JPH0627857Y2 - Rolling bearing - Google Patents

Rolling bearing

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JPH0627857Y2
JPH0627857Y2 JP1986117399U JP11739986U JPH0627857Y2 JP H0627857 Y2 JPH0627857 Y2 JP H0627857Y2 JP 1986117399 U JP1986117399 U JP 1986117399U JP 11739986 U JP11739986 U JP 11739986U JP H0627857 Y2 JPH0627857 Y2 JP H0627857Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は、食品工業、半導体工業等、作業室内の高い
清浄度が要求される分野において使用される無潤滑転が
り軸受に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a non-lubricated rolling bearing used in fields such as the food industry, the semiconductor industry, and the like, where high cleanliness in the working chamber is required.

〈従来の技術〉 オイル、グリース等の潤滑材を使用しない転がり軸受に
おいては、軌道輪と転動体間の摩擦を小さくするため
に、固体潤滑材を用いる必要がある。
<Prior Art> In a rolling bearing that does not use a lubricant such as oil or grease, it is necessary to use a solid lubricant in order to reduce friction between the bearing ring and the rolling elements.

ところで、従来、無潤滑の転がり軸受としては第3図に
示すものが知られている。この転がり軸受は、内輪1、
外輪2と、鋼球3と、この鋼球3を保持する保持器5を
備え、上記内輪1と外輪2は自己潤滑性を持たない金属
により、また、上記保持器3は自己潤滑性を有するフッ
素樹脂により形成している。そして、回転に伴ってこの
フッ素樹脂を、順次、鋼球3、内・外輪1,2に転移させ
て転移膜を形成し、潤滑作用を行うようにしている。
By the way, conventionally, a non-lubricated rolling bearing shown in FIG. 3 is known. This rolling bearing has an inner ring 1,
An outer ring 2, a steel ball 3, and a retainer 5 for holding the steel ball 3 are provided, the inner ring 1 and the outer ring 2 are made of a metal having no self-lubricating property, and the retainer 3 has a self-lubricating property. It is made of fluororesin. Then, this fluororesin is sequentially transferred to the steel ball 3 and the inner and outer rings 1 and 2 in accordance with the rotation to form a transfer film to perform a lubricating action.

しかしながら、上記材料の組み合わせからなる転がり軸
受では、作動初期に、保持器5のフッ素樹脂が鋼球3の
表面に転移するのに時間がかかるため、その間の金属製
内・外輪1,2と鋼球3間の潤滑作用がうまく行われない
という問題がある。
However, in a rolling bearing made of a combination of the above materials, it takes time for the fluororesin of the cage 5 to transfer to the surface of the steel ball 3 in the initial stage of operation. There is a problem that the lubrication action between the balls 3 is not performed well.

一方、別の従来例として、内・外輪、保持器、球をすべ
て同一材料で形成したものが知られている(特開昭51
−110152号公報)。この材料は、黒鉛、カーボン
ブラック、コークス等を適量に配合した原料の中に必要
に応じて炭素繊維を混入して得た焼結質炭素材で、自己
潤滑性を有するものであり、この転がり軸受が高い潤滑
性を得ることは確かである。
On the other hand, as another conventional example, there is known one in which the inner and outer races, the cage, and the sphere are all made of the same material (Japanese Patent Laid-Open No. 51-51980).
-110152 publication). This material is a sinterable carbon material obtained by mixing carbon fibers as needed in a raw material in which graphite, carbon black, coke, etc. are mixed in an appropriate amount, and has self-lubricating properties. It is certain that the bearing will get high lubricity.

しかしながら、この材料によって得られる硬度は、ショ
ア硬度30〜120(ビッカース硬度Hv=207相当)
と低く、高負荷に耐えることができない。
However, the hardness obtained by this material is 30 to 120 Shore hardness (equivalent to Vickers hardness Hv = 207).
And low, unable to withstand high loads.

〈考案の目的〉 そこで、この考案の目的は、上記従来技術の欠点を解消
して、無潤滑性能がよく、しかも高負荷に耐えることの
できる転がり軸受を提供することにある。
<Object of the Invention> Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide a rolling bearing having good non-lubrication performance and capable of withstanding a high load.

