WO2017082249A1 - 極低温環境用転がり軸受 - Google Patents

極低温環境用転がり軸受 Download PDF

Info

Publication number
WO2017082249A1
WO2017082249A1 PCT/JP2016/083103 JP2016083103W WO2017082249A1 WO 2017082249 A1 WO2017082249 A1 WO 2017082249A1 JP 2016083103 W JP2016083103 W JP 2016083103W WO 2017082249 A1 WO2017082249 A1 WO 2017082249A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cage
rolling bearing
side surfaces
piece
cage piece
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/083103
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伸寛 田中
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Publication of WO2017082249A1 publication Critical patent/WO2017082249A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/049—Roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/06—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/37—Loose spacing bodies
    • F16C33/374—Loose spacing bodies resilient
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication

Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing and a cage piece for a cryogenic environment used at a cryogenic temperature, such as a bearing of a submerged pump or the like for transferring a cryogenic gas such as liquefied natural gas.
  • a rolling bearing used in a normal temperature environment requires a rolling element to be rotatably held between an inner ring and an outer ring and requires liquid lubrication with a lubricating oil or the like.
  • liquid lubrication with a normal lubricating oil or the like cannot be expected.
  • rolling bearings for cryogenic environments are liable to deteriorate in strength and durability due to shrinkage and deformation of parts, and are required to withstand such severe use conditions.
  • liquefied natural gas which is a typical example of a cryogenic liquefied gas, has methane as a main component and has a physical property that does not liquefy unless it is ⁇ 161.5 ° C. (about ⁇ 162 ° C.) or lower under normal pressure.
  • examples of liquefied gas used in a liquefied state such as a refrigerant, a heat medium, and a filling gas include nitrogen and helium.
  • the environmental temperature is not limited to the above-described environment where liquefied gas exists, but also in a high altitude space beyond the stratosphere far from the surface of the earth, and in a far away space, Since the temperature is about 50 to ⁇ 270 ° C., similar characteristics are required for rolling bearings for cryogenic environments used in such artificial satellites and spacecraft.
  • the outer ring and inner ring are formed of martensitic stainless steel, ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, precipitation hardening stainless steel, or high speed tool steel.
  • the rolling elements are made of ceramic, martensitic stainless steel, ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, precipitation hardening stainless steel, or high speed tool steel, and the cage is made of fluororesin. (Patent Document 1 below).
  • the conventional rolling bearing for the cryogenic environment described above is not easy to sufficiently supply the solid lubricating component to the rolling elements and the raceway surfaces of the inner and outer rings in the cryogenic environment, and it is not possible to pass the time from the fluororesin cage.
  • a ring-shaped molded body made of a fluororesin-based material is preferably divided in the circumferential direction, and the width of the division is preferably matched to the required gap between adjacent rolling elements in a rolling bearing, because the shape is individual This is because the cage can be designed to expand the contact area between the rolling element and the cage as much as possible.
  • the difficulty in assembly process is that when the cage piece is designed to increase the contact area with the rolling element, the ball can be brought into surface contact with both sides of the cage piece facing the width direction of the gap. It is necessary to provide a concave portion having a spherical curved surface, and the width of the edge portion of such a concave portion necessarily occurs because it is wider than the gap at the closest point between adjacent balls. Accordingly, the assembling property of the cage piece becomes more difficult as the contact area between the rolling element and the cage piece is increased as much as possible in order to supply the solid lubricant to the rolling element as efficiently as possible. .
  • the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and in a rolling bearing used in a cryogenic environment, a solid lubricating component is sufficiently applied to the rolling elements from a separator-type cage piece made of a fluororesin-based material.
  • a sufficient amount of lubricating component can be supplied to the rolling elements and the main parts of the rolling bearings via the rolling elements, and the cage piece can be incorporated into the rolling bearings. It is an easy rolling bearing for a cryogenic environment.
  • a separator-type cage piece made of a fluororesin-based material is interposed between adjacent balls between an inner ring and an outer ring so that the balls can rotate.
  • a concave portion having a spherical surface that can come into surface contact with a ball is provided on both side surfaces of the cage piece facing the width direction of the gap, and the cage piece has a width between the two side surfaces. It is a rolling bearing for cryogenic environment provided with an elastic expansion / contraction mechanism that can be elastically reduced.
  • the rolling bearing for the cryogenic environment of the present invention configured as described above has a contact surface area between the cage piece and the ball, because the cage piece has a spherically curved concave portion that can come into surface contact with the ball. Therefore, the solid lubricant can be efficiently supplied to the rolling elements.
  • the cage piece can be compressed by the elastic expansion and contraction mechanism when the bearing is assembled, that is, when the rolling elements and the cage pieces are alternately assembled, It can be easily incorporated into the gap between the remaining adjacent rolling elements.
  • a notch groove provided in the width direction between both side surfaces of the cage piece can be employed.
  • the cage piece having a spherically curved concave portion that expands the contact area with the ball becomes relatively thin around the notch groove, and can be elastically deformed with a relatively small force.
  • the width between both side surfaces of both axial end portions of the cage piece can be easily elastically reduced, and can be pushed into a predetermined gap between adjacent rolling elements relatively easily.
  • the elastic expansion / contraction mechanism is formed by elastically coupling the split surfaces of the cage pieces divided between both side surfaces via an elastic material such as a spring. Can also be adopted.
  • the above-mentioned elastic material is a compression spring or a rubber-like elastic body
  • it is relatively easy to adjust the elastic force of the rubber-like elastic body by adjusting the degree of crosslinking at the time of rubber production. Therefore, the width between both side surfaces of both axial ends of the cage piece can be reliably reduced by a required elastic force, and can be pushed into a predetermined gap between adjacent rolling elements relatively easily.
  • Such a cage piece is a cage piece used for a rolling bearing for a cryogenic environment, and has extremely excellent characteristics in terms of supplying fluororesin to a rolling element and incorporating it into a rolling bearing. It is a cage piece for a rolling bearing for an extremely low temperature environment that is extremely preferable in terms of performance and incorporation.
  • the present invention provides spherical curved concave portions on both sides of the cage piece that can be brought into surface contact with a large area.
  • the cage piece is provided with an elastic expansion and contraction mechanism that can elastically reduce the width between both side surfaces, so that the cage piece can be easily integrated into a rolling bearing, and a sufficient amount of lubricating component can be provided.
  • the front view which looked at the rolling bearing of 1st Embodiment from the axial direction The perspective view of the holder
  • retainer piece used for 1st Embodiment The front view which looked at the rolling bearing of 2nd Embodiment from the axial direction
  • the first embodiment comprises a deep groove ball bearing provided with a cage for rotatably holding a plurality of balls 3 between an inner ring 1 and an outer ring 2, and adjacent balls 3
