JP3624979B2

JP3624979B2 - 転がり軸受

Info

Publication number: JP3624979B2
Application number: JP30430695A
Authority: JP
Inventors: 一徳林田; 和久北村; 博明竹林
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2015-11-22
Also published as: JPH09144764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、陽極Ｘ線管用軸受など内輪側が高温となる状況で使用される場合に好適な転がり軸受に関する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内輪側が高温となる状況で使用される場合に好適な陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受に関する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記陽極Ｘ線管などでは、ケースの内部雰囲気が真空となり、この真空雰囲気に配設される回転軸の昇温が例えば４００〜５００℃と著しいものとなる。
【０００４】
このような陽極Ｘ線管の場合、回転軸を支持する転がり軸受が、回転軸からケースへの熱伝導媒体となりうるものと考えられるけれども、転がり軸受は、回転中、内・外輪、転動体のそれぞれが、同一カ所で連続して接触するようにならないために、内輪から外輪への熱伝導が案外悪いと言え、回転軸の熱をケース側へ効率よく逃がせるようになっていないのである。なお、陽極Ｘ線管は、真空雰囲気で使用されており、熱伝導としては、直接熱伝導と熱輻射が支配的となる。
【０００５】
このような理由から、回転軸に熱がこもりやすくなっているために、回転軸と直接的に接触する転がり軸受の内輪の温度は回転軸とほぼ同等に昇温するにもかかわらず、該転がり軸受の外輪の昇温が比較的小さくなり、内・外輪の温度差が大きくなる。これに伴い、転がり軸受の内・外輪の熱膨張の度合いに差ができるようになるために、軸受内部隙間が適正値からかけ離れた負の値に変化するとともに、潤滑膜の摩耗進行が早められることになるなど、転がり軸受が早期段階にて焼き付くというトラブルが発生するに至っている。
【０００６】
したがって、本発明は、特に内輪側が昇温するような状況で使用するとき、軸受内部隙間の変化の度合いを小さくできるようにして、長寿命化を達成できるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、耐熱・耐食材料からなる内・外輪および転動体を有し、転動体の表面に金属系固体潤滑剤からなる潤滑膜が形成される陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受において、次のように構成する。
【０００８】
本発明の第１の陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受では、転動体に形成される潤滑膜の下地層として、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている。
【０００９】
本発明の第２の陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受では、内輪の少なくとも外周面に、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている。
【００１０】
本発明の第２の陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受では、転動体に形成される潤滑膜の下地層として、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されているとともに、内輪の少なくとも外周面に、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている。
【００１１】
なお、前述の熱伝導作用を促進する膜としては、ダイヤモンドライクカーボン膜とするのが好ましい。
【００１２】
要するに、本発明では、特に内輪側が昇温するような状況で使用するとき、内輪から外輪への熱伝導が良好となるようにして、内輪の昇温の度合いを軽減できるようにすることにより、軸受内部隙間の変化の度合いを小さくできるようにしている。
【００１３】
特に、第１の転がり軸受では、転動体に形成してある熱伝導促進膜としてのダイヤモンドライクカーボン膜によって、潤滑膜を介しながらも内輪から外輪への熱伝導が良好に行われるようになる。また、第２の転がり軸受では、内輪の少なくとも外周面に形成されている熱伝導促進膜としてのダイヤモンドライクカーボン膜によって、内輪の熱が外輪に対して輻射されて良好に伝導されるようになる。さらに、第３の転がり軸受では、前記第１、第２の転がり軸受の作用を合わせ持つ。
【００１４】
