(57)【要約】      （修正有）【課題】高温や高真空等の環境下で用いる転がり軸受に固体潤滑材料からなるスペーサを各転動体間に配置するスペーサ型固体潤滑軸受において、回転中の衝撃で損傷して軸受に異常振動が発生したり、スペーサが脱落することを防止する。【解決手段】内輪２と、外輪１と、転動体３と、選択された材料からなる固体潤滑剤を含有するスペーサ４と、少なくとも１個の前記スペーサ４及び１個の転動体３を単位として収納するポケットを有する保持器５とを備えた固体潤滑転がり軸受とすることにより、脱落や破損のおそれがなく、振動が少なくて滑らかで安全な回転が得られる固体潤滑転がり軸受を可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサと少なくとも１個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは略円筒状であり、少なくとも一方の端面が転動体と対面するものであって、前記端面には凹部が設けられており、前記スペーサの前記凹部もしくは前記端面と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
【請求項２】
内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは略円筒状であり、少なくとも一方の端面が転動体と対面するものであって、前記端面には凹部が設けられており、前記スペーサの前記凹部もしくは前記端面と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
【請求項３】
内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサと少なくとも１個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは樽状であり、少なくとも一方の端面が転動体と対面するものであって、前記端面には凹部が設けられており、前記スペーサの前記凹部もしくは前記端面と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
【請求項４】
内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは樽状であり、少なくとも一方の端面が転動体と対面するものであって、前記端面には凹部が設けられており、前記スペーサの前記凹部もしくは前記端面と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
【請求項５】
内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサと少なくとも１個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは略円筒状もしくは樽状であり、円筒状もしくは樽状の基部の少なくとも片方の端部に基部の直径よりも小さい直径の略円筒状部を有し、少なくとも一方の端面に設けられた基部の直径よりも小さい略円筒状部が転動体と対面するものであって、前記略円筒状部には凹部が設けられており、前記スペーサの前記略円筒状部の端面もしくは前記凹部と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
【請求項６】
内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは円筒状もしくは樽状であり、円筒状もしくは樽状の基部の少なくとも片方の端部に基部の直径よりも小さい直径の略円筒状部を有し、少なくとも一方の端面に設けられた基部の直径よりも小さい略円筒状部が転動体と対面するものであって、前記略円筒状部には凹部が設けられており、前記スペーサの前記略円筒状部の端面もしくは前記凹部と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温や真空等の環境下で使用する自己潤滑型の固体潤滑転がり軸受の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な軸受潤滑方式であるグリース潤滑が使用できない高温や高真空の環境下で用いる転がり軸受に対しては、従来から固体潤滑方式の軸受潤滑が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１５１１５２号公報
【特許文献２】特開平０９−１４４７６０号公報
【特許文献３】特開平８−００４７７３号公報
【特許文献４】実公平０７−０２１９２７号公報
【特許文献５】実開昭６３−０３５８１７号公報
【特許文献６】特開昭５５−０９９３３２号公報
【特許文献７】特開平０１−２６１５１６号公報
【特許文献８】特開平０２−１４６３１４号公報
【特許文献９】実開平０３−００３６９９号公報
【特許文献１０】実開平０５−０３２８３１号公報
【特許文献１１】実公昭３６−０１９８０６号公報
【特許文献１２】特開平０２−０２１０２７号公報
【特許文献１３】実開平０４−０８２４３２号公報
【特許文献１４】特開平０８−２３２９６１号公報
【特許文献１５】国際公開ＷＯ１９９９／０６０２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、より一層の安定した回転を実現するもの、長寿命であるもの、軸受としての組立が容易なもの、コストが低いものが求められている。
【０００５】
そこで本発明は、滑らかで且つ安全な回転が得られる高信頼性，低コストの固体潤滑転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、請求項１に示す通り、内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサと少なくとも１個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは略円筒状であり、少なくとも一方の端面が転動体と対面するものであって、前記端面には凹部が設けられており、前記スペーサの前記凹部もしくは前記端面と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受からなる。