  • a plurality of separator molds in which a ring-shaped fluororesin-based material is divided in the circumferential direction in a gap between the cage piece A having an elastic expansion / contraction mechanism and the cage piece B not particularly having such a mechanism. It is out.
  • the cage piece A has both sides
  • the V-grooved notch groove 5 leading to both end faces in the axial direction and the inner and outer circumferential surfaces in the radial direction are provided.
  • This is a rolling bearing for a cryogenic environment provided with two notched grooves 6 of the same shape that communicate with each other and provided with an elastic expansion and contraction mechanism that makes it easy to elastically reduce the width of these grooves.
  • the ball bearing of the embodiment is made of a material that can withstand use in a cryogenic environment.
  • the inner ring 1 and the outer ring 2 are martensitic stainless steel, ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, precipitation hardening type.
  • Stainless steel or high-speed tool steel which are hard and excellent in wear resistance.
  • martensitic stainless steel include SUS403, SUS420, and SUS440C.
  • ferritic stainless steel include SUS430
  • examples of the austenitic stainless steel include SUS303, SUS304, SUS305, SUS316, or SUS317
  • examples of the precipitation hardening stainless steel include SUS630 and SUS631.
  • the high-speed tool steel include M50, a high-speed steel according to the American Iron and Steel Institute AISI standard, and SKH4, a Japanese industrial standard.
  • the material of the ball (sphere) 3 is preferably one having good wear resistance and excellent transferability of fluororesin, such as the martensitic stainless steel, ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, precipitation described above. Hardened stainless steel, high-speed tool steel, or ceramics can be used.
  • the type of ceramic is not particularly limited, but silicon nitride, zirconia, silicon carbide, alumina, and other ceramics can be prepared and used.
  • the cage piece A used in the present invention employs a molded body made of a material mainly composed of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE). This is because it is preferable to transfer a fluororesin, which is a solid lubricant, to the surface of the rolling element even at an extremely low temperature so as to exhibit good and stable solid lubricity.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the cage piece B in the figure is also preferably made of the same material as the cage piece A.
  • Each of the cage pieces A and B has a size of a short cylindrical shape having an appropriate thickness, that is, a size in which a material formed of a general ring-shaped molded body is divided in the circumferential direction and aligned with the gap between the balls 3. Separator-type cage pieces A and B are used.
  • a hemispherical concave portion 4 that can come into surface contact with the ball 3 is formed on both side surfaces of the cage pieces A and B facing in the width direction of the gap, and the width between the both side surfaces can be elastically reduced.
  • V-shaped cutout grooves 5 and 6 are formed on both end surfaces of the bearing in the axial direction and both inner and outer circumferential surfaces in the radial direction of the bearing in the cage piece A as a flexible elastic expansion / contraction mechanism.
  • the V-shaped notch grooves 5 and 6 are provided at least between both side surfaces of the cage piece A, and are notched to the both end surfaces of the cage piece A in the axial direction. If the groove 5 and the cutout groove 6 leading to both the inner and outer circumferential surfaces in the radial direction are elastically deformed so as to reduce the opening angle of the V-shaped groove, the width between both side surfaces can be reduced elastically. .
  • the cutout grooves 5 and 6 are only V-grooves, but may be U-grooves, circular grooves, square grooves, or the like. It may be a slit having a well-known form. Moreover, what is necessary is just to employ
  • the balls 3 and the cage pieces B that do not have a normal elastic expansion / contraction mechanism are alternately incorporated in the manufacturing process of the rolling bearing. Then, the cage piece A having the elastic expansion / contraction mechanism of the embodiment is incorporated into the gap between the adjacent balls 3 remaining at the end.
  • the retainer piece A of the embodiment has a compression adjustment of the width of both side surfaces by its elastic expansion and contraction mechanism, It can be pushed into the gap in a state of being elastically compressed and deformed to a width required for incorporation. Since the cage piece A has a spherically curved concave portion 4 that can come into surface contact with the ball 3, the solid lubricant having a large contact area between the cage piece and the ball 3 is efficient. It is possible to supply the fluororesin.
  • a retainer piece C divided into two holding parts 7 and 8 is provided so as to have divided surfaces 7a and 8a that are opposed to each other in the middle, and elastic divisions having coil springs 9 between the opposed divided surfaces 7a and 8a. It is connected by a mechanism, and the width between both side surfaces is connected so as to be stretchable.
  • a pin-type protrusion 7b with a large-diameter head is integrally provided on the split surface 7a of one holding component 7 of the cage piece C divided into about half the width between both side surfaces,
  • a hole 10 for accommodating the large-diameter head portion of the pin-type protrusion 7b and the compression coil spring 9 is formed in the dividing surface 8a of the holding component 8, and a large portion of the pin-type protrusion 7b is formed in the opening of the hole 10.
  • a C-shaped ring 11 for retaining the diameter head is press-fitted and fixed with screws to prevent the compression coil spring 9 from jumping out of the hole 10.
  • the pin-type protrusion 7 b is a key type and a key groove is formed in the hole 10 so that the divided surfaces of the holding parts 7 and 8 face each other.
  • the keys can be combined by inserting the key into the keyway and rotating it halfway.
  • such a cage piece C has a spherically curved concave portion 4 that can come into surface contact with the ball 3, and the cage piece C and the ball 3 are in contact with each other. Since the area is large, the fluorocarbon resin, which is a solid lubricant, can be efficiently supplied to the balls 3.
  • holes 12b and 13b penetrating in the direction of both side surfaces are formed in the respective holding components 12 and 13 of the cage piece D divided between both side surfaces.
  • An inward flange 12c, 13c is provided in the middle.
  • a compression coil spring 14 is mounted between the opposing flanges 12c and 13c of the holding parts 12 and 13 in an elastically compressed state, and the flanges 12c and 13c are connected to each other with a well-known connector such as a rivet 15.
  • a well-known connector such as a rivet 15.
  • the cage piece D used in the third embodiment configured as described above has an elastic compressibility of the compression coil spring 14 with a width between both side surfaces of both axial ends of the cage piece D.
  • the retainer piece D can be easily pushed into the gap between the balls while being elastically compressed.
  • the spherical curved concave portion 4 that can come into surface contact with the ball 3 has a large contact area between the cage piece D and the ball 3.
  • the solid lubricant can be efficiently supplied to the rolling elements.
  • the rolling bearings for the cryogenic environment according to the first to third embodiments of the present invention configured as described above can be applied as rolling bearings for liquefied gas pumps with extremely severe lubrication conditions as described above. Similarly, it can also be applied as a rolling bearing used for supporting or driving an artificial satellite antenna that cannot be liquid lubricated at extremely low temperatures.
  • the rolling bearing When the rolling bearing is used for a liquefied gas pump, it can be applied to a submerged pump for liquefied natural gas (LNG). In that case, the rolling bearing is in direct contact with the cryogenic LNG, but it is used for a long time. It is a rolling bearing for a cryogenic environment that is resistant to wear and has excellent durability without deterioration of wear resistance and lubricity.
  • LNG liquefied natural gas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