そして、熱伝導促進膜がダイヤモンドライクカーボン膜であることにより、それが硬質で潤滑性に優れているから、潤滑膜の消耗が進行してからも、内・外輪と転動体との直接的な接触を阻止してそれらの潤滑状態を良好に維持するようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図１ないし図３に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例にかかり、転がり軸受の上半分の縦断面図である。この実施例では、転がり軸受として深溝型玉軸受を例に挙げている。
【００１６】
図中、１は転がり軸受の全体を示し、２は内輪、３は外輪、４は転動体としての玉である。内・外輪２，３および玉４は、耐熱・耐食材例えばＪＩＳ規格ＳＫＨ４、ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３０４やＡＩＳＩ規格Ｍ５０などの鋼材とされる。これらの鋼材の熱伝導率は、０．８３５×１０^−４〔Ｗ／（ｃｍ・ｄｅｇ）〕である。
【００１７】
玉４の表面には、下地層として内・外輪２，３に対する熱伝導作用を促進する膜５が形成されているとともに、この熱伝導促進膜５の表面に潤滑膜６が形成されている。また、内輪２および外輪３の表面全体には、当該内輪２から外輪３への熱伝導作用を促進する膜５が形成されている。外輪３の膜５は、特になくてもよいが、あればさらに輻射効率が上がる。
【００１８】
この熱伝導促進膜５は、具体的にダイヤモンドライクカーボン膜（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ：ＤＬＣ）とされ、例えばＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム法、イオン化学蒸着法などにより形成される。潤滑膜６は、銀、銅、鉛などの軟質金属あるいは二硫化モリブデンや二硫化タングステンなどの化合物などのいわゆる金属系固体潤滑剤とされ、例えばスパッタリング、イオンプレーティングなどにより、それぞれ形成される。ダイヤモンドライクカーボン膜の熱伝導率は、ダイヤモンドのそれとほぼ同じレベルであり、約６．６０×１０^−４〔Ｗ／（ｃｍ・ｄｅｇ）〕と、きわめて高い。しかも、このダイヤモンドライクカーボン膜は、硬度が高くて、転がり接触やすべり接触に対する潤滑性に優れている。また、潤滑膜６とする銀、銅、鉛の各熱伝導率は、この記載順に、４，２８×１０^−４〔Ｗ／（ｃｍ・ｄｅｇ）〕、４．０１×１０^−４〔Ｗ／（ｃｍ・ｄｅｇ）〕、０．０２４×１０^−４〔Ｗ／（ｃｍ・ｄｅｇ）〕である。
【００１９】
前述の熱伝導促進膜５をダイヤモンドライクカーボン膜とする場合の成膜方法の一例を説明する。例えばＣＨ_４などの炭素源またはこれに水素などを混合した混合ガスに、必要に応じてキャリアガスとして適量の不活性ガスを加え、これを１０^−２〜１０^−４Ｔｏｒｒ程度で、３００〜１１００℃程度に加熱された内輪２や玉４の表面に流通する。そうすると、内輪２や玉４の表面に炭素が所要の組成配列で付着されて、ダイヤモンドライクカーボンと呼ばれる膜となる。この膜厚は、軸受の荷重、回転数などに応じて設定されるが、通常はサブミクロン単位に設定される。なお、ダイヤモンドライクカーボン膜は、わずかに黒色化しているため、金属光沢を示す内・外輪、玉などに使用している金属材に比べ輻射効率が優れることは言うまでもない。
【００２０】
このような転がり軸受１を、例えば陽極Ｘ線管などの回転軸支持部位に用いた場合、かなりの高温に昇温する回転軸からの直接的な熱伝導により内輪２が回転軸とほぼ同等に昇温する。しかし、本実施例の転がり軸受１の場合、内輪２の特に外周面に形成されている熱伝導促進膜５から熱を外輪３側へ向けて輻射することによって内輪２の熱が外輪３に効率よく伝導されるようになる。しかも、玉４に形成してある熱伝導促進膜５によって、潤滑膜６を介しながらも内輪２から外輪３への熱伝導が良好に行われるようになる。これにより、回転軸の熱が回転軸を囲うケースに対して効率よく逃がされるようになるので、陽極Ｘ線管全体の冷却作用が高められるようになる。しかも、内輪２の昇温の度合いを軽減できるようになるから、内輪２と外輪３との温度差が従来に比べて可及的に狭められるようになる。このように内・外輪２，３の熱膨張の度合いが近似することによって、軸受内部隙間を適正値の近傍に維持できるようになるので、転がり軸受１の回転トルク増加を抑制できるとともに、潤滑膜６の早期消耗を軽減できるようになるなど、長期間にわたって軸受機能を良好かつ安定的に発揮させることができるようになる。なお、転がり軸受１の組立時には、使用環境での各要素の熱膨張を考慮して、軸受内部隙間を適宜広めに設定する。
【００２１】
そして、熱伝導促進膜５を、熱伝導率が高いだけでなく硬度が高くて潤滑性に優れたダイヤモンドライクカーボン膜としていれば、潤滑膜６の消耗が進んでからも、内・外輪２，３と玉４との直接的な接触を阻止して接触部位の潤滑状態を長期間にわたって良好に維持できるようになる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００２３】
（１）上記実施例では深溝型玉軸受を例に挙げているが、その他、アンギュラ型玉軸受、３点接触型玉軸受などの種々な転がり軸受に本発明を適用できる。
【００２４】
（２）上記実施例では、内輪２と外輪３と玉４とに熱伝導促進膜５を形成した例を挙げているが、熱伝導促進膜５を、図２に示すように内輪２の表面全体のみに形成したものや、図３に示すように玉４の表面のみに形成したものも本発明に含む。また、熱伝導促進膜５は内輪２の外周面のみに形成してもよい。但し、図２に示す実施例の場合、潤滑膜６は、玉４に形成することに加えて、内輪２の溝状の玉転走面に形成してもよい。
