JPH09151945A - 転がり軸受用保持器 - Google Patents
転がり軸受用保持器Info
- Publication number
- JPH09151945A JPH09151945A JP7338291A JP33829195A JPH09151945A JP H09151945 A JPH09151945 A JP H09151945A JP 7338291 A JP7338291 A JP 7338291A JP 33829195 A JP33829195 A JP 33829195A JP H09151945 A JPH09151945 A JP H09151945A
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- JP
- Japan
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- aluminum alloy
- cage
- ceramics
- rolling body
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温高速条件下で使用される転がり軸受用の
保持器について、軽量で、且つ転動体との接触に対する
耐摩耗性を向上させて、保持器寿命を改善する。 【解決手段】 保持器の少なくとも転動体と接触する部
位を、セラミックス粒子を分散させたアルミニウム合金
系材料で形成し、当該セラミックス粒子の平均粒径を５
００μｍ以下とし、そのセラミックス配合量を容積比で
１〜５０％の範囲とする。
保持器について、軽量で、且つ転動体との接触に対する
耐摩耗性を向上させて、保持器寿命を改善する。 【解決手段】 保持器の少なくとも転動体と接触する部
位を、セラミックス粒子を分散させたアルミニウム合金
系材料で形成し、当該セラミックス粒子の平均粒径を５
００μｍ以下とし、そのセラミックス配合量を容積比で
１〜５０％の範囲とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転条件下で
使用される転がり軸受の保持器に関する。
使用される転がり軸受の保持器に関する。
【０００２】
【従来技術と解決課題】転がり軸受の保持器１は、図１
及び図２に一例を示すように、軸受の内輪２と外輪３と
の間に配置されて、内輪２と外輪３との軌道面２１、３
１間に介装された多数の転動体４を、保持器周体１１に
一定間隔に設けた保持孔１２に収容して保持するための
ものであるが、高速回転条件で使用される転がり軸受に
使用される保持器用の材料としては、従来から、高力黄
銅などの銅合金や繊維を充填して強化した積層フェノー
ル樹脂等があり、また、鉄合金に銀メッキなどの固体潤
滑剤を施した保持器が知られている。
及び図２に一例を示すように、軸受の内輪２と外輪３と
の間に配置されて、内輪２と外輪３との軌道面２１、３
１間に介装された多数の転動体４を、保持器周体１１に
一定間隔に設けた保持孔１２に収容して保持するための
ものであるが、高速回転条件で使用される転がり軸受に
使用される保持器用の材料としては、従来から、高力黄
銅などの銅合金や繊維を充填して強化した積層フェノー
ル樹脂等があり、また、鉄合金に銀メッキなどの固体潤
滑剤を施した保持器が知られている。
【０００３】ガスタービンのロータ支承用軸受などの高
速回転で且つ高温の環境で使用される転がり軸受に使用
される保持器は、軌道輪や転動体との接触部位における
高温での耐摩耗性が要求される。上記の銅合金や鉄合金
の保持器は、質量が大きいため、高速運転時に保持器に
働く遠心力が非常に大きくなり、このために転動体や軌
道輪との間の接触部位での面圧が大きくなって摩耗が大
きくなると言う問題があった。また、固体潤滑剤を有す
る保持器は、皮膜が存続する限りは良好な潤滑が維持で
きるが、一旦潤滑皮膜が剥離してしまうと、異常摩耗に
なりやすかった。他方、上記の繊維強化樹脂で形成した
保持器は、質量が小さいので、接触面で摩耗は小さく、
この点では有利であるが、耐熱性に欠けるので、おおよ
そ１５０℃が使用上限温度であり、これより高温での使
用には限界があった。
速回転で且つ高温の環境で使用される転がり軸受に使用
される保持器は、軌道輪や転動体との接触部位における
高温での耐摩耗性が要求される。上記の銅合金や鉄合金