隣り合うボール（３）同士の間隙にリング状のフッ素樹脂系素材を周方向に分割した複数のセパレータ型の保持器片（Ａ）における両側面には、ボール（３）に可及的に広く面接触可能な球曲面の凹部（４）を設け、軸方向の両端面に通じるＶ溝状の切欠き溝（５）および径方向の内外両周面に通じる同形状の切欠き溝（６）を設け、これらの溝幅を弾性的に減少させ易くした弾性伸縮機構を有する極低温環境用の転がり軸受とする。両側面の幅の圧縮調整により、保持器片（Ａ）を過剰な力で変形させることによる損傷を防止し、スムーズに転動体同士の隙間に押し入れることができる。

Description

極低温環境用転がり軸受
　この発明は、液化天然ガスなどの極低温状態の液化ガスを移送するサブマージドポンプ等の軸受等のように、極低温下で用いられる極低温環境用転がり軸受および保持器片に関するものである。
　一般に、常温の環境で用いられる転がり軸受は、内輪と外輪の間に転動体を回転自在に保持し、潤滑油等による液体潤滑が必要であるが、例えば－１００℃以下または－２００℃以下のような極低温の液化ガス等が存在する環境や、これらを取り扱う環境下で用いられる転がり軸受には、通常の潤滑油等による液体潤滑を期待できない。また、極低温環境用転がり軸受には、部品の収縮変形に伴う強度や耐久性の低下などが起こりやすいこともあり、そのような厳しい使用条件に耐える特性が必要である。
　因みに、極低温の液化ガスの代表例である液化天然ガス（ＬＮＧ）は、メタンを主成分とし、常圧下では－１６１．５℃（約－１６２℃）以下でなければ液化しない物性である。ＬＮＧの他にも、例えば冷媒、熱媒体、充填用ガスなどに液化された状態で利用される液化ガスとして、窒素、ヘリウムなどがある。
　このような液化ガスを極低温で液体の状態を維持して移送したり保管したりする場合には、極低温下での専用ポンプを用いる必要があり、そのようなポンプの型式としてサブマージド型のポンプが知られている。
　この型式のポンプは、モータを含むポンプ装置の全体を液化ガス中に浸漬して用いるので、本体を外気から密封するためのメカニカルシールを必要とせず、気化ガスの散逸によるロスの少ない点でも優れたものである。
　しかしながら、このようなサブマージド型のポンプは、モータなども直接に液化ガスに触れる状態で用いられるので、モータ軸などを支持する転がり軸受についても極低温下で潤滑性に乏しいＬＮＧで潤滑されながら、長期にわたって安定して良好な回転状態であることが求められる。
　また、極低温環境の他の例としては、上記した液化ガスの存在する環境ばかりではなく、地表から遠く離れた成層圏以上の高高度の宇宙空間や、さらに離れた宇宙空間でも、環境温度は－５０～－２７０℃程度になることから、そのような人工衛星や宇宙船で用いられる極低温環境用転がり軸受にも同様な特性が求められる。
　このような極低温環境で用いられる転がり軸受の公知技術として、外輪および内輪がマルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、又は高速度工具鋼で形成され、かつ転動体がセラミック、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、又は高速度工具鋼で形成され、保持器はフッ素樹脂で形成されたものが知られている（下記特許文献１）。
特開２０１４－２０４９０号公報
　しかし、上記した従来の極低温環境用転がり軸受は、極低温環境下で固体潤滑成分を転動体や内外輪の軌道面に充分に供給することが容易ではなく、フッ素樹脂製の保持器から経時的に充分な量の潤滑成分を転動体や、転動体を経由して軌道面に供給することは困難であった。
　ここで、保持器から転動体に固体潤滑剤の供給量を可及的に多くするために、転動体と保持器との接触面積を広げることは予想されるが、その際に従来の櫛形保持器や冠型保持器よりも保持器片を隣り合うボール同士の間隙に介在させるセパレータ型の保持器片を採用することが好ましい。
　例えばフッ素樹脂系素材からなるリング状成形体を周方向に分割し、その分割の幅を、転がり軸受における隣り合う転動体同士の所要間隙に合わせて設けたものが好ましく、なぜならその形状は、個々の保持器について転動体と保持器との接触面積をできるだけ広げるように設計可能だからである。
　しかしながら、このようなセパレータ型保持器片は、転がり軸受の製造工程において組み込まれる際に、転動体と保持器片とを交互に組み込んでいくと、最後に残った隣り合う転動体同士の隙間には、組み込み作業に要するスペースがなく、保持器片を変形させて強制的に押し込む必要がある。