【０００７】
また、本発明は、請求項２に示す通り、内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは略円筒状であり、少なくとも一方の端面が転動体と対面するものであって、前記端面には凹部が設けられており、前記スペーサの前記凹部もしくは前記端面と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受からなる。
【０００８】
また、本発明は、請求項３に示す通り、内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサと少なくとも１個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは樽状であり、少なくとも一方の端面が転動体と対面するものであって、前記端面には凹部が設けられており、前記スペーサの前記凹部もしくは前記端面と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受からなる。
【０００９】
また、本発明は、請求項４に示す通り、内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは樽状であり、少なくとも一方の端面が転動体と対面するものであって、前記端面には凹部が設けられており、前記スペーサの前記凹部もしくは前記端面と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受からなる。
【００１０】
また、本発明は、請求項５に示す通り、内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサと少なくとも１個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは略円筒状もしくは樽状であり、円筒状もしくは樽状の基部の少なくとも片方の端部に基部の直径よりも小さい直径の略円筒状部を有し、少なくとも一方の端面に設けられた基部の直径よりも小さい略円筒状部が転動体と対面するものであって、前記略円筒状部には凹部が設けられており、前記スペーサの前記略円筒状部の端面もしくは前記凹部と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受からなる。
【００１１】
また、本発明は、請求項６に示す通り、内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは円筒状もしくは樽状であり、円筒状もしくは樽状の基部の少なくとも片方の端部に基部の直径よりも小さい直径の略円筒状部を有し、少なくとも一方の端面に設けられた基部の直径よりも小さい略円筒状部が転動体と対面するものであって、前記略円筒状部には凹部が設けられており、前記スペーサの前記略円筒状部の端面もしくは前記凹部と転動体が接触することを特徴とする固体潤滑転がり軸受からなる。
【００１２】
これらのように構成したことにより、本発明の固体潤滑転がり軸受はスペーサと転動体の接触が安定したものとなるため、安定した回転性能を有し、信頼性も高く長寿命であるばかりではなく低コストを実現できる。
【００１３】
特に、潤滑機能に関しては、転動体が固体潤滑剤を含有するスペーサの凹部あるいは凹部を有する端面と接触しており、その固体潤滑剤が転動体の接触面に乗り移って付着（移着）するから、当該固体潤滑剤により十分な潤滑性能が得られる。
【００１４】
ここで、樽形状とは、円筒形状の円筒部が直径方向外側に膨出した形状であり、より詳細には、当該樽形状部分は、単一の円弧、複合円弧、楕円の円弧、対数曲線形状あるいはこれらの複合形状であり、円筒部が直径方向に膨出した部分においては、角部を有さない形状であることが好ましい。また、端面部分の直径より、中央部分の直径が大きいものであるが、その大きさは、端面部分の直径の１００％を超え、１５０％以下であることが好ましい。１５０％を越えると、スペーサが安定して回転に追従しない可能性がある。
【００１５】
また、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記スペーサが、円筒状もしくは樽状の基部と少なくともその片側端部に設けられた基部の端面部直径よりも小さい直径を有する円筒状部からなっている。この基部の端面部直径よりも小さい直径を有する円筒状部は、いわゆるランド部とも言われる。このランド部があることにより、スペーサの周方向全長が比較的長いものであっても、スペーサの破壊や割れの発生を抑制しつつ軸受に組み込むことができる。ここで、前記スペーサは両側にランド部を有していてもよいし、片側は平面もしくは凸面、凹面であってもよい。また、前期スペーサの角部には、割れや欠け防止のための面取りが施されていても良い。
【００１６】
なお、好ましくは、前記保持器は前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向（転がり軸受の回転軸に垂直な方向）及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、少なくとも前記転動体表面には前記スペーサと同様の固体潤滑膜が成膜されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成にしたことにより、まず潤滑転動体同士の間に全て固体潤滑剤スペーサを介挿する従来の転がり軸受に比べ、スペーサの数が少なく出来、コストを低減できること、更に転がり軸受の回転中、スペーサに生じる円周方向の衝撃力を小さく出来、スペーサの損傷の危険性を軽減できること。また１個のスペーサと２個の転動体を収容するポケット有する構造において、転がり軸受の鉛直方向及び円周方向の双方に転動体とスペーサを曲面で抱えることが出来、転がり軸受の回転中、保持器位置を固定し（転がり軸受の鉛直方向及び円周方向の位置を一定にして）、スペーサと転動体の中心軸をほぼ一定に保って回転できるため、スペーサが摩耗してもトルク変動や振動を長期にわたって抑制できることができる。そして更に、転がり軸受の回転初期には、固体潤滑剤からなるスペーサから、転動体への固体潤滑剤の移着が不十分である場合も、即効的且つ十分な潤滑性能が得られ転がり軸受を長寿命とすることが出来る。
