WO2006098169A1 - 固体潤滑ころ軸受 - Google Patents

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Kenji Sunahara
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Definitions

  • the present invention relates to a solid lubricating roller bearing used in a special environment where lubricating oil or grease cannot be used, such as in vacuum, high temperature, low temperature, or radiation.
  • FIG. 3 is a side development of the solid lubricating roller bearing shown in the first prior art.
  • 1 is an inner ring
  • 2 is an outer ring
  • 5 is a concave spacer (second member)
  • 6 and 6A are rollers (first member).
  • a cross roller bearing that is a type of roller bearing in which the rollers 6 and 6A adjacent to each other are crossed 90 degrees between two raceway members of the inner ring 1 and the outer ring 2
  • the roller 6 The surface of 6A is covered with a solid lubricating film 7, and both sides of the spacer 5 are recessed so that the rollers 6, 6A adjacent to each other on both the left and right sides of the spacer 6 can rotate.
  • a configuration has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • FIG. 4 is a side development view of the solid lubricating roller bearing showing the second prior art.
  • a spacer 5A as a second member having a solid lubricating film on the surface of a roller, which is formed into a spherical shape made of resin (for example, a patent document). 2).
  • Patent Document 1 JP-A-10-141363
  • Patent Document 2 Japanese Utility Model Publication 2-74625
  • the present invention has been made in view of such problems, can stably transfer a spacer lubricant, and can reduce wear of a solid lubricant film on a roller surface.
  • An object of the present invention is to provide a solid lubricating roller bearing.
  • the present invention is configured as follows.
  • the invention according to claim 1 is a plurality of rollers as a first member coated with a raceway member having two rolling surfaces and a solid lubricating film placed between the rolling surfaces to apply a load.
  • a solid lubricating roller bearing in which the surface in contact with the roller made of a self-lubricating material that is interposed between the rollers and keeps the interval also serves as a spacer having a concave shape as the second member, at least at one location A metal ball having a hardness higher than that of the spacer is interposed between the spacers as a third member having a diameter smaller than that of the roller.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that a ratio of the number of the balls to the number of the rollers when the number of the balls is zero is 13% or more and 50% or less.
  • the invention according to claim 3 is characterized in that the surface of the ball is coated with molybdenum disulfide.
  • the present invention has the following effects.
  • the ball force S placed as the third member between the spacers is brought into contact with the S spacer, and the lubricant of the spacer is transferred to the balls. Transfer to outer ring Therefore, long-term operation of the solid lubricating roller bearing is enabled. And since there is no member in point contact with the solid lubricating film on the roller surface, premature wear and wrinkle phenomenon of the solid lubricating film does not occur!
  • the spacer has a ratio of the number of balls as the third member and the number of rollers when the number of the balls is zero is set to 13% or more.
  • the transfer amount of the lubricant is sufficient, and by setting it to 50% or less, a decrease in load capacity due to a decrease in the number of rollers can be suppressed. In other words, at the level of 13% or more and 50% or less, the lifespan can be balanced at the highest level.
  • molybdenum disulfide power coated on the surface of the ball as the third member is transferred to the inner and outer rings as a high-quality lubricant.
  • FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, in which (a) is a developed side view of a roller bearing, and (b) is an enlarged sectional view taken along line AA in (a).
  • FIG. 2 is a graph showing the effect of the present invention.
  • FIG. 3 is a side development view of the solid lubricating roller bearing showing the first prior art.
  • FIG. 4 is a side development view of the solid lubricating roller bearing showing the second prior art.
  • FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, (a) is a developed side view of a roller bearing, and (b) is (a It is an expanded sectional view which follows the AA line in FIG.
  • 1 (a) and 1 (b) 1 is an inner ring
  • 2 is an outer ring divided into two
  • 3 is a 90-degree V-shaped inner ring rolling surface provided on the outer peripheral surface of the inner ring 1
  • 4 is the outer ring 2
  • 6 is a roller as a first member made of SUS440 C disposed between the rolling surfaces 3 and 4. They are arranged as Roller 6 and Roller 6A, alternately changing directions.
