JP2021134817A - 固体潤滑転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】冠型の固体潤滑剤を備えた固体潤滑転がり軸受において、固体潤滑剤が摩耗しても軸受が分解せず、安価で固体潤滑剤が割損しないようにする。【解決手段】内輪３と、外輪２と、複数の転動体４と、転動体４間に位置し、転動体４を周方向に離間する冠型の固体潤滑剤７を有する固体潤滑転がり軸受１において、前記冠型の固体潤滑剤７と別体で転動体４を周方向に離間する保持器５を設ける。【選択図】図１

Description

この発明は、冠型の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、転動体を周方向に離間する保持器の役割と、転動体の表面に潤滑剤を移着させる役割を担った冠型の固体潤滑剤を使用するものが特許文献１や特許文献２に記載されている。いずれも転動体の間に固体潤滑剤を介在させ、固体潤滑剤が転動体や軌道輪と摺動することで、潤滑剤が相手部品に移着または潤滑粉が生成されて軸受内部が潤滑されるという構成である。

特開２０００−２６６０５９号公報 特開２００７−２９８１６０号公報

ところで、特許文献1の固体潤滑転がり軸受は、冠型の固体潤滑剤が転動体を周方向に離間する保持器としての役割を担っているため、固体潤滑剤が割損すると、転動体の等配を保てなくなるほか、さらに摩耗が進行すると転動体の偏りが発生し、内輪と外輪が芯ずれを起こして軸受が分解する恐れがある。

また、特許文献２の固体潤滑転がり軸受は、冠型の固体潤滑剤に金属製の補強材を埋設して、固体潤滑材を補強している。

しかしながら、固体潤滑剤に金属製の補強材を埋設するには、費用が掛かるほか、固体潤滑剤と埋設金属の線膨張係数が異なる場合、発熱や冷却によって固体潤滑剤が破損する恐れがある。一般的には、固体潤滑剤の線膨張係数は、金属よりも小さく、概ね半分程度であることが多い。

そこで、この発明は、冠型の固体潤滑剤を備えた固体潤滑転がり軸受において、固体潤滑剤が摩耗しても軸受が分解せず、安価で固体潤滑剤が割損しないようにすることを課題とするものである。

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、転動体間に位置し、転動体を周方向に離間する冠型の固体潤滑剤を有する固体潤滑転がり軸受において、前記冠型の固体潤滑剤と別体で転動体を周方向に離間する保持器を設けた構成を採用したものである。

かかる構成を採用することにより、冠型の固体潤滑剤が摩滅しても、残存する保持器が転動体の偏りを防止できるため、軸受が分解しない。また、保持器を固体潤滑剤に埋設するコストが不要となるほか、線膨張係数の違いはそれぞれの寸法設定により回避することができ、安価で固体潤滑剤を割損し難くすることができる。

また、前記冠型の固体潤滑剤は、円環部と、この円環部から軸方向に延び、転動体を周方向に離間する柱部を備え、前記保持器は、円環部と、この円環部から軸方向に延び、転動体を周方向に離間する柱部を備え、前記固体潤滑剤の円環部と保持器の円環部が転動体を軸方向に挟んで反対側に位置する構成を採用してもよい。

固体潤滑剤と保持器の２つの円環部を同一側に配置すると、自ずとそれぞれの円環部が薄くなってしまうが、反対側に配置することにより、円環部の強度、特に固体潤滑剤の強度を向上させることができる。

前記保持器の柱部の転動体との周方向の接触面が、軸受のピッチ円を跨ぐ平面からなり、その平面が転動体の公転方向に対して直角をなすように構成することにより、保持器の内径面や外径面の摩耗を抑制することができる。すなわち、直角にすることで転動体から保持器に径方向の力が発生せず、保持器の摩耗や軸受の発熱を抑制することができる。

また、前記保持器の円環部が固体潤滑剤の円環部の外側面に当接するように構成すると、固体潤滑剤の外側面が軸受の密封板等に摺動せず、固体潤滑剤の摩耗を抑制することができる。すなわち、固体潤滑剤と同等の速度で公転する保持器によって外側面を支持することにより、外側面の摺動を抑制することができる。

また、隣り合う全ての転動体間に保持器の柱部を設け、固体潤滑剤の柱部が保持器の柱部の内側または外側に位置する構成を採用することもできる。かかる構成により、軸受の回転振れ精度を抑え、固体潤滑剤が摩耗しにくい構成となる。すなわち、転動体の周方向の位置は保持器によって規制されるため、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を抑制できるため、固体潤滑剤の摩耗を抑制することができる。