〈考案の構成〉 上記目的を達成するため、この考案の転がり軸受は、軸
受鋼またはステンレス鋼で形成した軌道輪と、カーボン
で形成した転動体と、上記転動体を保持するフッ素樹脂
で形成した保持器とを備え、上記転動体の硬度を上記軌
道輪の硬度の1.5倍以上としたことを特徴としている。
<Structure of Device> In order to achieve the above object, the rolling bearing of the present invention is formed of a bearing ring made of bearing steel or stainless steel, a rolling element made of carbon, and a fluororesin holding the rolling element. A cage is provided, and the hardness of the rolling element is 1.5 times or more the hardness of the bearing ring.

〈作用〉 作動初期には、転動体を形成するカーボンにより、転動
体と軌道輪間の潤滑作用が行われる。そして回転が進む
に従って、保持器のフッ素樹脂は転動体との接触によっ
て削られ、このフッ素樹脂が転動体の表面に転移して、
転移膜が形成される。この転動体に転移したフッ素樹脂
はさらに軌道輪のレースに転移して、軌道輪と転動体と
の潤滑作用が行われる。
<Operation> In the initial stage of operation, the carbon forming the rolling element provides a lubricating action between the rolling element and the race. Then, as the rotation advances, the fluororesin of the cage is scraped by contact with the rolling elements, and this fluororesin is transferred to the surface of the rolling elements,
A transfer film is formed. The fluororesin that has transferred to the rolling elements further transfers to the race of the bearing ring, and lubrication between the bearing ring and the rolling element is performed.

その際に、カーボンからなる転動体の硬度は軸受鋼また
はステンレス鋼からなる軌道輪の硬度の1.5倍以上であ
るから、転動体は摩耗することなく軌道輪内を転動す
る。
At that time, since the hardness of the rolling element made of carbon is 1.5 times or more the hardness of the bearing ring made of bearing steel or stainless steel, the rolling element rolls in the bearing ring without wear.

〈実施例〉 以下、この考案を図示の実施例により説明する。<Embodiment> Hereinafter, the present invention will be described with reference to an illustrated embodiment.

第1図は本考案の転がり軸受の一例である玉軸受10の
正面図で、11,12はそれぞれ軌道輪としての内輪,外
輪、13は上記内輪11のレース11aと上記外輪12の
レース12a上を自転しながら公転する転動体の一例とし
ての球、14は複数の上記球13を一定の間隔をあけて
保持するための保持器である。
FIG. 1 is a front view of a ball bearing 10 which is an example of the rolling bearing of the present invention. 11 and 12 are inner and outer rings serving as race rings, and 13 is a race 11a of the inner ring 11 and a race 12a of the outer ring 12 respectively. A ball as an example of a rolling element that revolves while rotating on the axis, and 14 is a retainer for holding the plurality of the balls 13 at regular intervals.

上記内輪11および外輪12は自己潤滑性を持たない軸
受鋼またはステンレス鋼により形成している。一方、上
記球13は自己潤滑性を有するカーボンにより形成する
と共に、上記保持器14も自己潤滑性を有するフッ素樹
脂で形成している。この保持器14のフッ素樹脂は上記
球13に転移し、さらに上記内・外輪11,12に転移す
る。
The inner ring 11 and the outer ring 12 are formed of bearing steel or stainless steel having no self-lubricating property. On the other hand, the ball 13 is made of carbon having self-lubricating property, and the cage 14 is also made of fluororesin having self-lubricating property. The fluororesin of the cage 14 is transferred to the sphere 13 and further to the inner and outer rings 11 and 12.

本実施例の軸受鋼またはステンレス鋼製の内・外輪11,1
2のビッカース硬度(Hv)は700、上記カーボン製の球
13のHvは1700で、いずれも十分な強度を有してい
る上、球13の方が内・外輪11,12より高い硬度を有し
ているため、高負荷に耐えることができる。なお、両者
の硬度の関係は、 Hv(球)≧1.5Hv(内外輪) となるようにしている。これは次のような理由による。
Inner and outer rings 11,1 made of bearing steel or stainless steel of this embodiment
The Vickers hardness (Hv) of 2 is 700, the Hv of the carbon sphere 13 is 1700, and both have sufficient strength, and the sphere 13 has a higher hardness than the inner and outer rings 11, 12. Therefore, it can withstand a high load. The relationship between the hardnesses of the two is Hv (sphere) ≧ 1.5 Hv (inner and outer rings). This is for the following reasons.