  • the surfaces of the rollers 6 and 6A are coated with 1 m of molybdenum disulfide molybdenum which is a solid lubricant.
  • Reference numeral 5 denotes a spacer as a second member inserted and arranged between the roller 6 and the roller 6A.
  • Reference numeral 7 denotes a ball as a third member. The diameter of the ball is about 30 m / J, smaller than the diameter of the roller.
  • the present invention is different from the prior art, particularly Patent Document 1, in that the spacer 5 as a third member having a diameter smaller than that of the rollers 6 and 6A is provided between at least one spacer 5. The point is that a metal ball 7 having high hardness is interposed.
  • a combination of a spacer made of a self-lubricating material and a ball having a higher hardness than V can provide a life extension effect that more than compensates for the life reduction. all right. This is probably because the ball slides with the spacer in a point contact, and the transfer of the lubricant component, which hardly occurs at the time of the line contact by the combination of the spacer and the roller, is greatly increased. .
  • the so-called cross roller shaft in which the adjacent rollers are orthogonally arranged. Since the action of the present invention improves the transfer of the lubricant of the spacer force in the solid lubricating roller bearing, radial roller bearings other than cross roller bearings, thrust roller bearings, tapered rollers The same effect can be obtained with a bearing or the like. In addition to the rotary type, the same effect can be obtained with a direct acting type bearing.
  • rollers 6 and 6A are 4.OOmm in diameter and 3.85mm in length
  • ball 8 is a SUS440C bearing ball with a diameter of 3.97mm
  • spacer 5 is A self-lubricating resin mainly composed of PEEK was used.
  • FIG. 2 shows the life of a solid lubricating roller bearing when the number of balls 8 is changed as a life ratio, where the life of the prior art (with 0 balls) is 1. If more than one ball 8 is used, the life ratio increases more than three times. The reason for this is that the contact force between the rollers 6 and 6A and the spacer 5 was not low, and the lubricant transfer force was applied between the balls 8 and the spacers 5 when the ball 8 was applied. is there.