　このような組み立て工程上の困難は、保持器片を転動体との接触面積を広げようと設計するときに、保持器片の前記間隙の幅方向に対向する両側面に、ボールに面接触可能な球曲面の凹部を設ける必要があり、そのような凹部の縁の部分の幅が、隣り合うボール同士の最も接近した箇所の間隙よりも広いという理由から必ず生じる。
　したがって、保持器片の組み込み性は、できるだけ効率良く固体潤滑剤の転動体への供給を行なおうとして、転動体と保持器片との接触面積をできるだけ広げようとするほど、より困難になる。
　そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、極低温環境で使用される転がり軸受において、フッ素樹脂系素材からなるセパレータ型の保持器片から固体潤滑成分を転動体に充分に供給する場合に、可及的に充分な量の潤滑成分を転動体、および転動体を経由して転がり軸受の要所に供給することができ、しかも保持器片の転がり軸受への組み込み性も容易な極低温環境用転がり軸受とすることである。
　上記の課題を解決するために、この発明においては、内輪と外輪の間に、フッ素樹脂系素材からなるセパレータ型の保持器片を隣り合うボール同士の間隙に介在させて前記ボールを回転自在に保持する転がり軸受において、前記保持器片の前記間隙の幅方向に対向する両側面に、ボールに面接触可能な球曲面の凹部を設け、前記保持器片には、前記両側面間の幅を弾性的に減少可能な弾性伸縮機構を設けた極低温環境用転がり軸受としたのである。
　上記したように構成されるこの発明の極低温環境用転がり軸受は、保持器片が、ボールに面接触可能な球曲面の凹部を有していることにより、保持器片とボールとの接触面積が広く、効率良く固体潤滑剤の転動体への供給を行なえる。
　そして、保持器片は、弾性伸縮機構によって、両側面間の幅を軸受の組み立て作業のときに圧縮可能であって、すなわち、転動体と保持器片とを交互に組み込んでいくとき、最後に残った隣り合う転動体同士の隙間にも容易に組み込むことができる。
　すなわち、転がり軸受の製造工程において、転動体と保持器片とを交互に組み込んでいくとき、最後に残った隣り合う転動体同士の所定の隙間には、組み込み作業に要するスペースがなくなるが、その際に保持器片の両側面間の幅を弾性伸縮機構により減少させることにより、保持器片の樹脂素材が過剰に変形することなく、前記所定の隙間に弾性的に所定幅以下に弾性変形した保持器片を容易に組み込むことができる。
　上記弾性伸縮機構の態様としては、保持器片の両側面間に幅方向を一致させて設けた切り欠き溝を採用することができる。
　このように、ボールとの接触面積を広げる球曲面の凹部を有する保持器片は、切り欠き溝のある周囲が比較的薄肉となって、比較的小さな力での弾性変形が可能になり、そのため、保持器片の軸方向両端部の両側面間の幅を弾性的に減少させやすく、比較的容易に隣り合う転動体同士の所定の隙間に押し入れることができる。
　また、上記同様の効果を得るために、上記弾性伸縮機構が、両側面間で分割された前記保持器片の分割面同士を、ばね等の弾性素材を介して伸縮可能に結合した弾性伸縮機構を採用することもできる。
　上記のようにセパレータ型の保持器片が、両側面間で分割され、弾性素材の弾性力に抗して、分割された前記保持器片の分割面同士を近づけた際、保持器片の軸方向の両端面および径方向の内外両周面に通じるよう形成された切欠き溝の幅が縮まり、両側面間の幅が減少し、容易に所定の隣り合う転動体同士の隙間に保持器片を押し入れることができる。
　上記した弾性素材が、圧縮ばね、またはゴム状弾性体である場合には、ゴムの製造時の架橋度を調整すること等により、ゴム状弾性体の弾性力の調整が比較的容易である。そのため、保持器片の軸方向両端部の両側面間の幅を所要の弾性力によって確実に減少させることができ、比較的容易に隣り合う転動体同士の所定の隙間に押し入れることができる。
　このような保持器片は、極低温環境用転がり軸受に用いられる保持器片として、フッ素樹脂の転動体への供給性および転がり軸受への組み込み性について極めて優れた特性を有しており、潤滑性および組み込み性について、極めて好ましい極低温環境用転がり軸受用の保持器片となる。
　この発明は、フッ素樹脂系素材からなるセパレータ型の保持器片を用いた極低温環境用転がり軸受として、保持器片の両側面に、ボールに広い面積で面接触可能な球曲面の凹部を設けると共に、保持器片に両側面間の幅を弾性的に減少可能な弾性伸縮機構を設けたので、保持器片の組み込み性が良い転がり軸受となり、しかも可及的に充分な量の潤滑成分を転動体と転動体を経由する転がり軸受の要所に供給できる極低温環境用転がり軸受、およびそれに用いるセパレータ型の保持器片となる利点がある。