すなわち、球13は内・外輪11,12よりも負荷のかかっ
ている時間が長く、また、曲率が小さいために接触面圧
が高い。したがって、球13のHvの値が上記範囲より小
さくなると、球13の摩耗が進行して摩耗粉が排出され
るので、極めて低荷重下の使用にしか耐えられないから
である。つまり、多くの摩耗粉が排出されると、その多
くの摩耗粉によってフッ素樹脂が本来有している転移に
よる潤滑性能が打ち消されていまい、カーボン製の球1
3の摩耗の進展を止めることができないのである。
That is, the ball 13 has a longer time under load than the inner and outer rings 11 and 12, and the contact surface pressure is high because the curvature is small. Therefore, when the Hv value of the ball 13 is smaller than the above range, the wear of the ball 13 progresses and the abrasion powder is discharged, so that the ball 13 can be used only under an extremely low load. In other words, when a large amount of wear powder is discharged, the lubricating performance due to the transition inherent in the fluororesin may be canceled by the large amount of wear powder.
The progress of wear in No. 3 cannot be stopped.

また、第2図(a)に示す如く、上記保持器14は、側面
に開口部15を設けて、冠形状としている。このよう
に、保持器14に開口部15を設けることによって、上
記保持器14は上記球13を過度に拘束することがなく
なり、球13の様々な動きに追随するための柔軟性が得
られるので、常時球13を良好に案内して、保持器14
から球13へ転移膜を最適に供給する。第2図(b)は、
開口部15が球抱込み用突起16によって形成されてい
るので、さらに、可撓性に富み、柔軟性が得られる。
Further, as shown in FIG. 2 (a), the cage 14 has an opening 15 on its side surface and has a crown shape. Thus, by providing the retainer 14 with the opening 15, the retainer 14 does not restrain the sphere 13 excessively, and flexibility for following various movements of the sphere 13 is obtained. , The ball 13 is always guided well, and the retainer 14
Optimally supplies the transfer film from the sphere to the sphere 13. Figure 2 (b) shows
Since the opening 15 is formed by the projection for enveloping the ball 16, it is more flexible and more flexible.

上記構成の玉軸受10(No.1)と比較例(No.2〜5)
との無潤滑回転試験を行い、外観状況を観察した。その
試験結果を下記の第1表に示す。
Ball bearing 10 (No. 1) having the above structure and comparative examples (No. 2 to 5)
The non-lubricated rotation test was conducted and the appearance was observed. The test results are shown in Table 1 below.

第1表の試験結果より明らかなように、No.1の本実施
例は、数値データによれば、回転トルクも振動加速度も
小さく、1000rpmの高速回転においてさえ、回転ト
ルクは2.2kg・cm、振動加速度は0.35Gと、5種類の組み
合わせの中で最も小さく、軸受ラジアルすきまの増加も
25μmと、最も大きいNo.3の83μmを大きく下回
った。また、外観状況も保持器、球、内外輪ともすべて
良好で、満足の行く結果が得られた。
As is clear from the test results shown in Table 1, according to the numerical data, this example of No. 1 has small rotational torque and vibration acceleration, and the rotational torque is 2.2 kg · cm even at the high speed rotation of 1000 rpm. The vibration acceleration was 0.35 G, the smallest of the five combinations, and the increase in the bearing radial clearance was 25 μm, well below the largest No. 3, 83 μm. The appearance of the cage, ball, and inner and outer rings were all good, and satisfactory results were obtained.

これに対して、No.5のように保持器、球、内外輪のす
べてを自己潤滑性を持たない金属のみで構成した場合
は、回転後数時間で接触部が損傷を起こして回転不可能
となり、使用には適さないことが明らかとなった。
On the other hand, if the cage, balls, and inner and outer rings are all made of metal that does not have self-lubricating properties, as in No. 5, the contact part will be damaged within a few hours after rotation and rotation will not be possible. It became clear that it was not suitable for use.