  • the service life is more than four times that of the prior art. If the number of balls 8 is 13 or more, the service life will be shortened. The reason for this is that the roller 6, 6A decreases as the ball 8 increases, that is, the load capacity decreases. Increased amount of lubricant transfer! ] And the load capacity reduction balance, the life ratio is more than 4 times longer when the number of balls 8 is 3 or more and 12 or less.
  • the life is 4 times longer than the conventional one.
  • the present invention is applied to a solid lubricating roller bearing used in a special environment where lubricating oil or grease cannot be used, such as in vacuum, high temperature, low temperature, or radiation.
  • the present invention can be used in the field of providing a solid lubricating roller bearing that can be stably transferred and can reduce wear of the solid lubricating film on the roller surface.

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Abstract

　スペーサからの潤滑剤を安定的に転移させることができ、かつ、ころ表面の固体潤滑膜の摩耗を低減させることができる固体潤滑ころ軸受を提供する。 　二つの転走面を持つ軌道部材と、荷重を負荷するために転走面間に載置した固体潤滑膜を被覆した第１の部材としての複数のころと、ころ間に介装させて間隔を保持する自己潤滑性材料で出来たころと接する面が凹形状の第２の部材としてのスペーサからなる固体潤滑ころ軸受において、少なくとも１箇所のスペーサ間に、ころより直径の小さな第３の部材としての、スペーサより硬度が高い金属製のボールを介装させる。

Description

固体潤滑ころ軸受
技術分野
[0001] 本発明は、真空中、高温、低温あるいは放射線下など、潤滑油やグリースが使用で きない特殊環境下で使用される固体潤滑ころ軸受に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、真空中、高温、低温あるいは放射線下など、潤滑油やグリースが使用できな い特殊環境下で使用される固体潤滑ころ軸受は、図 3、図 4のようになっている。 図 3は、第 1の従来技術示す固体潤滑ころ軸受の側面展開図である。
図 3において、 1は内輪、 2は外輪、 5は凹形状のスぺーサ（第 2の部材）、 6と 6Aは ころ (第 1の部材)である。図に示すように、内輪 1と外輪 2の 2つの軌道部材間に、隣 同士のころ 6, 6Aを 90度向きを変えてクロスさせた、ころ軸受の一種であるクロスロー ラ軸受において、ころ 6, 6Aの表面に固体潤滑膜 7を被覆し、スぺーサ 5を、その左 右両側面に互いに隣接するころ 6, 6Aが回転可能に嵌合するように、前記両側面を 凹形状にした構成が提案されている (例えば、特許文献 1)。
図 4は、第 2の従来技術を示す固体潤滑ころ軸受の側面展開図である。 この第 2の従来技術においては、ころの表面に固体潤滑膜がなぐ第 2の部材とし てのスぺーサ 5Aを榭脂製の球状に構成したものが提案されている（例えば、特許文 献 2)。
これらの従来技術は、運転初期に転動体表面の固体潤滑膜が潤滑し、運転の経 過に伴い自己潤滑性材料であるスぺーサ 5, 5A力もの潤滑成分力 Sころ 6, 6Aへ転移 し、そして内 ·外輪に転移することで長期の潤滑を可能にすることを狙ったものである 特許文献 1 :特開平 10— 141363号公報
特許文献 2：実開平 2— 74625号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0003] ところが、第 1の従来技術においては、スぺーサがころの円筒面にフィットする凹形 状になっているため、ころとスぺーサは面接触の状態で面圧が低ぐ潤滑剤の転移 が殆ど起こらな 、と 、う問題があった。
