JPS63246507A - ころがり軸受用保持器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高温あるいは真空中などの油の使用できない
環境下で運転する各種機器に取付けて使用するころがり
軸受用保持器、即ち、ころがり軸受の１部品で、ころと
ころとの接触又は球と球との接触を生じさせないように
保持するための保持器に関するものである。

［従来の技術］ 従来、油の使用できない各種機器のころがり軸受は、そ
れを構成している内輪、外輪、ころ又は球、あるいは保
持器の内、少なくとも一種に自己潤滑性材料が用いられ
ている。

一般に、軸受に用いられる自己潤滑性材料は、大別する
と、■ＷＳ２．ＭｏＳ２．黒鉛等の固体潤滑性物質に金
属又は合金を添加してなる焼結材料、■金属又は合金か
らなる基材の表面に固体潤滑性物質の薄膜を形成してな
る被覆材料、又は■プラスチックもしくはプラスチック
に固体潤滑性物質を充填した高分子系複合材料がある。

これらの自己潤滑性材料の内、■の焼結材料の代表例と
しては、特公昭４９−１３６８６号公報又は特開昭５０
−３０７０６号公報があり、■の被型材料の代表例とし
ては、特開昭５８−４２８２９号公報がある。

ころがり軸受の保持器に上記■の焼結材料からなる自己
潤滑性材料を用いる場合、特にＭｏＳ２等のように金属
又は合金との親和性が高い固体潤滑性物質を含有してい
る焼結材料を用いる場合は、すぐれた強度を有している
けれども、保持器から供給される固体潤滑性物質が少な
くなり、そのために保持器ところ又は保持器と球、ころ
と外輪又は球と外輪、ころと内輪又は球と内輪において
、トルク及び摩耗量が増大するという問題がある。

また、（りの被覆材料をころがり軸受の保持器に用いる
場合は、油による潤滑性に比較して耐熱性が高く、高温
又は真空中でも使用できるけれども、寿命が短く、バラ
ツキも大きいという問題がある。

さらに、■の高分子系複合材料をころがり軸受の保持器
に用いる場合は、上述の材料に比較して耐熱性に乏しく
、また炭素材料では真空中で潤滑性と耐摩耗性を失い、
変形及び異常摩耗を起こし、高温及び真空中で用いると
保持器が分解して生ずるガス又は摩耗粉の発生により雰
囲気が汚染されるのと、寿命も極端に短くなるという問
題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上述のような問題点を解消したものであり、
即ち、高温あるいは真空中などの油の使用できない環境
下での使用に適し且つ安価な材料によってころがり軸受
用保持器を形成すべく、鋭意研究を重ねた結果、ＷＳ２
粉末を主体とする固体潤滑性物質とＣｕ粉末を主体とす
る結合材を用いた焼結材料が１強度、耐熱性、＃摩耗性
に優れ、高温あるいは真空中で使用するころがり軸受の
保持器として最適であることを見い出し、本発明をなす
に至ったものである。

［問題点を解決するための手段１作用］本発明に係るこ
ろがり軸受用保持器は、１０〜８０ｗｔ％のＷＳ２と２
０〜９０ｗｔ％のＣｕとを主成分とする焼結材料で形成
したことを特徴とするものである。

さらに具体的に説明すると、本発明のころがり軸受用保
持器においては、固体潤滑性物質として贅Ｓ２粉末単独
か、あるいはそれに若干のＭｏＳ２及び／又は黒鉛粉末
を混合したものが使用され、結合材としては、Ｃｕ粉末
単独か、あるいはそれに若干の他の金属粉末を混合した
ものが使用され、それらを混合、焼結した焼結材料によ
り保持器が構成される。

上記固体潤滑物質を複合材によって形成する場合には、
ＷＳ２の３０ｗｔ％以下をＭｏＳ２及び／又は黒鉛で置
換したものとすることができ、また、上記結合材は、Ｏ
ｕ（７）３０ｗｔ％以下を、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｗ、Ｎ
ｏ、Ｔａ。

