JPH11108062A - 転がり軸受保持器 - Google Patents

転がり軸受保持器

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JPH11108062A
JPH11108062A JP27097197A JP27097197A JPH11108062A JP H11108062 A JPH11108062 A JP H11108062A JP 27097197 A JP27097197 A JP 27097197A JP 27097197 A JP27097197 A JP 27097197A JP H11108062 A JPH11108062 A JP H11108062A
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JP
Japan
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resin
cage
life
holder
bearing
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Withdrawn
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JP27097197A
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English (en)
Inventor
Masaru Konno
大 金野
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11108062A publication Critical patent/JPH11108062A/ja
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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
    • F16C33/46Cages for rollers or needles
    • F16C33/56Selection of substances
    • F16C33/565Coatings
    • 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
    • F16C33/44Selection of substances
    • F16C33/445Coatings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑油やグリースが使用できない高温あるい
は真空中、及び発塵を嫌う環境下で用いることが可能な
長寿命である軸受を得る。 【解決手段】 転がり軸受の保持器として、熱可塑性耐
熱樹脂材料または熱硬化性樹脂材料のマトリックス中に
フッ素系の界面活性剤を配合して形成されたものを用い
ることにより長寿命である転がり軸受を得た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、潤滑油やグリースが使
用できない高温、真空中、及び発塵をきらう環境下で稼
働する転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、200℃以上の高温環境下におい
て使用される軸受に用いられていた潤滑方法として、以
下掲げるものがあった。 1) 軸受の軌道面、転動体、又は金属製の保持器に、
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、黒鉛、二硫
化モリブデン等の固体潤滑剤を被膜することにより潤滑
を行う方法。
【0003】2) 高耐熱性樹脂材料に対してPTF
E、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を配合した
組成物を保持器材料とし、軌道面に対して保持器から固
体潤滑剤を供給する方法。 3) 耐熱性かつ低蒸気圧性を有するフッ素系グリース
を潤滑剤として使用する方法などがありこれらはすべて
公知技術となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術1)につ
いては、PTFE、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤
滑剤の被膜は、被被膜面との間に界面が存在するため
に、転動体などの回転接触時に被膜の剥離を起こすため
長期間の軸受寿命が期待しにくいという問題がある。さ
らに、剥離膜が摩耗粉となり、これによる発塵も問題と
なる。また上記技術2)については、固体潤滑剤が、組
成物であるマトリックス樹脂の中に充填剤として配合さ
れているため、保持器の回転時にこれらが潤滑を供する
と共に摩耗粉を形成し、発塵をするという問題がある。
この現象は、特に高温条件下での使用の場合に顕著であ
る。
【0005】上記技術3)については、フッ素系グリー
スには、高温下、あるいは真空雰囲気中でのフッ素系グ
リースからの蒸気の発生という問題があり、例えば半導
体製造工程に配設される搬送系の軸受部分に前述の潤滑
法を用いた場合には、フッ素系蒸気による真空雰囲気あ
るいは作業環境への汚染の問題が生じる。本発明は、前
記問題に鑑み、200℃以上の高温条件下あるいは真空
雰囲気中においても、長寿命かつ低発塵で有りさらに真
空雰囲気の汚染が小さい軸受用の樹脂製保持器を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による転がり軸受保持器は、熱可塑性耐熱樹
脂材料または熱硬化性樹脂材料のマトリックス中にフッ
素系の界面活性剤を配合して形成されていることを特徴
としている。なお、保持器は、樹脂材料のみにより形成
されたもの、あるいは金属製の地金に樹脂材料をコーテ
ィングして形成されたもののいずれであってもよい。
【0007】配合するフッ素系界面活性剤の具体例とし
ては、例えば、フルオロアルキルカルボン酸:(アルキ