また、転動体を収容する保持器のポケットの柱部の先端側の開口寸法を、転動体の直径よりも小さくすることにより、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することができる。すなわち、径方向から見た保持器のポケット形状を徳利形にして、くびれ寸法を転動体の直径よりも小さくすることで、転動体が保持器の軸方向の移動を制限することができる。

また、前記保持器の柱部に、先端側に開口するスリットを設けることにより、軸受の組み立て性が向上し、保持器の塑性変形を抑制することができる。すなわち、内輪と外輪の間に配列された転動体に保持器を圧入する際、柱部を弾性変形させ易くなる。

以上のように、この発明によれば、転動体を周方向に離間する保持器を、冠形の固体潤滑剤と別に設けることにより、固体潤滑剤が摩滅しても軸受が分解せず、安価で固体潤滑剤が割損しにくい固体潤滑転がり軸受を提供することができる。

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展開斜視図である。 図１を組み立てた軸受の径方向断面図である。 図１を組み立てた軸方向断面図である。 図３の二点鎖線で四角に囲った部分の拡大図である。 第２の実施形態の密封形深溝玉軸受の展開斜視図である。 図５を組み立てた軸受の径方向断面図である。 図５を組み立てた軸受の側面図である。 保持器の変形例を示す斜視図である。

以下、この発明の実施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。

図１は、この発明を適用した密封形深溝玉軸受１の展開斜視図、図２は、図１を組み立てた軸受の径方向断面図、図３は、図１を組み立てた軸方向断面図、図４は、図３の二点鎖線で四角に囲った部分の拡大図である。

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、複数の転動体４と、転動体４の間に位置し、転動体４を周方向に離間する冠型の固体潤滑剤７と、冠型の固体潤滑剤７と別体で、冠型の固体潤滑剤７と同様に転動体４を周方向に離間する保持器５とを備え、外輪２の両側に密封板６が固定されている。

冠型の固体潤滑剤７は、円環部７ａと、この円環部７ａから軸方向に延び、転動体４を周方向に離間する三つの柱部７ｂとからなる。

保持器５も冠型の固体潤滑剤７と同様に、円環部５ａと、この円環部５ａから軸方向に延び、転動体４を周方向に離間する三つの柱部５ｂとからなる。

冠型の固体潤滑剤７と保持器５は、互いの円環部５ａ、７ａが、転動体４を軸方向に挟むように軸方向の反対側に位置し、冠型の固体潤滑剤７の柱部７ｂと保持器５の柱部５ｂとが周方向に並ぶ転動体４に対して交互に位置している。

図３において、固体潤滑剤７の柱部７ｂは、薄墨で示している。

冠型の固体潤滑剤７と保持器５の互いの円環部５ａ、７ａを、転動体４を軸方向に挟む反対側に配置することにより、固体潤滑剤７がより一層割損し難い構成となる。

２つの円環部５ａ、７ａを同一側に配置すると、自ずとそれぞれの円環部５ａ、７ａの厚みを薄くしなければならないが、反対側に配置することにより、円環部５ａ、７ａの強度、特に、固体潤滑剤７の強度を向上させることができる。

保持器５の柱部５ｂは、転動体４との周方向の接触面が、軸受１のピッチ円（図３に一点鎖線で示す）を跨ぐ平面からなり、その平面が転動体４の公転方向に対して直角な構成となっている。言い換えると、図３における保持器５の柱部５ｂにおける前記平面の延長線が、軸受１の回転中心を通る構成になっている。保持器５の柱部５ｂの平面を公転方向に対して直角な構成とすることにより、保持器５の内径面や外径面の摩耗を抑制することができる。すなわち、直角にすることにより、転動体４から保持器５に対して径方向の力が発生せず、保持器５の摩耗や軸受１の発熱を抑制することができる。

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。

保持器５と密封板６は、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。

固体潤滑剤７は、グラファイト系の固体潤滑剤材料からなる。

図５〜図７は、この発明を密封形深溝玉軸受に適用した第２の実施形態を示している。

図５は、第２の実施形態の密封形深溝玉軸受１の展開斜視図、図６は、図５を組み立てた軸受１の径方向断面図、図７は、図５を組み立てた軸受１の側面図である。図１〜４に示した実施形態と共通する部位については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

この第２の実施形態の密封形深溝玉軸受１は、図５の展開図に示すように、隣り合う全ての転動体４間に、保持器５の柱部５ｂを有し、冠型の固体潤滑剤７の柱部７ｂが保持器５の柱部５ｂの外側に位置する構成である。