Ｆｅ、Ｇｏ、旧、Ｂｅ、Ａｌ、Ｐ及びこれらの合金の中
の少なくとも１種の金属又は合金で置換したものとする
ことができる。

ころがり軸受用保持器自体の構造としては、従来から知
られている各種構造を採用できるのは勿論である。

上記固体潤滑性物質として用いたＷＳ２は、　ＭｏＳ２
より耐熱性、耐摩耗性に優れ、特に金属と反応し難い点
で有利なものである。即ち、　ＭｏＳ２を用いた場合に
は、Ｃｕなどの金属粉末と混合、焼結する過程で反応を
起し、潤“滑性の低い化合物となるが、１１Ｓ２の場合
はほとんど反応せず、そのまま残留するので、潤滑性に
優れた保持器を形成することができる。また、黒鉛は、
不活性ガス中や真空中では潤滑性に乏しく、特に相手面
への移着性が劣るため、それを主体とする自己潤滑性材
料は保持器材料として不向きであるが、上記ＷＳ２はこ
れらの点でも憬れた特性を有している。

ざらに、結合材として用いた上記Ｃｕは、　ＷＳ２との
反応性が低く、安価な点で非常に有利なものである。

上記ＷＳ２−Ｃｕ系焼結材料をころがり軸受の保持器と
して用いるに際し、上述したように、ｗｓ２粉末量は１
０〜８０ｗｔ％が適しているが、それが１０ｗｔ％未満
では、ポール面への付着物中、　ＷＳ２の量が不十分な
ため、内外輪間のトルクが大きくなり、保持器の摩耗量
も多い、また、８０ｗｔ％を超えて多くなると、焼結し
難い上、耐摩耗性と強度が著しく低くなる。

一方、ＭＯ３２又は黒鉛の置換量は、　３０ｗｔ％以下
としているが、その範囲を逸脱すると次のような問題が
ある。即ち、　ＭｏＳ２の置換量が３０ｗｔ％を超えて
多くなると、ＭｏＳ２とＣｕが焼結中に反応してＭｏＳ
２が消失するため、残留潤滑剤不足によるトルクの上昇
が顕著になる。特に、ＭｏＳ２の置換量が５〜１０ｗｔ
％の場合は、材料硬さと強度が上昇し、耐摩耗性が向上
することから好ましいことである。また、黒鉛の置換量
が３０ｗｔ％を超えて多くなると、真空中又は大気中の
苛酷条件などでは黒鉛の潤滑性が悪いため、トルクの上
昇が著しくなる。特に、黒鉛の置換量が５〜１０ｗｔ％
の場合は、耐摩耗性が向上することから好ましいことで
ある。

さらに、Ｃｕの他金属による置換量は３ｈｔ％以下とし
ているが、それが３０ｗｔ％を超えて多くなると、金属
相の材料特性（硬さ、強さ）が変化したり、ＷＳ２との
反応が激しくなるため、ＦｒＦ＃摩耗性の低下やトルク
上昇が生起する。他金属の中で、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂ
ｅ、Ｐはトルクの低下に効果があり、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、
Ｆｅ、Ｇｏ、Ｎｉ、Ａｌ１は耐摩耗性向上と強度ならび
に耐食性の上昇に有効である。

上述したＷＳ２−Ｃｕ系焼結材料からなるころがり軸受
用保持器は、運転中に保持器と軸受のこる又は球が接触
を繰り返し、保持器材料中のＷＳ２がこる又は球へ移着
して薄い潤滑性被膜が形成される。

さらに、ころ又は球から内外輪との接触面への移着も起
こるため、ころがり軸受は焼付くことなく、低いトルク
で回転させることができる。また、保持器からのＷＳ２
の供給は絶えず行なわれるため、滑らかな回転を長時間
にわたって維持することができる。

ここで形成されるｗｓ２の被膜は、耐熱性、耐酸化性、
潤滑性に優れ、しかも雰囲気による潤滑性の低下がない
ため、高温あるいは真空中などの厳しい環境下でも良好
な運転が可能である。