第１実施形態の転がり軸受を軸方向から見た正面図 第１実施形態に用いる保持器片の斜視図 第１実施形態に用いる保持器片の平面図 第２実施形態の転がり軸受を軸方向から見た正面図 第２実施形態に用いる保持器片の斜視図 第２実施形態に用いる保持器片の断面図 第３実施形態に用いる保持器片の断面図
　この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
　図１～３に示すように、第１実施形態は、内輪１と外輪２の間に、複数のボール３を回転自在に保持する保持器を設けた深溝玉軸受からなり、隣り合うボール３同士の間隙にリング状のフッ素樹脂系素材を周方向に分割した複数のセパレータ型であって、弾性伸縮機構を有する保持器片Ａおよびそのような機構を特に有しない保持器片Ｂを取り合わせて組み込んでいる。
　そして、保持器片Ａ，Ｂにおける前記間隙の幅方向に対向する両側面には、ボール３に可及的に広く面接触可能な球曲面の凹部４を設け、保持器片Ａには、両側面間に設けられて両側面間の幅と溝幅方向の一致する切り欠き溝の一態様として、軸方向の両端面に通じるＶ溝状の切欠き溝５および径方向の内外両周面に通じる同形状の切欠き溝６を２本ずつ設けており、これらの溝幅を弾性的に減少させ易くした弾性伸縮機構を設けた極低温環境用の転がり軸受である。
　実施形態の玉軸受は、極低温環境下での使用に耐える材質の素材からなり、例えば、内輪１および外輪２は、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、または高速度工具鋼であり、これらは硬質で耐摩耗性に優れた鋼材である。
　マルテンサイト系ステンレス鋼の例としては、ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４４０Ｃなどが挙げられる。
　フェライト系ステンレス鋼は、ＳＵＳ４３０、オーステナイト系ステンレス鋼はＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１６、又はＳＵＳ３１７、析出硬化系ステンレス鋼はＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１が挙げられる。
　また、高速度工具鋼としては、米国鉄鋼協会ＡＩＳＩ規格の高速度鋼のＭ５０、日本工業規格のＳＫＨ４等が挙げられる。
　ボール（球）３の素材は、耐摩耗性が良く、フッ素樹脂の移着性に優れているものが好ましく、例えば、前述したマルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼や、高速度工具鋼、またはセラミックスを使用することができる。セラミックスの種類は、特に限定されないが、窒化ケイ素系、ジルコニア系、炭化ケイ素系、アルミナ系その他各系のセラミックスを調製して用いることができる。
　この発明に用いる保持器片Ａは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂を主成分とする素材からなる成形体を採用する。極低温でも転動体の表面に固体潤滑材であるフッ素樹脂を移着させて、良好かつ安定した固体潤滑性を発揮させるために好ましいからである。図中の保持器片Ｂも、保持器片Ａと同様の素材で構成することが好ましい。
　また、保持器片Ａ、Ｂは、いずれも適当な厚みの短円筒状、すなわち一般的なリング状成形体からなる素材を、周方向に分割してボール３同士の隙間に整合する大きさのセパレータ型の保持器片Ａ，Ｂとしたものである。
　保持器片Ａ，Ｂの前記間隙の幅方向に対向する両側面には、ボール３に面接触可能な半球面状の凹部４が形成され、また前記両側面間の幅を弾性的に減少可能な弾性伸縮機構として、この実施形態では、保持器片Ａにおける軸受の軸方向の両端面および軸受径方向の内外両周面にＶ溝状の切欠き溝５，６を形成している。
　図２、３に示すように、Ｖ溝状の切欠き溝５，６は、少なくとも保持器片Ａの両側面間に設けられており、保持器片Ａの軸方向の両端面に通じる切欠き溝５および径方向の内外両周面に通じる切欠き溝６は、Ｖ字状の溝の開き角度を小さくするように弾性変形させれば、両側面間の幅を弾性的に減少可能である。
　また、図示した実施形態では、切り欠き溝５，６は、Ｖ溝状のものだけを示したが、Ｕ溝状や円溝、角溝などであっても良く、また溝の深さを深く形成した周知形態のスリット状のものであっても良い。また、このような溝の形状と共に、溝の数や配置は、適宜に最適な態様を採用すればよい。