【００１８】
また、好ましくは、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記保持器のポケットの円周方向すきまの大きさを、０．０１ｍｍ〜転動体径の２０％の範囲内にすることにより、軸受の回転トルク、起動トルク及び保持器の振動を効果的に抑制することができる。
【００１９】
また、好ましくは、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記スペーサの直径は、転動体の直径の０．５０〜０．９５倍とすることにより、回転トルクを抑制して偏摩耗を防止するとともに、振動レベルを低く維持できる。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記保持器のポケットの転動体との接触面の曲率半径を、転動体半径の１．０１〜１．１０倍に設定することにより、保持器と転動体との間のすきまを適正にして保持器の振動を防止する。
【００２１】
なお、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記スペーサの材料を二硫化モリブデン、二硫化タングステン又は窒化ホウ素のいずれか、もしくは二硫化モリブデン及び二硫化タングステンを潤滑剤の主成分とし、これら潤滑剤成分を鉄、銅、ニッケル、タングステン、スズ、コバルト、クロム（Ｆｅ,Ｃｕ,Ｎｉ,Ｗ,Ｓｎ,Ｃｏ,Ｃｒ）から選択される金属又はこれらの酸化物，窒化物，ホウ化物と焼結して得られる自己潤滑性焼結複合材料とすることにより、過剰な磨耗粉の発生やスペーサの割れを防止することができる。
【００２２】
特に、二硫化モリブデン（ＭＯＳ２）および二硫化タングステン（ＷＳ２）を主成分とする潤滑剤成分を８０％以下、残部を鉄系合金とした自己潤滑柱焼結複合材料は、黒鉛を主成分とするものに比べて強度も強く、磨耗量も適当であり、かつ大気中でも真空中でも使用可能で、本発明の軸受に好適である。ただし、温度３５０℃以上で本発明軸受を使用する場合は、窒化ホウ素を主成分とする潤滑剤とニッケル合金を複合させた自己潤滑性焼結複合材料の方がスペーサ材料として好適である。
【００２３】
本発明の固体潤滑転がり軸受は、例えば高温、低速で使用されるキルンカーの車軸用支掛軸受として好適に使用することができる。この場合は、本発明の固体潤滑転がり軸受は内輪が回転輪として使用される。また、フイルム延伸装置のテンタークリップ用の軸受等にも好適に使用できる。この場合は外輪が回転輪として使用される。
【００２４】
さらに、転がり軸受の、いわゆる剛性が求められる用途にあっては、予圧を付与しての使用も可能である。
【００２５】
また、本発明の固体潤滑転がり軸受は、１個の軸受において３個以上の転動体を有すれば良く、内輪内径と外輪外径の寸法差の少ない、いわゆる薄肉軸受においては、薄肉の保持器を用い、転動体、スペーサは小型化して軸受内に多数配置することも出来る。
【００２６】
なお、本発明の固体潤滑転がり軸受においては、軸受の形式は任意であり、円筒ころ軸受、アンギュラ玉軸受等にも適用できる。軸受の組合せも任意であり、必要に応じて円筒ころ軸受等と深溝玉軸受等を組み合わせて使用することもできる。更に、本発明の固体潤滑ころ軸受においては、必要に応じて、密封用のシールやシールド板を取り付けることもできる。また、内外輪の幅等は使用条件に応じて適宜選定できる。転動体のＰＣＤ等についても同様である。また、あらかじめ、軌道面のほか、転動体や保持器に固体潤滑剤の皮膜を形成しておいても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】は、本発明の固体潤滑転がり軸受の一部を切り欠いて表した斜視図である。
【図２】は、図１に示す軸受の保持器の正面図である。
【図３】は、図１の保持器の部分拡大図である。
【図４】は、図２のIV矢視で示す保持器片面側の側面図である。
【図５】（ａ）は、従来のスペーサの斜視図である。（ｂ）〜（ｅ）は、本発明のスペーサの斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１外輪、２内輪、３転動体、４スペーサ、５保持器
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明を、図面を参照してより詳細に説明する。
図１〜図５（図５（ａ）を除く）は、本発明の固体潤滑転がり軸受の実施形態である固体潤滑深溝玉軸受を示すもので、図１はその一部を切り欠いて表した斜視図、図２は当該軸受の保持器の正面図、図３はその保持器の部分拡大図、図４は図２のIV矢視で示す保持器の片面側の側面図、図５はスペーサの斜視図である。この玉軸受は、外輪１と内輪２との間に、８個の転動体（この場合は玉）３が円周方向に所定の間隔をおいて配設されている。その玉３は二個が一組とされて、その間に介在する１個のスペーサ４と共に保持器５のポケット５１内に収納されて一単位を構成している。
【００３０】
本発明のスペーサ４は、従来例である図５（ａ）に対して、図５（ｂ）〜（ｃ）に示す形状をしている。
【００３１】
図５（ｂ）は、円筒状のスペーサ４の両側の端面４１の円筒中心部に凹部１０１が設けられている。凹部と端面４１との境目１０２は、面取りが施されている。凹部１０１の形状は、球状もしくは円すい状となっている。
【００３２】
図５（ｃ）は、樽状のスペーサ４の両側の端面４１に略楕円状の凹部１０１が設けられている形態をしめす。凹部１０１の形状は、その他にも、十字状や平行溝状等各種の形態とすることができる。
【００３３】
図５（ｄ）は、円筒状であり、いわゆるランド部１０５を有するスペーサ４の両側の端面に略円形状の凹部１０１が設けられている。
【００３４】
図５（ｅ）は、スペーサ４と転動体３が軸受に組み込まれた場合の位置関係を示すものである。スペーサ４の凹部１０１の境界部１０２の一部が転動体である玉３と接触する位置関係としている。これによりスペーサの姿勢が安定し、軸受が安定して回転するようになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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