JP2020128757A - 固体潤滑転がり軸受 - Google Patents
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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保持器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、転動体4を離間する保持器5の柱部5bの内側または外側に位置させた。【選択図】図1
Description
この発明は、高温や真空等の環境下で使用する固体潤滑剤を備えた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)。
しかしながら、前記従来のいずれの構成も固体潤滑剤が摩耗するにつれて、転動体の周方向の位置に偏りが生じるため、軸受の回転振れ精度が悪化する恐れがある。また、転動体の慣性力が固体潤滑剤に作用する構成であるため、固体潤滑剤が過剰に摩耗して軸受の寿命が短くなることがある。
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、固体潤滑剤が摩耗しても転動体の偏りが発生せず、また、転動体と固体潤滑剤の干渉力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、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保持器を有する転がり軸受において、固体潤滑剤が転動体を離間する保持器の柱部の内側または外側に位置する構成を採用した。
上記の構成により、転動体の周方向の位置は保持器のポケットの位置によって決まるため、固体潤滑剤が摩耗しても転動体の偏りが発生せず、軸受の回転振れ精度が悪化しない。また、転動体と固体潤滑剤の干渉力は、転動体ではなく質量の小さい固体潤滑剤の慣性力によって発生するため、固体潤滑剤の摩耗速度が緩和される。
また、固体潤滑剤を介して隣り合う2つの転動体で固体潤滑剤を挟んだときに、2つの転動体とその間に位置する保持器の柱部との間に周方向のすきまがある構成とすることで、運転初期の軸受内部に潤沢な潤滑剤が供給される。すなわち、固体潤滑剤の初期の周方向寸法を保持器の柱部の周方向寸法よりも大きくすることで、運転初期には転動体の慣性力が固体潤滑剤に作用する構成となり、固体潤滑剤が積極的に摩耗する。その後、固体潤滑剤が摩耗して柱部の周方向寸法よりも小さくなると、転動体と固体潤滑剤の干渉力が抑制される段階に移行する。
また、保持器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、固体潤滑剤の幅寸法が保持器に対して圧入代を有する構成とすることで、両者のサブアセンブリ化が可能となり、軸受を組み立てる際の取り扱い性が向上する。
また、保持器が円環部と円環部を起点に軸方向に伸びる複数の柱部で構成されるくし形保持器であって、転動体を収容するポケットのくし先端側の開口寸法が、転動体の直径よりも小さい構成とすることで、保持器の軸方向の位置決めを密封板等の周辺部品に依存しない構成となる。すなわち、保持器の径方向から見たポケット形状をとっくり形にして転動体を収めることで、転動体によって保持器の軸方向の移動が制限される構成となる。
また、保持器の柱部がくし先端側に開口するスリットを有する構成とすることで、軸受の組み立てにおいて、保持器を内輪と外輪の間に配列された転動体に圧入を伴って挿入する際、柱部を弾性変形させ易くなるため、軸受の組み立て性が向上するほか、保持器の塑性変形が抑制される。
以上のように、この発明によれば、固体潤滑剤が摩耗しても転動体の偏りが発生しないため、回転振れ精度が悪化しない固体潤滑転がり軸受を提供することができる。また、転動体と固体潤滑剤の干渉力を抑制できるため、固体潤滑剤の過剰摩耗を抑えた長寿命な固体潤滑転がり軸受を提供することができる。
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9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。
図1は、この発明を適用した密封形深溝玉軸受1の斜視図であり、便宜上、外輪2と密封板6は、紙面手前側半分を除去して表示している。
同軸受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、転動体4と、転動体4の間に位置する固体潤滑剤7と、転動体4を周方向に離間する保持器5と、保持器5の円環部5aの軸方向反対側に前記円環部5aと同様形状の円環板8を備え、外輪2の両側に密封板6が固定されている。
同軸受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、転動体4と、転動体4の間に位置する固体潤滑剤7と、転動体4を周方向に離間する保持器5と、保持器5の円環部5aの軸方向反対側に前記円環部5aと同様形状の円環板8を備え、外輪2の両側に密封板6が固定されている。
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、保持器5および円環板8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4は、セラミックスで形成され、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。