　このような第１実施形態の保持器片Ａを転がり軸受に使用するには、転がり軸受の製造工程において、ボール３と、通常の弾性伸縮機構を有しない保持器片Ｂとを交互に組み込んでいき、最後に残った隣り合うボール３同士の隙間に、実施形態の弾性伸縮機構を有する保持器片Ａを組み込む。
　このとき、隣り合うボール３同士の隙間に、保持器片Ａを組み込むために充分なスペースはないが、実施形態の保持器片Ａは、その弾性伸縮機構による両側面の幅の圧縮調整により、組み込みに所要な幅に弾性圧縮変形させた状態で前記隙間に押し入れることができる。
　そして、このような保持器片Ａは、ボール３に面接触可能な球曲面状の凹部４を有しているので、保持器片とボール３との接触面積が広くて効率の良い固体潤滑剤であるフッ素樹脂の供給を行なうことができる。
　次に、図４～６に示す第２実施形態の転がり軸受は、第１実施形態において、保持器片Ａの弾性伸縮機構の切り欠き溝５，６に代えて、両側面間の周方向の中ほどに対向する分割面７ａ，８ａを有するように、２つの保持部品７，８に分割された保持器片Ｃを設け、その対向する分割面７ａ，８ａ同士をコイルばね９を有する弾性伸縮機構で結合して、両側面間の幅を伸縮可能に結合したものである。
　第２実施形態では、両側面間の幅の約半分に分割された保持器片Ｃの一方の保持部品７の分割面７ａに、大径頭部付きのピン型突起７ｂを一体に設け、他方の保持部品８の分割面８ａには、ピン型突起７ｂの大径頭部および圧縮コイルばね９を収容するための孔１０を形成し、孔１０の開口部には、ピン型突起７ｂの大径頭部の抜け止め用のＣ型リング１１を圧入してねじ止めで固定し、圧縮コイルばね９の孔１０の孔外への飛び出しを防止している。
　上記したねじ止めやＣ型リング１１を圧入する抜け止め構造に代えて、ピン型突起７ｂをキー型とし、かつ孔１０にキー溝を形成して、保持部品７，８の分割面を向き合わせ、キーをキー溝に差し込んで半回転させることにより、結合させることが可能である。
　第２実施形態では、転がり軸受に最後に組み込む保持器片Ｃとして、図５、６に示すものを採用しており、この保持器片Ｃの両側面間の幅を、圧縮コイルばね９の弾性圧縮性により所要幅に弾性変形させることができるので、隣り合うボール同士の間に残された隙間に容易に押し入れることができ、しかも保持器片Ｃに構造上の無理な歪がない。
　このような保持器片Ｃは、第１実施形態の保持器片Ａと同様に、ボール３に面接触可能な球曲面の凹部４を有しており、保持器片Ｃとボール３との接触面積が広く、固体潤滑剤であるフッ素樹脂のボール３への供給を効率よく行なうことができる。
　また、図７に示す第３実施形態は、両側面間で分割された保持器片Ｄのそれぞれの保持部品１２、１３に、両側面方向に貫通する孔１２ｂ，１３ｂを形成しており、それらの中ほどに内向きのフランジ１２ｃ，１３ｃを有している。そして、保持部品１２，１３の対向する両フランジ１２ｃ，１３ｃ間に、圧縮コイルばね１４を弾性的に圧縮された状態で装着し、さらに両フランジ１２ｃ，１３ｃ同士をリベット１５等の周知の連結具で連結することにより、保持器片Ｄの両側面の幅を弾性圧縮変形可能に設けたものである。
　このように構成される第３実施形態に用いる保持器片Ｄは、第２実施形態と同様に、保持器片Ｄの軸方向両端部の両側面間の幅を圧縮コイルばね１４の弾性圧縮性によって弾性的に狭めることが可能であり、保持器片Ｄを弾性圧縮した状態で容易にボール同士の隙間に押し入れることができる。
　そして、第１、２実施形態と同様に、ボール３（図４参照）に面接触可能な球曲面の凹部４を有していることにより、保持器片Ｄとボール３との接触面積が広く、効率良く固体潤滑剤の転動体への供給を行なうことができる。
　以上のように構成されるこの発明の実施形態１～３の極低温環境用転がり軸受は、その具体的な用途として、前述のように潤滑条件が極めて厳しい液化ガス用ポンプの転がり軸受として適用でき、また同様に極低温下で液体潤滑の不可能な人工衛星アンテナの支持や駆動装置に用いる転がり軸受としても適用できる。
　転がり軸受の用途が液化ガス用ポンプである場合は、液化天然ガス（ＬＮＧ）用サブマージドポンプに適用でき、その場合に、転がり軸受が直接に極低温のＬＮＧに接触するが、長期間の使用に耐えて耐摩耗性および潤滑性の低下しない耐久性に優れた極低温環境用転がり軸受となる。
１　内輪
２　外輪
３　ボール
４　凹部
５、６　切り欠き溝
７、８、１２、１３　保持部品
７ａ，８ａ　分割面
７ｂ　ピン型突起
９，１４　圧縮コイルばね
１０、１２ｂ，１３ｂ　孔
１１　Ｃ型リング
１５　リベット
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ　保持器片

