JP2020118240A

JP2020118240A - 固体潤滑転がり軸受

Info

Publication number: JP2020118240A
Application number: JP2019010801A
Authority: JP
Inventors: 康続田中; Yasutsugu Tanaka; 琢也小津; Takuya Ozu
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-08-06

Abstract

【課題】固体潤滑剤の過剰摩耗や転がり面への過剰移着を抑制することが可能な固体潤滑転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪３と、外輪２と、複数の転動体４と、隣接する転動体４の間に位置する少なくとも１つの固体潤滑剤７と、転動体４を周方向に離間するセパレータ５とを備える固体潤滑転がり軸受１において、前記固体潤滑剤７を前記セパレータ５の内周面側に配置した。【選択図】図１

Description

この発明は、固体潤滑剤を使用する固体潤滑転がり軸受に関する。

固体潤滑転がり軸受は、潤滑剤としてグリースや潤滑油を使用することができない高温雰囲気や真空雰囲気等で使用される。

この種の固体潤滑転がり軸受として、従来、保持器を使用せず、隣接する転動体の間に固体潤滑剤を配置し、固体潤滑剤が転動体や軌道輪と摺動することにより、潤滑剤が相手部品に移着または潤滑粉が生成されるようにして、軸受内部を潤滑するようにしたものが知られている（特許文献１、２）。

特許第６２７５４３３号公報特許第３５５０６８９号公報

ところで、固体潤滑転がり軸受の固体潤滑剤は、主に転動体によって侵食され、転動体が球状の場合、その痕跡はクレーター状から部分円筒状に進展するが、摩耗速度が速過ぎると固体潤滑剤が短期間で摩滅し、軸受の寿命が短くなる恐れがある。

また、固体潤滑剤の公転速度は、転動体やセパレータと同等であるのに対し、軌道輪や密封板とは速度差を有するため、軌道輪や密封板との積極的な摺動は、固体潤滑剤の過剰摩耗に繋がり易い。特に、固体潤滑剤と外輪との摺動は、遠心力の影響で摩擦力が比較的大きいほか、固体潤滑剤が外輪軌道面と摺動すると転がり面への過剰移着が発生し、軸受の円滑な回転が阻害される恐れがある。

そこで、この発明は、固体潤滑剤を備えた転がり軸受において、固体潤滑剤の過剰摩耗や転がり面への過剰移着を抑制可能な構成を提供しようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、内輪と、外輪と、複数の転動体と、隣接する転動体の間に位置する少なくとも１つの固体潤滑剤と、転動体を周方向に離間するセパレータとを備える固体潤滑転がり軸受において、前記固体潤滑剤を前記セパレータの内周面側に配置した構成を採用した。

すなわち、固体潤滑剤をセパレータの内周面側に配置することにより、転動体と固体潤滑剤の干渉力は、質量の小さい固体潤滑剤の慣性力が支配的となり、固体潤滑剤の摩耗速度が緩和される。また、固体潤滑剤が外輪と接触しないため、遠心力による固体潤滑剤の過剰摩耗や転がり面への過剰移着を抑制することができる。
また、セパレータが固体潤滑剤の両端面の一部または全面を支持、案内する構成とすることで、固体潤滑剤の端面が密封板等の周辺部品に摺動せず、摩耗速度が一層緩和される。

また、セパレータの周方向端部が転動体としてのボールを収容するポケットを備え、ポケットの開口寸法が転動体の直径よりも小さい構成とすることで、転動体をポケット内に保持することができ、前記慣性力が一層小さくなるほか、セパレータ自身の挙動が安定する。転動体がポケットから離脱すると、セパレータは転動体による径方向および軸方向の拘束を失うため、挙動が不安定となり、軸受の円滑な回転を阻害する恐れがある。

また、ポケットに収容された転動体がセパレータの周方向端面から突出しない構成とすることで、転動体同士の接触に伴う前記干渉力が抑制され、固体潤滑剤の摩耗速度が緩和される。

また、セパレータを周方向に直列したときの周方向角度の総和が１８０度を超える構成とすることで、固体潤滑剤が摩滅しても内輪と外輪が偏心せず、軸受が分解しない構成となる。

以上のように、この発明によれば、固体潤滑剤の過剰摩耗や転がり面への過剰移着が抑制され、固体潤滑剤の早期摩滅や軸受の回転不良が回避されるので、固体潤滑転がり軸受長寿命化を図ることができる。

この発明を密封形深溝玉軸受に適用した実施形態を示す一部を切り欠いた斜視図である。密封板を省略して示した図１の側面図である。図２のＡ−Ａ線の断面図である。図３の部分拡大図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図４は、この発明を密封形深溝玉軸受に適用した実施形態を示している。