【００２５】
（３）潤滑膜６は、種々な種類の膜を積層した構造とすることができる。例えば鋼材である玉４に対して、Ｓｎなどの最下層を被覆し、この最下層の表面にＡｇ（またはＢｉあるいはＡｇとＢｉの合金）などの中間層を被覆し、さらにこの中間層の表面にＰｂなどの最上層を被覆した、三層構造とすることができる。このようにすれば、高温環境にて潤滑膜が溶融状態となるとともに、玉４や内・外輪２，３に対するぬれ性が良好となり、内・外輪２，３および玉４の潤滑作用が長期間安定的に行えるとともに、振動、騒音が低減されるようになる。
【００２６】
（４）上記実施例では、保持器なしの総玉軸受としているが、もみ抜き型、波型あるいは冠型などの保持器を用いてもよい。これらの保持器としては、ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４などの鋼材や銅あるいは銅合金などで形成される。
【００２７】
図４は、本発明を陽極Ｘ線管の軸受装置に適用した実施例を示す。この装置においては、一対の総玉軸受１１，１１により回転軸２０に回転可能に軸支されている。外輪３０，３０は、ハウジング７に対しすきま嵌めにて嵌合され、ハウジング７に対し軸方向の移動が可能なように配置されている。両総玉軸受１１，１１は、従来例と同様、外輪軌道溝３１，３１と回転軸２０に直接形成された内輪軌道溝２１，２１との間に、多数の玉４０，４０を介在させたインテグラル式深溝型玉軸受となっている。玉４０，４０は、上記実施例のものの他、高速度鋼（例えばＪＩＳ規格ＳＫＨ４）や窒化けい素を主体とするセラミック材でなる。玉４０，４０の表面には、図示しないが、上記潤滑膜６が施されている。なお、回転軸２０は、ＪＩＳ規格ＳＫＨ４、外輪間のカラー３２，３３はＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＵＳ４０３またはＳＵＳ４１０などのステンレス鋼で形成されている。８はターゲット板である。
【００２８】
なお、玉４０，４０の潤滑膜の下地層として、図示しないが、本発明の熱伝導促進膜５が形成されており、同じく回転軸２０の内輪軌道溝２１，２１を含む外周面、および外輪３０，３０の軌道溝３１，３１を含む内周面には、熱伝導促進膜５が形成されている。カラー３２，３３の内周面にも、同じく熱伝導促進膜５を形成すれば、さらに熱伝導効率が向上する。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の転がり軸受では、特に内輪側が昇温するような状況で使用するとき、内輪から外輪への熱伝導を良好にして、内輪側の昇温の度合いを軽減するとともに内・外輪の温度差を可及的に狭めるようにすることにより、軸受内部隙間の変化の度合いを小さくできるようにしている。これにより、軸受構成要素間での潤滑作用を安定的に行えるようになって、長寿命化を達成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の転がり軸受の上半分を示す縦断面図
【図２】本発明の他の実施例の転がり軸受の上半分を示す縦断面図
【図３】本発明のさらに他の実施例の転がり軸受の上半分を示す縦断面図
【図４】本発明のさらに他の実施例の陽極Ｘ線管用軸受装置を示す縦断面図
【符号の説明】
１転がり軸受
２内輪
３外輪
４玉
５熱伝導促進膜
６潤滑膜

Claims

耐熱・耐食材料からなる内・外輪および転動体を有し、転動体の表面に金属系固体潤滑剤からなる潤滑膜が形成される陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受であって、
転動体に形成される潤滑膜の下地層として、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている、ことを特徴とする陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受。
耐熱・耐食材料からなる内・外輪および転動体を有し、転動体の表面に金属系固体潤滑剤からなる潤滑膜が形成される陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受であって、
内輪の少なくとも外周面に、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている、ことを特徴とする陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受。
耐熱・耐食材料からなる内・外輪および転動体を有し、転動体の表面に金属系固体潤滑剤からなる潤滑膜が形成される陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受であって、
転動体に形成される潤滑膜の下地層として、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されているとともに、内輪の少なくとも外周面に、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている、ことを特徴とする陽極Ｘ線管の回転軸用の転がり軸受。