また、第 2の従来技術においては、ころの表面に固体潤滑膜がないので初期潤滑 ができず、短寿命となる。仮にころ表面に固体潤滑膜を付けても、スぺーサの形状を ころの円筒面とフィットしないように凸形状 (球状）にしているので、ころとスぺーサの 接触が点接触となり潤滑剤の転移量は多いが、その接触部が点接触であるため、接 触した点の固体潤滑膜が早期に摩耗し、結局寿命が短！ヽという問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、スぺーサカもの潤滑剤を安 定的に転移させることができ、かつ、ころ表面の固体潤滑膜の摩耗を低減させること ができる固体潤滑ころ軸受を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
[0004] 上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項 1に記載の発明は、二つの転走面を持つ軌道部材と、荷重を負荷するため に前記転走面間に載置した固体潤滑膜を被覆した第 1の部材としての複数のころと、 前記ころ間に介装させて間隔を保持する自己潤滑性材料で出来たころと接する面が 凹形状の第 2の部材としてのスぺーサカもなる固体潤滑ころ軸受において、 少なくとも 1箇所の前記スぺーサ間に、前記ころより直径の小さな第 3の部材として の、前記スぺーサより硬度が高 、金属製のボールを介装させたことを特徴とするもの である。
請求項 2に記載の発明は、前記ボールの個数と、前記ボールを 0個とした時のころ 個数の比が 13%以上 50%以下であることを特徴とするものである。
請求項 3に記載の発明は、前記ボールの表面に、二硫化モリブデンを被覆したこと を特徴とするものである。
発明の効果
[0005] 本発明によれば、次のような効果がある。
(1)請求項 1に記載の発明によると、スぺーサ間に第 3の部材として載置したボール 力 Sスぺーサと接し、スぺーサの潤滑剤をボールに転移し、さらに内'外輪に転移する ので固体潤滑ころ軸受の長期間の運転を可能にする。そして、ころ表面の固体潤滑 膜と点接触する部材が無 ヽので、固体潤滑膜の早期摩耗と ヽぅ現象が起きな!/ヽ。
(2)請求項 2に記載の発明によると、第 3の部材としてのボールの個数と、このボール を 0個とした時のころ個数の比が 13%以上にしたことによって、スぺーサカもの潤滑 剤の転移量が充分となり、かつ 50%以下としたことによってころ個数減少による負荷 容量低下が抑えられる。すなわち、 13%以上 50%以下では最も高い水準で寿命の バランスが取れる。
(3)請求項 3に記載の発明によると、第 3の部材としてのボールの表面に被覆した二 硫ィ匕モリブデン力 良質な潤滑剤として内 ·外輪に転移する。
以上の効果で、固体潤滑ころ軸受を長寿命化することができる。
図面の簡単な説明
[0006] [図 1]本発明の実施の形態を示す図で、（a)はころ軸受の側面展開図で、（b)は (a) における A— A線に沿う拡大断面図である。
[図 2]本発明の効果を示すグラフ図である。
[図 3]第 1の従来技術を示す固体潤滑ころ軸受の側面展開図である。
圆 4]第 2の従来技術を示す固体潤滑ころ軸受の側面展開図である。
符号の説明
[0007] 1 内輪
2 外輪
3 内輪転走面
4 外輪転走面
5, 5A スぺーサ（第 2の部材）
6, 6A ころ (第 1の部材）
7, 7A 固体潤滑膜
8 ボール (第 3の部材）
発明を実施するための最良の形態
[0008] 以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
図 1は本発明の実施の形態を示す図で、（a)はころ軸受の側面展開図で、（b)は (a )における A— A線に沿う拡大断面図である。
図 1 (a) , (b)において、 1は内輪、 2は 2つ割りにした外輪、 3は前記内輪 1の外周面 に設けた 90度 V形の内輪転走面、 4は前記外輪 2の内周面に前記内輪転走面 3に 対向して設けた同形の外輪転走面、 6は前記転走面 3, 4間に配置された SUS440 C製の第 1の部材としてのころで、交互に方向を変えた、ころ 6、ころ 6Aとして配置し ている。なお、前記ころ 6, 6Aの表面には、固体潤滑剤である二硫ィ匕モリブデンを 1 m被覆している。
5は前記ころ 6と、ころ 6Aとの間にそれぞれ挿入配置した第 2の部材としてのスぺー サである。そして、 7は第 3の部材としてのボールである。ボールの直径はころの直径 より 30 mほど/ J、さくしている。
本発明が従来技術、特に特許文献 1と異なるところは、少なくとも 1箇所の前記スぺ ーサ 5間に、前記ころ 6, 6Aより直径の小さな第 3の部材としての、前記スぺーサ 5より 硬度が高い金属製のボール 7を介装させた点である。
以下、その動作を説明する。
前記ころ 6, 6Aとスぺーサ 5間は、面接触のために殆ど潤滑剤の転移は生じない。 但し面接触のため、ころ 6, 6Aの表面の固体潤滑膜の異常摩耗も生じない。潤滑剤 の転移は、ボール 8とスぺーサ 5間の摺動で生じる。ボール 8とスぺーサ 5間は点接触 のため、スぺーサ 5の潤滑剤成分がボールに転移し、そして内'外輪に転移する。こ の機構で長期間の潤滑を可能にする。