Claims (5)

  1. 　内輪と外輪の間に、フッ素樹脂系素材からなるセパレータ型の保持器片を隣り合うボール同士の間隙に介在させて前記ボールを回転自在に保持する転がり軸受において、
    　前記保持器片の前記間隙の幅方向に対向する両側面に、ボールに面接触可能な球曲面の凹部を設け、前記保持器片には、前記両側面間の幅を弾性的に減少可能な弾性伸縮機構を設けたことを特徴とする極低温環境用転がり軸受。
  2. 　上記弾性伸縮機構が、保持器片の両側面間に幅方向を一致させて設けた切り欠き溝である請求項１に記載の極低温環境用転がり軸受。
  3. 　上記弾性伸縮機構が、両側面間の中ほどで分割された前記保持器片の分割面同士を弾性素材を介して伸縮可能に結合した弾性伸縮機構である請求項１に記載の極低温環境用転がり軸受。
  4. 　上記弾性素材が、圧縮ばね、またはゴム状弾性体である請求項３に記載の極低温環境用転がり軸受。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載の極低温環境用転がり軸受に用いられる上記保持器片。
PCT/JP2016/083103 2015-11-09 2016-11-08 極低温環境用転がり軸受 WO2017082249A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015219197A JP2017089726A (ja) 2015-11-09 2015-11-09 極低温環境用転がり軸受
JP2015-219197 2015-11-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017082249A1 true WO2017082249A1 (ja) 2017-05-18