の保持器は、質量が大きいため、高速運転時に保持器に
働く遠心力が非常に大きくなり、このために転動体や軌
道輪との間の接触部位での面圧が大きくなって摩耗が大
きくなると言う問題があった。また、固体潤滑剤を有す
る保持器は、皮膜が存続する限りは良好な潤滑が維持で
きるが、一旦潤滑皮膜が剥離してしまうと、異常摩耗に
なりやすかった。他方、上記の繊維強化樹脂で形成した
保持器は、質量が小さいので、接触面で摩耗は小さく、
この点では有利であるが、耐熱性に欠けるので、おおよ
そ１５０℃が使用上限温度であり、これより高温での使
用には限界があった。
【０００４】本発明は、軽量で、しかも高速高温での使
用環境下で転動体等の接触部位での耐摩耗性に優れた軸
受用保持器を提供しようとするものである。
用環境下で転動体等の接触部位での耐摩耗性に優れた軸
受用保持器を提供しようとするものである。
【０００５】
【解決を解決するための手段】本発明の転がり軸受用保
持器は、上記保持器の少なくとも該転動体との接触部位
が、セラミックス粒子を分散したアルミニウム合金系材
料により形成されたことを特徴としている。
持器は、上記保持器の少なくとも該転動体との接触部位
が、セラミックス粒子を分散したアルミニウム合金系材
料により形成されたことを特徴としている。
【０００６】保持器の少なくとも該転動体との接触部位
とは、通常は、例示の図１で図示すると、リング状の周
体１１に貫通した転動体保持孔１２の内部１２０を指す
が、本発明は、少なくともこの保持孔１２周辺部をアル
ミニウム合金系材料で形成する。アルミニウム合金系材
料中にセラミックス粒子が分散されており、セラミック
ス粒子は硬度が高いので、転動体との接触部位は、その
表面でセラミックス粒子が転動体表面と高速接触しても
摩耗し難く、材料全体として耐摩耗性が高く、保持器の
寿命が改善される。
とは、通常は、例示の図１で図示すると、リング状の周
体１１に貫通した転動体保持孔１２の内部１２０を指す
が、本発明は、少なくともこの保持孔１２周辺部をアル
ミニウム合金系材料で形成する。アルミニウム合金系材
料中にセラミックス粒子が分散されており、セラミック
ス粒子は硬度が高いので、転動体との接触部位は、その
表面でセラミックス粒子が転動体表面と高速接触しても
摩耗し難く、材料全体として耐摩耗性が高く、保持器の
寿命が改善される。
【０００７】アルミニウム合金は、密度が小さく、特
に、保持器の全部ないしは転動体保持孔１２周辺部を含
む保持器の大部分をアルミニウム合金系材料で形成する
と、保持器が軽量となり、高速回転中の保持器の遠心力
を低減し、接触部位における面圧を下げ、この点でも摩
耗の低減に役立つ。
に、保持器の全部ないしは転動体保持孔１２周辺部を含
む保持器の大部分をアルミニウム合金系材料で形成する
と、保持器が軽量となり、高速回転中の保持器の遠心力
を低減し、接触部位における面圧を下げ、この点でも摩
耗の低減に役立つ。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明において、セラミックス粒
子を分散したアルミニウム合金系材料とは、アルミニウ
ム合金とセラミックス粒子との緻密な混合体をいう。ア
ルミニウム合金には、アルミニウムを主成分とする常用
の合金、例えば、ＪＩＳに規定するＡ２０１４、Ａ５０
５２、Ａ６０６１、Ａ７０７５等の展伸材相当の合金
や、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ８Ａ等の鋳物材相当の合金が使用で
きる。
子を分散したアルミニウム合金系材料とは、アルミニウ
ム合金とセラミックス粒子との緻密な混合体をいう。ア
ルミニウム合金には、アルミニウムを主成分とする常用
の合金、例えば、ＪＩＳに規定するＡ２０１４、Ａ５０
５２、Ａ６０６１、Ａ７０７５等の展伸材相当の合金
や、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ８Ａ等の鋳物材相当の合金が使用で
きる。
【０００９】また、セラミックスには、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｚ
ｒＯ2 、ＴｉＯ2 、ＳｉＯ2 、ＭｇＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 など