保持器5は、円環部5aと円環部5aの外径側を起点に軸方向に伸びる6つの柱部5bで構成されるくし形保持器である。転動体4を収容するポケット5cは径方向に貫通した略Uの字形(一部がくびれた壺形)を成し、柱部5bの外径面は外輪2の内径面に対応した部分円筒面を成している。
ここで、固体潤滑剤7は、保持器5の柱部5bの内側に位置するため、固体潤滑剤7の摩耗によって転動体4の配置が変わることはない。
なお、保持器5は、円環部5aと円環部5aの内径側を起点に軸方向に伸びる6つの柱部5bで構成することもできる。この場合、柱部5bの内径面は内輪3の外径面に対応した部分円筒をなし、固体潤滑剤7は保持器5の柱部5bの外側に位置する構成となる。
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材料からなり、軌道輪の形状に沿って湾曲した板状を呈している。
図3は、図1の軸受1を軸方向に分割した部分断面図であり、固体潤滑剤7を介して隣り合う2つの転動体4で固体潤滑剤7を挟んだ状態を示している。このとき、2つの転動体4とその間に位置する保持器5の柱部5bとの間には周方向のすきまCが存在し、転動体4は柱部5bよりも固体潤滑剤7と積極的に接触する構成となっている。
図4は、図1の軸受1の側面図であり、便宜上、紙面手前の密封板6および円環板8を省略し、転動体4の一部を破線で示した。ここで、保持器5の転動体4を収容するポケット5cの開口寸法Wは、転動体4の直径Dよりも小さく、径方向から見たポケット5cの形状は一部がくびれた壺形となっている。
次に、図5は、この発明を適用した開放形深溝玉軸受9の斜視図であり、便宜上、外輪2は紙面手前側半分を除去して表示している。図1〜図4に示した実施形態と共通する部位について同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
同軸受9は、ステンレス鋼製の外輪2および内輪3と、セラミック製の転動体4と、転動体4の間に位置するグラファイト系固体潤滑剤材料からなる固体潤滑剤7と、転動体4を周方向に離間するステンレス鋼板製の保持器5を有する。
図6は、図5の軸受9の保持器5単体の斜視図であり、図2の保持器5の柱部5bを延長して先端を内側に曲げた形状となっている。
図7は、図5の軸受9の径方向断面図であり、保持器5の柱部5bの断面形状はコの字形を成し、固体潤滑剤7の両端面の一部を支持、案内する構成となっている。また、固体潤滑剤7の幅寸法W1は、保持器5のコの字形の幅寸法W2よりも僅かに大きく、保持器5に固体潤滑剤7を圧入できる構成となっている。なお、その圧入代は、軸受9の回転による転動体4からの干渉力を受けて摩耗、摩滅し、固体潤滑剤7は保持器5の柱部5bの内側で周方向にも遊動できるようにしている。
図8は、図5の軸受9の組み立て過程を示した図であり、サブアセンブリ化された保持器5と固体潤滑剤7を、外輪2と内輪3の間に配列された転動体4に向かって挿入する際の図である。保持器5は、ポケット5cの開口部に設けられたリードインチャンファにしたがって転動体4を捉え、開口寸法Wを弾性変形させながら軸方向に挿入される。
図9は、図5の軸受9の保持器5を一部変更したものであり、柱部5bに、くし先端側に開口するUの字形のスリット5dを設けている。
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、円筒部材を旋削加工したもみ抜き保持器を採用することもできる。
1 :密封形深溝玉軸受
2 :外輪
2a :外側軌道面
3 :内輪
3a :内側軌道面
4 :転動体
5 :保持器
5a :円環部
5b :柱部
5c :ポケット
5d :スリット
6 :密封板
7 :固体潤滑剤
8 :円環板
9 :開放形深溝玉軸受
2 :外輪
2a :外側軌道面
3 :内輪
3a :内側軌道面
4 :転動体
5 :保持器
5a :円環部
5b :柱部
5c :ポケット
5d :スリット
6 :密封板
7 :固体潤滑剤
8 :円環板
9 :開放形深溝玉軸受
Claims (6)
- 内輪と、外輪と、複数の転動体と、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保持器を有する固体潤滑転がり軸受において、
固体潤滑剤が転動体を離間する保持器の柱部の内側または外側に位置する固体潤滑転がり軸受。 - 固体潤滑剤を介して隣り合う2つの転動体で固体潤滑剤を挟んだときに、2つの転動体とその間に位置する保持器の柱部との間に周方向のすきまがある請求項1に記載の固体潤滑転がり軸受。
- 保持器が固体潤滑剤の両端面の一部または全面を支持、案内する請求項1または2に記載の固体潤滑転がり軸受。
- 固体潤滑剤の幅寸法が保持器に対して圧入代を有する請求項3に記載の固体潤滑転がり軸受。
- 保持器が円環部と円環部を起点に軸方向に伸びる複数の柱部で構成されるくし形保持器であって、転動体を収容するポケットのくし先端側の開口寸法が、転動体の直径よりも小さい請求項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。
- 保持器の柱部がくし先端側に開口するスリットを有する請求項5に記載の固体潤滑転がり軸受。
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