また、No.4は数値データ、外観状況ともに、本実施例
に次いで良好な結果が得られたが、これは保持器のナイ
ロン以外は本実施例と同様の組み合わせであるからだと
思われる。
In addition, in No. 4, favorable results were obtained next to the present example in terms of numerical data and appearance condition, but it is considered that this is because the combination was the same as that of the present example except nylon of the cage.

また、第4図に、カーボン製の球の硬度をパラメータに
とって、試験時間に対する粒径ごとの発塵量を表す。資
料および試験条件は下記の通りである。
Further, FIG. 4 shows the amount of dust generated for each particle size with respect to the test time, using the hardness of the carbon sphere as a parameter. The data and test conditions are as follows.

資料A 内輪: 材料SUS440C 硬度660Hv 外輪: 材料SUS440C 硬度660Hv 球:カーボン 硬度615Hv 保持器:フッ素樹脂 資料B 内輪: 材料SUS440C 硬度660Hv 外輪: 材料SUS440C 硬度660Hv 球:カーボン 硬度990Hv 保持器:フッ素樹脂 資料C 内輪: 材料SUS440C 硬度660Hv 外輪: 材料SUS440C 硬度660Hv 球:カーボン 硬度1700Hv 保持器:フッ素樹脂 試験条件 回転数 100rpm 荷重 0.3kgf 温度 常温 風量 8×10-3m3/s この第4図から明らかなように、カーボン製の球の硬度
がステンレス鋼(SUS440C)の硬度の1.5倍になると(資料
B,資料Cに相当する)、カーボン製の球からの発塵量が
きわめて少なくなる。したがって、フッ素樹脂製保持器
からの球および内外輪へのフッ素樹脂の転移がスムーズ
に進行し、かつ、極微量発生するカーボン製の球の摩耗
粉がフッ素樹脂の転移膜中に取り込まれて、転がり軸受
内の排出が防止されて、周囲環境を汚染することがな
い。上記カーボン製の球の硬度が内外輪の硬度の1.5倍
以上であると、クリーン室などの使用条件を満足し、か
つ、実際的に要求される耐久条件を満たすことがわかっ
た。カーボン製球の硬度が内外輪の硬度の1.5倍以下で
あると、これの条件を充足しないことがわかった。
Material A Inner ring: Material SUS440C Hardness 660Hv Outer ring: Material SUS440C Hardness 660Hv Sphere: Carbon hardness 615Hv Retainer: Fluorine resin Material B Inner ring: Material SUS440C Hardness 660Hv Outer ring: Material SUS440C Hardness 660Hv Ball: Carbon hardness 990Hv Resin Inner ring: Material SUS440C Hardness 660Hv Outer ring: Material SUS440C Hardness 660Hv Ball: Carbon Hardness 1700Hv Cage: Fluorine resin Test conditions Rotation speed 100rpm Load 0.3kgf Temperature Normal temperature Air volume 8 × 10 -3 m 3 / s As is clear from this FIG. In addition, when the hardness of the carbon ball becomes 1.5 times the hardness of stainless steel (SUS440C) (data
(Corresponding to B and Material C), the amount of dust generated from the carbon sphere is extremely small. Therefore, the transfer of the fluororesin from the fluororesin cage to the balls and the inner and outer rings proceeds smoothly, and the abrasion powder of the carbon balls, which is generated in an extremely small amount, is incorporated in the transfer film of the fluororesin, The discharge in the rolling bearing is prevented and the surrounding environment is not polluted. It has been found that when the hardness of the carbon balls is 1.5 times or more the hardness of the inner and outer races, the usage conditions of the clean room and the like are satisfied and the durability conditions actually required are satisfied. It was found that when the hardness of the carbon sphere was 1.5 times or less that of the inner and outer rings, this condition was not satisfied.

以上の実験結果により、保持器はフッ素樹脂、球はカー
ボン、内外輪は軸受鋼またはステンレス鋼で形成し、カ
ーボン製球の硬度を軸受鋼またはステンレス鋼製の内外
輪の硬度の1.5倍とすることによって、転動中における
カーボン製球の摩耗を防止して、高負荷に耐えるように
することができることがわかった。
Based on the above experimental results, the cage is made of fluororesin, the balls are made of carbon, the inner and outer rings are made of bearing steel or stainless steel, and the hardness of the carbon balls is 1.5 times the hardness of the inner and outer rings made of bearing steel or stainless steel. It has been found that this makes it possible to prevent wear of the carbon balls during rolling and to withstand a high load.