の酸化物、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｃｒ
Ｎ、ＢＮなどの窒化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＳｉＣ、Ｃｒ
Ｃ2 、Ｂ4 Ｃなどの炭化物、ＺｒＢ2 、ＴｉＢ、Ｃｒ2
Ｂ3 等のホウ化物や、これら化合物の固溶体ないし混晶
物が使用され、またこれら２種類以上のセラミックス粉
末の混合体も含まれる。
ｒＯ2 、ＴｉＯ2 、ＳｉＯ2 、ＭｇＯ、Ｃｒ2 Ｏ3 など
の酸化物、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｃｒ
Ｎ、ＢＮなどの窒化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＳｉＣ、Ｃｒ
Ｃ2 、Ｂ4 Ｃなどの炭化物、ＺｒＢ2 、ＴｉＢ、Ｃｒ2
Ｂ3 等のホウ化物や、これら化合物の固溶体ないし混晶
物が使用され、またこれら２種類以上のセラミックス粉
末の混合体も含まれる。
【００１０】アルミニウム合金系材料中に分散するセラ
ミックスの配合量は、容積比で１〜５０％とするのがよ
い。材料中のセラミックスの配合が１％未満では、保持
器材料中のアルミニウム合金の転動体との接触による摩
耗が著しく増加し、また、５０％を越えると、材料が脆
弱になり、軸受運転中の破損原因になるからである。
ミックスの配合量は、容積比で１〜５０％とするのがよ
い。材料中のセラミックスの配合が１％未満では、保持
器材料中のアルミニウム合金の転動体との接触による摩
耗が著しく増加し、また、５０％を越えると、材料が脆
弱になり、軸受運転中の破損原因になるからである。
【００１１】アルミニウム合金系材料中のセラミックス
の平均粒径は、５００μｍ以下の範囲が適当であって、
５００μｍより大きいと、軸受運転中の粒子径に作用す
る摩擦応力に対して粒子の接合力不足となり、軸受運転
中の破損原因になるからである。
の平均粒径は、５００μｍ以下の範囲が適当であって、
５００μｍより大きいと、軸受運転中の粒子径に作用す
る摩擦応力に対して粒子の接合力不足となり、軸受運転
中の破損原因になるからである。
【００１２】保持器の形成は、通常は、アルミニウム合
金のマトリックス中にセラミックスの粒子が均一に分散
した形態に調整される。保持器全体をアルミニウム合金
系材料で成形するには、例えば、アルミニウム合金粉末
とセラミックス粉末とを混合してなる混合物を圧縮成形
してのちアルミニウム合金の融点以下の温度に加熱して
熱間プレス成形や熱間押出成形をする方法、或いは、ア
ルミニウム合金粉末とセラミックス粉末との混合粉を加
熱した金型中に射出成形する方法等により得られる。成
形後には、所要の研削加工により、外形と保持孔の仕上
げ成形がなされる。
金のマトリックス中にセラミックスの粒子が均一に分散
した形態に調整される。保持器全体をアルミニウム合金
系材料で成形するには、例えば、アルミニウム合金粉末
とセラミックス粉末とを混合してなる混合物を圧縮成形
してのちアルミニウム合金の融点以下の温度に加熱して
熱間プレス成形や熱間押出成形をする方法、或いは、ア
ルミニウム合金粉末とセラミックス粉末との混合粉を加
熱した金型中に射出成形する方法等により得られる。成
形後には、所要の研削加工により、外形と保持孔の仕上
げ成形がなされる。
【００１３】
【実施例】平均粒径１００μｍのアルミニウム合金（Ａ
６０６１合金）の粉末と、セラミックスとして種々の平
均粒径に調製したＳｉＣの粉末とを、種々の配合比でボ
ールミキサーにより混合し、金型中加圧力１ｔｏｎ／ｃ
ｍ2 で圧縮成形して圧粉体を成形した。この圧粉体を熱
間押出機により５７０℃の温度で、２ｔｏｎ／ｃｍ2 の
圧力で押出して、円柱状の押出材を得た。これを、Ｔ６
の熱処理条件で熱処理を行い、試験材とし、以下の試験
を行った
６０６１合金）の粉末と、セラミックスとして種々の平
均粒径に調製したＳｉＣの粉末とを、種々の配合比でボ
ールミキサーにより混合し、金型中加圧力１ｔｏｎ／ｃ
ｍ2 で圧縮成形して圧粉体を成形した。この圧粉体を熱
間押出機により５７０℃の温度で、２ｔｏｎ／ｃｍ2 の
圧力で押出して、円柱状の押出材を得た。これを、Ｔ６
の熱処理条件で熱処理を行い、試験材とし、以下の試験
を行った
【００１４】 ビッカース硬度測定； 摩耗試験 ； 大越式迅速摩耗試験機（東京試験機
