JPH06173956A - 転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受

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JPH06173956A
JPH06173956A JP3171332A JP17133291A JPH06173956A JP H06173956 A JPH06173956 A JP H06173956A JP 3171332 A JP3171332 A JP 3171332A JP 17133291 A JP17133291 A JP 17133291A JP H06173956 A JPH06173956 A JP H06173956A
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JP
Japan
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cage
rolling bearing
balls
outer ring
ceramic material
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Pending
Application number
JP3171332A
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English (en)
Inventor
Takaya Yoshikawa
孝哉 吉川
Noboru Ishida
昇 石田
Nobuhiko Miyake
伸彦 三宅
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NSK Ltd
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
Application filed by NSK Ltd, NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP3171332A priority Critical patent/JPH06173956A/ja
Publication of JPH06173956A publication Critical patent/JPH06173956A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38Ball cages
    • F16C33/3806Details of interaction of cage and race, e.g. retention, centring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38Ball cages
    • F16C33/3837Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the balls, e.g. machined window cages
    • F16C33/3843Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the balls, e.g. machined window cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock cages
    • F16C33/3856Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the balls, e.g. machined window cages formed as one-piece cages, i.e. monoblock cages made from plastic, e.g. injection moulded window cages
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    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
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    • F16C2208/00Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20Thermoplastic resins
    • F16C2208/40Imides, e.g. polyimide [PI], polyetherimide [PEI]

