JP2023102849A - 自動調心ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ころの転動面にＤＬＣ被膜部を構成し、その膜厚を１～２μｍに制限することで被膜はがれを防止し、ＤＬＣ被膜の効果を持続させることを可能とした自動調心ころ軸受を提供する。【解決手段】相対回転可能に配された内輪３及び外輪７と、前記内輪３に備えた軌道面５と前記外輪７に備えた軌道面９との間に組み込まれる２列のころ１１…，１１…と、を含み、前記ころ１１…，１１…は、転動面にＤＬＣ被膜部１３が設けられており、前記ＤＬＣ被膜部１３は、タングステンカーバイドと炭素とを主材質とし、膜厚を１～２μｍとした。【選択図】図１

Description

本発明は、自動調心ころ軸受の改良に関する。

自動調心ころ軸受は、ラジアル荷重、両方向のアキシアル荷重及びこれらの合成荷重を負荷する能力が大きいので、振動、衝撃荷重を受ける用途に適しており、風力発電機、一般機械、圧延機、製紙機械、車軸などに広く採用されている。

自動調心ころ軸受は、内外輪の軌道面のＲ寸法と、ころの転動面のＲ寸法が異なるため、接触面での速度差によりすべりが生じやすいという特徴がある。
特に、風力発電機の主軸支持に使用される自動調心ころ軸受は、低速、グリース潤滑の条件下で使用されるため潤滑状態が悪く、ピーリングや摩耗が生じやすい。
そして、ピーリングによる軸受表面の微小なはくりや、摩耗による表面形状の形状変化を起点として大きなはくりや割れの損傷につながる。

そこで、自動調心ころ軸受を構成するころの転動面にＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ-ｌｉｋｅ-ｃａｒｂｏｎ）被膜を施す技術的手段が提案されている（特許文献１）。
特許文献１に開示の先行技術では、ＤＬＣ被膜の厚さを２μｍ以上で構成している。

しかし、ころのＤＬＣ被膜の厚さが増してくると、被膜自体の摩耗寿命を伸ばすことはできるが、被膜内の残留応力が増加し、被膜はがれが発生しやすくなるという課題を有していた。
ＤＬＣ被膜は、内輪・外輪の軌道面よりも硬いため、摩耗よりもはがれが発生する懸念が大きい。

特開２０２０－１６９７１３号公報

本発明は、従来技術の有するこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、ころの転動面にＤＬＣ被膜部を構成し、その膜厚を１～２μｍに制限することで被膜はがれを防止し、ＤＬＣ被膜の効果を持続させることを可能とした自動調心ころ軸受を提供することにある。

この目的を達成するために、第１の本発明は、相対回転可能に配された内輪及び外輪と、前記内輪に備えた軌道面と前記外輪に備えた軌道面との間に組み込まれる２列のころと、を含み、
前記ころは、転動面にＤＬＣ被膜部が設けられており、
前記ＤＬＣ被膜部は、タングステンカーバイドあるいはシリコンカーバイドの少なくとも一つと炭素とを主材質とし、膜厚を１～２μｍとしたことを特徴とする自動調心ころ軸受としたことである。

第２の本発明は、第１の本発明において、前記内輪と前記外輪との内、少なくとも一方が浸炭鋼又は浸炭窒化鋼にて構成されていることを特徴とする自動調心ころ軸受としたことである。

第３の本発明は、第１の本発明又は第２の本発明において、風力発電機の主軸支持用に用いられ、潤滑剤としてグリースが封入されていることを特徴とする自動調心ころ軸受としたことである。

本発明によれば、ころの転動面にＤＬＣ被膜部を構成し、その膜厚を１～２μｍに制限することで被膜はがれを防止し、ＤＬＣ被膜の効果を持続させることを可能とした自動調心ころ軸受を提供し得る。また、ころにＤＬＣ被膜を施すことで、ころと内外輪の接触時の摩擦力を低減することができ、鋼材同士の接触を防ぐことができるため、ピーリングおよび摩耗を防止することとなる。

本発明自動調心ころ軸受を一部省略して示す概略断面図である。 本発明自動調心ころ軸受に組み込まれるころの一実施形態を示す概略断面図である。

以下、本発明自動調心ころ軸受の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態に過ぎず何等限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。