なお、本考案は玉軸受に限らず、ころ軸受にも使用で
き、また、ラジアル軸受の他に、スラスト軸受にも使用
できることは勿論である。また、冠形状の保持器以外に
もみ抜き型の保持器を用いることもできる。
The present invention can be applied not only to ball bearings but also to roller bearings, and, of course, to radial bearings and thrust bearings. In addition to the crown-shaped cage, a machined cage may be used.

〈考案の効果〉 以上より明らかなように、この考案の転がり軸受は、軸
受鋼またはステンレス鋼で形成した軌道輪と、カーボン
で形成した転動体と、上記転動体を保持するフッ素樹脂
で形成した保持器とを備えているので、回転初期には転
動体のカーボンにより潤滑作用が行なわれ、一方、回転
が進むに従って保持器のフッ素樹脂が転動体、続いて軌
道輪に転移して潤滑作用がうまく行なわれて、耐摩耗性
が大幅に向上する。
<Effects of the Invention> As is clear from the above, the rolling bearing of the present invention is formed of a bearing ring made of bearing steel or stainless steel, a rolling element made of carbon, and a fluororesin holding the rolling element. Since it is equipped with a cage, the carbon of the rolling elements performs a lubricating action in the initial stage of rotation, while as the rotation progresses, the fluororesin of the cage transfers to the rolling elements and subsequently to the bearing ring, which causes the lubricating action. When done well, the wear resistance is greatly improved.

また、上記転動体の硬度を上記軌道輪の硬度1.5倍以上
としたので、転動体の摩耗を防止して高負荷に対しても
耐えることができると共に、発塵量を少なくすることが
できる。
Further, since the hardness of the rolling element is set to be 1.5 times or more as high as that of the bearing ring, it is possible to prevent abrasion of the rolling element and withstand a high load, and to reduce the amount of dust generation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの考案の実施例の正面図、第2図(a),(b)は
夫々実施例の保持器の概略断面図、第3図は従来例の断
面図、第4図はカーボン製球の硬度を変えた資料A,B,C
の発塵量を粒径ごとに表す図である。 1,11……内輪、2,12……外輪、3,13……
球、5,14……保持器、15……開口部。
FIG. 1 is a front view of an embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) and 2 (b) are schematic cross-sectional views of a cage of each embodiment, FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional example, and FIG. 4 is carbon. Materials A, B, C with different hardness of ball making
It is a figure showing the amount of dust generation for every particle size. 1,11 …… Inner ring, 2,12 …… Outer ring, 3,13 ……
Sphere, 5,14 ... Cage, 15 ... Opening.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−45103(JP,A) 実開 昭50−141038(JP,U) 実開 昭57−56218(JP,U) 実公 昭34−20913(JP,Y1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-58-45103 (JP, A) Actual opening S50-141038 (JP, U) Actual opening S57-56218 (JP, U) Actual opening S34- 20913 (JP, Y1)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】軸受鋼またはステンレス鋼で形成した軌道
輪と、カーボンで形成した転動体と、上記転動体を保持
するフッ素樹脂で形成した保持器とを備え、上記転動体
の硬度を上記軌道輪の硬度の1.5倍以上としたことを
特徴とする転がり軸受。
1. A raceway ring made of bearing steel or stainless steel, a rolling element made of carbon, and a cage made of fluororesin for holding the rolling element, the hardness of the rolling element being the raceway. A rolling bearing characterized in that the hardness of the ring is 1.5 times or more.
JP1986117399U 1986-07-29 1986-07-29 Rolling bearing Expired - Lifetime JPH0627857Y2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1986117399U JPH0627857Y2 (en) 1986-07-29 1986-07-29 Rolling bearing
US07/078,120 US4821385A (en) 1986-07-29 1987-07-27 Method of making a bearing
US07/285,427 US4872771A (en) 1986-07-29 1988-12-16 Bearing

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