この実施形態の固体潤滑転がり軸受１は、内周面に外側軌道面２ａを有する外輪２と、外周面に内側軌道面３ａを有する内輪３と、外側軌道面２ａと内側軌道面３ａとの間に配置された複数（この実施形態では６個）のボール（転動体４）と、隣接する転動体４の間に配置された複数（この実施形態では３個）のセパレータ５と、外輪２と内輪３の間の空間を軸方向両側でシールする密封板６とを主要な構成要素としている。

前記密封板６は、その外径端が外輪２の内周面に形成された周溝に圧入固定され、その内径端が内輪３の外周面に近接して非接触シールを形成している。なお、高温環境で使用されない軸受等では、密封板６として、その内径端を内輪３の外周面に摺接させる接触シールタイプを使用することもできる

外輪２、内輪３、および転動体４は、鋼材料、例えばＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼で形成される。転動体はセラミックスで形成してもよく、その場合、セラミックスとしては例えば窒化ケイ素を使用することができる。転動体４をセラミックスで形成しない場合には、その表面にグラファイト等の固体潤滑材料からなる被膜を形成するのが好ましい。密封板６は、鋼材料で形成し、例えば耐食性に優れるＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼で形成するのが好ましい。

転動体４を周方向に離間するセパレータ５は、軌道輪の形状に沿って湾曲し、断面がコの字形のトンネル形状を成し、周方向両端部に転動体４を収容するポケット５ａを備える。セパレータ５はポケット５ａに収容された一対の転動体４とユニットを成し、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａの間で円周上に略３等配されている。ポケット５ａの開口寸法Ｗは転動体４の直径Ｄよりも小さく(図４参照)、転動体４はセパレータ５のポケット５ａ内に保持される。この構成では、転動体４をポケット５ａ内に圧入を伴いながら周方向に収容することで、転動体４がセパレータ５から離脱しない構成となる。

固体潤滑剤７は、例えば、グラファイト系、二硫化タングステン系や二硫化モリブデン系の固体潤滑剤からなり、軌道輪の形状に沿って湾曲した板状を呈し、前記セパレータ５の内周面側かつポケット５ａに収容された一対の転動体４の間に配置されている。

図２に示すとおり、ポケット５ａに収容された転動体４は、セパレータ５の周方向端面から突出せず、転動体４同士が接触しない構成となっている。また、セパレータを周方向に直列したときの周方向角度の総和は１８０度を超える３１３．５度であり、固体潤滑剤７が摩滅しても内輪３と外輪２が偏心しないようにしている。

セパレータ５は、転動体４と外輪２のみと摺動し、軸方向は転動体４によって、径方向は外輪２の内径面によって案内される。セパレータ５のポケット５ａ面が摩耗した場合、セパレータ５と密封板６の内壁が接触する可能性もあるが、密封板６の回転速度は外輪２と同一であるため、セパレータ５の挙動が著しく不安定になることはない。

なお、この発明は、玉軸受に限定されるものではなく、ころ軸受にも適用することができる。また、構成部品の材質や形状も上記に限定されるものではなく、ステンレス鋼や軸受鋼製の鋼球、二硫化タングステン系や二硫化モリブデン系の固体潤滑剤のほか、湾曲した略直方体の旋削セパレータを採用することもできる。

１：固体潤滑転がり軸受
２：外輪
２ａ：外側軌道面
３：内輪
３ａ：内側軌道面
４：転動体
５：セパレータ
５ａ：ポケット
６：密封板
７：固体潤滑剤

Claims

内輪と、外輪と、複数の転動体と、隣接する転動体の間に位置する少なくとも１つの固体潤滑剤と、転動体を周方向に離間するセパレータとを備える固体潤滑転がり軸受において、前記固体潤滑剤を前記セパレータの内周面側に配置したことを特徴とする固体潤滑転がり軸受
前記セパレータが固体潤滑剤の両端面の一部または全面を支持、案内することを特徴とする請求項１記載の固体潤滑転がり軸受。
前記セパレータの周方向端部が転動体としてのボールを収容するポケットを備え、ポケットの開口寸法が転動体としてのボールの直径よりも小さい請求項１または２に記載の固体潤滑転がり軸受。
ポケットに収容された転動体がセパレータの周方向端面から突出しない請求項３に記載の固体潤滑転がり軸受。
セパレータを周方向に直列したときの周方向角度の総和が１８０度を超える請求項１ないし４のいずれかの項に記載の固体潤滑転がり軸受。