（株）製作）により、回転円板（材質ＳＫＨ３鋼（ＨＲ
Ｃ６０））に試料を押し当てて、回転速度１．６４ｍ／
ｓ、摩耗距離２００ｍ、最終荷重６．３ｋｇの条件で摩
耗試験を行い、摩擦幅を求めた。 引張強度測定； インストロン型引張試験機によ
る。
（株）製作）により、回転円板（材質ＳＫＨ３鋼（ＨＲ
Ｃ６０））に試料を押し当てて、回転速度１．６４ｍ／
ｓ、摩耗距離２００ｍ、最終荷重６．３ｋｇの条件で摩
耗試験を行い、摩擦幅を求めた。 引張強度測定； インストロン型引張試験機によ
る。
【００１５】 高温摩擦摩耗試験（滑り試験）； 回
転試片（材質Ｍ５０）に、押し付け荷重１００Ｎで、温
度２００℃（給油温度）、潤滑剤エクソンターボ２３８
０のジェット潤滑（油量０．２ｌ／ｍｉｎ）の条件で、
１０ｍｉｎ押し付けて、摩擦係数、摩耗痕幅、摩耗深さ
を測定した。
転試片（材質Ｍ５０）に、押し付け荷重１００Ｎで、温
度２００℃（給油温度）、潤滑剤エクソンターボ２３８
０のジェット潤滑（油量０．２ｌ／ｍｉｎ）の条件で、
１０ｍｉｎ押し付けて、摩擦係数、摩耗痕幅、摩耗深さ
を測定した。
【００１６】また、上記の試験材と同様の処理条件で、
図１に示す外径１６８ｍｍ、内径１５８ｍｍ、幅２０ｍ
ｍ、保持孔（ポケット）１２の数３０（単列）の保持器
を製作した。この保持器を図２に示す円筒ころ軸受（型
番ＮＵタイプの特殊品、材質Ｍ５０、外形１８５ｍｍ、
内径１４０ｍｍ、軸受幅２６ｍｍ）に組み込んで、保持
器の軸受使用試験を行った。比較例には、銀メッキをし
た鉄合金（ＳＡＥ４３４０）製の保持器を使用した。試
験条件は、給油温度１００℃、回転数最大１５０００
ｒ．ｐ．ｍ、無負荷であった。以上の試験結果を表１と
表２にまとめてある。
図１に示す外径１６８ｍｍ、内径１５８ｍｍ、幅２０ｍ
ｍ、保持孔（ポケット）１２の数３０（単列）の保持器
を製作した。この保持器を図２に示す円筒ころ軸受（型
番ＮＵタイプの特殊品、材質Ｍ５０、外形１８５ｍｍ、
内径１４０ｍｍ、軸受幅２６ｍｍ）に組み込んで、保持
器の軸受使用試験を行った。比較例には、銀メッキをし
た鉄合金（ＳＡＥ４３４０）製の保持器を使用した。試
験条件は、給油温度１００℃、回転数最大１５０００
ｒ．ｐ．ｍ、無負荷であった。以上の試験結果を表１と
表２にまとめてある。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】表１には、ＳｉＣの平均粒径５μｍが一定
で、ＳｉＣの配合量を変更した場合の保持器としての性
能を比較しているが、ＳｉＣの配合量１〜５０％（容積
比）の範囲が、耐摩耗性がすぐれており、保持器の軸受
使用試験の結果もよい。
で、ＳｉＣの配合量を変更した場合の保持器としての性
能を比較しているが、ＳｉＣの配合量１〜５０％（容積
比）の範囲が、耐摩耗性がすぐれており、保持器の軸受
使用試験の結果もよい。
【００２０】また表２は、ＳｉＣの配合量２５％一定
で、ＳｉＣの平均粒径１００〜８００μｍの範囲で変更
したもので、この表から、耐摩耗性と軸受使用試験を見
ると、平均粒径は５００μｍが上限であり、表１のデー
タも含めると、平均粒径は５〜５００μｍの範囲とする
のが好ましいことが判る。
で、ＳｉＣの平均粒径１００〜８００μｍの範囲で変更
したもので、この表から、耐摩耗性と軸受使用試験を見
ると、平均粒径は５００μｍが上限であり、表１のデー
タも含めると、平均粒径は５〜５００μｍの範囲とする
のが好ましいことが判る。
【００２１】
【発明の効果】本発明の転がり軸受用の保持器は、少な
くとも転動体との接触部位がセラミックスを分散したア
ルミニウム合金系材料で形成されるので、保持器の軽量
化と耐摩耗性に優れ、高温・高速条件で使用される転が
り軸受の寿命の長期化に有効となる。
くとも転動体との接触部位がセラミックスを分散したア
ルミニウム合金系材料で形成されるので、保持器の軽量
化と耐摩耗性に優れ、高温・高速条件で使用される転が
り軸受の寿命の長期化に有効となる。
【図１】保持器の縦断面図（Ａ）と、部分横断面図
（Ｂ）。（Ａ）には、保持器周体に開口されている保持
孔の大部分が図中省略されている。
（Ｂ）。（Ａ）には、保持器周体に開口されている保持
孔の大部分が図中省略されている。
【図２】保持器を組み込んだ円筒ころ軸受の断面図
１ 保持器 １２ 保持孔 ２ 内輪 ２１ 内輪軌道面 ３ 外輪 ３１ 外輪軌道面 ４ 円筒ころ
Claims (3)