ル基の炭素数は2〜20)、N−パーフルオロオクタン
スルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−(フルオロ
アルキルオキシ)−1−アルキルスルホン酸ナトリウ
ム:(フルオロアルキル基の炭素数は6〜8であり、ア
ルキル基の炭素数は3〜4)、3−(ω−フルオロアル
カノイル−N−エチルアミノ)−1−プロパンスルホン
酸ナトリウム:(アルカン基の炭素数は6〜8)、N−
(3−パーフルオロオクタンスルホンアミドプロピル)
−N、N−ジメチル−N−カルボキシメチレンアンモニ
ウムベタイン、パーフルオロアルキルカルボン酸:(ア
ルキル基の炭素数は7〜13)、パーフルオロオクタン
スルホン酸ジエタノールアミド、パーフルオロアルキル
スルホン酸の、リチュウム塩、カリウム塩、ナトリウム
塩:(アルキル基の炭素数は7〜14) N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフル
オロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキルス
ルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩:(ア
ルキル基の炭素数は6〜10)、パーフルオロアルキル
−N−エチルスルホニルグリシンのカリウム塩:(アル
キル基の炭素数は6〜10)、リン酸ビス(N−パーフ
ルオロオクチルスルホニル)−N−エチルアミノエチ
ル、モノパーフルオロアルキルエチルリン酸エステル:
(アルキル基の炭素数は6〜16)等がある。
【0008】これらフッ素系界面活性剤として実際に用
いられるものとしては具体的には、メガファック(大日
本インキ化学社製)、エフトップ(新秋田化成社製)、
サーフロン(旭硝子社製)、 フタージェ
ント(ネオス社製)、ユニダイン(ダイキン工業社
製)、 フローラード(スリーエム社製)、モン
フロー(ICI社製)、 ゾニール(デュ
ポン社製)等の商品名のものが該当する。これらのフッ
素系界面活性剤は、耐熱性、配合する樹脂の種類などを
考慮して使用条件に応じて使い分けることができる。
【0009】また、上記フッ素系界面活性剤を配合する
樹脂としては、PBI(ポリベンゾイミダゾール)、
PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、全芳香族ポ
リエステル、 ポリエーテルニトリル、ポ
リイミド、 ポリアミドイミ
ド、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、ナイロ
ン、エポキシ樹脂等がある。
【0010】これらの樹脂パウダーあるいはペレットに
は、上述のフッ素系界面活性剤の配合が可能であり、配
合後さらに射出成形加工、圧縮成形加工、研削加工を加
えることによってによって所定の保持器形状を得ること
ができる。さらに、所定の保持器形状を得る方法とし
て、有機溶媒により樹脂を溶解したものに界面活性剤を
配合し、その後金属製の保持器の表面上に先の溶解樹脂
を硬化させ、樹脂層を形成させる方法もある。
【0011】この場合、樹脂材料を溶解するために用い
られる有機溶媒としては、N、N−ジメチルフォルムア
ミド、 N、N−ジメチルアセトアミド、N−メチル
−2ピロリドン、 アルコール、セルソルブア
セテート、 トルエン、MEK(メチルエ
チルケトン)、 キシレン、クロロセン等があり、
これらは2種類以上の混合物でもよく、その溶媒による
溶解樹脂中には上述のフッ素系界面活性剤が配合でき
る。
【0012】また、相溶性があればフッ素系界面活性剤
と有機溶媒との組合せは特に限定されない。なお、この
工程に用いられる樹脂材料としては、PBI、ポリアミ
ドイミド、エポキシ樹脂、フラン樹脂などがあり、有機
溶媒と相溶性のある樹脂材料との組合せを選択すること
により樹脂材料を溶液化することができる。
【0013】本発明におけるフッ素系界面活性剤の配合
比率は、1〜80wt%が望ましい。また、本発明が目
的とする軸受性能に支障がない範囲で、4フッ化エチレ
ン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒鉛、ア
ンチモン硫化物等の固体潤滑剤を適量配合してもよい。
【0014】
【作用】従来の固体潤滑剤を使用した軸受の潤滑技術と
異なり、樹脂マトリックスに潤滑性を付与することとな
るため、潤滑寿命が長くなり、発塵が少なくなる。特に
軸受の使用温度が異なる場合、その使用温度に応じた樹
脂材料とフッ素系界面活性剤とを選択することにより、
軸受の長寿命化を図ることができる。
【0015】例えば、使用温度が200℃の場合には、
PPSまたはPEEKをマトリックスとし、フッ素系界
面活性剤としてフタージェントを用いた樹脂材料のみか
らなる保持器、あるいはPAI(ポリアミドイミド)を
N−メチル2ピロリドンに溶解せしめ、さらにサーフロ
ンを配合したものをSUS304製の金属保持器にコー
ティングして樹脂保持器を作成し、これらを用いること
により軸受の長寿命化が達成できる。
【0016】さらに、使用温度が300℃の場合には、
ポリベンゾイミダゾールを樹脂として選定し、これによ
る保持器を用いることで軸受の長寿命化が図られる。ま
た、ヘキスト社より市販されているポリベンゾイミダー
ルとPEEKとの複合材料は射出成形が可能であり、さ
らに同社より市販されているポリベンゾイミダールをN
−ジメチルアセトアミドで溶液化したものに上述のフッ
素系界面活性剤を配合したものを用いることにより、コ
ーティングした樹脂保持器を作成することも可能であ
る。
【0017】
【実施例】従来技術による保持器及び本発明に係る保持
器の優位性についての評価結果を実施例として以下に述
べる。評価には、内径8mm、外径22mm、幅7mm
のSUS440C材の玉軸受を使用し、保持器としては
樹脂保持器及びSUS304のプレス保持器にコーティ
ングしたものの2種類の保持器を試作し、用いている。
試作保持器の一覧を表1に示す。なお、表中の数値は重
量百分率を示す。