本実施形態では、例えば、風力発電機の主軸等に組み込まれる自動調心ころ軸受を想定している。

自動調心ころ軸受１は、相対回転可能に配される内輪３及び外輪７と、内輪３に備えた軌道面５と外輪７に備えた軌道面９との間に、軸受幅方向に左右２列で組み込まれる複数個のころ１１…，１１…と、２列のころ１１…，１１…を転動可能に組み込む保持器１５と、を含み、軸受内部空間には潤滑剤が封入されている。保持器１５と内輪３との間に、ころ１１の端面と保持器１５とを支える案内輪１８を入れる場合もある。
本実施形態では、左右列対称の自動調心ころ軸受に本発明を適用した実施の一例であり、左右列の接触角は互いに同じである。

内輪３の軌道面５は、左右各列のころ１１，１１の外周面に沿う断面形状の複列に形成されている。また、内輪３の外周面の両端には、小つば１７，１７が外周面の周方向に連続して周設されている。
外輪７の軌道面９は、球面状で、左右各列のころ１１，１１は、外周面が外輪７の軌道面９に沿う断面形状である。

内輪３と外輪７は、浸炭鋼または浸炭窒化鋼で構成されている。
このように内輪３と外輪７の双方の材料を、浸炭鋼または浸炭窒化鋼にすることで、軸受表面を圧縮応力状態にして悪潤滑条件下のピーリングによる微小なはくりを防止するものとしている。また、内輪３と外輪７の少なくとも一方が浸炭鋼または浸炭窒化鋼にて構成されているものも本発明の範囲内である。

ころ１１は、たる状に形成され、保持器１５のポケット１５ａにより回転可能に保持される。そして、転動面には、ＤＬＣ被膜部１３が設けられている。
ＤＬＣ被膜部１３は、タングステンカーバイド（ＷＣ）と炭素（Ｃ）とを主材質とし、膜厚を１～２μｍとした。また、タングステンカーバイドに代えてシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を採用することも可能で、タングステンカーバイドとシリコンカーバイドの内、少なくとも一つが選択的に採用される。

保持器１５は、本実施形態では、軸受幅方向で左右に２列で、かつ周方向にそれぞれ複数個のポケット１５ａ…，１５ａ…を設けてなる、一体形又は二体形のもみ抜き保持器（銅合金保持器）が採用されている。保持器１５は図示形態に限定解釈されず本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。

本実施形態によれば、ころ１１の転動面に、膜厚１～２μｍのＤＬＣ被膜部１３を設けることで、ころ１１の転動面は低摩耗係数の表面となる。
このように、膜厚１～２μｍのＤＬＣ被膜部１３をころ１１の転動面に設けることによって、内輪３の軌道面５及び外輪７の軌道面９と、ころ１１との接触時の摩擦力を低減し、鋼材同士の接触を防ぐことでピーリングおよび摩耗を防止することができる。
ＤＬＣ被膜部１３が厚いほど摩耗寿命を伸ばすことができるが、２μｍよりも厚いと、ＤＬＣ被膜部１３内の残留応力が増加し、ＤＬＣ被膜部１３の被膜はがれが発生しやすくなる。ＤＬＣ被膜部１３は内輪３の軌道面５及び外輪７の軌道面９よりも硬いため、摩耗よりもはがれが発生する懸念が大きい。そのため、ＤＬＣ被膜部１３の膜厚を１～２μｍに制限することでＤＬＣ被膜部１３のはがれを防止し、ＤＬＣ被膜部１３の効果を持続させることができる。

本発明は、自動調心ころ軸受全般に利用可能である。

１ 転がり軸受
３ 内輪
５ 軌道面
７ 外輪
９ 軌道面
１１ ころ
１３ ＤＬＣ被膜部
１５ 保持器
１８ 案内輪

Claims (3)

1. 相対回転可能に配された内輪及び外輪と、前記内輪に備えた軌道面と前記外輪に備えた軌道面との間に組み込まれる２列のころと、を含み、
   前記ころは、転動面にＤＬＣ被膜部が設けられており、
   前記ＤＬＣ被膜部は、タングステンカーバイドあるいはシリコンカーバイドの少なくとも一つと炭素とを主材質とし、膜厚を１～２μｍとしたことを特徴とする自動調心ころ軸受。
2. 前記内輪と前記外輪との内、少なくとも一方が浸炭鋼又は浸炭窒化鋼にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動調心ころ軸受。
3. 風力発電機の主軸支持用に用いられ、潤滑剤としてグリースが封入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動調心ころ軸受。
   

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