- 【請求項１】 内輪と外輪との間に配置されて、転動体
を保持するための転がり軸受の保持器であって、 上記保持器の少なくとも該転動体との接触部位が、セラ
ミックス粒子を分散したアルミニウム合金系材料により
形成されたことを特徴とする転がり軸受用保持器。 - 【請求項２】 上記アルミニウム合金系材料中のセラミ
ックスの含有量が、体積比で、１〜５０％である請求項
１記載の転がり軸受用保持器。 - 【請求項３】 上記セラミックス粒子の平均粒径が５０
０μｍ以下である請求項１記載の転がり軸受用保持器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7338291A JPH09151945A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 転がり軸受用保持器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7338291A JPH09151945A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 転がり軸受用保持器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09151945A true JPH09151945A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18316756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7338291A Pending JPH09151945A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 転がり軸受用保持器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09151945A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101846137A (zh) * | 2010-05-28 | 2010-09-29 | 湘电风能有限公司 | 一种抗磨损轴承保持架 |
| GB2588844A (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-12 | Skf Ab | Lightweight bearing cage for turbine engines and method of forming a lightweight bearing cage |
-
1995
- 1995-12-01 JP JP7338291A patent/JPH09151945A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101846137A (zh) * | 2010-05-28 | 2010-09-29 | 湘电风能有限公司 | 一种抗磨损轴承保持架 |
| GB2588844A (en) * | 2019-11-11 | 2021-05-12 | Skf Ab | Lightweight bearing cage for turbine engines and method of forming a lightweight bearing cage |
| US11009074B1 (en) | 2019-11-11 | 2021-05-18 | Aktiebolaget Skf | Lightweight bearing cage for turbine engines and method of forming a lightweight bearing cage |
| GB2588844B (en) * | 2019-11-11 | 2023-09-06 | Skf Ab | Lightweight bearing cage for turbine engines and method of forming a lightweight bearing cage |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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