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 転動体や保持器が摩耗して、焼き付きが発生
するのを抑制する。 【構成】 鋼製の外輪3の内側にはポリイミド樹脂から
なる保持器5が嵌め込まれ、保持器5のポケット5aに
は窒化珪素を主成分とするセラミック材料からなる玉7
が挿入され、更にその内側には鋼製の内輪9が嵌め込ま
れている。玉7はセラミック材料にて構成されているの
で、軽量で大きな摩擦力が加わらず、また耐摩耗性にも
優れている。また保持器5はポリイミドにて構成されて
いるので、摩擦熱を発生して潤滑油の流動性を低下させ
たり摩耗粉を発生したりすることが少ない。更に玉7が
発生する摩擦熱も小さいので、保持器5を構成するポリ
イミドが容易に溶融しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軸体と静止体との間に
取り付けて用いられ、軸体が円滑に回転するように支持
する転がり軸受であって、詳しくはターボチャージャや
ガスタービン等のシャフトように高速で回転する軸体に
適用可能な転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、軸体に嵌め合わされる内輪
と、静止体に嵌め合わされる外輪との間に、玉やころ等
の複数の転動体と、各転動体を一定間隔に保たせる保持
器とを挟み込み、各転動体が内輪と外輪との間を転がる
ことによって、軸体が円滑に回転するようにする転がり
軸受が知られている。この種の転がり軸受では、内輪、
外輪、および転動体を鋼にて構成し、保持器は黄銅等の
金属にて構成している。また、この種の転がり軸受には
内輪と外輪との間に常時潤滑油を供給して軸体の回転を
一層円滑にしている。
【0003】ところが、ターボチャージャやガスタービ
ン等のシャフトのように高速で回転する軸体にこの種の
転がり軸受を適用した場合、次のようにして転がり軸受
が破損する所謂焼き付きが発生することがあった。即ち
軸の回転に伴い、転動体、内輪、外輪、および保持器が
互いに擦れ合って摩耗する。更に各部材間に発生する摩
擦熱によって潤滑油の流動性が低下したり、摩耗粉が各
部材に絡み付いたりして、更に摩耗が促進される。そし
て転動体や保持器が破損すると、軸体の回転が急に悪く
なると共に振動が激しくなる焼き付きが発生していた。
【0004】このため転動体をセラミック材料にて構成
して焼き付きの発生を抑制することが行われている。即
ち、セラミック材料は鋼に比べて軽量であるので、転動
体に加わる遠心力や転動体の自転に対応する回転エネル
ギが小さく、従って転動体と外輪との間に加わる力が小
さい。またセラミック材料は耐摩耗性に優れている。こ
のため転動体の摩耗を、延いては焼き付きの発生を抑制
することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
転動体をセラミック材料にて構成した場合でも、保持器
が外輪と擦れ合って摩耗したり、そのとき発生する摩擦
熱や摩耗粉によって各部材の摩耗が促進されたりするこ
とがあり、焼き付きの発生を充分に抑制することができ
なかった。
【0006】そこで本発明は、焼き付きの発生を良好に
抑制することができる転がり軸受を提供することを目的
としてなされた。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明は、鋼製の内輪と、鋼製の外輪と、セ
ラミック材料にて構成され、上記外輪と上記内輪との間
を転がる複数の転動体と、合成樹脂にて構成され、該各
転動体を一定間隔に保たせる保持器と、を備えたことを
特徴とする転がり軸受を要旨としている。
【0008】
【作用】このように構成された本発明の転がり軸受で
は、転動体がセラミック材料にて構成されている。セラ
ミック材料は鋼に比べて軽量であるので、転動体に加わ
る遠心力や転動体の自転に対応する回転エネルギが小さ
い。従って転動体と外輪との間に加わる力が小さく、両
者の間に発生する摩擦熱も小さい。またセラミック材料
は耐摩耗性に優れている。
【0009】一方保持器は合成樹脂にて構成されてい
る。合成樹脂は黄銅に比べて軽量であるので保持器と外
輪との間に加わる摩擦力が小さく、また合成樹脂は摩耗
粉や摩擦熱も発生し難い。従って保持器自体の摩耗が抑
制されると共に、摩耗粉が各部材に絡み付いたり、摩擦
熱によって潤滑油の流動性が低下したりすることが抑制
される。
【0010】ここで転動体が鋼にて構成されていると、
転動体が発生する摩擦熱によって保持器を構成する合成
樹脂が溶融してしまう可能性があるが、上述したように
本発明では転動体をセラミック材料にて構成して摩擦熱
の発生を抑制しているので、保持器を構成する合成樹脂
は容易に軟化・損耗しない。
【0011】
【実施例】次に本発明の実施例を図面と共に説明する。
図1は実施例の転がり軸受1の構成を表す断面図であ
る。先ず内径17.7mm外径22.0mmの外輪3内周に
は軌道溝3aが形成されており、その外輪3の内側には
8個のポケット5aが等間隔に穿設された保持器5が回
転自在に嵌め込まれている。また、保持器5の各ポケッ
ト5aには直径4mmの玉7が夫々挿入され、保持器5は
各玉7を等間隔に保持している。また保持器5の隣接す
るポケット5aの間には厚肉部5bが形成されており、
これによってポケット5aに挿入された玉7を抱え込
み、玉7が外輪3と反対方向に脱落するのを防止して、
外輪3,保持器5,および玉7が互いに分離しないよう
に構成されている。
【0012】更に、8個の各玉7の内側には内径8mm外
径12.5mmの内輪9が嵌め込まれている。また内輪9
外周には一方の肩が落とされた軌道溝9aが形成され、
外輪3の軌道溝3aとの間に各玉7を挟持している。
尚、外輪3および内輪9は鋼にて構成され、保持器5は
ポリイミド樹脂にて構成され、更に各玉7は窒化珪素を
主成分とするセラミック材料にて構成されている。
【0013】このように構成された転がり軸受1は外輪
3を静止体に嵌め込むと共に軸体を内輪9に嵌め込み、
更に外輪3と内輪9との間には側面より潤滑油を供給し
て使用される。そして内輪9が軸体と一体に回転すると
それに伴って各玉7が軌道溝3aと軌道溝9aとの間を
転がり、軸体の回転を円滑にする。またターボチャージ
ャのシャフトのように軸力が加わる軸体に適用する場合
は、軌道溝9aの肩がある側を軸力が加わる方向に向
け、この部分と玉7との係合によって内輪9を軸力に抗
してしっかりと支持する。
【0014】次にこの転がり軸受1では、軸体の回転に
伴って玉7、外輪3、保持器5、および内輪9は互いに
擦れ合うが、玉7を構成するセラミック材料は鋼に比べ
て軽量であるので、玉7に加わる遠心力や玉7の自転に