Family

ID=58695407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/083103 WO2017082249A1 (ja) 2015-11-09 2016-11-08 極低温環境用転がり軸受

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2017089726A (ja)
WO (1) WO2017082249A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109595258A (zh) * 2018-10-30 2019-04-09 南安市瑞方机械科技有限公司 一种大型轴承径向游隙自动调节机构
ES2715291A1 (es) * 2017-12-01 2019-06-03 Laulagun Bearings Sl Separador perfeccionado para elementos rodantes de rodamientos
CN112648282A (zh) * 2020-12-14 2021-04-13 山东犀牛高分子材料有限公司 自润滑的万向滚珠结构
CN113847340A (zh) * 2021-09-26 2021-12-28 大连轴承机床厂 一种耐磨轴承及其生产工艺
CN114483776A (zh) * 2022-01-28 2022-05-13 中国铁建重工集团股份有限公司 一种掘进机主轴承及其装配方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112762092B (zh) * 2021-02-05 2022-08-19 山东华工轴承有限公司 一种负荷分散型轴承

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3208806A (en) * 1961-07-28 1965-09-28 Eisenwerk Rothe Erde G M B H F Anti-friction bearing
JPS4713532U (ja) * 1971-03-19 1972-10-17
JPS63152023U (ja) * 1987-03-26 1988-10-05
JP2002147462A (ja) * 2000-11-14 2002-05-22 Ntn Corp 転がり軸受
CN2713210Y (zh) * 2004-02-21 2005-07-27 洛阳轴承集团有限公司 自动补偿间隙保持架
JP2014020490A (ja) * 2012-07-19 2014-02-03 Nsk Ltd 転がり軸受及び液化ガス用ポンプ装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3208806A (en) * 1961-07-28 1965-09-28 Eisenwerk Rothe Erde G M B H F Anti-friction bearing
JPS4713532U (ja) * 1971-03-19 1972-10-17
JPS63152023U (ja) * 1987-03-26 1988-10-05
JP2002147462A (ja) * 2000-11-14 2002-05-22 Ntn Corp 転がり軸受
CN2713210Y (zh) * 2004-02-21 2005-07-27 洛阳轴承集团有限公司 自动补偿间隙保持架
JP2014020490A (ja) * 2012-07-19 2014-02-03 Nsk Ltd 転がり軸受及び液化ガス用ポンプ装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2715291A1 (es) * 2017-12-01 2019-06-03 Laulagun Bearings Sl Separador perfeccionado para elementos rodantes de rodamientos
CN109595258A (zh) * 2018-10-30 2019-04-09 南安市瑞方机械科技有限公司 一种大型轴承径向游隙自动调节机构
CN109595258B (zh) * 2018-10-30 2020-11-13 台州浙盛轴承科技有限公司 一种大型轴承径向游隙自动调节机构
CN112648282A (zh) * 2020-12-14 2021-04-13 山东犀牛高分子材料有限公司 自润滑的万向滚珠结构
CN113847340A (zh) * 2021-09-26 2021-12-28 大连轴承机床厂 一种耐磨轴承及其生产工艺
CN114483776A (zh) * 2022-01-28 2022-05-13 中国铁建重工集团股份有限公司 一种掘进机主轴承及其装配方法
CN114483776B (zh) * 2022-01-28 2023-10-24 中国铁建重工集团股份有限公司 一种掘进机主轴承及其装配方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017089726A (ja) 2017-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017082249A1 (ja) 極低温環境用転がり軸受
CN203009563U (zh) 滚动轴承及液化气用泵装置
US20070183704A1 (en) Turbocharger bearing assembly
CN102985710B (zh) 圆锥滚子轴承装置
US6409387B1 (en) Ball bushing
US7695194B2 (en) Member for the guidance of a movable piece
US20050117827A1 (en) Rolling bearing
JP2006322581A (ja) 割り保持器およびこれを備えた分割型軸受
WO2017146047A1 (ja) 極低温環境用転がり軸受
CN112112894B (zh) 一种角运动自由度的滚动关节轴承
US11428262B2 (en) Compliant bearing for oilfield applications
JP2009138863A (ja) 軸受用保持器
WO2017082205A1 (ja) 極低温環境用転がり軸受
JP2005083467A (ja) 円筒ころ軸受
US8858087B2 (en) Bearing assembly
JP2008138736A (ja) 軸受装置
JP2017172678A (ja) 極低温環境用転がり軸受
US20110129327A1 (en) Ball bearing and pump for cryogenic use
JPH11280769A (ja) ころ軸受
JP2019168068A (ja) 密封軸受
WO2017043445A1 (ja) 極低温環境用転がり軸受
US20140147062A1 (en) Linear Motion Bearing System with Self-Aligning Rail
JP2007225034A (ja) 転がり軸受
JP7050638B2 (ja) クロスローラ軸受
JP2013072439A (ja) 転がり軸受

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16864210

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16864210

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1