［実施例］ 〈実施例１〉 市販されている固体潤滑性物質のＷＳ２．ＭｏＳ２．黒
鉛粉末と、Ｃｕ、Ｓｕ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｗ、Ｎｏ、Ｔａ、
Ｆｅ、Ｇｏ、Ｘｉの各金属粉末を使用し、第１表に示す
ような固体潤滑性材料を作成した。

上記第１表の固体潤滑性材料及び重版材料を用いて保持
−を製作し、以下の条件下でころがり軸受の試験を行な
った。

第１表 第２表 Ｏ：良好、　　Ｏ：やや良好、　　Δ：やや不良、　　
　Ｘ：不良、軸受　：アンギュラー型球軸受 φ１９×φ６×６ 荷重　：アキシャル荷重１０ｋｇ 速度　：　１０００　ｒｐｍ 雰囲気：　２　Ｘ　１Ｏ−６Ｔｏｒｒ 温度　：室温 試験の結果を第２表に示す。

なお、第２表のトルク特性に関する表示は。

トルク値の変動中（短時間、長時間の変動を含む、）の
大きさによって評価した結果を示している。

第２表の試験結果から、本発明に基づくころがり軸受用
保持器は、優れた特性を有していることがわかる。

く実ツバ［（例　２　〉 試験軸受：アンギュラ−球軸受　５ＵＪ２製７２５０４
ＣＰＳ 試験条件：大気中、１５０℃、　２０００ｒｐｍ、スラ
スト荷１５ｋｇ 結　　果：固体潤滑剤混合量と停止迄の運転時間に関し
、第１図に示すような結果を 得た。第１図中、ＯはＣｕ−９ｎ（１二９）に５０％な
いし、８０％のＷＳ２を添加した自己潤滑性材料、拳は
３３％の固体潤滑剤中１０％を黒煙に置換えた自己潤滑
材料。

Δは鉛青銅をそれぞれ保持器とした軸 受の寿命である。鉛青銅に比べ試験し た自己潤滑材料は軸受の運転可能な寿 命を延長した。また、保持器の摩耗も 自己潤滑材料の方が少なかった。

〈実施例３〉 試験軸受ニスラスト球軸受　５ＵＪ２製　５１１００試
験条件：大気中および窒素中、１００℃から３５０℃ま
で毎分５℃づつ昇温、１０００ｒｐｏ＋　、スラスト荷
重５０ｋｇ 結　　果：第３表と第４表に示すように、ｗｓ２第３表 Ａニア５Ｇ℃−１８，２００−ゾｃ＋ｗ２　　（ホット
プレス）Ｂ：６５０℃−１８，２０）ｃｇ／ｃｓ２（ホ
ットプレス）第４表 ○：良好、　　０：やや良好、　　Δ：やや不良、　　
×：不良、等を含む本発明の各種自己間滑材料の 保持器を用いた場合、試験した温度の 範囲で良好な運転が可能な低いトルク を示し、ＰＪ耗も小さかった。

［発明の効果］ 以上に詳述した本発明によれば、従来の保持器が有して
いる欠点を解消し、安価で、しかも高温あるいは真空中
などの環境下での使用に際して、優れた強度、耐熱性、
＃摩耗性を示すころがり軸受用保持器を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のころがり軸受用保持器についての試験
結果を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１０〜８０ｗｔ％のＷＳ＿２と２０〜９０ｗｔ％の
   Ｃｕとを主成分とする焼結材料で形成したことを特徴と
   するころがり軸受用保持器。 ２、ＷＳ＿２の３０ｗｔ％以下を、ＭｏＳ＿２及び／又
   は黒鉛により置換したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のころがり軸受用保持器。 ３、Ｃｕの３０ｗｔ％以下を、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｗ、
   Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ａｌ、Ｐ及びこ
   れらの合金の中の、少なくとも１種の金属又は合金で置
   換したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載のころがり軸受用保持器。