対応する回転エネルギが小さい。従って外輪3、保持器
5、および内輪9との間に加わる摩擦力が小さく、そこ
に発生する摩擦熱も小さい。またこのセラミック材料は
耐摩耗性にも優れている。
【0015】一方保持器5を構成するポリイミド樹脂も
黄銅に比べて軽量であるので外輪3との間に加わる摩擦
力が小さい。またポリイミド樹脂は摩耗粉を発生して他
の部材の摩耗を促進したり、大きな摩擦熱を発生して潤
滑油の流動性を低下させたりすることも少ない。更に玉
7が発生する摩擦熱も小さいので、保持器5はポリイミ
ドの軟化点以下に保持される。そして異常等により大き
な摩擦熱が加わったとしても、ポリイミド樹脂は優れた
耐熱性を有するので保持器5は容易に軟化・損耗しな
い。
【0016】このため本実施例の転がり軸受を用いれば
玉7や保持器5が摩耗して焼き付きを起こすことを良好
に抑制することができる。次に上記実施例の転がり軸受
1の他に、保持器5および玉7を、夫々黄銅および鋼に
て構成した転がり軸受(比較例1)、保持器5および玉
7を、夫々黄銅および上記実施例と同様のセラミック材
料にて構成した転がり軸受(比較例2)、並びに、保持
器5および玉7を、夫々ポリイミド樹脂および鋼にて構
成した転がり軸受(比較例3)、を夫々作製し、次のよ
うな実験を行った。尚、比較例1〜3は保持器5および
玉7を構成する材料が異なる点を除いては上記実施例の
転がり軸受1と同様に構成した。
【0017】実験では各転がり軸受を2000ccクラス
のガソリン乗用車用ターボチャージャのシャフトに適用
し、ターボチャージャに圧縮空気を吹き付けて回転数を
120000r.p.m.にまで上昇させる。続いてこのとき
の送風量を保持しながら転がり軸受への潤滑油の供給を
停止し、供給停止から焼き付きが発生するまでの時間を
測定した。尚実験では、ターボチャージャの回転数が急
峻に低下した時点をもって焼き付きが発生したと判断し
ている。
【0018】実験の結果を表1に示す。先ず上記実施例
の転がり軸受1では潤滑油の供給停止から110分後ま
で焼き付きが発生せず、焼き付きが発生したときも玉7
は殆ど摩耗していなかった。比較例1の転がり軸受では
潤滑油の供給停止から20分後に焼き付きが発生した。
このとき保持器5は粉々に破壊され、玉7も大きく摩耗
していた。
【0019】比較例2の転がり軸受では潤滑油の供給停
止から35分後に焼き付きが発生した。このとき玉7は
余り摩耗しなかったものの、保持器5は比較例1と同様
に粉々に破壊されていた。更に比較例3の転がり軸受で
は潤滑油の供給停止から30分後に焼き付きが発生し
た。このとき玉7は余り摩耗しなかったものの、保持器
5は真二つに分断していた。
【0020】
【表1】
【0021】このように本実施例の転がり軸受1はター
ボチャージャのシャフトのように高速で回転する軸体に
適用した場合にも、玉7や保持器5の摩耗や軟化を抑制
し、延いては焼き付きの発生を良好に抑制することがで
きる。尚上記実施例の転がり軸受1では、保持器5をポ
リイミド樹脂にて構成し、玉7を窒化珪素を主成分とす
るセラミック材料にて構成しているが、保持器5および
玉7を構成する材料としては、この他にも種々の合成樹
脂、例えばポリエーテル樹脂,ポリカーボネート樹脂,
不飽和ポリエステル樹脂等、および種々のセラミック材
料、例えばジルコニア,アルミナ,炭化珪素,窒化珪素
等、を夫々適宜選択して使用することができる。
【0022】また上記実施例の転がり軸受1では、円筒
形状を有し、その外周方向にポケット5aが等間隔で穿
設された所謂一体型の保持器5を使用しているが、厚肉
部5bで複数に分割された所謂分割型の保持器を使用す
ることもできる。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の転がり軸受
では、転動体はセラミック材料にて構成されているの
で、軽量で大きな摩擦力が加わらず、また耐摩耗性にも
優れている。また保持器は合成樹脂にて構成されている
ので、摩擦熱を発生して潤滑油の流動性を低下させたり
摩耗粉を発生したりすることが少ない。更に転動体が発
生する摩擦熱も小さいので、保持器を構成する合成樹脂
が容易に溶融しない。従って本発明の転がり軸受では焼
き付きの発生を良好に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の転がり軸受1の構成を表す断面図であ
る。
【符号の説明】
1…転がり軸受 3…外輪 5…保持器 7…玉 9…
内輪
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16C 33/62 7403−3J (72)発明者 三宅 伸彦 神奈川県横浜市戸塚区上倉田町550−3

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼製の内輪と、 鋼製の外輪と、 セラミック材料にて構成され、上記外輪と上記内輪との
    間を転がる複数の転動体と、 合成樹脂にて構成され、該各転動体を一定間隔に保たせ
    る保持器と、 を備えたことを特徴とする転がり軸受。
JP3171332A 1991-07-11 1991-07-11 転がり軸受 Pending JPH06173956A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3171332A JPH06173956A (ja) 1991-07-11 1991-07-11 転がり軸受

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3171332A JPH06173956A (ja) 1991-07-11 1991-07-11 転がり軸受

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JPH06173956A true JPH06173956A (ja) 1994-06-21

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ID=15921270

Family Applications (1)

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JP3171332A Pending JPH06173956A (ja) 1991-07-11 1991-07-11 転がり軸受

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JP (1) JPH06173956A (ja)

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