JP2021148216A - 固体潤滑転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】固体潤滑剤を備えた転がり軸受において、保持器の構成を工夫することで、固体潤滑剤の大きさの制約が小さく、転動体表面の潤滑剤が剥がれにくく、保持器が安定した姿勢で円滑に回転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、転動体４の間に位置する少なくとも一つの固体潤滑剤７と、転動体４および固体潤滑剤７を周方向に離間する保持器５を有する固体潤滑転がり軸受１において、前記保持器５は、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複数の柱部５ｂを備え、この柱部５ｂにおける転動体４との周方向の接触面が転動体４のピッチ円を跨ぐ平面からなり、この平面が転動体４の公転方向に対して直角をなす構成を採用した。【選択図】図１

Description

この発明は、転動体の間に固体潤滑剤を介在させた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は、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り、従来、特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。

特開２０１５−５９６１３号公報 特許第３５５０６８９号公報

ところで、特許文献1の固体潤滑転がり軸受は、転動体および固体潤滑剤を周方向に離間する保持器として、略コの字形の規制部材を採用している。

また、特許文献２の固体潤滑転がり軸受は、転動体および固体潤滑剤を周方向に離間する保持器として、さやえんどう型の保持器を採用している。

略コの字形の規制部材を保持器として採用する特許文献１の固体潤滑転がり軸受は、さやえんどう型の保持器を採用する特許文献２の固体潤滑転がり軸受よりも大きな固体潤滑剤を採用することができるほか、保持器が転動体と平面で接触するため、転動体表面の潤滑剤が剥がれにくく、軸受内部を長期にわたって潤滑できるという利点を有する。

一方、略コの字形の規制部材を保持器として採用する固体潤滑転がり軸受は、略コの字形の保持器のそれぞれが分離独立しているため、姿勢が不安定になると、軸受の円滑な回転を阻害する恐れがある。また、転動体から径方向の力が発生するため、略コの字形の保持器が内輪や外輪に押し付けられて摺動し、内径面や外径面が摩耗する恐れがある。径方向の力は保持器と転動体の周方向の接触力の分力であり、略コの字形の保持器を採用する構成では、保持器は転動体から内輪側への力を受ける。極端に言うと、転動体が保持器に乗り上げるような形で内輪側への分力が発生する。

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、保持器の構成を工夫することで、より長期間円滑に回転可能な構成を提供することを課題とするものである。すなわち、固体潤滑剤の大きさの制約が小さく、転動体表面の潤滑剤が剥がれにくく、保持器が安定した姿勢で円滑に回転することが可能な固体潤滑転がり軸受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一つの固体潤滑剤と、転動体および固体潤滑剤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、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複数の柱部を備え、この柱部における転動体との周方向の接触面が転動体のピッチ円を跨ぐ平面からなり、この平面が転動体の公転方向に対して直角をなす構成としたものである。

かかる構成を採用することにより、保持器が軸受の回転を阻害することなく、また、保持器の内径面や外径面が摩耗しにくい固体潤滑転がり軸受を提供することができる。すなわち、柱部を円環部で結合することにより、コの字形保持器を使用した特許文献１の軸受で懸念される不安定な挙動が抑制される。また、特許文献1のコの字形保持器は、厚みが一様な金属板で形成されるため、転動体との接触面を平行にすると保持器同士の接触面が平行でなくなり、保持器のせめぎ合いによって径方向の力が発生してしまうが、この発明においては、柱部の転動体との周方向の接触面を、公転方向に対して直角に形成することにより、転動体から保持器に径方向の力が発生しない。

また、保持器を柱部の外径面または内径面で案内する構成とすることで、固体潤滑剤を一層大きくすることができる。保持器を円環部で案内する場合、円環部を外輪内径面の直下または内輪外径面の直上に配置する必要があり、自ずと固体潤滑剤の幅寸法が制限されるが、この発明によれば、外輪内径面や内輪外径面の軸方向外側に円環部を配置することができる。

また、外輪の両側に、外輪または内輪に固定される密封板を備えた前記保持器を有する軸受において、密封板を固定する側の軌道輪で保持器を案内する構成を採用することにより、運転中の保持器の挙動がより一層安定する。すなわち、密封板を有する軸受においては、保持器の端面と密封板が摺動し得るため、保持器は軌道輪と密封板の双方で案内され得るが、密封板を固定する側の軌道輪で案内することで、保持器が回転輪と固定輪の双方に案内されることがなく、運転中の挙動がより一層安定する。

以上のように、この発明によれば、固体潤滑剤を備えた転がり軸受において、保持器の構成を工夫することで、より長期間円滑に回転可能な構成を提供することができる。すなわち、固体潤滑剤の大きさの制約が小さく、転動体表面の潤滑剤が剥がれにくく、保持器が安定した姿勢で円滑に回転可能な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、外輪と密封板の一部を除去して表した斜視図である。 図１の密封形深溝玉軸受に使用する保持器の斜視図である。 図１の密封形深溝玉軸受の径方向断面図である。 図１の密封形深溝玉軸受の軸方向断面図である。 図４の二点鎖線で四角に囲った部分の拡大図である。

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５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、外輪と密封板は一部を除去して表示している。図２は、図１の密封形深溝玉軸受１に採用した保持器単体の斜視図、図３は、図１の密封形深溝玉軸受１の径方向断面図、図４は、図１の密封形深溝玉軸受１の軸方向断面図、図５は、図４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固体潤滑剤７と、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。

固体潤滑剤７は、転動体４を周方向に一つ置きに離間する三つの円弧型部材からなる。

保持器５は、一つの円環部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。厳密には、部分円環部５ａと略矩形形状の柱部５ｂからなる。この実施形態では、円環部５ａの３箇所を軸方向に突出させて柱部５ｂを形成したが、柱部５ｂは完全な円環から削り出し、または、別の部品を接合しても良い。

固体潤滑剤７と保持器５は、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、固体潤滑剤７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、図４において、固体潤滑剤７は、薄墨で示している。

固体潤滑剤７は、図３に示すように、外側軌道面２ａおよび内側軌道面３ａの両端を超えて軸方向に延在し、軸方向の移動は、保持器５の円環部５ａと紙面右側の密封板６によって制限されている。また、固体潤滑剤７の外径面と内径面は、それぞれ外輪２の内径面と内輪３の外径面で案内される。保持器５は、柱部５ｂの内径面が内輪３の外径面によって案内され、外輪２とは接触しない構成となっている。また、保持器５の軸方向の位置は、両側の密封板６によって案内され、転動体４と保持器５は周方向にのみ接触する。
保持器５の柱部５ｂと転動体４との周方向の接触面は、図４および図５に一点鎖線で示した転動体４のピッチ円を跨ぐ平面から成り、図５に示すように、柱部５ｂ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４における前記柱部５ｂの平面の延長線が、軸受の回転中心を通る構成となっている。

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。

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。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
６ ：密封板
７ ：固体潤滑剤

Claims (3)

1. 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一つの固体潤滑剤と、転動体および固体潤滑剤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、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複数の柱部を備え、この柱部における転動体との周方向の接触面が転動体のピッチ円を跨ぐ平面からなり、この平面が転動体の公転方向に対して直角をなすことを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
2. 前記保持器を柱部の外径面または内径面で案内する請求項１記載の固体潤滑転がり軸受。
3. 前記外輪の両側に、外輪または内輪に固定される密封板を備え、この密封板を固定する外輪または内輪で前記保持器を案内する請求項２記載の固体潤滑転がり軸受。

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