一般的に、ころの一部を直径が小さいボールに置き換えると、荷重を負荷できるこ ろの数が減るため、残ったころが負担する荷重が増え寿命が低下する。よって寿命 延長策として、このような軸受構成は通常考えられない。
しかし、種々実験した結果、自己潤滑性材料で出来たスぺーサとそれより硬度が高 V、ボールとの組合せによれば、寿命低下を補って余るほどの寿命延長効果が得られ ることがわかった。それは、ボールがスぺーサに対して点接触で摺動するので、スぺ ーサとローラの組合せによる線接触時には殆ど発生しなカゝつた潤滑剤成分の転移が 大幅に増えたためと考えられる。
本発明の形態では、隣り合うころ同士が直交して配置する、いわゆるクロスローラ軸 受を取り上げている力 本発明の作用は固体潤滑ころ軸受におけるスぺーサ力 の 潤滑剤の転移を改善させたものであるので、クロスローラ軸受以外のラジアルころ軸 受、スラストころ軸受、円すいころ軸受などでも同様な効果が得られる。さらに、回転 型以外に直動型の軸受でも同様な効果が得られる。
実施例 1
[0009] 以下、本発明の実施の形態に伴う実施例を説明する。
本実施例では、ころ 6, 6Aは、直径 4. OOmm,長さ 3. 85mmのものを用い、ボー ル 8は、直径 3. 97mmの SUS440Cの軸受用ボールを用い、スぺーサ 5は、 PEEK を主成分とする自己潤滑性榭脂を用いた。スぺーサ 5間に、第 3の部材としてのボー ル 8を介装することによる寿命延長の効果を確認するため、まず、ころ 6, 6Aを 24個 介装することから始め、その内の n個を、第 3の部材のボール 8に置き換えたときの寿 命延長の効果を n= l個ずつ増加し調べた。軸受寿命の評価には、軸受 2個に 215 Nのアキシャル荷重を負荷して、 320rZminで回転させる寿命試験機を用い、内径 30mm,外径 55mm、幅 10mmの軸受を評価した。試験中にはモータのトルク出力 をモニタし、定常時のトルクの 2倍を越えた時点を軸受寿命とした。図 2に、本発明の 効果として、ボール 8の個数を変えたときの固体潤滑ころ軸受の寿命を、従来技術（ ボール 0個時）の寿命を 1とした寿命比で示す。ボール 8を 1個以上にすると寿命比が 3倍以上に増加している。この理由は、ころ 6, 6Aとスぺーサ 5間では面圧が低く生じ なかった潤滑剤の転移力 ボール 8を加えることでボール 8とスぺーサ 5間で発生す るようになったためである。
実施例 2
[0010] ボール 8を 3個以上 12個以下としたときの寿命は従来技術と比べ、 4倍以上となつ ている。そしてボール 8を 13個以上とすると寿命が低下しだす。この理由は、ボール 8 が増えた分、ころ 6, 6Aが減る、すなわち負荷容量が減るためである。潤滑剤の転移 量の増力！]と負荷容量の減少のバランスで、ボール 8が 3個以上 12個以下の時に寿命 比が 4倍以上と長寿命になる。
なお、従来技術におけるころ 6, 6Aの個数は 24個であるので、従来技術のころ個 数との比（ボール個数 Z従来例のころ個数）は、ボール 3個時に 3Z24= 12. 5%、 ボール 12個時に 12Z24 = 50%となる。すなわち、ボール個数 Z従来技術のころ個 数が 13%以上 50%以下のときに従来比 4倍以上の長寿命となると言える。
実施例 3
[0011] 次にボールの表面にも二硫ィ匕モリブデンを 1 μ m被覆して同様な試験を行った。ボ 一ル数は 8個とした。図 2に△プロットで示すように、寿命比が 10倍以上になった。こ れは、ボール表面の二硫ィ匕モリブデンが良質な潤滑剤として内 ·外輪に転移するた めである。
このように、複数のころの内の一部をボールに置き換えているので、ボールとスぺー サ間の点接触部からスぺーサの潤滑成分がボールに転移し、そして内'外輪に転移 し、寿命が長くなる。その結果、長寿命な固体潤滑ころ軸受を提供することができる。 産業上の利用可能性
[0012] 本発明は、真空中、高温、低温あるいは放射線下など、潤滑油やグリースが使用で きない特殊環境下で使用される固体潤滑ころ軸受に適用して、スぺーサカもの潤滑 剤を安定的に転移させることができ、かつ、ころ表面の固体潤滑膜の摩耗を低減させ ることができる固体潤滑ころ軸受を提供する分野に利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 二つの転走面を持つ軌道部材と、荷重を負荷するために前記転走面間に載置した 固体潤滑膜を被覆した第 1の部材としての複数のころと、前記ころ間に介装させて間 隔を保持する自己潤滑性材料で出来たころと接する面が凹形状の第 2の部材として のスぺーサカもなる固体潤滑ころ軸受において、
少なくとも 1箇所の前記スぺーサ間に、前記ころより直径の小さな第 3の部材として の、前記スぺーサより硬度が高い金属製のボールを介装させたことを特徴とする固体 潤滑ころ軸受。
[2] 前記ボールの個数と、前記ボールを 0個とした時のころ個数の比が 13%以上 50% 以下であることを特徴とする請求項 1に記載の固体潤滑ころ軸受。
[3] 前記ボールの表面に、二硫ィ匕モリブデンを被覆したことを特徴とする請求項 1また は 2に記載の固体潤滑ころ軸受。
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