【0018】 表1試作保持器一覧 保持器番号 保持器種類 樹脂 フッ素系界面活性剤 他の固体潤滑剤 樹脂製 PPS:100 なし なし 樹脂製 PPS: 95 なし 5(黒鉛) 樹脂製 PPS: 95 5 なし 樹脂製 PPS: 90 5 5(黒鉛) コーティンク゛ PAI:100 なし なし コーティンク゛ PAI: 91 なし 9(黒鉛) コーティンク゛ PAI: 92.8 7.2 なし コーティンク゛ PAI: 83.8 7.2 9(黒鉛)
【0019】これら試作保持器を、250℃の高温電気
炉中(オーブン)で、アキシャル荷重2.5kgfを負
荷し、1000rpmの試験条件下で20時間の連続運
転試験を行った。その後、軸受の耐摩耗率、及び保持器
の耐摩耗率を測定した。なお、軸受の摩耗率は、試験前
後に軸受全体の重量を測定し、その差を試験前の軸受の
重量で除した百分率で示している。
【0020】また、保持器の摩耗率は、保持器単体の重
量を予め測定しておき、試験後の軸受の全重量減量から
の内外輪、転動体の重量減量の差より、保持器単体の重
量減量率を求めた。各保持器の軸受摩耗率及び保持器摩
耗率の評価結果を表2に示す。
【0021】 表2 軸受摩耗率及び保持器摩耗率の評価結果 保持器番号 軸受摩耗率(wt%) 保持器摩耗率(%) 1.2 5.6 0.8 4.3 0.10 2.2 0.02 2.0 0.9 5.9 0.9 4.6 0.11 2.5 0.07 1.6
【0022】評価試験において認められた、本発明の優
位性について説明する。保持器番号は、従来技術に相
当する通常の樹脂材料のみからなる樹脂保持器であり、
保持器番号は、の樹脂中に固体潤滑剤として黒鉛を
配合したものである。保持器番号は、樹脂材料のマト
リックス中にフッ素系界面活性剤を配合したものからな
る樹脂保持器であり、保持器番号は、の樹脂中にさ
らに固体潤滑剤として黒鉛を配合したものである。
【0023】従来技術およびの比較が示すように、
従来から知られているように固体潤滑剤の配合により、
保持器の摩耗量が軽減する。しかし、およびの比較
が示すように、固体潤滑剤に変えてフッ素系界面活性剤
を配合することによってさらに保持器の摩耗量が軽減し
ている。さらに、従来より公知の技術である固体潤滑剤
の配合と、本発明によるフッ素系界面活性剤の配合とを
等量行った場合であるは、およびと比較して保持
器の耐摩耗性の向上は著しい。
【0024】保持器番号、、、は、SUS30
4製の保持器にポリアミドイミドの樹脂をコーティング
した複合型の樹脂保持器である。およびは従来より
公知の技術によるものであり、およびは本発明によ
るフッ素系界面活性剤を配合した溶解樹脂を用いてコー
ティングが施されたものである。これらの比較から、複
合型の樹脂保持器においても、フッ素系界面活性剤の配
合によって保持器の耐摩耗性の向上が認められる。
【0025】なお、本発明の効果の評価においては保持
器の摩耗量について注力しているが、これは高温で軸受
を使用する場合に、保持器の摩耗が軌道面及び転動体の
摩耗に対して著しく大きく、軸受の全摩耗量において9
割以上を占めるためである。以上に述べたように、本発
明による保持器は、その耐摩耗性を著しく向上させてい
るが、同時に保持器からの潤滑剤の転移によって軌道面
と転動体の潤滑機能を改善することも可能である。
【0026】なお、本実施例においては使用条件を25
0℃としたが、さらに高温である使用条件で用いる軸受
については、先に述べたような高温用樹脂材料とフッ素
界面活性剤との組合せを選択することによって、保持器
の耐摩耗性の向上を達成することができる。
【0027】
【発明の効果】高温で使用する軸受において、本発明に
よる保持器を組み込むことにより、無潤滑条件での摩耗
を軽減し、軸受寿命を延ばすことが可能である。さら
に、保持器の製造方法が従来の射出成形や樹脂コーティ
ングを利用することが可能であるため、軸受の製造コス
トが安価に抑えられる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内外輪、転動体及び転動体を案内保持す
    る保持器からなる転がり軸受において、前記保持器がフ
    ッ素系界面活性剤を含有した樹脂材料で構成されたこと
    を特徴とする転がり軸受保持器。
JP27097197A 1997-10-03 1997-10-03 転がり軸受保持器 Withdrawn JPH11108062A (ja)

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JP27097197A JPH11108062A (ja) 1997-10-03 1997-10-03 転がり軸受保持器

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JP27097197A JPH11108062A (ja) 1997-10-03 1997-10-03 転がり軸受保持器

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JPH11108062A true JPH11108062A (ja) 1999-04-20

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JP (1) JPH11108062A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001343022A (ja) 2000-06-01 2001-12-14 Daido Metal Co Ltd 複層摺動材料
JP2015165150A (ja) * 2014-03-03 2015-09-17 Ntn株式会社 回転伝達装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001343022A (ja) 2000-06-01 2001-12-14 Daido Metal Co Ltd 複層摺動材料
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