前記保持器５の円環部５ａを固体潤滑剤７の円環部７ａの外側面に当接させると、固体潤滑剤７の外側面が軸受１の密封板６等に摺動せず、固体潤滑剤７の摩耗を抑制することができる。すなわち、固体潤滑剤７と同等の速度で公転する保持器５によって外側面を支持することにより、外側面の摺動を抑制することができる。

また、隣り合う全ての転動体４間に保持器５の柱部５ｂを設け、固体潤滑剤７の柱部７ｂが保持器５の柱部５ｂの内側または外側に位置する構成とすることにより、軸受１の回転振れ精度を抑えると共に、固体潤滑剤７が摩耗しにくい構成とすることができる。すなわち、転動体４の周方向の位置は、保持器５によって規制されるため、固体潤滑剤７が摩耗しても転動体４の偏りが発生せず、軸受１の回転振れ精度が悪化しない。また、転動体４と固体潤滑剤７の干渉力を抑制できるため、固体潤滑剤７の摩耗も抑制することができる。

図７の側面図では、転動体４の一部を隠線で示しており、転動体４を収容する保持器５のポケットの柱部５ｂの先端側の開口寸法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の形状は、一部がくびれた徳利形状をしている。

転動体４を収容する保持器５のポケットの先端側の開口寸法Ｗを転動体４の直径Ｄよりも小さくするという構成により、保持器５の軸方向の位置決めを密封板６等の周辺部品に依存しない構成とすることができる。すなわち、径方向から見た保持器５のポケット形状を徳利形にして、くびれ寸法を転動体４の直径よりも小さくすることにより、転動体４が保持器５の軸方向の移動を制限する。

図８は、保持器５の変形例を示しており、この保持器５は、柱部５ｂの先端側に開口するスリット５ｃを設けている。

柱部５ｂの先端側に開口するスリット５ｃを設けることにより、軸受１の組み立て性が向上し、保持器５の塑性変形を抑制することができる。すなわち、内輪３と外輪２の間に配列された転動体４に保持器５を圧入する際、柱部５ｂが弾性変形し易くなる。

なお、本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、軸受鋼製の軌道輪や転動体、冷間圧延鋼製の保持器や密封板、ステンレス鋼製の転動体、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、樹脂保持器や高力黄銅の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。さらに、保持器は柱部の先端を分断した略コの字形のセパレータにしても良い。また、耐食性や潤滑性を補うために、軌道輪、転動体、保持器への表面処理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 ：スリット
６ ：密封板
７ ：固体潤滑剤
７ａ ：円環部
７ｂ ：柱部

Claims (7)

1. 内輪と、外輪と、複数の転動体と、転動体間に位置し、転動体を周方向に離間する冠型の固体潤滑剤を有する固体潤滑転がり軸受において、前記冠型の固体潤滑剤と別体で転動体を周方向に離間する保持器を設けたことを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
2. 前記冠型の固体潤滑剤は、円環部と、この円環部から軸方向に延び、転動体を周方向に離間する柱部を備え、前記保持器は、円環部と、この円環部から軸方向に延び、転動体を周方向に離間する柱部を備え、前記固体潤滑剤の円環部と保持器の円環部が転動体を軸方向に挟んで反対側に位置する請求項１記載の固体潤滑転がり軸受。
3. 前記保持器の柱部の転動体との周方向の接触面が、軸受のピッチ円を跨ぐ平面からなり、その平面が転動体の公転方向に対して直角をなす請求項２記載の固体潤滑転がり軸受。
4. 前記冠型の固体潤滑剤は、円環部と、この円環部から軸方向に延び、転動体を周方向に離間する柱部を備え、前記保持器は、円環部と、この円環部から軸方向に延び、転動体を周方向に離間する柱部を備え、前記保持器の円環部が固体潤滑剤の円環部の外側面に当接する請求項１記載の固体潤滑転がり軸受。
5. 隣り合う全ての転動体間に保持器の柱部を設け、固体潤滑剤の柱部が保持器の柱部の内側または外側に位置する請求項２〜４のいずれかに記載の固体潤滑転がり軸受。
6. 転動体を収容する保持器のポケットの柱部の先端側の開口寸法が、転動体の直径よりも小さい請求項２〜５のいずれかに記載の固体潤滑転がり軸受。
7. 前記保持器の柱部に、先端側に開口するスリットを設けた２〜６のいずれかに記載の固体潤滑転がり軸受。

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