝部６ｃの面積が５〜５０％であって、固体潤滑剤７が装着されている。
なお、その他の構成及び機能については、第１実施形態と同様である。
また、溝部６ｃの代わりに、ポケット４の内周面に全周にわたって螺旋状に延在する溝部であってもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良などが可能である。
たとえば、固体潤滑剤を凹部に装着する場合、固体潤滑剤でコーティングしない部分をマスキングして、凹部に固体潤滑剤を装着してもよい。

ポケットの内周面の形状は、本実施形態の円筒形状に限定されず、球面形状であってもよい。
また、上記実施形態では、玉軸受はグリース潤滑下で使用されているが、油潤滑下で使用されてもよい。
また、玉軸受としては、玉が軸方向中心に位置する深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受が適用できる。
また、保持器は、樹脂製保持器であれば、本実施形態のものに限定されず、例えば、冠型保持器であってもよい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ保持器
２円環部
３柱部
４ポケット
５爪
６、６ａくぼみ（凹部）
６ｂ、６ｃ溝部（凹部）
７固体潤滑剤

Claims

円環部と、所定の間隔で配設された複数の柱部とを備え、隣接する前記柱部の間に玉を保持するポケットが形成された玉軸受用保持器であって、
前記ポケットの内周面に固体潤滑剤溜まりとして機能する凹部が設けられ、前記凹部の開口の幅が１０〜１００μｍであり、前記凹部の深さが１０〜５０μｍであり、各凹部の間隔が２０〜５００μｍであり、前記ポケットの面積に対する前記凹部の面積が５〜５０％であって、前記凹部に固体潤滑剤が装着されていることを特徴とする玉軸受用保持器。
前記凹部が、ディンプル状のくぼみとして複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の玉軸受用保持器。
前記玉を保持するための一対の爪が、前記ポケットの周方向に対向する開口端から突設されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の玉軸受用保持器。
前記固体潤滑剤が、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）、グラファイト（黒鉛）、ＰＴＦＥ、フッ化黒鉛｛（ＣＦ）ｎ｝、窒化ホウ素（ＢＮ）、二硫化タングステン（ＷＳ₂）メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）、油溶性有機モリブデン化合物のいずれかをベースとする材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
前記保持器が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のいずれかの樹脂材料からなり、前記樹脂材料にグラスファイバーが添加されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の玉軸受用保持器が組み込まれ、該玉軸受用保持器が油潤滑またはグリース潤滑下で使用されることを特徴とする玉軸受。